[实用新型]一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统

说明书

技术领域

无线电能传输技术是目前电气工程领域最活跃的热点研究方向之一，它集基础研究与应用研究为一体，是当前国内外学术界和工业界探索的一个多学科、强交叉的新的研究领域和前沿课题，涵盖电磁场、电力电子技术、电力系统、控制技术、物理学、材料学、信息技术等诸多技术领域。采用无线供电方式能够有效克服电线连接方式存在的各类缺陷，实现电子电器的自由供电，具有重要的应用预期和广阔的发展前景。

本实用新型一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统涉及一种系统便捷、运行稳定、安全可靠的无线电能传输电磁谐振耦合技术，为电动汽车的无线供电提供了技术模型。避免了现有电动汽车供电模式充电时间长，续航里程短，电池寿命短的的弊端，同时极大的减少了电动汽车的重量。此充电方式为电动汽车的进一步推广提供了便利条件。

背景技术

自从1840年发现利用电磁感应现象及导线可以传输电能至今，电能的传输主要是由导线直接接触进行传输的。电工设备的充电一般是通过插头和插座来进行，但是在进行大功率充电时，这种充电方式存在高压触电的危险。且由于存在摩擦和磨损，系统的安全性、可靠性及使用寿命较低，特别是在化工、采矿等一些易燃、易爆领域，极易引发大的事故。新型无接触电能传输系统采用电磁感应原理、电力电子技术以及控制理论相结合，实现了电能的无线传输，完全克服了以上限制。

根据电能传输原理，无线电能传输大致上可以分为三类：第一类是变压器原理的直接耦合式，这种方式功率虽然较大，但是仅适于近距离；第二类电波无线能量传输技术，直接利用电磁波能量可以通过天线发射和接收的原理，这种方式虽然实现了长距离和大功率能量的传输，但是能量传输受方向限制，也不能绕过障碍物，并且损耗较大，对人体和其它生物都有严重伤害；第三类是非辐射耦合谐振方式，该技术可以在有障碍物的情况下传输，传输距离也比较远，传输功率也较大，而且对人体没有伤害。

综上所述，第三种电能传输方式有着很大的开发潜力，它的出现进一步扩大了无线电能传输技术的应用目标和领域。毫无疑问，这种传能模式必将成为无线电能传输一个新的发展方向。目前磁耦合谐振式电能传输技术的研究尚处于起步阶段，主要集中在系统性能的提高和特殊场合应用研究。

目前，随着大气污染的加重，电动汽车凭借无污的优势获得了人们的广泛关注，然而电动汽车充电问题一直是制约电动汽车发展的一个重要因素。本实用新型一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统，有效解决了电动汽车充电问题，它具有供电安全可靠，方便快捷的特点。

发明内容

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于无线电能传输技术的电动汽车在线供电系统，设置有电源单元(1)，为供电系统提供输入功率；整流滤波模块(2)，将电源单元输入的交流电转变成直流电；斩波功率振荡电路(3)，用于将整流滤波模块输入的直流电转换为适应负载功率要求的交变电流；电磁场发射线路(4)，用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场；电磁场接收线圈(5)，接收电磁场发射线路发射出的交变磁场；整流滤波斩波模块(6)，将电磁场接收线圈接收到的交流电转换为电压值恒定的直流电，为电动汽车提供电能；储能模块(7)，将电能储存在电容中为电动汽车补给电能。

所述的整流滤波模块(2)由桥式整流电路和滤波电路两部分组成，整流部分利用IGBT组成的大功率桥式电路将交流电变为直流电，同时滤波部分串联在整流电路域斩波功率振荡电路之间，用以消除高次谐波，输出恒定电压的直流电。

所述的斩波功率振荡电路(3)由斩波电路与半桥功率推挽电路组成，其振荡频率与发射线路的谐振频率一致。

所述的电磁场发射线路(4)由高温线绕制，铺设在路面下方，其谐振频率与电源频率保持一致，以保证较低的发射系数，用于发射斩波功率振荡电路产生的交变电磁场。

所述的电磁场接收线圈(5)由多匝漆包线绕制成的线圈组成，位于道路的正上方，接收线圈在制作时就考虑了电源的频率，制作出的接收线圈与电源频率保持一致，以保证接收线圈在运行中保持谐振状态，以通过谐振耦合的方式实现能量的高效传递。

所述的整流滤波斩波模块(6)由桥式整流电路、滤波电路、斩波电路组成，其中桥式整流电路将线圈获得的交流电整流成直流电，滤波电路消除电路中的高次谐波，随后斩波电路将滤波后的直流电转变成恒定输出电压的直流电。

所述的储能模块(7)由超级电容器组成，用于将(7)中输出的直流电存储在电容器中为电动汽车补充电能。