一种地面无线充电系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种地面无线充电系统及方法，系统包含充电管理云平台、集中控制器、充电电控箱、无线充电发射板、用户端，充电管理云平台通过无线与用户端及多个集中控制器连接，每个集中控制器通过无线或有线与多个充电电控箱连接，每个充电电控箱通过无线或有线与多个无线充电发射板连接，每个充电电控箱通过电源线分别与每个无线充电发射板连接；方法包含以下步骤：用户通过用户端进行下单生成下单数据；充电管理云平台根据下单数据并分配处理生成订单数据；集中控制器根据订单数据以及其内存储的充电电控箱信息、无线充电发射板信息进行分配并生成订单分配数据、控制信号；充电电控箱根据控制信号控制无线充电发射板。控箱根据控制信号控制无线充电发射板。控箱根据控制信号控制无线充电发射板。

【技术实现步骤摘要】
一种地面无线充电系统及方法


[0001]本专利技术涉及地面无线充电领域，具体涉及一种地面无线充电系统及方法。

技术介绍

[0002]目前全球范围正在积极推动新能源车发展，而作为车辆的使用者，尤其关心充电环节的服务体验与续航里程的提升，目前除了电池容量提升外，充电的快捷化与无线充电都成为新能源车厂家及运营方重点研发的内容；
[0003]美国麻省理工学院在2007年WiTricity及以磁共振技术为主轴，与丰田、奥迪、三菱汽车、本田等车厂展开合作德国宝马于2018年7月投入无线充电系统的生产，率先应用于BMW530e PHEV车型，汽车仅需停放于充电底座正上方，按下启动按钮，无需电缆即可开始充电，充电完成系统也将自动关闭，该系统可安装于车库中，透过3.2kW功率在3个半小时内将电池充饱，使充电易用性与便利性有一定的提升；
[0004]现有的汽车充电板只是一块固定的且谐振参数严格固定的充电板，一般情况下这个板子埋在停车的地面之下或者放置在车身下的地面上，因为参数要严格匹配，这样的充电板只能针对固定型号的汽车，以便车上的无线充电接收板与地面的无线充电发射板之间的距离能严格满足有效充电的要求，由于地面充电板位置固定，就要求停车要具有很好的位置控制性，一般要无线充电发射板与接收板水平偏差不能超过15厘米；
[0005]无线充电就是在不通过连接实体电线的情况下，通过电磁场或电磁波等方式来为用电设备进行充电，目前主流的无线充电方案有三种：电磁感应式、电磁共振式和无线电波式，其中无线电波方式是一种远场区电能传送方式，远场区是指距发射源2D^2/λ+λ以外的区域，这里D为发射线圈最大直径，λ为电磁波波长。无线电波方案的工作频率一般在300Mhz以上，微波输电甚至激光传电都可以理解为是无线电波类型的无线输电，在远场区，辐射场起主导作用，电磁波可近似看作平面波；
[0006]因为远场大功率传输受电能相关法规法律的制约，因此，该技术一般被应用于小功率、远距离设备，如射频识别卡等，或者只在特殊行业应用，如军事或航天领域；
[0007]相对于远场区电能传送，近场区是距场源2D^2/λ+λ以内的区域，包含辐射近场区和感应近场区，其分界边界为0.62(D^3/λ)^0.5；
[0008]近场充电根据耦合方式不同，近场无线电能传输技术可分为磁场耦合式和电场耦合式两类；
[0009]电场耦合式无线电能传输系统发射端和接收端分别连接金属平板，且为提高其传输效率，平板材料需采用高介电常数电介质，由于电场被限定于平板间气隙内，因此对外界电磁干扰较低，但是为了实现高效电能传输，平板间距需要很小，平板面积需要很大，并且对补偿电感值要求较高，因而高频下铜损和铁损较高，技术可行性较低；2012年日本丰桥技术科学大学曾进行过实车模型实验，但该技术暂未实现商业化应用；
[0010]目前能在新能源汽车实现的无线充电方案就是磁场耦合式的近场无线电能传输技术，而根据是否发生谐振，磁场耦合式又包括感应耦合式和磁谐振耦合式两类；
[0011]感应耦合式无线充电机理类似于无补偿电路的可分离变压器，电磁感应，在初级线圈产生一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端；该技术线圈间互感相对漏感很大，近距离传输效率可以做得较高，但对于距离非常敏感，不适于稍远距离的无线充电应用；
[0012]磁谐振耦合式无线充电系统是基于磁场谐振耦合机理实现的无线充电的技术方案,相对于感应耦合式无线充电技术，其显著特点为电路拓扑结构中具有调谐网络，能够实现漏感补偿和频率调谐，提高传输距离，这样由于其在充电距离、充电效率和电磁辐射方面的显著优势，成为汽车充电的主要研究方案；
[0013]目前电磁感应和磁共振的无线充电效率基本都可以做到90％,以往多有磁共振技术充电效率不佳之讨论，随着各解决方案提供商积极投入高效率天线设计、高效能电力转换技术等，目前采用磁共振技术的汽车无线充电方案皆可达到85～90％的充电效率，与磁感应技术90％传输效率相比，已相当具有竞争力；
[0014]如前所述，目前的充电方案因为无线充电发送板固定安装导致用电设备的使用者寻的停车需要较高的位置控制能力，而且一个位置一般只能安装一类车型的无线充电设备，这样就不具有方便高效的使用体验；
[0015]目前在国际上，汽车厂商如奥迪、宝马、奔驰、丰田、吉利等，通信公司如高通、华为等都已经早已开始研究电动汽车无线充电技术，但是充电过程中的效率损失问题一直是要解决的主要问题，这方面似乎都还有不尽的改进空间；
[0016]当前毫无疑问就是首先是安全问题，目前隔空充电是采用无线射频技术，设备当中的天线，在工作的情况下会产生一定的辐射；
[0017]总的看来，目前功率无线充电整体系统还没有获得较高的工业成熟度，对于一个充电系统的设计内部分工越来越精细，需要一个大的研究组才能支撑全套设计，其中包括：问题分析结构图、漏磁及辐射、参数测量、补偿拓扑，转换器拓扑、控制算法、系统优化等，另外还有线圈通信，异物检测等设计；
[0018]同时各种无线充电方案都会电磁泄露现象，而用户暴露在辐射环境下，对于人体的影响依旧是未完全认知的状态。

技术实现思路

[0019]本专利技术要解决的技术问题是现有的汽车充电板只是一块固定的且谐振参数严格固定的充电板，一般情况下这个板子埋在停车的地面之下或者放置在车身下的地面上，因为参数要严格匹配，这样的充电板只能针对固定型号的汽车，以便车上的无线充电接收板与地面的无线充电发射板之间的距离能严格满足有效充电的要求，由于地面充电板位置固定，就要求停车要具有很好的位置控制性，一般要无线充电发射板与接收板水平偏差不能超过15厘米，本专利技术提供一种地面无线充电系统，本专利技术还提供一种地面无线充电方法，能够实现高效而便捷的充电功能，不对用户的充电设备的停泊定位做苛刻的要求，一般正常的车位停车或者停机坪停飞机都可以，该系统能在合适的范围内自动调整充电发送单元的物理位置，以获得与充电设备接收线圈最佳的匹配，系统安装方便，可以埋装于地平线以下，也可以在地表安装，用以解决现有技术导致的缺陷。
[0020]为解决上述技术问题本专利技术提供以下的技术方案：
[0021]第一方面，一种地面无线充电系统，其中，包含充电管理云平台、集中控制器、充电电控箱、无线充电发射板、用户端，所述用户端通过无线与所述充电管理云平台创建连接进行数据交互，所述充电管理云平台通过无线与多个所述集中控制器创建连接进行数据交互，每个所述集中控制器通过无线或有线与多个所述充电电控箱创建连接进行数据交互，每个所述充电电控箱通过无线或有线与多个所述无线充电发射板创建连接进行控制，每个所述充电电控箱通过电源线分别与每个所述无线充电发射板连接；
[0022]所述用户端用于用户进行注册与登录，还用于创建传输至所述充电管理云平台的下单数据；
[0023]所述充电管理云平台用于分别与所述集中控制器、所述用户端、电力部门、政府部门创建连接获取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地面无线充电系统，其特征在于，包含充电管理云平台、集中控制器、充电电控箱、无线充电发射板、用户端，所述用户端通过无线与所述充电管理云平台创建连接进行数据交互，所述充电管理云平台通过无线与多个所述集中控制器创建连接进行数据交互，每个所述集中控制器通过无线或有线与多个所述充电电控箱创建连接进行数据交互，每个所述充电电控箱通过无线或有线与多个所述无线充电发射板创建连接进行控制，每个所述充电电控箱通过电源线分别与每个所述无线充电发射板连接；所述用户端用于用户进行注册与登录，还用于创建传输至所述充电管理云平台的下单数据；所述充电管理云平台用于分别与所述集中控制器、所述用户端、电力部门、政府部门创建连接获取管理者信息、集中控制器信息、充电电控箱信息、无线充电发射板信息、用户信息、电力部门信息、政府部门信息并进行存储与整理，还用于接收所述下单数据并进行分配生成传输至所述集中控制器的订单数据；所述集中控制器内存储有所述充电电控箱的充电电控箱信息、所述无线充电发射板的无线充电发射板信息，还用于接收所述订单数据并依据所述充电电控箱信息、所述无线充电发射板信息生成传输至所述用户端的订单分配数据以及传输至所述充电电控箱的控制信号；所述充电电控箱用于接收所述控制信号并控制所述无线充电发射板；所述无线充电发射板用于给充电设备进行充电。2.如权利要求1所述的一种地面无线充电系统，其特征在于，所述充电电控箱为AC
‑
DC无线充电电控箱，所述充电电控箱内置有与所述电源线连接的过流过压保护模块、与外接摄像头连接的影像数据处理模块，所述充电电控箱还通过CAN协议或者RS485协议的串行数据总线与所述无线充电发射板创建连接；所述集中控制器为以太网/4G/5G集中控制器。3.如权利要求2所述的一种地面无线充电系统，其特征在于，所述无线充电发射板为可位移无线充电发射板；所述无线充电发射板包含电源管理模块、处理器、三方向线性马达器、调谐控制器、激励器、隔磁板、无线送电线圈、程控可调谐振电容器，所述电源管理模块、所述处理器、所述三方向线性马达器安装于所述隔磁板的底部，所述调谐控制器、所述激励器、所述无线送电线圈、所述程控可调谐振电容器安装于所述隔磁板的顶部，所述隔磁板上安装有距离传感器、标准定位传感器；所述电源线与所述电源管理模块连接接收直流电，所述电源管理模块分别与所述处理器、所述三方向线性马达器、所述调谐控制器、所述激励器、所述无线送电线圈、所述程控可调谐振电容器电连接；所述处理器用于接收所述控制信号并分别控制连接所述三方向线性马达器、所述调谐控制器、所述无线送电线圈，还用于对充电设备的充电协议进行识别；所述三方向线性马达器用于带动所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志亮，陈鹏辉，
申请(专利权)人：上海协行新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：