CN105071554A - 一种电动汽车无线充电装置及无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车无线充电装置，包括电磁波接收线圈，所述电磁波接收线圈通过整流滤波电路与蓄电池连接，其中所述电磁波接收线圈用于产生交变磁场以产生感应电动势，所述电动汽车还设置有无线信号发射装置，所述无线信号发射装置通过一电压检测装置与蓄电池相连接；只有电压检测装置检测到蓄电池输出端电压在正常设定范围内，才激活无线发射装置，发射关联信号，无线信号接收端接收到关联信号后激活控制电路，充电装置开始充电，有效防止了蓄电池端开路、短路以及蓄电池的过充，提高了系统的安全性能。

Description

一种电动汽车无线充电装置及无线充电系统

技术领域

本发明涉及一种电动汽车无线充电系统，属于电动汽车技术领域。

背景技术

目前应用于市场的电动汽车的充电方式主要是有线充电方式，但是常规的有线充电方式存在很多不足之处，充电站需要布设电源电缆，充电时通过导线与电动汽车的充电装置连接为电动汽车充电，在遇到恶劣天气时无法实现露天充电，而且整个充电过程需要人工操作，不能实现自动化等。对电动汽车无线充电方式的研究是业内各电动汽车研究者一直以来关注的重点。目前电动汽车的无线充电方式的研究主要关注在传输效率上，但是对于充电安全性还没有得到特别的关注。用于电动汽车的电压一般都在百伏以上，遇到开路或短路，电压瞬间可达上千伏，如此高的电压对车辆和操作者都会造成致命的危险。传统的谐振式无线充电器，没有反馈回路，输出端设置有二级稳压装置，用于充电保护。但是充电中一旦接收端开路或者短路时，输出电压过高，造成系统损坏，甚至危及人身安全；另一方面，现有的电动汽车无线充电装置接收端设置在车辆底部，与设置于地面上的发射端位置相对时才会进行充电，当停车位置出现偏差而导致发送与接收盘之间出现较大误差时，则会严重影响电力传送效率。通信方面，目前采用的无线通讯用于分别检测电动汽车是否驶入充电站以及电池是否充满，一般采用WIFI等无线通讯，但该类通讯方式受限于通讯网络速度，一般反应较慢，不能第一时间控制电动汽车蓄电池与电网的连接。

发明内容

本发明旨在利用无线通讯装置在充电过程中对电池电压、充电器发射线圈和接收线圈进行同步检测，一方面保证蓄电池在充电回路中的安全连接，保障充电系统的安全性，另一方面检测发射线圈和接收线圈的位置关系，提高系统的充电效率。

为实现以上目的，本发明提供

本发明的有益效果在于：

1.只有电压检测装置检测到蓄电池输出端电压在正常设定范围内，才激活无线发射装置，发射关联信号，无线信号接收端接收到关联信号后激活控制电路，充电装置开始充电，有效防止了蓄电池端开路、短路以及蓄电池的过充，提高了系统的安全性能。

2.无线通信距离可调节，只有电磁波接收线圈与电磁波发射线圈在正常距离范围内，控制电路控制接通充电系统与电网的连接，一旦汽车驶离电磁波发射线圈或出现偏离正常距离范围能第一时关断装置，进一步提高充电系统安全性。

附图说明

图1是本发明电动汽车无线充电系统的原理图；

1是电磁波发射线圈，2是电磁波接收线圈，3是无线信号接收线圈，4是无线信号发射线圈，5是蓄电池。

具体实施方式

下面，参照形成本说明书的一部分的附图来更详细地说明本发明的实施方式。具体地，本发明提供了一种电动汽车无线充电系统，包括蓄电池5、第一滤波整流电路、第二滤波整流电路、电磁波发射线圈1和电磁波接收线圈2，所述电磁波发射线圈1通过第一滤波整流电路与电网相连接，用于将交流电(附图1中用U、V、W表示)以电磁场的形式发射至所述电磁波接收线圈；所述电磁波接收线圈通过第二滤波整流电路与蓄电池相连接，用于在所述电磁波发射线圈产生的交变磁场中产生感应电动势以接收来自所述电磁波发射线圈的电能；还包括无线通讯装置，所述无线通讯装置包括发射端与接收端，所述发射圈与所述接收线圈相对固定安装；所述接收端与所述发射线圈相对固定安装。

参照图1，本发明电动汽车充电系统包括与电网连接的电能供应端和与电动汽车连接的电能接收端，其中电能供应端包括第一滤波整流电路、高频逆变电路、电磁波发射线圈1依次相连接，还包括无线信号接收端，在本发明优选实施例中为无线信号接收线圈3，与无线信号接收线圈3相连接有谐振电路：用于处于无线信号接收线圈3接收到的谐振信号；信号处理电路：将谐振信号逻辑信号；逻辑判断使能断，通过控制电路与高频逆变电路相连接，用于判断逻辑信号以控制高频逆变电路通断。其中，高频逆变电路可以采用全桥逆变电路，其开关管为功率MOSFET开关管。电能接收端包括电磁波接收线圈、第二滤波整流电路、蓄电池依次连接，与蓄电池连接的电压检测装置，功率放大电路、频率振荡电路、过欠压判断电路、依次设置于无线信号发射线圈4与蓄电池之间。

电能接收端(车辆方面)：启动充电功能后，通过电压检测装置检测蓄电池电压，将电压信号输出至过欠压判断模块，判断蓄电池电压信号是否处于正常范围内，若不在正常范围内，判断蓄电池可能存在短路或者断路，提示使用者检查蓄电池状态；若蓄电池电压正常，通过频率振荡电路、功率放大电路激活无线信号发射端4，发出可充电信号；电能发射端(电网方面)：无线信号接收端3接收到可充电信号，通过谐振电路、信号处理电路、逻辑判断使能端及控制电路控制高频逆变电路开关功率管通断，以控制电磁波发射线圈与电网的通断。其中，无线信号发射端4与无线信号接收端3的通信依赖于二者的距离，当无线信号发射端4与无线信号接收端3分别为线圈时，则二者是否通信取决于无线信号发射线圈4和无线信号接收线圈3的距离d’，本发明优选将无线信号发射线圈4和无线信号接收线圈3分别固定设置于电磁波接收线圈2和电磁波发射线圈1上，最好是充电时电磁波接收线圈2和电磁波发射线圈1的距离d与无线信号发射线圈4和无线信号接收线圈3的距离d’相等，这样就能保证电磁波发射线圈1和电磁波接收线圈2达到可充电距离时充电电路才接通，有效保证充电效率。

上述的距离d和距离d’可以设置为一距离范围，在该范围内可以认为都属于可以充电的安全距离。对于充电线圈(电磁波接收线圈2和电磁波发射线圈1)与通讯线圈(无线信号发射线圈4和无线信号接收线圈3)的设置方式，可以选择将通讯线圈相应地设置于充电线圈的边缘，即无线信号发射线圈4设置于电磁波接收线圈2的外围，无线信号接收线圈3设置于电磁波发射线圈1的外围，甚至将无线信号发射线圈4与电磁波接收线圈2共同缠绕于铁氧体磁芯上，无线信号接收线圈3与电磁波发射线圈1共同缠绕于铁氧体磁芯上。

本发明还提供一种电动汽车无线充电装置，于电动汽车上设置有电磁波接收线圈2，通过整流滤波电路与蓄电池连接，其中电磁波接收线圈2用于产生交变磁场以产生感应电动势，所述电动汽车还设置有无线信号发射装置4，所述无线信号发射装置4通过一电压检测装置与蓄电池5相连接。作为一种优选的方式，所述无线信号发射装置包括信号发射线圈，所述信号发射线圈与所述电磁波接收线圈相对固定设置。

本发明中信号发射线圈4与电磁波接收线圈2缠绕于铁氧体磁芯上，或者信号发射线圈设置于所述电磁波接收线圈边缘，可以设置于车辆顶部或底部。当电动汽车驶近充电装置时，启动充电功能，电压检测装置检测到蓄电池输出端电压在正常设定范围内，激活无线信号发射装置，发射关联信号；电动汽车行驶至合适的位置，若电动汽车上的电磁波接收线圈2和设置于充电站的电磁波发射线圈1之间距离d在设定的范围内，设置于充电站的无线信号接收装置与设置于电动汽车上的无线信号发射装置距离d’亦到达合适的范围，能够接收到关联信号，则控制电路控制电磁波发射线圈4与电网接通，实现给电动汽车蓄电池充电。充电中若电动汽车突然驶离或者误操作偏离原位置，充电站的无线信号接收装置与设置于电动汽车上的无线信号发射装置距离d’大于通讯距离，控制电路将控制电磁波发射线圈4与电网断开，以保护充电效率，或者车辆安全。

本申请描述了电动汽车充电系统及相关的电动汽车，以上描述仅代表本发明保护范围内的优选实施方式，任何基于本发明技术方案思想的改进都将属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电动汽车无线充电装置，设置电磁波接收线圈，所述电磁波接收线圈通过整流滤波电路与蓄电池连接，其中所述电磁波接收线圈用于产生交变磁场以产生感应电动势，其特征在于，所述电动汽车还设置有无线信号发射装置，所述无线信号发射装置通过一电压检测装置与蓄电池相连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述无线信号发射装置包括信号发射线圈，所述信号发射线圈与所述电磁波接收线圈相对固定设置。

3.根据权利要求2所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述信号发射线圈与所述电磁波接收线圈设置于车辆顶部。

4.根据权利要求3所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述电磁波接收线圈缠绕于铁氧体磁芯上，所述信号发射线圈设置于所述电磁波接收线圈边缘。

5.一种电动汽车无线充电系统，包括蓄电池、第一滤波整流电路、第二滤波整流电路、电磁波发射线圈和电磁波接收线圈，所述电磁波发射线圈通过第一滤波整流电路与电网相连接，用于将交流电以电磁场的形式发射至所述电能接收装置；所述电磁波接收线圈通过第二滤波整流电路与蓄电池相连接，用于在所述电磁波发射线圈产生的交变磁场中产生感应电动势以接收来自所述电磁波发射线圈的电能；其特征在于，

还包括无线通讯装置，所述无线通讯装置包括发射端与接收端，所述发射端与所述接收线圈相对固定安装；所述接收端与所述发射线圈相对固定安装。

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，所述发射端与所述蓄电池之间设置有电压检测装置，用于检测蓄电池电压。

7.根据权利要求6所述的电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述无线通讯装置的接收端和发射端分别设置在所述发射线圈和接收线圈的外侧。

8.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，充电时所述发射线圈和接收线圈之间的距离与所述无线通讯装置接收端与发射端之间的距离相等。