一種電動(dòng)汽車無線充電樁的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車無線充電樁，包括：無線發(fā)送端，充電樁電網(wǎng)能量輸出端依次與主MCU、高頻軟開關(guān)、變頻器、高頻升壓變壓器連接輸出高頻電磁功率，然后加載到非對(duì)稱發(fā)射線圈上，所述非對(duì)稱諧振線圈固定在非對(duì)稱發(fā)射線圈上方以加強(qiáng)該方向上的無線傳輸效果；無線接收端，包括協(xié)同工作線圈，所述協(xié)同工作線圈設(shè)置在電動(dòng)汽車底盤和輪胎車轂上，將接收到的高頻電磁信號(hào)經(jīng)高頻降壓變壓器降壓、整流器整流后輸出至電動(dòng)汽車工作電池，所述無線發(fā)送端的變頻器設(shè)有自動(dòng)調(diào)頻電路以檢測(cè)協(xié)同工作線圈位置。本發(fā)明在電動(dòng)汽車底盤、輪胎車轂和頂部設(shè)置無線接收線圈即協(xié)同工作線圈，大大提高了無線傳輸效率。
【專利說明】一種電動(dòng)汽車無線充電粧
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車充電樁領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)汽車無線充電樁。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)汽車充電站是指為電動(dòng)汽車充電的站點(diǎn)，與現(xiàn)在的加油站相似。隨著低碳經(jīng)濟(jì)成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主旋律，電動(dòng)汽車作為新能源戰(zhàn)略和智能電網(wǎng)的重要組成部分，以及國務(wù)院確定的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，必將成為今后中國汽車工業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。當(dāng)前電動(dòng)汽車主要的充電方式有普通充電的充電樁、快速充電的充電站及可更換電池的換電站。但是這三種方式都有一定的弊端，但共同缺陷在于:有線連接的共同標(biāo)準(zhǔn)問題。普通充電方式多為交流充電，一次需要八到十個(gè)小時(shí)才能充滿，這將大量占用充電等待時(shí)間，增大充電站建設(shè)規(guī)模?？焖俪潆姺绞蕉酁橹绷鞒潆?，一次充電需要幾十分鐘，而快速充電會(huì)降低電池的使用壽命，而且對(duì)城市電網(wǎng)的沖擊不可忽視。而更換電池的方式主要面臨的問題有電池的電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn)化、電池的流通管理問題等等。隨著無線充電技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸將目光放在無線充電技術(shù)，研究其在電動(dòng)汽車充電領(lǐng)域的應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種充電靈活、高效的電動(dòng)汽車無線充電樁。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
一種電動(dòng)汽車無線充電樁，包括:
無線發(fā)送端，包括主MCU、高頻軟開關(guān)、變頻器、高頻升壓變壓器、非對(duì)稱發(fā)射線圈及非對(duì)稱諧振線圈，充電樁電網(wǎng)能量輸出端依次與高頻軟開關(guān)、變頻器、高頻升壓變壓器連接輸出高頻電磁功率，然后加載到非對(duì)稱發(fā)射線圈上，所述非對(duì)稱諧振線圈固定在非對(duì)稱發(fā)射線圈上方以加強(qiáng)該方向上的無線傳輸效果；高頻軟開關(guān)、變頻器、高頻升壓變壓器控制端均與主MCU連接；
無線接收端，包括協(xié)同工作線圈，所述協(xié)同工作線圈設(shè)置在電動(dòng)汽車底盤和輪胎車轂上，將接收到的高頻電磁信號(hào)經(jīng)高頻降壓變壓器降壓、整流器整流后輸出至電動(dòng)汽車工作電池，所述無線發(fā)送端的變頻器設(shè)有自動(dòng)調(diào)頻電路以檢測(cè)協(xié)同工作線圈位置。
[0005]更進(jìn)一步的，該充電樁頂端還設(shè)有機(jī)械臂及機(jī)械手，所述非對(duì)稱發(fā)射線圈及非對(duì)稱諧振線圈設(shè)置在機(jī)械手上，所述協(xié)同工作線圈設(shè)置在電動(dòng)汽車車頂，與分對(duì)稱諧振線圈位置對(duì)應(yīng)，機(jī)械臂及機(jī)械手由主MCU驅(qū)動(dòng)三軸電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱諧振線圈與協(xié)同工作線圈的位置對(duì)應(yīng)，保證最大功率。機(jī)械手設(shè)有磁場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)儀，所述磁場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)儀將檢測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)傳輸至主MCU，供主MCU對(duì)機(jī)械臂及機(jī)械手位置進(jìn)行調(diào)整。
[0006]更進(jìn)一步的，所述非對(duì)稱發(fā)射線圈為發(fā)射線圈陣列，由多個(gè)非對(duì)稱發(fā)射線圈并聯(lián)在充電樁電網(wǎng)交流母線上，所述非對(duì)稱發(fā)射線圈分別與共用可調(diào)諧振電容構(gòu)成LC串聯(lián)諧振電路，非對(duì)稱發(fā)射線圈下方與側(cè)面鋪設(shè)有高導(dǎo)磁鐵氧體。
[0007]更進(jìn)一步的，所述非對(duì)稱發(fā)射線圈由若干組發(fā)射線圈交叉循環(huán)并沿直線鋪展而成，循環(huán)周期長(zhǎng)度為60cm，非對(duì)稱發(fā)射線圈下方與側(cè)面鋪設(shè)有高導(dǎo)磁鐵氧體。
[0008]更進(jìn)一步的，所述非對(duì)稱諧振線圈為平面矩形螺旋漸開型結(jié)構(gòu)，最外層邊長(zhǎng)為60cm,非對(duì)稱諧振線圈固定于非對(duì)稱發(fā)射線圈線圈25cm。
[0009]更進(jìn)一步的，所述協(xié)同工作線圈由單匝無緣諧振器與多匝感應(yīng)線圈共同組成，所述單匝無緣諧振器并聯(lián)有耐高壓金屬薄膜電容，所述多匝感應(yīng)線圈串聯(lián)有耐高壓金屬薄膜電容，多匝感應(yīng)線圈平鋪在高導(dǎo)磁鐵氧體平板上。
[0010]更進(jìn)一步的，所述高頻軟開關(guān)為單管準(zhǔn)諧振PWM零電壓軟開關(guān)。
[0011]更進(jìn)一步的，所述無線接收端設(shè)有從MCU，所述從MCU與高頻降壓變壓器連接，并與主MCU進(jìn)行無線通信，從MCU對(duì)電動(dòng)汽車工作電池充電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并實(shí)時(shí)傳送給主MCU,主MCU對(duì)傳輸電量計(jì)量計(jì)費(fèi)，并完成金融交易。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車無線充電樁避免了有線充電的缺陷，同時(shí)在電動(dòng)汽車底盤、輪胎車轂和頂部設(shè)置無線接收線圈即協(xié)同工作線圈，大大提高了無線傳輸效率；可以將該無線充電樁安裝在車庫或停車場(chǎng)，使電動(dòng)汽車在停車時(shí)進(jìn)行充電，避免了等待時(shí)間；另外本發(fā)明采用非對(duì)稱發(fā)射線圈使高能磁場(chǎng)能量集中在發(fā)射線圈附近，并由非對(duì)稱諧振線圈增強(qiáng)磁場(chǎng)，同樣提高了無線傳輸效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明提供的無線充電樁結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明非對(duì)稱發(fā)射線圈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明非對(duì)稱諧振線圈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明協(xié)同工作線圈結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0018]如圖1所示,一種電動(dòng)汽車無線充電樁I,包括:
無線發(fā)送端5，包括主MCU、高頻軟開關(guān)、變頻器、高頻升壓變壓器、非對(duì)稱發(fā)射線圈及非對(duì)稱諧振線圈，充電樁電網(wǎng)能量輸出端依次與高頻軟開關(guān)、變頻器、高頻升壓變壓器連接輸出高頻電磁功率，然后加載到非對(duì)稱發(fā)射線圈上，所述非對(duì)稱諧振線圈固定在非對(duì)稱發(fā)射線圈上方以加強(qiáng)該方向上的無線傳輸效果；高頻軟開關(guān)、變頻器、高頻升壓變壓器控制端均與主MCU連接；
無線接收端4，包括協(xié)同工作線圈，所述協(xié)同工作線圈設(shè)置在電動(dòng)汽車底盤和輪胎車轂上，將接收到的高頻電磁信號(hào)經(jīng)高頻降壓變壓器降壓、整流器整流后輸出至電動(dòng)汽車工作電池，所述無線發(fā)送端的變頻器設(shè)有自動(dòng)調(diào)頻電路以檢測(cè)協(xié)同工作線圈位置。
[0019]更進(jìn)一步的，該充電樁頂端還設(shè)有機(jī)械臂2及機(jī)械手3，所述非對(duì)稱發(fā)射線圈及非對(duì)稱諧振線圈設(shè)置在機(jī)械手3上，所述協(xié)同工作線圈設(shè)置在電動(dòng)汽車車頂，與分對(duì)稱諧振線圈位置對(duì)應(yīng)，機(jī)械臂及機(jī)械手由主MCU驅(qū)動(dòng)三軸電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱諧振線圈與協(xié)同工作線圈的位置對(duì)應(yīng)，保證最大傳輸功率。機(jī)械手設(shè)有磁場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)儀，所述磁場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)儀將檢測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)傳輸至主MCU，供主MCU對(duì)機(jī)械臂及機(jī)械手位置進(jìn)行調(diào)整。
[0020]另外，如圖2所示，非對(duì)稱發(fā)射線圈為發(fā)射線圈陣列，由多個(gè)發(fā)射線圈9并聯(lián)在充電樁電網(wǎng)交流母線上，非對(duì)稱發(fā)射線圈下方與側(cè)面鋪設(shè)有高導(dǎo)磁鐵氧體8?；蛘叻菍?duì)稱發(fā)射線圈由若干組發(fā)射線圈交叉循環(huán)并沿直線鋪展而成，循環(huán)周期長(zhǎng)度為60cm，非對(duì)稱發(fā)射線圈下方與側(cè)面鋪設(shè)有高導(dǎo)磁鐵氧體。協(xié)同工作線圈由單匝無緣諧振器7與多匝感應(yīng)線圈6共同組成，所述單匝無緣諧振器7并聯(lián)有耐高壓金屬薄膜電容，所述多匝感應(yīng)線圈6串聯(lián)有耐高壓金屬薄膜電容，多匝感應(yīng)線圈6平鋪在高導(dǎo)磁鐵氧體平板上。
[0021]如圖3所示，非對(duì)稱諧振線圈，諧振線圈10與共用可調(diào)諧振電容11構(gòu)成LC串聯(lián)諧振電路，優(yōu)選為平面矩形螺旋漸開型結(jié)構(gòu)，最外層邊長(zhǎng)為60cm，非對(duì)稱諧振線圈固定于每個(gè)非對(duì)稱發(fā)射線圈線圈上方25cm (機(jī)械手處則位于下方)。
[0022]高頻軟開關(guān)為單管準(zhǔn)諧振PWM零電壓軟開關(guān)。
[0023]無線接收端設(shè)有從MCU，所述從MCU與高頻降壓變壓器連接，并與主MCU進(jìn)行無線通信，從MCU對(duì)電動(dòng)汽車工作電池充電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并實(shí)時(shí)傳送給主MCU，主MCU對(duì)傳輸電量計(jì)量計(jì)費(fèi)，并完成金融交易。
[0024]該無線充電樁安裝在車庫或停車場(chǎng)，當(dāng)電動(dòng)汽車行駛至無線充電樁處，車庫或停車場(chǎng)地面設(shè)置電動(dòng)汽車前輪和后輪鎖定裝置，對(duì)電動(dòng)汽車位置進(jìn)行鎖定，開啟充電后，主MCU按磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)操作手位置進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完成，電動(dòng)汽車底盤和輪胎車轂對(duì)應(yīng)的非對(duì)稱發(fā)射線圈開啟工作，進(jìn)行無線充電。
[0025]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車無線充電樁，其特征在于包括: 無線發(fā)送端，包括主MCU、高頻軟開關(guān)、變頻器、高頻升壓變壓器、非對(duì)稱發(fā)射線圈及非對(duì)稱諧振線圈，充電樁電網(wǎng)能量輸出端依次與高頻軟開關(guān)、變頻器、高頻升壓變壓器連接輸出高頻電磁功率，然后加載到非對(duì)稱發(fā)射線圈上，所述非對(duì)稱諧振線圈固定在非對(duì)稱發(fā)射線圈上方以加強(qiáng)該方向上的無線傳輸效果；高頻軟開關(guān)、變頻器、高頻升壓變壓器控制端均與主MCU連接； 無線接收端，包括協(xié)同工作線圈，所述協(xié)同工作線圈設(shè)置在電動(dòng)汽車底盤和輪胎車轂上，將接收到的高頻電磁信號(hào)經(jīng)高頻降壓變壓器降壓、整流器整流后輸出至電動(dòng)汽車工作電池，所述無線發(fā)送端的變頻器設(shè)有自動(dòng)調(diào)頻電路以檢測(cè)協(xié)同工作線圈位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車無線充電樁，其特征在于:該充電樁頂端還設(shè)有機(jī)械臂及機(jī)械手，所述非對(duì)稱發(fā)射線圈及非對(duì)稱諧振線圈設(shè)置在機(jī)械手上，所述協(xié)同工作線圈設(shè)置在電動(dòng)汽車車頂，與分對(duì)稱諧振線圈位置對(duì)應(yīng)，所述機(jī)械手設(shè)有磁場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)儀，所述磁場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)儀將檢測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)傳輸至主MCU。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電動(dòng)汽車無線充電樁，其特征在于:所述非對(duì)稱發(fā)射線圈為發(fā)射線圈陣列，由多個(gè)非對(duì)稱發(fā)射線圈并聯(lián)在充電樁電網(wǎng)交流母線上，所述非對(duì)稱發(fā)射線圈分別與共用可調(diào)諧振電容構(gòu)成LC串聯(lián)諧振電路，非對(duì)稱發(fā)射線圈下方與側(cè)面鋪設(shè)有高導(dǎo)磁鐵氧體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電動(dòng)汽車無線充電樁，其特征在于:所述非對(duì)稱發(fā)射線圈由若干組發(fā)射線圈交叉循環(huán)并沿直線鋪展而成，循環(huán)周期長(zhǎng)度為60cm，非對(duì)稱發(fā)射線圈下方與側(cè)面鋪設(shè)有高導(dǎo)磁鐵氧體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電動(dòng)汽車無線充電樁，其特征在于:所述非對(duì)稱諧振線圈為平面矩形螺旋漸開型結(jié)構(gòu)，最外層邊長(zhǎng)為60cm，非對(duì)稱諧振線圈固定于非對(duì)稱發(fā)射線圈線圈25cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車無線充電樁，其特征在于:所述協(xié)同工作線圈由單匝無緣諧振器與多匝感應(yīng)線圈共同組成，所述單匝無緣諧振器并聯(lián)有耐高壓金屬薄膜電容，所述多匝感應(yīng)線圈串聯(lián)有耐高壓金屬薄膜電容，多匝感應(yīng)線圈平鋪在高導(dǎo)磁鐵氧體平板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車無線充電樁，其特征在于:所述高頻軟開關(guān)為單管準(zhǔn)諧振PWM零電壓軟開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車無線充電樁，其特征在于:所述無線接收端設(shè)有從MCU，所述從MCU與高頻降壓變壓器連接，并與主MCU進(jìn)行無線通信。
【文檔編號(hào)】H02J7/02GK104362715SQ201410730752
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】馬浩, 周志堅(jiān), 陳凡明, 楊勇, 呂昭家, 楊寧, 李青 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司, 山東魯能智能技術(shù)有限公司