一种适用于电动汽车的无线充电系统的制作方法

本发明涉及无线充电领域，尤其涉及一种适用于电动汽车的无线充电系统。

背景技术：

随着人们环保意识的日益增强以及石油能源的日益紧缺，电动汽车因其动力源是较为环保的电力驱动而受到大家的关注。

相较于以石油燃料为动力源的传统汽车，电动汽车在市场推广中所遇到的问题主要是：电动汽车的动力源续能不便。现有的续能方式有：更换电池，充电。而更换电池在实际操作中，由于各电动汽车生产商所用电池不尽一致，导致更换电池过程中对电池本身可选择的范围极易受限，从而导致更换成本高，同时，由于电池体积较大，储存不方便又进一步的阻碍了该方式在市场上的推广与普及。

目前的电动汽车续能大都采用充电的方式。充电可分为有线充电与无线充电。两种方式相比较，有线充电过程中存在着以下问题：线缆磨损容易造成漏电，频繁插拔造成插座老化，产生电火花，存在安全隐患。而采用无线充电则可以有效避免上述问题，但是由于无线充电的传播原理是通过电磁感应或者微波等方式进行能量的无线传递，其能量转换效率同能量接收装置与能量发射装置的位置及距离有密切关系。现有的无线充电为了节省空间大都将能量发射装置埋设于地下，充电的时候仅需将电动汽车停放在充电范围内即可，然而这种方式对于司机的停车水平有较高要求，同时这种方式固定了发射装置与接收装置的距离，而各款型的电动汽车底盘高低并不一致，对于底盘稍高的电动汽车来说，其能量转换效率会降低，既造成了能源的浪费也导致了充电时间的增长。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出一种适用于电动汽车的无线充电系统，它能够实现能量发射装置与能量接收装置之间的距离与位置调节，从而保证了能量在无线传输过程中的转换率。

为了实现上述目的，本发明采用的方案是：

一种适用于电动汽车的无线充电系统，包括：ac/dc转换电路，所述ac/dc转换电路通过第一逆变器连接发射线圈，接收线圈通过第二逆变器连接负载，所述发射线圈连接第一功率测量装置，所述接收线圈连接第二功率测量装置，所述第一测量装置与第二测量装置分别连接控制器，所述控制器用于控制发射线圈调节装置的动力源，所述发射线圈调节装置包括：距离调节装置以及位置调节装置，所述距离调节装置用于发射线圈与接收线圈之间的距离，所述位置调节装置用于调节发射线圈的位置。距离调节装置能够将发射线圈与接收线圈之间的垂直距离调节至系统预设的范围内以提高二者之间的能量传输效率。

所述位置调节装置包括周向调节装置与径向调节装置，所述周向调节装置用于调节发射线圈在圆周方向上的位置；所述径向调节装置用于调节发射线圈在径向上的位置。周向调节装置与径向调节装置结合使用能够在可调节的圆面积内将发射线圈调节至任何位置。这种设计可以自由的调节发射线圈的位置，使得接收线圈与发射线圈的相对位置符合系统预设的能量传输效率的要求。

所述距离调节装置包括：第一支撑件，所述第一支撑件上设有第一电机，所述第一电机用于驱动第一齿轮，所述第一齿轮齿合于第二齿轮，所述第二齿轮通过径向调节装置连接水平调节装置，所述水平调节装置固定连接壳体，所述客体内设有接收线圈，所述水平调节装置能够使接收线圈自动保持水平。第一齿轮带动第二齿轮，第二齿轮通过转动带着径向调节装置同步运动，从而将发射线圈升高或者降低。水平调节装置使接收线圈自动保持水平，防止发射线圈在升降过程中的倾斜而造成与接收线圈地相对位置的偏移，相对位置的偏移会造成能量传输效率的降低。

所述周向调节装置包括第二支撑件，所述第二支撑件的外侧壁上安装有第二电机，所述第二电机驱动第三齿轮，第二支撑件轴承连接第一支撑件，所述第一支撑件的底面上设有齿轮凹槽，所述齿轮凹槽与第三齿轮配合使用。第三齿轮带动第一支撑件转动，第一支撑件带动发射线圈做同步运动，从而实现发射线圈在周向上的运动以及周向上的位置调节。

所述径向调节装置为伸缩式液压缸。通过液压缸的伸缩实现对发射线圈在径向上的位置调节。

所述水平调节装置包括：第三支撑件以及设于所述第三支撑件底部的配重块，所述第三支撑件固定连接所述壳体的底部。所述第三支撑件为球形状支撑件。利用重力作用实现水平位置的自动调节没有增加冗余的复杂设计，技术容易实现，设计结构简单，成本低。

还包括滑动盖板与滑槽，所述滑动盖板的底面通过连接件连接径向调节装置，所述径向调节装置通过所述连接件带动所述滑动盖板滑入/出所述滑槽。所述滑动盖板滑入滑槽内给径向调节装置上升过程中需要的水平空间，同时盖板起到防尘防水的作用。所述滑动盖板的尺寸根据实际需求设定。

所述距离调节装置还包括设于壳体上超声波测距离传感器，所述超声波测距离传感器连接控制器。所述超声波测距离传感器能够测量发射线圈与接收线圈之间垂直距离以保证二者的距离合理，进而提高能量传输效率。

本发明的有益效果有：能够实现发射线圈与接收线圈之间的距离及相对位置：从周向、径向、水平以及距离四个方面对位置进行调节，而不是单纯的进行距离调节(两个线圈之间的距离只是影响能量传递效率的一部分因素，而两个线圈的相对位置关系也是影响能量传递效率的一个重要因素，因此单纯的调节距离并不能很好的更改两个线圈之间的能量传递效率)，使得发射线圈与接收线圈之间的位置处于预期状态，使得接收线圈与发射线圈之间的能量传输效率在一个比较理想的范围内，从而保证了能源的利用率，缩短了充电时间。同时，本系统结构简单、能够实现自动调节，成本低，利于实践实施过程中的市场推广。

附图说明

图1示出了本申请实施例的电路部分的结构框图。

图2示出了本申请实施例的机械部分的结构示意图。

图3示出了本申请实施例的壳体及水平调节装置的立体结构示意图。

图4示出了本申请实施例的第一支撑架的仰视图。

其中，1第一支撑件；2第一电机；3第一齿轮；4第二齿轮；5壳体；6第二支撑件；7第二电机；8第三齿轮；9齿轮凹槽；10伸缩式液压缸；11球形状支撑件；12配重块；13滑动盖板；14滑槽；15连接件；16第一支架；17第二支架；18第三支架。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-2所示，一种适用于电动汽车的无线充电系统，包括：ac/dc转换电路，所述ac/dc转换电路通过第一逆变器连接发射线圈，接收线圈通过第二逆变器连接负载，所述发射线圈连接第一功率测量装置，所述接收线圈连接第二功率测量装置，所述第一测量装置与第二测量装置分别连接控制器，所述控制器用于控制发射线圈调节装置的动力源，所述发射线圈调节装置包括：距离调节装置以及位置调节装置，所述距离调节装置用于发射线圈与接收线圈之间的距离，所述位置调节装置用于调节发射线圈的位置，所述距离调节装置与位置调节装置配合使用能使所述发射线圈与所述接收线圈之间的能量传输效率达到系统的预设范围。距离调节装置能够将发射线圈与接收线圈之间的垂直距离调节至系统预设的范围内以提高二者之间的能量传输效率。

所述位置调节装置包括周向调节装置与径向调节装置，所述周向调节装置用于调节发射线圈在圆周方向上的位置；所述径向调节装置用于调节发射线圈在径向上的位置。周向调节装置与径向调节装置结合使用能够在可调节的圆面积内将发射线圈调节至任何位置。这种设计可以自由的调节发射线圈的位置，使得接收线圈与发射线圈的相对位置符合系统预设的能量传输效率的要求。

如图2所示，所述距离调节装置包括：第一支撑件1，所述第一支撑件上设有第一电机2，所述第一电机用于驱动第一齿轮3，所述第一齿轮齿合于第二齿轮4，所述第二齿轮通过径向调节装置连接水平调节装置，所述水平调节装置固定连接壳体5，所述客体内设有接收线圈，所述水平调节装置能够使接收线圈自动保持水平。第一齿轮带动第二齿轮，第二齿轮通过转动带着径向调节装置同步运动，从而将发射线圈升高或者降低。水平调节装置使接收线圈自动保持水平，防止发射线圈在升降过程中的倾斜而造成与接收线圈地相对位置的偏移，相对位置的偏移会造成能量传输效率的降低。第一电机通过第一支架16固定在第一支撑件上，第二齿轮通过第二支架17固定在第一支架上。

如图2与图4所示，所述周向调节装置包括第二支撑件6，所述第二支撑件的外侧壁上安装有第二电机7，所述第二电机驱动第三齿轮8，第二支撑件轴承连接第一支撑件，所述第一支撑件的底面上设有齿轮凹槽9，所述齿轮凹槽与第三齿轮配合使用。第三齿轮带动第一支撑件转动，第一支撑件带动发射线圈做同步运动，从而实现发射线圈在周向上的运动以及周向上的位置调节。

所述径向调节装置为伸缩式液压缸10。通过液压缸的伸缩实现对发射线圈在径向上的位置调节。

如图3所示，所述水平调节装置包括：第三支撑件以及设于所述第三支撑件底部的配重块12，所述第三支撑件固定连接所述壳体的底部。所述第三支撑件为球形状支撑件11。所述球形状支撑件固定连接所述壳体的底部。在所述壳体的底部上、所述壳体的重心位置处设有连接端子，所述连接端子用于连接伸缩式液压缸，在所述球形状支撑件上开设有便于伸缩式液压缸通过及活动的豁口。

由于配重块设立于球形状支撑件底部，而伸缩式液压缸支撑在发射线圈装置中心处，在支点的支撑下，由于配重块设置于球形状支撑件的底部，其在受重力的作用下会自动下垂，因此发射线圈装置会一直处于水平状态。利用重力作用实现水平位置的自动调节没有增加冗余的复杂设计，技术容易实现，设计结构简单，成本低。

还包括滑动盖板13与滑槽14，所述滑动盖板的底面通过连接件15连接径向调节装置，所述径向调节装置通过所述连接件带动所述滑动盖板滑入/出所述滑槽。所述滑槽顶端的内侧面为斜面，所述滑槽与滑动盖板相邻的一侧设有开口，在开口处、与滑槽顶端内斜面对立的侧壁处设有斜面，两个斜面呈平行状态，这种设计便于滑动盖板的滑入与滑出。

所述滑动盖板滑入滑槽内给径向调节装置上升过程中需要的水平空间，同时盖板起到防尘防水的作用。所述滑动盖板的尺寸根据实际需求设定。所述滑槽通过第三支架18固定在第一支撑件上。

第三支架的上表面、滑槽的上表面以及滑动盖板的上表面均不高于壳体的上表面。因为本系统所涉机械装置是埋设于地表或者停车平台或者其他用于停车的表面之下的，这种设计保证了整个装置在周向上的转动。

所述距离调节装置还包括设于壳体上超声波测距离传感器，所述超声波测距离传感器连接控制器。所述超声波测距离传感器能够测量发射线圈与接收线圈之间垂直距离以保证二者的距离合理，进而提高能量传输效率。

本系统在实施的过程中，根据具体使用环境，将机械装置埋设于地下或者停车平台下方或者其他用于停车的地方。

为便于对本发明的理解，下面结合其工作过程对本发明作进一步的描述：

控制器根据第一功率测量装置与第二功率测量装置的信息计算出能量传递效率，当能量传递效率低于设置值时，启动发射线圈调节装置中的动力源。

所述发射线圈调节装置的工作过程为：

控制器根据接收到的信息计算出能量传递效率，当能量传递效率低于设置值时，启动发射线圈自动调节装置中的动力源：先启动距离调节装置中的第一电机，超声波测距离传感器会将发射线圈与接收线圈的距离数据发送至控制器，待数据达到预设值时，停止第一电机。

若此时能量传递效率仍不达标，则启动周向调节装置中的第一电机，第二电机的带动所述第一支撑件历遍所有能够达到的位置，所述控制器会记录该过程中的所产生的全部能量传递效率值，并标记出最大值。在此过程中若能量传递效率达标，则停止运转，若能量传递效率始终不达标，则运行第二电机，直至能量传递效率达到周向调节装置运行中的最高值(即上述标记出的最大值)。

若此时能量传递效率仍不达标，则启动伸缩式液压缸，伸缩式液压缸带动所述发射线圈装置做伸缩运动，在该运动的一个周期内，所述控制器会记录该过程中的所产生的全部能量传递效率值，并标记出最大值。在此过程中若能量传递效率达标，伸缩式液压缸停止运动，若能量传递效率始终不达标，则继续运行伸缩式液压缸，直至能量传递效率达到该周期内的最高值(即上述标记出的最大值)，由于伸缩式液压缸的启动会导致接收线圈与发射线圈垂直距离上的变动，所以伸缩式液压缸调整完，控制器会根据超声波测距离传感器的数据判断是否需要重新启动第一电机，直至距离符合预设值；重复上述过程直至能量传递效率达标。如此重复n次(n具体取多少由用户自行设定)，若能量传递效率仍不达标，则控制器发送警报信息给警报单元，警报单元负责发出警报，提示用户故障。

经过这三个调节装置的配合，发射线圈与接收线圈的位置会被调节至预期位置。水平调节装置位置发射线圈一直处于水平状态。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。