一种移动车辆无接触供电系统技术方案

本发明专利技术涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种能给移动车辆在线提供电能的移动车辆无接触供电系统。系统包括发射部分和接收部分，所述发射部分包括铺设于地面的磁芯轨道及缠绕在磁芯轨道一处的发射线圈，发射线圈通过功率振荡单元与电源模块连接，所述功率振荡单元用于将直流电转换为高频交流电，供给发射线圈，发射线圈产生交变磁场并通过磁芯轨道传输磁能；所述接收部分包括安装于车辆上的移动磁芯及缠绕在移动磁芯上的接收线圈，接收线圈通过整流滤波单元与车辆用电单元连接，移动磁芯靠近磁芯轨道接收到磁能，通过接收线圈转换为电能输出。本发明专利技术通过磁芯轨道汇聚传递磁场，没有电磁辐射，没有漏电风险。

【技术实现步骤摘要】
一种移动车辆无接触供电系统
本专利技术涉及电动汽车充电
，尤其涉及一种能给移动车辆在线提供电能的移动车辆无接触供电系统。
技术介绍
电动汽车正逐步摆脱对化石能源的依赖，但是车载电池能量存储有限，电池组庞大笨重并且昂贵，电动汽车续航能力有限，并且充电时间远长于燃油汽车加油时间，这些因素制约着电动汽车的发展。无接触能量传输是新型的电能传输技术，它不需要通过物理连接来传递能量，可以在车辆移动过程中向车辆传输能量，能满足汽车充放电功率和连续行驶需求，供电系统和负载没有接触，供电方式灵活，无接触火花，无磨损，无污染，绿色环保。常规无线供电技术方案是通过电能发射线圈和电能接收线圈来传递能量，接收线圈在接收能量时，需要始终靠近发射线圈。当车辆移动时，线圈的互感参数发生变化，难以维持连续的较高水平的能量传输，如果用远大于接收线圈尺寸的发射线圈来维持互感参数不变时，又会存在效率严重下降的情况。在利用道路无线供电时，道路下方需要铺满发射线圈，存在漏电危险，电磁辐射较大，效率较低。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种可移动供电的无接触供电系统，该系统通过铺设的磁芯轨道来传递能量，无需大量铺设发射线圈，减少了电磁辐射和漏电危险；接收线圈可以远离发射线圈仍能传递能量，在车辆移动过程中，始终能够保证接收功率连续保持较高水平。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种移动车辆无接触供电系统，包括发射部分和接收部分，所述发射部分包括铺设于地面的磁芯轨道及缠绕在磁芯轨道一处的发射线圈，发射线圈通过功率振荡单元与电源模块连接，所述功率振荡单元用于将直流电转换为高频交流电，供给发射线圈，发射线圈产生交变磁场并通过磁芯轨道传输磁能；所述接收部分包括安装于车辆上的移动磁芯及缠绕在移动磁芯上的接收线圈，接收线圈通过整流滤波单元与车辆用电单元连接，移动磁芯靠近磁芯轨道接收到磁能，通过接收线圈转换为电能输出。本专利技术在地面上铺设沿道路行进方向延伸的磁芯轨道，仅在磁芯轨道上随意选取一处位置缠绕发射线圈，这样避免大量铺设线圈带来的漏电问题。当高频交流电流经发射线圈时，发射线圈产生变化的磁场；由于磁芯采用高导磁率的材料制成，而空气的导磁率约为1，磁芯的导磁率是空气的几千倍以上，所以磁能将会沿磁芯轨道传递。当有移动磁芯在磁芯轨道上移动时，就能接收到发射线圈发出的磁能，通过绕在移动磁芯上的接收线圈，将磁能转换为电能，供车辆使用。车辆可以使用该电能对车内的蓄电池进行充电，或提供给车上的电器进行工作，或用来驱动车上的电动机带动车辆行驶。进一步，所述发射部分还包括参数采集分析单元，用于采集母线电压和工作电流，分析磁芯轨道上是否有车辆经过以及有多少辆车经过，以便调整输出功率。当有车辆经过时，适当提高功率输出，当没有车辆在轨道上行驶时，保持低功率待机状态。优选的，所述磁芯轨道为平行的双轨道，其一端封闭，另一端开放。移动磁芯横跨两条轨道，将磁路闭合成完整磁路，利于磁能的传输。磁芯轨道的形状根据需要具体设置，也可以是单磁芯轨道，单磁芯也能传递能量，但它的效率要低于由双磁芯结构能形成闭合磁路的轨道。为增加传输渠道，也可以同时设置多组双轨道。磁芯轨道并不一定是整体结构，可以是由各部分磁芯拼接而成，目的是能够让磁路形成一个完整的通道。移动磁芯沿磁芯轨道移动时，可以与轨道保持一定的距离，相当于高频变压器的气隙，形成无接触状态。进一步，所述移动磁芯包括多个，设于一个或多个车辆上。若某些车辆对电能需求较大，可以在车上安装多个移动磁芯，当车辆在轨道上移动时，多个线圈同时产生电能，提高能量输出量。磁芯轨道上还可以容纳多辆车移动，同时为多辆车供电。进一步，所述发射部分电路包括微控制单元、光耦隔离驱动单元、功率振荡单元、参数采集分析单元和发射线圈，功率振荡单元包括四个呈H桥电路布置的功率元件，H桥上部两功率元件的源极接电源母线，H桥下部两功率元件的漏极接地，两桥接点之间接有发射线圈；光耦隔离驱动单元包括四个对应功率元件设置的光耦隔离驱动器，光耦隔离驱动器信号输入端与微控制单元输出端子连接，其电源端接18V直流电源，其输出端与功率元件的栅极连接，与H桥上部两功率元件对应的两个光耦隔离驱动器的地端连接到功率元件的桥接点，另两个光耦隔离驱动器的地端接地；参数采集分析单元包括三组串联电阻，第一组串联电阻一端接电源母线，另一端接地，中间引出点接微控制单元输入端子，用于采集母线电压；另外两组串联电阻一端接18V直流电源，另一端接地，第一引出点接微控制单元输入端子，第二引出点分别通过一个二极管接到H桥电路的两桥接点，用于分别采集全桥电路两侧功率元件的输出电流。电源母线进线端设有第一滤波电路，用于去除输入电流中的谐波干扰。进一步，所述接收部分电路包括依次连接的接收线圈、整流二极管和两组第二滤波电路，整流二极管与在前的第二滤波电路连接点处设有一与第二滤波电路并联的续流二极管。本专利技术的有益效果：1、通过磁芯轨道汇聚传递磁场，没有电磁辐射，没有漏电风险。2、磁芯轨道可以无限延伸，带有移动磁芯的车辆只要一靠近磁芯轨道，就能够获取能量，移动磁芯不需要跟磁芯轨道接触，真正实现移动式在线无接触供电。3、磁芯轨道可以做成复杂的形状，适应安装需求及能量传输需求。4、由于采用磁芯传输能量，可以减少导线的应用，并且也防雷击。附图说明图1是本专利技术实施例的结构示意图；图2是本专利技术的电路原理框图；图3是本专利技术实施例发射部分的电路原理图；图4是本专利技术实施例接收部分的电路原理图；图中，1、磁芯轨道，2、发射线圈，3、移动磁芯，4、接收线圈，5、电源模块，6、功率振荡单元，7、参数采集分析单元，8、光耦隔离驱动单元，9、整流滤波单元，10、车辆用电单元。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。一种移动车辆无接触供电系统，如图1、图2所示，包括发射部分和接收部分。发射部分包括沿道路行进方向铺设并延伸的磁芯轨道1以及电源模块5和功率振荡单元6；磁芯轨道1包括平行且一端闭合的两条轨道，磁芯轨道1的一部分缠绕有发射线圈2；电源模块5可以是输入三相电，整流滤波后输出直流电，也可以是太阳能发电装置，直接输出直流电。电源模块5连接功率振荡单元6，由功率振荡单元将直流电转换为高频交流电，供给发射线圈。高频交流电流经发射线圈，发射线圈将电能耦合到磁芯轨道上，形成磁场能。发射部分还设有参数采集分析单元7，用于采集母线电压和工作电流，分析磁芯轨道上是否有车辆，以便调整功率。接收部分包括移动磁芯3及缠绕在其上的接收线圈4，移动磁芯3安装在车辆上，车辆在磁芯轨道上行驶时，绕在移动磁芯上的线圈会耦合接收磁芯轨道上的能量，接收线圈将变化的磁场能量转换为交流电。在运行中，移动磁芯可以不接触磁芯轨道，允许一定的气隙。气隙的大小和磁芯轨道及移动磁芯相靠近的面积有关。对应的面积越大，允许的气隙也就越大。根据尺寸或结构不同，移动磁芯相对磁芯轨道的距离可以是几毫米或几厘米的距离。接收线圈4通过整流滤波单元9将交流电转换为直流电后供给车辆用电单元10使用。下面结合图3、图4对发射部分和接收部分的具体电路结构进行描述。如图3所示，发射部分电路包括微控制单元U5、光耦隔离驱动单元、功率振荡单元、参数采集分析单元和发射线圈L2。P1为母线电源输入接口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动车辆无接触供电系统，包括发射部分和接收部分，其特征在于：所述发射部分包括铺设于地面的磁芯轨道(1)及缠绕在磁芯轨道一处的发射线圈(2)，发射线圈(2)通过功率振荡单元(6)与电源模块(5)连接，所述功率振荡单元(6)用于将直流电转换为高频交流电，供给发射线圈，发射线圈产生交变磁场并通过磁芯轨道传输磁能；所述接收部分包括安装于车辆上的移动磁芯(3)及缠绕在移动磁芯上的接收线圈(4)，接收线圈(4)通过整流滤波单元(9)与车辆用电单元(10)连接，移动磁芯靠近磁芯轨道接收到磁能，通过接收线圈转换为电能输出。

【技术特征摘要】
1.一种移动车辆无接触供电系统，包括发射部分和接收部分，其特征在于：所述发射部分包括铺设于地面的磁芯轨道(1)及缠绕在磁芯轨道一处的发射线圈(2)，发射线圈(2)通过功率振荡单元(6)与电源模块(5)连接，所述功率振荡单元(6)用于将直流电转换为高频交流电，供给发射线圈，发射线圈产生交变磁场并通过磁芯轨道传输磁能；所述接收部分包括安装于车辆上的移动磁芯(3)及缠绕在移动磁芯上的接收线圈(4)，接收线圈(4)通过整流滤波单元(9)与车辆用电单元(10)连接，移动磁芯靠近磁芯轨道接收到磁能，通过接收线圈转换为电能输出。2.根据权利要求1所述的移动车辆无接触供电系统，其特征在于：所述发射部分还包括参数采集分析单元(7)，用于采集母线电压和工作电流，分析磁芯轨道上是否有车辆经过以及有多少辆车经过，以便调整输出功率。3.根据权利要求1所述的移动车辆无接触供电系统，其特征在于：所述磁芯轨道(1)为平行的双轨道，其一端封闭，另一端开放。4.根据权利要求1所述的移动车辆无接触供电系统，其特征在于：所述移动磁芯(3)包括多个，设于一个或多个车辆上。5.根据权利要求2所述的移动车辆无接触供电系统，其特征在于：所述发射部分电路包括微控制单元、光耦隔离驱动单元(8)、功率振荡单元(6)、参数采集分析单元(7)和发射线圈(2)，功率振荡单元(6)包括四个呈H桥电路布置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雁，
申请(专利权)人：张雁，
类型：发明
国别省市：江苏,32