一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)，包括：輸入電源、第一整流濾波電路、高頻逆變電路、信號控制電路、分離式松耦合變壓器、第二整流濾波電路、儲能元件和電壓采樣電路；其中：輸入電源的輸入端與電網(wǎng)連接，輸出端與第一整流濾波電路連接；第一整流濾波電路與高頻逆變電路連接；高頻逆變電路與分離式松耦合變壓器的原邊繞組連接；分離式松耦合變壓器的副邊繞組與第二整流濾波電路連接；第二整流濾波電路與儲能元件連接；儲能元件與電壓采樣電路連接；電壓采樣電路與信號控制電路連接；信號控制電路與高頻逆變電路連接。本發(fā)明通過在系統(tǒng)中采用分離式松耦合變壓器，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中接收裝置與供電裝置接觸不可靠的問題。
【專利說明】—種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲能式電車充電【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，儲能式電車的充電系統(tǒng)包含了安裝在電車上的電能接收裝置以及安裝在地面的供電裝置，當(dāng)電車在充電點(diǎn)停車時(shí)就會自動感應(yīng)充電。在長期的使用過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的儲能式電車的充電系統(tǒng)在充電的過程中存在，電能接收裝置與供電裝置接觸不可靠、導(dǎo)體裸露不安全、充電系統(tǒng)位置固定不靈活等弊端，且現(xiàn)有的充電系統(tǒng)只能滿足小功率、近距離的電能傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)，通過在系統(tǒng)中采用分離式松耦合變壓器，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中接收裝置與供電裝置接觸不可靠的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)，包括:輸入電源、第一整流濾波電路、高頻逆變電路、信號控制電路、分離式松耦合變壓器、第二整流濾波電路、儲能元件和電壓采樣電路；其中:
[0005]所述輸入電源的輸入端與電網(wǎng)連接，輸出端與所述第一整流濾波電路連接；
[0006]所述第一整流濾波電路與所述高頻逆變電路連接；
[0007]所述高頻逆變電路與所述分離式松耦合變壓器的原邊繞組連接；
[0008]所述分離式松耦合變壓器的副邊繞組與所述第二整流濾波電路連接；
[0009]所述第二整流濾波電路與所述儲能元件連接；
[0010]所述儲能元件與所述電壓采樣電路連接；
[0011]所述電壓采樣電路與所述信號控制電路連接；
[0012]所述信號控制電路與所述高頻逆變電路連接。
[0013]優(yōu)選地，所述儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)還包括:連接在所述電壓采樣電路和所述信號控制電路之間的過流保護(hù)電路。
[0014]優(yōu)選地,所述儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)還包括:連接在所述高頻逆變電路與所述分離式松耦合變壓器的原邊繞組之間的原邊補(bǔ)償電路。
[0015]優(yōu)選地，所述儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)還包括:連接在所述分離式松耦合變壓器的副邊繞組與所述第二整流濾波電路之間的副邊補(bǔ)償電路。
[0016]優(yōu)選地，所述儲能元件為超級電容或蓄電池。
[0017]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明公開的一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)，通過輸入電源從電網(wǎng)獲取電能后，經(jīng)過第一整流濾波電路整流濾波后，輸出直流電至高頻逆變電路，產(chǎn)生的高頻交變電流在信號控制電路根據(jù)電壓采樣電路實(shí)時(shí)采集的儲能元件的輸出電壓的控制下，進(jìn)入分離式松耦合變壓器的原邊繞組，在臨近空間產(chǎn)生耦合高頻交變磁通，位于電車中的分離式松耦合變壓器的副邊繞組，在靠近原邊繞組時(shí)，通過感應(yīng)耦合高頻交變磁通，獲取感應(yīng)電動勢，并經(jīng)過第二整流濾波電路后，完成向儲能元件快速充電。由于充電系統(tǒng)通過分離式松耦合變壓器進(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)了電車能夠在一定的范圍內(nèi)自由移動，提高了電車的靈活性，且解決了現(xiàn)有技術(shù)中充電系統(tǒng)接觸不可靠、導(dǎo)體裸露不安全的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例公開的一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例公開的儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)一次側(cè)電路原理圖；
[0022]圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例公開的儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)二次側(cè)電路原理圖；
[0023]圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例公開的聞頻逆變電路的全橋逆變拓?fù)潆娐穲D；
[0024]圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例公開的過流保護(hù)電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例公開了一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)，通過在系統(tǒng)中采用分離式松耦合變壓器，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中接收裝置與供電裝置接觸不可靠的問題。
[0027]如圖1所不,為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng),包括:輸入電源101、第一整流濾波電路102、高頻逆變電路103、信號控制電路104、分離式松耦合變壓器105、第二整流濾波電路106、儲能元件107和電壓采樣電路108 ;其中:
[0028]輸入電源101的輸入端與電網(wǎng)連接，輸出端與第一整流濾波電路102連接；
[0029]第一整流濾波電路102與高頻逆變電路103連接；
[0030]高頻逆變電路103與分離式松耦合變壓器105的原邊繞組連接；
[0031]分離式松耦合變壓器105的副邊繞組與第二整流濾波電路106連接；
[0032]第二整流濾波電路106與儲能元件107連接；
[0033]儲能元件107與電壓采樣電路108連接；
[0034]電壓采樣電路108與信號控制電路104連接；
[0035]信號控制電路104與高頻逆變電路103連接。[0036]上述實(shí)施例中，輸入電源101、第一整流濾波電路102、高頻逆變電路103、信號控制電路104、分離式松耦合變壓器105的原邊繞組安裝在地面?zhèn)取７蛛x式松耦合變壓器105的副邊繞組、第二整流濾波電路106、儲能元件107和電壓采樣電路108安裝在儲能式電車的底盤中。
[0037]上述實(shí)施例的工作原理為:通過輸入電源101從電網(wǎng)獲取電能后，經(jīng)過第一整流濾波電路102整流濾波后，輸出直流電至高頻逆變電路103，高頻逆變電路103產(chǎn)生高頻交變電流，同時(shí)，電壓采樣電路108實(shí)時(shí)的采集儲能元件107的輸出電壓，并將采樣得到的電壓信號通過無線的方式發(fā)送至信號控制電路104，信號控制電路104根據(jù)接收到的電壓信號控制高頻交變電流進(jìn)入分離式松耦合變壓器105的原邊繞組，在臨近空間產(chǎn)生耦合高頻交變磁通，位于電車中的分離式松耦合變壓器105的副邊繞組，在靠近原邊繞組時(shí)，通過感應(yīng)耦合高頻交變磁通，獲取感應(yīng)電動勢，并經(jīng)過第二整流濾波電路106后，完成向儲能元件107快速充電。
[0038]上述的儲能元件107可以為超級電容、蓄電池等。
[0039]在上述實(shí)施例中，通過將信號控制電路104安裝在地面?zhèn)龋軌驕p小儲能式電車的重量。通過電壓采樣電路108實(shí)時(shí)的采集儲能元件107的輸出電壓，并將采樣得到的電壓信號發(fā)送至信號控制電路104，能夠?qū)崿F(xiàn)對儲能元件107采用恒流源充電的方式進(jìn)行充電。通過在采用第一整流濾波電路102、第二整流濾波電路106和高頻逆變電路103，能夠提高分離式松耦合變壓器105原邊繞組中的電流頻率，從而減小激勵電流，提高充電系統(tǒng)的效率。通過采用分離式松耦合逆變器105，能夠?qū)崿F(xiàn)儲能式電車在一定的范圍內(nèi)自由移動，提高了電車的靈活性，且解決了現(xiàn)有技術(shù)中充電系統(tǒng)接觸不可靠、導(dǎo)體裸露不安全的問題。
[0040]本發(fā)明的另一實(shí)施例還公開了一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)，如圖2所不，包括:輸入電源201、第一整流濾波電路202、高頻逆變電路203、信號控制電路204、第一補(bǔ)償電路205、分離式松耦合變壓器206、第二補(bǔ)償電路207、第二整流濾波電路208、儲能元件209、電壓采樣電路210和過流保護(hù)電路211 ;其中:
[0041]輸入電源201的輸入端與電網(wǎng)連接，輸出端與第一整流濾波電路202連接；
[0042]第一整流濾波電路202與高頻逆變電路203連接；
[0043]高頻逆變電路203與第一補(bǔ)償電路205連接；
[0044]第一補(bǔ)償電路205與分離式松耦合變壓器206的原邊繞組連接；
[0045]分離式松耦合變壓器206的副邊繞組與第二補(bǔ)償電路207連接；
[0046]第二補(bǔ)償電路207與第二整流濾波電路208連接；
[0047]第二整流濾波電路208與儲能元件209連接；
[0048]儲能元件209與電壓采樣電路210連接；
[0049]電壓采樣電路210與過流保護(hù)電路211連接；
[0050]過流保護(hù)電路211與信號控制電路204連接；
[0051]信號控制電路204與高頻逆變電路203連接。
[0052]在上述實(shí)施例中，輸入電源201、第一整流濾波電路202、高頻逆變電路203、信號控制電路204、第一補(bǔ)償電路205、過流保護(hù)電路211和分離式松耦合變壓器206的原邊繞組安裝在地面?zhèn)取７蛛x式松耦合變壓器206的副邊繞組、第二補(bǔ)償電路207、第二整流濾波電路208、儲能元件209和電壓采樣電路210安裝在儲能式電車的底盤中。[0053]上述實(shí)施例的工作原理為:通過輸入電源201從電網(wǎng)獲取電能后，經(jīng)過第一整流濾波電路202整流濾波后，輸出直流電至高頻逆變電路203，高頻逆變電路203產(chǎn)生高頻交變電流，同時(shí)，電壓采樣電路210實(shí)時(shí)的采集儲能元件209的輸出電壓，并將采樣得到的電壓信號通過無線的方式發(fā)送至過流保護(hù)電路211，過流保護(hù)電路211根據(jù)接收到的電壓信號對信號控制電路204進(jìn)行過流保護(hù)后，將電壓信號發(fā)送至信號控制電路204，信號控制電路204根據(jù)接收到的電壓信號控制高頻交變電流經(jīng)過第一補(bǔ)償電路205進(jìn)行補(bǔ)償后，傳輸至分離式松耦合變壓器206的原邊繞組，在臨近空間產(chǎn)生耦合高頻交變磁通，位于電車中的分離式松耦合變壓器206的副邊繞組，在靠近原邊繞組時(shí)，通過感應(yīng)耦合高頻交變磁通，獲取感應(yīng)電動勢，并經(jīng)過第二補(bǔ)償電路207補(bǔ)償和第二整流濾波電路208整流濾波后，完成向儲能元件209快速充電。
[0054]上述的儲能元件209可以為超級電容、蓄電池等。
[0055]在上述實(shí)施例中，通過將信號控制電路204安裝在地面?zhèn)?，能夠減小儲能式電車的重量。通過電壓采樣電路210實(shí)時(shí)的采集儲能元件209的輸出電壓，并將采樣得到的電壓信號通過過流保護(hù)電路211進(jìn)行過流保護(hù)后，發(fā)送至信號控制電路204，能夠?qū)崿F(xiàn)對儲能元件209采用恒流源充電的方式進(jìn)行充電。通過在采用第一整流濾波電路202、第二整流濾波電路208和高頻逆變電路203，能夠提高分離式松耦合變壓器206原邊繞組中的電流頻率，從而減小激勵電流，提高充電系統(tǒng)的效率。通過第一補(bǔ)償電路205和第二補(bǔ)償電路207對分離式松耦合變壓器206的原邊和副邊進(jìn)行補(bǔ)償，能夠提高供電系統(tǒng)的性能。通過采用分離式松耦合逆變器206，能夠?qū)崿F(xiàn)儲能式電車在一定的范圍內(nèi)自由移動，提高了電車的靈活性，且解決了現(xiàn)有技術(shù)中充電系統(tǒng)接觸不可靠、導(dǎo)體裸露不安全的問題。
[0056]在上述實(shí)施例中，分離式松耦合變壓器選用的是MX2000鐵氧體，EE型磁芯；供電電壓的有效值為220V，輸出電壓為IlOV ;為充分利用磁芯，盡量減小變壓器內(nèi)阻，分離式松耦合變壓器的氣隙在40cm左右，傳輸效率約為90%。
[0057]第一整流濾波電路選用的是橋式整流電路，用電容濾波?？紤]到電網(wǎng)電壓的波動范圍為±10%，電容耐壓值應(yīng)大于1.1X2X220=342.2V ;電解電容的耐壓為450V ;為獲得較好的濾波效果，實(shí)際選擇電容為4個(gè)470uF電容并聯(lián)，耐壓為450V。
[0058]高頻逆變電路主要包括全橋電路和半橋電路，考慮到電源電壓利用率以及功率等級，高頻逆變電路選擇全橋逆變拓?fù)?。該供電系統(tǒng)設(shè)定工作頻率最高為ΙΟΟΚΗζ，最大輸出電壓為110V，功率開關(guān)管為M0SFET。
[0059]第二整流濾波電路采用橋式整流電路，整流二極管選用MUR8100，采用LC濾波方式。
[0060]信號控制電路為滿足最快速充電的要求，該充電系統(tǒng)選取恒流源充電的方法?？紤]到減輕整車負(fù)載和系統(tǒng)穩(wěn)定性，該系統(tǒng)采取信號控制電路對松耦合變壓器一次側(cè)控制的方案。
[0061]過流保護(hù)電路為保護(hù)信號控制電路主板電路，在將電壓信號送入信號控制電路前利用二極管進(jìn)行電壓鉗位。
[0062]電壓米樣電路選用的電壓模塊為KA20A/P,最大測量電壓500V,最大輸入電流20mA，輸出電流100mA，原邊電阻為IOK Ω，副邊電阻為30 Ω的功率電阻。
[0063]如圖3所不,為實(shí)施例公開的儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)一次側(cè)電路原理圖。[0064]如圖4所示，為實(shí)施例公開的出能說電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng)二次側(cè)電路原理圖。
[0065]如圖5所示,為實(shí)施例公開的高頻逆變電路的全橋逆變拓?fù)潆娐穲D。
[0066]如圖6所示，為實(shí)施例公開的過流保護(hù)電路的電路圖。
[0067]綜上所述,本發(fā)明公開的一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng),一方面，由于供電電源和用電設(shè)備之間通過空氣的疏松耦合，現(xiàn)有充電系統(tǒng)中的接觸網(wǎng)或接觸軌、受流器等都可以消失，用電設(shè)備可在一定的范圍內(nèi)自由移動，提高了用電設(shè)備的靈活性，且能夠適應(yīng)多種惡劣環(huán)境，實(shí)現(xiàn)無人自動充電和移動式充電。另一方面，由于本發(fā)明公開的充電系統(tǒng)由兩個(gè)相互獨(dú)立、無接觸的原副邊構(gòu)成，與傳統(tǒng)的接觸式滑動供電方式相比，不會產(chǎn)生碳積，不會污染環(huán)境，還可以大量節(jié)省布線所用的銅、塑料以及人力等資源，能夠有效的解決現(xiàn)有技術(shù)中接觸網(wǎng)或接觸軌帶來的市容市貌問題。另一方面，本發(fā)明公開的充電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的接觸式滑動供電方式相比，避免了導(dǎo)體的接觸摩擦，不會產(chǎn)生機(jī)械磨損、電腐蝕和化學(xué)腐蝕，提高了系統(tǒng)的可靠性，而且還能避免裸露導(dǎo)體的存在和接觸火花的產(chǎn)生，提高了對人和設(shè)備的安全性。另一方面，本發(fā)明公開的充電系統(tǒng)在保證儲能式電車所需行駛里程的前提下，能夠通過頻繁充電來減少儲能元件容量，減輕了車體的重量，提高了能量的有效利用率，降低了運(yùn)營維護(hù)成本。
[0068]本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0069]對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要求與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種儲能式電車電磁感應(yīng)充電系統(tǒng),其特征在于,包括:輸入電源、第一整流濾波電路、高頻逆變電路、信號控制電路、分離式松耦合變壓器、第二整流濾波電路、儲能元件和電壓采樣電路；其中: 所述輸入電源的輸入端與電網(wǎng)連接，輸出端與所述第一整流濾波電路連接； 所述第一整流濾波電路與所述高頻逆變電路連接； 所述高頻逆變電路與所述分離式松耦合變壓器的原邊繞組連接； 所述分離式松耦合變壓器的副邊繞組與所述第二整流濾波電路連接； 所述第二整流濾波電路與所述儲能元件連接； 所述儲能元件與所述電壓采樣電路連接； 所述電壓采樣電路與所述信號控制電路連接； 所述信號控制電路與所述高頻逆變電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括:連接在所述電壓采樣電路和所述信號控制電路之間的過流保護(hù)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括:連接在所述高頻逆變電路與所述分離式松耦合變壓器的原邊繞組之間的原邊補(bǔ)償電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括:連接在所述分離式松耦合變壓器的副邊繞組與所述第二整流濾波電路之間的副邊補(bǔ)償電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能元件為超級電容或蓄電池。
【文檔編號】H02J7/02GK103532251SQ201310498704
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】李林 申請人:南車株洲電力機(jī)車有限公司