CN103269131A

CN103269131A - 一种电动汽车无线充电车位系统

Info

Publication number: CN103269131A
Application number: CN2013101943713A
Authority: CN
Inventors: 黄学良; 强浩; 黄哲忱; 陈琛
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2033-05-23
Also published as: CN103269131B

Abstract

本发明公开了一种电动汽车无线充电车位系统，包括：无线充电能量发射系统、车位控制器、交流接触器和高频电源。所述车位控制器包括读卡器、车位控制器MCU、有线以太网和无线通讯模块。所述读卡器固定在车位路面上；所述无线充电能量发射系统铺设在车位路面下；所述无线充电能量发射系统、交流接触器、高频电源依次连接；所述车位控制器MCU分别与读卡器、有线以太网和无线通讯模块连接；所述高频电源连接电网。本发明所述无线充电车位系统有效实现电动汽车无线充电时的身份确认，保证电动汽车参与智能电网互动时信息流的有序和可靠性；所述高频电源频率选择性强，是频率可调式无线电能传输系统走向工程化的新突破。

Description

一种电动汽车无线充电车位系统

技术领域

本发明涉及无线充电领域，特别涉及一种电动汽车无线充电车位系统。

背景技术

随着无线电能传输技术的发展，电动汽车无线充电技术越来越成熟。电动汽车的无线充电提高了电动汽车与电网的互动能力，使得驾驶者能够更加便捷地完成充电，电力公司的负荷调度更加灵活。

目前，虽然已经实现了电动汽车的无线充电，随着无线电能传输技术研究的不断升温及其相关应用领域的不断拓宽，越来越多的科学家对此项技术给予了足够的肯定。但多辆电动汽车进行充电时，其身份识别不能正确识别，无法保证电动汽车参与智能电网互动时信息流的有序和可靠性。且国内外现有的无线电能传输系统多半为电源频率不可调节系统，还有一部分无线电能传输系统通过冗繁的控制芯片与算法来实现部分频带内的频率可调，可这些系统适用性差，控制电路算法冗繁且操作起来很复杂，造价很高，在工程应用中越来越不被看好。

发明内容

本发明目的：本发明提出一种电动汽车无线充电车位系统，能有效实现电动汽车无线充电时的身份确认，保证电动汽车参与智能电网互动时信息流的有序和可靠性；提出一种无线电能传输装置，能实现频率可调，使可调式无线电能传输系统走向工程化。

技术内容：为了解决上述技术，本发明采用了如下的技术方案：

一种电动汽车无线充电车位系统，所述电动汽车无线充电车位系统包括：无线充电能量发射系统、车位控制器、交流接触器和高频电源；所述车位控制器包括读卡器、车位控制器MCU、有线以太网和无线通讯模块；所述读卡器固定在充电车位路面上；所述无线充电能量发射系统铺设在充电车位路面下；所述无线充电能量发射系统、交流接触器、高频电源依次连接；所述车位控制器MCU分别与读卡器、有线以太网和无线通讯模块连接；所述高频电源连接电网；其中，车位控制器：通过控制交流接触器的闭合和断开实现电动汽车无线充电的开始和停止；无线通讯模块：用于和电动汽车进行信息交互，接收电动汽车发出的充电命令、停止命令；获得电动汽车电池的实时数据，从电网侧对电动汽车充电进行有效的控制，进行电动汽车充电费用的结算；读卡器：用于对电动汽车充电时进行身份确认，当电动汽车进入车位后，读取车辆信息，并利用该信息将车辆与车位进行绑定；所述的高频电源包括可调有源晶振阵列、多级放大电路；所述可调有源晶振阵列作为信号源，用于产生不同能量传输频率的高频小信号；所述多级放大电路用于将可调有源晶振阵列产生的高频小信号进行逐级放大，为能量发射系统提供能量。

所述可调有源晶振阵列包括若干对应于不同电能传输要求的有源晶振，通过电磁互锁、自锁控制电路控制有源晶振的选定；所述可调有源晶振阵列还包括频率选择面板，所述频率选择面板上设置有若干选择按钮，所述选择按钮通过控制电路一一对应于有源晶振的控制开关其中，所述频率选择面板为非磁性铝制面板；所述电磁互锁、自锁控制电路采用机械式防火花电磁继电器直接进行连接；每一个有源晶振均对应一个机械式防火花电磁继电器，有源晶振的控制开关与对应的机械式防火花电磁继电器常开触点组成自锁式供电电路，同时该机械式防火花电磁继电器的常开触点与其余所有有源晶振的机械式防火花电磁继电器的常闭触点串联连接，构成互锁电路。

其中所述多级放大电路为多级晶体管式放大电力电子电路，每级放大，电路的输入阻抗为50欧姆，相邻级放大电路之间通过50欧姆同轴传输电缆相连；所述多级放大电路为三级推挽放大电路。

其中，所述无线充电能量发射系统由能量发射线圈和发送用高频陶介调谐电容串联组成，通过调节发送用高频陶介调谐电容调节能量发送系统的谐振频率，工作时，信号源的频率、无线充电能量发送系统的谐振频率和车载能量接收系统的谐振频率相同。

故本发明不仅提供了一种新的电动汽车无线充电车位系统初始方案，同时电源频率选择性强，且操作极其简单，是频率可调式无线电能传输系统走向工程化的新突破。

本发明具有以下有益效果：

（1）本发明采用所述的读卡器和无线通讯模块，有效解决了电动汽车充电时的身份确认问题及实现了车位系统与车载系统的可靠通讯。

（2）利用所述的有线以太网实现车位系统与配网系统的通讯，保证电动汽车参与智能电网互动时信息流的有序和可靠性。

（3）本发明采用了频率可调式高频电源，具有如下优势：结构简单，可根据用户及传输指标的需要选择合适的无线电能传输信号频率，且调节极其方便，且采用有源晶振作为信号源，频率稳定，可适用于长距离、大功率无线电能传输系统，工程应用性强；采用多级晶体管式放大电力电子电路作为信号的放大环节，功耗低，放大线性度好，可根据实际放大功率的要求，随机增减放大电路的级数，适用性强。

（4）本发明结构简单，易于实现，具有很大的实用性。

附图说明

图1为本发明的电动汽车无线充电车位系统的结构图；

图2 为本发明调频式高频电源的结构示意图；

图3为可调有源晶振阵列的结构示意图；

图4为频率选择面板的结构示意图；

图5为可调有源晶振阵列的部分控制电路结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，本发明的电动汽车无线充电车位系统包括：无线充电能量发射系统2、车位控制器10、交流接触器5和高频电源6；所述车位控制器10包括读卡器3、车位控制器MCU4、有线以太网9和无线通讯模块8；所述读卡器3固定在充电车位1内的路面上；所述无线充电能量发射系统2铺设在充电车位1的路面下；所述无线充电能量发射系统2、交流接触器5、高频电源6依次连接；所述车位控制器MCU4分别与读卡器3、有线以太网9和无线通讯模块8连接；所述高频电源6连接电网7，且高频电源6的频率可调。

其中，所述无线充电能量发射系统2由能量发射线圈和发送用高频陶介调谐电容串联组成，通过调节发送用高频陶介调谐电容调节能量发送系统的谐振频率；工作时，信号源的频率、无线充电能量发送系统的谐振频率和车载能量接收系统的谐振频率相同相同频率的调节，能够使能量发射系统和能量接收系统间产生超高速电磁耦合场，通过谐振式磁耦合无线电能传输，使得放大后的大功率高频能量能高效的供给负载。

读卡器3：用于对电动汽车充电时进行身份确认，当电动汽车进入充电车位1以后，通过读卡器3读取车辆的电子信息，并通过有线的方式将车位信息、车辆信息发送给车位控制器MCU4，并利用该信息将车辆与车位进行绑定。

车位控制器10：通过控制交流接触器的闭合和断开实现电动汽车无线充电的开始和停止。

无线通讯模块8：用于和电动汽车进行信息交互，接收电动汽车发出的充电命令、停止命令；获得电动汽车电池的实时数据，从电网侧对电动汽车充电进行有效的控制，进行电动汽车充电费用的结算。

有线以太网9负责所述车位系统与配网系统的通讯。

如图2所示，高频电源6包括可调有源晶振阵列、多级放大电路；所述可调有源晶振阵列作为信号源，用于产生不同能量传输频率的高频小信号；所述可调有源晶振阵列包括若干对应于不同电能传输要求的有源晶振，通过电磁互锁、自锁控制电路控制有源晶振的选定；如图5所示，所述电磁互锁、自锁控制电路采用机械式防火花电磁继电器直接进行连接；每一个有源晶振均对应一个机械式防火花电磁继电器，有源晶振的控制开关与对应的机械式防火花电磁继电器常开触点组成自锁式供电电路，同时该机械式防火花电磁继电器的常开触点与其余所有有源晶振的机械式防火花电磁继电器的常闭触点串联连接，构成互锁电路。

如图4所示，所述可调有源晶振阵列还包括频率选择面板，所述频率选择面板上设置有若干选择按钮，所述选择按钮通过控制电路一一对应于有源晶振的控制开关其中，所述频率选择面板为非磁性铝制面板。

所述多级放大电路用于将可调有源晶振阵列产生的高频小信号进行逐级放大，为能量发射系统提供能量。所述多级放大电路为多级晶体管式放大电力电子电路，具体为三级推挽放大电路，每级放大电路的输入阻抗为50欧姆，相邻级放大电路之间通过50欧姆同轴传输电缆相连。

本发明的高频电源6具有如下特点：1、通过调节信号源频率来改变系统传输频率，通过电磁继电器主电路及控制电路，达到选择合适有源晶振频率的目的，从而选择合适的系统能量传输谐振频率；2、电动汽车无线充电系统能量发生源由有源晶振与多级晶体管式放大电力电子电路组成，信号放大线性度好，效率高，信号源频率可在1M~30M自由选择，能够为无线电能传输系统提供合适的、稳定的高频正弦信号源；3、传输频率通过频率选择面板一键式调节，操作简单，无需外加控制芯片电路即可实现由有源晶振发出的稳定的系统传输频率，且频率选择采用电磁继电器直接控制，安全方便，且可靠性高。

本发明的工作原理：电动汽车需要充电时，进入充电车位1，读卡器3读取车辆的电子信息，并通过有线的方式将车位信息、车辆信息发送给车位控制器MCU4完成身份确认。电动汽车发出充电指令，车位控制器MCU4通过连接的无线通讯模块8获取电动汽车充电指令，同时通过有线以太网9向配网系统发送充电申请。若充电申请成功，车位控制器MCU4发出信号，控制交流接触器5闭合，使得电网7经过高频电源6接入无线充电能量发射系统2，给电动汽车充电，直至充电结束；若充电申请失败，车位控制器MCU4通过有线以太网9向配网系统重复进行充电申请，直至申请成功。

以上实施例仅供说明本发明使用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims

1.一种电动汽车无线充电车位系统，其特征在于，所述电动汽车无线充电车位系统包括：无线充电能量发射系统、车位控制器、交流接触器和高频电源；所述车位控制器包括读卡器、车位控制器MCU、有线以太网和无线通讯模块；所述读卡器固定在充电车位路面上；所述无线充电能量发射系统铺设在充电车位路面下；所述无线充电能量发射系统、交流接触器、高频电源依次连接；所述车位控制器MCU分别与读卡器、有线以太网和无线通讯模块连接；所述高频电源连接电网；

其中，车位控制器：通过控制交流接触器的闭合和断开实现电动汽车无线充电的开始和停止；

无线通讯模块：用于和电动汽车进行信息交互，接收电动汽车发出的充电命令、停止命令；获得电动汽车电池的实时数据，从电网侧对电动汽车充电进行有效的控制，进行电动汽车充电费用的结算；

读卡器：用于对电动汽车充电时进行身份确认，当电动汽车进入车位后，读取车辆信息，并利用该信息将车辆与车位进行绑定；

高频电源：包括可调有源晶振阵列、多级放大电路；所述可调有源晶振阵列作为信号源，用于产生不同能量传输频率的高频小信号；所述多级放大电路用于将可调有源晶振阵列产生的高频小信号进行逐级放大，为能量发射系统提供能量。

2.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电车位系统，其特征在于：所述可调有源晶振阵列包括若干对应于不同电能传输要求的有源晶振，通过电磁互锁、自锁控制电路控制有源晶振的选定；所述可调有源晶振阵列还包括频率选择面板，所述频率选择面板上设置有若干选择按钮，所述选择按钮通过控制电路一一对应于有源晶振的控制开关其中，所述频率选择面板为非磁性铝制面板。

3.根据权利要求2所述的电动汽车无线充电车位系统，其特征在于：所述电磁互锁、自锁控制电路采用机械式防火花电磁继电器直接进行连接；每一个有源晶振均对应一个机械式防火花电磁继电器，有源晶振的控制开关与对应的机械式防火花电磁继电器常开触点组成自锁式供电电路，同时该机械式防火花电磁继电器的常开触点与其余所有有源晶振的机械式防火花电磁继电器的常闭触点串联连接，构成互锁电路。

4.根据权利要求1所述的电动汽车无线车位充电系统，其特征在于：所述多级放大电路为多级晶体管式放大电力电子电路，每级放大电路的输入阻抗为50欧姆，相邻级放大电路之间通过50欧姆同轴传输电缆相连。

5.根据权利要求根据权利要求1所述的电动汽车无线充电车位系统，其特征在于：所述多级放大电路为三级推挽放大电路。

6.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电车位系统，其特征在于：所述无线充电能量发射系统由能量发射线圈和发送用高频陶介调谐电容串联组成，通过调节发送用高频陶介调谐电容调节能量发送系统的谐振频率，工作时，信号源的频率、无线充电能量发送系统的谐振频率和车载能量接收系统的谐振频率相同。