CN209466999U - 一种车辆无线充电设备、电池包和一种无线充电系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆无线充电设备、电池包和一种无线充电系统，车辆无线充电设备包括第一控制模块，一个或者多个与第一控制模块连接的第一无线充电模块，第一无线充电模块包括与第一控制模块连接的第一电能传输子模块，和与第一控制模块连接的第一光通讯子模块，第一电能传输子模块用于对待充电设备进行无线充电，第一光通讯子模块用于和待充电设备进行光通信。在车辆无线充电设备和电池包之间采用光通信的方案进行数据交互，实现了无线充电过程中的无线带外通讯，避开了强电磁环境对车辆无线充电设备和电池包间的数据交互产生的干扰，提高了充电系统的电磁兼容性，使得车辆无线充电设备和电池包之间无需任何实体连接即可同时进行充电和高质量的数据交互。

Description

一种车辆无线充电设备、电池包和一种无线充电系统

技术领域

本实用新型属于无线充电技术领域，特别涉及一种车辆无线充电设备、电池包和一种无线充电系统。

背景技术

随着民众消费水平的提高和环保意识的增强，以及无线充电技术的出现与推广，电动机动车和电动自行车的消费规模与日俱增。

传统的电动车充电需要通过一台电动车充电器将其接入国家电网进行充电，充电器本身十分笨重，充电不便的同时，电接口的存在带来了很大的防水、防尘设计难度，其插拔过程中易产生电火花或者接触不良，严重影响电池整体的使用寿命。无线充电技术的应用很好地解决了充电器和电接口为充电系统带来的缺点，但是现有的电动车无线充电普遍采用电磁感应实现无线的电能传输，与此同时在无线充电的过程中也依赖电磁信号进行数据交互，很容易受到电能传输过程中变化的强电磁场的干扰，这就使得在车辆无线充电设备和电池的设计过程中，需要考虑电磁场传输能量的强干扰环境对数据交互带来的影响，对设备的电磁兼容性是非常大的考验。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种车辆无线充电设备，旨在解决传统的车辆无线充电设备与电池端数据交互容易受到电磁干扰的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种车辆无线充电设备，其特征在于，车辆无线充电设备包括第一控制模块，一个或者多个与第一控制模块连接的第一无线充电模块，第一无线充电模块包括与第一控制模块连接的第一电能传输子模块，和与第一控制模块连接的第一光通讯子模块，第一电能传输子模块用于对待充电设备进行无线充电，第一光通讯子模块用于和待充电设备进行光通信。

进一步的，车辆无线充电设备包括第一密封外壳，第一控制模块和第一无线充电模块设置于第一密封外壳内。

进一步的，第一光通讯子模块包括第一光发射单元和第一光敏接收单元，第一光发射单元用于向待充电设备发射光信号，第一光敏接收单元用于接收待充电设备发送的光信号。

进一步的，第一光发射单元包括至少一个发光二极管，或者第一光发射单元包括至少一个激光二极管；发光二极管为红外线发射管，第一光敏接收单元包括至少一个红外光敏接收管。

本实用新型另一方面提供了一种电池包，包括电池、第二控制模块以及与第二控制模块连接的第二无线充电模块，第二无线充电模块包括与第二控制模块连接的第二电能传输子模块，和与第二控制模块连接的第二光通讯子模块，第二电能传输子模块用于接收车辆无线充电设备的无线充电，第二光通讯子模块用于和车辆无线充电设备进行光通信。

进一步的，第二光通讯子模块包括第二光发射单元和第二光敏接收单元，第二光发射单元用于向车辆无线充电设备发射光信号，第二光敏接收单元用于接收车辆无线充电设备发送的光信号。

进一步的，第二光发射单元包括至少一个发光二极管，或者第二光发射单元包括至少一个激光二极管；发光二极管为红外线发射管，第二光敏接收单元包括至少一个红外光敏接收管。

本实用新型另一方面提供了一种无线充电系统，包括车辆无线充电设备和电池包；

车辆无线充电设备包括第一控制模块，一个或者多个与第一控制模块连接的第一无线充电模块，第一无线充电模块包括与第一控制模块连接的第一电能传输子模块，和与第一控制模块连接的第一光通讯子模块；

电池包包括电池、第二控制模块以及与第二控制模块连接的第二无线充电模块，第二无线充电模块包括与第二控制模块连接的第二电能传输子模块，和与第二控制模块连接的第二光通讯子模块；

其中，第一电能传输子模块与第二电能传输子模块无线充电连接，第一光通讯子模块与第二光通讯子模块光通信连接。

进一步的，车辆无线充电设备还包括第一密封外壳，第一控制模块和第一无线充电模块设置于第一密封外壳内；第一密封外壳还包括多个可收容电池包的收容腔。

进一步的，无线充电系统还包括状态监测模块。

本实用新型提供的车辆无线充电设备具有如下有益技术效果：

在车辆无线充电设备和电池包之间采用光通信的方案进行数据交互，实现了无线充电过程中的无线带外通讯，避开了无线车辆无线充电设备工作过程中产生的强电磁环境对车辆无线充电设备和电池包间的数据交互产生的干扰，提高了充电系统的电磁兼容性，使得车辆无线充电设备和电池包之间无需任何实体连接即可同时进行充电和高质量的数据交互。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的车辆无线充电设备和电池包的示意图；

图2是本实用新型第一实施例提供的电动自行车车辆无线充电设备示意图；

上述各附图中所涉及的标号明细如下：

车辆无线充电设备-100；第一控制模块-110；第一光通讯子模块-120；第一无线充电模块-130；第一电能传输子模块-131；第一密封外壳-140；电池包-200；第二控制模块-210；第二光通讯子模块-220；第二无线充电模块-230；第二电能传输子模块-231。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本实用新型所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图1，本实用新型是这样实现的，一种车辆无线充电设备100，包括第一控制模块110，一个或者多个与第一控制模块110连接的第一无线充电模块130，第一无线充电模块130包括与第一控制模块110电连接的第一电能传输子模块131，和与第一控制模块110通信连接的第一光通讯子模块120，第一电能传输子模块131用于对电池包200进行无线充电，第一光通讯子模块120 用于和电池包200进行光通信。

本实用新型另一方面提供了一种电池包200，电池包200包括电池，第二控制模块210，与第二控制模块210连接的第二无线充电模块230，第二无线充电模块230包括与第二控制模块210电连接的第二电能传输子模块231，和与第二控制模块210通信连接的第二光通讯子模块220，第二电能传输子模块231 用于接收车辆无线充电设备100的无线充电，第二光通讯子模块220用于和车辆无线充电设备100进行光通信。

本实用新型提供的车辆无线充电设备100具有如下有益技术效果：

在车辆无线充电设备100和电池包200之间采用光通信的方案进行数据交互，实现了无线充电过程中的无线带外通讯，避开了无线车辆无线充电设备100 工作过程中产生的强电磁环境对车辆无线充电设备100和电池包200间的数据交互产生的干扰，提高了充电系统的电磁兼容性，使得车辆无线充电设备100 和电池包200之间无需任何实体连接即可同时进行充电和高质量的数据交互。

具体的，在本实用新型的一个具体实施例中，车辆无线充电设备100的第一光通讯子模块120对充电位置上是否放置有电池包200进行实时监测，当第一光通讯子模块120检测到电池包200放置到位后，开始采用单工问答通讯的方式尝试与电池包200的第二光通讯子模块220建立光通信连接；当第一光通讯子模块120成功获取电池包200的型号、状态等信息后，第一光通讯子模块 120和第二光通讯子模块220之间切换为双工通讯模式，进行车辆无线充电设备100和电池包200之间的数据交互，第一控制模块110根据获取到的电池端的信息和来自用户的控制信息，从储存在第一控制模块110的预设充电模式中选择合适的充电模式，并根据该充电模式启动第一电能传输子模块131，第一电能传输子模块131向第二电能传输子模块231传输电能并最终将电能储存至电池中。

优选的，第一控制模块110为一台接入网络，与远程服务器端通信连接的智能终端，控制第一光通讯子模块120发出信号并对其收到的信号进行处理，控制各个第一无线充电模块130的工作状态并收集各个第一无线充电模块130 的工作日志，将异常状态信息与工作日志信息上传至远程服务器端，必要时可以直接接受远程服务器端的控制；具体的，预设充电模式的信息也可以储存远程服务器端。

优选的，第二控制模块210包括储存装置，用于储存电池的识别信息、型号、生产批次、电量等信息，电池包200收到车辆无线充电设备100发送的单工提问后，将储存装置中的信息反馈至车辆无线充电设备100，从而完成单工问答通讯，与车辆无线充电设备100建立双工光通讯连接。

优选的，整个充电过程中，第一控制模块110对充电工作的状态进行实时监控，出现异常时，如第一光通讯子模块120无法正常接收到第二光通讯子模块220发出的光信号时，或者第一光通讯子模块120无法正确解调第二光通讯子模块220处发出的光信号时，或者双工通讯断开连接、数据交互存在问题时，第一控制模块110储存并上传异常信息，并控制第一电能传输子模块131停止充电。

优选的，第一电能传输子模块131和第二电能传输子模块231采用电磁感应无线充电电路，或者磁耦合谐振式无线充电电路。

进一步的，车辆无线充电设备100包括第一密封外壳140，第一控制模块 110和第一无线充电模块130设置于第一密封外壳140内。在车辆无线充电设备100中应用光通讯技术，可以在进行充电的同时保证数据交互的信号质量，无需任何实体线路连接，因此可以将车辆无线充电设备100的各模块安装在一完全密封的第一密封外壳140中，避免了触点寿命影响车辆无线充电设备100 的整体使用寿命，也起到防水、防尘的效果。

优选的，第一密封外壳140采用无电磁屏蔽效应的材料制成，或者在第一密封外壳140与第一电能传输子模块131相对应的部分采用无电磁屏蔽效应的材料制成。

可选的，车辆无线充电设备100还包括与第一控制模块110通信连接的第一感应模块，第一密封外壳140上与第一光通讯子模块120对应的设有透光窗口和防尘盖。第一感应模块可以是压力感应模块，电容感应模块，或者光感应模块等，负责对充电位置上是否放置有电池包200进行实时监测的工作；第一感应模块检测到电池包200放入充电位置后，反馈信息至第一控制模块110，第一控制模块110控制防尘盖打开，并通过第一光通讯子模块120开始以单工问答通讯的方式尝试与电池包200建立通讯连接。

优选的，第一密封外壳140采用防火阻燃设计，包括涂覆阻燃漆、设置温度检测模块和自动降温模块等。

进一步的，第一光通讯子模块120包括第一光发射单元和第一光敏接收单元，第二光通讯子模块220包括第二光发射单元和第二光敏接收单元。第一光发射单元用于向待充电设备发射光信号，第一光敏接收单元用于接收待充电设备发送的光信号；第二光发射单元用于向车辆无线充电设备100发射光信号，第二光敏接收单元用于接收所述车辆无线充电设备100发送的光信号。

具体的，第二光敏接收单元接收第一光发射单元发出的光通信信号，第一光敏接收单元接收第二光发射单元发出的光通信信号。这样，建立通信连接的具体过程为：

第一控制模块110控制第一光通信模块或者另外设置的第一感应模块检测是否有电池包200放入充电位置，检测到电池包200放入充电位置后，第一控制模块110控制第一光发射单元向电池包200发送单工提问，第二光敏接收单元接收到提问信号并传输至第二控制模块210；第二控制模块210将储存装置中的电池的识别信息、型号、生产批次、电量等信息通过第二光发射单元发送，信息由第一光敏接收单元接收并发送至第一控制模块110，第一控制模块110 对信号进行安全检测；安全检测通过后车辆无线充电设备100和电池包200通过第一光通讯子模块120和第二光通讯子模块220建立双工通讯连接。

进一步的，第一光发射单元包括至少一个发光二极管，或者第一光发射单元包括至少一个激光二极管，第二光发射单元包括至少一个发光二极管，或者第二光发射单元包括至少一个激光二极管。

优选的，第一光发射单元包括发光二极管和激光二极管，发光二极管负责车辆无线充电设备100与电池包200的单工问答通讯和安全校验工作，安全校验通过后，第一光发射单元通过激光二极管与第二光敏接收单元之间建立通讯连接，进行高速度的数据传输。

优选的，第一光敏接收单元和/或第二光敏接收单元包含多个光敏接收二极管，以增加第一光敏接收单元和/或第二光敏接收单元接收点的数量的方式，提高光通讯的信号稳定性，同时在部分光敏接收二极管污损的情况下也可以不受影响地正常通讯；

优选的，第一光发射单元和/或第二光发射单元包含多个发光二极管和多个激光二极管，以增加第一光发射单元和/或第二光发射单元发光点的数量的方式，提高光通讯的信号稳定性，同时在部分光发射二极管污损的情况下也可以不受影响地正常通讯。

进一步的，发光二极管为红外线发射管，第一光敏接收单元包括至少一个红外光敏接收管，第二光敏接收单元包括至少一个红外光敏接收管。

优选的，第一光通讯子模块120通过与第二光通讯子模块220之间相互组成红外对管进行光通信数据交互，红外对管光通讯装置价格低廉，机械和电路结构简单，性能稳定，抗干扰能力强，测量距离远，有助于降低充电设备和电池的成本，提高光通讯的稳定性。

本实用新型还提供了一种无线充电系统，包括如上的车辆无线充电设备 100，和如上的电池包200。

车辆无线充电设备100包括第一控制模块110，一个或者多个与第一控制模块连接的第一无线充电模块130，第一无线充电模块130包括与第一控制模块连接110的第一电能传输子模块131，和与第一控制模块110连接的第一光通讯子模块120；

电池包200包括电池、第二控制模块210以及与第二控制模块210连接的第二无线充电模块230，第二无线充电模块230包括与第二控制模块连接的第二电能传输子模块231，和与第二控制模块210连接的第二光通讯子模块220；

其中，第一电能传输子模块131与第二电能传输子模块231无线充电连接，第一光通讯子模块110与第二光通讯子模块210光通信连接。

进一步的，车辆无线充电设备还包括第一密封外壳140，第一控制模块110 和第一无线充电模块130设置于第一密封外壳140内；第一密封外壳140还包括多个可收容电池包的收容腔。

进一步的，无线充电系统还包括状态监测模块，用于实时监测无线充电系统的温度、电流和电压等数据，当数据出现异常，超出阈值时及时切断电源，保护车辆无线充电设备100和电池包200。

本实用新型的一种无线充电系统的第一应用实施例为一种电动自行车充电柜和电动自行车电池，具体实施方式如下：

请参阅图2，在本实施例中，无线车辆充电设备为柜式充电设备，包括一个第一控制模块110和多个第一无线充电模块130，第一控制模块110为一个带显示屏的、连接服务器的智能终端，模块化的电池包200可以从电动自行车上拆下，将电池包200放入充电位置后，第一光通讯子模块120和第二光通讯子模块220开始尝试建立光通讯连接；光通讯连接建立完成后，第一控制模块 110根据取得的信息获取可用的充电模式列表供用户选择，或者在未受到用户操作信息一段时间后按照默认的最优充电模式进行充电操作。

在本实施例中，第一密封壳体包括多个横向设置的收容腔，收容腔的长宽高尺寸大于电池包200的长宽高尺寸，每一个收容腔设置有一个腔体盖，收容腔内设置有第一光通讯子模块120和第一电能传输子模块131。

在本实施例中，第一电能传输子模块131设置于收容腔的底部，电池包200 横向放入收容腔，此时第二电能传输子模块231位于电池包200底部正对第一电能传输子模块131的位置，这样，在电池放入后第一电能传输子模块131与第二电能传输相互靠近，便于进行无线电能传输；由于无线充电距离很近，第一电能传输子模块131和第二电能传输子模块231可以采用电磁感应无线充电电路，以达到更高的电能传输效率，适合对电动自行车进行小功率充电的情况；当然也可以采用磁耦合谐振式无线充电电路以提高充电功率，缩短充电时间。

在本实施例中，电池包200还包括第二密封外壳，第二密封外壳采用无电磁屏蔽效应的材料制成，或者在第二密封外壳与第二电能传输子模块231相对应的部分采用无电磁屏蔽效应的材料制成；当电池包200横向放入收容腔时，第二光通讯子模块220位于正对第一光通讯子模块120的位置。

在本实施例中，第二密封外壳采用防火阻燃设计。

在本实施例中，车辆无线充电设备100还包括与第一控制模块110通信连接的第一感应模块，第一密封外壳140上与第一光通讯子模块120对应的设有透光窗口和防尘盖。对充电位置上是否放置有电池包200进行实时监测的工作由第一感应模块负责，第一感应模块检测到电池包200放入充电位置后，反馈信息至第一控制模块110，第一控制模块110控制防尘盖打开，并通过第一光通讯子模块120开始以单工问答通讯的方式尝试与电池包200建立通讯连接。

本实用新型的一种无线充电系统的第二应用实施例为一种机动车充电位和机动车电池，具体实施方式如下：

在本实施例中，无线车辆充电设备为机动车充电位，包括一个第一控制模块110和一个第一无线充电模块130，第一控制模块110为一个带显示屏的、连接服务器的智能终端；在检测到车辆停车到位后，第一控制模块110控制第一光通讯子模块120的防尘盖打开，用户通过车载的第二控制模块210打开第二光通讯子模块220的防尘盖，第一光通讯子模块120和第二光通讯子模块220 开始尝试建立光通讯连接；光通讯连接建立完成后，第一控制模块110根据取得的信息获取可用的充电模式列表供用户选择，或者在未收到用户操作信息一段时间后按照默认的最优充电模式进行充电操作。

在本实施例中，第一控制模块110可以是具有简单的储存和控制功能的处理单元，如单片机，控制第一光通讯子模块120与第二控制模块210建立连接，控制接入国家电网的第一电能传输子模块131向第二电能传输子模块231输出电能；第二控制模块210是车载智能终端，尝试单工通讯问答并建立连接，控制充电模式，检测充电状态和收集并上传数据等工作可交由第二控制模块210 进行。

在本实施例中，第一电能传输子模块131设置于停车位的底面以下，第二电能传输子模块231设置于机动车底部，第一电能传输子模块131和第二电能传输子模块231的线圈所包围的面积足够大，采用磁耦合谐振式无线充电电路，适合无线充电距离远，对机动车进行大功率充电的情况。

在本实施例中，机动车充电位周围设置有一个或者两个台柱，第一光通讯子模块120为一个或者两个，每个台柱上设置有一个第一光通讯子模块120，第二光通讯子模块220设置在机动车的侧面，机动车停靠在停车位上后，第二光通讯子模块220与其中一个第一光通讯子模块120正对；或者可选的，机动车充电位的地面上设置有一个或者两个防尘窗，每个防尘窗内设置有一个第一光通讯子模块120，第二光通讯子模块220设置在机动车的底面，机动车停靠在停车位上后，第二光通讯子模块220与其中一个第一光通讯子模块120正对。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆无线充电设备，其特征在于，所述车辆无线充电设备包括第一控制模块，一个或者多个与所述第一控制模块连接的第一无线充电模块，所述第一无线充电模块包括与所述第一控制模块连接的第一电能传输子模块，和与所述第一控制模块连接的第一光通讯子模块，所述第一电能传输子模块用于对待充电设备进行无线充电，所述第一光通讯子模块用于和待充电设备进行光通信。

2.如权利要求1所述的车辆无线充电设备，其特征在于，所述车辆无线充电设备包括第一密封外壳，所述第一控制模块和所述第一无线充电模块设置于所述第一密封外壳内。

3.如权利要求1所述的车辆无线充电设备，其特征在于，所述第一光通讯子模块包括第一光发射单元和第一光敏接收单元，所述第一光发射单元用于向所述待充电设备发射光信号，所述第一光敏接收单元用于接收所述待充电设备发送的光信号。

4.如权利要求3所述的车辆无线充电设备，其特征在于，所述第一光发射单元包括至少一个发光二极管，或者所述第一光发射单元包括至少一个激光二极管；所述发光二极管为红外线发射管，所述第一光敏接收单元包括至少一个红外光敏接收管。

5.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括电池、第二控制模块以及与所述第二控制模块连接的第二无线充电模块，所述第二无线充电模块包括与所述第二控制模块连接的第二电能传输子模块，和与所述第二控制模块连接的第二光通讯子模块，所述第二电能传输子模块用于接收车辆无线充电设备的无线充电，所述第二光通讯子模块用于和车辆无线充电设备进行光通信。

6.如权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述第二光通讯子模块包括第二光发射单元和第二光敏接收单元，所述第二光发射单元用于向车辆无线充电设备发射光信号，所述第二光敏接收单元用于接收所述车辆无线充电设备发送的光信号。

7.如权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述第二光发射单元包括至少一个发光二极管，或者所述第二光发射单元包括至少一个激光二极管；所述发光二极管为红外线发射管，所述第二光敏接收单元包括至少一个红外光敏接收管。

8.一种无线充电系统，其特征在于，包括车辆无线充电设备和电池包；

所述车辆无线充电设备包括第一控制模块，一个或者多个与所述第一控制模块连接的第一无线充电模块，所述第一无线充电模块包括与所述第一控制模块连接的第一电能传输子模块，和与所述第一控制模块连接的第一光通讯子模块；

所述电池包包括电池、第二控制模块以及与所述第二控制模块连接的第二无线充电模块，所述第二无线充电模块包括与所述第二控制模块连接的第二电能传输子模块，和与所述第二控制模块连接的第二光通讯子模块；

其中，所述第一电能传输子模块与第二电能传输子模块无线充电连接，所述第一光通讯子模块与所述第二光通讯子模块光通信连接。

9.如权利要求8所述的无线充电系统，其特征在于，所述车辆无线充电设备还包括第一密封外壳，所述第一控制模块和所述第一无线充电模块设置于所述第一密封外壳内；所述第一密封外壳还包括多个可收容所述电池包的收容腔。

10.如权利要求9所述的无线充电系统，其特征在于，所述无线充电系统还包括状态监测模块。