CN204497817U - 电动汽车的无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种电动汽车的无线充电系统，包括：设置在充电站台上的无线充电装置，无线充电装置具有发射线圈，无线充电装置对输入的交流电进行变换以通过发射线圈发射无线信号；设置在电动汽车上的储能装置，储能装置包括超级电容组和高压配电箱；车载无线充电电子控制单元ECU，车载无线充电ECU通过高压配电箱与超级电容组相连，车载无线充电ECU具有接收线圈，其中，当电动汽车在充电站台上且处于停车状态时，车载无线充电ECU通过接收线圈接收无线信号，并对无线信号进行转换以给超级电容组充电。该无线充电线系统够使电动汽车在不依靠外部连接设备的情况下完成充电，提高了充电的安全性，满足用户对电动汽车充电的要求。

Description

电动汽车的无线充电系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车的无线充电系统。

背景技术

目前电动汽车的充电方式主要是有线充电方式，常规的有线充电方式存在如下不足之处：

(1)设备需要移动和搬运，设备的电源引线过长。

(2)设备以及在对电动汽车进行充电时占用的面积过大。

(3)主要通过人工操作，操作繁琐，并且在人工操作的过程中，极易带来设备的过度磨损以及不安全性等问题。

由于有线充电方式存在上述不足，因此需要提出一种更合理、更安全的充电方式来对电动汽车进行充电。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出了一种电动汽车的无线充电系统，能够使电动汽车在不依靠外部连接设备的情况下完成充电，提高了充电的安全性，满足用户对电动汽车充电的要求。

为达到上述目的，本实用新型提出的一种电动汽车的无线充电系统，包括：无线充电装置，所述无线充电装置设置在充电站台上，所述无线充电装置具有发射线圈，所述无线充电装置对输入的交流电进行变换以通过所述发射线圈发射无线信号；储能装置，所述储能装置设置在电动汽车上，所述储能装置包括超级电容组和控制所述超级电容组的充放电回路通断的高压配电箱；车载无线充电ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，所述车载无线充电ECU通过所述高压配电箱与所述超级电容组相连，所述车载无线充电ECU具有接收线圈，其中，当电动汽车在所述充电站台上且处于停车状态时，所述车载无线充电ECU通过所述接收线圈接收所述无线信号，并对所述无线信号进行转换以给所述储能装置供电。

根据本实用新型的电动汽车的无线充电系统，无线充电装置对输入的交流电进行变换以通过发射线圈发射无线信号，当电动汽车在充电站台上且处于停车状态时，车载无线充电ECU通过接收线圈接收无线信号，并对无线信号进行转换以给超级电容组充电，从而使电动汽车在不依靠外部连接设备的情况下完成充电，提高了充电的安全性，使得无线充电装置的可靠性更高，使用寿命更长，并且充电效率高、实用性强，能够满足用户对电动汽车充电的要求。

具体地，所述无线充电装置还包括：对所述输入的交流电进行整流以输出第一直流电的交直流转换电路；变频转换电路，所述变频转换电路的一端与所述交直流转换电路相连，所述变频转换电路的另一端与所述发射线圈相连，所述变频转换电路将所述第一直流电转换为所述无线信号，以通过所述发射线圈发射。

具体地，所述车载无线充电ECU还包括：对所述接收线圈接收的无线信号进行整流处理以输出第二直流电的整流电路，所述整流电路的一端与所述接收线圈相连；稳压电路，所述稳压电路的一端与所述整流电路的另一端相连，所述稳压电路的另一端与所述储能装置相连，所述稳压电路对所述第二直流电进行稳压处理后以供给所述储能装置；控制电路，所述控制电路与所述整流电路相连，所述控制电路控制所述整流电路的输出功率。

具体地，上述的电动汽车的无线充电系统还包括：电源管理器，所述电源管理器通过CAN线与所述车载无线充电ECU相连，并通过硬线与所述超级电容组和所述高压配电箱相连，所述电源管理器实时检测所述超级电容组的状态信息，并根据所述超级电容组的状态信息生成控制信号，以通过所述CAN线将所述控制信号发送给所述车载无线充电ECU和通过所述硬线将所述控制信号发送给所述高压配电箱。

其中，所述发射线圈与所述接收线圈之间相匹配设置。

具体地，上述的电动汽车的无线充电系统还包括动力电池组，其中，所述超级电容组通过第一双向DC-DC变换器分别与所述动力电池组和所述电动汽车中的电机控制器相连，且所述动力电池组与所述电机控制器相连，当所述电动汽车启动时，所述超级电容组通过所述第一双向DC-DC变换器为所述电机控制器提供启动功率，并在所述电动汽车启动后，所述超级电容组通过所述第一双向DC-DC变换器可对所述动力电池组充电，以及在所述电动汽车刹车时，所述电机控制器通过所述第一双向DC-DC变换器对所述超级电容组回馈充电。

其中，当所述超级电容组通过所述第一双向DC-DC变换器为所述电机控制器提供启动功率或通过所述第一双向DC-DC变换器可对所述动力电池组充电时，所述第一双向DC-DC变换器工作于降压模式，当所述电机控制器通过所述第一双向DC-DC变换器对所述超级电容组回馈充电时，所述第一双向DC-DC变换器工作于升压模式。

具体地，上述的电动汽车的无线充电系统还包括第一IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)、二极管、第一接触器、预充电阻和第二接触器，其中，所述第一双向DC-DC变换器的第一端与所述超级电容组的一端相连，所述第一双向DC-DC变换器的第二端与所述超级电容组的另一端相连，所述第一IGBT的C极与所述第一双向DC-DC变换器的第三端相连，所述第一IGBT的G极与所述电源管理器相连，所述二极管的阳极与所述第一IGBT的E极相连，所述二极管的阴极与所述第一IGBT的C极相连，所述动力电池组的一端与所述第一IGBT的E极相连，所述动力电池组的另一端与所述第一双向DC-DC变换器的第四端相连，所述第一接触器的一端与所述第一双向DC-DC变换器的第三端相连，所述预充电阻的一端与所述第一接触器的另一端相连，所述预充电阻的另一端与所述电动汽车中的电机控制器相连，所述第二接触器并联在所述第一接触器的一端与所述预充电阻的另一端之间。

具体地，上述的电动汽车的无线充电系统还包括第一接触器、第二接触器、预充电阻、第三接触器、第四接触器、第五接触器和第二双向DC-DC变换器，其中，所述第一双向DC-DC变换器的第一端通过所述第三接触器与所述超级电容组的一端相连，所述第一双向DC-DC变换器的第二端与所述超级电容组的另一端相连，所述动力电池组的一端与所述第一双向DC-DC变换器的第三端相连，所述动力电池组的另一端与所述第一双向DC-DC变换器的第四端相连，所述第四接触器的一端与所述超级电容组的一端相连，所述第四接触器的另一端分别连接到所述第一双向DC-DC变换器的第三端和所述动力电池组的一端，所述第五接触器的一端分别连接到所述超级电容组的一端和所述第四接触器的一端，所述第二双向DC-DC变换器的第一端与所述第五接触器的另一端相连，所述第二双向DC-DC变换器的第二端与所述超级电容组的另一端相连，所述第二双向DC-DC变换器的第四端与所述电动汽车中的电机控制器相连，所述第一接触器的一端与所述第二双向DC-DC变换器的第三端相连，所述预充电阻的一端与所述第一接触器的另一端相连，所述预充电阻的另一端与所述电动汽车中的电机控制器相连，所述第二接触器并联在所述第一接触器的一端与所述预充电阻的另一端之间。

其中，在所述动力电池组与所述第二双向DC-DC变换器的第一端之间还连接有第六接触器，以使所述超级电容组和所述动力电池组可串联供电。

其中，所述电机控制器还并联有母线电容。

具体地，上述的电动汽车的无线充电系统还包括：仪表，所述仪表通过所述CAN线与所述电源管理器相连，所述仪表显示无线充电指示信息；无线充电开关，所述无线充电开关通过所述硬线与所述电源管理器相连，所述无线充电开关在用户的触发下将开关信号发送给所述电源管理器。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型一个实施例的电动汽车的无线充电系统的方框示意图；

图2为根据本实用新型一个实施例的电动汽车的无线充电系统的通讯网络连接示意图；

图3为根据本实用新型一个实施例的电动汽车的无线充电系统的通讯网络示意图；

图4为根据本实用新型另一个实施例的电动汽车的无线充电系统的方框示意图；

图5为根据本实用新型一个实施例的电动汽车的无线充电系统的工作原理图；

图6为根据本实用新型一个实施例的电动汽车充电准备阶段的流程图；

图7为根据本实用新型一个实施例的电动汽车充电阶段的流程图；

图8为根据本实用新型一个实施例的电动汽车离开充电站台的流程图；

图9为根据本实用新型另一个实施例的电动汽车的无线充电系统的工作原理图；

图10为根据本实用新型一个实施例的电动汽车处于刹车回馈状态时的工作原理图；

图11为根据本实用新型一个实施例的电动汽车加速启动时的工作原理图；以及

图12为根据本实用新型另一个实施例的电动汽车加速启动时的工作原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的电动汽车的无线充电系统。

图1为根据本实用新型一个实施例的电动汽车的无线充电系统的方框示意图。如图1所示，该电动汽车的无线充电系统包括无线充电装置10、储能装置20和车载无线充电ECU。

其中，无线充电装置10设置在充电站台上，无线充电装置10具有发射线圈101，无线充电装置10对输入的交流电如380V三相交流电进行变换以通过发射线圈101发射无线信号。储能装置20设置在电动汽车上，储能装置20包括超级电容组201和控制超级电容组201的充放电回路通断的高压配电箱202。车载无线充电ECU通过高压配电箱202与超级电容组201相连，车载无线充电ECU具有接收线圈301，其中，当电动汽车在充电站台上且处于停车状态时，车载无线充电ECU通过接收线圈301接收无线信号，并对无线信号进行转换以给超级电容组201充电。

需要说明的是，停车状态是指整车处于P档或N档，并且电动汽车上除电机以外的其它高压设备能同时工作。另外，超级电容组201安装在电动汽车上，为电动汽车提供电力输出以及为电动汽车上其他用电设备供电，可进行反复充电。高压配电箱202可以为通断大电流的高压器件，其内部含有多个无线充电接触器，并且，如图2所示，高压配电箱202可以通过高压线束分别与超级电容组201和车载无线充电ECU相连。

根据本实用新型的一个实施例，如图1所示，无线充电装置10还包括交直流转换电路102和变频转换电路103，其中，交直流转换电路102对输入的交流电进行整流以输出第一直流电。变频转换电路103的一端与交直流转换电路102相连，变频转换电路103的另一端与发射线圈101相连，变频转换电路103将第一直流电转换为无线信号，以通过发射线圈101发射。

根据本实用新型的一个实施例，如图1所示，车载无线充电ECU还包括整流电路302、稳压电路303和控制电路304，其中，整流电路302对接收线圈301接收的无线信号进行整流处理以输出第二直流电，整流电路302的一端与接收线圈301相连。稳压电路303的一端与整流电路302的另一端相连，稳压电路303的另一端与储能装置20相连，稳压电路303对第二直流电进行稳压处理后以供给储能装置20。控制电路304与整流电路302相连，控制电路304控制整流电路302的输出功率。

具体而言，交直流转换电路102对输入的交流电如380V三相交流电进行整流滤波后以输出电压稳定的直流电，变频转换电路103将交直流转换电路102输出的直流电进行转换以输出一定频率的交流电，发射线圈101将变频转换电路103输出的交流电以电磁场的形式发射出去，频率一定的交变电流经过发射线圈101产生一定频率的交变磁场。

车载无线充电ECU中的接收线圈301在发射线圈101产生的交变磁场中产生感应电流，从而实现电能从无线充电装置10到车载无线充电ECU的传递，其中，车载无线充电ECU可以安装在电动汽车的车底。整流电路302把接收线圈301产生的交流电压转换成直流电压，稳压电路303对整流电路302输出的直流电压进行滤波处理，使整流电路302输出的直流电压更加平稳，控制电路304控制整流电路302的输出功率以满足超级电容组201的充电供电需求。

从以上描述可知，无线充电装置10与车载无线充电ECU之间利用电磁感应原理完成对电动汽车的充电，避免了有线充电方式中电源引线的问题，操作方便，同时避免了有线充电方式中插拔充电设备所造成的充电连接设备磨损，充电连接设备使用寿命下降等问题，提高了电动汽车在充电时的安全性和可靠性，应用范围广，占地面积相对减小。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，上述的电动汽车的无线充电系统还包括电源管理器40，电源管理器40通过CAN线与车载无线充电ECU相连，并通过硬线与超级电容组201和高压配电箱202相连，电源管理器40实时检测超级电容组201的状态信息，并根据超级电容组201的状态信息生成控制信号，以通过CAN线将控制信号发送给车载无线充电ECU和通过硬线将控制信号发送给高压配电箱202。

具体而言，电源管理器40具有对超级电容组201进行温度采样、电压采样、对超级电容组201充电和放电电流采样的功能，以及具有计算剩余电量的功能，并且电源管理器40可以通过CAN线把控制信号发送给相关的电器部件，以实现对超级电容组201的功能管理。电源管理器40可以与高压配电箱202中的低压接插件相连，通过发送控制信号给高压配电箱202，以控制其内部多个无线充电接触器的吸合与断开，从而达到控制超级电容组201充放电回路通断的目的。高压配电箱202在接收到电源管理器40发送过来的无线充电接触器吸合信号后，高压配电箱202内部的无线充电接触器吸合，无线充电回路导通，无线充电开始；当无线充电结束时，电源管理器40发送无线充电接触器断开信号给高压配电箱202，高压配电箱202内部的无线充电接触器断开，无线充电回路断开。车载无线充电ECU中的接收线圈301与发射线圈101进行无线通讯，并且车载无线充电ECU通过低压接插件与电动汽车上的零部件进行通讯，其中包括与电源管理器40进行通讯的CAN线，自检信号线和故障信号线，以及低压供电电源线。

在本实用新型的实施例中，发射线圈101与接收线圈301之间相匹配设置。

具体而言，发射线圈101与接收线圈301之间除了进行电能的传输外，还通过无线通讯协议进行信息交互，其中，无线通讯协议的内容包括身份识别、电容信息、充电控制信号、安全保护信号等。并且，当电动汽车到达充电站台时，电动汽车上的接收线圈301能够检测到附近的发射线圈101，发射线圈101也能够检测到附近的接收线圈301。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，上述的电动汽车的无线充电系统还包括仪表90和无线充电开关100，其中，仪表90通过CAN线与电源管理器40相连，仪表90显示无线充电指示信息。无线充电开关100通过硬线与电源管理器40相连，无线充电开关100在用户的触发下将开关信号发送给电源管理器40。

具体而言，无线充电开关100由用户控制，当仪表90出现无线充电指示信息时按下无线充电开关100，无线充电开关100在用户的触发下将开关信号发送给电源管理器40，电源管理器40检测此开关信号，并根据开关信号发送控制信号给车载无线充电ECU和高压配电箱202以使电动汽车开始进行无线充电。在电动汽车进行无线充电的过程中，如果按下无线充电开关100，则无线充电结束，并且在无线充电结束后，无线充电系统记录充电信息，并实现收费功能。

需要说明的是，当电动汽车在充电站台上并准备充电时，电动汽车需处于停车状态，并且无线充电装置10与车载无线充电ECU对齐以及超级电容组201满足无线充电的条件才允许无线充电，并且最终由用户决定是否需要对电动汽车进行充电。。

根据本实用新型的一个具体示例，如图3所示，无线充电系统中涉及到的网络主要包括超级电容子网、无线充电子网、车载无线充电网、动力网以及舒适网。

其中，超级电容子网主要是电源信息采集器41与电源管理器40之间的通讯网络，其通讯速率可以设置为250kbps，电源信息采集器41采集超级电容组201的电压、温度等状态信息，并通过超级电容子网发送给电源管理器40，电源管理器40汇总超级电容组201的状态信息，并进行相应的处理。

无线充电子网主要是车载无线充电ECU和无线充电装置10之间的无线通讯网络，其通讯速率可以设置为250kbps，车载无线充电ECU向无线充电装置10发送超级电容组201的当前状态信息和充电功率需求，无线充电装置10根据接收到的超级电容组201的信息做相应的调整，无线充电装置10计算对超级电容组201进行充电的充电电量，并发送给车载无线充电ECU。

车载无线充电网主要是电源管理器40通过CAN线与车载无线充电ECU进行通讯的网络，其通讯速率可设置为250kbps，电源管理器40实时向车载无线充电ECU发送超级电容组201的状态信息，并且，当车载无线充电ECU故障时，电源管理器40接收车载无线充电ECU发送的故障信号，并在接收到车载无线充电ECU发送的故障信号后发出控制信号给高压配电箱202以使电动汽车停止无线充电。

动力网主要是车载高压设备之间的通讯网络，其通讯速率可设置为250kbps，在对电动汽车进行无线充电时，电动汽车的车速为零，整车处于P档或N档，电源管理器40发送无线充电信号给其他高压设备以配合无线充电的进行。例如，向电机控制器发送信号，禁止电机功率输出。

舒适网主要是电源管理器40与仪表90之间的通讯网络，其通讯速率可设置为125kbps，便于仪表90上显示无线充电指示信息，并且，无线充电开关100产生的开关信号通过仪表90发送给电源管理器40，作为无线充电的启动和停止信号。

根据本实用新型的另一个实施例，上述的电动汽车的无线充电系统还包括动力电池组60，其中，超级电容组201通过第一双向DC-DC变换器50分别与动力电池组60和电动汽车中的电机控制器70相连，且动力电池组60与电机控制器70相连，当电动汽车启动时，超级电容组201通过第一双向DC-DC变换器50为电机控制器70提供启动功率，并在电动汽车启动后，超级电容组201通过第一双向DC-DC变换器50可对动力电池组60充电，以及在电动汽车刹车时，电机控制器70通过第一双向DC-DC变换器50对超级电容组201回馈充电。

其中，根据本实用新型的一个实施例，当超级电容组201通过第一双向DC-DC变换器50为电机控制器70提供启动功率或通过第一双向DC-DC变换器50可对动力电池组60充电时，第一双向DC-DC变换器50工作于降压模式，当电机控制器70通过第一双向DC-DC变换器50对超级电容组201回馈充电时，第一双向DC-DC变换器50工作于升压模式。

具体而言，第一双向DC-DC变换器50具有两种工作状态，主要用于对超级电容组201的充放电电压和功率进行调整。在电动汽车进行无线充电的过程中，第一双向DC-DC变换器50不工作，车载无线充电ECU向超级电容组201充电；待电动汽车离站启动时，超级电容组201通过第一双向DC-DC变换器50为电机提供启动功率，以减少电动汽车上动力电池组60的负担，此时第一双向DC-DC变换器50工作于降压模式；在电动汽车启动完成后，如果超级电容组201的电量仍然较多，则可以和动力电池组60并联同时为电动汽车供电，或者超级电容组201直接对动力电池组60进行充电，此时第一双向DC-DC变换器50仍然工作于降压模式；当电动汽车刹车时，由超级电容组201吸收制动回馈电量，此时通过第一双向DC-DC变换器50工作于升压模式。

根据本实用新型的一个实施例，如图5所示，上述的电动汽车的无线充电系统还包括第一IGBT、二极管D、第一接触器K1、预充电阻R和第二接触器K2，其中，第一双向DC-DC变换器50的第一端与超级电容组201的一端相连，第一双向DC-DC变换器50的第二端与超级电容组201的另一端相连。第一IGBT的C极与第一双向DC-DC变换器50的第三端相连，第一IGBT的G极与电源管理器40相连。二极管D的阳极与第一IGBT的E极相连，二极管D的阴极与第一IGBT的C极相连。动力电池组60的一端与第一IGBT的E极相连，动力电池组60的另一端与第一双向DC-DC变换器50的第四端相连。第一接触器K1的一端与第一双向DC-DC变换器50的第三端相连。预充电阻R的一端与第一接触器K1的另一端相连，预充电阻R的另一端与电动汽车中的电机控制器70相连。第二接触器K2并联在第一接触器K1的一端与预充电阻R的另一端之间。

其中，电机控制器70还并联有母线电容C，母线电容C对输入到电机控制器70的电压进行滤波和稳压，防止输入电压跳变。

具体地，当电动汽车停车进行无线充电时，无线充电装置10通过电磁感应向车载无线充电ECU传输电能，车载无线充电ECU把接收到的电能转换成直流电能给超级电容组201充电，此时第一双向DC-DC变换器50不工作。当电动汽车充电完成并启动时，电源管理器40控制第一IGBT关断，第一双向DC-DC变换器50工作于降压状态给电机控制器70供电，并调节输出功率使电动汽车启动加速的功率大部分由超级电容组201提供，且不向动力电池组60充电。当电动汽车启动完毕后，如果超级电容组201的电压超过预设值，则电源管理器40控制第一IGBT导通，超级电容组201向动力电池组60充电，直到超级电容组201的电压低于预设值。当电动汽车刹车时，电源管理器40控制第一IGBT断开，第一双向DC-DC变换器50工作于升压状态，电机控制器70向超级电容组201充电。

需要说明的是，二极管D和第一IGBT并联的目的是为了减少动力电池组60与母线电容C之间的压差。在电动汽车刹车能量回馈发生时，如果电机控制器70输出的电压小于动力电池组60的电压，即使第一IGBT处于断开状态，动力电池组60也可以通过二极管D向电机控制器70供电，有效地防止了电动汽车在刹车后又加速启动时，超级电容组201或第一双向DC-DC变换器50发生故障而导致电动汽车处于无功率输出状态，从而导致母线电容C的电压下降到低于动力电池组60的电压而产生较大的电压差。当母线电容C与动力电池组60之间产生较大的电压差时，如果电源管理器40控制第一IGBT导通，则由于母线电容C与动力电池组60之间具有较大的电压差而导致电磁回路产生一个很大的电流冲击，对动力电池组60和用电设备不利，而在第一IGBT上并联二极管D后，当母线电容C的电压下降到低于动力电池组60的电压时，动力电池组60开始给电机控制器70供电，可防止母线电容C的电压继续下降，从而有效防止上述情况的发生。

另外，当给电动汽车上高压电时也存在同样的问题，所以在给电动汽车上高压电的过程中，电源管理器40先控制第一IGBT导通，再吸合第一接触器K1，把预充电阻R串入回路中，以限制动力电池组60向母线电容C充电的电流，当母线电容C的电压与动力电池组60的电压接近时，电源管理器40再控制第二接触器K2吸合，断开第一接触器K1。如果电动汽车上高压电时直接吸合第二接触器K2，动力电池组60与母线电容C的压值较大，初始放电电流过大，可能会使第二接触器K2烧结。

进一步地，根据本实用新型的一个具体示例，正常情况下，电动汽车整车上高压电，当电动汽车在充电站台上且处于停车状态时，电动汽车上的车载无线充电ECU开始工作，并每隔1s检测电动汽车附近是否有无线充电装置10。如果在30s内未检测到无线充电装置10，则车载无线充电ECU停止工作，如果检测到电动汽车附近有无线充电装置10，则向电源管理器40发送无线充电请求信号。

电源管理器40接收到车载无线充电ECU发送的无线充电请求信号后，先检测超级电容组201的电压是否超过上限电压值。如果超级电容组201的电压超过上限电压值，则电源管理器40不响应车载无线充电ECU的充电请求，禁止无线充电；如果超级电容组201的电压低于上限电压值，则电源管理器40检测超级电容组201是否存在故障，包括超级电容组201的单体温度过高、电压过高、漏电、采样线断开等故障，如果超级电容组201存在上述故障中的一个或者多个，则禁止无线充电，电源管理器40发送报警信号给仪表90，仪表90显示禁止无线充电。

如果电源管理器40检测的超级电容组201无故障，则电源管理器40发送充电允许信号给仪表90，仪表90提示用户是否需要进行无线充电。如果30s后用户没有按下仪表90上的无线充电按钮，则仪表90显示禁止无线充电；如果用户按下无线充电按钮，则电源管理器40在检测到无线充电的开关信号后，发送控制信号给高压配电箱202，控制无线充电接触器吸合，同时，电源管理器40发送信号给仪表90、仪表90显示无线充电指示灯，电动汽车进入无线充电的过程。其中，无线充电接触器可以为如图4所示的第一接触器K1和第二接触器K2，无线充电接触器安装在高压配电箱202的内部，作为车载无线充电ECU高压电路部分的开关器件。

根据本实用新型的一个具体示例，如图6所示，电动汽车充电准备阶段包括以下步骤：

S101，整车上高压电。

S102，电动汽车行驶至充电站台静止后，电动汽车搜寻无线充电装置信号。

S103，车载无线充电ECU检测无线充电装置信号。

S104，判断30s后是否检测到无线充电装置信号。如果是，执行步骤S105；如果否，执行步骤S113。

S105，车载无线充电ECU向电源管理器发送无线充电请求信号。

S106，判断超级电容组的电压是否达到上限电压值。如果是，执行步骤S113；如果否，执行步骤S107。

S107，判断超级电容组是否存在故障。如果是，执行步骤S108；如果否，执行步骤S109。

S108，仪表显示超级电容组故障。

S109，电源管理器发送信号给仪表，仪表提示用户是否需要无线充电。

S110，判断用户是否按下无线充电开关。如果是，执行步骤S111；如果否，执行步骤S112。

S111，电源管理器控制无线充电接触器吸合。

S112，判断等待时间是否超过30s。如果是，执行步骤S113；如果否，返回步骤S109。

S113，禁止无线充电。

S114，进入无线充电阶段。

当电动汽车进行无线充电时，车载无线充电ECU记录电动汽车的VIN码(VehicleIdentification Number，车辆识别码)和车牌信息，并发送给充电站台上的无线充电装置10。电源管理器40发送超级电容组201的状态信息和当前充电需求功率给车载无线充电ECU，其中，超级电容组201的状态信息包括超级电容组201当前的剩余电量、充电电流、充电功率，最高单节电压、最低单节电压、最高单节温度、最低单节温度，以及超级电容组201的故障信息。车载无线充电ECU把超级电容组201的状态信息和当前充电需求功率发送给充电站台上的无线充电装置10，无线充电装置10调节功率输出并发送给车载无线充电ECU，车载无线充电ECU接收无线充电装置10传输过来的电能给超级电容组201充电。

其中，在对电动汽车进行充电的过程中，车载无线充电ECU一直检测无线充电装置10是否存在异常，检测的内容包括电网供电异常、发射线圈101故障、车载无线充电ECU输出异常和车载无线充电ECU通讯故障等。其中，电网供电异常是指电网停电、电网输出电压不稳，电网供电异常和发射线圈101故障的信息都是由无线充电装置10发送给车载无线充电ECU。如果无线充电装置10存在上述故障中的一个或者多个，则车载无线充电ECU发送充电终止请求信号给电源管理器40，电源管理器40接收到充电终止请求信号后断开无线充电接触器，停止无线充电，并发送充电故障信号给仪表90，仪表90显示无线充电装置故障。

并且，电源管理器40一直检测超级电容组201的状态信息，检测的内容包括超级电容组201的温度是否过高、电压是否过高、充电电流是否过大。其中，超级电容组201的温度过高、电压过高和充电电流过大故障应分情况进行处理，例如，可将上述故障分为一级故障和二级故障。如果发生一级故障(一般报警)，则电源管理器40发送限功率充电信号给车载无线充电ECU，车载无线充电ECU发送故障信号给无线充电装置10，进行限功率充电；如果发生二级故障(严重报警)或者电源管理器40出现通讯故障，则电源管理器40断开无线充电回路，无线充电终止。

此外，电源管理器40还检测超级电容组201是否充电完成，当超级电容组201的电压达到设定值或者用户再次按下无线充电按钮时，无线充电完成，电源管理器40发送控制信号给高压配电箱202，断开无线充电接触器。同时，电源管理器40发送充电完成信息给车载无线充电ECU，车载无线充电ECU再发送充电完成信号给无线充电装置10，无线充电装置10停止向车载无线充电ECU传输电能。由于超级电容组201的充放电能力强，因此充电功率较大，充电效率高，并且当超级电容组201的电压达到设定值时，电源管理器40控制无线充电停止，有效地防止了超级电容组201过充电。

并且，电源管理器40一直通过检测的超级电容组201的充电电流和动力电池组60的电压计算超级电容组201的充电电量，并发送给车载无线充电ECU，车载无线充电ECU发送充电电量信息给电源管理器40，电源管理器40再发送充电电量信号给仪表90，便于显示。

需要说明的是，在对电动汽车进行无线充电的过程中，电动汽车不响应档位切换，电源管理器40发送无线充电状态信息给电机控制器70，电机无功率输出。待无线充电结束后，电源管理器40发送无线充电结束信息给电机控制器70，允许电动汽车正常行驶。

根据本实用新型的一个具体示例，如图7所示，电动汽车充电阶段包括以下步骤：

S201，进入无线充电阶段。

S202，无线充电ECU记录车辆VIN码和车牌信息。

S203，电源管理器发送超级电容组的状态信息和充电功率请求给车载无线充电ECU。

S204，车载无线充电ECU发送超级电容组的状态信息给无线充电装置。

S205，无线充电装置调节功率输出。

S206，车载无线充电ECU检测无线充电装置的运行情况。

S207，判断电网是否供电异常。如果是，执行步骤S210；如果否，执行步骤S208。

S208，判断无线充电装置是否故障。如果是，执行步骤S210；如果否，执行步骤S209。

S209，判断车载无线充电ECU是否输出异常。如果是，执行步骤S210；如果否，执行步骤S211。

S210，停止无线充电，仪表显示无线充电装置故障信息。

S211，判断车载无线充电ECU是否通讯故障。如果是，执行步骤S210；如果否，执行步骤S212。

S212，电源管理器检测动力电池组的信息。

S213，判断超级电容组的温度是否过高。如果是，执行步骤S221；如果否，执行步骤S214。

S214，判断超级电容组的电压是否过高。如果是，执行步骤S221；如果否，执行步骤S215。

S215，判断充电电流是否过大。如果是，执行步骤S221；如果否，执行步骤S216。

S216，判断电源管理器是否发生通讯故障。如果是，执行步骤S221；如果否，执行步骤S217。

S217，判断用户是否按下无线充电开关。如果是，执行步骤S219；如果否，执行步骤S218。

S218，判断无线充电是否完成。如果是，执行步骤S219；如果否，返回步骤S204。

S219，电源管理器发送充电完成信息，并断开无线充电接触器。

S220，无线充电完成。

S221，判断超级电容组是否发生一般报警。如果是，执行步骤S222；如果否，执行步骤S223。

S222，电源管理器发送限功率充电信息，车载无线充电ECU降低当前充电功率。

S223，停止无线充电，仪表显示超级电容组故障信息。

在电动汽车充电完成并启动离开充电站台时，如果电动汽车处于无线充电状态下，用户需要先按下无线充电按钮，停止无线充电，否则不响应电动汽车换档信号。当电动汽车处于加速启动时，电动汽车的功率大部分由超级电容组201提供。在电动汽车运行的过程中，电源管理器40判断超级电容组201的电压是否超过上限电压值，如果超级电容组201的电压超过上限电压值，则超级电容组201通过第一双向DC-DC变换器50向动力电池组60充电。电动汽车刹车时，电源管理器40控制第一IGBT断开，第一双向DC-DC变换器50工作于升压状态，电机控制器70通过第一双向DC-DC变换器50向超级电容组201充电。

根据本实用新型的一个具体示例，如图8所示，电动汽车离开充电站台的过程包括以下步骤：

S301，无线充电结束。

S302，超级电容组给电动汽车提供启动功率。

S303，电源管理器检测超级电容组的电压。

S304，判断超级电容组的电压是否超过上限电压值。如果是，执行步骤S306；如果否，执行步骤S305。

S305，超级电容组和动力电池组一起供电。

S306，超级电容组向动力电池组充电。

S307，电动汽车刹车。

S308，电源管理器控制第一IGBT断开。

S309，电机控制器向超级电容组反馈电能。

根据本实用新型的另一个实施例，如图9所示，上述的电动汽车的无线充电系统还包括第一接触器K1、第二接触器K2、预充电阻R、第三接触器K3、第四接触器K4、第五接触器K5、第二双向DC-DC变换器80，其中，第一双向DC-DC变换器50的第一端通过第三接触器K3与超级电容组201的一端相连，第一双向DC-DC变换器的第二端与超级电容组201的另一端相连。动力电池组60的一端与第一双向DC-DC变换器的第三端相连，动力电池组60的另一端与第一双向DC-DC变换器50的第四端相连。第四接触器K4的一端与超级电容组201的一端相连，第四接触器K4的另一端分别连接到第一双向DC-DC变换器50的第三端和动力电池组60的一端。第五接触器K5的一端分别连接到超级电容组201的一端和第四接触器K4的一端。第二双向DC-DC变换器80的第一端与第五接触器K5的另一端相连，第二双向DC-DC变换器80的第二端与超级电容组201的另一端相连，第二双向DC-DC变换器80的第四端与电动汽车中的电机控制器70相连。第一接触器K1的一端与第二双向DC-DC变换器80的第三端相连。预充电阻R的一端与第一接触器K1的另一端相连，预充电阻R的另一端与电动汽车中的电机控制器70相连。第二接触器K2并联在第一接触器K1的一端与预充电阻R的另一端之间。

其中，如图9所示，电机控制器70还并联有母线电容C。

具体地，如图9所示，当电动汽车进行无线充电时，电源管理器40控制第一接触器K1、第二接触器K2、第三接触器K3、第四接触器K4和第五接触器K5断开，此时，只有车载无线充电ECU给超级电容组201充电。

当电动汽车处于刹车回馈状态时，如图10所示，电源管理器40控制第二接触器K2和第五接触器K5吸合，第二双向DC-DC变换器80工作于降压模式，此时电机控制器70向超级电容组201充电。

当电动汽车处于加速启动时，如图11所示，如果检测到超级电容组201的电压较高，则电源管理器40控制第二接触器K2和第五接触器K5吸合，第二双向DC-DC变换器80工作于降压模式，超级电容组201单独向电机控制器70供电。并且，在电动汽车完成启动后，电源管理器40控制第三接触器K3吸合，第一双向DC-DC变换器50工作于降压模式，超级电容组201向动力电池组60充电。

根据本实用新型的另一个实施例，如图12所示，在动力电池组60与第二双向DC-DC变换器80的第一端之间还连接有第六接触器K6，以使超级电容组201和动力电池组60可串联供电。

具体地，如图12所示，第六接触器K6的一端与第一双向DC-DC变换器50的第四端相连，第六接触器K6的另一端与第二双向DC-DC变换器80的第一端相连。当电动汽车处于加速启动，并且检测到的超级电容组201的电压较低时，电源管理器40控制第二接触器K2、第四接触器K4和第六接触器K6吸合，第二双向DC-DC变换器80处于降压工作状态，超级电容组201与动力电池组60串联为电机控制器70供电，使电动汽车的供电电压上升，输出功率变大。另外，在本实用新型的实施例中，超级电容组201与动力电池组60也可以通过并联的方式为电机控制器70供电。

综上，在对电动汽车进行充电的过程中，无线充电系统具有监测和保护功能，能够对出现的异常情况进行处理。并且，由于在电动汽车上增加一组动力电池组60，提高了电动汽车的续航里程，减少了中途充电的时间和次数。

综上所述，根据本实用新型的电动汽车的无线充电系统，无线充电装置对输入的交流电进行变换以通过发射线圈发射无线信号，车载无线充电ECU通过接收线圈接收无线信号，并对无线信号进行转换以给储能装置供电，从而使电动汽车在不依靠外部连接设备的情况下完成充电，提高了充电的安全性，使得无线充电装置的可靠性更高，使用寿命更长，并且充电效率高、实用性强，能够满足用户对电动汽车充电的要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (12)

1.一种电动汽车的无线充电系统，其特征在于，包括：

无线充电装置，所述无线充电装置设置在充电站台上，所述无线充电装置具有发射线圈，所述无线充电装置对输入的交流电进行变换以通过所述发射线圈发射无线信号；

储能装置，所述储能装置设置在电动汽车上，所述储能装置包括超级电容组和控制所述超级电容组的充放电回路通断的高压配电箱；

车载无线充电电子控制单元ECU，所述车载无线充电ECU通过所述高压配电箱与所述超级电容组相连，所述车载无线充电ECU具有接收线圈，其中，当电动汽车在所述充电站台上且处于停车状态时，所述车载无线充电ECU通过所述接收线圈接收所述无线信号，并对所述无线信号进行转换以给所述超级电容组充电。

2.如权利要求1所述的电动汽车的无线充电系统，其特征在于，所述无线充电装置还包括：

对所述输入的交流电进行整流以输出第一直流电的交直流转换电路；

变频转换电路，所述变频转换电路的一端与所述交直流转换电路相连，所述变频转换电路的另一端与所述发射线圈相连，所述变频转换电路将所述第一直流电转换为所述无线信号，以通过所述发射线圈发射。

3.如权利要求2所述的电动汽车的无线充电系统，其特征在于，所述车载无线充电ECU还包括：

对所述接收线圈接收的无线信号进行整流处理以输出第二直流电的整流电路，所述整流电路的一端与所述接收线圈相连；

稳压电路，所述稳压电路的一端与所述整流电路的另一端相连，所述稳压电路的另一端与所述储能装置相连，所述稳压电路对所述第二直流电进行稳压处理后以供给所述储能装置；

控制电路，所述控制电路与所述整流电路相连，所述控制电路控制所述整流电路的输出功率。

4.如权利要求1所述的电动汽车的无线充电系统，其特征在于，还包括：

电源管理器，所述电源管理器通过CAN线与所述车载无线充电ECU相连，并通过硬线与所述超级电容组和所述高压配电箱相连，所述电源管理器实时检测所述超级电容组的状态信息，并根据所述超级电容组的状态信息生成控制信号，以通过所述CAN线将所述控制信号发送给所述车载无线充电ECU和通过所述硬线将所述控制信号发送给所述高压配电箱。

5.如权利要求1-4中任一项所述的电动汽车的无线充电系统，其特征在于，所述发射线圈与所述接收线圈之间相匹配设置。

6.如权利要求1所述的电动汽车的无线充电系统，其特征在于，还包括动力电池组，其中，所述超级电容组通过第一双向DC-DC变换器分别与所述动力电池组和所述电动汽车中的电机控制器相连，且所述动力电池组与所述电机控制器相连，当所述电动汽车启动时，所述超级电容组通过所述第一双向DC-DC变换器为所述电机控制器提供启动功率，并在所述电动汽车启动后，所述超级电容组通过所述第一双向DC-DC变换器可对所述动力电池组充电，以及在所述电动汽车刹车时，所述电机控制器通过所述第一双向DC-DC变换器对所述超级电容组回馈充电。

7.如权利要求6所述的电动汽车的无线充电系统，其特征在于，当所述超级电容组通过所述第一双向DC-DC变换器为所述电机控制器提供启动功率或通过所述第一双向DC-DC变换器可对所述动力电池组充电时，所述第一双向DC-DC变换器工作于降压模式，当所述电机控制器通过所述第一双向DC-DC变换器对所述超级电容组回馈充电时，所述第一双向DC-DC变换器工作于升压模式。

8.如权利要求6所述的电动汽车的无线充电系统，其特征在于，还包括第一IGBT、二极管、第一接触器、预充电阻和第二接触器，其中，所述第一双向DC-DC变换器的第一端与所述超级电容组的一端相连，所述第一双向DC-DC变换器的第二端与所述超级电容组的另一端相连，所述第一IGBT的C极与所述第一双向DC-DC变换器的第三端相连，所述第一IGBT的G极与电源管理器相连，所述二极管的阳极与所述第一IGBT的E极相连，所述二极管的阴极与所述第一IGBT的C极相连，所述动力电池组的一端与所述第一IGBT的E极相连，所述动力电池组的另一端与所述第一双向DC-DC变换器的第四端相连，所述第一接触器的一端与所述第一双向DC-DC变换器的第三端相连，所述预充电阻的一端与所述第一接触器的另一端相连，所述预充电阻的另一端与所述电动汽车中的电机控制器相连，所述第二接触器并联在所述第一接触器的一端与所述预充电阻的另一端之间。

9.如权利要求6所述的电动汽车的无线充电系统，其特征在于，还包括第一接触器、第二接触器、预充电阻、第三接触器、第四接触器、第五接触器和第二双向DC-DC变换器，其中，

所述第一双向DC-DC变换器的第一端通过所述第三接触器与所述超级电容组的一端相连，所述第一双向DC-DC变换器的第二端与所述超级电容组的另一端相连；

所述动力电池组的一端与所述第一双向DC-DC变换器的第三端相连，所述动力电池组的另一端与所述第一双向DC-DC变换器的第四端相连；

所述第四接触器的一端与所述超级电容组的一端相连，所述第四接触器的另一端分别连接到所述第一双向DC-DC变换器的第三端和所述动力电池组的一端；

所述第五接触器的一端分别连接到所述超级电容组的一端和所述第四接触器的一端；

所述第二双向DC-DC变换器的第一端与所述第五接触器的另一端相连，所述第二双向DC-DC变换器的第二端与所述超级电容组的另一端相连，所述第二双向DC-DC变换器的第四端与所述电动汽车中的电机控制器相连；

所述第一接触器的一端与所述第二双向DC-DC变换器的第三端相连；

所述预充电阻的一端与所述第一接触器的另一端相连，所述预充电阻的另一端与所述电动汽车中的电机控制器相连；

所述第二接触器并联在所述第一接触器的一端与所述预充电阻的另一端之间。

10.如权利要求9所述的电动汽车的无线充电系统，其特征在于，在所述动力电池组与所述第二双向DC-DC变换器的第一端之间还连接有第六接触器，以使所述超级电容组和所述动力电池组可串联供电。

11.如权利要求8或9所述的电动汽车的无线充电系统，其特征在于，所述电机控制器还并联有母线电容。

12.如权利要求4所述的电动汽车的无线充电系统，其特征在于，还包括：

仪表，所述仪表通过所述CAN线与所述电源管理器相连，所述仪表显示无线充电指示信息；

无线充电开关，所述无线充电开关通过所述硬线与所述电源管理器相连，所述无线充电开关在用户的触发下将开关信号发送给所述电源管理器。