[发明专利]电动汽车动态多级无线充电系统

说明书

本发明涉及电动汽车无线充电技术，具体涉及电动汽车动态多级无线充电系统，包括电动汽车和电缆段，包括第1节，第2节，第3节……第n节依次连接的分级导轨，n为正整数；充电导轨发射单元和车体接收单元；每节分级导轨内置一个充电导轨发射单元；车体接收单元安装在电动汽车上；该无线充电系统使用便捷、运行可靠、维护成本低、安全高效，通过埋于地下的供电导轨和从地下电缆获取能量的高压取能装置，实现电动汽车充电无需停车和方便高效、不占路面；设计LC震荡电路的工作频率对应于发射功率的最大工作点；通过对导轨的分级设计，使各分级导轨分时段供电，提高供电效率；通过对频率的自跟踪，发射端与接收端始终工作于谐振状态，工作效率高。

技术领域

本发明属于电动汽车无线充电技术领域，尤其涉及电动汽车动态多级无线充电系统。

背景技术

无线供电技术（无线传能）装置不需要用电缆将设备与供电系统连接，便可以直接对其进行快速充电。加之非接触快速充电能够布置在多种场所，又可以为各种类型的设备提供充电服务，使随时随地充电变为可能。

目前，无线传能技术至少包括以下五个方向：电磁感应式、电磁共振式、微波式、超声波式及激光式。

其中，共振磁耦合无线电能传输技术的原理是与音叉的共振原理相同。排列在一个磁场中的有相同振动频率的线圈，由于其振动频率特性相同也可以实现能量从一个线圈向另一个线圈的电能传输。特点是传输距离较远、可实现一对多传能，但传输效率偏低，适用于中等功率的中等距离传输。

采用无线充电的方式对电动汽车进行充电，对当今迅速发展的电动汽车产业具有重要意义。因此，电动汽车无线充电的研究正不断朝着纵深方向延伸，特别是电动汽车不停车无线供电技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种直接铺设于道路下面的供电导轨，其发射的能量为电动汽车供电的无线充电系统。不仅可以减少电动汽车搭载的电池甚至无需搭载电池组，从而节约了电池的成本，因此大大降低了电动汽车的成本，同时还解决了无线充电系统对路面占用和需要电动汽车停车充电的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：包括电动汽车和电缆段，包括第1节，第2节，第3节……第n节依次连接的分级导轨，n为正整数；充电导轨发射单元和车体接收单元；每节分级导轨内置一个充电导轨发射单元；车体接收单元安装在电动汽车上；充电导轨发射单元包括依次连接的高压取能装置、功率控制电路、功率震荡模块和功率发射线圈；以及功率控制电路分别连接的位置检测与处理模块、电流检测与处理模块和异物检测模块；车体接收单元包括依次连接的功率接收线圈、信息监测与信息调制单元、整流稳压模块和车载电池；以及信息监测与调制单元分别连接的接收端通信线圈和锁相环模块；功率发射线圈与功率接收线圈之间进行能量传递；接收端通信线圈实现与位置检测与处理模块和电流检测与处理模块的信息交换；高压取能装置连接电缆段和分级导轨；位置检测与处理模块位于各分级导轨的首端，电流检测与处理模块位于各分级导轨的末端。

在上述的电动汽车动态多级无线充电系统中，锁相环模块采用CD4046构成的锁相环集成电路；用于实现频率实时自跟踪，使车体接收单元的工作频率始终与充电导轨发射单元保持一致。

在上述的电动汽车动态多级无线充电系统中，第1节，第2节，第3节……第n节依次连接的分级导轨均置于公路地面以下，且采用并联的方式通过高压取能装置从电缆段获取能量。

在上述的电动汽车动态多级无线充电系统中，功率发射线圈采用矩形阵列形式，置于各分级导轨内。

在上述的电动汽车动态多级无线充电系统中，功率接收线圈置于电动汽车轮胎中。

在上述的电动汽车动态多级无线充电系统中，电流检测与处理模块用于检测电动汽车车体充电电流的设定值，低于设定值时，将信号传送至功率控制电路，关闭电动汽车所处位置上一节分级导轨，同时开启下一节分级导轨实现对分级导轨的关闭和开启的控制。