CN110871697B - 一种电动公交车站点无线充电系统及方法 - Google Patents

一种电动公交车站点无线充电系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110871697B
CN110871697B CN201910965755.8A CN201910965755A CN110871697B CN 110871697 B CN110871697 B CN 110871697B CN 201910965755 A CN201910965755 A CN 201910965755A CN 110871697 B CN110871697 B CN 110871697B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric energy
charging
vehicle
wireless
station
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910965755.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110871697A (zh
Inventor
杨世春
陈宇航
闫啸宇
张军兵
冯松
华旸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN201910965755.8A priority Critical patent/CN110871697B/zh
Publication of CN110871697A publication Critical patent/CN110871697A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110871697B publication Critical patent/CN110871697B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/32—Constructional details of charging stations by charging in short intervals along the itinerary, e.g. during short stops
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电动公交车站点无线充电系统及方法，该系统包括固定设置于站点的无线电能发射模块以及均设置于电动公交车上并依次连接的无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路、动力电池组以及充电控制模块，利用电动公交车利郎使用中固定线路、近似时间间隔停站的运营特性，在车辆停靠站点的时间内对电动公交车辆进行无线充电，有效的利用了公交车辆停站时间并增加了车辆续航里程，同时帮助防止动力电池组过充过放，极大地提升了动力电池组使用寿命。

Description

一种电动公交车站点无线充电系统及方法
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动公交车站点无线充电系统及方法。
背景技术
电动汽车作为国家大力发展的新能源汽车，其技术水平逐渐提高、应用范围逐渐拓宽，其技术核心的电机以及动力电池性能都有很大的提升，但即便是应用了最先进快充技术的电动汽车其充电所需时间仍远远无法与传统燃油汽车加油所需时间相比较，用户体验痛点始终存在。
作为电动汽车推广的其中重要一环，越来越多的城市开始推广使用电动公交车逐步替代传统柴油动力公交车，在乘客体验、运营成本以及环保减排方面具有明显的优势；但是，由于技术所限电动公交车携带的动力电池单次充满的续航里程一般不能满足车辆全天运营行驶需求，中途的长时间充电会严重侵占电动公交车有效利用率，且为了保证公交发车间隔稳定，不得不配置更多数量的电动公交车或在电动公交车班次之间穿插使用传统柴油公交车，加重了公交公司的运营成本，不利于电动公交车的推广；同时，由于公交运营的特性，电动公交车经常会出现电池从满电至低电再一次充至满电的使用过程，及其不利于动力电池的维护保养，容易造成动力电池损耗，严重影响动力电池使用寿命。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提出一种电动公交车站点无线充电系统及方法，利用电动公交车辆使用中固定线路、近似时间间隔停站的运营特性，采用无线充电方法对电动公交车辆实时补充电能，起到了延长电动公交车辆续航里程和防止动力电池组过充过放的效果。
为实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括：
一种电动公交车站点无线充电系统，其特征在于，包括固定设置于站点的无线电能发射模块以及均设置于电动公交车上并依次连接的无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路、动力电池组以及充电控制模块，所述充电控制模块还连接无线电能接收模块、电能暂存蓄电池和动力电池组充电电路；
所述无线电能发射模块包括电能无线发射装置；所述电能无线发射装置连接普通市电供电或站点专用供电获取电能，并将获取的电能转换为电磁波形式以无线的方式发送；
所述无线电能接收模块包括电能无线接收装置；所述电能无线接收装置依据充电控制模块的电能接收指令接收电磁波形式无线发送的电能，并将接收到的无线形式传输的电能转换为有线形式传输的电能发送至电能暂存蓄电池；
所述电能暂存蓄电池接收和存储无线电能接收模块发送的电能，并依据充电控制模块的电能输送指令将所存储的电能经动力电池组充电电路传输至动力电池组；
所述动力电池组充电电路包括电池单体充放电电路和整流电路；所述电池单体充放电电路依据充电控制模块的充电指令将电能暂存蓄电池存储的电能经由整流电路整流后传输至动力电池组中的指定电池单体；
所述动力电池组包括若干相互独立充放电的电池单体；
所述充电控制模块包括动力电池组充电控制器、车辆定位装置和电池信息采集装置；所述车辆定位装置通过卫星定位和/或通信基站定位车辆实时位置信息并将获得的车辆实时位置信息发送至动力电池组充电控制器；所述电池信息采集装置包括第一信息采集电路和第二信息采集电路，所述第一信息采集电路连接电能暂存蓄电池并获取电能暂存蓄电池的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流，所述第二信息采集电路连接动力电池组并获取动力电池组的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流，所述信息采集装置将采集到的相应电池信息发送至动力电池组充电控制器；所述动力电池组充电控制器依据车辆实时位置信息、电池信息以及历史数据计算车辆行驶至下一站点所需电量并判断车辆在下一站点是否需要充电，并分别向无线电能接收模块、电能暂存蓄电池和动力电池组充电电路发送电能接收指令、电能输送指令和充电指令。
进一步地，所述无线电能发射模块还包括站点ZigBee通讯装置，所述充电控制模块还包括车辆ZigBee通讯装置；所述站点ZigBee通讯装置与车辆ZigBee通讯装置之间通过ZigBee协议双向数据通信。
进一步地，所述充电控制模块通过站点ZigBee通讯装置与车辆ZigBee通讯装置之间双向数据通信获取站点位置辅助车辆定位装置定位车辆实时位置信息。
进一步地，所述无线电能发射模块通过站点ZigBee通讯装置与车辆ZigBee通讯装置之间双向数据通信获取车辆实时位置信息和电能接收指令，并依据车辆实时位置信息和电能接收指令决策获取和以无线方式发送电能的开始与结束时间点。
进一步地，所述历史数据包括车辆对应行驶区间历史用时平均值、不同行驶速度下车辆实时运行工况效率、车辆对应行驶区间历史所需能量平均值；所述历史数据在每次车辆正常运行对应行驶区间后更新数据。
进一步地，所述动力电池组充电控制器依据电能暂存蓄电池的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流判断无线充电过程中电能暂存蓄电池可用空余容量，并根据电能暂存蓄电池可用空余容量限定无线充电最大时长。
一种电动公交车站点无线充电方法，包括以下步骤：
S1、车辆出发，按照既定路线驶向下一站点，充电控制模块依据车辆实时位置信息、电池信息以及历史数据计算车辆行驶至下一站点所需电量并判断车辆在下一站点是否需要充电；
S21、当充电控制模块判断车辆在下一站点不需要充电时，不向无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路发送任何指令，无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路处于不工作状态，并执行步骤S31；
S22、当充电控制模块判断车辆在下一站点需要充电时，根据电能暂存蓄电池的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流判断无线充电过程中电能暂存蓄电池可用空余容量，并根据电能暂存蓄电池可用空余容量限定无线充电最大时长，并执行步骤S32；
S31、当充电控制模块判断车辆在下一站点不需要充电时，车辆到达站点正常停站，不进行充电操作，车辆停站结束后继续驶向下一站点，返回步骤S1重复执行；
S32、当充电控制模块判断车辆在下一站点需要充电时，车辆到达站点正常停站，充电控制模块向无线电能接收模块发送电能接收指令，通过接收设置在站点的无线电能发射模块发出的电磁波形式电能进行无线充电操作，将接收到的电能储存在电能暂存蓄电池；当停站时间大于等于无线充电最大时长时，无线充电操作持续时长以无线充电最大时长为准，当停站时间小于无线充电最大时长时，无线充电操作持续至车辆停站结束离开站点；车辆停站结束后继续驶向下一站点；
S4、充电控制模块分别向电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路发送电能输送指令、充电指令，将储存在电能暂存蓄电池中的电能经动力电池组充电电路输送至动力电池组，同时返回步骤S1重复执行。
进一步地，所述步骤S32还包括无线电能发射模块与公交车辆之间通过ZigBee协议进行双向数据通信；公交车辆获取站点位置辅助车辆定位装置定位车辆实时位置信息；站点获取车辆实时位置信息和电能接收指令，并依据车辆实时位置信息和电能接收指令决策获取和以无线方式发送电能的开始与结束时间点。
进一步地，所述步骤S4包括动力电池组充电电路依据充电控制模块发出的充电指令将电能暂存蓄电池存储的电能整流后传输至动力电池组中的指定电池单体；所述充电指令包括动力电池组内各电池单体分别所需充电电量、充电电压、充电电流。
进一步地，所述步骤S4还包括在对动力电池组内电池单体充电过程中充电控制模块监测到电池单体出现过充或过放情况时，调节对应电池单体的充电电流、充电电压或停止对应电池单体的充电过程。
本发明的有益效果为：
采用本发明所述电动公交车站点无线充电系统及方法，利用公交车辆运行线路固定、间隔基本不变的特点，在电动公交车站点固定设置无线电能发射模块，在电动公交车上设置无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路、动力电池组以及充电控制模块，实现了电动公交车站点间的无限能量传输，在车辆停靠站点的时间内对电动公交进行无线充电，有效的利用了公交车辆停站时间，增加了车辆续航里程；采用经由充电控制模块调整的包括电能暂存蓄电池的充电系统对动力电池组进行充电，能够很好地平衡充电过程与动力电池组实际放电过程之间的匹配，通过使用电能暂存蓄电池可以实现在动力电池组不需要充电时暂存电能，当需要充电时随时对动力电池组进行电力输送，使动力电池组充放电过程无需匹配站点停靠而可以工作在其所需的最佳状态，同时最大化利用车辆停站产生的充电窗口时长补充电能延长续航里程；通过充电控制模块对动力电池组内各电池单体进行独立的充放电，避免了由电池单体过充、过放引起的电池损耗，同时在车辆运行中进行充电有效避免了公交车辆动力电池组经常性的从满电至低电再一次充至满电的使用过程，也能够减少插入式充电中伴随的积碳、摩擦损耗以及电火花等危险，极大地提升了动力电池组使用寿命；公交站点与公交车辆之间优选通过ZigBee协议进行双向数据通信，车辆可以根据站点位置辅助判断车辆实际所处位置，站点可以根据车辆位置和充电指令判断开启、关闭无线充电的时间点，而无需随时保持无线充电开启状态，节省了能源消耗，提升了系统整体的经济价值。使用本发明所述电动公交车站点无线充电系统及方法优化电动公交车辆运行充电过程，所使用的系统电路结构简单、易于控制、效率高，能够方便的集成于现有公交站点、公交车辆，使用灵活、成本低，有助于提升电动公交运营经济效益。
附图说明
图1为本发明电动公交车站点无线充电系统结构示意图。
图2为本发明电动公交车站点无线充电方法流程示意图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明的内容，将结合附图和实施例详细说明。
电动公交的无线能量传输能够避免插入式充电中伴随的积碳、摩擦损耗以及电火花等危险，但是传统的固定点充电方案所需时间依然较长，因此本发明在公交停靠站台的短时间内为公交动力电池进行充电将能够有效延长续航里程，扩大电动公交行驶范围，此外，对于目前使用较多的动力电池组都是锂电池串并联组成，即用即充的方式也能够很好的提升电池使用寿命。
目前电动汽车无线充电技术已经有了较为成熟的实现方案，能够完成电动车辆动力电池组的高效充电，但受线路改造成本及充电桩数量的限制目前还无法大规模推广。而公交线路相对稳定，在不同时间段中各不同站点之间的耗电情况也可以做出大致估计，充电位置相对固定，很好的符合了无线充电的环境条件。另外，传感器技术与无线通讯技术的进一步集成对电动公交的实时定位及纠正偏差起到了重大的推动作用，使得城市公交系统中的每一个公交终端都能够很好的获取信息，为本发明所述技术方案的实现提供了基础。
如图1所示为本发明电动公交车站点无线充电系统结构示意图，包括固定设置于站点的无线电能发射模块以及均设置于电动公交车上并依次连接的无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路、动力电池组以及充电控制模块，充电控制模块还连接无线电能接收模块、电能暂存蓄电池和动力电池组充电电路。
所述无线电能发射模块包括电能无线发射装置以及优选的站点ZigBee通讯装置，所述电能无线发射装置连接普通市电供电或站点专用供电获取电能，并将获取的电能转换为电磁波形式以无线的方式发送。所述无线电能接收模块包括电能无线接收装置，所述电能无线接收装置依据充电控制模块的电能接收指令接收电磁波形式无线发送的电能，并将接收到的无线形式传输的电能转换为有线形式传输的电能发送至电能暂存蓄电池。也就是说，设置在电动公交车站点处的无线电能发射模块和车载的无线电能接收模块构建成无线能量传输模块。所述电能暂存蓄电池是一种可充电蓄电池，能够接收和存储无线电能接收模块发送的电能，并依据充电控制模块的电能输送指令将所存储的电能经动力电池组充电电路传输至动力电池组。所述动力电池组充电电路包括相互连接的电池单体充放电电路和整流电路，所述电池单体充放电电路依据充电控制模块的充电指令将电能暂存蓄电池存储的电能经由整流电路整流后传输至动力电池组中的指定电池单体。所述动力电池组包括若干相互独立充放电的电池单体。
所述充电控制模块包括动力电池组充电控制器、车辆定位装置、电池信息采集装置以及优选的车辆ZigBee通讯装置；所述车辆定位装置通过卫星定位和/或通信基站定位车辆实时位置信息并将获得的车辆实时位置信息发送至动力电池组充电控制器；所述电池信息采集装置包括第一信息采集电路和第二信息采集电路，所述第一信息采集电路连接电能暂存蓄电池并获取电能暂存蓄电池的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流，所述第二信息采集电路连接动力电池组并获取动力电池组的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流，所述信息采集装置将采集到的相应电池信息发送至动力电池组充电控制器；所述动力电池组充电控制器依据车辆实时位置信息、电池信息以及历史数据(包括车辆对应行驶区间历史用时平均值、不同行驶速度下车辆实时运行工况效率、车辆对应行驶区间历史所需能量平均值，并在每次车辆正常运行对应行驶区间后更新数据)计算车辆行驶至下一站点所需电量，公式为：
Wpred＝αWh+βWn,α+β＝1
其中：Wpred为预测到站所需电能；Wh为历史到站电能曲线预测的电动公交车到站所需电能；Wn为根据当前车辆运行数据计算的到站所需电能；α为预测Wh过程的影响因子；β为预测Wn过程的影响因子。在站点间距离较远时α>β，距离较近时α<β。每次车辆成功到达站点后，车辆的历史数据将会更新，以精确下一次估计，而Wn的计算公式为：
Figure BDA0002230409480000061
其中：Uout是动力电池组实时输出电压；Iout为动力电池组实时输出电流；μ为不同行驶速度下查表所得车辆实时运行工况效率；Th是车辆对应行驶区间历史用时平均值。
换个角度也可以理解为：电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路、动力电池组、以及充电控制模块的第二信息采集电路和动力电池组充电控制器共同构建了动力电池组充放电均衡管理模块，由无线能量传输模块获得的电能经过处理后，将会首先储存到电能暂存蓄电池，再由动力电池组充电控制器判断是否需要对动力电池组或某电池单体进行充放电，并控制相应电路的开启与关断，实现电池能量主动均衡的实时补充。动力电池组充电控制器结合车辆运行数据和历史数据对车辆站点间行驶用电需求进行所需电能的估计，然后在车辆进站期间控制无线能量传输模块通过无线能量传输的方式对车载动力电池组进行充电，保证电力电池组内各单体的充放电均衡。此方法将长时间的充电操作分时在车辆停靠站点间来完成，避免传统供电方式的电弧、电火花危险，不受各类天气影响，能够有效延长动力电池组使用寿命，提高电动公交的续航里程。进一步地，动力电池组充电控制器判断车辆在下一站点是否需要充电，同时依据电能暂存蓄电池的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流判断无线充电过程中电能暂存蓄电池可用空余容量，并根据电能暂存蓄电池可用空余容量限定无线充电最大时长(当判断需要为电池组进行充电且电能暂存蓄电池容量低于阈值时，将会在电动公交进站之后全程开启能量传输通道)，并分别向无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路发送电能接收指令、电能输送指令、充电指令。
优选设置的所述站点ZigBee通讯装置与车辆ZigBee通讯装置之间通过ZigBee协议双向数据通信；充电控制模块获取站点位置辅助车辆定位装置定位车辆实时位置信息，即利用站点ZigBee通讯装置与车辆ZigBee通讯装置之间数据通信和卫星定位和/或通信基站定位完成车辆的综合定位，可以很好的纠正单独卫星模块的定位偏差和防止卫星的定位信号丢失；无线电能发射模块获取车辆实时位置信息和电能接收指令，并依据车辆实时位置信息和电能接收指令决策获取和以无线方式发送电能的开始与结束时间点。
本发明还涉及一种电动公交车站点无线充电方法，该方法与上述的电动公交车站点无线充电系统相对应，可理解为是上述电动公交车站点无线充电系统的工作方法，如图2所示为本方法流程示意图，包括以下步骤：
S1、车辆出发，按照既定路线驶向下一站点，充电控制模块依据车辆实时位置信息、电池信息以及历史数据计算车辆行驶至下一站点所需电量并判断车辆在下一站点是否需要充电。
S21、当充电控制模块判断车辆在下一站点不需要充电时，不向无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路发送任何指令，无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路处于不工作状态，并执行步骤S31。
S22、当充电控制模块判断车辆在下一站点需要充电时，根据电能暂存蓄电池的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流判断无线充电过程中电能暂存蓄电池可用空余容量，并根据电能暂存蓄电池可用空余容量限定无线充电最大时长，并执行步骤S32。
S31、承接步骤S21，当充电控制模块判断车辆在下一站点不需要充电时，车辆到达站点正常停站，不进行充电操作，车辆停站结束后继续驶向下一站点，返回步骤S1重复执行。
S32、承接步骤S22，当充电控制模块判断车辆在下一站点需要充电时，车辆到达站点正常停站，充电控制模块向无线电能接收模块发送电能接收指令，无线电能发射模块与公交车辆之间通过ZigBee协议进行双向数据通信；公交车辆获取站点位置辅助车辆定位装置定位车辆实时位置信息；站点获取车辆实时位置信息和电能接收指令，并依据车辆实时位置信息和电能接收指令决策获取和以无线方式发送电能的开始与结束时间点；通过接收设置在站点的无线电能发射模块发出的电磁波形式电能进行无线充电操作，将接收到的电能储存在电能暂存蓄电池；当停站时间大于等于无线充电最大时长时，无线充电操作持续时长以无线充电最大时长为准，当停站时间小于无线充电最大时长时，无线充电操作持续至车辆停站结束离开站点；车辆停站结束后继续驶向下一站点。
S4、承接步骤S32，充电控制模块分别向电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路发送电能输送指令、充电指令，动力电池组充电电路依据充电控制模块发出的充电指令将电能暂存蓄电池存储的电能整流后传输至动力电池组中的指定电池单体；所述充电指令包括动力电池组内各电池单体分别所需充电电量、充电电压、充电电流，在对动力电池组内电池单体充电过程中充电控制模块监测到电池单体出现过充或过放情况时，调节对应电池单体的充电电流、充电电压或停止对应电池单体的充电过程，同时返回步骤S1重复执行。也就是说，在充放电过程中，充电控制模块实时监测各电池单体信息，当电池单体电压与均衡平均电压比较出现过充或者过放时，选取对应的电池单体，并采取对应措施，进行主动均衡化管理。下面以某一电动公交车辆运行过程具体说明本发明技术方案实施方法。
某公交车辆从A站点出发经过B、C站点至D站点，该车辆出发时动力电池组为充满状态，充电控制模块判断在B站点不需要进行无线充电，车辆由A站点行驶至B站点途中与B站点通过ZigBee协议进行双向数据通讯，辅助车辆定位位置；B站点没有接收到车辆的电能接收指令，不开启无线电能发射模块，使用电量为0；车辆进入B站点正常停站，不进行无线充电，停站结束后继续驶向C站点。
充电控制模块判断在C站点需要进行无线充电，同时电能暂存蓄电池电量较低，车辆由B站点行驶至C站点途中与C站点通过ZigBee协议进行双向数据通讯，辅助车辆定位位置；C站点接收到车辆的电能接收指令，根据车辆预计达到时间开启无线电能发射模块；车辆进入C站点正常停站，在停站同时进行无线充电，通过无线充电获得的电能储存在电能暂存蓄电池中，停站结束后停止无线充电继续驶向D站点。
车辆由C站点向D站点行驶途中，充电控制模块根据动力电池组内各电池单体实际信息向电能暂存蓄电池发送电能输送指令、向动力电池组充电电路发送充电指令，储存在电能暂存蓄电池中的电能经动力电池组充电电路传输至动力电池组中的指定电池单体。
车辆到达D站点，完成一次单程运营。由于途中使用了本发明的电动公交车站点无线充电系统及方法，可以无需在D站点进行充电即可开始回程运营，同时在回程途中以站点D、C、B、A的顺序再次执行上述无线充电操作。使用本发明的电动公交车站点无线充电系统及方法，明显提升了电动公交车的续航里程，同时有助于延长动力电池使用寿命；应用本发明所述系统及方法可以在使用更少数量公交车辆的情况下达到相同的运营间隔，大大节省了电动公交运营成本，有助于电动公交这一绿色清洁出行方式的进一步推广。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换等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该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电动公交车站点无线充电系统，其特征在于，包括固定设置于站点的无线电能发射模块以及均设置于电动公交车上并依次连接的无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路、动力电池组以及充电控制模块，所述充电控制模块还连接无线电能接收模块、电能暂存蓄电池和动力电池组充电电路；
所述无线电能发射模块包括电能无线发射装置；所述电能无线发射装置连接普通市电供电或站点专用供电获取电能，并将获取的电能转换为电磁波形式以无线的方式发送；
所述无线电能接收模块包括电能无线接收装置；所述电能无线接收装置依据充电控制模块的电能接收指令接收电磁波形式无线发送的电能，并将接收到的无线形式传输的电能转换为有线形式传输的电能发送至电能暂存蓄电池；
所述电能暂存蓄电池接收和存储无线电能接收模块发送的电能，并依据充电控制模块的电能输送指令将所存储的电能经动力电池组充电电路传输至动力电池组；
所述动力电池组充电电路包括电池单体充放电电路和整流电路；所述电池单体充放电电路依据充电控制模块的充电指令将电能暂存蓄电池存储的电能经由整流电路整流后传输至动力电池组中的指定电池单体；
所述动力电池组包括若干相互独立充放电的电池单体；
所述充电控制模块包括动力电池组充电控制器、车辆定位装置和电池信息采集装置；所述车辆定位装置通过卫星定位和/或通信基站定位车辆实时位置信息并将获得的车辆实时位置信息发送至动力电池组充电控制器；所述电池信息采集装置包括第一信息采集电路和第二信息采集电路，所述第一信息采集电路连接电能暂存蓄电池并获取电能暂存蓄电池的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流，所述第二信息采集电路连接动力电池组并获取动力电池组的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流，所述信息采集装置将采集到的相应电池信息发送至动力电池组充电控制器；所述动力电池组充电控制器依据车辆实时位置信息、电池信息以及历史数据计算车辆行驶至下一站点所需电量并判断车辆在下一站点是否需要充电，并分别向无线电能接收模块、电能暂存蓄电池和动力电池组充电电路发送电能接收指令、电能输送指令和充电指令；所述动力电池组充电控制器还依据电能暂存蓄电池的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流判断无线充电过程中电能暂存蓄电池可用空余容量，并根据电能暂存蓄电池可用空余容量限定无线充电最大时长。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线电能发射模块还包括站点ZigBee通讯装置，所述充电控制模块还包括车辆ZigBee通讯装置；所述站点ZigBee通讯装置与车辆ZigBee通讯装置之间通过ZigBee协议双向数据通信。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述充电控制模块通过站点ZigBee通讯装置与车辆ZigBee通讯装置之间双向数据通信获取站点位置辅助车辆定位装置定位车辆实时位置信息。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述无线电能发射模块通过站点ZigBee通讯装置与车辆ZigBee通讯装置之间双向数据通信获取车辆实时位置信息和电能接收指令，并依据车辆实时位置信息和电能接收指令决策获取和以无线方式发送电能的开始与结束时间点。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述历史数据包括车辆对应行驶区间历史用时平均值、不同行驶速度下车辆实时运行工况效率、车辆对应行驶区间历史所需能量平均值；所述历史数据在每次车辆正常运行对应行驶区间后更新数据。
6.一种电动公交车站点无线充电方法，包括以下步骤：
S1、车辆出发，按照既定路线驶向下一站点，充电控制模块依据车辆实时位置信息、电池信息以及历史数据计算车辆行驶至下一站点所需电量并判断车辆在下一站点是否需要充电；
S21、当充电控制模块判断车辆在下一站点不需要充电时，不向无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路发送任何指令，无线电能接收模块、电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路处于不工作状态，并执行步骤S31；
S22、当充电控制模块判断车辆在下一站点需要充电时，根据电能暂存蓄电池的电量、输出电压、输出电流、输入电压和输入电流判断无线充电过程中电能暂存蓄电池可用空余容量，并根据电能暂存蓄电池可用空余容量限定无线充电最大时长，并执行步骤S32；
S31、当充电控制模块判断车辆在下一站点不需要充电时，车辆到达站点正常停站，不进行充电操作，车辆停站结束后继续驶向下一站点，返回步骤S1重复执行；
S32、当充电控制模块判断车辆在下一站点需要充电时，车辆到达站点正常停站，充电控制模块向无线电能接收模块发送电能接收指令，通过接收设置在站点的无线电能发射模块发出的电磁波形式电能进行无线充电操作，将接收到的电能储存在电能暂存蓄电池；当停站时间大于等于无线充电最大时长时，无线充电操作持续时长以无线充电最大时长为准，当停站时间小于无线充电最大时长时，无线充电操作持续至车辆停站结束离开站点；车辆停站结束后继续驶向下一站点；
S4、充电控制模块分别向电能暂存蓄电池、动力电池组充电电路发送电能输送指令、充电指令，将储存在电能暂存蓄电池中的电能经动力电池组充电电路输送至动力电池组，同时返回步骤S1重复执行。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S32还包括无线电能发射模块与公交车辆之间通过ZigBee协议进行双向数据通信；公交车辆获取站点位置辅助车辆定位装置定位车辆实时位置信息；站点获取车辆实时位置信息和电能接收指令，并依据车辆实时位置信息和电能接收指令决策获取和以无线方式发送电能的开始与结束时间点。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S4包括动力电池组充电电路依据充电控制模块发出的充电指令将电能暂存蓄电池存储的电能整流后传输至动力电池组中的指定电池单体；所述充电指令包括动力电池组内各电池单体分别所需充电电量、充电电压、充电电流。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S4还包括在对动力电池组内电池单体充电过程中充电控制模块监测到电池单体出现过充或过放情况时，调节对应电池单体的充电电流、充电电压或停止对应电池单体的充电过程。
CN201910965755.8A 2019-10-12 2019-10-12 一种电动公交车站点无线充电系统及方法 Active CN110871697B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910965755.8A CN110871697B (zh) 2019-10-12 2019-10-12 一种电动公交车站点无线充电系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910965755.8A CN110871697B (zh) 2019-10-12 2019-10-12 一种电动公交车站点无线充电系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110871697A CN110871697A (zh) 2020-03-10
CN110871697B true CN110871697B (zh) 2021-08-06

Family

ID=69717770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910965755.8A Active CN110871697B (zh) 2019-10-12 2019-10-12 一种电动公交车站点无线充电系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110871697B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114103680B (zh) * 2020-09-01 2024-06-04 株洲中车时代电气股份有限公司 储能式有轨电车的充电方法、系统、设备及存储介质
CN117021956B (zh) * 2023-09-28 2024-02-09 广东绿通新能源电动车科技股份有限公司 一种用于新能源观光电车的续航检测管理方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9428069B2 (en) * 2012-12-26 2016-08-30 Colorado Energy Research Technologies, LLC Systems and methods for efficiently charging power recovery controller
AU2015246951A1 (en) * 2014-04-18 2016-10-27 Yutaka Nemoto Power generation device utilizing renewable natural energy
CN104300646B (zh) * 2014-10-31 2016-07-06 国家电网公司 一种支持车联网的多频段智能充电桩系统
CN204497817U (zh) * 2015-03-03 2015-07-22 比亚迪股份有限公司 电动汽车的无线充电系统
TWI562499B (en) * 2015-03-04 2016-12-11 Wistron Corp Wireless charging transceiver device and wireless charging control method
US11095129B2 (en) * 2016-02-12 2021-08-17 Capacitor Sciences Incorporated Capacitor based power system and unmanned vehicle with the capacitor based power system thereof
CN206086429U (zh) * 2016-10-21 2017-04-12 成都经纬智联科技有限公司 一种用于配置在公交站台的车辆无线充电系统
CN106427655B (zh) * 2016-11-30 2018-09-11 郑州天迈科技股份有限公司 公交新能源纯电车预约补电与公交智能调度结合的方法
CN106410979B (zh) * 2016-12-05 2019-03-12 青岛鲁渝能源科技有限公司 无线电能传输系统及其控制方法
CN106985688A (zh) * 2017-03-20 2017-07-28 浙江农业商贸职业学院 用于电动汽车的电池状态监控系统及方法
CN107571751A (zh) * 2017-08-28 2018-01-12 安徽千里眼信息科技有限公司 一种汽车充电桩的智能管理系统
CN107846064A (zh) * 2017-11-14 2018-03-27 天合光能股份有限公司 一种离网光储供电的电动公交车快速充电装置及充电方法
CN209159443U (zh) * 2018-10-10 2019-07-26 广东玛西尔电动科技有限公司 一种无线充电系统
CN109795356B (zh) * 2019-01-07 2020-05-19 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种纯电池车辆能量管理系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110871697A (zh) 2020-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230191932A1 (en) Vehicle dispatching system and vehicle dispatching method
US10882411B2 (en) Smart charging schedules for battery systems and associated methods for electrified vehicles
US20240265316A1 (en) Electric-Quantity-Based Path Planning Method For Electric Vehicle Compatible With Energy Storage Charging Pile
CN103490485B (zh) 应用智能电网的电动汽车双向供电装置及利用该供电装置的双向供电方法
CN102150320B (zh) 电池系统以及电池系统搭载车辆
US8264196B2 (en) Charge control apparatus, battery pack, and vehicle
CN108955711A (zh) 一种应用于电动汽车智能充放电的导航方法
EP2309619A1 (en) Imbalance reduction circuit, power supply device, and imbalance reduction method
CN204809906U (zh) 移动储能充电装置以及移动储能充电系统
CN104935038A (zh) 移动储能充电装置以及移动储能充电系统
US10507739B2 (en) Train-energy control system, ground device, and on-board device
CN109670674B (zh) 一种考虑交通网-配电网耦合的电动汽车时空分布充电调度方法
CN110871697B (zh) 一种电动公交车站点无线充电系统及方法
CN109670661A (zh) 用于确定换电站内的欠电电池的充电策略的方法和装置
CN104716706A (zh) 一种基于充电预约的电动汽车充电站充电管理方法
EP3160809B1 (en) A method for controlling a state of charge of a plug-in hybrid vehicle
EP4035948A1 (en) Power supply device, battery management system, power supply system, control method and medium
US11505079B2 (en) Hybrid vehicle and method for controlling hybrid vehicle
CN112389254A (zh) 一种电动汽车与充电设施的智能协调管理系统及控制方法
CN113306421B (zh) 基于充电设备和agv实现能源时空优化的方法
JP2013027159A (ja) 充電システム
CN115663867B (zh) 基于智能充电网络系统的电动汽车充电调度方法
CN209795305U (zh) 具有充电功能的纯电动移动充电车
CN110535196B (zh) 在换电设施中执行的充电方法、充电设备、以及远端服务器
CN108790875B (zh) 公交车充电管理装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant