[发明专利]基于簧下线圈结构的电动汽车轮毂电机无线电能传输系统

说明书

本发明提出一种基于簧下线圈结构的电动汽车轮毂电机无线电能传输系统，该传输系统的电力电子模块总成与磁耦合机构接收端信号连接，磁耦合机构接收端通过连接支架连接于轮毂电机的内侧下端，磁耦合机构接收端安装于磁耦合机构发射端的下方，电力电子模块总成安装于轮毂电机的传动轴的外周，磁耦合机构发射端嵌入并安装于道路表面。解决了传统电动汽车无线充电系统磁耦合机构设计方案的局限性、低互操作性且应用场景和应用范围较窄的技术问题，本发明采用安装于电动汽车悬挂弹簧下方的平面式磁耦合机构，可以实现磁耦合机构发射端与接收端之间的间隙距离最小化，进而使得本发明所提出的无线电能传输系统具有高效率和良好的道路适应性等优势。

技术领域

本发明涉及一种基于簧下线圈结构的电动汽车轮毂电机无线电能传输系统，属于电动汽车无线电能传输技术领域。

背景技术

轮毂电机是将电动汽车的动力系统、传动系统、刹车系统集成到轮毂中的一种新型电机。由于将驱动系统安装在车轮内的轮毂电机，进一步推进了电机驱动系统的集成化、小型化和轻量化设计。轮毂电机作为未来新能源汽车驱动解决方案，其最大的特点在于将驱动、传动和制动装置都整合到轮毂内，省略了离合器、变速器、传动轴、差速器、分动器等传动部件，可以做到真正意义上的直接驱动，可以很容易做到全时四驱，并使得驱动效率提升与车辆空间扩大成为可能。

然而，传统的轮毂电机通过电缆线或接触式滑环实现供电，在电机高速旋转或长时间使用条件下容易存在磨损老化、线缆松动、短路漏电等安全隐患，给行车安全带来了诸多不利影响。综上，亟需发明一种应用于电动汽车轮毂电机的无线电能传输系统，摆脱传统线缆供电带来的设计约束，实现非接触式的高效电能供给。

而现有技术中的轮毂电机无线供电系统有采用磁耦合机构为侧装的平面式线圈的，这种结构没有仔细考虑轮毂电机与车身之间的轮轴对磁耦合谐振电磁场分布的影响，因而其实际应用和实施存在严重局限性，能量传递效率很低；此外，这种方案由车载电池实现对轮毂电机供电，并未真正解决电动汽车驱动系统电能来源问题，仍需要考虑电动汽车车载电池的电能供给。综上，现有方案的磁耦合机构方案具有严重局限性和低互操作性，且应用场景和应用范围较窄。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中提到的现有方案的磁耦合机构方案具有严重局限性和低互操作性，且应用场景和应用范围较窄的技术问题，提出一种基于簧下线圈结构的电动汽车轮毂电机无线电能传输系统，采用安装于电动汽车悬挂弹簧下方的平面式磁耦合机构，可以使得磁耦合机构发射接收间隙距离最小化，并针对上述方案分别提出了应用于静态无线电能传输、半动态和动态无线电能传输的应用案例。

本发明提出一种基于簧下线圈结构的电动汽车轮毂电机无线电能传输系统，包括磁耦合机构发射端、磁耦合机构接收端、电力电子模块总成、屏蔽外壳、连接支架，所述电力电子模块总成与磁耦合机构接收端信号连接，所述磁耦合机构接收端通过连接支架连接于轮毂电机的内侧下端，所述磁耦合机构接收端安装于磁耦合机构发射端的下方，所述电力电子模块总成安装于轮毂电机的传动轴的外周，所述磁耦合机构发射端嵌入并安装于道路表面。

优选地，所述电力电子模块总成包括直流恒压源、逆变器、驱动器、原边控制器、整流器、副边控制器和降压稳压模块，所述电力电子模块总成包括直流恒压源、逆变器、驱动器、原边控制器、整流器、副边控制器和降压稳压模块，所述轮毂电机与降压稳压模块、整流器和副边控制器依次连接，所述整流器还与副边谐振单元和磁耦合机构接收端依次连接，所述降压稳压模块还与锂电池组依次连接，所述直流恒压源、逆变器、驱动器和原边控制器依次连接，所述逆变器还与原边谐振单元和磁耦合机构发射端依次连接。

优选地，所述原边控制器和副边控制器均包含有电流传感器、调制解调模块、PI控制模块以及Wi-Fi通讯模块，用以实现系统的恒压、恒流控制以及最大效率跟踪控制。

优选地，所述轮毂电机的外侧安装有屏蔽外壳。

优选地，所述磁耦合机构发射端包括发射端线圈和发射端磁芯，所述发射端磁芯铺设在发射端线圈的下方。