小功率道路行驶充电方法及系统与流程

本发明涉及电动汽车充电装置领域，具体涉及一种小功率道路行驶充电方法及系统。

背景技术：

目前电动汽车电池的固定充电方式有两种，一种是家用220v交流电慢充，交流电经过整流变成直流后连接到电池上充电，大约需要8个小时左右才能充满；另一种是专用直流充电站快冲，大电流直流电直接连接到电池上充电，15分钟可以充电80％左右。前者充电时间长，不能满足电动汽车长距离运输的需要，后者虽然充电时间较短，但必须在公路旁边建设大量的充电站，由于充电站建设既要占用大量的土地，而且单个充电站建设费用较高，将会给社会造成不必要的经济压力。

基于上述问题，在国外，一种可以实现电动汽车边行驶边充电的太阳能道路充电系统应运而生，但是其基于电磁感应原理设计所得的，需要使用高成本的逆变器，而且铜损、铁损都很显著，经济性和实用性均很差。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种小功率道路行驶充电方法及系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

小功率道路行驶充电方法，包括如下步骤：

s1、在水泥公路路面用胶平展的敷设两条平行设置的由一定大小的金属板构成的充电条，并用交叉的胶质铜导线将前后四块金属板连接起来，形成一个充放电周期；不间断连接这样的充放电体系，直到一个电源输入单元结束(如5km或10km)。

s2、为了安全和加大电容量，在整个路面上喷涂树脂类涂料全面覆盖金属板、胶质铜导线及水泥公路路面；

s3、将220伏特或更高的直流电压接入两个起始端；

s4、在车载的变压器两端连接两块金属板，其几何尺寸大小视功率而定，并使得这两块金属板与地面金属板保持平行，形成一定的可变量电容，在车载变压器以一定的速度移动时，变压器的次级会输出一个交变电流，整流稳压后即可给车载电池充电。

优选地，所述金属板的尺寸为100×25cm²或25×25cm²。

优选地，所述胶质铜导线两端分别与所述金属板焊接。

优选地，所水泥公路路面上切割有用于镶嵌胶质铜导线的小槽，交叉点由深浅槽处理，以防车轮碾压损坏。

本发明提供了一种小功率道路行驶充电系统，包括通过胶铺设在水泥公路路面上的两条平行设置的由一定大小的金属板构成的充电条，前后四块金属板通过交叉的胶质铜导线相连，形成一个充放电周期；不间断连接这样的充放电体系，直到一个电源输入单元结束(如5km或10km)。整个路面上整个喷涂树脂类涂料全面覆盖金属板、胶质铜导线及水泥公路路面；路面起始端的两块金属板(或者中间金属板)接入220伏特或更高的直流电压，还包括安装在车载的变压器两端的两块金属板，所述的两块金属板与地面金属板平行设置，形成一定的可变量电容，在车载变压器以一定的速度移动时，变压器的次级会输出一个交变电流，整流稳压后即可给车载电池充电。

优选地，所述金属板的尺寸为100×25cm²或25×25cm²。100×25cm²尺度是考虑到行车时受到左右车辆的影响车辆发生横向位移时，车载充电片不脱离地面充电片考虑的。

优选地，所述胶质铜导线两端分别与所述金属板焊接。

优选地，所述水泥公路路面上切割有用于镶嵌胶质铜导线的小槽，交叉点由深浅槽处理，以防车轮碾压损坏。

本发明具有以下有益效果：

本发明基于电容式静电感应原理设计得到了一种新的小功率道路行驶充电方法。该方法可以使用市电，也可以使用道路两边的太阳能电站的直接输出，不需要逆变器，使用方便，建设成本低。

附图说明

图1为本发明实施例中路面上的金属板的铺设图。

图2为本发明实施例中车载拾电器的结构示意图。

图3为本发明实施例中的拾电模拟系统。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种小功率道路行驶充电方法，包括如下步骤：

s1、在水泥公路路面用胶平展的敷设两条平行设置的由一定大小的金属板构成的充电条，并用交叉的胶质铜导线将前后四块金属板连接起来，形成一个充放电周期；不间断连接这样的充放电体系，直到一个电源输入单元结束(如5km或10km)。；

s2、为了安全和加大电容量，在整个路面上喷涂树脂类涂料全面覆盖金属板、胶质铜导线及水泥公路路面；

s3、将220伏特或更高的直流电压接入两个起始端；

s4、在车载的变压器两端连接两块金属板，其几何尺寸大小视功率而定，并使得这两块金属板与地面金属板保持平行，形成一定的可变量电容，在车载变压器以一定的速度移动时，变压器的次级会输出一个交变电流，整流稳压后即可给车载电池充电，见图1和图2。其中，由车载变压器以及安装在车载的变压器两端的两块金属板构成车载拾电器。

本具体实施例的工作原理为：由图2可知，当车载变压器从左向右运动时，变压器初级连接的两个金属片和公路金属片形成两个串联式可变电容，其容量从零一最大。当它们的前边缘重合时电容开始形成，当前后两个边缘重合电容量最大，然后逐渐减小，直到重合部分为0，电容亦为0。在这过程中，形成的电容被充电，a板被感应出负电荷，b板正电荷；当金属板ab的后边缘mτ，pρ与金属板bα，对齐时，a、b两板的电荷通过变压器线圈中和；当ab两板的前边缘nγ，qε与金属板cζ，tπ重合时电容又一次形成，随着ab两板的移动电容逐渐增大，此时，b板感应出负电荷a板感应出正电荷，下一次与第二组金属板重合时，电荷达到最大，然后逐渐减小，当ab两板的前边缘nγ，qε与地面金属板边缘eλ，vψ重合时，电容为0，板极上的电荷通过变压器初级中和；当金属板ab前端移动到和fβ，zω重合时，另一个充电周期开始，周而复始。在充放电过程中，电流也是一个变化的过程，即形成交变电流。由电容和电荷的关系q＝uc，i＝dq/dt＝udc/dt；这里电压u不变，电容c在不断变化故而电流也随之变化。这个交变电流在变压器次级线圈中形成交变磁场，这可以在次级线圈中感应出交变电流。充电电压越高，充电电流就越大。在电容器不能做的很大的情况下，希望充电电压高一些。例如图1(a)金属片宽度为ab＝25cm，bc＝25cm，在车速为36km/h的情况下，即v＝10m/s时，充放电频率为20hz，当车速达到25m/s，充放电频率为50hz，这时车速为90km/h.

实施例

为了检验实际情况是否可行，以下模拟了90km/h时速下的情况。tdgc2j-0.5型调压器一台；db-10av型变压器一只；耐压为450v，电容量为1.5μf4只；4w200ω线绕电位器一只，电流表一只，电压表一只(或万用表二只)用多股胶质铜线连接成如图3的电路，测试它的输出情况：使用市电正好是90公里/小时的充放电频率，两边的电容采用串联形式，一方面是为了增加耐压，二是可以改变电容器的容量以适配道路用金属板的大小。电源变压器初级接两边电容，次级接负载电阻以及电流表、电压表。线绕电位器是为了变换不同阻值的负载。实验顺序及结果见表1.调压器输出电压从50伏开始到250伏结束，每隔50伏一次数据采样。值得注意的是输入电压逆序变化，输出电压有所不同。表1中的符号uab(v)是调压器输出电压；uc(v)单个电容器两端压降；ude(v)变压器初级电压；uo(v)变压器次级端空载时输出电压；uf(v)变压器次级端加20ω负载时电压；if(ma)在不同电压下流过负载的电流。

表1负载电阻r＝20ω时在不同电压下的电流以及无负载的输出情况

由实验结果可以看出：当电源电压达到250伏特的时候，无负载输出可以达到18伏特，接入负载后，输出电压有所下降；不难证明这是变压器铜损起作用(内阻压降)，如果设法减小变压器内阻，则有负载时的输出电压会进一步提高。

本具体实施还可以应用于停车场或车库充电，在停车场或车库停车时，两块车载金属板自动落下，与地面金属板形成电容，充电开始；行车时两金属板复位，不用人工操作，此时电源为市电即可。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。比如双车道或多车道可以并联敷设。