專利名稱：一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車充電器，具體涉及一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置。
背景技術(shù)：
上世紀(jì)70年代全球三次石油危機爆發(fā)后，各跨國汽車公司先后開始研發(fā)各種類型的電動汽車。我國也在研發(fā)電動汽車的專項上投入了大量的人力、物力和財力，并取得了一系列科研成果，隨著全球能源危機的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國政府及汽車企業(yè)普遍認(rèn)識到節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動汽車將是解決這二個技術(shù)難點的最佳途徑。電動汽車作為新一輪的經(jīng)濟增長的突破口和實現(xiàn)交通能源轉(zhuǎn)型的根本途徑，已經(jīng)成為世界各主要國家和汽車制造廠商的共同的戰(zhàn)略選擇，也是各國汽車市場的戰(zhàn)略選擇。在各國政府的大力推動下，世界汽車產(chǎn)業(yè)進入了全面的交通能源轉(zhuǎn)型的時期，電動汽車進入了加速發(fā)展的新階段。我國已經(jīng)采取了一系列實質(zhì)的行動來啟動電動汽車的開發(fā)和使用。規(guī)定我國到2012年之前有10%的汽車必須使用可代替燃料。加快電動汽車市場化運營，不僅需要成熟的技術(shù)、更長的續(xù)航里程、敏銳的加速性，更需要充電站布設(shè)、電池的后期處理等一系列龐大的系統(tǒng)來支持電動車的日常使用，尤其是遍布城市各個角落的快速充電站是電動車能否盡快投入市場的關(guān)鍵所在。汽車充電技術(shù)的發(fā)展在一定程度上制約了電動汽車的發(fā)展，傳統(tǒng)的汽車充電技術(shù)多為有線接觸式充電即電動汽車充電樁或充電站，一般是通過插頭和插座來進行，但是在進行大功率充電時，這種充電方式存在高壓觸電的危險。存在摩擦和磨損，給高電壓等級電力系統(tǒng)的安全性、可靠性帶有一定的影響并縮短了電力設(shè)備的使用壽命，同時，受充電電流限制一般充電時間較長，由于存在導(dǎo)線連接，接口插拔，充電時間較長等，這種接觸式充電方式給人們的生產(chǎn)和生活帶來了嚴(yán)重的不便，安全上也存在一定隱患。實現(xiàn)供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備之間沒有導(dǎo)體接觸的無線供電成為電能傳輸?shù)闹匾芯糠较蛑?，特別是對大功率負(fù)載進行充、供電，無線輸電的想法很早就有人提出過，但是卻被很多科學(xué)家認(rèn)為根本無法實現(xiàn)。因為發(fā)射器發(fā)出的電磁能向四周分散傳送，人類無法對電磁能進行集中控制，就更談不到加以利用。2006年11月，美國麻省理工學(xué)院(MIT)物理系助理教授索爾賈?？?Marin Soljacic)提出一種可以通過無線電能傳輸技術(shù)利用電磁能的新理論。按照索爾賈?？说睦碚?，只要讓電磁能發(fā)射器同接收設(shè)備在相同頻率上產(chǎn)生共振，它們之間就可以進行能量互換。其領(lǐng)導(dǎo)的6人小組在這一理論基礎(chǔ)上進行了實驗。 利用兩個銅絲線圈充當(dāng)共振器，一個線圈與電源相連，作為發(fā)射器；另一個與臺燈相連，充當(dāng)接收器。結(jié)果，他們成功地把一盞距發(fā)射器2. 13米開外的60瓦電燈點亮，但是，電磁共振線圈龐大，且兩線圈要放置于相對固定位置，同時，傳輸功率只有60瓦，電能的傳輸效率只有40%左右，有一定的電磁輻射等，還只能處于試驗階段，無法進行大面積推廣。中國專利公告CN2504773Y公開了一種“無接觸式充電器裝置”具體介紹了該無線充電器包括一充電器和一電池包，在充電器內(nèi)部設(shè)有超聲波振動器及發(fā)射諧振器，電池包內(nèi)載有接受諧振器，這種無接觸式可以實現(xiàn)不需連接線路達到給電池充電目的，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜電能轉(zhuǎn)換效率低，電能損失大。還有中國專利公告CN1701905公開了“強電磁耦合感應(yīng)式充電器”介紹了 該充電器包括初級電源電路結(jié)構(gòu)部分、次級電源電路結(jié)構(gòu)部分，初級電源電路結(jié)構(gòu)部分輸入端與交流電源相連接，次級電源電路結(jié)構(gòu)部分包括整流、濾波電路，其輸出端接充電電池，初級電源電路結(jié)構(gòu)部分的輸出端為初級線圈，初級線圈繞在一半環(huán)形磁芯體的芯柱上，次級電源電路結(jié)構(gòu)部分的輸入端為次級線圈，次級線圈繞在另一半環(huán)形磁芯體的芯柱上，初級線圈上的半環(huán)形磁芯體與次級線圈上的半環(huán)形的磁芯體合在一起形成完整的環(huán)形磁芯體，工作時形成完整的環(huán)形磁路。這種無接觸式可以實現(xiàn)不需連接線路達到給電池充電目的，但技術(shù)方案在應(yīng)用在電動汽車充電時上下兩個半環(huán)形的磁芯體之間存在一定的間隙，同時，很難把兩個半環(huán)形的磁芯體合在一起形成完整的環(huán)形磁芯體，充電效率低，操作難度大，容易形成一定的電磁輻射不安全。由此可見無線輸電技術(shù)功率小、效率低和接觸式充電技術(shù)時間長和不安全等缺陷已經(jīng)影響社會經(jīng)濟的發(fā)展，特別是影響電動汽車的普及與推廣，影響節(jié)能減排目標(biāo)的實現(xiàn)，以上問題亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有無線輸電技術(shù)功率小效率低和接觸式充電技術(shù)時間長和不安全等缺陷，本發(fā)明提供一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置。本裝置的技術(shù)原理是電磁感應(yīng)原理。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置包括市電電源，初級整流濾波器，初級變換器，可分離電磁耦合器的原邊線圈，可活動原邊線圈支架，可分離電磁耦合器副邊線圈，聚磁鐵芯，可活動副邊線圈支架，次級整流濾波器，充電控制器，蓄電池，電動汽車。首先市電電源則采用220V的工頻交流電，把工頻交流電輸入到初級整流濾波器，初級整流濾波器采用全橋整流電路，從初級整流濾波器輸出穩(wěn)定的直流電，直流電的電壓范圍為12-800V，該穩(wěn)定的直流電輸入至初級變換器，經(jīng)初級變換器進行高頻逆變變換后，輸出頻率為ΙΟ-ΙΟΟΟΚΗζ的高頻交流電，也可不經(jīng)過變換器變換直接用50Hz的工頻交流電，該交流電輸送至可分離電磁耦合器的原邊線圈，可分離電磁耦合器的原邊線圈內(nèi)有聚磁鐵芯，聚磁鐵芯的一端凸出原邊線圈0-50mm，安裝在可活動原邊線圈支架上，可活動原邊線圈支架固定在地面上或地面以下，可活動原邊線圈支架可以上下移動0-500mm，可分離電磁耦合器副邊線圈安裝在電動汽車底部的可活動副邊線圈支架上，可活動原邊線圈支架可以上下移動0-50mm，分離電磁耦合器的原邊線圈通過可活動原邊線圈支架可以上下移動與可分離電磁耦合器副邊線圈通過可活動副邊線圈支架上下移動發(fā)生強電磁耦合，這樣實現(xiàn)高磁密度的能量傳輸，使傳輸能量效率大大提高。原、副兩線圈都是圓形的，且兩線圈面積相等，原副線圈的匝數(shù)比為1-300，副邊線圈端口輸出的是高頻交流電，經(jīng)次級整流濾波器整流后，通過充電控制器向車載蓄電池充電，車載充電控制器控制分別有信號與分離電磁耦合器的原邊線圈系統(tǒng)和分離電磁耦合器的副邊線圈系統(tǒng)聯(lián)系，當(dāng)電通汽車需要充電時，電動汽車停在分離電磁耦合器的原邊線圈的正上方，充電控制器發(fā)出信號，分別使可活動原邊線圈支架和可活動副邊線圈支架相向移動，可分離電磁耦合器的原邊線圈內(nèi)的聚磁鐵芯凸出的一端插入可分離電磁耦合器副邊線圈內(nèi)，實現(xiàn)強電磁耦合，對車載蓄電池進行充電，當(dāng)車載蓄電池充電結(jié)束后，分別使可活動原邊線圈支架和可活動副邊線圈支架自動回復(fù)原始狀態(tài)，完成一次充電過程。
本發(fā)明的有益效果1、采用無線電能輸送系統(tǒng)，使電能傳輸脫離傳統(tǒng)的導(dǎo)線傳輸模式，對付在供電更加安全便捷；2、分離電磁耦合器的原、副線圈分別安裝在固定位置和電動汽車上，大大便利了對電動汽車的充電過程；3、采用原、副邊線圈可相對移動，實現(xiàn)了強電磁耦合，大大提高了無限充電的效率。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1、為本發(fā)明一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置示意中1、220V市電入口，2、初級整流濾波器，3、初級變換器，4、可分離電磁耦合器的原邊線圈，5、聚磁鐵芯，6、可活動原邊線圈支架，7、可分離電磁耦合器的副邊線圈，8、可活動副邊線圈支架，9、次級整流濾波器，10、充電控制器，11、蓄電池，12、電動汽車。
具體實施例方式參照圖1，一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置包括1、220V市電入口，2、 初級整流濾波器，3、初級變換器，4、可分離電磁耦合器的原邊線圈，5、聚磁鐵芯，6、可活動原邊線圈支架，7、可分離電磁耦合器的副邊線圈，8、可活動副邊線圈支架，9、次級整流濾波器，10、充電控制器，11、蓄電池，12、電動汽車。實施時首先充電控制器10發(fā)出信號，電動汽車12?？吭诳煞蛛x電磁耦合器的原邊線圈4的正上方，可活動原邊線圈支架6向上移動， 同時可活動副邊線圈支架8向下移動，使可分離電磁耦合器的原邊線圈4上的聚磁鐵芯5 的凸出端，插入可分離電磁耦合器的副邊線圈7內(nèi)，實現(xiàn)強電磁耦合，無線充電裝置工作， 以220V的工頻交流電1為無線充電裝置的電力電源，工頻交流電經(jīng)過初級整流濾波器2的整流濾波，輸出穩(wěn)定的直流電力，經(jīng)過初級變換器3的逆變變換，輸出頻率為0. 5K-1000KH 高頻交流電，該高頻交流電輸入至可分離電磁耦合器的原邊線圈4，可分離電磁耦合器的原邊線圈4和可分離電磁耦合器的副邊線圈7通過聚磁鐵芯5發(fā)生強電磁耦合，實現(xiàn)電能傳輸，可分離電磁耦合器的副邊線圈7獲得的電能輸入次級整流濾波器9，經(jīng)次級整流濾波器 9整流后輸出穩(wěn)定的直流電，通過充電控制器10控制后給電動汽車10的車載蓄電池11的充電，當(dāng)蓄電池充滿后，充電控制器發(fā)出信號無線充電裝置停止充電，可活動原、副邊線圈支架恢復(fù)到原始狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置包括市電電源，初級整流濾波器，初級變換器，可分離電磁耦合器的原邊線圈，可活動原邊線圈支架，可分離電磁耦合器副邊線圈，聚磁鐵芯，可活動副邊線圈支架，次級整流濾波器，充電控制器，蓄電池，電動汽車；其特征在于可分離電磁耦合器的原邊線圈內(nèi)有聚磁鐵芯，安裝在可活動原邊線圈支架上，可活動原邊線圈支架固定在地面上或地面以下，可分離電磁耦合器副邊線圈安裝在電動汽車底部的可活動副邊線圈支架上，分離電磁耦合器的原邊線圈通過可活動原邊線圈支架可以上下移動與可分離電磁耦合器副邊線圈通過可活動副邊線圈支架上下移動發(fā)生強電磁耦合， 這樣實現(xiàn)高磁密度的能量傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置，其特征在于所述的可活動原邊線圈支架固定在地面上或地面以下，可活動原邊線圈支架可以上下移動 0-500mm，可分離電磁耦合器副邊線圈安裝在電動汽車底部的可活動副邊線圈支架上，可活動原邊線圈支架可以上下移動0-50mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置，其特征在于所述的原、副兩線圈都是圓形的，且兩線圈面積相等，原副線圈的匝數(shù)比為1-300。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置，其特征在于所述的分離電磁耦合器的原邊線圈內(nèi)有聚磁鐵芯，聚磁鐵芯的一端凸出原邊線圈0-50mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置，其特征在于所述的初級變換器，經(jīng)初級變換器進行高頻逆變變換后，輸出頻率為ΙΟ-ΙΟΟΟΚΗζ的高頻交流電，也可不經(jīng)過變換器變換直接用50Hz的工頻交流電，該交流電輸送至可分離電磁耦合器的原邊線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置，其特征在于所述的車載充電控制器控制分別有信號與分離電磁耦合器的原邊線圈系統(tǒng)和分離電磁耦合器的副邊線圈系統(tǒng)聯(lián)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6所述的一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置，其特征在于所述的電動汽車充電時，停在分離電磁耦合器的原邊線圈的正上方，充電控制器發(fā)出信號，分別使可活動原邊線圈支架和可活動副邊線圈支架相向移動，可分離電磁耦合器的原邊線圈內(nèi)的聚磁鐵芯凸出的一端插入可分離電磁耦合器副邊線圈內(nèi)，實現(xiàn)強電磁耦合， 對車載蓄電池進行充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置，其特征在于所述的當(dāng)車載蓄電池充電結(jié)束后，充電控制器發(fā)出信號，分別使可活動原邊線圈支架和可活動副邊線圈支架自動回復(fù)原始狀態(tài)。
全文摘要
一種強電磁耦合式電動汽車無線充電裝置包括市電電源，初級整流濾波器，初級變換器，可分離電磁耦合器的原邊線圈，可活動原邊線圈支架，可分離電磁耦合器副邊線圈，聚磁鐵芯，可活動副邊線圈支架，次級整流濾波器，充電控制器，蓄電池，電動汽車。把工頻交流電輸入到初級整流濾波器，從初級整流濾波器輸出穩(wěn)定的直流電，經(jīng)初級變換器進行高頻逆變變換后的高頻交流電，該交流電輸送至可分離電磁耦合器的原邊線圈，可分離電磁耦合器的原邊線圈內(nèi)有聚磁鐵芯，分離電磁耦合器的原邊線圈通過可活動原邊線圈支架可以上下移動與可分離電磁耦合器副邊線圈通過可活動副邊線圈支架上下移動發(fā)生強電磁耦合，這樣實現(xiàn)高磁密度的能量傳輸。
文檔編號H02J17/00GK102324776SQ201110276928
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者張虎, 王干 申請人:張虎, 王干