[发明专利]一种电场耦合无线充电系统的监测与保护装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线充电领域，特别涉及基于电场耦合的无线充电领域。

背景技术

近年来，汽车越来越多，世界交通越来越拥挤，从而导致城市污染越来越严重，我国的城市雾霾天气时有发生。为了降低城市污染，电动车已越来越有希望成为下一代城市交通工具。但电动车的充电问题，一直没能得到满意的解决。常规的有线充电方式，一方面，汽车上拖着一个“尾巴”使得汽车有限的容积变得更为有限；另一方面，有线充电存在一些安全隐患，更重要的是，一些女司机对插拔电源线感到吃力。目前，为了克服这一困难，诸多科研工作者和工程师研究了许多无线充电方法。

为了实施安全、高效的无线充电，必须对充电装置和被充电设备的参数进行监控，并反馈给充电装置，以做出综合的状态评估，并做出决策。目前，常用的无线充电方法包括电磁感应、磁共振和微波等方法。这些充电方法都在一个线圈，在线圈对准范围内，电磁场很强，实施无线电波无线通讯比较困难，若采用光学方式进行无线信号传输，则容易受到灰尘、落叶、纸屑等的影响；而且，常规无线充电方法由于线圈的存在，使得线圈中的电阻消耗了部分能量，其充电效率难于提高。为此，申请人申请了一种基于电场耦合的无线充电方法与装置的发明专利，该方法与装置可在充电装置和被充电设备之间进行无线电波的无线通讯，且充电装置与被充电设备两者均没有线圈，充电效率更高，没有电磁辐射，充电更安全。

该无线充电方法与装置上装有无线通讯装置与电压、电流与温度检测装置，用于被充电设备与充电装置之间进行参数互通，并在这些参数的基础上实现在同一台充电装置上对不同额定电压被充电设备进行无线充电。

虽然电场耦合无线充电方法无电磁辐射、效率更高，但如果充电过程中存在异常现象，导致充电控制，则可能烧坏蓄电池、甚至发生人生安全事故，因此需要进行严密的监控，为此，本专利提出了一种被充电设备、充电装置双向监测的电场耦合无线充电系统的监测与保护装置。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于基于电场耦合无线充电过程中，确保无线充电系统安全运行的监测与防护装置及其方法。

为了实现上述目的，本发明装置采用的技术方案是：

一种电场耦合无线充电系统的监测与保护装置，其特征在于，包括无线充电系统，以及用于对无线充电系统进行监测和保护的被充电设备参数监测装置、充电装置参数监测装置；所述无线充电系统中，市电电网电压V1连接第一整流桥T1，第一整流桥T1输出正端分别连接开关K1和电阻R1，所述开关K1和电阻R1的另一端连接第一滤波电容C1，第一滤波电容C1两端并联逆变器的两个输入端，将直流电变成中频交流电，逆变器的第一个输出端依次连接第一充电装置极板、第一被充电设备极板，逆变器的第二个输出端依次连接第二充电装置极板、第二被充电设备极板，所述第一被充电设备极板、第二被充电设备极板的另一端分别连接第二整流桥T2的两个输入端，所述第二整流桥T₂的两个输出端依次并联第二滤波电容C2、蓄电池电压V2；所述被充电设备参数监测装置包括微处理器、第一电压检测、第一电流检测、第一温度检测、第一无线传输装置、第一常闭继电器、第一闭合开关，所述微处理器分别和第一电压检测、第一电流检测、第一温度检测、第一无线传输装置、第一常闭继电器相连接，所述第一常闭继电器和第一闭合开关相连接，微处理器用于比较判断被充电设备参数的运行状况并控制开关和第一常闭继电器状态，获取第一电压检测、第一电流检测、第一温度检测的结果，控制数据发送；所述第一电压检测、第一电流检测、第一温度检测分别用于检测蓄电池实际工作电压、工作电流和工作温度，所述第一无线传输装置用于将蓄电池的额定电压、电流、和工作温度范围发送给充电装置的第二无线传输装置；所述充电装置参数监测装置包括控制器、第二电压检测、第二电流检测、第二温度检测、第二无线传输装置、第二常闭继电器、第二闭合开关、液晶显示器、报警器，所述控制器分别和第二电压检测、第二电流检测、第二温度检测、第二无线传输装置、第二常闭继电器、液晶显示器、报警器相连接，所述第二常闭继电器和第二闭合开关相连接，控制器用于比较判断被充电设备参数、充电装置参数的运行状况并控制开关和第二常闭继电器状态；所述第二电压检测、第二电流检测、第二温度检测分别用于检测充电装置自身的工作电压、工作电流和工作温度。

进一步，所述第一被充电设备极板、第二被充电设备极板均安装在电动汽车的底盘，与地面平行，且电极板由绝缘护套包被。

进一步，所述无线传输装置用于无线信号数据传输，为无线电方式，或是光电式，或是超声波方式，或者其中两种都安装。