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CN106183883A - 一种免对位无线充电系统 - Google Patents

一种免对位无线充电系统 Download PDF

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CN106183883A CN201610847019.9A CN201610847019A CN106183883A CN 106183883 A CN106183883 A CN 106183883A CN 201610847019 A CN201610847019 A CN 201610847019A CN 106183883 A CN106183883 A CN 106183883A
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朱斯忠
徐宝华
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Abstract

本发明公开一种免对位无线充电系统，包括设置于驻车充电位上的磁能发射线圈和设置于电动汽车底部的磁能接收线圈，所述磁能发射线圈的宽度大于所述磁能接收线圈的宽度，且其宽度之差大于或等于电动汽车驻车时的预设横向偏差值的两倍。如此，当磁能发射线圈按照标准安装方法铺设在驻车充电位上时，无论电动汽车在横向上发生怎样的偏差变动，其上的磁能接收线圈总是落入到磁能发射线圈的发射范围内，始终保证无线充电的顺利进行。因此，司机在驻车充电位上停车充电时，只需与驻车充电位上的定位墩对齐保证前后方向的对齐，无需进行左右方向上的对齐定位操作，即可方便快捷地实现发射板与接收板的对齐，保证无线充电顺利完成，减少充电准备时间。

Description

一种免对位无线充电系统
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，特别涉及一种免对位无线充电系统。
背景技术
随着中国电力电子技术的发展，越来越多的电子设备已得到广泛使用。
在汽车制造业领域中，新能源汽车的研发已经取得成效，现已出现了纯电动汽车、混合动力汽车等新能源车型。以电动汽车为例，电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆，其动力传递链为：蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统，其中蓄电池就相当于内燃机汽车的发动机，其重要性不言而喻。蓄电池的容量有限，当电量降低到一定程度时，需要及时进行充电。
目前，在电动汽车上广泛应用的是无线充电技术，一般在无线充电设备上都有一个发射板，用于发射磁场能，通常置于停车位的地面上，而在电动汽车的底盘下通常安装有接收板，用于接收磁场能。
然而，现有技术中的无线充电技术，要求发射板与接收板严格对位才能正常充电，前后左右的偏差通常都不允许超过10CM，对于车内的司机来说，是比较麻烦的问题。具体的，由于驻车充电位上一般都设置有定位墩，因此司机在将电动汽车停入驻车充电位后，其前后方向(亦即电动汽车或驻车充电位的长度方向)的位置一般都比较准确。但是，在左右方向(亦即电动汽车或驻车充电位的宽度方向)上，若要将电动汽车对齐到左右偏差小于10cm，这就要求司机的空间感觉能力非常强，大部分司机通常会有较大的偏差，有时候偏差可能高达40-50CM，为了对齐接收板和发射板，司机必需下车视察，然后再尝试着反复倒车，通常要尝试若干次才能基本对准，导致无线充电的准备工作往往需要浪费大量时间，用户体验很差。
因此，如何在对电动汽车进行无线充电时，能够使司机方便快捷地完成发射板与接收板的对齐，减少充电准备时间，提高充电效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种免对位无线充电系统，在对电动汽车进行无线充电时，能够使司机方便快捷地完成发射板与接收板的对齐，减少充电准备时间，提高充电效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种免对位无线充电系统，包括设置于驻车充电位上的磁能发射线圈和设置于电动汽车底部的磁能接收线圈，所述磁能发射线圈的宽度大于所述磁能接收线圈的宽度，且其宽度之差大于或等于电动汽车驻车时的预设横向偏差值的两倍。
优选地，所述磁能发射线圈的宽度大于或等于驻车充电位的宽度。
优选地，所述磁能发射线圈的长度大于或等于所述磁能接收线圈的长度。
优选地，所述磁能发射线圈和磁能接收线圈均呈矩形或长圆环形。
优选地，所述磁能发射线圈和磁能接收线圈均包括多根排列成环状的磁条和环绕设置于各所述磁条上的多匝线圈。
优选地，所述磁能发射线圈上相邻两根所述磁条的间距与所述磁能接收线圈上相邻两根所述磁条的间距相等。
优选地，所述磁条包括水平部和设置于所述水平部两端的凸起，各匝所述线圈均安装在所述水平部上，且所述磁能发射线圈中的凸起朝上，所述磁能接收线圈中的凸起朝下。
优选地，各匝所述线圈在所述水平部上重叠缠绕有多层。
优选地，各层所述线圈之间均设置有绝缘层。
优选地，所述磁条为锰-锌铁氧体或镍-锌铁氧体。
本发明所提供的免对位无线充电系统，主要包括磁能发射线圈和磁能接收线圈，其中，磁能发射线圈设置在驻车充电位上，对应于发射板，主要用于将电能转化为磁能并向外发射，而磁能接收线圈设置在电动汽车的底部，对应于接收板，主要用于接收磁能并将其再次转化为电能。重要的是，磁能发射线圈的宽度大于磁能接收线圈的宽度，并且两者的宽度之差大于或等于电动汽车在驻车充电位上驻车时的预设横向偏差值的两倍。其中的预设横向偏差值为考虑到司机在驻车充电位上停车时在宽度方向(或左右方向)上相对于中心位置(亦即准确的对齐位置)存在的变动值，该变动值与司机的空间感等驾驶水平相关，为保证充电成功，一般可取其中的最大值。若设该预设横向偏差值为Δ，那么司机在驻车充电位上停车时，其横向上的坐标变化范围为(-Δ，+Δ)，而横向上的坐标为零代表对齐准确。再加上磁能发射线圈的宽度与磁能接收线圈的宽度之差大于两倍的预设横向偏差值，也就是大于2Δ，如此可知，当磁能发射线圈按照标准安装方法铺设在驻车充电位上时，无论电动汽车在横向上发生怎样的偏差变动，其上的磁能接收线圈总是落入到磁能发射线圈的发射范围内，始终保证无线充电的顺利进行。因此，司机在驻车充电位上停车充电时，只需与驻车充电位上的定位墩对其保证前后方向的对齐，无需进行左右方向上的对齐定位操作，即可方便快捷地实现发射板与接收板的对齐，保证顺利的无线充电，减少充电准备时间，提高充电效率和用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；
图2为图1中所示的磁能发射线圈和磁能接收线圈的配合结构示意图；
图3为图1中所示的磁能发射线圈和磁能接收线圈的具体结构示意图；
图4为图3中所示的磁条的具体结构示意图；
图5为电动汽车在驻车时的磁能发射线圈与磁能接收线圈的位置关系示意图。
其中，图1—图5中：
磁能发射线圈—1，磁能接收线圈—2，磁条—3，水平部—301，凸起—302，线圈—4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，免对位无线充电系统主要包括磁能发射线圈1和磁能接收线圈2。
其中，磁能发射线圈1设置在驻车充电位上，对应于发射板，主要用于将电能转化为磁能并向外发射；而磁能接收线圈2设置在电动汽车的底部，对应于接收板，主要用于接收磁能并将其再次转化为电能。重要的是，磁能发射线圈1的宽度大于磁能接收线圈2的宽度，并且两者的宽度之差大于或等于电动汽车在驻车充电位上驻车时的预设横向偏差值的两倍。
此处预设横向偏差值为考虑到司机在驻车充电位上停车时在宽度方向(或左右方向)上相对于中心位置(亦即准确的对齐位置)存在的变动值，该变动值与司机的空间感等驾驶水平相关，为保证充电成功，一般可取其中的最大值。若设该预设横向偏差值为Δ，那么司机在驻车充电位上停车时，其横向上的坐标变化范围为(-Δ，+Δ)，而横向上的坐标为零代表对齐准确。再加上磁能发射线圈1的宽度与磁能接收线圈2的宽度之差大于两倍的预设横向偏差值，也就是大于2Δ。至于磁能发射线圈1和磁能接收线圈2的长度关系，由于驻车充电位上的定位墩的存在，司机在停车时即可在长度方向上准确对齐，因此磁能发射线圈1的长度一般等于或大于磁能接收线圈2的长度，无需对此做调整。
如图2及图5所示，图2为图1中所示的磁能发射线圈和磁能接收线圈的配合结构示意图，图5为电动汽车在驻车时的磁能发射线圈与磁能接收线圈的位置关系示意图(图中虚线框为磁能接收线圈可能存在的位置)。
如此可知，当磁能发射线圈1按照标准安装方法(即磁能发射线圈1的长度方向与驻车充电位的长度方向平行，宽度方向也平行，并且安装在驻车充电位的宽度方向中心位置)铺设在驻车充电位上时，无论电动汽车在横向上发生怎样的偏差变动，其上的磁能接收线圈2总是落入到磁能发射线圈1的发射范围内，始终保证无线充电的顺利进行。因此，司机在驻车充电位上停车充电时，只需与驻车充电位上的定位墩对其保证前后方向的对齐，无需进行左右方向上的对齐定位操作，即可方便快捷地实现发射板与接收板的对齐，保证顺利的无线充电，减少充电准备时间，提高充电效率和用户体验。
在关于磁能发射线圈1的一种优选实施方式中，该磁能发射线圈1的宽度大于或等于驻车充电位的宽度。如此设置，磁能发射线圈1即可应对各种不同类型的电动汽车，同时更好地适应停车时横向偏差较大的司机。
如图3所示，图3为图1中所示的磁能发射线圈和磁能接收线圈的具体结构示意图。
在关于磁能发射线圈1和磁能接收线圈2的一种优选实施方式中，磁能发射线圈1和磁能接收线圈2均包括多根磁条3和多匝线圈4。其中，各根磁条3排列成环状，而各匝线圈4就缠绕设置在各根磁条3所形成的环状结构中。为提高磁能发射效率和接收效率，各匝线圈4需在各根磁条3上紧密缠绕。
进一步的，磁能发射线圈1上相邻的两根磁条3的间距与磁能接收线圈2上相邻的两根磁条3的间距相等。如此设置，磁能发射线圈1所转化的磁能信号将更加均匀，而磁能接收线圈2所接收到的磁能信号也更加均匀。
如图4所示，图4为图3中所示的磁条的具体结构示意图。
在关于磁条3的一种优选实施方式中，该磁条3主要包括水平部301和设置在水平部301两端的凸起302。其中，水平部301主要用于安装各匝线圈4，而凸起301则主要用于增强发射磁能信号和接收磁能信号。并且，在磁能发射线圈1上的凸起302的朝向向上，而磁能接收线圈2中的凸起302的朝向向下，如此将更加有利于电能-磁能以及磁能-电能的转化。
另外，为提高磁能发射线圈1的磁能信号发射效率以及磁能接收线圈2的磁能信号接收效率，可将各匝线圈4在磁条3的水平部301上重叠缠绕多层，比如可缠绕两层或三层等。而当线圈4的层数较多时，为避免各层线圈之间互相产生电磁影响，本实施例在相邻两层线圈4之间设置了绝缘层，比如塑料板等。
此外，磁条3的材质可为锰-锌铁氧体或镍-锌铁氧体，如此，磁条3所转化的磁能信号的频率更高，能够相应提高能量传递效率，当然，磁条3还可以为软磁铁氧体等材质。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种免对位无线充电系统，包括设置于驻车充电位上的磁能发射线圈(1)和设置于电动汽车底部的磁能接收线圈(2)，其特征在于，所述磁能发射线圈(1)的宽度大于所述磁能接收线圈(2)的宽度，且其宽度之差大于或等于电动汽车驻车时的预设横向偏差值的两倍。
2.根据权利要求1所述的免对位无线充电系统，其特征在于，所述磁能发射线圈(1)的宽度大于或等于驻车充电位的宽度。
3.根据权利要求2所述的免对位无线充电系统，其特征在于，所述磁能发射线圈(1)的长度大于或等于所述磁能接收线圈(2)的长度。
4.根据权利要求3所述的免对位无线充电系统，其特征在于，所述磁能发射线圈(1)和磁能接收线圈(2)均呈矩形或长圆环形。
5.根据权利要求1-4任一项所述的免对位无线充电系统，其特征在于，所述磁能发射线圈(1)和磁能接收线圈(2)均包括多根排列成环状的磁条(3)和环绕设置于各所述磁条(3)上的多匝线圈(4)。
6.根据权利要求5所述的免对位无线充电系统，其特征在于，所述磁能发射线圈(1)上相邻两根所述磁条(3)的间距与所述磁能接收线圈(2)上相邻两根所述磁条(3)的间距相等。
7.根据权利要求6所述的免对位无线充电系统，其特征在于，所述磁条(3)包括水平部(301)和设置于所述水平部(301)两端的凸起(302)，各匝所述线圈(4)均安装在所述水平部(301)上，且所述磁能发射线圈(1)中的凸起(302)朝上，所述磁能接收线圈(2)中的凸起(302)朝下。
8.根据权利要求7所述的免对位无线充电系统，其特征在于，各匝所述线圈(4)在所述水平部(301)上重叠缠绕有多层。
9.根据权利要求8所述的免对位无线充电系统，其特征在于，各层所述线圈(4)之间均设置有绝缘层。
10.根据权利要求9所述的免对位无线充电系统，其特征在于，所述磁条(3)为锰-锌铁氧体或镍-锌铁氧体。
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