CN105172613A - 一种电动汽车的充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动汽车的充电方法，其包括设置充电发射装置的车道、以及设置充电接收装置的电动汽车；该充电方法包括以下过程：步骤1：建立无线充电车道，该车道上设置若干个充电区域，相邻充电区域间隔预设距离而设置，各充电区域内铺设充电发射装置，电动汽车上设置充电接收装置；步骤2：电动汽车在车道上行驶时，充电发射装置与电动汽车在一定距离内建立通讯连接，充电发射装置从休眠状态唤醒，启动充电，向外发射能量；电动汽车接收充电发射装置发射的能量，并将其转换后存储到充电电池内；步骤3：电动汽车驶离该充电区域后，则充电发射装置再次进入休眠状态，不再充电。

Description

一种电动汽车的充电方法

技术领域

本发明涉及无线充电领域，具体是一种为电动汽车进行充电的方法。

背景技术

发展电动汽车，是世界公认的缓解能源短缺和环境污染的有效策略，对于我国来说，又显得至关重要。以我国的石油消耗为例，2009年石油净进口量约2.04亿吨，进口依存度达52%，远超过国际警戒线标准35%。其中车用燃油消耗占总石油消耗的1/3强。因此，开发并推广电动汽车，降低燃料消耗，对缓解我国环境污染、保障能源安全和供给以及国家可持续发展具有重要的战略意义。而目前制约电动汽车的发展的最重要的因素，就是无线充电的问题，受制于充电效率、充电电池的存储能力，现有的电动汽车没有得到足够的发展。

现有的电动汽车，一般的充电方法是建设电动汽车充电站与充电网络等基础设施。现有的电动汽车充电站中，采用无线充电方式的电动汽车充电时，需要将布置于车底部无线接收板与布置于地面的无线发射板对准，才能保证充电效率的最大化。例如，一篇申请号为201080058025.7的发明专利，公开了一种电动汽车用无线充电系统及充电方法，其充电系统包括：电力控制装置，其设置于无线充电所并控制所有无线电力传输装置；设置于停车区域的无线电力传输装置及地面近距离无线通讯模块；无线电力传输装置，其以多个数量设置于停车区域的地面、选择运行随电动汽车的充电信息对向的一部分无线传输面板；以及，在电动汽车的底部安装能够升降的多个无线传输面板，在电动汽车内具备无线电力接收机和无线充电终端及近距离无线通信模块和充电控制器，通过无线充电终端驾驶员的选择实现无线充电的最优化。该专利在车底部布置有多个接收线圈，当车停在充电车位上后由司机选择最优效果的接收板来实现最优化无线充电。也就是说，在电动汽车充电时候，还需要将其固定在特殊位置才能达到最优效果。该专利在发射机收装置最优定位实现上由以下确定，一是需要司机来人工选择合适的接收板来工作，二是在车底布置多个接收板成本昂贵。

而无线充电的最根本的目的是自由，但从上述专利以及现有技术可知，目前的充电方法基本无法实现自由充电。

为此，一篇申请号为201320840488.X的实用新型专利，公开了一种电动汽车行驶中充电系统，包括设置于电动汽车中的充电接入端以及铺设于车道中或架设于车道边沿的充电发射源，充电接入端与电动汽车中的动力电池连接，该充电接入端与充电发射源之间为采用电磁感应原理的无线充电方式。该实用新型设计的充电系统可在电动汽车行驶中进行充电，充电的同时不影响汽车的行驶，解决了电动汽车续航里程短及充电时间长需要等候等问题。

另一篇申请号为201410157443.1的发明专利，公开了一种行驶在城市道路或高速公路无线充电专线上的电动汽车，包括无线接收电能的无线电能接收器，接收转换电路、充电电路和充电电池，所述无线电能接收器接收到无线电能发射器无线发射的电能后，通过所述接收转换电路对电能进行整流、稳压，然后通过所述充电电路传给充电电池。该专利将电动汽车无线充电电能发射系统与道路建设结合，可实现电动汽车边走边充电的功能，缓解了电动汽车动力电池不足，行驶距离短的缺陷。

但是上述两篇专利，其均需要为电动汽车设置一条专用的车道，该车道的全线路的底部均铺设有无线电能发射装置，为行驶中的电动汽车进行充电。该种方式虽然在理论上可行，但是实际操作过程中，具有以下缺陷：1、整条线路铺设无线电能发射装置，具有技术上的实现难度；2、成本过高，只能小范围实施，难以普及；3、整条线路铺设无线电能发射装置，电动汽车在该条车道上行驶过程中，无线电能发射装置势必要一直处于发射能量状态，不仅导致能量大大损耗，而且如果人或动物或者其他车辆误闯其中时，可能会造成一定的安全隐患。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种电动汽车的充电方法，不仅对目前的无线充电的功率、距离等问题做出另辟蹊径的探索，更重要的是，能够为电动汽车提供一种自由的、可行的、安全的充电方式。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种电动汽车的充电方法，包括设置充电发射装置的车道、以及设置充电接收装置的电动汽车；该充电方法包括以下过程：

步骤1：建立无线充电车道，该车道上设置若干个充电区域，相邻充电区域间隔预设距离而设置，各充电区域内铺设充电发射装置，电动汽车上设置充电接收装置；

步骤2：电动汽车在车道上行驶时，充电发射装置与电动汽车在一定距离内建立通讯连接，充电发射装置从休眠状态唤醒，启动充电，向外发射能量；电动汽车接收充电发射装置发射的能量，并将其转换后存储到充电电池内；

步骤3：电动汽车驶离该充电区域后，则充电发射装置再次进入休眠状态，不再充电。

本发明采用上述过程，在电动汽车即将驶入某一充电区域时，则预先准备好，待其驶入该充电区域时，则对其进行充电，驶离该充电区域以后，则关闭充电。不仅大大节约了成本，还避免了能量损耗，而且其他车辆或者人和动物误闯之后，也不会产生任何安全问题，从而解决了背景技术中阐述的问题。

另外，上述过程中，充电发射装置和充电接收装置可通过电波、感应或者共振实现无线充电。例如，采用线圈感应实现无线充电时，上述过程可具体描述如下：

步骤1：建立无线充电车道，该车道上设置若干个充电区域，相邻充电区域间隔预设距离而设置，各充电区域内铺设充电发射装置，该充电发射装置包括控制单元、第一通讯单元、电源单元和发射线圈；电动汽车上（可设置于汽车的底部）设置充电接收装置，该充电接收装置包括第二通讯单元、接收线圈、能量转换单元和充电电池；

步骤2：电动汽车在车道上行驶时，充电发射装置的第一通讯单元与电动汽车的第二通讯单元在一定距离内建立通讯连接，充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，启动电源单元，电源单元接收市电的交流电，通过高频逆变转换成需要的能量，并通过发射线圈发射出去；电动汽车的接收线圈接收发射线圈发射的能量，并将其通过能量转换单元转换后存储到充电电池内；

步骤3：电动汽车驶离该充电区域后，则控制单元关闭电源单元，不再充电，控制单元再次进入休眠状态。

进一步的，步骤2中，充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，启动电源单元，具体包括如下过程：充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，并采集（例如根据第一通讯单元和第二通讯单元返回的数据）电动汽车的车速以及该电动汽车与下一充电区域的之间的距离，计算到达充电区域的时间t；然后控制单元在（t-t0）时刻时启动电源单元。其中t0为控制单元的延迟时间，也就是系统的反应时间，可以根据系统额定值预先设定，也可以在实践过程中多次采集以求平均值，或者其他方式来设定。这样，当电动汽车行驶在车道上时，沿着行驶方向上的最接近的充电区域做好充电准备，待电动汽车通过时对其进行充电，由于功率够大，一个充电区域至少可以充上几秒钟，而电动汽车过去之后，就关闭充电，如果布置合理，充电汽车一路上都在充电，这样，充电汽车一边行驶一边充电，可真正实现自由充电，而不需要拘泥于一定地段，并且需要等待其充满才能继续为汽车提供动能。

进一步的，步骤2中，充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，启动电源单元，还包括如下过程：充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，并采集电动汽车的充电电池的电量，如果该电量超过预设值（例如90%），则控制单元不再启动电源单元，继续进入休眠状态；如果该电量不大于（小于等于）预设值，则控制单元启动电源单元。当超过预设值时，对该充电汽车充电容易产生过充问题，并导致额外的电能损耗，该过程可对电量超过预设值的充电汽车切断充电电流，减小不必要的能量损失。

本发明采用上述过程，与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明无需建设专用的电动汽车车道，只需要对现有的车道进行改进，设置多个充电区域，不仅降低了实施难度，而且还大大降低了整个建设成本；

2、本发明在电动汽车即将驶入某一充电区域时，则预先准备好，待其驶入该充电区域时，则对其进行充电，驶离该充电区域以后，则关闭充电，上述过程不仅大大节约了成本，还避免了能量损耗，而且其他车辆或者人和动物误闯之后，也不会产生任何安全问题，从而解决了背景技术中阐述的问题；

3、在充电区域上设置控制单元，没有充电时使其休眠，充电时再将其唤醒，同样节约了能耗；

4、控制单元对电动汽车的充电电池的能量进行检测，如果超过一定预设值，则不对该电动汽车继续充电，避免过充问题的产生以及额外的电能损耗。

综上，本发明采用上述方法，不仅具有很高的可行性，而且实施起来更为简单，易于大范围的推广，具有很好的实用性。

具体实施方式

现结合具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明的一种电动汽车的充电方法，包括设置充电发射装置的车道、以及设置充电接收装置的电动汽车；该充电方法包括以下过程：

步骤1：建立无线充电车道，该车道上设置若干个充电区域，相邻充电区域间隔预设距离而设置，各充电区域内铺设充电发射装置，电动汽车上设置充电接收装置；其中，相邻充电区域之间的预设距离可以相同，也可以不同；

步骤2：电动汽车在车道上行驶时，充电发射装置与电动汽车在一定距离内建立通讯连接，充电发射装置从休眠状态唤醒，启动充电，向外发射能量；电动汽车接收充电发射装置发射的能量，并将其转换后存储到充电电池内；

步骤3：电动汽车驶离该充电区域后，则充电发射装置再次进入休眠状态，不再充电。

上述过程中的充电发射装置和充电接收装置可通过电波、感应或者共振实现无线充电。本实施例以采用线圈感应来实现无线充电，则其充电方法具体如下：

步骤1：建立无线充电车道，该车道上设置若干个充电区域，相邻充电区域间隔预设距离而设置，各充电区域内铺设充电发射装置，该充电发射装置包括控制单元、第一通讯单元、电源单元和发射线圈，电源单元接收市电的交流电，通过高频逆变转换成需要的能量，并通过发射线圈发射出去；控制单元控制电源单元的开关；电动汽车上（可设置于汽车的底部）设置充电接收装置，该充电接收装置包括第二通讯单元、接收线圈、能量转换单元和充电电池；接收线圈接收发射线圈发射的能量，并将其通过能量转换单元转换后存储到充电电池内；

步骤2：电动汽车在车道上行驶时，充电发射装置的第一通讯单元与电动汽车的第二通讯单元在一定距离内建立通讯连接，充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，并采集电动汽车的充电电池的电量，如果该电量超过预设值（例如90%），则控制单元不再启动电源单元，继续进入休眠状态；如果该电量不大于（小于等于）预设值，则控制单元启动电源单元；电源单元接收市电的交流电，通过高频逆变转换成需要的能量，并通过发射线圈发射出去；电动汽车的接收线圈接收发射线圈发射的能量，并将其通过能量转换单元转换后存储到充电电池内；

步骤3：电动汽车驶离该充电区域后，则控制单元关闭电源单元，不再充电，控制单元再次进入休眠状态。

上述步骤2中，充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，启动电源单元，具体包括如下过程：充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，并采集（例如根据第一通讯单元和第二通讯单元返回的数据）电动汽车的车速以及该电动汽车与下一充电区域的之间的距离，计算到达充电区域的时间t；然后控制单元在（t-t0）时刻时启动电源单元。其中t0为控制单元的延迟时间，也就是系统的反应时间，可以根据系统额定值预先设定，也可以在实践过程中多次采集以求平均值，或者其他方式来设定。

这样，当电动汽车行驶在车道上时，沿着行驶方向上的最接近的充电区域做好充电准备，待电动汽车通过时对其进行充电，由于功率够大，一个充电区域至少可以充上几秒钟，而电动汽车过去之后，就关闭充电。例如一辆电动汽车车速为60公里，控制单元在其驶入该充电区域前1分钟通知充电区域准备电流输送，当电动汽车驶入时，直接对其充电，而驶出该区域后则切断电流，则该电动汽车完成在该充电区域的充电，如果布置合理，充电汽车一路上都在充电，这样，充电汽车一边行驶一边充电，可真正实现自由充电，而不需要拘泥于一定地段，并且需要等待其充满才能继续为汽车提供动能。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电动汽车的充电方法，包括设置充电发射装置的车道、以及设置充电接收装置的电动汽车；该充电方法包括以下过程：

步骤1：建立无线充电车道，该车道上设置若干个充电区域，相邻充电区域间隔预设距离而设置，各充电区域内铺设充电发射装置，电动汽车上设置充电接收装置；

步骤2：电动汽车在车道上行驶时，充电发射装置与电动汽车在一定距离内建立通讯连接，充电发射装置从休眠状态唤醒，启动充电，向外发射能量；电动汽车接收充电发射装置发射的能量，并将其转换后存储到充电电池内；

步骤3：电动汽车驶离该充电区域后，则充电发射装置再次进入休眠状态，不再充电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的充电方法，其特征在于：该充电方法具体包括如下过程：

步骤1：建立无线充电车道，该车道上设置若干个充电区域，相邻充电区域间隔预设距离而设置，各充电区域内铺设充电发射装置，该充电发射装置包括控制单元、第一通讯单元、电源单元和发射线圈；电动汽车上设置充电接收装置，该充电接收装置包括第二通讯单元、接收线圈、能量转换单元和充电电池；

步骤2：电动汽车在车道上行驶时，充电发射装置的第一通讯单元与电动汽车的第二通讯单元在一定距离内建立通讯连接，充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，启动电源单元，电源单元接收市电的交流电，通过高频逆变转换成需要的能量，并通过发射线圈发射出去；电动汽车的接收线圈接收发射线圈发射的能量，并将其通过能量转换单元转换后存储到充电电池内；

步骤3：电动汽车驶离该充电区域后，则控制单元关闭电源单元，不再充电，控制单元再次进入休眠状态。

3.根据权利要求2所述的电动汽车的充电方法，其特征在于：所述步骤2中，充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，启动电源单元，具体包括如下过程：充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，并采集电动汽车的车速以及该电动汽车与下一充电区域的之间的距离，计算到达充电区域的时间t；然后控制单元在（t-t0）时刻时启动电源单元；其中t0为控制单元的延迟时间。

4.根据权利要求2或3所述的电动汽车的充电方法，其特征在于：所述步骤2中，充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，启动电源单元，还包括如下过程：充电发射装置的控制单元从休眠状态唤醒，并采集电动汽车的充电电池的电量，如果该电量超过预设值，则控制单元不再启动电源单元，继续进入休眠状态；如果该电量不大于预设值，则控制单元启动电源单元。