CN102035239A

CN102035239A - 一种可移动的电动汽车无线充电装置

Info

Publication number: CN102035239A
Application number: CN2011100041722A
Authority: CN
Inventors: 王干; 周兴国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2011-04-27

Abstract

一种可移动的电动汽车无线充电装置包括：市电电源或太阳能光伏电源，初级整流滤波器，初级变换器，可分离电磁耦合器的原边线圈，可分离电磁耦合器副边线圈，次整流滤波器，超级电容模块，充电控制器，蓄电池。用市电电源则经初级整流滤波整流后输出稳定的直流电，至初级变换器。用太阳能发出的直流电力，直接输送到初级变换器进行高频逆变变换后，高频交流电输送至可分离电磁耦合器的原边线圈，可分离电磁耦合器的原边线圈与可分离电磁耦合器副边线圈发生松电磁耦合，实现能量传输，副边线圈端口输出的是高频交流电，经次级整流滤波器整流后，给超级电容模块充电，超级电容以脉冲形式向车载蓄电池充电。

Description

一种可移动的电动汽车无线充电装置

技术领域：

本发明涉及一种汽车充电器，具体涉及一种可移动的电动汽车无线充电装置。

背景技术：

自从科学家揭示电磁感应现象以来，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。由于存在摩擦和磨损，给高电压等级电力***的安全性、可靠性带有一定的影响并缩短了电力设备的使用寿命，在给运动设备进行供电时，如城市交通中的电车，一般是采用滑动接触的方式进行供电，这种方式在使用上存在诸如滑动磨损、接触火花、碳积和不安全裸露导体等等弊端。

在化石能源日益枯竭的今天，电动汽车作为新一轮的经济增长的突破口和实现交通能源转型的根本途径，已经成为世界各主要国家和汽车制造厂商的共同的战略选择，也是各国汽车市场的战略选择。在各国政府的大力推动下，世界汽车产业进入了全面的交通能源转型的时期，电动汽车进入了加速发展的新阶段。我国已经采取了一系列实质的行动来启动电动汽车的开发和使用。规定我国到2012年之前有10％的汽车必须使用可代替燃料。已经启动了旨在电动汽车技术研发的“863计划”。科技部最近还宣布了一项计划，将在全国的10个城市部署一万辆混合动力、电力和燃料电池机车。加快电动汽车市场化运营，不仅需要成熟的技术、更长的续航里程、敏锐的加速性，更需要充电站布设、电池的后期处理等一系列庞大的***来支持电动车的日常使用，尤其是遍布城市各个角落的快速充电站是电动车能否尽快投入市场的关键所在。电动汽车在家充电并不方便，即便可以用家用220伏电压充电，由于存在导线连接，接口插拔，充电时间较长等，这种接触式充电方式给人们的生产和生活带来了严重的不便，安全上也存在一定隐患。

实现供电***和电气设备之间没有导体接触的无线供电成为电能传输的重要研究方向之一，特别是对大功率负载进行充、供电，无线输电的想法很早就有人提出过，但是却被很多科学家认为根本无法实现。因为发射器发出的电磁能向四周分散传送，人类无法对电磁能进行集中控制，就更谈不到加以利用。2006年11月，美国麻省理工学院(MIT)物理系助理教授索尔贾希克(Marin Soljacic)提出一种可以通过无线电能传输技术利用电磁能的新理论。按照索尔贾希克的理论，只要让电磁能发射器同接收设备在相同频率上产生共振，它们之间就可以进行能量互换。其领导的6人小组在这一理论基础上进行了实验。利用两个铜丝线圈充当共振器，一个线圈与电源相连，作为发射器；另一个与台灯相连，充当接收器。结果，他们成功地把一盏距发射器2.13米开外的60瓦电灯点亮，但是，电磁共振线圈庞大，且两线圈要放置于相对固定位置，同时，传输功率只有60瓦，电能的传输效率只有40％左右，有一定的电磁辐射等，还只能处于试验阶段，无法进行大面积推广。无线输电技术和充电技术缺陷已经影响社会经济的发展，特别是影响电动汽车的普及与推广，影响节能减排目标的实现，以上问题亟待解决。

发明内容：

为了克服现有无线输电功率小，效率低及电动汽车充电难等问题，本发明提供一种可移动的电动汽车无线充电装置。本装置的技术原理是电磁感应原理。无线输电技术方法有电磁感应技术，微波传输技术及非辐射性谐振磁耦合技术，本发明根据实际情况采用电磁感应技术，电磁感应能量传递技术已经在一系列进行能量传递的商业化产品和***中使用了长达一个多世纪。比较典型的商业化产品是电机，变压器等。与电机相比，变压器传输能量有一个突出优点，就是不受速度的影响。但这种传统的感应能量传递***的显著特点是子***之间相对位置固定。当电工设备与供电电源之间有相对运动时，这种***的应用必然受到限制，同时大大增加了负载***的重量。新型可移动的无线充电技术就是为了弥补以上不足而发明的一种新技术，它完全克服了以上限制。该技术基于感应能量传递原理，也称新型感应能量传输技术。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：可移动的电动汽车无线充电装置包括：市电电源或太阳能光伏电源，初级整流滤波器，初级变换器，可分离电磁耦合器的原边线圈，可分离电磁耦合器副边线圈，次级整流滤波器，充电、放电超级电容模块，充电控制器，蓄电池。首先确定供电电源，如采用市电电源则采用220V的工频交流电，把工频交流电输入到初级整流滤波器，初级整流滤波器采用全桥整流电路，从初级整流滤波器输出稳定的直流电，直流电的电压范围为0-700V，该稳定的直流电输入至初级变换器。如果采用太阳能光伏发电作为供电电源，则不需要初级整流滤波器，太阳能光伏电池组件安装在道路两侧或高速公路的中间绿化带处，太阳能发出的直流电力经控制器控制后，以稳定的电压直接输送到初级变换器，被输送来的稳定的直流电经初级变换器进行高频逆变变换后，输出频率为1K-800KHz的高频交流电，该交流电输送至可分离电磁耦合器的原边线圈，分离电磁耦合器的原边线圈与可分离电磁耦合器副边线圈发生松电磁耦合，实现能量传输，分离电磁耦合器的原边线圈与可分离电磁耦合器副边线圈之间的空气间隙为50-400mm。原边线圈和副边线圈分别为圆形的或矩形的，当两线圈都是圆形是，它们都有聚磁铁芯，且两线圈面积相等，原副线圈的匝数比为1-20；当两线圈为矩形时，原边线圈无聚磁铁芯，副线圈有聚磁铁芯；原、副线圈的宽度比值范围是为0.5-1.5，原、副线圈的长度比值范围为1-2.5。副边线圈端口输出的是高频交流电，经次级整流滤波器整流后，给超级电容模块充电，超级电容以脉冲形式向车载蓄电池充电，车载充电控制器控制分别有信号与分离电磁耦合器的原边线圈***和分离电磁耦合器的副边线圈***联系，当车载充电控制器距离原边线圈***20-100m时，发出信号，启动无线充电装置。

可移动的电动汽车无线充电装置的可分离电磁耦合器的原边线圈可以安装在道路的某一车道路面下，间隔安装，每隔100-10000米可安装一个分离电磁耦合器的原边线圈，一直到道路终点；可分离电磁耦合器的原边线圈也可安放在停车场的停车位的地面以下及车库的停车位的地面下，分离电磁耦合器的副边线圈，充电控制器及次级整流滤波器、超级充放电电容安装在电动汽车上，其中分离电磁耦合器的副边线圈安装在电动汽车的底部，副边线圈可以伸缩，伸缩长度为5-400mm，汽车底部有锡箔纸阻隔原副线圈耦合式电磁干扰对车内仪表、仪器的影响。

本发明的有益效果：

1、采用无线电能输送***，使电能传输脱离传统的导线传输模式，对付在供电更加安全便捷；

2、是分离电磁耦合器的原、副线圈分别安装在固定位置和电动汽车上，大大便利了对电动汽车的充电过程；

3、采用可用太阳能光伏发电供电模式，可以沿着道路安装，使

电动汽车可以在行驶中充电，大大推动了电动汽车的发展。

附图说明：

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1、为本发明一种可移动的电动汽车无线充电装置示意图

图中：1、220V市电入口，2、太阳能光伏组件，3、初级整流滤波器，4、初级变换器，5、可分离电磁耦合器的原边线圈，6、可分离电磁耦合器的副边线圈，7、次级整流滤波器，8、充电、放电超级电容模块，9、蓄电池，10、充电控制器，11、行车道路。

具体实施方式：

参照图1，一种可移动的电动汽车无线充电装置包括：1、220V市电入口，2、太阳能光伏组件，3、初级整流滤波器，4、初级变换器，5、可分离电磁耦合器的原边线圈，6、可分离电磁耦合器的副边线圈，7、次级整流滤波器，8、充电、放电超级电容模块，9、蓄电池，10、充电控制器，11、行车道路。采用太阳能光伏发电为无线充电装置的输入电力电源的一种方式，实施时首先在行车道路11的两侧或中间绿化缓冲带处，安装太阳能光伏组件2，作为电动汽车无线充电装置的电力电源，电动汽车行驶在安装有无线充电装置的道路上，车载充电控制器10发出充电信号，当电动汽车距离无线充电装置的原边线圈20-100m时，无线充电装置启动工作，由于太阳能光伏组件发出的是直流电源，不需经过初级整流滤波器3的整流滤波，直接输入到初级变换器4，经过初级变换器4的逆变变换，输出频率为1K-800KH的高频交流电流，该高频交流电输入至可分离电磁耦合器的原边线圈5，可分离电磁耦合器的原边线圈5和可分离电磁耦合器的副边线圈6发生电磁耦合，实现电能传输，可分离电磁耦合器的副边线圈6获得的电能输入次级整流滤波器7，经次级整流滤波器7整流后，给充电、放电超级电容模块8进行快速充电，当电动汽车驶离可分离电磁耦合器的原边线圈5，电磁耦合结束，停止对电超级电容模块8充电，这时电超级电容模块8开始对电动汽车的蓄电池9充电，由于太阳能光伏组件2是沿路铺设的，所以无线充电装置也是沿路间隔安装，无线充电装置的每相邻两个可分离电磁耦合器的原边线圈5间隔距离为100-10000m，这样电动汽车在行驶的过程中就就会间断性的给电池充电，解决了电动汽车在行驶中的充电问题。

本发明的另一种实施方式，是给静止的电动汽车进行无线充电，实施时首先充电控制器10发出信号，电动汽车的电动汽车无线充电装置的可分离电磁耦合器的副边线圈6，正好位置于可分离电磁耦合器的原边线圈5的正上方，无线充电装置工作，以220V的工频交流电1为无线充电装置的电力电源，工频交流电经过初级整流滤波器3的整流滤波，输出稳定的直流电力，经过初级变换器4的逆变变换，输出频率为1K-800KH高频交流电，该高频交流电输入至可分离电磁耦合器的原边线圈5，可分离电磁耦合器的原边线圈5和可分离电磁耦合器的副边线圈6发生电磁耦合，实现电能传输，可分离电磁耦合器的副边线圈6获得的电能输入次级整流滤波器7，经次级整流滤波器7整流后输出稳定的直流电，该直流电力不经过超级电容8，直接给电动汽车蓄电池的充电，当蓄电池充满后，无线充电装置停止充电。

Claims

1.一种可移动的电动汽车无线充电装置包括：市电电源或太阳能光伏电源，初级整流滤波器，初级变换器，可分离电磁耦合器的原边线圈，可分离电磁耦合器副边线圈，次级整流滤波器，充电、放电超级电容模块，充电控制器，蓄电池；其特征在于所述无线充电装置的可分离电磁耦合器的原边线圈是固定安装在某一位置，可分离电磁耦合器副边线圈安装在电动汽车上，电动汽车驶入或停在可分离电磁耦合器的原边线圈上面时，经过原副线圈电磁耦合进行能量传输，给电动汽车充电。

2.根据权利要求1所述的一种可移动的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的可分离电磁耦合器的原边线圈和可分离电磁耦合器副边线圈，分别为圆形线圈或矩形线圈，圆形线圈时原、副线圈的半径比为1，矩形线圈时原、副线圈的宽度比为0.5-1.5，长度比为1-2.5，原、副线圈的空气间隙为50-400mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种可移动的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的可分离电磁耦合器的原边线圈电力电源可以是市电电源或太阳能光伏发电电力电源。

4.根据权利要求1或2所述的一种可移动的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的可分离电磁耦合器的原边线圈可以安装在停车场的停车位地面下，也可以安装在车库的停车位地面下及公路行车道的路面下，安装在公路行车道路面下时是每间隔一段距离就安装一个原边线圈，相邻两个原边线圈的间隔距离为100-10000m。

5.根据权利要求1所述的一种可移动的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的可分离电磁耦合器副边线圈安装在汽车的底部，副边线圈可以伸缩，伸缩长度为5-400mm。

6.根据权利要求1所述的一种可移动的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的充电控制器，有信号分别于原边线圈***相连和副边线圈***相连，充电控制器在距离原边线圈***20-100m时，发出信号启动无线充电装置。

7.根据权利要求1或2所述的一种可移动的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的可分离电磁耦合器副边线圈所输出地经过整流后直流电，迅速给超级电容充电，由超级电容以脉冲形式向汽车蓄电池充电。

8.根据权利要求1或2所述的一种可移动的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的初级变换器，进行高频逆变变换后，输出频率为1K-800KHz的高频交流电。

9.根据权利要求1所述的一种可移动的电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的原边线圈***的输入电源为市电电源或太阳能光伏发电电源，用太阳能光伏发电做供电电源时，太阳能光伏组件安装在道路两侧或道路的中间绿化带处。