CN107176045A - 用于车辆的动态感应无线充电系统和车辆的充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于车辆的动态感应无线充电系统和车辆的充电系统，包括：位置传感器用于检测车辆的车轮位置信息；线圈切换控制系统用于根据车轮位置信息控制发射线圈组中相应的发射线圈的状态；电源柜用于根据发射线圈组中相应的发射线圈的状态提供电能，并为车辆充电；交流侧计量器用于计算车辆经过每个无线充电区域产生的交流侧电量，并将每个无线充电区域产生的交流侧电量通过地面控制与远传模块发送给充电管理云平台；充电管理云平台用于根据每个无线充电区域产生的交流侧电量得到交流侧总电量，可以避免车辆在充电过程中等待的问题，同时不需要搭载车载电池，就可以实现续航，从而减少车身重量，避免由于电池回收造成的二次污染。

Description

用于车辆的动态感应无线充电系统和车辆的充电系统
技术领域
本发明涉及电动车辆技术领域，尤其是涉及用于车辆的动态感应无线充电系统和车辆的充电系统。
背景技术
动态无线供电技术即利用地面无线供电发射端对移动中的电动车辆行无线充电，实现电动车的续航。
目前的电动车无线供电主要采取的是定点补充电量的方式。就是在某些固定的位置设置固定的充电桩，在两个充电桩之间通过车载电池解决续航的问题。
这样会使汽车行驶一段时间后，再停下来进行充电，且充电时需要等待一定的时间；如果想要续航时间长，车辆需要搭载体积庞大的车载电池，而且由于电池的老化需要更换电池带来成本问题以及环境污染问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供用于车辆的动态感应无线充电系统和车辆的充电系统，可以避免车辆在充电过程中等待的问题，同时不需要搭载车载电池，就可以实现续航，从而减少车身重量，避免由于电池回收造成的二次污染。
第一方面，本发明实施例提供了用于车辆的动态感应无线充电系统，包括：多个无线充电发射单元、多个电能计量系统、多个地面控制与远传模块和充电管理云平台，其中，所述无线充电发射单元包括线圈切换控制柜、电源柜、位置传感器和发射线圈组，所述线圈切换控制柜包括线圈切换控制系统，所述电能计量系统包括交流侧计量器；
所述位置传感器，用于检测所述车辆的车轮位置信息；
所述线圈切换控制系统，用于根据所述车轮位置信息控制所述发射线圈组中相应的发射线圈的状态；
所述电源柜，用于根据所述发射线圈组中相应的发射线圈的状态提供电能，并为所述车辆充电；
所述交流侧计量器，用于计算所述车辆经过每个无线充电区域产生的交流侧电量，并将每个所述无线充电区域产生的所述交流侧电量通过所述地面控制与远传模块发送给所述充电管理云平台；
所述充电管理云平台，用于根据每个所述无线充电区域产生的所述交流侧电量得到交流侧总电量，并将所述交流侧总电量发送给不停车电子收费系统ETC。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述车轮的位置信息包括前轮的位置信息以及所述前轮与后轮之间的位置信息，所述线圈切换控制系统，还用于根据所述前轮的位置信息和所述车辆已经行驶过的位置信息控制相应的所述发射线圈为关闭状态，以及根据所述前轮与所述后轮之间的位置信息控制对应的所述发射线圈为工作状态。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述发射线圈组包括多个发射线圈，所述线圈切换控制系统，还用于在所述车辆经过每个所述无线充电区域的情况下，使多个所述发射线圈处于所述工作状态。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述发射线圈组包括十二个发射线圈，所述线圈切换控制系统，还用于在所述车辆经过每个所述无线充电区域的情况下，使四个所述发射线圈处于所述工作状态，其中，每个所述发射线圈的功率为30KW。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述电能计量系统还包括直流侧计量器；
所述直流侧计量器，与所述车辆的车载端无线充电系统的输出端相连接，用于获取所述车载端无线充电系统输出的直流电量，并将所述直流电量通过车载通信控制单元发送给所述充电管理云平台。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述充电管理云平台，还用于根据所述交流侧总电量和所述直流电量，计算充电效率。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述ETC，用于根据所述交流侧总电量进行费用结算。
第二方面，本发明实施例还提供了车辆的充电系统，包括如上所述的用于车辆的动态感应无线充电系统，还包括车载端无线充电系统，所述车载端无线充电系统设置在所述车辆上。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述车载端无线充电系统包括车载控制与远传模块、车载电池、拾取线圈、阻抗匹配电路、同步整流单元和直流-直流DC/DC变换器。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，电能计量系统中的直流侧计量器与所述DC/DC变换器的输出端相连接。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述拾取线圈的数量为多个。
结合第二方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述拾取线圈的数量为1～3个。
本发明实施例提供了用于车辆的动态感应无线充电系统和车辆的充电系统，多个无线充电发射单元、多个电能计量系统、多个地面控制与远传模块和充电管理云平台，其中，无线充电发射单元包括线圈切换控制柜、电源柜、位置传感器和发射线圈组，线圈切换控制柜包括线圈切换控制系统，电能计量系统包括交流侧计量器；位置传感器用于检测车辆的车轮位置信息；线圈切换控制系统用于根据车轮位置信息控制发射线圈组中相应的发射线圈的状态；电源柜用于根据发射线圈组中相应的发射线圈的状态提供电能，并为车辆充电；交流侧计量器用于计算车辆经过每个无线充电区域产生的交流侧电量，并将每个无线充电区域产生的交流侧电量通过地面控制与远传模块发送给充电管理云平台；充电管理云平台，用于根据每个无线充电区域产生的交流侧电量得到交流侧总电量，并将交流侧总电量发送给不停车电子收费系统ETC，可以避免车辆在充电过程中等待的问题，同时不需要搭载车载电池，就可以实现续航，从而减少车身重量，避免由于电池回收造成的二次污染。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的用于车辆的动态感应无线充电系统示意图；
图2为本发明实施例一提供的无线充电发射单元示意图之一；
图3为本发明实施例一提供的用于车辆的动态感应无线充电系统的工作原理示意图；
图4为本发明实施例一提供的无线充电发射单元示意图之二；
图5为本发明实施例二提供的车载端无线充电系统结构示意图；
图6为本发明实施例三提供的充电管理云平台应用示意图。
图标：
10-无线充电发射单元；20-电能计量系统；30-地面控制与远传模块；40-发射线圈组；50-充电管理云平台；60-车载端无线充电系统；12-位置传感器；13-线圈切换控制柜；14-高频逆变电源柜；15-直流电源柜。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例进行详细介绍。
实施例一：
图1为本发明实施例一提供的用于车辆的动态感应无线充电系统示意图。
参照图1，该系统包括多个无线充电发射单元10、多个电能计量系统20、多个地面控制与远传模块30和充电管理云平台50，还包括车辆识别系统和监控系统。
参照图2，无线充电发射单元10包括线圈切换控制柜13、电源柜、位置传感器12和发射线圈组40，其中，电源柜包括4个高频逆变电源柜14和1个直流电源柜15，其中，发射线圈组40包括12个发射线圈，每个发射线圈配置相应的位置传感器12；
线圈切换控制柜13包括线圈切换控制系统，电能计量系统20包括交流侧计量器；
位置传感器12，用于检测车辆的车轮位置信息；
这里，位置传感器12检测车辆的车轮位置信息，车轮位置信息即为车辆前轮行进的位置信息。
线圈切换控制系统，用于根据所述车轮位置信息控制所述发射线圈组40中相应的发射线圈的状态；
电源柜，用于根据发射线圈组40中相应的发射线圈的状态提供电能，并为车辆充电；
交流侧计量器，用于计算所述车辆经过每个无线充电区域产生的交流侧电量，并将每个所述无线充电区域产生的所述交流侧电量通过所述地面控制与远传模块30发送给所述充电管理云平台50；
这里，电能计量系统20包括交流侧计量器和直流侧计量器两部分，交流侧计量采用ACDC输入端，以及采用国网指定的三相多功能电能表，并通过地面控制与远传模块30读取交流侧电量并上传到充电管理云平台50；直流侧计量车载设备采用DCDC变换器输出端，以及采用国网指定的直流电能表，并通过车载通信控制单元读取直流测电量上传到充电管理云平台50。
充电管理云平台50，用于根据每个无线充电区域产生的交流侧电量得到交流侧总电量，并将交流侧总电量发送给ETC(Electronic Toll Collection，不停车收费系统)。
这里，ETC在车辆驶出无线充电区域出口时自动结算。ETC用于根据交流侧总电量进行费用结算。
充电管理云平台50还可以采集车辆的身份信息，其中，身份信息可以为车牌信息。
进一步的，车轮的位置信息包括前轮的位置信息以及所述前轮与后轮之间的位置信息，线圈切换控制系统，还用于根据前轮的位置信息和车辆已经行驶过的位置信息控制相应的发射线圈为关闭状态，以及根据前轮与后轮之间的位置信息控制对应的发射线圈为工作状态。
具体地，线圈切换控制系统根据车轮位置信息控制发射线圈的工作，控制车辆前轮行进位置的发射线圈及已行驶过的发射线圈为关闭状态，控制车辆前轮与后轮之间位置对应的4个发射线圈为工作状态。在保持车辆行进期间，地面同时有4个发射线圈处于工作状态。其中，每个发射线圈功率为30KW，发射功率为120KW。
在图2中，发射线圈组40包括12个发射线圈，一个线圈切换控制柜13控制12个发射线圈的切换，12个发射线圈的排列顺序(即为车辆前进的顺序)为：1-1、2-1、3-1、4-1、1-2、2-2、3-2、4-2、1-3、2-3、3-3、4-3，当车轮位于1-2发射线圈位置时，1-1、2-1、3-1、4-1发射线圈为工作状态；
当车轮由1-2发射线圈行驶至2-2发射线圈位置时，由线圈切换控制柜13控制1-1发射线圈关闭，1-2发射线圈进入工作状态，此时2-1、3-1、4-1、1-2，4个发射线圈均为工作状态；
当车轮由2-2发射线圈行驶至3-2发射线圈位置时，由线圈切换控制柜13控制2-1发射线圈关闭，2-2发射线圈进入工作状态，此时3-1、4-1、1-2、2-2，4个发射线圈为工作状态，以此类推。
进一步的，发射线圈组40包括多个发射线圈，线圈切换控制系统，还用于在车辆经过每个无线充电区域的情况下，使多个发射线圈处于工作状态。
参照图3，发射线圈组40包括12个发射线圈，线圈切换控制系统在车辆经过每个无线充电区域的情况下，使四个发射线圈处于工作状态，其中，每个发射线圈的功率为30KW。
具体地，参照图4，由图4(a)和图4(b)所示，图4(a)为俯视图，图4(b)为剖视图，无线充电发射单元10在安装时，发射线圈外层设置聚合物材料层，聚合物材料层下方及两侧一定距离处设置有电磁屏蔽层，该电磁屏蔽层可为铁氧体材料。
进一步的，电能计量系统20还包括直流侧计量器；
直流侧计量器，与车辆的车载端无线充电系统60的输出端相连接，用于获取车载端无线充电系统60输出的直流电量，并将直流电量通过车载通信控制单元发送给充电管理云平台50。
进一步的，充电管理云平台50，还用于根据交流侧总电量和直流电量，计算充电效率。
实施例二：
图5为本发明实施例二提供的车载端无线充电系统结构示意图。
参照图5，车辆的充电系统包括如上所述的车辆的移动式无线充电系统，还包括车载端无线充电系统60，车载端无线充电系统60设置在车辆上。
车载端无线充电系统60包括车载控制与远传模块、车载电池、拾取线圈、阻抗匹配电路、同步整流单元和直流-直流DC/DC变换器。直流侧计量器与所述DC/DC变换器的输出端相连接。
拾取线圈的数量可以为多个，具体为1～3个，每个拾取线圈功率40KW，可根据接收功率的不同，配置不同数量的拾取线圈数量，可选配1个或者2个。
实施例三：
图6为本发明实施例三提供的充电管理云平台应用示意图。
参照图6，充电管理云平台50根据每个无线充电区域产生的交流侧电量得到交流侧总电量，并将交流侧总电量发送给ETC，ETC在车辆驶出无线充电区域出口时自动结算。ETC用于根据交流侧总电量进行费用结算。
充电管理云平台50可以进行便捷的支付结算、实时的充电服务、充电能效的管理、基于数据的诊断与维保、基于数据的分析与规划、车队能效管理、充电引导与出行规划等。
本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种用于车辆的动态感应无线充电系统，其特征在于，包括：多个无线充电发射单元、多个电能计量系统、多个地面控制与远传模块和充电管理云平台，其中，所述无线充电发射单元包括线圈切换控制柜、电源柜、位置传感器和发射线圈组，所述线圈切换控制柜包括线圈切换控制系统，所述电能计量系统包括交流侧计量器；
所述位置传感器，用于检测所述车辆的车轮位置信息；
所述线圈切换控制系统，用于根据所述车轮位置信息控制所述发射线圈组中相应的发射线圈的状态；
所述电源柜，用于根据所述发射线圈组中相应的发射线圈的状态提供电能，并为所述车辆充电；
所述交流侧计量器，用于计算所述车辆经过每个无线充电区域产生的交流侧电量，并将每个所述无线充电区域产生的所述交流侧电量通过所述地面控制与远传模块发送给所述充电管理云平台；
所述充电管理云平台，用于根据每个所述无线充电区域产生的所述交流侧电量得到交流侧总电量，并将所述交流侧总电量发送给不停车电子收费系统ETC。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的动态感应无线充电系统，其特征在于，所述车轮的位置信息包括前轮的位置信息以及所述前轮与后轮之间的位置信息，所述线圈切换控制系统，还用于根据所述前轮的位置信息和所述车辆已经行驶过的位置信息控制相应的所述发射线圈为关闭状态，以及根据所述前轮与所述后轮之间的位置信息控制对应的所述发射线圈为工作状态。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的动态感应无线充电系统，其特征在于，所述发射线圈组包括多个发射线圈，所述线圈切换控制系统，还用于在所述车辆经过每个所述无线充电区域的情况下，使多个所述发射线圈处于所述工作状态。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的动态感应无线充电系统，其特征在于，所述发射线圈组包括十二个发射线圈，所述线圈切换控制系统，还用于在所述车辆经过每个所述无线充电区域的情况下，使四个所述发射线圈处于所述工作状态，其中，每个所述发射线圈的功率为30KW。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的动态感应无线充电系统，其特征在于，所述电能计量系统还包括直流侧计量器；
所述直流侧计量器，与所述车辆的车载端无线充电系统的输出端相连接，用于获取所述车载端无线充电系统输出的直流电量，并将所述直流电量通过车载通信控制单元发送给所述充电管理云平台。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的动态感应无线充电系统，其特征在于，所述充电管理云平台，还用于根据所述交流侧总电量和所述直流电量，计算充电效率。
7.根据权利要求1所述的用于车辆的动态感应无线充电系统，其特征在于，所述ETC，用于根据所述交流侧总电量进行费用结算。
8.一种车辆的充电系统，其特征在于，包括权利要求1至权利要求7任一项所述的用于车辆的动态感应无线充电系统，还包括车载端无线充电系统，所述车载端无线充电系统设置在所述车辆上。
9.根据权利要求8所述的车辆的充电系统，其特征在于，所述车载端无线充电系统包括车载控制与远传模块、车载电池、拾取线圈、阻抗匹配电路、同步整流单元和直流-直流DC/DC变换器。
10.根据权利要求9所述的车辆的充电系统，其特征在于，电能计量系统中的直流侧计量器与所述DC/DC变换器的输出端相连接。
11.根据权利要求9所述的车辆的充电系统，其特征在于，所述拾取线圈的数量为多个。
12.根据权利要求11所述的车辆的充电系统，其特征在于，所述拾取线圈的数量为1～3个。
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