一种汽车无线充电地锁结构及无线充电方法与流程

本发明涉及新能源汽车充电技术领域，特别是一种汽车无线充电地锁结构及无线充电方法。

背景技术：

随着技术进步和科技发展，新能源汽车由于节能环保而越来越被大众接受。电动汽车以电力为能源，以电机为驱动力，没有任何废气排放，对大气环境没有污染与影响，可以趋利避害，最大限度的造福人类。

目前电动汽车主要以电池为储能器件，为电机提供能量，因此当电池放电到临界点时，就需要重新补充电量，即需要对电池重新充电。目前电动汽车充电的方式有两种，即有线充电和无线充电。

无线充电是通过电磁感应的方式为汽车充电，地面安装有发射装置，汽车安装有接收装置，两者之间通过电磁感应传递能量，完成为电池充电的工作，由于是非接触式充电，没有电缆和汽车相连，所以称为无线充电。但是不论是有线充电还是无线充电，都需要占用大量的空间用来安装地面设备，对于地面使用费用较高的地方来说，并不是经济的选择。在每个公共场地，大型商场，居住小区，一般都配有地上或地下停车场，在一些专属停车位上都配有地锁装置来确定其使用车辆的唯一性。有鉴于此，现有技术中出现了集地锁功能与无线充电功能为一体的新型汽车无线充电装置。公布号为cn105822120a的专利文献公开了一种支持无线充电的地锁装置及其使用方法，其设有锁定停车位的升降装置，在升降装置的阻车面上设有无线充电模块，其存在如下缺陷：(1)无论其升降装置采用交叉臂还是枢转臂，其带有无线充电模块的阻车面均设置在升降装置上，这就使得升降装置过于复杂化，且升降装置的升降必须严格控制在一定角度内以保证阻车面与地面平行，进而对汽车进行充电，使用极为不便，且随着使用时间的延长容易出现阻车面的倾斜而严重影响充电效率；(2)没有保护装置，无线充电模块容易受到外部损坏；(3)没有公开其无线传输发射器的具体结构，对于其如何散热也没有进行考虑；(4)进行无线充电时，线圈与接收线圈的中心必须同轴，以保证最大电能效率的利用，然而当无线发射阻车面与地面平行时，其无线充电模块的位置是固定不变的，这就要求汽车进入停车位时的位置需要特别的准确，然而在停车位置狭窄，车体尺寸各异的情况下，将汽车移动到准确位置极为困难，现有的非地锁结构的无线充电装置虽然含有能够对无线发射线圈进行位置调整的机构，但是由于其并非为地锁结构，其设置空间及移动空间较大，如果将其直接集成于地锁结构上，会极大的增加地锁结构的体积，而这并不符合本发明的目的，因此如何在不过分增大地锁结构占用空间的同时还能实现无线发射线圈的位置调整成为亟需解决的问题之一。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种汽车无线充电地锁结构及无线充电方法，将停车位地锁功能与无线充电功能相结合，结构轻巧且设计紧凑合理，占用空间小，安装及使用极为方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明首先提供一种汽车无线充电地锁结构，包括地锁支架，还包括自下而上依次设置的下固定板、上托板、散热器及无线发射线圈组件；

所述上托板连同散热器及无线发射线圈组件一起能够相对于所述下固定板进行左右平移滑动，所述散热器能够相对于所述上托板进行前后平移滑动；所述无线发射线圈组件与散热器间设有铁氧体，所述无线发射线圈组件、铁氧体及散热器固定连接在一起；所述上托板上还设有与所述地锁支架的后方两侧相连的传动轴，此传动轴上设有可驱动其转动的传动机构；

所述下固定板上设有可驱动上托板左右滑动的第一驱动机构，所述上托板上设有可驱动散热器前后滑动的第二驱动机构以及可驱动所述传动机构进行传动的第三驱动机构。

优选的，所述无线发射线圈组件上还设有红外线传感接收器。

优选的，所述下固定板上方设有第一滑轨，上托板底部设有与所述第一滑轨相配合的第一滑槽；所述上托板上方设有第二滑轨，散热器底部设有与所述第二滑轨相配合的第二滑槽；

优选的，所述传动机构包括设置在传动轴上的蜗轮，此蜗轮与设置在上托板上的蜗杆相连，所述传动轴由设置在上托板上的支撑轴承支撑固定。

优选的，所述上托板上还设有地锁护罩，所述上托板、散热器、传动轴、蜗轮、蜗杆、支撑轴承、第三驱动机构、第二驱动机构及无线发射线圈组件均处于此地锁护罩内。

优选的，所述地锁支架上还设有支架护板。

优选的，所述无线发射线圈组件包括上盖、发射线圈绕组及保护环，所述发射线圈绕组设置在上盖底部的螺旋槽内，所述保护环将所述发射线圈绕组密封在螺旋槽内。

优选的，所述散热器顶部设有凹槽，所述铁氧体设置在此凹槽内，所述保护环与铁氧体相接触。

优选的，所述第一驱动机构为第一电动推杆，所述第二驱动机构为第二电动推杆，所述第三驱动机构为电机，所述第一电动推杆、第二电动推杆、电机均与控制器相连。

本发明还提供一种汽车无线充电方法，利用上述地锁结构进行充电，具体包含如下步骤：

步骤s1：将需要停驶的汽车开到指定的停车位附近，并通过控制器将地锁支架由升起状态调整到水平状态，然后将汽车停放在停车位内；

步骤s2：判断电池的储存电量，确定电池是否需要充电操作；

步骤s3：如果电池需要进行充电操作，则控制器唤醒无线发射线圈组件的控制电路，启动无线发射线圈组件中心的红外线传感接收器，接收安装在汽车底盘下面的无线接收线圈中心位置的红外传感器发出的红外信号；

步骤s4：获取无线发射线圈组件与汽车底盘的接收线圈的位置坐标值；

步骤s5：通过控制器调整第一电动推杆和第二电动推杆的伸缩长度，以在x和y方向移动发射线圈的位置，使发射线圈的中心与安装在汽车底盘接收线圈的中心位置同轴；

步骤s6：当发射线圈的中心与汽车底盘接收线圈的中心位置同轴后，通过控制器接通发射线圈的供电电源，发射线圈开始发射高频电磁波，通过汽车底盘接收线圈的感应后向电池充电；

步骤s7：当电池电量充满后，切断无线发射线圈的电源，使发射线圈的控制电路进入睡眠状态，停止充电工作；

步骤s8：汽车驶离停车位后，通过控制器将地锁支架升起，将停车位锁定。

本发明的积极效果：

(1)地锁支架可进行单独升降而不影响无线充电结构的位置，即本发明的无线充电结构无需跟随地锁支架一同进行升降运动，地锁支架结构更加简单，且使用方便，无线充电操作不会受到升降机构的影响，使用寿命更长；

(2)本发明的无线发射结构外侧设有保护罩，在不影响各机构相对运动的同时能够为无线充电结构提供保护，避免其受到外部损坏；

(3)铁氧体的设置能够阻止电磁波向下辐射，同时向上反射电磁波以减少辐射消耗，且散热器能够对发热元器件产生的热量进行及时高效的散热处理；

(4)将追踪移动机构创造性的集成在了地锁结构内，可以灵活调整无线发射线圈的位置，进而自动跟踪汽车底盘接收线圈的位置，最终保证以最大充电功率状态对电池进行充电，且结构设计紧凑合理，占用空间小，符合地锁的性质要求。

总之，本发明将停车位地锁功能与无线充电功能相结合，具有停车时可以充电，离开时可以保证车位不被其它车辆占有的双重功能，达到了一锁多用的效果；同时占用空间小，可以实现一个充电桩带动多个无线充电地锁同时工作，真正做到地面简洁、安全，且产品结构轻巧，使用安装和普通地锁一样，非常方便。此外，本产品采用模块化分体设计，便于包装运输。

附图说明

图1是所述汽车无线充电地锁结构的结构示意图；

图2是图1的主剖视结构示意图；

图3是图1的左剖视结构示意图；

图4是所述无线发射线圈组件的结构示意图；

图5是所述散热器的结构示意图；

图6是所述汽车无线充电地锁结构开启后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

参照图1至图6，本发明优选实施例提供一种汽车无线充电地锁结构，包括地锁支架090，还包括自下而上依次设置的下固定板051、上托板050、散热器020及无线发射线圈组件；

如图3所示，所述下固定板051上方设有第一滑轨，上托板050底部设有与所述第一滑轨相配合的第一滑槽，通过此第一滑轨与第一滑槽的相互配合为上托板相对于下固定板的左右稳固平移提供有利条件；如图2所示，所述上托板050上方设有第二滑轨，散热器020底部设有与所述第二滑轨相配合的第二滑槽，通过此第二滑轨与第二滑槽的相互配合为上托板相对于下固定板的左右稳固平移提供有利条件；所述无线发射线圈组件与散热器020间设有铁氧体021；如图1所示，所述上托板050上还设有与所述地锁支架090的两侧后方相连的传动轴060，此传动轴060上设有蜗轮061，此蜗轮061与设置在上托板上的蜗杆062相连；所述传动轴060由设置在上托板上的支撑轴承064支撑固定。

所述下固定板上设有可驱动上托板左右滑动的第一驱动机构，所述上托板上设有可驱动散热器前后滑动的第二驱动机构以及可驱动所述蜗杆转动的第三驱动机构，其中所述第一驱动机构为第一电动推杆040，所述第二驱动机构为第二电动推杆030，所述第三驱动机构为电机070，所述第一电动推杆、第二电动推杆、电机分别与一控制器相连。

所述上托板上还设有地锁护罩080，所述上托板050、散热器020、传动轴060、蜗轮061、蜗杆062、支撑轴承064、电机070、电机固定座071、第二电动推杆030及无线发射线圈组件等均处于此地锁护罩080内。

所述地锁支架090上还设有支架护板091，地锁支架090处于地锁护罩080的左右两侧及前侧，其截面为空心方型。

如图4所示，所述无线发射线圈组件包括上盖011、发射线圈绕组012及保护环013，所述发射线圈绕组012设置在上盖011底部的螺旋槽内，所述保护环012将所述发射线圈绕组密封在螺旋槽内。所述无线发射线圈组件安装在散热器020上端的凹槽内，并使用内六角固定螺栓110将其与散热器相互固定，形成完整的发射线圈功能系统。

所述发射线圈绕组012由专用励磁线组成，接通电源后将发射定向电磁辐射波，为接收线圈提供辐射能量。其按照一定的方向和圈数成螺旋状盘绕在发射线圈上盖011底部的螺旋槽内；所述保护环013用于密封保护线圈绕组。

如图5所示，所述散热器020由散热片213、基板210、凹槽211和所述第二滑槽212组成。所述铁氧体021安装在凹槽211内，用于阻止电磁波向下辐射，同时向上反射电磁波以减少辐射消耗，是主要的发热元器件。

第一电动推杆040，用于推动上托板050沿着x向左右移动(同时带动散热器020、无线发射线圈组件、传动轴060、蜗轮061、蜗杆062、固定法兰063、支撑轴承064、电机070、电机固定座071、地锁护罩080等部件沿着x方向整体移动)；其后端用第一推杆固定销轴042固定，此第一推杆固定销轴042安装在下固定板051上；其前端安装有第一推杆卡头043，此第一推杆卡头043通过第一销轴041与上托板050底部的吊耳相连。

第二电动推杆030，用于推动散热器020连同无线发射线圈组件沿着y向前后移动；其后端用第二推杆固定销轴032固定，此第二推杆固定销轴032安装在上托板050上；其前端安装有第二推杆卡头033，此第二推杆卡头033通过第二销轴031与散热器020底部的翅片相连。

下固定板051是整个结构的承重及固定部件，起到机架的作用，固定在停车位的地面上。

传动轴060为传动部件，安装在支撑轴承064的孔内，其两端设有固定法兰063。传动轴060可在蜗杆062及蜗轮061的带动下旋转，进而通过固定法兰063带动地锁支架090旋转起降，完成地锁的加锁与解锁工作。

所述蜗杆062，安装在电机输出轴上，通过电机的旋转将力矩传递给蜗轮061，从而带动传动轴060旋转。

所述支撑轴承064为支撑固定部件，安装在上托板050上，用于安装传动轴；

所述电机070为动力输出部件，通过电机固定座071安装在上托板050上。

所述电机固定座071为固定件，安装在上托板050上，用于固定安装电机070。

所述地锁护罩080为一种固定保护部件，通过固定螺栓120安装固定在上托板050上，为线圈组件、散热器及所有电器、传动部件提供保护。

所述支架护板091为一种固定保护部件，兼有地锁的加锁与解锁功能，安装在地锁支架090上，起到加强固定地锁支架090和防止地锁护罩080损坏的作用。

所述上盖011的中间位置处设有红外线传感接收器150，用于接收特定的红外线，为无线发射线圈组件的定位提供坐标参数。

本实施例还提供一种汽车无线充电方法，利用上述地锁结构进行充电，具体包含如下步骤：

步骤s1：将需要停驶的汽车开到指定的停车位附近，并通过控制器将地锁支架由升起状态调整到水平状态，然后将汽车停放在停车位内；

步骤s2：判断电池的储存电量，确定电池是否需要充电操作；

步骤s3：如果电池需要进行充电操作，则控制器唤醒无线发射线圈组件的控制电路，启动无线发射线圈组件中心的红外线传感接收器，接收安装在汽车底盘下面的无线接收线圈中心位置的红外传感器发出的红外信号；

步骤s4：获取无线发射线圈组件与汽车底盘的接收线圈的位置坐标值；

步骤s5：通过控制器调整第一电动推杆和第二电动推杆的伸缩长度，以在x和y方向移动发射线圈的位置，使发射线圈的中心与安装在汽车底盘接收线圈的中心位置同轴；

步骤s6：当发射线圈的中心与汽车底盘接收线圈的中心位置同轴后，通过控制器接通发射线圈的供电电源，发射线圈开始发射高频电磁波，通过汽车底盘接收线圈的感应后向电池充电；

步骤s7：当电池电量充满后，切断无线发射线圈的电源，使发射线圈的控制电路进入睡眠状态，停止充电工作；

步骤s8：汽车驶离停车位后，通过控制器将地锁支架升起，将停车位锁定。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。