一种移动式电动汽车无线充电地面发射设备的制作方法

本实用新型涉及电动汽车无线充电技术领域，尤其是一种移动式电动汽车无线充电地面发射设备。

背景技术：

无线充电技术在电动汽车领域的应用前景受到了越来越广泛的关注，相比于传统的有线充电方式，无线充电不需要插拔充电枪，能给用户带来良好的用户体验；无线充电的地面线圈可以埋在地面或与地面平齐安装，不需要额外占用土地，充电传输通过磁场实现，即使在雨、雪等不良天气时仍然可以正常安全的工作；

随着无线充电及相关的电力电子技术的迅速发展，充电系统主要的工作性能指标，如传输功率、效率等一般都已经能够满足电动汽车充电的应用要求；但大功率无线充电规模化推广应用之前，还必须达到安全可靠和标准化的要求，特别是在电动汽车无线充电时产生的电磁辐射污染，金属异物介于发射线圈与接收线圈之间引起的发热着火等问题尤为突出；无线充电的电力传输是在开放空间中通过电磁场传播能量，充电过程中的强磁场能量外溢可能对人体或设备造成伤害，因此电动汽车无线充电系统的电磁兼容和电磁屏蔽问题显得尤为重要；另一方面，无线电能充电系统的能量传输区域内混入金属异物时，在充电过程中产生的强磁场会因金属的涡流效应产生大量热量，极易导致严重的安全事故。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种移动式电动汽车无线充电地面发射设备，该设备易于检修维护，能够减少线圈在能量传输过程中的电磁辐射，同时避免了金属异物引发的充电火灾。

一种移动式电动汽车无线充电地面发射设备，包括：无线充电系统的地面设备柜、移动发射平台以及辅助设备；所述移动发射平台的动力、功率传输和通信通过一组电缆束由所述地面设备柜提供；

作为一种举例说明，所述电缆束包括：高压传输电缆、动力电缆和通讯电缆，所述移动发射平台移动时通过电缆收放机构收放电缆束；

作为一种举例说明，所述电缆束外部有护套，具有耐磨、耐弯曲、抗碾压性能；

进一步的，所述地面设备柜包括：通讯控制单元、低压配电保护单元、功率转换单元、逆变单元、散热风扇、电缆收放机构、光学摄像头、超声波雷达和柜体；

所述柜体下部为中空结构，所述移动发射平台在不充电或待机时，停放在所述柜体下部的中空结构内；

作为一种举例说明，所述柜体下部中空结构处四周均设置有活动翻转挡板，形成四周均可开启的封闭空间；

作为一种举例说明，为防止在充电过程能量传输区域内混入金属异物而引起发热的状况，所述移动发射平台在待机和停机时均停放于所述柜体下部中空结构处，该封闭空间可有效的降低金属进入与杂物污染；

作为一种举例说明，每组所述活动翻转挡板下面装配有非金属刷毛，当所述移动发射平台顶开所述活动翻转挡板时，可通过所述非金属刷毛刷除地面发射线圈表面可能附着的异物；

进一步的，所述移动发射平台包括：配有驱动装置的移动底盘以及安装在移动底盘上的地面发射线圈、剪式升降机构、运动控制单元、温度传感器、射频扫描装置、散热装置、电源和谐振补偿电路；

所述运动控制单元包括：运动控制器、移动底盘电机、剪式升降机构电机、移动底盘驱动器和剪式升降机构驱动器，分别用于驱动移动底盘和升降机构；

所述移动发射平台可通过安装在下方的所述移动底盘进行整体的前、后、左、右移动；所述地面发射线圈可通过安装在其下方的所述剪式升降机构做上、下移动；

进一步的，所述地面设备柜输入的交流电经所述低压配电保护单元，再通过地面设备柜和所述移动发射平台之间的电缆束中的动力电缆连接到所述电源，所述电源用于运动控制单元和散热风扇的供电；

所述移动底盘驱动器的一端与所述移动底盘电机的一端电连接，所述移动底盘驱动器的另一端与所述运动控制器的一端电连接；所述剪式升降机构驱动器的一端与所述剪式升降机构电机的一端电连接，所述剪式升降机构驱动器的另一端与所述运动控制器的另一端电连接，用于控制所述移动底盘的位移和升降机构的运动；所述运动控制器的又一端与所述温度传感器的一端电连接，所述通讯控制单元的一端与所述运动控制器的再一端通过地面设备柜和移动发射平台之间的电缆束中的通信电缆电连接，由所述通讯控制单元发送控制信号；

作为一种举例说明，所述移动底盘和剪式升降机构的承重根据不同功率的地面发射线圈及附属机构的重量具体确定；

作为一种举例说明，所述移动发射平台进入车辆下部前，可通过剪式升降机构按一定角度左右倾斜升起地面发射线圈，将可能附着的异物滑落倾倒；

作为一种举例说明，所述地面发射线圈表面设计为微突的弧形，以防止异物附着，车载接收线圈可设计为与所述微突的弧形相对应的凹形；

作为一种举例说明，所述地面发射线圈表面为阻燃的非金属材料，所述地面发射线圈与车载接收线圈采用贴合的结构方式进行无线充电，两个线圈之间为低氧环境，可有效防止产生燃烧等情况；

作为一种举例说明，所述地面发射线圈表面阻燃材料后面安装有导热板，所导热板采用高导热材料组成的非金属导热板，所述导热板一直向所述地面发射线圈侧面延伸直到地面发射线圈背面，并通过背部的所述散热装置散热；

作为一种举例说明，根据充电功率和发热量的不同，所述散热装置采用散热片进行自然冷却的结构方式或者采用风扇进行强制冷却的结构方式中的一种或者组合；

所述导热板通过设置在其背面的所述温度传感器实时监测温度，当遇到金属异物混入传输区域中的极端情况时，金属异物涡流产生高温，所述温度传感器监测到导热板温度超过设定温度时，所述通讯控制单元停止充电，并发出报警信号及信息；

进一步的，所述辅助设备包括：辅助线圈以及射频定位标签，所述移动发射平台对应的地面移动轨迹上，贴有射频定位标签；所述移动发射平台通过所述射频扫描装置读出轨迹信息，有充电需求时引导移动发射平台移动至指定位置；

作为一种举例说明，所述移动轨迹包括：车位后方移动发射平台的移动通道，以及覆盖一个或多个车位内部车载接收线圈高频次出现的位置；

作为一种举例说明，所述车位后方移动发射平台的移动通道上安装有防护栏或防撞条，车位方向及车位内部移动轨迹上印刷警示标志；

进一步的，所述柜体上部设计安装有超声波雷达和光学摄像头，所述移动发射平台移动时，通过所述超声波雷达或光学摄像头监测移动目标和障碍物并将信号送入通讯控制单元，行进轨迹前方有移动障碍物时，所述移动发射平台停止移动，当有物体接近时可自动避让；

进一步的，所述地面发射线圈内部至少安装有一个以上的所述辅助线圈，通过内部电路激励产生低频小功率磁场，车载接收线圈将接收到的磁场强度、方向等信号实时发送至所述通讯控制单元，所述通讯控制单元根据接收到的信息判断地面发射线圈和车载接收线圈的前后左右方向的偏移，并通过通讯电缆将控制信号发送至所述移动发射平台的运动控制器，使地面发射线圈对齐车载接收线圈；

作为一种举例说明，为提高车载接收线圈接收到所述辅助线圈低频信号的灵敏度，所述剪式升降机构在对齐前可以按照所述通讯控制单元的指令预先升高到一定高度；

有益效果：

本实用新型采用科学的结构设计，大大降低了金属及杂物进入能量传输区域内的可能性，工作灵活，通过发射线圈和接收线圈的贴合工作，大大降低了强磁场能量的外溢，结合柜体的容纳设计与定出时非金属刷毛的配合，有效清除了金属杂物的干扰所引发的安全事故。

附图说明

图1是本实用新型一种移动式电动汽车无线充电地面发射设备的外部结构示意图

图2是本实用新型一种移动式电动汽车无线充电地面发射设备的移动发射平台的结构示意图

图3是本实用新型一种移动式电动汽车无线充电地面发射设备的无线充电工作状态示意图

图4是本实用新型一种移动式电动汽车无线充电地面发射设备的移动发射平台顶开活动翻转挡板的结构示意图

具体实施方式

下面，参考附图1至图4所示，一种移动式电动汽车无线充电地面发射设备，包括：无线充电系统的地面设备柜、移动发射平台以及辅助设备；所述移动发射平台的动力、功率传输和通信通过一组电缆束204由所述地面设备柜提供；

作为一种举例说明，所述电缆束204包括：高压传输电缆、动力电缆和通讯电缆，所述移动发射平台移动时通过电缆收放机构收放电缆束；

作为一种举例说明，所述电缆束204外部有护套，具有耐磨、耐弯曲、抗碾压性能；

进一步的，所述无线充电系统的地面设备柜包括：通讯控制单元101、低压配电保护单元、功率转换单元、逆变单元、散热风扇、电缆收放机构、光学摄像头103、超声波雷达107和柜体104；

所述柜体104下部为中空结构，所述移动发射平台在不充电或待机时，停放在所述柜体104下部的中空结构内；

作为一种举例说明，所述柜体104下部中空结构处四周均设置有活动翻转挡板105，形成四周均可开启的封闭空间；

作为一种举例说明，为防止在充电过程能量传输区域内混入金属异物而引起发热的状况，所述移动发射平台在待机和停机时均停放于所述柜体104下部中空结构处，该封闭空间可有效的降低金属进入与杂物污染；

作为一种举例说明，每组所述活动翻转挡板105下面装配有非金属刷毛106，当所述移动发射平台顶开所述活动翻转挡板105时，可通过所述非金属刷毛106刷除地面发射线圈202表面可能附着的异物；

进一步的，所述移动发射平台包括：配有驱动装置的移动底盘201以及安装在移动底盘201上的地面发射线圈202、剪式升降机构203、运动控制单元、温度传感器、射频扫描装置、散热装置102、电源和谐振补偿电路；

所述运动控制单元包括：运动控制器、移动底盘电机、剪式升降机构电机、移动底盘驱动器和剪式升降机构驱动器，分别用于驱动移动底盘和升降机构；

所述移动发射平台可通过安装在下方的所述移动底盘201进行整体的前、后、左、右移动；所述地面发射线圈202可通过安装在其下方的所述剪式升降机构203做上、下移动；

进一步的，所述地面设备柜输入的交流电经所述低压配电保护单元，再通过地面设备柜和所述移动发射平台之间的电缆束204中的动力电缆连接到所述电源，所述电源用于运动控制单元和散热风扇的供电；

所述移动底盘驱动器的一端与所述移动底盘电机的一端电连接，所述移动底盘驱动器的另一端与所述运动控制器的一端电连接；所述剪式升降机构驱动器的一端与所述剪式升降机构电机的一端电连接，所述剪式升降机构驱动器的另一端与所述运动控制器的另一端电连接，用于控制所述移动底盘201的位移和升降机构的运动；所述运动控制器的又一端与所述温度传感器的一端电连接，所述通讯控制单元101的一端与所述运动控制器的再一端通过地面设备柜和移动发射平台之间的电缆束204中的通信电缆电连接，由所述通讯控制单元101发送控制信号；

作为一种举例说明，所述移动底盘201和剪式升降机构203的承重根据不同功率的地面发射线圈202及附属机构的重量具体确定；

作为一种举例说明，所述移动发射平台进入车辆下部前，可通过剪式升降机构203按一定角度左右倾斜升起地面发射线圈202，将可能附着的异物滑落倾倒；

作为一种举例说明，所述地面发射线圈202表面设计为微突的弧形，以防止异物附着，车载接收线圈可设计为与所述微突的弧形相对应的凹形；

作为一种举例说明，所述地面发射线圈202表面为阻燃的非金属材料，当所述地面发射线圈202与车载接收线圈贴合后进行无线充电时，两个线圈之间为低氧环境，可有效防止产生燃烧等情况；

作为一种举例说明，所述地面发射线圈202表面阻燃材料后面安装有导热板102，所导热板102采用高导热材料组成的非金属导热板，所述导热板102一直向所述地面发射线圈202侧面延伸直到地面发射线圈背面，并通过背部的所述散热装置散热；

作为一种举例说明，根据充电功率和发热量的不同，所述散热装置采用散热片进行自然冷却的结构方式或者采用风扇进行强制冷却的结构方式中的一种或者组合；

所述导热板102通过设置在其背面的所述温度传感器实时监测温度，当遇到金属异物混入传输区域中的极端情况时，金属异物涡流产生高温，所述温度传感器监测到导热板温度超过设定温度时，所述通讯控制单元101停止充电，并发出报警信号及信息；

进一步的，所述辅助设备包括：辅助线圈以及射频定位标签，所述移动发射平台对应的地面移动轨迹上，贴有射频定位标签；所述移动发射平台通过所述射频扫描装置读出轨迹信息，有充电需求时引导移动发射平台移动至指定位置；

作为一种举例说明，所述移动轨迹包括：车位后方移动发射平台的移动通道，以及覆盖一个或多个车位内部车载接收线圈高频次出现的位置；

作为一种举例说明，所述车位后方移动发射平台的移动通道上安装有防护栏301或防撞条，车位方向及车位内部移动轨迹上印刷警示标志；

进一步的，所述柜体104上部设计安装有超声波雷达107和光学摄像头103，所述移动发射平台移动时，通过所述超声波雷达107或光学摄像头103监测移动目标和障碍物并将信号送入通讯控制单元101，行进轨迹前方有移动障碍物时，所述移动发射平台停止移动，当有物体接近时可自动避让；

进一步的，所述地面发射线圈202内部至少安装有一个以上的所述辅助线圈，通过内部电路激励产生低频小功率磁场，车载接收线圈将接收到的磁场强度、方向等信号实时发送至所述通讯控制单元101，所述通讯控制单元101根据接收到的信息判断地面发射线圈202和车载接收线圈的前后左右方向的偏移，并通过通讯电缆将控制信号发送至所述移动发射平台的运动控制器，使地面发射线圈202对齐车载接收线圈；

作为一种举例说明，为提高车载接收线圈接收到所述辅助线圈低频信号的灵敏度，所述剪式升降机构在对齐前可以按照所述通讯控制单元101的指令预先升高到一定高度；

一种移动式电动汽车无线充电地面发射设备的充电方法：

步骤一、电动汽车停泊于可充电区域范围的某个车位时，电动汽车通过车载通讯控制单元与地面设备柜的通讯控制单元101建立通讯，交互车位、车载接收设备、车载接收线圈安装位置等信息；

步骤二、车载充电通讯控制单元或无线充电管理系统发出充电请求后，移动发射平台通过移动底盘201顶开活动翻转挡板105，并按照规划的路径及通过识别地面射频标签移动到达待充电车辆后部，并逐步进入到车辆下部车载接收线圈的安装位置下方；

作为一种举例说明，当需要依次对四周多个车位的车辆充电时，所述柜体104下部中空结构处四周的方向均设置有活动翻转挡板105，所述四个方向的挡板都可以设计为能够顶开，移动充电发射平台按照需要充电的车位确定从相应的方向移动出柜体104下部中空结构；

步骤三、为防止强磁场能量外溢，以及金属异物混入和强化线圈耦合效果，当地面发射线圈202和接收线圈完全对齐时，所述地面发射线圈202通过剪式升降机构203举升至与接收线圈整体贴合的位置，并停止对准用的辅助线圈的磁场输出，进入正常汽车充电流程；

步骤四、无线充电采用感应耦合的方式，输入端的交流电经低压配电保护单元输入到功率转换单元转换为直流，再逆变单元变换为高频的交流电，通过地面设备柜和移动发射平台之间的电缆束204中的高压传输电缆传输到谐振补偿电路，再施加在地面发射线圈202上产生高频电流，并激发产生磁场，电动汽车车载接收线圈感应到高频磁场后产生交流电，经整流和稳压、滤波等环节后送至汽车电池的输入端给车载电池充电；充电过程中功率转换单元、逆变单元等产生的热量由安装在地面设备柜内的所述散热风扇进行强制冷却；充电完成后，所述地面发射线圈202停止充电并下降，所述移动发射平台自动退回到地面设备柜体104下部空间，进入停机或待机状态；

进一步的，所述移动发射平台进行移动对位操作时，仅接通移动和升降所需的低压小功率动力电，并通过通讯电缆传递交互信号，当地面发射线圈202对位完成开始充电时，才通过高压传输电缆开始传输充电功率；

作为一种举例说明，所述柜体104上安装了光学摄像头103，除在移动对位和充电过程中起到监控的作用外，也可以起到消防、安防或者作为共享汽车、公共充电站的监控系统的作用。

本实用新型采用科学的结构设计，大大降低了金属及杂物进入能量传输区域内的可能性，工作灵活，能够为从不同方向为一台或多台电动汽车进行无线充电，在具备精准定位的同时，通过地面发射线圈和车载接收线圈的贴合工作，大大降低了强磁场能量的外溢，保护了人们的身体健康，降低了强磁对环境的污染；

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。