[發明專利]電磁感應式非接觸充電系統及其對準方法

無效

• 申請號: 201310594095.X
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103633697A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 周劍文;楊世春;李明;麻翠娟;龔卓然
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J17/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

技術領域

本發明屬于無線充電及無線定位領域，具體涉及一種電磁感應式非接觸充電裝置及其對準方法。

背景技術

隨著電動汽車整車技術和關鍵零部件技術的不斷發展，汽車電動化成為了全球汽車行業的發展趨勢，純電動汽車等主要采用電能驅動的汽車成為我國的主要發展趨勢。

對于純電動汽車的推廣，電能的供給和補充是一個重要的影響因素，因此電池充電方式的選擇極為重要。非接觸式充電不需要電源插頭、插座、電線等連接裝置，它通過交變電磁場或無線電波傳遞電能。與傳統的接觸式充電相比，非接觸式充電具有不用人工插拔電源接頭、節省電線材料、無觸電危險、惡劣天氣條件下適應性強等特點，便于在停車場和車庫大面積推廣。因此，非接觸式充電受到越來越多的汽車廠商和能源供應商的重視，相關技術的研發和應用在世界主要發達國家都已廣泛開展。

對于一個完整的電磁感應式非接觸式充電系統來說，其初級線圈及次級線圈位置對準程度越高，其充電效率就越高，因此位置對準程度也對電磁感應式非接觸式充電系統的效率有著舉足輕重的影響。但是，目前無線充電系統未考慮位置對準方面的問題，所做出來的充電系統在實驗室里面效率很高，但到實際應用時，單純依靠駕駛員的感覺停車很難使車輛停到指定范圍內，從而使充電效率大打折扣，造成電能的巨大浪費，又影響充電時間。

發明內容

本發明為了解決上述問題，針對目前無線充電系統未考慮位置對準方面的問題，提出了一種電磁感應式非接觸式充電系統以及基于充電效率判斷的位置對準方法，通過調整位置對準，直接監控充電效率，使系統在一定范圍內自動對準并獲得最優充電效率。

電磁感應式非接觸充電系統，包括地面電能發射裝置和車載電能接收裝置；

車載電能發射裝置包括顯示模塊、車載部分控制器、車載無線通信模塊、車載電能接收模塊、電池和車載接收線圈；車載電能接收裝置安裝在車上，車載接收線圈被裝在底盤下；

顯示模塊為人機交互界面，將位置對準信息、電池電量、充電完成信息反饋給駕駛員；

車載部分控制器監測并控制車載電能接收電路，通過對接收功率的計算得出充電效率并反饋至地面部分控制器；車載部分控制器控制車載電能接收電路的邏輯時序和穩定性，使無線充電順利進行；車載部分控制器控制車載無線通信模塊，進行數據傳輸；車載部分控制器將所需顯示的信息輸出到顯示模塊；

車載無線通信模塊實現數字信號與無線信號的轉換，與地面通信模塊共同實現車載部分控制器和地面部分控制器的溝通及協調控制；

車載電能接收電路將高頻電流整流濾波轉換為直流電并提供給電池；

電池為電動車的能量存儲模塊；

車載接收線圈利用電磁感應原理通過交變磁場產生感應電流，并輸送至車載電能接收電路，實現由地面電能發射電路至車載電能接收電路的電能傳輸；

地面電能發射裝置包括地面發射線圈、地面電能發射電路、驅動模塊、地面部分控制器和地面無線通信模塊；地面電能發射裝置置于地面，地面發射線圈置位于最上面；

地面發射線圈采用電磁感應原理，在地面發射線圈中通過高頻的交變電流，該線圈周圍產生高頻的交變磁場；當車載接收線圈位于該交變磁場中時，即產生相應的交變電流，從而實現電力傳輸；

地面電能發射模塊將220V/380V，50HZ的家庭/工業用低頻交流電轉化為高壓高頻電流，并通過地面發射線圈產生高頻交變磁場；

驅動模塊實現地面發射線圈的位移控制；將地面部分控制器的數字信號轉化為相應的位移量，控制地面線圈的位置；

地面部分控制器通過采集信號進行分析處理，實現充電邏輯時序及地面發射線圈位移的控制；通過與車載模塊控制器的通信確認當前狀態，啟動或者停止地面電能發射電路；通過車載模塊控制器反饋過來的效率增加或降低的信號，控制移動模塊進行位移，直至到達充電效率最高的位置；控制地面無線通信模塊與車載無線通信模塊進行通信；

地面無線通信模塊與車載無線通信模塊相配合，實現無線通信功能。

電磁感應式非接觸充電對準方法，包括以下幾個步驟：

第一步、檢測設備及充電條件；當電磁感應式非接觸充電系統啟動后，車載部分控制器和地面部分控制器分別檢測車載電能接收電路和地面電能發射電路，并確認是否適合充電；如果適合充電，進入步驟二，如果不適合充電，不開始傳輸電能；

第二步、傳輸電能；當確認適合充電時，車載部分控制器和地面部分控制器將開啟車載電能接收電路和地面電能發射電路，進行電力傳輸并監測其狀態；