[发明专利]一种电动汽车动态运行中的无线电能传输系统

说明书

本发明公开了一种电动汽车动态运行中的无线电能传输系统，属于充电装置技术领域。电动汽车动态运行无线电能传输系统分成N段行程，每一段行程由一组单电源组合系统，包括采用5个桥臂组成的桥臂组合多路输出的高频逆变主电路和控制电路，在路面下相近铺设的10路发射线圈和补偿电容组成的电磁共振式无线电能发射谐振回路，检测电动汽车位置的光电开关组合，由车载接收线圈和补偿电容组成的电磁共振式无线电能接收装置、整流电路、短时储能装置和电机驱动电路组成的整流电机驱动装置。本发明采用开关管组成的逆变桥动态组合轮换对多个发射线圈供电，无需继电器开关切换发射线圈，没有开关寿命限制，没有开关触点通断过程中存在的电弧引起安全问题。

技术领域

本发明涉及一种电动汽车动态运行中的无线电能传输系统，属于充电装置技术领域。

背景技术

电动汽车无线充电技术(又称无接触式充电技术)在电能传输过程中没有导线的直接接触，不存在电力安全隐患，可以很好地解决采用充电桩插拔充电方式的不方便和不安全问题。无线充电技术存在多种充电方式，司机将车开到指定充电区域，便可自动进行充电，这种技术称为电动汽车静态无线充电技术。静态无线充电主要存在的问题包括充电频繁、续航里程短、储能设备容量大而笨重且成本高等问题，每次充电的续航里程由储能设备的容量决定。

电动汽车动态无线电能传输技术以非接触的方式为行驶中的电动车实时地提供能量供给。电动汽车可少量搭载储能设备容量，其续航里程得到延长，同时电能补给更加安全、便捷。

按照电动汽车平均车速100kM/h，每100kM消耗的电能为12kwh，每次充电后的运行距离为300kM，则储能装置需要的容量为36kWh。路面下相近铺设的发射线圈的间距和储能装置的容量有关，间距越小，需要的储能装置的容量越小。如果两个发射线圈间的距离为10M，储能装置需要的容量为0.0012kWh，比静态无线充电需要的储能装置容量减小了30000倍。若每个充电线圈的充电时间为tc，则充电平均功率为Pc＝W/tc＝单组电源需要的功率。如果传输线圈在运行方向的长为1.2M，电动汽车平均车速27.7M/秒(100kM/h)，路面下的发射线圈和车载接收线圈的耦合时间为0.043秒，有效充电时间按50％计算，则充电平均功率为Pc＝200kW，属于快速充电。

现有技术报道了采用并联无线电能传输技术，单逆变源供电、多初级绕组并联工作的分段导轨模块化动态充电方式，发射端采用一个逆变源和多个发射单元并联结构，每个发射单元由控制单元、发射线圈、补偿电容、程控开关组成。控制单元从交流母线上获取工作电压，程控开关接通的发射线圈工作于串联谐振，通过采用全桥逆变获得较大的输出功率。当电动车行驶的时候，无线传输的能量直接用来驱动车上直流电机，当电动车进入停靠点时，无线传输的能量用来为超级电容或电池组充电。然而这种采用程控开关来切换发射线圈的方式在实际应用中受到限制，即如果电动汽车按照100kM的时速，发射线圈和车载接收线圈的耦合时间只有0.043秒，程控开关无法满足完成耦合时间所需的开关速度，并会受到程控开关寿命和安全性的限制，影响其广泛应用。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种能够满足电动汽车在运行过程中连续进行无线供电的电能传输系统，包括发射系统和车载接收系统；所述发射系统包括至少一组单电源组合系统；所述单电源组合系统包括桥臂组合多路输出逆变电源，发射侧谐振电路，和光电开关组合；所述车载接收系统包括接收侧谐振电路和整流、储能驱动电路；所述光电开关组合用于检测电动汽车的运行位置；所述桥臂组合多路输出逆变电源产生电能，由发射侧谐振电路向接收侧谐振电路传输电能；所述接收侧谐振电路接收来自发射系统的单电源组合系统无线传输的电能，通过所述整流、储能驱动电路对进行供电。

在本发明的一种实施方式中，所述发射侧谐振回路为10个由发射线圈和补偿电容组成的电路。

在本发明的一种实施方式中，所述光电开关组合由10个光电开关组成。