CN211809108U - 一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置 - Google Patents

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丁电宽
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Abstract

一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，包括固定端和车载端，固定端包括显示单元、无线数传单元、主控单元、电流检测单元、电压检测单元、IGBT驱动单元、IGBT单元以及发射端谐振线圈单元、供电单元、充电对准检测装置，车载端包括接收端谐振线圈、整流单元、车载端DC‑DC模块。本方案采用无线充电简化了充电步骤；采用分体式模块化结构，为现有电动汽车进行无线充电改造提供了便捷途径；通过上位机对充电车辆相关数据进行采集和监控，适用于大型停车场对场内车辆的集中监控和管理；采用了IGBT元件作为输入电路开关，可提供更大的充电电流，提高了为电动汽车无线充电的效率。

Description

一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置
技术领域
本实用新型涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种汽车无线充电系统。
背景技术
随着电动汽车的日益普及，电动汽车的社会保有量也随之日益增大，日常生活中的电动汽车充电主要采用有线充电，每次充电都需要人工插拔插头，不仅麻烦，而且因为接口部分经常插拔容易接触不良造成损坏。
目前市面在售的电动汽车均没有配置无线充电装置，对现有电动汽车的无线充电改造也成为当务之急。
目前的停车场设置的电动汽车充电桩均为独立设置，缺乏对每个充电桩的统一监控，给停车场的管理造成困扰。
现有无线充电装置的一般采用MOSFET管作为开关电路，虽然能够支持较高频率，但是该电路允许通过电流较小，难以满足为电动汽车充电需求。
发明内容
本实用新型的目的在于电动汽车充电过程中存在的上述问题。
为解决目前电动汽车充电过程中存在的问题，本实用新型提供一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，包括固定端和车载端，固定端包括显示单元、无线数传单元、主控单元、电流检测单元、电压检测单元、IGBT驱动单元、IGBT单元以及发射端谐振线圈单元、供电单元、充电对准检测装置，供电单元为主控单元、IGBT驱动单元和IGBT单元供电，充电对准检测装置的输出端与主控单元连接，主控单元通过IGBT驱动单元控制IGBT通断和工作频率，供电单元通过IGBT对发射端谐振线圈供电，在供电单元对IGBT的输出端设置电流检测单元和电压检测单元，电流检测单元的检测数据反馈到主控制单元并通过固定端无线数据传输单元发送至上位机，主控单元可通过对电流检测单元采集的电流数据加以判断进而调整供电单元的对IGBT的供电电压动态调整充电功率，以防止对车载电池过冲，电压检测单元的检测数据经过主控单元进行滤波处理通过固定端无线数据传输单元发送至上位机，所述主控单元将发射端谐振线圈的电流数值，电压数值、工作频率，通断状态等信息通过显示单元显示；
车载端包括接收端谐振线圈、整流单元、车载端DC-DC模块、电能通过发射端谐振线圈无线传输至接收端谐振线圈，经过整流单元对接收端谐振线圈接收的交流电流整流和经过车载端DC-DC模块调压后为电动汽车供电；
所述发射端谐振线圈设置于停车位地面，所述接收端谐振线圈安装于电动汽车底盘，当电动汽车驶入停车位时，发射端谐振线圈与接收端谐振线圈在地面的投影相重叠。
进一步的所述的无线数传单元采用USR-WIFI232-602 串口服务器。
进一步的所述的主控单元采用ARM Cortex-M3 内核32位单片机STM32F103RCT6。
进一步的所述的电压检测单元采用HVS-AS5-10系列霍尔电压传感器。
进一步的所述的电流检测单元采用ACS758LCB-100B系列霍尔电流传感器。
进一步的所述的IGBT驱动单元采用TX-DA102D 系列三段式完善保护的大功率IGBT 驱动板。
进一步的所述的IGBT单元采用SKM 145GB066D半桥型IGBT。
进一步的所述的发射端谐振线圈和接收端谐振线圈采用由薄膜电容器与绝缘铜线绕制而成。
进一步的所述的充电对准检测装置采用ZMT-110B地磁传感器。
本实用新型的有益效果：首先本方案采用无线充电省去了电动汽车与充电电源的频繁接触、减少人工操作环节，简化了充电步骤和提高了充电便捷体验；其次本方案采用分体式模块化结构，为现有电动汽车进行无线充电改造提供了便捷途径；第三本方案通过上位机对充电车辆相关数据进行采集和监控，适用于大型停车场对场内车辆的集中监控和管理；在本方案中采用了IGBT元件作为输入电路开关，可提供更大的充电电流，提高了为电动汽车无线充电的效率。
附图说明
图1 本实用新型各单元连接示意图。
图2 显示单元电路图。
图3 主控单元电路图。
图4 电压检测单元电路图。
图5 电流检测单元电路图。
图6 IGBT驱动单元电路图。
图7 IGBT单元以及谐振线圈单元电路图。
图8供电单元电路图。
具体实施方式
为了更充分的解释本实用新型的实施，提供本实用新型的实施实例。这些实施实例仅仅是对本实用新型的阐述，不限制本实用新型的范围。
如附图所示，一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，包括固定端和车载端，所述固定端包括显示单元、无线数传单元、主控单元、电流检测单元、电压检测单元、IGBT驱动单元、IGBT单元以及发射端谐振线圈单元、供电单元、充电对准检测装置，供电单元为主控单元、IGBT驱动单元和IGBT单元供电，充电对准检测装置的输出端与主控单元连接，主控单元通过IGBT驱动单元控制IGBT通断和工作频率，供电单元通过IGBT对发射端谐振线圈供电，在供电单元对IGBT的输出端设置电流检测单元和电压检测单元，电流检测单元的检测数据反馈到主控制单元并通过固定端无线数据传输单元发送至上位机，主控单元可通过对电流检测单元采集的电流数据加以判断进而调整供电单元的对IGBT的供电电压动态调整充电功率，以防止对车载电池过冲，电压检测单元的检测数据经过主控单元进行滤波处理通过固定端无线数据传输单元发送至上位机，所述主控单元将发射端谐振线圈的电流数值，电压数值、工作频率，通断状态等信息通过显示单元显示；
车载端包括接收端谐振线圈、整流单元、车载端DC-DC模块、电能通过发射端谐振线圈无线传输至接收端谐振线圈，经过整流单元对接收端谐振线圈接收的交流电流整流和经过车载端DC-DC模块调压后为电动汽车供电；
所述发射端谐振线圈设置于停车位地面，所述接收端谐振线圈安装于电动汽车底盘，当电动汽车驶入停车位时，发射端谐振线圈与接收端谐振线圈在地面的投影相重叠。
在本方案中所述的无线数传单元和车载端无线数传单元采用USR-WIFI232-602串口服务器，所述的主控单元采用ARM Cortex-M3 内核32位单片机STM32F103RCT6，所述的电压检测单元采用HVS-AS5-10系列霍尔电压传感器，所述的电流检测单元采用ACS758LCB-100B系列霍尔电流传感器，所述的IGBT驱动单元采用TX-DA102D 系列三段式完善保护的大功率IGBT 驱动板，所述的IGBT单元采用SKM 145GB066D半桥型IGBT，所述的发射端谐振线圈和接收端谐振线圈采用由薄膜电容器与绝缘铜线绕制而成，所述的充电对准检测装置采用ZMT-110B地磁传感器。
主控单元使用ARM Cortex-M3 内核32位单片机，主频可达72MHz使用其内部集成的PWM频率发生器并附带死区发生器，通过对IGBT驱动单元控制从而达到对发射端谐振线圈电路快速进行频率的生成与调节，进而控制外部IGBT设备开闭；电流检测单元使用的是霍尔效应传感器，根据电流产生的磁场来线性输出电压信号，主控单元根据此电压信号，通过计算可以得出电流数据；电压检测单元使用的是隔离型电压模块，通过将电压按照比例进行缩小到主控单元可以读取，通过计算可以得出电压数据；IGBT驱动单元使用的是四路带过流保护的驱动模块，用于驱动IGBT打开关断；IGBT使用的是半桥型IGBT，通过将两个半桥型IGBT组合，使之形成一个全桥电路；谐振线圈单元主要是由根据频率计算出为使电路工作在谐振状态下的电感、电容组成；
本方案的供电单元电力来源自光伏蓄电池，供电单元包括三路DC-DC转换器和一路线性稳压电路，通过第一路DC-DC将110V直流电降压为IGBT输出单元供电，用于发射端谐振线圈输出能量，主控单元可控制第一路DC-DC输出电压大小，通过车电流检测单元反馈的电流值来动态调整输出电压，达到调整输出功率的目的，防止车载电池过冲；供电单元第二路DC-DC为IGBT驱动单元提供15V供电，供电单元第三路DC-DC为电流检测单元和电压检测单元提供5V供电，供电单元通过一路线性稳压电路为主控单元提供3V供电，线性稳压模块采用AMS111173V3。
充电对准检测装置则是为了确认在停车位上是否有车辆驶入，本方案中充电对准检测装置采用ZMT-110B地磁传感器，地球磁场在一定范围内是均匀和稳定的，当有铁质的物体进入时，会对一定范围内地地球磁场产生扰动。含铁质的汽车会对地球磁场产生弯曲扰动，地磁传感器则会敏锐的检测到这些弯曲扰动，从而判别出车位上是否有车辆停放。
无线数传单元采用WIFI方式接入控制网络，其中无线数传单元UART（串口）端与主控芯片连接，主控芯片将采集到的电压电流以及控制指令等通过UART发送给无线数传单元，无线数传单元根据其内部配置的IP及端口连接上位机，并将UART端接收到的数据通过TCP协议发送到上位机，反之上位机下发的控制指令经由无线数传单元的UART端发送给主控芯片，通过上述过程来完成终端与上位机的数据交互。
在详细说明本实用新型的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围，且本实用新型亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (9)

1.一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，包括固定端和车载端，其特征在于：固定端包括显示单元、无线数传单元、主控单元、电流检测单元、电压检测单元、IGBT驱动单元、IGBT单元以及发射端谐振线圈单元、供电单元、充电对准检测装置，供电单元为主控单元、IGBT驱动单元和IGBT单元供电，充电对准检测装置的输出端与主控单元连接，主控单元通过IGBT驱动单元控制IGBT通断和工作频率，供电单元通过IGBT对发射端谐振线圈供电，在供电单元对IGBT的输出端设置电流检测单元和电压检测单元，电流检测单元的检测数据反馈到主控制单元并通过固定端无线数据传输单元发送至上位机，主控单元可通过对电流检测单元采集的电流数据加以判断进而调整供电单元的对IGBT的供电电压动态调整充电功率，以防止对车载电池过冲，电压检测单元的检测数据经过主控单元进行滤波处理通过固定端无线数据传输单元发送至上位机，所述主控单元将发射端谐振线圈的电流数值，电压数值、工作频率，通断状态等信息通过显示单元显示；
车载端包括接收端谐振线圈、整流单元、车载端DC-DC模块，电能通过发射端谐振线圈无线传输至接收端谐振线圈，经过整流单元对接收端谐振线圈接收的交流电流整流和经过车载端DC-DC模块调压后为电动汽车供电；
所述发射端谐振线圈设置于停车位地面，所述接收端谐振线圈安装于电动汽车底盘，当电动汽车驶入停车位时，发射端谐振线圈与接收端谐振线圈在地面的投影相重叠。
2.根据权利要求1所述的一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，其特征在于：所述的无线数传单元采用USR-WIFI232-602 串口服务器。
3.根据权利要求1所述的一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，其特征在于：所述的主控单元采用ARM Cortex-M3 内核32位单片机STM32F103RCT6。
4.根据权利要求1所述的一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，其特征在于：所述的电压检测单元采用HVS-AS5-10系列霍尔电压传感器。
5.根据权利要求1所述的一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，其特征在于：所述的电流检测单元采用ACS758LCB-100B系列霍尔电流传感器。
6.根据权利要求1所述的一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，其特征在于：所述的IGBT驱动单元采用TX-DA102D 系列三段式完善保护的大功率IGBT 驱动板。
7.根据权利要求1所述的一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，其特征在于：所述的IGBT单元采用SKM 145GB066D半桥型IGBT。
8.根据权利要求1所述的一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，其特征在于：所述的发射端谐振线圈和接收端谐振线圈采用由薄膜电容器与绝缘铜线绕制而成。
9.根据权利要求1所述的一种适宜改装的电动汽车用无线充电装置，其特征在于：所述的充电对准检测装置采用ZMT-110B地磁传感器。
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