一种基于石墨烯的电动汽车快速无线充电系统的制作方法

本实用新型属于石墨烯无线充电领域，具体涉及一种基于石墨烯的电动汽车快速无线充电系统。

背景技术：

能源危机和环境问题越来越受到人们的重视，电动汽车以其节能、环保、低噪声、零排放等优点受到人们的青睐，同时无线充电技术具有接触式充电所不能比拟的优势，因此对电动汽车采用无线充电技术更加符合未来社会的发展趋势。

电动汽车的充电方式分为有线充电和无线充电。有线充电在电能传输过程中易产生火花，影响用电设备的寿命和安全，同时维护困难、灵活性较差，在雨雪等恶劣环境下充电困难。而无线充电具有更高的灵活性和稳定性，能够减少对电网冲击的影响。利用无线充电技术可以实现人性化、智能化，同时还解决了接触式充电在安全维护方面的问题。

然而随着研究的深入，许多关键问题与瓶颈需要解决，这些问题的解决对于动态无线供电技术的发展具有指导性作用，如磁耦合机构设计与优化，提升传输品质因数、电磁兼容技术与能量传输鲁棒控制技术等。

目前国内外电动汽车无线充电技术的研究主要在于充电线路的研究和优化、磁耦合无线能量传输距离的优化以及降低电能损耗的研究等。本实用新型是基于石墨烯的电动汽车快速无线充电系统及工作方法是通过石墨烯新型材料的使用克服现有充电难题，如：电动汽车单次充电续航公里数较小、传统无线传输效率不高、传输时间较长、高速行驶状态无法充电等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种基于石墨烯的电动汽车快速无线充电系统，提高了传统无线充电效率，减少了充电时间。

为了达到上述目的，本实用新型包括置于车辆内部的石墨烯副边补偿线圈和置于底下的石墨烯原边补偿线圈，石墨烯副边补偿线圈连接电池组，电池组连接电机，石墨烯原边补偿线圈连接工频电网；

墨烯原边补偿线圈和石墨烯副边补偿线圈均采用石墨烯缠绕铁芯；

墨烯原边补偿线圈用于将发射线圈内的高频交流在空间内产生交变磁场，并产生感应交流电源；

墨烯副边补偿线圈用于接收墨烯原边补偿线圈中的感应交流电压，并发生谐振。

石墨烯副边补偿线圈连接AC/DC模块，AC/DC模块连接电池组。

工频电网连接AC/DC模块，AC/DC模块连接DC/AC模块，DC/AC模块连接石墨烯原边补偿线圈。

DC/AC模块连接谐振补偿模块，谐振补偿模块连接石墨烯原边补偿线圈，谐振补偿模块用于调节频率保持相位频率统一。

石墨烯副边补偿线圈连接伸缩装置。

电池组采用石墨烯电池组。

与现有技术相比，本实用新型使用石墨烯制成的线缆代替铜丝进行缠绕铁芯，减小阻值，增大电流，提升品质因数。提高了高磁导率，磁场强度保持不变的情况下，磁感应强度大小取决于磁导率较小的矫顽力和剩余磁感应强度，材料的越小，表示磁化和退磁能力强，磁滞回线越窄，那么在交变磁场中的损耗就越小；提高了高电阻率，在高频交变磁场中工作的磁芯具有润流损耗，电阻率高可以降低润流损耗的大小；提高了饱和磁感应强度，使磁芯面积、装置的体积变小。本实用新型通过高储能石墨烯材料与无线充电相融合，突破传统研发壁垒，为无线电动汽车的使用和发展提供新的方式。

进一步的，本实用新型采用石墨烯电池组代替传统锂电池，利用石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，使用石墨烯作为电池的阳极材料，其充放电速度将超过锂离子蓄电池的10倍，且充电10分钟可以跑1000公里。所以在汽车有效的使用寿命内，仅需充电数十次便可随意驾驶，不受公里数限制。

进一步的，本实用新型的石墨烯副边补偿线圈连接有伸缩装置，能够根据不同停车位调节与原边补偿线圈的距离，解决了因为充电环境不同而改变磁耦合的传输能力。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参见图1，本实用新型包括置于车辆内部的石墨烯副边补偿线圈和置于底下的石墨烯原边补偿线圈，石墨烯副边补偿线圈连接伸缩装置，石墨烯副边补偿线圈连接AC/DC模块，AC/DC模块连接石墨烯电池组，石墨烯电池组连接电机，工频电网连接AC/DC模块，AC/DC模块连接DC/AC模块，DC/AC模块连接谐振补偿模块，谐振补偿模块连接石墨烯原边补偿线圈，谐振补偿模块用于调节频率保持相位频率统一。

墨烯原边补偿线圈和石墨烯副边补偿线圈均采用石墨烯缠绕铁芯；墨烯原边补偿线圈用于将发射线圈内的高频交流在空间内产生交变磁场，并产生感应交流电源；墨烯副边补偿线圈用于接收墨烯原边补偿线圈中的感应交流电压，并发生谐振。

使用时，通过工频电网输入电流，经过AC/DC模块将交流电转换为直流，再经过DC/AC模块逆变转换成高频交流，通过谐振补偿模块统一相位频率，经过石墨烯原边补偿线圈将高频交流在空间内产生交变磁场，石墨烯副边补偿线圈感应交流电压发生谐振，然后通过AC/DC模块将高频交流整流转换为直流对石墨烯电池组进行充电，石墨烯电池组为电机进行供电，提供车辆行驶动力。

验证方法如下：

其中，k为线圈L1和线圈L2之间的耦合系数，m为变量I1和I2为线圈L1和L2的电流，M为线圈L1与L2的比率；

当耦合线圈采用石墨烯时L1和L2线圈电流几近相等，所以m＝1；

即：

而当耦合系数最大时为L1和L2相差90°，故：线圈的品质因数为：

那么线圈的传输效率为：

其中，Q1和Q2为线圈L1和L2传输效率，n为线圈L1与L2电阻比率，引入变量R1和R2为L1和L2电阻；

即：

所以，可见采用石墨烯作为补偿线圈能够使ψmax＝1，即提高了线圈间的耦合传输效率。

当大量电动汽车用无线充电设备运行时，会对周围的生物和电子设备产生影响，甚至会危害人体健康，在谈辐射色变的今天是很敏感的话题。本实用新型解决了如何优化电动车无线充电实现工程化进程中的电磁辐射问题，本实用新型因为使用石墨烯高储能电池组大幅度减少充电次数，从而减少耦合线圈的运行时间，减轻电磁对人和生物的辐射。