CN206117316U - 一种自对中电动汽车无线充电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自对中电动汽车无线充电装置，基于磁耦合谐振式无线电能传输方式，针对电动汽车停车充电时接收线圈(5)与发射线圈(6)错位问题的自动调整装置。通过多个传感器检测定位线圈之间的相对位置关系来控制十字滑台的电机在X轴方向或者Y轴方向移动发射线圈，最终使发射线圈(6)与接收线圈(5)正对面积最大，从而提高系统的传输功率。本实用新型旨在避免由于停车位置偏差导致接收线圈(5)与发射线圈(6)错位而影响系统的传输效率等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线电能传输技术领域，尤其是电动汽车的静态无线充电自动调整对齐装置。
背景技术
无线电能传输技术由于其能摆脱传输电缆或者导线的束缚，无电火花和触电的危险，不存在机械损耗和积尘危害，能适应雨雪等恶劣天气，具有方便快捷、安全可靠、维护简单以及环境适应性好的优势，同时具有有线方式无法实现的动态充电的可能性，是发展电动汽车先进充电技术的重要选择。
无线供电技术根据其电能传输原理，可以分为三类：第一类是基于电磁感应的松耦合变压器原理，这种非接触式充电技术在许多便携式终端中的应用日益广泛，但传输距离有限(一般是毫米级)。第二类是基于电磁波辐射原理，利用微波天线实现能量的发送和接受，这种方式的传输距离较远，但传输损耗较大，且电磁兼容性尚不清楚。第三类是利用电磁场的谐振方法，谐振技术在电子领域应用广泛，但是，在供电技术中应用的不是电磁波或者电流，而只是利用电场或者磁场，一般通过磁场之间的共振来达到高效的传输能量。相对前两种方式，谐振式技术其传输距离和传输效率比较适合实际应用。
无论磁感应式还是磁谐振式的电能传输效率均跟两个线圈之间的耦合系数有关系。而当线圈的形状、大小确定后，两个平行线圈正对面积最大时，耦合系数也最大，传输效率也最高。而电动汽车停车位置偏差可能导致接收线圈与发射线圈有一定错位，影响整个系统工作情况，降低充电效率，增加充电时间。因此，开发具有自动对齐装置的无线充电技术对于实现电动汽车的高效快速充电意义重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于利用磁耦合谐振式无线电能传输技术，针对电动汽车静止充电时接收线圈与发射线圈错位导致系统传输效率不在最佳点的问题，提出一种发射线圈根据传感器信号自动移动来调整位置、对齐接收线圈的装置。
为实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种电动汽车静态无线充电自动调整装置，设置在汽车静态无线充电系统中用于准确对准电能发射线圈与接收线圈的正确位置，其特征在于，由置于汽车底部的接收端和置于停车场地面的发射端两部分组成；发射端包括可作X方向Y方向混合运动的十字滑台和设置在其上的发射线圈，发射线圈上设置有四个传感器；接收端包括接收线圈和反光板。
本实用新型装置的无线充电单元的发射端采用串联谐振式电路，接收端为并联谐振式电路。无论发射端线圈组成的谐振电路还是接收端线圈组成的谐振电路，两者电路都可以通过调节所连接的电容大小来保证谐振频率基本相同。同时为了保证系统工作在共振状态，实现能量的高效传输，场效应管的开关频率应保持与线圈谐振。
采用本实用新型的方案，通过传感器与十字滑台的配合，移动发射线圈的位置使其对齐接收线圈，实现电动汽车静态无线充电系统的位置最优自动调整，解决影响传输效率的错位问题，通过传感器定位调整，使其与接收线圈正对处于最佳传输效率的位置。
附图说明
图1是本实用新型实施例的无线供电系统的整体结构框图
图2是本实用新型实施例的发射线圈和发射线圈的结构图
图3是本实用新型实施例的系统电路示意图
图4是本实用新型实施例的其中一种情况下线圈调整工作流程图。
具体实施方式
下面内容结合实施例和附图对本实用新型技术的应用方案做一个具体的描述和说明。
由图1可看到本实用新型的基本结构，本实用新型装置由置于汽车底部的接收端和置于停车场地面的发射端两部分组成。发射端包括可作X方向和Y方向混合运动的十字滑台和设置在其上的发射线圈6，发射线圈上设置有四个传感器；接收端包括接收线圈5和反光板4。
针对电动汽车在停车状态下充电，由于停车位置偏差接收线圈5与发射线圈6产生一定的错位，导致接收线圈不在最佳工作状态位置，影响系统的传输效率。通过自动调整发射线圈位置，最终使发射线圈与接收线圈刚好正对。当电动汽车进行停车操作时，分析控制模块通过发射端的四个传感器(9-12)的实时信号变化来分析判断最终停车位置处发射线圈6与接收线圈5的相对位置关系，然后发出移动指令给十字滑台的X轴电机7和Y轴电机1，让置于滑台面8上的发射线圈6在电机带动下进行X轴方向或者Y轴方向移动，最终四个传感器(9-12)同时接收信号即完成目标，此时两个线圈处于正对位置。然后发射端线圈通过逆变作用产生高频交变磁场，而接收端线圈通过磁耦合谐振原理，当与发射端取得相同的共振频率时，实现最大的能量交换。
如图1所示，通过四个光电传感器来定位接收线圈相对发射线圈的位置，并分析发出指令控制Y轴电机1或X轴电机7工作来移动发射线圈。两个方向的电机通过丝杆3的旋转来实现滑台面8在线轨2上的移动；丝杆表面为螺旋状。
如图2所示，四个传感器(9-12)位于发射线圈6与X轴方向和Y轴方向的交叉点外侧，相对应地，接收线圈5的外侧也放置了传感器的环状反光板4，用于反射传感器发出的光信号。并通过这些信号的变化来判定线圈位置，控制电机的运行。显然，传感器件的安装位置有相当大的可选择余地，例如将传感发射元件设置在接收线圈附近，而将传感感知(或反射)元件设置在发射线圈附近。传感器件类型可考虑光、磁、射频等传感类型。
如图3所示，图标V为直流电压源，L1为发射线圈与电容C1组成串联谐振电路；MOSFET为场效应管，通过输入的高频方波来控制逆变后的线圈工作频率。接收端L2为接收线圈与电容C2组成并联谐振电路。此图为系统工作的简化电路原理图。
如图4所示，电动汽车停车时四个传感器与反光板从俯视角度看的相对位置关系；图示为随机的一种位置情况，主要是用来说明装置自动调整的步骤流程。四个传感器(9-12)通过反光板4来获得反馈信号，并通过传感器之间的信号变化来分析得到线圈之间的相对位置变化，控制电机移动发射线圈6。如图在停车过程中，12号传感器会得到一个信号变化，而其它三个没有变化，由此可知道传感器与反光板的位置关系。然后四个传感器随着滑台面8一起向左移动直到9号传感器得到信号停止，在此过程中4号和9号传感器都出现信号的变化；分别根据4号和9号传感器获得信号的时间间隔确定这段时间内位移L。再向右移动L/2距离，然后向上移动直到四个传感器都获得信号时停止，此时接收线圈与发射线圈正对，实现最大的能量传输。
Claims (3)
1.一种自对中电动汽车无线充电装置，设置在汽车静态无线充电系统中用于精确对准电能发射线圈与接收线圈的正确位置，其特征在于，由置于汽车底部的接收端和置于停车场地面的发射端两部分组成；发射端包括可作X方向Y方向混合运动的十字滑台和设置在其上的发射线圈，发射线圈上设置有四个传感器；接收端包括接收线圈和反光板。
2.根据权利要求1所述的自对中电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述四个传感器以90圆周角间隔分布在发射线圈周边。
3.根据权利要求1所述的自对中电动汽车无线充电装置，其特征在于，所述四个传感器为光传感器。
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