一種基于電場耦合的大功率無線充電方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于電場耦合的大功率無線充電方法與裝置，該充電裝置的兩個輸出接線端均通過電容以電場耦合的方式與被充電設(shè)備充電線路相連，每個電容的一個極板在被充電設(shè)備上，另一個在充電裝置上，被充電設(shè)備和充電裝置之間各安裝一個無線通信與位置感知系統(tǒng)，以搜尋各自的位置，傳輸檢測參數(shù)與充電設(shè)備線路參數(shù)，充電裝置在被充電裝置發(fā)出充電請求后，自行與被充電系統(tǒng)對準、連接，然后將工業(yè)用電在逆變控制器的控制下通過AC-AC轉(zhuǎn)換成合適頻率的中頻交流電，以電場耦合的形式將能量耦合到被充電設(shè)備中，被充電設(shè)備重新將交流電整流成直流電，給蓄電池充電。本發(fā)明由于是電場耦合，因此不存在電磁輻射，安全性好。
【專利說明】
—種基于電場耦合的大功率無線充電方法與裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于大功率傳輸?shù)某潆婎I(lǐng)域，具體涉及一種基于電場耦合的大功率無線充電方法與裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]大功率充電應(yīng)用于諸多行業(yè)，且越來應(yīng)用越來越廣。例如，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市污染越來越嚴重，為減小城市的溫室氣體排放，新能源車型和保有量急劇增加。
[0003]現(xiàn)有大功率充電技術(shù)中，常規(guī)方法包括使用速更換蓄電池、用充電樁充電、市電充電等方式，以上方式對于純電動車等充電設(shè)備的應(yīng)用發(fā)展有極大的約束。例如，電動汽車進行充電的時候，必須具備電源接口以及充電線，電動汽車總是拖著充電線這條尾巴，給電動汽車充電帶來了很大的不便，在一定程度上很大的制約電動車的發(fā)展；充電裝置插座因頻繁的插拔，損壞較快，若維護不及時，甚至還會造成人員的傷亡；裸露的插接頭還受氣候、環(huán)境的影響，戶外的充電裝置的插接頭在暴雨天氣可能沾水，導(dǎo)致短路。所以，亟待出現(xiàn)一種停車即可馬上充電，且安全可靠的充電技術(shù)。
[0004]近年來，為了解決大功率充電的安全問題與便捷問題，嘗試了多種方法，其中無線充電技術(shù)逐漸成為充電技術(shù)的研究重點之一。無線充電技術(shù)主要通過電磁感應(yīng)原理、無線電波原理以及電磁共振原理三種方式來實現(xiàn)。其中無線電波只能用于小功率的無線充電。
[0005]比亞迪公司，采用電磁感應(yīng)技術(shù)嘗試電動汽車的大功率充電。但是該技術(shù)仍然局限于傳統(tǒng)變壓器能量耦合的范圍能，無非將變壓器鐵芯分為兩個部分，工作時仍然像傳統(tǒng)變壓器一樣，繞制的線圈笨重又昂貴，若充電裝置與被充電設(shè)備之間構(gòu)成的變壓器線圈距離不夠近，電磁輻射很強，對附近的人體有傷害。
[0006]目前最好的現(xiàn)有技術(shù)是電磁共振技術(shù)，但其缺點也是很明顯的，包括工作頻率高、發(fā)射電感大、技術(shù)要求高、制作成本高、實用性相對較差、制作困難、輻射大、能量傳輸效率低。目前最先進的無線電能傳輸技術(shù)，能進行遠距離電能傳輸2米左右，可用于小功率能量傳輸，但無法真正實現(xiàn)無線充電的目的。授權(quán)方面專利ZL 201210064442.3雖然提出了一種千瓦級的大功率無線充電方案，但線圈的降溫問題，如果同時實施多目標充電，能力泄露與充電裝置附近其他設(shè)備與人體的安全性等問題依然沒有得到良好的解決，且沒有得到實施，因此，實現(xiàn)加大功率的傳輸，還有待科學(xué)技術(shù)進一步發(fā)展。
[0007]此外，還有許多關(guān)于無線充電裝置報道，這些裝置在結(jié)構(gòu)等方面做了許多改進，以期獲得更為便捷的充電。例如，授權(quán)專利ZL 201210279907.7在公路上埋入感應(yīng)線圈，當汽車經(jīng)過時，感應(yīng)線圈在壓力傳感器感知汽車經(jīng)過時，發(fā)出感應(yīng)磁場，使得汽車便行駛，邊充電。一方面，在所有的公路上埋入充電線圈本身不切實際，不但成本高，而且由于感應(yīng)線圈難以與發(fā)射線圈正對，效率很低。另一方面，安全也是一大隱患，難于維護。
[0008]綜上所述，雖然目前已有許多無線充電相關(guān)專利，但依然沒有安全可靠、便捷的大功率充電方法得到了良好的實施。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于針對安全、便捷大功率充電問題，提供了一種基于電場耦合的大功率無線充電方法與裝置。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0011 ] 一種基于電場耦合的大功率無線充電裝置，包括第一整流橋和第二整流橋；其中，
[0012]第一整流橋的兩個交流端連接至市電電網(wǎng)，第一整流橋的兩個直流端通過電阻連接至并聯(lián)的第一濾波電容和逆變器的兩端，逆變器的兩個輸出端分別連接充電裝置的第一充電裝置極板和第二充電裝置極板；
[0013]第二整流橋的兩個直流端連接至并聯(lián)的第二濾波電容和蓄電池的兩端，第二整流橋的兩個交流端分別連接被充電設(shè)備的第一被充電設(shè)備極板和第二被充電設(shè)備極板；
[0014]第一充電裝置極板、第二充電裝置極板、第一被充電設(shè)備極板以及第二被充電設(shè)備極板上均套有絕緣護套，使用時，第一充電裝置極板與第一被充電設(shè)備極板平行設(shè)置，第二充電裝置極板與第二被充電設(shè)備極板平行設(shè)置。
[0015]本發(fā)明進一步的改進在于:市電電網(wǎng)的電壓為三相電380V或者兩相電220V。
[0016]本發(fā)明進一步的改進在于:第一濾波電容采用單平行板電容或者叉形電極電容。
[0017]本發(fā)明進一步的改進在于:第二濾波電容采用單平行板電容或者叉形電極電容。
[0018]本發(fā)明進一步的改進在于:還包括與電阻并聯(lián)的繼電器。
[0019]本發(fā)明進一步的改進在于:充電裝置中還包括無線信號傳輸與位置探測器、微型位置移動裝置及其控制器；其中，微型位置移動裝置分別與充電裝置上的第一充電裝置極板和第二充電裝置極板相連，用于調(diào)整兩個極板的位置，無線信號傳輸與位置探測器安裝在兩個極板的中間；被充電設(shè)備中還包括電流、電壓以及電量檢測系統(tǒng)，無線信號傳輸與位置感知系統(tǒng)以及充電指令開關(guān)，電流、電壓以及電量檢測系統(tǒng)用來獲取被充電設(shè)備的電流、電壓以及電量，無線信號傳輸與位置感知系統(tǒng)安裝在被充電設(shè)備上的第一被充電設(shè)備極板和第二被充電設(shè)備極板的中間，充電裝置與被充電設(shè)備上的無線信號傳輸系統(tǒng)用來將所獲取的被充電設(shè)備上電流、電壓以及電量信息發(fā)送給充電裝置，以便于充電裝置進行反饋控制，保證充電過程的安全，位置感知系統(tǒng)用來感知充電裝置與被充電設(shè)備上極板之間的位置，作為微型位置移動裝置控制系統(tǒng)的反饋信號，以控制微型位置移動裝置的運動。
[0020]本發(fā)明進一步的改進在于:無線信號傳輸與位置感知系統(tǒng)采用超聲波方式、光學(xué)方式或無線電波方式進行通信。
[0021]本發(fā)明進一步的改進在于:被充電設(shè)備中還包括微型位置移動裝置及其控制器，用于調(diào)整被充電設(shè)備中兩個極板的位置。
[0022]一種基于電場耦合的大功率無線充電方法，包括如下的步驟:
[0023]I)充電裝置實時監(jiān)測被充電設(shè)備的指令，若接收到充電指令，則繼續(xù)接收被充電設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，包括允許電壓范圍、允許電流范圍、額定電壓、額定電流、工作溫度范圍以及實際溫度，若在實際溫度在工作溫度范圍內(nèi)，則將充電裝置的第一充電裝置極板和第二充電裝置極板分別與被充電設(shè)備的第一被充電設(shè)備極板和第二被充電設(shè)備極板對接，將逆變器逆變頻率調(diào)至最低，并啟動充電；
[0024]2)接收被充電設(shè)備中的實測參數(shù)，包括電流、電壓，若充電電壓太低，低于充電裝置輸出電壓的最小值，則關(guān)閉逆變器，并提示充電裝置故障，包括充電裝置的極板與被充電設(shè)備的極板沒有對好，插接頭沒有插接好，充電裝置的充電線路出現(xiàn)短路，或者輸入電壓過低；若電壓在正常范圍內(nèi)，則進入步驟3)；
[0025]3)判斷充電電流是否過高，若過高，即高于額定電流，則關(guān)閉逆變器，并提示被充電設(shè)備故障，或者是被充電設(shè)備中的充電線路發(fā)生了短路；否則，進入步驟4)；
[0026]4)判斷充電電壓是否偏低，充電電流是否偏高，若兩者都在額定值之下，則提高逆變頻率，直到其中一個達到額定值，同時保證另一個在允許范圍內(nèi)，否則，降低逆變頻率；
[0027]5)監(jiān)測是否收到關(guān)閉指令，以及蓄電池是否充電滿，只要滿足其一，關(guān)閉逆變器，收縮微型位置移動裝置，移開充電裝置的第一充電裝置極板和第二充電裝置極板，并拔出插接頭。
[0028]本發(fā)明進一步的改進在于:在充電的過程中，逆變器在逆變控制器的控制下進行工作，具體地說，逆變控制器根據(jù)被充電設(shè)備發(fā)回來的蓄電池電壓、實際充電電壓和電流來控制逆變器。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的技術(shù)效果:
[0030]相對于目前采用的電磁耦合、磁共振等無線充電方法相比，本發(fā)明由于是電場耦合，因此不存在電磁輻射，安全性好；
[0031]基于電場耦合的無線充電方法沒有線圈，自身產(chǎn)生的熱量少，傳輸效率高，且被充電設(shè)備不需要散熱裝置，結(jié)構(gòu)簡單，體積??；
[0032]進一步地，因被充電設(shè)備上只需兩個平板電極，一個整流橋電路，電壓、電流檢測裝置，以及無線通訊裝置，極易在電動車的底盤上安裝，因此本發(fā)明很容易對現(xiàn)有的電動車進行改裝實現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1 (a)為單平行板電容的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1 (b)為叉形電極電容的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明基于電場耦合的大功率無線充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖中:I為逆變器,2為第一充電裝置極板,3為第二充電裝置極板,4為第一被充電設(shè)備極板，5為第二被充電設(shè)備極板，6為絕緣護套；
[0036]V1為市電電網(wǎng)，T1為第一整流橋，C1為第一濾波電容，V2為蓄電池，T2為第二整流橋，C2為第二濾波電容，R1為電阻，K1為繼電器；
[0037]圖3為本發(fā)明基于電場耦合的大功率無線充電方法的工作流程圖。

【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0039]參見圖2，本發(fā)明一種基于電場耦合的大功率無線充電裝置，包括第一整流橋1\和第二整流橋T2;其中，第一整流橋T1的兩個交流端連接至市電電網(wǎng)V1，第一整流橋T1的兩個直流端通過并聯(lián)的電阻R1和繼電器K1連接至并聯(lián)的第一濾波電容C1和逆變器I的兩端，逆變器I的兩個輸出端分別連接充電裝置的第一充電裝置極板2和第二充電裝置極板3 ；
[0040]第二整流橋T2的兩個直流端連接至并聯(lián)的第二濾波電容C2和蓄電池V2的兩端，第二整流橋T2的兩個交流端分別連接被充電設(shè)備的第一被充電設(shè)備極板4和第二被充電設(shè)備極板5 ；
[0041]第一充電裝置極板2、第二充電裝置極板3、第一被充電設(shè)備極板4以及第二被充電設(shè)備極板5上均套有絕緣護套6,使用時,第一充電裝置極板2與第一被充電設(shè)備極板4平行設(shè)置，第二充電裝置極板3與第二被充電設(shè)備極板5平行設(shè)置。
[0042]進一步地，市電電網(wǎng)V1的電壓為三相電380V或者兩相電220V。
[0043]參見圖1，其中，第一濾波電容C1采用單平行板電容或者叉形電極電容；第二濾波電容C2采用單平行板電容或者叉形電極電容。
[0044]進一步地，充電裝置中還包括無線信號傳輸與位置探測器、微型位置移動裝置及其控制器；其中，微型位置移動裝置分別與充電裝置上的第一充電裝置極板2和第二充電裝置極板3相連，用于調(diào)整兩個極板的位置，使得他們與被充電設(shè)備上的極板的正對面積最大，距離近，無線信號傳輸與位置探測器安裝在兩個極板的中間，以充分利用空間；被充電設(shè)備中還包括電流、電壓以及電量檢測系統(tǒng)，無線信號傳輸與位置感知系統(tǒng)以及充電指令開關(guān)，電流、電壓以及電量檢測系統(tǒng)用來獲取被充電設(shè)備的電流、電壓以及電量，無線信號傳輸與位置感知系統(tǒng)安裝在被充電設(shè)備上的第一被充電設(shè)備極板4和第二被充電設(shè)備極板5的中間，充電裝置與被充電設(shè)備上的無線信號傳輸系統(tǒng)用來將所獲取的被充電設(shè)備上電流、電壓以及電量信息發(fā)送給充電裝置，以便于充電裝置進行反饋控制，保證充電過程的安全，位置感知系統(tǒng)用來感知充電裝置與被充電設(shè)備上極板之間的位置，作為微型位置移動裝置控制系統(tǒng)的反饋信號，以控制微型位置移動裝置的運動。
[0045]其中，無線信號傳輸與位置感知系統(tǒng)采用超聲波方式、光學(xué)方式或無線電波方式進行通信，用以探測充電裝置中的兩個極板與被充電設(shè)備中的兩件極板相互之間的位置，傳輸額定電壓、額定電流、電壓范圍、電流范圍、工作溫度范圍等設(shè)備參數(shù)、實際工作電流、實際工作電壓、實際工作溫度、實際電量等檢測參數(shù)與充電、關(guān)閉指令。
[0046]參見圖3，本發(fā)明一種基于電場耦合的大功率無線充電裝置的充電方法，包括如下的步驟:
[0047]I)充電裝置實時監(jiān)測被充電設(shè)備的指令，若接收到充電指令，則繼續(xù)接收被充電設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，包括允許電壓范圍、允許電流范圍、額定電壓、額定電流、工作溫度范圍、實際溫度，若在實際溫度在工作溫度范圍內(nèi)，則將充電裝置的第一充電裝置極板2和第二充電裝置極板3分別與被充電設(shè)備的第一被充電設(shè)備極板4和第二被充電設(shè)備極板5對接，將逆變器逆變頻率調(diào)至最低，并啟動充電；
[0048]2)接收被充電設(shè)備中的實測參數(shù)，包括電流、電壓，若充電電壓太低，低于充電裝置輸出電壓的最小值，則關(guān)閉逆變器1，并提示充電裝置故障，可能是電極板沒對好，或者插接頭沒有插接好，還可能是充電裝置的充電線路出現(xiàn)短路，或者輸入電壓過低；若電壓在正常范圍內(nèi)，則進入步驟3)；
[0049]3)判斷充電電流是否過高，若過高，高于額定電流，則關(guān)閉逆變器1，并提示被充電設(shè)備故障，或者是被充電設(shè)備中的充電線路發(fā)生了短路；否則，進入步驟4)；
[0050]4)判斷充電電壓是否偏低，充電電流是否偏高，若兩者都在額定值之下，則提高逆變頻率，直到其中一個達到額定值，同時保證另一個在允許范圍內(nèi)，否則，降低逆變頻率；
[0051]5)監(jiān)測是否收到關(guān)閉指令，以及蓄電池是否充電滿，只要滿足其一，關(guān)閉逆變器1，收縮微型位置移動裝置，移開充電裝置的第一充電裝置極板2和第二充電裝置極板3，并拔出插接頭。
[0052]為了對本發(fā)明進一步了解，現(xiàn)結(jié)合實施例對其做進一步詳細說明。
[0053]參見圖2，本發(fā)明充電裝置與被充電設(shè)備充電線路之間存在兩個接線端，兩個接線端都通過電容電場耦合相連，被充電設(shè)備和充電裝置之間各安裝一個無線通信與位置探測系統(tǒng)，以搜尋各自的位置，傳輸設(shè)備參數(shù)與實時監(jiān)測的參數(shù)，充電裝置在被充電裝置發(fā)出充電請求后，自行與被充電系統(tǒng)對準，然后將工業(yè)用電在逆變控制器的控制下通過AC-AC轉(zhuǎn)換成中頻交流電，以電場耦合的形式將能量耦合到被充電設(shè)備中，被充電設(shè)備重新將交流電整流成直流電，給蓄電池充電，而在充電滿，發(fā)現(xiàn)異常情況，或者收到關(guān)閉指令后，自動關(guān)閉充電線路，并撤離充電極板。
[0054]此外，充電裝置和被充電設(shè)備之間有一個無線信號通信與位置探測系統(tǒng)，該無線通信與位置探測系統(tǒng)可以是超聲波方式，也可以是光學(xué)方式，還可以是無線電波方式進行通信，用以探測相互之間的位置，傳輸額定電壓、額定電流、電壓范圍、電流范圍、工作溫度范圍等設(shè)備參數(shù)、實際工作電流、實際工作電壓、實際工作溫度、實際電量等檢測參數(shù)與充電、關(guān)閉指令。
[0055]每個電容的一極與被充電設(shè)備相連，另一極與充電裝置相連，每個電極可以是單平行板，也可以是多平行板組成的叉形電極，充電裝置上的極板用絕緣材料進行密封，通過引線與逆變裝置相連，被充電設(shè)備上的極板通過絕緣材料與被充電設(shè)備主體隔離，只與被充電設(shè)備上的整流裝置相連，充電裝置上的極板與插接頭是可活動的，安裝在一個可以水平移動，上下伸縮的裝置上，在收到被充電設(shè)備上的充電指令后，該裝置自動與被充電設(shè)備的極板對準，自動伸展貼近電極板；而在接收到關(guān)閉指令后、發(fā)現(xiàn)充電已滿，或者發(fā)現(xiàn)有異常情況，向下收縮，撤開電極板。
[0056]充電裝置的能量來源于市電電網(wǎng)，通過整流橋?qū)⒔涣麟娬鞒芍绷麟?，然后在逆變控制器的控制下逆變成中頻電壓，并通過電場耦合到被充電設(shè)備中；被充電設(shè)備中有整流裝置，將耦合過來的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并經(jīng)過濾波后，給蓄電池充電；被充電設(shè)備中有電壓與電流檢測裝置，并將檢測結(jié)果，以及被充電設(shè)備的蓄電池參數(shù)通過無線通信系統(tǒng)反饋給充電裝置中的逆變控制器，逆變控制器根據(jù)反饋的電壓與電流，以及蓄電池參數(shù)調(diào)節(jié)逆變頻率，使得被充電設(shè)備所得到的直流電適合于蓄電池充電。
[0057]參見圖2, V1為市電電網(wǎng)，它可以是二相電，也可以是兩相電，T1為第一整流橋，C1為第一濾波電容，第一整流橋T1濾波得到的直流電經(jīng)逆變器I變成中頻交流電，交流電的兩個輸出端分別通過兩個不同的電容耦合與電動汽車的充電電路相連。每個電容的一個電極板在充電裝置上，與逆變器I輸出端相連，另一個電極板安裝在電動汽車的底盤，基本與地面平行，與電動汽車的充電電路相連，且電極板由絕緣護套包被。電動汽車的充電電路相連中有第二整流橋T2、第二濾波電容C2，得到直流電壓給蓄電池V2充電。由于電容通高頻、阻低頻的特性，逆變器I輸出的交流電通過電容電場耦合到電動汽車的充電電路。由于電容的電極板被絕緣套包被，且電壓是市電電網(wǎng)電壓，因此對人體沒有傷害，而且不管氣候如何，充電裝置的輸出端是否浸泡在水中，也不會形成短路，大大提高了充電設(shè)備與充電過程的安全性、可靠性。而且，電容是電場耦合，能量散失很少，因此，本發(fā)明采用的充電方式效率很高。
[0058]除了上述充電電路外，充電裝置和電動汽車上還有裝有無線信號傳輸與位置探測裝置，用以相互傳輸數(shù)據(jù)與指令，但傳輸距離很小，不超過一個車位的距離。電動汽車上還裝有充電線路的電流、溫度、電量與電壓檢測裝置，以及充電指令開關(guān)，該開關(guān)可以用汽車鑰匙上的鎖車門按鈕替代。按下關(guān)車門的按鈕，表示啟動充電，若按下開車門的按鈕，則表示關(guān)閉充電。充電裝置的電極板安裝在一個可以在小范圍內(nèi)平行移動，可以上下移動的裝置上。
[0059]當電動汽車挺入到車位后，按下啟動充電按鈕，充電裝置和電動車按如圖3所示的流程進行工作。電動汽車首先檢測自身的電量，若電量足，表明無需再次充電，若蓄電池電量已有部分消耗，則需要充電，以保證下一次出現(xiàn)有足夠的電能，于是向充電裝置發(fā)出充電請求信號，同時，將自身電源系統(tǒng)的電壓參數(shù)、電流參數(shù)發(fā)給充電裝置。充電裝置接收到請求信號后，探測電動汽車的充電裝置位置，然后將電極板與插接頭移動到其正下方，對準位置后，向上頂起，直到電極板完全耦合，插接頭連接好。最后，啟動充電。
[0060]在充電的過程中，逆變器I在逆變控制器的控制下進行工作。逆變控制器根據(jù)電動車發(fā)回來的電瓶電壓、實際充電電壓和電流來控制逆變器I。首先，控制器將逆變器頻率降低到其頻率范圍的下限，如果電動車充電電流超限且電壓較低，則直接關(guān)閉逆變電路，提示電動汽車電路有問題；若電動汽車的充電電壓基本為零，則說明沒有電容耦合上，或者充電裝置中的電路出現(xiàn)了問題，并提示出錯。否則，比較充電電壓與電瓶電壓，若充電電壓小于電瓶電壓，則提高逆變頻率，直到充電電壓略高于電瓶電壓，且電流在容許范圍內(nèi)，否則降低逆變頻率。若收到關(guān)閉指令，則關(guān)閉逆變器，移開電極板，拔掉插接頭。
[0061]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的【具體實施方式】僅限于此，對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電場耦合的大功率無線充電裝置，其特征在于:包括第一整流橋(T1)和第二整流橋(T2);其中， 第一整流橋(T1)的兩個交流端連接至市電電網(wǎng)(V1),第一整流橋(T1)的兩個直流端通過電阻(R1)連接至并聯(lián)的第一濾波電容(C1)和逆變器⑴的兩端，逆變器⑴的兩個輸出端分別連接充電裝置的第一充電裝置極板(2)和第二充電裝置極板(3)； 第二整流橋(T2)的兩個直流端連接至并聯(lián)的第二濾波電容(C2)和蓄電池(V2)的兩端，第二整流橋(T2)的兩個交流端分別連接被充電設(shè)備的第一被充電設(shè)備極板(4)和第二被充電設(shè)備極板(5)； 第一充電裝置極板(2)、第二充電裝置極板(3)、第一被充電設(shè)備極板(4)以及第二被充電設(shè)備極板(5)上均套有絕緣護套￠)，使用時，第一充電裝置極板(2)與第一被充電設(shè)備極板(4)平行設(shè)置，第二充電裝置極板(3)與第二被充電設(shè)備極板(5)平行設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電場耦合的大功率無線充電裝置，其特征在于:市電電網(wǎng)(V1)的電壓為三相電380V或者兩相電220V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電場耦合的大功率無線充電裝置，其特征在于:第一濾波電容(C1)采用單平行板電容或者叉形電極電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電場耦合的大功率無線充電裝置，其特征在于:第二濾波電容(C2)采用單平行板電容或者叉形電極電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電場耦合的大功率無線充電裝置，其特征在于:還包括與電阻(R1)并聯(lián)的繼電器(K1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電場耦合的大功率無線充電裝置，其特征在于:充電裝置中還包括無線信號傳輸與位置探測器、微型位置移動裝置及其控制器；其中，微型位置移動裝置分別與充電裝置上的第一充電裝置極板(2)和第二充電裝置極板(3)相連，用于調(diào)整兩個極板的位置，無線信號傳輸與位置探測器安裝在兩個極板的中間；被充電設(shè)備中還包括電流、電壓以及電量檢測系統(tǒng)，無線信號傳輸與位置感知系統(tǒng)以及充電指令開關(guān)，電流、電壓以及電量檢測系統(tǒng)用來獲取被充電設(shè)備的電流、電壓以及電量，無線信號傳輸與位置感知系統(tǒng)安裝在被充電設(shè)備上的第一被充電設(shè)備極板(4)和第二被充電設(shè)備極板(5)的中間，充電裝置與被充電設(shè)備上的無線信號傳輸系統(tǒng)用來將所獲取的被充電設(shè)備上電流、電壓以及電量信息發(fā)送給充電裝置，以便于充電裝置進行反饋控制，保證充電過程的安全，位置感知系統(tǒng)用來感知充電裝置與被充電設(shè)備上極板之間的位置，作為微型位置移動裝置控制系統(tǒng)的反饋信號，以控制微型位置移動裝置的運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于電場耦合的大功率無線充電裝置，其特征在于:無線信號傳輸與位置感知系統(tǒng)采用超聲波方式、光學(xué)方式或無線電波方式進行通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于電場耦合的大功率無線充電裝置，其特征在于:被充電設(shè)備中還包括微型位置移動裝置及其控制器，用于調(diào)整被充電設(shè)備中兩個極板的位置。
9.權(quán)利要求6至8中任一項所述的一種基于電場稱合的大功率無線充電裝置的充電方法，其特征在于，包括如下的步驟: I)充電裝置實時監(jiān)測被充電設(shè)備的指令，若接收到充電指令，則繼續(xù)接收被充電設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，包括允許電壓范圍、允許電流范圍、額定電壓、額定電流、工作溫度范圍以及實際溫度，若在實際溫度在工作溫度范圍內(nèi)，則將充電裝置的第一充電裝置極板(2)和第二充電裝置極板(3)分別與被充電設(shè)備的第一被充電設(shè)備極板(4)和第二被充電設(shè)備極板(5)對接，將逆變器逆變頻率調(diào)至最低，并啟動充電； 2)接收被充電設(shè)備中的實測參數(shù)，包括電流、電壓，若充電電壓太低，低于充電裝置輸出電壓的最小值，則關(guān)閉逆變器(I)，并提示充電裝置故障，包括充電裝置的極板與被充電設(shè)備的極板沒有對好，插接頭沒有插接好，充電裝置的充電線路出現(xiàn)短路，或者輸入電壓過低；若電壓在正常范圍內(nèi)，則進入步驟3)； 3)判斷充電電流是否過高，若過高，即高于額定電流，則關(guān)閉逆變器(1)，并提示被充電設(shè)備故障，或者是被充電設(shè)備中的充電線路發(fā)生了短路；否則，進入步驟4)； 4)判斷充電電壓是否偏低，充電電流是否偏高，若兩者都在額定值之下，則提高逆變頻率，直到其中一個達到額定值，同時保證另一個在允許范圍內(nèi)，否則，降低逆變頻率； 5)監(jiān)測是否收到關(guān)閉指令，以及蓄電池是否充電滿，只要滿足其一，關(guān)閉逆變器(1)，收縮微型位置移動裝置，移開充電裝置的第一充電裝置極板(2)和第二充電裝置極板(3)，并拔出插接頭。
10.權(quán)利要求9所述的一種基于電場稱合的大功率無線充電方法,其特征在于,在充電的過程中，逆變器(I)在逆變控制器的控制下進行工作，具體地說，逆變控制器根據(jù)被充電設(shè)備發(fā)回來的蓄電池電壓、實際充電電壓和電流來控制逆變器(I)。
【文檔編號】H02J7/02GK104283262SQ201410522203
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】湯曉君, 趙明, 張徐梁, 寇福林, 趙安新, 薛慧云 申請人:西安交通大學(xué)