專利名稱：一種高效的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到非接觸式供電技術(shù)，具體地說，是一種高效的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，為了解決電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短和車載電池組笨重且成本高等問題。人們提出了基于非接觸式電能傳輸原理的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電技術(shù)，它可以為行駛過程中的電動(dòng)汽車提供在線供電或充電功能，從而減少車載電池組的重量，同時(shí)降低了電動(dòng)汽車的整體成本，延長(zhǎng)了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。而在電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電系統(tǒng)中，發(fā)射導(dǎo)軌一般長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里或數(shù)十公里，其中的電流通常為數(shù)十千赫茲、數(shù)十甚至上百安培的高頻交流。為了減少導(dǎo)軌上的損耗，通常會(huì)采用分段導(dǎo)軌設(shè)計(jì)。如果采用就地變換的方案，則每段導(dǎo)軌都需要配備一套變換裝置，這樣不僅會(huì)使系統(tǒng)的一次性建設(shè)成本高，而且會(huì)給后期的維護(hù)工作帶來很大的不便。如果只是簡(jiǎn)單采用多段導(dǎo)軌共用一套變換裝置的方案，又會(huì)帶來高頻大電流的交流電在遠(yuǎn)距離傳輸中的巨大損耗問題?，F(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)明專利201010165820. 8公開了一種給電動(dòng)汽車電池充電的公路充電裝置，它將原級(jí)電磁感應(yīng)線圈設(shè)計(jì)成螺旋狀且采用導(dǎo)磁性能較強(qiáng)的鐵芯，從而提高充電效率。發(fā)明專利201010129824. O公開了一種電動(dòng)汽車的在線充電和能量回收方法，通過在十字路口或上下坡的這種車輛頻繁加減速地區(qū)鋪設(shè)路面充電級(jí)，并通過路面控制系統(tǒng)和車載控制系統(tǒng)的協(xié)同控制，利用接觸或非接觸的方法，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的在線充電；同時(shí)，電動(dòng)汽車急停或減速時(shí)釋放的瞬時(shí)大電流給路面蓄電池充電或直接提供給其他啟動(dòng)或加速時(shí)的電動(dòng)汽車，其目的是為了最大限度地回收電動(dòng)汽車再生制動(dòng)的能量，并未提及如何實(shí)現(xiàn)高效的能量傳輸。發(fā)明專利201110004172. 2公開了一種可移動(dòng)的電動(dòng)汽車無線充電裝置，它可以利用市電電源或太陽能光伏電源為電動(dòng)汽車充電，從而提高系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性。 上述多篇文獻(xiàn)中都只是簡(jiǎn)單闡述了無線供電系統(tǒng)的基本實(shí)現(xiàn)方案或是對(duì)某些局部性能進(jìn)行改善，對(duì)于高頻大電流的交流電在遠(yuǎn)距離傳輸中的巨大損耗問題仍然沒有得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電系統(tǒng)，以減少高頻大電流的交流電在遠(yuǎn)距離傳輸過程中的損耗，降低系統(tǒng)的建設(shè)成本和維護(hù)費(fèi)用。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種高效的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電系統(tǒng)，包括整流濾波器、功率控制器、高頻逆變器以及能量發(fā)射導(dǎo)軌，其中，整流濾波器與電網(wǎng)電源連接，電網(wǎng)電源經(jīng)過所述整流濾波器整流后在高頻逆變器中實(shí)現(xiàn)高頻變換，經(jīng)過高頻變換后的高頻電流通過能量發(fā)射導(dǎo)軌向負(fù)載傳送能量，所述功率控制器用于實(shí)現(xiàn)輸出功率的平衡控制，其關(guān)鍵在于所述高頻逆變器輸出的高頻電流經(jīng)過升壓器升壓后注入到高壓導(dǎo)軌上，所述能量發(fā)射導(dǎo)軌設(shè)置有N段，每段能量發(fā)射導(dǎo)軌通過一個(gè)降壓器與所述高壓導(dǎo)軌連接，在每段能量發(fā)射導(dǎo)軌上還配置有一個(gè)能量注入控制裝置，該能量注入控制裝置上連接有車輛檢測(cè)器。本方案在常規(guī)的感應(yīng)電能傳輸系統(tǒng)的基本框架上增加了兩級(jí)高頻變壓器環(huán)節(jié)，即升壓器和降壓器，其中串接于高頻逆變器和高壓導(dǎo)軌之間的升壓器用于將高頻逆變器輸出的低壓高頻電流提升為高壓小電流的交流電，串接于高壓導(dǎo)軌和能量發(fā)射導(dǎo)軌之間的降壓器用于將高壓導(dǎo)軌中的高壓小電流變換為低壓大電流，電網(wǎng)電源經(jīng)同一電能變換裝置變換并升壓后通過統(tǒng)一的高壓輸送線路進(jìn)行傳輸，在到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過降壓器降壓后再注入各段能量發(fā)射導(dǎo)軌中，以此減少長(zhǎng)距離的傳輸損耗；能量發(fā)射導(dǎo)軌采用分段式設(shè)計(jì)，以此減少導(dǎo)軌中的損耗，多段能量發(fā)射導(dǎo)軌共用一套電能變換裝置，以此降低了建設(shè)和營(yíng)運(yùn)成本，減少系統(tǒng)維護(hù)的工作量；各段能量發(fā)射導(dǎo)軌采用單獨(dú)的降壓器和能量注入控制裝置，通過車輛檢測(cè)器檢測(cè)能量發(fā)射導(dǎo)軌的負(fù)載狀況，以實(shí)現(xiàn)有負(fù)載的能量發(fā)射導(dǎo)軌才注入能量，而沒有負(fù)載的能量發(fā)射導(dǎo)軌不注入能量，從而提高系統(tǒng)效率，減少能量耗散。作為進(jìn)一步描述，所述N段能量發(fā)射導(dǎo)軌埋設(shè)在供電專用車道的路面下。當(dāng)電動(dòng)汽車行駛在供電專用車道上時(shí)，能量發(fā)射導(dǎo)軌即可自動(dòng)的向電動(dòng)汽車中的能量接收設(shè)備傳輸能量。所述功率控制器的反饋端連接有電壓檢測(cè)器，該電壓檢測(cè)器用于檢測(cè)高頻逆變器的輸入電壓。電壓檢測(cè)器與功率控制器協(xié)調(diào)工作，保證在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，高頻逆變器的輸入電壓恒定，從而保證高壓導(dǎo)軌中的電壓恒定，避免各段能量發(fā)射導(dǎo)軌之間的相互影響，使得系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。為了實(shí)現(xiàn)能量注入控制裝置的有效控制，與每段能量發(fā)射導(dǎo)軌相匹配的車輛檢測(cè)器為兩組紅外探測(cè)器，其中第一紅外探測(cè)器用于記錄駛?cè)肽扯文芰堪l(fā)射導(dǎo)軌的車輛數(shù)量， 第二紅外探測(cè)器用于記錄駛出某段能量發(fā)射導(dǎo)軌的車輛數(shù)量。本發(fā)明的顯著效果是可以用一套電能變換裝置為多段能量發(fā)射導(dǎo)軌提供能量變換和控制，相對(duì)于一段導(dǎo)軌一套變換裝置的方案來說，既可以節(jié)約一次性建設(shè)成本，又能減少后期的維護(hù)費(fèi)用；采用高壓導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離能量傳輸，可以大大降低能量傳輸損耗；采用分段式能量發(fā)射導(dǎo)軌并配置單獨(dú)的能量注入控制裝置，可以實(shí)現(xiàn)車輛狀態(tài)監(jiān)控，使得有負(fù)載的能量發(fā)射導(dǎo)軌才注入能量，而沒有負(fù)載的能量發(fā)射導(dǎo)軌不注入能量，從而降低能量耗散。


圖I是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。其中，I為整流濾波器，2為功率控制器，3為電壓檢測(cè)器，4為高頻逆變器，5為升壓器，6為高壓導(dǎo)軌，71 7N為降壓器，81 SN為能量注入控制裝置，91 9N為車輛檢測(cè)器，101 ION為能量發(fā)射導(dǎo)軌，11為供電專用車道，12為普通車道。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖I所示，一種高效的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電系統(tǒng)，包括整流濾波器I、功率控制器2、電壓檢測(cè)器3、高頻逆變器4、升壓器5、高壓導(dǎo)軌6、N個(gè)降壓器71 7N以及N段能量發(fā)射導(dǎo)軌101 10N，所述整流濾波器I與電網(wǎng)電源連接，電網(wǎng)電源經(jīng)過所述整流濾波器 I整流后在高頻逆變器4中實(shí)現(xiàn)高頻變換，經(jīng)過高頻變換后的高頻電流通過升壓器5轉(zhuǎn)換為高壓小電流，在長(zhǎng)遠(yuǎn)的高壓導(dǎo)軌6上傳輸高壓小電流可以降低電能傳輸損耗，高壓小電流輸送到本地后通過降壓器71 7N轉(zhuǎn)換為低壓大電流，最后注入每段能量發(fā)射導(dǎo)軌101 ION中實(shí)現(xiàn)能量的無線傳輸。通過設(shè)置高壓導(dǎo)軌6，使得一套能量變化裝置可以為多段能量發(fā)射導(dǎo)軌101 ION 提供能量變換和控制，可以減少整流濾波器I、功率控制器2、電壓檢測(cè)器3、高頻逆變器4等設(shè)備的數(shù)量，從而節(jié)約一次性建設(shè)成本，降低后期維護(hù)費(fèi)用。由于采用升壓器5和降壓器71 7N，使得高壓導(dǎo)軌6中傳輸?shù)氖歉邏盒‰娏?，降低了長(zhǎng)距離傳輸過程中的電能損耗。功率控制器2和電壓檢測(cè)器3主要用于實(shí)現(xiàn)輸出功率的平衡控制，電壓檢測(cè)器3 連接在功率控制器2的反饋端，通過電壓檢測(cè)器3檢測(cè)高頻逆變器4的輸入電壓，一旦電網(wǎng)電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，可以通過功率控制器2來保持高頻逆變器4的輸入電壓恒定，從而保證高壓導(dǎo)軌中的電壓恒定，還能避免各段能量發(fā)射導(dǎo)軌101 ION之間的相互影響，使得系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。為了讓能量發(fā)射導(dǎo)軌101 ION可以感知負(fù)載狀況，在每段能量發(fā)射導(dǎo)軌101 ION上還配置有一個(gè)能量注入控制裝置81 SN，該能量注入控制裝置81 SN上連接有車輛檢測(cè)器91 9N。當(dāng)某段能量發(fā)射導(dǎo)軌101 ION中存在車輛時(shí)，該段能量發(fā)射導(dǎo)軌 101 ION相對(duì)應(yīng)的能量注入控制裝置81 8N才向其注入能量，如果沒有車輛，則不注入能量，從而減少了能量耗散，提高系統(tǒng)的供電效率。在實(shí)施過程中，與每段能量發(fā)射導(dǎo)軌101 ION相匹配的車輛檢測(cè)器91 9N為兩組紅外探測(cè)器，當(dāng)然也可以選用RFID技術(shù)、超聲波技術(shù)或者無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在這兩組紅外探測(cè)器中，第一紅外探測(cè)器安裝在每段能量發(fā)射導(dǎo)軌101 ION的入口處，用于記錄駛?cè)肽扯文芰堪l(fā)射導(dǎo)軌101 ION的車輛數(shù)量，第二紅外探測(cè)器安裝在每段能量發(fā)射導(dǎo)軌 101 ION的出口處，用于記錄駛出某段能量發(fā)射導(dǎo)軌101 ION的車輛數(shù)量。如果駛?cè)肽扯文芰堪l(fā)射導(dǎo)軌101 ION的車輛數(shù)量大于駛出某段能量發(fā)射導(dǎo)軌101 ION的車輛數(shù)量， 則說明該段能量發(fā)射導(dǎo)軌中還存在取電車輛，使得該段能量發(fā)射導(dǎo)軌相對(duì)應(yīng)的能量注入控制裝置81 8N向其注入能量。以第一段能量發(fā)射導(dǎo)軌101為例，相對(duì)應(yīng)的能量注入控制裝置81中的計(jì)數(shù)器初始值為0，當(dāng)車輛檢測(cè)器91中的第一紅外探測(cè)器檢測(cè)到有新的車輛駛?cè)肽芰堪l(fā)射導(dǎo)軌101時(shí)， 能量注入控制裝置81中計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)車輛檢測(cè)器91中的第二紅外探測(cè)器檢測(cè)到有車輛駛出能量發(fā)射導(dǎo)軌101時(shí)，能量注入控制裝置81中計(jì)數(shù)器減1，以此類推，如果能量注入控制裝置81中計(jì)數(shù)器的值大于1，則說明該段能量發(fā)射導(dǎo)軌101中存在車輛，此時(shí)能量注入控制裝置81向能量發(fā)射導(dǎo)軌101中注入能量，如果能量注入控制裝置81中計(jì)數(shù)器的值為0，則說明該段能量發(fā)射導(dǎo)軌101中不存在車輛，此時(shí)能量注入控制裝置81停止向能量發(fā)射導(dǎo)軌 101中注入能量，從而減少能量的耗散。為了縮短能量發(fā)射導(dǎo)軌與電動(dòng)汽車中能量接收裝置之間的距離，所述N段能量發(fā)射導(dǎo)軌101 ION埋設(shè)在供電專用車道11的路面下，從而提高充電效率，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性，N的取值根據(jù)供電專用車道11以及能量發(fā)射導(dǎo)軌的具體長(zhǎng)度來確定。
權(quán)利要求
1.一種高效的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電系統(tǒng)，包括整流濾波器(I )、功率控制器(2)、高頻逆變器(4)以及能量發(fā)射導(dǎo)軌(101 10N)，其中，整流濾波器(I)與電網(wǎng)電源連接，電網(wǎng)電源經(jīng)過所述整流濾波器(I)整流后在高頻逆變器(4)中實(shí)現(xiàn)高頻變換，經(jīng)過高頻變換后的高頻電流通過能量發(fā)射導(dǎo)軌(101 10N)向負(fù)載傳送能量，所述功率控制器(2)用于實(shí)現(xiàn)輸出功率的平衡控制，其特征在于所述高頻逆變器(4)輸出的高頻電流經(jīng)過升壓器(5) 升壓后注入到高壓導(dǎo)軌(6)上，所述能量發(fā)射導(dǎo)軌(101 10N)設(shè)置有N段，每段能量發(fā)射導(dǎo)軌(101 10N)通過一個(gè)降壓器(71 7N)與所述高壓導(dǎo)軌(6)連接，在每段能量發(fā)射導(dǎo)軌(101 10N)上還配置有一個(gè)能量注入控制裝置(81 8N)，該能量注入控制裝置(81 8N)上連接有車輛檢測(cè)器(91 9N)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高效的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電系統(tǒng)，其特征在于所述N 段能量發(fā)射導(dǎo)軌(101 10N)埋設(shè)在供電專用車道(11)的路面下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高效的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電系統(tǒng)，其特征在于所述功率控制器(2)的反饋端連接有電壓檢測(cè)器(3)，該電壓檢測(cè)器(3)用于檢測(cè)高頻逆變器(4)的輸入電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高效的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電系統(tǒng)，其特征在于與每段能量發(fā)射導(dǎo)軌(101 10N)相匹配的車輛檢測(cè)器(91 9N)為兩組紅外探測(cè)器，其中第一紅外探測(cè)器用于記錄駛?cè)肽扯文芰堪l(fā)射導(dǎo)軌(101 10N)的車輛數(shù)量，第二紅外探測(cè)器用于記錄駛出某段能量發(fā)射導(dǎo)軌(101 10N)的車輛數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效的電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電系統(tǒng)，包括整流濾波器、功率控制器、高頻逆變器以及能量發(fā)射導(dǎo)軌，其特征在于高頻逆變器輸出的高頻電流經(jīng)過升壓器升壓后注入到高壓導(dǎo)軌上，能量發(fā)射導(dǎo)軌設(shè)置有N段，每段能量發(fā)射導(dǎo)軌通過一個(gè)降壓器與高壓導(dǎo)軌連接，在每段能量發(fā)射導(dǎo)軌上還配置有一個(gè)能量注入控制裝置，該能量注入控制裝置上連接有車輛檢測(cè)器。其顯著效果是用一套電能變換裝置為多段能量發(fā)射導(dǎo)軌提供能量變換和控制，既可以節(jié)約一次性建設(shè)成本，又能減少后期的維護(hù)費(fèi)用；采用高壓導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離能量傳輸，可以降低能量傳輸損耗；采用分段式能量發(fā)射導(dǎo)軌并配置單獨(dú)的能量注入控制裝置，可以實(shí)現(xiàn)車輛狀態(tài)監(jiān)控，降低能量耗散。
文檔編號(hào)H02J17/00GK102611205SQ201210059309
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者唐春森, 孫躍, 戴欣, 王智慧, 蘇玉剛 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)