CN109159710A - 基于车辆定速行驶的动态无线充电系统 - Google Patents

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肖静
吴敏
杨艺云
祝文姬
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韩帅
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Abstract

本发明公开了一种基于车辆定速行驶的动态无线充电系统，该系统在电动汽车上配置一个RFID标签和一个定速控制器，将无线充电发射系统设为由多段导轨组成的无线充电专用通道。其中，每段导轨设置一个能量投切控制器，用于控制导轨线圈的能量发射状态；第一段导轨的前端还设置有一个RFID阅读器。当RFID阅读器读取到RFID标签时，向管理中心发送RFID标签ID号，管理中心根据收到消息确定车辆的定速值以及每段导轨的无线能量发射功率和启动时间。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。

Description

基于车辆定速行驶的动态无线充电系统
技术领域
本发明涉及电动汽车无线充电技术领域，具体设计一种基于车辆定速行驶的动态无线充电系统。
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，本发明提出了一种基于车辆定速行驶的动态无线充电系统。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：
一种基于车辆定速行驶的动态无线充电系统，其关键在于：在具有无线充电接收系统的电动汽车的车身配置一个RFID(射频识别)标签和一个定速控制器，将无线充电发射系统设为由多段导轨组成的电动汽车无线充电专用通道，所述专用通道的第一段导轨的前端设置一个RFID阅读器，且所述RFID阅读器、定速控制器分别与管理中心通过无线通信连接；每一段导轨还设置有一个能量投切控制器，所述能量投切控制器用于控制导轨线圈的能量发射状态，且与所述管理中心采用无线通信连接；当位于第一段导轨前端的RFID阅读器读取到电动汽车上的RFID标签时，向管理中心发送所读取到的RFID标签ID号(ID指身份标识号码)，所述管理中心根据所述RFID标签ID号所绑定的车辆信息确定车辆的定速值以及每一段导轨的无线能量发射功率和启动时间，该管理中心一方面将车辆的定速值发送至定速控制器实现车辆定速行驶，另一方面将每一段导轨的无线能量发射功率和启动时间发送至每一段导轨对应的能量投切控制器实现动态无线充电控制。
可选地，所述管理中心还根据所述RFID标签ID号所绑定的车辆信息确定车辆的定速行驶限制时间，并连同所述定速值一起发送给所述定速控制器。
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RFID标签为无源标签，并贴附在电动汽车底盘上，每一段导轨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的地面上。
可选地，所述RFID阅读器采用地埋式，并位于第一段导轨前端的正上方，在所述RFID阅读器的周边设置有防磁材料制成的保护套，使其不受周围强烈磁场影响。
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。
本发明的显著效果是：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在导轨长度不相同的情况下的结构示意图。
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1～2，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。
实施例1：
本实施例实现了一种基于车辆定速行驶的动态无线充电系统，如图1所示，其关键在于：在具有无线充电接收系统的电动汽车1的车身配置一个RFID标签3和一个定速控制器2，将无线充电发射系统设为由多段导轨5组成的电动汽车1无线充电专用通道，所述专用通道的第一段导轨5的前端设置一个RFID阅读器4，且所述RFID阅读器4、定速控制器2分别与管理中心7通过无线通信连接；每一段导轨5还设置有一个能量投切控制器6，所述能量投切控制器6用于控制导轨5线圈的能量发射状态，且与所述管理中心7采用无线通信连接；当位于第一段导轨5前端的RFID阅读器4读取到电动汽车1上的RFID标签3时，向管理中心7发送所读取到的RFID标签3ID号，所述管理中心7根据所述RFID标签3ID号所绑定的车辆信息确定车辆的定速值以及每一段导轨5的无线能量发射功率和启动时间，该管理中心7一方面将车辆的定速值发送至定速控制器2实现车辆定速行驶，另一方面将每一段导轨5的无线能量发射功率和启动时间发送至每一段导轨5对应的能量投切控制器6实现动态无线充电控制。
本实施例中所述管理中心7还根据所述RFID标签3ID号所绑定的车辆信息确定车辆的定速行驶限制时间，并连同所述定速值一起发送给所述定速控制器2。
所述RFID标签3为无源标签，并贴附在电动汽车1底盘上，每一段导轨5均由励磁线按平面线圈绕制而成，并埋设在电动汽车1无线充电专用通道的地面上。与此同时，所述RFID阅读器4采用地埋式，并位于第一段导轨5前端的正上方，在所述RFID阅读器4的周边还设置有防磁材料制成的保护套，使其不受周围强烈磁场影响。
本实施例中，每一段导轨5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。故电动汽车1照设定速度V1km/h定速驶入该专用通道。所述管理中心7根据通道每条导轨5长度l和电动汽车1的行驶速度V1km/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，其步骤如下：
S1：计算和
S2：记电动汽车1驶入专用通道的时间点即RFID阅读器4读取到RFID标签3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，控制电动汽车1恢复正常行驶。
S5：同时，作为步骤S4的补充，所述定速控制器2上还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。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例中每一段导轨5的长度各不相同，如图2所示。因此在本实施例中，电动汽车1的行驶速度为V2km/h，专用通道中共有n段导轨5，每段导轨5的长度为li(1≤i≤n)。管理中心7对导轨5中的能量投切控制器6的控制步骤如下：
S1：计算出电动汽车1经过每段导轨5的时间为
S2：记电动汽车1驶入专用通道的时间点即RFID阅读器4读取到RFID标签3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+t1+t2+…+ti-1，其中1<i<n，t1＝t0；
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；
S4：管理中心7在时间点处控制最后一段导轨5的能量投切控制器6关闭无线能量发射线圈，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，控制电动汽车1恢复正常行驶；
S5：同时，作为步骤S4的补充，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。
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 (7)

1.一种基于车辆定速行驶的动态无线充电系统，其特征在于：在具有无线充电接收系统的电动汽车的车身配置一个RFID标签和一个定速控制器，将无线充电发射系统设为由多段导轨组成的电动汽车无线充电专用通道，所述专用通道的第一段导轨的前端设置一个RFID阅读器，且所述RFID阅读器、定速控制器分别与管理中心通过无线通信连接；每一段导轨还设置有一个能量投切控制器，所述能量投切控制器用于控制导轨线圈的能量发射状态，且与所述管理中心采用无线通信连接；当位于第一段导轨前端的RFID阅读器读取到电动汽车上的RFID标签时，向管理中心发送所读取到的RFID标签ID号，所述管理中心根据所述RFID标签ID号所绑定的车辆信息确定车辆的定速值以及每一段导轨的无线能量发射功率和启动时间，该管理中心一方面将车辆的定速值发送至定速控制器实现车辆定速行驶，另一方面将每一段导轨的无线能量发射功率和启动时间发送至每一段导轨对应的能量投切控制器实现动态无线充电控制。
2.根据权利要求1所述的基于车辆定速行驶的动态无线充电系统，其特征在于：所述管理中心还根据所述RFID标签ID号所绑定的车辆信息确定车辆的定速行驶限制时间，并连同所述定速值一起发送给所述定速控制器。
3.根据权利要求1所述的基于车辆定速行驶的动态无线充电系统，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。
4.根据权利要求1所述的基于车辆定速行驶的动态无线充电系统，其特征在于：所述RFID标签为无源标签，并贴附在电动汽车底盘上，每一段导轨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的地面上。
5.根据权利要求4所述的基于车辆定速行驶的动态无线充电系统，其特征在于：所述RFID阅读器采用地埋式，并位于第一段导轨前端的正上方，在所述RFID阅读器的周边设置有防磁材料制成的保护套。
6.根据权利要求1所述的基于车辆定速行驶的动态无线充电系统，其特征在于：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。
7.根据权利要求1所述的基于车辆定速行驶的动态无线充电系统，其特征在于：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。
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