一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统，主要包括电源单元(1)；整流滤波模块(2)；斩波功率振荡电路(3)；电磁场发射线路(4)；电磁场接收线圈(5)；整流滤波斩波模块(6)；储能模块(8)；电动汽车(9)。本实用新型充分体现了电能在现代生活中的重要性，进一步拓展了电能的传输方法，设计了一种低碳、环保的电动汽车供电模式，避免了现有电动汽车供电模式充电时间长，续航里程短，电池寿命短的弊端，同时极大的减少了电动汽车的重量。此充电方式为电动汽车的进一步推广提供了便利条件。
【专利说明】一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统
【技术领域】
[0001]无线电能传输技术是目前电气工程领域最活跃的热点研宄方向之一，它集基础研宄与应用研宄为一体，是当前国内外学术界和工业界探索的一个多学科、强交叉的新的研宄领域和前沿课题，涵盖电磁场、电力电子技术、电力系统、控制技术、物理学、材料学、信息技术等诸多【技术领域】。采用无线供电方式能够有效克服电线连接方式存在的各类缺陷，实现电子电器的自由供电，具有重要的应用预期和广阔的发展前景。
[0002]本实用新型一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统涉及一种系统便捷、运行稳定、安全可靠的无线电能传输电磁谐振耦合技术，为电动汽车的无线供电提供了技术模型。避免了现有电动汽车供电模式充电时间长，续航里程短，电池寿命短的的弊端，同时极大的减少了电动汽车的重量。此充电方式为电动汽车的进一步推广提供了便利条件。
【背景技术】
[0003]自从1840年发现利用电磁感应现象及导线可以传输电能至今，电能的传输主要是由导线直接接触进行传输的。电工设备的充电一般是通过插头和插座来进行，但是在进行大功率充电时，这种充电方式存在高压触电的危险。且由于存在摩擦和磨损，系统的安全性、可靠性及使用寿命较低，特别是在化工、采矿等一些易燃、易爆领域，极易引发大的事故。新型无接触电能传输系统采用电磁感应原理、电力电子技术以及控制理论相结合，实现了电能的无线传输，完全克服了以上限制。
[0004]根据电能传输原理，无线电能传输大致上可以分为三类:第一类是变压器原理的直接耦合式，这种方式功率虽然较大，但是仅适于近距离；第二类电波无线能量传输技术，直接利用电磁波能量可以通过天线发射和接收的原理，这种方式虽然实现了长距离和大功率能量的传输，但是能量传输受方向限制，也不能绕过障碍物，并且损耗较大，对人体和其它生物都有严重伤害；第三类是非辐射耦合谐振方式，该技术可以在有障碍物的情况下传输，传输距离也比较远，传输功率也较大，而且对人体没有伤害。
[0005]综上所述，第三种电能传输方式有着很大的开发潜力，它的出现进一步扩大了无线电能传输技术的应用目标和领域。毫无疑问，这种传能模式必将成为无线电能传输一个新的发展方向。目前磁耦合谐振式电能传输技术的研宄尚处于起步阶段，主要集中在系统性能的提高和特殊场合应用研宄。
[0006]目前，随着大气污染的加重，电动汽车凭借无污的优势获得了人们的广泛关注，然而电动汽车充电问题一直是制约电动汽车发展的一个重要因素。本实用新型一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统，有效解决了电动汽车充电问题，它具有供电安全可靠，方便快捷的特点。
【发明内容】
[0007]本实用新型所采用的技术方案是:一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统，设置有电源单元(I)，为供电系统提供输入功率；整流滤波模块(2)，将电源单元输入的交流电转变成直流电；斩波功率振荡电路(3)，用于将整流滤波模块输入的直流电转换为适应负载功率要求的交变电流；电磁场发射线路(4)，用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场；电磁场接收线圈(5)，接收电磁场发射线路发射出的交变磁场；整流滤波斩波模块(6)，将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的直流电，为电动汽车提供电能；储能模块(7)，将电能储存在电容中为电动汽车补给电能。
[0008]所述的整流滤波模块(2)由桥式整流电路和滤波电路两部分组成，整流部分利用IGBT组成的大功率桥式电路将交流电变为直流电，同时滤波部分串联在整流电路域斩波功率振荡电路之间，用以消除高次谐波，输出恒定电压的直流电。
[0009]所述的斩波功率振荡电路(3)由斩波电路与半桥功率推挽电路组成，其振荡频率与发射线路的谐振频率一致。
[0010]所述的电磁场发射线路⑷由高温线绕制，铺设在路面下方，其谐振频率与电源频率保持一致，以保证较低的发射系数，用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场。
[0011]所述的电磁场接收线圈(5)由多匝漆包线绕制成的线圈组成，位于道路的正上方，接收线圈在制作时就考虑了电源的频率，制作出的接收线圈与电源频率保持一致，以保证接收线圈在运行中保持谐振状态，以通过谐振耦合的方式实现能量的高效传递。
[0012]所述的整流滤波斩波模块￠)由桥式整流电路、滤波电路、斩波电路组成，其中桥式整流电路将线圈获得的交流电整流成直流电，滤波电路消除电路中的高次谐波，随后斩波电路将滤波后的直流电转变成恒定输出电压的直流电。
[0013]所述的储能模块(7)由超级电容器组成，用于将(7)中输出的直流电存储在电容器中为电动汽车补充电能。
[0014]本实用新型一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统，是采用电源单元、整流滤波模块、斩波功率振荡电路、电磁场发射线圈、电磁场接收线圈、整流滤波斩波模块、储能模块和电动车负载组成的供电系统。该系统避免了现有电动汽车供电模式充电时间长，续航里程短，电池寿命短的的弊端，同时极大的减少了电动汽车的重量。同时为电动汽车在线供电提供了具体实在的技术模型，也为促进了电动汽车的发展。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的整体功能框图；
[0016]图2是电磁发射线路的结构图；
[0017]图3是电磁接收线圈的结构图；
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例和附图对本实用新型一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统做出详细地说明。
[0019]如图1所示，本实用新型一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统，设置有电源单元(I)，为供电系统提供输入功率；整流滤波模块(2)，将电源单元输入的交流电转变成直流电；斩波功率振荡电路(3)，用于将整流滤波模块输入的直流电转换为适应负载功率要求的交变电流；电磁场发射线路(4)，用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场，发射线路(4)谐振频率与电源单元(I)的中心频率一致，以保证较低的反射系数；电磁场接收线圈(5)，接收电磁场发射线路发射出的交变磁场，该线圈在使用前已经与电源单元(I)及发射线路(4)进行了匹配，匹配方式为根据线路的自有谐振频率与电源单元(I)及发射线路(4)的频率进行比较，通过串联或者并联电容，使线圈的自有谐振频率与电源的中心频率保持一致，以实现系统的谐振式供电；整流滤波斩波模块￠)，将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的直流电；储能模块(7)，将电能储存在电容中补给电动汽车⑶使用。
[0020]如图2所示，所述的电磁场发射线路铺设在道路下方。电磁场发射线路选用半径20mm的高温线绕制，分为A，B和C三组线圈，每组线圈绕成5匝。其中A组线圈绕制方向为逆时针方向，B组线圈为顺时针方向，C组线圈为逆时针方向。A组线圈外圈与B组线圈内圈间距为10cm，B组线圈外圈与C组线圈内圈间距为10cm。
[0021]如图3所示，所述的电磁场接收线圈由金属导体绕制而成，本例使用半径2_的铜线从中心开始向呈逆时针方向绕制，外直径为90mm，内直径为10mm，所绕制接收线圈的形状、尺寸、匝数以及导体的材料与半径均可依照具体情况进行调整。
[0022]以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有局限性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一。所以如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它形式的同类部件或其它形式的各部件布局方式，不经创造性的设计出与该技术方案相似的技术方案与实施例，均应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统，其特征在于设置有:设置有电源单元(I)，为供电系统提供输入功率；整流滤波模块(2)，将电源单元输入的交流电转变成直流电；斩波功率振荡电路(3)，用于将整流滤波模块输入的直流电转换为适应负载功率要求的交变电流；电磁场发射线路(4)，用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场；电磁场接收线圈(5)，接收电磁场发射线路发射出的交变磁场；整流滤波斩波模块(6)，将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的直流电；储能模块(7)，储存电能为电动汽车⑶补给电能。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统，其特征还在于，所述的电磁场发射线路(4)铺设在道路下方，所有导线处于同一水平面，与道路平面平行。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统，其特征还在于，电磁场发射线路(4)的谐振频率与斩波功率振荡电路(3)的频率一致，A.B和C三组线圈连接方式为串联，I端和3端连接，4端和6端连接，2端和5端接在震荡电路两端。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统，其特征还在于，所述的电磁场接收线圈(5)的谐振频率与电磁场发射线路(4)的谐振频率一致，电磁场接收线圈(5)安装电动汽车底盘下方，当电动汽车行驶在A组线圈或B组线圈之间或者B组线圈和C组线圈之间时，电磁场接收线圈(5)与电磁场发射线路(4)发生磁场耦合谐振，获取能量供给电动汽车。
【文档编号】H02J7/02GK204216647SQ201420715636
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】薛明, 杨庆新, 张献, 李阳 申请人:天津工业大学