[发明专利]一种用于移动‑静止兼容式电动汽车的无线电能传输系统

说明书

技术领域

本发明属于无线电能传输领域，涉及一种电动汽车，具体涉及一种用于移动-静止兼容式电动汽车的无线电能传输系统。

背景技术

充电技术一直是限制纯电动车行业迅速发展的主要瓶颈，动则五六个小时的充电时间让一般消费者望而却步，尤其在充电网络不发达的地区，用户存在严重“里程焦虑”，即使Tesla的超级充电桩也不能完全解决问题。此外电动汽车电池通常沉重而昂贵，且在充放电期间存在着较多的能量损失。

电动汽车无线充电采通常用以线圈电磁感应的方式，但由于线圈产生的磁场辐射到次级线圈时会有大量的能量损耗，且由于线圈在车体中占有较大分量，大大增加了电动汽车的重量。常规的方式对线圈的结构、位置等参数要求很高，相匹配的线圈必须处在某一固定的相对位置，这导致此方式不适用于电动汽车在行驶中充电，而必须静止充电。种种原因导致常规的电动汽车无线充电难以推广。

发明内容

本发明目的在于解决现有无线充电技术带来的问题，提供一种用于移动-静止兼容式电动汽车的无线电能传输系统，该无线电能传输系统能够提高能量传输效率并实现汽车行驶无线充电。

一种用于移动-静止兼容式电动汽车的无线电能传输系统，包括电动汽车的金属轮毂、铺设于地下的两条金属轨道以及电动汽车内的充电网络；两条金属轨道与外部交流电源相连，并且在金属轨道上连接电感，用于与两条金属导轨之间形成的电容实现LC谐振；电动汽车两侧的金属轮毂通过设置在车轴两端的绝缘连接件绝缘，金属轮毂通过轮胎与金属轨道形成电容；金属轮毂上设置有用于引出电能的电刷，电刷与金属轮毂紧密接触；电动汽车同侧的金属轮毂上的电刷连接到充电网络的同一个输入端上；电动汽车同侧的金属轮毂与金属导轨形成的两个电容相并联。

所述充电汽车的底部两侧还设置有底板金属，底板金属与金属导轨之间形成电容与金属轮毂和金属导轨之间形成的电容相并联。

所述充电网络包括整流桥以及蓄电池，整流桥的输入端分别连接电动汽车两侧金属轮毂上的电刷，整流桥的输出端连接到蓄电池的两端。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用经轮胎、底座的方式充电，可以实现电动汽车在移动中迅速高效地无线充电，本发明利用了电动汽车轮胎内表面与导轨之间形成的电容，对电动汽车的改装难度较小，利用了汽车本身结构形成的电容，只需在车内增加整流装置即可给蓄电池充电。对汽车的结构、性能影响不大，降低了该项技术推广的难度。本发明既适用于静止充电也适用于行进中充电，且功率传输效率相同，保证了输出功率的稳定性。

附图说明

图1是本发明的模型仿真示意图；

图2是本发明的电路原理图；

图3是本发明充电电压的仿真结果图；

图4是本发明输入阻抗的仿真结果图。

其中，1为金属轮毂；2为金属导轨；3为底板金属；4为绝缘连接件；5为轮胎。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，本发明由交流电源、埋在地下的金属轨道、外加电路、改装后的电动汽车、整流桥及蓄电池构成。具体结构包括电动汽车的金属轮毂1、铺设于地下的两条金属轨道2以及电动汽车内的充电网络；两条金属轨道2与外部交流电源相连，并且在金属轨道2上连接电感L，用于与两条金属导轨2之间形成的电容实现LC谐振；电动汽车两侧的金属轮毂1通过设置在车轴两端的绝缘连接件4绝缘，金属轮毂1通过轮胎5与金属轨道2形成电容；金属轮毂1上设置有用于引出电能的电刷，电刷与金属轮毂1紧密接触；电网络包括整流桥以及蓄电池，整流桥的输入端分别连接电动汽车两侧金属轮毂上的电刷，整流桥的输出端连接到蓄电池的两端。电动汽车同侧的金属轮毂上的电刷连接到充电网络的同一个输入端上；电动汽车同侧的金属轮毂与金属导轨形成的两个电容相并联。充电汽车的底部两侧还设置有底板金属3，底板金属3与金属导轨1之间形成电容与金属轮毂1和金属导轨1之间形成的电容相并联。汽车底部底板金属3之间、同轴金属轮毂1之间存在电容。

本发明基于电场耦合的无线电能传输技术，在电动汽车领域上应用的原理图如图2所示，通过以下原理实现：

1)通过对电动汽车的改装，形成了六个电容，包括金属轮毂与轨道之间形成的四个电容、汽车底部的底板金属分别与对应导轨形成的两个电容。使汽车同一侧的三个电容并联，轨道左右侧分别与汽车左右侧构成一个等效电容C₀；