一种基于轮胎的新型电动汽车行驶中无线供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于轮胎的新型电动汽车行驶中无线供电系统。包括安装在车辆车轮上的多个能量接收组件和铺设在行车道下的能量发射系统，多个能量发射系统沿行驶方向间隔布置；能量发射系统在行车道表面附近产生电磁场，车辆带有能量接收组件的车轮感应电磁场产生能量，为行驶中的电动汽车提供电能。本发明专利技术采用近场耦合方式，辐射影响小，同时对车辆底盘高度没有影响，车辆适用性强，可用在电动汽车和公交等城市交通系统中，有利于节能环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种车辆的无线供能系统，尤其涉及一种基于轮胎的新型电动汽车行驶中无线供电系统。
技术介绍
电动汽车是一种新兴的节能环保的交通工具，随着能源供应的紧缺和民众环保意识的提高，其市场前景越来越好，相关技术也在迅速发展。目前电动汽车以电机驱动行驶，电池为其主要能量来源，这需要在静止情况下长时间充电才能满足长距离行驶的要求。在充电方式上主要采用充电桩有线充电的方式，对环境要求高并有一定的操作危险。为了便于电动汽车的充电，出现了无线充电的技术。它不需要电缆连接充电桩，充电方式更加便捷和安全。但是仍然需要车辆在静止的情况下进行长时间充电，影响了车辆的出行效率。车辆在行驶中获得电能的方式在有轨和无轨电车中长期使用，但是他们需要架设空中电缆或铺设路面轨道，车辆缺乏灵活性、影响城市美观，已经不是主流技术。对于已有的无线行驶中车辆供电技术，需要在车辆的底部安装能量接收组件，需要奖励底盘距离路面的高度来高效获取无线能量，这会削弱车辆通过障碍物的能力。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出了一种基于轮胎的新型电动汽车行驶中无线供电系统，包括安置于车轮上的能量接收组件和铺设于行车道路面下的能量发射组件。本系统通过车轮收集能量，在电动汽车行驶中进行对车辆的无线供能，具有辐射影响小、车辆适用性高等优点。本专利技术包括行车道上的能量发射组件和车辆上的能量接收组件，采用的具体技术方案是：多个能量发射组件沿行驶方向间隔布置，通过能量发射组件通电在行车道表面附近产生交变电磁场，车辆带有能量接收组件的车轮在交变磁场中行驶，车辆通过带有能量接收组件的车轮感应电磁场产生能量，为行驶中的电动汽车提供电能。本专利技术的多个能量发射组件沿行车道连续铺设，能量发射组件具有铺设在行车道表面下的能量发射电缆，为行驶经过的车辆提供能量。车轮上与路面最接近的几个能量接收组件会从能量发射电缆中获取电磁能量。能量接收组件可同时或分别接收多个车轮上获得的无线能量，同时进行电压和电流的变换，给车体内的电池供电，并驱动电动机的运行。所述的多个能量接收组件沿圆周周向间隔均布地安装在车轮上，能量接收组件包括次级铁氧体线圈、接收电路和电滑环组件，次级铁氧体线圈固定在车轮轮胎的内周面上，多个能量接收组件的所有次级铁氧体线圈沿圆周周向间隔均布地固定在车轮轮胎的内周面上，即固定在车轮轮胎和车轮轮辋之间；接收电路也可固定在车轮轮辋上，电滑环组件套装在车轴上，次级铁氧体线圈经接收电路与电滑环组件连接，电滑环组件经供电电路与电动汽车的电池和电动机连接。所述的电滑环组件包括固定在车轴上的转子和套在车轴外的定子，定子与车轴之间不接触，定子与转子端面之间通过电刷连接，电刷连通定子与转子之间的电信号。所述的接收电路包括能量接收组件控制电路、直流能量提取电路和频率调谐电路，次级铁氧体线圈包括铁氧体磁芯和绕在铁氧体磁芯上的电磁线圈，电磁线圈依次经频率调谐电路和直流能量提取电路后与所述电滑环组件的转子连接，能量接收组件控制电路分别与频率调谐电路和直流能量提取电路连接。接收电路中的频率调谐电路与次级铁氧体线圈连接，输入射频能量，直流能量提取电路输出与靠近车轮轮毂的转子连接输出直流能量。电磁线圈作为接收线圈通过能量接收组件收集能量，并通过电滑环输入车体内供给电池和电动机，给车辆充电并驱动车辆不间断行驶。所述的能量发射组件包括交流供电源、交直流转换电路、射频放大驱动电路、能量发射电缆和能量发射组件控制电路，交流供电源依次经交直流转换电路、射频放大驱动电路后与能量发射电缆的两端连接，能量发射组件控制电路分别与交直流转换电路和射频放大驱动电路连接。交流供电源连接交直流转换电路进行供电，射频放大驱动电路将电能变为射频电流信号，经能量发射电缆供给电磁能量。所述的能量发射电缆铺设在行车道道路面下，并呈蛇形地布置于行车道车辆行驶的路面区域。这样可以保证车辆在行车道的任意位置行驶都能获取无线能量，并保证任意车型的车驶过行车道的时候能量发射组件都能有效工作。具体地，多个能量发射组件并联安装并且通过供电电网提供能量。本专利技术通过供电电网传输的能量首先进行交直流变换，然后通过能量发射组件的射频放大驱动电路将电能变为满足能量发射电缆所需电压和功率的射频能量。此交流能量进入能量发射电缆将能量无线发射出去。本专利技术具有的有益效果是：本专利技术采用近场耦合的方式收集行车道表面下铺设的能量发射电缆发送的射频能量，车辆车轮内的能量接收组件收集的能量经过接收电路连接电滑环组件，输入车体内的供电电路，给电池充电并驱动电动机，使车辆不断行驶。本专利技术系统安装在车轮上，对车辆的框架结构尺寸影响小，不会降低汽车底盘高度，只需要改造或更换汽车车轮结构，降低了无线汽车配套设施的改造成本，因此具有很高的兼容性，有利于电动汽车的推广。本专利技术系统具有辐射影响小、车辆适用性强的特点，可用在电动汽车和公交等城市交通系统中，有利于节能环保。附图说明图1是本专利技术系统的车辆和行车道的俯视示意图。图2是本专利技术系统的车辆和行车道的正视示意图。图3是本专利技术系统的车辆和行车道的侧视示意图。图4是本专利技术能量发射组件的俯视示意图。图5是本专利技术车轮上能量接收组件的示意图。图6是本专利技术车轮上能量接收组件的正视示意图。图7是本专利技术能量接收组件接收电路和次级铁氧体线圈的正视示意图。图8是本专利技术能量接收组件的侧视示意图。图中：车辆101、行车道102、能量发射组件103、轮胎104、交流供电源105、交直流转换电路106、射频放大驱动电路107、能量发射组件控制电路108、能量发射电缆109、能量接收组件110、次级铁氧体线圈111、车轴112、接收电路113、直流能量提取电路114、频率调谐电路115、能量接收组件控制电路116、电磁线圈117、铁氧体磁芯118、电滑环组件119、定子120、转子121、供电电路122。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，详细描述本专利技术的实施过程。如图1和图2所示，本专利技术包括安装在行车道102表面下的能量发射组件103和安装在车辆101车轮上的能量接收组件110，采用了本专利技术车轮方案的车辆101行驶在行车道102上。行车道102表面下连续铺设了多个能量发射组件103，车辆101上四个车轮轮胎104内安置了能量接收组件110，通过能量发射电缆109在行车道102表面附近产生电磁场，车辆101带有能量接收组件110的车轮在交变磁场中行驶产生电能为电动汽车供电。如图3所示，能量发射组件103包括220V、50Hz交流供电源105、交直流转换电路106、射频放大驱动电路107、能量发射组件控制电路108、能量发射电缆109。能量发射组件103中的220V交流供电源105、交直流转换电路106、射频放大驱动电路107、能量发射组件控制电路108安装在行车道边缘。如图1所示，交流供电源105连接交直流转换电路106进行供电，交直流转换电路106经射频放大驱动电路107与能量发射电缆109连接，能量发射组件控制电路108分别与交直流转换电路106和射频放大驱动电路107连接。交流供电源105的交流电通过交直流转换电路106转化为直流电，再经过射频放大驱动电路107输出射频交变电流到能量发射电缆109，进而产生交变电磁场。如图3和图4，能量发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于轮胎的新型电动汽车行驶中无线供电系统，其特征在于：包括安装在车辆(101)车轮上的多个能量接收组件(110)和铺设在行车道(102)下的能量发射组件(103)，多个能量发射组件(103)沿行驶方向间隔布置；能量发射组件(103)在行车道(102)表面附近产生电磁场，车辆(101)带有能量接收组件(110)的车轮感应电磁场产生能量，为行驶中的电动汽车提供电能。

【技术特征摘要】
1.一种基于轮胎的新型电动汽车行驶中无线供电系统，其特征在于：包括安装在车辆(101)车轮上的多个能量接收组件(110)和铺设在行车道(102)下的能量发射组件(103)，多个能量发射组件(103)沿行驶方向间隔布置；能量发射组件(103)在行车道(102)表面附近产生电磁场，车辆(101)带有能量接收组件(110)的车轮感应电磁场产生能量，为行驶中的电动汽车提供电能。2.根据权利要求1所述的一种基于轮胎的新型电动汽车行驶中无线供电系统，其特征在于：所述的多个能量接收组件(110)沿圆周周向间隔均布地安装在车轮上，能量接收组件(110)包括次级铁氧体线圈(111)、接收电路(113)和电滑环组件(119)，次级铁氧体线圈(111)固定在车轮轮胎(104)的内周面上，即固定在车轮轮胎(104)和车轮轮辋之间；电滑环组件(119)套装在车轴(112)上，次级铁氧体线圈(111)经接收电路(113)与电滑环组件(119)连接，电滑环组件(119)经供电电路(122)与电动汽车的电池和电动机连接。3.根据权利要求2所述的一种基于轮胎的新型电动汽车行驶中无线供电系统，其特征在于：所述的电滑环组件(119)包括固定在车轴(112)上的转子(121)和套在车轴(112)外的定子(120)，定子(120)与转子(121)端面之间通过电刷...

【专利技术属性】
技术研发人员：皇甫江涛，吴周祎，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33