CN114475293B - 无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及引导系统 - Google Patents
无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及引导系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114475293B CN114475293B CN202111579506.9A CN202111579506A CN114475293B CN 114475293 B CN114475293 B CN 114475293B CN 202111579506 A CN202111579506 A CN 202111579506A CN 114475293 B CN114475293 B CN 114475293B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- primary side
- secondary side
- coil
- vehicle
- primary
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 15
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims description 9
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002618 waking effect Effects 0.000 description 1
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
- B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
-
- 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
- B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
-
- 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
- B60L53/34—Plug-like or socket-like devices specially adapted for contactless inductive charging of electric vehicles
-
- 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
- B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
- B60L53/38—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/14—Inductive couplings
-
- 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
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
-
- 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
- H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
-
- 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)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及引导系统，其提供了全新设计的磁耦合器谐振网络，利用在没有副边线圈的情况下原边输入功率接近零的特性，仅借助如无线通信的广播等较为简单的模块及功能，即可实现对原边主回路的唤醒及引导车辆对正充电位。该系统利用在没有副边线圈的情况下原边输入功率接近零，在副边逐渐达到目标位置过程中输出电流和电压逐渐增加，但变化率会逐渐减小到零的原理，仅通过对副边输出采样即可判断车辆是否对正充电位，完全不需要设置现有技术中所使用的复杂传感方式与算法，显著降低了系统复杂程度及成本。本发明所提供的谐振网络在无副边线圈的情况下，各级电流可控，可以实现无负载运行，因此具有较好的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车无线充电系统技术领域，尤其涉及一种无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及位置引导系统。
背景技术
现有的适用于电动汽车的无线充电系统中，为保证工作时发射线圈与接收线圈相对位置的准确，需要设置位置传感器来辅助定位，否则一旦线圈相对位置的偏差超出了允许范围，无线充电系统内部就会积累大量的无功电流，轻则耗费能量，重则造成系统损毁，以至于无线充电系统在实现对准之前无法开始工作。现有技术所采用的位置传感器包括但不限于使用超声波、激光雷达、图像识别、高精度GPS、辅助检测线圈等，这些装置在无线充电系统中无疑增加了成本和控制算法的复杂性，同时在不同车型上还需要识别/检测设备及过程实施单独标定，从而对这些线圈位置识别方案的通用性造成了限制。
某些现有技术意识到了上述使用位置传感器的方案所具有的缺陷，提出了一些不借助传感器的线圈对正方案，如中国专利CN106143188B所披露的基于图像识别的方案，中国专利CN106936225B和CN109895643B所提供的检测线圈电压信号的方式，以及中国专利CN206031112U对收发线圈形状进行改进的方式。然而，这些现有技术仍无法克服如系统复杂程度和成本较高的问题，尤其是不能实现充电位置的自动对正。
发明内容
有鉴于此，针对上述本领域中存在的技术问题，本发明提供了一种无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及引导系统，包括相互无线通信的原边控制器与副边控制器，以及谐振网络；
其中，所述原边控制器与副边控制器基于原边与副边的电磁感应信号功率，引导车辆驶入充电位；
所述谐振网络包括：原边补偿网络、原边发射线圈、中间接收线圈、中间补偿网络、中间发射线圈、副边接收线圈，副边补偿网络；
其中，所述原边补偿网络、原边发射线圈、中间接收线圈及中间补偿网络均设置于地面充电位，所述副边接收线圈及副边补偿网络设于车辆底盘适当位置；
所述原边补偿网络、中间补偿网络以及副边补偿网络中分别仅包含一个补偿电容C1、C2及C3；
在原边由原边补偿电容C1与所述原边发射线圈所构成的等效拓扑结构，包括依次连接的电容C1、等效互感电压源-jωM12I2、电感Lex以及回路等效电阻Rex；原边的所述等效拓扑结构两端与原边交流电压源Uac连接；
在副边由副边补偿电容C3与所述副边接收线圈所构成的等效拓扑结构，包括依次连接的电容C3、电感Lrx、等效互感电压源jωM12I2以及回路等效电阻Rrx；副边的所述等效拓扑结构两端向电池输出电压Uout；
中间补偿电容C2与所述中间接收线圈、中间发射线圈所构成的等效拓扑结构，包括依次连接的电容C2、等效互感电压源jωM01I1、等效互感电压源-jωM12I3、回路等效电阻Rtx、电感Ltx1和Ltx2共同组成回路；其中，所述电感Ltx1与电感Lex形成互感M01，所述电感Ltx2与电感Lrx形成互感M12；I1、I2、I3分别为原边回路电流、中间线圈感应电流、副边感应电流。
进一步地，所述中间发射线圈及副边接收线圈采用DD型线圈，原边发射线圈及中间接收线圈采用矩形线圈，原边与副边线圈布置的相对位置为：从上到下依次设置水平摆放的副边铁氧体、副边接收线圈、中间发射线圈、中间铁氧体、中间接收线圈、原边发射线圈、原边铁氧体；所述中间发射线圈的平面尺寸被设置成使其电磁感应范围覆盖整个充电位，从而使车辆只要垂直进入充电位当中时，即可忽略车辆在充电位中左右位置偏差及相应的对正步骤，只需引导车辆在纵向位置对正后即可进行无线充电。
进一步地，所述交流电压源Uac由原边相互连接的功率因数校正模块与高频逆变器做等效简化得到；副边输出电压Uout施加在相互连接的高频整流器与车载动力电池上，将所述高频整流器与动力电池等效简化为一交流负载RL；中间接收线圈与中间发射线圈简化为单独的中间线圈，则电感Ltx1与电感Lex简化为Ltx；由此得到进一步简化的所述谐振网络。
进一步地，所述系统的具体执行以下过程引导车辆驶入充电位：
①原边控制器持续搜索副边控制器的无线通信信号，如果两者交互成功说明充电位附近出现电动汽车，则原边控制器控制原边主回路上电，使所述Uac升高到一定水平；
②如果副边持续一段时间未与原边发生电磁感应建立功率回路，说明车辆未进入充电位或没有充电意图，则原边控制器控制原边回路下电，返回所述搜索状态；否则开始基于原边与副边的感应信号功率，启动后续引导车辆驶入充电位的步骤；
③副边控制器基于输出的电压和电流，实时计算功率变化率并同时结合功率来引导车辆移动，当所述功率变化率降至0且输出功率达到最大时，认为此时车辆以到达充电位，引导过程结束。
上述本发明所提供的无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及引导系统，提供了一种全新设计的磁耦合器谐振网络，利用在没有副边线圈的情况下原边输入功率接近零的特性，仅借助如无线通信的广播等较为简单的模块及功能，即可实现对原边主回路的唤醒及引导车辆对正充电位，而不用增加额外的传感装置。该系统利用在没有副边线圈的情况下原边输入功率接近零，在副边逐渐达到目标位置过程中输出电流和电压逐渐增加，但变化率会逐渐减小到零的原理，仅通过对副边输出采样即可判断车辆是否对正充电位，完全不需要设置现有技术中所使用的复杂传感方式与算法，显著降低了系统复杂程度及成本。本发明所提供的谐振网络在无副边线圈的情况下，各级电流可控，可以实现无负载运行，因此具有较好的可靠性。
附图说明
图1为本发明所提供系统的总体结构示意图；
图2为本发明所提供系统的谐振网络等效拓扑结构；
图3为本发明所提供系统中采用的线圈设置方式侧视图；
图4为本发明所提供系统中采用的线圈设置方式爆炸图；
图5为本发明所提供系统中进一步简化的谐振网络等效拓扑结构；
图6为本发明所提供系统引导车辆对正充电位的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明所提供的无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及引导系统，如图1所示，包括相互无线通信的原边控制器与副边控制器，以及谐振网络；
其中，所述原边控制器与副边控制器基于原边与副边的电磁感应信号功率，引导车辆驶入充电位；
所述谐振网络如图2所示，包括：原边补偿网络、原边发射线圈、中间接收线圈、中间补偿网络、中间发射线圈、副边接收线圈，副边补偿网络；
其中，所述原边补偿网络、原边发射线圈、中间接收线圈及中间补偿网络均设置于地面充电位，所述副边接收线圈及副边补偿网络设于车辆底盘适当位置；
所述原边补偿网络、中间补偿网络以及副边补偿网络中分别仅包含一个补偿电容C1、C2及C3；
在原边由原边补偿电容C1与所述原边发射线圈所构成的等效拓扑结构，包括依次连接的电容C1、等效互感电压源-jωM12I2、电感Lex以及回路等效电阻Rex；原边的所述等效拓扑结构两端与原边交流电压源Uac连接；
在副边由副边补偿电容C3与所述副边接收线圈所构成的等效拓扑结构，包括依次连接的电容C3、电感Lrx、等效互感电压源jωM12I2以及回路等效电阻Rrx；副边的所述等效拓扑结构两端向电池输出电压Uout；
中间补偿电容C2与所述中间接收线圈、中间发射线圈所构成的等效拓扑结构，包括依次连接的电容C2、等效互感电压源jωM01I1、等效互感电压源-jωM12I3、回路等效电阻Rtx、电感Ltx1和Ltx2共同组成回路；其中，所述电感Ltx1与电感Lex形成互感M01，所述电感Ltx2与电感Lrx形成互感M12。
在本发明的一个优选实施方式中，所述中间发射线圈及副边接收线圈采用DD型线圈，原边发射线圈及中间接收线圈采用矩形线圈，原边与副边线圈布置的相对位置如图3、4所示，具体为：从上到下依次设置水平摆放的副边铁氧体、副边接收线圈、中间发射线圈、中间铁氧体、中间接收线圈、原边发射线圈、原边铁氧体；所述中间发射线圈的平面尺寸如面积等被设置成使其电磁感应范围覆盖整个充电位，从而使车辆只要垂直进入充电位当中时，即可忽略车辆在充电位中左右位置偏差及相应的对正步骤，只需引导车辆在纵向位置对正后即可进行无线充电。
在本发明的一个优选实施方式中，所述交流电压源Uac由原边相互连接的功率因数校正模块与高频逆变器做等效简化得到；副边输出电压Uout施加在相互连接的高频整流器与车载动力电池上，将所述高频整流器与动力电池等效简化为一交流负载RL；中间接收线圈与中间发射线圈简化为单独的中间线圈，则电感Ltx1与电感Lex简化为Ltx；由此得到如图4所示的进一步简化的所述谐振网络，以及网络中的以下各参数：
副边谐振电流：
中间谐振电流：
原边谐振电流：
原边谐振电流的模：
中间谐振电流的模：
副边谐振电流的模：
副边输出电压：
当地面设备安装固定后，互感M01固定，对于同等的原边输入电压Uac和负载RL，原边电流I1与副边线圈和中间发射线圈的互感M12的方成正比，输出电压Uout与副边线圈和中间发射线圈的互感M12成正比，由此可以反映出本发明所提供系统的主要技术效果：
(1)原边可以在车辆到达预定充电位置前开始供电，并不会损坏设备；
(2)原边提前供电所需的能量很小；
(3)可以通过采集负载上的直流电压和电流，并判断是否达到最大值，判定是否车辆已经到达了预定位置。
在本发明的一个优选实施方式中，如图5所示，所述系统的具体执行以下过程引导车辆驶入充电位：
①原边控制器持续搜索副边控制器的无线通信信号，如果两者交互成功说明充电位附近出现电动汽车，则原边控制器控制原边主回路上电，使所述Uac升高到一定水平；
②如果副边持续一段时间未与原边发生电磁感应建立功率回路，说明车辆未进入充电位或没有充电意图，则原边控制器控制原边回路下电，返回所述搜索状态；否则开始基于原边与副边的感应信号功率，启动后续引导车辆驶入充电位的步骤；
③副边控制器基于输出的电压和电流，实时计算功率变化率并同时结合功率来引导车辆移动，当所述功率变化率降至0且输出功率达到最大时，认为此时车辆以到达充电位，引导过程结束。
应理解，本发明实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及引导系统，其特征在于：包括相互无线通信的原边控制器与副边控制器，以及谐振网络；
其中，所述原边控制器与副边控制器基于原边与副边的电磁感应信号功率，引导车辆驶入充电位；
所述谐振网络包括：原边补偿网络、原边发射线圈、中间接收线圈、中间补偿网络、中间发射线圈、副边接收线圈，副边补偿网络；
其中，所述原边补偿网络、原边发射线圈、中间接收线圈、中间发射线圈及中间补偿网络均设置于地面充电位，所述副边接收线圈及副边补偿网络设于车辆底盘适当位置；
所述原边补偿网络、中间补偿网络以及副边补偿网络中分别仅包含一个补偿电容C1、C2及C3；
在原边由原边补偿电容C1与所述原边发射线圈所构成的等效拓扑结构，包括依次连接的电容C1、等效互感电压源-jωM12I2、电感Lex以及回路等效电阻Rex；原边的所述等效拓扑结构两端与原边交流电压源Uac连接；
在副边由副边补偿电容C3与所述副边接收线圈所构成的等效拓扑结构，包括依次连接的电容C3、电感Lrx、等效互感电压源jωM12I2以及回路等效电阻Rrx；副边的所述等效拓扑结构两端向电池输出电压Uout；
中间补偿电容C2与所述中间接收线圈、中间发射线圈所构成的等效拓扑结构，包括依次连接的电容C2、等效互感电压源jωM01I1、等效互感电压源-jωM12I3、回路等效电阻Rtx、电感Ltx1和Ltx2共同组成回路；其中，所述电感Ltx1与电感Lex存在互感M01，所述电感Ltx2与电感Lrx存在互感M12；I1、I2、I3分别为原边谐振电流、中间线圈谐振电流、副边谐振电流；
在此基础上，由原边相互连接的功率因数校正模块与高频逆变器做等效简化得到所述交流电压源Uac；副边输出电压Uout施加在相互连接的高频整流器与车载动力电池上，将所述高频整流器与动力电池等效简化为一交流负载RL；中间接收线圈与中间发射线圈简化为单独的中间线圈，则电感Ltx1与电感Lex简化为Ltx；由此能够得到简化的所述谐振网络，各网络参数包括：
副边谐振电流：
中间谐振电流：
原边谐振电流：
原边谐振电流的模：
中间谐振电流的模：
副边谐振电流的模：
副边输出电压：
所述系统利用在没有副边线圈的情况下原边输入功率接近零，在副边逐渐达到目标位置过程中输出电流和电压逐渐增加，但变化率会逐渐减小到零的原理，仅通过对副边输出采样即可判断车辆是否对正充电位，而无需增加额外的传感装置；
所述系统具体执行以下过程引导车辆驶入充电位：
①原边控制器持续搜索副边控制器的无线通信信号，如果两者交互成功说明充电位附近出现电动汽车，则原边控制器控制原边主回路上电，使所述Uac升高到一定水平；
②如果副边持续一段时间未与原边发生电磁感应建立功率回路，说明车辆未进入充电位或没有充电意图，则原边控制器控制原边回路下电，返回所述搜索状态；否则开始基于原边与副边的感应信号功率，启动后续引导车辆驶入充电位的步骤；
③副边控制器基于输出的电压和电流，实时计算功率变化率并同时结合功率来引导车辆移动，当所述功率变化率降至0且输出功率达到最大时，认为此时车辆已到达充电位，引导过程结束。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述中间发射线圈及副边接收线圈采用DD型线圈，原边发射线圈及中间接收线圈采用矩形线圈，原边与副边线圈布置的相对位置为：从上到下依次设置水平摆放的副边铁氧体、副边接收线圈、中间发射线圈、中间铁氧体、中间接收线圈、原边发射线圈、原边铁氧体；所述中间发射线圈的平面尺寸被设置成使其电磁感应范围覆盖整个充电位，用于使车辆只要垂直进入充电位当中时，忽略车辆在充电位中左右位置偏差及相应的对正步骤，只对车辆在纵向位置进行引导对正。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111579506.9A CN114475293B (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及引导系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111579506.9A CN114475293B (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及引导系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114475293A CN114475293A (zh) | 2022-05-13 |
| CN114475293B true CN114475293B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=81494450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111579506.9A Active CN114475293B (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及引导系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114475293B (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102142708A (zh) * | 2010-01-29 | 2011-08-03 | 索尼公司 | 无线充电装置和无线充电系统 |
| CN102791513A (zh) * | 2010-03-04 | 2012-11-21 | 本田技研工业株式会社 | 电动车 |
| CN104471822A (zh) * | 2012-07-16 | 2015-03-25 | 高通股份有限公司 | 感应电力传递系统中的装置对准及识别 |
| CN106451822A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-02-22 | 北京理工大学 | 一种用于无线电能传输的智能充电装置 |
| CN107199897A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-09-26 | 宁波三星智能电气有限公司 | 一种电动汽车无线充电的系统及方法 |
| CN207496493U (zh) * | 2017-11-27 | 2018-06-15 | 浙江万安亿创电子科技有限公司 | 用于电动汽车无线充电系统的车辆对齐引导装置 |
| CN109004842A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-14 | 西南交通大学 | 一种可从原边辨识互感与负载的无线电能传输系统及方法 |
| CN109050306A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-21 | 浙江大学 | 一种智能自主定位和充电的车辆无线充电系统 |
| CN209650055U (zh) * | 2018-12-04 | 2019-11-19 | 北京启智新源科技有限公司 | 一种无线汽车充电指示装置 |
| CN211405575U (zh) * | 2019-08-12 | 2020-09-01 | 广东工业大学 | 一种无线充电系统 |
| CN112721668A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 哈尔滨宇龙自动化有限公司 | 一种动态无线充电系统的位置自对准装置及其充电控制方法 |
| CN113352923A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-09-07 | 国家电网有限公司 | 一种电动车无线充电系统线圈对位方法 |
| CN113479078A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-10-08 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 一种电动汽车无线充电车位匹配方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9631950B2 (en) * | 2011-08-05 | 2017-04-25 | Evatran Group, Inc. | Method and apparatus for aligning a vehicle with an inductive charging system |
-
2021
- 2021-12-22 CN CN202111579506.9A patent/CN114475293B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102142708A (zh) * | 2010-01-29 | 2011-08-03 | 索尼公司 | 无线充电装置和无线充电系统 |
| CN102791513A (zh) * | 2010-03-04 | 2012-11-21 | 本田技研工业株式会社 | 电动车 |
| CN104471822A (zh) * | 2012-07-16 | 2015-03-25 | 高通股份有限公司 | 感应电力传递系统中的装置对准及识别 |
| CN106451822A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-02-22 | 北京理工大学 | 一种用于无线电能传输的智能充电装置 |
| CN107199897A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-09-26 | 宁波三星智能电气有限公司 | 一种电动汽车无线充电的系统及方法 |
| CN207496493U (zh) * | 2017-11-27 | 2018-06-15 | 浙江万安亿创电子科技有限公司 | 用于电动汽车无线充电系统的车辆对齐引导装置 |
| CN109004842A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-14 | 西南交通大学 | 一种可从原边辨识互感与负载的无线电能传输系统及方法 |
| CN109050306A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-21 | 浙江大学 | 一种智能自主定位和充电的车辆无线充电系统 |
| CN209650055U (zh) * | 2018-12-04 | 2019-11-19 | 北京启智新源科技有限公司 | 一种无线汽车充电指示装置 |
| CN211405575U (zh) * | 2019-08-12 | 2020-09-01 | 广东工业大学 | 一种无线充电系统 |
| CN112721668A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 哈尔滨宇龙自动化有限公司 | 一种动态无线充电系统的位置自对准装置及其充电控制方法 |
| CN113479078A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-10-08 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 一种电动汽车无线充电车位匹配方法 |
| CN113352923A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-09-07 | 国家电网有限公司 | 一种电动车无线充电系统线圈对位方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114475293A (zh) | 2022-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5083480B2 (ja) | 非接触給電設備、車両および非接触給電システムの制御方法 | |
| US9634733B2 (en) | Contactless power feeding system, vehicle, power feeding facility and method of controlling contactless power feeding system | |
| US9963040B2 (en) | Non-contact power supply system, and power transmission device and vehicle used therein | |
| EP2873131B1 (en) | Device alignment and identification in inductive power transfer systems | |
| US9649946B2 (en) | Vehicle and contactless power supply system for adjusting impedence based on power transfer efficiency | |
| US8994326B2 (en) | Resonance-type non-contact power supply system | |
| US20130300354A1 (en) | Vehicle, power receiving device, power transmitting device, and contactless power supply system | |
| CN107089150B (zh) | 车辆的送电装置和非接触送受电系统 | |
| WO2015097968A1 (en) | Contactless power transfer system and method of controlling the same | |
| WO2012014485A2 (en) | Resonance type non-contact power supply system | |
| JP2011166992A (ja) | 給電装置 | |
| US20160001669A1 (en) | Vehicle And Contactless Power Feeding System | |
| CN110103739B (zh) | 弱磁场激励三线圈检测装置 | |
| US10787085B2 (en) | Vehicle, power transmission device, and power feeding system | |
| WO2012014483A1 (en) | Resonance type non-contact power supply system | |
| RU2466042C1 (ru) | Система питания для транспортного средства, электрическое транспортное средство и устройство питания для транспортного средства | |
| CN114475293B (zh) | 无位置传感器的电动汽车无线充电自动启动及引导系统 | |
| US20240051408A1 (en) | Vehicle | |
| US20230182588A1 (en) | Charging Frequency Determination for Wireless Power Transfer | |
| CN115320418A (zh) | 一种电动汽车无线充电方法及充电系统 | |
| CN116160880A (zh) | 一种agv小车及其充电控制方法、装置和存储介质 |
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 |