CN109532526A - 地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统及控制方法 - Google Patents

地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统，该系统在电动汽车车身设置功率拾取线圈和位置检测电路发射端；将无线充电发射系统设为多段导轨式，每一段导轨均设置有功率发射线圈、控制电路以及位置检测电路接收端。每段导轨所对应的控制电路接收当前导轨的两个位置检测电路接收端的电磁信号。位置检测电路接收端接收到电磁信号时，将该信号输入所述控制电路，控制电路控制导轨的开闭。本发明所提出的系统及其控制方法具有较高的灵敏度、较快的响应速度，不仅实现了车辆行驶过程中的定位、判断行驶方向等功能，还实现了电动汽车的动态智能化充电，降低了相应无线充电系统导轨上的能量损耗，保证其稳定可靠的运行。

Description

地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车无线充电技术领域，具体涉及一种地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统及控制方法。
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。
随着电动汽车的大范围普及，如何电动汽车的充电难问题逐渐成为整个行业的应用难题。在动态无线充电领域，电动汽车在高速行驶中的导轨切换是一个很大的问题。当汽车行驶在充电区域时，对应的导轨要及时地开通与关断，以确保车辆下方的导轨能正常传输能量，而其他区域的导轨则处于待机状态，减少能量损耗。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统及控制方法。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：
首先，提出一种地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统，其关键在于：在具有无线充电接收系统的电动汽车上设置功率拾取线圈和位置检测电路发射端；将无线充电发射系统设为多段导轨式，每一段导轨均设置有功率发射线圈、控制电路以及位置检测电路接收端；所述位置检测电路发射端设置有两个，分别位于功率拾取线圈的前、后两端；所述位置检测电路接收端设置有两个，分别位于每段导轨的前、后两端；每段导轨所对应的控制电路接收位于当前导轨前、后两端的位置检测电路接收端的电磁信号；所述位置检测电路接收端接收到位置检测电路发射端所发送的电磁信号时，将该电磁信号输入所述控制电路中，控制电路通过对所述电磁信号的分析判断出电动汽车的位置，从而控制导轨中功率发射线圈的开闭。
可选地，位于所述功率拾取线圈后端位置的检测电路发射端与所述功率拾取线圈相邻设置，位于所述功率拾取线圈前端位置的检测电路发射端与所述功率拾取线圈之间预留有一段距离。
可选地，所述控制电路包括输出检测电路和开关控制电路。
可选地，所述位置检测电路发射端包含高频逆变电路和位置检测发射线圈；所述位置检测电路接收端包含位置检测接收线圈，且所述位置检测发射线圈与所述位置检测接收线圈相互耦合传输电磁信号。
可选地，所述位置检测发射线圈与所述位置检测接收线圈之间以高频交流电磁信号为媒介传递位置检测信息。
进一步地，本发明还提出了一种地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统的控制方法，其关键在于包含以下步骤：
S1：将位于当前导轨前端的位置检测电路接收端作为控制电路的第一输入端，将位于当前导轨后端的或第二段导轨前端的位置检测电路接收端作为控制电路的第二输入端，位置检测电路发射端实时发射电磁信号；
S2：判断第一输入端和第二输入端谁先接收到位置检测电路发射端发射的电磁信号，如果第一输入端先收到位置检测电路发射端发射的电磁信号，则进入步骤S3；如果第二输入端先收到位置检测电路发射端发射的电磁信号，则进入步骤S4；
S3：在第一输入端收到功率拾取线圈前端的位置检测电路发射端发射的电磁信号时，控制电路开通当前导轨的电源，使其功率发射线圈向外发射无线能量信号；在第二输入端收到功率拾取线圈后端的位置检测电路发射端发射的电磁信号时，控制电路断开当前导轨的电源，使其功率发射线圈停止向外发射无线能量信号；
S4：在第二输入端收到功率拾取线圈前端的位置检测电路发射端发射的电磁信号时，控制电路开通当前导轨的电源，使其功率发射线圈向外发射无线能量信号；在第一输入端收到功率拾取线圈后端的位置检测电路发射端发射的电磁信号时，控制电路断开当前导轨的电源，使其功率发射线圈停止向外发射无线能量信号。
可选地，功率拾取线圈前端的位置检测电路发射端和后端的位置检测电路发射端发射的电磁信号不同。
可选地，功率拾取线圈前端的位置检测电路发射端和后端的位置检测电路发射端发射的电磁信号相同，控制电路的第一输入端和第二输入端通过统计获取电磁信号的次数来判断电动汽车所处的位置。
本发明的显著效果是：本发明所提出的系统及其控制方法具有较高的灵敏度、较快的响应速度，能够实现在车辆行驶过程中对车辆进行定位、判断车辆行驶方向且正确的开通和关断相应的导轨的功能。本发明还降低了相应无线充电系统导轨上的能量损耗，并保证其稳定可靠的运行。
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示意图；
图2为位置检测电路与控制电路的电路连接示意图；
图3为本发明具体实施例所提出控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本实施例实现了一种地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统，如图1所示，在具有无线充电接收系统的电动汽车1上设置功率拾取线圈3和位置检测电路发射端2；将无线充电发射系统设为多段导轨式，每一段导轨5均设置有功率发射线圈、控制电路6以及位置检测电路接收端4；所述位置检测电路发射端2设置有两个，分别位于功率拾取线圈3的前、后两端；所述位置检测电路接收端4设置有两个，分别位于每段导轨5的前、后两端。所述控制电路6接收位于当前导轨5前、后两端的位置检测电路接收端4的电磁信号。当所述位置检测电路接收端4接收到位置检测电路发射端2所发送的电磁信号时，将该电磁信号输入所述控制电路6中，控制电路6通过对所述电磁信号的分析判断出电动汽车的位置，从而控制导轨中功率发射线圈的开闭。
通过图1可以看出，鉴于信息检测和传输的时间考虑，位于所述功率拾取线圈3后端位置的位置检测电路发射端2与所述功率拾取线圈3相邻设置，位于所述功率拾取线圈前端位置的检测电路发射端与所述功率拾取线圈之间预留有一段距离。这样设计，当功率拾取线圈前端位置的检测电路发射端发出的信息成功识别和处理后，电动汽车即可移动到功率发射线圈的正上方，此时启动功率发射线圈，即可正常传输能量，一旦收到功率拾取线圈后端位置的检测电路发射端发出的信号时，表示电动汽车已经驶出功率发射线圈，因此相邻设置即可立刻关闭功率发射线圈。
通过图2可以看出，具体实施时，控制电路6包括输出检测电路和开关控制电路，所述位置检测电路发射端2包含高频逆变电路和位置检测发射线圈；所述位置检测电路接收端4包含位置检测接收线圈，且所述位置检测发射线圈与所述位置检测接收线圈相互耦合传输电磁信号。在具体实施时，所述位置检测发射线圈与所述位置检测接收线圈之间以高频交流电磁信号为媒介传递位置检测信息。
如图2所示，所述位置检测电路与控制电路6相连接。高频逆变电路产生一个高频交流信号，通过位置检测线圈的发射端与接收端之间的传递，将信号传递到输出检测电路中，经过输出检测电路的分析判定，得出控制信号，控制电路6根据该控制信号控制导轨5内功率发射线圈的打开与关闭。
结合上述系统，本实施例还提供一种地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统的控制方法，包含以下步骤：
S1：将位于当前导轨5前端的位置检测电路接收端4作为控制电路6的第一输入端，将位于当前导轨5后端的位置检测电路接收端4作为控制电路6的第二输入端，位置检测电路发射端2实时发射电磁信号；
S2：判断第一输入端和第二输入端谁先接收到位置检测电路发射端2发射的电磁信号，如果第一输入端先收到位置检测电路发射端2发射的电磁信号，则进入步骤S3；如果第二输入端先收到位置检测电路发射端2发射的电磁信号，则进入步骤S4；
S3：在第一输入端收到功率拾取线圈3前端的位置检测电路发射端2发射的电磁信号时，控制电路6开通当前导轨5的电源，使其功率发射线圈向外发射无线能量信号；在第二输入端收到功率拾取线圈3后端的位置检测电路发射端2发射的电磁信号时，控制电路6断开当前导轨5的电源，使其功率发射线圈停止向外发射无线能量信号；
S4：在第二输入端收到功率拾取线圈3前端的位置检测电路发射端2发射的电磁信号时，控制电路6开通当前导轨5的电源，使其功率发射线圈向外发射无线能量信号；在第一输入端收到功率拾取线圈3后端的位置检测电路发射端2发射的电磁信号时，控制电路6断开当前导轨5的电源，使其功率发射线圈停止向外发射无线能量信号。
在具体实施时，功率拾取线圈3前端的位置检测电路发射端2和后端的位置检测电路发射端2发射的电磁信号可以不同，直接利用其电磁信号即可判定是前端位置检测电路发射端2发射的信号还是后端位置检测电路发射端2发射的信号。
也可以将功率拾取线圈3前端的位置检测电路发射端2和后端的位置检测电路发射端2发射的电磁信号设为相同，控制电路6的第一输入端和第二输入端通过统计获取电磁信号的次数来判断电动汽车所处的位置。
如图3所示，本实施例中前端的位置检测电路发射端2和后端的位置检测电路发射端2发射的电磁信号即为相同的电磁信号。
如图3所示的流程图中，C1表示控制电路6的第一输入端获取的信号，C2表示控制电路6的第二输入端获取的信号，C1＝1OR C2＝1表示输入端接收到了位置检测电路发射端2发射的电磁信号，C1＝1and C2＝0表示第一输入端先收到位置检测电路发射端2发射的电磁信号，代表着电动汽车1从左向右行驶；C1＝0and C2＝1表示第二输入端先收到位置检测电路发射端2发射的电磁信号，代表着电动汽车1从右向左行驶；
在C1＝1and C2＝0的情况下，第一次C2＝1表示第二输入端收到功率拾取线圈3前端的位置检测电路发射端2发射的电磁信号，此时车头开始驶出功率发射导轨5，但是车尾还停留在功率发射导轨5；直到第二次C2＝1，则表示第二输入端收到功率拾取线圈3后端的位置检测电路发射端2发射的电磁信号，此时车尾驶出功率发射导轨5，因此控制电路6断开当前导轨5的电源，使其功率发射线圈停止向外发射无线能量信号；
在C1＝0and C2＝1的情况下，第一次C1＝1表示第一输入端收到功率拾取线圈3前端的位置检测电路发射端2发射的电磁信号，此时车头开始驶出功率发射导轨5，但是车尾还停留在功率发射导轨5；直到第二次C1＝1，则表示第一输入端收到功率拾取线圈3后端的位置检测电路发射端2发射的电磁信号，此时车尾驶出功率发射导轨5，因此控制电路6断开当前导轨5的电源，使其功率发射线圈停止向外发射无线能量信号。
通过循环执行上述步骤，即可保证每一段导轨5的控制电路6能够根据电动汽车1的位置自适应的控制功率发射线圈的启停状态，实现动态无线供电。
综上所述，本发明所提出的系统及其控制方法具有较高的灵敏度、较快的响应速度，能够实现在车辆行驶过程中对车辆进行定位、判断车辆行驶方向且正确的开通和关断相应的导轨的功能。本发明还降低了相应无线充电系统导轨上的能量损耗，并保证其稳定可靠的运行。
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 (8)

1.一种地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统，其特征在于：在具有无线充电接收系统的电动汽车上设置功率拾取线圈和位置检测电路发射端；将无线充电发射系统设为多段导轨式，每一段导轨均设置有功率发射线圈、控制电路以及位置检测电路接收端；所述位置检测电路发射端设置有两个，分别位于功率拾取线圈的前、后两端；所述位置检测电路接收端设置有两个，分别位于每段导轨的前、后两端；每段导轨所对应的控制电路接收位于当前导轨前、后两端的位置检测电路接收端的电磁信号；所述位置检测电路接收端接收到位置检测电路发射端所发送的电磁信号时，将该电磁信号输入所述控制电路中，控制电路通过对所述电磁信号的分析判断出电动汽车的位置，从而控制导轨中功率发射线圈的开闭。
2.根据权利要求1所述的地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统，其特征在于：位于所述功率拾取线圈后端位置的检测电路发射端与所述功率拾取线圈相邻设置，位于所述功率拾取线圈前端位置的检测电路发射端与所述功率拾取线圈之间预留有一段距离。
3.根据权利要求1所述的地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统，其特征在于：所述控制电路包括输出检测电路和开关控制电路。
4.根据权利要求1所述的地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统，其特征在于：所述位置检测电路发射端包含高频逆变电路和位置检测发射线圈；所述位置检测电路接收端包含位置检测接收线圈，且所述位置检测发射线圈与所述位置检测接收线圈相互耦合传输电磁信号。
5.根据权利要求5所述的地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统，其特征在于：所述位置检测发射线圈与所述位置检测接收线圈之间以高频交流电磁信号为媒介传递位置检测信息。
6.如权利要求1所述的地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统的控制方法，其特征在于包含以下步骤：
S1：将位于当前导轨前端的位置检测电路接收端作为控制电路的第一输入端，将位于当前导轨后端或第二段导轨前端的位置检测电路接收端作为控制电路的第二输入端，位置检测电路发射端实时发射电磁信号；
S2：判断第一输入端和第二输入端谁先接收到位置检测电路发射端发射的电磁信号，如果第一输入端先收到位置检测电路发射端发射的电磁信号，则进入步骤S3；如果第二输入端先收到位置检测电路发射端发射的电磁信号，则进入步骤S4；
S3：在第一输入端收到功率拾取线圈前端的位置检测电路发射端发射的电磁信号时，控制电路开通当前导轨的电源，使其功率发射线圈向外发射无线能量信号；在第二输入端收到功率拾取线圈后端的位置检测电路发射端发射的电磁信号时，控制电路断开当前导轨的电源，使其功率发射线圈停止向外发射无线能量信号；
S4：在第二输入端收到功率拾取线圈前端的位置检测电路发射端发射的电磁信号时，控制电路开通当前导轨的电源，使其功率发射线圈向外发射无线能量信号；在第一输入端收到功率拾取线圈后端的位置检测电路发射端发射的电磁信号时，控制电路断开当前导轨的电源，使其功率发射线圈停止向外发射无线能量信号。
7.如权利要求6所述的地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统的控制方法，其特征在于：功率拾取线圈前端的位置检测电路发射端和后端的位置检测电路发射端发射的电磁信号不同。
8.如权利要求6所述的地面端双线圈位置检测的电动车无线充电系统的控制方法，其特征在于：功率拾取线圈前端的位置检测电路发射端和后端的位置检测电路发射端发射的电磁信号相同，控制电路的第一输入端和第二输入端通过统计获取电磁信号的次数来判断电动汽车所处的位置。
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