本發(fā)明涉及電路設(shè)計(jì)及磁路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，屬于雙極性移動(dòng)無線電能傳輸領(lǐng)域，具體地，涉及一種提高移動(dòng)無線電能輸電質(zhì)量的四線圈接收裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

無線充電技術(shù)致力于切除困擾人們生活的“最后一段”電線，將給人們的生活帶來巨大的方便性和變革。在未來的智能家居中，家用電器將不再受到電線的束縛而自由擺放，無線充電桌面將會(huì)讓所有智能終端不再需要拖著電線的充電器?；茉慈諠u枯竭，環(huán)境污染對(duì)人們生活的影響日趨嚴(yán)重，電動(dòng)汽車替代燃油汽車的呼聲越來越高，無線充電公路將會(huì)讓電動(dòng)汽車不再具有途中缺電而無法充電的先天不足，使電動(dòng)汽車更具競(jìng)爭(zhēng)力。

無線充電技術(shù)的改進(jìn)與完善將會(huì)促進(jìn)我們走向更智能的生活。針對(duì)電動(dòng)汽車無線充電的應(yīng)用，主要分為兩類：一類是定點(diǎn)的無線充電，另一類是在移動(dòng)中為設(shè)備補(bǔ)充電能。對(duì)于移動(dòng)中的無線電能傳輸而言，因?yàn)槭茈娔繕?biāo)(接收電能或者消費(fèi)電能的設(shè)備，如電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車等)的位置是快速移動(dòng)的，在實(shí)際應(yīng)用過程中為了能夠改善整體磁路情況常使用分極性的發(fā)射機(jī)構(gòu)，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)使副邊感生的電壓產(chǎn)生明顯的波動(dòng)，這嚴(yán)重影響了無線能量傳輸?shù)馁|(zhì)量，同時(shí)會(huì)損壞儲(chǔ)能設(shè)備，影響了電動(dòng)汽車等設(shè)備的使用效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種提高無線電能輸電質(zhì)量的四線圈接收裝置及其應(yīng)用的設(shè)計(jì)，以達(dá)到降低分極性無線供電方案的電壓波動(dòng)問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

根據(jù)本一種提高移動(dòng)無線電能輸電質(zhì)量的四線圈接收裝置，包括四線圈接收結(jié)構(gòu)和外側(cè)整流電路，所述四線圈接收結(jié)構(gòu)包括兩組線圈組，其中每一組線圈組均包括兩個(gè)彼此相連、繞向相反的線圈，兩個(gè)線圈在同一時(shí)刻對(duì)應(yīng)于不同的磁場(chǎng)極性；每一組線圈組的輸出端均與一個(gè)外側(cè)整流電路相連接。

優(yōu)選地，線圈組與外側(cè)整流電路之間采用如下任一種連接結(jié)構(gòu)：

-串聯(lián)疊加結(jié)構(gòu)：每一組線圈組的輸出端引出線分別連接至一個(gè)全橋整流電路上，并將兩組線圈組對(duì)應(yīng)的全橋整流電路輸出端串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)兩組線圈組通過磁場(chǎng)得到的電壓相互疊加；

-并聯(lián)疊加結(jié)構(gòu)：每一組線圈組的輸出端引出線分別連接至一個(gè)全橋整流電路上，并將兩組線圈組對(duì)應(yīng)的全橋整流電路輸出端并聯(lián)。

優(yōu)選地，每一組線圈組內(nèi)的兩個(gè)線圈之間設(shè)有間距。

優(yōu)選地，每一組線圈組內(nèi)的兩個(gè)線圈正對(duì)著不同極性的發(fā)射極，使兩個(gè)線圈在空間磁場(chǎng)中相差180度相位角，從而使得空間磁場(chǎng)在兩個(gè)線圈上感生出兩個(gè)相反的電動(dòng)勢(shì)，并通過兩個(gè)線圈之間繞向相反的物理結(jié)構(gòu)，在這兩個(gè)線圈上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)得以疊加。

優(yōu)選地，兩組線圈組在空間磁場(chǎng)中相差90度相位角，從而使得在其中一組線圈組通過的磁通量最大時(shí)，另一組線圈組通過的磁通量最小。

優(yōu)選地，兩組線圈組在前進(jìn)方向上相差四線圈接收裝置整體長(zhǎng)度的四分之一，并在磁場(chǎng)角度上分別對(duì)應(yīng)于空間磁場(chǎng)的峰值處和谷值處。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種上述提高移動(dòng)無線電能輸電質(zhì)量的四線圈接收裝置的應(yīng)用，用于電動(dòng)汽車的移動(dòng)無線充電，四線圈接收裝置安裝于車輛底部，當(dāng)車輛移動(dòng)在無線充電公路上時(shí)，四線圈接收裝置的兩組線圈組同時(shí)獲得能量。

根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種上述提高移動(dòng)無線電能輸電質(zhì)量的四線圈接收裝置的應(yīng)用，用于移動(dòng)用電設(shè)備的無線充電，四線圈接收裝置安裝于移動(dòng)用電設(shè)備上，當(dāng)設(shè)備處于供能軌道鋪設(shè)方向的任何一個(gè)位置時(shí)，四線圈接收裝置的兩組線圈組同時(shí)獲得能量，使能量直接從供能軌道傳輸?shù)皆O(shè)備端。

優(yōu)選地，所述移動(dòng)用電設(shè)備是指不帶電池、單純依靠?jī)?chǔ)能設(shè)備運(yùn)行時(shí)間不足和/或儲(chǔ)能設(shè)備成本過高的移動(dòng)用電設(shè)備。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的顯著優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明提供的提高移動(dòng)無線電能輸電質(zhì)量的四線圈接收裝置，應(yīng)用于無線充電裝置的接收(副邊)側(cè)，具有提高無線充電副邊電壓穩(wěn)定性的顯著特點(diǎn)；

2、本發(fā)明是根據(jù)雙極性無線電能發(fā)射設(shè)備的空間磁場(chǎng)分布情況，設(shè)計(jì)了一套有針對(duì)性的四線圈接收結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)結(jié)合副邊側(cè)電路保證了副邊電壓的穩(wěn)定性，解決了雙極性發(fā)射設(shè)備造成的副邊電壓波動(dòng)大的問題，從而提高了電能傳輸效率，保證了副邊的電能質(zhì)量，大大減小了用電負(fù)載的儲(chǔ)能設(shè)備壓力，降低了儲(chǔ)能設(shè)備的使用成本；

3、本發(fā)明副邊獲得的電壓較為穩(wěn)定，在功率滿足要求的情況下可以支持設(shè)備在無儲(chǔ)能設(shè)備情況下的運(yùn)行，大大減小了用電設(shè)備的成本；

4、本發(fā)明同時(shí)由于兩組線圈組空間磁場(chǎng)上的互補(bǔ)，當(dāng)車停在公路上的任意一個(gè)位置，車輛總可以穩(wěn)定的接收到充足的能量，而不會(huì)出現(xiàn)雙線圈或單線圈結(jié)構(gòu)在特定位置處無法接收到能量的問題。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1是本發(fā)明四線圈接收結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，i、ii、iii、iv分別為四個(gè)線圈；

圖2是本發(fā)明四線圈接收結(jié)構(gòu)與發(fā)射結(jié)構(gòu)配合示意圖；

圖3是本發(fā)明四線圈接收結(jié)構(gòu)與外側(cè)整流電路之間的串聯(lián)模式電路圖；

圖4是本發(fā)明四線圈接收結(jié)構(gòu)與外側(cè)整流電路之間的并聯(lián)模式電路圖；

圖5是實(shí)施例2車輛移動(dòng)在無線充電公路上時(shí)的狀態(tài)示意圖；

圖6是實(shí)施例2車輛無線充電狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種提高無線電能輸電質(zhì)量的四線圈接收裝置，包括兩組線圈組，所述每一組線圈組包含兩個(gè)線圈，這兩個(gè)線圈彼此相連并正對(duì)著不同極性的發(fā)射極，使每一組線圈組中的兩個(gè)線圈在空間磁場(chǎng)中相差180度相位角，從而使得空間磁場(chǎng)在兩個(gè)線圈上感生出兩個(gè)相反的電動(dòng)勢(shì)，并通過兩個(gè)線圈之間繞向相反的物理結(jié)構(gòu)，使得在這兩個(gè)線圈上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)得以疊加。

兩組線圈組之間在空間磁場(chǎng)上相差90度相位角，使得在其中一組線圈組通過的磁通量最大時(shí)，另一組線圈組通過的磁通量最小。

還包括外側(cè)整流電路，其中每一組線圈組的輸出端均接一個(gè)外側(cè)整流電路。

針對(duì)上述情況的外側(cè)整流電路包括兩種連接方式，一種是串聯(lián)疊加方式，另一種是并聯(lián)疊加方式。所述串聯(lián)疊加方式是指，將每組線圈的引出線接至一個(gè)全橋整流電路上，并將各組線圈對(duì)應(yīng)的整流電路輸出端串聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)電壓疊加的目的，這是針對(duì)副邊負(fù)載對(duì)輸出電壓要求較高的情況；所述并聯(lián)疊加方式是指，將每組線圈的引出線接至一個(gè)全橋整流電路上，并將各組線圈對(duì)應(yīng)的整流電路輸出端并聯(lián)，這種電路模式主要用于對(duì)輸出電壓穩(wěn)定性有較高要求的負(fù)載情況。

本實(shí)施例提供的提高無線電能輸電質(zhì)量的四線圈接收裝置，四個(gè)線圈兩兩一組，繞向相反，在同一時(shí)刻對(duì)應(yīng)于不同的磁場(chǎng)極性，兩組線圈組在空間上相差接收裝置長(zhǎng)度的四分之一，在磁場(chǎng)角度上分別對(duì)應(yīng)于空間磁場(chǎng)的峰值處和谷值處。兩組線圈組的輸出端各接一個(gè)整流電路，根據(jù)負(fù)載所需要的情況采用串聯(lián)和并聯(lián)兩種接線方式，采用串聯(lián)接線時(shí)會(huì)將兩組線圈組通過磁場(chǎng)得到的電壓相互疊加，從而得到更高的輸出電壓；采用并聯(lián)接線時(shí)，使得無線傳輸副邊帶載能力更強(qiáng)，給負(fù)載提供更穩(wěn)定的電源；本實(shí)施例可以廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車移動(dòng)充電領(lǐng)域，有效抑制電動(dòng)汽車移動(dòng)過程中充電電壓的波動(dòng)，使得能量的傳輸過程更穩(wěn)定，為電動(dòng)汽車移動(dòng)充電提供了一種新的技術(shù)手段。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種實(shí)施例1提供的提高無線電能輸電質(zhì)量的四線圈接收裝置的應(yīng)用，用于電動(dòng)汽車的移動(dòng)無線充電(也稱為“邊走邊充”)，將供能的軌道分解為不同極性，車輛底部裝載有四線圈的接收裝置，車輛移動(dòng)過程中，四線圈同時(shí)獲得能量，但由于空間磁場(chǎng)相位上的差別使得輸出電壓相對(duì)穩(wěn)定。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種實(shí)施例1提供的提高無線電能輸電質(zhì)量的四線圈接收裝置的應(yīng)用，可用于所有不帶電池或是單純依靠?jī)?chǔ)能設(shè)備運(yùn)行時(shí)間不足或是儲(chǔ)能設(shè)備成本過高的移動(dòng)用電設(shè)備，這些設(shè)備處于軌道鋪設(shè)方向的任何一個(gè)位置時(shí)，能量可直接從供能軌道傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備端，從而實(shí)現(xiàn)無儲(chǔ)能(或儲(chǔ)能容量較少)設(shè)備的穩(wěn)定供電。

在本實(shí)施例中，單純依靠?jī)?chǔ)能設(shè)備運(yùn)行時(shí)間不足的情況是指在一次充滿電后運(yùn)行時(shí)間小于等于實(shí)際需求工作時(shí)間50％的情況。

在本實(shí)施例中，儲(chǔ)能設(shè)備成本過高的情況是指儲(chǔ)能設(shè)備占據(jù)用電設(shè)備成本大于等于20％的情況。

下面結(jié)合附圖對(duì)上述三個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1與傳統(tǒng)移動(dòng)式無線充電裝置副邊接收結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于，傳統(tǒng)的移動(dòng)無線充電裝置副邊接收結(jié)構(gòu)為單線圈單極性結(jié)構(gòu)，而實(shí)施例1采用四線圈副邊接收結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，為移動(dòng)無線充電的四線圈接收結(jié)構(gòu)示意圖，包括兩組線圈組，所述的每組線圈組包含兩個(gè)線圈，兩個(gè)線圈彼此相連，但是彼此間隔一些距離。

如圖2所示，為采用實(shí)施例1提供的移動(dòng)無線充電四線圈接收結(jié)構(gòu)和發(fā)射結(jié)構(gòu)配合示意圖，每一組線圈組的兩個(gè)線圈正對(duì)著不同極性的發(fā)射極，從而使每一組線圈組中的兩個(gè)線圈在空間磁場(chǎng)中相差180度相位角，使得空間磁場(chǎng)在兩個(gè)線圈上感生出兩個(gè)相反的電動(dòng)勢(shì)并通過兩個(gè)線圈之間繞向相反的物理結(jié)構(gòu)，使得在這兩個(gè)線圈上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)得以疊加。兩組線圈組之間的關(guān)系如圖2所示，當(dāng)其中一組線圈組正對(duì)某對(duì)磁極時(shí)，另一組線圈組正對(duì)一隊(duì)磁極的中軸線。這使得兩組線圈組中通過的磁通呈現(xiàn)90度相位差的關(guān)系，即當(dāng)一組線圈組通過的等效總磁通最大時(shí)，另一組線圈組通過的等效總磁通最小。這使得在行進(jìn)過程中通過四線圈的總磁通保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平。

如圖3所示，為移動(dòng)無線充電四線圈接收側(cè)串聯(lián)模式電路圖，兩個(gè)全橋整流電路互相串聯(lián)，使得在兩組線圈中感生出的電壓相互疊加，使得能夠輸出的電壓更高。

如圖4所示，為移動(dòng)無線充電四線圈接收側(cè)并聯(lián)模式電路圖，兩個(gè)全橋整流電路互相并聯(lián)，使得接收端始終能工作在兩組線圈中性能較好的情況，這使得副邊的帶載能力更強(qiáng)，輸出更穩(wěn)定。

適用于實(shí)施例2提出的電路的應(yīng)用場(chǎng)合可以是無線充電公路。無線充電公路全程鋪設(shè)分極性的原邊能量發(fā)射結(jié)構(gòu)，如圖5所示。車輛下方懸掛有四線圈的接收裝置，如圖6所示。當(dāng)車輛處在充電公路上的任意一個(gè)地方時(shí)，由于四線圈接收裝置的特性以及外側(cè)串并聯(lián)整流電路的配合，都可以為電動(dòng)汽車可靠地提供行駛所需的能量。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。