一种非接触式充电装置安全防护系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种非接触式充电装置安全防护系统，包括：充电监控后台与充电控制台连接；车载终端与蓄电池组连接；充电控制台与非接触式充电发射端连接，非接触式充电接收端与蓄电池组连接；充电控制台与蓄电池组无线通信；场强监测模块设置在非接触式充电装置发射端周围，并与充电控制台连接。本发明有益效果：从高压送电端、受电端以及周围环境监测三个角度实现对非接触式充电的实时监测，并从车位本体、管理后台两个层次实现对非接触式充电的安全防护，可第一时间发现故障并进行报警处理，避免了人身伤害和设备故障。
【专利说明】一种非接触式充电装置安全防护系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种非接触式充电装置安全防护系统及方法。
【背景技术】
[0002]在新能源政策支持下，预计2015年我国新能源汽车需求量将达97.7万辆，年均增长率216%。国家电网公司计划在2015年前将建设1700个充电站，截至2015年中国将建成2000个充电站，40万个充电桩。根据国家电网的发展规划和新技术的发展趋势，电动汽车的充电方式将向非接触式充电发展。目前各个厂家以及科研院所都在研究非接触式充电的实现和应用，但对非接触式充电的安全防护投入精力较少，到目前尚没有成型的非接触式充电安全防护系统，不利于非接触式充电的推广和应用。
[0003]中国专利201410020150.9公开了一种大功率非接触充电系统主电路故障检测装置，该发明通过接触组外接低压电源、测试电阻的测试方法，实现对充电电路中短路、断路故障检测以及线圈是否对中的检测。该发明的测试方法需要对非接触充电电路的初、次级线圈安装抵押电源以及测试电阻才能实现故障检测，但实际应用中电动汽车充电是随充随走的，无法在每辆电动汽车充电时安装测试电阻，因此该方法并不适用于电动汽车充电的实际情况，不能用于实际生活中电动汽车充电时的故障检测，也不能真正有效的实现对非接触充电的安全防护。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种非接触式充电装置安全防护系统及方法，该系统及方法从供电端、受电端以及电磁感应区周围三个方面对非接触处充电装置进行安全检测和防护，无论哪个方面出现故障都能及时进行处理，避免人身伤害和经济损失的发生。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种非接触式充电装置安全防护系统，包括:充电监控后台、充电控制台、非接触式充电发射端、非接触式充电接收端、蓄电池组、车载终端以及若干场强监测模块；
[0007]所述充电监控后台与充电控制台连接，用于实时采集充电过程中的数据；
[0008]所述车载终端与蓄电池组连接，用于实时监测电动汽车自身状态，并获取蓄电池组的状态数据；
[0009]所述充电控制台与非接触式充电发射端连接，非接触式充电接收端与蓄电池组连接；所述充电控制台与蓄电池组无线通信；所述场强监测模块设置在非接触式充电装置发射端周围，并与充电控制台连接。
[0010]所述充电控制台包括:高压电源、控制模块、保护模块和无线通讯接收模块；
[0011]所述控制模块与高压电源、保护模块、无线通讯接收模块和场强监测模块分别连接，用于获取无线通讯接收模块和场强监测模块的数据，并向保护模块发送控制指令，实现对非接触式充电装置的本地监控；所述控制模块为ARM9及其以上的处理器；
[0012]所述保护模块还与非接触式充电发射端连接，所述保护模块由继电器开关组成，继电器开关输入端接收控制模块的控制指令，继电器开关输出端执行闭合、断开开关的指令，实现对非接触式充电装置的应急保护；
[0013]所述无线通讯接收模块与蓄电池组连接，用于接收蓄电池组的状态数据，并将数据发送至控制模块。
[0014]所述蓄电池组安装在电动汽车内，具体包括:整流稳压模块、电池组、BMS和无线通讯发送模块；
[0015]所述整流稳压模块、电池组、BMS和无线通讯发送模块依次连接，所述整流稳压模块还与非接触式充电接收端连接，用于对非接触式充电接收端信号进行整流、滤波和稳压；
[0016]所述BMS和无线通讯发送模块分别与车载终端连接；无线通讯发送模块与无线通讯接收模块进行无线通信。
[0017]所述无线通讯接收模块与无线通讯发送模块的无线通讯方式包括但不限于Wifk蓝牙、ZigBee区域无线通讯方式。
[0018]一种非接触式充电装置安全防护系统的方法，包括以下步骤:
[0019]步骤一:电动汽车依据停靠的非接触式充电车位编号，建立电动汽车与充电控制台的一一对应与无线通讯连接关系；
[0020]步骤二:充电控制台通过无线通讯方式获取电动汽车的电池状态信息以及车载终端中用户设置的对于车辆充电的规划，并结合电动汽车电池状态、用户的充电规划以及有序充电管理要求制定相应的充电方案，启动非接触式充电；
[0021]步骤三:充电过程中充电控制台实时检测供电电源、非接触式充电装置、电动汽车车辆状态以及蓄电池组的状态数据，如果状态异常，转至步骤四；如果状态正常，转至步骤五；
[0022]步骤四:充电控制台控制供电电路断开，并在设定时间后启动状态检查，如果状态检查仍异常，则继续保持供电电路断开状态；
[0023]如果状态检查正常，则在设定时间后再次启动状态检查；如果状态仍正常，则重新恢复供电，转至步骤五；如果状态异常，则保持供电电路断开状态；
[0024]步骤五:保持充电状态，直至充电完成。
[0025]充电过程中，如果充电控制台与电动汽车连接断开，则电动汽车中的无线通讯发送模块进行重连操作，若充电控制台与电动汽车的断开时间超出设定时间阈值，则切断供电电路，停止充电。
[0026]充电过程中，充电监控后台与充电控制台连接，实时采集充电过程中的所有状态数据，并对异常数据进行报警。
[0027]本发明的有益效果是:
[0028]1.本发明从高压送电端、受电端以及周围环境监测三个角度实现对非接触式充电的实时监测，并从车位本体、管理后台两个层次实现对非接触式充电的安全防护，可第一时间发现故障并进行报警处理，避免了人身伤害和设备故障，减少了经济损失。
[0029]2.本发明的充电控制台通过实时采集非接触式充电装置以及蓄电池组的状态数据，及时制定合理的充电策略，保证了整个充电过程的安全性，通过多次状态检查，及时恢复充电过程，避免了一次故障造成的整个充电过程的中断，减少了人工处理故障的次数。
[0030]3.本发明适用于底盘式非接触式充电模式，可广泛用于车位、立体车库、停车场等场合，应用范围广，是对电动汽车底盘式非接触式充电方式的有益补充，对非接触式充电的推广起到促进作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1本发明的非接触式充电装置安全防护系统结构图；
[0032]图2本发明的非接触式充电车位俯视图；
[0033]图3本发明的非接触式充电车位侧方位视图；
[0034]图4本发明的非接触式充电装置安全防护系统工作流程图；
[0035]其中:100.充电控制台；200.蓄电池组；300.车位；400.电动汽车；500.充电监控后台；101.高压电源；102.控制模块；103.保护模块；104.非接触式充电发射端；105.非接触式充电接收端；106.整流稳压模块；107.电池组；108.81^;109.无线通讯接收模块；110.无线通讯发送模块；111.场强监测模块；112.车载终端；113.导轨。
【具体实施方式】
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[0036]下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明:
[0037]如图1-3所示，非接触式充电装置安全防护系统，包括充电监控后台500、充电控制台100、非接触式充电发射端104、非接触式充电接收端105、蓄电池组200、车载终端112、场强监测模块111、导轨113、车位300以及电动汽车400。
[0038]所述充电控制台与非接触式充电发射端连接，非接触式充电接收端与蓄电池组连接；所述充电控制台与蓄电池组无线通信；
[0039]所述充电监控后台500与充电控制台100连接，实时采集充电过程中的所有数据；所述导轨113设置在车位300地面中心线上，所述非接触式充电发射端104安装在导轨113上，沿导轨113自由移动；所述非接触式充电发射端104与安装在电动汽车底部的非接触式充电接收端105对准后通过电磁感应实现非接触式充电。所述车载终端112安装在电动汽车400内部，与BMS108和无线通讯发送模块110连接，实时监测电动汽车400自身状态，并获取BMS108中电池组107的状态数据；所述场强监测模块111部署在非接触式充电装置发射端104周围，并通过数据线与充电控制台100连接，所述数据线可以是目前已知的具备数据传输功能的线缆。
[0040]所述充电控制台100包括高压电源101、控制模块102、保护模块103和无线通讯接收模块109。所述高压电源101为充电控制台100、非接触式充电发射端104提供供电服务；控制模块102可以采用ARM9及其以上的处理器，通过在ARM处理器中内置监测控制处理程序实现检测与控制功能。保护模块103由继电器和跳闸开关组成，继电器响应控制模块的控制指令，向跳闸开关发送闭合、断开开关的指令，实现对非接触式充电装置的应急保护；
[0041]所述控制模块102与无线通讯接收模块109、保护模块103、场强监测模块111连接，从无线通讯接收模块109、场强监测模块111获取数据，向保护模块103发送控制指令，完成对非接触式充电的本地监控功能；所述保护模块103与控制模块102连接，响应控制模块102的控制指令，实现对非接触式充电装置的应急保护功能；所述无线通讯接收模块109与控制模块102连接，完成与电动汽车400蓄电池组200中无线通讯发送模块110的数据交互，并将采集的数据送入控制模块102，无线通讯接收模块109与无线通讯发送模块110通过无线通讯方式进行一对一的连接，无线通讯方式包括但不限于Wifk蓝牙、ZigBee等区域无线通讯方式。
[0042]所述蓄电池组200安装在电动汽车400内，与非接触式充电接受端105连接，包括整流稳压模块106、电池组107、BMS108以及无线通讯发送模块110。所述整流稳压模块106与非接触充电接受端105和电池组107连接，完成非接触式充电受电侧的整流、滤波、稳压的功能；所述电池组107由多块单体蓄电池串联、并联构成，完成电能量的储存和释放的功能；所述BMS108与电池组107和无线通讯发送模块110连接，完成对电池组107状态的实时监测，并通过无线通讯发送模块110向无线通讯接收模块109发送电池组107状态监测数据；所述无线通讯发送模块110与BMS108和车载终端112连接，并通过无线通讯方式与无线通讯接收模块109进行数据交互。
[0043]非接触式充电装置安全防护系统工作流程如图4所示，包括以下内容:
[0044]车辆驾驶人员将电动汽车400停在非接触式充电车位300上，电动汽车400依据车位编号，将蓄电池组200中的无线通讯发送模块110与充电控制台100中的无线通讯接收模块109建立连接，连接为一一对应模式，即一辆电动汽车400只能与一台充电控制台100进行连接；
[0045]电动汽车400与充电控制台100连接成功后，充电控制台100从BMS108中以及车载终端112中获取电池状态信息以及电动汽车充电规划，依照电池状态信息以及电动汽车充电规划充电控制台100制定充电方案，并根据方案启动非接触式充电；
[0046]充电过程中充电控制台100中控制模块102实时监测高压电源101、非接触式充电发射端104的状态，如发现数据异常，则立即向保护模块103发送指令，切断供电电路，并在设定时间后启动状态检查，如状态检查异常，则保持供电电路断开状态，如状态检查正常，则在设定时间后再次启动状态检查，如状态正常，则重新恢复供电，否则将保持供电电路断开状态直到工作人员处理；
[0047]充电过程中充电控制台100中控制模块102通过无线通讯接收模块109实时获取电动汽车400车辆状态以及BMS108数据，如发现数据异常，则立即向保护模块103发送指令，切断供电电路，并在设定时间后启动状态检查，如状态检查异常，则保持供电电路断开状态，如状态检查正常，则在设定时间后再次启动状态检查，如状态正常，则重新恢复供电，否则将保持供电电路断开状态直到工作人员处理；
[0048]充电过程中充电控制台100中控制模块102实时采集场强监测模块111的数据，如发现数据异常，则立即向保护模块103发送指令，切断供电电路，并在设定时间后启动状态检查，如状态检查异常，则保持供电电路断开状态，如状态检查正常，则在设定时间后再次启动状态检查，如状态正常，则重新恢复供电，否则将保持供电电路断开状态直到工作人员处理；
[0049]充电过程中如充电控制台100与电动汽车400连接断开，电动汽车400中无线通讯发送模块I1将立即进行重连进程，如充电控制台100与电动汽车400连接断开超出设定时间，则立即向保护模块103发送指令，切断供电电路，停止充电。
[0050]充电监控后台500与充电控制台100连接，实时采集充电过程中所有状态数据，并对异常数据进行报警，提醒工作人员进行处理。
[0051]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。
【权利要求】
1.一种非接触式充电装置安全防护系统，其特征是，包括:充电监控后台、充电控制台、非接触式充电发射端、非接触式充电接收端、蓄电池组、车载终端以及若干场强监测模块； 所述充电监控后台与充电控制台连接，用于实时采集充电过程中的数据； 所述车载终端与蓄电池组连接，用于实时监测电动汽车自身状态，并获取蓄电池组的状态数据； 所述充电控制台与非接触式充电发射端连接，非接触式充电接收端与蓄电池组连接；所述充电控制台与蓄电池组无线通信；所述场强监测模块设置在非接触式充电装置发射端周围，并与充电控制台连接。
2.如权利要求1所述的一种非接触式充电装置安全防护系统，其特征是，所述充电控制台包括:高压电源、控制模块、保护模块和无线通讯接收模块； 所述控制模块与高压电源、保护模块、无线通讯接收模块和场强监测模块分别连接，用于获取无线通讯接收模块和场强监测模块的数据，并向保护模块发送控制指令，实现对非接触式充电装置的本地监控；所述控制模块为ARM9及其以上的处理器； 所述保护模块还与非接触式充电发射端连接，所述保护模块由继电器开关组成，继电器开关输入端接收控制模块的控制指令，继电器开关输出端执行闭合、断开开关的指令，实现对非接触式充电装置的应急保护； 所述无线通讯接收模块与蓄电池组连接，用于接收蓄电池组的状态数据，并将数据发送至控制模块。
3.如权利要求1所述的一种非接触式充电装置安全防护系统，其特征是，所述蓄电池组安装在电动汽车内，具体包括:整流稳压模块、电池组、BMS和无线通讯发送模块； 所述整流稳压模块、电池组、BMS和无线通讯发送模块依次连接，所述整流稳压模块还与非接触式充电接收端连接，用于对非接触式充电接收端信号进行整流、滤波和稳压； 所述BMS和无线通讯发送模块分别与车载终端连接；无线通讯发送模块与无线通讯接收模块进行无线通信。
4.如权利要求3所述的一种非接触式充电装置安全防护系统，其特征是，所述无线通讯接收模块与无线通讯发送模块的无线通讯方式包括但不限于Wifk蓝牙、ZigBee区域无线通讯方式。
5.一种如权利要求1所述的非接触式充电装置安全防护系统的方法，其特征是，包括以下步骤: 步骤一:电动汽车依据停靠的非接触式充电车位编号，建立电动汽车与充电控制台的一一对应与无线通讯连接关系； 步骤二:充电控制台通过无线通讯方式获取电动汽车的电池状态信息以及车载终端中用户设置的对于车辆充电的规划，并结合电动汽车电池状态、用户的充电规划以及有序充电管理要求制定相应的充电方案，启动非接触式充电； 步骤三:充电过程中充电控制台实时检测供电电源、非接触式充电装置、电动汽车车辆状态以及蓄电池组的状态数据，如果状态异常，转至步骤四；如果状态正常，转至步骤五；步骤四:充电控制台控制供电电路断开，并在设定时间后启动状态检查，如果状态检查仍异常，则继续保持供电电路断开状态； 如果状态检查正常，则在设定时间后再次启动状态检查；如果状态仍正常，则重新恢复供电，转至步骤五；如果状态异常，则保持供电电路断开状态； 步骤五:保持充电状态，直至充电完成。
6.如权利要求5所述的一种非接触式充电装置安全防护系统的方法，其特征是，还包括: 充电过程中，如果充电控制台与电动汽车连接断开，则电动汽车中的无线通讯发送模块进行重连操作，若充电控制台与电动汽车的断开时间超出设定时间阈值，则切断供电电路，停止充电。
7.如权利要求5所述的一种非接触式充电装置安全防护系统的方法，其特征是，还包括: 充电过程中，充电监控后台与充电控制台连接，实时采集充电过程中的所有状态数据，并对异常数据进行报警。
【文档编号】H02J17/00GK104300651SQ201410621271
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】袁弘, 贾超, 高玉明, 张华栋, 郭亮, 李建祥, 刘海波, 韩元凯, 黄德旭, 唐方庆, 曹际娜 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司电力科学研究院, 山东鲁能智能技术有限公司