汽车创意设计论文类《具有无线电磁传感充电功能的磁悬浮混合动力(2)

此模式采用单一蓄电池作为储能动力源。它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进。所以，能够完全达到零排放。

传统的旋转电机车辆牵引方式是由电机旋转产生动力，通过一定的机械传动装置（齿轮和联轴节）传到轮轴上，再借助轮轨间的粘着作用形成牵引/制动力，牵引或制动车辆（如图5.1所示）。

图 5.1传统路面电动牵引力示意图

5.1.2 磁悬浮轨道的电磁牵引力模式

现如今，真空管道磁悬浮轨道运输系统已经取得了较好的成果。而我们设计的这种新混合动力模式则是建立在这种未来运输方式的基础上。

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在磁悬浮轨道运输中，采用的是直线电机车辆牵引方式，利用直线电机的车载定子与地面感应板的直接电磁作用，产生牵引、制动力，完全不需借助轮轨相互作用（如图5.2所示）。直线电机车辆采用直线电机牵引，轮轨系统支撑导向，可称为非粘着驱动系统。

图 5.2磁悬浮轨道的电磁牵引力示意图

电动汽车的动力系统多采用旋转电机，动力经传动系统传递到车轮。直线电机在直线运动领域有着无可比拟的优越性。它是一种将电能直接转换成直线运动的机械能、而不用任何中间转换机构的传动装置。直线电机具有起动性能好、无污染、噪声低等优点；而且由于直线电机的初级对次级具有5～8倍推力的吸力特点，故便于使用磁悬浮技术。汽车在车体内安装有超导线圈,轨道上分布有按一定规则排列的短路铝环。当超导线圈内通电时就产生强磁场,在列车以一定速度前进时,该强磁场就在路轨的铝环内产生感应电流,两者相互排斥而产生上浮力。速度愈大这个排斥力就愈大,当速度超过一定值(时速80km 以上) 时,列车就脱离路轨表面,最大距离可达数100mm以上。

5.2 与磁悬浮技术结合的无线电磁传感充电方式

5.2.1 无线充电技术

磁悬浮技术与无线电磁传感充电的共同点在于轨道与汽车之间产生的电磁现象，当进行无线充电式，安装于轨道的一次绕组和安装于车体上的二次绕组，通过电磁传感对汽车内的电池进行充电，从而达到汽车边行驶边充电。在汽车离开磁悬浮轨道后，电池重新获得足够的电力，继续采用电动牵引模式。

5.2.2 电动汽车用无线充电技术的特点

由于电动汽车的特殊使用环境和条件，其无线充电技术有以下特点: (1) 一次线圈和二次线圈间的气隙大; (2) 一次线圈和二次线圈间存在位置偏移; (3) 车载装置( 二次线圈) 必须要小型轻量化; (4) 电磁辐射安全; (5) 高效率低成本。

气隙大小根据二次线圈在车上的安装位置和一次线圈在轨道的设置而不同。二次线圈安装在车的底部、一次线圈埋设在地面以下的话，气隙长度至少为最小离地间隙(约150 mm) 。减小气隙可以实现无线充电装置的小型轻量化、高效率、低价格，磁通量泄漏也会

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减少。为方便施工，可以采用在轨道地面上设置一次线圈的方式，这样气隙约为50 ～ 100 mm。充电装置必须要有很强的对应位置偏移的能力。如果使用车轮挡块，前后方向的位置偏移可以控制在± 50 mm 以下，左右方向的位置偏移允许± 150 mm 的偏差。

1- 安装于隧道的一次绕组；2-安装于车体上的二次绕组；3-里兹电缆

图 5.3感应式充电系统

如图5.3所示，在感应式电能传输系统中，主电源由交流电提供，用于给一个集总圈提供电压，电流范围为5安培到125安培。由于集总圈是感应式的，必须要利用串联或并联电容器来减小供电电路中的工作电压和工作电流。电能接收垫线圈与主电源线圈通过磁性相连。通过调节接收垫线圈的工作频率，使其与配有串联或并联电容器的主电源线圈相一致，从而实现电能传输。另外，还需要一个开关控制器用来对电能传输进行控制。

参考文献

[1] 郭久亦.2030能源展望与节能（下）. 世界环境·热点关注

[2] 常丽君. 感受“飞车”充电的惬意 美开发高速公路电动汽车无线充电技术. 科技日报.2012.2.11

[3] 王素玉. 车载高温超导磁悬浮系统的设计. 西南交通大学超导技术研究所.低温与超导.2001.1

[4] 李炎炎. 真空管道运输系统管道实验模型概念设计. 硕士研究生论文.2008.3