CN104917263A - 一种无线充电的地面发射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无线充电的地面发射装置，用以解决现有供电设备对车辆进行充电存在很多不利的问题。包括：电源模块、线圈天线模块、电压转化模块、检测模块和控制模块；所述的线圈天线模块由天线阵列组成，并且所述天线阵列中的每一天线单元对应一个电压转化模块和一个检测模块；所述的电压转化模块和检测模块与对应的天线单元相连，并且与电源模块相连；所述的控制模块与每一检测模块和每一天线单元分别相连。本发明的无线充电地面发射装置能够实现对电动车辆的无线充电功能。
Description
【技术领域】
本发明涉及无线充电领域，尤其是一种无线充电的地面发射装置。
【背景技术】
随着工业化进程的日益推进，电动的交通工具越来越多，电动车已经广泛的应用在人们的生活中，电动车辆也逐步面向市场，电动车辆其动力普遍采用蓄电池供电方式，它比传统的车辆排放量小很多，对环境的影响非常小，在全球一致呼吁加强环保的今天，电动车辆一定会因其无污染性和易扩展等优点而得到迅猛发展和广泛应用。但是采用传统的供电设备对车辆进行充电有很多不利的地方，包括过多导线的存在，危险性，还有户外有线充电桩的侵害。
【发明内容】
本发明提供了一种无线充电的地面发射装置，用以解决现有供电设备对车辆进行充电存在很多不利的问题。
本发明的一种无线充电的地面发射装置，包括：电源模块、线圈天线模块、电压转化模块、检测模块和控制模块；所述的线圈天线模块由天线阵列组成，并且所述天线阵列中的每一天线单元对应一个电压转化模块和一个检测模块；所述的电压转化模块和检测模块与对应的天线单元相连，并且与电源模块相连；所述的控制模块与每一检测模块和每一天线单元分别相连；其中，所述的电源模块提供交流电；所述的电压转化模块将电源模块输入的交流电转化为规定频率的电压；所述的每一天线单元将与其对应的电压转化模块转化后得到的电压能量以电磁信号的形式发射；所述的检测模块对与其对应的天线单元发射的电磁信号进行反向检测，将检测结果传递给控制模块；所述的控制模块控制无线充电过程的开始和关闭，并且根据收到的检测结果控制相应的天线单元发射的能量值。
其中，所述的控制模块还与每一电压转化模块相连，通过对电压转化模块的控制，调整对应的天线单元的谐振频率。
其中，所述的控制模块还与每一电压转化模块相连，通过对电压转化模块的控制，调整充电电压。
其中，所述的电压转化模块、检测模块和控制模块制作在壳体之内。
其中，所述的每一天线单元为外置的天线。
其中，所述的每一天线单元围绕在电压转化模块、检测模块和控制模块外围。
其中，所述的每一天线单元是三维线圈。
其中，所述的每一天线单元为中空的金属管，所述金属管的表层涂有三防漆。
其中，所述的无线充电地面发射装置设置在地面下。
本发明的无线充电地面发射装置能够实现对电动车辆的无线充电功能。该装置安装在地面下方，可以安装在专用的充电站、停车场，实现对电动车辆的无线充电。该装置与车辆内部的接收端配合，电能通过该发射装置以电磁波的形式发射出去，车辆内部接收端将能量接收，对内部的电池进行充电。
【附图说明】
图1是本发明实施例1中的地面发射装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1中的天线阵列结构示意图；
图3是本发明实施例2中的地面发射装置的结构示意图；
图4是本发明实施例3中地面发射装置在具体实现中的示意图。
【具体实施方式】
无线供电技术(Contactless Power Supply，CPS)，也称为感应祸合电能传输技术(InductiveCoupled Power Transmission，ICPT)，无接触供电是指输电线路和负载方在没有电气连接和物理接触，甚至在它们之间还有相对运动的情况下，完成电能的传输。无接触供电技术的理论依据是电磁感应原理，利用现代电力能量变换技术、磁场祸合技术，借助于现代控制理论和微电子控制技术，实现能量从静止设备向可移动设备的传输。经发明人研究发现，采用无线充电技术，只要有停车位就可以对电动车辆进行充电，甚至可以在车辆行驶过程中对车辆进行充电，这些优点都非常利于电动车辆的普及推广，并且解决了现有供电设备对车辆进行充电存在的若干问题。以下通过若干实施例进行详述。
实施例1、参见图1所示，本实施例的无线充电的地面发射装置，包括：线圈天线模块101、电压转化模块102、检测模块103、控制模块104和电源模块105。线圈天线模块101由天线阵列组成，具体可参见图2所示，并且天线阵列中的每一天线单元1011对应一个电压转化模块102和一个检测模块103；电压转化模块102和检测模块103与对应的天线单元1011相连，并且与电源模块105相连；控制模块104与每一检测模块103和每一天线单元1011分别相连。
具体的充电过程中，电源模块105提供交流电。电压转化模块102将电源模块105输入的交流电压转化为规定频率的电压。每一天线单元1011将与其对应的电压转化模块102转化后得到的电压能量以电磁信号的形式向外发射(辐射)，从而引起临近线圈(无线充电车载装置中的线圈)的感应电流。检测模块103对与其对应的天线单元1011发射的电磁信号进行反向检测，将检测结果传递给控制模块104。控制模块104控制无线充电过程的开始和关闭，并且根据收到的检测结果控制相应的天线单元1011发射的能量值，即对无线充电的天线发射环节进行幅度的区域的智能化调整。
可见，本实施例的无线充电的地面发射装置考虑到了不同电动车辆的具体情况，因为不同的电动车辆的情况是不同的，线圈天线模块101和无线充电车载装置的匹配情况也不同，本实施例中采用天线阵列的形式，可以对每个具体的天线单元1011进行控制，从而只需要对正对车辆的几个发射天线进行信号发射，从而有效的节约发射的能量，有效的节能。当普通的金属放置在该地面发射装置上时，不会造成误充电，进而浪费电能，因为本实施例通过检测模块103的反向检测可判断是否是无线充电车载装置位于地面发射装置上方。相比传统的单个大线圈的方式的能量分布不均匀，容易出现在线圈中间能量很弱的方式，采用本实施例的天线阵列对能量进行发射后，每个天线单元1011的尺寸都比较小，这样在每个天线单元1011上的电磁能量都较为均匀，这样综合起来，采用多个天线单元1011的天线阵列的能量发射就比传统的单个大线圈的能量发射情况要均匀很多，并且效率高很多。由于采用本实施例的天线阵列的方式，每个天线单元1011上发射的能量比传统的单个大线圈上发射的能量低很多，这样降低了发射部分器件的要求，降低了发射部分的成本，提高了可靠性。
实施例2、参见图3所示，本实施例的无线充电的地面发射装置，包括：线圈天线模块201、电压转化模块202、检测模块203、控制模块204和电源模块205。线圈天线模块201由天线阵列组成，并且天线阵列中的每一天线单元2011对应一个电压转化模块202和一个检测模块203；电压转化模块202和检测模块203与对应的天线单元2011相连，并且与电源模块205相连；控制模块204与每一电压转化模块202、每一检测模块203和每一天线单元2011分别相连。
具体的充电过程中，电源模块205提供交流电。电压转化模块202将电源模块205输入的交流电压转化为规定频率的电压。每一天线单元2011将与其对应的电压转化模块202转化后得到的电压能量以电磁信号的形式向外发射(辐射)，从而引起临近线圈(无线充电车载装置中的线圈)的感应电流。检测模块203对与其对应的天线单元2011发射的电磁信号进行反向检测，将检测结果传递给控制模块204。控制模块204控制无线充电过程的开始和关闭，并且根据收到的检测结果控制相应的天线单元2011发射的能量值，即对无线充电的天线发射环节进行幅度的区域的智能化调整；还通过对电压转化模块202的控制，调整对应的天线单元2011的谐振频率，还可调整充电电压，进而调整发射功率。
可见，本实施例具备上述实施例1的优点，并且本实施例针对不同的无线充电车载装置，可通过检测模块203检测电压的变化，从而通过控制模块204控制充电电压，进而调整发射功率。本实施例通过对电压转化模块202的控制，可以调整天线单元2011的谐振频率，进而可以和无线充电车载装置的充电天线形成共振匹配，利于提高无线充电的效率。
实施例3、本实施例是上述实施例1和2的具体实现方案，可参见图4所示。为了便于电动车辆的充电和停放，地面发射装置可安装在地面的下方，地表采用对电磁波没有干扰的材料进行遮盖，车辆可以直接停放在该材料的上方，这样可直接对车辆的电池部分进行充电。电压转化模块302、检测模块303和控制模块304制作在壳体之内，保护电路不受外部破坏，并且防水防腐蚀。天线单元3011采用外置天线，并围绕在电压转化模块302、检测模块303和控制模块304外围，天线单元3011可采用铜管制作，铜管表涂有三防漆，围成三维线圈，可用于长期室外工程。天线单元3011可通过多圈的线圈绕制提高天线的辐射能力，每一天线单元3011有对应的电压转化模块302和检测模块303，使地面发射装置和无线充电车载装置完全匹配，有效地提高效率，节约能量。通过线圈阵列排布方式，形成一个大的充电区域，车辆可以随意的停放在该区域的上方，进行无线充电。
这里本发明的描述和应用都只是说明性和示意性的，并非是想要将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是完全可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说，实施例的替换和等效的各种部件均是公知的。本领域技术人员还应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现，以及在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (9)
1.一种无线充电的地面发射装置，其特征在于，包括：电源模块、线圈天线模块、电压转化模块、检测模块和控制模块；所述的线圈天线模块由天线阵列组成，并且所述天线阵列中的每一天线单元对应一个电压转化模块和一个检测模块；所述的电压转化模块和检测模块与对应的天线单元相连，并且与电源模块相连；所述的控制模块与每一检测模块和每一天线单元分别相连；
其中，所述的电源模块提供交流电；
所述的电压转化模块将电源模块输入的交流电转化为规定频率的电压；
所述的每一天线单元将与其对应的电压转化模块转化后得到的电压能量以电磁信号的形式发射；
所述的检测模块对与其对应的天线单元发射的电磁信号进行反向检测，将检测结果传递给控制模块；
所述的控制模块控制无线充电过程的开始和关闭，并且根据收到的检测结果控制相应的天线单元发射的能量值。
2.如权利要求1所述的无线充电的地面发射装置，其特征在于，所述的控制模块还与每一电压转化模块相连，通过对电压转化模块的控制，调整对应的天线单元的谐振频率。
3.如权利要求1所述的无线充电的地面发射装置，其特征在于，所述的控制模块还与每一电压转化模块相连，通过对电压转化模块的控制，调整充电电压。
4.如权利要求1所述的无线充电的地面发射装置，其特征在于，所述的电压转化模块、检测模块和控制模块制作在壳体之内。
5.如权利要求1所述的无线充电的地面发射装置，其特征在于，所述的每一天线单元为外置的天线。
6.如权利要求1所述的无线充电的地面发射装置，其特征在于，所述的每一天线单元围绕在电压转化模块、检测模块和控制模块外围。
7.如权利要求1所述的无线充电的地面发射装置，其特征在于，所述的每一天线单元是三维线圈。
8.如权利要求7所述的无线充电的地面发射装置，其特征在于，所述的每一天线单元为中空的金属管，所述金属管的表层涂有三防漆。
9.如权利要求1所述的无线充电的地面发射装置，其特征在于，所述的无线充电地面发射装置设置在地面下。
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