一種接收電磁鐵組件位置可調(diào)的電動(dòng)汽車無(wú)線充電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車領(lǐng)域，具體涉及一種接收電磁鐵組件位置可調(diào)的電動(dòng)汽車無(wú)線充電裝置，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車高效充電。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)展電動(dòng)汽車，是世界公認(rèn)的緩解能源短缺和環(huán)境污染的有效策略，而對(duì)于我國(guó)又顯得至關(guān)重要。以我國(guó)的石油消耗為例，2009年石油凈進(jìn)口量約2.04億噸，進(jìn)口依存度達(dá)52%，遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)際警戒線標(biāo)準(zhǔn)35%。其中車用燃油消耗占總石油消耗的1/3。因此，開(kāi)發(fā)、推廣汽車代用燃料和電動(dòng)汽車，降低燃料消耗，對(duì)緩解我國(guó)環(huán)境污染、保障能源安全和供給以及國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]因?qū)崿F(xiàn)了零排放、技術(shù)相對(duì)成熟和經(jīng)濟(jì)性較好，由蓄電池供電的純電動(dòng)汽車[Electric Vehicle, EV】成為各國(guó)政府鼓勵(lì)、各汽車生產(chǎn)商大力發(fā)展的環(huán)保車型受動(dòng)力電池容量的限制，目EV的續(xù)駛里程較短，電池充電站的建設(shè)成為制約EV應(yīng)用、發(fā)展的最大瓶頸為此，各國(guó)均大力進(jìn)行充電站建設(shè)來(lái)推動(dòng)EV的應(yīng)用。
[0004]動(dòng)力電池的電氣充電方法包括接觸式充電和無(wú)線充電【W(wǎng)ireless PowerTransmiss1n, WPUPT便于實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)充電和移動(dòng)式充電，在保證所需行駛里程的前提下，可通過(guò)頻繁充電來(lái)大幅減少EV配備的動(dòng)力電池容量，減輕車體重量，提高能量的有效利用率，推進(jìn)EV的市場(chǎng)化。
[0005]與接觸式充電相比，WPT使用方便、安全，無(wú)火花及觸電危險(xiǎn)，無(wú)積塵和接觸損耗，無(wú)機(jī)械磨損和相應(yīng)的維護(hù)問(wèn)題，可適應(yīng)多種惡劣環(huán)境和天氣。盡管WPT具有上述的眾多優(yōu)點(diǎn)，但其相對(duì)于接觸式供電存在的低效率問(wèn)題制約了其應(yīng)用，也為研發(fā)人員帶來(lái)了挑戰(zhàn)。
[0006]現(xiàn)有的電動(dòng)汽車汽車在限位桿的作用下雖然能大致使發(fā)射端和接收端兩者對(duì)齊，但是對(duì)現(xiàn)有的無(wú)線充電技術(shù)來(lái)講，發(fā)射電磁鐵組件和接收電磁鐵組件之間的位置偏移對(duì)效率影響較大。再者，限位桿并不能為電動(dòng)汽車的左右位置提供約束，而且不一樣型號(hào)的電動(dòng)汽車的長(zhǎng)短寬窄是不一樣的。所以，將電動(dòng)汽車停在車位上發(fā)射電磁鐵組件和接收電磁鐵組件發(fā)生偏移的情況占大多數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)電動(dòng)汽車無(wú)線充電效率低下、對(duì)位偏移的問(wèn)題，以及現(xiàn)有的位置調(diào)節(jié)技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提出了一種設(shè)計(jì)合理、工程量小、易于實(shí)現(xiàn)、節(jié)省成本、智能化程度高、能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)接收電磁鐵組件的位置，從而獲得最大充電效率的電動(dòng)汽車無(wú)線充電裝置。
[0008]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種接收電磁鐵組件位置可調(diào)的電動(dòng)汽車無(wú)線充電裝置，包括設(shè)置在汽車底盤中央的電能接收端1-1，設(shè)置在停車位中央、地面之下的電能發(fā)射端2-1，其特征在于:所述的電能接收端包括接收電磁鐵組件7、控制接收電磁鐵組件左右方向平移的X軸電機(jī)2、控制接收電磁鐵組件前后方向平移的Y軸電機(jī)3和控制接收電磁鐵組件上下方向位移的Z軸電機(jī)4;所述的電能發(fā)射端包括發(fā)射電磁鐵組件8;所述的接收電磁鐵組件7與發(fā)射電磁鐵組件8間隙相對(duì)。
[0009]進(jìn)一步地，所述的電能接收端1-1還包括若干個(gè)排成陣列并設(shè)置在接收電磁鐵組件7上的超聲波探頭6、通過(guò)第一諧振電容15與接收電磁鐵組件7相連的高頻整流單元12、通過(guò)濾波電容16與高頻整流單元12相連的蓄電池13、通過(guò)電池電壓和充電電流檢測(cè)單元14與蓄電池13相連的第一 ARM芯片11;所述的電能發(fā)射端2-1還包括一個(gè)設(shè)置在發(fā)射電磁鐵組件8中央的超聲波探頭6、通過(guò)第二諧振電容15與發(fā)射電磁鐵組件8相連的高頻逆變器24、與高頻逆變器24相連的升降壓斬波電路23、通過(guò)功率因數(shù)補(bǔ)償電容25與升降壓斬波電路23相連的單相橋式不控整流單元22、分別通過(guò)PWM波與升降壓斬波電路23和高頻逆變器24相連的第二 ARM芯片21，單相橋式不控整流單元22接入220V交流電源，第二 ARM芯片21與第一 ARM芯片11通過(guò)無(wú)線信號(hào)通訊。
[0010]進(jìn)一步地，所述的X軸電機(jī)2、Y軸電機(jī)3和Z軸電機(jī)4均為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)式絲桿步進(jìn)電機(jī)，Z軸電機(jī)4與電動(dòng)汽車I的底盤固接，Z軸電機(jī)的電機(jī)軸41下端固接第一連板42，第一連板42滑動(dòng)連接可相對(duì)于第一連板42前后平移的第二連板32;Υ軸電機(jī)3與第一連板42固接，Y軸電機(jī)的電機(jī)軸31前端固接第二連板32;第二連板32滑動(dòng)連接可相對(duì)于第二連板32左右平移的第三連板52;Χ軸電機(jī)2與第二連板32固接，X軸電機(jī)的電機(jī)軸51左端固接第三連板52;第三連板52的下端固接連桿5。
[0011]進(jìn)一步地，所述的高頻整流單元12采用快恢復(fù)二極管。
[0012]進(jìn)一步地，所述的蓄電池13采用三段式充電電路。
[0013]進(jìn)一步地，所述的發(fā)射電磁鐵組件8采用磁芯在下、線圈在上的結(jié)構(gòu)，接收電磁鐵組件7采用磁芯在上、線圈在下的結(jié)構(gòu)，且無(wú)論是發(fā)射電磁鐵組件8還是接收電磁鐵組件7的磁芯為方形、線圈為圓形。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.電動(dòng)汽車無(wú)線充電裝置已經(jīng)有很多形式了，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有的裝置的一些不足，提出了一種新穎的自動(dòng)對(duì)位方法。如果讓安裝在地面上的發(fā)射電磁鐵組件8平移、升降，首先安裝在地面以下的控制設(shè)備就很多，因?yàn)榘l(fā)射電磁鐵組件8—般是非常重的;其次地面以下的空間也要大得多，不僅是埋一個(gè)線圈那么簡(jiǎn)單。相比而言，接收電磁鐵組件一般比較小，移動(dòng)起來(lái)方便，而且控制裝置可以嵌在汽車底盤上，具有工程量小、易于實(shí)現(xiàn)、智能化等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
[0015]2.現(xiàn)在一般的停車位都有限位桿，但是在限位桿的作用下只能做到發(fā)射電磁鐵組件8和接收電磁鐵組件大致對(duì)齊，何況停車位左右方向并沒(méi)有限位裝置，所以很容易發(fā)生左右偏移;再者，不一樣型號(hào)的汽車底盤是不一樣的，而停車位并不能做到只給某一個(gè)型號(hào)的車設(shè)置。所以，本裝置完美的解決了這些問(wèn)題，在一定的偏移范圍內(nèi)，接收電磁鐵組件可以自主平移，在超聲波探頭6的檢測(cè)下自動(dòng)與發(fā)射電磁鐵組件8對(duì)齊，具有智能化、人性化特點(diǎn)，而且節(jié)省時(shí)間，比人工刻意的去移動(dòng)車輛使兩線圈對(duì)齊方便快捷的多。
[0016]3.在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，電動(dòng)汽車無(wú)線充電最大的制約瓶頸還是充電效率問(wèn)題。一般情況下，發(fā)射端和接收端距離越遠(yuǎn)充電效率越低，但是汽車底盤的高度是有一定要求的，不能過(guò)于低，而且越野車的底盤就更高了。所以，要在高底盤的車上采用無(wú)線充電，就必須拉近發(fā)射端和接收端的距離。本裝置采用步進(jìn)電機(jī)控制接收電磁鐵組件的升降，并采用超聲波探頭6檢測(cè)兩者的距離，充電的時(shí)候?qū)⒔邮针姶盆F組件降到合適的位置，大大提高了充電效率。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是圖1中虛圈處的局部結(jié)構(gòu)放大圖。
[0019]圖3是本發(fā)明的電路示意圖。
[0020]圖4是ARM芯片對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0022]—種接收電磁鐵組件位置可調(diào)的電動(dòng)汽車無(wú)線充電系統(tǒng)，由地面固定端【電能發(fā)射端2-1】和車載端【電能接收端1-1】組成。所述電能發(fā)射端由220V交流電源、功率因數(shù)補(bǔ)償電容25、單相橋式不控整流單元22、濾波電路、升降壓斬波電路23、高頻逆變器24以及諧振電容26和發(fā)射電磁鐵組件8、超聲波探頭6組成，220V市電經(jīng)單相橋式不控整流單元22和濾波之后變?yōu)榉€(wěn)定直流，再接入升降壓斬波電路23改變直流電壓，所述升降壓斬波電路23的開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由第二ARM芯片21控制，其設(shè)置是為了能夠控制充電功率，不僅可以保護(hù)電池，而且可以使充電效率時(shí)時(shí)刻刻保持在一個(gè)較高的水平;然后直流電壓經(jīng)過(guò)高頻逆變器24，得到的高頻交流使發(fā)射電磁鐵組件8和功率因數(shù)補(bǔ)償電容25諧振。所述發(fā)射端固定在地面下，發(fā)射電磁鐵組件8中央還固定有一個(gè)超聲波探頭6，超聲波探頭發(fā)射的超聲波由安裝在接收端的若干個(gè)超聲波探頭6接收，發(fā)射和接收的時(shí)間差由第一 ARM芯片計(jì)算，從而得出距離信息。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。超聲波探頭是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，之所以選用是超聲波探頭而非紅外傳感器、霍爾傳感器以及CCD成像傳感器等檢測(cè)方案，原因在于超聲波具有具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度，不易受干擾的優(yōu)點(diǎn)，而且可以同時(shí)完成測(cè)距和定位工作。
[0023]所述電能接收端1-1包括接收電磁鐵組件7、5個(gè)排成陣列的超聲波探頭6、線圈移動(dòng)控制單元、第一 ARM芯片11高頻整流單元12、蓄電池13、電池電壓和充電電流檢測(cè)單元14、諧振電容15以及濾波電容16。電能發(fā)射端2-1的發(fā)射電磁鐵組件8中心固定的超聲波探頭發(fā)射超聲波，在電能接收端的接收電磁鐵組件7的中心和四個(gè)角上分別固定一個(gè)超聲波探頭，四個(gè)角上的超聲波探頭6是用來(lái)檢測(cè)發(fā)射端和接收端偏移的，中心的那個(gè)超聲波探頭6是檢測(cè)發(fā)射端和接收端距離的。
[0024]超聲波探頭6接收到的聲波信號(hào)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后傳遞給第一ARM芯片11，第一ARM芯片11檢測(cè)這四個(gè)電信號(hào)并判斷其大小、強(qiáng)弱，根據(jù)電信號(hào)的大小、強(qiáng)弱判斷接收電磁鐵組件偏離發(fā)射電磁鐵組件8的方向，從而給出X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞給線圈移動(dòng)控制單元，線圈移