新能源汽車無線智能充電裝置研究

宛東

摘要：文章介紹了新能源汽車無線智能充電裝置。該裝置通過接收光伏能量向新能源汽車提供無線充電，解決了傳統新能源汽車充電裝置由于潮濕、漏水情況導致的充電系統安全問題以及充電功率下降或無法充電等技術問題，為新能源汽車充電提供了一種便捷的方法。

關鍵詞：新能源汽車;光伏;無線智能;充電

中國分類號：U469.72文章標識碼：A441673

0 引言

新能源環保型無線充電裝置包括發電阻總成，將發電阻總成與現有充電汽車的充電器連接，通過發電阻總成上的N極電路輸出線端子和L極電路輸出線端子輸入充電器，充電器通過內部處理后，通過CAN線向動力電池控制器發出充電指令和接收動力電池組的回饋信號，雙方確認完畢后，充電器將多個發電阻產生的電流通過充電線束向動力電池組充電，動力電池組通過CAN線將充電狀況反饋給動力電池控制器。

1 技術背景

目前新能源汽車產業主要是基于現代化的技術手段而發展的，必須采取創新以及開放式的策略，將可持續發展戰略與新能源汽車結合起來，掌握好節奏，理性、快速發展，以此來推動新能源汽車產業在我國的發展。

充電系統方面，國內市場主要產品以插電式充電樁為主，由于傳統的帶線充電樁不能很好地接納可再生能源，使能耗影響非常大，對電網的壓力也較大，并且帶線充電樁在快充模式下對汽車動力電池的損耗很高，在慢充模式下則充電效率低、時間長，不能達到方便快捷安全的理想效果。

新能源汽車充電技術的問題已是全球汽車企業推廣新能源汽車面臨的巨大難題，現有充電設備在建設過程中普遍遇到的難題就是缺少互聯互通，沒有充電接口設計協議、通信協議等相關國家標準，各個車企都是自行制定充電系統標準，導致有的充電系統只給某一種類型或品牌的電動車充電，因此一旦實現新能源汽車無線充電，將對整個行業的發展帶來質的飛躍。

為解決新能源汽車充電和續航問題，各國研究人員都在大力研究充電效率和充電安全問題，國內一些公司已經開始推出了新[JP+2]能源汽車無線充電裝置。根據國家發改委和國家能源局相關技術文件和技術要求，新能源電動汽車須實現即停即充，形成無線充電技術標準體系，研究無線充電場站負荷管理并建設無線充電場站示范工程。因為目前市面上的新能源汽車因不能感應停車位上的充電系統，所以暫時不能與停車位一起無線使用，因此研發車置新能源汽車無線智能充電裝置時間緊迫。現在新能源汽車領域都在研究光伏無線充電技術，目前還沒有成熟的技術成果用于新能源汽車領域，也沒發現有這類技術的專利出現。

本文所述的新能源汽車充電裝置已經進行了模型實驗，智能無線充電效果良好。同時還充分考慮到潮濕、防水、漏電等涉及安全和技術的問題，通過對研究模型多次在水中通電實驗，解決了傳統的充電裝置由于潮濕、漏水的情況導致充電系統的充電功率下降或無法充電等問題。該項目已經申請相關國家專利，走在研究新能源汽車智能無線充電技術的前列。

2 結構設計

車置新能源汽車無線智能充電裝置結構由發電阻、發電阻固定支架、充電器、動力電池控制器、動力電池組、鐵心（或磁心）、感應線圈、發電阻N極端、發電阻L極端、發電阻總成N極電路輸出線端子、發電阻總成L極電路輸出線端子、充電線和CAN線組成，如圖1所示。

充電器及充電線束（圖1中的3和31，下同）、CAN線（32）、發電阻固定支架總成（2）、N極電路輸出線端子（21）、L極電路輸出線端子（22）、發電阻（1）、感應線圈（12）、鐵心（磁心）（11）、發電阻N極端（13）、發電阻L極端（14）、動力電池組（5）、動力電池控制器（4）和CAN線（41）全部裝置在動力電池殼體內。

動力電池殼體根據車型設計壓模成型，安裝在汽車底盤上，發電阻固定支架總成（2）安裝在動力電池殼體底部，多個發電阻（1）由兩排并聯發電阻固定在支架總成（2）上，主要是獲取更多電流電壓，發電阻（1）由漆包銅線繞組在鐵心（磁心）（11）上，漆包銅線一端由鐵心（磁心）輸出，形成發電阻L極端（14），漆包銅線另一端由鐵心（磁心）輸出，形成發電阻N極端（21），這樣形成一個整體的發電阻總成。

3 技術原理

本裝置包括充電器、動力電池組、動力電池控制器、發電阻總成和動力電池殼體。該裝置中：充電器與動力電池組連接;動力電池控制器分別與充電器和動力電池組連接;充電器、動力電池組、動力電池控制器和發電阻總成均設置于動力電池殼體中;發電阻總成與充電器連接：發電阻總成包括發電阻和固定支架;發電阻設置于固定支架上。需要充電時，將發電阻總成置于光伏電源中，此時光伏電源相當于高電壓端，發電阻總成相當于低電壓端，高電壓端向低電壓端傳輸電流，所述的發電阻數量為多個，該多個發電阻以串聯或者并聯的方式連接，該裝置發電阻數量為10～20個。

發電阻總成包括發電阻總成Ⅰ和發電阻總成Ⅱ，發電阻總成Ⅰ和發電阻總成Ⅱ均為由多個發電阻并聯構成，發電阻總成Ⅰ和發電阻總成Ⅱ以串聯或者并聯的方式連接。

發電阻包括鐵芯或磁芯：鐵芯或磁芯上設有感應線圈。感應線圈為電線或者漆包銅線。充電器、動力電池組和動力電池控制器之間的連接均通過數據線連接。

固定支架設置于動力電池殼體底部，動力電池殼體安裝于汽車底盤上;動力電池殼體可根據車型設計壓模成型。當安裝有該無線智能充電裝置的車子開入到光伏電路上時，光伏電源（光伏電路中的光伏感應線圈）與發電阻總成（發電阻總成中的感應線圈）形成交互感應器，此時光伏電源相當于高電壓端，發電阻總成相當于低電壓端，高電壓端向低電壓端傳輸電流，發電阻總成再向充電器輸送電流并進行充電。

4 具體實施方案

動力電池殼體可根據車型設計壓模成型，安裝在汽車底盤上，發電阻總成安裝在動力電池殼體底部，發電阻總成中的多個發電阻并聯成兩排并聯發電阻（即發電阻總成Ⅰ和發電阻總成Ⅱ），多個發電阻的主要作用是獲取更多電流電壓，發電阻為由漆包銅線繞組在鐵心（或磁心）上構成。所述的漆包銅線為銅線外壁包裹有一層油漆，漆包銅線一端由鐵心（或磁心）輸出，形成發電阻L極端，漆包銅線另一端由鐵心（或磁心）輸出，形成發電阻N極端，從而形成一個整體的發電阻。

汽車在安裝有光伏感應線圈的停車位上停放時，光伏電源一直向光伏感應線圈繞組供電，形成初級線圈。而汽車上的多個發電阻與停車位上的光伏感應線圈繞組，形成交互感應器，停車位上的光伏感應線圈繞組形成初級線圈，汽車上的發電阻形成次級線圈，車主可通過智能網聯（無線充電APP）操控充電，由于停車位上的光伏感應線圈繞組是由太陽能提供電源的，此時光伏電路中的光伏感應線圈向充電器輸入充電電壓。

發電阻的N極端與發電阻總成的N極電路輸出線端子通過螺絲固定，發電阻的L極端與發電阻總成的L極電路輸出線端子通過螺絲固定。發電阻總成上的N極電路輸出線端子和L極電路輸出線端子分別與充電器連接，發電阻總成上的N極電路輸出線端子和L極電路輸出線端子輸入充電器。充電器通過CAN線（即數據線）與動力電池控制器連接，主要是通過CAN線向動力電池控制器發出充電指令和接收動力電池控制器發出的指令。充電器通過充電線與動力電池組連接，主要將多個發電阻產生的電流向動力電池組充電，而動力電池組通過CAN線與動力電池控制器連接，將充電狀況反饋給動力電池控制器4。發電阻的N極端與L極端均為輸出端，均為向充電器提供電流輸出。通過發電阻總成上的N極電路輸出線端子和L極電路輸出線端子輸入充電器，充電器通過內部處理后，通過CAN線向動力電池控制器發出充電指令和接收動力電池控制器發出的指令后，將多個發電阻產生的電流通過充電線束向動力電池組充電，動力電池組通過CAN線將充電狀況反饋給動力電池控制器。這樣新能源汽車就實現了在停車位上無線充電的功能，解決了現有汽車在停車位上不能無線充電的問題。

5 結語

本文所述新能源汽車充電裝置已經進行了模型實驗，智能無線充電效果良好。新能源汽車無線充電樁設計中充分考慮到潮濕、防水、漏電等涉及安全和技術的問題，通過對研究模型多次在水中通電實驗，解決了傳統的充電裝置由于潮濕、漏水的情況導致充電系統的充電功率下降或無法充電等問題。該裝置設計新穎獨特，使用安全，易于推廣，操作簡單，并充分發揮智能網聯和大數據的作用，費用低，具有廣闊的市場前景。該項目已經申請相關國家專利，走在研究新能源汽車智能無線充電技術的前列。

參考文獻：

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