CN109664778A - 一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统,属于电动汽车无线充电的技术领域。系统包括:由电网输入整流高频逆变、工频交流供电母线、程控开关以及短分段式无线充电模块构成的无线充电发射部分;由能量接收线圈、整流调功电路以及蓄电池组成的车载无线充电接收部分。服务器后台检测到某一个线圈受流、受压变化时即可打开此线圈以及下一个线圈的程控开关,依次类推即可实现电动汽车的连续动态无线充电,能量经谐振式无线传输方式传送到车载无线充电接收端,电动汽车即可实现在行驶过程中稳定高效地补充电能。本发明致力于解决电动汽车因电池容量所限续航较差以及动态无线充电道路投资较高的问题。
Description
技术领域
本发明公开了一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统,属于电动汽车无线充电的技术领域。
背景技术
汽油车依靠的能源主要是石油和天然气,属于不可再生能源,而且全球石油储量分配不均,中东地区就占据了65%的已探明石油储量,石油的不可再生特性意味着汽油车总有终止的一天,石油储量不均意味着供需之间矛盾重重,甚至会因此爆发战争冲突,尤其对于石油需求高、储量少的国家,不只会碰到油价高引发的经济负担,而且会引发国家战略层面的能源危机,更何况石油是一种环境污染极为严重的能源,其排放的温室气体会引发全球的气候危机,因此,提倡清洁能源使用,构建低碳绿色未来,一直是世界环保组织和各国政府关注的重点。
电动汽车得以迅猛发展,汽车正在逐步摆脱对化石能源的依赖,从传统汽车发展到混合动力车,最终过渡到纯电动汽车。在现代社会中,人们出行少不了代步工具的使用,而汽车的使用是造成温室效应的主要因素之一,因此,我国在发展的过程中不断推广绿色出行方式,电动汽车就是一种节能环保的交通。但是在实际应用中,受电池容量的影响,其充电问题成为电动汽车出行中最主要的一个问题,尤其是现今充电站设置较少且固定、充电基础设施的限制严重阻碍了电动汽车的普及与发展,成为了需要着重解决的难题之一。
目前,技术的发展特点及电动汽车电池的容量使电动汽车在应用中的电力消耗可能无法满足出行需求,虽然原有的静态无线充电技术可以有效地解决接触式充电中存在的不足,但是在实际中,仍然有充电频率多、续航效果较差及成本高等问题,这些因素的存在限制了无线充电技术的发展。尤其是在现今鼓励绿色出行的趋势下,一些电动汽车为了保证出行效率必须保证续航能力,为此应用动态无线充电技术使电动汽车在行车过程中可以进行动态充电已经成为了无线充电技术在发展中的一项重要内容,也是其重要的发展方向,这样才能改善人们的交通出行结构,保证动态无线充电技术可以更好地开发及推广。
发明内容
本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足,提供了一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统,实现了电动汽车的连续动态无线充电,有利于解决电动汽车续航较差以及动态充电道路投资较高的技术问题。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案:
一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统,包括:由电网输入整流高频逆变、工频交流供电母线、程控开关以及短分段线圈构成的无线充电发射部分;由能量接收线圈、整流调功电路以及蓄电池组成的车载无线充电接收部分;实时收集短分段线圈感应电流数据和感应电压数据并根据各发射线圈受流或受压的变化情况控制各发射线圈开关或关闭的服务器。服务器后台检测到某一个短分段线圈感应电流及感应电压变化,当短分段线圈感应电流或感应电压超过预先设定的阈值时,即可打开此线圈以及下一个线圈的程控开关,当电动汽车行驶至下一个线圈的位置,下一个线圈依此原理启动后,及可关闭本线圈的程控开关,实现电动汽车的连续动态无线充电,能量经谐振式无线传输方式传送到车载无线充电接收端,电动汽车即可实现在行驶过程中稳定高效地补充电能。
本申请中,短分段线圈采用了长度远远大于宽度的矩形线圈,其磁场特性允许两个线圈之间间隔一定的距离,从而减少路面所需线圈数量,降低工程整体投资成本。
对于路面能量发射线圈均采用程控开关控制,接入方式为串联接入电路,线圈与电源的连接依靠高频双绞利兹线,采用高频双绞利兹线的目的是防止高频电流流经传输导线时的电磁辐射。
当相应的路面能量发射线圈接通高频电源时,空间产生高频磁场,将电能转化成磁场能,在车载能量接收端线圈重新还原成电流,再经过整流和功率调整装置得到适合电池负载充电的电能。
本发明采用上述技术方案,具有以下有益效果:路面能量发射装置的能量发射线圈采用矩形线圈,其磁场特性允许相邻2个线圈之间间隔一定的距离,从而减少整段道路所需的发射线圈数量,降低一部分投资成本;根据发射线圈受流或受压的变化情形调整行驶方向上相邻两发射线圈的开启和关系状态,动态连续地发射无线电能,能量经谐振式无线传输方式传送到车载无线充电接收端,电动汽车按照行驶方向依次经过各发射线圈后即可连续动态地获取无线电能,电动汽车即可实现在行驶过程中稳定高效地补充电能,可以较好地实现电动汽车少载电池,增强其续航能力的目的。
附图说明
图1为本发明基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。
本申请公开的基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统如图1 所示,包括:由电网输入整流高频逆变、工频交流供电母线、程控开关以及短分段式无线充电模块构成的无线充电发射部分;由能量接收线圈、整流调功电路以及蓄电池组成的车载无线充电接收部分;实时收集短分段线圈感应电流数据和感应电压数据并根据各发射线圈受流或受压的变化情况控制各发射线圈开关或关闭的服务器。服务器后台检测到某一个线圈电流变化和电压变化,当电流变化或电压变化超过预先设定的阈值时,即可打开此线圈以及下一个线圈的程控开关,当电动汽车行驶至下一个线圈的位置,下一个线圈依此原理启动后,及可关闭本线圈的程控开关,实现电动汽车的连续动态无线充电,能量经谐振式无线传输方式传送到车载无线充电接收端,电动汽车即可实现在行驶过程中稳定高效地补充电能。
用于控制各个无线充电发射模块的程控开关可采用具有程控功能带双触点的接触器或者继电器。
在电动汽车完全行驶通过某一线圈后,将已经通过的路面无线充电发射模块切除出电源回路,将即将行驶到达的路面无线充电发射模块接入电路,实现对行驶中的电动汽车连续不间断动态无线供电。
其中车载能量接收端装置的能量接收线圈采用补偿谐振电容的方形螺旋铜质线圈,路面能量发射端装置的能量发射线圈采用补偿谐振电容的矩形螺旋铜质线圈。
路面能量发射装置的高频电源采用直流电直接供电,高频逆变装置将直流电逆变为高频交流电。
对于路面能量发射线圈均采用程控开关控制,接入方式为串联接入电路,线圈与电源的连接依靠高频双绞利兹线,采用高频双绞利兹线的目的是放置高频电流流经传输导线时的电磁辐射。
当相应的路面能量发射线圈接通高频电源时,空间产生高频磁场,将电能转化成磁场能,在车载能量接收端线圈重新还原成电流,再经过整流和功率调整装置得到适合电池负载充电的电能。
整流调功装置需依据电动汽车的电池负载信息进行相关设计,并提供稳定可靠的电气性能,相应的充电电压、充电电流等参数需和车载电池组相互匹配,
路面能量发射装置的能量发射线圈采用长度远远大于宽度的矩形线圈,其磁场特性允许相邻2个线圈之间间隔一定的距离,从而减少整段道路所需的发射线圈数量,降低工程整体投资成本。
Claims (5)
1.一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统,其特征在于,包括:以长度远远大于宽度的矩形线圈为发射线圈的无线能量发射部分和无线能量接收部分以及服务器,
服务器收集每个发射线圈的感应电流检测数据及感应电压检测数据,在当前发射线圈受流变化或受压变化时,发送开启当前发射线圈和行车方向上下一发射线指令,在电动汽车行驶至下一发射线圈的位置后,发送关闭前一发射线圈的指令。
2.根据权利要求1所述一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统,其特征在于,开启当前发射线圈和行车方向上下一发射线圈的指令为当前发射线圈供电回路中的程控开关和行车方向上下一发射线圈供电回路的程控开关的控制信号。
3.根据权利要求1 所述一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统,其特征在于,无线能量接收部分的接收线圈采用补偿谐振电容的方形螺旋铜质线圈,发射线圈采用补偿谐振电容的矩形螺旋铜质线圈。
4.根据权利要求1所述一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统,其特征在于,每个发射线圈的感应电流检测数据及感应电压检测数据通过RS485端口接到串口服务器,串口服务器通过HUB接入服务器。
5.根据权利要求1 所述一种基于短分段线圈的电动汽车动态无线充电系统,其特征在于,从电源到各无线能量接收部分发射线圈的能量输送线路均采用高频双绞利兹线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190423 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |