CN110014890A - 一种电动自行车无线充电*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动自行车无线充电***，涉及电动自行车无线充电技术领域，包括云端服务器、充电车棚和充电桩，所述充电车棚采用互联网方式通过云端服务器进行集中管理，所述充电车棚包括若干个充电桩和一个集中管理器，所述集中管理器通过无线实时接收各个充电桩的充电过程数据，所述充电桩固定设置于充电车棚内的地面上，所述电动自行车充电线圈为与电动自行车电池连接的感应副线圈，充电设备与电动车电池之间无需导线连接，避免了传统充电方式由于导线老化、插座插拔引起的漏电和接触火花，避免触电和火灾等安全隐患，提高了充电安全性，充电时只需将电动自行车停靠在一定的受电范围内即可进行充电，使用方便。

Description

一种电动自行车无线充电***

技术领域

本发明涉及电动自行车无线充电技术领域，具体涉及一种电动自行车无线充电***。

背景技术：

随着电子行业的发展，电动汽车、电动自行车的技术不断的成熟与完善，与传统的燃油车相比，电动车环保无污染，轻便，噪声小，得到很多人的喜爱，但是对电动车的充电却是一个麻烦的事情，需要很长的线束给电动车充电，而插头之类的容易被触碰脱落，导致充电失败，插头处也容易发热，从而引发火灾，因此需要一种新的充电方式来避免上述的事情发生如申请号201610892042.X公开了一种集中充电的电动自行车充电***，其中包括车棚，车棚的内部分为车辆停靠区和电池充电区，电池充电区设置有一电池放置平台，电池放置平台的侧面设置有数个电源接口，电池放置平台的上方设置有数个温度传感器，电池放置平台的下方设置有一路由器，所述路由器与各个温度传感器相连接，采用该种***，将电池集中在车辆停靠处的附近进行统一充电，在使用时，将电池从电动自行车上取下，放置到电池放置平台上即可，如果用户有其他的备用电池，可以直接将备用电池装上，然后继续使用电动自行车，或者直接将电动自行车放置在车棚的停靠区，等到电池充满后直接装上就可以继续使用电动自行车，充分发挥了电动自行车的最大利用价值，该种充电装置解决了将电池集中在车辆停靠处的附近进行统一充电的问题，但是该种充电方式还是没有解决插头容易发热等安全问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动自行车无线充电***，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

一种电动自行车无线充电***，包括云端服务器、充电车棚和充电桩，所述充电车棚采用互联网方式通过云端服务器进行集中管理，所述充电车棚包括若干个充电桩和一个集中管理器，其中：

所述集中管理器通过无线实时接收各个充电桩的充电过程数据，以及充电电动车的电池电压和充电电流，并将各个电动车的电池信息上传至云端服务器，云端服务器将电动车的电池信息进行分析，对于电池已经严重老化的电动自行车通过短信告知车主，

所述充电桩固定设置于充电车棚内的地面上，其内部包括，控制电路、与集中管理器连接的无线通信模块、与电动自行车充电线圈连接的无线通信模块、高频激磁充电电路、耦合线圈和谐振电路等，

所述电动自行车充电线圈为与电动自行车电池连接的感应副线圈，充电时，将电动自行车的副线圈和充电桩的耦合线圈靠近，距离在15公分之内，利用电磁场近场理论，在充电桩与电动车副线圈之间建立强耦合共振关系，当达到固有频率时，通过近场耦合，谐振的能量可以高效地从充电桩传到电动自行车副线圈之上，从而完成电动自行车的充电。

优选的，所述充电车棚和云端服务器通过互联网通信，通信方式包括有有限网络、无线网络和移动4G等。

优选的，所述集中管理器可以播放广告，并动态显示各个充电桩的状态。

优选的，所述电动自行车副线圈上设有与电动自行车一一对应的唯一标识码，所述唯一标识码存储于电动自行车副线圈存储器内部。

优选的，所述充电桩的顶部设有与充电桩一一对应的二维码。

优选的，所述充电桩也可跳过集中管理器直接与云端服务器进行数据传输。

优选的，所述充电车棚采用Zigbee+WiFi通信协议进行组网，其中电动自行车和充电桩之间采用Zigbee进行通信，充电桩作为Zigbee协调器，电动自行车作为Zigbee终端节点，***保证每个充电桩只接收一个电动自行车入网，充电桩与集中器之间采用WiFi进行组网，并且为星状形拓扑结构。

优选的，所述充电桩与充电车棚的无线充电采用磁谐振耦合式无线电能传输技术，其原理是：两个谐振回路具有相同的固有频率，当达到固有频率时，通过近场耦合，谐振的能量可以高效地从一个谐振回路，传到另一个谐振回路内。它可以在中等距离内以较高的效率传输能量，该技术的特点是：

1)采用近场耦合磁场传输能量，传输距离可达到几十厘米，传输功率等级在几瓦到几百瓦之间，满足电动自行车的充电需求；

2)充电设备与电动车电池之间无需导线连接，避免了传统充电方式由于导线老化、插座插拔引起的漏电和接触火花，避免触电和火灾等安全隐患，提高了充电安全性。充电时只需将电动自行车停靠在在一定的受电范围内即可进行充电，使用方便；

3)采取无损脉冲充电技术，有效减少甚至消除电池的极化现象，维护电池的寿命，提高电池充电效率；

4)采用近场区域传输能量，频率远低于微波频段，辐射能量较小、安全环保。

本发明的优点在于：该种电动自行车无线充电***，充电设备与电动车电池之间无需导线连接，避免了传统充电方式由于导线老化、插座插拔引起的漏电和接触火花，避免触电和火灾等安全隐患，提高了充电安全性。充电时只需将电动自行车停靠在在一定的受电范围内即可进行充电，使用方便，采取无损脉冲充电技术，有效减少甚至消除电池的极化现象，维护电池的寿命，提高电池充电效率，采用近场区域传输能量，频率远低于微波频段，辐射能量较小、安全环保。

附图说明

图1为本发明的结构总框图。

图2为本发明中无线充电功率传输电路框图。

图3为本发明中电压电流温度检测信息传输(MCU)的电路图。

图4为本发明中(DC-DC)整流电路图。

图5为本发明中辅助电源的电路图。

图6为本发明中充电主机的电路图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图6所示，一种电动自行车无线充电***，包括云端服务器、充电车棚和充电桩，所述充电车棚采用互联网方式通过云端服务器进行集中管理，所述充电车棚包括若干个充电桩和一个集中管理器，其中：

所述集中管理器通过无线实时接收各个充电桩的充电过程数据，以及充电电动车的电池电压和充电电流，并将各个电动车的电池信息上传至云端服务器，云端服务器将电动车的电池信息进行分析，对于电池已经严重老化的电动自行车通过短信告知车主，

所述充电桩固定设置于充电车棚内的地面上，其内部包括，控制电路、与集中管理器连接的无线通信模块、与电动自行车充电线圈连接的无线通信模块、高频激磁充电电路、耦合线圈和谐振电路等，

所述电动自行车充电线圈为与电动自行车电池连接的感应副线圈，充电时，将电动自行车的副线圈和充电桩的耦合线圈靠近，距离在15公分之内，利用电磁场近场理论，在充电桩与电动车副线圈之间建立强耦合共振关系，当达到固有频率时，通过近场耦合，谐振的能量可以高效地从充电桩传到电动自行车副线圈之上，从而完成电动自行车的充电。

值得注意的是，所述充电车棚和云端服务器通过互联网通信，通信方式包括有有限网络、无线网络和移动4G等。

在本实施例中，所述集中管理器可以播放广告，并动态显示各个充电桩的状态。

在本实施例中，所述电动自行车副线圈上设有与电动自行车一一对应的唯一标识码，所述唯一标识码存储于电动自行车副线圈存储器内部。

在本实施例中，所述充电桩的顶部设有与充电桩一一对应的二维码。

在本实施例中，所述充电桩也可跳过集中管理器直接与云端服务器进行数据传输。

在本实施例中，所述充电车棚采用Zigbee+WiFi通信协议进行组网，其中电动自行车和充电桩之间采用Zigbee进行通信，充电桩作为Zigbee协调器，电动自行车作为Zigbee终端节点，***保证每个充电桩只接收一个电动自行车入网，充电桩与集中器之间采用WiFi进行组网，并且为星状形拓扑结构。

此外，所述充电桩与充电车棚的无线充电采用磁谐振耦合式无线电能传输技术，其原理是：两个谐振回路具有相同的固有频率，当达到固有频率时，通过近场耦合，谐振的能量可以高效地从一个谐振回路，传到另一个谐振回路内。它可以在中等距离内以较高的效率传输能量，该技术的特点是：

1)采用近场耦合磁场传输能量，传输距离可达到几十厘米，传输功率等级在几瓦到几百瓦之间，满足电动自行车的充电需求；

2)充电设备与电动车电池之间无需导线连接，避免了传统充电方式由于导线老化、插座插拔引起的漏电和接触火花，避免触电和火灾等安全隐患，提高了充电安全性。充电时只需将电动自行车停靠在在一定的受电范围内即可进行充电，使用方便；

3)采取无损脉冲充电技术，有效减少甚至消除电池的极化现象，维护电池的寿命，提高电池充电效率；

4)采用近场区域传输能量，频率远低于微波频段，辐射能量较小、安全环保。

工作过程及原理：电动自行车副线圈标识码和充电桩二维码都在云端服务器数据库中存储，云端服务器可利用这些信息识别用户充电车辆和充电桩，从而可根据用户缴费情况控制充电桩开始充电、结束充电，以及用户车辆状态的查询和信息推送等操作。

为方便不同类型用的操作，***支持两种操作方式：手机APP和IC卡。

用户手机APP操作流程如下：

1)用户将电动自行车推入充电桩车辆限位装置中，使充电桩线圈与电动自行车线圈接近；

2)打开无线充电***手机APP，点击扫描按钮进入二维码扫码界面，对准充电桩二维码扫码，扫码成功进入订单选择界面；

3)订单选择界面支持两种充电方式：定时充电和不定时充电，其中定时充电由用户选择充电时长，不定时充电由***在电动自行车充满后自动停止充电；

4)订单选择完成后，用户提交订单，定时充电进入支付界面，支付方式可以包括微信、支付宝、余额等；不定时充电在用户提交订单后不进入支付界面，待电池充满后自动根据充电时间进行扣费；

5)支付完成后，充电桩自动与电动自行车组网，并开始进行通信，***会根据电动自行车电池类型(通过副线圈唯一标识判断)控制充电桩工作方式，以实现对不同类型电池的充电控制；

6)充电过程中电动自行车副线圈会实时将电池电压、充电电流、电池温度等信息通过无线上传至充电桩(充电桩已和电动自行车组网成功)，充电桩会根据这些信息以及充电桩自身信息来判断充电状态，实现对充电过程的控制；

7)充电桩将充电信息通过无线上传至集中器，集中器通过屏幕显示充电桩实时状态，同时将充电桩状态信息和电动自行车充电状态信息通过互联网上传至云端服务器；没有充电车棚只有单独桩体时，充电桩直接将上述信息上传至云端服务器；

8)云端服务器保存信息，同时利用该电动自行车历史充电信息对电动自行车电池状况进行分析，发现异常向用户手机发送短信通知，或向用户手机APP推送信息，以提示用户；

9)充电过程中当电动自行车被意外挪动或电池异常(如电池被偷)，***会向用户发送通知短信或推送消息，以第一时间提醒用户。

10)充电时间到(定时充电)或电池充满，***自动停止充电，并通知电动车用户(短信、APP推送)；

用户IC卡操作流程：

IC卡操作流程与手机APP流程基本类似，这里将IC卡***和电动自行车线圈唯一标识进行绑定，充电桩内部有IC卡读卡器。

1)当用户摆放好电动车后，在充电桩上刷IC卡，充电桩读取IC卡***，并将IC***发送至集中器(独立桩体时直接发送至云端服务器)；

2)集中器将IC卡***发送至云端服务器；

3)云端服务器将该IC***对应的电动自行车线圈唯一标识发送至集中器(或充电桩)；

4)集中器将电动自行车线圈唯一标识发送至充电桩；

5)充电桩开始与电动自行车组网通信并开始充电；

充满或用户推走电动自行车后结束充电，并扣费。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种电动自行车无线充电***，包括云端服务器、充电车棚和充电桩，其特征在于，所述充电车棚采用互联网方式通过云端服务器进行集中管理，所述充电车棚包括若干个充电桩和一个集中管理器，其中：

所述集中管理器通过无线实时接收各个充电桩的充电过程数据，以及充电电动车的电池电压和充电电流，并将各个电动车的电池信息上传至云端服务器，云端服务器将电动车的电池信息进行分析，对于电池已经严重老化的电动自行车通过短信告知车主，

所述充电桩固定设置于充电车棚内的地面上，其内部包括，控制电路、与集中管理器连接的无线通信模块、与电动自行车充电线圈连接的无线通信模块、高频激磁充电电路、耦合线圈和谐振电路等，

所述电动自行车充电线圈为与电动自行车电池连接的感应副线圈，充电时，将电动自行车的副线圈和充电桩的耦合线圈靠近，距离在15公分之内，利用电磁场近场理论，在充电桩与电动车副线圈之间建立强耦合共振关系，当达到固有频率时，通过近场耦合，谐振的能量可以高效地从充电桩传到电动自行车副线圈之上，从而完成电动自行车的充电。

2.根据权利要求1所述的一种电动自行车无线充电***，其特征在于：所述充电车棚和云端服务器通过互联网通信，通信方式包括有有限网络、无线网络和移动4G等。

3.根据权利要求1所述的一种电动自行车无线充电***，其特征在于：所述集中管理器可以播放广告，并动态显示各个充电桩的状态。

4.根据权利要求1所述的一种电动自行车无线充电***，其特征在于：所述电动自行车副线圈上设有与电动自行车一一对应的唯一标识码，所述唯一标识码存储于电动自行车副线圈存储器内部。

5.根据权利要求1所述的一种电动自行车无线充电***，其特征在于：所述充电桩的顶部设有与充电桩一一对应的二维码。

6.根据权利要求1所述的一种电动自行车无线充电***，其特征在于：所述充电桩也可跳过集中管理器直接与云端服务器进行数据传输。

7.根据权利要求1所述的一种电动自行车无线充电***，其特征在于：所述充电车棚采用Zigbee+WiFi通信协议进行组网，其中电动自行车和充电桩之间采用Zigbee进行通信，充电桩作为Zigbee协调器，电动自行车作为Zigbee终端节点，***保证每个充电桩只接收一个电动自行车入网，充电桩与集中器之间采用WiFi进行组网，并且为星状形拓扑结构。

8.根据权利要求1所述的一种电动自行车无线充电***，其特征在于：所述充电桩与充电车棚的无线充电采用磁谐振耦合式无线电能传输技术，其原理是：两个谐振回路具有相同的固有频率，当达到固有频率时，通过近场耦合，谐振的能量可以高效地从一个谐振回路，传到另一个谐振回路内。它可以在中等距离内以较高的效率传输能量，该技术的特点是：

1)采用近场耦合磁场传输能量，传输距离可达到几十厘米，传输功率等级在几瓦到几百瓦之间，满足电动自行车的充电需求；

2)充电设备与电动车电池之间无需导线连接，避免了传统充电方式由于导线老化、插座插拔引起的漏电和接触火花，避免触电和火灾等安全隐患，提高了充电安全性。充电时只需将电动自行车停靠在在一定的受电范围内即可进行充电，使用方便；

3)采取无损脉冲充电技术，有效减少甚至消除电池的极化现象，维护电池的寿命，提高电池充电效率；

4)采用近场区域传输能量，频率远低于微波频段，辐射能量较小、安全环保。