[实用新型]基于磁耦合谐振式无线能量传输的无线供电机车

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无线供电机车，具体涉及一种基于磁耦合谐振式无线能量传输技术的随动式无线供电机车。 

背景技术

随着汽车保有量的迅速增加，汽车环境污染及能量消耗问题更加突出，汽车尾气成为最主要的废气排放源，而传统燃料汽车的能源利用效率也非常有限。因此发展电动汽车势在必行。而电池储能上的技术瓶颈严重地制约了电动汽车的大规模发展。

具体来讲，现在的电动汽车存在以下缺陷：第一、电动汽车电池容量低，单次充电历程仅百余公里；第二、充电时间长，正常充满需4-5小时，而半小时可以实现80%快充,但对电源寿命和电网的安全稳定有极大危害；第三、电池寿命低，理论可冲放电近600次，但快充的情况下仅有100余次；第四、电池体积大、电池造价高、换下的电池无法统一管理等诸多问题。 

发明内容

本实用新型设计了一种基于磁耦合谐振式无线能量传输的无线供电机车，其解决了以下技术问题是：传统电动汽车的电池存在的续航距离短、充电时间长、电池寿命低、电池体积大、电池造价高等一系列制约新能源汽车大规模投入使用的瓶颈问题。

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用了以下方案：

一种基于磁耦合谐振式无线能量传输的无线供电机车，包括电能发射系统和车载电能接收系统，电能发射系统布置在行驶道路的两侧或路基下，所述电能发射系统将电能转化为磁能并且发送至所述车载电能接收系统，所述车载电能接收系统将接收到的磁能再转化为电能供机车驱动使用。

进一步，所述电能发射系统由驱动信号发生电路、电源变换电路以及谐振发射电路组成；所述驱动信号发生电路用于产生驱动一定频率的开关信号，并将此信号送给电源变换电路；所述电源变换电路中开关MOS管会根据驱动信号定时开断将输入的直流电切割成方波，送到谐振发射电路；所述的谐振发射电路由电感线圈和电容并联组成，将特定频率的电能发射出去。

进一步，所述车载电能接收系统由谐振接收电路、整流电路以及机车动力电路组成；所述谐振接收电路由电感线圈和电容并联组成，将无线传递的能量接收，并送至整流电路；所述整流电路为由4个二极管构成的整流桥式电路，用于将接收到的交流电转化成为直流电，并送至机车动力电路；所述机车动力电路用于将送来的电能输送至车载马达，并最终驱动机车。

进一步，所述的谐振发射电路中的电感线圈为矩形或圆头矩形，布置在机车行驶道路的两侧或路基下。

进一步，所述的谐振接收电路中的电感线圈为圆形，布置在车底盘下方。

进一步，所述机车动力电路中设有减速器的马达。

进一步，谐振发射频率和谐振接收频率的范围均在0.05MHz—50MHz之间。

进一步，谐振接收电路的固有频率需与谐振接收电路的频率相同时将达到最理想传输效果,通过强磁场耦合高效地完成能量的无线隔空传递。在实验过程中，可隔1M进行无线能量传输，能量的传输效率最高可达65%。

该基于磁耦合谐振式无线能量传输的无线供电机车具有以下有益效果：

（1）本实用新型的汽车动力系统是通过无线磁能传输的方式提供，汽车在行驶过程中即可随时被供电或被充电，因而摆脱了现有大部分汽车对石油、天然气等化石燃料的过分依赖，也摆脱了由电池技术而带来的一些列制约电动汽车大规模发展的问题。可为新能源汽车带来续航能力增长、没有浪费在充电上的时间、减去了电池带来的大量成本等一系列优势。

（2）本实用新型应用了时下最前沿的一种无线能量传输技术，紧贴国内外发展形势，旨在解决现阶段能源环境问题与人类社会发展的矛盾。该方案将会实现较高的能量利用率。比如这种技术决定了电路发射端发射的能量会随着接收端吸收的能量而改变，即如果有效区域内没有合适频率的接收负载，发射端便只有很小的空载损耗。甚至可结合传感器技术，感知进入有效区域需要供能的车辆而自动的开启/关闭发射端电路，彻底避免了能量的无谓耗散，满足节能与健康的设计原则。

附图说明

图1是本实用新型基于磁耦合谐振式无线能量传输的无线供电机车的结构示意图；

图2是本实用新型基于磁耦合谐振式无线能量传输的无线供电机车的电路连接图。

附图标记说明：

1—电能发射系统；11—驱动信号发生电路；12—电源变换电路；121—开关MOS管；13—谐振发射电路；131—电感线圈；132—电容； 2—车载电能接收系统；21—谐振接收电路；211—电感线圈；212—电容；22—整流电路；23—机车动力电路。

具体实施方式