CN104362713A - 一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩，包括：供电端，包括设置在路灯顶部的光伏阵列和电网电源，所述光伏阵列通过直流汇流器与储能蓄电池相连；无线发送端，包括主MCU、整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器和无线发射线圈，储能蓄电池输出端和电网电源均通过智能切换开关与整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器连接输出高频电磁功率，然后加载到发射线圈上；所述智能切换开关、整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器控制端与主MCU输出端连接，无线接收端，包括无线接收线圈，所述无线接收线圈与发射线圈磁共振设置，将接收到的高频电磁信号经高频降压变压器降压、整流器整流后输出至电动汽车工作电池。

Description

一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩
技术领域
本发明涉及电动汽车充电桩领域，尤其涉及一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩。
背景技术
电动汽车充电站是指为电动汽车充电的站点，与现在的加油站相似。随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分，以及国务院确定的战略性新兴产业之一，必将成为今后中国汽车工业和能源产业发展的重点。当前电动汽车主要的充电方式有普通充电的充电桩、快速充电的充电站及可更换电池的换电站。但是这三种方式都有一定的弊端，但共同缺陷在于：有线连接的共同标准问题。普通充电方式多为交流充电，一次需要八到十个小时才能充满，这将大量占用充电等待时间，增大充电站建设规模。快速充电方式多为直流充电，一次充电需要几十分钟，而快速充电会降低电池的使用寿命，而且对城市电网的冲击不可忽视。而更换电池的方式主要面临的问题有电池的电动汽车的标准化、电池的流通管理问题等等。随着无线充电技术的发展，人们逐渐将目光放在无线充电技术，研究其在电动汽车充电领域的应用。 
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种充电灵活、高效的电动汽车无线充电桩。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩，包括：
供电端，包括设置在路灯顶部的光伏阵列和电网电源，所述光伏阵列通过直流汇流器与储能蓄电池相连；
无线发送端，包括主MCU、整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器和无线发射线圈，储能蓄电池输出端和电网电源均通过智能切换开关与整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器连接输出高频电磁功率，然后加载到发射线圈上；所述智能切换开关、整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器控制端与主MCU输出端连接，主MCU发出PWM脉冲驱动信号驱动高频逆变器逆变，通过智能切换开关实现光伏电能和电网电能之间的切换；所述无线发射线圈设置在无线发射盘内，所述无线发射盘通过支架固定在路灯桩体顶端对应路面侧；
无线接收端，包括无线接收线圈，所述无线接收线圈设置在电动汽车车顶，将接收到的高频电磁信号经高频降压变压器降压、整流器整流后输出至电动汽车工作电池，所述无线发射线圈与无线接收线圈同频共振设置，即无线发射线圈震荡磁场频率和无线接收线圈固有频率相同或相近，此时产生共振，从而实现电能的无线传输。
更进一步的，所述支架上还设置有路灯，主MCU驱动路灯的打开或关闭。
更进一步的，无线发射盘为锰锌高导磁材料制成的盘状结构，其除无线电能发送侧的其他侧面均覆盖有电磁绝缘层。
更进一步的，所述无线接收端设有从MCU，所述从MCU与高频降压变压器连接，并与主MCU进行无线通信，从MCU对电动汽车工作电池充电状态进行监控，并实时传送给主MCU，主MCU对传输电量计量计费，通过两者之间的通信完成充电状态的开启和关闭。
更进一步的，主MCU连接有液晶显示器，液晶显示器设置在路灯桩体上，对充电桩当前工作状态进行显示。
更进一步的，主MCU还连接有CAN总线、以太网总线和无线通信单元，并通过CAN总线实现多个充电桩之间的通信，以太网总线和无线通信单元分别实现与充电桩控制平台和用户的通信，便于充电桩控制平台对充电桩进行监控，同时用户也可以通过手机对当前充电状态进行查阅、并可以实现手机支付交易。
有益效果：（1）本发明提供与路灯一体化的充电桩，安装时不需要占用公共面积，降低运营成本，提高公共充电桩的普及率；（2）本发明提供的电动汽车无线充电桩避免了有线充电的缺陷，在电动汽车顶部设置无线接收线圈，且无线发射线圈与无线接收线圈同频共振设置，实现磁共振电能传输，大大提高了无线传输效率，并能实现电动汽车移动充电；（3）现有很多路灯均为光伏路灯，但电能并未得到有效利用，本发明通过智能切换开关实现光伏电能和电网电能之间的电源切换，在光伏储能不足时，才启动电网电源，提高能源利用率，也更符合电动汽车的设计理念。
附图说明
图1为本发明提供的无线充电桩结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩，包括：
供电端，包括设置在路灯桩体1顶部的光伏阵列2和电网电源，所述光伏阵列2通过直流汇流器与储能蓄电池相连；
无线发送端，包括主MCU、整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器和无线发射线圈，储能蓄电池输出端和电网电源均通过智能切换开关与整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器连接输出高频电磁功率，然后加载到发射线圈上；所述智能切换开关、整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器控制端与主MCU输出端连接，主MCU发出PWM脉冲驱动信号驱动高频逆变器逆变，通过智能切换开关实现光伏电能和电网电能之间的切换；所述无线发射线圈设置在无线发射盘4内，所述无线发射盘4通过支架5固定在路灯桩体1顶端对应路面侧；
无线接收端，包括无线接收线圈3，所述无线接收线圈3设置在电动汽车车顶，将接收到的高频电磁信号经高频降压变压器降压、整流器整流后输出至电动汽车工作电池，所述无线发射线圈与无线接收线圈3同频共振设置，即无线发射线圈震荡磁场频率和无线接收线圈固有频率相同或相近，此时产生共振，从而实现电能的无线传输，使用时只要电动汽车处于充电桩附近就可以实现无线充电。
所述支架上还设置有路灯6，主MCU驱动路灯6的打开或关闭。
无线发射盘为锰锌高导磁材料制成的盘状结构，其除无线电能发送侧的其他侧面均覆盖有电磁绝缘层。
所述无线接收端设有从MCU，所述从MCU与高频降压变压器连接，并与主MCU进行无线通信，从MCU对电动汽车工作电池充电状态进行监控，并实时传送给主MCU，主MCU对传输电量计量计费，通过两者之间的通信完成充电状态的开启和关闭。
主MCU连接有液晶显示器7，液晶显示器7设置在路灯桩体上，对充电桩当前工作状态进行显示。
主MCU还连接有CAN总线、以太网总线和无线通信单元，并通过CAN总线实现多个充电桩之间的通信，以太网总线和无线通信单元分别实现与充电桩控制平台和用户的通信，便于充电桩控制平台对充电桩进行监控，同时用户也可以通过手机对当前充电状态进行查阅、并可以实现手机支付交易。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩，其特征在于包括：
供电端，包括设置在路灯顶部的光伏阵列和电网电源，所述光伏阵列通过直流汇流器与储能蓄电池相连；
无线发送端，包括主MCU、整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器和无线发射线圈，储能蓄电池输出端和电网电源均通过智能切换开关与整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器连接输出高频电磁功率，然后加载到发射线圈上；所述整流滤波器、DC-DC转换器、高频逆变器控制端与主MCU输出端连接；所述无线发射线圈设置在无线发射盘内，所述无线发射盘通过支架固定在路灯桩体顶端对应路面侧；
无线接收端，包括无线接收线圈，所述无线接收线圈设置在电动汽车车顶，将接收到的高频电磁信号经高频降压变压器降压、整流器整流后输出至电动汽车工作电池，所述无线发射线圈与无线接收线圈同频共振设置。
2.根据权利要求1所述的一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩，其特征在于：所述主MCU发出PWM脉冲驱动信号驱动高频逆变器逆变。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩，其特征在于：所述支架上还设置有路灯。
4.根据权利要求3所述的一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩，其特征在于：所述主MCU驱动路灯的打开或关闭。
5.根据权利要求1所述的一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩，其特征在于：无线发射盘为锰锌高导磁材料制成的盘状结构，其除无线电能发送侧的其他侧面均覆盖有电磁绝缘层。
6.根据权利要求1所述的一种基于光伏供电的路灯式电动汽车无线充电桩，其特征在于：所述无线接收端设有从MCU，所述从MCU与高频降压变压器连接，并与主MCU进行无线通信。
7.根据权利要求1所述一种电动汽车蜂窝式无线充电桩，其特征在于：所述主MCU连接有液晶显示器。
8.根据权利要求1或7所述一种电动汽车蜂窝式无线充电桩，其特征在于：主MCU还连接有CAN总线、以太网总线和无线通信单元，并通过CAN总线实现多个充电桩之间的通信。
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