一种无线充电装置、系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种无线充电装置、系统及方法，用以解决现有电动车辆充电技术只能在车辆静止的环境下并且在固定的位置进行充电的问题。装置包括：相互连接的充电线圈和充电检测模块；充电检测模块用于通过反向检测，检测是否有电动车辆位于所述无线充电装置的充电区域内；充电线圈用于根据充电检测模块的检测结果，在电动车辆位于所述无线充电装置的充电区域内时，向外部发射无线射频信号。无线充电网结构包括：变电站、与变电站相连的控制装置，以及与控制装置相连的至少2个无线充电装置。无线充电系统包括：电力控制服务器，与电力控制服务器相连的至少2个无线充电网结构，以及行驶于各无线充电网结构之间的电动车辆。
【专利说明】—种无线充电装置、系统及方法
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及无线充电领域，尤其是一种无线充电装置、网络结构、系统及方法。【【背景技术】】
[0002]无线供电技术(Contactless Power Supply, CPS),也称为感应祸合电能传输技术(InductiveCoupled Power Transmission, ICPT),无接触供电是指输电线路和负载方在没有电气连接和物理接触，甚至在它们之问还有相对运动的情况下，完成电能的传输。无接触供电技术的理论依据是电磁感应原理，利用现代电力电了能量变换技术、磁场祸合技术，借助于现代控制理论和微电了控制技术，实现能量从静止设备向可移动设备的传输。
[0003]随着工业化进程的日益推进，电动的交通工具越来越多，电动车已经广泛的应用在人们的生活中，电动汽车也逐步面向市场，电动汽车其动力普遍采用蓄电池供电方式，它比传统的汽车排放量小很多，对环境的影响非常小，在全球一致呼吁加强环保的今天，电动汽车一定因其无污染性和易扩展等优点而得到了迅猛发展和广泛应用。如果采用传统的供电设备对车辆进行充电有很多不利的地方，包括过多导线的存在，危险性，还有户外有线充电桩的侵害。
[0004]另外，目前的电动车辆充电技术以充电桩为主，都只能在车辆静止的环境下，并且在固定的位置进行充电，这也给用户带来了很多不便。
【
【发明内容】
】
[0005]本发明提供了一种无线充电装置、系统及方法，用以解决现有电动车辆充电技术只能在车辆静止的环境下并且在固定的位置进行充电的问题。
[0006]本发明的一种无线充电装置，包括:相互连接的充电线圈和充电检测模块；其中，所述的充电检测模块，用于通过反向检测，检测是否有电动车辆位于所述无线充电装置的充电区域内；所述的充电线圈，用于根据所述充电检测模块的检测结果，在电动车辆位于所述无线充电装置的充电区域内时，向外部发射无线射频信号。
[0007]其中，所述无线充电装置朝向地表一面的表壳为硬质非金属材质。
[0008]其中，所述的充电检测模块制作在壳体之内。
[0009]其中，所述的充电线圈为外置天线，并围绕在充电检测模块外围。
[0010]其中，所述的充电线圈是三维线圈。
[0011]其中，所述的充电线圈为中空的金属管，所述金属管的表层涂有三防漆。
[0012]本发明的一种无线充电网结构，包括:变电站、与所述变电站相连的控制装置，以及与所述控制装置相连的至少2个无线充电装置；其中，所述的无线充电装置是上述的无线充电装置；所述的变电站，用于将外部接入的电力转换成所述无线充电网络工作所需的电压；所述的控制装置，用于控制各无线充电装置，所述充电检测模块检测到有电动车辆驶入所述无线充电装置的充电区域内时，向控制装置发出检测驶入信号，控制装置控制与所述的充电检测模块对应的充电线圈向外部发射无线射频信号；所述充电检测模块检测到电动车辆驶出所述无线充电装置的充电区域内时，向控制装置发出检测驶出信号，控制装置控制与所述的充电检测模块对应的充电线圈停止向外部发射无线射频信号。
[0013]本发明的一种无线充电系统，包括:电力控制服务器，与所述电力控制服务器相连的至少2个无线充电网结构，以及行驶于各所述的无线充电网结构之间的电动车辆；其中，所述的电动车辆安装有唯一的电子ID标识；所述的无线充电网结构是上述的无线充电网结构；各无线充电网结构中的控制装置分别与电力控制服务器相连；当电动车辆驶入一个无线充电网结构时，该 无线充电网结构中的各无线充电装置对所述电动车辆持续无线充电，并且该无线充电网结构中的控制装置根据所述电动车辆的电子ID标识累计所充的电量；当电动车辆驶出该无线充电网结构时，该无线充电网结构中的控制装置向所述电力控制服务器上报所述电子ID标识对应的电动车辆累计所充的电量。
[0014]其中，所述的电子ID标识是射频电子ID标识。
[0015]本发明的一种无线充电方法，包括步骤:S1、电动车辆驶入一个无线充电网结构，该无线充电网结构中的各无线充电装置对所述电动车辆持续无线充电；S2、所述无线充电网结构中的控制装置根据所述电动车辆的电子ID标识累计所充的电量；S3、电动车辆驶出该无线充电网结构时，所述无线充电网结构中的控制装置向电力控制服务器上报所述电子ID标识对应的电动车辆累计所充的电量；S4、电力控制服务器根据所述累计所充的电量计算费用，并向用户终端推送付费信息；S5、用户通过用户终端完成付费；无线充电网结构是上述的无线充电网结构。
[0016]其中，步骤SI中还包括:用户开启电动车辆的无线充电功能，并发射信号进行检测；当该电动车辆行驶到任一无线充电装置的无线充电区域中时，电动车辆与该无线充电装置的充电线圈完成充电确认，该无线充电装置的充电线圈获知电动车辆的电子ID标识，并发送给与所述无线充电装置连接的控制装置进行记录，并开始进行充电。
[0017]其中，所述的用户终端是手机或车载移动终端。
[0018]其中，步骤S5中，用户通过电子支付完成付费。
[0019]本发明的无线充电装置、网络结构、系统及方法可以实现长距离覆盖的无线充电，能够实现对电动车辆在行驶过程中的无线充电功能，给用户带来全新的体验。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0020]图1是本发明实施例1中的无线充电装置结构示意图；
[0021]图2是本发明实施例1中的无线充电装置具体实现示意图；
[0022]图3是本发明实施例2中的网络结构示意图；
[0023]图4是本发明实施例3中的系统结构示意图；
[0024]图5是本发明实施例4中的方法步骤流程图。
【【具体实施方式】】
[0025]发明人考虑到，如果能提供一种长距离覆盖的无线充电技术，能够实现对电动车辆在行驶过程中的无线充电功能，那么将给用户带来全新的体验。以下通过实施例进一步详细说明。
[0026]实施例1、本实施例的无线充电装置安装在地面下方，该无线充电装置由电力公司供电线缆供电，对地面进行改造。该无线充电装置可以安装在红路灯口、公交站或道路的任意位置。实现对电动车辆的无线充电。参见图1所示，包括相互连接的充电线圈11和充电检测模块12。
[0027]其中，充电检测模块12，用于通过反向检测，检测是否有电动车辆位于本实施例的无线充电装置的充电区域内，使充电线圈11和电动车辆车载无线充电部分的位置完全匹配，有效地提高效率，节约能量。充电检测模块12可根据需求采用相关电压、电流反向检测电路实现。
[0028]充电线圈11，用于根据充电检测模块12的检测结果，在电动车辆位于本实施例的无线充电装置的充电区域内时，向外部发射无线射频信号。电动车辆的车载无线充电部分接收充电线圈11发来的无线射频信号，完成无线充电。
[0029]在具体实现中，本实施例的无线充电装置的表壳采用硬质的非金属材质制成(面向汽车的一面)，便于电磁波(即无线射频信号)的发射，方便无线充电。充电检测模块12主要反向检测由电动汽车发来的电信号的频率和电压。充电检测模块12制作在壳体之内，保护电压、电流反向检测电路不受外部破坏，并且防水防腐蚀。充电线圈11采用外置的天线，参见图2所示，围绕在充电检测模块12外围，充电线圈11可采用铜管的方式，铜管表面涂有三防漆，围成3维线圈的方式，可用于长期室外工程，还可采用多圈的线圈绕制提高天线的辐射能力。充电线圈11和充电检测模块12再使用外壳包装起来安装在地表面下方，使之一体化。
[0030]实施例2、本实施例提供了一种无线充电网结构,参见图3所示,包括:变电站21、与变电站21相连的控制装置22，以及与控制装置22相连的至少2个无线充电装置23。其中无线充电装置23可以是实施例1中的无线充电装置，无线充电装置23包括:相互连接的充电线圈231和充电检测模块232，其功能与实施例1的充电线圈11和充电检测模块12相应，不再赘述。
[0031]变电站21，用于将外部接入的电力转换成本实施例的无线充电网络工作所需的电压。
[0032]控制装置22具体可采用相关触发电路实现，用于控制各无线充电装置23，当充电检测模块232检测到有电动车辆驶入无线充电装置23的充电区域内时，向控制装置22发出检测驶入信号，控制装置22控制与该充电检测模块232对应的充电线圈231向外部发射无线射频信号，为电动车辆充电；当充电检测模块232检测到电动车辆驶出无线充电装置23的充电区域内时，向控制装置22发出检测驶出信号，控制装置22控制与该充电检测模块232对应的充电线圈231停止向外部发射无线射频信号，终止本次充电。
[0033]在具体实现中，各个无线充电装置23和控制装置22通过线缆进行连接，由控制装置22传递电量和控制信息。控制装置22和变电站21制作在地面上，通过选取合适的位置，保证与每个无线充电装置23的连接部署的合理性。通过这种网络结构，可以使在一定范围的无线充电装置23在一定的充电流程模式下进行充电，能够减少充电开始的信息核对等交互流程，提高充电效率。
[0034]实施例3、本实施例提供了一种无线充电系统，参见图4所示，包括:电力控制服务器31，与电力控制服务器31相连的至少2个无线充电网结构32，以及行驶于各无线充电网结构32之间的电动车辆33。其中，无线充电网结构32可以采用实施例2的无线充电网结构，每一个无线充电网结构32中包括变电站321、控制装置322，与控制装置322相连的至少2个无线充电装置323 ;无线充电装置323中包括:充电线圈3231和充电检测模块3232。具体连接关系和功能与前述相应，不再赘述。
[0035]其中，各无线充电网结构32中的控制装置322分别与电力控制服务器31相连。
[0036]电动车辆33安装有唯一的电子ID标识，可以是射频电子ID标识，具体实现手段可以是在电动车辆33上安装或携带发射ID卡，在各无线充电装置323上安装相应的读取装置。
[0037]在具体实现中，当电动车辆33驶入一个无线充电网结构32时，该无线充电网结构32中的各无线充电装置323根据该电动车辆33的驶入驶出充电区域的情况，对电动车辆33持续无线充电，并且该无线充电网结构32中的控制装置322根据电动车辆33的电子ID标识累计所充的电量；当电动车辆驶出该无线充电网结构32时，该无线充电网结构32中的控制装置322向电力控制服务器31上报所述电子ID标识对应的电动车辆33累计所充的电量。如果该电动车辆33又驶入下一个无线充电网结构32时，同上述方式继续充电，直至电量充满或者用户关闭电动车辆33的无线充电功能。
[0038]实施例4、本实施例的无线充电方法，可采用上述实施例1的无线充电装置，实施2个网络结构，实施例3的系统，参见图5所示，包括下列主要步骤:
[0039]S41、电动车辆驶入一个无线充电网结构，该无线充电网结构中的各无线充电装置对所述电动车辆持续无线充电。
[0040]S42、所述无线充电网结构中的控制装置根据所述电动车辆的电子ID标识累计所充的电量。
[0041]S43、电动车辆驶出该无线充电网结构时，所述无线充电网结构中的控制装置向电力控制服务器上报所述电子ID标识对应的电动车辆累计所充的电量。
[0042]S44、电力控制服务器根据所述累计所充的电量计算费用，并向用户终端推送付费信息。
[0043]S45、用户通过用户终端完成付费。
[0044]在具体实现中，当行驶的电动车辆准备开始充电时，用户可开启车辆内部的无线充电线圈，该线圈发射信号进行检测。当该电动车辆行驶到某一无线充电装置的无线充电区域中时，车载的无线充电线圈和该无线充电装置的充电线圈完成充电的确认工作，该无线充电装置的充电线圈需要通过无线通信等方式获知车载充电装置的ID号，并发送给与本无线充电装置连接的控制装置进行记录，并记录充电的开始时间，然后开始进行充电。当电动车辆行驶出该无线充电装置的无线充电区域后，无线充电装置通过充电检测模块反向检测电压频率的变化，确认车辆已经离开，然后由与本无线充电装置连接的控制装置停止供电，并记录充电停止时间，以及统计充电的能量。当车辆行驶到下一个无线充电装置的无线充电区域中时，该无线充电装置的充电线圈确认了 ID号后，继续开始充电，并按照之前的情况统计充电时间和充电电量。
[0045]这样电动车辆在行驶过程中只要路过无线充电装置就可以进行无线充电。当用户确认汽车电量足够时，可以关闭车载的无线充电功能，完成充电过程。当一个ID号的车辆完成一次无线充电后，或者车辆行驶出一个控制装置的控制范围后，该控制装置就将充电记录发送给电力公司的电力控制服务器，统计充电量。车主可以通过手机终端或是车载终端与电力公司的电力控制服务器连接，监督充电的时间和过程，并完成充电的费用支付。
[0046]综上所述，本发明的优点如下:
[0047]1、在一个无线充电网结构中采用了一个控制装置控制多个无线充电装置的方式，减少了控制装置的数量，工程改造比较小，经济实惠，便于无线充电的推广普及。
[0048]2、当普通的金属放置在充电线圈上时，它对充电线圈电压的影响和线圈天线的影响是不同的，通过反向检测这些反馈影响的不同，从而判断是否是电动车辆驶入，以及检测车辆位置是否合适。
[0049]3、针对不同的电动车辆，通过反向检测电压的变化控制充电电压，进而调整发射功率。
[0050]4、可以调整充电线圈的谐振频率，进而可以和车载部分的充电天线形成共振匹配，利于提高无线充电的效率。
[0051]5、控制装置连接电力控制服务器，可以对充电量进行统计。用户通过手机控制车载充电设备，与充电线圈配合完成无线充电。用户通过手机电子支付的方式，方便快捷，便于无线充电网络的推广普及。
[0052]6、通过控制装置对多个充电线圈的并行控制，使每个具体的充电线圈都能独立工作。车辆在行驶过程中只有行驶在无线充电装置上方时，才开始充电，当车辆行驶离开以后，停止充电，节约了电能。并且实现了车辆在行驶过程中的无线充电。
[0053]这里本发明的描述和应用都只是说明性和示意性的，并非是想要将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是完全可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说，实施例的替换和等效的各种部件均是公知的。本领域技术人员还应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现，以及在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
【权利要求】
1.一种无线充电装置，其特征在于，包括:相互连接的充电线圈和充电检测模块； 其中，所述的充电检测模块，用于通过反向检测，检测是否有电动车辆位于所述无线充电装置的充电区域内； 所述的充电线圈，用于根据所述充电检测模块的检测结果，在电动车辆位于所述无线充电装置的充电区域内时，向外部发射无线射频信号。
2.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置朝向地表一面的表壳为硬质非金属材质。
3.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述的充电检测模块制作在壳体之内。
4.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述的充电线圈为外置天线，并围绕在充电检测模块外围。
5.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述的充电线圈是三维线圈。
6.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述的充电线圈为中空的金属管，所述金属管的表层涂有三防漆。
7.一种无线充电网结构，其特征在于，包括:变电站、与所述变电站相连的控制装置，以及与所述控制装置相连的至少2个无线充电装置； 其中，所述的无线充电装置是权利要求1至6任一项所述的无线充电装置； 所述的变电站，用于将外部接入的电力转换成所述无线充电网络工作所需的电压； 所述的控制装置，用于控制各无线充电装置，所述充电检测模块检测到有电动车辆驶入所述无线充电装置的充电区域内时，向控制装置发出检测驶入信号，控制装置控制与所述的充电检测模块对应的充电线圈向外部发射无线射频信号；所述充电检测模块检测到电动车辆驶出所述无线充电装置的充电区域内时，向控制装置发出检测驶出信号，控制装置控制与所述的充电检测模块对应的充电线圈停止向外部发射无线射频信号。
8.一种无线充电系统，其特征在于，包括:电力控制服务器，与所述电力控制服务器相连的至少2个无线充电网结构，以及行驶于各所述的无线充电网结构之间的电动车辆； 其中，所述的电动车辆安装有唯一的电子ID标识； 所述的无线充电网结构是权利要求7所述的无线充电网结构；各无线充电网结构中的控制装置分别与电力控制服务器相连； 当电动车辆驶入一个无线充电网结构时，该无线充电网结构中的各无线充电装置对所述电动车辆持续无线充电，并且该无线充电网结构中的控制装置根据所述电动车辆的电子ID标识累计所充的电量；当电动车辆驶出该无线充电网结构时，该无线充电网结构中的控制装置向所述电力控制服务器上报所述电子ID标识对应的电动车辆累计所充的电量。
9.如权利要求8所述的无线充电系统，其特征在于，所述的电子ID标识是射频电子ID标识。
10.一种无线充电方法，其特征在于，包括步骤: S1、电动车辆驶入一个无线充电网结构，该无线充电网结构中的各无线充电装置对所述电动车辆持续无线充电； S2、所述无线充电网结构中的控制装置根据所述电动车辆的电子ID标识累计所充的电量;S3、电动车辆驶出该无线充电网结构时，所述无线充电网结构中的控制装置向电力控制服务器上报所述电子ID标识对应的电动车辆累计所充的电量； S4、电力控制服务器根据所述累计所充的电量计算费用，并向用户终端推送付费信息； s5、用户通过用户终端完成付费； 上述的无线充电网结构是权利要求7所述的无线充电网结构。
11.如权利要求10所述的无线充电方法，其特征在于，步骤SI中还包括: 用户开启电动车辆的无线充电功能，并发射信号进行检测； 当该电动车辆行驶到任一无线充电装置的无线充电区域中时，电动车辆与该无线充电装置的充电线圈完成充电确认，该无线充电装置的充电线圈获知电动车辆的电子ID标识，并发送给与所述无线充电装置连接的控制装置进行记录，并开始进行充电。
12.如权利要求10所述的无线充电方法，其特征在于，所述的用户终端是手机或车载移动终端。
13.如权利要求 10所述的无线充电方法，其特征在于，步骤S5中，用户通过电子支付完成付费。
【文档编号】H02J17/00GK103944229SQ201410168820
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】陈业军 申请人:陈业军