CN108819730A - 一种电动汽车非接触供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车非接触供电系统，包括敷设原边充电线圈的路基、轮胎式副边线圈、超级电容、蓄电池、永磁同步电机、电能管理平台和电机驱动管理平台；轮胎式副边线圈收到路基原边充电线圈的电能后传输到电能管理平台，经电能管理平台整流后给蓄电池充电；蓄电池电能经电机驱动管理平台驱动永磁同步电机转动作为电动机工作；下坡时永磁同步电机作为发电机发电，电能存储到超级电容；电池电量不足时超级电容向蓄电池充电，电池电量充足时超级电容经电能管理平台逆变后向原边充电线圈放电。本发明由于路基和轮胎接触紧密，能使非接触充电电路原边线圈和副边线圈保持在恒定位置，从而得到稳定耦合系数，实现高效大功率传输。

Description

一种电动汽车非接触供电系统

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，更具体地说，是涉及一种电动汽车非接触供电系统。

背景技术

出于环境保护以及社会可持续发展的需求，电动汽车的应用越来越广泛，电动汽车的大规模推广应用的一个前提就是充电设施的发展建设。非接触供电系统在电动汽车有很好的应用前景，但是基于路基不平整，导致非接触充电电路的原边线圈和副边线圈耦合系数变化，造成能量耦合传输效率较低，限制充电额定功率。若实现大功率传输，需要加大电路硬件成本投入和基础附件投入，这直接提升了整机制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种在路基不平整情况下，也能实现稳定电路耦合系数，进而低成本、灵活地实现传输电能的电动汽车非接触供电系统。

一种电动汽车非接触供电系统，包括：

敷设原边充电线圈的路基、安装在汽车轮胎上的轮胎式副边线圈；所述原边充电线圈连接供电设备并与轮胎式副边线圈通过非接触耦合实现电能双向传输；所述轮胎式副边线圈与电能管理平台相连接，所述电能管理平台与蓄电池、超级电容连接，所述蓄电池与电机驱动管理平台相连接，所述电机驱动管理平台连接永磁同步电机；所述轮胎式副边线圈接收到原边充电线圈的电能后传输到电能管理平台经整流后给蓄电池充电；所述蓄电池的电能通过电机驱动管理平台输出驱动永磁同步电机转动，使所述永磁同步电机作为电动机工作，驱动汽车运行；所述永磁同步电机在汽车下坡时作为发电机工作发电，将电能存储到超级电容中；所述蓄电池的电量不足时，超级电容向蓄电池充电；蓄电池的电量充足时，所述超级电容的电能经电能管理平台逆变处理后通过轮胎式副边线圈向原边充电线圈放电。

所述原边充电线圈与电网相连，用于电动汽车下坡且蓄电池电路充足的情况下，由所述轮胎式副边线圈向原边充电线圈放电，并通过所述电网给连接的照明设备和监控设备供电。

所述供电设备包括电站、风力发电装置及太阳能发电装置。

其中，所述电能管理平台包括：

整流器，用于对来自轮胎式副边线圈的交流电整流成直流电，并经稳压处理后向蓄电池充电；

逆变器，用于对来自超级电容的直流电逆变成交流电并经稳压处理后，通过轮胎式副边线圈向路基下面的原边充电线圈放电。

本发明由于采用敷设原边充电线圈的路基中的原边充电线圈与轮胎式副边线圈非接触式耦合，用于电能双向传输，由于路基和轮胎接触紧密，即使路基不平整，也能使非接触充电电路原边线圈和副边线圈保持在恒定位置，从而得到稳定耦合系数，通过合理设计线圈的间隙(如5cm以内)，从而就可以实现高效大功率传输。

另外，所述路基下面的原边充电线圈与电网相连，在电动汽车下坡且蓄电池电路充足的情况下，由所述轮胎式副边线圈向原边充电线圈放电，并通过所述电网给连接的照明设备和监控设备供电，从而达到微电网的内循环。

本发明电动汽车非接触供电系统通过轮胎式副边线圈接收到路基下的原边充电线圈的电能后传输到电能管理平台，经电能管理平台整流处理后给蓄电池充电；蓄电池的电能通过电机驱动管理平台来驱动永磁同步电机转动，此时永磁同步电机作为电动机工作。根据道路坡度情况，下坡时，永磁同步电机作为发电机发电，电能存储到超级电容中，蓄电池电量不足情况下，超级电容向蓄电池充电。蓄电池电量充足情况下，超级电容经过电能管理平台逆变处理后向路基线圈放电，从而能达到微电网的内循环。

附图说明

图1示出了根据本发明的电动汽车非接触供电系统系统框图；

图2示出了根据本发明的电动汽车非接触供电系统系统原理图；

图3示出了根据本发明的电动汽车非接触供电系统微电网结构图；

图4示出了根据本发明的电动汽车非接触供电系统电能控制逻辑图；

图5示出了根据本发明的电动汽车非接触供电系统路基原边线圈结构图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

需要指出的是，本发明具体涉及电动汽车，包括但不限于插电式混合动力汽车、纯电动汽车等。

图1示意性示出了根据本发明的电动汽车非接触供电系统的系统框图。

如图1所示，一种电动汽车非接触供电系统，包括：

敷设原边充电线圈的路基101、轮胎式副边线圈102、超级电容105、蓄电池104、永磁同步电机107、电能管理平台103和电机驱动管理平台106。轮胎式副边线圈102接收到路基原边充电线圈的电能后传输到电能管理平台103，经电能管理平台103整流处理后给蓄电池104充电；蓄电池104的电能通过电机驱动管理平台106来驱动永磁同步电机107转动，此时永磁同步电机107作为电动机工作。根据道路坡度情况，下坡时，永磁同步电机107作为发电机发电，电能存储到超级电容105中，蓄电池104电量不足情况下，超级电容105向蓄电池104充电。蓄电池104电量充足情况下，超级电容105经过电能管理平台103逆变处理后向路基下的原边充电线圈放电。

路基下的原边充电线圈连接电网，可为包含路灯等标配照明设备用电和监控设备用电，从而达到微电网的内循环。

其中，轮胎式副边线圈102可通过轮胎轴心设置的充放电线与电能管理平台电连接进而向蓄电池充电，或在蓄电池104电量充足情况下，由连接的超级电容实现对路基下的原边充电线圈进行放电。

所述电能管理平台103、蓄电池104、超级电容105构成系统的电池管理模块，所述电机驱动管理平台106、永磁同步电机1075构成系统的电机驱动模块，敷设原边充电线圈的路基101、轮胎式副边线圈102构成系统的充电模块。

图2示意性示出了根据本发明的电动汽车非接触供电系统的系统原理图。

敷设原边充电线圈的路基101下敷设的原边充电线圈作为初级线圈201与电网相连，轮胎式副边线圈102的汽车轮胎中铺设的副边线圈作为次级线圈202，当汽车行驶在带有初级线圈的路基上时，初级线圈与次级线圈间通过电磁感应产生能量转换，在次级线圈上产生交流电，次级线圈上的交流电可通过轮胎轴心设置的充放电线引到电能管理平台进而向蓄电池充电。由于路基和轮胎接触紧密，即使路基不平整，也能使非接触充电电路原边线圈和副边线圈保持在恒定位置，从而得到稳定耦合系数。

优选的，原边充电线圈与轮胎式副边线圈间的线圈间隙在5cm以内，可以实现高效大功率传输。

所述的轮胎式副边线圈上的线圈可以包含两种形式，如三层叠加的圆形线圈203、三层叠加的长圆形线圈204。

图3示意性示出了根据本发明的电动汽车非接触供电系统微电网结构图。

路基下的初级线圈与电站305相连，同时也与风力发电装置302、太阳能发电装置301相连，在电动汽车304下坡并且电池电量充足的情况下，向初级线圈放电，电网可以为包含路灯303的照明设备供电和监控设备供电，从而达到微电网的内循环。

图4示意性示出了根据本发明的电动汽车非接触供电系统电能控制逻辑图。

埋在路基下的初级线圈由供电系统401供电，包括电站、风能发电装置、太阳能发电装置供电，与车上轮胎中的次级线圈通过电磁感应进行充电，所产生的交流电经过电池管理模块404中的电能管理平台整流成直流电后向蓄电池充电，继而电池可以为汽车电机驱动模块405提供驱动力和各类电器供电。

在汽车下坡时，汽车电机驱动模块405中的永磁同步电机作为发电机产生电能，当电池管理模块404中的蓄电池电量不足时，向蓄电池充电，否则通过轮胎中的次级线圈向路基下的初级线圈供电，进行能量回收再利用。

车上部分是汽车本身的一部分，车下部分直接埋在地下，以非接触方式对汽车进行充电，省略了诸如充电枪的附件设施，节约了建造成本。

图5示意性示出了根据本发明的电动汽车非接触供电系统路基中原边线圈的结构图。

与轮胎中的次级线圈中的结构对应，在路基中原边充电线圈也可包含两种形式，如图5所示，三层叠加的圆形线圈501，三层叠加的长圆形线圈502。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电动汽车非接触供电系统，其特征在于，包括敷设原边充电线圈的路基、安装在汽车轮胎上的轮胎式副边线圈；所述原边充电线圈连接供电设备并与轮胎式副边线圈通过非接触耦合实现电能双向传输；所述轮胎式副边线圈与电能管理平台相连接，所述电能管理平台与蓄电池、超级电容连接，所述蓄电池与电机驱动管理平台相连接，所述电机驱动管理平台连接永磁同步电机；所述轮胎式副边线圈接收到原边充电线圈的电能后传输到电能管理平台经整流后给蓄电池充电；所述蓄电池的电能通过电机驱动管理平台输出驱动永磁同步电机转动，使所述永磁同步电机作为电动机工作，驱动汽车运行；所述永磁同步电机在汽车下坡时作为发电机工作发电，将电能存储到超级电容中；所述蓄电池的电量不足时，超级电容向蓄电池充电；蓄电池的电量充足时，所述超级电容的电能经电能管理平台逆变处理后通过轮胎式副边线圈向原边充电线圈放电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车非接触供电系统，其特征在于，所述原边充电线圈与电网相连，用于电动汽车下坡且蓄电池电路充足的情况下，由所述轮胎式副边线圈向原边充电线圈放电，并通过所述电网给连接的照明设备和监控设备供电。

3.根据权利要求1所述的电动汽车非接触供电系统，其特征在于，所述供电设备包括电站、风力发电装置及太阳能发电装置。

4.根据权利要求1所述的电动汽车非接触供电系统，其特征在于，所述电能管理平台包括：

整流器，用于对来自轮胎式副边线圈的交流电整流成直流电，并经稳压处理后向蓄电池充电；

逆变器，用于对来自超级电容的直流电逆变成交流电并经稳压处理后，通过轮胎式副边线圈向路基下面的原边充电线圈放电。