CN104467124A - 地埋式电动汽车无线充电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置，该地埋式电动汽车无线充电装置设置于停车位地面下方，包括充电主机机芯、充电发射线圈、散热循环装置和抽湿装置，其中散热循环装置用于对充电主机机芯进行散热，抽湿装置对散热循环装置的腔体内部进行除湿处理；其中充电主机机芯包括NFC通信模块、微控制器、蓝牙通信模块、功率变换电路、工作状态指示、电源开关控制、无线通信模块和计量电路，可实现开机、远程缴费管理和充电管理等功能。本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置，具有安全性高，防雷击效果好，不占用城市空间资源、美化城市环境等优点。
Description
技术领域
本申请涉及电动汽车无线充电领域，尤其涉及一种地埋式电动汽车无线充电装置。
背景技术
随着地球石油资源的逐渐枯竭，以及地球环境污染的加剧，汽车作为主要污染源之一，在给人们生活带来方便的同时，其对环境的污染也不容忽视。为了减少汽车对环境的污染，电动汽车以其绿色环保在人们生活中的应用越来越广泛，电动汽车的推广对解决能源问题和环境问题具有很大的帮助。
采用无线充电的方式对电动汽车进行充电，对电动汽车的推广具有重要意义。对电动汽车进行无线充电的装置包括车辆端和非车辆端，非车辆端的无线充电装置为车辆端的无线充电装置提供能量。车辆端的无线充电装置可置于电动车辆上，若将电动汽车非车辆端的无线充电装置采用在停车位上建立充电桩的方式，即采用立地式的充电桩，存在着难以控制人为损害，或危及儿童安全等安全隐患，且具有防雷击效果差，占用城市空间资源等缺陷。
发明内容
本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置，该地埋式电动汽车无线充电装置设置于停车位地面下方，包括充电发射线圈、充电主机机芯、散热循环装置和抽湿装置；该充电发射线圈通过隔磁片置于散热循环装置的支撑盖板上；充电发射线圈通过保护板置于地面之下；充电发射线圈与充电主机机芯连接；充电主机机芯与抽湿装置置于散热循环装置形成的腔体内部；抽湿装置用于对散热循环装置形成的腔体内部进行除湿；散热循环装置与充电主机机芯热接触，对充电主机机芯进行循环散热。
上述充电主机机芯包括NFC通信模块、微控制器、蓝牙通信模块、功率变换电路、工作状态指示、电源开关控制、无线通信模块和计量电路；NFC通信模块在接收到表征车辆端按钮接通的信号后，发送唤醒信号至微控制器；微控制器在接收到唤醒信号后，控制电源开关控制闭合，并控制功率变换电路通过充电发射线圈发射磁脉冲信号；微控制器接收到车辆端的预付费信息后，通过蓝牙通信模块发送启动充电指令；微控制器通过蓝牙通信模块接收电动汽车的充电信息，根据充电信息控制功率变换电路通过充电发射线圈发射充电能量；微控制器通过蓝牙通信模块接收电动汽车车载电池信息，根据车载电池信息通过功率变换电路调整充电发射线圈发射的能量强度；工作状态指示与微控制器连接，用来指示充电状态；计量电路采集电动汽车的充电量，并将充电量发送至微控制器；微控制器根据充电量，以及无线通信模块接收来的电费收费标准，进行充电费用的计算，若付费金额不足，则控制电源开关控制关闭，充电主机机芯进入待机状态。
上述散热循环装置采用循环液在散热循环装置内部流动，用于对一种地埋式电动汽车无线充电装置的充电主机机芯进行循环散热；散热循环装置与土壤热接触，散热循环装置的热量通过土壤进行散热传递。散热循环装置包括容纳腔、隔热层、循环管、支撑盖板、冷却液箱、循环泵、散热器和储液桶；容纳腔为上端开口的柱体结构；隔热层采用隔热材料制成，隔热层覆盖于容纳腔柱体结构的外侧；支撑盖板覆盖于容纳腔柱体结构的上端，支撑盖板与容纳腔和隔热层接触，形成一密闭腔体；充电主机机芯置于密闭腔体内部，散热器与充电主机机芯热接触；循环管为循环管状结构，循环管缠绕于隔热层外壁上，循环管管壁采用导热材料制成，循环管内部具有循环液；冷却液箱内部具有冷却液，循环管置于冷却液箱的冷却液内；循环管内的循环液在循环泵的带动下循环流动，循环液通过散热器，对散热器进行降温；冷却液箱的外壁采用导热材料制成，冷却液箱与大地热接触，冷却液的热量通过外壁传递到大地。
上述散热循环装置还包括散热片，循环管内的循环液在循环泵的带动下循环流动，循环液通过散热器和散热片，对散热器、循环管和散热片进行降温；散热片部分或全部置于地面之上。
上述隔热层采用玻璃纤维、石棉、岩棉或硅酸盐形成的隔热材料制成；循环管采用金属、合金、金属化合物或聚乙烯形成的导热材料制成；循环液和冷却液为水或油，循环液与冷却液相同或不同。
上述隔磁片采用导磁材料制成。
上述无线通信模块为WIFI通信模块、3G无线通信模块、4G无线通信模块、GSM模块、CDMA模块或WCDMA模块中的一种或几种。
本申请的有益效果是：本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置，该地埋式电动汽车无线充电装置设置于停车位地面下方，包括充电主机机芯、充电发射线圈、散热循环装置和抽湿装置，其中散热循环装置用于对充电主机机芯进行散热，抽湿装置对散热循环装置的柱形腔体内部进行除湿处理；其中充电主机机芯包括NFC通信模块、微控制器、蓝牙通信模块、功率变换电路、工作状态指示、电源开关控制、无线通信模块和计量电路，可实现开机、远程付费管理和充电管理等功能。本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置，具有安全性高，防雷击效果好，不占用城市空间资源等优点。
附图说明
图1为本申请实施例结构示意图；
图2为本申请实施例充电主机机芯功能框图；
图3为本申请实施例位置示意图；
图4为本申请散热循环装置实施例示意图；
图5为本申请散热循环装置另一种实施例示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置，如图1所示，该地埋式电动汽车无线充电装置设置于停车位地面下方，该地埋式电动汽车无线充电装置包括充电发射线圈1、充电主机机芯2、散热循环装置3和抽湿装置4；充电发射线圈1通过隔磁片7置于散热循环装置3的支撑盖板24上，该隔磁片7采用导磁材料制成；充电发射线圈1通过保护板8置于地面之下，该保护板8可以采用亚克力、人造石、人造尼龙、大理石或瓷砖等非金属非导磁的绝缘材料制成。
充电发射线圈1与充电主机机芯2连接，如图1所示，该充电发射线圈1的抽头与充电主机机芯2连接。
充电主机机芯2与抽湿装置4置于散热循环装置3形成的腔体内部；抽湿装置4用于对散热循环装置3形成的腔体内部进行除湿；如图1所示，可在支撑盖板24上设置抽湿装置4的通气口9，用于将抽湿装置4与外部的气流贯通。
散热循环装置3与充电主机机芯2热接触，对充电主机机芯2进行循环散热。
在本实施例中，如图2所示，充电主机机芯2包括NFC通信模块31、微控制器32、蓝牙通信模块33、工作状态指示34、功率变换电路35、电源开关控制36、无线通信模块37和计量电路38。
上述蓝牙通信模块33和无线通信模块37通过外置天线的方式进行数据收发，如图3所示，可将天线设置在固定停车位的倒车限位脚内。如图1所示，可在支撑盖板24上设置外置天线线管6，设置在固定停车位的倒车限位脚内的外置天线可通过该外置天线线管6与蓝牙通信模块33和天线收发模块分别连接，具体的，如图3所示，可在固定停车位的两个倒车限位脚内各设置一个天线，一个天线用于与蓝牙通信模块33连接，另一个天线用于与天线收发模块连接。
上述计量电路38与电源连接，如图1所示，可在支撑盖板24上设置电源输入线管5，用于向散热循环装置3的容纳强内引入电源输入。
当安装有无线充电接收装置的电动汽车，停靠在安装有本申请所述的地埋式电动汽车无线充电装置的固定停车位时，若需进行电动汽车的充电，车辆使用者可接通电动汽车上的充电按钮以启动无线充电。
上述无线通信模块37为WIFI通信模块、3G无线通信模块、4G无线通信模块、GSM模块、CDMA模块或WCDMA模块中的一种或几种。
上述NFC通信模块31通过设置在如图3所示的固定停车位上的NFC通信线圈，接收到表征车辆端供电按钮接通的信号后，发送唤醒信号至微控制器32；由于充电主机机芯2一般处于待机状态，该唤醒信号用于唤醒充电主机机芯2，使其处于工作状态。
微控制器32在接收到唤醒信号后，控制电源开关控制36闭合，并控制功率变换电路35通过充电发射线圈1发射磁脉冲信号。当电源开关控制36闭合时，充电主机机芯2处于工作状态，当电源开关控制36打开时，充电主机机芯2处于待机状态。可在电动汽车上安装用于定位的霍尔器件，该霍尔器件可根据充电发射线圈1发射的磁脉冲信号输出电信号；车辆端的微控制器检测该电信号，根据该电信号对充电发射线圈1进行定位，判断充电发射线圈1与充电接收线圈是否对准，当充电发射线圈1与充电接收线圈的对准情况符合预设协议时，车辆端可进行电动汽车无线充电的付费操作，关于该付费操作，在申请号为201410715276.8、201410717718.2、201410717235.2的专利中已进行阐述，此处不再赘述；当充电发射线圈1与充电接收线圈的对准情况不符合预设协议时，车辆端会输出提示信号，车辆使用者可根据该提示信号进行车辆停车位置的调整，或利用车辆端的机械装置自动进行充电发射线圈1与充电接收线圈的对准。关于充电发射线圈1与充电接收线圈的对准，在本申请人的其它专利中已进行详细阐述，此处不再赘述。
微控制器32接收到车辆端的预付费信息后，通过蓝牙通信模块33发送启动充电指令；车辆端接收来自蓝牙通信模块33的启动充电指令后，发送电动汽车的充电信息，微控制器32通过蓝牙通信模块33接收电动汽车的充电信息，根据充电信息控制功率变换电路35通过充电发射线圈1发射充电能量；在本实施例中，上述充电信息包括电动汽车所需充电电压、充电电流以及车载电池的剩余电量等信息。
电动汽车的电池管理系统实时采集车载电池的电量信息，通过蓝牙通信模块33传送至微控制器32，微控制器32通过蓝牙通信模块33接收电动汽车的充电信息后，根据该充电信息通过功率变换电路35调整充电发射线圈1发射的能量强度。关于微控制器32根据该充电信息通过功率变换电路35调整充电发射线圈1发射的能量强度，在申请号为201410125089.4的专利中已进行详细阐述，此处不再赘述。
工作状态指示34用来指示地埋式电动汽车无线充电装置的充电状态；在进行电动汽车的无线充电时，工作状态指示34点亮，充电完成，工作状态指示34熄灭。如图3所示，工作状态指示34可以设置在固定停车位的停车限位脚内，当工作状态指示34可以设置在固定停车位的停车限位脚内时，为了保证工作状态指示34的显示效果，停车限位脚可以采用透明材料制成，如透明树脂、透明塑料等。
计量电路38采集电动汽车的充电量，并将充电量发送至微控制器32；微控制器32根据充电量，以及无线通信模块37接收来的电费收费标准，进行充电费用的计算。在其他实施例中，也可通过无线通信模块37将充电量发送至后台服务器进行计算，并通过无线通信模块37接收后台服务器的计算结果，判断付费金额是否足够。微控制器32完成充电扣款后，控制电源开关控制36打开，充电主机机芯2进入待机状态。
在本实施例中，该散热循环装置3采用循环液在散热循环装置3内部流动，用于对一种地埋式电动汽车无线充电装置的充电主机机芯2实现循环散热，该充电主机机芯2置于散热循环装置3的容纳腔内，散热循环装置3外部与土壤热接触，散热循环装置3的热量通过土壤传递出去。
图4为本申请散热循环装置3一种实施例结构示意图，如图4所示，该散热循环装置3包括容纳腔21、隔热层22、循环管23、支撑盖板24、冷却液箱25、循环泵26、散热器27和储液桶28。
上述容纳腔21为上端开口的柱体结构，容易理解的是，该柱体结构包括圆柱体或棱柱体，其中棱柱体包括三棱柱体、四棱柱体或五棱柱体等棱柱体结构。
上述隔热层22覆盖于容纳腔21柱体结构的外侧，该隔热层22采用隔热材料制成，在本实施例中，隔热层22采用玻璃纤维、石棉、岩棉或硅酸盐形成的隔热材料制成。采用隔热层22覆盖于容纳腔21柱体结构的外侧，使容纳腔21内的温度无法通过容纳腔21的腔壁向外辐射，增加了容纳腔21内温度的可控性。
上述支撑盖板24覆盖于容纳腔21柱体结构的上端，支撑盖板24与容纳腔21和隔热层22接触，形成一密闭腔体，充电主机机芯2置于该密闭腔体内部。地埋式电动汽车无线充电装置的充电发射线圈1置于支撑盖板24上。
上述散热器27与充电主机机芯2热接触，即充电主机机芯2内的热量可通过热传导传递到散热器27。电动汽车的充电主机机芯2内部包含有大功率变换电路，该大功率变换电路常使用半桥式或全桥式电路结构实现，通常使用IGBT或MOSFET等开关型电子器件作为该桥式电路结构的主开关器件。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。充电主机机芯2中的大功率器件IGBT模块和功率电容均安装至散热器27的散热板上，IGBT模块和功率电容工作过程中产生的热量传递到散热器27的散热板上。
上述循环管23为循环管状结构，该循环管23缠绕于隔热层22外壁上，循环管23管壁采用导热材料制成，在本实施例中，循环管23采用金属、合金、金属化合物或聚乙烯形成的导热材料制成。循环管23内部具有循环液，在本实施例中，该循环液为水或油等专用循环液。
上述冷却液箱25内部具有冷却液，在本实施例中，该冷却液为水或油等循环液；该循环液与冷却液可以相同，如都采用水或者油，也可以不同，如循环管23内的循环液采用水，冷却液箱25内的冷却液采用油等循环液。
该循环管23置于冷却液箱25的冷却液内。由于循环管23采用导热材料制成，将循环管23置于冷却液箱25的冷却液内，可在循环管23与冷却液箱25之间形成热传导，即当循环管23内循环液温度高于冷却液箱25内冷却液的温度时，热量从循环管23传递到冷却液箱25，利用冷却液箱25中的冷却液对循环管23传递过来的热量进行吸收，从而实现了循环管23的降温处理。该循环管23内的循环液在循环泵26的带动下循环流动，循环液通过散热器27，对散热器27进行降温。在本实施例中，如图1所示，循环管23一端与储液桶28一端连接，储液桶28另一端与散热器27一端连接，散热器27的另一端与循环泵26的一端连接，循环泵26的另一端与循环管23另一端连接。储液桶28具有第三端作为加液口。由于散热循环装置3中的循环液在工作过程中可能会产生蒸发等问题，因此在本实施例中设置储液桶28，可对循环液进行监控，在循环液被蒸发的情况下，可通过储液桶28的加液口进行加液处理，从而保持循环液水位的正常，为系统维护提供了便捷。
在本实施例中，充电主机机芯2中大功率器件在工作过程中产生的热量通过热传导传递到散热器27的散热板上，散热器27的一端与循环管23的一端连接，另一端与循环泵26的一端连接，循环泵26的另一端与循环管23的另一端连接，该循环管23内的循环液在循环泵26的带动下循环流动，循环液通过散热器27，带走散热器27的热量，实现了对散热器27的降温处理。进而由于散热器27与充电主机机芯2热接触，当散热器27的温度降低时，充电主机机芯2的温度随之降低，实现了对充电主机机芯2进行散热保护的目的。同时，为了避免随着散热的进行，循环管23内循环液的温度逐渐升高，影响散热效果，将该循环管23置于一冷却液箱25内，该冷却液箱25内具有冷却液，可通过该冷却液与循环管23进行热传导，对循环管23进行降温处理，且由于冷却液箱25的外壁采用导热材料制成，冷却液箱25中的冷却液可与大地进行热传递，将冷却液的热量传递到大地中去，从而实现了对冷却液的降温处理。当散热循环装置3的容纳腔内的温度为30摄氏度时，若IGBT模块的温升为30摄氏度，那么散热器27上的散热板的温升也约为30摄氏度，此时散热器27的温度约为60摄氏度，通过循环泵26中的循环液将热量从散热器27中带出，流经循环管23最终在冷却液箱25中自然降温，使复又循环进入散热器27进水口的循环液温度控制在30摄氏度左右，从而达到了散热的目的。
在充电主机机芯2功率较大的情况下，工作状态下会产生更多的热量，因此在实施例一的基础上，图5给出了本申请散热循环装置3另一种实施例结构示意图，如图5所示，本实施例中一种地埋式电动汽车无线充电散热循环装置3还包括散热片29。
循环管23内的循环液在循环泵26的带动下循环流动，循环液通过散热器27和散热片29，对散热器27和散热片29进行降温。在本实施例中，如图5所示，循环管23一端与储液桶28一端连接，储液桶28另一端与散热器27一端连接，散热器27的另一端与循环泵26的一端连接，循环泵26的另一端与散热片29的一端连接，散热片29的另一端与循环管23的另一端连接。
在本实施例中，散热片29部分或全部置于地面之上，将散热片29部分或全部置于地面之上，可将存在于地下的循环液循环到地面上，增加了可控性，尤其当循环液温度过高时，仅采用将热量循环传递到冷却液箱25进行散热，散热效果较慢，采用本实施例中的技术方案，通过增加散热片29的方式增加散热回路的散热面积，有利于实现更好的散热效果，尤其地，将该散热片29部分或全部置于地面之上，通过将散热片29与空气接触的方式进行散热，当散热片29的温度过高时，还可采用风扇等有助于空气流通的装置，对散热片29进行风冷散热以增强散热效果。
综上所述，本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置，该地埋式电动汽车无线充电装置设置于停车位地面下方，包括充电主机机芯、充电发射线圈、散热循环装置和抽湿装置，其中散热循环装置用于对充电主机机芯进行散热，抽湿装置对散热循环装置的柱形腔体内部进行除湿处理；其中充电主机机芯包括NFC通信模块、微控制器、蓝牙通信模块、功率变换电路、工作状态指示、电源开关控制、无线通信模块和计量电路，可实现开机、远程付费管理、充电管理等功能。本申请提供一种地埋式电动汽车无线充电装置，具有安全性高，防雷击效果好，不占用城市空间资源等优点。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (8)
1.一种地埋式电动汽车无线充电装置，其特征在于：
所述地埋式电动汽车无线充电装置设置于停车位地面下方；
所述地埋式电动汽车无线充电装置包括充电发射线圈、充电主机机芯、散热循环装置和抽湿装置；
所述充电发射线圈通过隔磁片置于所述散热循环装置的支撑盖板上；
所述充电发射线圈通过保护板置于地面之下；
所述充电发射线圈与所述充电主机机芯连接；
所述充电主机机芯与所述抽湿装置置于所述散热循环装置形成的腔体内部；所述抽湿装置用于对所述散热循环装置形成的腔体内部进行除湿；
所述散热循环装置与所述充电主机机芯热接触，对所述充电主机机芯进行循环散热。
2.如权利要求1所述的地埋式电动汽车无线充电装置，其特征在于：
所述充电主机机芯包括NFC通信模块、微控制器、蓝牙通信模块、功率变换电路、工作状态指示、电源开关控制、无线通信模块和计量电路；
所述NFC通信模块在接收到表征车辆端供电按钮接通的信号后，发送唤醒信号至微控制器；
所述微控制器在接收到所述唤醒信号后，控制所述电源开关控制闭合，并控制所述功率变换电路通过所述充电发射线圈发射磁脉冲信号；
所述微控制器接收到车辆端的预付费信息后，通过所述蓝牙通信模块发送启动充电指令；
所述微控制器通过所述蓝牙通信模块接收电动汽车的充电信息，根据所述充电信息控制所述功率变换电路通过所述充电发射线圈发射充电能量；
所述微控制器通过所述蓝牙通信模块接收电动汽车车载电池信息，根据所述车载电池信息通过所述功率变换电路调整所述充电发射线圈发射的能量强度；
所述工作状态指示与所述微控制器连接，用来指示充电状态；
所述计量电路采集电动汽车的充电量，并将所述充电量发送至所述微控制器；所述微控制器根据所述充电量，以及所述无线通信模块接收来的电费收费标准，进行充电费用的计算，若付费金额不足，则所述电源开关控制打开，所述充电主机机芯进入待机状态。
3.如权利要求1所述的地埋式电动汽车无线充电装置，其特征在于：
所述散热循环装置采用循环液在散热循环装置内部流动，用于对一种地埋式电动汽车无线充电装置的充电主机机芯进行循环散热；
所述散热循环装置与土壤热接触，所述散热循环装置的热量通过土壤进行散热传递。
4.如权利要求2所述的地埋式电动汽车无线充电装置，其特征在于：
所述散热循环装置包括容纳腔、隔热层、循环管、支撑盖板、冷却液箱、循环泵、散热器和储液桶；
所述容纳腔为上端开口的柱体结构；
所述隔热层采用隔热材料制成，所述隔热层覆盖于所述容纳腔柱体结构的外侧；
所述支撑盖板覆盖于所述容纳腔柱体结构的上端，所述支撑盖板与所述容纳腔和所述隔热层接触，形成一密闭腔体；
所述充电主机机芯置于所述密闭腔体内部，所述散热器与所述充电主机机芯热接触；
所述循环管为循环管状结构，所述循环管缠绕于所述隔热层外壁上，所述循环管管壁采用导热材料制成，所述循环管内部具有循环液；
所述冷却液箱内部具有冷却液，所述循环管置于所述冷却液箱的冷却液内；
所述循环管内的循环液在所述循环泵的带动下循环流动，所述循环液通过所述散热器，对所述散热器进行降温；
所述冷却液箱的外壁采用导热材料制成，所述冷却液箱与大地热接触，所述冷却液的热量通过所述外壁传递到大地。
5.如权利要求3所述的地埋式电动汽车无线充电装置，其特征在于：
所述散热循环装置还包括散热片，所述循环管内的循环液在所述循环泵的带动下循环流动，所述循环液通过所述散热器和所述散热片，对所述散热器、所述循环管和所述散热片进行降温；
所述散热片部分或全部置于地面之上。
6.如权利要求3所述的地埋式电动汽车无线充电装置，其特征在于：
所述隔热层采用玻璃纤维、石棉、岩棉或硅酸盐形成的隔热材料制成；
所述循环管采用金属、合金、金属化合物或聚乙烯形成的导热材料制成；
所述循环液和所述冷却液为水或油，所述循环液与所述冷却液相同或不同。
7.如权利要求1所述的地埋式电动汽车无线充电装置，其特征在于：所述隔磁片采用导磁材料制成。
8.如权利要求2所述的地埋式电动汽车无线充电装置，其特征在于：所述无线通信模块为WIFI通信模块、3G无线通信模块、4G无线通信模块、GSM模块、CDMA模块或WCDMA模块中的一种或几种。
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