CN206364602U - 一种智能电动汽车无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能电动汽车无线充电系统，其中所述车位电能输出装置包括主控制器以及与所述主控制器连接的车辆入位检测电路、通信及ID识别电路、偏离纠正装置、计费系统、车位电能输出变速器；所述车载电能接收装置包括车载电能接收器、充电管理电路以及一控制面板。本实用新型通过将车载电能接收器直接放置于输出变送器上，解决了电能传输的距离与效率不可兼得的技术难题；并且通过采用偏离纠正装置使充电接口设备可进行二维移动，大大降低了对车主的驾驶要求；同时用户能够通过控制面板准确了解车辆的运行状态，仅需选择是否进行充电即可完成全部充电操作，并且通过无线ID识别设备完成身份验证及自动扣费，最大化的简化充电过程。

Description

一种智能电动汽车无线充电系统

技术领域

本实用新型涉及到新能源汽车技术领域，特别是一种智能电动汽车无线充电系统。

背景技术

发展电动汽车，是世界公认的缓解能源短缺和环境污染的有效策略，而对于我国又显得至关重要。以我国的石油消耗为例，2009年石油净进口量约2.04亿吨，进口依存度达52％，远超过国际警戒线标准35％。其中车用燃油消耗占总石油消耗的1/3。因此，开发、推广汽车代用燃料和电动汽车，降低燃料消耗，对缓解我国环境污染、保障能源安全和供给以及国家的可持续发展具有重要的战略意义。

因实现了零排放、技术相对成熟和经济性较好，由蓄电池供电的纯电动汽车成为各国政府鼓励、各汽车生产商大力发展的环保车型。受动力电池容量的限制，目前EV的续驶里程较短，电池充电站的建设成为制约EV应用、发展的最大瓶颈。为此，各国均大力进行充电站建设来推动EV的应用，如美国计划建设800万个充电站、日本计划于2012年在东京建成1000个充电站等等。

随着电动汽车迎来高速度发展的时期，充电桩技术也会随之快速发展。目前电动汽车的充电方法主要有两种：一种是有线充电，也叫接触式充电。它主要包括标准充电、决速充电和电池更换3种方式；一种是无线充电，也叫无接触式充电，这是一种新型的充电方式。它主要利用无线电能传输技术(wireless powertransfer,WPT)，目前无线电能传输主要有3种形式：感应式、谐振式和微波无线电能传输。感应式无线输电是松散耦合结构，相当于可分离变压器；谐振式无线电能传输利用近场电磁共振耦合，可以实现电能中距离有效传输；微波电能传输是一种远场辐射型能量传输方式。由于其传输效率很低且容易对人体产生危害，因此不宜用于电动汽车无线充电。

相对于电动汽车的有线充电而言，无线充电具有使用方便、安全、可靠，没有电火花和触电的危险，无积尘和接触损耗，无机械磨损，没有相应的维护问题，可以适应雨雪等恶劣的天气和环境等优点。此外，WPT用于电动汽车充电可以降低人力成本，节省空间，不影响交通视线等。如果可以实现电动汽车的动态无线充电，则可以大幅减少电动汽车配备的动力电池容量，从而减轻车体重量，降低电动汽车的运行成本。

已实现的主要技术如下：

(1)电动汽车感应式无线充电技术

来自于电网的工频交流电经过整流和逆变被转化为高频交流电，电流通过补偿电路到达原边发射线圈，并在线圈中产生高频电磁场，电动汽车上的接收线圈通过电磁场吸收来自原边的电能，之后再经过高频整流、电池管理电路等环节，最终给负载电池充电。另外，可通过反馈控制使系统工作于最佳状态。

感应式无线充电技术的工作频率相对较低，一般为几十到几百kHz之间，可以实现kW级功率无线传输，近距离传输效率一般在90％以上，因此其在电动汽车方而的应用指日可待。

(2)电动汽车谐振式无线充电技术

谐振式无线充电技术是基于电磁谐振无线电能传输基本思想是:拥有相同自谐振频率的两个线圈可以通过电磁场高效传能，而频率不同的物体却基本不受磁场的影响，它是一种近场非辐射电能传输技术。

电动汽车谐振式无线充电系统的基本工作原理为:系统从电网吸收电能，工频交流电经整流滤波和高频逆变后产生高频交流电，再经功率放大电路和阻抗匹配电路送至发射线圈，当发射线圈的自谐振频率与系统频率相同时，发射线圈的电流最大，产生的磁场最强；此时接收线圈若有相同的自谐振频率，则会通过磁场产生很强的耦合，从而实现电能的高效传输。接收线圈中的电能经整流滤波和调节电路给负载电池进行充电。同时整个系统通过反馈控制环节来保证系统的稳定性和高效性。

谐振式WPT有很多优点，如传输距离较远(一般可达几米)，对小范围位置变化不敏感，传输效率高等。但是谐振式无线输电技术还存在很多问题，如易受到周围磁性物质的影响；频率相对较高，一般在MHz以上，电路器件要求高；对人体健康影响有待研究等。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种智能电动汽车无线充电系统，其包括车位电能输出装置与车载电能接收装置；

所述车位电能输出装置包括主控制器以及与所述主控制器连接的车辆入位检测电路、通信及ID识别电路、偏离纠正装置、计费系统、车位电能输出变送器；所述车载电能接收装置包括车载电能接收器、充电管理电路以及一控制面板；

所述车辆入位检测电路通过传感器检测车辆驶入并发送检测信号至所述主控制器，所述通信及ID识别电路识别所述车辆的ID并通过射频通信发送至所述主控制器；

所述车载电能接收器检测电池电量，并发送至所述控制面板进行显示，用户通过控制面板发送开启充电指令至所述主控制器，所述主控制器控制所述车载电能接收器释放，电能接收器在重力的作用下垂直落到车位电能输出装置上，所述偏离纠正装置将车位电能输出变送器移至车载电能接收器下方；

所述电力变频电路用于将50Hz的交流电转换为20KHz的交变电，并发送至所述电能输出变送器，所述车位电能输出变送器与所述电能接收器组成一个完整的调频变压器，所述车位电能输出变压器输送交流电至所述调频变压器；

所述充电管理电路与所述电能接收器连接并获取所述电能接收器接收到的电能值并发送至所述计费系统；

所述计费系统根据所述充电管理电路获取的电能值生成费用数据并通过无线网络发送至银行系统。

较佳地，所述偏离纠正装置由一个二维方向可移动的装置带动电能输出变送器移动，以纠正电能输出变送器与车载电能接收器之间的位置偏离。

较佳地，所述车辆入位检测电路，采用超声雷达检测车位上方的障碍物，当车辆驶入时，车辆底盘阻碍了雷达波，从而判断车辆驶入。

较佳地，所述监控保护单元用于检测充电桩的进线输入电压、充电输出电压及电流、充电接口连接状态、车载电池管理系统状态、车载电池状态，当检测到异常状态时，控制电源输出断开。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过将车载电能接收器直接放置于输出变送器上，结合了无线充电的无电接口优势与有线充电的高效性，解决了电能传输的距离与效率不可兼得的技术难题，使设备能够安全高效可靠的长期运行；其转换效率约等于调频变压器，现有技术基础好，研发周期短，能够被迅速优化并应用于实际。

本实用新型通过采用偏离纠正装置使充电接口设备可进行二维移动，车辆驶入时允许一定限度的入位偏差，入库要求基本等同于标准车位，大大降低了对车主的驾驶要求，具有可操作性，适于实际开发需求，可以被广泛推广应用；

本实用新型在使用时，用户能够通过控制面板准确了解车辆的运行状态，仅需选择是否进行充电即可完成全部充电操作，无需进行充电模式等参数设置，确保了用户操作简单。计费装置的智能联网化将保证用户在任意充电车位均可进行充电，无线ID识别设备完成身份验证及自动扣费，自助票据打印提供收费回执，最大化的简化充电过程，优化用户使用体验。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的智能电动汽车无线充电系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作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。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种智能电动汽车无线充电系统，其包括车位电能输出装置与车载电能接收装置；

所述车位电能输出装置包括主控制器以及与所述主控制器连接的车辆入位检测电路、通信及ID识别电路、偏离纠正装置、计费系统、车位电能输出变送器；所述车载电能接收装置包括车载电能接收器、充电管理电路以及一控制面板；

所述车辆入位检测电路通过传感器检测车辆驶入并发送检测信号至所述主控制器，所述通信及ID识别电路识别所述车辆的ID并通过射频通信发送至所述主控制器；

所述车载电能接收器检测电池电量，并发送至所述控制面板进行显示，用户通过控制面板发送开启充电指令至所述主控制器，所述主控制器控制所述车载电能接收器释放，电能接收器在重力的作用下垂直落到车位电能输出装置上，所述偏离纠正装置将车位电能输出变送器移至车载电能接收器下方；

所述电力变频电路用于将50Hz的交流电转换为20KHz的交变电，并发送至所述电能输出变送器，所述车位电能输出变送器与所述电能接收器组成一个完整的调频变压器，所述车位电能输出变压器输送交流电至所述调频变压器；

所述充电管理电路与所述电能接收器连接并获取所述电能接收器接收到的电能值并发送至所述计费系统；

所述计费系统根据所述充电管理电路获取的电能值生成费用数据并通过无线网络发送至银行系统。本实用新型实施例提供的计费系统包括无线网络通信装置与计费芯片，计费芯片根据电能数据值产生费用数据，并通过无线网络通信装置发送至银行系统。

本实用新型实施例提供的偏离纠正装置由一个二维方向可移动的装置带动电能输出变送器移动，以纠正电能输出变送器与车载电能接收器之间的位置偏离。本实施例采用的偏离纠正装置使充电接口设备可进行50cm*50cm的二维移动，车辆驶入时可以有25cm左右的入位偏差，入库要求基本等同于标准车位，大大降低了对车主的驾驶要求，具有可操作性，适于实际开发需求，可以被广泛推广应用。

其中所述车辆入位检测电路，采用超声雷达检测车位上方的障碍物，当车辆驶入时，车辆底盘阻碍了雷达波，从而判断车辆驶入。

所述监控保护单元通过多个传感器检测充电桩的进线输入电压、充电输出电压及电流、充电接口连接状态、车载电池管理系统状态、车载电池状态，当检测到异常状态时，控制电源输出断开。这里的异常状态可以是进线输入电压、充电输出电压及电流高于或低于设定阈值，充电接口连接不稳定，车载电池管理系统状态不稳定。本实施例中当电池电压达到额定值90％时，系统将自动降低充电电压，平滑过度到非充电状态，避免完成充电时突然切断电源对系统造成的冲击。充电完成后启动电机将电能接收器吊回，完成充电全部过程。

本实用新型通过将车载电能接收器直接放置于输出变送器上，结合了无线充电的无电接口优势与有线充电的高效性，解决了电能传输的距离与效率不可兼得的技术难题，使设备能够安全高效可靠的长期运行；其转换效率约等于调频变压器，现有技术基础好，研发周期短，能够被迅速优化并应用于实际。

本实用新型通过采用偏离纠正装置使充电接口设备可进行二维移动，车辆驶入时允许一定限度的入位偏差，入库要求基本等同于标准车位，大大降低了对车主的驾驶要求，具有可操作性，适于实际开发需求，可以被广泛推广应用；

本实用新型在使用时，用户能够通过控制面板准确了解车辆的运行状态，仅需选择是否进行充电即可完成全部充电操作，无需进行充电模式等参数设置，确保了用户操作简单。计费装置的智能联网化将保证用户在任意充电车位均可进行充电，无线ID识别设备完成身份验证及自动扣费，自助票据打印提供收费回执，最大化的简化充电过程，优化用户使用体验。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种智能电动汽车无线充电系统，其特征在于，包括车位电能输出装置与车载电能接收装置；

所述车位电能输出装置包括主控制器以及与所述主控制器连接的车辆入位检测电路、通信及ID识别电路、偏离纠正装置、计费系统、车位电能输出变送器、电力变频电路；所述车载电能接收装置包括车载电能接收器、充电管理电路以及一控制面板；

所述车辆入位检测电路通过传感器检测车辆驶入并发送检测信号至所述主控制器，所述通信及ID识别电路识别所述车辆的ID并通过射频通信发送至所述主控制器；

所述车载电能接收器检测电池电量，并发送至所述控制面板进行显示，用户通过控制面板发送开启充电指令至所述主控制器，所述主控制器控制所述车载电能接收器释放，电能接收器在重力的作用下垂直落到车位电能输出装置上，所述偏离纠正装置将车位电能输出变送器移至车载电能接收器下方；

所述电力变频电路用于将50Hz的交流电转换为20kHz的交变电，并发送至所述电能输出变送器，所述车位电能输出变送器与所述电能接收器组成一个完整的调频变压器，所述车位电能输出变压器输送交流电至所述调频变压器；所述充电管理电路与所述电能接收器连接并获取所述电能接收器接收到的电能值并发送至所述计费系统；

所述计费系统根据所述充电管理电路获取的电能值生成费用数据并通过无线网络发送至银行系统。

2.如权利要求1所述的智能电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述偏离纠正装置通过二维方向可移动的电机带动电能输出变送器移动，以纠正电能输出变送器与车载电能接收器之间的位置偏离。

3.如权利要求1所述的智能电动汽车无线充电系统，其特征在于，所述车辆入位检测电路，采用超声雷达检测车位上方的障碍物，当车辆驶入时，车辆底盘阻碍了雷达波，从而判断车辆驶入。

4.如权利要求1所述的智能电动汽车无线充电系统，其特征在于，还包括监控保护单元，所述监控保护单元用于检测充电桩的进线输入电压、充电输出电压及电流、充电接口连接状态、车载电池管理系统状态、车载电池状态，当检测到异常状态时，控制电源输出断开。