CN103107576A - 一种电动汽车无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车无线充电系统，属于汽车技术领域。它解决了现有的原边线圈与副边线圈对接匹配难的问题。本电动汽车无线充电系统，包括无线充电发射板和无线充电接收板，还包括供电动汽车停泊的支撑平台和用于支撑无线充电发射板的支撑组件；无线充电接收板设置于电动汽车的底部且其接收面朝下底面；支撑组件和支撑平台之间至少设有能调节无线充电发射板高度的位置调节机构。可根据车辆位置快速调整无线充电发射板的高度，缩短无线充电发射板与无线充电接收板的距离，有效降低了由于车辆及无线充电发射板的位置引起的电量传输损耗，提升了能量传输效率，辐射也相应降低。

Description

一种电动汽车无线充电系统

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种电动汽车无线充电系统。

背景技术

随着经济发展与能源供给、环境污染之间的矛盾日益激化，节能降耗和减少对化石燃料的依赖已成为世界各国经济持续发展迫切需要解决的问题。电动汽车具有节油、环保、高效率的优点，世界各国科学家和工业界普遍认为电动汽车是二十一世纪重要的清洁交通工具。电动汽车充电站与充电网络是电动汽车规模化和产业化发展的重要基础设施。

随着能源危机和环境问题的广泛关注，混合动力汽车和电动车得到了长足的发展，但同时，一系列的问题也日益凸现。充电技术和充电站的建设就是其中一个重要的环节。传统的有线充电方式存在着充电插头规格不统一，标准化工作复杂，多次插拔后可能出现磨损或接触不良等问题，带来高压安全隐患。无线充电技术在一定程度上解决了有线充电接口的诸多弊端，但是充电效率却远远达不到有线充电。如何寻找一种更加方便，效率更好的充电方式是值得关注的问题。

如中国专利公布的一种强电磁耦合式电动汽车无线充电装置【申请号：201110276928.9】，它包括:市电电源,初级整流滤波器,初级变换器,可分离电磁耦合器的原边线圈,可活动原边线圈支架,可分离电磁耦合器副边线圈,聚磁铁芯,可活动副边线圈支架,次级整流滤波器,充电控制器,蓄电池,电动汽车。把工频交流电输入到初级整流滤波器,从初级整流滤波器输出稳定的直流电,经初级变换器进行高频逆变变换后的高频交流电,该交流电输送至可分离电磁耦合器的原边线圈,可分离电磁耦合器的原边线圈内有聚磁铁芯,分离电磁耦合器的原边线圈通过可活动原边线圈支架可以上下移动与可分离电磁耦合器副边线圈通过可活动副边线圈支架上下移动发生强电磁耦合,这样实现高磁密度的能量传输。但是这种无线充电装置需要操作人员事先将原边线圈与副边线圈对齐，才能进行充电，给驾驶员或充电操作员带来不便。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提供一种高效率的电动汽车无线充电系统，所述电动汽车无线充电系统不仅解决了充电对接匹配难的问题，而且大大的提高了充电过程中的安全性能。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电动汽车无线充电系统，包括无线充电发射板和无线充电接收板；其特征在于，本电动汽车无线充电系统还包括供电动汽车停泊的支撑平台和用于支撑无线充电发射板的支撑组件；所述的无线充电接收板设置于电动汽车的底部且其接收面朝下底面；所述的支撑组件和支撑平台之间至少设有能调节无线充电发射板高度的位置调节机构。

驾驶员将汽车停靠到支撑平台上，位置调节机构运行并将无线充电发射板的位置调整到正对无线充电接收板下方处，接通电源，开始无线充电。本电动汽车无线充电系统可根据车辆位置快速调整无线充电发射板的高度，缩短无线充电发射板与无线充电接收板的距离，有效降低了由于车辆及无线充电发射板的位置引起的电量传输损耗，提升了能量传输效率，辐射也相应降低。

在上述的电动汽车无线充电系统中，所述的支撑平台为地面或金属架。如果选为地面作为支撑平台，那么位置调节机构都可以埋藏在地面下，无线充电发射板与地面齐平，减少对地面空间的占用。如果选为金属架作为支撑平台，那么就方便对位置调节机构的检修。

在上述的电动汽车无线充电系统中，所述位置调节机构包括底板、固定在底板上的电机一和导向轴、套在支撑组件外且与支撑组件轴向固定的导向块、与导向块螺纹连接且与导向轴平行设置的丝杆，所述的导向块穿设在导向轴上，所述的丝杆由电机一驱动。电机一驱动丝杆转动，丝杆带动导向块沿着导向轴上下升降，由于导向块与支撑组件轴向固定，所以支撑组件也随着上下升降，达到控制无线充电发射板高度的目的。

作为另一种方案，在上述的电动汽车无线充电系统中，所述位置调节机构包括底板、固定在底板上的电机一、套设于支撑组件外并与支撑组件轴向固定的套筒、设于套筒外侧且沿着垂直地面方向延伸的齿条、以及与电机一相连接且能在电机一的驱动下转动的齿轮一，所述的支撑组件下端穿设于底板中且上端与无线充电发射板相固连的，所述齿轮一与齿条相啮合。电机一带动齿轮一转动，齿轮一与齿条啮合能带动齿条及套筒升降，支撑组件与套筒轴向固定，所以支撑组件随着套筒一起升降，达到控制无线充电发射板高度的目的。

在上述的电动汽车无线充电系统中，所述位置调节机构还包括电机二、与电机二相连接且能在电机二的驱动下转动的齿轮二、与齿轮二相啮合且套设于支撑组件上的齿轮三，当齿轮三转动时带动支撑组件一起转动；所述无线充电发射板偏心固设于支撑组件的顶部。电机二带动齿轮二转动，齿轮二与齿轮三啮合，齿轮三与支撑组件一起转动，由于支撑组件的顶部与无线充电发射板偏心固连，所以能在水平地面的横向上改变无线充电发射板的位置。使驾驶员不必对停车位置过多在意，可快速对无线充电接收板和无线充电发射板进行位置匹配，大大提高了充电速度。

在上述的电动汽车无线充电系统中，所述齿轮三的内壁上设有至少一沿着垂直地面方向延伸的连接槽，所述支撑组件的外周面上设有至少一沿着垂直地面方向延伸且嵌于连接槽中的连接部。连接部与连接槽相卡嵌，使得支撑组件与齿轮三周向固定，轴向不固定，所以支撑组件能相对齿轮三轴向上下升降。

在上述的电动汽车无线充电系统中，所述位置调节机构还包括电机三、固设于底板底部且与电机三的转轴相连接的滚轮、设于底板下方且纵向延伸的轨道，所述滚轮设于所述轨道中且能在电机三的驱动下沿着所述轨道移动。电机三驱动滚轮转动，滚轮带动底板沿着纵向设置的轨道前进，使无线充电发射板能在水平地面的纵向上前后移动，达到纵向调节无线充电发射板的目的。

在上述的电动汽车无线充电系统中，所述支撑组件具有沿着垂直地面方向贯穿其的中心孔，所述无线充电发射板的充电线束穿过所述中心孔与电源相连接。充电线束穿过支撑组件内部的中心孔将电源与无线充电发射板相连，线路布局合理，充电线束又能得到较好保护。

在上述的电动汽车无线充电系统中，所述电动汽车无线充电系统还包括套设于支撑组件上且位于套筒顶部的轴承，所述套筒的顶部端面凹设有贯穿套筒内侧面的凹口，所述轴承设于所述凹口中且与支撑组件紧配连接。轴承使得套筒与支撑组件在轴向上连接更加牢固，而且能使支撑组件相对套筒灵活转动。

在上述的电动汽车无线充电系统中，所述电动汽车无线充电系统还包括设于无线充电接收板处可发送无线信号的位移传感器和与上述电机一、电机二、电机三均电联接的控制器，所述控制器还包括能接收无线信号的无线接收单元以及处理位移传感器所检测信息的处理单元。位移传感器测量出汽车上无线充电接收板的精确位置，并将检测信息通过无线数据传输方式发送给控制器的无线接收单元，控制器判断出无线充电接收板的位置。电机一、电机二、电机三由控制器控制启闭，在控制器判断出无线充电接收板的位置后，控制器进行计算，并调节3个电机进行位置控制，使无线充电发射板准确到达计算出的位置。

与现有技术相比，本电动汽车无线充电系统具有以下优点：

1.相对于传统的有线充电桩，本装置在充电过程中没有机械上的链接，免去了对充电接口的匹配和频繁插拔对接口的磨损，大大减小了充电过程中的工作量，提高了充电效率，同时避免了操作者人体接触高压电，安全性也得到了提升。

2．位移传感器收集无线充电接收板的位置信息，控制器根据信息控制电机调整无线充电发射板的位置，实现自适应位置的控制模式。

3．位置调节机构位于地下，布局隐蔽，停车方便，不占用地面空间，而且三个电机的联动精确控制了无线充电发射板的位置。

附图说明

图1是本实施例一的电动汽车无线充电系统的示意图。

图2是本实施例二的电动汽车无线充电系统的示意图。

图中，1、无线充电发射板；2、无线充电接收板；3、支撑平台；4、支撑组件；5、底板；6、电机一；7、电机二；8、电机三；9、导向轴；10、导向块；11、丝杆；12、套筒；13、齿条；14、齿轮一；15、齿轮二；16、齿轮三；17、滚轮；18、中心孔；19、轴承。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，本电动汽车无线充电系统包括无线充电发射板1和无线充电接收板2，还包括供电动汽车停泊的支撑平台3和用于支撑无线充电发射板1的支撑组件4。无线充电接收板2设置于电动汽车的底部且其接收面朝下底面，支撑组件4和支撑平台3之间至少设有能调节无线充电发射板1高度的位置调节机构。

具体来说，支撑平台3可以为地面或金属架。如果选为地面作为支撑平台3，那么位置调节机构可以埋藏在地面下，无线充电发射板1与地面齐平，减少对地面空间的占用。如果选为金属架作为支撑平台3，那么就方便对位置调节机构的检修。

位置调节机构包括底板5、固定在底板5上的电机一6、套设于支撑组件4外并与支撑组件4轴向固定的套筒12、设于套筒12外侧且沿着垂直地面方向延伸的齿条13、以及与电机一6相连接且能在电机一6的驱动下转动的齿轮一14，支撑组件4下端穿设于底板5中且上端与无线充电发射板1相固连的，齿轮一14与齿条13相啮合。位置调节机构还包括电机二7、与电机二7相连接且能在电机二7的驱动下转动的齿轮二15、与齿轮二15相啮合且套设于支撑组件4上的齿轮三16，当齿轮三16转动时带动支撑组件4一起转动；无线充电发射板1偏心固设于支撑组件4的顶部。齿轮三16的内壁上设有至少一沿着垂直地面方向延伸的连接槽，支撑组件4的外周面上设有至少一沿着垂直地面方向延伸且嵌于连接槽中的连接部。位置调节机构还包括电机三8、固设于底板5底部且与电机三8的转轴相连接的滚轮17、设于底板5下方且纵向延伸的轨道，滚轮17设于轨道中且能在电机三8的驱动下沿着轨道移动。

支撑组件4具有沿着垂直地面方向贯穿其的中心孔18，无线充电发射板1的充电线束穿过中心孔18与电源相连接。电动汽车无线充电系统还包括套设于支撑组件4上且位于套筒12顶部的轴承19，套筒12的顶部端面凹设有贯穿套筒12内侧面的凹口，轴承19设于所述凹口中且与支撑组件4紧配连接。

电机一6通过齿轮一14和齿条13的配合，抬起套筒12和支撑组件4，实现上下升降的位置控制。电机7的旋转带动齿轮二15转动，齿轮二15又通过与之啮合的齿轮三16带动支撑组件4的旋转。由于无线充电发射板1是偏心固定在支撑组件4上的，横向位置也可以得到控制。电机三8通过驱动底板5下端的滚轮17，调节无线充电发射板1在纵向上位移。因此，通过三个电机的联动，精确地控制了无线充电发射板1的位置。

为了实现能自动调整无线充电发射板1的位置的功能，本电动汽车无线充电系统还包括设于无线充电接收板2处可发送无线信号的位移传感器和与电机一6、电机二7、电机三8均电联接的控制器，控制器还包括能接收无线信号的无线接收单元以及处理位移传感器所检测信息的处理单元。

驾驶者不必对停车位置过多在意，只要将车停到装有无线充电反射板的上方，本系统会通过位移传感器测量出汽车上无线充电接收板2的位置，通过控制器的计算，启动3个电机进行位置控制，把无线充电发射板1调整到无线充电接收板2正下方约10mm的位置，开始充电。这样就大大减少了两者之间的间隙，其相对位置也更加准确，有效降低了由于车辆及充电发射装置的位置引起的电量传输损耗，大大提升了能量传输效率，辐射也相应降低。

实施例二

如图2所示，与实施例一相比，区别在于位置调节机构中的调节高度部分，实施例二的位置调节机构包括底板5、固定在底板5上的电机一6和导向轴9、套在支撑组件4外且与支撑组件4轴向固定的导向块10、与导向块10螺纹连接且与导向轴9平行设置的丝杆11，导向块10穿设在导向轴9上，丝杆11由电机一6驱动。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车无线充电系统，包括无线充电发射板（1）和无线充电接收板（2）；其特征在于，本电动汽车无线充电系统还包括供电动汽车停泊的支撑平台（3）和用于支撑无线充电发射板（1）的支撑组件（4）；所述的无线充电接收板（2）设置于电动汽车的底部且其接收面朝下底面；所述的支撑组件（4）和支撑平台（3）之间至少设有能调节无线充电发射板（1）高度的位置调节机构。

2.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述的支撑平台（3）为地面或金属架。

3.根据权利要求2所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述位置调节机构包括底板（5）、固定在底板（5）上的电机一（6）和导向轴（9）、套在支撑组件（4）外且与支撑组件（4）轴向固定的导向块（10）、与导向块（10）螺纹连接且与导向轴（9）平行设置的丝杆（11），所述的导向块（10）穿设在导向轴（9）上，所述的丝杆（11）由电机一（6）驱动。

4.根据权利要求2所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述位置调节机构包括底板（5）、固定在底板（5）上的电机一（6）、套设于支撑组件（4）外并与支撑组件（4）轴向固定的套筒（12）、设于套筒（12）外侧且沿着垂直地面方向延伸的齿条（13）、以及与电机一（6）相连接且能在电机一（6）的驱动下转动的齿轮一（14），所述的支撑组件（4）下端穿设于底板（5）中且上端与无线充电发射板（1）相固连的，所述齿轮一（14）与齿条（13）相啮合。

5.根据权利要求4所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述位置调节机构还包括电机二（7）、与电机二（7）相连接且能在电机二（7）的驱动下转动的齿轮二（15）、与齿轮二（15）相啮合且套设于支撑组件（4）上的齿轮三（16），当齿轮三（16）转动时带动支撑组件（4）一起转动；所述无线充电发射板（1）偏心固设于支撑组件（4）的顶部。

6.根据权利要求5所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述齿轮三（16）的内壁上设有至少一沿着垂直地面方向延伸的连接槽，所述支撑组件（4）的外周面上设有至少一沿着垂直地面方向延伸且嵌于连接槽中的连接部。

7.根据权利要求2或3或4或5或6所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述位置调节机构还包括电机三（8）、固设于底板（5）底部且与电机三（8）的转轴相连接的滚轮（17）、设于底板（5）下方且纵向延伸的轨道，所述滚轮（17）设于所述轨道中且能在电机三（8）的驱动下沿着所述轨道移动。

8.根据权利要求7所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述支撑组件（4）具有沿着垂直地面方向贯穿其的中心孔（18），所述无线充电发射板（1）的充电线束穿过所述中心孔（18）与电源相连接。

9.根据权利要求8所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述电动汽车无线充电系统还包括套设于支撑组件（4）上且位于套筒（12）顶部的轴承（19），所述套筒（12）的顶部端面凹设有贯穿套筒（12）内侧面的凹口，所述轴承（19）设于所述凹口中且与支撑组件（4）紧配连接。

10.根据权利要求9所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述电动汽车无线充电系统还包括设于无线充电接收板（2）处可发送无线信号的位移传感器和与上述电机一（6）、电机二（7）、电机三（8）均电联接的控制器，所述控制器还包括能接收无线信号的无线接收单元以及处理位移传感器所检测信息的处理单元。

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