電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)及其對(duì)準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)及其對(duì)準(zhǔn)方法，系統(tǒng)包括地面電能發(fā)射裝置和車載電能接收裝置；車載電能發(fā)射裝置包括顯示模塊、車載部分控制器、車載無(wú)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；地面電能發(fā)射裝置包括地面發(fā)射線圈、地面電能發(fā)射電路、驅(qū)動(dòng)模塊、地面部分控制器和地面無(wú)線通信模塊；地面電能發(fā)射裝置置于地面，地面發(fā)射線圈置位于最上面；本發(fā)明在傳統(tǒng)的非接觸式充電的基礎(chǔ)上，添加了以充電效率為控制目標(biāo)的定位對(duì)準(zhǔn)裝置，實(shí)現(xiàn)了充電效率的自動(dòng)優(yōu)化功能；本發(fā)明簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，只需對(duì)充電效率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即可判斷當(dāng)前狀態(tài)是否適合充電。
【專利說(shuō)明】電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)及其對(duì)準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線充電及無(wú)線定位領(lǐng)域，具體涉及一種電磁感應(yīng)式非接觸充電裝置及其對(duì)準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動(dòng)汽車整車技術(shù)和關(guān)鍵零部件技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車電動(dòng)化成為了全球汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，純電動(dòng)汽車等主要采用電能驅(qū)動(dòng)的汽車成為我國(guó)的主要發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]對(duì)于純電動(dòng)汽車的推廣，電能的供給和補(bǔ)充是一個(gè)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(guò)交變電磁場(chǎng)或無(wú)線電波傳遞電能。與傳統(tǒng)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(jié)省電線材料、無(wú)觸電危險(xiǎn)、惡劣天氣條件下適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，便于在停車場(chǎng)和車庫(kù)大面積推廣。因此，非接觸式充電受到越來(lái)越多的汽車廠商和能源供應(yīng)商的重視，相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用在世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家都已廣泛開展。
[0004]對(duì)于一個(gè)完整的電磁感應(yīng)式非接觸式充電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其初級(jí)線圈及次級(jí)線圈位置對(duì)準(zhǔn)程度越高，其充電效率就越高，因此位置對(duì)準(zhǔn)程度也對(duì)電磁感應(yīng)式非接觸式充電系統(tǒng)的效率有著舉足輕重的影響。但是，目前無(wú)線充電系統(tǒng)未考慮位置對(duì)準(zhǔn)方面的問(wèn)題，所做出來(lái)的充電系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室里面效率很高，但到實(shí)際應(yīng)用時(shí)，單純依靠駕駛員的感覺(jué)停車很難使車輛停到指定范圍內(nèi)，從而使充電效率大打折扣，造成電能的巨大浪費(fèi)，又影響充電時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，針對(duì)目前無(wú)線充電系統(tǒng)未考慮位置對(duì)準(zhǔn)方面的問(wèn)題，提出了一種電磁感應(yīng)式非接觸式充電系統(tǒng)以及基于充電效率判斷的位置對(duì)準(zhǔn)方法，通過(guò)調(diào)整位置對(duì)準(zhǔn)，直接監(jiān)控充電效率，使系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)并獲得最優(yōu)充電效率。
[0006]電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)，包括地面電能發(fā)射裝置和車載電能接收裝置；
[0007]車載電能發(fā)射裝置包括顯示模塊、車載部分控制器、車載無(wú)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；
[0008]顯示模塊為人機(jī)交互界面，將位置對(duì)準(zhǔn)信息、電池電量、充電完成信息反饋給駕駛員；
[0009]車載部分控制器監(jiān)測(cè)并控制車載電能接收電路，通過(guò)對(duì)接收功率的計(jì)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(shí)序和穩(wěn)定性，使無(wú)線充電順利進(jìn)行；車載部分控制器控制車載無(wú)線通信模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；車載部分控制器將所需顯示的信息輸出到顯示模塊；
[0010]車載無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與無(wú)線信號(hào)的轉(zhuǎn)換，與地面通信模塊共同實(shí)現(xiàn)車載部分控制器和地面部分控制器的溝通及協(xié)調(diào)控制；[0011]車載電能接收電路將高頻電流整流濾波轉(zhuǎn)換為直流電并提供給電池；
[0012]電池為電動(dòng)車的能量存儲(chǔ)模塊；
[0013]車載接收線圈利用電磁感應(yīng)原理通過(guò)交變磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，并輸送至車載電能接收電路，實(shí)現(xiàn)由地面電能發(fā)射電路至車載電能接收電路的電能傳輸；
[0014]地面電能發(fā)射裝置包括地面發(fā)射線圈、地面電能發(fā)射電路、驅(qū)動(dòng)模塊、地面部分控制器和地面無(wú)線通信模塊；地面電能發(fā)射裝置置于地面，地面發(fā)射線圈置位于最上面；
[0015]地面發(fā)射線圈采用電磁感應(yīng)原理，在地面發(fā)射線圈中通過(guò)高頻的交變電流，該線圈周圍產(chǎn)生高頻的交變磁場(chǎng)；當(dāng)車載接收線圈位于該交變磁場(chǎng)中時(shí)，即產(chǎn)生相應(yīng)的交變電流，從而實(shí)現(xiàn)電力傳輸；
[0016]地面電能發(fā)射模塊將220V/380V，50HZ的家庭/工業(yè)用低頻交流電轉(zhuǎn)化為高壓高頻電流，并通過(guò)地面發(fā)射線圈產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)；
[0017]驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)地面發(fā)射線圈的位移控制；將地面部分控制器的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的位移量，控制地面線圈的位置；
[0018]地面部分控制器通過(guò)采集信號(hào)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)充電邏輯時(shí)序及地面發(fā)射線圈位移的控制；通過(guò)與車載模塊控制器的通信確認(rèn)當(dāng)前狀態(tài)，啟動(dòng)或者停止地面電能發(fā)射電路；通過(guò)車載模塊控制器反饋過(guò)來(lái)的效率增加或降低的信號(hào)，控制移動(dòng)模塊進(jìn)行位移，直至到達(dá)充電效率最高的位置；控制地面無(wú)線通信模塊與車載無(wú)線通信模塊進(jìn)行通信；
[0019]地面無(wú)線通信模塊與車載無(wú)線通信模塊相配合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信功能。
[0020]電磁感應(yīng)式非接觸充電對(duì)準(zhǔn)方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0021]第一步、檢測(cè)設(shè)備及充電條件；當(dāng)電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)啟動(dòng)后，車載部分控制器和地面部分控制器分別檢測(cè)車載電能接收電路和地面電能發(fā)射電路，并確認(rèn)是否適合充電；如果適合充電，進(jìn)入步驟二，如果不適合充電，不開始傳輸電能；
[0022]第二步、傳輸電能；當(dāng)確認(rèn)適合充電時(shí)，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(fā)射電路，進(jìn)行電力傳輸并監(jiān)測(cè)其狀態(tài)；
[0023]第三步、判斷當(dāng)前充電效率是否最優(yōu)并移動(dòng)地面發(fā)射線圈；控制器通過(guò)對(duì)電路狀態(tài)監(jiān)測(cè)，獲得其當(dāng)前充電效率，并對(duì)當(dāng)前充電效率進(jìn)行判斷；當(dāng)充電效率處于最優(yōu)區(qū)間時(shí)，兩充電線圈的位置對(duì)準(zhǔn)，則地面發(fā)射線圈位置不移動(dòng)；當(dāng)充電效率沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)區(qū)間時(shí)，則表示兩線圈的位置沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，此時(shí)地面部分控制器將控制驅(qū)動(dòng)模塊使地面發(fā)射線圈移動(dòng)；地面發(fā)射線圈的移動(dòng)將改變兩線圈的對(duì)準(zhǔn)程度，從而改變系統(tǒng)的充電效率，形成反饋控制；車載部分控制器和地面部分控制器通過(guò)協(xié)調(diào)進(jìn)行反饋控制，從而達(dá)到通過(guò)移動(dòng)線圈對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)充電效率的最優(yōu)化配置；
[0024]第四步、判斷電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)充電是否完成，并結(jié)束充電；在電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)充電時(shí)，車載部分控制器監(jiān)測(cè)電池的電量，并判斷其是否充滿；當(dāng)電池充滿或者車輛需要開動(dòng)時(shí)，車載部分控制器將判斷充電完成并結(jié)束充電。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，使用電磁感應(yīng)方式無(wú)線充電系統(tǒng)包括地面電能發(fā)射裝置和車載電能接收裝置。地面電能發(fā)射裝置和車載電能發(fā)射裝置之間通過(guò)電磁感應(yīng)的方式傳輸電能。其具體方式為，當(dāng)?shù)孛骐娔馨l(fā)射裝置通電時(shí)，會(huì)通過(guò)該裝置的發(fā)射線圈產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，而車載電能接收裝置通過(guò)接收線圈的電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生交變的電流，該交變電流通過(guò)整流電路等轉(zhuǎn)化為直流電給蓄電池充電。[0026]根據(jù)本發(fā)明，該無(wú)線充電系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)方法主要是通過(guò)反饋進(jìn)行充電效率最優(yōu)化配置，當(dāng)充電效率達(dá)到最優(yōu)時(shí)，其位置對(duì)準(zhǔn)的目的也就達(dá)成。該方法通過(guò)檢測(cè)充電電流電壓得出充電效率，通過(guò)移動(dòng)地面電能發(fā)射線圈可以改變充電電流電壓的大小，影響充電效率。因此，移動(dòng)地面電能發(fā)射線圈的位置與充電效率形成反饋。通過(guò)該反饋調(diào)節(jié)，當(dāng)兩線圈完全對(duì)準(zhǔn)時(shí)，其充電效率也達(dá)到最優(yōu)，系統(tǒng)調(diào)整目的達(dá)到。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0028]()在傳統(tǒng)的非接觸式充電的基礎(chǔ)上，添加了以充電效率為控制目標(biāo)的定位對(duì)準(zhǔn)裝置，實(shí)現(xiàn)了充電效率的自動(dòng)優(yōu)化功能；
[0029](2)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，只需對(duì)充電效率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即可判斷當(dāng)前狀態(tài)是否適合充電；
[0030](3)直接以充電效率為控制目標(biāo)，通過(guò)移位對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)效率的最大化，是全閉環(huán)控制系統(tǒng)；相對(duì)以位置為控制目標(biāo)的半閉環(huán)控制系統(tǒng)，減小了不確定度，更加直觀易控且精度也更聞;
[0031](4)系統(tǒng)只需在當(dāng)前無(wú)線充電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上升級(jí)即可，實(shí)現(xiàn)方便；
[0032](5)當(dāng)線圈中有異物或者小動(dòng)物時(shí)，會(huì)影響到充電效率同時(shí)可能對(duì)系統(tǒng)造成損害，通過(guò)對(duì)充電效率的判斷，暫時(shí)停止充電，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能，保護(hù)系統(tǒng)和小動(dòng)物安全。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1:本發(fā)明的無(wú)線充電系統(tǒng)整體機(jī)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2:無(wú)線充電系統(tǒng)模塊圖；
[0035]圖3:本發(fā)明的充電流程。
[0036]圖中:
[0037]01-地面電能發(fā)射裝置 02-車載電能接收裝置
[0038]11-顯示模塊12-車載部分控制器13-車載無(wú)線通信模塊
[0039]14-車載電能接收電路 15-電池16-車載接收線圈
[0040]21-地面接收線圈22-地面電能發(fā)射電路23-驅(qū)動(dòng)電路[0041 ]24-地面部分控制器 25-地面無(wú)線通信模塊
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0043]本發(fā)明的電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)，如圖1、圖2所示，包括地面電能發(fā)射裝置01和車載電能接收裝置02。
[0044]車載電能發(fā)射裝置02包括顯示模塊11、車載部分控制器12、車載無(wú)線通信模塊13、車載電能接收模塊14、電池15和車載接收線圈16。
[0045]車載電能接收裝置02安裝在車上，其中車載接收線圈16被裝在底盤下。
[0046]顯示模塊11為人機(jī)交互界面，通過(guò)該部分將位置對(duì)準(zhǔn)信息、電池電量、充電完成信息反饋給駕駛員。
[0047]車載部分控制器12通過(guò)對(duì)各方面的信息進(jìn)行收集處理得出系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并通過(guò)時(shí)序控制各個(gè)模塊運(yùn)行。其主要任務(wù)有1.監(jiān)測(cè)并控制車載電能接收電路14，通過(guò)對(duì)接收功率的計(jì)算得出充電效率并反饋至地面部分控制器24。2.控制車載電能接收電路14的邏輯時(shí)序、穩(wěn)定性等，使無(wú)線充電順利進(jìn)行。3.控制車載無(wú)線通信模塊13，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
4.將所需顯示的信息輸出到顯示模塊11，實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員的信息反饋。
[0048]車載無(wú)線通信模塊13實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與無(wú)線信號(hào)的轉(zhuǎn)換，與地面通信模塊25共同實(shí)現(xiàn)車載部分控制器12和地面部分控制器24的溝通及協(xié)調(diào)控制。
[0049]車載電能接收電路14為高壓大電流處理電路，將高頻電流整流濾波轉(zhuǎn)換為直流電并提供給電池15。
[0050]電池15是電動(dòng)車的能量存儲(chǔ)模塊，為整車提供動(dòng)力。
[0051]車載接收線圈16利用電磁感應(yīng)原理通過(guò)交變磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流,并輸送至車載電能接收電路14，實(shí)現(xiàn)由地面電能發(fā)射電路22至車載電能接收電路14的電能傳輸。
[0052]地面電能發(fā)射裝置01包括地面發(fā)射線圈21、地面電能發(fā)射電路22、驅(qū)動(dòng)模塊23、地面部分控制器24和地面無(wú)線通信模塊25。
[0053]地面電能發(fā)射裝置01置于地面，其內(nèi)部模塊位于地下，地面發(fā)射線圈置21于最上，該線圈可以移動(dòng)。
[0054]地面發(fā)射線圈21的與車載接收線圈16都是使用電磁感應(yīng)原理，但作用剛好相反。在該線圈中通過(guò)高頻的交變電流，由電磁感應(yīng)原理，該線圈周圍則產(chǎn)生高頻的交變磁場(chǎng)。當(dāng)車載接收線圈16位于該交變磁場(chǎng)中時(shí)，即產(chǎn)生相應(yīng)的交變電流，從而實(shí)現(xiàn)電力傳輸。
[0055]地面電能發(fā)射模塊22同樣為高壓大電流處理電路，主要實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換、交流變直流、高頻逆變等功能，將220V/380V，50HZ的家庭/工業(yè)用低頻交流電轉(zhuǎn)化為高壓高頻電流，并通過(guò)地面發(fā)射線圈21產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)。
[0056]驅(qū)動(dòng)模塊23實(shí)現(xiàn)地面發(fā)射線圈21的位移控制。將地面部分控制器24的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的位移量，控制地面線圈21的位置。其組成方式很多，典型實(shí)例是二維的移動(dòng)平臺(tái)，通過(guò)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制X軸和Y軸的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)定位。
[0057]地面部分控制器24同樣通過(guò)采集信號(hào)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)充電邏輯時(shí)序及地面發(fā)射線圈21位移的控制。其具體功能如下:1.通過(guò)與車載模塊控制器12的通信確認(rèn)當(dāng)前狀態(tài)，啟動(dòng)或者停止地面電能發(fā)射電路22 ；2.通過(guò)車載模塊控制器12反饋過(guò)來(lái)的效率增加或降低的信號(hào)，控制移動(dòng)模塊進(jìn)行位移，直至到達(dá)充電效率最高的位置；3.控制地面無(wú)線通信模塊25與車載無(wú)線通信模塊13進(jìn)行通信。
[0058]地面無(wú)線通信模塊25與車載無(wú)線通信模塊13相配合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信功能。
[0059]車載接收線圈16與地面發(fā)射線圈21之間通過(guò)電磁感應(yīng)耦合進(jìn)行電力輸送，其傳輸效率與兩者間的氣隙大小、線圈對(duì)準(zhǔn)程度相關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)安裝完成以后，兩者之間的氣隙大小隨之固定，因此其傳輸效率的改變主要取決于線圈對(duì)準(zhǔn)程度。
[0060]本發(fā)明的電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)及其對(duì)準(zhǔn)方法，流程如圖3所示，通過(guò)地面電能發(fā)射裝置01和車載電能接收裝置02的配合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)充電的邏輯時(shí)序安排、位置對(duì)準(zhǔn)及充電效率的最優(yōu)化配置。主要步驟如下:
[0061]第一步、檢測(cè)設(shè)備及充電條件。當(dāng)無(wú)線充電系統(tǒng)啟動(dòng)后，車載部分控制器12和地面部分控制器24分別檢測(cè)車載電能接收電路14和地面電能發(fā)射電路22，并確認(rèn)適合充電。當(dāng)電池滿電量、兩線圈之間有異物、線圈損壞、電路故障、通信模塊或控制器故障時(shí)，車載部分控制器12和地面部分控制器24判斷當(dāng)前狀態(tài)不適合充電，將不開始傳輸電能。[0062]第二步、傳輸電能。當(dāng)確認(rèn)適合充電時(shí)，車載部分控制器12和地面部分控制器24將開啟車載電能接收電路14和地面電能發(fā)射電路22，進(jìn)行電力傳輸并監(jiān)測(cè)其狀態(tài)。
[0063]第三步、判斷當(dāng)前充電效率是否最優(yōu)并移動(dòng)地面發(fā)射線圈21。控制器通過(guò)對(duì)電路狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可以獲得其當(dāng)前充電效率，并對(duì)當(dāng)前充電效率進(jìn)行判斷。當(dāng)充電效率處于最優(yōu)區(qū)間時(shí)，兩充電線圈的位置也剛好對(duì)準(zhǔn)，則線圈位置不必移動(dòng)。當(dāng)充電效率沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)區(qū)間時(shí)，則表示兩線圈的位置也沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，此時(shí)地面部分控制器24將控制驅(qū)動(dòng)模塊23使地面發(fā)射線圈21移動(dòng)。地面發(fā)射線圈21的移動(dòng)將改變兩線圈的對(duì)準(zhǔn)程度，從而改變系統(tǒng)的充電效率，形成一個(gè)反饋控制。車載部分控制器12和地面部分控制器24通過(guò)協(xié)調(diào)進(jìn)行反饋控制，從而可以通過(guò)移動(dòng)線圈對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)充電效率的最優(yōu)化配置。
[0064]第四步、判斷系統(tǒng)充電是否完成，并結(jié)束充電。在系統(tǒng)充電時(shí)，車載部分控制器12可以一邊監(jiān)測(cè)電池15的電量，并判斷其是否充滿。當(dāng)電池充滿或者車輛需要開動(dòng)時(shí)，車載部分控制器12將判斷充電完成并結(jié)束充電。
【權(quán)利要求】
1.電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)，包括地面電能發(fā)射裝置和車載電能接收裝置； 車載電能發(fā)射裝置包括顯示模塊、車載部分控制器、車載無(wú)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(jī)交互界面，將位置對(duì)準(zhǔn)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(jiān)測(cè)并控制車載電能接收電路，通過(guò)對(duì)接收功率的計(jì)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(shí)序和穩(wěn)定性，使無(wú)線充電順利進(jìn)行；車載部分控制器控制車載無(wú)線通信模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)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(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與無(wú)線信號(hào)的轉(zhuǎn)換，與地面通信模塊共同實(shí)現(xiàn)車載部分控制器和地面部分控制器的溝通及協(xié)調(diào)控制； 車載電能接收電路將高頻電流整流濾波轉(zhuǎn)換為直流電并提供給電池； 電池為電動(dòng)車的能量存儲(chǔ)模塊； 車載接收線圈利用電磁感應(yīng)原理通過(guò)交變磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，并輸送至車載電能接收電路，實(shí)現(xiàn)由地面電能發(fā)射電路至車載電能接收電路的電能傳輸； 地面電能發(fā)射裝置包括地面發(fā)射線圈、地面電能發(fā)射電路、驅(qū)動(dòng)模塊、地面部分控制器和地面無(wú)線通信模塊；地面電能發(fā)射裝置置于地面，地面發(fā)射線圈置位于最上面； 地面發(fā)射線圈采用電磁感應(yīng)原理，在地面發(fā)射線圈中通過(guò)高頻的交變電流，該線圈周圍產(chǎn)生高頻的交變磁場(chǎng)；當(dāng)車載接收線圈位于該交變磁場(chǎng)中時(shí)，即產(chǎn)生相應(yīng)的交變電流，從而實(shí)現(xiàn)電力傳輸； 地面電能發(fā)射模塊將220V/38`0V，50HZ的家庭/工業(yè)用低頻交流電轉(zhuǎn)化為高壓高頻電流,并通過(guò)地面發(fā)射線圈產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng)； 驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)地面發(fā)射線圈的位移控制；將地面部分控制器的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的位移量，控制地面線圈的位置； 地面部分控制器通過(guò)采集信號(hào)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)充電邏輯時(shí)序及地面發(fā)射線圈位移的控制；通過(guò)與車載模塊控制器的通信確認(rèn)當(dāng)前狀態(tài)，啟動(dòng)或者停止地面電能發(fā)射電路；通過(guò)車載模塊控制器反饋過(guò)來(lái)的效率增加或降低的信號(hào)，控制移動(dòng)模塊進(jìn)行位移，直至到達(dá)充電效率最高的位置；控制地面無(wú)線通信模塊與車載無(wú)線通信模塊進(jìn)行通信； 地面無(wú)線通信模塊與車載無(wú)線通信模塊相配合，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信功能。
2.應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)的電磁感應(yīng)式非接觸充電對(duì)準(zhǔn)方法，包括以下幾個(gè)步驟: 第一步、檢測(cè)設(shè)備及充電條件；當(dāng)電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)啟動(dòng)后，車載部分控制器和地面部分控制器分別檢測(cè)車載電能接收電路和地面電能發(fā)射電路，并確認(rèn)是否適合充電；如果適合充電，進(jìn)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(dāng)確認(rèn)適合充電時(shí)，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(fā)射電路，進(jìn)行電力傳輸并監(jiān)測(cè)其狀態(tài)； 第三步、判斷當(dāng)前充電效率是否最優(yōu)并移動(dòng)地面發(fā)射線圈；控制器通過(guò)對(duì)電路狀態(tài)監(jiān)測(cè)，獲得其當(dāng)前充電效率，并對(duì)當(dāng)前充電效率進(jìn)行判斷；當(dāng)充電效率處于最優(yōu)區(qū)間時(shí)，兩充電線圈的位置對(duì)準(zhǔn)，則地面發(fā)射線圈位置不移動(dòng)；當(dāng)充電效率沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)區(qū)間時(shí)，則表示兩線圈的位置沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，此時(shí)地面部分控制器將控制驅(qū)動(dòng)模塊使地面發(fā)射線圈移動(dòng)；地面發(fā)射線圈的移動(dòng)將改變兩線圈的對(duì)準(zhǔn)程度，從而改變系統(tǒng)的充電效率，形成反饋控制；車載部分控制器和地面部分控制器通過(guò)協(xié)調(diào)進(jìn)行反饋控制，從而達(dá)到通過(guò)移動(dòng)線圈對(duì)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)充電效率的最優(yōu)化配置； 第四步、判斷電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)充電是否完成，并結(jié)束充電；在電磁感應(yīng)式非接觸充電系統(tǒng)充電時(shí)，車載部分控制器監(jiān)測(cè)電池的電量，并判斷其是否充滿；當(dāng)電池充滿或者車輛需要開動(dòng)時(shí)，車載部分控制器將判斷充電完成并結(jié)束充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁感應(yīng)式非接觸充電對(duì)準(zhǔn)方法，所述的第一步中，當(dāng)電池滿電量、兩線圈之間有異物、線圈損壞、電路故障、通信模塊或控制器故障時(shí)，車載部分控制器和地面部分控制器判斷當(dāng)前狀態(tài)不適合充電， 將不開始傳輸電能。
【文檔編號(hào)】H02J17/00GK103633697SQ201310594095
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】周劍文, 楊世春, 李明, 麻翠娟, 龔卓然 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)