CN114103676B - 一种地面无线充电***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地面无线充电***及方法,***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。
Description
技术领域
本发明涉及地面无线充电领域,具体涉及一种地面无线充电***及方法。
背景技术
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;
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***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***也将自动关闭,该***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;
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;
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;
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;
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;
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;
电场耦合式无线电能传输***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;
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;
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;
磁谐振耦合式无线充电***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;
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;
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;
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;
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;
总的看来,目前功率无线充电整体***还没有获得较高的工业成熟度,对于一个充电***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、***优化等,另外还有线圈通信,异物检测等设计;
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。
发明内容
本发明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,本发明提供一种地面无线充电***,本发明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***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,***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。
为解决上述技术问题本发明提供以下的技术方案:
第一方面,一种地面无线充电***,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;
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;
所述集中控制器汇集所述充电电控箱、所述无线充电发射板的蓝牙定位信息,该蓝牙定位信息可以由所述无线充电发射板的蓝牙信息获得也可以基于所述充电电控箱获得,蓝牙信息包含无线充电发射板的编号数据、位置数据,充电电控箱的编号数据、位置数据,可以引导充电用户事先选择可充电的停泊位,并按定位信息指导充电设备停靠到预定泊位;
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。
上述的一种地面无线充电***,其中,所述充电电控箱为AC-DC无线充电电控箱,所述充电电控箱的核心功能就是从交流市电产生高压直流电源输出,该直流输出的电源是一种数字控制电源,直流电压根据充电方式及充电协议的要求可以自动调整;
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,所述充电电控箱与每一个所述无线充电发射板除了电源线的正负极连接,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,对所述无线充电发射板下发的控制指令及充电发射板的充电状态与被充电设备电池参数等等信息的上传都基于该串行数据总线实现;
所述过流过压保护模块能够进行过流过压保护起到安全防护的功能,所述充电电控箱通过无线(WiFi、4G等通讯)或有线连接,当需要形成较大充电场合时多个所述无线充电电控箱可以先连接到专用的以太网/4G/5G集中控制器,由以太网/4G/5G集中控制器统一连接所述充电管理云平台;
所述充电电控箱安装墙壁上或者独立成桩安装,它连接双相或者三相电力部门的市电网络,输出直流电能到所述无线充电发射板上。
本技术方案一个最简单的应用是一个AC-DC无线充电电控箱带一个无线充电发射板,同时一般要求AC-DC无线充电电控箱直接内置以太网络通讯电路,这样一个简单***适用于家庭或者独立车位的无线充电应用;
常见的无线***组成是有独立的以太网/4G/5G集中控制器,并以此带有多个AC-DC无线充电电控箱和每个AC-DC无线充电电控箱连接多个无线充电发射板,同时常规情况下以太网/4G/5G集中控制器还可连接场地监控的网络摄像头及车牌号设备及人脸识别等辅助功能单元,实现智慧自助充电应用。
上述的一种地面无线充电***,其中,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,实现电磁感应式和电磁共振式的无线充电方案;
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,所述处理器控制所述三方向线性马达器的指令是基于“动态充电效率”检测而结合所述三方向线性马达自身的运动状况按照一定的智能算法计算而来,而该算法也可通过通信***在所述充电管理云平台下载或将自身积累的算法参数上传到所述充电管理云平台的数据库内;
所述三方向线性马达器用于带动所述调谐控制器、所述激励器、所述无线送电线圈、所述程控可调谐振电容器进行水平与高度的移动,所述三方向线性马达控制机构本身体积小巧,但是可以根据需要的位移范围定制更长的轴杆;
所述调谐控制器用于控制所述激励器产生谐振波形进行波形优化,所述激励器内置有激励线圈,并驱动所述程控可调谐振电容器实现电容的改变,所述程控可调谐振电容器具有能承受大电流、低自感、稳定性高等特点;
所述无线送电线圈用于给充电设备进行充电。
上述的一种地面无线充电***,其中,所述处理器为32位工业级的RISC处理器或ARM处理器,能够实现无线充电方式的选择与被充电设备的充电协议识别与通信,并对通过充电效率的检测而实现对所述程控可调谐振电容器、所述三方向线性马达的控制与调整,该处理器具有边缘计算能力,即使在没有外部通信地情况下,也能指挥整个所述无线充电发射板完成对充电设备的最优选的无线充电操作。
所述隔磁板为多个铁氧体类磁性片材组成,具有导磁、挡磁及导热等功能,导磁,所述无线送电线圈的无线充电发射端工作时会产生交互磁场,为了能让无线充电发射端(初级线圈)的磁场能量尽可能地作用于无线充电接收端(次级线圈),需要对无线充电发射端(初级线圈)的磁进行引导,理解为在无线充电发射端(初级线圈)贴上所述隔磁板能增强线圈的磁场强度,同时具有较高的磁性收敛效果;挡磁,磁片不仅应能有效地导磁,同时也应起到挡磁的作用;当变化的磁场遇到金属等导体时,如果该金属是闭合导线就会产生电流,如果该金属是非闭合导线特别是一整块金属,就会产生电涡流效应,在其他有电路而不需要磁场的地方需要被挡磁;散热,磁场作用于所述无线送电线圈,产生高频电流,在此过程中所述无线送电线圈本身也会产生热量,这个热量如果不有效散发出去,就会聚集起来,可以通过接触的所述隔磁板将热传导掉;
所述无线送电线圈由直径1mm及以下的多股纱包线绕制而成,所述无线送电线圈的直径为100mm-1000mm,支持实现3KW-60Kw的充电能量传送。
基于本技术方案提供的一种地面无线充电***可用于新能源汽车、自动驾驶汽车、充电无人飞机及智能机器人***等,该***能管理一定区域内的用电设备的停泊位的使用并引导用电设备选择停靠到合适的车位;该***对用电设备停泊没有严格的定位要求,因为其地面充电板可以为适应充电效率的要求而自动调整水平位置及上下高度;该***因为自适应调整能力,而具有非常低的外泄电磁辐射;该***的充电地板支持电磁感应及磁共振两种充电技术,可根据用电设备的自身充电协议而自动转换送电的技术标准。
第二方面,一种地面无线充电方法,其中,包含以下步骤:
步骤1:用户通过用户端进行下单并生成传输至充电管理云平台的下单数据;
步骤2:充电管理云平台根据下单数据并分配处理生成传输至集中控制器的订单数据;
步骤3: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充电电控箱、无线充电发射板的分配并生成传输至用户端的订单分配数据、传输至充电电控箱的控制信号;
步骤4:充电电控箱接收控制信号并控制连接无线充电发射板。
上述的一种地面无线充电方法,其中,步骤4中所述充电电控箱接收外接摄像头获取影像数据并进行处理得到充电设备的设备信息,并依据该设备信息控制所述无线充电发射板,设备信息包含车牌号、车型号(主要是获取车型参数),该车型参数再被送到所述无线充电发射板,所述无线充电发射板以此作为运动空间的框架型参数,所述无线充电发射板分成固定部分和三方向线性马达所属部分,三方向线性马达实际就是由三个线性马达组成的移动机构,能实现包括发射线圈在内的相关部件组成的平台在前后、左右和上下三个方向上适度移动,所述隔磁板上装有距离传感器以及标准定位传感器,以便安全和高效移动;
为了解决无线充电的多协议问题,本***的解决方案,主要兼容近场充电的电磁感应式和电磁共振式的无线充电方法,留有后续兼容远场原理的充电,如无线电波充电,关于充电协议的选择使用,也是以此依靠图像对车型的识别,依靠车型来查表获得厂家在该车选用的充电方案,当然该发明中的无线充电发射板本身具有自动循环搜索判断充电模式及何种协议的功能。
为了解决电磁辐射问题,无线充电发射板精确对位就减少了辐射外泄的可能,在无线充电发射板的三方向移动平台上设计有磁屏蔽磁的所述隔磁板,更进一步减少辐射效应。
上述的一种地面无线充电方法,其中,所述下单信息包含用户信息、用户车型信息、用户位置信息;
所述订单信息包含所述用户信息、所述用户车型信息、所述用户位置信息以及集中控制器分配信息;
所述订单分配数据包含所述用户信息、所述用户车型信息、所述用户位置信息以及充电电控箱分配信息、无线充电发射板分配信息;
所述充电电控箱信息包含充电电控箱参数信息、充电电控箱位置信息;
所述无线充电发射板信息包含无线充电发射板参数信息、无线充电发射板位置信息。
针对每种车型,***自动匹配出其车底盘平面尺寸及底盘与地面之间的三维空间数据,这种数据有两种来源,(1)通过车厂原始提供,并经过充电***提取需要的数据保存;(2)移动充电板的高度(测距)测量传感器、及位移传感器,可将同类车型的实测数据进行记录并传送到云端,并在云端经过统计分析而产生新的参数修正;
这种原始的车盘平面尺寸及车底盘与地面之间的三维空间数据,会根据不同型号的地面移动充电板的运动需要而转换成该型充电板的运动框架型参数,实质核心的数据是水平各个方向及不同水平点对应的垂直方向的最大运动距离及距离突变线迹的标示;
所述无线充电发射板以此运动框架型参数作为运动边际,并根据距离突变线迹调整运动速度及运动控制的PID参数;
运动框架型参数可由云端下发并保存在所述无线充电发射板上,而所述无线充电发射板每次充电进行位置调整时测量的该车辆的车底空间的数据也会上传云端,作为该车车底盘平面尺寸及底盘与地面之间的三维空间数据的一个可能样本参数。
第三方面,一种计算机可读存储介质,其中,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现第二方面中任一项所述的方法的步骤。
本发明是一种适用于新能源汽车、充电无人飞机及智能机器人等电子设备的无线充电方案,是包括成套性的产品及软件的应用***,该发明的***实现并解决了以下问题:
(1)该***能管理一定区域内的用电设备的停泊位,能引导充电设备选择停靠合适的停泊位;
(2)该***不对用电设备停泊有苛刻的定位要求,该***的地面充电板可以自主调整水平位置及上下高度以更好的适配设备充电;
(3)该***能自主的识别用电器的可以支持的无线充电方式及协议,并调整无线充电板输出对应方式的无线电能,目前该***的充电地板支持电磁感应及磁共振两种充电技术,可根据用电设备的自身充电协议而自动转换送电的技术标准;
(4)该***因为自适应调整能力,而具有非常低的外泄电磁辐射。
依据上述本发明一种地面无线充电***及方法提供的技术方案具有以下技术效果:
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***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,***安装方便,可以埋装于地平线以下,也可以在地表安装;
实现了电磁感应无充电方式和磁共振无线充电等多种充电方式的兼容工作,这打破了目前汽车充电领域内一种无线充电器只能对应一种车型的设计限制,使得商业共享运营型无线充电服务成为可能,不同无线充电方式的汽车或者其他用电器都可以在一个无线充电设备上充电;
该设备支持中国电力企业联合会(CEC)2020年5月批准并发布的一套电动汽车无线充电国家标准,完全能实现从电网到电池的充电功率将能够达到3.6-11kW,甚至更高,充电的工作距离可以达到10-25厘米;
因为具有一定位移与自适应控制功能,及一定磁屏蔽设计,该***在工作时具有更少的电磁泄露及电磁辐射,对环境及人体更安全;
结合充电板本地边缘算法及充电管理云平台,该***可以发展成一个具有智能管理及各种互联网云应用的潜力的商业互联***;
该充电***除了应用在现今电动汽车领域,在工业电子设备、人体医疗器械、通信领域也都能有广泛的应用。
附图说明
图1为本发明一种地面无线充电***的结构示意图;
图2为本发明一种地面无线充电***中无线充电发射板的结构示意图;
图3为本发明一种地面无线充电方法的流程图。
其中,附图标记如下:
充电管理云平台100、集中控制器200、充电电控箱300、无线充电发射板400、用户端500、电源管理模块401、处理器402、三方向线性马达器403、调谐控制器404、激励器405、隔磁板406、无线送电线圈407、程控可调谐振电容器408。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解,下结合具体图示,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明的一较佳实施例是提供一种地面无线充电***,目的是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***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,***安装方便,可以埋装于地平线以下,也可以在地表安装。
如图1所示,第一方面,第一实施例,一种地面无线充电***,其中,包含充电管理云平台100、集中控制器200、充电电控箱300、无线充电发射板400、用户端500,用户端500通过无线与充电管理云平台100创建连接进行数据交互,充电管理云平台100通过无线与多个集中控制器200创建连接进行数据交互,每个集中控制器200通过无线或有线与多个充电电控箱300创建连接进行数据交互,每个充电电控箱300通过无线或有线与多个无线充电发射板400创建连接进行控制,每个充电电控箱300通过电源线分别与每个无线充电发射板400连接;
用户端500用于用户进行注册与登录,还用于创建传输至充电管理云平台100的下单数据;
充电管理云平台100用于分别与集中控制器200、用户端500、电力部门、政府部门创建连接获取管理者信息、集中控制器200信息、充电电控箱300信息、无线充电发射板400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,还用于接收下单数据并进行分配生成传输至集中控制器200的订单数据;
集中控制器200内存储有充电电控箱300的充电电控箱信息、无线充电发射板400的无线充电发射板信息,还用于接收订单数据并依据充电电控箱信息、无线充电发射板信息生成传输至用户端500的订单分配数据以及传输至充电电控箱300的控制信号;
集中控制器200汇集充电电控箱300、无线充电发射板400的蓝牙定位信息,该蓝牙定位信息可以由无线充电发射板400的蓝牙信息获得也可以基于充电电控箱300获得,蓝牙信息包含无线充电发射板400的编号数据、位置数据,充电电控箱300的编号数据、位置数据,可以引导充电用户事先选择可充电的停泊位,并按定位信息指导充电设备停靠到预定泊位;
充电电控箱300用于接收控制信号并控制无线充电发射板400;
无线充电发射板400用于给充电设备进行充电。
上述的一种地面无线充电***,其中,充电电控箱300为AC-DC无线充电电控箱,充电电控箱300的核心功能就是从交流市电产生高压直流电源输出,该直流输出的电源是一种数字控制电源,直流电压根据充电方式及充电协议的要求可以自动调整;
充电电控箱300内置有与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,充电电控箱300与每一个无线充电发射板400除了电源线的正负极连接,还通过CAN协议或者RS485协议的串行数据总线与无线充电发射板400创建连接,对无线充电发射板400下发的控制指令及充电发射板的充电状态与被充电设备电池参数等等信息的上传都基于该串行数据总线实现;
过流过压保护模块能够进行过流过压保护起到安全防护的功能,充电电控箱300通过无线(WiFi、4G等通讯)或有线连接,当需要形成较大充电场合时多个无线充电电控箱300可以先连接到专用的以太网/4G/5G集中控制器,由以太网/4G/5G集中控制器统一连接充电管理云平台100;
充电电控箱300安装墙壁上或者独立成桩安装,它连接双相或者三相电力部门的市电网络,输出直流电能到无线充电发射板400上。
本技术方案一个最简单的应用是一个AC-DC无线充电电控箱带一个无线充电发射板400,同时一般要求AC-DC无线充电电控箱直接内置以太网络通讯电路,这样一个简单***适用于家庭或者独立车位的无线充电应用;
常见的无线***组成是有独立的以太网/4G/5G集中控制器,并以此带有多个AC-DC无线充电电控箱和每个AC-DC无线充电电控箱连接多个无线充电发射板400,同时常规情况下以太网/4G/5G集中控制器还可连接场地监控的网络摄像头及车牌号设备及人脸识别等辅助功能单元,实现智慧自助充电应用。
如图2所示,上述的一种地面无线充电***,其中,无线充电发射板400为可位移无线充电发射板;
无线充电发射板400包含电源管理模块401、处理器402、三方向线性马达器403、调谐控制器404、激励器405、隔磁板406、无线送电线圈407、程控可调谐振电容器408,电源管理模块401、处理器402、三方向线性马达器403安装于隔磁板406的底部,调谐控制器404、激励器405、无线送电线圈407、程控可调谐振电容器408安装于隔磁板406的顶部,隔磁板406上安装有距离传感器、标准定位传感器,实现电磁感应式和电磁共振式的无线充电方案;
电源线与电源管理模块401连接接收直流电,电源管理模块401分别与处理器402、三方向线性马达器403、调谐控制器404、激励器405、无线送电线圈407、程控可调谐振电容器408电连接;
处理器402用于接收控制信号并分别控制连接三方向线性马达器403、调谐控制器404、无线送电线圈407,还用于对充电设备的充电协议进行识别,处理器402控制三方向线性马达器403的指令是基于“动态充电效率”检测而结合三方向线性马达自身的运动状况按照一定的智能算法计算而来,而该算法也可通过通信***在充电管理云平台100下载或将自身积累的算法参数上传到充电管理云平台100的数据库内;
三方向线性马达器403用于带动调谐控制器404、激励器405、无线送电线圈407、程控可调谐振电容器408进行水平与高度的移动,三方向线性马达控制机构本身体积小巧,但是可以根据需要的位移范围定制更长的轴杆;
调谐控制器404用于控制激励器405产生谐振波形进行波形优化,激励器405内置有激励线圈,并驱动程控可调谐振电容器408实现电容的改变,程控可调谐振电容器408具有能承受大电流、低自感、稳定性高等特点;
无线送电线圈407用于给充电设备进行充电。
上述的一种地面无线充电***,其中,处理器402为32位工业级的RISC处理器或ARM处理器,能够实现无线充电方式的选择与被充电设备的充电协议识别与通信,并对通过充电效率的检测而实现对程控可调谐振电容器408、三方向线性马达的控制与调整,该处理器402具有边缘计算能力,即使在没有外部通信地情况下,也能指挥整个无线充电发射板400完成对充电设备的最优选的无线充电操作。
隔磁板406为多个铁氧体类磁性片材组成,具有导磁、挡磁及导热等功能,导磁,无线送电线圈407的无线充电发射端工作时会产生交互磁场,为了能让无线充电发射端(初级线圈)的磁场能量尽可能地作用于无线充电接收端(次级线圈),需要对无线充电发射端(初级线圈)的磁进行引导,理解为在无线充电发射端(初级线圈)贴上隔磁板406能增强线圈的磁场强度,同时具有较高的磁性收敛效果;挡磁,磁片不仅应能有效地导磁,同时也应起到挡磁的作用;当变化的磁场遇到金属等导体时,如果该金属是闭合导线就会产生电流,如果该金属是非闭合导线特别是一整块金属,就会产生电涡流效应,在其他有电路而不需要磁场的地方需要被挡磁;散热,磁场作用于无线送电线圈407,产生高频电流,在此过程中无线送电线圈407本身也会产生热量,这个热量如果不有效散发出去,就会聚集起来,可以通过接触的隔磁板406将热传导掉;
无线送电线圈407由直径1mm及以下的多股纱包线绕制而成,无线送电线圈407的直径为100mm-1000mm,支持实现3KW-60Kw的充电能量传送。
基于本技术方案提供的一种地面无线充电***可用于新能源汽车、自动驾驶汽车、充电无人飞机及智能机器人***等,该***能管理一定区域内的用电设备的停泊位的使用并引导用电设备选择停靠到合适的车位;该***对用电设备停泊没有严格的定位要求,因为其地面充电板可以为适应充电效率的要求而自动调整水平位置及上下高度;该***因为自适应调整能力,而具有非常低的外泄电磁辐射;该***的充电地板支持电磁感应及磁共振两种充电技术,可根据用电设备的自身充电协议而自动转换送电的技术标准。
如图3所示,第二方面,第二实施例,一种地面无线充电方法,其中,包含以下步骤:
步骤1:用户通过用户端500进行下单并生成传输至充电管理云平台100的下单数据;
步骤2:充电管理云平台100根据下单数据并分配处理生成传输至集中控制器200的订单数据;
步骤3:集中控制器200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400信息进行充电电控箱300、无线充电发射板400的分配并生成传输至用户端500的订单分配数据、传输至充电电控箱300的控制信号;
步骤4:充电电控箱300接收控制信号并控制连接无线充电发射板400。
上述的一种地面无线充电方法,其中,步骤4中充电电控箱300接收外接摄像头获取影像数据并进行处理得到充电设备的设备信息,并依据该设备信息控制无线充电发射板400,设备信息包含车牌号、车型号(主要是获取车型参数),该车型参数再被送到无线充电发射板400,无线充电发射板400以此作为运动空间的框架型参数,无线充电发射板400分成固定部分和三方向线性马达所属部分,三方向线性马达实际就是由三个线性马达组成的移动机构,能实现包括发射线圈在内的相关部件组成的平台在前后、左右和上下三个方向上适度移动,隔磁板406上装有距离传感器以及标准定位传感器,以便安全和高效移动;
为了解决无线充电的多协议问题,本***的解决方案,主要兼容近场充电的电磁感应式和电磁共振式的无线充电方法,留有后续兼容远场原理的充电,如无线电波充电,关于充电协议的选择使用,也是以此依靠图像对车型的识别,依靠车型来查表获得厂家在该车选用的充电方案,当然该发明中的无线充电发射板400本身具有自动循环搜索判断充电模式及何种协议的功能。
为了解决电磁辐射问题,无线充电发射板400精确对位就减少了辐射外泄的可能,在无线充电发射板400的三方向移动平台上设计有磁屏蔽磁的隔磁板406,更进一步减少辐射效应。
上述的一种地面无线充电方法,其中,下单信息包含用户信息、用户车型信息、用户位置信息;
订单信息包含用户信息、用户车型信息、用户位置信息以及集中控制器200分配信息;
订单分配数据包含用户信息、用户车型信息、用户位置信息以及充电电控箱300分配信息、无线充电发射板400分配信息;
充电电控箱300信息包含充电电控箱参数信息、充电电控箱位置信息;
无线充电发射板400信息包含无线充电发射板参数信息、无线充电发射板位置信息。
针对每种车型,***自动匹配出其车底盘平面尺寸及底盘与地面之间的三维空间数据,这种数据有两种来源,(1)通过车厂原始提供,并经过充电***提取需要的数据保存;(2)移动充电板的高度(测距)测量传感器、及位移传感器,可将同类车型的实测数据进行记录并传送到云端,并在云端经过统计分析而产生新的参数修正;
这种原始的车盘平面尺寸及车底盘与地面之间的三维空间数据,会根据不同型号的地面移动充电板的运动需要而转换成该型充电板的运动框架型参数,实质核心的数据是水平各个方向及不同水平点对应的垂直方向的最大运动距离及距离突变线迹的标示;
无线充电发射板400以此运动框架型参数作为运动边际,并根据距离突变线迹调整运动速度及运动控制的PID参数;
运动框架型参数可由云端下发并保存在无线充电发射板400上,而无线充电发射板400每次充电进行位置调整时测量的该车辆的车底空间的数据也会上传云端,作为该车车底盘平面尺寸及底盘与地面之间的三维空间数据的一个可能样本参数。
第三方面,一种计算机可读存储介质,其中,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现第二方面中任一项的方法的步骤。
本发明是一种适用于新能源汽车、充电无人飞机及智能机器人等电子设备的无线充电方案,是包括成套性的产品及软件的应用***,该发明的***实现并解决了以下问题:
(1)该***能管理一定区域内的用电设备的停泊位,能引导充电设备选择停靠合适的停泊位;
(2)该***不对用电设备停泊有苛刻的定位要求,该***的地面充电板可以自主调整水平位置及上下高度以更好的适配设备充电;
(3)该***能自主的识别用电器的可以支持的无线充电方式及协议,并调整无线充电板输出对应方式的无线电能,目前该***的充电地板支持电磁感应及磁共振两种充电技术,可根据用电设备的自身充电协议而自动转换送电的技术标准;
(4)该***因为自适应调整能力,而具有非常低的外泄电磁辐射。
例如,存储器可以包括随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、非易失性存储器或寄存器等;
处理器可以是中央处理器(Central Processing Unit,CPU)等,或者是图像处理器(Graphic Processing Unit,GPU)存储器可以存储可执行指令;
处理器可以执行在存储器中存储的执行指令,从而实现本文描述的各个过程。
可以理解,本实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器,或可包括易失性和非易失性存储器两者;
其中,非易失性存储器可以是ROM(Read-OnlyMemory,只读存储器)、PROM(ProgrammableROM,可编程只读存储器)、EPROM(ErasablePROM,可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(ElectricallyEPROM,电可擦除可编程只读存储器)或闪存。
易失性存储器可以是RAM(RandomAccessMemory,随机存取存储器),其用作外部高速缓存;
通过示例性但不是限制性说明,许多形式的RAM可用,例如SRAM(StaticRAM,静态随机存取存储器)、DRAM(DynamicRAM,动态随机存取存储器)、SDRAM(SynchronousDRAM,同步动态随机存取存储器)、DDRSDRAM(DoubleDataRate SDRAM,双倍数据速率同步动态随机存取存储器)、ESDRAM(Enhanced SDRAM,增强型同步动态随机存取存储器)、SLDRAM(SynchlinkDRAM,同步连接动态随机存取存储器)和DRRAM(DirectRambusRAM,直接内存总线随机存取存储器)。本文描述的存储器205旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器205。
在一些实施方式中,存储器存储了如下的元素,升级包、可执行单元或者数据结构,或者他们的子集,或者他们的扩展集:操作***和应用程序;
其中,操作***,包含各种***程序,例如框架层、核心库层、驱动层等,用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务;
应用程序,包含各种应用程序,用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序中。
本领域技术人员可以明白的是,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤能够以电子硬件、或者软件和电子硬件的结合来实现;
这些功能是以硬件还是软件方式来实现,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件;
本领域技术人员可以针对每个特定的应用,使用不同的方式来实现所描述的功能,但是这种实现并不应认为超出本申请的范围。
在本申请实施例中,所公开的***、装置和方法可以通过其它方式来实现;
例如,单元或模块的划分仅仅为一种逻辑功能划分,在实际实现时还可以有另外的划分方式;
例如,多个单元或模块或组件可以进行组合或者可以集成到另一个***中;
另外,在本申请实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元或模块中,也可以是单独的物理存在等等。
应理解,在本申请的各种实施例中,各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请的实施例的实施过程构成任何限定。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在机器可读存储介质中;
因此,本申请的技术方案可以以软件产品的形式来体现,该软件产品可以存储在机器可读存储介质中,其可以包括若干指令用以使得电子设备执行本申请实施例所描述的技术方案的全部或部分过程;
上述存储介质可以包括ROM、RAM、可移动盘、硬盘、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上,本发明的一种地面无线充电***及方法,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***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,***安装方便,可以埋装于地平线以下,也可以在地表安装。
以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,发明并不局限于上述特定实施方式,其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换,这并不影响发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种地面无线充电***,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***,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***,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进行水平与高度的移动;
所述调谐控制器用于控制所述激励器产生谐振波形进行波形优化,并驱动所述程控可调谐振电容器实现电容的改变;
所述无线送电线圈用于给充电设备进行充电。
4.如权利要求3所述的一种地面无线充电***,其特征在于,所述处理器为32位工业级的RISC处理器或ARM处理器,
所述隔磁板为多个铁氧体类磁性片材组成;
所述无线送电线圈由直径1mm及以下的多股纱包线绕制而成,所述无线送电线圈的直径为100mm-1000mm。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种地面无线充电***,其特征在于,所述下单信息包含用户信息、用户车型信息、用户位置信息;
所述订单信息包含所述用户信息、所述用户车型信息、所述用户位置信息以及集中控制器分配信息;
所述订单分配数据包含所述用户信息、所述用户车型信息、所述用户位置信息以及充电电控箱分配信息、无线充电发射板分配信息;
所述充电电控箱信息包含充电电控箱参数信息、充电电控箱位置信息;
所述无线充电发射板信息包含无线充电发射板参数信息、无线充电发射板位置信息。
6.一种地面无线充电方法,其用于权利要求1-5任一项所述的地面无线充电***,其特征在于,包含以下步骤:
步骤1:用户通过用户端进行下单并生成传输至充电管理云平台的下单数据;
步骤2:充电管理云平台根据下单数据并分配处理生成传输至集中控制器的订单数据;
步骤3: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充电电控箱、无线充电发射板的分配并生成传输至用户端的订单分配数据、传输至充电电控箱的控制信号;
步骤4:充电电控箱接收控制信号并控制连接无线充电发射板。
7.如权利要求6所述的一种地面无线充电方法,其特征在于,步骤4中所述充电电控箱接收外接摄像头获取影像数据并进行处理得到充电设备的设备信息,并依据该设备信息控制所述无线充电发射板。
8.如权利要求7所述的一种地面无线充电方法,其特征在于,所述下单信息包含用户信息、用户车型信息、用户位置信息;
所述订单信息包含所述用户信息、所述用户车型信息、所述用户位置信息以及集中控制器分配信息;
所述订单分配数据包含所述用户信息、所述用户车型信息、所述用户位置信息以及充电电控箱分配信息、无线充电发射板分配信息;
所述充电电控箱信息包含充电电控箱参数信息、充电电控箱位置信息;
所述无线充电发射板信息包含无线充电发射板参数信息、无线充电发射板位置信息。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6-8中任一项所述的方法的步骤。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017197918A1 (zh) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | 深圳大学 | 基于车牌识别的电动汽车无线充电对位***及其对位方法 |
CN110014890A (zh) * | 2017-08-02 | 2019-07-16 | 西安恒常电磁科技有限责任公司 | 一种电动自行车无线充电*** |
CN110674957A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-10 | 中瑞百行科技(北京)有限公司 | 一种智能充电管理***及方法 |
WO2020074953A2 (en) * | 2018-10-07 | 2020-04-16 | Kwapisz Jakub | Systems, methods, processes, and devices for delivering renewable energy to electric vehicles using an uncrewed battery-recharging vehicle |
CN111556101A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-08-18 | 深圳市雷风新能源科技有限公司 | 一种充电桩管理方法 |
CN112721712A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-04-30 | 春藤物联网技术(深圳)有限公司 | 一种电动车无线充电综合管理*** |
CN112721711A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-04-30 | 北京和信瑞通电力技术股份有限公司 | 一种基于有序充电核心控制单元的有序用电*** |
WO2021127619A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Witricity Corporation | Wireless network pairing for wireless electric vehicle charging |
CN113381468A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-09-10 | 深圳拓邦股份有限公司 | 具有无线充电功能的智能换电柜及其换电方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11413982B2 (en) * | 2018-05-15 | 2022-08-16 | Power Hero Corp. | Mobile electric vehicle charging station system |
-
2021
- 2021-11-08 CN CN202111314478.8A patent/CN114103676B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017197918A1 (zh) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | 深圳大学 | 基于车牌识别的电动汽车无线充电对位***及其对位方法 |
CN110014890A (zh) * | 2017-08-02 | 2019-07-16 | 西安恒常电磁科技有限责任公司 | 一种电动自行车无线充电*** |
WO2020074953A2 (en) * | 2018-10-07 | 2020-04-16 | Kwapisz Jakub | Systems, methods, processes, and devices for delivering renewable energy to electric vehicles using an uncrewed battery-recharging vehicle |
CN110674957A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-10 | 中瑞百行科技(北京)有限公司 | 一种智能充电管理***及方法 |
WO2021127619A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Witricity Corporation | Wireless network pairing for wireless electric vehicle charging |
CN111556101A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-08-18 | 深圳市雷风新能源科技有限公司 | 一种充电桩管理方法 |
CN112721711A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-04-30 | 北京和信瑞通电力技术股份有限公司 | 一种基于有序充电核心控制单元的有序用电*** |
CN112721712A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-04-30 | 春藤物联网技术(深圳)有限公司 | 一种电动车无线充电综合管理*** |
CN113381468A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-09-10 | 深圳拓邦股份有限公司 | 具有无线充电功能的智能换电柜及其换电方法 |
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