新能源汽车无线智能充电装置研究

宛东

摘要：文章介绍了新能源汽车无线智能充电装置。该装置通过接收光伏能量向新能源汽车提供无线充电，解决了传统新能源汽车充电装置由于潮湿、漏水情况导致的充电系统安全问题以及充电功率下降或无法充电等技术问题，为新能源汽车充电提供了一种便捷的方法。

关键词：新能源汽车;光伏;无线智能;充电

中国分类号：U469.72文章标识码：A441673

0 引言

新能源环保型无线充电装置包括发电阻总成，将发电阻总成与现有充电汽车的充电器连接，通过发电阻总成上的N极电路输出线端子和L极电路输出线端子输入充电器，充电器通过内部处理后，通过CAN线向动力电池控制器发出充电指令和接收动力电池组的回馈信号，双方确认完毕后，充电器将多个发电阻产生的电流通过充电线束向动力电池组充电，动力电池组通过CAN线将充电状况反馈给动力电池控制器。

1 技术背景

目前新能源汽车产业主要是基于现代化的技术手段而发展的，必须采取创新以及开放式的策略，将可持续发展战略与新能源汽车结合起来，掌握好节奏，理性、快速发展，以此来推动新能源汽车产业在我国的发展。

充电系统方面，国内市场主要产品以插电式充电桩为主，由于传统的带线充电桩不能很好地接纳可再生能源，使能耗影响非常大，对电网的压力也较大，并且带线充电桩在快充模式下对汽车动力电池的损耗很高，在慢充模式下则充电效率低、时间长，不能达到方便快捷安全的理想效果。

新能源汽车充电技术的问题已是全球汽车企业推广新能源汽车面临的巨大难题，现有充电设备在建设过程中普遍遇到的难题就是缺少互联互通，没有充电接口设计协议、通信协议等相关国家标准，各个车企都是自行制定充电系统标准，导致有的充电系统只给某一种类型或品牌的电动车充电，因此一旦实现新能源汽车无线充电，将对整个行业的发展带来质的飞跃。

为解决新能源汽车充电和续航问题，各国研究人员都在大力研究充电效率和充电安全问题，国内一些公司已经开始推出了新[JP+2]能源汽车无线充电装置。根据国家发改委和国家能源局相关技术文件和技术要求，新能源电动汽车须实现即停即充，形成无线充电技术标准体系，研究无线充电场站负荷管理并建设无线充电场站示范工程。因为目前市面上的新能源汽车因不能感应停车位上的充电系统，所以暂时不能与停车位一起无线使用，因此研发车置新能源汽车无线智能充电装置时间紧迫。现在新能源汽车领域都在研究光伏无线充电技术，目前还没有成熟的技术成果用于新能源汽车领域，也没发现有这类技术的专利出现。

本文所述的新能源汽车充电装置已经进行了模型实验，智能无线充电效果良好。同时还充分考虑到潮湿、防水、漏电等涉及安全和技术的问题，通过对研究模型多次在水中通电实验，解决了传统的充电装置由于潮湿、漏水的情况导致充电系统的充电功率下降或无法充电等问题。该项目已经申请相关国家专利，走在研究新能源汽车智能无线充电技术的前列。

2 结构设计

车置新能源汽车无线智能充电装置结构由发电阻、发电阻固定支架、充电器、动力电池控制器、动力电池组、铁心（或磁心）、感应线圈、发电阻N极端、发电阻L极端、发电阻总成N极电路输出线端子、发电阻总成L极电路输出线端子、充电线和CAN线组成，如图1所示。

充电器及充电线束（图1中的3和31，下同）、CAN线（32）、发电阻固定支架总成（2）、N极电路输出线端子（21）、L极电路输出线端子（22）、发电阻（1）、感应线圈（12）、铁心（磁心）（11）、发电阻N极端（13）、发电阻L极端（14）、动力电池组（5）、动力电池控制器（4）和CAN线（41）全部装置在动力电池壳体内。

动力电池壳体根据车型设计压模成型，安装在汽车底盘上，发电阻固定支架总成（2）安装在动力电池壳体底部，多个发电阻（1）由两排并联发电阻固定在支架总成（2）上，主要是获取更多电流电压，发电阻（1）由漆包铜线绕组在铁心（磁心）（11）上，漆包铜线一端由铁心（磁心）输出，形成发电阻L极端（14），漆包铜线另一端由铁心（磁心）输出，形成发电阻N极端（21），这样形成一个整体的发电阻总成。

3 技术原理

本装置包括充电器、动力电池组、动力电池控制器、发电阻总成和动力电池壳体。该装置中：充电器与动力电池组连接;动力电池控制器分别与充电器和动力电池组连接;充电器、动力电池组、动力电池控制器和发电阻总成均设置于动力电池壳体中;发电阻总成与充电器连接：发电阻总成包括发电阻和固定支架;发电阻设置于固定支架上。需要充电时，将发电阻总成置于光伏电源中，此时光伏电源相当于高电压端，发电阻总成相当于低电压端，高电压端向低电压端传输电流，所述的发电阻数量为多个，该多个发电阻以串联或者并联的方式连接，该装置发电阻数量为10～20个。

发电阻总成包括发电阻总成Ⅰ和发电阻总成Ⅱ，发电阻总成Ⅰ和发电阻总成Ⅱ均为由多个发电阻并联构成，发电阻总成Ⅰ和发电阻总成Ⅱ以串联或者并联的方式连接。

发电阻包括铁芯或磁芯：铁芯或磁芯上设有感应线圈。感应线圈为电线或者漆包铜线。充电器、动力电池组和动力电池控制器之间的连接均通过数据线连接。

固定支架设置于动力电池壳体底部，动力电池壳体安装于汽车底盘上;动力电池壳体可根据车型设计压模成型。当安装有该无线智能充电装置的车子开入到光伏电路上时，光伏电源（光伏电路中的光伏感应线圈）与发电阻总成（发电阻总成中的感应线圈）形成交互感应器，此时光伏电源相当于高电压端，发电阻总成相当于低电压端，高电压端向低电压端传输电流，发电阻总成再向充电器输送电流并进行充电。

4 具体实施方案

动力电池壳体可根据车型設计压模成型，安装在汽车底盘上，发电阻总成安装在动力电池壳体底部，发电阻总成中的多个发电阻并联成两排并联发电阻（即发电阻总成Ⅰ和发电阻总成Ⅱ），多个发电阻的主要作用是获取更多电流电压，发电阻为由漆包铜线绕组在铁心（或磁心）上构成。所述的漆包铜线为铜线外壁包裹有一层油漆，漆包铜线一端由铁心（或磁心）输出，形成发电阻L极端，漆包铜线另一端由铁心（或磁心）输出，形成发电阻N极端，从而形成一个整体的发电阻。

汽车在安装有光伏感应线圈的停车位上停放时，光伏电源一直向光伏感应线圈绕组供电，形成初级线圈。而汽车上的多个发电阻与停车位上的光伏感应线圈绕组，形成交互感应器，停车位上的光伏感应线圈绕组形成初级线圈，汽车上的发电阻形成次级线圈，车主可通过智能网联（无线充电APP）操控充电，由于停车位上的光伏感应线圈绕组是由太阳能提供电源的，此时光伏电路中的光伏感应线圈向充电器输入充电电压。

发电阻的N极端与发电阻总成的N极电路输出线端子通过螺丝固定，发电阻的L极端与发电阻总成的L极电路输出线端子通过螺丝固定。发电阻总成上的N极电路输出线端子和L极电路输出线端子分别与充电器连接，发电阻总成上的N极电路输出线端子和L极电路输出线端子输入充电器。充电器通过CAN线（即数据线）与动力电池控制器连接，主要是通过CAN线向动力电池控制器发出充电指令和接收动力电池控制器发出的指令。充电器通过充电线与动力电池组连接，主要将多个发电阻产生的电流向动力电池组充电，而动力电池组通过CAN线与动力电池控制器连接，将充电状况反馈给动力电池控制器4。发电阻的N极端与L极端均为输出端，均为向充电器提供电流输出。通过发电阻总成上的N极电路输出线端子和L极电路输出线端子输入充电器，充电器通过内部处理后，通过CAN线向动力电池控制器发出充电指令和接收动力电池控制器发出的指令后，将多个发电阻产生的电流通过充电线束向动力电池组充电，动力电池组通过CAN线将充电状况反饋给动力电池控制器。这样新能源汽车就实现了在停车位上无线充电的功能，解决了现有汽车在停车位上不能无线充电的问题。

5 结语

本文所述新能源汽车充电装置已经进行了模型实验，智能无线充电效果良好。新能源汽车无线充电桩设计中充分考虑到潮湿、防水、漏电等涉及安全和技术的问题，通过对研究模型多次在水中通电实验，解决了传统的充电装置由于潮湿、漏水的情况导致充电系统的充电功率下降或无法充电等问题。该装置设计新颖独特，使用安全，易于推广，操作简单，并充分发挥智能网联和大数据的作用，费用低，具有广阔的市场前景。该项目已经申请相关国家专利，走在研究新能源汽车智能无线充电技术的前列。

参考文献：

[1]多功能电路测试？笔[P].中国.ZL 2014 2 0785402.2.2015.

[2]车置新能源汽车光伏充电装置[P].中国.CN.201820292245.X.2018.

[3]一种新能源汽车充电放电装置[P].中国.CN.201810168792.1.2018.

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