[發明專利]一種電動汽車動態運行中的無線電能傳輸系統

有效

• 申請號: 201710164339.9
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106965689B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 沈錦飛;萬海松
• 申請（專利權）人: 無錫市沃樂思科技有限公司
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;H02J50/12
• 代理公司: 11371 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 錢學宇

本發明公開了一種電動汽車動態運行中的無線電能傳輸系統，屬于充電裝置技術領域。電動汽車動態運行無線電能傳輸系統分成N段行程，每一段行程由一組單電源組合系統，包括采用5個橋臂組成的橋臂組合多路輸出的高頻逆變主電路和控制電路，在路面下相近鋪設的10路發射線圈和補償電容組成的電磁共振式無線電能發射諧振回路，檢測電動汽車位置的光電開關組合，由車載接收線圈和補償電容組成的電磁共振式無線電能接收裝置、整流電路、短時儲能裝置和電機驅動電路組成的整流電機驅動裝置。本發明采用開關管組成的逆變橋動態組合輪換對多個發射線圈供電，無需繼電器開關切換發射線圈，沒有開關壽命限制，沒有開關觸點通斷過程中存在的電弧引起安全問題。

技術領域

本發明涉及一種電動汽車動態運行中的無線電能傳輸系統，屬于充電裝置技術領域。

背景技術

電動汽車無線充電技術(又稱無接觸式充電技術)在電能傳輸過程中沒有導線的直接接觸，不存在電力安全隱患，可以很好地解決采用充電樁插拔充電方式的不方便和不安全問題。無線充電技術存在多種充電方式，司機將車開到指定充電區域，便可自動進行充電，這種技術稱為電動汽車靜態無線充電技術。靜態無線充電主要存在的問題包括充電頻繁、續航里程短、儲能設備容量大而笨重且成本高等問題，每次充電的續航里程由儲能設備的容量決定。

電動汽車動態無線電能傳輸技術以非接觸的方式為行駛中的電動車實時地提供能量供給。電動汽車可少量搭載儲能設備容量，其續航里程得到延長，同時電能補給更加安全、便捷。

按照電動汽車平均車速100kM/h，每100kM消耗的電能為12kwh，每次充電后的運行距離為300kM，則儲能裝置需要的容量為36kWh。路面下相近鋪設的發射線圈的間距和儲能裝置的容量有關，間距越小，需要的儲能裝置的容量越小。如果兩個發射線圈間的距離為10M，儲能裝置需要的容量為0.0012kWh，比靜態無線充電需要的儲能裝置容量減小了30000倍。若每個充電線圈的充電時間為tc，則充電平均功率為Pc＝W/tc＝單組電源需要的功率。如果傳輸線圈在運行方向的長為1.2M，電動汽車平均車速27.7M/秒(100kM/h)，路面下的發射線圈和車載接收線圈的耦合時間為0.043秒，有效充電時間按50％計算，則充電平均功率為Pc＝200kW，屬于快速充電。

現有技術報道了采用并聯無線電能傳輸技術，單逆變源供電、多初級繞組并聯工作的分段導軌模塊化動態充電方式，發射端采用一個逆變源和多個發射單元并聯結構，每個發射單元由控制單元、發射線圈、補償電容、程控開關組成。控制單元從交流母線上獲取工作電壓，程控開關接通的發射線圈工作于串聯諧振，通過采用全橋逆變獲得較大的輸出功率。當電動車行駛的時候，無線傳輸的能量直接用來驅動車上直流電機，當電動車進入停靠點時，無線傳輸的能量用來為超級電容或電池組充電。然而這種采用程控開關來切換發射線圈的方式在實際應用中受到限制，即如果電動汽車按照100kM的時速，發射線圈和車載接收線圈的耦合時間只有0.043秒，程控開關無法滿足完成耦合時間所需的開關速度，并會受到程控開關壽命和安全性的限制，影響其廣泛應用。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述缺陷，本發明提供了一種能夠滿足電動汽車在運行過程中連續進行無線供電的電能傳輸系統，包括發射系統和車載接收系統；所述發射系統包括至少一組單電源組合系統；所述單電源組合系統包括橋臂組合多路輸出逆變電源，發射側諧振電路，和光電開關組合；所述車載接收系統包括接收側諧振電路和整流、儲能驅動電路；所述光電開關組合用于檢測電動汽車的運行位置；所述橋臂組合多路輸出逆變電源產生電能，由發射側諧振電路向接收側諧振電路傳輸電能；所述接收側諧振電路接收來自發射系統的單電源組合系統無線傳輸的電能，通過所述整流、儲能驅動電路對進行供電。

在本發明的一種實施方式中，所述發射側諧振回路為10個由發射線圈和補償電容組成的電路。

在本發明的一種實施方式中，所述光電開關組合由10個光電開關組成。