CN208226592U - 一种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电动汽车无线充电装置。该装置包括：由发射电路将电能进行无线传输，由与发射电路能源载波频率一致的接收电路进行电能接收；当电动汽车需要充电时，由红外线感应器、单片机和电流表对电动汽车进行自动校准，使电动汽车处于最佳充电位置；当电动汽车充满电时，单片机检测到电池电量充满，发出控制复位信号，等待下一次的充电指令，同时单片机发出PWM脉冲，PWM卸载执行机构自动切断充电回路。该装置能对电动汽车进行感应、升降、贴合与校准，自动跟踪最大转换功率，在进行无线充电过程中提高充电效率，减少电能损失，结构新颖，在较远距离时也能对电动汽车进行充电，充电效率高，成本低，可靠性强，能作为独立充电系统。

Description

一种电动汽车无线充电装置
技术领域
本实用新型涉及无线充电技术领域，特别涉及一种电动汽车无线充电装置。
背景技术
目前，新能源汽车发展迅速，越来越多的人开始选择接受电动汽车这种环保的出行方式。同时也被许多汽车厂家认为是未来汽车发展的方向，而且都投入了大笔资金进行研发。不过，由于充电问题的现实阻碍，一直以来还没有得到充分推广。
电动汽车最重要的部分莫过于电池和充电桩，由于技术瓶颈，短时间内只能使用锂电池，所以无线感应充电桩变成了另一个研发重点。
综上所述，现有技术中，存在电动汽车用锂电池充电不方便的问题。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种电动汽车无线充电装置，可以解决现有技术中，存在电动汽车用锂电池充电不方便的问题。
本实用新型实施例提供一种电动汽车无线充电装置，包括：直流电，交流电，第一整流电路，电容器C1，第一绝缘栅双极晶体管，第二绝缘栅双极晶体管，二极管D1，二极管D2，第三绝缘栅双极晶体管，第四绝缘栅双极晶体管，电抗器，二极管D3，二极管D4，电阻R1，升压变压器，SOC芯片，电阻R2，电容器C2，电容器C3，双极型晶体管，电阻R3，电容器C4，发射线圈，红外线感应器，单片机，控制驱动，第一步进电机，反馈电流，第二步进电机，接收线圈，电流表，滤波电容器C5，第二整流电路，滤波电容器C6，滤波电容器C7，负载电阻R4，二极管D5，采样电阻R5，转换开关，限流电阻R6，二极管D6，二极管D7和PWM卸载执行机构；
其中，直流电和交流电经过第一整流电路的整流和电容器C1滤波后，由第一绝缘栅双极晶体管、第二绝缘栅双极晶体管、二极管D1、二极管D2、第三绝缘栅双极晶体管、第四绝缘栅双极晶体管、二极管D3、二极管D4和电阻 R1所组成的电压型全桥逆变电路,以及升压变压器进行逆变和升压，电抗器平波后，得到稳定的交流电或直流电对SOC芯片进行供电；
其中，由电阻R2、电容器C2、电容器C3、双极型晶体管、电阻R3、电容器C4和发射线圈构成的发射电路将电能进行无线传输，单片机接收外线感应器传来的信号控制控制驱动驱动第一步进电机和第二步进电机；由接收线圈、第二整流电路、滤波电容器C6、滤波电容器C7构成与发射电路能源载波频率一致的接收电路进行电能接收；
其中，当电动汽车需要充电时，由红外线感应器、单片机和电流表对电动汽车进行自动校准，使电动汽车处于最佳充电位置；
其中，当电动汽车充满电时，单片机检测到电池电量充满，发出控制复位信号，等待下一次的充电指令，同时单片机发出PWM脉冲，PWM卸载执行机构自动切断充电回路。
优选地，电流表自动检测充电电流，单片机控制第一步进电机和第二步进电机确定电动汽车最佳充电位置。
优选地，单片机的型号为AT89S52。
本实用新型实施例中，提供一种电动汽车无线充电装置，与现有技术相比，其有益效果如下：
本实用新型公开了一种结构新颖、实用、可靠性强，且能够解决无线充电过程中电能的低转化率和辐射范围不广的问题，大幅度提高充电效率，与有线充电桩相比，无线充电有多种优势，能够顺应新能源汽车未来的发展趋势。其中，加入电流检测模块，发射模块可自动对准接收模块，且可自动升降并贴合接收模块，提高了无线充电效率，减少充电过程电能损失；无线电能的接收效率比较高，较远距离时也能对汽车进行充电，充电效率比较高，经济效益较好；系统可靠性强，能作为独立充电系统。
附图说明
图1-1为本实用新型实施例提供的一种电动汽车无线充电装置的一部分结构示意图；
图1-2为本实用新型实施例提供的一种电动汽车无线充电装置的另一部分结构示意图。
附图标记说明：
1-直流电，2-交流电，3-第一整流电路，4-电容器C1，5-第一绝缘栅双极晶体管，6-第二绝缘栅双极晶体管，7-二极管D1，8-二极管D2，9-第三绝缘栅双极晶体管，10-第四绝缘栅双极晶体管，11-电抗器，12-二极管D3，13-二极管D4，14-电阻R1，15-升压变压器，16-SOC芯片，17-电阻R2，18-电容器 C2，19-电容器C3，20-双极型晶体管，21-电阻R3，22-电容器C4，23-发射线圈，24-红外线感应器，25-单片机，26-控制驱动，27-第一步进电机，28-反馈电流，29-第二步进电机，30-接收线圈，31-电流表，32-滤波电容器C5，33- 第二整流电路，34-滤波电容器C6，35-滤波电容器C7，36-负载电阻R4，37- 二极管D5，38-采样电阻R5，39-转换开关，40-限流电阻R6，41-二极管D6， 42-二极管D7，43-PWM卸载执行机构。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解为本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
图1-1为本实用新型实施例提供的一种电动汽车无线充电装置的一部分结构示意图；图1-2为本实用新型实施例提供的一种电动汽车无线充电装置的另一部分结构示意图。如图1-1和图1-2所示，该装置包括：直流电1，交流电2，第一整流电路3，电容器C1-4，第一绝缘栅双极晶体管5，第二绝缘栅双极晶体管6，二极管D1-7，二极管D2-8，第三绝缘栅双极晶体管9，第四绝缘栅双极晶体管10，电抗器11，二极管D3-12，二极管D4-13，电阻R1-14，升压变压器15，SOC芯片16，电阻R2-17，电容器C2-18，电容器C3-19，双极型晶体管20，电阻R3-21，电容器C4-22，发射线圈-23，红外线感应器24，单片机25，控制驱动26，第一步进电机27，反馈电流28，第二步进电机29，接收线圈30，电流表31，滤波电容器C5-32，第二整流电路33，滤波电容器C6-34，滤波电容器C7-35，负载电阻R4-36，二极管D5-37，采样电阻R5-38，转换开关-39，限流电阻R6-40，二极管D6-41，二极管D7-42和PWM卸载执行机构 43。
具体地，直流电1和交流电2经过第一整流电路3的整流和电容器C1-4 滤波后，由第一绝缘栅双极晶体管5、第二绝缘栅双极晶体管6、二极管D1-7、二极管D2-8、第三绝缘栅双极晶体管9、第四绝缘栅双极晶体管10、二极管 D3-12、二极管D4-13和电阻R1-14所组成的电压型全桥逆变电路,以及升压变压器15进行逆变和升压，电抗器11平波后，得到稳定的交流电或直流电对SOC 芯片16进行供电；由电阻R2-17、电容器C2-18、电容器C3-19、双极型晶体管20、电阻R3-21、电容器C4-22和发射线圈23构成的发射电路将电能进行无线传输，单片机25接收外线感应器24传来的信号控制控制驱动26驱动第一步进电机27和第二步进电机29；由接收线圈30、第二整流电路33、滤波电容器C6-34、滤波电容器C7-35构成与发射电路能源载波频率一致的接收电路进行电能接收；当电动汽车需要充电时，由红外线感应器24、单片机25和电流表31对电动汽车进行自动校准，使电动汽车处于最佳充电位置；当电动汽车充满电时，单片机25检测到电池电量充满，发出控制复位信号，等待下一次的充电指令，同时单片机25发出PWM脉冲，PWM卸载执行机构43自动切断充电回路。
需要说明的是，在红外线感应器24和单片机AT89S5225的检测和控制作用下，当电动汽车需要进行充电时，由红外线感应器24、单片机AT89S52和电流表31对电动汽车进行自动校准，使电动汽车处于最佳充电位置，系统加入了由红外线感应系统、单片机控制系统、电流检测系统、驱动器、步进电机电路组成的自动校准系统，采用自动校准模块和自动升降电路，步进电机电路寻找电动汽车充电的最高充电效率位置，在距离较远时，无线充电系统自动对电动汽车进行调整，将无线充电效率提高；并在电动汽车充满电时，单片机 AT89S52的检测到电池电量充满，发出控制信号，控制无线充电平台复位，等待下一次的充电指令，同时单片机发出PWM脉冲，PWM卸载执行机构43自动切断充电回路。其中，直流电1以及交流电2采用了升降压斩波电路维持输出电压的稳定，在无线充电的基础上加入了自动校准，结构新颖；电流表31 自动检测充电电流，由单片机25控制步进电机27和步进电机29，从而确定电动汽车最佳充电位置，高效进行无线充电。
参见图1-1和图1-2，本实用新型主要包括电源管理系统由器件1～15组成、红外线感应系统由器件18～24组成、单片机控制系统由器件25组成、电流检测系统由器件28～31组成、驱动器由器件26组成、步进电机电路由器件27～29 组成、发射电路由器件17～23组成、接收转换电路由器件30、器件33～35组成以及充电电路由器件24、器件25、器件31、器件43组成。具体地，电源管理系统主要由变压器、整流电路和升降压斩波电路组成。红外线感应系统主要由红外传感器和感应触点组成。单片机控制系统主要由单片机AT89S52组成，并以单片机AT89S52作为控制器，实现集中处理信号，并发出相应的控制指令。电流检测系统主要由电流表和闭环控制组成，从而控制检测无线充电时充电效率最高。其中，驱动器主要将单片机的控制指令进行放大，从而驱动步进电机；步进电机电路主要由步进电机组成，自动升降校准电动汽车的最佳充电位置，从而实现无线充电的高效性和远距离充电；发射电路主要由有源晶振和丙类放大电路组成，将输出至线圈与电容的并联谐振回路辐射出去，为接收部分提供能量；接收转换电路为并联谐振回路和整流电路，产生与发射电路相近的能源载波频率，从而接收能量；充电电路主要由桥式整流组成，将传送来的电能接收。
进一步，在电动汽车需要充电时，根据汽车的充电需要，由电源管理系统输入直流电或交流电，再由发射电路发送无线电能，由红外线感应系统、单片机控制系统、电流检测系统、驱动器、步进电机电路寻找电动汽车充电的最高充电效率位置，从而由接收转换电路和充电电路组成的电动汽车无线充电平台对电动汽车进行无线充电。
进一步，由于该系统加入了由红外线感应系统、单片机控制系统、电流检测系统、驱动器、步进电机电路组成的自动校准系统，将无线充电效率提高了，电能的损失也减少了，在供电量相同的情况下，可大大提高充电过程的转换率。且由于采用了自动校准模块和自动升降电路，在距离较远时，无线充电系统也能对电动汽车进行充电，进一步提高了系统的高效性和可靠性。上述两点也使得该系统能作为高效率充电系统对电动汽车进行无线充电。
当电动汽车开到充电位置附近时，根据需要输入直流电1或交流电2，开启由器件18～24组成的红外线感应系统和由器件28～31组成的电流检测系统，红外线感应系统和电流检测系统将信号传递到由器件25组成的单片机控制系统，单片机器件25集中处理信号并发出相应的控制指令，指令通过由器件26 组成的驱动器放大后，从而驱动由步进电机27和步进电机29组成的步进电机电路，步进电机电路带动电能发射电路对准电能接收转换电路，使发射线圈23 与接收线圈30对准，降低偏差，更平稳高效的充电，减少充电过程中不必要的电能损耗。
综上所述，本实用新型公开了一种结构新颖、实用、可靠性强，且能够解决无线充电过程中电能的低转化率和辐射范围不广的问题，大幅度提高充电效率，与有线充电桩相比，无线充电有多种优势，能够顺应新能源汽车未来的发展趋势。其中，加入电流检测模块，发射模块可自动对准接收模块，且可自动升降并贴合接收模块，提高了无线充电效率，减少充电过程电能损失；无线电能的接收效率比较高，较远距离时也能对汽车进行充电，充电效率比较高，经济效益较好；系统可靠性强，能作为独立充电系统。
以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种电动汽车无线充电装置，其特征在于，包括：
直流电(1)，交流电(2)，第一整流电路(3)，电容器C1(4)，第一绝缘栅双极晶体管(5)，第二绝缘栅双极晶体管(6)，二极管D1(7)，二极管D2(8)，第三绝缘栅双极晶体管(9)，第四绝缘栅双极晶体管(10)，电抗器(11)，二极管D3(12)，二极管D4(13)，电阻R1(14)，升压变压器(15)，SOC芯片(16)，电阻R2(17)，电容器C2(18)，电容器C3(19)，双极型晶体管(20)，电阻R3(21)，电容器C4(22)，发射线圈(23)，红外线感应器(24)，单片机(25)，控制驱动(26)，第一步进电机(27)，反馈电流(28)，第二步进电机(29)，接收线圈(30)，电流表(31)，滤波电容器C5(32)，第二整流电路(33)，滤波电容器C6(34)，滤波电容器C7(35)，负载电阻R4(36)，二极管D5(37)，采样电阻R5(38)，转换开关(39)，限流电阻R6(40)，二极管D6(41)，二极管D7(42)和PWM卸载执行机构(43)；
其中，直流电(1)和交流电(2)经过第一整流电路(3)的整流和电容器C1(4)滤波后，由第一绝缘栅双极晶体管(5)、第二绝缘栅双极晶体管(6)、二极管D1(7)、二极管D2(8)、第三绝缘栅双极晶体管(9)、第四绝缘栅双极晶体管(10)、二极管D3(12)、二极管D4(13)和电阻R1(14)所组成的电压型全桥逆变电路,以及升压变压器(15)进行逆变和升压，电抗器(11)平波后，得到稳定的交流电或直流电对SOC芯片(16)进行供电；
其中，由电阻R2(17)、电容器C2(18)、电容器C3(19)、双极型晶体管(20)、电阻R3(21)、电容器C4(22)和发射线圈(23)构成的发射电路将电能进行无线传输，单片机(25)接收外线感应器(24)传来的信号控制控制驱动(26)驱动第一步进电机(27)和第二步进电机(29)；由接收线圈(30)、第二整流电路(33)、滤波电容器C6(34)、滤波电容器C7(35)构成与发射电路能源载波频率一致的接收电路进行电能接收；
其中，当电动汽车需要充电时，由红外线感应器(24)、单片机(25)和电流表(31)对电动汽车进行自动校准，使电动汽车处于最佳充电位置；
其中，当电动汽车充满电时，单片机(25)检测到电池电量充满，发出控制复位信号，等待下一次的充电指令，同时单片机(25)发出PWM脉冲，PWM卸载执行机构(43)自动切断充电回路。
2.如权利要求1所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于，电流表(31)自动检测充电电流，单片机(25)控制第一步进电机(27)和第二步进电机(29)确定电动汽车最佳充电位置。
3.如权利要求1或2所述的电动汽车无线充电装置，其特征在于，单片机(25)的型号为AT89S52。
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