CN202405807U

CN202405807U - 车辆无线充电装置

Info

Publication number: CN202405807U
Application number: CN2011204576784U
Authority: CN
Inventors: 陆忠良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2021-11-17

Abstract

一种属于电器充电装置的车辆无线充电装置，一部分安装在车身底部，另一部分安装在地面，车身部分主要由充电升降架、直流电机、齿轮、齿条、上限位凸块、上限位开关、下限位凸块、下限位开关、接触地面的槽型胶木板、压簧、充电接收线圈L4、屏蔽用铝箔纸、表示车辆位置的铁片1、铁片2和充电接收控制箱组成，地面部分主要由非金属板、充电发射线圈L5、充电状态检测线圈L3、位于两侧用来检测车辆位置的位置检测线圈L1、位置检测线圈L2、充电发射控制箱和位置显示指示灯组成。待充电的车辆停到充电位置，放下充电升降架，位置显示指示灯亮时即可开始自动充电，充电完毕，自动升起充电升降架，完成能源的补充，整个充电过程无线、安全便捷。

Description

车辆无线充电装置

技术领域

本实用新型涉及电器充电装置，尤其是用于对车辆进行无线充电的装置。

背景技术

目前，采用电动或混合动力的环保车辆正趋于普及，车辆电能使用完后其能源的补充是通过更换电池块或通过有线的插头、插座连接而进行充电，完成能源的补充，用有线的接插口装置充电，必须拖拉导线，拔、插电源插头，整个充电过程不方便，是环保车辆普及而遇阻的因素之一。

发明内容

为了使电动或混合动力的环保车辆方便地在车库、停车场及合适的路边充电，本实用新型设计一种车辆无线充电装置，这种装置充电时是无线的即无充电接口，驾驶员只要把车停到充电区的充电位置，放下充电升降架，位置显示指示灯亮时即可开始自动充电，充电完毕，自动升起充电升降架，完成能源的补充，整个充电过程安全便捷。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：把车辆无线充电装置分成两个部分，一部分安装在车身底部，另一部分安装在地面下，整个装置的结构如图1所示，由充电发射部分和充电接收部分构成，包括框架(1)，充电升降架(2)，齿条(3)，齿轮(4)，直流电机(5)，电机支撑架(7)，上限位凸块(8)，上限位开关(9)，下限位凸块(10)，下限位开关(11)，充电接收控制箱(12)，长螺栓(13)，接触地面的槽型胶木板(14)，螺母(15)，压簧(16)，螺母(17)，螺母(18)，屏蔽用铝箔纸(19)，表示车辆位置的铁片1(20)，铁片2(21)，充电接收线圈L4(22)，非金属板(24)，位于两侧用来检测车辆位置的位置检测线圈L1(25)，位置检测线圈L2(26)，充电发射线圈L5(27)，充电状态检测线圈L3(28)，线路管道(29)，充电发射控制箱(30)，位置显示指示灯(31)，其中与地面(23)保持同一平面的非金属板(24)下有紧贴的充电发射线圈L5(27)。安装在车体上的充电接收部分设有充电升降架(2)，充电升降架(2)下有槽型胶木板(14)，充电升降架(2)与槽型胶木板(14)之间设有压簧(16)，槽型胶木板(14)下设有充电接收线圈L4(22)，充电接收线圈L4(22)两端分别设有铁片1(20)和铁片2(21)，地面(23)上设有与地面保持同等高度的非金属板(24)，非金属板(24)下设有紧贴的充电状态检测线圈L3(28)，此充电状态检测线圈L3(28)与IC2单片机、V24、C12和Rp2构成自动选择工作频率电路，充电发射线圈L5(27)两端分别设有位置检测线圈L1(25)和位置检测线圈L2(26)，充电发射控制箱(30)的前面板上设有位置显示指示灯(31)。整个装置的电路框图如图2，下面结合电路框图图2继续叙述技术方案，当车辆停在充电位置，通过控制按钮(1)给单片机(2)发出放下充电升降架的信号，单片机(2)收到信号后，发出指令，该指令经过功率驱动(3)使直流电机(4)转动，通过机械传动使充电升降架下降并且柔性地接触地面，此时附在充电升降架下的槽型胶木板、充电接收线圈L4(9)、铁片1(5)和铁片2(6)紧贴地面，地面下的位置检测线圈L1(11)和位置检测线圈L2(12)受铁片1(5)和铁片2(6)的铁磁材料影响，电感量发生变化，LC谐振电压也发生变化，经位置检测1(13)和位置检测2(14)检测，给单片机(17)变化的模拟信号，此模拟信号经过A/D转换为数字信号，当两个变化的信号同时存在，表明有车辆待充电并且停车位置正确，此时单片机(17)发出指令使位置显示(21)上的指示灯亮并通过输出1KHz至100KHz之间变化的频率信号，让充电发射控制(19)经充电发射线圈L5(18)发射电磁波。在无线充电的初始阶段，由充电状态检测线圈L3(15)和充电状态检测(16)组成充电状态检测器，把不同频率所产生的充电电压送给单片机(17)，经过单片机(17)的A/D转换，加以存储和比较，单片机(17)把最大电压所对应的频率确定为最合适的频率，并且单片机(17)输出此频率，把它作为充电发射控制(19)的工作频率，完成自动选择工作频率，以电磁共振方式经过充电发射线圈L5(18)发射电磁波，实现以电磁共振为基础的能量传递即无线供电。在无线充电的过程中，充电接收线圈L4(9)和充电接收控制(8)向充电电池(7)充电，充电电池(7)两端的电压经过分压传递给单片机(2)，经过A/D转换后由单片机(2)判别电池充电充满程度，在与此同时的过程中，充电状态检测器时时检测充电状况，并且把此信息传递给单片机(17)。在无线充电临近结束时，一旦单片机(2)判别出充电完毕，立即发出上升充电升降架的指令，此指令经过功率驱动(3)使直流电机(4) 转动，通过机械传动使充电升降架上升，完成充电。与此同时，由于充电升降架的上升，充电状态发生变化，充电状态检测线圈L3(15)和充电状态检测(16)发出变化的信号给单片机(17)，单片机(17)通过信号存储和比较后，暂停向充电发射控制(19)输出频率信号，并且检查位置检测1(13)和位置检测2(14)信号，如果无位置检测1(13)和位置检测2(14)信号，表明充电升降架已上升，此时充电完毕，单片机(17)则发出指令使位置显示(21)上的指示灯暗，停止向充电发射控制(19)输出频率信号，充电发射线圈L5(18)停止发射电磁波射，整个充电过程结束，如果在充电的时候要临时取消充电，则通过控制按钮(1)上升升降架即可。

本实用新型的有益效果是通过无线的方式为新能源车辆自动充电，提供安全、方便的能源补充。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型结构图

图中(1).框架，(2).充电升降架，(3).齿条，(4).齿轮，(5).直流电机，(6).电机轴，(7).电机支撑架，(8).上限位凸块，(9).上限位开关，(10).下限位凸块，(11).下限位开关，(12).充电接收控制箱，(13).长螺栓，(14).槽型胶木板，(15).螺母，(16).压簧，(17).螺母，(18).螺母，(19).铝箔纸，(20).铁片1，(21).铁片2，(22).充电接收线圈L4，(23).地面，(24).非金属板，(25).位置检测线圈L1，(26).位置检测线圈L2，(27).充电发射线圈L5，(28).充电状态检测线圈L3，(29).线路管道，(30).充电发射控制箱，(31).位置显示指示灯。

图2是本实用新型电路框图

图中(1).控制按钮，(2).单片机，(3).功率驱动，(4).直流电机，(5).铁片1，(6).铁片2，(7).充电电池，(8).充电接收控制，(9).充电接收线圈L4，(10).上下两个部分的界面，(11).位置检测线圈L1，(12).位置检测线圈L2，(13).位置检测1，(14).位置检测2，(15).充电状态检测线圈L3，(16).充电状态检测，(17).单片机，(18).充电发射线圈L5，(19).充电发射控制，(20).电源，(21).位置显示。

图3是本实用新型无线发射电路图

图中IC2采用型号为16F877A单片机，Vc采用5V电源，R35、S5组成复位电路，C9、C10和晶振X组成外部振荡电路，R11、R12至R22、V10至V14、V21、C5、C6组成位置检测1电路，L1为位置检测线圈，R10、R23至R33、V15至V19、V22、C7、C8组成位置检测2电路，L2为位置检测线圈，R36、V23组成位置显示电路，其中V23是位置显示指示灯，R37至R40、V25、V26、C11、GD2315组成充电发射控制电路，其中光耦器件GD2315起隔离作用，L5为充电发射线圈，C11与L5构成电磁谐振电路，V24、C12、RP2组成充电状态检测电路，L3为充电状态检测线圈，FU1、RV组成电源保护电路，B1至B3、C13至C20、V27至V38、R41组成电源电路，其中C13、B1、C14组成双π型滤波，抑制输入电源的电磁噪声及杂波信号，阻止电源本身产生的高频杂波对电网干扰，IC2单片机启动后，其7脚输出20KHz的频率信号分别给位置检测1电路和位置检测2电路，IC2单片机的2脚和3脚接收位置检测1电路和位置检测2电路送来的位置检测模拟信号，通过内部A/D转换变成数字量，如果车辆停的位置正确，IC2单片机的5脚输出位置显示信号，使位置显示指示灯V23亮，IC2单片机的8脚输出频率信号，通过光电耦合给充电发射控制电路，经充电发射线圈L5向外发射电磁波，IC2单片机的4脚接收由充电状态检测器送来的充电状态模拟信号。充电状态检测线圈L3(28)与IC2单片机、V24、C12和Rp2构成自动选择工作频率电路。

图4是本实用新型无线接收电路图

图中IC1采用型号为12F675单片机，Vc采用5V电源，S1是上升升降架按钮，S2是下降升降架按钮，R1、R2是上拉电阻，开关电路CD4066和直流电机正反转控制模块LSD-24P150组成功率驱动电路，M为带减速装置的直流电机，FU2为熔断器，保护直流电机，R4是上拉电阻，S3是上限位开关，与上限位凸块一起构成上限位装置，S4是下限位开关，与下限位凸块一起构成下限位装置，L4为充电接收线圈，C2与L4构成电磁谐振电路，V1至V4是整流电路，R5、V5组成充电显示电路，V6是隔离二极管，E是充电电池，R6与Rp1串联后并接在电池E两端，从Rp1上取出部分电压给IC1单片机12F675的引脚7，经过A/D转换后为数字量，此数字量与电池电压成正比。

具体实施方式

本实施方式中，分为机械连接和电路连接，机械连接如下：在图1中，充电接收控制箱(12)与框架(1)固定连接，齿轮(4)与电机轴(6)固定连接，直流电机(5)与电机支撑架(7)固定连接，电机支撑架(7)与框架(1)固定连接，上限位开关(9)与框架(1)固定连接，下限位开关(11)与框架(1)固定连接，齿条(3)与升降架(2)固定连接，上限位凸块(8)与升降架(2)固定连接，下限位凸块(10)与升降架(2)固定连接，齿轮(4)与齿条(3)啮合，由转动变为直线运动，使得升降架(2)在框架(1)内上下运动，运动范围由螺母(17)和螺母(18)决定，长螺栓(13)穿过槽型胶木板(14)后被螺母(15)固定在槽型胶木板(14)上，套上压簧(16)后穿过升降架(2)旋上螺母(17)，穿过框架(1)后旋上螺母(18)，长螺栓(13)与升降架(2)可作相对运动，长螺栓(13)与框架(1)可作相对运动，铁片1(20)与槽型胶木板(14)紧贴固定连接，铁片2(21)与槽型胶木板(14)紧贴固定连接，充电接收线圈L4(22)与槽型胶木板(14)固定连接，铝箔纸(19)与升降架(2)紧贴并固定，在压簧(16)的作用下，升降架(2)下降运动带动槽型胶木板(14)遇到地面(23)时是柔性接触，地面(23)上开一个凹块，嵌入非金属板(24)并且与地面(23)保持同一平面，位置检测线圈L1(25)紧贴非金属板(24)并固定，位置检测线圈L2(26)紧贴非金属板(24)并固定，充电状态检测线圈L3(28)嵌入在充电发射线圈L5(27)内，两者紧贴并固定在非金属板(24)上，充电发射控制箱(30)安装在地面(23)上，位置显示指示灯(31)安装在充电发射控制箱(30)的前面板上，安装在非金属板(24)下的所有线圈连接线通过线路管道(29)通向充电发射控制箱(30)。电路连接如下：充电接收控制箱内，含有除了直流电机、上限位开关、下限位开关、充电接收线圈L4之外的所有电子元器件，上升升降架的控制按钮S1与IC1单片机的2脚电连接，下降升降架的控制按钮S2与IC1单片机的3脚电连接，IC1单片机的6脚输出使直流电机正转的控制信号，与功率驱动中的元件CD4066的4脚电连接，IC1单片机的5脚输出使直流电机反转的控制信号，与功率驱动中的元件CD4066的8脚电连接，CD4066的5脚与3脚是开关的两个端点，受控于CD4066的4脚，分别连接直流电机正反转控制模块的A+与V+，CD4066的6脚与9脚是开关的两个端点，受控于CD4066的8脚，分别连接直流电机正反转控制模块的B+与V+，直流电机正反转控制模块的2脚与4脚，分别与充电接收控制箱外的直流电机电连接，IC1单片机的4脚与充电接收控制箱外的上限位开关S3和下限位开关S4电连接，充电接收线圈L4与充电接收控制箱内的电容器C2并联连接。充电发射控制箱内，含有除了位置检测线圈L1、位置检测线圈L2、充电发射线圈L5、充电状态检测线圈L3之外的所有电子元器件，位置检测线圈L1与充电发射控制箱内的元件C5并联连接，位置检测线圈L2与充电发射控制箱内的元件C7并联连接，充电发射线圈L5与充电发射控制箱内的元件C11并联连接，充电状态检测线圈L3与充电发射控制箱内的元件V24、C12电连接，位置显示指示灯与充电发射控制箱内的元件R36电连接。

Claims

1.一种车辆无线充电装置，由充电发射部分和充电接收部分构成，包括框架(1)，充电升降架(2)，齿条(3)，齿轮(4)，直流电机(5)，电机支撑架(7)，上限位凸块(8)，上限位开关(9)，下限位凸块(10)，下限位开关(11)，充电接收控制箱(12)，长螺栓(13)，槽型胶木板(14)，螺母(15)，压簧(16)，螺母(17)，螺母(18)，铝箔纸(19)，铁片1(20)，铁片2(21)，充电接收线圈L4(22)，非金属板(24)，位置检测线圈L1(25)，位置检测线圈L2(26)，充电发射线圈L5(27)，充电状态检测线圈L3(28)，线路管道(29)，充电发射控制箱(30)，位置显示指示灯(31)，其特征是：与地面(23)保持同一平面的非金属板(24)下有紧贴的充电发射线圈L5(27)。

2.根据权利要求1所述的车辆无线充电装置，其特征是：安装在车体上的充电接收部分设有充电升降架(2)。

3.根据权利要求1所述的车辆无线充电装置，其特征是：充电升降架(2)下有槽型胶木板(14)。

4.根据权利要求1所述的车辆无线充电装置，其特征是；充电升降架(2)与槽型胶木板(14)之间设有压簧(16)。

5.根据权利要求1所述的车辆无线充电装置，其特征是：槽型胶木板(14)下设有充电接收线圈L4(22)。

6.根据权利要求1所述的车辆无线充电装置，其特征是：充电接收线圈L4(22)两端分别设有铁片1(20)和铁片2(21)。

7.根据权利要求1所述的车辆无线充电装置，其特征是：地面(23)上设有与地面保持同等高度的非金属板(24)。

8.根据权利要求1所述的车辆无线充电装置，其特征是：非金属板(24)下设有紧贴的充电状态检测线圈L3(28)，此充电状态检测线圈L3(28)与IC2单片机、V24、C12和Rp2构成自动选择工作频率电路。

9.根据权利要求1所述的车辆无线充电装置，其特征是：充电发射线圈L5(27)两端分别设有位置检测线圈L1(25)和位置检测线圈L2(26)。

10.根据权利要求1所述的车辆无线充电装置，其特征是：充电发射控制箱(30)的前面板上设有位置显示指示灯(31)。