新能源汽車無(wú)線智能充電裝置研究

宛東

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

關(guān)鍵詞：新能源汽車;光伏;無(wú)線智能;充電

中國(guó)分類號(hào)：U469.72文章標(biāo)識(shí)碼：A441673

0 引言

新能源環(huán)保型無(wú)線充電裝置包括發(fā)電阻總成，將發(fā)電阻總成與現(xiàn)有充電汽車的充電器連接，通過(guò)發(fā)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(guò)內(nèi)部處理后，通過(guò)CAN線向動(dòng)力電池控制器發(fā)出充電指令和接收動(dòng)力電池組的回饋信號(hào)，雙方確認(rèn)完畢后，充電器將多個(gè)發(fā)電阻產(chǎn)生的電流通過(guò)充電線束向動(dòng)力電池組充電，動(dòng)力電池組通過(guò)CAN線將充電狀況反饋給動(dòng)力電池控制器。

1 技術(shù)背景

目前新能源汽車產(chǎn)業(yè)主要是基于現(xiàn)代化的技術(shù)手段而發(fā)展的，必須采取創(chuàng)新以及開放式的策略，將可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與新能源汽車結(jié)合起來(lái)，掌握好節(jié)奏，理性、快速發(fā)展，以此來(lái)推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的發(fā)展。

充電系統(tǒng)方面，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要產(chǎn)品以插電式充電樁為主，由于傳統(tǒng)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(duì)電網(wǎng)的壓力也較大，并且?guī)Ь€充電樁在快充模式下對(duì)汽車動(dòng)力電池的損耗很高，在慢充模式下則充電效率低、時(shí)間長(zhǎng)，不能達(dá)到方便快捷安全的理想效果。

新能源汽車充電技術(shù)的問(wèn)題已是全球汽車企業(yè)推廣新能源汽車面臨的巨大難題，現(xiàn)有充電設(shè)備在建設(shè)過(guò)程中普遍遇到的難題就是缺少互聯(lián)互通，沒有充電接口設(shè)計(jì)協(xié)議、通信協(xié)議等相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)車企都是自行制定充電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致有的充電系統(tǒng)只給某一種類型或品牌的電動(dòng)車充電，因此一旦實(shí)現(xiàn)新能源汽車無(wú)線充電，將對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)質(zhì)的飛躍。

為解決新能源汽車充電和續(xù)航問(wèn)題，各國(guó)研究人員都在大力研究充電效率和充電安全問(wèn)題，國(guó)內(nèi)一些公司已經(jīng)開始推出了新[JP+2]能源汽車無(wú)線充電裝置。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局相關(guān)技術(shù)文件和技術(shù)要求，新能源電動(dòng)汽車須實(shí)現(xiàn)即停即充，形成無(wú)線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，研究無(wú)線充電場(chǎng)站負(fù)荷管理并建設(shè)無(wú)線充電場(chǎng)站示范工程。因?yàn)槟壳笆忻嫔系男履茉雌囈虿荒芨袘?yīng)停車位上的充電系統(tǒng)，所以暫時(shí)不能與停車位一起無(wú)線使用，因此研發(fā)車置新能源汽車無(wú)線智能充電裝置時(shí)間緊迫。現(xiàn)在新能源汽車領(lǐng)域都在研究光伏無(wú)線充電技術(shù)，目前還沒有成熟的技術(shù)成果用于新能源汽車領(lǐng)域，也沒發(fā)現(xiàn)有這類技術(shù)的專利出現(xiàn)。

本文所述的新能源汽車充電裝置已經(jīng)進(jìn)行了模型實(shí)驗(yàn)，智能無(wú)線充電效果良好。同時(shí)還充分考慮到潮濕、防水、漏電等涉及安全和技術(shù)的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)研究模型多次在水中通電實(shí)驗(yàn)，解決了傳統(tǒng)的充電裝置由于潮濕、漏水的情況導(dǎo)致充電系統(tǒng)的充電功率下降或無(wú)法充電等問(wèn)題。該項(xiàng)目已經(jīng)申請(qǐng)相關(guān)國(guó)家專利，走在研究新能源汽車智能無(wú)線充電技術(shù)的前列。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

車置新能源汽車無(wú)線智能充電裝置結(jié)構(gòu)由發(fā)電阻、發(fā)電阻固定支架、充電器、動(dòng)力電池控制器、動(dòng)力電池組、鐵心（或磁心）、感應(yīng)線圈、發(fā)電阻N極端、發(fā)電阻L極端、發(fā)電阻總成N極電路輸出線端子、發(fā)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(fā)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(fā)電阻（1）、感應(yīng)線圈（12）、鐵心（磁心）（11）、發(fā)電阻N極端（13）、發(fā)電阻L極端（14）、動(dòng)力電池組（5）、動(dòng)力電池控制器（4）和CAN線（41）全部裝置在動(dòng)力電池殼體內(nèi)。

動(dòng)力電池殼體根據(jù)車型設(shè)計(jì)壓模成型，安裝在汽車底盤上，發(fā)電阻固定支架總成（2）安裝在動(dòng)力電池殼體底部，多個(gè)發(fā)電阻（1）由兩排并聯(lián)發(fā)電阻固定在支架總成（2）上，主要是獲取更多電流電壓，發(fā)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(fā)電阻L極端（14），漆包銅線另一端由鐵心（磁心）輸出，形成發(fā)電阻N極端（21），這樣形成一個(gè)整體的發(fā)電阻總成。

3 技術(shù)原理

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

發(fā)電阻總成包括發(fā)電阻總成Ⅰ和發(fā)電阻總成Ⅱ，發(fā)電阻總成Ⅰ和發(fā)電阻總成Ⅱ均為由多個(gè)發(fā)電阻并聯(lián)構(gòu)成，發(fā)電阻總成Ⅰ和發(fā)電阻總成Ⅱ以串聯(lián)或者并聯(lián)的方式連接。

發(fā)電阻包括鐵芯或磁芯：鐵芯或磁芯上設(shè)有感應(yīng)線圈。感應(yīng)線圈為電線或者漆包銅線。充電器、動(dòng)力電池組和動(dòng)力電池控制器之間的連接均通過(guò)數(shù)據(jù)線連接。

固定支架設(shè)置于動(dòng)力電池殼體底部，動(dòng)力電池殼體安裝于汽車底盤上;動(dòng)力電池殼體可根據(jù)車型設(shè)計(jì)壓模成型。當(dāng)安裝有該無(wú)線智能充電裝置的車子開入到光伏電路上時(shí)，光伏電源（光伏電路中的光伏感應(yīng)線圈）與發(fā)電阻總成（發(fā)電阻總成中的感應(yīng)線圈）形成交互感應(yīng)器，此時(shí)光伏電源相當(dāng)于高電壓端，發(fā)電阻總成相當(dāng)于低電壓端，高電壓端向低電壓端傳輸電流，發(fā)電阻總成再向充電器輸送電流并進(jìn)行充電。

4 具體實(shí)施方案

動(dòng)力電池殼體可根據(jù)車型設(shè)計(jì)壓模成型，安裝在汽車底盤上，發(fā)電阻總成安裝在動(dòng)力電池殼體底部，發(fā)電阻總成中的多個(gè)發(fā)電阻并聯(lián)成兩排并聯(lián)發(fā)電阻（即發(fā)電阻總成Ⅰ和發(fā)電阻總成Ⅱ），多個(gè)發(fā)電阻的主要作用是獲取更多電流電壓，發(fā)電阻為由漆包銅線繞組在鐵心（或磁心）上構(gòu)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(fā)電阻L極端，漆包銅線另一端由鐵心（或磁心）輸出，形成發(fā)電阻N極端，從而形成一個(gè)整體的發(fā)電阻。

汽車在安裝有光伏感應(yīng)線圈的停車位上停放時(shí)，光伏電源一直向光伏感應(yīng)線圈繞組供電，形成初級(jí)線圈。而汽車上的多個(gè)發(fā)電阻與停車位上的光伏感應(yīng)線圈繞組，形成交互感應(yīng)器，停車位上的光伏感應(yīng)線圈繞組形成初級(jí)線圈，汽車上的發(fā)電阻形成次級(jí)線圈，車主可通過(guò)智能網(wǎng)聯(lián)（無(wú)線充電APP）操控充電，由于停車位上的光伏感應(yīng)線圈繞組是由太陽(yáng)能提供電源的，此時(shí)光伏電路中的光伏感應(yīng)線圈向充電器輸入充電電壓。

發(fā)電阻的N極端與發(fā)電阻總成的N極電路輸出線端子通過(guò)螺絲固定，發(fā)電阻的L極端與發(fā)電阻總成的L極電路輸出線端子通過(guò)螺絲固定。發(fā)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(fā)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(guò)CAN線（即數(shù)據(jù)線）與動(dòng)力電池控制器連接，主要是通過(guò)CAN線向動(dòng)力電池控制器發(fā)出充電指令和接收動(dòng)力電池控制器發(fā)出的指令。充電器通過(guò)充電線與動(dòng)力電池組連接，主要將多個(gè)發(fā)電阻產(chǎn)生的電流向動(dòng)力電池組充電，而動(dòng)力電池組通過(guò)CAN線與動(dòng)力電池控制器連接，將充電狀況反饋給動(dòng)力電池控制器4。發(fā)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(guò)發(fā)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(guò)內(nèi)部處理后，通過(guò)CAN線向動(dòng)力電池控制器發(fā)出充電指令和接收動(dòng)力電池控制器發(fā)出的指令后，將多個(gè)發(fā)電阻產(chǎn)生的電流通過(guò)充電線束向動(dòng)力電池組充電，動(dòng)力電池組通過(guò)CAN線將充電狀況反饋給動(dòng)力電池控制器。這樣新能源汽車就實(shí)現(xiàn)了在停車位上無(wú)線充電的功能，解決了現(xiàn)有汽車在停車位上不能無(wú)線充電的問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

本文所述新能源汽車充電裝置已經(jīng)進(jìn)行了模型實(shí)驗(yàn)，智能無(wú)線充電效果良好。新能源汽車無(wú)線充電樁設(shè)計(jì)中充分考慮到潮濕、防水、漏電等涉及安全和技術(shù)的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)研究模型多次在水中通電實(shí)驗(yàn)，解決了傳統(tǒng)的充電裝置由于潮濕、漏水的情況導(dǎo)致充電系統(tǒng)的充電功率下降或無(wú)法充電等問(wèn)題。該裝置設(shè)計(jì)新穎獨(dú)特，使用安全，易于推廣，操作簡(jiǎn)單，并充分發(fā)揮智能網(wǎng)聯(lián)和大數(shù)據(jù)的作用，費(fèi)用低，具有廣闊的市場(chǎng)前景。該項(xiàng)目已經(jīng)申請(qǐng)相關(guān)國(guó)家專利，走在研究新能源汽車智能無(wú)線充電技術(shù)的前列。

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