[发明专利]一种高效的电动汽车动态感应供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及到非接触式供电技术，具体地说，是一种高效的电动汽车动态感应供电系统。

背景技术

近年来，为了解决电动汽车续航里程短和车载电池组笨重且成本高等问题。人们提出了基于非接触式电能传输原理的电动汽车动态感应供电技术，它可以为行驶过程中的电动汽车提供在线供电或充电功能，从而减少车载电池组的重量，同时降低了电动汽车的整体成本，延长了电动汽车的续航里程。

而在电动汽车动态感应供电系统中，发射导轨一般长达数公里或数十公里，其中的电流通常为数十千赫兹、数十甚至上百安培的高频交流。为了减少导轨上的损耗，通常会采用分段导轨设计。如果采用就地变换的方案，则每段导轨都需要配备一套变换装置，这样不仅会使系统的一次性建设成本高，而且会给后期的维护工作带来很大的不便。如果只是简单采用多段导轨共用一套变换装置的方案，又会带来高频大电流的交流电在远距离传输中的巨大损耗问题。

现有技术中，发明专利201010165820.8公开了一种给电动汽车电池充电的公路充电装置，它将原级电磁感应线圈设计成螺旋状且采用导磁性能较强的铁芯，从而提高充电效率。发明专利201010129824.0公开了一种电动汽车的在线充电和能量回收方法，通过在十字路口或上下坡的这种车辆频繁加减速地区铺设路面充电级，并通过路面控制系统和车载控制系统的协同控制，利用接触或非接触的方法，实现电动汽车的在线充电；同时，电动汽车急停或减速时释放的瞬时大电流给路面蓄电池充电或直接提供给其他启动或加速时的电动汽车，其目的是为了最大限度地回收电动汽车再生制动的能量，并未提及如何实现高效的能量传输。发明专利201110004172.2公开了一种可移动的电动汽车无线充电装置，它可以利用市电电源或太阳能光伏电源为电动汽车充电，从而提高系统应用的灵活性。上述多篇文献中都只是简单阐述了无线供电系统的基本实现方案或是对某些局部性能进行改善，对于高频大电流的交流电在远距离传输中的巨大损耗问题仍然没有得到解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的电动汽车动态感应供电系统，以减少高频大电流的交流电在远距离传输过程中的损耗，降低系统的建设成本和维护费用。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高效的电动汽车动态感应供电系统，包括整流滤波器、功率控制器、高频逆变器以及能量发射导轨，其中，整流滤波器与电网电源连接，电网电源经过所述整流滤波器整流后在高频逆变器中实现高频变换，经过高频变换后的高频电流通过能量发射导轨向负载传送能量，所述功率控制器用于实现输出功率的平衡控制，其关键在于：所述高频逆变器输出的高频电流经过升压器升压后注入到高压导轨上，所述能量发射导轨设置有N段，每段能量发射导轨通过一个降压器与所述高压导轨连接，在每段能量发射导轨上还配置有一个能量注入控制装置，该能量注入控制装置上连接有车辆检测器。

本方案在常规的感应电能传输系统的基本框架上增加了两级高频变压器环节，即升压器和降压器，其中串接于高频逆变器和高压导轨之间的升压器用于将高频逆变器输出的低压高频电流提升为高压小电流的交流电，串接于高压导轨和能量发射导轨之间的降压器用于将高压导轨中的高压小电流变换为低压大电流，电网电源经同一电能变换装置变换并升压后通过统一的高压输送线路进行传输，在到达现场经过降压器降压后再注入各段能量发射导轨中，以此减少长距离的传输损耗；能量发射导轨采用分段式设计，以此减少导轨中的损耗，多段能量发射导轨共用一套电能变换装置，以此降低了建设和营运成本，减少系统维护的工作量；各段能量发射导轨采用单独的降压器和能量注入控制装置，通过车辆检测器检测能量发射导轨的负载状况，以实现有负载的能量发射导轨才注入能量，而没有负载的能量发射导轨不注入能量，从而提高系统效率，减少能量耗散。

作为进一步描述，所述N段能量发射导轨埋设在供电专用车道的路面下。当电动汽车行驶在供电专用车道上时，能量发射导轨即可自动的向电动汽车中的能量接收设备传输能量。

所述功率控制器的反馈端连接有电压检测器，该电压检测器用于检测高频逆变器的输入电压。电压检测器与功率控制器协调工作，保证在电网电压波动时，高频逆变器的输入电压恒定，从而保证高压导轨中的电压恒定，避免各段能量发射导轨之间的相互影响，使得系统运行更加稳定。

为了实现能量注入控制装置的有效控制，与每段能量发射导轨相匹配的车辆检测器为两组红外探测器，其中第一红外探测器用于记录驶入某段能量发射导轨的车辆数量，第二红外探测器用于记录驶出某段能量发射导轨的车辆数量。