CN109228902B - 一种电动汽车动态无线充电接收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车动态无线充电接收装置，包括有充电路段以及设在充电路段路面的发射线圈，包括有分别安装在充电车辆底盘前、后两端的主动轮和从动轮，主动轮和从动轮之间套装有循环传动的传动带；包括有固定在传动带环形外壁上的径向导轨，径向导轨上滑动配合有滑套，滑套底部通过纵向伸缩杆安装有接收线圈。本发明通过两个模块在导轨上的循环运动实现发射线圈与接受线圈的持续耦合，从而实现电动汽车不间断充电，保证电流的连续性。在径向导轨、电动推杆及球笼式万向节等结构的作用下，接收线圈可以保持与发射线圈的精准耦合，进而达到提高充电效率的目的。

Description

一种电动汽车动态无线充电接收装置
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，主要涉及一种电动汽车动态无线充电接收装置。
背景技术：
随着能源短缺和环境污染问题的加剧，电动汽车作为新能源汽车已经受到广泛的关注，在不远的将来电动汽车一定会成为主流的出行工具。对于电动汽车的充电方法，传统的站桩式静态有线充电由于空间限制，充电时间问题逐渐不能满足人们日益增长的出行需求。而无线充电技术具有使用方便，安全等优点，成为近些年热点研究方向。无线充电应用最广泛的主要有电磁感应式，磁共振式。随着无线充电技术的进一步发展，为了能够实现电动汽车边跑边充，研究人员提出了电动车动态无线供电技术，以非接触的方式为行驶中的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、延长续航里程、提高电能补给的便捷性和安全性，该技术已成为国内外的一个研究热点，正受到越来越多人的关注。
现有技术的不足在于，车辆正常行驶时车速较快，车载电磁接收装置相对于路面电磁发射装置快速移动，两者充电耦合时间短，造成系统电能传输效率大幅降低；当电磁发射线圈与电磁接收线圈处于正对状态时，充电效率达到最高，车辆高速运动时，无法保证两者中心始终在同一中心轴上，如果发射线圈与接收线圈发生偏移，充电效率将大幅降低；同时，由于现有因素限制，发射线圈和接收线圈之间垂直间距过大也会导致充电效率降低。因此如何解决这些问题成为汽车动态无线充电研究中重要的突破口，对汽车动态无线充电的实现具有重要意义。
发明内容：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种电动汽车动态无线充电接收装置，该装置采用一种改进型环形导轨，通过两个模块在导轨上的循环运动实现发射线圈与接收线圈的持续耦合，从而实现电动汽车不间断充电，保证电流的连续性。在径向导轨、电动推杆及球笼式万向节等结构的作用下，接收线圈可以保持与发射线圈的精准耦合，进而达到提高充电效率的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种电动汽车动态无线充电接收装置，包括有充电路段以及设在充电路段路面的发射线圈，其特征在于：包括有分别安装在充电车辆底盘前、后两端的主动轮11和从动轮，主动轮11和从动轮之间套装有循环传动的传动带，所述传动带的外围设有周向环形导轨，所述传动带和周向环形导轨之间设有接收线圈调节机构；所述接收线圈调节机构包括有固定在传动带环形外壁上的径向导轨，径向导轨上滑动配合有滑套，滑套底部安装有纵向伸缩杆，纵向伸缩杆的活动端安装有与发射线圈配合的接收线圈，所述径向导轨的外端通过滑块活动套在周向环形导轨上并能沿着周向环形导轨移动。
一种电动汽车动态无线充电接收装置，所述接收线圈调节机构包括有一对接收线圈，接收线圈调节机构上的两个接收线圈之间的间距与充电路段路面对应的两个发射线圈之间的间距相同。
一种电动汽车动态无线充电接收装置，所述接收线圈和发射线圈的外围均包裹有隔磁套，接收线圈和发射线圈的隔磁套外分别套装有磁极相同的定位磁套。
一种电动汽车动态无线充电接收装置，所述接收线圈通过万向球机构安装在伸缩杆的活动端。
一种电动汽车动态无线充电接收装置，所述径向导轨底部位于滑套和滑块之间安装有径向伸缩杆，径向伸缩杆的活动端铰接在对应的滑套上。
所述的一种电动汽车动态无线充电接收装置，所述充电车辆前端安装有图像识别定位装置，包括图像识别系统和位于发射线圈中央的可识别标志点组合；接收线圈卡槽前侧安装有红外避障传感器，包括一对红外线发射与接收管。
一种电动汽车动态无线充电接收装置，接收线圈半径略大于发射线圈半径。
所述径向导轨由中间传动带带动，传动带的主动轮和从动轮通过角速度传递装置伴随于电动汽车对应主动轮与从动轮的车桥上。
本发明的工作原理为：
本发明通过两组对应的接收线圈和发射线圈耦合充电，充电效果更佳。
本发明中的主动轮与从动轮配合带动传动带循环传动，传动带上的径向导轨与其一起转动。待充电车辆停稳后，根据充电车辆底部接收线圈的位置调节径向导轨的位置进行初步粗调。位置粗调后，通过径向伸缩杆的作用，再进行径向的细调。径向细调后，通过垂直伸缩杆下移调整发射线圈与接收线圈的相对位置，实现垂直向的细调。在接收线圈与发射线圈接近的过程中，由于其上均套装有磁极相同的定位磁套，起到对接收线圈与发射线圈定位的作用，实现了接收线圈和发射线圈的完全吻合。
本发明能够得到如下效益：
（1）采用两接收线圈纵向伸缩杆在环形导轨上的循环移动的方式，实现发射线圈与接收线圈的持续耦合，保证充电电流的连续性。
（2）两接收线圈纵向伸缩杆与径向导轨上滑套结合可实现在径向导轨上左右移动，当汽车行驶过程中发生左右偏移时，控制系统可以实时调整接收线圈纵向伸缩杆，保持接收线圈与发射线圈的精准耦合。
（3）接收线圈由电动撑杆和接收线圈构成，电动撑杆伸缩控制接收线圈上下移动，调整接收端与发射端以达到最佳距离。电动撑杆与接收线圈装置连接处由球笼式万向节构成，通过同名磁极相斥保持接收线圈与发射线圈始终平行；由此实现两线圈精准耦合。
（4）接收线圈卡槽底部前方安装红外线识障装置，在道路崎岖不平或遇到障碍物时可达到避障的目的。
附图说明：
图1为本发明系统结构示意图。
图2为本发明整体接收装置示意图。
图3为接收线圈纵向伸缩杆示意图。
图4为接收线圈卡槽结构示意图。
图5为径向伸缩杆部位的结构示意图。
具体实施方式：
参见附图。
一种电动汽车动态无线充电接收装置，包括有充电路段以及设在充电路段路面的发射线圈5，包括有分别安装在充电车辆底盘前、后两端的主动轮11和从动轮12，主动轮11和从动轮12之间套装有循环传动的传动带8，所述传动带8的外围设有周向环形导轨6，所述传动带8和周向环形导轨6之间设有接收线圈调节机构；所述接收线圈调节机构包括有固定在传动带8环形外壁上的径向导轨7，径向导轨7上滑动配合有滑套10，滑套底部安装有纵向伸缩杆13，纵向伸缩杆13的活动端安装有与发射线圈5配合的接收线圈18，所述径向导轨7的外端通过滑块9活动套在周向环形导轨6上并能沿着周向环形导轨6移动。
接收线圈18调节机构包括有一对接收线圈18，接收线圈18调节机构上的两个接收线圈18之间的间距与充电路段路面对应的两个发射线圈5之间的间距相同。
接收线圈18和发射线圈5的外围均包裹有隔磁套15，接收线圈18和发射线圈5的隔磁套外分别套装有磁极相同的定位磁套16。
所述接收线圈18通过万向球机构安装在伸缩杆的活动端。
所述径向导轨7底部滑套10和滑块9之间安装有径向伸缩杆19，径向伸缩杆19的活动端铰接在对应的滑套上。
所述充电车辆前端安装有图像识别定位装置3，接收线圈18前侧安装有红外避障传感器模块17。
接收线圈18半径略大于发射线圈5半径。
所述径向导轨7由中间传动带8带动，传动带8的主动轮和从动轮12通过角速度传递装置伴随于电动汽车对应主动轮与从动轮12的车桥上。
本发明的动态无线充电接收装置4需安装在电动汽车事先预留的凹槽内，接收线圈纵向伸缩杆13与滑套10结合形成模块一、模块二；模块一与模块二可在两径向导轨7上左右移动。两径向导轨7可沿周向环形导轨6转动。
参见图2，纵向伸缩杆13在图示的状态为伸出模式，初始状态应为内缩模式，保证接收线圈18底部不超过汽车底盘底部。其中纵向伸缩杆13与接收线圈卡槽通过球笼式万向节14连接。接收线圈18外部附有磁屏蔽结构15，底部周边环绕一圈电磁铁16，底部前方配备红外线避障传感器17。
设于汽车底部的动态无线充电接收装置4、控制系统2、图像识别定位装置3以及设于道路地面上的无线发射装置5。动态无线接收装置4与无线发射装置5在一定距离内建立连接并开始电力传输。 汽车前端图像识别定位装置3通过不间断的拍摄并识别标志点采集到前方发射线圈的位置信息后传送至控制系统2，控制系统2通过控制位于周向环形导轨6和径向导轨7前方的模块一，使纵向伸缩杆13带动的接收线圈18的下降，与发射线圈进行耦合，开始电力传输。进入环形导轨直轨道后，通过不断调整实现精确耦合；环形导轨与电动汽车传动系统联动，精确耦合后，模块一沿导轨向后移动，并且移动速度与车速保持一致。由于道路内发射线圈间距设定为导轨纵向长度，所以在模块一到达后方导轨端点时，模块二到达前方导轨端点；模块二与前方发射线圈耦合开始后电力传输后，模块一接收线圈与后方发射线圈分离。
纵向伸缩杆13可根据反馈信息发出的指令，控制接收线圈卡槽上下移动，以达到传输最佳距离。接收线圈卡槽与纵向伸缩杆13处采用球笼式万向节14结构，在接收线圈18与发射线圈进行耦合时，接收线圈装置18可灵活转动，周边装有电磁铁16，通过同名磁极相斥,实现最佳耦合。同时，位于接收线圈纵向伸缩杆13底部的红外线避障传感器模块17可识别前方不能使正在耦合过程中的接收线圈纵向伸缩杆13安全通过的障碍物，并将此信号传送至控制系统2，控制系统通过控制纵向伸缩杆13内缩以达到避障的目的。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电动汽车动态无线充电接收装置，包括有充电路段以及设在充电路段路面的发射线圈，其特征在于：包括有分别安装在充电车辆底盘前、后两端的主动轮和从动轮，主动轮和从动轮之间套装有循环传动的传动带，所述传动带的外围设有周向环形导轨，所述传动带和周向环形导轨之间设有接收线圈调节机构；所述接收线圈调节机构包括有固定在传动带环形外壁上的径向导轨，径向导轨上滑动配合有滑套，滑套底部安装有纵向伸缩杆，纵向伸缩杆的活动端安装有与发射线圈配合的接收线圈，所述径向导轨的外端通过滑块活动套在周向环形导轨上并能沿着周向环形导轨移动。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车动态无线充电接收装置，其特征在于：所述接收线圈调节机构包括有一对接收线圈，接收线圈调节机构上的两个接收线圈之间的间距与充电路段路面对应的两个发射线圈之间的间距相同。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车动态无线充电接收装置，其特征在于：所述接收线圈和发射线圈的外围均包裹有隔磁套，接收线圈和发射线圈的隔磁套外分别套装有磁极相同的定位磁套。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车动态无线充电接收装置，其特征在于：所述接收线圈通过万向球机构安装在伸缩杆的活动端。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车动态无线充电接收装置，其特征在于：所述径向导轨底部位于滑套和滑块之间安装有径向伸缩杆，径向伸缩杆的活动端铰接在对应的滑套上。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车动态无线充电接收装置，其特征在于：接收线圈半径大于发射线圈半径。
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