[发明专利]动态无线供电系统分布磁芯交叠过渡式模块化发射导轨

说明书

本发明提出动态无线供电系统分布磁芯交叠过渡式模块化发射导轨。所述模块化发射导轨包括一号发射导轨、二号发射导轨、两相邻发射导轨的交叠过渡区域和接收端；所述一号发射导轨包括一号发射导轨的线圈和一号发射导轨的分布式磁芯；所述二号发射导轨包括二号发射导轨的线圈和二号发射导轨的分布式磁芯；所述接收端包括接收端磁芯和接收端线圈。发射导轨采用分布式磁芯设计，在保证磁耦合特性的同时，降低了发射导轨的重量和成本。相邻两个发射导轨模块过渡区域采用交叠式设计，减小接收端动态移动经过过渡区域时产生的电压跌落，提升传输功率的稳定性。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，特别是涉及动态无线供电系统分布磁芯交叠过渡式模块化发射导轨。

背景技术

动态无线供电技术可以在电动汽车行驶过程中实时补充电能，因而可以增加续航里程，减少动力电池的配比，克服传统有线充电方式带来的弊端，具有重要的研究价值。目前正朝着大功率、远距离、长里程的方向不断发展。国内外对动态无线供电技术的研究主要围绕长导轨式和多线圈排布式磁耦合机构展开，就其本身的结构及特性、磁芯配置方式、耦合性能特点、横向偏移能力、谐振补偿拓扑、动态切换方法、行进过程中功率波动等问题进行了研究，取得了一系列成果。此外，一些动态无线供电项目已经开发出成套系统，建立了多条动态无线供电试验线，逐步投入实际运行当中，使得动态无线供电技术改变传统有线充电方式真正成为可能。

动态无线供电技术的工作原理是将发射导轨埋于路面下方，通以高频电流激励在空间中产生磁场，行驶中的车辆利用安装在底盘下方的接收线圈在磁场中感生电势，通过整流变换后适配负载供能。随着动态无线供电系统的功率等级提升和铺设距离拓展，其发射导轨的模块化趋势显著。发射导轨模块的结构设计、重量降低、成本节约，对动态无线供电技术具有重要的研究意义与实用价值。

传统的动态无线供电系统耦合机构及发射导轨模块如图1所示。其发射端磁芯呈连续排布形式，覆盖整段导轨，显著增加了导轨的重量和成本。此外，由于多个发射导轨模块在车辆行进方向上阵列排布，当接收端行驶在相邻两发射导轨的过渡区间时，由于耦合程度的降低存在互感的大范围波动，导致接收电压和传输功率不稳定，甚至存在功率零点，产生供电盲区。除此之外，多个发射导轨模块级联时，其谐振电压也成倍叠加，提高了对绝缘等级的要求，存在安全隐患。

综上可知，如何改进发射导轨模块的结构设计，降低重量和成本，提升拓展性，减少过渡区间输出功率波动，降低谐振电压应力提升安全性，是发射导轨模块化研究的关键问题。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提出了动态无线供电系统分布磁芯交叠过渡式模块化发射导轨。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出动态无线供电系统分布磁芯交叠过渡式模块化发射导轨，所述模块化发射导轨包括一号发射导轨1、二号发射导轨4、两相邻发射导轨的交叠过渡区域7和接收端8；所述一号发射导轨1包括一号发射导轨的线圈2和一号发射导轨的分布式磁芯3；所述二号发射导轨4包括二号发射导轨的线圈5和二号发射导轨的分布式磁芯6；所述接收端8包括接收端磁芯9和接收端线圈10；

发射导轨通以高频激励电流在空间中产生高频交变磁场，接收端8正对发射导轨并沿发射导轨中轴线运动，在磁场中感生交变电动势，实现能量的非接触传输；根据接收端8位置选择性开通对应的发射导轨，保证接收端8运动过程中获得持续的能量供给。

进一步地，定义磁芯相对用量k，用来表示采用分段方案后的磁芯用量与原连续方案磁芯用量之比；k的取值范围为0k1。

进一步地，两相邻发射导轨的交叠过渡区域7采用线圈的交叠式设计。

进一步地，单个发射导轨模块的线圈绕制方式中包括进线端、出线端、回线端1、回线端2共计4个端口。

进一步地，多段发射导轨进行模块化拓展时，每个模块的出线端口串联谐振电容进行分布式补偿。

本发明的有益效果为：