CN205220407U - 电动汽车智能充电车位和系统 - Google Patents

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张德霞
林枫
丁玉环
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Abstract

本实用新型公开一种电动汽车智能充电车位和系统，该充电车位包括停车位和停车位地面下的发射模块、发射端通信模块和控制模块；发射模块包括与市电网连接的整流滤波电路、高频逆变电路和发射线圈；发射端通信模块包括充电请求发送电路和发射端高频检波电路；充电请求发送电路利用高频载波向停车位地面上发送充电请求信号；发射端高频检波电路对接收到的来自于停车位地面上电动汽车接收端发送的高频进行检波得到确认充电信号；控制模块在发射端高频检波电路检波出确认充电信号后，控制发射模块产生高频电磁场用于给停车位地面上的电动汽车充电。实现无线充电自动启动，提高了充电的便捷性和安全性。

Description

电动汽车智能充电车位和系统
技术领域
本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车智能充电车位和电动汽车智能充电系统。
背景技术
随着全球资源的短缺和人们环保意识的提高，越来越多的国家和政府鼓励和支持绿色、环保的新能源交通工具的发展，其中，电动汽车作为一种可以很好解决机动车污染排放和能源短缺等问题的新兴行业正在逐渐普及。我国为扶持新能源汽车发展出台了一系列政策，如2014年2月国家发改委联合相关部门单位发布通知，鼓励消费者购买新能源汽车，指明了汽车未来的发展方向。
电动汽车的发展受到其充电设施发展的制约。现有的电动汽车充电设施主要有交流充电桩、直流充电桩、快速充电站和电池更换站等。这些充电方式由于都是接触式充电，都存在安全隐患，并且充电不方便。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种电动汽车智能充电车位和电动汽车智能充电系统，解决现有电动汽车接触式充电存在的安全隐患和充电不方便的技术问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
提出一种电动汽车智能充电车位，包括停车位和安装于停车位地面下的发射模块、发射端通信模块和控制模块；所述发射模块包括与市电网连接的整流滤波电路、高频逆变电路和发射线圈；所述整流滤波电路、高频逆变电路和发射线圈依次串联；所述发射端通信模块包括充电请求发送电路和发射端高频检波电路；所述充电请求发送电路利用高频载波向停车位地面上发送充电请求信号；所述发射端高频检波电路对接收到的来自于停车位地面上电动汽车接收端发送的高频进行检波得到确认充电信号；所述控制模块在所述发射端高频检波电路检波出确认充电信号后，控制所述发射模块产生高频电磁场用于给停车位地面上的电动汽车充电。
进一步的，停车位地面下还包括闭环反馈模块；所述闭环反馈模块包括闭环控制电路和驱动电路；所述驱动电路的输出端连接所述高频逆变电路，所述闭环控制电路的输出端连接于所述驱动电路的输入端；所述闭环控制电路的输入端连接所述停车位地面上电动汽车的充电反馈电路的输出端。
进一步的，所述闭环控制电路的输入端通过电磁感应方式与所述充电反馈电路输出端连接。
进一步的，所述充电车位还包括安装于生热器件上的温度传感器和风扇；所述温度传感器与所述风扇都与所述控制电路连接。
进一步的，所述停车位上安装有电磁屏蔽层。
提出一种电动汽车智能充电系统，包括电动汽车智能充电车位和电动汽车；所述电动汽车智能充电车位包括停车位和安装于停车位地面下的发射模块、发射端通信模块和控制模块；所述发射模块包括与市电网连接的整流滤波电路、高频逆变电路和发射线圈；所述整流滤波电路、高频逆变电路和发射线圈依次串联；所述发射端通信模块包括充电请求发送电路和发射端高频检波电路；所述充电请求发送电路利用高频载波向停车位地面上发送充电请求信号；所述发射端高频检波电路对接收到的来自于停车位地面上电动汽车接收端发送的高频进行检波得到确认充电信号；所述控制模块在所述发射端高频检波电路检波出确认充电信号后，控制所述发射模块产生高频电磁场用于给停车位地面上的电动汽车充电；所述电动汽车底部安装有接收模块、储能电池和接收端通信模块；所述接收模块包括依次串联的接收线圈、高频整流电路和直流输出电路；所述直流输出电路连接所述储能电池；所述接收端通信模块包括充电确认发送电路和接收端高频检波电路；所述接收端高频检波电路对接收到的来自于所述充电请求发送电路发送的高频信号进行检波得到充电请求信号；所述充电确认发送电路利用高频载波向所述发射端高频检波电路发送确认充电信号。
进一步的，所述电动汽车还包括充电反馈电路；所述电动汽车智能充电车位还包括闭环反馈模块；所述闭环反馈模块包括闭环控制电路和驱动电路；所述驱动电路的输出端连接所述高频逆变电路，所述闭环控制电路的输出端连接于所述驱动电路的输入端；所述闭环控制电路的输入端连接所述停车位地面上电动汽车的充电反馈电路的输出端；所述充电反馈电路的输出端连接所述闭环控制电路的输入端。
进一步的，所述充电反馈电路输出端通过电磁感应方式与所述闭环控制电路的输入端连接。
进一步的，所述充电反馈电路的输入端连接所述接收线圈或连接所述直流输出电路。
本实用新型实施例技术方案，其具有的技术效果或者优点是：本实用新型实施例提出的电动汽车智能充电车位和电动汽车智能充电系统，在停车位的地面下安装发射模块、发射端通信模块和控制模块；发射端通信模块不断的向停车位的地面上发射使用高频载波调制的充电请求信号，当停车位有电动汽车停驶进入后，电动汽车的接收端通信模块会接收到该高频调制的充电请求信号，并解调出充电请求信号，然后通过充电确定发送电路向发射端发送确认充电信号，发射端在接收到该确认充电信号后，控制发射模块开始工作产生高频电能，将高频电能通过发射线圈发射出去；而停车位上停驶的电动汽车的接收线圈接收该高频电能，通过高频整流将高频电能转化为直流电后为储能电池充电，从而实现对电动汽车进行无线充电。本实施例中，采用无线电能充电技术，无需任何手动操作，电动汽车在行驶入停车位后能自动启动充电过程，而且，无线充电过程中不存在电火花和触电危险，无积尘和接触损耗，无机械磨损，可以适应雨雪等恶劣天气环境；在设计中，增加了高频载波来传递信息，实现无线充电的自动启动，无需用户手动参与，提高了充电的便捷性；增加的闭环反馈控制，在发射端采用闭环控制电路实现输出电压的稳压效果,同时保证了无线充电停车位的安全。
附图说明
图1为本实用新型实施例提出的电动汽车智能充电车位以及系统的系统框架图；
图2为本实用新型实施例提出的电动汽车智能充电系统的原边侧电路架构图；
图3为本实用新型实施例提出的电动汽车智能充电系统的负载侧电路架构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例采用的无线充电技术包括电磁感应式和磁场耦合共振式。电磁感应式主要为近距离电能传输，工作距离一般为几厘米或几十厘米。磁场耦合共振式可以实现中远距离的无线电能传输，一般工作距离为几十厘米到几米。
电磁感应式无线充电的原理是通过高频谐振的电磁场进行非接触式的能量耦合与传输。通常需要将初级回路的电流进行高频化来提高系统的功率密度，减小器件体积，提高传输效率。因此，无线充电系统通常包括原边逆变和驱动、原边控制、原边线圈、副边线圈、副边控制等部分，为本实用新型实施例主要应用的技术。
磁场耦合共振式无线充电的原理是接收线圈在非辐射性磁场内部发生谐振，并以相同的频率振荡，然后有效地利用磁感应来为负载供电，该技术使用匹配的谐振天线，可使磁耦合在几英尺的距离内发生，而不需要增强磁场强度。
下面将结合附图，对本实用新型实施例提供的技术方案进行详细说明。
如图1所示，为本实用新型实施例提出的电动汽车智能充电车位的组成示意图，包括停车位1和安装于停车位地面下的发射模块21、发射端通信模块22和控制模块23；发射模块21包括与市电网连接的整流滤波电路211、高频逆变电路212和发射线圈213；整流滤波电路211、高频逆变电路212和发射线圈213依次串联；发射端通信模块22包括充电请求发送电路221和发射端高频检波电路222；充电请求发送电路221利用高频载波向停车位1地面上发送充电请求信号；发射端高频检波电路222对接收到的来自于停车位1地面上电动汽车接收端发送的高频进行检波得到确认充电信号；控制模块23在发射端高频检波电路222检波出确认充电信号后，控制发射模块21产生高频电磁场用于给停车位地面上的电动汽车充电。
为实现无线充电输出电压的稳定性，在停车位地面下还包括有闭环反馈模块24；该闭环反馈模块24包括闭环控制电路241和驱动电路242；驱动电路242的输出端连接高频逆变电路212，闭环控制电路241的输出端连接于驱动电路242的输入端；闭环控制电路241的输入端连接停车位地面上电动汽车的接收端的充电反馈电路34的输出端。通过设计振荡器阻容元件产生不同频率的锯齿波或三角波，将锯齿波或三角波作为载波，与调制信号进行调制后产生不同占空比的方波控制信号，来调节高频逆变电路212的输出频率，形成对输出电压的闭环反馈控制，从而达到稳压的效果。
如图2所示，闭环控制电路241的输入端通过连接线或者电路与电动汽车的充电反馈电路34的输出端连接。或者，如图3所示，闭环控制电路241的输入端通过电磁感应方式与电动汽车的充电反馈电路34的输出端连接，具体的，在闭环控制电路241的输入端和充电反馈电路34的输出端分别连接接收线圈和发射线圈，充电反馈电路34采集的反馈信号由发射线圈发射，并由接收线圈接收后传送至闭环控制电路241。
为进一步保证无线充电的安全性能，本实施例中，在电动汽车智能充电车位相关的生热部件上增设温度传感器和风扇，温度传感器和风扇都与控制电路连接，在生热部件的温度过高时启动风扇降温，甚至可以根据过热的程度调节风扇的转速。
可以在停车位1上设置电磁屏蔽层，或者在电动汽车接收模块也设置电磁屏蔽层，保证电磁辐射的水平满足行业的相关标准，不会对人体产生不良的影响。
而基于上述的电动汽车智能充电车位，如图1所示，本实用新型实施例还提出一种电动汽车智能充电系统，该系统包括上述的电动汽车智能充电车位和电动汽车；在电动汽车的底部安装有接收模块31、储能电池32和接收端通信模块33；接收模块31包括依次串联的接收线圈313、高频整流电路312和直流输出电路311；直流输出电路311连接储能电池32；接收端通信模块33包括充电确认发送电路331和接收端高频检波电路332；接收端高频检波电路332对接收到的来自于充电请求发送电路221发送的高频信号进行检波得到充电请求信号；充电确认发送电路331利用高频载波向发射端高频检波电路222发送确认充电信号。
在停车位的地下安装发射模块、发射端通信模块和控制模块；发射端通信模块不断的向停车位的地面上发射使用高频载波调制的充电请求信号，当停车位有电动汽车停驶进入后，电动汽车的接收端通信模块会接收到该高频调制的充电请求信号，并检波解调出充电请求信号，然后通过充电确定发送电路向无线充电发射端发送经高频载波调制的确认充电信号，无线充电发射端在接收到该高频信号并解调出确认充电信号后，控制发射模块开始工作产生高频电能，将高频电能通过发射线圈发射出去；而停车位上停驶的电动汽车的接收线圈接收该高频电能，并将高频电能转化为直流电后为储能电池充电，从而实现对电动汽车进行无线充电。
与电动汽车智能充电车位的闭环反馈模块24相对应，在电动汽车的接收模块还包括有充电反馈电路34，该充电反馈电路的输出端连接充电车位的闭环控制电路24的输入端，连接方式可以是线路连接，也可以是电磁感应方式连接。具体的，在上述充电车位中已经详述。
如图2所示，充电反馈电路34的输入端在原边侧以电流反馈的方式与接收线圈连接；或者，如图3所示，在电动汽车负载边侧以电压反馈方式与直流输出电路连接。
上述，采用无线电能充电技术，无需任何手动操作，电动汽车在行驶入停车位后能自动启动充电过程，而且，无线充电过程中不存在电火花和触电危险，无积尘和接触损耗，无机械磨损，可以适应雨雪等恶劣天气环境；在设计中，增加了高频载波来传递信息，实现无线充电的自动启动，无需用户手动参与，提高了充电的便捷性；增加的闭环反馈控制，在发射端采用闭环控制电路实现输出电压的稳压效果；还增加了异物侦测功能和电磁屏蔽层，保证了无线充电停车位的安全。
该电动汽车智能充电系统设计采用电磁感应式无线充电技术，设计距离为18-30cm，功率覆盖范围为120W-5KW，发射与接收线圈之间的耦合效率可以达到95%-98%，并且系统整体的传输效率在85%-95%。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种电动汽车智能充电车位，其特征在于，包括停车位和安装于停车位地面下的发射模块、发射端通信模块和控制模块；
所述发射模块包括与市电网连接的整流滤波电路、高频逆变电路和发射线圈；所述整流滤波电路、高频逆变电路和发射线圈依次串联；
所述发射端通信模块包括充电请求发送电路和发射端高频检波电路；所述充电请求发送电路利用高频载波向停车位地面上发送充电请求信号；所述发射端高频检波电路对接收到的来自于停车位地面上电动汽车发送的高频进行检波得到确认充电信号；
所述控制模块在所述发射端高频检波电路检波出确认充电信号后，控制所述发射模块产生高频电磁场用于给停车位地面上的电动汽车充电。
2.根据权利要求1所述的电动汽车智能充电车位，其特征在于，停车位地面下还包括闭环反馈模块；所述闭环反馈模块包括闭环控制电路和驱动电路；所述驱动电路的输出端连接所述高频逆变电路，所述闭环控制电路的输出端连接于所述驱动电路的输入端；所述闭环控制电路的输入端连接所述停车位地面上电动汽车的充电反馈电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的电动汽车智能充电车位，其特征在于，所述闭环控制电路的输入端通过电磁感应方式与所述充电反馈电路输出端连接。
4.根据权利要求1所述的电动汽车智能充电车位，其特征在于，所述充电车位还包括安装于生热器件上的温度传感器和风扇；所述温度传感器与所述风扇都与所述控制模块连接。
5.根据权利要求1所述的电动汽车智能充电车位，其特征在于，所述停车位上安装有电磁屏蔽层。
6.电动汽车智能充电系统，包括如权利要求1所述的电动汽车智能充电车位和电动汽车；所述电动汽车底部安装有接收模块、储能电池和接收端通信模块；所述接收模块包括依次串联的接收线圈、高频整流电路和直流输出电路；所述直流输出电路连接所述储能电池；
所述接收端通信模块包括充电确认发送电路和接收端高频检波电路；所述接收端高频检波电路对接收到的来自于所述充电请求发送电路发送的高频信号进行检波得到充电请求信号；所述充电确认发送电路利用高频载波向所述发射端高频检波电路发送确认充电信号。
7.根据权利要求6所述的电动汽车智能充电系统，其特征在于，所述电动汽车还包括充电反馈电路；所述电动汽车智能充电车位还包括闭环反馈模块；所述闭环反馈模块包括闭环控制电路和驱动电路；所述驱动电路的输出端连接所述高频逆变电路，所述闭环控制电路的输出端连接于所述驱动电路的输入端；所述闭环控制电路的输入端连接所述停车位地面上电动汽车的充电反馈电路的输出端；
所述充电反馈电路的输出端连接所述闭环控制电路的输入端。
8.根据权利要求7所述的电动汽车智能充电系统，其特征在于，所述充电反馈电路输出端通过电磁感应方式与所述闭环控制电路的输入端连接。
9.根据权利要求7所述的电动汽车智能充电系统，其特征在于，所述充电反馈电路的输入端连接所述接收线圈或连接所述直流输出电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109334480A (zh) * 2018-11-22 2019-02-15 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种电动汽车无线充电系统及其充电方法
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CN112953033A (zh) * 2021-02-08 2021-06-11 江苏展芯半导体技术有限公司 基于非接触滞环调节的无线电能传输装置及控制方法

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