[发明专利]一种地面无线充电系统及方法

说明书

本发明公开了一种地面无线充电系统及方法，系统包含充电管理云平台、集中控制器、充电电控箱、无线充电发射板、用户端，充电管理云平台通过无线与用户端及多个集中控制器连接，每个集中控制器通过无线或有线与多个充电电控箱连接，每个充电电控箱通过无线或有线与多个无线充电发射板连接，每个充电电控箱通过电源线分别与每个无线充电发射板连接；方法包含以下步骤：用户通过用户端进行下单生成下单数据；充电管理云平台根据下单数据并分配处理生成订单数据；集中控制器根据订单数据以及其内存储的充电电控箱信息、无线充电发射板信息进行分配并生成订单分配数据、控制信号；充电电控箱根据控制信号控制无线充电发射板。

技术领域

本发明涉及地面无线充电领域，具体涉及一种地面无线充电系统及方法。

背景技术

目前全球范围正在积极推动新能源车发展，而作为车辆的使用者，尤其关心充电环节的服务体验与续航里程的提升，目前除了电池容量提升外，充电的快捷化与无线充电都成为新能源车厂家及运营方重点研发的内容；

美国麻省理工学院在2007年WiTricity及以磁共振技术为主轴，与丰田、奥迪、三菱汽车、本田等车厂展开合作德国宝马于2018年7月投入无线充电系统的生产，率先应用于BMW530e PHEV车型，汽车仅需停放于充电底座正上方，按下启动按钮，无需电缆即可开始充电，充电完成系统也将自动关闭，该系统可安装于车库中，透过3.2kW功率在3个半小时内将电池充饱，使充电易用性与便利性有一定的提升；

现有的汽车充电板只是一块固定的且谐振参数严格固定的充电板，一般情况下这个板子埋在停车的地面之下或者放置在车身下的地面上，因为参数要严格匹配，这样的充电板只能针对固定型号的汽车，以便车上的无线充电接收板与地面的无线充电发射板之间的距离能严格满足有效充电的要求，由于地面充电板位置固定，就要求停车要具有很好的位置控制性，一般要无线充电发射板与接收板水平偏差不能超过15厘米；

无线充电就是在不通过连接实体电线的情况下，通过电磁场或电磁波等方式来为用电设备进行充电，目前主流的无线充电方案有三种：电磁感应式、电磁共振式和无线电波式，其中无线电波方式是一种远场区电能传送方式，远场区是指距发射源2D^2/λ+λ以外的区域，这里D为发射线圈最大直径，λ为电磁波波长。无线电波方案的工作频率一般在300Mhz以上，微波输电甚至激光传电都可以理解为是无线电波类型的无线输电，在远场区，辐射场起主导作用，电磁波可近似看作平面波；

因为远场大功率传输受电能相关法规法律的制约，因此，该技术一般被应用于小功率、远距离设备，如射频识别卡等，或者只在特殊行业应用，如军事或航天领域；

相对于远场区电能传送，近场区是距场源2D^2/λ+λ以内的区域，包含辐射近场区和感应近场区，其分界边界为0.62(D^3/λ)^0.5；

近场充电根据耦合方式不同，近场无线电能传输技术可分为磁场耦合式和电场耦合式两类；

电场耦合式无线电能传输系统发射端和接收端分别连接金属平板，且为提高其传输效率，平板材料需采用高介电常数电介质，由于电场被限定于平板间气隙内，因此对外界电磁干扰较低，但是为了实现高效电能传输，平板间距需要很小，平板面积需要很大，并且对补偿电感值要求较高，因而高频下铜损和铁损较高，技术可行性较低；2012年日本丰桥技术科学大学曾进行过实车模型实验，但该技术暂未实现商业化应用；

目前能在新能源汽车实现的无线充电方案就是磁场耦合式的近场无线电能传输技术，而根据是否发生谐振，磁场耦合式又包括感应耦合式和磁谐振耦合式两类；

感应耦合式无线充电机理类似于无补偿电路的可分离变压器，电磁感应，在初级线圈产生一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端；该技术线圈间互感相对漏感很大，近距离传输效率可以做得较高，但对于距离非常敏感，不适于稍远距离的无线充电应用；