一種電動汽車的無線充電系統的製作方法
2023-05-28 07:08:06
一種電動汽車的無線充電系統的製作方法
【專利摘要】本發明提出一種電動汽車的無線充電系統，包括：電能提供裝置，電能提供裝置包括：LLC諧振電源模塊用於將輸入交流電轉換為預設頻率的諧振信號；初級線圈設置在初級磁芯之中，且初級線圈與LLC諧振電源模塊相連，初級線圈用於根據諧振信號發射電磁信號；以及電能接收裝置，電能接收裝置設置在電動汽車之上，包括：次級線圈設置在次級磁芯之中，當次級線圈與初級線圈之間的距離在預設範圍之內時，次級線圈根據初級線圈發射的電磁信號生成感應電流；充電控制模塊與次級線圈相連，用於將感應電流轉換為直流電以為電動汽車中的電池進行充電。採用本發明的電動汽車的無線充電系統，操作簡單，節約了空間資源，此外，安全性能大幅度提高。
【專利說明】—種電動汽車的無線充電系統【技術領域】
[0001]本發明涉及電動汽車【技術領域】，特別涉及一種電動汽車的無線充電系統。
【背景技術】
[0002]目前，電動汽車充電主要以有線充電技術即傳導充電技術為主。關於有線充電技術，在美國、歐洲和中國都有相應的標準對其進行規範，該充電方式最大的特點就是採用線束將供電設備的電能傳輸到電動車的儲能電池包中。常見的有線充電方式有兩種:直流傳導有線充電和交流傳導有線充電。直流傳導有線充電是指將電能轉換裝置放在車外部例如非車載充電器，即在車輛外部完成與車載儲能電池包的電能匹配。交流傳導有線充電是指將電能轉換裝置放在車內部，即車載電能匹配裝置例如車載充電器。一般情況下，非車載充電器沒有過多的體積和重量限制，輸出功率可以很大，適合於充電站快速充電場合，而車載充電器由於是放置於車上，體積和重量都受到嚴格限制，故充電功率較小，適合於家用慢速充電場合。
[0003]現有技術存在的缺點是:設備的移動搬運和電源的引線過長，操作繁瑣，設備以及在對電動汽車充電時，其公共佔地面積過大，導致較大的空間資源浪費，在人工操作過程中，頻繁的充電操作，極易出現設備的過度磨損和金屬接觸端子的老化。由於充電操作環節一般都為高壓電，存在著嚴重的安全隱患。
【發明內容】
[0004]本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。
[0005]為此，本發明的目的在於提出一種電動汽車的無線充電系統，該無線充電系統能夠節約空間資源，操作簡單，安全性能大幅度提高。
[0006]為達到上述目的，本發明實施例提出一種電動汽車的無線充電系統，包括:電能提供裝置，所述電能提供裝置包括:LLC諧振電源模塊，用於將輸入交流電轉換為預設頻率的諧振信號；初級磁芯和初級線圈，所述初級線圈設置在所述初級磁芯之中，且所述初級線圈與所述LLC諧振電源模塊相連，所述初級線圈用於根據所述諧振信號發射電磁信號；以及電能接收裝置，所述電能接收裝置設置在所述電動汽車之上，且所述電能接收裝置包括:次級磁芯和次級線圈，所述次級線圈設置在所述次級磁芯之中，當所述次級線圈與所述初級線圈之間的距離在預設範圍之內時，所述次級線圈根據所述初級線圈發射的所述電磁信號生成感應電流；充電控制模塊，所述充電控制模塊與所述次級線圈相連，用於將所述感應電流轉換為直流電以為所述電動汽車中的電池進行充電。
[0007]根據本發明的電動汽車的無線充電系統，通過初級鐵芯和初級線圈與次級線圈和次級鐵芯之間進行無線能量 傳輸，並為電動汽車進行充電，與有線充電方案相比，避免了設備的移動搬運和電源的引線過長和容易造成磨損等問題，並且操作簡單。
[0008]本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0010]圖1為根據本發明實施例的電動汽車的無線充電系統結構示意圖；
[0011]圖2為根據本發明的一個實施例的電動汽車的無線充電系統的結構的示意圖；
[0012]圖3為根據本發明的一個實施例的初級線圈、初級鐵芯、次級線圈、次級鐵芯和氣息的不意圖；以及
[0013]圖4為根據本發明的一個實施例的採用本發明實施例的無線充電系統為電動汽車充電的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0015]下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，並且目的不在於限制本發明。此外，本發明可以在不同例子中重複參考數字和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關係。此夕卜，本發明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用於性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特徵在第二特徵之「上」的結構可以包括第一和第二特徵形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特徵形成在第一和第二特徵之間的實施例，這樣第一和第二特徵可能不是直接接觸。
[0016]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
[0017]參照下面的描述和附圖，將清楚本發明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發明的實施例的原理的一些方式，但是應當理解，本發明的實施例的範圍不受此限制。相反，本發明的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵範圍內的所有變化、修改和等同物。
[0018]下面參照附圖描述根據本發明實施例提出的電動汽車的無線充電系統。
[0019]如圖1所示，本發明實施例的電動汽車的無線充電系統，包括:電能提供裝置101和電能接收裝置102。其中，電能提供裝置101進一步包括:LLC諧振電源模塊103與初級磁芯104和初級線圈105。其中，LLC諧振電源模塊103用於將輸入交流電轉換為預設頻率的諧振信號，預設頻率可以理解為根據需要設定的頻率。初級線圈105設置在初級磁芯104之中，且初級線圈105與LLC諧振電源模塊103相連，初級線圈105用於根據諧振信號發射電磁信號。電能接收裝置102設置在電動汽車之上，且電能接收裝置102包括次級磁芯107和次級線圈108和充電控制模塊106。其中，次級線圈108設置在次級磁芯107之中，當次級線圈108與初級線圈105之間的距離在預設範圍之內時，次級線圈108根據初級線圈105發射的電磁信號生成感應電流。充電控制模塊106與次級線圈108相連，用於將感應電流轉換為直流電以為電動汽車中的電池進行充電，
[0020]在本發明的一個實施例中，如圖2所示，在本發明的實施例中，充電控制模塊106可以為由四個開關管S5?S8組成的橋式整流電路，將交流電流轉化成直流電流提供給電動汽車的電池。無線充電系統還包括濾波模塊201，濾波模塊201與充電控制模塊106相連，用於對充電控制模塊106輸出的直流電流進行濾波。濾波模塊201可以為濾波電容，如圖中所示電容C2，經充電控制模塊106轉化為的直流電流經濾波電容C2濾波後，變成穩定的直流電流輸出，以為電動汽車進行供電。
[0021]在本發明的一個實施例中，電能提供裝置101設置在地面，電能接收裝置102設置在電動汽車的底部，其中，電能提供裝置101與充電樁相連，由充電樁向電能提供裝置101提供直流電。可以理解的是除了充電樁外，也可以用其他充電設備為電能提供裝置提供直流電。電動汽車在充電時使得電能接收裝置102與電能提供裝置101之間的距離保持在預設範圍之內以使電能接收裝置102與電能提供裝置101之間產生感應所需的氣息。在本發明的一個實施例中，實際上，電能提供裝置101與電能接收裝置102之間是通過電能提供裝置101中的初級線圈105和初級鐵芯104與電能接收裝置102中的次級線圈107和次級鐵芯108組成的高頻變壓器進行能量傳輸的。另外，根據LLC諧振電源變壓器的特點，變壓器磁芯的交界面需要進行添加氣息處理。如圖3所示，初級線圈105位於初級磁芯104中，次級線圈108位於次級磁芯107中，初級磁芯104和次級磁芯107中間即為空氣氣息A。可以將次級線圈108和次級磁芯107放置於車輛上作為車載設備，將初級線圈105和初級磁芯104放置於供電設備上作為非車載設備，然後通過兩者之間的氣息A進行能量傳輸。為了方便電能提供裝置101與電能接收裝置102之間進行充電，本發明實施例的無線充電系統還包括升降裝置(未在圖中標示)，升降裝置用於調整電能提供裝置101與電能接收裝置102之間的距離，以使次級線圈108與初級線圈105之間的距離在預設範圍之內，即在產生合適的感應電流的範圍內，亦即保持適當的氣息A範圍,使次級線圈108根據初級線圈105發射的電磁信號生成感應電流。然後通過充電控制模塊106將感應電流轉換為直流電以為電動汽車中的電池進行充電。
[0022]在本發明的一個實施例中，LLC諧振電源模塊103進一步包括:電源轉換子模塊202和諧振子模塊203。其中，電源轉換子模塊202用於將輸入的直流電轉換為交流電，電源轉換子模塊202的一端與初級線圈105的一端相連。電源轉換子模塊202可以是由四個開關管Sf S4組成的一個全橋逆變電路，可以實現將直流逆變成高頻交流電。諧振子模塊203的一端與電源轉換子模塊202的另一端相連，諧振子模塊203的另一端和初級線圈105的另一端相連，諧振子模塊203用於根據交流電和初級線圈105產生諧振。進一步地，諧振子模塊203包括相互串聯的電容和電感，如圖2所示電容Cl和電感LO。電感LO為初級線圈105的漏感。如果初級線圈105的漏感提供的電感量不足，需要外部串聯諧振電感，即電感可以包括相互串聯的外接電感和初級線圈105的漏感，如圖2中LI和L0。在本實施例中，通過電源轉換子模塊202將輸入的直流電逆變成交流電流，並經過諧振子模塊203產生高頻諧振，可以使電源轉換子模塊202中的開關管進入軟開關狀態，提高了開關頻率，降低了開關損耗，提聞了系統效率。[0023]在本發明的一個實施例中，由四個開關管Sf S4組成的全橋逆變電路將輸入的直流電流逆變為交流電流。此交流電流再經由外接電感LI和初級線圈105的漏感LO組成的諧振電感及諧振電容Cl成為高頻諧振交流電流，並由初級線圈105傳輸到次級線圈108，然後經四個開關管S6?S8組成的橋式整流電路，將交流電變換為直流電，再經過C2的濾波儲能，成為穩定的直流電流點輸出給電動汽車的電池進行供電。
[0024]在本發明的實施例中，如圖4所示，作為最佳實施例，無線充電系統的電能提供裝置101可以放置在地表G下層，從而節省了地表G上層的空間資源，公共充電面積大幅度減少。本發明實施例的電動汽車的無線充電系統為電動汽車C進行充電基本過程為:輸入電源提供直流電經過電源轉換子模塊202將直流電流轉化為交流電，再經初級線圈105和初級鐵芯104將交流電隔離變換傳輸到次級線圈108和次級鐵芯107，然後經過充電控制模塊106的整流，將交流電流變換成直流電，經濾波模塊201濾波後為電動汽車進行供電。
[0025]根據本發明的電動汽車的無線充電系統，通過初級鐵芯和初級線圈與次級線圈和次級鐵芯之間進行無線能量傳輸，並為電動汽車進行充電，與有線充電方案相比，避免了設備的移動搬運和電源的引線過長和容易造成磨損等問題，並且操作簡單。另外，公共充電區域面積大大減少，節約了空間資源，此外，安全性能大幅度提高。
[0026]在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能模塊的形式實現。所述集成的模塊如果以軟體功能模塊的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。
[0027]上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。
[0028]在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0029]儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同限定。
【權利要求】
1.一種電動汽車的無線充電系統,其特徵在於,包括: 電能提供裝置，所述電能提供裝置包括: LLC諧振電源模塊，用於將輸入交流電轉換為預設頻率的諧振信號； 初級磁芯和初級線圈，所述初級線圈設置在所述初級磁芯之中，且所述初級線圈與所述LLC諧振電源模塊相連，所述初級線圈用於根據所述諧振信號發射電磁信號；以及 電能接收裝置，所述電能接收裝置設置在所述電動汽車之上，且所述電能接收裝置包括: 次級磁芯和次級線圈，所述次級線圈設置在所述次級磁芯之中，當所述次級線圈與所述初級線圈之間的距離在預設範圍之內時，所述次級線圈根據所述初級線圈發射的所述電磁信號生成感應電流； 充電控制模塊，所述充電控制模塊與所述次級線圈相連，用於將所述感應電流轉換為直流電以為所述電動汽車中的電池進行充電。
2.如權利要求1所述的電動汽車的無線充電系統，其特徵在於，所述電能提供裝置設置在地面，所述電能接收裝置設置在所述電動汽車的底部，其中，所述電動汽車在充電時使得所述電能接收裝置與所述電能提供裝置之間的距離保持在所述預設範圍之內以使所述電能接收裝置與所述 電能提供裝置之間產生感應所需的氣隙。
3.如權利要求1或2所述的電動汽車的無線充電系統，其特徵在於，還包括: 升降裝置，所述升降裝置用於調整所述電能提供裝置與所述電能接收裝置之間的距離。
4.如權利要求1或2所述的電動汽車的無線充電系統，其特徵在於，所述電能提供裝置與充電樁相連，所述充電樁向所述電能提供裝置提供直流電。
5.如權利要求1或2所述的電動汽車的無線充電系統，其特徵在於，所述LLC諧振電源模塊進一步包括: 電源轉換子模塊，用於將輸入的直流電轉換為交流電，所述電源轉換子模塊的一端與所述初級線圈的一端相連； 諧振子模塊，所述諧振子模塊的一端與所述電源轉換子模塊的另一端相連，所述諧振子模塊的另一端和所述初級線圈的另一端相連，所述諧振子模塊用於根據所述交流電和所述初級線圈產生諧振。
6.如權利要求5所述的電動汽車的無線充電系統，其特徵在於，所述諧振子模塊包括相互串聯的電容和電感。
7.如權利要求6所述的電動汽車的無線充電系統，其特徵在於，所述電感為所述初級線圈的漏感。
8.如權利要求6所述的電動汽車的無線充電系統，其特徵在於，所述電感包括相互串聯的外接電感和所述初級線圈的漏感。
9.如權利要求1或2所述的電動汽車的無線充電系統，其特徵在於，還包括: 濾波模塊，所述濾波模塊與充電控制模塊相連，用於對所述交流電進行濾波。
【文檔編號】H02J7/02GK103904757SQ201210590279
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月31日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】劉宇 申請人:比亞迪股份有限公司