CN109808519A - 一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置及方法，采用微波作为传输介质，既降低发射端的发射功率，又可以停车场中远距离的无线电能传输。通过建立统一的微波发射装置与多级微波接收模块进行匹配，在车辆进行充电时，仅需将微波接收模块插入汽车充电口即可，该装置使电动汽车保留充电接插口，既能满足在有无线充电装置时进行无线充电，也可以在仅有充电桩的停车场进行充电功能，本装置节省了成本和施工周期，不占用现有的使用面积，仅需要对停车场建立发射端便可运行无线充电功能，传统一对一需要对各个车位重新进行铺设施工，本装置减少电动汽车自重，使接收端模块全部集成在微波电能设备中，无需在汽车内重新设置耦合端。

Description

一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置及方法
技术领域
本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置及方法。
背景技术
1、石油危机的影响使发达国家率先进行节能技术的开发，新能源汽车是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车将是解决这个技术难题的最佳途径。动力电池充电技术作为电动汽车开发的关键技术，对电动汽车的发展和推广有着至关重要的作用。传统电动汽车充电方式为插电式，受电气接口及充电巧数量限制，同一时间内只能为一台或几台电动汽车进行充电。此外，安装插电式充电粧占用额外场地，用地矛盾使得充电粧的数量非常有限，限制了电动汽车的大面积推广。
插电式充电装置在设计时综合考虑了诸多保护措施，但裸露在外的充电插头仍然存在安全隐患，直流快速充电装置为例，当其工作时，输出电压商达数百伏，电流数十安以上，充电时需要专人使用专业防护装备才能完成充电过程；裸巧的接口还必然存在防水、防尘等问题，不可避免发生系统故障，带来大里维护、检修工作，进一步导致插电式充电设备的普及受到限制。
无线电能传输技术具有安全性、可操作性强、智能化等优点，有效克服了插电式的充电装置存在的上述缺点，基于无线电能传输技术的充电设备应运而生。目前无线充电大致分为3种：电磁感应式、微波或激光形式、磁耦合谐振；电磁感应式主要应用于近距离、接触式传输，如手机无线充电等；磁耦合适用于中距离传播，但在传输过程中需要发射端与接收端完全耦合才能进行无线电能传输，实际应用并不方便。
目前市场在应用电动汽车无线充电时，无论是充电桩还是磁耦合谐振无线充电装置都需要对停车场进行大面积改动，一方面改动周期长，且改动过程中无法实现停车场的功能价值，另一方面投入过大，无法实现一对多进行无线充电，只能一个车位对应一个充电装置。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置及方法，既能满足在有无线充电装置时进行无线充电，也可以在仅有充电桩的停车场进行充电功能。
为了达到上述目的，一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置，包括微波发射装置，微波发射装置上设置有天线，微波发射装置通过天线与若干微波接收模块通信，车辆上设置有微波接收模块插入口，插入微波接收模块插入口后的微波接收模块与车辆充电模块连接；
微波发射装置用于将电流转换成微波无线电能，并通过天线发送至对应微波接收模块；
微波接收模块用于将接收到的微波无线电能转换为电能，并送至车辆充电模块。
微波发射装置包括电源，电源连接微波发生器，微波发生器连接谐波抑制滤波器，谐波抑制滤波器连接天线；
微波发生器用于将电能转换成微波无线电能，并将微波能送入谐波抑制滤波器；
谐波抑制滤波器用于对微波能中的杂质波形进行过滤，并送入天线。
电源连接AC-DC模块，AC-DC模块连接放大器，放大器连接微波发生器。
微波接收模块包括接收天线，接收天线连接解码器，解码器连接微波转换器，微波转换器连接DC-AC模块，DC-AC模块连接滤波整流模块，滤波整理模块连接车辆充电模块；
解码器用于确认微波接收模块与微波发射装置的匹配关系；
微波转换器用于将接收到的微波转换为直流电。
接收天线连接PLL移相器，PLL移相器通过接收天线与微波发射装置通信，微波发射装置中设置有与微波产生器和天线连接的匹配网络；
PLL移相器用于对插入微波接收模块后的电动汽车进行定位，并将位置发送值发射端；
匹配网络用于匹配射频分配的专用线路，分配对应的微波至对应的微波接收模块。
一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，将微波接收模块插入车辆上的微波接收模块插入口；
步骤二，微波发射装置将电流转换成微波无线电能，并通过天线发送至对应微波接收模块；
步骤三，微波接收模块将接收到的微波无线电能转换为电能，并送至车辆充电模块，给车辆充电。
步骤一中，当微波接收模块插入微波接收模块插入口后，微波接收模块激活内置的PLL移相器，并将定位信号发送至微波发射装置中，微波发射装置发送对应微波信号至该微波接收模块。
步骤二的具体方法如下：
AC-DC模块将电源的交流电转换为直流电，再通过放大器将直流电放大后输送至微波发生器，微波发生器将直流电转换为微波无线电能，并将微波能送入谐波抑制滤波器，谐波抑制滤波器用于对微波能中的杂质波形进行过滤，并送入天线发出。
步骤三的具体方法如下：
微波接收模块接收到微波无线电能后，首先通过解码器判断该微波无线电能是否与微波接收模块相匹配；若干不匹配，则继续接收；若相匹配，则将微波无线电能通过微波转换器转换为直流电，再通过DC-AC模块转换为交流电，交流电通过滤波整流后，对车辆进行充电。
与现有技术相比，本发明的装置采用短距离、短时间的微波作为传输介质，既降低发射端的发射功率，又可以停车场中远距离的无线电能传输。通过建立统一的微波发射装置与多级微波接收模块进行匹配，在车辆进行充电时，仅需将微波接收模块插入汽车充电口即可，该装置使电动汽车保留充电接插口，既能满足在有无线充电装置时进行无线充电，也可以在仅有充电桩的停车场进行充电功能，本装置节省了成本和施工周期，不占用现有的使用面积，仅需要对停车场建立发射端便可运行无线充电功能，传统一对一需要对各个车位重新进行铺设施工，本装置减少电动汽车自重，使接收端模块全部集成在微波电能设备中，无需在汽车内重新设置耦合端。
进一步的，本发明设置有解码器，能够使用微波无线电能传输对各个分频进行加密并一一配对，可以实现一对多的无线充电要求。
本发明的方法通过将微波接收模块插入车辆上的微波接收模块插入口，微波发射装置将电流转换成微波无线电能，并通过天线发送至对应微波接收模块，微波接收模块将接收到的微波无线电能转换为电能，并送至车辆充电模块，给车辆充电，利用微波无线电能输送，可以穿过非磁性障碍物而达到能量传输的目的，同时不影响其传输效率，解决了磁耦合谐振无线充电对于发射端和接收端线圈必须完全重合才能进行无线电能传输的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中微波发射装置的系统框图；
图3为本发明中微波接收模块的系统框图
其中，1、微波发射装置；2、天线；3、微波接收模块；4、微波接收模块插入口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置，包括微波发射装置1，微波发射装置1上设置有天线2，微波发射装置1通过天线2与若干微波接收模块3通信，车辆上设置有微波接收模块插入口4，插入微波接收模块插入口4后的微波接收模块3与车辆充电模块连接；
微波发射装置1用于将电流转换成微波无线电能，并通过天线2发送至对应微波接收模块3；微波接收模块3用于将接收到的微波无线电能转换为电能，并送至车辆充电模块。
参见图2，微波发射装置1包括电源，电源连接AC-DC模块，AC-DC模块连接放大器，放大器连接微波发生器，微波发生器连接谐波抑制滤波器，谐波抑制滤波器连接天线2；
微波发生器用于将电能转换成微波无线电能，并将微波能送入谐波抑制滤波器；
谐波抑制滤波器用于对微波能中的杂质波形进行过滤，并送入天线2。
参见图3，微波接收模块3包括接收天线，接收天线连接解码器，解码器连接微波转换器，微波转换器连接DC-AC模块，DC-AC模块连接滤波整流模块，滤波整理模块连接车辆充电模块，接收天线连接PLL移相器，PLL移相器通过接收天线与微波发射装置1通信，微波发射装置1中设置有与微波产生器和天线连接的匹配网络；
解码器用于确认微波接收模块3与微波发射装置1的匹配关系；
微波转换器用于将接收到的微波转换为直流电。
PLL移相器用于对插入微波接收模块3后的电动汽车进行定位，并将位置发送值发射端；
匹配网络用于匹配射频分配的专用线路，分配对应的微波至对应的微波接收模块3。
参见图1、图2和图3，一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，将微波接收模块3插入车辆上的微波接收模块插入口4，微波接收模块3激活内置的PLL移相器，并将定位信号发送至微波发射装置1中；
步骤二，微波发射装置1中的AC-DC模块将电源的交流电转换为直流电，再通过放大器将直流电放大后输送至微波发生器，微波发生器将直流电转换为微波无线电能，并将微波能送入谐波抑制滤波器，谐波抑制滤波器用于对微波能中的杂质波形进行过滤，最后根据PLL移相器的信号通过天线2将滤波后的微波无线电能发送至对应微波接收模块3；
步骤三，微波接收模块3将接收到的微波无线电能通过解码器判断该微波无线电能是否与微波接收模块3相匹配；若干不匹配，则继续接收；若相匹配，则将微波无线电能通过微波转换器转换为直流电，再通过DC-AC模块转换为交流电，交流电通过滤波整流后，对车辆进行充电。

Claims (9)

1.一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置，其特征在于，包括微波发射装置(1)，微波发射装置(1)上设置有天线(2)，微波发射装置(1)通过天线(2)与若干微波接收模块(3)通信，车辆上设置有微波接收模块插入口(4)，插入微波接收模块插入口(4)后的微波接收模块(3)与车辆充电模块连接；
微波发射装置(1)用于将电流转换成微波无线电能，并通过天线(2)发送至对应微波接收模块(3)；
微波接收模块(3)用于将接收到的微波无线电能转换为电能，并送至车辆充电模块。
2.根据权利要求1所述的一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置，其特征在于，微波发射装置(1)包括电源，电源连接微波发生器，微波发生器连接谐波抑制滤波器，谐波抑制滤波器连接天线(2)；
微波发生器用于将电能转换成微波无线电能，并将微波能送入谐波抑制滤波器；
谐波抑制滤波器用于对微波能中的杂质波形进行过滤，并送入天线(2)。
3.根据权利要求2所述的一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置，其特征在于，电源连接AC-DC模块，AC-DC模块连接放大器，放大器连接微波发生器。
4.根据权利要求1所述的一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置，其特征在于，微波接收模块(3)包括接收天线，接收天线连接解码器，解码器连接微波转换器，微波转换器连接DC-AC模块，DC-AC模块连接滤波整流模块，滤波整理模块连接车辆充电模块；
解码器用于确认微波接收模块(3)与微波发射装置(1)的匹配关系；
微波转换器用于将接收到的微波转换为直流电。
5.根据权利要求1所述的一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置，其特征在于，接收天线连接PLL移相器，PLL移相器通过接收天线与微波发射装置(1)通信，微波发射装置(1)中设置有与微波产生器和天线连接的匹配网络；
PLL移相器用于对插入微波接收模块(3)后的电动汽车进行定位，并将位置发送值发射端；
匹配网络用于匹配射频分配的专用线路，分配对应的微波至对应的微波接收模块(3)。
6.权利要求1所述的一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将微波接收模块(3)插入车辆上的微波接收模块插入口(4)；
步骤二，微波发射装置(1)将电流转换成微波无线电能，并通过天线(2)发送至对应微波接收模块(3)；
步骤三，微波接收模块(3)将接收到的微波无线电能转换为电能，并送至车辆充电模块，给车辆充电。
7.根据权利要求6所述的一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置的工作方法，其特征在于，步骤一中，当微波接收模块(3)插入微波接收模块插入口(4)后，微波接收模块(3)激活内置的PLL移相器，并将定位信号发送至微波发射装置(1)中，微波发射装置(1)发送对应微波信号至该微波接收模块(3)。
8.根据权利要求6所述的一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置的工作方法，其特征在于，步骤二的具体方法如下：
AC-DC模块将电源的交流电转换为直流电，再通过放大器将直流电放大后输送至微波发生器，微波发生器将直流电转换为微波无线电能，并将微波能送入谐波抑制滤波器，谐波抑制滤波器用于对微波能中的杂质波形进行过滤，并送入天线(2)发出。
9.根据权利要求6所述的一种一对多定点分离式电动汽车无线充电装置的工作方法，其特征在于，步骤三的具体方法如下：
微波接收模块(3)接收到微波无线电能后，首先通过解码器判断该微波无线电能是否与微波接收模块(3)相匹配；若干不匹配，则继续接收；若相匹配，则将微波无线电能通过微波转换器转换为直流电，再通过DC-AC模块转换为交流电，交流电通过滤波整流后，对车辆进行充电。
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