CN110884369A - 一种无线充电系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线充电系统，包括无线传输单元，其中，所述无线传输单元，用于进行磁电转换，能够将磁能转换后的电能进行存储或将电能转换后的磁能进行传输。本发明通过改进传输单元和接收单元构成能用于电动交通工具与电动交通工具之间充电的无线充电系统，代替传统的电网与交通工具之间的无线充电方式，解决了传统电动交通工具在行驶中电量不足时无法及时找到有线/无线充电场所的问题，避免了电动交通工具电力耗尽导致的电动交通工具突然失速、造成交通事故等问题的出现。同时通过传输单元的线圈结构，使得第一线圈、第二线圈和第三线圈能够根据角度偏移关系进行配合电能传输，解决了角度偏移造成的电能传输效率较低的问题。

Description

一种无线充电系统及其方法
技术领域
本发明涉及电动交通工具领域，具体涉及一种无线充电系统及其方法。
背景技术
电动交通工具由于具有低环境能耗，不需要化石燃料等优点，能够很好地解决人类能源危机，因此，发展与使用电动交通工具代替传统的交通工具已经成为主流趋势。但是电动交通工具仍然给消费者带来很多购买上的担忧。其中最主要的问题就是电动交通工具的电池续航能力。然而电池的发展又是一个缓慢的进程，即使发现了“超长续航”电池，真正的应用到电动交通工具上也需要考虑到成本。
目前市面上以使用有线充电的电动交通工具为主，以及少量使用无线充电技术的电动交通工具。有线充电需要充电桩，充电桩需要定期的维护，如果充电桩是在户外，恶劣的天气(雨，雪)也会对充电的便利和安全造成很多隐患。另外随着电动交通工具的大量涌现，找到一个充电桩充电有时也很困难。
而现有的电动交通工具无线充电技术中将传输线圈平铺在地面上，接收线圈安装在电动交通工具的底盘上，仍需要消费者寻找固定的有铺设传输线圈的充电场所。因此，在消费者使用电动交通工具时，无论该电动交通工具使用有线充电方式或传统的无线充电方式，皆存在行驶中电量不足时可能无法及时找到有线/无线充电场所的问题，存在交通工具电力耗尽导致的交通工具突然失速、造成交通事故等安全问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种无线充电系统，通过改进传输单元和接收单元，解决了传统电动交通工具在行驶中电量不足时无法及时找到有线/无线充电场所的问题。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种无线充电系统，所述无线传输单元，用于进行磁电转换，能够将磁能转换后的电能进行存储或将电能转换后的磁能进行传输。
可选地，所述无线传输单元包括传输单元和接收单元，所述传输单元包括第一线圈、第二线圈和第三线圈，其中，所述传输单元，用于输送电能至第一电动交通工具的接收单元；所述接收单元，用于将第二电动交通工具的传输单元产生的磁能转换为电能并存储；所述第一线圈，用于与第三线圈配合提升传输角度左偏时的电能传输效率；所述第二线圈，用于与第三线圈配合提升传输角度右偏时的电能传输效率。
可选地，所述无线充电系统还包括接收单元、检测单元和控制单元，所述接收单元，用于接收由送电车辆的传输单元传输的电能；所述检测单元，用于检测所述传输单元相对于所述接收单元的偏移角度；所述控制单元，用于在所述检测单元确认所述传输单元相对于所述接收单元的偏移角度时，控制所述接收单元、所述第一线圈、第二线圈和第三线圈的开启或关闭。
可选地，所述无线充电系统还包括终端，所述终端，用于为第一电动交通工具提供附近的待选第二电动交通工具的信息，同时能够将第一电动交通工具的充电请求发送至待选第二电动交通工具；在第一电动交通工具和第二电动交通工具达成合作意向时，所述第一电动交通工具的终端能够通过所述控制单元开启所述接收单元，所述第二电动交通工具的终端能够通过所述控制单元开启所述传输单元。
可选地，所述终端能够是搭载有充电APP的电动交通工具自带终端，充电APP 能够基于电动交通工具自带的定位、通信等装置进行不同电动交通工具间的适配，即充电APP能够通过UI界面显示多个适合的第一电动交通工具或第二电动交通工具。
可选地，传输单元设置在电动交通工具的头部，接收单元设置在电动交通工具尾部。
可选地，在偏移角度角度偏向左侧时，控制单元控制传输单元的第一线圈和第三线圈开启以提升有效磁场面积；在偏移角度偏向右侧，控制单元控制第二线圈和第三线圈开启以提升有效磁场面积。
相应地，本发明还提供，一种无线充电方法，包括：S1：基于终端确认第一电动交通工具和第二电动交通工具的合作关系；S2：基于控制单元控制所述传输单元和所述接收单元开启与关闭。
可选地，所述S1包括：S11：基于所述终端为第一电动交通工具选取适配的多个待选第二电动交通工具；S12：第一电动交通工具的用户选择待选第二电动交通工具达成合作关系。
可选地，所述S2包括：S21：通过所述第一电动交通工具的控制单元控制所述接收单元开启；S22：基于所述检测单元确认第二电动交通工具的所述传输单元相对于所述第一电动交通工具的所述接收单元的偏移角度；S23：基于所述检测单元的检测结果，所述第二电动交通工具的所述控制单元控制所述第一线圈、第二线圈和第三线圈的开启或关闭。
可选地，所述S12包括：S121：第一电动交通工具的用户基于电价、距离等因素选择待选第二电动交通工具；S122：在第一电动交通工具的用户同意电价的情况下，第一电动交通工具的用户选择待选第二电动交通工具达成合作关系；S123：在第一电动交通工具的用户不满意电价的情况下，第一电动交通工具的用户能够与待选第二电动交通工具的用户通过所述终端进行电价商议。
可选地，S12还包括：S124：在两车用户商议失败的情况下，基于所述终端为第一电动交通工具选取新一批适配的多个待选第二电动交通工具；S125：在两车用户商议成功的情况下，第一电动交通工具的用户选择该待选第二电动交通工具达成合作关系。
本发明的首要改进之处为提供的无线充电系统，通过改进传输单元和接收单元构成能用于电动交通工具与电动交通工具之间充电的无线充电系统，代替传统的电网与交通工具之间的无线充电方式，解决了传统电动交通工具在行驶中电量不足时无法及时找到有线/无线充电场所的问题，避免了电动交通工具电力耗尽导致的电动交通工具突然失速、造成交通事故等问题的出现。同时通过传输单元的线圈结构，使得第一线圈、第二线圈和第三线圈能够根据角度偏移关系进行配合电能传输，解决了角度偏移造成的电能传输效率较低的问题。
附图说明
图1是本发明的无线充电系统的简化模块连接图；
图2是本发明的传输单元的简化装置连接图；
图3是本发明的无线充电系统一个优选实施方式的简化示意图；
图4是本发明的无线充电系统另一个优选实施方式的简化示意图；
图5是传统的传统无线传输系统的磁场仿真效果图；
图6是本与传统无线传输系统有效磁场面积相同的发明的无线传输系统的磁场仿真效果图；
图7是本发明的无线充电方法的简化流程图；和
图8是本发明的无线充电方法的具体流程图。
附图标记列表
1：传输单元 2：接收单元 3：检测单元
4：控制单元 5：终端 11：第一线圈
12：第二线圈 13：第三线圈
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种无线充电系统，包括无线传输单元，所述无线传输单元，用于进行磁电转换，能够将磁能转换后的电能进行存储或将电能转换后的磁能进行传输。无线传输单元包括传输单元1和接收单元2，其中，传输单元1，用于输送电能至第一电动交通工具的接收单元2；接收单元2，用于将第二电动交通工具的传输单元1产生的磁能转换为电能并存储。其中，传输单元1和接收单元2均与电动交通工具的蓄电池电连接。接收单元2可以是平面线圈。第一电动交通工具被定义为待充电交通工具，第二电动交通工具被定义为送电交通工具。交通工具可以是电动汽车、电动摩托车等由电能驱动的交通工具。
为解决电动交通工具与电动交通工具之间无线充电存在的角度偏移问题，如图 2所示，传输单元1包括第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13，第一线圈11，用于提升传输角度左偏时的电能传输效率；第二线圈12，用于提升传输角度右偏时的电能传输效率。具体的，在角度偏移的角度偏向左侧时，传输单元1的第一线圈 11和第三线圈13开启以提升有效磁场面积，如果角度偏移偏向右侧，则第二线圈 12和第三线圈13开启以提升有效磁场面积。其中，第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13彼此之间固定连接。
由于传统的交通工具无线充电是电网给交通工具充电，所以充电线圈在地面，接收线圈在车底盘，这种情况下两个线圈是平行的，线圈之间只存在高度和水平位移，不存在线圈有角度偏移，因此传统无线充电系统在设计时未考虑到存在角度偏移时如何保证电能传输效率。但是本发明提出的电动交通工具与电动交通工具的无线充电系统，接收单元2与传输单元1之间存在角度偏移，为保证电能传输效率，本发明改进了传输单元1的结构。如图5和图6所示，在两种线圈的有效磁场面积相同时，改变角度偏移的偏转度，传输单元1产生的磁场强度明显高于传统的无线充电线圈产生的磁场强度，而线圈产生的磁场强度大小能够代表电能传输的传输效率，磁场强度越强，相对的能量传输能力也越强。因此本发明通过改进传输单元1 的结构，有效地提升了在线圈之间存在角度偏移时，无线充电系统的电能传输效率。
为便于理解，传输角度左偏被定义为第一电动交通工具的接收单元2位于第二电动交通工具的第三线圈13的中垂线左侧。传输角度右偏被定义为第一电动交通工具的接收单元2位于第二电动交通工具的第三线圈13的中垂线右侧。
进一步的，传输单元1还可以设置有用于提升传输角度上下偏移时电能传输效率的上部线圈和下部线圈。
本发明通过改进传输单元和接收单元构成能用于电动交通工具与电动交通工具之间充电的无线充电系统，代替传统的电网与交通工具之间的无线充电方式，解决了传统电动交通工具在行驶中电量不足时无法及时找到有线/无线充电场所的问题，避免了电动交通工具电力耗尽导致的电动交通工具突然失速、造成交通事故等问题的出现。同时通过传输单元的线圈结构，使得第一线圈、第二线圈和第三线圈能够根据角度偏移关系进行配合电能传输，解决了角度偏移造成的电能传输效率较低的问题。
为保证电能传输效率，如图3所示，传输单元1可以安装在电动交通工具的车头、接收单元2可以安装在电动交通工具尾部，以尽量缩小角度偏移量。
进一步的，如图4所示，传输单元1还可以安装在电动交通工具尾部，接收单元2可以安装在电动交通工具的车头。在传输单元1安装在电动交通工具尾部，接收单元2安装在电动交通工具的车头的情况下，由于本发明的无线充电系统能够与传统的有线充电系统共存，充电桩数量不足以满足全部电动交通工具的充电需求时，可以采用电动交通工具与电动交通工具之间的无线充电方式。充电中的电动交通工具可以对待充电的电动交通工具进行无线充电。
为保证传输单元1能够自动根据角度偏移类别开启相应的线圈，如图2所示，无线充电系统还包括检测单元3和控制单元4，检测单元3，用于检测传输单元1 相对于接收单元2的偏移角度；控制单元4，用于控制接收单元2、第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13的开启或关闭。具体的，检测单元3确认第二电动交通工具的传输单元1相对于第一电动交通工具的接收单元2的偏移角度后；第二电动交通工具的控制单元4基于检测单元3的检测结果控制第一线圈11、第二线圈12 和第三线圈13的开启或关闭。其中，检测单元3可以是一种超声波传感器。
为提升电能传输效率，第一线圈11可以通过第一转轴与第三线圈13转动连接，第二线圈12可以通过第二转轴与第三线圈13转动连接。在检测单元3确认第二电动交通工具的传输单元1相对于第一电动交通工具的接收单元2的偏移角度后，控制单元4基于检测单元3的检测结果控制第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13 的开启或关闭的同时，控制单元4可以通过控制第一转轴或第二转轴，使得第一线圈11平面或第二线圈12平面，与接收单元2平面平行，通过增大有效磁场面积提升电能传输效率。
进一步的，终端5能够是搭载有充电APP的电动交通工具自带终端，充电APP 能够基于电动交通工具自带的定位、通信等装置进行不同电动交通工具间的适配，即充电APP能够通过UI界面显示多个适合的第一电动交通工具或第二电动交通工具。
更进一步的，终端5可以是搭载有充电APP的移动终端，移动终端能够通过蓝牙等无线连接方式与电动交通工具自带终端通信连接，并共享电动交通工具自带终端的位置信息、通讯信息等，能够便于车内非驾驶人员操作终端5使用充电APP，避免了只能由驾驶人员和/或副驾驶人员操作终端5造成的安全隐患等问题的出现。
目前电动交通工具在行驶过程中电量不足，会选择求救于“充电宝”救援车。但是该种充电方式不但需要花费很长时间的等待，如果手机信号不好，还会出现没有救援的情况。本发明通过设置带有充电APP的终端5，当电动交通工具突然没有足够的行驶电量时，它可以向它周围的电动交通工具发出充电请求。如果双方达成合作，则双方选择合适的位置进行电动交通工具与电动交通工具的无线充电。具体的，充电APP上可以显示目标电动交通工具所需要的电量，车型，以及可以提供电能的电动交通工具的电量，车型，距离以及给出的电价等。
相应的，本发明提供，一种无线充电方法，如图7所示，包括：S1：基于终端5确认第一电动交通工具和第二电动交通工具的合作关系；S2：基于控制单元4 控制传输单元1和接收单元2开启与关闭。
进一步的，如图8所示，S1和S2包括：S11：基于终端5为第一电动交通工具选取适配的多个待选第二电动交通工具；S12：第一电动交通工具的用户选择待选第二电动交通工具达成合作关系。S21：通过第一电动交通工具的控制单元4控制接收单元2开启；S22：基于检测单元3确认第二电动交通工具的传输单元1相对于第一电动交通工具的接收单元2的偏移角度；S23：基于检测单元3的检测结果，第二电动交通工具的控制单元4控制第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13的开启或关闭。
更进一步的，S12可以包括：S121：第一电动交通工具的用户基于电价、距离等因素选择待选第二电动交通工具；S122：在第一电动交通工具的用户同意电价的情况下，第一电动交通工具的用户选择待选第二电动交通工具达成合作关系；S123：在第一电动交通工具的用户不满意电价的情况下，第一电动交通工具的用户能够与待选第二电动交通工具的用户通过终端5进行电价商议；S124：在两车用户商议失败的情况下，基于终端5为第一电动交通工具选取新一批适配的多个待选第二电动交通工具；S125：在两车用户商议成功的情况下，第一电动交通工具的用户选择该待选第二电动交通工具达成合作关系。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无线充电系统，其特征在于，包括无线传输单元，其中，
所述无线传输单元，用于进行磁电转换，能够将磁能转换后的电能进行存储或将电能转换后的磁能进行传输。
2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述无线传输单元包括传输单元和接收单元，其中，
所述传输单元，用于输送电能至第一电动交通工具的接收单元；
所述接收单元，用于将第二电动交通工具的传输单元产生的磁能转换为电能并存储。
3.根据权利要求2所述的无线充电系统，所述传输单元包括第一线圈、第二线圈和第三线圈，其中，
所述第一线圈，用于与第三线圈配合提升传输角度左偏时的电能传输效率；
所述第二线圈，用于与第三线圈配合提升传输角度右偏时的电能传输效率。
4.根据权利要求3所述的无线充电系统，其特征在于，所述无线充电系统还包括检测单元和控制单元，
所述检测单元，用于检测所述传输单元相对于所述接收单元的偏移角度；
所述控制单元，用于在所述检测单元确认所述传输单元相对于所述接收单元的偏移角度时，控制所述接收单元、所述第一线圈、第二线圈和第三线圈的开启或关闭。
5.根据权利要求4所述的无线充电系统，其特征在于，所述无线充电系统还包括终端，
所述终端，用于为第一电动交通工具提供附近的待选第二电动交通工具的信息，同时能够将第一电动交通工具的充电请求发送至待选第二电动交通工具；
在第一电动交通工具和第二电动交通工具达成合作意向时，所述第一电动交通工具的终端能够通过所述控制单元开启所述接收单元，所述第二电动交通工具的终端能够通过所述控制单元开启所述传输单元。
6.根据权利要求5所述的无线充电系统，其特征在于，所述终端能够是搭载有充电APP的电动交通工具自带终端，充电APP能够基于电动交通工具自带的定位、通信等装置进行不同电动交通工具间的适配，即充电APP能够通过UI界面显示多个适合的第一电动交通工具或第二电动交通工具。
7.根据权利要求6所述的无线充电系统，其特征在于，在偏移角度角度偏向左侧时，控制单元控制传输单元的第一线圈和第三线圈开启以提升有效磁场面积；
在偏移角度偏向右侧，控制单元控制第二线圈和第三线圈开启以提升有效磁场面积。
8.一种无线充电方法，其特征在于，包括：
S1：基于终端(5)确认第一电动交通工具和第二电动交通工具的合作关系；
S2：基于控制单元(4)控制所述传输单元(1)和所述接收单元(2)开启与关闭。
9.根据权利要求8所述的无线充电方法，其特征在于，所述S1包括：
S11：基于所述终端(5)为第一电动交通工具选取适配的多个待选第二电动交通工具；
S12：第一电动交通工具的用户选择待选第二电动交通工具达成合作关系。
10.根据权利要求9所述的无线充电方法，其特征在于，所述S2包括：
S21：通过所述第一电动交通工具的控制单元(4)控制所述接收单元(2)开启；
S22：基于所述检测单元(3)确认第二电动交通工具的所述传输单元(1)相对于所述第一电动交通工具的所述接收单元(2)的偏移角度；
S23：基于所述检测单元(3)的检测结果，所述第二电动交通工具的所述控制单元(4)控制所述第一线圈(11)、第二线圈(12)和第三线圈(13)的开启或关闭。
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