[发明专利]用于电磁感应供电的电动车辆的电力供应装置、电力获取装置及安全系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于电磁感应供电的电动车辆的电力供应装置及电力获取装置；且更特别的是，涉及用于这样一种电动车辆的电力供应装置及电力获取装置，该电动车辆能够通过最小化埋入道路中的电力供应装置与附接于车辆的电力获取装置之间的间隙来增强其电力传输效率。

背景技术

在传统电动车辆或混合动力车辆的情形下，必须使电动车辆的插头与设于充电站的电气充电器直接连接以及等待一段长时间直到其中的电池充满电。此外，由于电池的容量有限，因此电动车辆可能需要重新充电多次才能长距离行驶。此外，即使使用快速充电装置，电池的充电仍要花一个小时或更久。即使用最先进的技术，电动车辆电池的充电仍需要10分钟或更久。

最近，已有人开发出能够增加电池容量及减少电动车辆充电时间的新技术以克服这些缺点。不过，此新技术需要使用较重的电池，这对车辆的效率有不利的影响而且会增加制造成本。此外，充电时间的减少以牺牲电池寿命来达成。

已有人提出一种用于电动车辆的电磁感应充电系统作为电池型电动车辆系统的替代；不过，已知前者苦于电力传输效率低。例如，由伯克来加州大学领导的PATH(Partners for Advanced Transit and Highways)团队已开发出一种用于电动车辆的电磁感应充电系统，其允许电动车辆在埋设于路中的初级线圈与附接于电动车辆的次级线圈之间有至多7cm的间隙的情况下操作。就此而论，当初级线圈与次级线圈的间隙有短于7公分的距离时，据报导由PATH开发的电磁感应充电系统可达成约60％的电力传输效率。不过，当初级线圈与次级线圈分开有7cm的距离时，此电磁感应充电系统的电力传输效率会落到实用水平以下。此外，以现实的角度而言，即使初级线圈与次级线圈有7cm的间隙，其也是过短的距离，这是因为车辆底部与路面的典型间隙约有20至30cm。

与用于电动车辆的现有技术电磁感应充电系统有关的另一问题在于，横向运动或偏离的自由度有限。当横向宽度约有100cm的E形芯体(core)各自用于电力供应装置与电力获取装置时，且如果附接于电动车辆的电力获取装置的中心与电力供应装置的中心在横向方向偏离5cm或更多，围绕电力供应装置的芯体中央部分缠绕的初级线圈与围绕电力获取装置的芯体中央部分缠绕的次级线圈会对不齐，因而电力传输效率会减少10％或更多。因此，为了避免这种情形，驾驶员必须沿着路上车道的中线区小心驾驶电动车辆。要不然，电动车辆需要备有例如路线追踪器(line tracer)以控制其横向运动。

如上述，如果减少初级线圈与次级线圈之间的间隙以致力得到高电力传输效率，则电力获取装置可能与路上的障碍物碰撞并可能因该碰撞而损坏。此外，电动车辆的横向偏离可能大幅影响电力供应装置与电力获取装置之间的电力传输效率。因此，亟须解决会阻碍以电磁感应方式从埋入道路的电力供应装置获取电力的电动车辆的开发及商业化的问题。

发明内容

技术问题

对于上述需要，本发明提供用于电磁感应供电的电动车辆的电力供应装置及电力获取装置，其能够通过最大化横向偏离公差以及最小化该电力获取装置与该电力供应装置的间隙来增加电力传输效率，同时防止该电力获取装置与路上的障碍物碰撞以及因该碰撞而受损。

技术方案

根据本发明的第一实施例，提供一种埋入于道路中的电力供应装置，其用于以电磁感应方式传输电力至电动车辆的电力获取装置，其包括：电力供应芯体单元，沿着该道路的纵向延伸且具有与该道路的纵向正交的基本E形的横截面，该电力供应芯体单元包括沿着该道路的纵向配置于该电力供应芯体单元的中央部的中央芯部，沿着该道路的纵向配置于该电力供应芯体单元的两个相对侧的两个侧芯部，这些侧芯部各自与该中央芯部隔开而在其间有第一空间，以及配置于该电力供应芯体单元的下部以使该中央芯部与这些侧芯部磁性连接的基底芯部；以及磁场产生单元，配置于该中央芯部与这些侧芯部之间的第一空间中，其中这些第一空间、该中央芯部及这些侧芯部正交于该道路的纵向的宽度均基本相等，并且其中每个侧芯部具有沿着该道路的纵向配置的数个分段芯部(segmented core portion)以及位于这些分段芯部之间的第二空间，并且各分段芯部及各第二空间沿着该道路的纵向的长度均基本相等。