本实用新型专利技术公开了一种支持电动汽车无线充电的动态磁耦合谐振阵列技术装备，包括交叉谐振阵列技术形态、交叉谐振发射阵列技术形态、谐振频率自动跟踪调整设备、高强度脉冲充电设备、以及由以上技术形态和设备制作的充电接收毯、谐振型无线充电带、谐振型可充电轮胎、和谐振电磁柱、充电带敏感物体感应器，用于支持电动汽车在行驶中或停止中高效率的充电。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开了一种支持电动汽车无线充电的动态磁耦合谐振阵列技术装备，交叉谐振阵列技术形态，交叉谐振发射阵列技术形态，谐振频率自动跟踪调整技术设备，属新能源汽车领域。
技术介绍
根据国务院的规划，到2020年，电动汽车的累计销量要超过500万辆。目前电动汽车的技术已经进入大规模商用的成熟期。随着电动汽车大规模商用，电动汽车的充电问题将日益突出，甚至成了限制电动汽车普及推广的咽喉。电动汽车的充电方法大体上可以分为有线静态充电，有线移动充电，无线静态充电和无线移动充电四种充电方式。有线移动充电在早期的有轨电车、无轨电车上已经有所应用，目前的地铁以及高铁还都是采用有线移动充电或供电方式。有线静态充电就是所谓的充电站和充电粧，目前正在大规模建设的有线接触型充电粧可以解决电动汽车在停泊中充电，但是由于充电时间相对较长，一般的充电粧需要6-8小时才能将一部电动汽车的电池充满，在路途中等待6-8小时充电是很难让大部分车主和乘客所接受的，因此，即便是旅行线路上建了很多的充电粧也很难解决旅途中充电的问题。大功率快速充电粧可以将充电时间缩短到20分钟左右，但是快速充电的能量消耗将是普通充电的几十倍，不但对电网将是个短期负载冲击，而且浪费能源。无线静态充电技术十几年前就已在实验室实现了，近距离非接触无线充电技术几年前已经应用在电话机的充电器中、各种电动工具的充电器中。常用的技术主要有三种:一种是电磁耦合技术，第二种是电磁共振技术，第三种是微波技术。三种技术各有优缺点，微波技术传输能量的距离相对比较远，然而大功率的微波对人体有一定的伤害而且效率也比较低，因此就不予考虑用在民用电动汽车领域；电磁共振技术的能量传输距离可以达到几十厘米，但是传输功率相对没有电磁耦合技术的大；电磁耦合技术比较适合大功率能量传输，然而所使用的环境都是近距离:充电发射器和接收器之间的距离都小于几十毫米。随着新能源电动汽车技术的发展，无线充电在电动汽车领域的需求越来越高。不少人提出了将现有的电磁耦合充电技术和电磁共振充电技术应用于电动汽车领域。许多大专院校及企事业单位的科研团队，包括本专利技术人及其合作的国内外科研团队，都在大功率无线移动能量传输技术方面做了大量的研究工作，包括电磁耦合充电技术和电磁共振技术的应用。在电磁共振技术方面，美国麻省理工学院的研究小组在2007年提出的突破性技术，他们在实验室使用两个半径30cm的螺旋线圈，在9.9MHz的频率下进行能量传输，相隔2m传输60W功率，成功点亮了一个60W的灯泡，传输效率为40%。后续在国内的几个科研团队，通过微调电磁共振技术及参数设置，使效率得到了进一步的提高，例如:哈尔滨工业大学对电磁共振式无线充电进行了相关实验和模型研究，实现了 50W功率传输，效率达到60%。华南理工大学对电磁共振式无线充电技术进行了跟踪研究，在实验室实现了 50厘米千瓦级无线功率传输，传输效率85%左右。而且这些技术还都停留在无线静态充电方面。本专利技术人及其合作的国内外科研团队也对电磁共振式无线充电技术进行了大量全面的实验研究与测试，首先提出了“电磁自动聚焦”技术和“电磁动态阵列自动聚焦”技术(专利申请号:2014105594928、2014206066332、2014103885755)使无线移动充电能量传输效率提高到90%以上。在电磁耦合充电技术方面，电磁耦合充电技术十几年前就已经应用于电话机及电动工具的无线充电器中，但一般都是小功率能量传输。近几年不少企事业单位的科研团队，包括本专利技术人及其合作的国内外科研团队，在将电磁耦合充电技术应用于电动汽车领域进行大功率充电方面做了大量的研究。由于现有电磁耦合充电技术的充电效率与充电发射器和接收器之间的距离的平方成反比，距离越远效率越低，而电动汽车的地盘离路面的距离一般都在200-500毫米之间，因此现有电磁耦合充电技术用于电动汽车领域的充电效率比较低。也有人提出了在汽车底盘下面安装一个可以调整高度的支架用于减小接收天线与路面的距离，这种方法用于停车场在电动汽车静止状态下进行非接触充电还可以接受，然而对于高速行驶中的电动汽车，过于减小接收天线与路面的距离，任何颠簸将会造成严重的安全隐患。一些研究人员直接使用空心线圈传输能量，输出功率2kW、传输距离15厘米时，系统效率为82%;而且也都是针对无线静态充电方法。本专利技术人及其合作的国内外科研团队提出的“导磁橡胶”，“导磁橡胶柱阵列”技术，“错位排列的充电接收线圈阵列组”技术，以及使用这些技术设计制作的“可充电导磁轮胎”(专利申请号:2014104028097、2014204622343)使无线充电接收线圈从电动汽车的底盘下面转移到了轮胎里面，缩短了发射线圈和接收线圈之间的距离并有效的提高了电磁耦合系数，使电动汽车的大功率无线移动充电能量传输效率提高到95%以上。综上所述，现有无线充电技术大部分都是基于静态无线充电方法，直接用于电动汽车无线移动充电领域将会有一定的效率损失。现有无线移动充电技术存在的缺点和不足包括:1、仅适应于静态无线充电；2、充电效率相对较低；3、有一定的高频损失。针对现有技术的缺点和不足，本专利技术公开了一种支持电动汽车无线移动充电的动态磁耦合谐振阵列技术，以及采用动态磁耦合谐振阵列技术构建的支持电动汽车在高速行驶中或停止中充电的WIPA无线移动充电系统。有效的解决了上述现有技术的缺点和不足。
技术实现思路
本专利技术公开了一种支持电动汽车无线充电的动态磁耦合谐振阵列技术装备，所述动态磁耦合谐振阵列技术装备的特征在于，该技术装备在无线充电的发射端采用了多层多个发射线圈阵列并在接收端采用多层多个接收端谐振线圈阵列及电容阵列，而且发射线圈阵列中发射线圈的个数随电动汽车的运行速度动态变化或采用静态预设个数(电动汽车的运行速度探测方法已经在本专利技术人前期的专利技术中公开)，也就是说，所述装备包括发射端设备和接收端设备，发射端设备里面包含了多个发射线圈所组成的阵列，其阵列中发射线圈的个数可以是静态不变的或是动态变化的；发射线圈阵列和接收线圈阵列内均安装有导磁橡胶或塑性导磁材料制成的高导磁橡胶柱或导磁柱阵列用以增强发射线圈和接收线圈之间的电磁耦合系数，接收端谐振线圈及电容的谐振频率与发射端的频率相等，谐振频率采用50KHz~5MHz的中等频率；所述动态磁耦合谐振阵列无线充电技术具有传输功率大、传输效率高、电磁辐射小、高频损耗小、适合无线高速移动充电等优点。本专利技术还公开了一种支持电动汽车无线充电的电磁谐振阵列无线充电系统中谐振频率自动跟踪调整设备，所述谐振频率自动跟踪调整设备的特征在于，该设备在无线移动充电系统中采用中心设置的高精度石英频率发生器为整个系统提供统一的谐振信号源，在充电接收端提供一个频率比较和控制电路单元，当频率比较和控制电路单元发现由于天气温度等原因造成接收端接收线圈的谐振频率和发射单元的谐振频率有差别时，将自动跟踪调控接收谐振电路中的谐振频率微调电容来使接收端的谐振频率与发射端的谐振频率完全相同。本专利技术还公开了一种接收端谐振线圈阵列和谐振线圈内的导磁橡胶柱阵列1比η(n=l、2、3...)多层错位排列绕制技术形态，称为“交叉谐振阵列技术形态”，所述1比η多层错位排列绕制技术形态的特征在于当前第1页1 2&本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种支持电动汽车无线充电的动态磁耦合谐振阵列技术装备，其特征是：所述动态磁耦合谐振阵列技术装备包括发射端设备、接收端设备、谐振频率自动跟踪调整设备、充电带敏感物体感应器、高强度脉冲充电设备；所述发射端设备包括谐振型无线充电带，所述接收端设备包括充电接收毯、或谐振电磁柱、或谐振型可充电轮胎；所述发射端设备中采用了多层多个发射线圈阵列并在接收端采用多层多个接收端谐振线圈阵列及电容阵列，而且发射线圈阵列中发射线圈的个数随电动汽车的运行速度动态变化或采用静态预设个数，也就是说，其阵列中发射线圈的个数是静态不变的，发射线圈阵列和接收线圈阵列内均安装有导磁橡胶或塑性导磁材料制成的高导磁橡胶柱或导磁柱阵列用以增强发射线圈和接收线圈之间的电磁耦合系数，接收端谐振线圈及电容的谐振频率与发射端的频率相等，谐振频率采用50KHz~5MHz的中等频率。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘跃进，
申请(专利权)人：刘跃进，
类型：新型
国别省市：上海;31
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