电动汽车无线充电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种电动汽车无线充电系统，其特征在于，包括：至少一个无线能量发射装置，用于向外发射能量；至少一个无线能量接收装置，用于接收无线能量发射装置发射的能量，该无线能量接收装置设置在车轮上。该系统包括在行车道两侧铺设的无线能量发射装置，不需要改造路面，在汽车轮外侧加装的无线能量接收装置，不需对车体进行改进，对车辆的框架结构尺寸和底盘高度等影响小。整个系统利用电磁感应原理收集行车道两侧发射装置发送的能量，在车轮内无线能量接收装置收集的能量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。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种车辆的无线供能系统，尤其涉及一种基于车轮的电动汽车行驶中无线充电系统。
技术介绍
21世纪随着环境的恶化和石油资源的供应风险增大，需要一种新的节能环保的汽车供能方式来改善交通对各方面的负面影响。而采用电动的方式驱动汽车是绿色能源出行方法中最具潜力的一种。现有的电动汽车主要采用有线充电的方式，需要较长的充电时间才能满足用户的用车要求。而已出现的无线供能汽车也需要在车辆静止的情况下进行长时间充电，使用方式上和有线充电方式比只是省去了线缆连接的步骤，没有本质上的区别。还有一种新的无线供能的方式使得用户可以在车辆行驶过程中充电。这种方式的现有技术需要在路面下铺设发射线圈或在路面上架设电力线缆，因此必须挖开路面或铺设吊架来进行改造，道路改造成本很高，铺设不易。同时为了接收能量，需要对车体进行改造，在车辆底部或顶部安置无线能量接收装置。这对车体结构影响较大。底部安装会使得底盘距离路面的高度明显降低，会显著减弱汽车在路面有障碍物情况下的通过能力。而顶部安装会调高车体高度，同时需要的大量吊架影响城市美观。基于以上考虑，本技术提出了基于车轮接收能量的电动汽车行驶中无线充电系统，具有车体影响小、接收效率高、发射系统部署简单等优点。
技术实现思路
本技术提供一种电动汽车无线充电系统，目的是解决现有技术问题，提供一种对车体影响小、接收效率高、发射系统部署简单的无线充电系统。本技术解决问题采用的技术方案是：电动汽车无线充电系统，包括：至少一个无线能量发射装置，用于向外发射能量；至少一个无线能量接收装置，用于接收无线能量发射装置发射的能量。进一步的，所述无线能量发射装置包括能量发射电磁线圈和依次串联在一起的供电电源、交直流转换电路、高频振荡驱动电路；其中供电电源用于提供交流电，交直流转换电路用于将交流电转换成直流电，高频振荡驱动电路用于将直流电转换成高频交流信号，能量发射电磁线圈用于接收高频交流信号，并将高频交流信号发射出去。更进一步的，所述高频振荡驱动电路采用三极管振荡电路构成。三极管不仅可以产生振荡，还可以在本申请的射频工作频率范围内有效工作，提供较大的输出电流和电压。由二极管构成的振荡电路在这个频段比较难实现，很难达到设计目的。更进一步的，所示无线能量发射装置还包括控制电路，控制电路分别与供电电源、交直流转换电路、高频振荡驱动电路相连接，用于控制交直流转换电路和高频振荡驱动电路的工作与否，及调谐高频振荡驱动电路上的可变电容来微调其振荡工作频率。进一步的，所述能量发射电磁圈以一非金属支架为支承架固定，能量发射电磁圈的横截面与水平面之间具有夹角。更进一步的，所述夹角的角度为75°至90°,其中较好的角度为75°至80°。进一步的，所述能量发射电磁圈直径为500mm。进一步的，所述无线能量接收装置包括能量接收电磁线圈、能量转换电路、电能传递装置，能量转换电路用于将能量接收电磁线圈接收的高频交流信号转换成直流电，能量传递装置将直流电传递给汽车的供电电路。更进一步的，所述能量转换电路包含无源控制电路、二极管整流电路、调谐电容，调谐电容用于和能量接收电磁线圈构成LC电路，对能量接收电磁线圈的工作频率微调，二极管整流电路用于进行交直流变换，将接收到的交流电转变为直流电，并对无源控制电路提供直流电，无源控制电路用于确保能量接收电磁线圈的振荡频率与能量发射电磁线圈一致。其中无源控制电路、调谐电容、二极管整流电路均是现有技术，其各自的功能也是现有技术。控制电路和调谐电容具有连接关系，与二极管整流电路没有必然连接关系。LC谐振中的调谐电容的大小决定了LC振荡的交流工作频率，而无源控制电路控制调谐电容的大小来使得此交流工作频率发生变化，二极管整流电路接收此交流信号转换为直流能量。这里与公知技术不同的地方在于这里的无源控制电路不需要额外的电源驱动，它由二极管整流电路获得的直流能量驱动来工作，同时根据获得的直流能量的大小来决定调整电容的具体数值。其中，LC电路中，能量接收电磁线圈表现为感性，因此加入调谐电容，与能量接收电磁线圈一起构成选频网络。调谐电容可以调谐其工作频率。能量接收电磁线圈带有无源控制电路确保其振荡频率与能量发射电磁线圈一致，并通过二极管和LC电路进行交直流变换输出0-20V范围内的直流电压，其输出为正负两极的两根电线，两根电线与能量传递装置连接。更进一步的，所述能量传递装置为电滑环，所述电滑环包含定子和转子，转子外套设于定子上，其中定子与汽车车体固定在一起，转子随车轮的旋转而旋转；定子通过电线与汽车的供电电路相连接，用于将直流电传递至供电电路；转子通过电线与能量转换电路相连接，用于接收直流电。更进一步的，所述电滑环外套设于汽车车轴上，与车轴同轴，其中定子与车体固定在一起，转子随车轮转动而转动。车轴上的无线能量接收系统直径为内径75mm，外径90mm，与车轴同轴。转子一侧与轮胎固定并连接能量转换电路，定子一侧与车体固定并输出正负两根电线。输出的电线连接到车辆的电池供电电路和电动机驱动电路中为车辆提供能量。更进一步的，所述能量接收电磁线圈设置在汽车轮毂上，与汽车轮毂匹配。进一步的，所述无线能量接收装置还包括磁场增强装置，磁场增强装置置于能量接收电磁线圈内部。更进一步的，所述磁场增强装置为铁氧体磁芯。在线圈中心放置直径为100mm的铁氧体磁芯，磁芯可以加强磁场强度、提高能量接收效率。本文中出现的交直流转换电路、高频振荡驱动电路、LC电路、能量转换电路、控制电路等各种电路均是现有技术中常用的电路，其电路的构成及其中各元器件的连接方式均为现有。本技术的有益效果：1.本技术中，无线能量发射装置沿道路两边设置，且仅需将其设置在路表面即可，其中包括了在道路两侧地面铺设电力电缆来实现供电电源，铺设容易，不需要将电缆埋入地下或在空中架设，避免了挖开路面或铺设吊架来进行改造，节省了道路改造成本。2.本技术中，无线能量接收装置均设置在车轮或车轴上，如将电磁线圈设置在轮毂中，电滑环设置在车轴上，在没有对车体本身的结构进行改动的同时也没有影响其外部的美观性。附图说明图1是本技术基于车轮的无线充电系统以及车辆和行车道俯视示意图；图2是本技术基于车轮的无线充电系统以及车辆和行车道主视示意图；图3是本技术行车道上的无线能量发射装置的示意图；图4是本技术中安装在车轮上的无线能量接收装置的示意图；图5是能量转换电路的结构示意图；图6是本技术车轮上的能量接收线圈的主视示意图。图中：101.车辆、102.行车道、103.无线能量接收装置、104.无线能量发射装置、105.能量接收电磁线圈、106.铁氧体磁芯、107.车轴、108.能量传递装置、109.支撑架、117.能量转换电路、111.汽车供电电路、112.能量发射电磁线圈、113.供电电源、114.交直流转换电路、115.高频振荡驱动电路、116.控制电路、118.无源控制电路、119.二极管整流电路、121.支承架、120.调谐电容。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明。本文中出现的交直流转换电路、高频振荡驱动电路、LC电路、能量转换电路、控制电路等各种电路均是现有技术中常用的电路，其电路的构成及其中各元器件的连接方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
电动汽车无线充电系统，其特征在于，包括：至少一个无线能量发射装置，用于向外发射能量；至少一个无线能量接收装置，用于接收无线能量发射装置发射的能量，该无线能量接收装置设置在车轮上。

【技术特征摘要】
1.电动汽车无线充电系统，其特征在于，包括：至少一个无线能量发射装置，用于向外发射能量；至少一个无线能量接收装置，用于接收无线能量发射装置发射的能量，该无线能量接收装置设置在车轮上。2.如权利要求1中所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述无线能量发射装置包括能量发射电磁线圈和依次串联在一起的供电电源、交直流转换电路、高频振荡驱动电路；其中供电电源用于提供交流电，交直流转换电路用于将交流电转换成直流电，高频振荡驱动电路用于将直流电转换成高频交流信号，能量发射电磁线圈用于接收高频交流信号，并将高频交流信号发射出去；所述高频振荡驱动电路采用三极管振荡电路构成。3.如权利要求2中所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所示无线能量发射装置还包括一控制电路，控制电路分别与供电电源、交直流转换电路、高频振荡驱动电路相连接，用于控制交直流转换电路和高频振荡驱动电路的工作与否，及调谐高频振荡驱动电路上的可变电容来微调其振荡工作频率。4.如权利要求2中所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述能量发射电磁圈以一非金属支架为支承架固定，能量发射电磁圈的横截面与水平面之间具有夹角。5.如权利要求4中所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述夹角的角度为75°至90°...

【专利技术属性】
技术研发人员：皇甫江涛，吴周祎，杨彦彬，
申请(专利权)人：浙江大学自贡创新中心，
类型：新型
国别省市：四川;51