CN110103737A - 一种电动汽车移动充电控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车移动充电控制方法及装置。该充电控制方法通过充电控制器的集中控制，对即将驶入充电区间区域的电动汽车进行识别认证，认证成功后，充电区间进行提前预测分析，提前对充电单元进行软起、进入待机状态等操作，以减少车辆驶过充电单元时的线圈供电启动时间，增加稳定供电时间，减少车辆未驶过时的无效充电时间，提升充电系统效率，提升系统工作的整体可靠性，并减少系统能量损失。

Description

一种电动汽车移动充电控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电动汽车无线充电领域，具体是指一种电动汽车移动充电控制方法及装置。
背景技术
目前纯电动汽车在推广应用的过程中，充电过程操作复杂、耗时长等问题一直是影响使用感受的重要因素之一，因此目前行业内开发了各类新型充电方式以提升用户的使用感受，常见的如特斯拉设计的自动充电机器人，可以自动将充电枪插入车内进行充电，无需人工干涉；另一种业内主流的趋势性方案为无线充电方案，希望借助无线充电方式，实现充电过程的自动化和实时化，最终达到用户完全注意不到充电过程的地步，同时提升充电安全性。
无线充电的方式，大多采用路面上布设充电线圈的方式。申请号为201710626440.1的发明专利中提出一种提前让发射线圈进入预备充电准备状态的方案，避免了充电准备较慢导致可实际充电时间短的问题。其实际在起始路段的信号接收装置与电动汽车的信号发生装置相匹配后，就对能量发射线圈进行预充电。这种方式，对应具有大量充电线圈的系统，会导致靠后的大量线圈提前进入预充电状态，容易造成能量的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车移动充电控制方法，以解决能量浪费的问题；同时，本发明还提供了一种电动汽车移动充电控制装置。
一种电动汽车移动充电控制方法的步骤如下：
(1)根据车辆当前车速、当前位置距离相应充电单元i的距离计算车辆到该充电单元的时刻ti1；其中，1≤i≤N，N为充电单元的数量；
(2)获取所述充电单元的软启动时间Ti，所述软启动时间Ti是指充电单元完成充电准备所需要的时间；
(3)计算所述充电单元的启动时刻ti2，启动时刻ti2＝ti1-Ti。
进一步的，在车辆进入充电区域之前，计算所有充电单元的启动时刻。
进一步的，还可以在车辆进入之后，继续计算车辆未达到的所有充电单元的启动时刻以进行修正，可以更好的保证稳定供电时间，提高能量的有效利用率。
进一步的，充电单元启动后，处于临界低功耗状态；当接收到触发命令时，解除所述临界低功耗状态，开始充电；在充电单元之前的车辆状态检测装置地面部分检测到车辆达到对应充电单元时，生成所述触发命令；所述临界低功耗状态为电压达到启动电压，电流为零或接近于零的状态。
进一步的，在步骤(1)之前进行车辆合法性验证的步骤，合法性验证的验证信息包括车辆信息、计费信息、名单有效期、是否允许充电信息。
一种电动汽车移动充电控制装置，包括存储器和处理器，其特征在于，其中所述存储器存储有计算机程序，所述程序被处理器执行以实现如下步骤：
(1)根据车辆当前车速、当前位置距离相应充电单元i的距离计算车辆到该充电单元的时刻ti1；其中，1≤i≤N，N为充电单元的数量；
(2)获取所述充电单元的软启动时间Ti，所述软启动时间Ti是指充电单元完成充电准备所需要的时间；
(3)计算所述充电单元的启动时刻ti2，启动时刻ti2＝ti1-Ti。
进一步的，在车辆进入充电区域之前，计算所有充电单元的启动时刻。
进一步的，还可以在车辆进入之后，继续计算车辆未达到的所有充电单元的启动时刻以进行修正，可以更好的保证稳定供电时间，提高能量的有效利用率。
进一步的，充电单元启动后，处于临界低功耗状态；当接收到触发命令时，解除所述临界低功耗状态，开始充电；在充电单元之前的车辆状态检测装置地面部分检测到车辆达到对应充电单元时，生成所述触发命令；所述临界低功耗状态为电压达到启动电压，电流为零或接近于零的状态。
进一步的，在步骤(1)之前进行车辆合法性验证的步骤，合法性验证的验证信息包括车辆信息、计费信息、名单有效期、是否允许充电信息。
本发明的有益效果：本发明所提出的一种电动汽车移动充电控制方法及装置，为了节约能量，本发明考虑到充电线圈从启动时刻到能够真正进行充电需要一段时间，即软启动时间，同时，还考虑到车辆到达相应线圈的时刻，并且根据车速来进行估算，从而能够为每个线圈相应的安排一个合适的启动时刻，避免发射线圈过早进入预备状态，造成系统能量损失。
进一步的，考虑到车辆在行驶过程中车速是变化的，因此，可以在车辆行进过程中，继续计算车辆未达到的所有充电线圈的启动时刻以进行修正，增加稳定供电时间，减少系统能量损失，提升供电系统的效率和供电的可靠性。
附图说明
图1本发明移动充电系统的架构图；
图2本发明车辆状态监测示意图；
图3本发明移动电能传输原理示意图；
图4本发明移动充电系统的原理示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的移动充电系统，包括一段道路，道路中间隔设置有大量的充电单元1，每个充电单元包括一个发射线圈和一个地面源。发射线圈用于与车辆上的接收线圈匹配，将地面源(地面源一般为变流器，将地面下的电力系统的能量转化后提供给发射线圈)中的能量耦合到接收线圈，接收线圈为车辆上的电池充电。图1中，由一个发射线圈与一个地面源构成一个充电单元，作为其他实施方式，也可以有多个发射线圈与一个地面源构成一个充电单元。
发射线圈埋入道路中，并沿中轴线依次铺设；也可以将发射线圈埋入道路偏离中轴线的位置，其与车道中轴线的偏移方向及距离应与车辆上安装的接收线圈相对车辆中轴线的偏移方向与偏移距离尽量保持一致，以保证车辆的接收线圈能够稳定可靠的从发射线圈获取能量。
地面源也埋入地下，就近设置在发射线圈附近，以减短地面源与发射线圈之间线缆长度，减少线缆寄生参数对LC谐振的影响。在其他方案中，地面源可以集中安置地面之上某一位置，通过较长的线缆与各自对应的发射线圈进行连接。
关于控制部分，如图1所示，包括充电区间控制总线，充电区间控制器通过充电区间控制总线控制连接所有的地面源、车辆位置检测装置地面部分3、车辆位置检测装置车载部分2，通讯方式可以采用点对点通讯或者无线通讯；充电区间控制器通过无线通讯与充电系统控制器进行通讯，充电系统控制器用于对多个充电区间进行统一的监视、控制等功能，充电系统控制器需要将充电车辆档案、车辆状态检测设备及位置信息、充电区间控制器信息输入后台控制系统，后台控制系统将车辆档案信息下发到对应充电区间控制器。
其中，车辆位置检测装置地面部分3、车辆位置检测装置车载部分2是对应的，例如，为红外发射、接收传感器，再如，为小型无线发射、接收线圈。车辆位置检测装置地面部分用于检测车载部分，并且进一步计算出当前车辆的速度。车辆位置检测装置地面部分优选处于发射线圈连线的直线上，也可以考虑安装在道路侧面、路边护栏、电线杆等设施上，只要满足车辆位置检测装置地面部分3和车辆位置检测装置车载部分2能够相互识别检测即可。如图1所示，为了能够随时获取车辆的速度，车辆位置检测装置地面部分设置的数量较多，安装在每个充电单元的前方，道路后方也设有一个车辆状态检测装置地面部分。
一个充电区间内具有N个充电单元，还有N+1个车辆位置检测装置地面部分，如图1显示出地面部分间隔分布7个充电单元和8个车辆位置检测装置地面部分。
本实施例中，充电区间控制器，负责对整个区间的7个充电单元进行管理和控制(做为其他设施方式，也可以由充电系统控制器进行管理和控制)，包括存储器和处理器，其中所述存储器存储有计算机程序，所述程序被处理器执行以实现如下步骤：
(1)根据车辆当前车速、当前位置距离相应充电单元i的距离计算车辆到该充电单元的时刻ti1；其中，1≤i≤N，N为充电单元的数量；
(2)获取所述充电单元的软启动时间Ti，所述软启动时间Ti是指充电单元完成充电准备所需要的时间；
(3)计算所述充电单元的启动时刻ti2，启动时刻ti2＝ti1-Ti。
例如，在车辆进入充电区域之前，计算所有的充电单元的启动时刻，如第4 个充电单元距离与车辆当前车速、当前位置距离计算车辆到该充电单元的时刻 t41＝12s；获取第4个充电单元的软启动时间Ti＝2s，那么计算出第4个充电单元的启动时刻ti2＝10s。
在步骤(1)之前,还可以进行车辆合法性验证的步骤，包括：
首先，通过车载的无线通讯装置，车辆与充电系统控制器建立通讯，充电系统控制器通过认证注册方式确保车辆为系统内的合法车辆，并获得车辆标识，生成充电系统允许充电车辆标识，然后通过无线通讯，把所述允许充电车辆标识下发给各个充电区间控制器；
其次，当车辆驶过车辆位置检测装置地面部分时，地面部分识别并获取车载部分的车辆标识，根据所述车辆标识和本充电区间控制器的允许充电车辆标识进行比对；若比对成功，就允许给所述车辆充电，进行充电预测、各充电单元进入待启动状态以备供电；否则，不给所述车辆供电。
所述认证注册的信息包括车辆信息、计费信息、名单有效期、是否允许充电信息等。
步骤(1)中，当前车速、当前位置距离的车辆状态计算模型如图2所示，假定以车辆状态检测装置S2为参考点，车辆行驶方向的判断方法是通过比较某个车辆通过参考点的时间，例如：当T3>T2时，车辆的行驶方向为方向R1，当T3<T2时,车辆的行驶方向为方向R2；车辆行驶速度的方法为：速度＝距离÷时间，例如：计算车辆从参考点1到参考点2的速度，速度值V1＝S12÷ (T2-T1)。
在其他实施方案中，也可综合多车辆、多次在所述充电区间的平均速度、平均加速度信息，预测车辆行驶到充电单元的时间ti1。
车辆刚行驶进待机准备充电的充电区间，车辆位置检测装置地面部分检测到车辆时，充电区间控制器启动控制对车辆进行充电，充电单元的发射线圈与接收线圈通过耦合磁场实现电能的传输，如图3所述。
在车辆进行充电的过程中，通过电表统计的电量信息或对电流和电压进行积分运算得到的电量信息，计量所述车辆实时的电量情况，并根据尖峰平谷不同时段的费率，计算所述车辆实时的电费使用情况，然后对余额进行实时计算，根据余额信息，决定所述车辆是否依然进行充电，并更新充电系统允许充电车辆标识。
根据检测到的车辆位置检测位置地面部分和车辆装置检测装置车载部分的距离，结合所述车辆位置检测装置地面部分和发射线圈的距离、车辆位置检测装置车载部分和接收线圈的距离，定位出接收线圈和发射线圈的偏移距离，从而决定停止发射线圈供电以及接收线圈接收的时机。
实施例2
上述实施例中，可以在车辆进入充电区域之前，直接计算所有充电单元的启动时刻，之后不再进行计算。本实施例中，考虑到车速的改变，还可以在车辆进入充电区域之后继续计算启动时刻，以对之前的计算结果进行修正。
即车辆进入以后，继续计算车辆未达到的所有充电线圈的启动时刻以进行修正。例如，对于某个线圈，在车辆进入充电区间之前确定的启动时刻为t1，在行驶过程中，由于速度是可变化的，重新计算车辆未达到的所有充电线圈的启动时刻t′1，两个时刻的差值ΔT＝|t1-t′1|，将ΔT与设定阈值T0(可设置T0＝5s) 比较，若ΔT≤5s,可以不进行修正，以减少调整过程；若ΔT>5s，就进行修正，避免提前启动造成能量的浪费或者启动较晚造成充电时间减少且能量利用率低。
实施例3
本实施例与实施例1区别在于，充电单元启动后，并不直接开始工作，而是处于临界低功耗状态；当接收到触发命令时，解除所述临界低功耗状态，才开始充电。临界低功耗状态为电压达到启动电压，电流为零或接近于零的状态。
上述触发命令可以根据充电单元之前的车辆状态检测装置地面部分的检测信息给出。
例如，第4个充电单元距离与车辆当前车速、当前位置距离计算车辆到该充电单元的时刻t41＝12s；获取第4个充电单元的软启动时间Ti＝2s，那么计算的第4个充电单元的启动时刻ti2＝10s。由于车速的微变，车辆在第12s还没到第 4个充电单元，车辆达到第4个充电单元的实际时刻是13s。因此，对于第4个充电单元在达到启动时刻时不会立即开始工作，而是转为临界低功耗状态，且持续1s后，当接收到触发命令，才切换状态，开始充电。上述触发命令的产生方式为：第4个充电单元前方的车辆状态检测装置地面部分(即第三个充电单元与第四个充电单元之间的)检测到车辆到达信号，反馈给充电区间控制器，充电区间控制器产生所述触发命令，给充电单元。
实施例4
本实施例与上述三个实施例的区别在于，涉及充电系统中的多个充电区间。每个充电区间控制器与其相邻的充电区间控制器和充电系统控制器通过相应的通信线路连接或者无线连接，如图4所示。充电系统控制器可以统一控制各个充电路段，后续的充电路段相当于第一个充电路段的延续，从而提高了控制效率。
例如，第2段充电区间控制器与第3段充电区间控制器通过相应的通信线路或者无线连接，将第2段充电区间控制器的发送指令给第3段充电区间控制器，第3段充电区间控制器直接对该车辆进行预备充电控制，从而节省了预备充电控制时间；还可以在空闲时间，第2段充电区间控制器通过充电系统控制器向即将驶入的第3段充电区间控制器提前发送指令，使第3段充电区间控制器对即将驶入的所述车辆直接进行预备充电控制。
以上给出了本发明具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车移动充电控制方法，其特征在于，步骤如下：
(1)根据车辆当前车速、当前位置距离相应充电单元i的距离计算车辆到该充电单元的时刻ti1；其中，1≤i≤N，N为充电单元的数量；
(2)获取所述充电单元的软启动时间Ti，所述软启动时间Ti是指充电单元完成充电准备所需要的时间；
(3)计算所述充电单元的启动时刻ti2，启动时刻ti2＝ti1-Ti。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车移动充电控制方法，其特征在于，在车辆进入充电区域之前，计算所有充电单元的启动时刻。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车移动充电控制方法，其特征在于，在车辆进入充电区域之后，继续计算车辆未达到的所有充电单元的启动时刻以进行修正。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车移动充电控制方法，其特征在于，充电单元启动后，处于临界低功耗状态；当接收到触发命令时，解除所述临界低功耗状态，开始充电；在充电单元之前的车辆状态检测装置地面部分检测到车辆达到对应充电单元时，生成所述触发命令；所述临界低功耗状态为电压达到启动电压，电流为零或接近于零的状态。
5.根据权利要求4所述的一种电动汽车移动充电控制方法，其特征在于，还包括在步骤(1)之前进行车辆合法性验证的步骤，所述合法性验证的验证信息包括车辆信息、计费信息、名单有效期、是否允许充电信息。
6.一种电动汽车移动充电控制装置，包括存储器和处理器，其特征在于，其中所述存储器存储有计算机程序，所述程序被处理器执行以实现如下步骤：
(1)根据车辆当前车速、当前位置距离相应充电单元i的距离计算车辆到该充电单元的时刻ti1；其中，1≤i≤N，N为充电线圈的数量；
(2)获取所述充电单元的软启动时间Ti，所述软启动时间Ti是指充电单元完成充电准备所需要的时间；
(3)计算所述充电单元的启动时刻ti2，启动时刻ti2＝ti1-Ti。
7.根据权利要求6所述的一种电动汽车移动充电控制装置，其特征在于，在车辆进入充电区域之前，计算所有充电单元的启动时刻，充电单元处于软起完成与开始充电之间的临界低功耗状态。
8.根据权利要求7所述的一种电动汽车移动充电控制装置，其特征在于，在车辆进入之后，继续计算车辆未达到的所有充电单元的启动时刻以进行修正。
9.根据权利要求8所述的一种电动汽车移动充电控制装置，其特征在于，充电单元启动后，处于临界低功耗状态；当接收到触发命令时，解除所述临界低功耗状态，开始充电；在充电单元之前的车辆状态检测装置地面部分检测到车辆达到对应充电单元时，生成所述触发命令；所述临界低功耗状态为电压达到启动电压，电流为零或接近于零的状态。
10.根据权利要求9所述的一种电动汽车移动充电控制装置，其特征在于，还包括在步骤(1)之前进行车辆合法性验证的步骤，所述合法性验证的验证信息包括车辆信息、计费信息、名单有效期、是否允许充电信息。
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