[發明專利]協議自適應電動汽車快速無線充電系統

在審

• 申請號: 201610135492.4
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105656217A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 蔡昌松;王軍華;涂聰
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J7/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

技術領域

本發明屬于無線充電技術領域，具體涉及協議自適應電動汽車快速無線充電系統，可以為各種設備提供充電服務，使隨時隨地充電成為可能。

背景技術

如今，全球汽車產量飛速增長，而絕大部分車輛所使用的汽油、柴油導致全球污染的加劇，地球生態平衡遭受破壞。近些年來，國家高度重視清潔能源汽車的研發和使用，出臺多項相關政策鼓勵電動汽車行業的發展，電動汽車的產量逐年提升，因此對充電的需求也日益俱增。傳統的有線電能傳輸過程中會產生火花也存在觸電的危險，還會帶來器件接觸損耗和相應的機械磨損，同時對惡劣天氣與環境的適應性較差。因此本行業在研究傳統有線充電的同時也在大力研究電動汽車無線充電技術。

無線傳能技術包括至少以下三個方向：電磁感應、微波、電磁共振。

電磁感應通過送電線圈和接收線圈之間傳輸電力。當送電線圈中有交變電流通過時，發送（初級）、接收（次級）兩線圈之間產生交替變化的磁束，由此在次級線圈產生隨磁束變化的感應電動勢，通過接收線圈端子對外輸出交變電流。而目前存在的問題是：送電距離比較短（約100mm左右），并且送電與接受兩部分出現較大偏差時，則電力傳輸效率就會明顯下降；功率大小與線圈尺寸直接相關。

微波方式使用2.45GHz的電波發生裝置傳送電力，發送裝置與微波爐使用的“磁控管”基本相同。傳送的微波也是交流電波，可用天線在不同方向接收，用整流電路轉換成直流電為汽車電池充電。為防止充電時微波外漏，充電部分裝有金屬屏蔽裝置。使用中，送電與接收之間的有效屏蔽可防止微波外漏。目前存在的主要問題是，磁控管產生微波時的效率過低，造成許多電力變為熱能被白白消耗。

而電磁共振耦合方式主要由電源、電力輸出、電力接收、整流器等主要部分組成，原理與電磁感應方式基本相同。與電磁感應充電方式不同之處在于，磁共振方式加裝了一個高頻驅動電源，采用兼備線圈和電容器的LC共振電路，而并非由簡單線圈構成送電和接收兩個單元。共振頻率的數值，會隨送電與接收單元之間距離的變化而改變。當傳送距離發生改變時，傳輸效率也會像電磁感應一樣迅速降低。為此，可通過控制電路調整共振頻率，使兩個單元的電路發生共振。在控制回路的作用下改變傳送與接收的頻率，可將電力傳送距離增大至數米左右，同時將兩單元電路的電阻降至最小以提高傳送效率。

傳統的電動汽車無線充電方式存在無法自動判斷、識別適應車載電池使用的通信協議，兼容性差，使用率低，無法對無線供電的發射功率進行控制等問題。

發明內容

本發明的目的是要解決：電動汽車無線充電對環境適應性差，無法自動判斷、識別并且適應車載電池使用的通信協議，充電站和車載電池兼容性差使用率低的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：協議自適應電動汽車快速無線充電系統，包括充電站功率發射單元1和車體功率接收單元7；所述充電站功率發射單元1包括依次連接的電源模塊2、信息解調模塊3、功率控制電路4、功率振蕩模塊5和電磁發射線圈6；所述車體功率接收單元7包括依次連接的電磁接收線圈8、電池信息監測與信息調制單元9、整流穩壓模塊10和車載電池11；所述電磁發射線圈6與所述電磁接收線圈8耦合連接。

進一步，所述電磁發射線圈6和所述電磁接收線圈8之間通過100kHZ頻率磁共振耦合傳輸功率，形成功率傳輸通道；通過433MHz頻率電力載波傳輸信息，形成信息傳遞通道。

進一步，所述信息調制單元3與所述電池信息監測與信息調制單元9之間通過所述信息傳遞通道傳遞車載電池通信協議和車載電池配置信息。

進一步，所述功率振蕩模塊5輸出振蕩頻率為100kHz的高頻振蕩磁場。

更進一步，所述功率控制電路4包括依次連接的協議獲取器41、協議轉換器42和控制模塊43。