一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及射頻身份識別技術和無線電能傳輸技術，具體涉及一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統，包括充電站發射單元和車體接收單元；充電站發射單元包括電源模塊、信息解調模塊、功率控制電路、功率振蕩模塊、通訊線圈、RFID閱讀器和功率發射線圈依次連接；車體接收單元包括電磁接收線圈、信息監測與調制單元、整流穩壓模塊、RFID電子標簽和車載電池依次連接；充電站發射單元與車體接收單元之間無線連接。該系統能檢測無線充電的發射端和接收端之間的異物，自動采取措施排查隱患，避免安全事故的發生。環境適應能力較強，對工作環境要求低，全天候自動識別，快速響應，抗干擾。
【專利說明】
一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及射頻身份識別技術和無線電能傳輸技術，特別涉及一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統。
【背景技術】
[0002]如今，全球汽車產量飛速增長，而絕大部分車輛所使用的汽油、柴油導致全球污染的加劇，地球生態平衡遭受破壞。近些年來，國家高度重視清潔能源汽車的研發和使用，出臺多項相關政策鼓勵電動汽車行業的發展，電動汽車的產量逐年提升，電動汽車充電技術也得到迅速的發展，特別是無線充電技術成為當前研究的新方向。
[0003]無線供電技術(無線傳能)裝置不需要用電纜將設備與供電系統連接，便可以直接對其進行快速充電。加之非接觸快速充電能夠布置在多種場所，又可以為各種類型的設備提供充電服務，使隨時隨地充電變為可能。
[0004]無線傳能技術目前主要才用的是電磁共振耦合技術，該技術主要由電源、電力輸出、電力接收、整流器等主要器件實現。與電磁感應充電方式不同之處在于，磁共振方式加裝了一個高頻驅動電源，采用兼備線圈和電容器的LC共振電路，而并非由簡單線圈構成送電和接收兩個單元。共振頻率的數值，會隨送電與接收單元之間距離的變化而改變。當傳送距離發生改變時，傳輸效率也會像電磁感應一樣迅速降低。為此，可通過控制電路調整共振頻率，使兩個單元的電路發生共振。
[0005]但是，如果在無線充電的發射端和接收端之間存在異物不僅會影響充電正常進行，還有可能引發安全事故。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種能夠檢測電動汽車無線充電系統發射單元和接收單元之間是否存在異物，且采取相應措施的裝置。
[0007]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統，包括充電站發射單元I和車體接收單元2;所述充電站發射單元I包括電源模塊11、信息解調模塊12、功率控制電路13、功率振蕩模塊14、通訊線圈15、RFID閱讀器16和功率發射線圈17依次連接;所述車體接收單元2包括電磁接收線圈21、信息監測與調制單元22、整流穩壓模塊23、RFID電子標簽24和車載電池25依次連接;所述充電站發射單元I與所述車體接收單元2之間無線連接。
[0008]進一步地，所述信息解調模塊12與所述信息監測與調制單元22之間進行無線電信息交互。
[0009]進一步地，所述通訊線圈15接收所述電磁接收線圈21通過電力載波傳送的通信信息。
[0010]更進一步地，所述RFID閱讀器16與所述RFID電子標簽24之間為耦合連接。
[0011]上述電動汽車快速無線充電系統的工作流程:充電站發射單元的電源模塊11為功率振蕩模塊14提供充電電壓;信息解調模塊12實現與車體接收單元2的無線電信息交互并控制功率控制電路13;功率控制電路13控制功率振蕩模塊14的通斷;功率振蕩模塊14將電源模塊11輸入的功率振蕩為高頻振蕩電磁場;通訊線圈15接收車體接收單元的電磁接收線圈21通過電力載波傳送的通信信息;RFID閱讀器16檢測RFID電子標簽24的信號；功率發射線圈17發射功率振蕩模塊14振蕩出的高頻振蕩磁場；電磁接收線圈21接收功率發射線圈17所發射的能量;車體接收單元2的信息監測與信息調制單元22檢測車載電池25的實時信息，與信息解調模塊12進行信息交換;整流穩壓模塊23將接收的能量整流穩壓成恒定的直流電，向車載電池25供電；RFID電子標簽24發送信號給RFID閱讀器以完成身份識別；車載電池25儲存電動汽車用電。
[0012]RFID是一種射頻識別技術，接受器通過無線電信號，識別對象和讀寫數據，其廣泛應用于工業制造、商品管理、公共交通管理、安全身份識別等領域。其環境適應能力較強，對工作環境要求低，全天候自動識別，快速響應，可穿透非金屬物體，抗干擾、抗沖突能力較強。
[0013]上述電動汽車快速無線充電系統通過RFID技術進行身份識別，當RFID閱讀天線檢索到RFID電子標簽發射的信號后，信號傳到RFID閱讀器分析，系統將信號中的電子標簽序列號信息比對驗證，進行車輛身份信息驗證;如果序列號正確，則通過車輛信息驗證，無線充電系統進入充電站與車載電池的連線階段，待連線完成后，車載電池將會進入正常充電狀態。
[0014]在進入電動汽車和充電站連線完成后，電動汽車快速無線充電系統先完成充電效率初始化，通過充電站發射單元I的功率發射線圈17和車體接收單元2的電磁接收線圈21的初始功率，計算出無線電能傳輸效率，并將結果緩存在充電站發射單元I。初始化完成后，電動汽車快速無線充電系統進入正常的異物檢測狀態，如果無線電能傳輸效率僅小范圍波動，沒有超出預設安全值，則系統正常工作;如果無線電能傳輸效率變化幅度超過預設的安全范圍，系統會自動減小控制功率振蕩模塊14的輸出功率，停止充電站發射單元I的充電工作，并向電動汽車快速無線充電系統管理后臺發送錯誤提示信息，等待巡視人員排查故障。
[0015]在車載電池充電的過程中，如果通訊線圈15和RFID閱讀器16同時失去電動汽車信號，即電動汽車在未正常關斷車載電池和充電站之間的情況下駛離，或者因為車輛電池故障停止運行，充電站功率控制電路13自動發出停止傳輸電能的工作指令，控制關閉功率振蕩模塊14，停止充電。
[0016]本實用新型的有益效果:能檢測無線充電的發射端和接收端之間的異物，自動采取措施排查隱患，避免安全事故的發生。采用RFID技術進行身份識別，環境適應能力較強，對工作環境要求低，全天候自動識別，快速響應，可穿透非金屬物體，抗干擾、抗沖突能力較強。為電動汽車車主提供高效、便捷的充電服務。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型一個實施方式的整體功能示意圖；
[0018]圖2是本實用新型一個實施方式的工作流程的示意圖；
[0019]圖3是本實用新型一個實施方式的RFID技術進行身份識別的工作流程示意圖；
[0020]其中，1-充電站發射單元、11-電源模塊、12-信息解調模塊、13:功率控制電路、14-功率振蕩模塊、15-通信線圈、16-RFID閱讀器、17-功率發射線圈、2-車體接收單元、22-信息監測與調制單元、23-整流穩壓模塊、24-RFID電子標簽、25-車載電池。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型的實施方式進行詳細描述。如圖1所示，本實施方式所采用的技術方案如下:一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統，包括充電站發射單元I和車體接收單元2;所述充電站發射單元I包括電源模塊11、信息解調模塊12、功率控制電路13、功率振蕩模塊14、通訊線圈15、RF ID閱讀器16和功率發射線圈17依次連接；所述車體接收單元2包括電磁接收線圈21、信息監測與調制單元22、整流穩壓模塊23、RFID電子標簽24和車載電池25依次連接;所述充電站發射單元I與所述車體接收單元2之間無線連接。
[0022]所述信息解調模塊12與所述信息監測與調制單元22之間進行無線電信息交互。
[0023]所述通訊線圈15接收所述電磁接收線圈21通過電力載波傳送的通信信息。
[0024]所述RFID閱讀器16與所述RFID電子標簽24之間為耦合連接。
[0025]上述電動汽車快速無線充電系統中電源模塊11為功率振蕩模塊14提供充電電壓；信息解調模塊12實現與車體接收單元2的無線電信息交互并控制功率控制電路13;功率控制電路13控制功率振蕩模塊14的通斷;功率振蕩模塊14將電源模塊11輸入的功率振蕩為高頻振蕩電磁場;通訊線圈15接收車體接收單元2的電磁接收線圈21通過電力載波傳送的通信信息；RFID閱讀器16檢測RFID電子標簽信號；功率發射線圈17發射功率振蕩模塊14振蕩出的高頻振蕩電路；電磁接收線圈21接收功率發射線圈17所發射的能量;信息監測與調制單元22，檢測車載電池25的實時信息，與信息解調模塊12進行信息交換;整流穩壓模塊23，將接收的能量整流穩壓成恒定的直流電，向車載電池25供電；RFID電子標簽24，發送信號給RFID閱讀器已完成身份識別；車載電池25，儲存電動汽車用電。
[0026]在進入電動汽車和充電站連線完成后，電動汽車快速無線充電系統先完成充電效率初始化。功率發射線圈17進入正常工作狀態后，信息監測與調制單元22先檢測電磁接收線圈21的功率信息，該信息經過調制后加載到電磁接收線圈21，通過電力載波傳送到通訊線圈15，隨后高頻信號通過信息解調模塊12解調，傳送至功率控制電路13，此時系統通過充電站發射單元的功率發射線圈17和車體接收單元的電磁接收線圈21的初始功率，計算出無線電能傳輸效率，并將結果緩存在充電站發射端。
[0027]初始化完成后，電動汽車快速無線充電系統進入正常的異物檢測狀態，工作過程如圖2所示。信息監測與調制單元22保持實時檢測電磁接收線圈21的功率變化情況，如果無線電能傳輸效率僅小范圍波動，沒有超出預設安全值，則系統正常工作。如果無線電能傳輸效率變化幅度超過預設的安全范圍，則系統判定功率發射線圈17和電磁接收線圈21之間存在異物，使充電系統無法正常工作，此時功率控制電路13動作，減小控制功率振蕩模塊14的輸出功率，停止電動汽車快速無線充電系統發射端的充電工作，并向電動汽車快速無線充電系統管理后臺發送錯誤提示信息，等待巡視人員排查故障。
[0028]電動汽車快速無線充電系統為車載電池充電過程中，通訊線圈15、電磁接收線圈21是電動汽車和電動汽車快速無線充電系統的主要通信通道。在車載電池充電的過程中，如果通訊線圈15和RFID閱讀器16同時失去電動汽車信號，即電動汽車在未正常關斷車載電池和充電站之間連接的情況下駛離，或者因為車輛電池故障停止運行，電動汽車快速無線充電系統的功率控制電路13自動發出停止傳輸電能的工作指令，控制關閉功率振蕩模塊14，停止充電。
[0029]本電動汽車快速無線充電系統的實施方式通過RFID技術進行身份識別的工作流程，如圖3所示。電動汽車快速無線充電系統有RFID閱讀器并配置多個RFID閱讀天線檢測搜索信號，檢測范圍覆蓋整個電動汽車充電站；當RFID閱讀天線檢索到RFID電子標簽發射的信號后，信號傳到RFID閱讀器分析，系統將信號中的電子標簽序列號信息比對驗證，進行車輛身份信息驗證。如果序列號正確，則通過車輛信息驗證，電動汽車快速無線充電系統進入充電站與車載電池的連線階段，待連線完成后，車載電池將會進入正常充電狀態。
[0030]應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現有技術。
[0031]雖然以上結合附圖描述了本實用新型的【具體實施方式】，但是本領域普通技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，可以對這些實施方式做出多種變形或修改，而不背離本實用新型的原理和實質。本實用新型的范圍僅由所附權利要求書限定。
【主權項】
1.一種具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統，其特征在于:包括充電站發射單元(I)和車體接收單元(2);所述充電站發射單元(I)包括電源模塊(11)、信息解調模塊(12)、功率控制電路(I3)、功率振蕩模塊(14)、通訊線圈(I5)、RFID閱讀器(16)和功率發射線圈(17)依次連接;所述車體接收單元(2)包括電磁接收線圈(21)、信息監測與調制單元(22)、整流穩壓模塊(23)、RFID電子標簽(24)和車載電池(25)依次連接;所述充電站發射單元(I)與所述車體接收單元(2)之間無線連接。2.如權利要求1所述的具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統，其特征在于:所述信息解調模塊(12)與所述信息監測與調制單元(22)之間進行無線電信息交互。3.如權利要求1所述的具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統，其特征在于:所述通訊線圈(15)接收所述電磁接收線圈(21)通過電力載波傳送的通信信息。4.如權利要求1所述的具有異物檢測功能的電動汽車快速無線充電系統，其特征在于:所述RFID閱讀器(16)與所述RFID電子標簽(24)之間為耦合連接。
【文檔編號】G01V3/10GK205544455SQ201620237535
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月25日
【發明人】涂聰, 王軍華, 蔡昌松, 龍孟姣
【申請人】武漢大學