一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及射頻身份識別技術(shù)和無線電能傳輸技術(shù)，具體涉及一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統(tǒng)，包括充電站發(fā)射單元和車體接收單元；充電站發(fā)射單元包括電源模塊、信息解調(diào)模塊、功率控制電路、功率振蕩模塊、通訊線圈、RFID閱讀器和功率發(fā)射線圈依次連接；車體接收單元包括電磁接收線圈、信息監(jiān)測與調(diào)制單元、整流穩(wěn)壓模塊、RFID電子標簽和車載電池依次連接；充電站發(fā)射單元與車體接收單元之間無線連接。該系統(tǒng)能檢測無線充電的發(fā)射端和接收端之間的異物，自動采取措施排查隱患，避免安全事故的發(fā)生。環(huán)境適應(yīng)能力較強，對工作環(huán)境要求低，全天候自動識別，快速響應(yīng)，抗干擾。
【專利說明】
一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及射頻身份識別技術(shù)和無線電能傳輸技術(shù)，特別涉及一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]如今，全球汽車產(chǎn)量飛速增長，而絕大部分車輛所使用的汽油、柴油導(dǎo)致全球污染的加劇，地球生態(tài)平衡遭受破壞。近些年來，國家高度重視清潔能源汽車的研發(fā)和使用，出臺多項相關(guān)政策鼓勵電動汽車行業(yè)的發(fā)展，電動汽車的產(chǎn)量逐年提升，電動汽車充電技術(shù)也得到迅速的發(fā)展，特別是無線充電技術(shù)成為當前研究的新方向。
[0003]無線供電技術(shù)(無線傳能)裝置不需要用電纜將設(shè)備與供電系統(tǒng)連接，便可以直接對其進行快速充電。加之非接觸快速充電能夠布置在多種場所，又可以為各種類型的設(shè)備提供充電服務(wù)，使隨時隨地充電變?yōu)榭赡堋?br>[0004]無線傳能技術(shù)目前主要才用的是電磁共振耦合技術(shù)，該技術(shù)主要由電源、電力輸出、電力接收、整流器等主要器件實現(xiàn)。與電磁感應(yīng)充電方式不同之處在于，磁共振方式加裝了一個高頻驅(qū)動電源，采用兼?zhèn)渚€圈和電容器的LC共振電路，而并非由簡單線圈構(gòu)成送電和接收兩個單元。共振頻率的數(shù)值，會隨送電與接收單元之間距離的變化而改變。當傳送距離發(fā)生改變時，傳輸效率也會像電磁感應(yīng)一樣迅速降低。為此，可通過控制電路調(diào)整共振頻率，使兩個單元的電路發(fā)生共振。
[0005]但是，如果在無線充電的發(fā)射端和接收端之間存在異物不僅會影響充電正常進行，還有可能引發(fā)安全事故。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種能夠檢測電動汽車無線充電系統(tǒng)發(fā)射單元和接收單元之間是否存在異物，且采取相應(yīng)措施的裝置。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統(tǒng)，包括充電站發(fā)射單元I和車體接收單元2;所述充電站發(fā)射單元I包括電源模塊11、信息解調(diào)模塊12、功率控制電路13、功率振蕩模塊14、通訊線圈15、RFID閱讀器16和功率發(fā)射線圈17依次連接;所述車體接收單元2包括電磁接收線圈21、信息監(jiān)測與調(diào)制單元22、整流穩(wěn)壓模塊23、RFID電子標簽24和車載電池25依次連接;所述充電站發(fā)射單元I與所述車體接收單元2之間無線連接。
[0008]進一步地，所述信息解調(diào)模塊12與所述信息監(jiān)測與調(diào)制單元22之間進行無線電信息交互。
[0009]進一步地，所述通訊線圈15接收所述電磁接收線圈21通過電力載波傳送的通信信息。
[0010]更進一步地，所述RFID閱讀器16與所述RFID電子標簽24之間為耦合連接。
[0011]上述電動汽車快速無線充電系統(tǒng)的工作流程:充電站發(fā)射單元的電源模塊11為功率振蕩模塊14提供充電電壓;信息解調(diào)模塊12實現(xiàn)與車體接收單元2的無線電信息交互并控制功率控制電路13;功率控制電路13控制功率振蕩模塊14的通斷;功率振蕩模塊14將電源模塊11輸入的功率振蕩為高頻振蕩電磁場;通訊線圈15接收車體接收單元的電磁接收線圈21通過電力載波傳送的通信信息;RFID閱讀器16檢測RFID電子標簽24的信號；功率發(fā)射線圈17發(fā)射功率振蕩模塊14振蕩出的高頻振蕩磁場；電磁接收線圈21接收功率發(fā)射線圈17所發(fā)射的能量;車體接收單元2的信息監(jiān)測與信息調(diào)制單元22檢測車載電池25的實時信息，與信息解調(diào)模塊12進行信息交換;整流穩(wěn)壓模塊23將接收的能量整流穩(wěn)壓成恒定的直流電，向車載電池25供電；RFID電子標簽24發(fā)送信號給RFID閱讀器以完成身份識別；車載電池25儲存電動汽車用電。
[0012]RFID是一種射頻識別技術(shù)，接受器通過無線電信號，識別對象和讀寫數(shù)據(jù)，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、商品管理、公共交通管理、安全身份識別等領(lǐng)域。其環(huán)境適應(yīng)能力較強，對工作環(huán)境要求低，全天候自動識別，快速響應(yīng)，可穿透非金屬物體，抗干擾、抗沖突能力較強。
[0013]上述電動汽車快速無線充電系統(tǒng)通過RFID技術(shù)進行身份識別，當RFID閱讀天線檢索到RFID電子標簽發(fā)射的信號后，信號傳到RFID閱讀器分析，系統(tǒng)將信號中的電子標簽序列號信息比對驗證，進行車輛身份信息驗證;如果序列號正確，則通過車輛信息驗證，無線充電系統(tǒng)進入充電站與車載電池的連線階段，待連線完成后，車載電池將會進入正常充電狀態(tài)。
[0014]在進入電動汽車和充電站連線完成后，電動汽車快速無線充電系統(tǒng)先完成充電效率初始化，通過充電站發(fā)射單元I的功率發(fā)射線圈17和車體接收單元2的電磁接收線圈21的初始功率，計算出無線電能傳輸效率，并將結(jié)果緩存在充電站發(fā)射單元I。初始化完成后，電動汽車快速無線充電系統(tǒng)進入正常的異物檢測狀態(tài)，如果無線電能傳輸效率僅小范圍波動，沒有超出預(yù)設(shè)安全值，則系統(tǒng)正常工作;如果無線電能傳輸效率變化幅度超過預(yù)設(shè)的安全范圍，系統(tǒng)會自動減小控制功率振蕩模塊14的輸出功率，停止充電站發(fā)射單元I的充電工作，并向電動汽車快速無線充電系統(tǒng)管理后臺發(fā)送錯誤提示信息，等待巡視人員排查故障。
[0015]在車載電池充電的過程中，如果通訊線圈15和RFID閱讀器16同時失去電動汽車信號，即電動汽車在未正常關(guān)斷車載電池和充電站之間的情況下駛離，或者因為車輛電池故障停止運行，充電站功率控制電路13自動發(fā)出停止傳輸電能的工作指令，控制關(guān)閉功率振蕩模塊14，停止充電。
[0016]本實用新型的有益效果:能檢測無線充電的發(fā)射端和接收端之間的異物，自動采取措施排查隱患，避免安全事故的發(fā)生。采用RFID技術(shù)進行身份識別，環(huán)境適應(yīng)能力較強，對工作環(huán)境要求低，全天候自動識別，快速響應(yīng)，可穿透非金屬物體，抗干擾、抗沖突能力較強。為電動汽車車主提供高效、便捷的充電服務(wù)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型一個實施方式的整體功能示意圖；
[0018]圖2是本實用新型一個實施方式的工作流程的示意圖；
[0019]圖3是本實用新型一個實施方式的RFID技術(shù)進行身份識別的工作流程示意圖；
[0020]其中，1-充電站發(fā)射單元、11-電源模塊、12-信息解調(diào)模塊、13:功率控制電路、14-功率振蕩模塊、15-通信線圈、16-RFID閱讀器、17-功率發(fā)射線圈、2-車體接收單元、22-信息監(jiān)測與調(diào)制單元、23-整流穩(wěn)壓模塊、24-RFID電子標簽、25-車載電池。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式進行詳細描述。如圖1所示，本實施方式所采用的技術(shù)方案如下:一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統(tǒng)，包括充電站發(fā)射單元I和車體接收單元2;所述充電站發(fā)射單元I包括電源模塊11、信息解調(diào)模塊12、功率控制電路13、功率振蕩模塊14、通訊線圈15、RF ID閱讀器16和功率發(fā)射線圈17依次連接；所述車體接收單元2包括電磁接收線圈21、信息監(jiān)測與調(diào)制單元22、整流穩(wěn)壓模塊23、RFID電子標簽24和車載電池25依次連接;所述充電站發(fā)射單元I與所述車體接收單元2之間無線連接。
[0022]所述信息解調(diào)模塊12與所述信息監(jiān)測與調(diào)制單元22之間進行無線電信息交互。
[0023]所述通訊線圈15接收所述電磁接收線圈21通過電力載波傳送的通信信息。
[0024]所述RFID閱讀器16與所述RFID電子標簽24之間為耦合連接。
[0025]上述電動汽車快速無線充電系統(tǒng)中電源模塊11為功率振蕩模塊14提供充電電壓；信息解調(diào)模塊12實現(xiàn)與車體接收單元2的無線電信息交互并控制功率控制電路13;功率控制電路13控制功率振蕩模塊14的通斷;功率振蕩模塊14將電源模塊11輸入的功率振蕩為高頻振蕩電磁場;通訊線圈15接收車體接收單元2的電磁接收線圈21通過電力載波傳送的通信信息；RFID閱讀器16檢測RFID電子標簽信號；功率發(fā)射線圈17發(fā)射功率振蕩模塊14振蕩出的高頻振蕩電路；電磁接收線圈21接收功率發(fā)射線圈17所發(fā)射的能量;信息監(jiān)測與調(diào)制單元22，檢測車載電池25的實時信息，與信息解調(diào)模塊12進行信息交換;整流穩(wěn)壓模塊23，將接收的能量整流穩(wěn)壓成恒定的直流電，向車載電池25供電；RFID電子標簽24，發(fā)送信號給RFID閱讀器已完成身份識別；車載電池25，儲存電動汽車用電。
[0026]在進入電動汽車和充電站連線完成后，電動汽車快速無線充電系統(tǒng)先完成充電效率初始化。功率發(fā)射線圈17進入正常工作狀態(tài)后，信息監(jiān)測與調(diào)制單元22先檢測電磁接收線圈21的功率信息，該信息經(jīng)過調(diào)制后加載到電磁接收線圈21，通過電力載波傳送到通訊線圈15，隨后高頻信號通過信息解調(diào)模塊12解調(diào)，傳送至功率控制電路13，此時系統(tǒng)通過充電站發(fā)射單元的功率發(fā)射線圈17和車體接收單元的電磁接收線圈21的初始功率，計算出無線電能傳輸效率，并將結(jié)果緩存在充電站發(fā)射端。
[0027]初始化完成后，電動汽車快速無線充電系統(tǒng)進入正常的異物檢測狀態(tài)，工作過程如圖2所示。信息監(jiān)測與調(diào)制單元22保持實時檢測電磁接收線圈21的功率變化情況，如果無線電能傳輸效率僅小范圍波動，沒有超出預(yù)設(shè)安全值，則系統(tǒng)正常工作。如果無線電能傳輸效率變化幅度超過預(yù)設(shè)的安全范圍，則系統(tǒng)判定功率發(fā)射線圈17和電磁接收線圈21之間存在異物，使充電系統(tǒng)無法正常工作，此時功率控制電路13動作，減小控制功率振蕩模塊14的輸出功率，停止電動汽車快速無線充電系統(tǒng)發(fā)射端的充電工作，并向電動汽車快速無線充電系統(tǒng)管理后臺發(fā)送錯誤提示信息，等待巡視人員排查故障。
[0028]電動汽車快速無線充電系統(tǒng)為車載電池充電過程中，通訊線圈15、電磁接收線圈21是電動汽車和電動汽車快速無線充電系統(tǒng)的主要通信通道。在車載電池充電的過程中，如果通訊線圈15和RFID閱讀器16同時失去電動汽車信號，即電動汽車在未正常關(guān)斷車載電池和充電站之間連接的情況下駛離，或者因為車輛電池故障停止運行，電動汽車快速無線充電系統(tǒng)的功率控制電路13自動發(fā)出停止傳輸電能的工作指令，控制關(guān)閉功率振蕩模塊14，停止充電。
[0029]本電動汽車快速無線充電系統(tǒng)的實施方式通過RFID技術(shù)進行身份識別的工作流程，如圖3所示。電動汽車快速無線充電系統(tǒng)有RFID閱讀器并配置多個RFID閱讀天線檢測搜索信號，檢測范圍覆蓋整個電動汽車充電站；當RFID閱讀天線檢索到RFID電子標簽發(fā)射的信號后，信號傳到RFID閱讀器分析，系統(tǒng)將信號中的電子標簽序列號信息比對驗證，進行車輛身份信息驗證。如果序列號正確，則通過車輛信息驗證，電動汽車快速無線充電系統(tǒng)進入充電站與車載電池的連線階段，待連線完成后，車載電池將會進入正常充電狀態(tài)。
[0030]應(yīng)當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0031]雖然以上結(jié)合附圖描述了本實用新型的【具體實施方式】，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些僅是舉例說明，可以對這些實施方式做出多種變形或修改，而不背離本實用新型的原理和實質(zhì)。本實用新型的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
【主權(quán)項】
1.一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統(tǒng)，其特征在于:包括充電站發(fā)射單元(I)和車體接收單元(2);所述充電站發(fā)射單元(I)包括電源模塊(11)、信息解調(diào)模塊(12)、功率控制電路(I3)、功率振蕩模塊(14)、通訊線圈(I5)、RFID閱讀器(16)和功率發(fā)射線圈(17)依次連接;所述車體接收單元(2)包括電磁接收線圈(21)、信息監(jiān)測與調(diào)制單元(22)、整流穩(wěn)壓模塊(23)、RFID電子標簽(24)和車載電池(25)依次連接;所述充電站發(fā)射單元(I)與所述車體接收單元(2)之間無線連接。2.如權(quán)利要求1所述的具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統(tǒng)，其特征在于:所述信息解調(diào)模塊(12)與所述信息監(jiān)測與調(diào)制單元(22)之間進行無線電信息交互。3.如權(quán)利要求1所述的具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統(tǒng)，其特征在于:所述通訊線圈(15)接收所述電磁接收線圈(21)通過電力載波傳送的通信信息。4.如權(quán)利要求1所述的具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統(tǒng)，其特征在于:所述RFID閱讀器(16)與所述RFID電子標簽(24)之間為耦合連接。
【文檔編號】G01V3/10GK205544455SQ201620237535
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】涂聰, 王軍華, 蔡昌松, 龍孟姣
【申請人】武漢大學(xué)