CN113580964A - 一种无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电系统，包括与电网连接的无线充电桩端、与所述无线充电桩端连接的发射端、以及与高压电池连接的无线充电车端，所述无线充电桩端从电网取电并传输给所述发射端，所述发射端接收所述无线充电桩端输出的电能并产生交变磁场，所述无线充电车端根据所述交变磁场生成供所述高压电池充电的直流电，还包括设于所述无线充电车端中的唤醒电路，所述唤醒电路用于接收所述无线充电桩端发出的唤醒信号，并唤醒所述无线充电车端进行充电。与现有技术相比，本发明能够通过桩端控制车端充电，使其能够更好的适用于用户需求。

Description

一种无线充电系统

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，特别是一种无线充电系统。

背景技术

随着我国近年来在电动汽车领域的高速发展，如何实现电动汽车的安全、便捷和快速的充电意义重大。电动汽车充电的传统方案是通过充电桩从电网直接获取电能，然而电动汽车进行有线充电时，充电插座或者电缆线通常有裸露在外的部分，在大功率充电时，容易产生电火花和电弧，存在重大安全隐患；同时传统的有线充电需要用户进行手动操作，人为的疏忽和充电插座的频繁插拔产生的硬件磨损均容易造成接触不良的现象，导致发生大功率环境下的人身安全事件。

为解决以上问题，通常采用近距离无线输电技术来实现电动汽车无线充电。电动汽车无线充电技术，通常是在电动汽车底盘安装一个接收端，并通过安装在地面或地下的发射端产生的磁场来产生感应电流，经整流成直流后向电动汽车电池充电。在目前的汽车无线充电使用中，需要车主下发指令开始充电，然而，汽车停在停车场的时间很可能长于充电所需时间，在不同的时间段，充电费用会发生变化，如果能够实现智能化充电，即下发指令后并不立即开始充电，由桩端智能选择电价便宜的时刻进行充电，为车主节省开销，随着无线充电技术便捷化和智能化的发展，将来会出现停车场内数十台无线充电桩由一个智能系统控制的情况，该系统可以根据停车数量，电价，电网质量等多种因素合理安排停车场内汽车充电时间，为实现上述功能，需要配置无线充电系统桩端唤醒车端的功能，以达到桩端合理分配充电时间的效果。

因此，如何设计一种能够通过无线充电桩端唤醒无线充电车端进行充电的无线充电系统，是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中，无法通过无线充电桩端唤醒无线充电车端的问题，本发明提出了一种无线充电系统。

本发明的技术方案为，提出了一种无线充电系统，包括：与电网连接的无线充电桩端、与所述无线充电桩端连接的发射端、以及与高压电池连接的无线充电车端，所述无线充电桩端从电网取电并传输给所述发射端，所述发射端接收所述无线充电桩端输出的电能并产生交变磁场，所述无线充电车端根据所述交变磁场生成供所述高压电池充电的直流电，还包括设于所述无线充电车端中的唤醒电路，所述唤醒电路用于接收所述无线充电桩端发出的唤醒信号，并唤醒所述无线充电车端进行充电。

进一步，所述无线充电车端包括：用于给所述高压电池充电的高压电路、以及控制无线充电系统充电的低压电路，所述唤醒电路与所述低压电路连接，并于接收到所述唤醒信号时唤醒所述低压电路，所述低压电路控制所述无线充电系统进行充电。

进一步，所述高压电路包括：

线圈：用于根据交变磁场生成交流电；

调谐电路：与所述线圈连接，用于提高系统传输性能；

整流电路：连接于所述调谐电路与所述高压电池之间，用于将交流电转换为直流电。

进一步，所述低压电路包括：

车端控制系统：与所述高压电路连接，用于起到检测、控制和保护功能；

车端通信模块：用于与无线充电桩端通信，使其进入充电状态；

辅助电源：分别连接低压电池和车端控制系统，用于从所述低压电池取电并给所述车端控制系统和车端通信模块供电；

当所述唤醒电路接收到所述唤醒信号时，所述唤醒电路唤醒所述辅助电源给所述车端控制系统和车端通信模块供电，所述车端控制系统控制所述车端通信模块与所述无线充电桩端通信，使所述无线充电桩端进入充电状态给所述发射端供电。

进一步，还包括设于所述无线充电桩端中的桩端通信模块，所述桩端通信模块用于与所述车端通信模块进行信息交换。

进一步，所述唤醒电路包括设于所述线圈与所述调谐电路之间的电流互感器，当所述无线充电端桩发出唤醒信号时，所述电流互感器检测到感应电流并唤醒所述辅助电源。

进一步，所述唤醒电路包括设于所述整流电路与所述高压电池之间的电压检测装置，所述电压检测装置连接到所述高压电路的输出电容，当所述无线充电桩端发出唤醒信号时，所述输出电容的充电电压升高，使所述电压检测装置检测到唤醒电压并唤醒所述辅助电源。

进一步，所述唤醒电路包括高压侧连接于所述高压电路中输出电容的光耦，所述光耦的低压侧与所述辅助电源连接，当所述无线充电桩端发出唤醒信号时，所述输出电容的充电电压升高，使所述光耦的高压侧导通，从而控制所述低压侧导通，进而唤醒所述辅助电源。

进一步，还包括设于所述无线充电桩端中的检测装置，所述检测装置用于检测电网的供电信息，并于供电信息达到用户设定阈值时触发唤醒信号。

进一步，当所述无线充电车端被唤醒、且未进入充电状态时，所述车端控制系统控制所述线圈周期性短路防止能量的误传输。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果:

本发明提出的无线充电系统，通过唤醒电路的设置，使其能够通过无线充电桩端唤醒无线充电车端进行充电，通过软件配置，能够实现根据不同时段充电，实现充电的合理分配。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明无线充电系统基本框图；

图2为本发明增设唤醒电路后的系统框图；

图3为本发明采用电流互感器唤醒时的系统框图；

图4为本发明采用电压检测装置唤醒时的系统框图；

图5为本发明采用光耦唤醒时的系统框图；

图6为本发明中线圈短路时的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。

本发明提出了一种无线充电系统，其包括有无线充电桩端、发射端以及无线充电车端，其中无线充电桩端与电网连接，用于从电网取电并给后端充电电路进行供电，发射端与无线充电桩端连接，用于接收无线充电桩端提供的电能，然后产生高频的交流电，进而生成交变的磁场，无线充电车端能够根据该交变的磁场生成感应电流，并转换为供高压电池充电的直流电。

无线充电系统一般多用于电动汽车的充电，其一般在车主下发指令后立刻开始充电，然而汽车停在停车场的时间往往高于充电所需时间，而在不同的时间段内，充电所花的费用也有所不同，为实现智能化的充电，如在充电费用相对便宜的时刻充电，需要配置无线充电桩端唤醒的功能，使其在电费相对便宜的时候发出唤醒信号，唤醒无线充电车端，进而开启充电功能。

具体的，无线充电车端包括有，用于给高压电池充电的高压电路部分、控制无线充电系统充电的低压电路部分、用于唤醒低压电路的唤醒电路，唤醒电路在接收到唤醒信号时唤醒低压电路，并控制无线充电系统进行充电。

请参见图1和图2，无线充电车端包括有：线圈、调谐电路、整流电路、辅助电源、车端控制系统和车端通信模块，其中，高压电路为线圈、调谐电路和整流电路部分，线圈能够根据发射端产生的交变磁场生成对应的感应电流，该感应电流为交流电，整流电路用于将交流电转换为直流电，并提供给高压电池充电，调谐电路连接在线圈和整流电路之间，用于提高系统的传输性能，调节增益，使开关管能够工作在软开关状态，降低损耗。

车端控制系统和车端通信模块、以及辅助电源组成低压电路部分，其中辅助电源连接到低压电池，并从低压电池取电，另一端连接到车端控制系统，用于给车端控制系统和车端通信模块供电，其中，车端控制系统与高压电路和车端通信模块连接，能够控制高压电路和低压电路的工作，如控制车端通信模块与无线充电端桩的通信，其还能起到检测作用，其连接于整流电路两端，用于检测输入电流、输出电压和输出电流，当检测到电流或电压异常时，其能够控制无线充电车端停止充电，进而起到保护作用。车端通信模块用于与无线充电桩端通信，当辅助电源被唤醒后，无线充电车端上电，其通知无线充电桩端开启供电，进入充电模式，为实现无线充电桩端与无线充电车端之间的通信，在无线充电桩端还相应设置有桩端通信模块，其能够与车端通信模块蓝牙、或wifi连接，实现信息交互，并通过车端通信模块通知无线充电桩端开启充电模式。

进一步的，辅助电源给低压电路部分供电，其连接到唤醒电路，当无线充电系统休眠时，能够通过唤醒电路唤醒辅助电源，车端控制系统上电，并控制车端通信模块通信与桩端进行通信，桩端才会开启充电功能，以此，本发明实现了通过桩端唤醒的功能。需要说明的是，在辅助电源未被唤醒之前，无线充电桩端并不提供充电电压，其只提供用于唤醒信号，该信号可以为电流或电压信号，其小于用于充电的充电电压或电流。

进一步的，为实现本发明所指出的在电费相对较低时发出唤醒信号，进而节省充电费用的功能，本发明还设置有检测电网供电信息的检测装置，当其检测到电费较低时，发出唤醒信号，进而唤醒无线充电系统进行充电。其中，该检测装置可以为软件配置硬件的装置，软件功能具有联网功能，能够通过互联网获取当前的供电信息，并于供电信息达到设定阈值时控制硬件部分发出唤醒信号，该阈值可以为电费信息，当电费达到用于需求时发出唤醒信号进行充电；检测装置还可以采用纯硬件的方式，现在充电费用往往随不同的时间段改变，通过设置时钟装置，使其在达到设定的时间段发出唤醒信号即可。通过上述配置方式，可以灵活的选用充电时间，提升无线充电系统的使用灵活性。

需要说明的是，本发明不仅只适用于上述实施例，随着电动汽车领域的高速发展，可能存在同时多台电动汽车充电的情况，该情况下需要合理分配充电时间，避免供电不足的问题。该情况下，可以通过软件控制多个充电桩，使其在合理的时刻发出唤醒信号，分别给多个电动汽车进行充电，从而解决上述问题。本发明旨在提供一种通过无线充电桩端唤醒的方案，只要满足本发明的思路，通过无线充电桩端唤醒并进行充电，均在本发明的保护范围内。

请参见图3，在本发明一实施例中，唤醒电路采用电流互感器，其一端连接在调谐电路和线圈之间，当无线充电桩端发出一唤醒信号时，电流互感器能够生成一定的感应电流用于辅助电源的唤醒，辅助电源接收到该感应电流后被唤醒，并从低压电池开始取电，使车端控制系统和车端通信模块上电，车端控制系统上电后控制车端通信模块与无线充电桩端通信，使其进入充电模式。

请参见图4，在本发明又一实施例中，唤醒电路采用电压检测装置，当无线充电桩端发出唤醒信号后，车端线圈产生感应电流，并给输出的滤波电容充电，使电容的电压上升，电压检测装置连接在整流电路和高压电池之间，用于检测电容的电压，并于电压达到阈值时判定接收到唤醒信号，并唤醒辅助电源，需要说明的是，由于电压检测装置并不能自主供电，发出唤醒信号，该情况下还设置有辅助供电电路，其连接在整流电路和高压电池之间，用于从电容上取电并转换为唤醒信号发送给辅助电源，辅助电源被唤醒后开启充电模式。

请参见图5，在本发明另一实施例中，唤醒电路采用光耦，其高压侧连接在整流电路和高压电池之间，低压侧连接到辅助电源，当无线充电桩端发出唤醒信号时，光耦的高压侧能够导通，进而控制低压侧导通，并发出唤醒信号给辅助电源，辅助电源被唤醒后开启充电模式。

在实际应用中，由于存在误操作或系统问题，存在桩端在错误的情况下发出能量并持续传输的问题，若无线充电车端不处于充电状态，该能量将无法消耗，随着能量的积累，无线充电车端的电压不断升高，会导致车端器件过压损坏，造成安全隐患，因此在车端被唤醒后，车端控制系统控制线圈周期性短路，防止车端器件损坏，并消耗该能量。请参见图6，本发明中，通过使整流电路下两管导通，使车端线圈处于短路状态，避免无线充电车端器件损坏。

本发明的工作原理为，通过在无线充电车端设置唤醒电路，其能够接收到无线充电桩端发出的唤醒信号并唤醒无线充电系统进入充电模式，实现通过无线充电桩端唤醒的功能，进而实现充电时间的合理分配。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果，通过无线充电桩端唤醒无线充电系统进行充电的功能，实现了充电时间的合理分配，能够更好的适应用户的需求。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无线充电系统，包括：与电网连接的无线充电桩端、与所述无线充电桩端连接的发射端、以及与高压电池连接的无线充电车端，所述无线充电桩端从电网取电并传输给所述发射端，所述发射端接收所述无线充电桩端输出的电能并产生交变磁场，所述无线充电车端根据所述交变磁场生成供所述高压电池充电的直流电，其特征在于，还包括设于所述无线充电车端中的唤醒电路，所述唤醒电路用于接收所述无线充电桩端发出的唤醒信号，并唤醒所述无线充电车端进行充电。

2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述无线充电车端包括：用于给所述高压电池充电的高压电路、以及控制无线充电系统充电的低压电路，所述唤醒电路与所述低压电路连接，并于接收到所述唤醒信号时唤醒所述低压电路，所述低压电路控制所述无线充电系统进行充电。

3.根据权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，所述高压电路包括：

线圈：用于根据交变磁场生成交流电；

调谐电路：与所述线圈连接，用于提高系统传输性能；

整流电路：连接于所述调谐电路与所述高压电池之间，用于将交流电转换为直流电。

4.根据权利要求2所述的无线充电系统，其特征在于，所述低压电路包括：

车端控制系统：与所述高压电路连接，用于起到检测、控制和保护功能；

车端通信模块：用于与无线充电桩端通信，使其进入充电状态；

辅助电源：分别连接低压电池和车端控制系统，用于从所述低压电池取电并给所述车端控制系统和车端通信模块供电；

当所述唤醒电路接收到所述唤醒信号时，所述唤醒电路唤醒所述辅助电源给所述车端控制系统和车端通信模块供电，所述车端控制系统控制所述车端通信模块与所述无线充电桩端通信，使所述无线充电桩端进入充电状态给所述发射端供电。

5.根据权利要求4所述的无线充电系统，其特征在于，还包括设于所述无线充电桩端中的桩端通信模块，所述桩端通信模块用于与所述车端通信进行信息交换。

6.根据权利要求4所述的无线充电系统，其特征在于，所述唤醒电路包括设于所述线圈与所述调谐电路之间的电流互感器，当所述无线充电端桩发出唤醒信号时，所述电流互感器检测到感应电流并唤醒所述辅助电源。

7.根据权利要求4所述的无线充电系统，其特征在于，所述唤醒电路包括设于所述整流电路与所述高压电池之间的电压检测装置，所述电压检测装置连接到所述高压电路的输出电容，当所述无线充电桩端发出唤醒信号时，所述输出电容的充电电压升高，使所述电压检测装置检测到唤醒电压并唤醒所述辅助电源。

8.根据权利要求4所述的无线充电系统，其特征在于，所述唤醒电路包括高压侧连接于所述高压电路中输出电容的光耦，所述光耦的低压侧与所述辅助电源连接，当所述无线充电桩端发出唤醒信号时，所述输出电容的充电电压升高，使所述光耦的高压侧导通从而控制所述低压侧导通，进而唤醒所述辅助电源。

9.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，还包括设于所述无线充电桩端中的检测装置，所述检测装置用于检测电网的供电信息，并于供电信息达到用户设定阈值时触发唤醒信号。

10.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，当所述无线充电车端被唤醒、且未进入充电状态时，所述车端控制系统控制所述线圈周期性短路防止能量的误传输。

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