CN202276176U

CN202276176U - 一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置

Info

Publication number: CN202276176U
Application number: CN2011203497022U
Authority: CN
Inventors: 王干; 张虎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2021-09-19

Abstract

一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置包括：市电电源，初级整流滤波器，初级变换器，可分离电磁耦合器的原边线圈，可活动原边线圈支架，可分离电磁耦合器副边线圈，聚磁铁芯，可活动副边线圈支架，次级整流滤波器，充电控制器，蓄电池，电动汽车。把工频交流电输入到初级整流滤波器，从初级整流滤波器输出稳定的直流电，经初级变换器进行高频逆变变换后的高频交流电，该交流电输送至可分离电磁耦合器的原边线圈，可分离电磁耦合器的原边线圈内有聚磁铁芯，分离电磁耦合器的原边线圈通过可活动原边线圈支架可以上下移动与可分离电磁耦合器副边线圈通过可活动副边线圈支架上下移动发生强电磁耦合，这样实现高磁密度的能量传输。

Description

一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置

技术领域：

本实用新型涉及一种汽车充电器，具体涉及一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置。

背景技术：

上世纪70年代全球三次石油危机爆发后，各跨国汽车公司先后开始研发各种类型的电动汽车。我国也在研发电动汽车的专项上投入了大量的人力、物力和财力，并取得了一系列科研成果，随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车将是解决这二个技术难点的最佳途径。电动汽车作为新一轮的经济增长的突破口和实现交通能源转型的根本途径，已经成为世界各主要国家和汽车制造厂商的共同的战略选择，也是各国汽车市场的战略选择。在各国政府的大力推动下，世界汽车产业进入了全面的交通能源转型的时期，电动汽车进入了加速发展的新阶段。我国已经采取了一系列实质的行动来启动电动汽车的开发和使用。规定我国到2012年之前有10％的汽车必须使用可代替燃料。加快电动汽车市场化运营，不仅需要成熟的技术、更长的续航里程、敏锐的加速性，更需要充电站布设、电池的后期处理等一系列庞大的系统来支持电动车的日常使用，尤其是遍布城市各个角落的快速充电站是电动车能否尽快投入市场的关键所在。汽车充电技术的发展在一定程度上制约了电动汽车的发展，传统的汽车充电技术多为有线接触式充电即电动汽车充电桩或充电站，一般是通过插头和插座来进行，但是在进行大功率充电时，这种充电方式存在高压触电的危险。存在摩擦和磨损，给高电压等级电力系统的安全性、可靠性带有一定的影响并缩短了电力设备的使用寿命，同时，受充电电流限制一般充电时间较长，由于存在导线连接，接口插拔，充电时间较长等，这种接触式充电方式给人们的生产和生活带来了严重的不便，安全上也存在一定隐患。

实现供电系统和电气设备之间没有导体接触的无线供电成为电能传输的重要研究方向之一，特别是对大功率负载进行充、供电，无线输电的想法很早就有人提出过，但是却被很多科学家认为根本无法实现。因为发射器发出的电磁能向四周分散传送，人类无法对电磁能进行集中控制，就更谈不到加以利用。2006年11月，美国麻省理工学院(MIT)物理系助理教授索尔贾希克(Marin Soljacic)提出一种可以通过无线电能传输技术利用电磁能的新理论。按照索尔贾希克的理论，只要让电磁能发射器同接收设备在相同频率上产生共振，它们之间就可以进行能量互换。其领导的6人小组在这一理论基础上进行了实验。利用两个铜丝线圈充当共振器，一个线圈与电源相连，作为发射器；另一个与台灯相连，充当接收器。结果，他们成功地把一盏距发射器2.13米开外的60瓦电灯点亮，但是，电磁共振线圈庞大，且两线圈要放置于相对固定位置，同时，传输功率只有60瓦，电能的传输效率只有40％左右，有一定的电磁辐射等，还只能处于试验阶段，无法进行大面积推广。中国专利公告CN2504773Y公开了一种“无接触式充电器装置”具体介绍了：该无线充电器包括一充电器和一电池包，在充电器内部设有超声波振动器及发射谐振器，电池包内载有接受谐振器，这种无接触式可以实现不需连接线路达到给电池充电目的，但其结构复杂电能转换效率低，电能损失大。还有中国专利公告CN1701905公开了“强电磁耦合感应式充电器”介绍了：该充电器包括初级电源电路结构部分、次级电源电路结构部分，初级电源电路结构部分输入端与交流电源相连接，次级电源电路结构部分包括整流、滤波电路，其输出端接充电电池，初级电源电路结构部分的输出端为初级线圈，初级线圈绕在一半环形磁芯体的芯柱上，次级电源电路结构部分的输入端为次级线圈，次级线圈绕在另一半环形磁芯体的芯柱上，初级线圈上的半环形磁芯体与次级线圈上的半环形的磁芯体合在一起形成完整的环形磁芯体，工作时形成完整的环形磁路。这种无接触式可以实现不需连接线路达到给电池充电目的，但技术方案在应用在电动汽车充电时上下两个半环形的磁芯体之间存在一定的间隙，同时，很难把两个半环形的磁芯体合在一起形成完整的环形磁芯体，充电效率低，操作难度大，容易形成一定的电磁辐射不安全。由此可见无线输电技术功率小、效率低和接触式充电技术时间长和不安全等缺陷已经影响社会经济的发展，特别是影响电动汽车的普及与推广，影响节能减排目标的实现，以上问题亟待解决。

发明内容：

为了克服现有无线输电技术功率小效率低和接触式充电技术时间长和不安全等缺陷，本实用新型提供一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置。本装置的技术原理是电磁感应原理。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置包括：市电电源，初级整流滤波器，初级变换器，可分离电磁耦合器的原边线圈，可活动原边线圈支架，可分离电磁耦合器副边线圈，聚磁铁芯，可活动副边线圈支架，次级整流滤波器，充电控制器，蓄电池，电动汽车。首先市电电源则采用220V的工频交流电，把工频交流电输入到初级整流滤波器，初级整流滤波器采用全桥整流电路，从初级整流滤波器输出稳定的直流电，直流电的电压范围为12-800V，该稳定的直流电输入至初级变换器，经初级变换器进行高频逆变变换后，输出频率为10-1000KHz的高频交流电，也可不经过变换器变换直接用50Hz的工频交流电，该交流电输送至可分离电磁耦合器的原边线圈，可分离电磁耦合器的原边线圈内有聚磁铁芯，聚磁铁芯的一端凸出原边线圈0-50mm，安装在可活动原边线圈支架上，可活动原边线圈支架固定在地面上或地面以下，可活动原边线圈支架可以上下移动0-500mm，可分离电磁耦合器副边线圈安装在电动汽车底部的可活动副边线圈支架上，可活动原边线圈支架可以上下移动0-50mm，分离电磁耦合器的原边线圈通过可活动原边线圈支架可以上下移动与可分离电磁耦合器副边线圈通过可活动副边线圈支架上下移动发生强电磁耦合，这样实现高磁密度的能量传输，使传输能量效率大大提高。原、副两线圈都是圆形的，且两线圈面积相等，原副线圈的匝数比为1-300，副边线圈端口输出的是高频交流电，经次级整流滤波器整流后，通过充电控制器向车载蓄电池充电，车载充电控制器控制分别有信号与分离电磁耦合器的原边线圈系统和分离电磁耦合器的副边线圈系统联系，当电通汽车需要充电时，电动汽车停在分离电磁耦合器的原边线圈的正上方，充电控制器发出信号，分别使可活动原边线圈支架和可活动副边线圈支架相向移动，可分离电磁耦合器的原边线圈内的聚磁铁芯凸出的一端插入可分离电磁耦合器副边线圈内，实现强电磁耦合，对车载蓄电池进行充电，当车载蓄电池充电结束后，分别使可活动原边线圈支架和可活动副边线圈支架自动回复原始状态，完成一次充电过程。

本实用新型的有益效果：

1、采用无线电能输送系统，使电能传输脱离传统的导线传输模式，对付在供电更加安全便捷；

2、分离电磁耦合器的原、副线圈分别安装在固定位置和电动汽车上，大大便利了对电动汽车的充电过程；

3、采用原、副边线圈可相对移动，实现了强电磁耦合，大大提高了无限充电的效率。

附图说明：

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1、为本实用新型一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置示意图

图中：1、220V市电入口，2、初级整流滤波器，3、初级变换器，4、可分离电磁耦合器的原边线圈，5、聚磁铁芯，6、可活动原边线圈支架，7、可分离电磁耦合器的副边线圈，8、可活动副边线圈支架，9、次级整流滤波器，10、充电控制器，11、蓄电池，12、电动汽车。

具体实施方式：

参照图1，一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置包括：1、220V市电入口，2、初级整流滤波器，3、初级变换器，4、可分离电磁耦合器的原边线圈，5、聚磁铁芯，6、可活动原边线圈支架，7、可分离电磁耦合器的副边线圈，8、可活动副边线圈支架，9、次级整流滤波器，10、充电控制器，11、蓄电池，12、电动汽车。实施时首先充电控制器10发出信号，电动汽车12停靠在可分离电磁耦合器的原边线圈4的正上方，可活动原边线圈支架6向上移动，同时可活动副边线圈支架8向下移动，使可分离电磁耦合器的原边线圈4上的聚磁铁芯5的凸出端，插入可分离电磁耦合器的副边线圈7内，实现强电磁耦合，无线充电装置工作，以220V的工频交流电1为无线充电装置的电力电源，工频交流电经过初级整流滤波器2的整流滤波，输出稳定的直流电力，经过初级变换器3的逆变变换，输出频率为0.5K-1000KH高频交流电，该高频交流电输入至可分离电磁耦合器的原边线圈4，可分离电磁耦合器的原边线圈4和可分离电磁耦合器的副边线圈7通过聚磁铁芯5发生强电磁耦合，实现电能传输，可分离电磁耦合器的副边线圈7获得的电能输入次级整流滤波器9，经次级整流滤波器9整流后输出稳定的直流电，通过充电控制器10控制后给电动汽车10的车载蓄电池11的充电，当蓄电池充满后，充电控制器发出信号无线充电装置停止充电，可活动原、副边线圈支架恢复到原始状态。

Claims

1.一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置包括：市电电源，初级整流滤波器，初级变换器，可分离电磁耦合器的原边线圈，可活动原边线圈支架，可分离电磁耦合器副边线圈，聚磁铁芯，可活动副边线圈支架，次级整流滤波器，充电控制器，蓄电池，电动汽车；其特征在于可分离电磁耦合器的原边线圈内有聚磁铁芯，安装在可活动原边线圈支架上，可活动原边线圈支架固定在地面上或地面以下，可分离电磁耦合器副边线圈安装在电动汽车底部的可活动副边线圈支架上，分离电磁耦合器的原边线圈通过可活动原边线圈支架可以上下移动与可分离电磁耦合器副边线圈通过可活动副边线圈支架上下移动发生强电磁耦合，这样实现高磁密度的能量传输。

2.根据权利要求1所述的一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的可活动原边线圈支架固定在地面上或地面以下，可活动原边线圈支架可以上下移动0-500mm，可分离电磁耦合器副边线圈安装在电动汽车底部的可活动副边线圈支架上，可活动原边线圈支架可以上下移动0-50mm。

3.根据权利要求1所述的一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的原、副两线圈都是圆形的，且两线圈面积相等，原副线圈的匝数比为1-300。

4.根据权利要求1所述的一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的分离电磁耦合器的原边线圈内有聚磁铁芯，聚磁铁芯的一端凸出原边线圈0-50mm。

5.根据权利要求1所述的一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的初级变换器，经初级变换器进行高频逆变变换后，输出频率为10-1000KHz的高频交流电，也可不经过变换器变换直接用50Hz的工频交流电，该交流电输送至可分离电磁耦合器的原边线圈。

6.根据权利要求1所述的一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的车载充电控制器控制分别有信号与分离电磁耦合器的原边线圈系统和分离电磁耦合器的副边线圈系统联系。

7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置，其特征在于所述的电动汽车充电时，停在分离电磁耦合器的原边线圈的正上方，充电控制器发出信号，分别使可活动原边线圈支架和可活动副边线圈支架相向移动，可分离电磁耦合器的原边线圈内的聚磁铁芯凸出的一端插入可分离电磁耦合器副边线圈内，实现强电磁耦合，对车载蓄电池进行充电。