[發明專利]電動汽車復合多功能電源的無線感應充電系統

有效

• 申請號: 201010607567.7
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102025184A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 金建勛
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J17/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏;吳彥峰

技術領域

本發明為儲能器的無線感應充電技術，一種尤其適用于復合電源電動汽車及運載工具的能量提供、補充、儲存和控制的技術和裝置。

背景技術

由于石油能源物質儲量有限，隨工業、經濟和消費規模的迅速膨脹，目前的石油供應日驅緊張，尤其是傳統燃油動力汽車的未來發展將被嚴重制約。開發利用不同能源形式的新型高效能汽車，勢在必行。

電動汽車是傳統燃油汽車的一個最有前景的替代方案。電源是電動汽車的重要核心部分，普通的電動汽車常用的車載電源為普通鉛酸或鋰蓄電池。這些電池都有一個共同的特點，即需要有充電電源，通過導線連接進行長時間充電方能使用。單純利用普通蓄電池的傳統電動汽車，由于所用的這類電池的充放電特性，汽車的電能利用效率、動力性能和使用方便性，即充電時間和單次充電的行程等，也都受到限制。

一般電池充電接近滿容量的充電時間，要在幾小時以上。電動汽車實際推廣的一個主要的障礙，是電動汽車電池難以實現短時快速有效充電，而給其實際使用帶來很大不便。本發明的核心技術方案，通過感應方式進行能力傳輸，并有效儲能和調控，解決了電動汽車充電緩慢的技術難題，實現了電動汽車在行進中無線連接的充電。同時，將不同儲能技術和不同的能量儲存形式，進行優化組合，再利用合理的控制方案和控制機構一起，共同構成一個不同儲能功能和不同能源提供形式與動力調控復合的完整能量轉換和控制系統，即形成一種具有快速充放電特性的和可隨時獲得能量補充的大容量智能復合電池，進而可使電動汽車及其它運載工具具有優良的動力性能和長時間、長距離運行能力。

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發明內容

針對電動汽車充電緩慢而不便使用的技術難題，并發明利用強電磁感應技術，實現了一種無接觸式的無線感應充電方法，解決了電動汽車不便充電的難題，為電動汽車的廣泛應用解決了一個最關鍵的技術問題。本發明的充電技術和方法為利用車載感應器與路基感應器的相互感應作用，使電能從路基電源和路基感應器通過車載感應器，迅速傳至車載儲能器，而使電動汽車迅速獲得電能，并可在不停車的情況下，完成充電過程。本發明具體提出了無線感應充電技術方案、電動汽車無線感應充電實施方案、和多源集成電動汽車電源技術。

A?無線感應充電技術方案，是由帶有感應器的超導飛輪儲能器和/或超導線圈電磁儲能器，構成核心系統，如圖1、3、4所示。該車載感應器與置于路面下的路基感應器通過互感獲得的電能，由超導飛輪儲能器和/或超導線圈儲能器存儲備用。車載感應器與路基感應器的相互感應作用，可利用具有鐵芯的松耦合變壓器感應式方法，也可以利用空氣耦合變壓器感應式方法。這里的車載感應器與路基感應器，是由超導線圈制作的，其也可以利用常規線圈制作，但效率會低一些。利用超導技術的感應器，由于超導的高電流密度和高場強特性、和高Q值特性，能明顯提高感應的能力傳輸功率和效率。這里的超導飛輪儲能器也可以是利用常規技術的飛輪儲能器，但效率會低一些。這里的超導儲能器還可以是超導線圈電磁儲能器。

飛輪儲能器是一種電能和機械動能相互轉換的裝置。飛輪轉動時的動能（E=Iw²/2）與飛輪轉子轉動角速度的平方成正比。飛輪吸收能量也即充電時，飛輪轉子轉速可快速提高，以動能的形式吸收和儲存能量。相反，飛輪可通過減小轉速，快速將動能轉化成電能，進行放電釋放儲存的能量。飛輪儲能器的主要特點為：充放電速度非常快（ms），功率密度高和能量密度高。超導電磁儲能器能快速吸收和釋放電能（E=Li²/2）。由于超導體的高電流密度、高場強、高懸浮力、和零電阻損耗特征，使其制備的儲能器具有明顯高的功率密度和能量密度，且損耗小、效率高。?

B?電動汽車無線感應充電方案的實施，可以是在道路旁建一個輔路，如圖2所示，類似高速路旁的傳統汽油站，不過只有一段鋪設有路基感應器的道路和控制室。當裝有車載感應儲能系統的車輛經過這段輔路時，車載感應器通過與路基感應器快速的互感作用獲得能量，并儲存到超導儲能器中。于是帶有車載感應器的電動汽車的充電，在車輛行駛過程中，通過在道路路面下間隔鋪設的路基感應器，實現了無線連接的行進中的能量獲取。

C?復合電源型多源集成電動汽車技術，是由不同車載儲能器、控制系統、感應系統、發電和電動機構成。復合電源型多源集成電動汽車在具有利用上述技術方案方便獲取能量的優越性的同時，有效地具有下述特點和更好的實用特性：