CN202906546U - 无线电动汽车充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种无线电动汽车充电系统，包括无线电能传输装置和无线电能接收装置，其中，无线电能传输装置包括：第一无线通信单元、中央处理单元、电能输入端和电能调控传输单元；无线电能接收装置包括：第二无线通信单元、电能接收单元和充电管理单元。当电动汽车驶入充电区域后就可以实现利用本无线电动汽车充电系统实现自动充电，不需要人手工充电，同时，本无线电动汽车充电系统区别于传统的接触式充电，通过无线传输电能更加安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种无线电动汽车充电系统。
背景技术
目前市场上常见的电动汽车是以电能作为驱动动力的汽车，有着环保，污染少等特点，因此，电动汽车受到了高度重视。欧美及中国等国家投入重金，鼓励科研机构和企业等部门推进电动汽车的研发、生产。同时，对电动汽车的购买也有一定的补贴。但由于电动汽车电池存储的电能有限，不能满足远距离长途行驶，严重制约了电动汽车的发展和推广。如何对电动汽车及时、快速的补充电能，成为电动汽车普及的关键因素之一。
目前，对电动汽车充电的方式有直接接触充电和非接触充电。现在大部分采用的是接触充电。但由于接触充电需要接触，接触点间瞬间通有高压大电流，存在潜在危险，而且容易受到污染，雨水等影响，使得接触充电不是最佳的充电方式。而在非接触充电中，由于电磁谐振无线充电方式有着传输距离较远，电能功率传输小，难以满足电动汽车对安全、快速的充电要求。此外，现有的充电系统也不能实现对驶入充电区域的电动汽车进行自动识别并充电。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种无线电动汽车充电系统，旨在提供一种安全的、可以对进行充电区域的电动汽车进行自动充电的无线电动汽车充电系统。
为了达到上述目的，本实用新型提出一种无线电动汽车充电系统，包括无线电能传输装置和无线电能接收装置，其中，
所述无线电能传输装置包括：
接收电池需求信号的第一无线通信单元；
用于将电池需求信号转换处理的中央处理单元；
用于接收电能的电能输入端；
与所述中央处理单元连接且与所述电能输入端连接的用于调控输入电源参数并传输电能的电能调控传输单元；
所述无线电能接收装置包括：
用于发送电池需求信号的第二无线通信单元；
用于接收所述电能调控传输单元输出电能的电能接收单元；
与所述第二无线通信单元连接且与所述电能接收单元连接的用于读取充电汽车电池信息并发送至所述第二无线通信单元的充电管理单元。
优选地，所述无线电能传输装置还包括与所述中央处理单元连接的用于显示充电状态的显示单元。
优选地，所述中央处理单元包括与所述第一无线通信单元连接且与所述显示单元连接的用于处理来自第一无线通信单元数据的第一中央处理器。
优选地，所述中央处理单元还包括与所述第一中央处理器连接的存储器。
优选地，所述电能调控传输单元包括：与所述电能输入端连接的开关、以及与该开关依次连接的控制器、振荡器、功放和发射线圈，所述控制器还分别与所述振荡器、功放和第一中央处理器连接，所述开关与所述第一中央处理器连接。
优选地，所述控制器和振荡器之间还设有用于将交流电源转化为直流电源的AC/DC转换单元。
优选地，所述发射线圈和功放之间还设有用于检测所述发射线圈信号的第一检测模块，该第一检测模块还与所述第一中央处理器连接。
优选地，所述充电管理单元包括：
与所述第二无线通信单元连接的第二中央处理器；
与该第二中央处理器连接的用于检测电动汽车电池相关数据的第二检测模块；
与所述第二中央处理器连接且与所述电能接收单元连接的DC/DC转换单元；
与该DC/DC转换单元连接且与所述第二检测模块连接的电动汽车电池。
通过设定充电管理单元检测电动汽车是否在充电区域中内并读取电动汽车电池的型号并自动进行电动汽车的电池充电，使本无线电动汽车充电系统在电动汽车驶入充电区域后就可以实现自动充电，不需要人工将电池与电源连接进行充电，同时，本无线电动汽车充电系统区别于传统的接触式充电，通过无线传输电能更加安全。
附图说明
图1为本实用新型无线电动汽车充电系统的结构示意图；
图2为本实用新型无线电动汽车充电系统中无线电能传输装置的结构示意图；
图3为本实用新型无线电动汽车充电系统中无线电能接收装置的结构示意图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例就本实用新型的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1，图1为本实用新型无线电动汽车充电系统的结构示意图。
本实施例中，一种无线电动汽车充电系统，包括无线电能传输装置10和无线电能接收装置20，其中，
无线电能传输装置10包括：接收无线电能接收装置20发出电池需求信号的第一无线通信单元11；与第一无线通信单元11连接的用于将电池需求信号转换处理的中央处理单元12；与外部电源连接的用于接收电能的电能输入端13；与中央处理单元12连接且与电能输入端13连接的用于调控输入电源参数的并传输电能的电能调控传输单元14。
无线电能接收装置20包括：与第一无线通信单元11无线连接的用于发送电池需求信号的第二无线通信单元21；与电能调控传输单元14无线连接的用于接收电能调控传输单元14输出电能的电能接收单元22；与第二无线通信单元21连接且与电能接收单元22连接的用于读取充电汽车电池信息并发送给第二无线通信单元21的充电管理单元23。
中央处理单元12用来接收来至第一无线通信单元11和电能调控传输单元14来的信号，并控制电能调控传输单元14输出电能的相关参数。充电管理单元23可以检测电动汽车的存在与否，并读取电池型号，调制电能接收单元22传输来的电参数等。充电管理单元23将电动汽车的型号发送到第二无线通信单元21，并接收从电能接收单元22传输过来的电能用来给电动汽车电池的充电。
本无线电动汽车充电系统的无线电能接收装置安装于电动汽车上。工作时，充电管理单元23首先检测电动汽车是否行驶到该充电区域内，如果检测结果为否，则继续检测；检测结果为是，则充电管理单元23先读取电动汽车的ID（Identity，身份标识码）、电动汽车的型号以及用于无线充电的电磁谐振频率等。读取后将这些信息经第二无线通信单元21无线传输给第一无线通信单元11，然后，中央处理单元12接收从第一无线通信单元11传输过来的充电的相应信号后，经过分析、处理，从而控制电能调控传输单元14将从电能输入端13输入的电压调整到合适的电压、电流和频率等参数后，再通过电能调控传输单元14无线传送电能给到电能接收单元22，电能接收单元22再将此电能输出给到充电管理单元23后，在充电管理单元23中完成持续对电动汽车的电池进行充电的过程。此外，第一无线通信单元11与第二无线通信单元21之间的通信方式可以是蓝牙、UWB (Ultra Wideband，超宽带)、RFID（Radio Frequency Identification，射频识别技术）和ZigBee（紫蜂）等短距离通信方式，传输的数据为自动检测充电区域的是否存在、电动汽车ID（Identity，身份标识号码）以及电动汽车电池型号如充电电压、电流、电量等。
通过设定充电管理单元23检测电动汽车是否在充电区域中内并读取电动汽车电池的型号并自动进行电动汽车的电池充电，使本无线电动汽车充电系统在电动汽车驶入充电区域后就可以实现自动充电，不需要人工将电池与电源连接进行充电，同时，本无线电动汽车充电系统区别于传统的接触式充电，通过无线传输电能更加安全。
在上述实施例中，无线电能传输装置10还包括与中央处理单元12连接的用于显示充电状态的显示单元15。中央处理单元12接收来至第一无线通信单元11和电能调控传输单元14来的信号后，在显示单元15显示当前电动汽车ID、充电状态、充电电量和充电时间等信息，以便了解当前电动汽车的充电状态。
通过设置显示单元15，使本无线电动汽车充电系统工作实现可视化，用户可以从显示单元15里直观地看到电动汽车充电状态的相关信息。
参照图2和图3，图2为本实用新型无线电动汽车充电系统中无线电能传输装置的结构示意图；图3为本实用新型无线电动汽车充电系统中无线电能接收装置的结构示意图。
具体地，中央处理单元12包括：与第一无线通信单元11连接且与显示单元15连接的用于处理来自第一无线通信单元11数据的第一中央处理器121。
具体地，电能调控传输单元14包括：与电能输入端13连接的开关141、以及与该开关141依次连接的控制器142、振荡器143、功放144和发射线圈145，控制器142还分别与振荡器143、功放144和第一中央处理器121连接，开关141与第一中央处理器121连接。
具体地，充电管理单元23包括：与第二无线通信单元21连接的第二中央处理器231、与该第二中央处理器231连接的用于检测电动汽车电池相关数据的第二检测模块232、与第二中央处理器231连接且与电能接收单元22连接的DC/DC转换单元233、与该DC/DC转换单元233连接且与第二检测模块232连接的电动汽车电池234。
工作时，无线电能接收装置20的充电管理单元23中的第二检测模块232检测电动汽车是否在充电区域内。如果检测结果为否，则继续检测；检测结果为是，则读取电动汽车的ID和电动汽车电池234的充电型号，以及用于无线充电的电磁谐振频率等数据，读取后将这些数据传输到第二中央处理器231，经第二中央处理器231处理，一方面作为对控制DC/DC转换单元233的调控信号，同时另一方面第二中央处理器231将电动汽车电池234的型号、谐振频率等信息经第二无线通信单元21无线传输给无线电能传输装置10中的第一无线通信单元11。第一中央处理器121接收到第一无线通信单元11传输的数据后，经过分析、处理，确定电能调控传输单元14要输出的电压、电流、频率等参数。然后将这些参数转化为相应的控制信号。控制器142再根据第一中央处理器121的控制信号来确定调频信号，来调节振荡器143的输出频率，并确定调节功放144的输出功率，以及电流、电压等参数。然后，发射线圈145和电能接收单元22产生谐振，将电能无线传输到电能接收装置。在电能接收单元22内经整流、滤波电路，输出直流电。由于输出的直流电，在传输的过程中存在不确定因素，有可能存在不满足充电的情况。这时，直流电流经DC/DC转换单元233再次调节后，然后对电池进行充电更加安全可靠。同时，DC/DC转换单元233控制信号发送至第二中央处理器231。在对电池的整个充电过程中，第二检测模块232一直检测充电状态，并经第二无线通信单元21传输无线信号至第一无线通信单元11，再传输给第一中央处理器121。整个监控过程由第一中央处理器121、控制器142、第二检测模块232、第二中央处理器231完成。
在无线电能接收装置20中，电动汽车电池234、第二检测模块232、第二中央处理器231和DC/DC转换单元233构成闭环，从而实现了对充电过程的精确调控。
在上述实施例中，发射线圈145和功放144之间还设有用于检测发射线圈145信号的第一检测模块146，该第一检测模块146还与第一中央处理器121连接。
第一检测模块146检测用来检测流向发射线圈145的电信号，如电压、电流是否满足待充电电池的型号要求。在整个充电过程中，实时监控这些电信号，并且传输给中央处理单元12作为发出控制信号的参考数据。第一检测模块146检测频率、电流、电压这些电参数，并传输到第一中央处理器121作为反馈信号，从而构成闭环控制。
通过设置第一检测模块146，使无线电能传输装置10中的第一中央处理器121、控制器142和第一检测模块146组成一个闭环控制，进而提高了整个无线电动汽车充电系统的控制精度。
在上述实施例中，控制器142和振荡器143之间还设有用于将交流电源转化为直流电源的AC/DC转换单元147。当第一中央处理器121接通开关141后，电能输入端13接入外界电源，控制器142首先检测是交流还是直流，如果为交流电，则经由控制器142的交流输出端，再传输到AC/DC转换单元147再依次经过振荡器143、功放144，再传输到发射线圈145。如果是直流电则不需要流经AC/DC转换，经控制器142直接流入振荡器143。这样，从电能输入端13输入的电能可以为市电，也可以为利用太阳能、风能发出的直流电。
通过设置AC/DC转换单元147，使电能输入端13接入的电源可以为直流电，也可以为交流电。
在上述实施例中，中央处理单元12还包括与第一中央处理器121连接的存储器122。第一中央处理器121可以将充电的关键数据，比如电动汽车ID、电池型号、谐振频率、充电电量和充电时间等存储在存储器122中，以备用户查询。
通过设置存储器122，使用户后续可以方便的查询充电过的电动汽车的历史信息。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种无线电动汽车充电系统，其特征在于，包括无线电能传输装置和无线电能接收装置，其中，
所述无线电能传输装置包括：
接收电池需求信号的第一无线通信单元；
用于将电池需求信号转换处理的中央处理单元；
用于接收电能的电能输入端；
与所述中央处理单元连接且与所述电能输入端连接的用于调控输入电源参数并传输电能的电能调控传输单元；
所述无线电能接收装置包括：
用于发送电池需求信号的第二无线通信单元；
用于接收所述电能调控传输单元输出电能的电能接收单元；
与所述第二无线通信单元连接且与所述电能接收单元连接的用于读取充电汽车电池信息并发送至所述第二无线通信单元的充电管理单元。
2.如权利要求1所述的无线电动汽车充电系统，其特征在于，所述无线电能传输装置还包括与所述中央处理单元连接的用于显示充电状态的显示单元。
3.如权利要求2所述的无线电动汽车充电系统，其特征在于，所述中央处理单元包括与所述第一无线通信单元连接且与所述显示单元连接的用于处理来自第一无线通信单元数据的第一中央处理器。
4.如权利要求3所述的无线电动汽车充电系统，其特征在于，所述中央处理单元还包括与所述第一中央处理器连接的存储器。
5.如权利要求4所述的无线电动汽车充电系统，其特征在于，所述电能调控传输单元包括：与所述电能输入端连接的开关、以及与该开关依次连接的控制器、振荡器、功放和发射线圈，所述控制器还分别与所述振荡器、功放和第一中央处理器连接，所述开关与所述第一中央处理器连接。
6.如权利要求5所述的无线电动汽车充电系统，其特征在于，所述控制器和振荡器之间还设有用于将交流电源转化为直流电源的AC/DC转换单元。
7.如权利要求6所述的无线电动汽车充电系统，其特征在于，所述发射线圈和功放之间还设有用于检测所述发射线圈信号的第一检测模块，该第一检测模块还与所述第一中央处理器连接。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的无线电动汽车充电系统，其特征在于，所述充电管理单元包括：
与所述第二无线通信单元连接的第二中央处理器；
与该第二中央处理器连接的用于检测电动汽车电池相关数据的第二检测模块；
与所述第二中央处理器连接且与所述电能接收单元连接的DC/DC转换单元；
与该DC/DC转换单元连接且与所述第二检测模块连接的电动汽车电池。
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