[发明专利]一种基于车轮的电动汽车行驶中无线能量供能系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆的无线供能系统，尤其涉及一种基于车轮的电动汽车行驶中无线能量供能系统。

背景技术

21世纪随着环境的恶化和石油资源的供应风险，需要一种新的节能环保的汽车供能方式来改善交通对各方面的负面影响。而采用电动的方式驱动汽车是绿色能源出行中的一种最具潜力的方法。现有的电动汽车主要采用有线充电的方式，需要较长的充电时间才能满足用户的用车要求。而已出现的无线供能汽车也需要在车辆静止的情况下进行长时间充电，使用方式上和有线充电方式比只是省去了线缆连接的步骤，没有本质上的区别。

还有一种新的无线供能的方式使得用户可以在车辆行驶过程中充电。这种方式的现有技术需要在路面下铺设发射线圈或路面上面架设电力线缆，因此必须挖开路面或铺设吊架来进行改造，道路改造成本很高，铺设不易。同时为了接收能量，需要对车体进行改造，在车辆底部或顶部安置能量接收组件。这对车体结构影响较大。底部安装会使得底盘距离路面的高度明显降低，会显著减弱汽车在路面有障碍物情况下的通过能力。而顶部安装会调高车体高度，同时需要的大量吊架影响城市美观。

发明内容

基于以上考虑，为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种基于车轮的电动汽车行驶中无线能量供能系统，包括安置于车轮上的能量接收组件和安置于行车道侧面的能量发射组件，通过车轮收集能量在电动汽车行驶中进行无线能量供能，具有车体影响小、接收效率高、发射系统部署简单等优点。

本发明包括行车道上的供能系统和车辆上的接收系统，采用的具体技术方案是：

包括安装在车辆车轮上的能量接收组件和安装在行车道两旁的能量发射组件，多个能量发射组件沿行驶方向间隔地布置在行车道上，通过能量发射组件通电在行车道两旁产生交变磁场，车辆带有能量接收组件的车轮在交变磁场中行驶产生电能为电动汽车供电。

沿行车道一侧或两侧连续铺设的无线能量发射组件及其附属电路，发射组件上具有从地面开始与车轮高度一致的能量发射电磁线圈，为行驶经过的车辆提供能量。车辆结构上的能量接收组件包括能量收集和变换电路。它与多个车轮上电滑环引出的电线连接，可同时或分别接收多个车轮上能量接收电路获得的能量，同时进行电压和电流的变换，给车体内的电池供电，并驱动电动机的运行。由此，汽车行驶过程中，本发明的无线能量供能系统同时给车体内的电池充电电路和电动机供电。

所述的能量接收组件包括铁氧体磁芯、能量接收电磁线圈、附属电路、套在车轴上的电滑环组件和供电电路，供电电路固定在车体内部，铁氧体磁芯同轴固定在车轮外侧中间，能量接收电磁线圈缠绕在铁氧体磁芯周围，能量接收电磁线圈经附属电路与电滑环组件连接，附属电路将能量接收电磁线圈产生的交变电流转化为直流能量，输入电滑环组件，电滑环组件经供电电路与电动汽车的电池连接。

所述的电滑环组件包括非接触地套在车轴上的转子和定子，转子固定安装在轮毂内侧，定子通过固定架固定地套在转子和车轴之间，定子与车轴之间存在间隙，定子与转子之间通过电刷环连接。

所述的附属电路包括接收组件控制电路、整流电路和调谐电路。附属电路安装在车轮内侧。附属电路的一侧连接能量接收电磁线圈，输入交流能量，另一侧与电滑环组件的转子靠近车轮一侧的侧壁相连，输出直流能量。接收组件控制电路分别与整流电路和调谐电路相连接。

附属电路的调谐电路调节能量接收组件的工作频率，使其始终保持最佳的工作频率，同时将获得的能量传送给电滑环组件。

所述的能量发射组件包括380V的交流供电源、交直流转换电路、高频振荡驱动电路、能量发射电磁线圈和发射组件控制电路，能量发射电磁线圈倾斜地布置在行车道旁，交流供电源分别连接交直流转换电路和发射组件控制电路进行供电，交直流转换电路经高频振荡驱动电路与能量发射电磁线圈连接，发射组件控制电路分别与交直流转换电路和高频振荡驱动电路连接。

所述的车辆的每个车轮上均安装有能量接收组件。

所述的能量接收电磁线圈的尺寸与轮毂尺寸相同。

所述的能量发射电磁线圈朝向行车道外侧倾斜布置。

本发明通过供电电网传输的能量首先进行交直流变换，变为满足能量发射组件所需电压和功率的直流电源，然后通过能量发射组件的附属电路系统将电能变为高频交流能量。此高频能量进入一个发射线圈将能量无线发射出去。发射线圈从地面开始与车轮高度一致，保持一定的倾角侧立在行车道旁，这样易于兼容大部分车辆的车轮尺寸，并保持在不同距离下有效工作。

本发明具有的有益效果是：