一種電動汽車無線與有線充電切換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電動汽車無線與有線充電切換裝置，包括相連的電源模塊和電動汽車的充電模塊；電源模塊包括電網(wǎng)、分別于電網(wǎng)連接的控制開關(guān)一和控制開關(guān)二、與控制開關(guān)一連接的高頻電源、與控制開關(guān)二連接的充電機及與高頻電源連接的能量發(fā)射線圈系統(tǒng)；充電模塊包括與控制開關(guān)二連接的主控系統(tǒng)及與能量發(fā)射線圈連接的能量接收系統(tǒng)，能量接收系統(tǒng)通過整流穩(wěn)壓匹配系統(tǒng)與電池連接、主控系統(tǒng)通過功率檢測模塊與電池連接；充電機與電池連接，控制系統(tǒng)發(fā)送信號至控制開關(guān)一和控制開關(guān)二。本裝置結(jié)合無線充電和有線充電，可自選充電模式，使電動汽車充電變得更加靈活、便捷；在擁有有線充電穩(wěn)定性的同時，也有在無線充電的情況下減少對電網(wǎng)的沖擊的效果。
【專利說明】一種電動汽車無線與有線充電切換裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電能管理【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，具體涉及一種電動汽車無線與有線充電切換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來，隨著人們生活水平的不斷提高和探索物質(zhì)世界的逐漸深入，人們對電能的傳輸方式和傳輸質(zhì)量也有了新的要求。傳統(tǒng)的電能傳輸主要是由導線或?qū)w直接接觸進行的，接觸產(chǎn)生的火花、滑動磨損、碳積累及帶電導體裸露等帶來了一系列問題。無線電能傳輸是一種利用無線電傳輸電能的技術(shù)，最早由尼古拉特斯拉提出，與傳統(tǒng)的電能傳輸方式相比，無線電能傳輸?shù)倪^程中供電和用電之間不存在電的直接連接，避免了裸露導體和接觸火花，具有使用安全、方便等優(yōu)點，因而受到了廣大研究工作者的關(guān)注和重視。[0003]目前，無線電能傳輸技術(shù)研究的不斷升溫及其相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，越來越多的科學家對此項技術(shù)給予了足夠的肯定；隨著電動汽車的不斷普及，無線電能傳輸技術(shù)也應(yīng)用其中。但是相對而言，無線充電的穩(wěn)定差，而有線充電對電網(wǎng)壓力較大，需要提供一種電動汽車無線與有線充電的切換裝置，可以根據(jù)不同的電網(wǎng)情況進行選擇，以降低電網(wǎng)壓力同時又能具有較高的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種電動汽車無線與有線充電切換裝置；本方法結(jié)合電動汽車無線充電和有線充電兩種模式，根據(jù)用戶意愿和喜好，自行選擇充電模式，使電動汽車充電變得更加靈活、便捷。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0006]一種電動汽車無線與有線充電切換裝置，其改進之處在于:所述裝置包括相連的電源模塊和所述電動汽車的充電模塊；
[0007]所述電源模塊包括電網(wǎng)、分別于所述電網(wǎng)連接的控制開關(guān)一和控制開關(guān)二、與所述控制開關(guān)一連接的高頻電源、與所述控制開關(guān)二連接的充電機及與所述高頻電源連接的能量發(fā)射線圈系統(tǒng)；
[0008]所述充電模塊包括與所述控制開關(guān)二連接的主控系統(tǒng)及與所述能量發(fā)射線圈連接的能量接收系統(tǒng)，能量接收系統(tǒng)通過整流穩(wěn)壓匹配系統(tǒng)與電池連接、所述主控系統(tǒng)通過所述功率檢測模塊與所述電池連接；
[0009]所述充電機與所述電池連接，所述控制系統(tǒng)發(fā)送信號至所述控制開關(guān)一和所述控
制開關(guān)二。
[0010]進一步的，通過所述主控制系統(tǒng)選擇有線充電方式或無線充電方式。
[0011]進一步的，當選擇所述有線充電方式時，所述主控制系統(tǒng)打開控制開關(guān)二，通過充電機為電源充電；
[0012]當選擇所述無線充電方式時，所述主控制系統(tǒng)打開控制開關(guān)一，運用磁耦合諧振原理，通過高頻電源系統(tǒng)、能量發(fā)射系統(tǒng)線圈、能量接收系統(tǒng)和整流穩(wěn)壓匹配系統(tǒng)傳輸給所述電池。
[0013]進一步的，所述高頻電源采用高頻逆變；所述高頻逆變?yōu)槿珮螂妷盒痛?lián)逆變器，采用零電流關(guān)斷技術(shù)，將直流電轉(zhuǎn)變成所需的高頻電能；
[0014]進一步的，所述高頻電源采用高頻電子管振蕩電路；所述高頻電子管振蕩電路為采用電子管式考畢茨電容三點式高頻振蕩電路。
[0015]進一步的，所述主控系統(tǒng)開機后，檢測所述控制開關(guān)一和所述控制開關(guān)二的開斷狀態(tài)及功率狀態(tài)；
[0016]通過所述主控系統(tǒng)的人機交互界面反饋給用戶，用戶根據(jù)意愿選擇切換與否，若要斷開，則發(fā)出斷開命令，控制開關(guān)完成握手協(xié)議后，實現(xiàn)斷開；
[0017]所述主控系統(tǒng)接收到已斷開命令后，對系統(tǒng)進行功率檢測，當系統(tǒng)功率為O時，對另一路控制開關(guān)進行控制，實現(xiàn)其閉合，繼續(xù)完成充電。
[0018]進一步的，當有功率需求或線路發(fā)生故障時，用戶可通過主控系統(tǒng)設(shè)置切換線路；
[0019]所述主控系統(tǒng)使用所述功率檢測模塊進行功率檢測，判斷是否正常工作，若有故障情況，發(fā)出信號，由所述主控系統(tǒng)切斷開關(guān)；
[0020]若系統(tǒng)正常工作，對工作中線路的控制開關(guān)發(fā)出斷開命令，控制開關(guān)完成握手協(xié)議后斷開開關(guān)；
[0021]所述主控系統(tǒng)接收到已斷開命令后，對系統(tǒng)進行功率檢測，當檢測該線路無功率流，確認斷開，對另一路的控制開關(guān)進行控制，實現(xiàn)閉合，繼續(xù)進行功率檢測，完成充電。
[0022]進一步的，通過所述主控系統(tǒng)，用戶設(shè)置需求，所述切換裝置給出優(yōu)選模式；
[0023]用戶根據(jù)自身充電需求，設(shè)置充電時間，主控系統(tǒng)通過采集目前電池電量，并根據(jù)目前充電站和電網(wǎng)狀態(tài)進行綜合判斷，給出優(yōu)選模式。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0025]1、本發(fā)明的裝置采用有線和無線充電方案，可滿足不同用戶的不同功率需求，當用戶需要慢充時可采用無線充電模式，快充可采用有線模式；在電動汽車普及之后，慢充方式能減緩對電網(wǎng)沖擊。
[0026]2、本發(fā)明的裝置采用有線和無線充電兩種方案，更好的提高電動汽車充電穩(wěn)定性，既擁有有線充電的穩(wěn)定性，也具有無線充電的情況下減少對電網(wǎng)的沖擊的效果。
[0027]3、本發(fā)明的裝置采用無線和有線結(jié)合的充電方式給電動汽車充電，無線充電的電動汽車與電網(wǎng)互動能力大于有線充電的互動能力，當采用無線充電方式時，能抑制可再生能源輸出波動，削峰填谷，減少對電網(wǎng)的沖擊；同時當用戶急需充電時，采用有線快充模式，又能極大的方便用戶，滿足用戶需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的裝置的原理架構(gòu)圖；
[0029]圖2為本發(fā)明高頻電源結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖3為本發(fā)明的裝置的線路選擇控制流程圖；
[0031]其中，1-線路切換系統(tǒng)的主控系統(tǒng)；2_有線充電線路控制開關(guān)二 ；3_無線充電線路控制開關(guān)一 ；4-高頻電源；5_能量發(fā)射系統(tǒng)；6_能量接收系統(tǒng)；7_整流穩(wěn)壓匹配系統(tǒng)；8-電池負載；9_有線充電機；10_功率檢測模塊；61_能量接收線圈；62_諧振頻率補償電容；63能量增強線圈。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0033]如圖1所示，圖1為電動汽車無線與有線充電切換裝置的原理架構(gòu)圖；電動汽車無線與有線充電切換裝置包括相連的電源模塊和所述電動汽車的充電模塊。
[0034]充電模塊包括整流穩(wěn)壓匹配系統(tǒng)、電池、通過所述整流穩(wěn)壓匹配系統(tǒng)與所述電池連接的能量接收系統(tǒng)、功率檢測模塊和通過所述功率檢測模塊與所述電池連接的主控系統(tǒng)。
[0035]電源模塊包括電網(wǎng)、分別于所述電網(wǎng)連接的控制開關(guān)一和控制開關(guān)二、與所述控制開關(guān)一連接的高頻電源、與所述控制開關(guān)二連接的充電機及與所述高頻電源連接的能量發(fā)射線圈。
[0036]所述充電機與所述電池連接，能量發(fā)射系統(tǒng)與所述能量接收系統(tǒng)連接，所述控制系統(tǒng)發(fā)送信號至所述控制開關(guān)一和所述控制開關(guān)二。能量發(fā)射系統(tǒng)包括相連的高頻電源和能量發(fā)射線圈。
[0037]通過所述主控制系統(tǒng)選擇有線充電方式或無線充電方式。
[0038]當選擇所述有線充電方式是，所述主控制系統(tǒng)打開控制開關(guān)二，通過所述充電機為所述電源充電；
[0039]當選擇所述無線充電方式是，所述主控制系統(tǒng)打開控制開關(guān)一，運用磁耦合諧振原理，通過所述高頻電源、所述能量發(fā)射線圈、能量接收系統(tǒng)和整流穩(wěn)壓匹配系統(tǒng)傳輸給所述電池。
[0040]聞頻電源，聞頻電源可米用聞頻逆變或聞頻電子管振蕩電路等兩種結(jié)構(gòu)；聞頻逆變?yōu)槿珮螂妷盒痛?lián)逆變器，采用零電流關(guān)斷技術(shù)，將直流電轉(zhuǎn)變成所需的高頻電能；高頻電子管振蕩電路是采用電子管式考畢茨電容三點式高頻振蕩電路，如圖2所示，Vcc是上千伏直流高壓，用來給電子管屏極供電，V是電子管陰極兩端電壓，從而在陰極產(chǎn)生電子。電容Cl，C2,電感L構(gòu)成整個電路的振蕩主回路，其中電感L也就是整個系統(tǒng)的能量發(fā)射線圈。
[0041]高頻電源用于產(chǎn)生100K-10M以內(nèi)的高頻電能。
[0042]所述能量發(fā)射系統(tǒng)，由高頻電源及能量發(fā)射線圈組成，其中高頻振蕩電路主要由電子管、高頻高耐壓陶瓷振蕩電及能量發(fā)射線圈組成，此能量發(fā)射線圈通過與后級能量接收線圈的直接耦合可產(chǎn)生大強度高頻非輻射式電磁能量場。
[0043]所述能量接收系統(tǒng)包括能量接收線圈61、諧振頻率補償電容62，諧振頻率補償電容為可調(diào)高頻高耐壓真空電容、能量增強線圈63，能量增強線圈為數(shù)匝螺旋形銅管；能量接收線圈通過諧振頻率補償電容與能量發(fā)射系統(tǒng)振蕩頻率相同，即能量接收器達到諧振狀態(tài)。
[0044]主控系統(tǒng)開機后，通過采集電流、電壓信息、控制開關(guān)信號進行功率判斷，檢測所述控制開關(guān)一和所述控制開關(guān)二的開斷狀態(tài)及功率狀態(tài)。
[0045]通過所述主控系統(tǒng)的人機交互界面反饋給用戶，包括開關(guān)開斷狀態(tài)、功率狀態(tài)、目前的充電電池信息等，用戶根據(jù)意愿選擇切換與否，若要斷開，則發(fā)出斷開命令，控制開關(guān)完成握手協(xié)議后，實現(xiàn)斷開，主控系統(tǒng)接收到已斷開命令后，對系統(tǒng)進行功率檢測，當系統(tǒng)功率為O時，對另一路控制開關(guān)進行控制，實現(xiàn)其閉合，繼續(xù)完成充電。
[0046]當用于有功率需求或線路發(fā)生故障時，用戶可通過線路切換系統(tǒng)主控系統(tǒng)設(shè)置線路切換，主控系統(tǒng)首先使用功率檢測模塊進行功率檢測，判斷是否正常工作，若有短路等情況，及時發(fā)出信號，切斷開關(guān)，當系統(tǒng)正常工作，對已工作的線路開關(guān)發(fā)出斷開命令，控制開關(guān)完成握手協(xié)議后，斷開，主控系統(tǒng)接收到已斷開命令后，對系統(tǒng)進行功率檢測，當檢測該線路無功率流，確認斷開，對另一路開關(guān)進行控制，實現(xiàn)其閉合，繼續(xù)進行功率檢測，完成充電。
[0047]本實施例中，還可通過主控系統(tǒng)，結(jié)合用戶設(shè)置需求，由切換裝置給出優(yōu)選模式；
[0048]用戶根據(jù)自身充電需求，設(shè)置充電時間，主控系統(tǒng)通過采集目前電池電量，并根據(jù)目前充電站和電網(wǎng)狀態(tài)進行綜合判斷，給出優(yōu)選模式。下面結(jié)合一個實例給出主控系統(tǒng)進行優(yōu)選的過程。
[0049]充電站會給有線模式和無線模式設(shè)定一個臨界值，本實例的臨界值設(shè)為總電量的40%。當用戶將車?？吭谕＼囄粫r，主控系統(tǒng)進行電量檢測，當檢測到剩余電量小于40%時，主控系統(tǒng)首先對當前充電站(上層)的充電負荷狀態(tài)和電網(wǎng)狀態(tài)進行詢問，以判斷此時上層是否允許該車輛進行有線充電，若允許則主控系統(tǒng)給出有線充電的優(yōu)選模式，而當當前充電站負荷過多不允許其進行有線充電或電量大于40%時則系統(tǒng)給出無線充電的優(yōu)選模式。
[0050]如圖3所示，圖3為電動汽車無線與有線充電切換裝置的線路選擇控制流程圖；裝置啟動，主控系統(tǒng)開機后，檢測所述控制開關(guān)一和所述控制開關(guān)二的開斷狀態(tài)及功率狀態(tài)；
[0051]當用于有功率需求或線路發(fā)生故障時，用戶可通過線路切換系統(tǒng)主控系統(tǒng)設(shè)置線路切換，主控系統(tǒng)首先使用功率檢測模塊進行功率檢測，判斷是否正常工作，若有短路等情況，及時發(fā)出信號，切斷相應(yīng)的控制開關(guān)，當系統(tǒng)正常工作，對已工作的線路開關(guān)發(fā)出斷開命令，控制開關(guān)完成握手協(xié)議后，斷開，主控系統(tǒng)接收到已斷開命令后，對系統(tǒng)進行功率檢測，當檢測該線路無功率流，確認斷開，對另一路開關(guān)進行控制，實現(xiàn)其閉合，繼續(xù)進行功率檢測，完成充電。
[0052]主控系統(tǒng)設(shè)有人機交互界面，將信息反饋給用戶，用戶根據(jù)意愿選擇切換與否，若要斷開，則發(fā)出斷開命令，控制開關(guān)完成握手協(xié)議后，實現(xiàn)斷開，主控系統(tǒng)接收到已斷開命令后，對系統(tǒng)進行功率檢測，當系統(tǒng)功率為O時，對另一路控制開關(guān)進行控制，實現(xiàn)其閉合，繼續(xù)完成充電。
[0053]最后應(yīng)當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種電動汽車無線與有線充電切換裝置，其特征在于:所述裝置包括相連的電源模塊和所述電動汽車的充電模塊； 所述電源模塊包括電網(wǎng)、分別于所述電網(wǎng)連接的控制開關(guān)一和控制開關(guān)二、與所述控制開關(guān)一連接的高頻電源、與所述控制開關(guān)二連接的充電機及與所述高頻電源連接的能量發(fā)射線圈； 所述充電模塊包括與所述控制開關(guān)二連接的主控系統(tǒng)及與所述能量發(fā)射線圈連接的能量接收系統(tǒng)，能量接收系統(tǒng)通過整流穩(wěn)壓匹配系統(tǒng)與電池連接、所述主控系統(tǒng)通過所述功率檢測模塊與所述電池連接； 所述充電機與所述電池連接，所述控制系統(tǒng)發(fā)送信號至所述控制開關(guān)一和所述控制開關(guān)~-O
2.如權(quán)利要求1所述的電動汽車無線與有線充電切換裝置，其特征在于:通過所述主控制系統(tǒng)選擇有線充電方式或無線充電方式。
3.如權(quán)利要求2所述的電動汽車無線與有線充電切換裝置，其特征在于:當選擇所述有線充電方式時，所述主控制系統(tǒng)打開控制開關(guān)二，通過充電機為電源充電； 當選擇所述無線充電方式時，所述主控制系統(tǒng) 打開控制開關(guān)一，運用磁耦合諧振原理，通過高頻電源系統(tǒng)、能量發(fā)射線圈、能量接收系統(tǒng)和整流穩(wěn)壓匹配系統(tǒng)傳輸給所述電池。
4.如權(quán)利要求3所述的電動汽車無線與有線充電切換裝置，其特征在于:所述高頻電源采用高頻逆變；所述高頻逆變?yōu)槿珮螂妷盒痛?lián)逆變器，采用零電流關(guān)斷技術(shù)，將直流電轉(zhuǎn)變成所需的高頻電能。
5.如權(quán)利要求3所述的電動汽車無線與有線充電切換裝置，其特征在于:所述高頻電源采用高頻電子管振蕩電路；所述高頻電子管振蕩電路為采用電子管式考畢茨電容三點式聞頻振蕩電路。
6.如權(quán)利要求2所述的電動汽車無線與有線充電切換裝置，其特征在于:所述主控系統(tǒng)開機后，檢測所述控制開關(guān)一和所述控制開關(guān)二的開斷狀態(tài)及功率狀態(tài)； 通過所述主控系統(tǒng)的人機交互界面反饋給用戶，用戶根據(jù)意愿選擇切換與否，若要斷開，則發(fā)出斷開命令，控制開關(guān)完成握手協(xié)議后，實現(xiàn)斷開； 所述主控系統(tǒng)接收到已斷開命令后，對系統(tǒng)進行功率檢測，當系統(tǒng)功率為O時，對另一路控制開關(guān)進行控制，實現(xiàn)其閉合，繼續(xù)完成充電。
7.如權(quán)利要求1所述的電動汽車無線與有線充電切換裝置，其特征在于:當有功率需求或線路發(fā)生故障時，用戶可通過主控系統(tǒng)設(shè)置切換線路； 所述主控系統(tǒng)使用所述功率檢測模塊進行功率檢測，判斷是否正常工作，若有故障情況，發(fā)出信號，由所述主控系統(tǒng)切斷開關(guān)； 若系統(tǒng)正常工作，對工作中線路的控制開關(guān)發(fā)出斷開命令，控制開關(guān)完成握手協(xié)議后斷開開關(guān)； 所述主控系統(tǒng)接收到已斷開命令后，對系統(tǒng)進行功率檢測，當檢測該線路無功率流，確認斷開，對另一路的控制開關(guān)進行控制，實現(xiàn)閉合，繼續(xù)進行功率檢測，完成充電。
8.如權(quán)利要求1所述的電動汽車無線與有線充電切換裝置，其特征在于:通過所述主控系統(tǒng)，用戶設(shè)置需求，所述切換裝置給出優(yōu)選模式； 用戶根據(jù)自身充電需求，設(shè)置充電時間，主控系統(tǒng)通過采集目前電池電量，并根據(jù)目前充電站和電網(wǎng)狀態(tài)進行綜合判斷，給出優(yōu)選模式。
【文檔編號】H02J7/00GK103956784SQ201410148690
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】嚴輝, 李武峰, 李連更, 伍罡, 李曉強, 李索宇, 李凱旋, 楊磊, 柳宇航, 郭晉偉, 魏剛 申請人:國家電網(wǎng)公司, 北京國網(wǎng)普瑞特高壓輸電技術(shù)有限公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司