CN209298999U - 一种电动汽车无线充电系统 - 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系统，包括发射端系统、接收端系统，所述发射端系统用于将市电通过高频耦合磁场将电能发送至接收端系统，所述接收端系统用于将接收到的电能转换成蓄电池充电所需电能，其特征在于：所述发射端系统包括发射控制器、电能转换模块、发射线圈，所述电能转换模块的输入端连接市电，所述电能转换模块输出端连接发射线圈，所述发射控制器的输出端与电能转换模块连接，所述发射控制器的输入端与电流检测模块连接，所述电流检测模块用于检测发射线圈上的电流信号，所述发射控制器与报警器连接。本实用新型通过在启动前检测发射线圈中的电流与预先设置的电流数据对比判断是否存在金属异物，给出金属异物的报警提示。

Description

一种电动汽车无线充电系统
技术领域
本实用新型涉及汽车充电领域，特别涉及一种电动汽车无线充电领域。
背景技术
目前，电动汽车在高速发展，其充电站几乎都采用有线充电方式，但是有线充电的发展普遍存在着一些问题，其依靠导体直接接触实现电能的传输，会产生接触不可靠、接触电阻温度升高引起损坏、充电头笨重、插拔不方便以及环境适应性不好等问题。
电动汽车无线充电技术采用高频耦合磁场，把能量从电网无线传输到电动汽车对电池进行充电，充电过程可以自动进行，无需人为干预，具有便捷、安全、灵活等优点，已成为新能源汽车领域的研究热点，受到电动汽车行业的广泛关注。对于无线充电系统而言，其水平铺置的能量发射与接收线圈之间存在一个大功率高频磁场区域，该区域容易进入异物，如果是金属类异物，就可能会因为涡流损耗发热而导致危险，而且较大尺寸的金属异物还会改变耦合机构的参数，可能会使系统偏离正常工作点，严重情况下会使系统完全无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动汽车无线充电系统，该充电系统在充电前可以对金属异物的检测，给出报警。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电动汽车无线充电系统，包括发射端系统、接收端系统，所述发射端系统用于将市电通过高频耦合磁场将电能发送至接收端系统，所述接收端系统用于将接收到的电能转换成蓄电池充电所需电能，所述发射端系统包括发射控制器、电能转换模块、发射线圈，所述电能转换模块的输入端连接市电，所述电能转换模块输出端连接发射线圈，所述发射控制器的输出端与电能转换模块连接，所述发射控制器的输入端与电流检测模块连接，所述电流检测模块用于检测发射线圈上的电流信号，所述发射控制器与报警器连接。
所述电流检测模块为电流传感器或电流互感器。
所述发射端系统的电能转换模块包括整流模块、逆变器，所述整流模块的输入端连接市电，所述逆变器的输出端连接发射线圈。
所述接收端系统包括接收线圈、整流桥、DC/DC变换器，所述接收线圈输出端连接整流桥，所述整流桥输出端经DC/DC变换器后与整车蓄电池连接。
所述发射控制器通过通信单元与车载通信单元连接，所述车载通信单元与整车控制器连接，所述整车控制器与车载显示屏连接。
所述整车控制器通过车载TBOX与云端服务器连接，所述云端服务器与用户终端连接。
本实用新型的优点在于：通过在启动前检测发射线圈中的电流与预先设置的电流数据对比判断是否存在金属异物，然后控制报警器发出报警信号，给出金属异物的报警提示；同时与车辆通信传递将报警信息发送给车载显示屏显示，提醒用户。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本实用新型无线充电结构原理图；
图2为本实用新型无线充电电路图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，一种电动汽车无线充电系统，包括发射端系统、接收端系统，发射端系统用于将市电通过高频耦合磁场将电能发送至接收端系统，接收端系统用于将接收到的电能转换成蓄电池充电所需电能，发射端系统包括发射控制器、电能转换模块、发射线圈，电能转换模块的输入端连接市电，电能转换模块输出端连接发射线圈，发射控制器的输出端与电能转换模块连接，发射控制器的输入端与电流检测模块连接，电流检测模块用于检测发射线圈上的电流信号，发射控制器与报警器连接。发射控制器采用单片机实现，用于对整个发射端系统进行控制。发射控制器控制电能转换模块的输出功率，当检测开始时，首先发送低功率的输出，输出小电流信号，然后电磁线圈上产生的磁场不足以激活接收线圈，这样通过检测发射线圈内的电流与没有金属异物时的电流信息是否有差异，当有差异时说明有金属异物，此时发射控制器发出报警信号。
其中的电流检测模块采用电流传感器或电流互感器来实现电流检测功能，没有金属异物的电流信息预先测量设置在发射控制器的存储中。
发射控制器通过通信单元与车载通信单元连接，车载通信单元与整车控制器连接，整车控制器与车载显示屏连接。可以采用车载常用的射频信号或其它无线通信模块将信息发送给车载显示屏显示，以此提醒用户有金属异物，给出报警提示。进一步的可以通过整车控制器转发给手机中，整车控制器通过车载TBOX与云端服务器连接，云端服务器与用户终端之间进行数据交互获得信息。
发射端系统包括发射端变换器及发射器，电网的交流电经发射端变换器得到平滑的直流电，再经逆变器逆变成高频交流电，驱动发射线圈产生高频电磁场，该部位安装在停车位地表。发射控制器用于控制逆变器的输出，通过输出不同的占空比信号驱动逆变器中的晶体管导通时间来控制输出。
接收端系统包括接收端变换器及接收器，接收线圈感应出与发射线圈同频率的交流电，经接收端的整流桥整流得到直流电，再经过DC/DC变换后给电池充电，该部位安装于电动汽车底盘处。
通信控制系统是发射系统与接收系统之间纽带，负责发射系统和接收系统之间的信息交换。当系统工作时，首先需要建立发射系统和接收系统之间的通信，当无法通信或者通信中断时，系统停机保护，因此通信系统的正常工作是整个无线供电系统的可靠运行的前提。可以采用无线通信的方式进行。
金属异物检测采用金属物体在交变磁场内会产生涡流损耗的原理，依靠通信控制系统，具体方法是：在充电启动之前发射线圈首先发送一较小功率的检测磁场，此功率大小不足于接收端激活启动，如果有金属异物在发送线圈之上时，检测线路根据激励端对无金属异物时的激励电流作比较，当有差异时即判断有金属异物进入从而发出报警信号。
如图2电动汽车无线充电金属异物检测装置等效电路图，发射系统包括：发射端变换器、发射器。D1-D4为发射端整流桥二极管，L、C1、开关管S0和二极管D9组成单相BOOSTPFC电路，S1-S4为发射端逆变器开关管，L1和C2组成发射器。工作时，220VAC市电经过发射端变换器的不控整流器，得到脉动直流，经过PFC电路消除电流波形的畸变，并使电压和电流的相位保持一致，提高系统的功率因数，再经过电容滤波得到平稳的直流电压，经过发射端变换器逆变部分，将直流电逆变成85kHz交流电，发射端变换器逆变部分主电路拓扑采用单相全桥逆变电路，串联补偿方式。发射线圈选用单D型同心线圈，采用利兹线进行绕制，非接触式供电系统工作时，发射端通过发射器产生交变磁场。
接收系统包括接收端变换器和接收器。D5-D8为接收端整流桥二极管，L2和C3组成接收器。当系统在运行时，接收器通过电磁感应的的方式接收电能，此处接收到的是高频交流电，经过快恢复二极管整流桥变换成直流电，C5为滤波电容，变换成可控且平滑的直流电给电池充电。
电动车发射器安装于停车位的地面下，并且加一层保护盖板。发射线圈安装于停车位的前端，接收线圈安装于陪试车前部底盘下，在停车位前端地面轮距位置安装二个限位器，在地面划出停车位置引导线。当电动车停在停车位上，前轮顶住限位装置卡在U型槽中即可使发射线圈与接收线圈位置固定。由于发射器比接收器尺寸大，所以接收器只要在发射器上端一定范围内即可实现高效率充电，存在的误差很小。所以确定限位器的安装距离，借助地面划线的引导，也就实现了发射器与接收器的位置的对准与固定。
在充电启动之前发射线圈首先发送一较小功率的检测磁场，此段通过发射控制器控制逆变器的晶体管的导通占空比来实现，此功率大小不足于接收端激活启动，如果有金属异物在发送线圈之上时，电流检测线路检测到的电流与无金属异物时的激励电流作比较会有差异，当有差异时即判断有金属异物进入从而发出报警信号。当检测到的电流信号与无金属异物时的相同或误差允许范围内，此时判断无金属异物，本申请在现有的无线充电基础上通过改进增加电流检测模块以及判断电流大小即可实现对于金属异物的判断，结构简单，实现方便。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电动汽车无线充电系统，包括发射端系统、接收端系统，所述发射端系统用于将市电通过高频耦合磁场将电能发送至接收端系统，所述接收端系统用于将接收到的电能转换成蓄电池充电所需电能，其特征在于：所述发射端系统包括发射控制器、电能转换模块、发射线圈，所述电能转换模块的输入端连接市电，所述电能转换模块输出端连接发射线圈，所述发射控制器的输出端与电能转换模块连接，所述发射控制器的输入端与电流检测模块连接，所述电流检测模块用于检测发射线圈上的电流信号，所述发射控制器与报警器连接。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车无线充电系统，其特征在于：所述电流检测模块为电流传感器或电流互感器。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车无线充电系统，其特征在于：所述发射端系统的电能转换模块包括整流模块、逆变器，所述整流模块的输入端连接市电，所述逆变器的输出端连接发射线圈。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车无线充电系统，其特征在于：所述接收端系统包括接收线圈、整流桥、DC/DC变换器，所述接收线圈输出端连接整流桥，所述整流桥输出端经DC/DC变换器后与整车蓄电池连接。
5.如权利要求1所述的一种电动汽车无线充电系统，其特征在于：所述发射控制器通过通信单元与车载通信单元连接，所述车载通信单元与整车控制器连接，所述整车控制器与车载显示屏连接。
6.如权利要求5所述的一种电动汽车无线充电系统，其特征在于：所述整车控制器通过车载TBOX与云端服务器连接，所述云端服务器与用户终端连接。
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