电动汽车复合多功能电源的无线感应充电系统技术方案

电动汽车复合多功能电源的无线感应充电系统。本发明专利技术公开了一种核心技术方案，通过感应方式进行能力传输，并有效储能和调控，解决了电动汽车充电缓慢的技术难题，实现了电动汽车在行进中无线连接的充电。同时，将不同储能技术和不同的能量储存形式，进行优化组合，再利用合理的控制方案和控制机构一起，共同构成一个不同储能功能和不同能源提供形式与动力调控复合的完整能量转换和控制系统，即形成一种具有快速充放电特性的和可随时获得能量补充的大容量智能复合电池，进而可使电动汽车及其它运载工具具有优良的动力性能和长时间、长距离运行能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为储能器的无线感应充电技术，一种尤其适用于复合电源电动汽车及运载工具的能量提供、补充、储存和控制的技术和装置。
技术介绍
由于石油能源物质储量有限，随工业、经济和消费规模的迅速膨胀，目前的石 油供应日驱紧张，尤其是传统燃油动力汽车的未来发展将被严重制约。开发利用不同能 源形式的新型高效能汽车，势在必行。电动汽车是传统燃油汽车的一个最有前景的替代方案。电源是电动汽车的重要 核心部分，普通的电动汽车常用的车载电源为普通铅酸或鋰蓄电池。这些电池都有一个 共同的特点，即需要有充电电源，通过导线连接进行长时间充电方能使用。单纯利用普 通蓄电池的传统电动汽车，由于所用的这类电池的充放电特性，汽车的电能利用效率、 动力性能和使用方便性，即充电时间和单次充电的行程等，也都受到限制。一般电池充电接近满容量的充电时间，要在几小时以上。电动汽车实际推广的 一个主要的障碍，是电动汽车电池难以实现短时快速有效充电，而给其实际使用带来很 大不便。本专利技术的核心技术方案，通过感应方式进行能力传输，并有效储能和调控，解 决了电动汽车充电缓慢的技术难题，实现了电动汽车在行进中无线连接的充电。同时， 将不同储能技术和不同的能量储存形式，进行优化组合，再利用合理的控制方案和控制 机构一起，共同构成一个不同储能功能和不同能源提供形式与动力调控复合的完整能量 转换和控制系统，即形成一种具有快速充放电特性的和可随时获得能量补充的大容量智 能复合电池，进而可使电动汽车及其它运载工具具有优良的动力性能和长时间、长距离 运行能力。
技术实现思路
针对电动汽车充电缓慢而不便使用的技术难题，并专利技术利用强电磁感应技术， 实现了一种无接触式的无线感应充电方法，解决了电动汽车不便充电的难题，为电动汽 车的广泛应用解决了一个最关键的技术问题。本专利技术的充电技术和方法为利用车载感应 器与路基感应器的相互感应作用，使电能从路基电源和路基感应器通过车载感应器，迅 速传至车载储能器，而使电动汽车迅速获得电能，并可在不停车的情况下，完成充电过 程。本专利技术具体提出了无线感应充电技术方案、电动汽车无线感应充电实施方案、和多 源集成电动汽车电源技术。A无线感应充电技术方案，是由带有感应器的超导飞轮储能器和/或超导线圈电 磁储能器，构成核心系统，如图1、3、4所示。该车载感应器与置于路面下的路基感应 器通过互感获得的电能，由超导飞轮储能器和/或超导线圈储能器存储备用。车载感应 器与路基感应器的相互感应作用，可利用具有铁芯的松耦合变压器感应式方法，也可以利用空气耦合变压器感应式方法。这里的车载感应器与路基感应器，是由超导线圈制作 的，其也可以利用常规线圈制作，但效率会低一些。利用超导技术的感应器，由于超导 的高电流密度和高场强特性、和高Q值特性，能明显提高感应的能力传输功率和效率。 这里的超导飞轮储能器也可以是利用常规技术的飞轮储能器，但效率会低一些。这里的 超导储能器还可以是超导线圈电磁储能器。飞轮储能器是一种电能和机械动能相互转换的装置。飞轮转动时的动能 (E=Iw2/2)与飞轮转子转动角速度的平方成正比。飞轮吸收能量也即充电时，飞轮转 子转速可快速提高，以动能的形式吸收和储存能量。相反，飞轮可通过减小转速，快速 将动能转化成电能，进行放电释放储存的能量。飞轮储能器的主要特点为充放电速 度非常快(ms)，功率密度高和能量密度高。超导电磁储能器能快速吸收和释放电能 (E=Li2/2)。由于超导体的高电流密度、高场强、高悬浮力、和零电阻损耗特征，使其 制备的储能器具有明显高的功率密度和能量密度，且损耗小、效率高。B电动汽车无线感应充电方案的实施，可以是在道路旁建一个辅路，如图2所 示，类似高速路旁的传统汽油站，不过只有一段铺设有路基感应器的道路和控制室。当 装有车载感应储能系统的车辆经过这段辅路时，车载感应器通过与路基感应器快速的互 感作用获得能量，并储存到超导储能器中。于是带有车载感应器的电动汽车的充电，在 车辆行驶过程中，通过在道路路面下间隔铺设的路基感应器，实现了无线连接的行进中 的能量获取。C复合电源型多源集成电动汽车技术，是由不同车载储能器、控制系统、感应 系统、发电和电动机构成。复合电源型多源集成电动汽车在具有利用上述技术方案方便 获取能量的优越性的同时，有效地具有下述特点和更好的实用特性i)单纯利用普通蓄电池的电动汽车，其正常行驶依靠电池的简单放电获取动力。汽 车起动\加速\增加负载\爬坡需要提高功率时，要求电池大电流放电，以满足动力要求。 普通电池不易设计持续大电流放电，且持续过大电流放电严重影响电池的性能和寿命。 由于电池的放电特性，汽车的启动性能也因此受到限制。另一方面，由于普通电池的充放 电是通过化学反应过程实现的，通常的充电过程较慢，不仅带来使用上的不便性，也在 汽车下坡滑行和刹车减速时产生的能量无法有效地转化成电能储存利用。因此单纯利用 普通电池的传统电动汽车的效能较低。ii)这里的高效电动汽车动力方案--高性能智能复合电池电源，它具有优良的 瞬时大电流放电特性，快速充电特性，和实时能量补充功能。从而实现高效能量利用和 提高电动汽车的动力特性。即电动汽车启动或加速或爬坡或大负荷时，这种电池大电流 放电使汽车能快速提速或增加输出功率；在汽车刹车减速和下坡滑行时，将汽车的动能 迅速转化并快速储存到这种电池中；在汽车行驶或停放时，能随时吸收光能并储存到这 种电池中进行时时自动补偿。高性能复合电池智能电源的核心，就是为传统电池配以一 个能快速充放的大功率大容量的快速充放器，并通过控制器进行整体功率和能量的高效 调控。方案包括的主要核心部分有飞轮和/或电磁储能快速充放器，蓄电池和电容器 构成的常备电源，太阳能光电板和风能发电机和感应器构成的辅助能量系统，控制器和 电动机。其结构原理图如附图1所示。电动汽车工作方式为采用电池动力系统，利用普通电池进行常规储能和驱动； 当需要大功率时，控制器将超导储能快速充放器中的能量迅速释放；当减速或下坡滑行 不需能量驱动时，可自动减少和控制电源的能量输出并将汽车动能转化并储存到快速充 放器中；汽车表面的太阳能电池可随时为汽车补偿能量。化学蓄电池有很多种类普通铅酸电池、鎳铬电池、鎳氢电池、锂电池、钠硫 电池、金属空气电池等。超级电容器是一种大容量电容器，由于其容量大，因而可储存 较大能量(E=CV2/2)，并且电容器的充放电速度较快(S)。超级电容已有较好发展，已 被考虑与传统蓄电池复合，构建高效汽车电源系统。尽管超级电容充放电速度较快，但 仍不能满足实际快速充电的要求。目前飞轮技术发展日趋成熟，并具有实际应用可能。 与超级电容相比，飞轮具有更快的充放电速度，更高的能量密度，更环保。飞轮的优越 性可明显提高汽车的动力性能、更快的充电速度、更有效的能量利用与管理、避免了化 学物污染非常利于环保。与超级电容相比，飞轮与蓄电池和电动汽车，具有更好的匹配 性。本专利技术高性能复合智能电源，集合了现有最先将的储能及绿色发电技术，通过合理的控制，使它具有优良的大电流放电特性，快速充电特性，和实时能量补充功能。从而实现能量高效的利用和提高电动汽车的动力特性和行程。即电动汽车启动或加速或爬坡或高负荷时，这种电源的大电流放电使汽车快速提速或增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车复合多功能电源的无线感应充电系统，包括：路基感应器（１）、路基感应器的电源母线（２）、车载感应器（３）、车载感应器的容器（４）、车载感应器电能输出及储能控制器（５）、复合储能系统（６）、复合储能系统母线（７）、电池（８）、超级电容（９）、电磁储能线圈（１０）、储能飞轮（１１）、复合储能系统释能及电能输出控制器（１２）、包含路基感应器的道路路面（１３），其特征为：高温超导导线制备的车载感应器（３）线圈与路基感应器（１）线圈在包含路基感应器的道路路面（１３）形成耦合，将电能由路基电源传输到与车载感应器（３）线圈相连的超导储能器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金建勋，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]