本发明一种电动汽车自调整无线充电系统及方法,属于电动汽车充电技术领域,相对于有线充电系统,本发明的操作性更为简单;在发射线圈和接收线圈的距离在50cm范围内时,可实现高效率电能传输;本发明还包含变电流负载跟踪充电模式,可以按照最佳充电电流曲线进行充电,提高电池的使用寿命;无线充电与汽车型号及能量接收单元的大小、形状无关,能使电动车不依靠外部连接设备而实现对电池的充电;此外,本发明使无线电能发生装置与无线电能接收装置进行实时的通讯,并能根据电池状态,调整无线电能发生装置输出功率,实现负载跟踪的控制方式;使充电设备可靠性更高、使用寿命更长,能满足客户在对电动车充电的要求,充电效率高,实用性强。
1.一种电动汽车自调整无线充电系统,该系统包括设置于充电桩内部的无线电能发生装置和设置于电动汽车内部的无线电能接收装置;所述的无线电能发生装置包括控制器、电机驱动电路、PWM驱动电路、检测电路、频率跟踪电路、高频逆变器和无线数据通信模块,其中,无线数据通信模块的输出端连接控制器的第一输入端,检测电路的第一输出端连接控制器的第二输入端,频率跟踪电路的输出端连接控制器的第三输入端,控制器的第一输出端连接电机驱动电路输入端,控制器的第二输出端连接PWM驱动电路输入端,电网连接高频逆变器的第一输入端,PWM驱动电路的输出端连接高频逆变器的第二输入端,高频逆变器的第一输出端连接检测电路的输入端,检测电路的第二输出端连接频率跟踪电路的输入端;所述的电机驱动电路的输出端作为无线电能发生装置的第一输出端,高频逆变器的第二输出端作为无线电能发生装置的第二输出端;所述的无线电能接收装置包括电动汽车内部的电池充电控制器、能量接收单元、电池和车载无线数据通信模块,能量接收单元输出端连接电池充电控制器输入端,电池充电控制器第一输出端连接电池,电池充电控制器第二输出端连接车载无线数据通信模块;其特征在于,电动汽车自调整无线充电系统还包括电能传送装置;所述的电能传送装置包括升降架、用于驱动升降架的第一电机、用于驱动第二机械臂的第二电机、用于驱动第三机械臂的第三电机、用于驱动托盘的第四电机、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、托盘和能量发射单元,其中,所述的第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂均为空心圆筒结构,第一机械臂的一端固定连接于升降架的升降端,第一电机固定于升降架上,第一电机转轴的转动带动升降端上下移动,第二电机固定设置于第一机械臂的内壁,且第二电机的转轴通过齿轮与第二机械臂外侧螺纹啮合,第二电机转轴的转动带动第二机械臂在第一机械臂内腔前后移动,第二机械臂的外端固定设置有第三电机,第三电机的转轴连接第三机械臂的水平端,第三电机转轴转动带动第三机械臂在水平方向上旋转,第三机械臂的垂直端设置有第四电机,第四电机的转轴连接托盘底部,第四电机转轴的转动带动托盘在垂直方向上旋转;所述的能量发射单元设置于托盘上端。
2.根据权利要求1所述的电动汽车自调整无线充电系统,其特征在于,所述的能量发射单元包括激励线圈、发射线圈和初级补偿电路。
3.根据权利要求1所述的电动汽车自调整无线充电系统,其特征在于,所述的无线电能发生装置的第一输出端同时连接第一电机触发端、第二电机触发端、第三电机触发端和第四电机触发端,无线电能发生装置的第二输出端通过屏蔽电缆连接能量发射单元的输入端,且所述的屏蔽电缆依次穿过第一机械臂内腔、第二机械臂内腔和第三机械臂内腔。
4.采用权利要求1所述的电动汽车自调整无线充电系统进行的充电方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、采用电动汽车内部的车载无线数据通信模块将充电请求发送至无线电能发生装置内部的控制器中,控制器回复响应至电动汽车内部的电池充电控制器中;步骤2、电池充电控制器通过车载无线数据通信模块将电池信息发送至无线电能发生装置内部的控制器中,所述的电池信息包括电池实时端电压、电池实时充电电流、电池实时电池温度、电池最大允许充电电流、电池涓流充电电流、电池端电压最小值、变电流用电池端电压、电池过充保护电压、电池允许最高温度;步骤3、控制器判断电池实时端电压所属电压范围,具体如下:若电池实时端电压小于电池端电压最小值,则执行步骤4;若电池实时端电压大于等于电池端电压最小值且小于变电流用电池端电压,则执行步骤5;若电池实时端电压大于等于变电流用电池端电压且小于电池过充保护电压,则执行步骤6;若电池实时端电压等于电池过充保护电压,则执行步骤7;步骤4、调整高频逆变器输出端的交流电频率值并调整电能传送装置内部结构所处位置,实现最大功率跟踪的状态对电动汽车内电池进行充电,具体过程如下:步骤4-1、采用检测电路采集高频逆变器输出端电流,通过频率跟踪电路得到交流电频率值,并发送至控制器中;步骤4-2、控制器将高频逆变器输出端的交流电频率值和能量发射单元的谐振频率进行作差,并生成PWM信号控制高频逆变器中开关管的开断,调节高频逆变器输出端的交流电频率,对电动汽车内电池进行充电;步骤4-3、监测电池实时充电电流是否达到电池最大允许充电电流,若是,则保持当前高频逆变器输出端的交流电频率值不变,对电动汽车内电池进行充电并执行步骤4-4,否则,返回执行步骤4-1;步骤4-4、控制器发送控制信号至第一电机,第一电机转动带动升降架升降端上下移动,同时检测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第一电机的转动,获得升降架升降端的最优位置;步骤4-5、控制器发送控制信号至第二电机,第二电机转轴的转动带动第二机械臂在第一机械臂内腔前后移动,同时检测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第二电机的转动,获得第二机械臂的最优位置;步骤4-6、控制器发送控制信号至第三电机,第三电机转轴转动带动第三机械臂在水平方向上旋转,同时检测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第三电机的转动,获得第三机械臂的最优位置;步骤4-7、控制器发送控制信号至第四电机,第四电机转轴的转动带动托盘在垂直方向上旋转,同时检测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第四电机的转动,获得托盘的最优位置;步骤4-8、在上述获得的升降架升降端、第二机械臂、第三机械臂和托盘的最优位置处,对电动汽车内电池进行充电;步骤4-9、当电池实时端电压等于电池端电压最小值时,执行步骤5;步骤5、电池充电控制器通过车载无线数据通信模块将电动汽车电池的特性曲线发送至控制器中,控制器根据电池性能曲线调整高频逆变器输出端的交流电频率值或调整电能传送装置内部结构所处位置,实现对电动汽车内电池进行充电,具体如下:当调整高频逆变器输出端的交流电频率值时,包括以下步骤:步骤5-1、确定电池性能曲线上多个采样点,获得每个采样点的电流值,并将上述电流值作为电流目标值;步骤5-2、控制器将电池实时充电电流与电流目标值进行作差,并生成PWM信号控制高频逆变器中开关管的开断,调节高频逆变器输出端的交流电频率,使电池实时充电电流沿电池性能曲线进行变化;步骤5-3、当电池实时端电压等于变电流用电池端电压时,执行步骤6;当调整电能传送装置内部结构所处位置时,方法为:控制器发送控制信号至一个或多个电机,使电机转轴的转动带动电能传送装置内部结构位置产生变化,使电池实时充电电流沿电池性能曲线进行变化,当电池实时端电压等于变电流用电池端电压时,执行步骤6;步骤6、判断电池实时充电电流是否达到电池涓流充电电流,若是,则保持当前高频逆变器输出端的交流电频率值不变或电能传送装置内部结构位置不变,对电动汽车内电池进行充电,当电池实时端电压等于电池过充保护电压时,执行步骤7;否则,返回执行步骤5;步骤7、系统断电或控制器发送控制信号至第四电机,使托盘旋转处于垂直位置,停止对电动汽车内电池进行充电。
5.根据权利要求4所述的充电方法,其特征在于,在该方法过程中,监测电池实时电池温度,当电池实时电池温度大于电池允许最高温度时,则持续1~2分钟后,系统断电或控制器发送控制信号至第四电机,使托盘旋转处于垂直位置,停止对电动汽车内电池进行充电。技术领域
本发明属于电动汽车充电技术领域,具体涉及一种电动汽车自调整无线充电系统及方法。
背景技术
无线电能传输技术能有效克服传统供电存在的设备移动灵活性差、环境不美观、容易产生接触火花、供电线暴露等问题,继而消除了传统供电方式存在的安全隐患问题,使整个供电过程更加安全;目前,无线输电大致可分为:电磁感应式、电磁辐射式和电磁共振式;电磁感应式传输距离近、效率低;电磁辐射式传输距离远,传输效率低,传输功率为毫瓦级;磁耦合谐振式可以在几米的范围内实现高效能量传输。由于外部条件的变化和不同电动汽车线圈的变化均会使谐振频率随之而变化,导致电能传输效率降低,因此充电装置必须适应不同电动汽车具有的不同电能接收装置,同时充电装置应按照电池的充电规律的需求对频率和位置进行自适应调节。目前,磁耦合谐振式电动汽车无线充电方式大多强调发射线圈和接收线圈对称,但是由于电动汽车生产厂家不同,汽车底盘下方的接收线圈没有统一的标准,尺寸和缠绕方式不尽相同,这就造成了无法实现发射线圈和接收线圈采用相同的谐振频率进行最大功率传输;例如:CN 102969776A等专利使用LC补偿电路对发射线圈和接收线圈的谐振参数进行补偿,使传输效率达到最大;CN 103516354A等专利采用频率跟踪方式,控制逆变器开关频率达到跟踪谐振频率的目的,但当发射接收线圈差别较大,特别是汽车停靠位置使得发射接收线圈对准位置偏差较大时,很难取得理想的补偿和跟踪效果;CN 102035239A、CN 103427464A、CN 103401320A等多个专利介绍了通过控制发射线圈的上下、或左右、或前后移动的方式使发射线圈和接收线圈或轴线对准或距离最佳,但这些专利大多使用传感器进行定位,并且仅通过机械装置移动到合适位置后就保持为静止状态,当电池充电过程中电量变化时或接收线圈参数不同时,不能根据这些变化对发射线圈的位置作实时调整,因此,当前急需一种电动汽车自调整无线充电系统,以克服上述问题。
发明内容
针对现有技术的缺点,本发明提出一种电动汽车自调整无线充电系统及方法,以达到操作性简单、提高充电时的安全性、可靠性、电池的使用寿命,避免有线充电方式中插拔充电设备的所造成的充电连接设备磨损,使电动车不依靠外部连接设备而实现对电池的充电,根据电池状态,调整无线电能发生装置输出功率,实现负载跟踪的控制方式的目的。一种电动汽车自调整无线充电系统,该系统包括设置于充电桩内部的无线电能发生装置和设置于电动汽车内部的无线电能接收装置;所述的无线电能发生装置包括控制器、电机驱动电路、PWM驱动电路、检测电路、频率跟踪电路、高频逆变器和无线数据通信模块,其中,无线数据通信模块的输出端连接控制器的第一输入端,检测电路的第一输出端连接控制器的第二输入端,频率跟踪电路的输出端连接控制器的第三输入端,控制器的第一输出端连接电机驱动电路输入端,控制器的第二输出端连接PWM驱动电路输入端,电网连接高频逆变器的第一输入端,PWM驱动电路的输出端连接高频逆变器的第二输入端,高频逆变器的第一输出端连接检测电路的输入端,检测电路的第二输出端连接频率跟踪电路的输入端;所述的电机驱动电路的输出端作为无线电能发生装置的第一输出端,高频逆变器的第二输出端作为无线电能发生装置的第二输出端;所述的无线电能接收装置包括电动汽车内部的电池充电控制器、能量接收单元、电池和车载无线数据通信模块,能量接收单元输出端连接电池充电控制器输入端,电池充电控制器第一输出端连接电池,电池充电控制器第二输出端连接车载无线数据通信模块;电动汽车自调整无线充电系统还包括电能传送装置;所述的电能传送装置包括升降架、用于驱动升降架的第一电机、用于驱动第二机械臂的第二电机、用于驱动第三机械臂的第三电机、用于驱动托盘的第四电机、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、托盘和能量发射单元,其中,所述的第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂均为空心圆筒结构,第一机械臂的一端固定连接于升降架的升降端,第一电机固定于升降架上,第一电机转轴的转动带动升降端上下移动,第二电机固定设置于第一机械臂的内壁,且第二电机的转轴通过齿轮与第二机械臂外侧螺纹啮合,第二电机转轴的转动带动第二机械臂在第一机械臂内腔前后移动,第二机械臂的外端固定设置有第三电机,第三电机的转轴连接第三机械臂的水平端,第三电机转轴转动带动第三机械臂在水平方向上旋转,第三机械臂的垂直端设置有第四电机,第四电机的转轴连接托盘底部,第四电机转轴的转动带动托盘在垂直方向上旋转;所述的能量发射单元设置于托盘上端。所述的能量发射单元包括激励线圈、发射线圈和初级补偿电路。所述的无线电能发生装置的第一输出端同时连接第一电机触发端、第二电机触发端、第三电机触发端和第四电机触发端,无线电能发生装置的第二输出端通过屏蔽电缆连接能量发射单元的输入端,且所述的屏蔽电缆依次穿过第一机械臂内腔、第二机械臂内腔和第三机械臂内腔。采用电动汽车自调整无线充电系统进行的充电方法,包括以下步骤:步骤1、采用电动汽车内部的车载无线数据通信模块将充电请求发送至无线电能发生装置内部的控制器中,控制器回复响应至电动汽车内部的电池充电控制器中;步骤2、电池充电控制器通过车载无线数据通信模块将电池信息发送至无线电能发生装置内部的控制器中,所述的电池信息包括电池实时端电压、电池实时充电电流、电池实时电池温度、电池最大允许充电电流、电池涓流充电电流、电池端电压最小值、变电流用电池端电压、电池过充保护电压、电池允许最高温度;步骤3、控制器判断电池实时端电压所属电压范围,具体如下:若电池实时端电压小于电池端电压最小值,则执行步骤4;若电池实时端电压大于等于电池端电压最小值且小于变电流用电池端电压,则执行步骤5;若电池实时端电压大于等于变电流用电池端电压且小于电池过充保护电压,则执行步骤6;若电池实时端电压等于电池过充保护电压,则执行步骤7;步骤4、调整高频逆变器输出端的交流电频率值并调整电能传送装置内部结构所处位置,实现最大功率跟踪的状态对电动汽车内电池进行充电,具体过程如下:步骤4-1、采用检测电路采集高频逆变器输出端电流,通过频率跟踪电路得到交流电频率值,并发送至控制器中;步骤4-2、控制器将高频逆变器输出端的交流电频率值和能量发射单元的谐振频率进行作差,并生成PWM信号控制高频逆变器中开关管的开断,调节高频逆变器输出端的交流电频率,对电动汽车内电池进行充电;步骤4-3、监测电池实时充电电流是否达到电池最大允许充电电流,若是,则保持当前高频逆变器输出端的交流电频率值不变,对电动汽车内电池进行充电并执行步骤4-4,否则,返回执行步骤4-1;步骤4-4、控制器发送控制信号至第一电机,第一电机转动带动升降架升降端上下移动,同时实时监测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第一电机的转动,获得升降架升降端的最优位置;步骤4-5、控制器发送控制信号至第二电机,第二电机转轴的转动带动第二机械臂在第一机械臂内腔前后移动,同时实时监测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第二电机的转动,获得第二机械臂的最优位置;步骤4-6、控制器发送控制信号至第三电机,第三电机转轴转动带动第三机械臂在水平方向上旋转,同时实时监测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第三电机的转动,获得第三机械臂的最优位置;步骤4-7、控制器发送控制信号至第四电机,第四电机转轴的转动带动托盘在垂直方向上旋转,同时实时监测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第四电机的转动,获得托盘的最优位置;步骤4-8、在上述获得的升降架升降端、第二机械臂、第三机械臂和托盘的最优位置处,对电动汽车内电池进行充电;步骤4-9、当电池实时端电压等于电池端电压最小值时,执行步骤5;步骤5、电池充电控制器通过车载无线数据通信模块将电动汽车电池的特性曲线发送至控制器中,控制器根据电池性能曲线调整高频逆变器输出端的交流电频率值或调整电能传送装置内部结构所处位置,实现对电动汽车内电池进行充电,具体如下:当调整高频逆变器输出端的交流电频率值时,包括以下步骤:步骤5-1、确定电池性能曲线上多个采样点,获得每个采样点的电流值,并将上述电流值作为电流目标值;步骤5-2、控制器将电池实时充电电流与电流目标值进行作差,并生成PWM信号控制高频逆变器中开关管的开断,调节高频逆变器输出端的交流电频率,使电池实时充电电流沿电池性能曲线进行变化;步骤5-3、当电池实时端电压等于变电流用电池端电压时,执行步骤6;当调整电能传送装置内部结构所处位置时,方法为:控制器发送控制信号至一个或多个电机,使电机转轴的转动带动电能传送装置内部结构位置产生变化,使电池实时充电电流沿电池性能曲线进行变化,当电池实时端电压等于变电流用电池端电压时,执行步骤6;步骤6、判断电池实时充电电流是否达到电池涓流充电电流,若是,则保持当前高频逆变器输出端的交流电频率值不变或电能传送装置内部结构位置不变,对电动汽车内电池进行充电,当电池实时端电压等于电池过充保护电压时,执行步骤7;否则,返回执行步骤5;步骤7、系统断电或控制器发送控制信号至第四电机,使托盘旋转处于垂直位置,停止对电动汽车内电池进行充电。在该方法过程中,监测电池实时电池温度,当电池实时电池温度大于电池允许最高温度时,则持续1~2分钟后,系统断电或控制器发送控制信号至第四电机,使托盘旋转处于垂直位置,停止对电动汽车内电池进行充电。本发明优点:本发明一种电动汽车自调整无线充电系统及方法,提高了电动车在充电时的安全性和可靠性,避免了有线充电方式中插拔充电设备的所造成的充电连接设备磨损,连接件设备使用寿命下降等问题;相对于有线充电系统,本发明的操作性更为简单;在发射线圈和接收线圈的距离在50cm范围内时,可实现高效率电能传输;本发明还包含变电流负载跟踪充电模式,可以按照最佳充电电流曲线进行充电,提高电池的使用寿命;无线充电与汽车型号及能量接收单元的大小、形状无关,能使电动车不依靠外部连接设备而实现对电池的充电;此外,本发明使无线电能发生装置与无线电能接收装置进行实时的通讯,并能根据电池状态,调整无线电能发生装置输出功率,实现负载跟踪的控制方式;使充电设备可靠性更高、使用寿命更长,能满足客户在对电动车充电的要求;并且本发明通过磁耦合谐振方式给电池充电,充电效率高,实用性强。
附图说明
图1是本发明一种实施例的电动汽车自调整无线充电系统结构框图;图2是本发明一种实施例的控制器电路原理图;图3是本发明一种实施例的能量发射单元、能量接收单元结构图,其中,图(a)为能量接收单元结构图,图(b)为能量发射单元结构图;图4为本发明一种实施例的充电方法流程图;图5为本发明一种实施例的频率跟踪控制框图;图6为本发明一种实施例的输出频率与谐振频率的比值和采样平均值的关系曲线图;图7为本发明一种实施例的无线电能传输最大功率及负载跟踪控制框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。如图1所示,本发明实施例中,电动汽车自调整无线充电系统包括设置于充电桩内部的无线电能发生装置100、设置于电动汽车内部的无线电能接收装置200和电能传送装置300;无线电能发生装置100位于充电站上,用于产生高频电能,并根据电能接收装置200的电池信息,通过电能传送装置300及磁耦合谐振方式向电能接收装置200传输电能;如图1所示,无线电能发生装置包括控制器107、电机驱动电路106、PWM驱动电路105、检测电路104、频率跟踪电路103、高频逆变器102和无线数据通信模块108,其中,无线数据通信模块108的输出端连接控制器107的第一输入端,检测电路104的第一输出端连接控制器107的第二输入端,频率跟踪电路103的输出端连接控制器107的第三输入端,控制器107的第一输出端连接电机驱动电路106输入端,控制器107的第二输出端连接PWM驱动电路105输入端,电网101连接高频逆变器102的第一输入端,PWM驱动电路105的输出端连接高频逆变器102的第二输入端,高频逆变器102的第一输出端连接检测电路104的输入端,检测电路104的第二输出端连接频率跟踪电路103的输入端;所述的电机驱动电路106的输出端作为无线电能发生装置100的第一输出端,高频逆变器102的第二输出端作为无线电能发生装置100的第二输出端;所述的无线电能发生装置100的第一输出端同时连接第一电机303触发端、第二电机305触发端、第三电机307触发端和第四电机309触发端,无线电能发生装置100的第二输出端通过屏蔽电缆连接能量发射单元311的输入端。本发明实施例中,所述的高频逆变器102采用高频肖特基整流二极管IN5817组成全桥整流器进行对电网101的220V工频交流电整流成直流电,采用MOS管IRFZ44N组成全桥逆变电路将直流电逆变成100KHz-30MHz频率可控的高频交流电。本发明实施例中,所述的频率跟踪电路103由电流电压转换电路、过零比较器、平均值电路和AD转换器构成,根据检测电路104的测量值,采用电流极性的频率跟踪方法对高频逆变器102的频率进行跟踪,并将跟踪结果送入控制器107中。本发明实施例中,所述的检测电路104包括电压采样电路和电流采样电路,用于实时检测高频逆变器102的输出电压值和输出电流值。电压采样电路使用LEM公司的霍尔电压传感器LV100作为前端检测器件,使用集成运放TL084接成直流电压信号调理电路;电流采样电路使用LEM公司的霍尔电流传感器LA58-P作为前端检测器件,使用集成运放TL084接成直流电流信号调理电路。高频逆变器102的输出电压值和输出电流值经前端器件采样后,由信号调理电路转换成1-5V标准电压信号发送给控制器107;本发明实施例中,所述的PWM驱动电路105采用IR2013作为驱动芯片,接收控制器107的信号,生成PWM信号发送至高频逆变器102中,调节高频逆变器102的输出交流电频率。本发明实施例中,所述的电机驱动电路106由4路驱动器组成,包括2路BTS7961直流减速电机驱动器、1路TB6560A步进电机驱动器和1路舵机驱动器,分别控制电能传送单元300中的用于驱动升降架的第一电机303、用于驱动第二机械臂的第二电机305、用于驱动第三机械臂的第三电机307和用于驱动托盘的第四电机309,接收控制器107的信号驱动电机调节机械臂各臂节角度和位置,从而调节能量发射单元的空间位置,改变能量发射模块和能量接收模块之间的磁耦合谐振关系,按照电池充电需要,调节无线电能传输大小。本发明实施例中,所述的控制器107获得无线数据通信模块108发送的数据,在判断电动汽车电池符合预设充电条件后(控制器预设充电条件包括电动汽车处于停车状态且电池的剩余电量低于预设电量值),控制器107根据检测电路104和无线数据通信模块108的数据,建立传输效率与频率之间的特性关系;按照最大功率和负载跟踪集成控制策略对整个充电过程进行控制,通过PWM驱动电路105控制高频逆变器开关管频率调节输出交流电频率,通过电机驱动电路106调节机械臂节位置和角度。如图2所示,控制器107采用MSP-F149型单片机,检测电路104和无线数据通信模块108的采样值经AD转换后送入单片机处理;检测电路104测量的直流母线电流(高频逆变器输出端电流)通过频率跟踪电路103后获得交流电频率值送入单片机;单片机经过数据处理之后,对PWM驱动电路105和电机驱动电路106发送控制信号,控制高频逆变器102内部的开关管和机械臂各电机完成最大功率和负载跟踪集成控制;本发明实施例中,所述无线数据通信模块108用于接收车载无线数据通信模块204发送的充电请求信号和电池的信息;本实施例中无线数据传输网络由车载无线数据通信模块204和无线数据通信模块108组成,完成无线电能发生装置100和电能接收装置200之间的通讯,无线数据通信模块使用射频无线收发模块CC1101构成,不会受到磁耦合谐振无线电能传输网络干扰。车载无线数据通信模块204向无线电能发生装置100发送电池的当前状态信息,以及充电功率需求,无线电能发生装置100根据接收到的电池信息,做相应的调整,控制器107计算充电电量,并通过无线数据通信模块108发送给车载充电控制器202。如图1所示,无线电能接收装置200包括电动汽车内部的电池充电控制器202、能量接收单元201、电池203和车载无线数据通信模块204,能量接收单元201输出端连接电池充电控制器202输入端,电池充电控制器202第一输出端连接电池203,电池充电控制器202第二输出端连接车载无线数据通信模块204;本发明实施例中,电能接收装置200位于电动汽车上,包括电池充电控制器202(内部包括CPU、测量电路、整流电路,将拾取线圈的高频交流电进行整流)、能量接收单元201、电池203和车载无线数据通信模块204;本发明实施例中,电能接收装置200用于检测邻近区域是否有无线电能发生装置100,若有,则向无线电能发生装置100发送充电请求,并将电池信息发送至无线电能发生装置100,同时接收电能传送装置300按照最大功率和负载跟踪的能量管理集成控制方式提供的电能,实现对电动汽车内部电池的充电;本发明实施例中,所述能量接收单元201设置在电动汽车底盘上,能量接收单元201用于采用磁耦合方式通过接收线圈接收能量发射单元产生的高频电磁能,通过拾取线圈将其转化为高频电能,经充电控制器整流稳压后给电池充电;如图3中图(a)所示,能量接收单元201包括接收线圈、拾取线圈和次级频率补偿电路构成;所述的接收线圈为平面螺旋结构,拾取线圈为接收线圈的匹配线圈,拾取线圈与接收线圈之间是强磁耦合谐振;连接方式为:拾取线圈和接收线圈同平面共轴放置,拾取线圈通过屏蔽电缆连接电池充电控制器202输入端,拾取线圈连接次级频率补偿电路;次级频率补偿电路用于对拾取线圈的LC谐振参数进行补偿;如图1所示,电能传送装置300包括升降架302、用于驱动升降架的第一电机303、用于驱动第二机械臂的第二电机305、用于驱动第三机械臂的第三电机307、用于驱动托盘的第四电机309(本发明实施例中,第三电机307和第四电机309采用云台)、第一机械臂304、第二机械臂306、第三机械臂308、托盘310和能量发射单元311,其中,所述的第一机械臂304、第二机械臂306和第三机械臂308均为空心圆筒结构,第一机械臂304的一端固定连接于升降架302的升降端,第一电机303固定于升降架302上(第一电机303具体放置位置不做限定,即结合现有机械公知技术设置于升降架302上,例如:电机303固定于升降架302底端,通过转轴与齿轮的啮合带动链条移动,链条带动升降端上下移动),第一电机303转轴的转动带动升降端上下移动100cm,第二电机305固定设置于第一机械臂304的内壁,且第二电机305的转轴通过齿轮与第二机械臂306外侧螺纹啮合,第二电机305转轴的转动带动第二机械臂306在第一机械臂304内腔前后移动50cm,第二机械臂306的外端固定设置有第三电机307,第三电机307的转轴连接第三机械臂308的水平端,第三电机307转轴转动带动第三机械臂308在水平方向上旋转±90°,第三机械臂308的垂直端设置有第四电机309,第四电机309的转轴连接托盘310底部,第四电机309转轴的转动带动托盘310在垂直方向上旋转0~90度;所述的能量发射单元311设置于托盘上端。本发明实施例中,所述电能传送装置300位于汽车底盘下方,或将汽车行驶至车架上,或将电能传送装置300位于地坑内,升降架302垂直固定在地面上,第一电机303采用步进电机或直流减速电机,第二电机305为步进电机或直流减速机,第三电机和第四电机均采用云台,云台307电机为步进电机或舵机,云台309电机为舵机。本发明实施例中,所述第一电机303连接第一机械臂304,由无线电能发生装置100中的电机驱动电路控制第一电机303转动,带动升降端在100cm范围内上下移动;第二电机305的转轴通过齿轮与第二机械臂306外侧螺纹啮合,第二电机由无线电能发生装置100中的电机驱动电路控制,带动第二机械臂306在50cm范围内前后移动;云台307由无线电能发生装置100中的电机驱动电路控制,带动第三机械臂308在平面内自由旋转,云台309由无线电能发生装置100中的电机驱动电路控制,带动托盘310在水平±90度之间自由调整角度。本发明实施例中,所述升降架302、第一机械臂304、第二机械臂306、第三机械臂308和托盘310均具有穿孔,屏蔽电缆301通过穿孔,依次进入第一机械臂304、第二机械臂306、第三机械臂308和托盘310,最终连接至能量发射单元。本发明实施例中,所述能量发射单元311和能量接收单元201线圈之间是磁耦合谐振;接收线圈与发射线圈通过耦合方式进行磁场能传输,产生相同频率的LC谐振,拾取线圈在LC谐振作用下产生高频振荡电能,如图3中图(b)所示,能量发射单元311包括激励线圈、发射线圈和初级补偿电路;所述激励线圈和发射线圈同轴同平面放置,激励线圈为发射线圈的匹配线圈,激励线圈与发射线圈之间为强磁耦合谐振,能量发射模块通过激励线圈LC谐振产生高频电磁场,再通过发射线圈进行发射;当系统在高频状态下工作时,无线电能发生装置和接收装置会消耗大量的无功功率,使得电路的功率因数降低,为了提高功率因数,需要加电容进行补偿;为了提高无线电能发生装置100和电能接收装置200之间磁耦合谐振无线电能的传输效率,本发明实施例中在高频逆变器102输出端连接初级频率补偿电路,初级频率补偿电路由串并联混合式LC网络构成,初级频率补偿电路连接激励线圈,用于对能量发射单元311的对激励线圈的LC谐振参数进行补偿,高频电能经激励线圈产生振荡磁场,发射线圈在振荡磁场中发生LC谐振,实现激励线圈和发射线圈工作在最佳谐振频率点,磁耦合谐振无线能量传输效率达到最大。本发明实施例中,激励线圈和拾取线圈由单圈多股漆包线构成,漆包线线径0.2mm,线圈为10~40股绕成,线圈为10~15股绕成,线圈直径15~20cm;发射线圈和接收线圈由多圈多股漆包线构成,漆包线线径0.2mm,每根线圈为10~20股绕成,线圈直径最大50cm;发射线圈和接收线圈品质因数Q不小于100。本发明实施例中,采用电动汽车自调整无线充电系统进行的充电方法,方法流程图如图4所示,包括以下步骤:步骤1、采用电动汽车内部的车载无线数据通信模块将充电请求发送至无线电能发生装置内部的控制器中,控制器回复响应至电动汽车内部的电池充电控制器中;本发明实施例中,当汽车驶入指定有效位置后,车载无线数据通信模块204发出充电请求信号,接收到无线数据通信模块108发出的响应信号,车内指示灯点亮。步骤2、电池充电控制器通过车载无线数据通信模块将电池信息发送至无线电能发生装置内部的控制器中,所述的电池信息包括电池实时端电压、电池实时充电电流、电池实时电池温度、电池最大允许充电电流、电池涓流充电电流、电池端电压最小值、变电流用电池端电压、电池过充保护电压、电池允许最高温度;本发明实施例中,电池充电控制器202检测电池信息,通过车载无线数据通信模块204将检测到的电池信息传送给无线数据通信模块108,送给无线电能发生装置100中的控制器107进行处理。步骤3、控制器判断电池实时端电压所属电压范围,具体如下:若电池实时端电压小于电池端电压最小值10.3V,则执行步骤4;若电池实时端电压大于等于电池端电压最小值10.3V且小于变电流用电池端电压13.2V,则执行步骤5;若电池实时端电压大于等于变电流用电池端电压13.2V且小于电池过充保护电压14.4V,则执行步骤6;若电池实时端电压等于电池过充保护电压14.4V,则执行步骤7;步骤4、调整高频逆变器输出端的交流电频率值并调整电能传送装置内部结构所处位置,实现最大功率跟踪的状态对电动汽车内电池进行充电;具体过程如下:无线电能发生装置通过磁耦合方式给无线电能接收装置传递能量,当无线电能接收装置在谐振频率工作时,不同电动汽车负载的变化会引起电路品质因数的变化,从而导致传输效率的下降,因此需要调节逆变频率来跟踪谐振频率使得传输效率最大。本发明实施例中,调整高频交流电的频率值,使其跟踪能量发射单元的谐振频率值;或调整机械臂实现能量发射单元位于能量接收单元下方的适当位置,使无线电能发生装置发出的电流达到最大;在最大功率控制状态时,首先进行谐振频率跟踪,通过检测高频逆变器102实时输出电流和电池信息,观察输出电流变化趋势;调整无线电能发生装置发出的高频交流电的频率,将其与系统的频率-效率特性比较,若输出电流增大,则保持前述高频交流电频率的调整方向,若输出电流减小,则反向调整无线电能发生装置发出的高频交流电的频率;具体步骤如下:步骤4-1、采用检测电路采集高频逆变器输出端电流,通过频率跟踪电路得到交流电频率值,并发送至控制器中;本发明实施例中,控制器105根据电池端电压与充电电流之间的关系函数I_B=f(U_B),计算当前电压下需要的充电电流;根据无线电能发生装置的实时输出电流,调整无线电能发生装置发出的高频交流电的频率;步骤4-2、控制器将高频逆变器输出端的交流电频率值和能量发射单元的谐振频率进行作差,并生成PWM信号控制高频逆变器中开关管的开断,调节高频逆变器输出端的交流电频率,对电动汽车内电池进行充电;本发明实施例中,采用电流极性跟踪法调整高频逆变器输出端的交流电频率值,具体描述为:采集直流母线电流(高频逆变器输出端电流)发送至频率跟踪电路中,如图5所示,检测电路104采样直流母线电流输入电流电压转换电路,电流电压转换电路将直流母线电流转换成电压送入过零比较器,过零比较器计算出电流小于零和大于零的时间,然后把电流的大于零和小于零的时间转换成极性信号,从过零比较器输出高低电平,将过零比较器输出高低电平输入平均值电路求出极性平均值。当高电平恒定时,平均值的大小与电路参数和工作频率有关,电路参数变化时,平均值也发生变化。因此,该平均值反映的是电路参数和工作频率的变化,平均值的最大值对应的是谐振频率。电压极性平均值经AD转换器转换成数字信号送入控制器105的输入端。本发明实施例中,输出频率与谐振频率的比值和采样平均值的关系曲线如图6所示,高频逆变器输出频率跟踪谐振频率方法,包括以下步骤:步骤4-2-1、设置谐振频率和采样平均值;步骤4-2-2、判断高频逆变器输出频率与谐振频率的关系,具体为:若高频逆变器输出频率与谐振频率相等,则此时高频逆变器输出频率与谐振频率比值为1,采样平均值为1,则不需要进行频率跟踪的控制,保持高频逆变器输出频率不变;若高频逆变器输出频率小于谐振频率,则此时高频逆变器输出频率与谐振频率比值小于1,并执行步骤4-2-3;若高频逆变器输出频率大于谐振频率,则此时高频逆变器输出频率与谐振频率比值大于1,并执行步骤4-2-6;步骤4-2-3、检测采样平均值,判断采样平均值是否远离1,若是,则执行步骤4-2-4,否则,执行步骤4-2-5;步骤4-2-4、此时高频逆变器输出频率的变化率大于0,采样平均值变化率大于0,如图6中的a点所示,a点位于谐振频率点的左侧,并且变化趋势指向谐振频率点,则保持这个变化趋势,并采用大步长逼近谐振频率;步骤4-2-5、此时高频逆变器输出频率的变化率小于0,采样平均值变化率小于0,如图6中的b点所示,b点位于谐振频率点的左侧,并且变化趋势背离谐振频率点,则使这种变化趋势变反,采用小步长逼近谐振频率;步骤4-2-6、检测采样平均值,判断采样平均值是否远离1,若是,则执行步骤4-2-7,否则,执行步骤4-2-8;步骤4-2-7、此时高频逆变器输出频率的变化率小于0,采样平均值变化率大于0,如图6中的d点所示,d点位于谐振频率点的右侧,并且变化趋势指向谐振频率点,应保持变化趋势,并采用大步长逼近谐振频率;步骤4-2-8、此时高频逆变器输出频率的变化率大于0,采样平均值变化率小于0,如图6中的c点所示,c点位于谐振频率点的右侧,并且变化趋势背离谐振频率点,应使这种变化趋势变反,并采用小步长逼近谐振频率;如图7所示,将频率跟踪电路的输出频率值和传输效率输入单片机中,得到传输效率和工作频率的关系曲线,单片机根据传输效率和工作频率的关系曲线设定的效率检测值和频率跟踪信号,产生对应频率和脉冲宽度的PWM脉宽调制控制信号,经PWM驱动电路进行隔离和功率放大,调节高频逆变器输出频率实时跟踪谐振频率,使能量发射单元和能量接收单元之间的无线电能传输效率达到最大。步骤4-3、监测电池实时充电电流是否达到电池最大允许充电电流,若是,则保持当前高频逆变器输出端的交流电频率值不变,对电动汽车内电池进行充电并执行步骤4-4,否则,返回执行步骤4-1;本发明实施例中,当电池的充电电流达到电池最大允许充电流0.1C时,或者未达到电池最大允许充电流但已达到最大时,保持此时的无线电能发生装置发出的高频交流电的频率不变;若此时充电电流大于0.1C,则通过降低高频逆变器102输出频率,减小充电电流至0.1C并保持;若充电电流小于0.1C,则保持高频逆变器102频率,当高频逆变器输出电流最大时即达到谐振频率,此时无线电能传输效率达到最大。当调整电能传送装置内部结构所处位置时,在谐振频率下,通过多次控制机械臂上下移动、或者控制机械臂伸缩、或者控制机械臂旋转、或者控制机械臂末端倾斜角度,将能量发射单元送达能量接收单元下方的适当位置,使电池的充电电流达到最大值但小于电池最大允许充电流,或者使无线电能发生装置发出的电流达到电池最大允许充电流0.1C;若充电电流小于0.1C,则保持机械臂位置;即依次调节第二电机305控制第二机械臂306伸缩,云台307控制第三机械臂308旋转,云台309控制托盘310角度,升降机303控制第一机械臂304上下移动,每次调节过后与前一次调节的输出电流作比较,当高频逆变器输出电流达到最大值时,保持位置不变。包括以下步骤:步骤4-4、控制器发送控制信号至第一电机,第一电机转动带动升降架升降端上下移动,同时实时监测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第一电机的转动,获得升降架升降端的最优位置;步骤4-5、控制器发送控制信号至第二电机,第二电机转轴的转动带动第二机械臂在第一机械臂内腔前后移动,同时实时监测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第二电机的转动,获得第二机械臂的最优位置;步骤4-6、控制器发送控制信号至第三电机,第三电机转轴转动带动第三机械臂在水平方向上旋转,同时实时监测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第三电机的转动,获得第三机械臂的最优位置;步骤4-7、控制器发送控制信号至第四电机,第四电机转轴的转动带动托盘在垂直方向上旋转,同时实时监测电路采集高频逆变器输出端的电流值,当上述电流值达到最大值时,停止第四电机的转动,获得托盘的最优位置;步骤4-8、在上述获得的升降架升降端、第二机械臂、第三机械臂和托盘的最优位置处,对电动汽车内电池进行充电;步骤4-9、当电池实时端电压等于电池端电压最小值时,执行步骤5;步骤5、电池充电控制器通过车载无线数据通信模块将电动汽车电池的特性曲线发送至控制器中,控制器根据电池性能曲线调整高频逆变器输出端的交流电频率值或调整电能传送装置内部结构所处位置,实现对电动汽车内电池进行充电;本发明实施例中,根据存储在无线电能接收装置中的本电池的特性曲线给出的充电特性,通过调整无线电能发生装置发出的高频交流电的频率,或者,通过多次控制机械臂上下移动或者控制机械臂伸缩或者控制机械臂旋转或者控制机械臂末端倾斜角度,控制电池实时充电电流跟踪该电池的充电特性;当调整高频逆变器输出端的交流电频率值时,包括以下步骤:步骤5-1、确定电池性能曲线上多个采样点,获得每个采样点的电流值,并将上述电流值作为电流目标值;步骤5-2、控制器将电池实时充电电流与电流目标值进行作差,并生成PWM信号控制高频逆变器中开关管的开断,调节高频逆变器输出端的交流电频率,使电池实时充电电流沿电池性能曲线进行变化;步骤5-3、当电池实时端电压等于变电流用电池端电压时,执行步骤6;当调整电能传送装置内部结构所处位置时,方法为:控制器发送控制信号至一个或多个电机,使电机转轴的转动带动电能传送装置内部结构位置产生变化,使电池实时充电电流沿电池性能曲线进行变化,当电池实时端电压等于变电流用电池端电压时,执行步骤6;本发明实施例中,当充电电流大于设定最大充电电流0.1C,调节云台309,改变托盘310角度,减小输出电流;随着充电的进行,电池端电压升高,当电池容量达到80%左右时,电池电压一般升至2.40V/单体时,进入负载跟踪控制状态,此时控制器检测电池203的充电电压电流,与预先存储在车载充电控制器内的电池特性变电流充电曲线比较,根据差值通过PWM发生电路105调节高频逆变器102开关管频率偏离谐振频率,降低电能发射单元311和电能接收单元201之间的传输效率,使充电电流跟踪电池特性变电流充电曲线。步骤6、判断电池实时充电电流是否达到电池涓流充电电流,若是,则保持当前高频逆变器输出端的交流电频率值不变或电能传送装置内部结构位置不变,对电动汽车内电池进行充电,当电池实时端电压等于电池过充保护电压时,执行步骤7;否则,返回执行步骤5;本发明实施例中,通过调整无线电能发生装置发出的高频交流电的频率,或者,通过多次控制机械臂上下移动、或者控制机械臂伸缩、或者控制机械臂旋转、或者控制机械臂末端倾斜角度,控制电池实时充电电流达到电池涓流充电电流;直至检测到充电电流降低到0.015C,则电池已经充满,固定托盘角度和频率,保持这个电流,以补充电池的自然放电;由于在整个充电过程中,充电电流始终符合电池的特性,可以根据电池的不同状态调节充电电流的大小,保证了电池既能快速充电又不会因为电流过大造成析气。步骤7、系统断电或控制器发送控制信号至第四电机,使托盘旋转处于垂直位置,停止对电动汽车内电池进行充电。本发明实施例中,当检测到电动汽车电池电压达电池过充保护电压14.4V时,控制器105通过电机驱动电路调节云台309控制托盘310与汽车底盘垂直,停止充电。在该方法过程中,监测电池实时电池温度40°C,当电池实时电池温度大于电池允许最高温度40°C时,则持续2分钟后,系统断电或控制器发送控制信号至第四电机,使托盘旋转处于垂直位置,停止对电动汽车内电池进行充电。