電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種旅游觀光定點(diǎn)運(yùn)行電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，包括設(shè)置在停車充電點(diǎn)的無(wú)線電能發(fā)射電路和安裝在電動(dòng)觀光車上的無(wú)線電能接收電路；所述無(wú)線電能發(fā)射電路包括高頻變換電源和無(wú)線發(fā)射天線諧振回路；無(wú)線電能接收電路包括依次連接的無(wú)線接收天線諧振回路、高頻整流電路、電容組、電機(jī)調(diào)速模塊，還包括接收端電壓電流檢測(cè)電路。本實(shí)用新型采用大功率、低頻高效定點(diǎn)運(yùn)行超級(jí)電容儲(chǔ)能電動(dòng)汽車電磁共振式無(wú)線快速充電的設(shè)計(jì)技術(shù)，開(kāi)關(guān)器件采用常規(guī)的IGBT。對(duì)于旅游觀光定點(diǎn)運(yùn)行電動(dòng)汽車，采用超級(jí)電容儲(chǔ)能，高速定點(diǎn)充電，減小儲(chǔ)能容量，達(dá)到減小體積、減少重量和減少成本的目標(biāo)。
【專利說(shuō)明】電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，尤其是旅游觀光定點(diǎn) 運(yùn)行電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)觀光車無(wú)線充電采用無(wú)接觸電能傳輸技術(shù)，目前常用的三種無(wú)線充電技術(shù)： 無(wú)線電波式或微波式、電磁感應(yīng)式以及電磁共振式。無(wú)線電波式，由于磁通向空間全方位 輻射，能夠接收的功率很??；微波方式，容易對(duì)通信造成干擾，能量束難以集中，定向性差， 傳輸效率低；電磁感應(yīng)式通過(guò)磁場(chǎng)稱合感應(yīng)相聯(lián)系，但傳輸距離較短，多在_級(jí)；電磁共振 式，采用兩個(gè)相同頻率諧振電路，利用磁場(chǎng)通過(guò)近場(chǎng)傳輸，輻射小，具有方向性，中等距離傳 輸，傳輸效率較高。電磁共振式無(wú)線充電為低耦合系數(shù)下高效能量傳輸提供了全新的思路。 相對(duì)于感應(yīng)式移動(dòng)充電系統(tǒng)，共振式的傳輸距離更遠(yuǎn)，可達(dá)到幾米，且可實(shí)現(xiàn)空間全方位的 電能傳輸。目前采用MHz的工作頻率，傳輸電能在幾百瓦，離實(shí)用化還有很大的距離。電磁 共振式無(wú)線充電因?yàn)樾瘦^高更適合電動(dòng)汽車供電場(chǎng)合。目前常用的電能儲(chǔ)能有鉛酸蓄電 池、鋰電子電池和超級(jí)電容，由于超級(jí)電容使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)、充放電時(shí)間短效率 高、能量密度高的顯著特點(diǎn)，更適合定點(diǎn)運(yùn)行電動(dòng)汽車儲(chǔ)能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型結(jié)合旅游觀光電動(dòng)觀光車大功率應(yīng)用需求，提出一種旅游觀光定點(diǎn)運(yùn) 行電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，對(duì)于定點(diǎn)運(yùn)行電動(dòng)觀光車，采用超級(jí)電容儲(chǔ) 能，高速定點(diǎn)充電，減小儲(chǔ)能容量，達(dá)到減小體積、減少重量和減少成本的目標(biāo)。
[0004] 按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng) 包括設(shè)置在停車充電點(diǎn)的無(wú)線電能發(fā)射電路和安裝在電動(dòng)觀光車上的無(wú)線電能接收電路； 所述無(wú)線電能發(fā)射電路包括高頻變換電源和無(wú)線發(fā)射天線諧振回路；所述無(wú)線發(fā)射天線諧 振回路由無(wú)線發(fā)射線圈L1和諧振補(bǔ)償電容C1串聯(lián)構(gòu)成；所述高頻變換電源的主電路包 括：三相整流電路的輸出端連接單相逆變電路，單相逆變電路的輸出端連接到無(wú)線發(fā)射天 線諧振回路；高頻變換電源的控制電路包括依次連接的發(fā)射端電壓電流檢測(cè)電路、鎖相環(huán) 頻率跟蹤電路、移相控制電路和逆變驅(qū)動(dòng)電路；所述發(fā)射端電壓電流檢測(cè)電路的輸入端連 接到無(wú)線發(fā)射天線諧振回路，逆變驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接單相逆變電路，移相控制電路的 輸入端連接無(wú)線數(shù)據(jù)接收電路；所述無(wú)線電能接收電路包括依次連接的無(wú)線接收天線諧振 回路、高頻整流電路、電容組、電機(jī)調(diào)速模塊，接收端電壓電流檢測(cè)電路的輸入端連接到無(wú) 線接收天線諧振回路；所述無(wú)線接收天線諧振回路由接收線圈L2、諧振補(bǔ)償電容C2串聯(lián)構(gòu) 成，所述電容組包括超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置和連接在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置充電端的超級(jí)電容充電 電壓電流檢測(cè)電路，所述接收端電壓電流檢測(cè)電路和超級(jí)電容充電電壓電流檢測(cè)電路的輸 出端連接無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送電路。
[0005] 進(jìn)一步的，所述三相整流電路為6個(gè)二極管組成的二極管三相橋式整流電路，二 極管三相橋式整流電路的兩個(gè)輸出端之間連接濾波電容C0,所述單相逆變電路由4個(gè)IGBT 開(kāi)關(guān)管和其反并聯(lián)二極管組成，其中二極管VD1和二極管VD3陰極相連并連接三相整流電 路的輸出正極，二極管VD2和二極管VD4陽(yáng)極相連并連接到三相整流電路的輸出負(fù)極，二極 管VD2陰極和二極管VD1陽(yáng)極連接到電路節(jié)點(diǎn)al，二極管VD4陰極和二極管VD3陽(yáng)極連接 至IJ電路節(jié)點(diǎn)bl ;輸入三相交流電壓Ua、Ub、Uc經(jīng)二極管三相橋式整流電路和濾波電容C0變 換成直流電壓，經(jīng)單相逆變電路變換成高頻交流電壓，從al、bl點(diǎn)輸出。
[0006] 所述高頻整流電路為4個(gè)二極管組成的單相高頻整流橋電路。
[0007] 所述超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置由超級(jí)電容串進(jìn)行并聯(lián)組成。
[0008] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：采用無(wú)線充電代替有線充電，消除電源插頭在插拔過(guò)程中 產(chǎn)生的電火花，影響插頭壽命和接觸不良帶來(lái)的麻煩，方便充電操作；采用降低無(wú)線電能傳 送頻率，大大減小電磁輻射對(duì)環(huán)境的影響；采用超級(jí)電容儲(chǔ)能可以在定點(diǎn)停車時(shí)實(shí)現(xiàn)快速 充電。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是電動(dòng)觀光車磁耦合諧振式無(wú)線充電運(yùn)行示意圖。
[0010] 圖2是本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0011] 圖3是高頻變換電源主電路和發(fā)射天線諧振回路原理圖。
[0012] 圖4是接收天線諧振回路和高頻整流電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014] 如圖1所示，所述電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)包括設(shè)置在多個(gè)停車 充電點(diǎn)的無(wú)線電能發(fā)射電路和安裝在電動(dòng)觀光車上的無(wú)線電能接收電路。
[0015] 如圖2所示，所述無(wú)線電能發(fā)射電路包括高頻變換電源和無(wú)線發(fā)射天線諧振回 路；所述無(wú)線發(fā)射天線諧振回路由無(wú)線發(fā)射線圈L1和諧振補(bǔ)償電容C1串聯(lián)構(gòu)成；所述高 頻變換電源的主電路包括：三相整流電路的輸出端連接單相逆變電路，單相逆變電路的輸 出端連接到無(wú)線發(fā)射天線諧振回路；高頻變換電源的控制電路包括依次連接的發(fā)射端電壓 電流檢測(cè)電路、鎖相環(huán)頻率跟蹤電路、移相控制電路和逆變驅(qū)動(dòng)電路；所述發(fā)射端電壓電流 檢測(cè)電路的輸入端連接到無(wú)線發(fā)射天線諧振回路，逆變驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接單相逆變電 路，移相控制電路的輸入端連接無(wú)線數(shù)據(jù)接收電路。
[0016] 所述無(wú)線電能接收電路包括依次連接的無(wú)線接收天線諧振回路、高頻整流電路、 電容組、電機(jī)調(diào)速模塊，接收端電壓電流檢測(cè)電路的輸入端連接到無(wú)線接收天線諧振回路； 所述無(wú)線接收天線諧振回路由接收線圈L2、諧振補(bǔ)償電容C2串聯(lián)構(gòu)成，所述電容組包括超 級(jí)電容儲(chǔ)能裝置和連接在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置充電端的超級(jí)電容充電電壓電流檢測(cè)電路，所 述接收端電壓電流檢測(cè)電路和超級(jí)電容充電電壓電流檢測(cè)電路的輸出端連接無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā) 送電路。
[0017] 發(fā)射端和接收端的電壓電流檢測(cè)電路使用串接在諧振回路中的電壓傳感器（電壓 檢測(cè)元件）和電流傳感器（電流檢測(cè)元件）組成。
[0018] 所述電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)包括依次連接的轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊、電動(dòng)機(jī)控制器、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，可使用常規(guī)的電動(dòng)車電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。
[0019] 如圖1，所述多個(gè)停車充電點(diǎn)，其兩點(diǎn)距離和電動(dòng)觀光車的運(yùn)行功率決定每個(gè)充電 點(diǎn)需要充電的電能能量。設(shè)兩個(gè)停車充電點(diǎn)距離為L(zhǎng)，電動(dòng)觀光車的運(yùn)行功率為Pe，平均運(yùn) 行速度為V，則運(yùn)行時(shí)間t=L/v，電動(dòng)觀光車充電點(diǎn)最少需要的充電電能為W=Pe*t。充電點(diǎn) 要求的充電時(shí)間tc小于運(yùn)行時(shí)間t，則充電功率為Pc=W/tc。所述充電點(diǎn)的電磁共振式無(wú) 線電能發(fā)射電路中，高頻變換電源將三相交流輸入電壓變換為高頻交流方波電壓，其頻率 跟蹤無(wú)線發(fā)射諧振頻率，無(wú)線發(fā)射天線諧振回路將高頻變換電源輸出的高頻電壓通過(guò)磁耦 合串聯(lián)諧振方式發(fā)射。所述安裝在電動(dòng)觀光車上的電磁共振式無(wú)線電能接收電路中，無(wú)線 接收天線諧振回路通過(guò)串聯(lián)諧振接收電能，高頻整流電路將接收諧振回路的高頻電壓變換 成直流電壓，給電容組充電，電容組同時(shí)起到濾波的作用。電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制電容組輸出的 電壓，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?？刂齐娐钒ń邮斩穗妷弘娏鳈z測(cè)回路和電容組電壓電流檢測(cè) 回路。
[0020] 如圖2,所述高頻變換電源中，三相交流輸入電壓經(jīng)整流電路變換成直流電壓，單 相逆變電路（圖中采用全橋逆變電路）將直流電壓變換成可控的高頻交流電壓，發(fā)射端電壓 電流檢測(cè)電路檢測(cè)逆變器輸出電壓和電流，通過(guò)鎖相環(huán)頻率跟蹤電路、移相控制電路和逆 變驅(qū)動(dòng)電路控制逆變器的輸出電壓和頻率；所述無(wú)線發(fā)射天線諧振回路中發(fā)射線圈L1和 諧振補(bǔ)償電容C1組成串聯(lián)諧振回路，將逆變器輸出的電能通過(guò)電磁耦合發(fā)射；所述安裝在 電動(dòng)觀光車上的電磁共振式無(wú)線電能接收電路中，接收線圈L2和諧振補(bǔ)償電容C2組成串 聯(lián)諧振回路接收電能，高頻整流電路將接收諧振回路的高頻電壓變換成直流電壓，給電容 組充電，電容組同時(shí)起到濾波的作用。電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制電容組輸出的電壓，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速?？刂齐娐钒ń邮斩穗妷弘娏鳈z測(cè)回路和電容組電壓電流檢測(cè)回路。
[0021] 如圖3所示，所述高頻變換電源中三相整流電路為6個(gè)二極管D1-6組成的二極管 三相橋式整流電路，二極管三相橋式整流電路的兩個(gè)輸出端之間連接濾波電容C0,所述單 相逆變電路由4個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管和其反并聯(lián)二極管組成，其中二極管VD1和二極管VD3陰極 相連并連接三相整流電路的輸出正極，二極管VD2和二極管VD4陽(yáng)極相連并連接到三相整 流電路的輸出負(fù)極，二極管VD2陰極和二極管VD1陽(yáng)極連接到電路節(jié)點(diǎn)al，二極管VD4陰極 和二極管VD3陽(yáng)極連接到電路節(jié)點(diǎn)bl。
[0022] 輸入三相交流電壓Ua、Ub、Uc經(jīng)二極管D1-6組成的二極管三相橋式整流電路和濾 波電容C0變換成直流電壓，經(jīng)IGBT開(kāi)關(guān)管VT1、VT2、VT3、VT4和其反并聯(lián)二極管VD1、VD2、 VD3、VD4組成的單相逆變電路變換成高頻交流電壓，從al、bl點(diǎn)輸出。逆變器從al、bl點(diǎn) 輸出的直流電壓，連接到由發(fā)射線圈L1和諧振補(bǔ)償電容Cl組成諧振回路的輸入端Lla和 Lib ;無(wú)線發(fā)射天線諧振回路將逆變器al、bl點(diǎn)的交流電壓，通過(guò)由發(fā)射線圈L1和諧振補(bǔ)償 電容C1組成諧振回路發(fā)射電能。
[0023] 如圖4所示，安裝在電動(dòng)觀光車上的無(wú)線電能接收電路包括由接收線圈L2和諧振 補(bǔ)償電容C2組成諧振接收回路、由二極管Drl-4組成的單相高頻整流橋電路、超級(jí)電容儲(chǔ) 能裝置。
[0024] 由接收線圈L2和諧振補(bǔ)償電容C2組成諧振回路，通過(guò)電磁耦合接收來(lái)自發(fā)射線 圈傳輸?shù)碾娔?，通過(guò)a2、b2連接點(diǎn)輸出；單相高頻整流橋電路將輸入端a2、b2點(diǎn)的交流電 壓通過(guò)由二極管Drl-4組成的單相整流電路變換成直流電壓；超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置由多個(gè)超 級(jí)電容串并聯(lián)組成，超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置起到濾波作用。
[0025] 本實(shí)用新型采用常規(guī)的電子開(kāi)關(guān)器件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)觀光車超級(jí)電容無(wú)線快速 充電。采用大功率、低頻高效定點(diǎn)運(yùn)行超級(jí)電容儲(chǔ)能電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線快速充電 的技術(shù)，開(kāi)關(guān)器件采用常規(guī)的IGBT管。
【權(quán)利要求】
1. 電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，其特征是：包括設(shè)置在停車充電點(diǎn)的無(wú) 線電能發(fā)射電路和安裝在電動(dòng)觀光車上的無(wú)線電能接收電路；所述無(wú)線電能發(fā)射電路包括 高頻變換電源和無(wú)線發(fā)射天線諧振回路；所述無(wú)線發(fā)射天線諧振回路由無(wú)線發(fā)射線圈L1 和諧振補(bǔ)償電容C1串聯(lián)構(gòu)成；所述高頻變換電源的主電路包括：三相整流電路的輸出端連 接單相逆變電路，單相逆變電路的輸出端連接到無(wú)線發(fā)射天線諧振回路；高頻變換電源的 控制電路包括依次連接的發(fā)射端電壓電流檢測(cè)電路、鎖相環(huán)頻率跟蹤電路、移相控制電路 和逆變驅(qū)動(dòng)電路；所述發(fā)射端電壓電流檢測(cè)電路的輸入端連接到無(wú)線發(fā)射天線諧振回路， 逆變驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接單相逆變電路，移相控制電路的輸入端連接無(wú)線數(shù)據(jù)接收電 路； 所述無(wú)線電能接收電路包括依次連接的無(wú)線接收天線諧振回路、高頻整流電路、電容 組、電機(jī)調(diào)速模塊，接收端電壓電流檢測(cè)電路的輸入端連接到無(wú)線接收天線諧振回路；所述 無(wú)線接收天線諧振回路由接收線圈L2、諧振補(bǔ)償電容C2串聯(lián)構(gòu)成，所述電容組包括超級(jí)電 容儲(chǔ)能裝置和連接在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置充電端的超級(jí)電容充電電壓電流檢測(cè)電路，所述接 收端電壓電流檢測(cè)電路和超級(jí)電容充電電壓電流檢測(cè)電路的輸出端連接無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送電 路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，其特征是，所述 三相整流電路為6個(gè)二極管組成的二極管三相橋式整流電路，二極管三相橋式整流電路的 兩個(gè)輸出端之間連接濾波電容C0,所述單相逆變電路由4個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管和其反并聯(lián)二極管 組成，其中二極管VD1和二極管VD3陰極相連并連接三相整流電路的輸出正極，二極管VD2 和二極管VD4陽(yáng)極相連并連接到三相整流電路的輸出負(fù)極，二極管VD2陰極和二極管VD1 陽(yáng)極連接到電路節(jié)點(diǎn)al，二極管VD4陰極和二極管VD3陽(yáng)極連接到電路節(jié)點(diǎn)bl ;輸入三相 交流電壓Ua、Ub、Uc經(jīng)二極管三相橋式整流電路和濾波電容C0變換成直流電壓，經(jīng)單相逆 變電路變換成高頻交流電壓，從al、bl點(diǎn)輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，其特征是，所述 商頻整流電路為4個(gè)_極管組成的單相商頻整流橋電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)觀光車電磁共振式無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，其特征是，所述 超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置由超級(jí)電容串并聯(lián)組成。
【文檔編號(hào)】B60L11/00GK203840065SQ201420115292
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】董經(jīng)貴 申請(qǐng)人:江蘇雅迪科技發(fā)展有限公司