[发明专利]电容耦合式电动汽车自动无线充电系统及充电方法

说明书

电容耦合式电动汽车自动无线充电系统及充电方法，包括：充电发射平台和车载接收设备；充电发射平台包括：发射单元、发射电源柜、机械臂和移动底盘；机械臂的末端安装在所述发射电源柜的上方；发射电源柜安装在所述移动底盘的上方；发射单元安装在所述机械臂的前端，发射单元的中心位置安装有射频阅读器、光电开关发射器和两片发射极板；本发明无需通过人工驾驶或自动泊车实现发射端和接收端的耦合机构之间的对准，只需将待充电的电动汽车停到指定停车位位置，就可以通过充电发射平台以及其所携带的多自由度机械臂完成上述动作，从而解决了电动汽车无线充电需要线圈对准对准、操作不方便的问题，既能保证系统的安全运行又可以获得很高的传输效率。

技术领域

本发明涉及电动汽车无线充电技术领域，尤其是一种电容耦合式电动汽车自动无线充电系统及充电方法。

背景技术

非接触的无线充电技术具有自动化、便捷、安全等特点，采用无线充电可以解决电动汽车接触式有线充电方式所产生的一些问题；现有电动汽车无线充电一般采用磁场耦合式无线电能传输技术，通过将高频交流电施加到安装在地面上的发射线圈上产生交变磁场，在高频交变磁场的作用下，电动汽车上安装的接收线圈感应产生高频交流电流，后经整流器转换成直流电传送到汽车蓄电池充电；磁场耦合式无线充电技术具有传输功率较大，传输距离较远，效率较高等优点；

但磁场耦合的无线充电系统常存在以下不足，阻碍无线充电技术的发展与推广，比如：

①需要采用金属利兹线和铁氧体材料制作发射和接收线圈，导致线圈的体积大、重量重，也增加了投资成本；

②发射线圈的安装埋设需要对停车位进行一定的土建施工，接收线圈的安装需要改造电动汽车，甚至一般都需要将整车重新设计，而安装了接收线圈也增大了汽车的载重负荷；

③在无线充电过程中，大功率的传输可能会产生一些磁场泄露和电磁干扰，在传输磁场中如有金属异物不能识别会因为涡流效应导致异物温度升高，甚至点燃易燃物引起火灾，因此现有的这种技术仍存在着一些安全隐患问题需要克服，电磁泄露，还会污染生态环境，对人们的健康产生不良影响。

现有无线充电技术中，磁场耦合式无线充电技术在发射线圈和接收线圈对位位置有偏移时会导致传输效率的下降和产生磁场漏感，甚至无法工作；现有无线充电技术一般采用在接收线圈或发射线圈安装辅助传感的小线圈，通过发射线圈或接收线圈产生激励检测磁场，并通过检测辅助线圈的电压、电流等的变化检测磁场，从而获得接收线圈或发射线圈之间的相对位置；通过相对位置的检测和数据传递引导电动汽车的驾驶员或者泊车系统将车辆停靠允许的充电区域内，完成接收线圈与发射线圈进行对准。

由于受到国家规范对电磁环境安全控制限值的约束，电动汽车无线充电的线圈引导对准时的所发送的磁场强度很小，通过发射线圈等闭合线圈产生的磁场信号随距离的增加有很快的衰减(与距离的三次方成反比)，也容易受到场地内磁性物质或周边环境的影响，如金属物体和材料或其它停车车辆的干扰等，这种方式检测的作用距离仅在磁场发生源附近比较明显，而在获得可靠位置检测数据时驾驶员或泊车系统已没有充分的操作空间和反应时间进行车辆行进路线的调整，这对操作人员或泊车系统提出了很高的要求，甚至即使如此也仍无法正确完成线圈的对准，大大降低了无线充电的体验和普及程度。而对于采用小尺寸极板的电容耦合式无线充电，现有方案还没有有效的方式可以实现发射接收极板之间的对准。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供电容耦合式电动汽车自动无线充电系统及充电方法，采用轻薄的导体作为发射极板和接收极板构成耦合电容，实现基于电场传递电能的电容耦合式无线充电，采用携带多自由度机械臂的充电发射平台，结合远程射频定位，并采用光电开关作最终验证的方式完成发射接收极板之间的精确定位，在不需要人工驾驶或车辆泊车系统实施耦合机构的对准情况实现自动无线充电，并具备一对多按次序为多辆电动汽车充电的功能。

电容耦合式电动汽车自动无线充电系统，包括：充电发射平台和车载接收设备；