CN109159679A - 无线充电汽车多导轨动态充电控制系统及其控制方法 - Google Patents

无线充电汽车多导轨动态充电控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无线充电汽车多导轨动态充电控制系统及其控制方法。本发明系统在电动汽车上配置RFID阅读器和定速控制器，设置有由多段导轨组成的电动汽车充电专用通道。专用通道上的入口端设置有调速路段，该路段具有第一RFID标签。第一段导轨设置有第二RFID标签。每段导轨设置有能量投切控制器。本发明方法包含以下步骤：S1：读取第一RFID标签；S2：控制汽车定速行驶；S3：读取第二RFID标签；S4：管理中心算出电动汽车到达和经过每段导轨的时间；S5：能量投切控制器控制导轨发射线圈的开关；S6：检测汽车是否充电，若是，则继续步骤S5；若否，则汽车恢复正常。其显著效果是：实现了电动汽车的动态充电和导轨切换，避免了能源浪费，提高了系统的稳定性。

Description

无线充电汽车多导轨动态充电控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车无线充电技术领域，具体涉及一种无线充电汽车多导轨动态充电控制系统及其控制方法。
背景技术
传统汽车工业已经发展到了技术成熟的程度，新型的电动汽车在近年来随着电力技术的进步，渐渐地展现出了其广阔的发展前景。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通安全法规各项要求的车辆。现阶段电动汽车应用最广泛的车载电源是蓄电池。
随着电动汽车数量的激增，其续航能力不足、充电时间长、基础设施不完善、不能支持远距离出行等缺陷不断显现出来。为了解决这些问题，常见的手段有设置充电站或者增大蓄电池容量等。但是因为接触式充电方法充电时间长、且充电站占地面积大、维护成本高和蓄电池工艺难以在短时间内大幅改进等原因，电动汽车续航不足的问题仍不能得到较好的解决。
而在基于电磁感应原理的电动汽车动态无线供电系统中，发射导轨一般长达数公里甚至数十公里，其中的电流通常为数十千赫兹、数十甚至上百安培的高频交流。如此一来，系统的稳定性和安全性不能得到保障，能源浪费也十分严重。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种无线充电汽车多导轨动态充电控制系统。实现了通过无线电能传输技术向电动汽车充电，更实现了在电动车在行驶情况下的动态智能充电。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种无线充电汽车多导轨动态充电控制系统，其关键在于：在具有无线充电接收系统的电动汽车的车身上配置RFID(射频识别)阅读器和定速控制器，将无线充电发射系统设置为多段分级导轨式并铺设在电动汽车无线充电专用通道上，在所述电动汽车无线充电专用通道上的入口端设置有一段调速路段，调速路段的入口处设置有第一RFID标签，在所述多段分级导轨的第一段导轨的上端设置有第二RFID标签，每一段导轨设置有一个能量投切控制器，所述定速控制器一方面与汽车ECU(车上的电子控制单元)连接，并根据所述RFID阅读器读取到的RFID标签情况控制电动汽车实现定速行驶，另一方面，所述定速控制器与管理中心通过无线通信连接，并通过管理中心控制每一个能量投切控制器实现每一段导轨的无线能量发射状态控制。
可选地，所述定速控制器上连接有用于检测能量接收线圈是否获取到能量的电流检测模块或/和电压检测模块，当定速控制器检测到能量接收线圈未获取到无线能量时，自动解除定速状态。
可选地，所述第一RFID标签和第二RFID标签均为无源标签，采用地埋式分别贴附于调速路段和第一段导轨的前端的正上方，且在所述第一RFID标签和第二RFID标签的周边均设置有防磁材料制成的保护套。
可选地，每一段导轨中的无线能量发射线圈均由励磁线按平面线圈绕制而成，并埋设在电动汽车无线充电专用通道上的地面上。
可选地，每一段导轨的长度相同，相邻两段导轨按照相同的时间间隔进行启停控制。
可选地，每一段导轨的长度不同，相邻两段导轨按照不同的时间间隔进行启停控制。
一种无线充电汽车多导轨动态充电控制系统的控制方法，其关键在于包含以下步骤：
S1：RFID阅读器读取到第一RFID标签的ID(ID指身份标识号码)号，并将其发送至定速控制器；
S2：定速控制器向汽车ECU发出定速行驶控制信号，电动汽车开始调整车速，直至达到预定车速并保持该速度定速行驶；
S3：RFID阅读器读取到第二RFID标签的ID号，并将其发送至定速控制器；
S4：定速控制器向管理中心发出控制信号，管理中心根据电动汽车的定速和每段导轨的长度，计算出电动汽车到达和经过每段导轨的时间；
S5：管理中心在对应的时间点向每段导轨上的能量投切控制器发送控制信号，能量投切控制器在收到控制信号后控制导轨内的无线能量发射线圈打开或者关闭；
S6：能量检测模块检测电动汽车是否处于充电状态，若是，则系统继续步骤S5；若否，则向定速控制器发送充电结束的信号，定速控制器向汽车ECU发送解除控制信号；
S7：汽车解除定速限制，恢复正常行驶。
可选地，所述电动汽车经过每段导轨的时间相同。
可选地，所述电动汽车经过每段导轨的时间不同。
可选地，所述管理中心在控制能量投切控制器关闭最后一段导轨的无线能量发射线圈的同时，向所述定速控制器发送充电完成的信号，定速控制器收到信号后通过控制汽车ECU从而控制电动汽车退出定速行驶，恢复正常行驶。
本发明的显著效果是：本发明实现了电动汽车行驶过程中实时的动态智能充电和多段导轨工作状态的智能切换，避免了通电导轨设置过长或者通电导轨开通过多导致的能源浪费，保证了系统的稳定性和供能的持续性。
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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明所提出系统结构示意图；
图2为本发明所提出系统的控制系统拓扑图；
图3为本发明所提出系统的控制方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的图1～3，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
本实施例实现了一种无线充电汽车多导轨动态充电控制系统，如图1所示：在具有无线充电接收系统的电动汽车1的车身上配置RFID阅读器3和定速控制器2，将无线充电发射系统设置为多段分级导轨式并铺设在电动汽车1无线充电专用通道上，在所述电动汽车1无线充电专用通道上的入口端设置有一段调速路段(图1中阴影部分)，调速路段的入口处设置有第一RFID标签8，在所述多段分级导轨5的第一段导轨5的上端设置有第二RFID标签4，每一段导轨5设置有一个能量投切控制器6，所述定速控制器2一方面与汽车ECU连接，并根据所述RFID阅读器3读取到的RFID标签情况控制电动汽车1实现定速行驶，另一方面，所述定速控制器与管理中心7通过无线通信连接，并通过管理中心7控制每一个能量投切控制器6实现每一段导轨5的无线能量发射状态控制。
其中，所述第一RFID标签8和第二RFID标签4均为无源标签，采用地埋式分别贴附于调速路段和第一段导轨5前端的正上方，且在所述第一RFID标签8和第二RFID标签4的周边均设置有防磁材料制成的保护套。
同样的，上述系统中，每一段导轨5中的无线能量发射线圈均由励磁线按平面线圈绕制而成，并埋设在电动汽车无线充电专用通道上的地面上。而且，每一段导轨的长度相同，相邻两段导轨5按照相同的时间间隔进行启停控制。
所以，当图1所示系统具体实施时：
无线充电汽车多导轨动态充电控制系统的控制系统拓扑结构如图2所示，定速控制器2与管理中心7通过无线通信连接，定速控制器2与RFID阅读器3、能量检测模块和汽车ECU均建立通信连接。图中箭头所指示方向表示系统中信息传递方向，即定速控制器2与管理中心7通过无线通信模块进行双向通信；RFID阅读器3、能量检测模块将读取信息单向发送至定速控制器2；定速控制器3将控制与汽车ECU建立双向通信。
具体实施中，电动汽车1在进入无线充电专用通道之前行驶速度为V1km/h，在进入无线充电专用通道之后的行驶速度为V2km/h，其中，V1≠V2。电动汽车1在进入到调速路段后，RFID阅读器3读取到第一RFID标签8的ID号并向定速控制器2发送该信息，定速控制器2开始控制电动汽车1进行调整车速。若V1<V2，定速控制器2则控制电动汽车1开始适应性加速；若V1>V2，定速控制器2则控制电动汽车1减速。两种情况均使电动汽车1在行驶到进入专用通道时，行驶速度调整到定速V2km/h并一直保持到完全通过该专用通道。
在驶入该专用通道后，RFID阅读器3读取到第二RFID标签4的ID号并向定速控制器2发送该信息，定速控制器2向管理中心7发送电动汽车1驶入专用通道的信号。管理中心7在收到信号之后，立即开始控制每条导轨5上的能量投切控制器6。首先，管理中心7根据通道每条导轨5长度l和电动汽车1的行驶速度V2km/h，计算出电动汽车1从驶上第一段导轨5一直到完全走出专用通道所有n段导轨5所用时间T和在每一段导轨5上所用时间t，并根据所计算出的时间控制所有n段导轨5内无线能量发射线圈的开关顺序，如图3所示，其具体步骤如下：
S1：计算出和
S2：记电动汽车1驶入专用通道的时间点即RFID阅读器3读取到第二RFID标签4的时间点为t0，管理中心7控制第i段导轨5的能量投切控制器6在ti时刻打开无线能量发射线圈，其中ti＝t0+(i-1)×t；
S3：管理中心7控制第i段导轨5的能量投切控制器6在ti+1时刻关闭无线能量发射线圈，其中ti+1＝t0+i×t；
S4：管理中心7在T+t0时间点处控制最后一段导轨5的能量投切控制器6关闭其无线能量发射线圈，即关闭所有无线能量发射线圈，同时向定速控制器2发送解除控制信号，定速控制器2接触电动汽车1的定速控制，电动汽车1恢复正常行驶；
S5：作为步骤S4的一种补充，所述定速控制器2上连接有用于检测能量接收线圈是否获取到能量的电流检测模块或/和电压检测模块，当定速控制器2检测到能量接收线圈未获取到无线能量时，自动解除定速状态。
可选地，每一段导轨5的长度不同，相邻两段导轨按照不同的时间间隔进行启停控制。此时，系统的基本控制流程与上述情况相同，仅仅只是电动汽车1在每段导轨5上运行的时间有所差别。
综上所述，本发明实现了电动汽车行驶过程中实时的动态智能充电和多段导轨工作状态的智能切换，避免了通电导轨设置过长或者通电导轨开通过多导致的能源浪费，保证了系统的稳定性和供能的持续性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种无线充电汽车多导轨动态充电控制系统，其特征在于：在具有无线充电接收系统的电动汽车的车身上配置RFID阅读器和定速控制器，将无线充电发射系统设置为多段分级导轨式并铺设在电动汽车无线充电专用通道上，在所述电动汽车无线充电专用通道上的入口端设置有一段调速路段，调速路段的入口处设置有第一RFID标签，在所述多段分级导轨的第一段导轨的上端设置有第二RFID标签，每一段导轨设置有一个能量投切控制器，所述定速控制器一方面与汽车ECU连接，并根据所述RFID阅读器读取到的RFID标签情况控制电动汽车实现定速行驶，另一方面，所述定速控制器与管理中心通过无线通信连接，并通过管理中心控制每一个能量投切控制器实现每一段导轨的无线能量发射状态控制。
2.根据权利要求1所述的无线充电汽车多导轨动态充电控制系统，其特征在于：所述定速控制器上连接有用于检测能量接收线圈是否获取到能量的电流检测模块或/和电压检测模块，当定速控制器检测到能量接收线圈未获取到无线能量时，自动解除定速状态。
3.根据权利要求1所述的无线充电汽车多导轨动态充电控制系统，其特征在于：所述第一RFID标签和第二RFID标签均为无源标签，采用地埋式分别贴附于调速路段和第一段导轨前端的正上方，且在所述第一RFID标签和第二RFID标签的周边均设置有防磁材料制成的保护套。
4.根据权利要求1所述的无线充电汽车多导轨动态充电控制系统，其特征在于：每一段导轨中的无线能量发射线圈均由励磁线按平面线圈绕制而成，并埋设在电动汽车无线充电专用通道上的地面上。
5.根据权利要求1所述的无线充电汽车多导轨动态充电控制系统，其特征在于：所述导轨的长度相同，相邻两段导轨按照相同的时间间隔进行启停控制。
6.根据权利要求1所述的无线充电汽车多导轨动态充电控制系统，其特征在于：所述导轨的长度不同，相邻两段导轨按照不同的时间间隔进行启停控制。
7.如权利要求2所述的无线充电汽车多导轨动态充电控制系统的控制方法，其特征在于包含以下步骤：
S1：RFID阅读器读取到第一RFID标签的ID号，并将其发送至定速控制器；
S2：定速控制器向汽车ECU发出定速行驶控制信号，电动汽车开始调整车速，直至达到预定车速并保持该速度定速行驶；
S3：RFID阅读器读取到第二RFID标签的ID号，并将其发送至定速控制器；
S4：定速控制器向管理中心发出含有电动汽车自身信息的控制信号，管理中心根据电动汽车的定速和每段导轨的长度，计算出电动汽车到达和经过每段导轨的时间；
S5：管理中心在对应的时间点向每段导轨上的能量投切控制器发送控制信号，能量投切控制器在收到控制信号后控制导轨内的无线能量发射线圈打开或者关闭；
S6：能量检测模块检测电动汽车是否处于充电状态，若是，则系统继续步骤S5；若否，则向定速控制器发送充电结束的信号，定速控制器向汽车ECU发送解除控制信号；
S7：汽车解除定速限制，恢复正常行驶。
8.根据权利要求7所述的无线充电汽车多导轨动态充电控制系统的控制方法，其特征在于：所述电动汽车经过每段导轨的时间相同。
9.根据权利要求7所述的无线充电汽车多导轨动态充电控制系统的控制方法，其特征在于：所述电动汽车经过每段导轨的时间不同。
10.根据权利要求7所述的无线充电汽车多导轨动态充电控制系统的控制方法，其特征在于：所述管理中心在控制能量投切控制器关闭最后一段导轨的无线能量发射线圈的同时，向所述定速控制器发送充电完成的信号，定速控制器收到信号后通过控制汽车ECU从而控制电动汽车退出定速行驶，恢复正常行驶。
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