CN105857105A - 一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置 - Google Patents

一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置 Download PDF

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Abstract

一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，原边线圈安置于智能移动仓内，原边线圈定位信号装置发射信号检测待充电电动汽车停靠位置，智能移动仓主控单元获取车载副边线圈定位装置的定位信号并驱动智能移动仓水平纠偏装置及智能移动仓竖直行程装置，竖直行程装置向上动作把原边线圈的铁芯和车载副边线圈的铁芯正对接触，车载充电控制单元启动充电程序，原、副线圈以电磁耦合形式，把耦合电力输入车载充电器，由车载充电器对蓄电池进行充电，车载充电控制单元把蓄电池充电的实时状态通过车载控制单元显示屏显示，以获得充电的实时状况。

Description

一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置。
背景技术
汽车尾气是城市pm2.5的重要来源之一，因此近年来国家一直在大力推动新能源汽车发展。但是“充电难”是制约其发展的关键问题。而电动汽车的无线充电技术具有占地少、随停随充、安全方便等优势，能克服传统插电式充电“可能发生打火使其充电功率受限或出现安全事故”的缺点，还能拓展成行车充电模式，大大减小车载电池容量，因此成为国际上电动汽车的重要发展方向。
电磁感应式充电是目前最为常见的电动汽车无线充电解决方案，中国本土的比亚迪公司早在2005年申请的非接触感应式充电器专利中利用的就是电磁感应来进行无线充电。电磁感应式充电的工作原理是这样子的，在初级线圈中存在一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生了电流，从而将能量由输出端传送至接收端，完成无线充电。
电磁感应式无线充电还存在以下缺陷，其一，原副线圈在耦合过程中正对问题，如果原副线圈耦合偏离会出现严重漏磁，影响能量传输效率，实验表明原副线圈耦合正对偏差1%，能量传输效率将降低10%；其二，原副线圈耦合正对距离问题，对于电磁感应而言，原副线圈耦合时，气隙越大，电能传输效率越低，实验表明电磁耦合时原副线圈气隙距离在3cm时，电能传输效率将降低40%；其三，原副线圈耦合时的电磁辐射，当原副线圈大距离耦合时，会产生大量的漏磁，漏磁会对周围环境造成大量的电磁污染；其四，现在的电动汽车无线充电装置的原副线圈的正对系统均一部分固定，另一部分可以活动，但纠偏活动范围较小，一旦车辆停车错位较大，则原副线圈很难纠偏正对，这对无线充电造成一定影响；以上问题是电磁感应式无线充电亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，以实现电磁感应式无线充电高效充电、低电磁辐射的充电装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，主要包括：电动汽车，原边线圈，原边线圈定位信号装置，智能移动仓，移动仓主控单元，柔性电缆，车载副边线圈，车载副边线圈定位信号装置，智能移动仓水平纠偏装置，智能移动仓竖直行程装置，原边线圈充电控制器，车载充电控制控制单元，车载充电器，车载控制单元显示屏。其特征在于原边线圈安置于智能移动仓内，原边线圈定位信号装置发射信号检测待充电电动汽车停靠位置，移动仓主控单元获取该信号并驱动智能移动仓移动至车载副边线圈下方，智能移动仓主控单元获取车载副边线圈定位装置的定位信号并驱动智能移动仓水平纠偏装置，智能移动仓水平纠偏装置动作使原副线圈所在的平面区域正对，智能移动仓主控单元驱动智能移动仓竖直行程装置，竖直行程装置向上动作把原边线圈的铁芯和车载副边线圈的铁芯正对接触，智能移动仓主控单元向原边线圈充电控制器发出待充电信号，原边线圈充电控制器启动充电程序，并把待充状态信息发送至车载充电控制单元，车载充电控制单元启动充电程序，原、副线圈以电磁耦合形式，把耦合电力输入车载充电器，由车载充电器对蓄电池进行充电，车载充电控制单元把蓄电池充电的实时状态通过车载控制单元显示屏显示，以获得充电的实时状况。
所述的智能移动仓，其特征在于智能移动仓是一个四轮平板小车，平板小车上装置有智能移动仓水平纠偏装置，智能移动仓竖直行程装置及原边线圈，智能移动仓通过柔性电缆与市电电力相连，并对智能移动仓的各装置及原边线圈提供电源电力。
所述的智能移动仓，其特征在于智能移动仓装置有图像摄像装置，该装置实时获取智能移动仓位置图像和待充电电动汽车位置图像，把该图像转换成数字信息，并把该信息反馈至移动仓主控单元。
所述的柔性电缆，其特征在于柔性电缆为金属拖链电缆、石墨烯电缆及纳米银线电缆中的一种，电缆形状为扁平状，弯曲半径为5-50X。
所述的车载副边线圈，其特征在于车载副边线圈安置于电动汽车后车厢的外底部位置，后车厢安置车载副边线圈的区域向上凹陷，形成一个空腔，车载副边线圈固定在空腔内，空腔外部有车载充电舱门密闭。
所述的智能移动仓水平纠偏装置，其特征在于智能移动仓水平纠偏装置由纠偏电机、纠偏导轨和定位信号源构成，纠偏导轨固定在智能移动仓的平板上，纠偏导轨进行纵向或横向滑动，纠偏导轨与纠偏电机传动连接，定位信号源固定于原边线圈上，水平纠偏时定位信号源发出水平定位信号并反馈至移动仓主控单元，移动仓主控单元根据定位信号的信息驱动纠偏电机使纠偏导轨进行纵向或横向移动，直到水平位置原边线圈和车载副边线圈正对时停止动作。
所述的智能移动仓竖直行程装置，其特征在于智能移动仓竖直行程装置由竖直行程导杆，导杆基座，行程电机和竖直行程信号源构成，导杆基座固定在水平纠偏装置的导轨上，竖直行程导杆与导杆基座活动链接，竖直行程导杆沿导杆基座上下移动，竖直行程导杆与行程电机链接，行程电机驱动竖直行程导杆位移，竖直行程信号源固定于原边线圈上，竖直行程导杆位移时竖直行程信号源发出竖直行程信号并反馈至移动仓主控单元，移动仓主控单元根据行程信号的信息驱动行程电机进行竖直移动，原边线圈竖直位移至车载副边线圈且两线圈铁芯接触时，行程电机停止动作。
本发明的有益效果：
本发明所提供的一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，同现有技术相比，具有以下优点：其一，电动汽车采用无线充电模式，原线圈放置于地面以下，不占用地上空间，安全可靠；其二，采用水平和竖直三维纠偏技术方案，使原副线圈正对面进行耦合，原副线圈微气隙耦合，优化电磁通路，增加了耦合强度，减少了漏磁磁通，降低了电磁辐射，提高了充电效率。
其三，采用移动仓定位纠偏，使停车方位更加灵活，是无线充电更加便捷有效。本装置是无线充电的优化模式，为电动汽车无线充电的推广和实用性起到一定的促进作用。
附图说明
图1、本发明一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置的结构示意图；
图2、本发明一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置的智能移动仓结构示意图；
1、电动汽车，2、原边线圈，21、铁芯，22、线圈，3、原边线圈定位信号装置，4、智能移动仓，41、图像拍摄装置，5、移动仓主控单元，6、柔性电缆，7、车载副边线圈，8、车载副边线圈定位信号装置，9、智能移动仓水平纠偏装置，91、水平纠偏电机，92、水平纠偏导轨，10、智能移动仓竖直行程装置，101、行程基座，102、行程导杆，103、行程电机，11、原边线圈充电控制器，12、车载充电控制控制单元，13、车载充电器，14、车载控制单元显示屏。
具体实施方式
下面通过附图1、图2和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，主要包括：电动汽车1，原边线圈2，原边线圈定位信号装置3，智能移动仓4，移动仓主控单元5，柔性电缆6，车载副边线圈7，车载副边线圈定位信号装置8，智能移动仓水平纠偏装置9，智能移动仓竖直行程装置10，原边线圈充电控制器11，车载充电控制控制单元12，车载充电器13，车载控制单元显示屏14。其特征在于原边线圈2安置于智能移动仓4内，原边线圈定位信号装置3发射信号检测待充电车辆1停靠位置，移动仓主控单元5获取该信号并驱动智能移动仓4移动至车载副边线圈7下方，移动仓主控单元5获取车载副边线圈定位装置8的定位信号并驱动智能移动仓水平纠偏装置9，智能移动仓水平纠偏装置9动作使原副线圈所在的平面区域正对，智能移动仓主控单元5驱动智能移动仓竖直行程装置10，竖直行程装置向上动作把原边线圈的铁芯21和车载副边线圈的铁芯正对接触，智能移动仓主控单元5向原边线圈充电控制器11发出待充电信号，原边线圈充电控制器11启动充电程序，并把待充状态信息发送至车载充电控制单元12，车载充电控制单元12启动充电程序，原、副线圈以电磁耦合形式，把耦合电力输入车载充电器13，由车载充电器13对蓄电池进行充电，车载充电控制单元12把蓄电池充电的实时状态通过车载控制单元显示屏14显示，以获得充电的实时状况。
所述的智能移动仓，其特征在于智能移动仓4是一个四轮平板小车，平板小车上装置有智能移动仓水平纠偏装置9，智能移动仓竖直行程装置10及原边线圈2，智能移动仓4通过柔性电缆6与市电电力相连，并对智能移动仓的各装置及原边线圈提供电源电力。
所述的智能移动仓，其特征在于智能移动仓装置有图像摄像装置41，该装置实时获取智能移动仓4位置图像和待充电电动汽车1位置图像，把该图像转换成数字信息，并把该信息反馈至移动仓主控单元5。
所述的柔性电缆，其特征在于金属拖链电缆、石墨烯电缆及纳米银线电缆，电缆形状为扁平状，弯曲半径为5-50X。
所述的车载副边线圈，其特征在于车载副边线圈7安置于电动汽车1后车厢的外底部位置，后车厢安置车载副边线圈的区域向上凹陷，形成一个空腔，车载副边线圈固定在空腔内，空腔外部有车载充电舱门密闭。
所述的智能移动仓水平纠偏装置，其特征在于智能移动仓水平纠偏装置9由纠偏电机92、纠偏导轨91和定位信号源构成，纠偏导轨91固定在智能移动仓4的平板上，纠偏导轨91进行纵向或横向滑动，纠偏导轨91与纠偏电机92传动连接，定位信号源固定于原边线圈上，水平纠偏时定位信号源发出水平定位信号并反馈至移动仓主控单元5，移动仓主控单元5根据定位信号的信息驱动纠偏电机92使纠偏导轨91进行纵向或横向移动，直到水平位置原边线圈和车载副边线圈正对时停止动作。
所述的智能移动仓竖直行程装置，其特征在于智能移动仓竖直行程装置10由竖直行程导杆102，导杆基座101，行程电机103和竖直行程信号源构成，导杆基座101固定在水平纠偏装置9的导轨上，竖直行程导杆102与导杆基座101活动链接，竖直行程导杆102沿导杆基座101上下移动，竖直行程导杆102与行程电机103链接，行程电机103驱动竖直行程导杆102位移，竖直行程信号源固定于原边线圈上，竖直行程导杆102位移时竖直行程信号源发出竖直行程信号并反馈至移动仓主控单元5，移动仓主控单元5根据行程信号的信息驱动行程电机103进行竖直移动，原边线圈竖直位移至车载副边线圈且两线圈铁芯21接触时，行程电机停止动作。
具体实施例
电动汽车1停在无线充电停车位，启动车载充电单元5进入充电模式，移动仓主控单元5获取充电信号，启动智能移动仓4和图像拍摄装置41，智能移动仓4启动行走，移动仓主控单元5根据图像信息引导智能移动仓4移动至电动汽车1的车载副线圈7位置下面，移动仓主控单元5发出待充电信号并反馈至车载充电控制单元12，车载充电控制单元12发出充电信号，车载充电舱门和智能移动仓舱门分别缓慢开启，水平纠偏定位信号源工作，检测原、副线圈的水平对应位置，如果原、副线圈水平区域对应有偏差，水平纠偏电机92启动，使水平纠偏导轨91在纵向和横向上缓慢动作，调整原副线圈的水平对应位置，直到正对为止。
原边线圈2和车载副边线圈7正对结束后，竖直行程装置10动作，行程电机103启动，行程电机103驱动竖直行程导杆102动作，行程导杆102带动原边线圈2向上位移，竖直行程导杆102位移时定位信号源发出竖直定位信号，该定位信号被车载副边线圈的定位信号接收器接收，并反馈至移动仓控制单元5，移动仓控制单元5根据定位信号的信息驱动行程电机103进行竖直移动，原边线圈竖直位移至车载副边线圈且两线圈铁芯21接触时，行程电机停止动作。
无线充电的原边线圈2和车载副边线圈正对及其铁芯接触后，智能移动仓主控单元5向原边线圈充电控制器11发出待充电信号，原边线圈充电控制器11启动充电程序，并把待充状态信息发送至车载充电控制单元12，车载充电控制单元12启动充电程序，原、副线圈以电磁耦合形式，把耦合电力输入车载充电器13，由车载充电器13对蓄电池进行充电，车载充电控制单元12把蓄电池充电的实时状态通过车载控制单元显示屏14显示，以获得充电的实时状况，充电结束后，车载充电控制单元12发出信号分别反馈至移动仓主控单元5和车载充电器13，车载充电器13停止充电，原、副线圈分离，原边线圈复位，车载充电舱门关闭，智能移动仓回归至原定位置，本次充电过程完毕，等待下一次充电过程。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，主要包括：电动汽车，原边线圈，原边线圈定位信号装置，智能移动仓，移动仓主控单元，柔性电缆，车载副边线圈，车载副边线圈定位信号装置，智能移动仓水平纠偏装置，智能移动仓竖直行程装置，原边线圈充电控制器，车载充电控制控制单元，车载充电器，车载控制单元显示屏 ；其特征在于原边线圈安置于智能移动仓内，原边线圈定位信号装置发射信号检测待充电电动汽车停靠位置，移动仓主控单元获取该信号并驱动智能移动仓移动至车载副边线圈下方，智能移动仓主控单元获取车载副边线圈定位装置的定位信号并驱动智能移动仓水平纠偏装置，及智能移动仓竖直行程装置，竖直行程装置向上动作把原边线圈的铁芯和车载副边线圈的铁芯正对接触。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，其特征在于智能移动仓主控单元向原边线圈充电控制器发出待充电信号，原边线圈充电控制器启动充电程序，并把待充状态信息发送至车载充电控制单元，车载充电控制单元启动充电程序，原、副线圈以电磁耦合形式，把耦合电力输入车载充电器，由车载充电器对蓄电池进行充电，车载充电控制单元把蓄电池充电的实时状态通过车载控制单元显示屏显示，以获得充电的实时状况。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，其特征在于智能移动仓是一个四轮平板小车，平板小车上装置有智能移动仓水平纠偏装置，智能移动仓竖直行程装置及原边线圈，智能移动仓通过柔性电缆与市电电力相连，并对智能移动仓的各装置及原边线圈提供电源电力。
4.根据权利要求1或3所述的一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，其特征在于智能移动仓装置有图像摄像装置，该装置实时获取智能移动仓位置图像和待充电电动汽车位置图像，把该图像转换成数字信息，并把该信息反馈至移动仓主控单元。
5.根据权利要求1或3所述的一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，其特征在于柔性电缆为金属拖链电缆、石墨烯电缆及纳米银线电缆中的一种，电缆形状为扁平状，弯曲半径为5-50X。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，其特征在于智能移动仓水平纠偏装置由纠偏电机、纠偏导轨和定位信号源构成，纠偏导轨固定在智能移动仓的平板上，纠偏导轨进行纵向或横向滑动，纠偏导轨与纠偏电机传动连接，定位信号源固定于原边线圈上，水平纠偏时定位信号源发出水平定位信号并反馈至移动仓主控单元，移动仓主控单元根据定位信号的信息驱动纠偏电机使纠偏导轨进行纵向或横向移动，直到水平位置原边线圈和车载副边线圈正对时停止动作。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电原边线圈智能移动装置，其特征在于智能移动仓竖直行程装置由竖直行程导杆，导杆基座，行程电机和竖直行程信号源构成，导杆基座固定在水平纠偏装置的导轨上，竖直行程导杆与导杆基座活动链接，竖直行程导杆沿导杆基座上下移动，竖直行程导杆与行程电机链接，行程电机驱动竖直行程导杆位移，竖直行程信号源固定于原边线圈上，竖直行程导杆位移时竖直行程信号源发出竖直行程信号并反馈至移动仓主控单元，移动仓主控单元根据行程信号的信息驱动行程电机进行竖直移动，原边线圈竖直位移至车载副边线圈且两线圈铁芯接触时，行程电机停止动作。
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