CN203690974U - 一种带有供能装置和车载充电装置的无线充电*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种带有供能装置和车载充电装置的无线充电***，该***包括供能装置和车载充电装置；所述供能装置包括动力电源，提供充电电能；与动力电源连接的具有多个可分离变压器的原边线圈的原边线圈单元；和连接在动力电源和原边线圈单元之间的第一补偿模块；所述车载充电装置包括具有多个可分离变压器的副边线圈的副边线圈单元；车载储能元件；和连接在副边线圈单元和车载储能元件之间的第二补偿模块。本实用新型无需轨道车辆运行于原边线圈正上方，可利用调整装置自动调整原边线圈与副边线圈对准缩短调整时间，增强充电灵活性；通过对可分离变压器原、副边线圈的无功功率补偿，提高了充电***的充电效率，从而降低***能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种充电***，特别是一种用于城市轨道交通的带有供能装置和车载充电装置的无线充电***。
背景技术
随着人们对交通运输需求的增长，城市轨道交通在城市生活中发挥着越来越重要的作用。在建设轨道交通时，经济和环境的问题逐渐得到广泛关注。从经济角度看，城市轨道交通的能耗及其费用占了运营费用的相当大部分。如何能够有效的利用资源、减少能耗、提高效率是轨道交通需要解决的问题之一。从环境角度看，控制CO2排放量是当今社会广泛关注的问题，铁路运输如何更好的降低能耗、污染以及噪声以适应当今社会的发展，成为了轨道交通发展的重要问题。
现有的轨道车辆充电***存在以下几个方面的问题：
1、需要利用电线杆、断路器、张紧装置等***设备，搭建数公里长的线路来进行轨道车辆充电，建造成本过高；
2、架空线路长期裸露在空气中，在恶劣环境下(如狂风、大雪等)容易发生事故，影响行车安全；
3、接触网与机车的直接接触供电也增加了维护成本。
因此，需要提供一种既能满足节能减排，又适用于城市轨道交通的无线充电技术以解决轨道车辆现存的能源浪费、环境影响的难题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于城市轨道交通的带有供能装置和车载充电装置的无线充电***，以解决轨道车辆充电时间长、能耗高、灵活性差和成本高的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：
一种用于城市轨道交通的无线充电***的供能装置，该供能装置包括
动力电源，提供充电电能；
与动力电源并联连接的原边线圈单元，该原边线圈单元包括并联连接的多个含有聚磁铁芯的可分离变压器原边线圈；和
连接在动力电源与原边线圈单元之间的第一补偿模块，用于对原边线圈单元输出的电能提供无功功率补偿；
优选的，所述供能装置还包括依次连接在所述动力电源和第一补偿模块之间的第一整流滤波模块和高频逆变器。
优选的，该供能装置进一步包括调节可分离变压器的原边线圈水平位置和竖直位置的位置调节装置。
优选的，该供能装置还包括固定在可分离变压器原边线圈周围的激光位置传感器。
优选的，所述可分离变压器的原边线圈为面积相等的方形结构。
优选的，每个所述的可分离变压器的原边线圈外均固定有波纹型防尘罩。
一种用于城市轨道交通的无线充电***的车载充电装置，该车载充电装置包括：
具有多个含有聚磁铁芯的可分离变压器副边线圈的副边线圈单元；
与副边线圈单元连接的车载储能元件；和
连接在副边线圈单元和车载储能元件之间的第二补偿模块，对通过可分离变压器的副边线圈接收的充电电能进行无功功率补偿。
优选的，所述车载单元还包括连接在第二补偿模块和车载储能元件之间的第二整流滤波模块。
优选的，该车载充电装置还包括固定在每个可分离变压器副边线圈周围的激光位置传感器。
优选的，所述可分离变压器的副边线圈均为与所述原边线圈面积相等的方形结构。
本实用新型无需轨道车辆运行于原边线圈正上方，通过激光位置传感器对车辆进行定位，利用调整装置自动对原边线圈位置进行调节，以对准车辆上的副边线圈，缩短对准时间，提供充电的灵活性；通过对可分离变压器原、副边线圈的无功功率补偿，提高了充电***的充电效率，从而降低***能耗；本实用新型还可以实现在车辆行驶中进行充电；
附图说明
图1示为一种用于城市轨道交通的带有供能装置和车载充电装置的无线充电***示意图。
1、动力电源，2、断路器，3、第一整流滤波模块，4、高频逆变器，5、第一补偿模块，6、可分离变压器的原边线圈，7、断路开关，8、激光位移传感器，9、可分离变压器的副边线圈，10、第二补偿模块，11、第二整流滤波模块，12、车载储能元件，13、人机交互模块，14、第一磁屏蔽罩，15、第二磁屏蔽罩。
具体实施方式
下面根据附图对本实用新型做进一步描述。
一种用于城市轨道交通的带有供能装置和车载充电装置的无线充电***，该***包括供能装置和车载充电装置；所述供能装置包括动力电源1，提供充电电能；与动力电源连接的具有多个可分离变压器的原边线圈6的原边线圈单元，所述多个可分离变压器的原边线圈6分别可以通过位置调节装置进行位置调节；和连接在动力电源1和原边线圈单元之间的第一补偿模块5，对通过可分离变压器的原边线圈6耦合传输的充电电能进行无功功率补偿；所述供能装置还包括依次连接在所述动力电源1和第一补偿模块5之间的第一整流滤波模块3和高频逆变器4，所述动力电源1和第一整流滤波模块3之间设有断 路器2；所述第一补偿模块5与每个可分离变压器的原边线圈6之间都设有断路开关7；所述可分离变压器的原边线圈6为面积相等的方形结构，其内部含有聚磁铁芯，所述可分离变压器的原边线圈6的周围设有激光位置传感器8。所述供能装置置于铁轨中间、路面以下的位置，所述可分离变压器的原边线圈6固定在路面下的位置调节装置上的靠近路面下表面的基座上，作为供能装置的充电电压发射端，激光位置传感器也固定在所述位置调节装置的基座上。可分离变压器的原边线圈6的外部套有波纹型防尘罩，该防尘罩固定在发射座上，以放置杂物或尘埃附着在线圈上阻碍线圈移动，影响充电***性能。
所述车载充电装置包括具有多个可分离变压器的副边线圈9的副边线圈单元，所述可分离变压器的副边线圈9均为与原边线圈面积相等的方形结构，其内部含有聚磁铁芯，所述可分离变压器的副边线圈9周围设有激光位置传感器8，所述可分离变压器的副边线圈9和激光位置传感器8均固定在车辆地板内的固定基座上；与副边线圈单元连接的车载储能单元12；和连接在副边线圈单元和车载储能元件9之间的第二补偿模块10，对通过可分离变压器的副边线圈9接收的充电电能进行无功功率补偿；所述车载充电装置还包括连接在第二补偿模块10和车载储能元件12之间的第二整流滤波模块11；所述车载充电装置还包括与车载储能元件连接的人机交互***13。
所述供能装置的动力电源1、第一整流滤波模块3、高频逆变模器4和第一补偿模块5置于第一磁屏蔽罩14内；所述车载充电装置的第二补偿模块10、第二整流滤波模块11和车载储能元件12置于第二屏蔽罩15内。
本实用新型所述充电***可将车载储能元件12两端电压反馈到供能装置的高频逆变器4上，通过控制高频逆变器的全桥逆变电路驱动脉冲的占空比，维持稳定的充电电压。
本实用新型所述充电***工作过程：轨道车辆停稳后，根据车辆 携带可分离变压器的副边线圈9的个数，利用断路开关7连通相应个数的供能单元中的可分离变压器的原边线圈6，以加快充电速度。通过可分离变压器的原边线圈6周围的激光位移传感器8，寻找与其最接近的车辆地板下固定基座上的可分离变压器的副边线圈9周围的激光位移传感器8的位置，确定最近的可分离变压器的副边线圈9的位置后，根据车辆上的可分离变压器的副边线圈9的位置利用位置调节装置对可分离变压器的原边线圈6进行适应性调整，以使所述原边线圈与所述副边线圈对准，以提高电能传输效率。可分离变压器的原边线圈6与可分离变压器的副边线圈9对准后，接通断路器2，动力电源1开始供电，供电电压经过第一整流滤波器3及高频逆变器4后将充电电压升频，通过第一补偿模块5对可分离变压器漏电感进行补偿，以减小感应电源的视在功率，提高其功率因数。充电电压经过可分离变压器的原边线圈6将电压通过耦合的方式传输给可分离变压器的副边线圈9，利用第二补偿模块10对可分离变压器的副边线圈9接收到的充电电压进行补偿，以提升***的输出功率，提高***效率，补偿后的充电电压通过第二整流滤波模块11后，为车载储能元件12充电。为维持充电电压的稳定性，将车载单元中的车载储能元件12两端的电压值反馈到供能单元的高频逆变器4中，通过控制逆变器的全桥电路驱动脉冲的占空比，维持充电电压的稳定性。
本实用新型还可以满足车辆运行时充电。由于本实用新型所述技术方案中可利用激光位移传感器8确定分离变压器的副边线圈9的位置，并通过位置调节装置自动根据车辆地板下的可分离变压器的副边线圈9的位置对可分离变压器的原边线圈6进行快速的调整，使可分离变压器的原边线圈与副边线圈对准。因此，当车辆运行时(优选的车辆行驶速度小于30km/h时)，位置调节装置的基座上的激光位移传感器8根据移动到其身边最近的可分离变压器的副边线圈9上的激光位移传感器8的位置，利用位置调节装置迅速调整可分离变压器的原 边线圈6的位置，以使可分离变压器的原边线圈6跟随车载充电装置中的可分离变压器的副边线圈9对准，实现车辆行驶过程中的快速充电。
综上所述，本实用新型优点在于:
1.城市轨道交通车辆采用无线能量传输技术，不需要裸露的导线，因而无摩擦和电火花危险。且不需要司机与充电***直接接触，减小触电危险。
2.本实用新型所述发射线圈埋藏在路面之下，美观、整洁，尤其适用于历史遗迹、公园等不适合架空线缆存在的场合。
3.可分离变压器的原边线圈在可自动调整与车载单元中的可分离变压器的副边线圈的位置，实现车辆无需精确停靠的情况下，能使充电线圈精确对准进行充电，一方面减小由于误入充电路面而对人类或动物进行伤害，另一方面提升了***的效率。
4.本实用新型所述充电***可以在恶劣天气的情况下安全、可靠的对车辆进行充电。
5.本实用新型所述充电***具有车载和供能两部分，利于安装，不需大规模对基础设施改造，节省建设费用；同时由于其非接触的特点，减小了维护费用和人工成本。
6、本实用新型所述技术方案可以满足车辆行驶过程中的快速充电。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细描述说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所述技术领域的普通技术人员来说在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种带有供能装置和车载充电装置的无线充电***，其特征在于：该供能装置包括
动力电源，提供充电电能；
与动力电源并联连接的原边线圈单元，该原边线圈单元包括并联连接的多个含有聚磁铁芯的可分离变压器原边线圈；和
连接在动力电源与原边线圈单元之间的第一补偿模块，用于对原边线圈单元输出的电能提供无功功率补偿。
2.根据权利要求1所述的无线充电***，其特征在于：所述供能装置还包括依次连接在所述动力电源和第一补偿模块之间的第一整流滤波模块和高频逆变器。
3.根据权利要求1所述的无线充电***，其特征在于：该供能装置进一步包括调节可分离变压器的原边线圈水平位置和竖直位置的位置调节装置。
4.根据权利要求1所述的无线充电***，其特征在于：该供能装置还包括固定在可分离变压器原边线圈周围的激光位置传感器。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的无线充电***，其特征在于：所述可分离变压器的原边线圈为面积相等的方形结构。
6.根据权利要求1所述的无线充电***，其特征在于：每个所述的可分离变压器的原边线圈外均固定有波纹型防尘罩。
7.一种带有供能装置和车载充电装置的无线充电***，其特征在于：该车载充电装置包括：
具有多个含有聚磁铁芯的可分离变压器副边线圈的副边线圈单元；
与副边线圈单元连接的车载储能元件；和
连接在副边线圈单元和车载储能元件之间的第二补偿模块，对通过可分离变压器的副边线圈接收的充电电能进行无功功率补偿；
所述可分离变压器的副边线圈均为与所述原边线圈面积相等的方 形结构。
8.根据权利要求7所述的无线充电***，其特征在于：所述车载单元还包括连接在第二补偿模块和车载储能元件之间的第二整流滤波模块。
9.根据权利要求7所述的无线充电***，其特征在于：该车载充电装置还包括固定在每个可分离变压器副边线圈周围的激光位置传感器。
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