無(wú)線充電系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車(chē)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種無(wú)線充電系統(tǒng)，其包括：地面裝置、地面發(fā)射線圈、車(chē)載接收線圈和車(chē)載裝置，所述地面裝置分別與電網(wǎng)和地面發(fā)射線圈相連，用于將電網(wǎng)的電能進(jìn)行調(diào)制后輸出至地面發(fā)射線圈；所述地面發(fā)射線圈用于將調(diào)制后的電能以磁場(chǎng)能量的形式發(fā)射出去；所述車(chē)載接收線圈和車(chē)載裝置相連，用于接收地面發(fā)射線圈發(fā)射的磁場(chǎng)能量并輸出至車(chē)載裝置；所述車(chē)載裝置用于將車(chē)載接收線圈接收的磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化成電能并存儲(chǔ)，以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)。相應(yīng)地，提供一種采用所述無(wú)線充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽車(chē)。本發(fā)明所述無(wú)線充電系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的快速充電，又不會(huì)影響電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程。
【專(zhuān)利說(shuō)明】無(wú)線充電系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車(chē)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車(chē)輛充電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種無(wú)線充電系統(tǒng)，以及采用所述無(wú)線 充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽車(chē)。

【背景技術(shù)】
[0002] 與傳統(tǒng)的有線充電技術(shù)相比，無(wú)線充電技術(shù)（也可稱(chēng)為無(wú)線能量傳輸技術(shù)）因具 有安全可靠、布置方便、可以智能化管理等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)充電領(lǐng)域。但是， 為了避免傷害車(chē)載動(dòng)力電池組，無(wú)線充電技術(shù)不能以過(guò)快的速度給車(chē)載動(dòng)力電池組充電， 為了提高充電效率，就要為電動(dòng)汽車(chē)配備大量的無(wú)線充電裝置，相應(yīng)地，還需要投入大量的 停車(chē)充電場(chǎng)地，因而不宜推廣應(yīng)用。
[0003] 為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)了一種超級(jí)電容動(dòng)力電池組，其作為電動(dòng)汽車(chē) 的儲(chǔ)能單元具有可快速充電而不會(huì)被傷害的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)。但是，現(xiàn) 有的超級(jí)電容動(dòng)力電池組的儲(chǔ)能有限，這嚴(yán)重地影響了電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，提供一種既可 以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的快速充電，又不會(huì)影響電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的無(wú)線充電系統(tǒng)以及電動(dòng)汽 車(chē)。
[0005] 解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 所述無(wú)線充電系統(tǒng)包括：地面裝置、地面發(fā)射線圈、車(chē)載接收線圈和車(chē)載裝置，
[0007] 所述地面裝置分別與電網(wǎng)和地面發(fā)射線圈相連，用于將電網(wǎng)的電能進(jìn)行調(diào)制后輸 出至地面發(fā)射線圈；
[0008] 所述地面發(fā)射線圈用于將調(diào)制后的電能以磁場(chǎng)能量的形式發(fā)射出去；
[0009] 所述車(chē)載接收線圈和車(chē)載裝置相連，用于接收地面發(fā)射線圈發(fā)射的磁場(chǎng)能量并輸 出至車(chē)載裝置；
[0010] 所述車(chē)載裝置用于將車(chē)載接收線圈接收的磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化成電能并存儲(chǔ)，以驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)。
[0011] 優(yōu)選地，所述地面裝置將電網(wǎng)中的電能進(jìn)行調(diào)制具體為：將電網(wǎng)中的工頻交流電 能轉(zhuǎn)換成10kHz?200kHz的高頻交流電能。
[0012] 優(yōu)選地，所述地面裝置包括第一整流器、第一電容、第一逆變器和第二電容，
[0013] 所述第一整流器的輸入端與電網(wǎng)相連，輸出端與第一電容的兩端相連，用于將電 網(wǎng)中的工頻交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能并輸出至第一電容；
[0014] 所述第一電容的兩端還與第一逆變器的輸入端相連，用于將所述直流電能進(jìn)行濾 波處理并輸出至第一逆變器；
[0015] 所述第一逆變器的輸出端分別與第二電容的一端和地面發(fā)射線圈的一端相連，用 于將經(jīng)過(guò)第一電容濾波處理的直流電能轉(zhuǎn)換成10kHz?200kHz的高頻交流電能并輸出至 地面發(fā)射線圈；
[0016] 所述第二電容的另一端還與地面發(fā)射線圈的另一端相連。
[0017] 優(yōu)選地，所述車(chē)載裝置還用于將其轉(zhuǎn)化成的電能存儲(chǔ)在車(chē)載超級(jí)電容動(dòng)力電池組 中。
[0018] 優(yōu)選地，所述車(chē)載裝置包括第三電容、第二整流器、第四電容、超級(jí)電容動(dòng)力電池 組和第二逆變器，
[0019] 所述第三電容的兩端分別與車(chē)載接收線圈的兩端相連，以及與第二整流器的輸入 端相連；
[0020] 所述第二整流器的輸出端與第四電容的兩端相連，用于將車(chē)載接收線圈接收的磁 場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換成直流電能并輸出至第四電容；
[0021] 所述第四電容的兩端還與超級(jí)電容動(dòng)力電池組的兩端相連，用于將所述直流電能 進(jìn)行濾波處理并輸出至超級(jí)電容動(dòng)力電池組；
[0022] 所述超級(jí)電容動(dòng)力電池組的兩端還與第二逆變器的輸入端相連，用于存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)第 四電容濾波處理的直流電能并輸出至第二逆變器；
[0023] 所述第二逆變器的輸出端與電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)相連，用于將超級(jí)電容動(dòng)力電池組內(nèi) 存儲(chǔ)的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能并輸出至電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)。
[0024] 優(yōu)選地，所述車(chē)載裝置還包括電壓轉(zhuǎn)換單元，
[0025] 所述電壓轉(zhuǎn)換單元的輸入端與第四電容的兩端相連，輸出端與超級(jí)電容動(dòng)力電池 組的兩端相連，用于將經(jīng)過(guò)第四電容濾波處理的直流電能進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后輸出至超級(jí)電容 動(dòng)力電池組。
[0026] 優(yōu)選地，所述車(chē)載裝置還包括升壓?jiǎn)卧偷诹娙荩?br> [0027] 所述升壓?jiǎn)卧妮斎攵伺c超級(jí)電容動(dòng)力電池組的正極相連，輸出端與第六電容的 兩端相連，且超級(jí)電容動(dòng)力電池組的負(fù)極與第六電容的負(fù)極相連，所述升壓?jiǎn)卧糜趯⒊?級(jí)電容動(dòng)力電池組內(nèi)存儲(chǔ)的直流電能升壓至電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)需要的電壓等級(jí)并輸出至第 六電容；
[0028] 所述第六電容的兩端還與第二逆變器的輸入端相連，用于將經(jīng)過(guò)升壓處理后的直 流電能進(jìn)行濾波處理并輸出至第二逆變器。
[0029] 優(yōu)選地，所述地面發(fā)射線圈和車(chē)載接收線圈均設(shè)置在軟磁材料層上，且所述地面 發(fā)射線圈和車(chē)載接收線圈相對(duì)設(shè)置。
[0030] 本發(fā)明還提供一種電動(dòng)汽車(chē)，所述電動(dòng)汽車(chē)采用如權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述 的無(wú)線充電系統(tǒng)。
[0031] 優(yōu)選地，所述電動(dòng)汽車(chē)為電動(dòng)公交汽車(chē)，所述車(chē)載接收線圈和車(chē)載裝置均設(shè)置在 電動(dòng)公交汽車(chē)上，所述地面裝置和地面發(fā)射線圈均設(shè)置在電動(dòng)公交汽車(chē)途徑的各個(gè)站點(diǎn)的 站臺(tái)處。
[0032] 有益效果：
[0033] 本發(fā)明所述無(wú)線充電系統(tǒng)可應(yīng)用于電動(dòng)公交汽車(chē)，從而將無(wú)線充電技術(shù)與具有超 級(jí)電容動(dòng)力電池組的電動(dòng)公交汽車(chē)有效結(jié)合，由于公交汽車(chē)在每個(gè)途徑站點(diǎn)的站臺(tái)處都要 ?？恳怨┏丝蜕宪?chē)、下車(chē)，因此可以在各個(gè)站臺(tái)處設(shè)置所述無(wú)線充電系統(tǒng)的地面裝置和地 面發(fā)射線圈，并在電動(dòng)公交汽車(chē)上設(shè)置所述無(wú)線充電系統(tǒng)的車(chē)載接收線圈和車(chē)載裝置，利 用電動(dòng)公交汽車(chē)停靠等待乘客上車(chē)、下車(chē)的這段時(shí)間內(nèi)采用無(wú)線快速充電的方法迅速地對(duì) 電動(dòng)公交汽車(chē)的超級(jí)電容動(dòng)力電池組進(jìn)行充電，且所充電能只要滿足電動(dòng)公交汽車(chē)行駛至 下一個(gè)設(shè)置有所述無(wú)線充電系統(tǒng)的地面裝置和地面發(fā)射線圈的站點(diǎn)，即可保證電動(dòng)公交汽 車(chē)在整條線路上正常工作，因此，利用無(wú)線充電技術(shù)的快速性、智能性，和超級(jí)電容動(dòng)力電 池組的可快充性，解決了因超級(jí)電容動(dòng)力電池組的儲(chǔ)能有限而制約電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程的 問(wèn)題，也就是說(shuō)，既實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)公交汽車(chē)的超級(jí)電容動(dòng)力電池組的快速充電，又不會(huì)影響電 動(dòng)公交汽車(chē)的續(xù)航里程，還能把公交站臺(tái)兼作停車(chē)充電場(chǎng)地，故無(wú)需額外投入停車(chē)充電場(chǎng) 地，非常利于推廣應(yīng)用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所述無(wú)線充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所述無(wú)線充電系統(tǒng)應(yīng)用于電動(dòng)公交汽車(chē)的示意圖；
[0036] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所述無(wú)線充電系統(tǒng)的地面發(fā)射線圈和車(chē)載接收線圈的示意 圖；
[0037] 其中，圖3A為地面發(fā)射線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3B為車(chē)載接收線圈的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3C為地面發(fā)射線圈和車(chē)載接收線圈的位置關(guān)系示意圖；
[0038] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例2所述無(wú)線充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039] 圖中：100 -地面裝置；101 -第一整流器；102 -第一逆變器；103 -第一控制單 元；200 -車(chē)載裝置；201 -第二整流器；202 -電壓轉(zhuǎn)換單元；203 -升壓?jiǎn)卧?04 -第二 逆變器；205 -第二控制單兀；206 -電費(fèi)計(jì)量單兀A -第一電容；C2 -第二電容；C3 -第 三電容；C4 一第四電容；C5-超級(jí)電容動(dòng)力電池組；C6-第六電容A-地面發(fā)射線圈；L2 - 車(chē)載接收線圈；L' 一軟磁材料層。

【具體實(shí)施方式】
[0040] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本 發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0041] 實(shí)施例1 :
[0042] 如圖1所示，本實(shí)施例提供一種無(wú)線充電系統(tǒng)，其包括：地面裝置100、地面發(fā)射線 圈U、車(chē)載接收線圈L 2和車(chē)載裝置200。
[0043] 其中，所述地面裝置100分別與電網(wǎng)和地面發(fā)射線圈U相連，用于將電網(wǎng)的電能 進(jìn)行調(diào)制后輸出至地面發(fā)射線圈U，故所述地面裝置100也可稱(chēng)為充電樁。
[0044] 優(yōu)選地，所述地面裝置將電網(wǎng)中的電能進(jìn)行調(diào)制具體為：將電網(wǎng)中的工頻交流電 能轉(zhuǎn)換成10kHz?200kHz的高頻交流電能，該頻率范圍的高頻交流電產(chǎn)生的磁場(chǎng)在地面發(fā) 射線圈U和車(chē)載接收線圈L 2距離較遠(yuǎn)時(shí)也能高效率地傳輸能量，還使得地面裝置100和車(chē) 載裝置200中的半導(dǎo)體元器件的損耗較小。
[0045] 所述地面發(fā)射線圈U用于將調(diào)制后的電能以磁場(chǎng)能量的形式發(fā)射出去。
[0046] 所述車(chē)載接收線圈L2和車(chē)載裝置200相連，用于接收地面發(fā)射線圈U發(fā)射的磁場(chǎng) 能量并輸出至車(chē)載裝置200。
[0047] 所述車(chē)載裝置200用于將車(chē)載接收線圈L2接收的磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化成電能并存儲(chǔ)，以 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)，故所述車(chē)載裝置200也可稱(chēng)為車(chē)載大功率電力電子裝置。
[0048] 優(yōu)選地，所述車(chē)載裝置還用于將其轉(zhuǎn)化成的電能存儲(chǔ)在車(chē)載超級(jí)電容動(dòng)力電池組 中。
[0049] 本實(shí)施例所述無(wú)線充電系統(tǒng)優(yōu)選應(yīng)用于電動(dòng)公交汽車(chē)（如圖2所示），可以在電 動(dòng)公交汽車(chē)途徑的每個(gè)站點(diǎn)的站臺(tái)處設(shè)置一套地面裝置1〇〇和地面發(fā)射線圈U，并在電動(dòng) 公交汽車(chē)上設(shè)置一套車(chē)載接收線圈L 2和車(chē)載裝置200,而且，所述車(chē)載超級(jí)電容動(dòng)力電池組 內(nèi)存儲(chǔ)的電能至少需滿足電動(dòng)公交汽車(chē)行駛至下一個(gè)設(shè)置有車(chē)載接收線圈L 2和車(chē)載裝置 200的站點(diǎn)的站臺(tái)處，從而既實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)公交汽車(chē)的快速充電，又不會(huì)影響電動(dòng)公交汽車(chē)?yán)m(xù) 航里程。為了便于對(duì)多輛同時(shí)進(jìn)站的電動(dòng)公交汽車(chē)快速充電，優(yōu)選在每個(gè)站點(diǎn)的站臺(tái)處均 設(shè)置多套地面裝置100和地面發(fā)射線圈U，而具體套數(shù)可由本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際情況 自行設(shè)定。
[0050] 當(dāng)然，本實(shí)施例所述無(wú)線充電系統(tǒng)還可應(yīng)用于其他類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)，為了不影響 其續(xù)航里程，可以在各個(gè)加油站處設(shè)置一套或多套地面裝置1〇〇和地面發(fā)射線圈1^，也可以 與電動(dòng)公交汽車(chē)共用每個(gè)站點(diǎn)的站臺(tái)處設(shè)置的地面裝置100和地面發(fā)射線圈U。
[0051] 優(yōu)選地，所述地面發(fā)射線圈U和車(chē)載接收線圈L2既可以為圓形線圈（如圖3A和 3B所示），也可以為方形線圈；所述地面發(fā)射線圈U和車(chē)載接收線圈L 2均設(shè)置在軟磁材料 層L'上，且所述地面發(fā)射線圈U和車(chē)載接收線圈L2相對(duì)設(shè)置，也就使得所述地面發(fā)射線 圈U對(duì)應(yīng)的軟磁材料層L'和車(chē)載接收線圈L 2對(duì)應(yīng)的軟磁材料層L'相背設(shè)置（如圖3C所 示），這種在軟磁材料層上設(shè)置線圈的結(jié)構(gòu)可以大幅度地提升無(wú)線傳輸能量的效率，同時(shí)還 優(yōu)化了磁路，大幅度地降低了線圈對(duì)外界的電磁輻射水平；所述地面發(fā)射線圈Q和車(chē)載接 收線圈L 2均可采用單股或多股絕緣導(dǎo)線制成；所述軟磁材料層L'的形狀與其對(duì)應(yīng)的地面 發(fā)射線圈U和車(chē)載接收線圈L2的形狀相同，例如，所述地面發(fā)射線圈U的形狀為圓形，則 其對(duì)應(yīng)的軟磁材料層L'的形狀也為圓形；所述地面發(fā)射線圈U可平鋪在地面上或者平埋 在地面下，當(dāng)其平埋在地面下時(shí)，要求采用絕緣材料進(jìn)行掩埋。
[0052] 本實(shí)施例還提供一種采用上述無(wú)線充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽車(chē)。
[0053] 優(yōu)選地，所述電動(dòng)汽車(chē)為電動(dòng)公交汽車(chē)，所述車(chē)載接收線圈和車(chē)載裝置均設(shè)置在 電動(dòng)公交汽車(chē)上，所述地面裝置和地面發(fā)射線圈均設(shè)置在電動(dòng)公交汽車(chē)途徑的各個(gè)站點(diǎn)的 站臺(tái)處。
[0054] 實(shí)施例2 :
[0055] 如圖4所示，本實(shí)施例提供一種無(wú)線充電系統(tǒng)，其包括：地面裝置100、地面發(fā)射線 圈U、車(chē)載接收線圈L 2和車(chē)載裝置200。
[0056] 具體地，所述地面裝置100包括：第一整流器101、第一電容(^、第一逆變器102、第 二電容C 2和第一控制單元103。
[0057] 所述第一整流器101的輸入端與電網(wǎng)相連，輸出端與第一電容Q的兩端相連，用 于將電網(wǎng)中的工頻交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能并輸出至第一電容Q。所述第一整流器101可 采用與電網(wǎng)相適配的三相/單相整流器。
[0058] 所述第一電容Q的兩端還與第一逆變器102的輸入端相連，用于將所述直流電能 進(jìn)行濾波處理并輸出至第一逆變器102。
[0059] 所述第一逆變器102的輸出端分別與第二電容C2的一端和地面發(fā)射線圈U的一 端相連，用于將經(jīng)過(guò)第一電容(^濾波處理的直流電能轉(zhuǎn)換成10kHz?200kHz的高頻交流 電能并輸出至地面發(fā)射線圈Q，所述第二電容(：2的另一端還與地面發(fā)射線圈U的另一端相 連。
[0060] 其中，所述第一逆變器102包括晶體管?\及與其反向并聯(lián)的二極管Di、晶體管T2 及與其反向并聯(lián)的二極管D2、晶體管τ3及與其反向并聯(lián)的二極管D3和晶體管τ 4及與其反 向并聯(lián)的二極管D4，且晶體管?\的集電極和晶體管Τ3的集電極（即第一逆變器102的一個(gè) 輸入端）均與第一電容q的正極相連，晶體管Τ 2的發(fā)射極和晶體管Τ4的發(fā)射極（即第一 逆變器102的另一個(gè)輸入端）均與第一電容Q的負(fù)極相連，晶體管?\的發(fā)射極和晶體管Τ 2 的集電極（即第一逆變器102的一個(gè)輸出端）均與地面發(fā)射線圈U的一端相連，晶體管Τ3 的發(fā)射極和晶體管Τ4的集電極（即第一逆變器102的另一個(gè)輸出端）均與第二電容C2的 一端相連，地面發(fā)射線圈U的另一端與第二電容C 2的另一端相連。當(dāng)然，所述第一逆變器 102也可采用現(xiàn)有的其它具有逆變功能的電路結(jié)構(gòu)。
[0061] 所述第一控制單元103用于控制第一整流器101和第一逆變器102中的各半導(dǎo)體 元器件導(dǎo)通或關(guān)斷，從而將電網(wǎng)中的工頻交流電能轉(zhuǎn)換成10kHz?200kHz的高頻交流電 能。所述第一控制單元103可采用現(xiàn)有的具有控制功能的芯片或電路模塊。
[0062] 所述地面發(fā)射線圈Q用于將地面裝置100調(diào)制成的10kHz?200kHz的高頻交流 電能以磁場(chǎng)能量的形式發(fā)射出去。
[0063] 所述車(chē)載接收線圈L2和車(chē)載裝置200相連，用于以無(wú)線的方式接收地面發(fā)射線圈 U發(fā)射的磁場(chǎng)能量并輸出至車(chē)載裝置200。
[0064] 所述車(chē)載裝置200包括：第三電容C3、第二整流器201、第四電容C4、電壓轉(zhuǎn)換單元 202、超級(jí)電容動(dòng)力電池組C 5、升壓?jiǎn)卧?03、第六電容C6、第二逆變器204和第二控制單元 205。其中，電壓轉(zhuǎn)換單元202、升壓?jiǎn)卧?03和第六電容C 6是可選部件，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 根據(jù)實(shí)際情況自行增減。
[0065] 所述第三電容C3的兩端分別與車(chē)載接收線圈L2的兩端相連，以及與第二整流器 201的輸入端相連。
[0066] 所述第二整流器201的輸出端與第四電容C4的兩端相連，用于將車(chē)載接收線圈L 2 接收的磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換成直流電能并輸出至第四電容c4。
[0067] 其中，所述第二整流器201包括二極管D13、二極管D14、二極管D 15和二極管D16，且 二極管D13的正極和二極管D14的負(fù)極（即第二整流器201的一個(gè)輸入端）均與第三電容C 3 的一端相連，二極管D15的正極和二極管D16的負(fù)極（即第二整流器201的另一個(gè)輸入端） 均與第三電容C 3的另一端相連，二極管D13的負(fù)極和二極管D15的負(fù)極（即第二整流器201 的一個(gè)輸出端）均與第四電容C 4的正極相連，二極管D14的正極和二極管D16的正極（即第 二整流器201的另一個(gè)輸出端）均與第四電容C 4的負(fù)極相連。當(dāng)然，所述第二整流器201 也可采用現(xiàn)有的其它具有整流功能的電路結(jié)構(gòu)。
[0068] 所述第四電容C4的兩端還與電壓轉(zhuǎn)換單元202的輸入端相連，用于將所述直流電 能進(jìn)行濾波處理并輸出至電壓轉(zhuǎn)換單元202。
[0069] 所述電壓轉(zhuǎn)換單元202的輸出端與超級(jí)電容動(dòng)力電池組C5的兩端相連，用于將經(jīng) 過(guò)第四電容c4濾波處理的直流電能進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后輸出至超級(jí)電容動(dòng)力電池組c5，具體 地，將該直流電能的電壓轉(zhuǎn)換成適合超級(jí)電容動(dòng)力電池組c5的電壓并輸出至超級(jí)電容動(dòng)力 電池組C5。由于超級(jí)電容動(dòng)力電池組C5的電壓等級(jí)一般比較低，故所述電壓轉(zhuǎn)換單元202 可以采用現(xiàn)有的降壓模塊，該降壓模塊既可以為隔離型，也可以為非隔離型。
[0070] 優(yōu)選地，所述電壓轉(zhuǎn)換單元202采用降壓隔離型DC/DC模塊。所述降壓隔離型DC/ DC模塊的控制策略具有效率最優(yōu)的跟蹤功能，其基本原理是：降壓隔離型DC/DC模塊通過(guò) 動(dòng)態(tài)地調(diào)整其輸入電流，使得從第四電容C4側(cè)看進(jìn)去的輸入阻抗（即降壓隔離型DC/DC模 塊的輸入阻抗）能夠匹配從第四電容C4向左側(cè)看的輸出阻抗（即第二整流器201的輸出 阻抗，這里的"左側(cè)"指的是圖4中的左方向），以獲得最大的無(wú)線能量傳輸效率。當(dāng)然，所 述電壓轉(zhuǎn)換單元202還可采用現(xiàn)有的其它具有電壓轉(zhuǎn)換功能的芯片或電路模塊。
[0071] 所述超級(jí)電容動(dòng)力電池組C5的正極還與升壓?jiǎn)卧?03的輸入端相連，超級(jí)電容動(dòng) 力電池組C 5的負(fù)極與第六電容C6的負(fù)極相連，用于存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換單元202轉(zhuǎn)換處理的 直流電能并輸出至升壓?jiǎn)卧?03。
[0072] 所述升壓?jiǎn)卧?03的輸出端與第六電容C6的兩端相連，用于將超級(jí)電容動(dòng)力電池 組仏內(nèi)存儲(chǔ)的直流電能升壓至電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)需要的電壓等級(jí)并輸出至第六電容C 6。
[0073] 優(yōu)選地，所述升壓?jiǎn)卧?03采用雙向DC/DC模塊，其包括電感L3、晶體管T 5及與其 反向并聯(lián)的二極管D5和晶體管!^及與其反向并聯(lián)的二極管D6，且電感1^ 3的一端（即升壓?jiǎn)?元203的輸入端）與超級(jí)電容動(dòng)力電池組C5的正極相連，電感L3的另一端分別與晶體管T 5 的發(fā)射極和晶體管Τ6的集電極相連，晶體管Τ5的集電極（即升壓?jiǎn)卧?03的一個(gè)輸出端） 與第六電容C 6的正極相連，和晶體管Τ6的發(fā)射極（即升壓?jiǎn)卧?03的另一個(gè)輸出端）與第 六電容C 6的負(fù)極相連。當(dāng)然，所述升壓?jiǎn)卧?03還可采用現(xiàn)有的其它具有升壓功能的芯片 或電路模塊。
[0074] 所述第六電容C6的兩端還與第二逆變器204的輸入端相連，用于將經(jīng)過(guò)升壓處理 后的直流電能進(jìn)行濾波處理并輸出至第二逆變器204。
[0075] 所述第二逆變器204的輸出端與電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)相連，用于將經(jīng)過(guò)第六電容C6濾 波處理的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能并輸出至電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)。
[0076] 其中，所述第二逆變器204包括晶體管T7及與其反向并聯(lián)的二極管D7、晶體管T 8 及與其反向并聯(lián)的二極管D8、晶體管Τ9及與其反向并聯(lián)的二極管D9、晶體管Τ 1(ι及與其反向 并聯(lián)的二極管D1(l和晶體管Τη及與其反向并聯(lián)的二極管D n，且晶體管Τ7的集電極、晶體管 Τ9的集電極和晶體管Τη的集電極（即第二逆變器204的一個(gè)輸入端）均與第六電容C 6的 正極相連，晶體管T7的發(fā)射極、晶體管T9的發(fā)射極和晶體管T n的發(fā)射極（即第二逆變器 204的另一個(gè)輸入端）均與第六電容C6的負(fù)極相連，晶體管Τ 7的發(fā)射極和晶體管Τ8的集電 極、晶體管Τ9的發(fā)射極和晶體管Τ 1(ι的集電極、以及晶體管Τη的發(fā)射極和晶體管Τ12的集電 極（即第二逆變器204的三個(gè)輸出端）分別與電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)的三相相連。當(dāng)然，所述第 二逆變器204也可采用現(xiàn)有的其它具有逆變功能的電路結(jié)構(gòu)。
[0077] 所述第二控制單元205用于控制電壓轉(zhuǎn)換單元202、升壓?jiǎn)卧?03和第二逆變器中 的各半導(dǎo)體元器件導(dǎo)通或關(guān)斷，從而將車(chē)載接收線圈L 2接收的磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化成電能以驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)。所述第二控制單元205可采用現(xiàn)有的具有控制功能的芯片或電路模塊。 所述地面裝置100中的第一控制單元103和車(chē)載裝置200中的第二控制單元205分別為獨(dú) 立的控制單元，該兩個(gè)控制單元之間可通過(guò)無(wú)線進(jìn)行信息通訊。
[0078] 所述第一控制單元103或第二控制單元205還具有電量計(jì)量功能，用于將所用電 能量化并以無(wú)線的方式提交至電網(wǎng)管理部門(mén)，以便于電網(wǎng)管理部門(mén)管理和計(jì)費(fèi)。
[0079] 上述各晶體管可采用絕緣柵雙極型晶體管（IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)、晶閘管（Thyristor)、注入增強(qiáng)柵晶體管（IEGT，Injection Enhanced Gate Transistor)中的任一種。
[0080] 需要說(shuō)明的是，在實(shí)際工作過(guò)程中，所述地面裝置100和地面發(fā)射線圈u作為發(fā) 射電路，所述車(chē)載接收線圈L 2和車(chē)載裝置200作為接收電路，均處于諧振狀態(tài)，假設(shè)所述 無(wú)線充電系統(tǒng)的工作頻率為f，則發(fā)射電路需滿足,/_ = 1/2；τν/^7,所述接收電路需滿足 f 二\ 丨 2π^2€'Λ。
[0081] 本實(shí)施例還提供一種采用上述無(wú)線充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽車(chē)。
[0082] 本實(shí)施例中的其他結(jié)構(gòu)及作用都與實(shí)施例1相同，這里不再贅述。
[0083] 可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施 方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精 神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，包括：地面裝置、地面發(fā)射線圈、車(chē)載接收線圈和 車(chē)載裝置， 所述地面裝置分別與電網(wǎng)和地面發(fā)射線圈相連，用于將電網(wǎng)的電能進(jìn)行調(diào)制后輸出至 地面發(fā)射線圈； 所述地面發(fā)射線圈用于將調(diào)制后的電能以磁場(chǎng)能量的形式發(fā)射出去； 所述車(chē)載接收線圈和車(chē)載裝置相連，用于接收地面發(fā)射線圈發(fā)射的磁場(chǎng)能量并輸出至 車(chē)載裝置； 所述車(chē)載裝置用于將車(chē)載接收線圈接收的磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化成電能并存儲(chǔ)，以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽 車(chē)的電機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述地面裝置將電網(wǎng)中的電能 進(jìn)行調(diào)制具體為：將電網(wǎng)中的工頻交流電能轉(zhuǎn)換成10kHz?200kHz的高頻交流電能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述地面裝置包括第一整流器、 第一電容、第一逆變器和第二電容， 所述第一整流器的輸入端與電網(wǎng)相連，輸出端與第一電容的兩端相連，用于將電網(wǎng)中 的工頻交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能并輸出至第一電容； 所述第一電容的兩端還與第一逆變器的輸入端相連，用于將所述直流電能進(jìn)行濾波處 理并輸出至第一逆變器； 所述第一逆變器的輸出端分別與第二電容的一端和地面發(fā)射線圈的一端相連，用于將 經(jīng)過(guò)第一電容濾波處理的直流電能轉(zhuǎn)換成10kHz?200kHz的高頻交流電能并輸出至地面 發(fā)射線圈； 所述第二電容的另一端還與地面發(fā)射線圈的另一端相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載裝置還用于將其轉(zhuǎn)化 成的電能存儲(chǔ)在車(chē)載超級(jí)電容動(dòng)力電池組中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載裝置包括第三電容、第 二整流器、第四電容、超級(jí)電容動(dòng)力電池組和第二逆變器， 所述第三電容的兩端分別與車(chē)載接收線圈的兩端相連，以及與第二整流器的輸入端相 連； 所述第二整流器的輸出端與第四電容的兩端相連，用于將車(chē)載接收線圈接收的磁場(chǎng)能 量轉(zhuǎn)換成直流電能并輸出至第四電容； 所述第四電容的兩端還與超級(jí)電容動(dòng)力電池組的兩端相連，用于將所述直流電能進(jìn)行 濾波處理并輸出至超級(jí)電容動(dòng)力電池組； 所述超級(jí)電容動(dòng)力電池組的兩端還與第二逆變器的輸入端相連，用于存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)第四電 容濾波處理的直流電能并輸出至第二逆變器； 所述第二逆變器的輸出端與電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)相連，用于將超級(jí)電容動(dòng)力電池組內(nèi)存儲(chǔ) 的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能并輸出至電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載裝置還包括電壓轉(zhuǎn)換 單元， 所述電壓轉(zhuǎn)換單元的輸入端與第四電容的兩端相連，輸出端與超級(jí)電容動(dòng)力電池組的 兩端相連，用于將經(jīng)過(guò)第四電容濾波處理的直流電能進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后輸出至超級(jí)電容動(dòng)力 電池組。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載裝置還包括升壓?jiǎn)卧?和第六電容， 所述升壓?jiǎn)卧妮斎攵伺c超級(jí)電容動(dòng)力電池組的正極相連，輸出端與第六電容的兩端 相連，且超級(jí)電容動(dòng)力電池組的負(fù)極與第六電容的負(fù)極相連，所述升壓?jiǎn)卧糜趯⒊?jí)電 容動(dòng)力電池組內(nèi)存儲(chǔ)的直流電能升壓至電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)需要的電壓等級(jí)并輸出至第六電 容； 所述第六電容的兩端還與第二逆變器的輸入端相連，用于將經(jīng)過(guò)升壓處理后的直流電 能進(jìn)行濾波處理并輸出至第二逆變器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的無(wú)線充電系統(tǒng)，其特征在于，所述地面發(fā)射線圈 和車(chē)載接收線圈均設(shè)置在軟磁材料層上，且所述地面發(fā)射線圈和車(chē)載接收線圈相對(duì)設(shè)置。
9. 一種電動(dòng)汽車(chē)，其特征在于，所述電動(dòng)汽車(chē)采用如權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的無(wú) 線充電系統(tǒng)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)汽車(chē)，其特征在于，所述電動(dòng)汽車(chē)為電動(dòng)公交汽車(chē)，所 述車(chē)載接收線圈和車(chē)載裝置均設(shè)置在電動(dòng)公交汽車(chē)上，所述地面裝置和地面發(fā)射線圈均設(shè) 置在電動(dòng)公交汽車(chē)途徑的各個(gè)站點(diǎn)的站臺(tái)處。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104113120SQ201410373755
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】張旭輝, 王曉輝, 王建輝, 朱得亞, 趙世一 申請(qǐng)人:奇瑞汽車(chē)股份有限公司