[发明专利]电动汽车复合多功能电源的无线感应充电系统

说明书

技术领域

本发明为储能器的无线感应充电技术，一种尤其适用于复合电源电动汽车及运载工具的能量提供、补充、储存和控制的技术和装置。

背景技术

由于石油能源物质储量有限，随工业、经济和消费规模的迅速膨胀，目前的石油供应日驱紧张，尤其是传统燃油动力汽车的未来发展将被严重制约。开发利用不同能源形式的新型高效能汽车，势在必行。

电动汽车是传统燃油汽车的一个最有前景的替代方案。电源是电动汽车的重要核心部分，普通的电动汽车常用的车载电源为普通铅酸或鋰蓄电池。这些电池都有一个共同的特点，即需要有充电电源，通过导线连接进行长时间充电方能使用。单纯利用普通蓄电池的传统电动汽车，由于所用的这类电池的充放电特性，汽车的电能利用效率、动力性能和使用方便性，即充电时间和单次充电的行程等，也都受到限制。

一般电池充电接近满容量的充电时间，要在几小时以上。电动汽车实际推广的一个主要的障碍，是电动汽车电池难以实现短时快速有效充电，而给其实际使用带来很大不便。本发明的核心技术方案，通过感应方式进行能力传输，并有效储能和调控，解决了电动汽车充电缓慢的技术难题，实现了电动汽车在行进中无线连接的充电。同时，将不同储能技术和不同的能量储存形式，进行优化组合，再利用合理的控制方案和控制机构一起，共同构成一个不同储能功能和不同能源提供形式与动力调控复合的完整能量转换和控制系统，即形成一种具有快速充放电特性的和可随时获得能量补充的大容量智能复合电池，进而可使电动汽车及其它运载工具具有优良的动力性能和长时间、长距离运行能力。

 

发明内容

针对电动汽车充电缓慢而不便使用的技术难题，并发明利用强电磁感应技术，实现了一种无接触式的无线感应充电方法，解决了电动汽车不便充电的难题，为电动汽车的广泛应用解决了一个最关键的技术问题。本发明的充电技术和方法为利用车载感应器与路基感应器的相互感应作用，使电能从路基电源和路基感应器通过车载感应器，迅速传至车载储能器，而使电动汽车迅速获得电能，并可在不停车的情况下，完成充电过程。本发明具体提出了无线感应充电技术方案、电动汽车无线感应充电实施方案、和多源集成电动汽车电源技术。

A 无线感应充电技术方案，是由带有感应器的超导飞轮储能器和/或超导线圈电磁储能器，构成核心系统，如图1、3、4所示。该车载感应器与置于路面下的路基感应器通过互感获得的电能，由超导飞轮储能器和/或超导线圈储能器存储备用。车载感应器与路基感应器的相互感应作用，可利用具有铁芯的松耦合变压器感应式方法，也可以利用空气耦合变压器感应式方法。这里的车载感应器与路基感应器，是由超导线圈制作的，其也可以利用常规线圈制作，但效率会低一些。利用超导技术的感应器，由于超导的高电流密度和高场强特性、和高Q值特性，能明显提高感应的能力传输功率和效率。这里的超导飞轮储能器也可以是利用常规技术的飞轮储能器，但效率会低一些。这里的超导储能器还可以是超导线圈电磁储能器。

飞轮储能器是一种电能和机械动能相互转换的装置。飞轮转动时的动能（E=Iw²/2）与飞轮转子转动角速度的平方成正比。飞轮吸收能量也即充电时，飞轮转子转速可快速提高，以动能的形式吸收和储存能量。相反，飞轮可通过减小转速，快速将动能转化成电能，进行放电释放储存的能量。飞轮储能器的主要特点为：充放电速度非常快（ms），功率密度高和能量密度高。超导电磁储能器能快速吸收和释放电能（E=Li²/2）。由于超导体的高电流密度、高场强、高悬浮力、和零电阻损耗特征，使其制备的储能器具有明显高的功率密度和能量密度，且损耗小、效率高。 

B 电动汽车无线感应充电方案的实施，可以是在道路旁建一个辅路，如图2所示，类似高速路旁的传统汽油站，不过只有一段铺设有路基感应器的道路和控制室。当装有车载感应储能系统的车辆经过这段辅路时，车载感应器通过与路基感应器快速的互感作用获得能量，并储存到超导储能器中。于是带有车载感应器的电动汽车的充电，在车辆行驶过程中，通过在道路路面下间隔铺设的路基感应器，实现了无线连接的行进中的能量获取。

C 复合电源型多源集成电动汽车技术，是由不同车载储能器、控制系统、感应系统、发电和电动机构成。复合电源型多源集成电动汽车在具有利用上述技术方案方便获取能量的优越性的同时，有效地具有下述特点和更好的实用特性：