电动公交车站台悬挂式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公交车站台悬挂式无线充电系统，包括安装在公交站台上的电能发射装置、安装在电动公交车上的电能接收装置；所述电能发射装置包括直线电机、位置感应调节系统、高度调节臂、发射线圈、初级电能调节装置、信号接收处理系统，所述电能接收装置包括接收线圈、次级电能调节装置、信号发射装置、车载电池组、车载显示控制装置、屏蔽装置，本实用新型专利技术提出一种全新的电动公交车站台悬挂式无线充电系统，可用于一般构造的电动公交车，能对行驶进公交站台的电动共公交车进行无线充电，可以有效提高电能传输效率，减少电池组的容量，延长电池寿命，大大降低充电成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于无线充电
，更具体而言，本技术涉及一种电动公交车站台悬挂式无线充电系统，能对停靠在站台的电动公交车进行短时间大功率无线充电。技术背景随着全球气候变暖的加剧，节能减排已经成为了全世界关注的焦点问题，传统的燃油动力公交已经无法满足节能减排的需要，电动式新能源公共汽车可以大幅降低排放甚至实现零排放，既有利于节能减排，也能有效降低运营成本，已成为公交系统的最佳选择，在国内具有巨大的发展潜力。据有关统计，我国每辆公交车日行驶里程约220-280公里，消耗燃油约90-120升，相当于30辆私家车的油耗和排放，如果使用电动车，二氧化碳减排为44吨左右。此外，电动车采用电动机代替发动机，几乎无噪声，有利于减少城市的噪音污染。现有的电动公交车基本采用锂离子电池。锂离子电池具有安全可靠、工作电压高、无记忆效应等优点，但其能量密度仍较低，造成电动车单次充电续驶里程较短，为了达到公交车较长的行驶线路，往往需要大容量电池组，重量一般在一吨左右，大大降低了公交车行驶效率。更重要的是电池成组循环寿命普遍较低，循环寿命在1000次左右。现有的电动公交车充电基本采用有线式充电，分为慢充和快充两种方式。慢充方式需要公交车停靠在公交车充电站进行长时间充电。为了每天充一次电满足行驶里程要求，就要至少装载220千瓦时、约3100公斤的电池。为了少装电池，减轻车体重量，就会出现一些示范项目中两辆车当一辆车用的现象，也就是两辆车一天轮班跑，而且普通有限充电站的数量是随着电动公交车的数量增加而增大的，需要占用大量的城市用地。快充方式由于需求的充电电流很大，一个充电站开启充电机，功率就可能达到“兆瓦”级，需要训练专门的操作人员，增加充电成本，另外充电操作也非常危险。另外，由于电池组基本处于完全放电状态，会缩短锂电池的寿命。无线充电，又称作感应充电，是利用近场感应，也就是电感耦合，由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露，比有线充电更为方便、安全。其次，进行无线充电是自动充电，不需要操作人员，可以避免触电的危险。再次，无线充电电气元件无外露，不会被空气中的水分、氧气等侵蚀；无接点的存在，也因此不会有在连接与分离时的机械磨损及跳火等做成的损耗。但是，感应式无线充电器的主要部分为发射线圈和接收线圈。发射和接收线圈之间有很大的气隙，一般等于公交车底盘到地面的距离，气隙大小是松耦合变压器耦合系数的关键因素之一。为了达到额度的充电功率，需要增大发射线圈中的电流，从而电磁场的辐射增大。电磁场作为感应式无线充电系统的能量传输媒介，会对地面上的金属物品产生涡流效应，直接加热金属物品，具有火灾的风险。例如一片锡箔纸掉落在汽车底盘下，大功率无线充电系统产生的磁场迅速在锡箔上产生大电流，引燃锡箔纸。为了消除落在地上的金属(例如硬币，口香糖包装纸，易拉罐等等)带来的火灾隐患，电磁感应式无线充电系统通常会配备金属检测装置，大大增加了设计成本。电动汽车采用的高频的电磁波对人体组织以及中枢神经均有伤害。国际非电离无线电保护委员会InternationalCommissiononNon-IonizingRadiationProtection(ICNIRP)对人体在高频电磁场下的辐射强度有严格的规定。对于高功率的电动公交车无线充电，需用金属板进行屏蔽。但是由于车底空间有限，不利于屏蔽系统的设计。此外高频电磁场对于充电时位于底盘下的小动物，例如猫，狗，蛇等，更是有致命的伤害。另外，无线充电并不能解决电动公交车对大容量电池组的需求和电池寿命短的问题。综上所述，电动公交车充电缺点包括：1.电池体积重量大，降低公交车运行效率。2.电池寿命较短。对于电动公交车的无线充电，其缺点包括：1.地面距底盘的传输距离大，传输效率较低；2.地面金属物体具有火灾隐患；3.需要单独设计金属检测装置，成本高；4.车底空间有限，电磁场的屏蔽系统设计难度增大。
技术实现思路
为克服上述的电动公交车充电缺点及电动公交车无线充电的缺点，本技术提出一种全新的电动公交车站台悬挂式无线充电系统，可用于一般构造的电动公交车，可以有效提高电能传输效率，减少电池组的容量，延长锂电池寿命，大大降低充电成本。本技术所采用的技术方案是：一种电动公交车站台悬挂式无线充电系统，包括安装在公交站台上的电能发射装置、安装在电动公交车上的电能接收装置；所述电能发射装置包括直线电机、位置感应调节系统、高度调节臂、发射线圈、初级电能调节装置、信号接收处理系统，所述直线电机安装在初级侧轨道上，所述直线电机的次级侧部分可沿初级侧轨道双向移动，所述次级侧部分安装并固定有所述高度调节臂，所述固定调节臂的底端安装并固定有所述发射线圈，所述次级侧部分的一侧设有信号接收处理系统；所述电能接收装置包括接收线圈、次级电能调节装置、信号发射装置、车载电池组、车载显示控制装置、屏蔽装置，所述接收线圈、次级电能调节装置、信号发射装置和车载电池组安装在电动公交车上，所述接收线圈的两侧设有所述屏蔽装置，所述次级电能调节装置和车载电池组之间的电路上设有功率监测装置，所述功率监测装置与所述车载显示控制装置电性连接。进一步的，所述公交站台包含顶棚以及支撑所述顶棚的支柱，所述顶棚延伸并覆盖到所述电动公交车停靠的车道上方，在所述顶棚的下方固定有所述初级侧轨道。进一步的，所述公交站台的地面上固定有金属机柜，所述初级电能调节装置安装在所述金属机柜中。进一步的，所述屏蔽装置为金属板或闭合线圈。进一步的，所述车载显示控制装置位于所述电动公交车内，可嵌入所述电动公交车的仪表板上，所述车载显示控制装置具有实体开关或虚拟开关。进一步的，所述发射线圈从上至下包含发射屏蔽层、发射软磁材料和原边绕组。进一步的，所述接收线圈由接收屏蔽层、接收软磁材料和副边绕组三部分组成，从上至下的顺序为接收屏蔽层、接收软磁材料、副边绕组。进一步的，所述初级电能调节装置主要由功率因数校正模块、电压调节模块、控制电路、逆变器、原边谐振电容、原边电压电流检测保护装置组成；所述控制电路引出一路与电压调节模块连接，所述电压调节模块与所述功率因数校正模块电性连接，所述功率因数校正模块外接有电网；所述控制电路引出另一路与所述逆变器连接，所述逆变器与所述电压调节模块电性连接，所述逆变器引出一路串联有所述原边谐振电容和所述发射线圈，所述逆变器与所述发射线圈之间设有所述原边电压电流检测保护装置，所述原边电压电流检测保护装置与所述控制电路电性连接；所述信号接收处理系统与所述控制电路电性连接，所述信号接收处理系统连接有位置控制模块。进一步的，所述电压调节模块和所述功率因数校正模块之间引出的电路连接有太阳能电池板，所述太阳能电池板安装在所述顶棚的上方。更进一步的，所述次级电能调节装置主要由副边谐振电容、整流器、滤波器模块、副边电压电流检测保护装置组成，所述副边谐振电容与所述整流器、所述接收线圈串联，所述整流器连接有滤波器模块，所述滤波器模块和所述整流器之间设有副边电压电流检测保护装置，所述副边电压电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动公交车站台悬挂式无线充电系统，其特征在于：包括安装在公交站台上的电能发射装置、安装在电动公交车上的电能接收装置；所述电能发射装置包括直线电机、位置感应调节系统、高度调节臂、发射线圈、初级电能调节装置、信号接收处理系统，所述直线电机安装在初级侧轨道上，所述直线电机的次级侧部分可沿初级侧轨道双向移动，所述次级侧部分安装并固定有所述高度调节臂，所述固定调节臂的底端安装并固定有所述发射线圈，所述次级侧部分的一侧设有信号接收处理系统；所述电能接收装置包括接收线圈、次级电能调节装置、信号发射装置、车载电池组、车载显示控制装置、屏蔽装置，所述接收线圈、次级电能调节装置、信号发射装置和车载电池组安装在电动公交车上，所述接收线圈的两侧设有所述屏蔽装置，所述次级电能调节装置和车载电池组之间的电路上设有功率监测装置，所述功率监测装置与所述车载显示控制装置电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种电动公交车站台悬挂式无线充电系统，其特征在于：包括安装在公交站台上的电能发射装置、安装在电动公交车上的电能接收装置；所述电能发射装置包括直线电机、位置感应调节系统、高度调节臂、发射线圈、初级电能调节装置、信号接收处理系统，所述直线电机安装在初级侧轨道上，所述直线电机的次级侧部分可沿初级侧轨道双向移动，所述次级侧部分安装并固定有所述高度调节臂，所述固定调节臂的底端安装并固定有所述发射线圈，所述次级侧部分的一侧设有信号接收处理系统；所述电能接收装置包括接收线圈、次级电能调节装置、信号发射装置、车载电池组、车载显示控制装置、屏蔽装置，所述接收线圈、次级电能调节装置、信号发射装置和车载电池组安装在电动公交车上，所述接收线圈的两侧设有所述屏蔽装置，所述次级电能调节装置和车载电池组之间的电路上设有功率监测装置，所述功率监测装置与所述车载显示控制装置电性连接。2.根据权利要求1所述的电动公交车站台悬挂式无线充电系统，其特征在于：所述公交站台包含顶棚以及支撑所述顶棚的支柱，所述顶棚延伸并覆盖到所述电动公交车停靠的车道上方，所述初级侧轨道固定在所述顶棚的下方，所述初级侧轨道的方向与电动公交车行进的方向相同。3.根据权利要求1所述的电动公交车站台悬挂式无线充电系统，其特征在于：所述公交站台的地面上固定有金属机柜，所述初级电能调节装置安装在所述金属机柜中。4.根据权利要求1所述的电动公交车站台悬挂式无线充电系统，其特征在于：所述屏蔽装置为金属板或闭合线圈。5.根据权利要求1所述的电动公交车站台悬挂式无线充电系统，其特征在于：所述车载显示控制装置嵌入所述电动公交车的仪表板上，所述车载显示控制装置具有实体开关或虚拟开关。6.根据权利要求1所述的电动公交车站台悬挂式无线充电系统，其特征在于：所述发射线圈由原边绕组、发射软磁材料、发射屏蔽层三部分组成，从上至下的顺序为发射屏蔽层、发射软磁材料和原边绕组...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，
申请(专利权)人：上海众联能创新能源科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31