CN221067793U - 一种电动汽车v2g无线充放电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车V2G无线充放电装置，包括供电轨道、供电车、无线电能传输装置、充放电控制单元。供电轨道安装于道路护栏侧面并且供电轨道与外部供电电网电气连接，供电电网提供交流电；供电车在供电轨道上运行并通过供电轨道获取外部电能。本发明让电动汽车既可以通过无线电能传输装置充电（G2V），也可以通过无线电能传输装置放电（V2G），充分发挥了电动汽车动力电池的储能价值，增加了电网的电力供给来源。

Description

一种电动汽车V2G无线充放电装置

技术领域

本实用新型属于电动汽车技术领域，涉及一种电动汽车V2G无线充放电装置。

背景技术

电动汽车凭借着比燃油汽车更绿色低碳、更低能耗成本等优势正快速崛起，市场占有率越来越高，逐步成为人们出行的重要交通工具。一方面，随着电动汽车数量的迅猛增长，电动汽车充电需求也越来越大，无序的充电需求容易对电网稳定性产生冲击。另一方面，电动汽车本身搭载了大容量动力电池，若能充分利用起来，将是很好的分布式储能载体，可通过“削峰填谷”的方式提升电网的消纳能力，从而降低电网的波动性。

V2G(Vehicle-to-Grid，车辆到电网)技术可实现电动汽车与电网之间电能的双向传输，也就是电网可以给电动汽车充电，电动汽车也可以给电网放电，充分发挥电动汽车动力电池的储能价值。比如夜间电网低谷时段电动汽车通过电网充电以消纳多余电量，白天电网高峰时段电动汽车通过V2G设施向电网放电，帮助电网实现“削峰填谷”。

现有技术中，比较常见的技术方案是电动汽车在静止状态下可通过V2G有线充电桩实现充放电，也有少数技术方案在探索电动汽车在运动状态下通过无线充电的方式进行车辆充电。

专利文献CN113479111A公开了一种电动汽车V2G控制方法及装置，在电动汽车停靠V2G充电桩时，系统基于放电指令和用户的用车需求生成放电参数，再结合电网的调度指令控制电动汽车的放电行为。该方法侧重保护电动汽车如何放电的策略，并且只介绍了电动汽车在静止状态下通过有线充电枪进行放电的技术方案，并未说明或保护电动汽车如何通过无线方式及运动过程中进行放电。

专利文献CN219056006U公开了一种电动汽车无线电能传输装置，通过在公路护栏安装滑动导轨，让供电小车搭载无线充电发射线圈跟随电动汽车同步移动的方式实现电动汽车的动态无线充电。该方法可解决电动汽车在行驶过程中便捷获取电能的问题，也能让电动汽车长时间与电网保持电气连接，但是并未说明或保护电动汽车如何通过无线电能传输的方式实现电能从电动汽车动力电池反向输出到电网。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型公开了一种电动汽车V2G无线充放电装置，以达到电动汽车在静止及运动过程中通过无线电能传输的方式实现充放电的目的。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电动汽车V2G无线充放电装置，包括供电轨道、供电车、无线电能传输装置、充放电控制单元；所述供电轨道与外部供电电网电气连接，所述供电车在所述供电轨道上运行并通过所述供电轨道获取外部电能，所述无线电能传输装置包括第一无线电能传输模块和第二无线电能传输模块，所述第一无线电能传输模块与所述供电车电气连接，所述第二无线电能传输模块与电动汽车的动力电池电气连接，所述充放电控制单元与所述第二无线电能传输模块通信连接。

所述第一无线电能传输模块包括第一双向AC/DC变换单元、第一补偿单元、第一无线电能传输线圈，并且依次电气连接；所述第二无线电能传输模块包括第二双向AC/DC变换单元、第二补偿单元、第二无线电能传输线圈，并且依次电气连接。

在充电模式下，所述第一双向AC/DC变换单元将电网输入的交流电先整流滤波为直流电，再转换为高频交流方波信号，所述第二双向AC/DC变换单元将接收的高频交流电整流滤波为直流电输送给动力电池；在放电模式下，所述第二双向AC/DC变换单元将动力电池输出的直流电转换为高频交流方波信号，所述第一双向AC/DC变换单元将接收的高频交流电先整流滤波为直流电，再转换为正弦波交流电输送给电网。

所述无线电能传输装置还包括供电定位通信模块、车载定位通信模块、对位检测模块。一种电动汽车V2G无线充放电装置还包括储能单元，所述储能单元与所述供电轨道电气连接。所述储能单元内部包含储能电池组。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过在无线电能传输装置的两端分别设置双向AC/DC变换单元，让电动汽车既可以通过无线电能传输装置充电（G2V），也可以通过无线电能传输装置放电（V2G），充分发挥了电动汽车动力电池的储能价值，增加了电网的电力供给来源。本实用新型还通过利用供电轨道、供电车等技术，让电动汽车不但可以在静止状态下通过无线电能传输装置充放电，而且还可以让电动汽车在运动状态下通过无线电能传输装置充放电，大大增加了电动汽车充放电的便利性，拓展了电动汽车无线充放电的应用场景，有利于该技术方案的推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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，在不付出创造性劳动的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。

图1为本实用新型实施例提供的一种电动汽车V2G无线充放电装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的无线电能传输装置的结构示意图。

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。

参见附图1、图2，本实用新型的一种电动汽车V2G无线充放电装置，包括供电轨道、供电车、无线电能传输装置、充放电控制单元。供电轨道安装于道路护栏侧面并且供电轨道与外部供电电网电气连接，供电电网提供交流电；供电车在供电轨道上运行并通过供电轨道获取外部电能。

无线电能传输装置包括第一无线电能传输模块和第二无线电能传输模块，第一无线电能传输模块与供电车电气连接，第一无线电能传输模块与供电车一起在供电轨道上运行；第二无线电能传输模块与电动汽车的动力电池电气连接，充放电控制单元与第二无线电能传输模块通信连接，第二无线电能传输模块安装在电动汽车上。

第一无线电能传输模块包括第一双向AC/DC变换单元、第一补偿单元、第一无线电能传输线圈，并且依次电气连接；第二无线电能传输模块包括第二双向AC/DC变换单元、第二补偿单元、第二无线电能传输线圈，并且依次电气连接。

充放电控制单元根据电动汽车车机系统事先设置的指令，在电动车动力电池剩余电量SOC不同状态下切换工作模式。如SOC小于30%时启动充电模式，SOC大于70%时启动放电模式，具体数值司机可在车机系统进行设置调整。

在充电模式下，第一双向AC/DC变换单元将电网输入的交流电先整流滤波为直流电，再转换为高频交流方波信号，经过第一补偿单元谐振补偿后通过第一无线电能传输线圈产生交变磁场；第二双向AC/DC变换单元将通过第二无线电能传输线圈接收的高频交流电经过第二补偿单元后整流滤波为直流电输送给动力电池。

在放电模式下，第二双向AC/DC变换单元将动力电池输出的直流电转换为高频交流方波信号，经过第二补偿单元谐振补偿后通过第二无线电能传输线圈产生交变磁场；第一双向AC/DC变换单元将通过第一无线电能传输线圈接收的高频交流电先整流滤波为直流电，再转换为正弦波交流电输送给电网。

在电动车需要在静止状态下开启无线充放电模式时，则电动车停车前应当缓慢移动车辆位置，从而让电动车上的第二无线电能传输线圈与静止于供电轨道上的第一无线电能传输线圈对齐。这样电动汽车静止状态下既可以通过无线电能传输装置充电（G2V），也可以通过无线电能传输装置放电（V2G）。

在电动车需要在运动状态下开启无线充放电模式时，则电动车通过无线电能传输装置包含的多个传感器，让电动车上的第二无线电能传输线圈与运动于供电轨道上的第一无线电能传输线圈对齐，从而实现电动汽车运动状态下的充放电。

无线电能传输装置还包括供电定位通信模块、车载定位通信模块、对位检测模块。其中供电定位通信模块具体包括有卫星定位模块、无线通信模块、加速度计和陀螺仪，可获取供电车实时的位置信息、速度及加速度信息。

电动汽车上的车载定位通信模块也包括有卫星定位模块、无线通信模块、加速度计和陀螺仪，可获取电动汽车实时的位置信息、速度及加速度信息。

电动汽车上的对位检测模块安装于第二无线电能传输线圈的保护壳表面，对位检测模块具体包括霍尔传感器、检测控制器。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。

当第一无线电能传输线圈与第二无线电能传输线圈靠近时，霍尔传感器刚好处于两者之间，霍尔传感器将检测到的磁场强度信号转变成电信号，比如磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔传感器把检测到的电信号传输给充放电控制单元，充放电控制单元根据磁场强弱变化判断第一无线电能传输线圈与第二无线电能传输线圈是否对位准确。

如果对位不准确，则供电车可参考电动汽车实时的位置信息、速度及加速度信息及时调整自身的运行速度与电动汽车保持同步行驶，以便让第一无线电能传输线圈与第二无线电能传输线圈对位准确。如果对位准确，则根据车机系统的事先设置启动充电模式或者放电模式。

本实用新型的电动汽车V2G无线充放电装置除了可以通过无线电能传输方式给电网放电，也可以给道路侧面的储能单元放电。储能单元与供电轨道内部的输电导体电气连接，储能单元包括有储能电池组，电动汽车动力电池通过放电输出的电能可以临时存储在道路侧面的储能单元，储能单元则可将获得的电能传输给另外一辆电动汽车进行充电，从而形成一个可以将电能从电量充足的电动汽车传输给电量不足电动汽车的内部循环微电网。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种电动汽车V2G无线充放电装置，其特征在于：包括供电轨道、供电车、无线电能传输装置、充放电控制单元；所述供电轨道与外部供电电网电气连接，所述供电车在所述供电轨道上运行并通过所述供电轨道获取外部电能，所述无线电能传输装置包括第一无线电能传输模块和第二无线电能传输模块，所述第一无线电能传输模块与所述供电车电气连接，所述第二无线电能传输模块与电动汽车的动力电池电气连接，所述充放电控制单元与所述第二无线电能传输模块通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车V2G无线充放电装置，其特征在于：所述第一无线电能传输模块包括第一双向AC/DC变换单元、第一补偿单元、第一无线电能传输线圈，并且依次电气连接；所述第二无线电能传输模块包括第二双向AC/DC变换单元、第二补偿单元、第二无线电能传输线圈，并且依次电气连接。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车V2G无线充放电装置，其特征在于：在充电模式下，所述第一双向AC/DC变换单元将电网输入的交流电先整流滤波为直流电，再转换为高频交流方波信号，所述第二双向AC/DC变换单元将接收的高频交流电整流滤波为直流电输送给动力电池；在放电模式下，所述第二双向AC/DC变换单元将动力电池输出的直流电转换为高频交流方波信号，所述第一双向AC/DC变换单元将接收的高频交流电先整流滤波为直流电，再转换为正弦波交流电输送给电网。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车V2G无线充放电装置，其特征在于：所述无线电能传输装置还包括供电定位通信模块、车载定位通信模块、对位检测模块。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车V2G无线充放电装置，其特征在于：还包括储能单元，所述储能单元与所述供电轨道电气连接。

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车V2G无线充放电装置，其特征在于：所述储能单元内部包含储能电池组。