[发明专利]一种储能式车辆非接触供电系统及方法

说明书

本发明提供了一种储能式车辆非接触供电系统及方法，车辆行驶的轨道划分为交替布置的充电区域和无电区域，系统包括：布置于充电区域的轨道发射装置，及布置于车辆上的车载拾取装置，车载拾取装置包括储能单元。当车辆驶入充电区域时，通过轨道发射装置与车载拾取装置之间的电磁耦合完成电能传输及对储能单元的充电，并依靠储能单元的电力续航驶出无电区域，再进入下一个充电区域。通过应用本发明，不仅能够解决传统非接触供电系统面临的全线铺设轨道发射装置，建设、运营和维护成本高等技术问题，还可根据特殊地形合理布置轨道发射装置。

技术领域

本发明涉及无线传输供电技术领域，尤其是涉及一种应用于储能式(轨道交通)车辆的非接触供电系统及方法。

背景技术

传统的轨道交通接触网供电系统供电线路连接错综复杂，环境适应性差，而且存在挂冰、舞动、导线磨损漏电、电火花、触电等安全隐患和使用寿命问题。同时，传统的受电弓受流方式又会带来极限问题以及大量的维护工作。而采用非接触式供电系统为轨道交通车辆进行供电，就可以实现车与电网完全的电气隔离，能够有效避免上述存在的技术问题。

在现有技术中，主要有以下技术方案与本发明申请有关。

方案1为哈尔滨工业大学于2015年09月06日申请，并于2015年12月23日公开，公开号为CN105186707A的中国发明专利申请《应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道及含有该供电轨道的轨道设备》。该发明专利提出一种应用于电动汽车无线供电的空心T型供电轨道及含有该供电轨道的轨道设备，该发明技术方案中的磁极为横截面为矩形的空心块体，且矩形顶边的两端同时向外伸出。所有磁极的底部均固定在磁芯上，所有磁极均沿磁芯的长度方向依次排列，且相邻两个磁极之间的距离均相等。磁极的底部宽度等于磁芯的宽度。供电线缆分为左侧线缆和右侧线缆，左侧线缆呈正弦波的形式缠绕在所有磁极上，右侧线缆与左侧线缆呈镜像对称的形式缠绕在所有磁极上，且左侧线缆和右侧线缆在轨道的一端相连。该发明技术方案通过提高供电线缆与接收线圈间的耦合系数，以改善电动汽车无线充电系统性能。然而，该方案存在系统设备全轨道铺设，系统成本高等技术缺陷。

方案2为东南大学于2015年11月24日申请，并于2016年03月16日公开，公开号为CN105406563A的中国发明专利申请《一种电动汽车动态无线供电系统分段发射线圈切换方法》。该发明专利提出一种电动汽车动态无线供电系统分段发射线圈切换方法，系统主要由高频电源、分段发射线圈、补偿电容、接收线圈以及负载组成，能够实现分段发射线圈通电个数以及对应切换点的最优选择。该发明技术方案在考虑负载最低功率需求、功率波动需求以及程控开关命令发送频率三个要素的基础上，所提出的动态无线供电系统分段发射线圈切换方法即寻找满足要求的发射线圈同时通电个数n以及切换点的位置。然而，该方案存在供电线路所需的发射线圈个数多，需要复杂的控制来抑制受流线圈在两个临近发射线圈过渡时刻的电压、电流波动等技术缺陷。

方案3为西南交通大学于2014年05月22日申请，并于2014年09月03日公开，公开号为CN104022581A的中国发明专利申请《一种机车无线供电系统的分段导轨切换方法》。该发明专利提出一种机车无线供电系统的分段导轨切换方法，能够更准确、可靠地判断出机车动态运行时所在的分段导轨。该发明方法将无线供电系统发送端的各能量发射导轨段通过检测开关管与低功耗交流电源相连，从而在各能量发射导轨段增设一可与高频工作回路切换的低功耗检测支路。在高频工作回路断电时，低功耗检测支路工作，检测支路中的电压及电流检测装置实时检测出能量发射导轨段的电压及电流，并进而计算出能量发射导轨段的阻抗。根据发射导轨阻抗的变换来判断机车位置，并对发射导轨进行相应的切换。然而，该方案存在机车未经过导轨时发射线圈都通有检测电流，由于低功耗电源供电，其检测电流较小，容易受到负载电磁环境干扰的技术缺陷。另外，该方案随着机车运行线路的增长，总的空载发射线圈检测损耗也相应增加，降低了系统效率。

发明内容