基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车IPT系统及设计方法

本发明属于磁耦合式无线电能传输，更具体地说，特别涉及基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统及设计方法。

背景技术：

1、当今世界正面临着日益严峻的能源危机与环保压力，各国的汽车行业均朝着电动汽车方向迅速发展。电动汽车移动式无线供电技术能够解决电动汽车有线充电和车载电池存在的诸多问题，对电动汽车的推广具有重要的价值。一种电动汽车移动式无线供电系统的结构如图1所示。

2、然而，对于目前基于平铺式矩形导轨的电动汽车移动式无线供电系统，在其原边导轨的切换区域，即“切换域”，存在较大幅度的功率波动，不利于该系统的推广应用，其具体原因为，平铺式矩形导轨的线圈及结构以及其导轨切换域上的系统功率变化分别如图2、图3所示，造成切换域功率波动现象的主要原因是导轨线圈相邻短边上的一对反向电流，如图4所示，这对电流的幅值和相位完全相同，但方向却恰好相反，由这对电流所产生的磁场会严重削弱其上方区域的磁场强度，从而导致了系统功率在切换域上存在较大幅度的波动。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统及设计方法，通过设计一种短边交叠式矩形导轨，使其能够降低系统在导轨切换域上的功率波动幅度，即抑制系统在导轨切换过程中的功率波动，以解决现有技术中，基于平铺式矩形导轨的电动汽车移动式无线供电系统中，导轨线圈相邻短边上的一对反向电流，对电流所产生的磁场会严重削弱其上方区域的磁场强度，从而导致了系统功率在切换域上存在较大幅度的波动的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统，基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统，包括多组矩形线圈，多组所述矩形线圈分别通过电能变换模块和电网连接，多组所述矩形线圈沿其长边方向排列，其关键在于：相邻两个所述矩形线圈短边上下交叠形成交叠区，在靠近所述交叠区的至少一侧的矩形线圈下方设置有外加磁芯。

3、作为本发明的优选技术方案，靠近所述交叠区的至少一个所述矩形线圈的端部弯折成“z”字型，相邻两个所述矩形线圈主体在同一平面上实现端部搭接。

4、作为本发明的优选技术方案，所述交叠区的交叠宽度为所述矩形线圈短边线圈宽度的0.5～1.5倍。

5、作为本发明的优选技术方案，沿着所述矩形线圈长边线圈下方设置有轨道磁芯。

6、为了实现目的，本发明还提供基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统设计方法，其关键在于，包括以下步骤：

7、s1：设置多组沿长边方向排列的矩形线圈，相邻矩形线圈短边上下交叠形成交叠区，每一个所述矩形线圈通过电能变换模块和电网连接；

8、s2：根据矩形线圈短边线圈的宽度确定所述交叠区的宽度预选范围；

9、s3：在所述宽度预选范围内按照预定步长通过仿真得到交叠区的最佳交叠宽度d；

10、s4：在靠近所述交叠区的至少一侧的矩形线圈下方设置外加磁芯；

11、s5：通过仿真实验得到外加磁芯最佳的位置、形状和厚度。

12、作为本发明的优选技术方案，步骤s1包括：将靠近所述交叠区的至少一个所述矩形线圈的端部弯折成“z”字型，使得相邻两个所述矩形线圈主体在同一平面上实现端部搭接。

13、作为本发明的优选技术方案，步骤s2中将矩形线圈短边线圈的宽度设为d，将0.5d～1.5d作为所述交叠区的宽度预选范围。

14、本发明提供了基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统及设计方法，具备以下有益效果：

15、本发明设计的短边交叠式矩形导轨能够有效降低系统在导轨切换域上的功率波动幅度，即能够有效抑制系统在导轨切换过程中的功率波动，通过在相邻矩形线圈交叠区添加外加磁芯，进一步抑制系统在导轨切换过程中的功率波动，使汽车充电更加稳定。

技术特征：

1.基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统，包括多组矩形线圈，多组所述矩形线圈分别通过电能变换模块和电网连接，多组所述矩形线圈沿其长边方向排列，其特征在于：相邻两个所述矩形线圈短边上下交叠形成交叠区，在靠近所述交叠区的至少一侧的矩形线圈下方设置有外加磁芯。

2.根据权利要求1所述的基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统，其特征在于：靠近所述交叠区的至少一个所述矩形线圈的端部弯折成“z”字型，相邻两个所述矩形线圈主体在同一平面上实现端部搭接。

3.根据权利要求1所述的基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统，其特征在于：所述交叠区的交叠宽度为所述矩形线圈短边线圈宽度的0.5～1.5倍。

4.根据权利要求1所述的基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统，其特征在于：沿着所述矩形线圈长边线圈下方设置有轨道磁芯。

5.根据权利要求1-4任一所述的基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统设计方法，其特征在于，步骤s1包括：将靠近所述交叠区的至少一个所述矩形线圈的端部弯折成“z”字型，使得相邻两个所述矩形线圈主体在同一平面上实现端部搭接。

7.根据权利要求5所述的基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车ipt系统设计方法，其特征在于，步骤s2中将矩形线圈短边线圈的宽度设为d，将0.5d～1.5d作为所述交叠区的宽度预选范围。

技术总结
本发明公开了基于短边交叠式矩形导轨的电动汽车IPT系统及设计方法，属于磁耦合式无线电能传输技术领域，以解决目前基于平铺式矩形导轨的电动汽车移动式无线供电系统中，导轨线圈相邻短边上的一对反向电流，对电流所产生的磁场会严重削弱其上方区域的磁场强度，从而导致了系统功率在切换域上存在较大幅度的波动的问题，本发明通过设计一种短边交叠式矩形导轨，使其能够降低系统在导轨切换域上的功率波动幅度，即抑制系统在导轨切换过程中的功率波动，同时在相邻矩形线圈交叠区设置外加磁芯，进一步减小功率波动，使电动汽车充电时更加稳定。

技术研发人员：唐春森,彭昭玮,王智慧,胡宏晟,李小飞,左志平,赵雷,陈丰伟,袁文杰,李家桐
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13