一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)，主要包括電源單元(1)；整流濾波模塊(2)；斬波功率振蕩電路(3)；電磁場(chǎng)發(fā)射線路(4)；電磁場(chǎng)接收線圈(5)；整流濾波斬波模塊(6)；儲(chǔ)能模塊(8)；電動(dòng)汽車(9)。本實(shí)用新型充分體現(xiàn)了電能在現(xiàn)代生活中的重要性，進(jìn)一步拓展了電能的傳輸方法，設(shè)計(jì)了一種低碳、環(huán)保的電動(dòng)汽車供電模式，避免了現(xiàn)有電動(dòng)汽車供電模式充電時(shí)間長(zhǎng)，續(xù)航里程短，電池壽命短的弊端，同時(shí)極大的減少了電動(dòng)汽車的重量。此充電方式為電動(dòng)汽車的進(jìn)一步推廣提供了便利條件。
【專利說(shuō)明】一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]無(wú)線電能傳輸技術(shù)是目前電氣工程領(lǐng)域最活躍的熱點(diǎn)研宄方向之一，它集基礎(chǔ)研宄與應(yīng)用研宄為一體，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界探索的一個(gè)多學(xué)科、強(qiáng)交叉的新的研宄領(lǐng)域和前沿課題，涵蓋電磁場(chǎng)、電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、控制技術(shù)、物理學(xué)、材料學(xué)、信息技術(shù)等諸多【技術(shù)領(lǐng)域】。采用無(wú)線供電方式能夠有效克服電線連接方式存在的各類缺陷，實(shí)現(xiàn)電子電器的自由供電，具有重要的應(yīng)用預(yù)期和廣闊的發(fā)展前景。
[0002]本實(shí)用新型一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)涉及一種系統(tǒng)便捷、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠的無(wú)線電能傳輸電磁諧振耦合技術(shù)，為電動(dòng)汽車的無(wú)線供電提供了技術(shù)模型。避免了現(xiàn)有電動(dòng)汽車供電模式充電時(shí)間長(zhǎng)，續(xù)航里程短，電池壽命短的的弊端，同時(shí)極大的減少了電動(dòng)汽車的重量。此充電方式為電動(dòng)汽車的進(jìn)一步推廣提供了便利條件。

【背景技術(shù)】
[0003]自從1840年發(fā)現(xiàn)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象及導(dǎo)線可以傳輸電能至今，電能的傳輸主要是由導(dǎo)線直接接觸進(jìn)行傳輸?shù)摹ｋ姽ぴO(shè)備的充電一般是通過(guò)插頭和插座來(lái)進(jìn)行，但是在進(jìn)行大功率充電時(shí)，這種充電方式存在高壓觸電的危險(xiǎn)。且由于存在摩擦和磨損，系統(tǒng)的安全性、可靠性及使用壽命較低，特別是在化工、采礦等一些易燃、易爆領(lǐng)域，極易引發(fā)大的事故。新型無(wú)接觸電能傳輸系統(tǒng)采用電磁感應(yīng)原理、電力電子技術(shù)以及控制理論相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電能的無(wú)線傳輸，完全克服了以上限制。
[0004]根據(jù)電能傳輸原理，無(wú)線電能傳輸大致上可以分為三類:第一類是變壓器原理的直接耦合式，這種方式功率雖然較大，但是僅適于近距離；第二類電波無(wú)線能量傳輸技術(shù)，直接利用電磁波能量可以通過(guò)天線發(fā)射和接收的原理，這種方式雖然實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離和大功率能量的傳輸，但是能量傳輸受方向限制，也不能繞過(guò)障礙物，并且損耗較大，對(duì)人體和其它生物都有嚴(yán)重傷害；第三類是非輻射耦合諧振方式，該技術(shù)可以在有障礙物的情況下傳輸，傳輸距離也比較遠(yuǎn)，傳輸功率也較大，而且對(duì)人體沒(méi)有傷害。
[0005]綜上所述，第三種電能傳輸方式有著很大的開(kāi)發(fā)潛力，它的出現(xiàn)進(jìn)一步擴(kuò)大了無(wú)線電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)和領(lǐng)域。毫無(wú)疑問(wèn)，這種傳能模式必將成為無(wú)線電能傳輸一個(gè)新的發(fā)展方向。目前磁耦合諧振式電能傳輸技術(shù)的研宄尚處于起步階段，主要集中在系統(tǒng)性能的提高和特殊場(chǎng)合應(yīng)用研宄。
[0006]目前，隨著大氣污染的加重，電動(dòng)汽車憑借無(wú)污的優(yōu)勢(shì)獲得了人們的廣泛關(guān)注，然而電動(dòng)汽車充電問(wèn)題一直是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)重要因素。本實(shí)用新型一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)，有效解決了電動(dòng)汽車充電問(wèn)題，它具有供電安全可靠，方便快捷的特點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)，設(shè)置有電源單元(I)，為供電系統(tǒng)提供輸入功率；整流濾波模塊(2)，將電源單元輸入的交流電轉(zhuǎn)變成直流電；斬波功率振蕩電路(3)，用于將整流濾波模塊輸入的直流電轉(zhuǎn)換為適應(yīng)負(fù)載功率要求的交變電流；電磁場(chǎng)發(fā)射線路(4)，用于發(fā)射斬波功率振蕩電路產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)；電磁場(chǎng)接收線圈(5)，接收電磁場(chǎng)發(fā)射線路發(fā)射出的交變磁場(chǎng)；整流濾波斬波模塊(6)，將電磁場(chǎng)接收線圈接收到的交流電轉(zhuǎn)換為電壓值恒定的直流電，為電動(dòng)汽車提供電能；儲(chǔ)能模塊(7)，將電能儲(chǔ)存在電容中為電動(dòng)汽車補(bǔ)給電能。
[0008]所述的整流濾波模塊(2)由橋式整流電路和濾波電路兩部分組成，整流部分利用IGBT組成的大功率橋式電路將交流電變?yōu)橹绷麟姡瑫r(shí)濾波部分串聯(lián)在整流電路域斬波功率振蕩電路之間，用以消除高次諧波，輸出恒定電壓的直流電。
[0009]所述的斬波功率振蕩電路(3)由斬波電路與半橋功率推挽電路組成，其振蕩頻率與發(fā)射線路的諧振頻率一致。
[0010]所述的電磁場(chǎng)發(fā)射線路⑷由高溫線繞制，鋪設(shè)在路面下方，其諧振頻率與電源頻率保持一致，以保證較低的發(fā)射系數(shù)，用于發(fā)射斬波功率振蕩電路產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)。
[0011]所述的電磁場(chǎng)接收線圈(5)由多匝漆包線繞制成的線圈組成，位于道路的正上方，接收線圈在制作時(shí)就考慮了電源的頻率，制作出的接收線圈與電源頻率保持一致，以保證接收線圈在運(yùn)行中保持諧振狀態(tài)，以通過(guò)諧振耦合的方式實(shí)現(xiàn)能量的高效傳遞。
[0012]所述的整流濾波斬波模塊￠)由橋式整流電路、濾波電路、斬波電路組成，其中橋式整流電路將線圈獲得的交流電整流成直流電，濾波電路消除電路中的高次諧波，隨后斬波電路將濾波后的直流電轉(zhuǎn)變成恒定輸出電壓的直流電。
[0013]所述的儲(chǔ)能模塊(7)由超級(jí)電容器組成，用于將(7)中輸出的直流電存儲(chǔ)在電容器中為電動(dòng)汽車補(bǔ)充電能。
[0014]本實(shí)用新型一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)，是采用電源單元、整流濾波模塊、斬波功率振蕩電路、電磁場(chǎng)發(fā)射線圈、電磁場(chǎng)接收線圈、整流濾波斬波模塊、儲(chǔ)能模塊和電動(dòng)車負(fù)載組成的供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)避免了現(xiàn)有電動(dòng)汽車供電模式充電時(shí)間長(zhǎng)，續(xù)航里程短，電池壽命短的的弊端，同時(shí)極大的減少了電動(dòng)汽車的重量。同時(shí)為電動(dòng)汽車在線供電提供了具體實(shí)在的技術(shù)模型，也為促進(jìn)了電動(dòng)汽車的發(fā)展。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的整體功能框圖；
[0016]圖2是電磁發(fā)射線路的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖3是電磁接收線圈的結(jié)構(gòu)圖；

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)做出詳細(xì)地說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)，設(shè)置有電源單元(I)，為供電系統(tǒng)提供輸入功率；整流濾波模塊(2)，將電源單元輸入的交流電轉(zhuǎn)變成直流電；斬波功率振蕩電路(3)，用于將整流濾波模塊輸入的直流電轉(zhuǎn)換為適應(yīng)負(fù)載功率要求的交變電流；電磁場(chǎng)發(fā)射線路(4)，用于發(fā)射斬波功率振蕩電路產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)，發(fā)射線路(4)諧振頻率與電源單元(I)的中心頻率一致，以保證較低的反射系數(shù)；電磁場(chǎng)接收線圈(5)，接收電磁場(chǎng)發(fā)射線路發(fā)射出的交變磁場(chǎng)，該線圈在使用前已經(jīng)與電源單元(I)及發(fā)射線路(4)進(jìn)行了匹配，匹配方式為根據(jù)線路的自有諧振頻率與電源單元(I)及發(fā)射線路(4)的頻率進(jìn)行比較，通過(guò)串聯(lián)或者并聯(lián)電容，使線圈的自有諧振頻率與電源的中心頻率保持一致，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的諧振式供電；整流濾波斬波模塊￠)，將電磁場(chǎng)接收線圈接收到的交流電轉(zhuǎn)換為電壓值恒定的直流電；儲(chǔ)能模塊(7)，將電能儲(chǔ)存在電容中補(bǔ)給電動(dòng)汽車⑶使用。
[0020]如圖2所示，所述的電磁場(chǎng)發(fā)射線路鋪設(shè)在道路下方。電磁場(chǎng)發(fā)射線路選用半徑20mm的高溫線繞制，分為A，B和C三組線圈，每組線圈繞成5匝。其中A組線圈繞制方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，B組線圈為順時(shí)針?lè)较?，C組線圈為逆時(shí)針?lè)较颉組線圈外圈與B組線圈內(nèi)圈間距為10cm，B組線圈外圈與C組線圈內(nèi)圈間距為10cm。
[0021]如圖3所示，所述的電磁場(chǎng)接收線圈由金屬導(dǎo)體繞制而成，本例使用半徑2_的銅線從中心開(kāi)始向呈逆時(shí)針?lè)较蚶@制，外直徑為90mm，內(nèi)直徑為10mm，所繞制接收線圈的形狀、尺寸、匝數(shù)以及導(dǎo)體的材料與半徑均可依照具體情況進(jìn)行調(diào)整。
[0022]以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有局限性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一。所以如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，采用其它形式的同類部件或其它形式的各部件布局方式，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的技術(shù)方案與實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置有:設(shè)置有電源單元(I)，為供電系統(tǒng)提供輸入功率；整流濾波模塊(2)，將電源單元輸入的交流電轉(zhuǎn)變成直流電；斬波功率振蕩電路(3)，用于將整流濾波模塊輸入的直流電轉(zhuǎn)換為適應(yīng)負(fù)載功率要求的交變電流；電磁場(chǎng)發(fā)射線路(4)，用于發(fā)射斬波功率振蕩電路產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)；電磁場(chǎng)接收線圈(5)，接收電磁場(chǎng)發(fā)射線路發(fā)射出的交變磁場(chǎng)；整流濾波斬波模塊(6)，將電磁場(chǎng)接收線圈接收到的交流電轉(zhuǎn)換為電壓值恒定的直流電；儲(chǔ)能模塊(7)，儲(chǔ)存電能為電動(dòng)汽車⑶補(bǔ)給電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)，其特征還在于，所述的電磁場(chǎng)發(fā)射線路(4)鋪設(shè)在道路下方，所有導(dǎo)線處于同一水平面，與道路平面平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)，其特征還在于，電磁場(chǎng)發(fā)射線路(4)的諧振頻率與斬波功率振蕩電路(3)的頻率一致，A.B和C三組線圈連接方式為串聯(lián)，I端和3端連接，4端和6端連接，2端和5端接在震蕩電路兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)的電動(dòng)汽車在線供電系統(tǒng)，其特征還在于，所述的電磁場(chǎng)接收線圈(5)的諧振頻率與電磁場(chǎng)發(fā)射線路(4)的諧振頻率一致，電磁場(chǎng)接收線圈(5)安裝電動(dòng)汽車底盤下方，當(dāng)電動(dòng)汽車行駛在A組線圈或B組線圈之間或者B組線圈和C組線圈之間時(shí)，電磁場(chǎng)接收線圈(5)與電磁場(chǎng)發(fā)射線路(4)發(fā)生磁場(chǎng)耦合諧振，獲取能量供給電動(dòng)汽車。
【文檔編號(hào)】H02J7/02GK204216647SQ201420715636
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】薛明, 楊慶新, 張獻(xiàn), 李陽(yáng) 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)