应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道及含有该供电轨道的轨道设备

摘要

应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道及含有该供电轨道的轨道设备，属于无线电能传输技术领域。它是为了达到在实现对电动汽车无线供电中，提高系统的性能的目的。本发明所述的应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道，磁极为横截面为矩形的空心块体，且矩形顶边的两端同时向外伸出；所有磁极的底部均固定在磁芯上，所有磁极均沿磁芯的长度方向依次排列，且相邻两个磁极之间的距离均相等；磁极的底部宽度等于磁芯的宽度；供电线缆分为左侧线缆和右侧线缆，左侧线缆呈正弦波的形式缠绕在所有磁极上，右侧线缆与左侧线缆呈镜像对称的形式缠绕在所有磁极上，且左侧线缆和右侧线缆在轨道的一端相连。适用实现于对电动汽车无线供电领域。

说明书

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，尤其涉及一种应用于电动汽车无线供电的空心T 型供电轨道。

背景技术

目前电动汽车发展中存在两大瓶颈问题，一个是车上的电池问题，从近期的技术角度 看，存在体积、重量、价格、材料、安全、充电速度、寿命等多方面问题，此外电池的生 产过程属于高污染、耗费资源、破坏生态环境的过程，这些特点给电动汽车的产业化带来 困难；另一个是地面上的充电基础设施问题，一方面，由于充电时间长，需要大量的充电 或换电设施，给市政建设带来很大困难，这些设施需要占用大量的地面面积，且不利于统 一管理，运营维护成本高，另一方面，电动汽车需要频繁的停车充电，给车辆使用者带来 极大的不便，且续驶里程短造成了无法长途旅行。而电动汽车无线供电技术刚好解决了这 两大瓶颈问题。

电动汽车动、静态无线供电系统可以使电动汽车无论在停车场、停车位、等红灯以及 在公路上行驶过程中，均可以实时供电或者为电池补充电能。该技术不仅可以大幅度甚至 无限制的提高车辆的续驶里程，而且车载动力电池的数量也可以大幅度降低，变为原来用 量的几分之一，地面上将不再有充电站、换电站。所有供电设施均在地面以下。而且驾驶 员不需要再考虑充电问题，电能问题均由地面下的供电网络自动解决。而在实现对电动汽 车无线供电中，无线电能传输结构对系统的性能及建设成本起到极其重要的作用，这些性 能包括供电效率、最大传输能力、空气间隔、侧移能力、耐久度、电磁辐射强度、对环境 影响程度等等多个方面。

发明内容

本发明是为了达到在实现对电动汽车无线供电中，提高系统的性能的目的，现提供应 用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道及含有该供电轨道的轨道设备。

应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道，它包括：至少2个磁极1、供电线缆2 和磁芯3；

磁极1为横截面为矩形的空心块体，且矩形顶边的两端同时向外伸出；

磁芯3为条状，所有磁极1的底部均固定在磁芯3上，所有磁极1均沿磁芯3的长度 方向依次排列，且相邻两个磁极1之间的距离均相等；

磁极1的底部宽度等于磁芯3的宽度；

供电线缆2分为左侧线缆和右侧线缆，左侧线缆呈正弦波的形式缠绕在所有磁极1上， 右侧线缆与左侧线缆呈镜像对称的形式缠绕在所有磁极1上，且左侧线缆和右侧线缆在轨 道的一端相连。

磁极1为铁氧体磁极。

磁芯3为铁氧体磁芯。

供电线缆2的匝数至少为1匝。

含有上述应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道的轨道设备，它包括：多段应 用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道，每段供电轨道成一条直线、首尾相接铺设， 每段供电轨道均通过轨道控制系统控制其开通或关断。

本来发明所述的用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道，经过综合考量其具备电 能传输性能好、制造成本低、施工难度小、辐射水平低等特点。在相同的磁芯用料下，同 现有的其他类型的供电轨道相比，采用空心T型供电轨道结构，供电线缆与接收线圈间的 耦合系数更高；磁场泄露极小，电磁兼容性好；空心T型供电轨道宽度非常窄，极大的节 约了供电轨道制作所需原材料，同时极大降低了施工难度。适用实现于对电动汽车无线供 电领域。

含有用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道的轨道设备通过将多段独立开关控制 的空心T型供电轨道依次铺设，配合相应的控制系统，可以组成长距离的供电轨道。

附图说明

图1为应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道的三维结构示意图；

图2为应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道的主视图；

图3为图2的俯视图；

图4为应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道的侧视图；

图5为应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道与二相四线圈接收装置传能时的 三维结构示意图；

图6为应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道与二相四线圈接收装置传能时的 主视图，图中虚线表示磁场方向；

图7为图6的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1至图4具体说明本实施方式，本实施方式所述的应用于电 动汽车无线供电的空心T型供电轨道，它包括：至少2个磁极1、供电线缆2和磁芯3；

磁极1为横截面为矩形的空心块体，且矩形顶边的两端同时向外伸出；

磁芯3为条状，所有磁极1的底部均固定在磁芯3上，所有磁极1均沿磁芯3的长度 方向依次排列，且相邻两个磁极1之间的距离均相等；

磁极1的底部宽度等于磁芯3的宽度；

供电线缆2分为左侧线缆和右侧线缆，左侧线缆呈正弦波的形式缠绕在所有磁极1上， 右侧线缆与左侧线缆呈镜像对称的形式缠绕在所有磁极1上，且左侧线缆和右侧线缆在轨 道的一端相连。

本实施方式所述的应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道，磁极1为横截面为 矩形的空心块体，且矩形顶边的两端同时向外伸出，能够近似地看做为空心的“T”字形， 因此命名为空心T型供电轨道。

供电线缆在磁极上交叉绕制，构成电流回路，两侧线缆均呈正弦波的形式缠绕在所有 磁极1上，即：波峰位于一个磁极1的一侧，与该波峰相邻的波谷位于该磁极相邻磁极的 另一侧。

本实施方式所述的应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道工作时，交变的电流 通过供电线缆在磁极上产生交变的磁场，相邻的磁极上磁场方向相反，磁极两侧线缆中电 流大小相等，方向相反，通过线缆在磁极上交叉绕制的方式，使得相邻磁极上磁场方向相 反，供电轨道上方的磁束集中性好，轨道上，磁场方向如图6所示。通过磁场耦合实现电 能的无线传输。供电线缆的匝数根据导线允许通过的最大电流以及所需最大传输功率确定。 实际应用时在满足系统尺寸要求下，供电轨道的高度尽可能的小。

本发明所述的应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道配合二相四线圈接收装置 进行传能时，如图5-6所示，交变的电流通过供电线缆产生交变的磁场，在铁氧体磁芯的 约束下，使磁束尽可能的限制在轨道上方，同时减小轨道下方的漏磁，此时若轨道上方存 在电能接收单元，在磁场耦合作用下便能在接收单元上感应出电动势，通过合理的参数配 置可以实现电能的高效无线传输。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的应用于电动汽车无线供电的 空心T型供电轨道作进一步说明，本实施方式中，磁极1为铁氧体磁极。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的应用于电动汽车无线供电的 空心T型供电轨道作进一步说明，本实施方式中，磁芯3为铁氧体磁芯。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的应用于电动汽车无线供电的 空心T型供电轨道作进一步说明，本实施方式中，供电线缆2的匝数至少为1匝。

具体实施方式五：本实施方式所述的含有具体实施方式一所述的应用于电动汽车无线 供电的空心T型供电轨道的轨道设备，它包括：多段应用于电动汽车无线供电的空心T型 供电轨道，每段供电轨道成一条直线、首尾相接铺设，每段供电轨道均通过轨道控制系统 控制其开通或关断。