本實(shí)用新型涉及到新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種智能電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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，而對于我國又顯得至關(guān)重要。以我國的石油消耗為例，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)超過國際警戒線標(biāo)準(zhǔn)35％。其中車用燃油消耗占總石油消耗的1/3。因此，開發(fā)、推廣汽車代用燃料和電動(dòng)汽車，降低燃料消耗，對緩解我國環(huán)境污染、保障能源安全和供給以及國家的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。
因?qū)崿F(xiàn)了零排放、技術(shù)相對成熟和經(jīng)濟(jì)性較好，由蓄電池供電的純電動(dòng)汽車成為各國政府鼓勵(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，目前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，各國均大力進(jìn)行充電站建設(shè)來推動(dòng)EV的應(yīng)用，如美國計(jì)劃建設(shè)800萬個(gè)充電站、日本計(jì)劃于2012年在東京建成1000個(gè)充電站等等。
隨著電動(dòng)汽車迎來高速度發(fā)展的時(shí)期，充電樁技術(shù)也會(huì)隨之快速發(fā)展。目前電動(dòng)汽車的充電方法主要有兩種：一種是有線充電，也叫接觸式充電。它主要包括標(biāo)準(zhǔn)充電、決速充電和電池更換3種方式；一種是無線充電，也叫無接觸式充電，這是一種新型的充電方式。它主要利用無線電能傳輸技術(shù)(wireless powertransfer,WPT)，目前無線電能傳輸主要有3種形式：感應(yīng)式、諧振式和微波無線電能傳輸。感應(yīng)式無線輸電是松散耦合結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于可分離變壓器；諧振式無線電能傳輸利用近場電磁共振耦合，可以實(shí)現(xiàn)電能中距離有效傳輸；微波電能傳輸是一種遠(yuǎn)場輻射型能量傳輸方式。由于其傳輸效率很低且容易對人體產(chǎn)生危害，因此不宜用于電動(dòng)汽車無線充電。
相對于電動(dòng)汽車的有線充電而言，無線充電具有使用方便、安全、可靠，沒有電火花和觸電的危險(xiǎn)，無積塵和接觸損耗，無機(jī)械磨損，沒有相應(yīng)的維護(hù)問題，可以適應(yīng)雨雪等惡劣的天氣和環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。此外，WPT用于電動(dòng)汽車充電可以降低人力成本，節(jié)省空間，不影響交通視線等。如果可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的動(dòng)態(tài)無線充電，則可以大幅減少電動(dòng)汽車配備的動(dòng)力電池容量，從而減輕車體重量，降低電動(dòng)汽車的運(yùn)行成本。
已實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)如下：
(1)電動(dòng)汽車感應(yīng)式無線充電技術(shù)
來自于電網(wǎng)的工頻交流電經(jīng)過整流和逆變被轉(zhuǎn)化為高頻交流電，電流通過補(bǔ)償電路到達(dá)原邊發(fā)射線圈，并在線圈中產(chǎn)生高頻電磁場，電動(dòng)汽車上的接收線圈通過電磁場吸收來自原邊的電能，之后再經(jīng)過高頻整流、電池管理電路等環(huán)節(jié)，最終給負(fù)載電池充電。另外，可通過反饋控制使系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)。
感應(yīng)式無線充電技術(shù)的工作頻率相對較低，一般為幾十到幾百kHz之間，可以實(shí)現(xiàn)kW級(jí)功率無線傳輸，近距離傳輸效率一般在90％以上，因此其在電動(dòng)汽車方而的應(yīng)用指日可待。
(2)電動(dòng)汽車諧振式無線充電技術(shù)
諧振式無線充電技術(shù)是基于電磁諧振無線電能傳輸基本思想是:擁有相同自諧振頻率的兩個(gè)線圈可以通過電磁場高效傳能，而頻率不同的物體卻基本不受磁場的影響，它是一種近場非輻射電能傳輸技術(shù)。
電動(dòng)汽車諧振式無線充電系統(tǒng)的基本工作原理為:系統(tǒng)從電網(wǎng)吸收電能，工頻交流電經(jīng)整流濾波和高頻逆變后產(chǎn)生高頻交流電，再經(jīng)功率放大電路和阻抗匹配電路送至發(fā)射線圈，當(dāng)發(fā)射線圈的自諧振頻率與系統(tǒng)頻率相同時(shí)，發(fā)射線圈的電流最大，產(chǎn)生的磁場最強(qiáng)；此時(shí)接收線圈若有相同的自諧振頻率，則會(huì)通過磁場產(chǎn)生很強(qiáng)的耦合，從而實(shí)現(xiàn)電能的高效傳輸。接收線圈中的電能經(jīng)整流濾波和調(diào)節(jié)電路給負(fù)載電池進(jìn)行充電。同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)通過反饋控制環(huán)節(jié)來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。
諧振式WPT有很多優(yōu)點(diǎn)，如傳輸距離較遠(yuǎn)(一般可達(dá)幾米)，對小范圍位置變化不敏感，傳輸效率高等。但是諧振式無線輸電技術(shù)還存在很多問題，如易受到周圍磁性物質(zhì)的影響；頻率相對較高，一般在MHz以上，電路器件要求高；對人體健康影響有待研究等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種智能電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)，其包括車位電能輸出裝置與車載電能接收裝置；
所述車位電能輸出裝置包括主控制器以及與所述主控制器連接的車輛入位檢測電路、通信及ID識(shí)別電路、偏離糾正裝置、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、車位電能輸出變送器；所述車載電能接收裝置包括車載電能接收器、充電管理電路以及一控制面板；
所述車輛入位檢測電路通過傳感器檢測車輛駛?cè)氩l(fā)送檢測信號(hào)至所述主控制器，所述通信及ID識(shí)別電路識(shí)別所述車輛的ID并通過射頻通信發(fā)送至所述主控制器；
所述車載電能接收器檢測電池電量，并發(fā)送至所述控制面板進(jìn)行顯示，用戶通過控制面板發(fā)送開啟充電指令至所述主控制器，所述主控制器控制所述車載電能接收器釋放，電能接收器在重力的作用下垂直落到車位電能輸出裝置上，所述偏離糾正裝置將車位電能輸出變送器移至車載電能接收器下方；
所述電力變頻電路用于將50Hz的交流電轉(zhuǎn)換為20KHz的交變電，并發(fā)送至所述電能輸出變送器，所述車位電能輸出變送器與所述電能接收器組成一個(gè)完整的調(diào)頻變壓器，所述車位電能輸出變壓器輸送交流電至所述調(diào)頻變壓器；
所述充電管理電路與所述電能接收器連接并獲取所述電能接收器接收到的電能值并發(fā)送至所述計(jì)費(fèi)系統(tǒng)；
所述計(jì)費(fèi)系統(tǒng)根據(jù)所述充電管理電路獲取的電能值生成費(fèi)用數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至銀行系統(tǒng)。
較佳地，所述偏離糾正裝置由一個(gè)二維方向可移動(dòng)的裝置帶動(dòng)電能輸出變送器移動(dòng)，以糾正電能輸出變送器與車載電能接收器之間的位置偏離。
較佳地，所述車輛入位檢測電路，采用超聲雷達(dá)檢測車位上方的障礙物，當(dāng)車輛駛?cè)霑r(shí)，車輛底盤阻礙了雷達(dá)波，從而判斷車輛駛?cè)搿?/p>
較佳地，所述監(jiān)控保護(hù)單元用于檢測充電樁的進(jìn)線輸入電壓、充電輸出電壓及電流、充電接口連接狀態(tài)、車載電池管理系統(tǒng)狀態(tài)、車載電池狀態(tài)，當(dāng)檢測到異常狀態(tài)時(shí)，控制電源輸出斷開。
本實(shí)用新型具有以下有益效果：
本實(shí)用新型通過將車載電能接收器直接放置于輸出變送器上，結(jié)合了無線充電的無電接口優(yōu)勢與有線充電的高效性，解決了電能傳輸?shù)木嚯x與效率不可兼得的技術(shù)難題，使設(shè)備能夠安全高效可靠的長期運(yùn)行；其轉(zhuǎn)換效率約等于調(diào)頻變壓器，現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)好，研發(fā)周期短，能夠被迅速優(yōu)化并應(yīng)用于實(shí)際。
本實(shí)用新型通過采用偏離糾正裝置使充電接口設(shè)備可進(jìn)行二維移動(dòng)，車輛駛?cè)霑r(shí)允許一定限度的入位偏差，入庫要求基本等同于標(biāo)準(zhǔn)車位，大大降低了對車主的駕駛要求，具有可操作性，適于實(shí)際開發(fā)需求，可以被廣泛推廣應(yīng)用；
本實(shí)用新型在使用時(shí)，用戶能夠通過控制面板準(zhǔn)確了解車輛的運(yùn)行狀態(tài)，僅需選擇是否進(jìn)行充電即可完成全部充電操作，無需進(jìn)行充電模式等參數(shù)設(shè)置，確保了用戶操作簡單。計(jì)費(fèi)裝置的智能聯(lián)網(wǎng)化將保證用戶在任意充電車位均可進(jìn)行充電，無線ID識(shí)別設(shè)備完成身份驗(yàn)證及自動(dòng)扣費(fèi)，自助票據(jù)打印提供收費(fèi)回執(zhí)，最大化的簡化充電過程，優(yōu)化用戶使用體驗(yàn)。
當(dāng)然，實(shí)施本實(shí)用新型的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
附圖說明
為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的智能電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種智能電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)，其包括車位電能輸出裝置與車載電能接收裝置；
所述車位電能輸出裝置包括主控制器以及與所述主控制器連接的車輛入位檢測電路、通信及ID識(shí)別電路、偏離糾正裝置、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、車位電能輸出變送器；所述車載電能接收裝置包括車載電能接收器、充電管理電路以及一控制面板；
所述車輛入位檢測電路通過傳感器檢測車輛駛?cè)氩l(fā)送檢測信號(hào)至所述主控制器，所述通信及ID識(shí)別電路識(shí)別所述車輛的ID并通過射頻通信發(fā)送至所述主控制器；
所述車載電能接收器檢測電池電量，并發(fā)送至所述控制面板進(jìn)行顯示，用戶通過控制面板發(fā)送開啟充電指令至所述主控制器，所述主控制器控制所述車載電能接收器釋放，電能接收器在重力的作用下垂直落到車位電能輸出裝置上，所述偏離糾正裝置將車位電能輸出變送器移至車載電能接收器下方；
所述電力變頻電路用于將50Hz的交流電轉(zhuǎn)換為20KHz的交變電，并發(fā)送至所述電能輸出變送器，所述車位電能輸出變送器與所述電能接收器組成一個(gè)完整的調(diào)頻變壓器，所述車位電能輸出變壓器輸送交流電至所述調(diào)頻變壓器；
所述充電管理電路與所述電能接收器連接并獲取所述電能接收器接收到的電能值并發(fā)送至所述計(jì)費(fèi)系統(tǒng)；
所述計(jì)費(fèi)系統(tǒng)根據(jù)所述充電管理電路獲取的電能值生成費(fèi)用數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至銀行系統(tǒng)。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)包括無線網(wǎng)絡(luò)通信裝置與計(jì)費(fèi)芯片，計(jì)費(fèi)芯片根據(jù)電能數(shù)據(jù)值產(chǎn)生費(fèi)用數(shù)據(jù)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)通信裝置發(fā)送至銀行系統(tǒng)。
本實(shí)用新型實(shí)施例提供的偏離糾正裝置由一個(gè)二維方向可移動(dòng)的裝置帶動(dòng)電能輸出變送器移動(dòng)，以糾正電能輸出變送器與車載電能接收器之間的位置偏離。本實(shí)施例采用的偏離糾正裝置使充電接口設(shè)備可進(jìn)行50cm*50cm的二維移動(dòng)，車輛駛?cè)霑r(shí)可以有25cm左右的入位偏差，入庫要求基本等同于標(biāo)準(zhǔn)車位，大大降低了對車主的駕駛要求，具有可操作性，適于實(shí)際開發(fā)需求，可以被廣泛推廣應(yīng)用。
其中所述車輛入位檢測電路，采用超聲雷達(dá)檢測車位上方的障礙物，當(dāng)車輛駛?cè)霑r(shí)，車輛底盤阻礙了雷達(dá)波，從而判斷車輛駛?cè)搿?/p>
所述監(jiān)控保護(hù)單元通過多個(gè)傳感器檢測充電樁的進(jìn)線輸入電壓、充電輸出電壓及電流、充電接口連接狀態(tài)、車載電池管理系統(tǒng)狀態(tài)、車載電池狀態(tài)，當(dāng)檢測到異常狀態(tài)時(shí)，控制電源輸出斷開。這里的異常狀態(tài)可以是進(jìn)線輸入電壓、充電輸出電壓及電流高于或低于設(shè)定閾值，充電接口連接不穩(wěn)定，車載電池管理系統(tǒng)狀態(tài)不穩(wěn)定。本實(shí)施例中當(dāng)電池電壓達(dá)到額定值90％時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)降低充電電壓，平滑過度到非充電狀態(tài)，避免完成充電時(shí)突然切斷電源對系統(tǒng)造成的沖擊。充電完成后啟動(dòng)電機(jī)將電能接收器吊回，完成充電全部過程。
本實(shí)用新型通過將車載電能接收器直接放置于輸出變送器上，結(jié)合了無線充電的無電接口優(yōu)勢與有線充電的高效性，解決了電能傳輸?shù)木嚯x與效率不可兼得的技術(shù)難題，使設(shè)備能夠安全高效可靠的長期運(yùn)行；其轉(zhuǎn)換效率約等于調(diào)頻變壓器，現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)好，研發(fā)周期短，能夠被迅速優(yōu)化并應(yīng)用于實(shí)際。
本實(shí)用新型通過采用偏離糾正裝置使充電接口設(shè)備可進(jìn)行二維移動(dòng)，車輛駛?cè)霑r(shí)允許一定限度的入位偏差，入庫要求基本等同于標(biāo)準(zhǔn)車位，大大降低了對車主的駕駛要求，具有可操作性，適于實(shí)際開發(fā)需求，可以被廣泛推廣應(yīng)用；
本實(shí)用新型在使用時(shí)，用戶能夠通過控制面板準(zhǔn)確了解車輛的運(yùn)行狀態(tài)，僅需選擇是否進(jìn)行充電即可完成全部充電操作，無需進(jìn)行充電模式等參數(shù)設(shè)置，確保了用戶操作簡單。計(jì)費(fèi)裝置的智能聯(lián)網(wǎng)化將保證用戶在任意充電車位均可進(jìn)行充電，無線ID識(shí)別設(shè)備完成身份驗(yàn)證及自動(dòng)扣費(fèi)，自助票據(jù)打印提供收費(fèi)回執(zhí)，最大化的簡化充電過程，優(yōu)化用戶使用體驗(yàn)。
以上公開的本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本實(shí)用新型。優(yōu)選實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該實(shí)用新型僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本實(shí)用新型。本實(shí)用新型僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。