CN106253386A - 用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车无线充电技术，具体涉及用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统，包括公路或露天环境的地面，以及电动汽车；还包括至少一个充电系统发射单元和电动车辆装置接收单元，充电系统发射单元包括依次连接的电源模块、高频逆变模块、压力感应装置、RFID阅读器、功率控制电路、功率振荡模块和电磁发射线圈；电动车辆装置接收单元包括依次连接的电磁接收线圈、RFID电子标签、整流模块、稳压降压模块和车载电池；高频逆变模块将低压直流电转化为高频交流电；至少一个充电系统发射单元铺设于公路或露天环境的地面形成充电区域；电动车辆装置接收单元置于电动汽车内。该供电系统能量利用率高，可实现24小时不间断供电。

Description

用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统

技术领域

本发明属于电动汽车无线充电技术领域，尤其涉及用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统。

背景技术

随着科技的发展，环保节能的电动汽车正在扮演重要的角色，然而电动汽车的普及还面临一些问题。尤其是电动汽车充电不便利。因此电动汽车的无线充电方式迅速发展起来，现有的无线传能技术至少包括以下五个方向：电磁感应式、电磁共振式、微波式、超声波式及激光式。电磁感应的基本原理基于法拉第电磁感应定律，其基本结构方式类似于变压器，在发射器和接收器上各有一个线圈，发射端线圈连接有线电源，电流通过线圈产生电磁信号，接收端线圈感应发射端的电磁信号从而产生电流供给用电端设备。特点是传输功率大、效率高，传输距离较短，用于小中功率的近距离送电。电磁感应技术现较为成熟，因此多数都是采用电磁感应技术实现电动汽车的无线充电。

传统电动汽车无线充电方式是电网接入充电，能量来源是电网，电动汽车充电对电网冲击及影响较大。还存在充电的收费方式比较复杂，无线充电不够方便快捷，能量利用率不高等问题。而太阳能光伏发电是一种绿色环保的发电方式，只要有光照条件，利用太阳能电池的光电转换效应，即可实现光电转换，输出电能。近年来，光伏发电应用技术逐步提高，成本逐步降低，可以作为电动汽车无线充电的能源。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此本发明的一个目的在于提出一种可公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统，将太阳能发电技术与电磁感应式无线充电技术相结合，日间利用太阳能对电动汽车和可充电电池充电，夜间利用可充电电池对电动汽车充电；通过压力传感器感应每个发射单元受到的压力，对公路和露天环境地面的车辆进行充电；并利用RFID技术进行身份识别，对具有充电资格的车辆进行充电，实现无线供电系统的可收费性。

本发明的另一个目的在于提出一种利用光储式电动汽车无线供电系统充电的方法。

为实现上述目的，本发明第一方面提出用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统，包括公路或露天环境的地面，以及电动汽车；还包括至少一个充电系统发射单元和电动车辆装置接收单元，所述充电系统发射单元包括依次连接的电源模块、高频逆变模块、压力感应装置、RFID阅读器、功率控制电路、功率振荡模块和电磁发射线圈；所述电动车辆装置接收单元包括依次连接的电磁接收线圈、RFID电子标签、整流模块、稳压降压模块和车载电池；所述高频逆变模块将低压直流电转化为高频交流电；所述压力传感装置感应充电系统发射单元受到的压力，所述RFID阅读器检测RFID电子标签信号，RFID电子标签发送信号给RFID阅读器完成身份识别；所述功率控制电路控制功率振荡模块的通断；所述功率振荡模块将高频逆变模块输入的功率振荡为高频振荡电磁场；所述电磁发射线圈发射功率振荡模块振荡出的高频振荡电磁场；所述电磁接收线圈接收电磁发射线圈所发射的能量；所述整流模块将接收的能量整流成直流电；所述稳压降压模块使整流后的电压值降低到合适的范围内，向车载电池供电；所述车载电池储存电动汽车用电；所述至少一个充电系统发射单元铺设于所述公路或露天环境的地面形成充电区域；所述电动车辆装置接收单元置于所述电动汽车内。

在上述的用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统中，所述电源模块包括太阳能电池和可充电电池，所述太阳能电池和可充电电池为功率振荡模块提供输入电压。

在上述的用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统中，所述每个充电系统发射单元置于六边形外壳内，所述外壳采用防水材料。

在上述的用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统中，所述充电区域包括至少一个内置充电系统发射单元的六边形外壳以镶嵌的方式平铺于所述公路或露天环境的地面。

在上述的用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统中，所述整流模块包含肖特基二极管，将接收的能量整流成直流电；所述稳压降压模块包含T3168芯片，实现整流后电压的降压，向所述车载电池供电；所述压力感应装置采用压力传感器。

本发明第二方面提出一种利用光储式电动汽车无线供电系统充电的方法，包括以下步骤：

（1）铺设充电区域，将每个充电系统发射单元置于六边形的外壳内，外壳采用防水材料；至少一个内置充电系统发射单元的六边形外壳采用镶嵌平铺的方式铺于公路或露天环境的地面上，形成无线供电系统的充电区域；

（2）通过压力感应装置感应每个充电系统发射单元所受的压力，对公路或露天环境地面上的电动汽车进行充电；当电动汽车驶入充电区域时，感应压力增加，则开启无线供电系统对电动汽车进行充电，当电动汽车驶离充电区域时，感应压力减小，则关闭无线供电系统，从而实现公路动态传能和露天环境地面静态传能；

（3）通过RFID技术进行身份识别，对具有充电资格的电动汽车进行充电；充电系统发射单元设有RFID阅读器，电动汽车设有RFID电子标签，成功缴费的用户会获得独立的账户密码，该用户RFID电子标签发射的信号可以被RFID阅读器识别，从而实现无线充电系统的可收费性；

（4）采用太阳能发电技术与电磁感应式无线充电技术相结合的方式，日间利用太阳能电池对电动汽车和可充电电池充电，夜间利用可充电电池对电动汽车充电，实现24小时不间断的无线充电。

作为进一步的描述，用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统包含防水外壳，防止降雨等天气对地下充电系统发射单元的危害；电源模块包括太阳能电池和可充电电池，为功率振荡模块提供输入电压；高频逆变模块将低压直流电转化为高频交流电；压力传感装置感应充电系统发射单元受到的压力，当压力增加时，启动充电系统，压力减小时关闭充电系统；RFID阅读器检测RFID电子标签信号；功率控制电路控制功率振荡模块的通断；功率振荡模块将高频逆变模块输入的功率振荡为高频振荡电磁场；电磁发射线圈发射功率振荡模块振荡出的高频振荡电磁场；电磁接收线圈接收电磁发射线圈所发射的能量；RFID电子标签发送信号给RFID阅读器，表示已完成身份识别；含有肖特基二极管的整流模块，将接收的能量整流成直流电；含有T3168芯片的稳压降压模块，使整流后的电压值降低到所希望的范围内，稳压后的电压电平只在很小的范围内浮动，且不影响系统的正常运行，向车载电池供电；电动汽车车载电池储存电动汽车用电。

其中充电系统发射单元包括：防水外壳，电源模块，高频逆变模块，压力传感装置，RFID阅读器，功率控制电路，功率振荡模块，电磁发射线圈；其中电动汽车装置接收单元包括：电磁接收线圈，RFID电子标签，含有肖特基二极管的整流模块，含有T3168芯片的稳压降压模块，电动汽车装置电池；其中电源模块包括太阳能电池和可充电电池。

上述的光储式电动汽车无线供电系统，充电系统发射单元的外观结构采用六边形镶嵌平铺的方式，每个发射单元作为一块六边形，外部采用防水材料；同时镶嵌平铺的方式便于积水的流通。

上述的光储式电动汽车无线供电系统，采用压力感应装置，通过压力感应装置感应每个充电系统发射单元受到的压力，对公路和露天环境地面车辆进行充电；当压力增大时，开启光储式电动汽车无线供电系统；压力减小时，关闭光储式电动汽车无线供电系统；从而实现公路上的动态传能和露天停车场静态传能。

上述的光储式电动汽车无线供电系统，采用太阳能发电技术与电磁感应式无线充电技术相结合的方式，日间利用太阳能对电动汽车和可充电电池充电，夜间利用可充电电池对电动汽车充电，可实现24小时不间断的无线充电。

上述的光储式电动汽车无线供电系统的充电系统发射单元设有RFID阅读器，成功缴费的用户会获得独立的账户密码，该RFID电子标签发射的信号可以被RFID阅读器识别，从而实现无线充电系统的可收费性。

本发明有益效果是：可铺设在公路和露天环境地面，如停车场等，分别实现电动汽车的动态充电和静态充电；采用压力感应装置，有车辆驶入时才开启无线供电系统，从而提高能量利用率；采用光储系统，而非传统无线供电装置接入电网的方式，有效避免了电动汽车无线充电对电网的冲击及其他不利影响；该系统可实现24小时不间断供电，工作运行时对人工操控要求较低，能量可再生、易获取，安全性较好，能有效地为电动汽车充电。

附图说明

图1为本发明一个实施例整体功能示意图；

图2为本发明一个实施例充电系统发射单元外观结构示意图；

图3为本发明一个实施例的压力传感装置工作流程图；

图4为本发明一个实施例RFID技术进行身份识别的工作流程示意图；

图5为本发明一个实施例供电方式示意图；

其中：1-充电系统发射单元，10-防水外壳 ，11-电源模块 ，12-太阳能电池，13-可充电电池，14-高频逆变模块，15-压力感应装置，16-RFID阅读器，17-功率控制电路，18-功率振荡模块，19-电磁发射线圈；2-电动车辆装置接收单元，20-电磁接收线圈，21-RFID电子标签，22-整流模块，23-稳压降压模块，24-车载电池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

实施例1

图1是本发明一个实施例提出的用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统整体功能示意图。参见图1本实施例用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统，包括公路或露天环境的地面，以及电动汽车；还包括至少一个充电系统发射单元和电动车辆装置接收单元，所述充电系统发射单元包括依次连接的电源模块、高频逆变模块、压力感应装置、RFID阅读器、功率控制电路、功率振荡模块和电磁发射线圈；所述电动车辆装置接收单元包括依次连接的电磁接收线圈、RFID电子标签、整流模块、稳压降压模块和车载电池；所述高频逆变模块将低压直流电转化为高频交流电；所述压力传感装置感应充电系统发射单元受到的压力，所述RFID阅读器检测RFID电子标签信号，RFID电子标签发送信号给RFID阅读器完成身份识别；所述功率控制电路控制功率振荡模块的通断；所述功率振荡模块将高频逆变模块输入的功率振荡为高频振荡电磁场；所述电磁发射线圈发射功率振荡模块振荡出的高频振荡电磁场；所述电磁接收线圈接收电磁发射线圈所发射的能量；所述整流模块将接收的能量整流成直流电；所述稳压降压模块使整流后的电压值降低到合适的范围内，向车载电池供电；所述车载电池储存电动汽车用电；所述至少一个充电系统发射单元铺设于所述公路或露天环境的地面形成充电区域；所述电动车辆装置接收单元置于所述电动汽车内。

进一步地，所述电源模块包括太阳能电池和可充电电池，所述太阳能电池和可充电电池为功率振荡模块提供输入电压。

进一步地，所述每个充电系统发射单元置于六边形外壳内，所述外壳采用防水材料。

进一步地，所述充电区域包括至少一个内置充电系统发射单元的六边形外壳以镶嵌的方式平铺于所述公路或露天环境的地面。

更进一步地，所述整流模块包含肖特基二极管，将接收的能量整流成直流电；所述稳压降压模块包含T3168芯片，实现整流后电压的降压，向所述车载电池供电；所述压力感应装置采用压力传感器。

以下更具体的描述一个实施例的实现，充电系统发射单元1包含防水外壳10，防止降雨等天气对地下发射单元的危害；电源模块11，包括太阳能电池12和可充电电池13，为功率振荡模块18提供输入电压；高频逆变模块14，将低压直流电转化为高频交流电；压力感应装置15，感应发射单元受到的压力，当压力增加时，启动供电系统，压力减小时关闭供电系统；RFID阅读器16，检测RFID电子标签21信号；功率控制电路17，控制功率振荡模块18的通断；功率振荡模块18，将高频逆变模块14输入的功率振荡为高频振荡电磁场；电磁发射线圈19，发射功率振荡模块18振荡出的高频振荡电磁场；电磁接收线圈20，接收电磁发射线圈19所发射的能量；RFID电子标签21，发送信号给RFID阅读器16表示已完成身份识别；含有肖特基二极管的整流模块22，将接收的能量整流成直流电；含有T3168芯片的稳压降压模块23，使整流后的电压值降低到所希望的范围内，稳压后的电压电平只在很小的范围内浮动，且不影响系统的正常运行，向电动汽车车载电池24供电；车载电池24储存电动汽车用电。

其中充电系统发射单元1包括：防水外壳10，电源模块11，高频逆变模块14，压力感应装置15，RFID阅读器16，功率控制电路17，功率振荡模块18，电磁发射线圈19；

其中电动汽车装置接收单元2包括：电磁接收线圈20，RFID电子标签21，含有肖特基二极管的整流模块22，含有T3168芯片的稳压降压模块23，车载电池24；其中电源模块11包括太阳能电池12和可充电电池13。

图2是本发明一个实施例充电系统发射单元外观结构示意图，采用六边形镶嵌平铺的方式，每个发射单元作为一块六边形，外部采用防水材料；同时镶嵌平铺的方式便于积水的流通。

图3为本发明一个实施例压力感应装置工作流程图，采用压力感应装置，通过压力传感器感应每个发射单元受到的压力，对公路和露天环境停车场的车辆进行充电；当压力增大时，开启光储式电动汽车无线供电系统；压力减小时，关闭光储式电动汽车无线供电系统；从而实现公路动态传能和露天停车场静态传能。

图4为本发明一个实施例RFID技术进行身份识别的工作流程示意图，充电系统发射单元设有RFID阅读器，成功缴费的用户会获得独立的账户密码，该RFID电子标签发射的信号可以被RFID阅读器识别，从而实现无线充电系统的可收费性。

图5为本发明一个实施例供电方式示意图，该无线供电系统采用太阳能发电技术与电磁感应式无线充电技术相结合的方式，供电方式如图5所示，日间利用太阳能对电动汽车和可充电电池充电，夜间利用可充电电池对电动汽车充电，可实现24小时不间断的无线充电。

实施例2

下面是一种利用上述光储式电动汽车无线供电系统充电的方法，包括以下步骤：

（1）铺设充电区域，将每个充电系统发射单元置于六边形的外壳内，外壳采用防水材料；至少一个内置充电系统发射单元的六边形外壳采用镶嵌平铺的方式铺于公路或露天环境的地面上，形成无线供电系统的充电区域；

（2）通过压力感应装置感应每个充电系统发射单元所受的压力，对公路或露天环境地面上的电动汽车进行充电；当电动汽车驶入充电区域时，感应压力增加，则开启无线供电系统对电动汽车进行充电，当电动汽车驶离充电区域时，感应压力减小，则关闭无线供电系统，从而实现公路动态传能和露天环境地面静态传能；

（3）通过RFID技术进行身份识别，对具有充电资格的电动汽车进行充电；充电系统发射单元设有RFID阅读器，电动汽车设有RFID电子标签，成功缴费的用户会获得独立的账户密码，该用户RFID电子标签发射的信号可以被RFID阅读器识别，从而实现无线充电系统的可收费性；

（4）采用太阳能发电技术与电磁感应式无线充电技术相结合的方式，日间利用太阳能电池对电动汽车和可充电电池充电，夜间利用可充电电池对电动汽车充电，实现24小时不间断的无线充电。

综上所述，用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统可铺设于公路和露天停车场地面上，可实现24小时不间断供电，工作运行时对人工操控要求较低，能量可再生、易获取，安全性较好，能有效地为电动汽车充电。压力感应装置可以提高能量利用率；RFID的设置可实现收费功能。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统，包括公路或露天环境的地面，以及电动汽车；其特征在于，还包括至少一个充电系统发射单元和电动车辆装置接收单元，所述充电系统发射单元包括依次连接的电源模块、高频逆变模块、压力感应装置、RFID阅读器、功率控制电路、功率振荡模块和电磁发射线圈；所述电动车辆装置接收单元包括依次连接的电磁接收线圈、RFID电子标签、整流模块、稳压降压模块和车载电池；所述高频逆变模块将低压直流电转化为高频交流电；所述压力传感装置感应充电系统发射单元受到的压力，所述RFID阅读器检测RFID电子标签信号，RFID电子标签发送信号给RFID阅读器完成身份识别；所述功率控制电路控制功率振荡模块的通断；所述功率振荡模块将高频逆变模块输入的功率振荡为高频振荡电磁场；所述电磁发射线圈发射功率振荡模块振荡出的高频振荡电磁场；所述电磁接收线圈接收电磁发射线圈所发射的能量；所述整流模块将接收的能量整流成直流电；所述稳压降压模块使整流后的电压值降低到合适的范围内，向车载电池供电；所述车载电池储存电动汽车用电；所述至少一个充电系统发射单元铺设于所述公路或露天环境的地面形成充电区域；所述电动车辆装置接收单元置于所述电动汽车内。

2.如权利要求1所述的用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统，其特征在于，所述电源模块包括太阳能电池和可充电电池，所述太阳能电池和可充电电池为功率振荡模块提供输入电压。

3.如权利要求1或2所述的用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统，其特征在于，所述每个充电系统发射单元置于六边形外壳内，所述外壳采用防水材料。

4.如权利要求3所述的用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统，其特征在于，所述充电区域包括至少一个内置充电系统发射单元的六边形外壳以镶嵌的方式平铺于所述公路或露天环境的地面。

5.如权利要求1或2所述的用于公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统，其特征在于，所述整流模块包含肖特基二极管，将接收的能量整流成直流电；所述稳压降压模块包含T3168芯片，实现整流后电压的降压，向所述车载电池供电；所述压力感应装置采用压力传感器。

6.一种利用权利要求1的光储式电动汽车无线供电系统充电的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）铺设充电区域，将每个充电系统发射单元置于六边形的外壳内，外壳采用防水材料；至少一个内置充电系统发射单元的六边形外壳采用镶嵌平铺的方式铺于公路或露天环境的地面上，形成无线供电系统的充电区域；

（2）通过压力感应装置感应每个充电系统发射单元所受的压力，对公路或露天环境地面上的电动汽车进行充电；当电动汽车驶入充电区域时，感应压力增加，则开启无线供电系统对电动汽车进行充电，当电动汽车驶离充电区域时，感应压力减小，则关闭无线供电系统，从而实现公路动态传能和露天环境地面静态传能；

（3）通过RFID技术进行身份识别，对具有充电资格的电动汽车进行充电；充电系统发射单元设有RFID阅读器，电动汽车设有RFID电子标签，成功缴费的用户会获得独立的账户密码，该用户RFID电子标签发射的信号可以被RFID阅读器识别，从而实现无线充电系统的可收费性；

（4）采用太阳能发电技术与电磁感应式无线充电技术相结合的方式，日间利用太阳能电池对电动汽车和可充电电池充电，夜间利用可充电电池对电动汽车充电，实现24小时不间断的无线充电。