[发明专利]一种利用电车受电弓的电动车辆无线充电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动车辆充电系统及方法，特别涉及一种利用受电弓式无轨电车的移动式无线充电系统及方法。

背景技术

由于环境污染和能源短缺等问题，纯电动车辆以及插电式混合电动车辆备受青睐。随着电动车辆的商业化推广，充电基础设施的建设至关重要。土地短缺、充电站服务能力有限成为充电基础设施建设的主要原因，现阶段的充电桩推广较慢，已成为制约电动车辆大规模推广的关键难点之一。此外，现有充电站设计体系下，纯电动车辆接受充电服务的过程中还存在着充电排队时间长、灵活性差和机动性差等一系列问题。

无轨或有轨电车是传统上城市公共交通的主要解决思路，但它的潜力和优势在发展过程中曾一度得到低估。近年来，在公交车优先发展理念被普遍认可的情况下，新一代的无轨电车以其零排放、噪声低、运营成本低等优点，重新得到重视，现在各个城市的交通体系中又重新开始发挥重要的作用。城市公交无轨电车线路在国内中大型城市的应用比较多，例如，在北京有20条无轨电车线路，广州15条，上海12条，武汉10条，杭州4条等，在北京等一些城市还在不断的增加线路及运营车辆。

另一方面，电动车辆的无线充电技术正在迅速成为业界的关注点，其技术正在快速发展中，以电磁感应式和磁共振式为代表的电动车辆无线充电技术，具有占地面积小、空间利用率高、适应性强、安全性高等优点。

当前电动车辆充电基础设施建设中仍存在问题，而电动车辆无线充电技术正趋于成熟，当前在各个大中城市都有一定数量的无轨电车，这些是本发明的背景。如果能利用现有城市无轨电车，在无轨电车上安装无线充电电能提供设备，则可通过受电弓从供电电网中吸收电能，利用无线充电装置给电车四周的电动车辆提供充电。为保证安全、高效的充电，这种车对车的无线充电技术要求接受充电服务的电动车辆和提供充电服务的无轨电车保持合适的间距，包括在无轨电车停车或正常行驶条件。当前智能化驾驶技术越来越普遍，在城市工况下拥堵辅助、低速跟车等功能日趋成熟，这为本发明所需的车车间距调节技术提供了基本条件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服电动车辆基于固定式充电站进行充电的不足，提供一种利用电车受电弓的电动车辆无线充电系统及方法。该系统基于可正常运行的城市无轨电车实现电动车辆的无线充电。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种利用电车受电弓的电动车辆无线充电系统，包括利用受电弓和高压电气装置从电网输电线取电的无轨或有轨电车；该无线充电系统还包括无线电能充电装置，以及电源管理与变换系统；其中，

无线电能充电装置包括无线电能提供装置和接收装置，用于在满足无线充电标准条件下实现对电动车辆的无线充电；无线电能提供装置安装在电车上，利用电车受电弓获得电能；无线电能提供装置是基于无线充电原理向安装在电动车辆上的无线电能接收装置发送电能，通过充电控制单元向电动车辆动力电池进行充电。

无线电能提供装置是下述的任意一种或多种：一种是安装在电车头部的前置无线电能提供装置，一种是安装在电车尾部的后置无线电能提供装置，还有一种是安装在电车侧部的侧置无线电能提供装置；

电源管理与变换系统包括电源变换模块和智能电力管理单元；电源变换模块通过电缆分别连接至高压电气装置、电车驱动电机和无线电能提供装置；其中，电源变换模块是直流—交流(DC/AC)变换子模块或直流—直流(DC/DC)变换子模块中的至少一种；直流—交流(DC/AC)变换子模块用于将来自输电线的直流电转换为电车驱动电机所需的交流电或电动车辆充电所需的交流电；直流—直流(DC/DC)变换子模块用于将来自输电线的直流电转换为电车驱动电机所需的直流电或电动车辆充电所需的直流电；智能电力管理单元用于收集车辆信息，并根据车辆信息分析处理结果确定电车运行需求和电动车辆充电需求；进而针对所述高压电气装置输出调节信号，以及通过充电控制单元向各电源变换模块输出功率分配信号。

本发明中，还包括无线充电服务系统，用于将电车的地理位置、运动信息和运行计划等数据发送给待充电的电动车辆，以实现电车与电动车辆之间的信息交互和服务匹配；该无线充电服务系统包括电车车载定位设备、车载互联通讯设备，以及无线充电服务云端平台或服务器。