CN103825340A - 一种电动汽车快、慢速切换式无线充电装置及其方法 - Google Patents

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黄学良
王维
谭林林
景无为
王春宁
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State Grid Corp of China SGCC
Southeast University
State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Nanjing Power Supply Co of Jiangsu Electric Power Co
Taizhou Power Supply Co of Jiangsu Electric Power Co
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State Grid Corp of China SGCC
Southeast University
State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Nanjing Power Supply Co of Jiangsu Electric Power Co
Taizhou Power Supply Co of Jiangsu Electric Power Co
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车快、慢速切换式无线充电装置及其方法，包括高频电源装置、自动升降杆、高频谐振器、高绝缘度密封箱、接收谐振器、机械可控式单刀双掷开关、高效锂电池组和高能密大容量超级电容器部分。当用户选择快速充电模式，单刀双掷开关切换至高能密大容量超级电容器一路，自动升降杆升高，谐振线圈距离变小，实现对电容器的快速充电；当用户选择慢速充电，单刀双掷开关切换至锂电池组，升降杆下降，谐振线圈距离增大，实现电源对锂电池组的慢速充电。本发明的电动汽车快、慢速切换式无线充电装置，使得用户能够按照自己的意愿，自主选择电动汽车的充电模式。在电动汽车普及之后，本装置能使得电动汽车无线充电更加灵活、便捷。

Description

一种电动汽车快、慢速切换式无线充电装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车无线充电技术，特别涉及一种电动汽车快、慢速切换式无线充电装置及其方法。
背景技术
近年来，随着人们生活水平的不断提高和探索物质世界的逐渐深入，人们对电能的传输方式和传输质量也有了新的要求。传统的电能传输主要是由导线或导体直接接触进行的，接触产生的火花、滑动磨损、碳积累及带电导体裸露等带来了一系列问题。无线电能传输是一种利用无线电传输电能的技术，最早由尼古拉特斯拉提出，与传统的电能传输方式相比，无线电能传输的过程中供电和用电之间不存在电的直接连接，避免了裸露导体和接触火花，具有使用安全、方便等优点，因而受到了广大研究工作者的关注和重视。无线电能传输技术应用领域非常广泛，特别是在军事、矿山、水下、医疗、石油、交通等特殊和恶劣环境下具有广泛的应用前景。因此，对于无线电能传输技术的研究有着非常深远的意义。
目前，随着无线电能传输技术研究的不断升温及其相关应用领域的不断拓宽，越来越多的科学家对此项技术给予了足够的肯定。电动汽车的出现，使得无线电能传输技术有了新的应用领域。电动汽车无线充电技术已经拓展到公共交通上，如电动公交车辆的无线充电，传统的无线充电技术仍就是将车位部分埋设在车位上对驶入车位的汽车进行无线充电，此种充电模式效率并不高，充电时间仍有很大的提高。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种电动汽车快、慢速切换式无线充电装置，实现对高能密大容量超级电容快速充电、对高效锂电池组的慢速充电两种充电模式的自动切换。
技术方案：一种电动汽车快、慢速切换式无线充电装置，包括车载充电部分和车位充电部分；其中：
所述车位充电部分包括高频电源装置、自动升降杆、高频谐振器；所述高频谐振器设置在自动升降杆顶端，并且高频谐振器连接高频电源装置，所述高频电源装置用作无线充电电源；
所述车载充电部分包括接收谐振器、机械可控式单刀双掷开关、锂电池组、超级电容器；所述接收谐振器通过机械可控式单刀双掷开关选择连接锂电池组或超级电容器；所述接收谐振器与高频谐振器构成无线电能传输通道。
一种无线充电装置的电动汽车快、慢速切换式无线充电方法，当内部设有车载充电部分的电动汽车停靠在设有车位充电部分的车位时，对电动汽车进行无线充电；
电动汽车快速无线充电：升高自动升降杆，并采用机械可控式单刀双掷开关选择连接超级电容器，高频电源装置通过无线电能传输通道对超级电容器进行快速无线充电；
电动汽车慢速无线充电：降低自动升降杆，并采用机械可控式单刀双掷开关选择连接锂电池组，高频电源装置通过无线电能传输通道对锂电池组进行慢速无线充电。
有益效果：本发明的电动汽车快、慢速切换式无线充电装置及其方法，可根据用户实际要求选择对电动汽车进行快速、慢速充电。待充电的电动汽车就位之后，高频电源装置开始充电。升高自动升降杆，高频谐振器与接收谐振器间距离变小，电能传输效率变大，此时单刀双掷开关选择高能密大容量超级电容器一路，实现对电动汽车的快速充电；降低自动升降杆，高频谐振器与接收谐振器间距离变大，电能传输效率变小，此时单刀双掷开关选择高效锂电池组一路，实现对电动汽车的慢速充电。在进行快速充电时，相较于现有技术，通过自动升降杆的作用将高频谐振器和车辆上的接收谐振器的距离缩小，从而提高了充电速度；将本发明运用在公交车无线充电技术上，可以实现当攻击车辆零时停靠公交站台时，通过在站台位置设有可升降的充电装置给车辆快速充电，提高充电效率。在进行慢速充电时，通过降低车位部分的高频谐振器，降低对车载锂电池充电的功率，从而减小无线充电对电网的冲击，从而达到保护电网的作用。本发明可自主选择充电模式，操作简单，使得无线电能传输技术能够灵活应用于电动汽车充电领域中。
附图说明
图1是本发明的详细原理架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种电动汽车快、慢速切换式无线充电装置，包括车载充电部分和车位充电部分。其中：车位充电部分由高频电源装置1、由非金属材质制成的自动升降杆2、高频谐振器3、高绝缘度密封箱4组成。高绝缘度密封箱4采用聚四氟乙烯制备而成，高频谐振器3置于该高绝缘度密封箱4内部。将高绝缘度密封箱4设置在自动升降杆顶端，并且高频谐振器3通过传输线连接设在在地面以下的高频电源装置1，该高频电源装置1用作无线充电电源。
车载充电部分由接收谐振器5、机械可控式单刀双掷开关6、高效锂电池组7、高能密大容量超级电容器8、匹配电容9组成。接收谐振器5置于汽车地盘上，并通过机械可控式单刀双掷开关选择连接锂电池组或超级电容器。匹配电容9并联在接收谐振器5线圈两端，用于调节谐振频率，使得无线充电频率可调，方便电动汽车无线充电的控制。接收谐振器5与高频谐振器3构成无线电能传输通道。当用户通过机械可控式单刀双掷开关6选择高能密大容量超级电容器8时，通过外部无线设备和升降杆的驱动装置升起自动升降杆，当用户通过机械可控式单刀双掷开关6选择高效锂电池组7时，可以通过外部无线设备和升降杆的驱动装置降下自动升降杆。
基于上述无线充电装置的电动汽车快、慢速切换式无线充电方法，当内部设有车载充电部分的电动汽车停靠在设有车位充电部分的车位时，对电动汽车进行无线充电。由于无线电能传输理论中，电能传输效率随谐振线圈的距离变化而改变，根据这一理论，通过改变两线圈距离，可实现用户自主选择电动汽车快、慢速充电两种模式。当用户选择电动汽车快速无线充电时：升高自动升降杆，此时谐振线圈间距离减小，无线电能传输效率增大，通过机械可控式单刀双掷开关选择连接超级电容器，高频电源装置通过无线电能传输通道对超级电容器进行快速无线充电。当用户选择电动汽车慢速无线充电时：降低自动升降杆，此时谐振线圈距离增大，无线电能传输效率降低，通过机械可控式单刀双掷开关选择连接锂电池组，高频电源装置通过无线电能传输通道对锂电池组进行慢速无线充电。
本发明使得人们对无线电能传输技术的应用更加灵活、快捷，实现了依照用户意愿自主选择充电方式这一功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种电动汽车快、慢速切换式无线充电装置，其特征在于：包括车载充电部分和车位充电部分；其中：
所述车位充电部分包括高频电源装置(1)、自动升降杆(2)、高频谐振器(3)；所述高频谐振器(3)设置在自动升降杆顶端(2)，并且高频谐振器(3)连接高频电源装置(1)，所述高频电源装置(1)用作无线充电电源；
所述车载充电部分包括接收谐振器(5)、机械可控式单刀双掷开关(6)、锂电池组(7)、超级电容器(8)；所述接收谐振器(5)通过机械可控式单刀双掷开关(6)选择连接锂电池组(7)或超级电容器(8)；所述接收谐振器(5)与高频谐振器(3)构成无线电能传输通道。
2.基于权利要求1所述无线充电装置的电动汽车快、慢速切换式无线充电方法，其特征在于：当内部设有车载充电部分的电动汽车停靠在设有车位充电部分的车位时，对电动汽车进行无线充电；
电动汽车快速无线充电：升高自动升降杆(2)，并采用机械可控式单刀双掷开关(6)选择连接超级电容器(8)，高频电源装置(1)通过无线电能传输通道对超级电容器(8)进行快速无线充电；
电动汽车慢速无线充电：降低自动升降杆(2)，并采用机械可控式单刀双掷开关(6)选择连接锂电池组(7)，高频电源装置(1)通过无线电能传输通道对锂电池组(7)进行慢速无线充电。
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