CN107839486A - 一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计 - Google Patents

Abstract

本发明是一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计，主要包括能量发射系统和能量接收系统两部分。该系统属于高频电磁理论工程应用前沿领域，克服由于道路因素引起汽车的晃动，电动汽车能量耦合机构发生振动，供电品质下降，不能满足电动汽车的供电需求的问题，使电动汽车供电具有高鲁棒性、高可靠性、智能化的特点，从而具有巨大的应用前景。

Description

一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计

技术领域

随着可再生能源日益减少，大气污染日益加剧，国家开始大力推广电动汽车，并推出了众多补助政策。然而，由于储能所应用的锂电池具有充电时间长，使用寿命短等弊端，严重制约了电动汽车的发展。动态无线电能传输技术的出现，可解决上述问题。本发明涉及一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计，正式结合电动汽车采用动态无线供电的实际应用，设计了一种具有高鲁棒性、高可靠性、智能化的一种能量耦合结构。

背景技术

自从电进入人们的生活，人类一直采用导线直接接触的方式获取电能，这种方式存在摩擦、磨损等弊端，致使在一些如水下供电、煤矿供电等复杂环境下需要应用电能时，由于电能传输方式及固有弊端的限制而未得到应用，这就迫使人们寻求一种新的电能传输方式的出现。

1893年的芝加哥世界博览会上，著名美籍物理学家Nikola Tesla利用无线电能传输原理，在不用导线的情况下点亮了一盏照明电灯。之后，各国科研工作者开始进行了大量的研究工作。

无线电能传输技术根据能量耦合状态可分为静态无线电能传输技术和动态无线电能传输技术。

通过大量的理论研究，目前静态无线电能传输技术在手机、笔记本电脑等电子设备以及液晶电视、榨汁机等家电领域已有相关产品诞生。但是，理论研究以及技术应用成果大多是基于电能发送端与接收端相对静止的情况下获得的。对于一些特殊场合，静态无线电能传输通常不能满足要求。

在静态无线输电的基础上，人们提出动态无线充电技术，即移动物体在运动过程中能实时获取电能的方式。它能很好的解决在某些特殊场合的供电问题。例如应用于电动汽车以非接触的方式为路面供电电动车提供实时的电能供给，使电动车少搭载甚至无需搭载电池组，而且延长续航里程。由此可见，电动汽车采用动态无线供电技术具有诸多好处。然而，在无线电能传输过程中，由于道路因素引起汽车的晃动，电动汽车能量耦合机构发生振动，供电品质下降，不能满足电动汽车的供电需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出了一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计，该结构设计可以克服由于道路因素引起汽车的晃动，电动汽车能量耦合机构发生振动，供电品质下降，不能满足电动汽车的供电需求的问题，使电动汽车供电具有高鲁棒性、高可靠性、智能化的特点。

本发明所采用的技术方案是：一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计，包括能量发射系统和能量接收系统两部分，能量发射系统将高频电能量转变成磁能量，能量接收系统接收磁能量并将其转变成电能量，供电动汽车使用。

所述的能量发射系统由多个发射单元采用并联的形式连接而成，每个发射单元由多匝多股铜线缠绕而成。电动汽车采用动态无线供电时，能量发射系统铺设在道路上方。

所述的能量接收系统由三个接收线圈并联而成，每个接收线圈由多杂多股铜线缠绕而成。这种结构能提高电动汽车动态无线供电过程中，系统的接收功率和效率。

本发明的一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计，该装置具有高鲁棒性、高可靠性、智能化的特点。当系统通电工作后，能量发射系统可根据电动汽车的位置自动开启或关闭，能量接收系统根据汽车的振动选择不同的线圈工作。

附图说明

图1是能量耦合结构整体结构图；

图2是能量发射系统结构图；

图3是能量接收系统结构图。

具体实施方式

本发明提供一种具有高鲁棒性、高可靠性、智能化的一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计。下面结合实施例和附图对本发明的一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计做出详细说明。

如图1所示，本发明的一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计，包括能量发射系统和能量接收系统两部分，能量发射系统其特征在于，发射线圈1到发射线圈n，铺设在地面上方，并且发射线圈的几何中心处在一条直线上。能量接收系统其特征在于，接收线圈置于电动汽车底盘上。当电动汽车行驶在道路上时，能量接收系统可实时接收能量发射系统的能量，供电动汽车使用，图中发射线圈x和接收线圈处于该工作中，能量发射系统其他发射线圈处于关闭状态。

如图2所示，所述的能量发射系统，发射线圈的数量n可由道路的长度确定，相邻发射线圈之间的间距d可由电动汽车充电功率和汽车行驶速度确定。为了降低系统能量损耗，只有电动汽车到达时发射单元开始工作，电动汽车通过发射线圈后，发射线圈停止工作。图中发射线圈x处于工作中。

如图3所示，所述的能量接收系统，线圈a和线圈c为偏移线圈，线圈b为水平线圈，线圈a和线圈b之间的夹角为θ，线圈b和线圈c之间的夹角为θ，θ可根据路况情况进行调节。在理想情况下，电动汽车未发生振动，水平线圈b开启，接收发射系统的能量并将能量传输到电动汽车。当电动汽车发生振动，线圈a和线圈b开启，接收发射系统的能量，传输到电动汽车。图3中，电动汽车行驶未发生振动，在理想状态下，水平线圈b处于工作状态，线圈a和线圈b处于关闭状态。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有局限性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一。所以如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它形式的同类部件或其它形式的各部件布局方式，不经创造性的设计出与该技术方案相似的技术方案与实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计，其特征在于，能量发射系统铺设在道路上方，能量接收系统放置在电动汽车底盘上，当电动汽车行驶在道路上，能量接收系统可实时获取发射线圈提供的能量，工作时，只有位于电动汽车下方的发射线圈处于工作状态，其它发射线圈处于关闭状态，从而达到降低系统功率损耗的目的。

2.根据权利要求1所述的一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计，其特征在于，能量发射系统中所有发射线圈的几何中心处在同一条直线上，发射线圈采取并联的连接方式，能量发射系统的长度由供电道路的长度确定；相邻发射线圈间的间距d由电动汽车的充电功率和行驶速度确定。

3.根据权利要求1所述的一种应用于动态无线供电系统的能量耦合结构设计，其特征在于，能量接收系统中接收线圈是一种空间结构，线圈a和线圈c为偏移线圈，线圈b为水平线圈，线圈a和线圈b之间的夹角为θ，线圈b和线圈c之间的夹角为θ，θ可根据路况情况进行调节。在理想情况下，电动汽车未发生振动，水平线圈b开启，接收发射系统的能量并将能量传输到电动汽车。当电动汽车发生振动，线圈a和线圈b开启，接收发射系统的能量，传输到电动汽车。