CN117124892A - 一种电动汽车无线充电方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车无线充电方法及系统,涉及电动汽车技术领域,该方法包括:泊车进入距离供电电源的预设范围后,接收电动汽车发送的充电请求;控制激光发射器向激光接收器发射激光束,并通过通信模块与激光接收器进行通信交互,以获取激光发射器与激光接收器之间的位置数据;根据位置数据,调节激光发射器发射的激光束的激光参数,以使激光束对准激光接收器;当激光接收器接收到激光束时,将激光束转化为电能,导通供电电源,以使得供电电源通过在激光发射器和激光接收器之间建立磁耦合谐振回路,实现对电动汽车的无线充电,本发明能够解决现有技术中磁共振或微波的无线充电易受天气或者障碍物的影响,导致无线充电效率低下的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域,具体涉及一种电动汽车无线充电方法及系统。
背景技术
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。由于对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好,电动汽车在近几年已经备受各界的高度重视,在各个应用领域都有了飞跃式的增长,但仍处于发展初期。在电池续航里程低的现状下,充电难依然是困扰电动汽车发展的最大难题,阻碍了电动汽车的推广速度,尤其是无线充电。
目前比较常见的无线充电的方法为:
1、基于磁共振的无线充电技术,该技术利用两个具有相同或相近共振频率的磁共振器,在一定距离内实现无线能量传输,用于给新能源汽车或其他设备充电。该技术具有传输距离较长、传输效率较高、传输损耗较小等优点,但也存在以下缺点:共振频率受环境干扰较大,需要实时调节;共振器的尺寸较大,不易安装;共振器之间需要对齐或者跟踪,增加了控制难度。
2、基于微波的无线充电技术:该技术利用微波发射器将电能转化为微波信号,并通过天线向远处的微波接收器发射,微波接收器再将微波信号转化为电能,用于给新能源汽车或其他设备充电。该技术具有传输距离极长、传输功率极大、传输效率极高等优点,但也存在以下缺点:微波发射器和接收器的成本较高,不易普及;微波信号对人体和环境有一定的危害,需要严格控制;微波信号受天气和障碍物的影响较大,需要保持通畅。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种电动汽车无线充电方法及系统,旨在解决现有技术中磁共振或微波的无线充电易受天气或者障碍物的影响,导致无线充电效率低下的技术问题。
本发明一方面在于提供一种电动汽车无线充电方法,应用于电动汽车无线充电系统,所述系统包括激光控制器、激光发射器、激光接收器与供电电源,所述激光发射器连接所述激光控制器,所述激光接收器设于所述供电电源上,所述方法包括:
泊车进入距离所述供电电源的预设范围后,接收电动汽车发送的充电请求;
控制所述激光发射器向所述激光接收器发射激光束,并通过通信模块与所述激光接收器进行通信交互,以获取所述激光发射器与所述激光接收器之间的位置数据,所述位置数据包括所述激光发射器与所述激光接收器之间的当前距离、当前角度以及相对位置;
根据所述位置数据,调节所述激光发射器发射的激光束的激光参数,以使所述激光束对准所述激光接收器,包括:
根据所述当前角度,通过所述激光控制器调节所述激光发射器发射的激光束的方向,以使所述激光束对准所述激光接收器,
根据所述当前距离和所述相对位置,建立目标函数,以选取激光束的波长和强度,
所述目标函数的计算公式为:
其中,m1为无线充电效率,m2为无线充电成本,m3为最优化无线充电安全,W1,W2,W3分别为m1,m2,m3的权重系数;
当所述激光接收器接收到所述激光束时,将所述激光束转化为电能,导通供电电源,以使得所述供电电源通过在所述激光发射器和所述激光接收器之间建立磁耦合谐振回路,实现对电动汽车的无线充电。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:通过本发明提供的电动汽车无线充电方法,能提高无线充电的效率,具体为,泊车进入距离供电电源的预设范围后,接收电动汽车发送的充电请求;控制所述激光发射器向所述激光接收器发射激光束,并通过通信模块与所述激光接收器进行通信交互,以获取所述激光发射器与所述激光接收器之间的位置数据;根据所述位置数据,调节所述激光发射器发射的激光束的激光参数,以使所述激光束对准所述激光接收器,根据位置数据调整激光束的方向、波长、强度,以保证激光束能够准确地对准激光接收器,并且能够适应汽车和激光接收器之间的相对运动和环境干扰;当所述激光接收器接收到所述激光束时,将所述激光束转化为电能,导通供电电源,以使得所述供电电源通过在所述激光发射器和所述激光接收器之间建立磁耦合谐振回路,实现对电动汽车的无线充电,可以根据不同的激光功率和负载条件,选择不同的控制策略和算法,调节供电电源的幅度和相位,使得激光发射器和激光接收器之间的磁场达到最佳匹配,从而实现高效、稳定、可调的无线充电,从而解决了现有技术中磁共振或微波的无线充电易受天气或者障碍物的影响,导致无线充电效率低下的技术问题。
根据上述技术方案的一方面,控制所述激光发射器向所述激光接收器发射激光束的步骤,具体包括:
通过安装在电动汽车上的太阳能光伏电池板将太阳能转化为电能,储存在蓄电池中;
通过所述激光控制器控制所述激光发射器将蓄电池中的电能转化为激光束,并向激光接收器发射所述激光束。
根据上述技术方案的一方面,所述方法还包括:
通过所述供电电源测量所述激光发射器和所述激光接收器之间的互感系数,计算出最优的相位差,并对所述激光接收器的磁场进行相位调节,使得所述激光发射器和所述激光接收器之间的磁场达到最大功率输出;
通过所述供电电源测量所述激光接收器的输出电压和输出电流,计算所述激光接收器的输出功率,并对所述激光接收器的磁场进行幅度调节,使得所述激光接收器的输出功率最大化。
根据上述技术方案的一方面,所述方法还包括:
通过所述供电电源测量所述激光发射器接收的输入功率和负载条件,并根据预设的目标值和阈值,选择不同的控制模式,以对所述激光接收器的幅度和相位进行调节,其中所述控制模式包括恒压模式、恒流模式以及恒功率模式。
根据上述技术方案的一方面,并通过通信模块与所述激光接收器进行通信交互的步骤包括:
通过通信模块向所述激光接收器发送认证请求信号,所述认证请求信号包括所述激光发射器的身份信息和充电需求信息;
通过所述激光接收器验证所述身份信息和所述充电需求信息,当验证通过后,向所述激光发射器反馈认证成功信息,所述反馈认证成功信息包括所述激光接收器的充电供应信息以及位置数据。
根据上述技术方案的一方面,所述方法还包括:
所述充电供应信息包括所述供电电源的充电车辆数量、以及所述充电车辆所需充电的时长;
根据充电车辆数量以及所述充电车辆所需充电的时长,选择电动汽车充电的时间和时长。
本发明另一方面在于提供了一种电动汽车无线充电系统,所述电动汽车无线充电系统用于实现上述电动汽车无线充电方法,所述电动汽车无线充电系统包括:
充电请求发送模块,用于泊车进入距离所述供电电源的预设范围后,接收电动汽车发送的充电请求;
信息交互模块,用于控制所述激光发射器向所述激光接收器发射激光束,并通过通信模块与所述激光接收器进行通信交互,以获取所述激光发射器与所述激光接收器之间的位置数据,所述位置数据包括所述激光发射器与所述激光接收器之间的当前距离、当前角度以及相对位置;
激光调整模块,用于根据所述位置数据,调节所述激光发射器发射的激光束的激光参数,以使所述激光束对准所述激光接收器,包括:
根据所述当前角度,通过所述激光控制器调节所述激光发射器发射的激光束的方向,以使所述激光束对准所述激光接收器,
根据所述当前距离和所述相对位置,建立目标函数,以选取激光束的波长和强度,
所述目标函数的计算公式为:
其中,m1为无线充电效率,m2为无线充电成本,m3为最优化无线充电安全,W1,W2,W3分别为m1,m2,m3的权重系数;
无线充电模块,用于当所述激光接收器接收到所述激光束时,将所述激光束转化为电能,导通供电电源,以使得所述供电电源通过在所述激光发射器和所述激光接收器之间建立磁耦合谐振回路,实现对电动汽车的无线充电。
附图说明
本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解,其中:
图1为本发明第一实施例中的电动汽车无线充电方法的流程示意图;
图2为本发明第二实施例中的电动汽车无线充电系统的结构框图;
附图元器件符号说明:
充电请求发送模块100,信息交互模块200,激光调整模块300,无线充电模块400。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固设于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的,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、以特定的方位构造与操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定与限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,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,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的与所有的组合。
实施例一
请参阅图1,所示本发明的第一实施例提供的一种电动汽车无线充电方法,应用于电动汽车无线充电系统,所述系统包括激光控制器、激光发射器、激光接收器与供电电源,所述激光发射器连接所述激光控制器,所述激光接收器设于所述供电电源上,所述方法包括步骤S10-S13:
步骤S10,泊车进入距离所述供电电源的预设范围后,接收电动汽车发送的充电请求;
其中,预设范围以根据不同的激光系统和需求进行灵活配置,一般情况下,预设距离可以达到100米以上。
另外,可以通过用户操作发送充电申请,即电动汽车内设置开关或者按钮或者触屏功能,手动启动或停止无线充电功能;也可以通过自动检测,即电动汽车可以通过传感器或者计算器,自动检测其剩余电能,并根据一个预设的电量阈值,自动启动或停止无线充电功能。
步骤S11,控制所述激光发射器向所述激光接收器发射激光束,并通过通信模块与所述激光接收器进行通信交互,以获取所述激光发射器与所述激光接收器之间的位置数据,所述位置数据包括所述激光发射器与所述激光接收器之间的当前距离、当前角度以及相对位置;
其中,控制所述激光发射器向所述激光接收器发射激光束的步骤,具体包括:
通过安装在电动汽车上的太阳能光伏电池板将太阳能转化为电能,储存在蓄电池中;
通过所述激光控制器控制所述激光发射器将蓄电池中的电能转化为激光束,并向激光接收器发射所述激光束。
其中,太阳能光伏电池板提供电能给激光控制器,防止电动汽车行驶过程电量过低,无法发射激光束,导致无法充电。
进一步地,太阳能光伏电池板可以根据不同的车型和需求,选择单晶硅或多晶硅等不同的材料。
另外,并通过通信模块与所述激光接收器进行通信交互的步骤包括:
通过通信模块向所述激光接收器发送认证请求信号,所述认证请求信号包括所述激光发射器的身份信息和充电需求信息;
通过所述激光接收器验证所述身份信息和所述充电需求信息,当验证通过后,向所述激光发射器反馈认证成功信息,所述反馈认证成功信息包括所述激光接收器的充电供应信息以及位置数据。
当验证失败后,激光接收器向激光发射器发送一个认证失败信号,该信号包含了验证失败的原因和建议。
进一步地,为了保证无线充电过程的效率和稳定性,实时监测和调节无线能量的传输和转换,具体为:
在认证成功后,激光发射器和激光接收器之间建立一个双向的数据通道,用于传输无线能量的相关参数和信息;
激光发射器根据位置数据调整激光束的方向、波长、强度,以保证激光束能够准确地对准激光接收器,并且能够适应汽车和激光接收器之间的相对运动和环境干扰;
激光接收器根据激光发射器发送的充电需求信息,调整供电电源的幅度和相位,以提高无线充电效率,并将电能输出给电动汽车进行充电;
激光发射器和激光接收器之间持续进行数据交换,以实时监测电动汽车的电量、充电状态、充电效率等信息,并根据需要调整无线充电的参数和策略,以实现稳定的无线充电。
进一步地,所述充电供应信息包括所述供电电源的充电车辆数量、以及所述充电车辆所需充电的时长;
根据充电车辆数量以及所述充电车辆所需充电的时长,选择电动汽车充电的时间和时长。提高充电效率,延长电动汽车的电池的使用寿命,以避免供电电源负载过多或用电高峰期,导致电动汽车充电效率低下,损耗电动汽车的电池。
步骤S12,根据所述位置数据,调节所述激光发射器发射的激光束的激光参数,以使所述激光束对准所述激光接收器,包括:
根据所述当前角度,通过所述激光控制器调节所述激光发射器发射的激光束的方向,以使所述激光束对准所述激光接收器,
根据所述当前距离和所述相对位置,建立目标函数,以选取激光束的波长和强度,
所述目标函数的计算公式为:
其中,m1为无线充电效率,m2为无线充电成本,m3为最优化无线充电安全,W1,W2,W3分别为m1,m2,m3的权重系数;
具体为,实时监测激光发射器和激光接收器之间的当前距离、当前角度以及相对位置,并根据需要调整激光发射器和激光接收器的位置,以保证激光束能够准确地对准激光接收器。
其中,激光束在传输过程中会受到空气、水汽、尘埃等介质的吸收、散射、衍射等影响,导致激光束的能量损失和方向偏移。因此,为了保证激光束能够准确地对准激光接收器,并且能够适应电动汽车和激光接收器之间的相对运动和环境干扰,需要根据不同的当前距离和相对位置,选择合适的波长和强度。
具体为,根据所述当前距离和所述相对位置,建立目标函数,使得最大化无线充电效率、最小化无线充电成本以及最优化无线充电安全,以选取激光束的波长和强度。
其中,最大化无线充电效率为使得激光接收器能够接收到尽可能多的激光束能量,并将其转化为电能;最小化无线充电成本为使得激光发射器能够输出尽可能少的激光束能量,并降低激光系统的制造和维护费用;最优化无线充电安全为使得激光束能够避免对人体、动物、植物等生物和环境造成伤害或污染。
步骤S13,当所述激光接收器接收到所述激光束时,将所述激光束转化为电能,导通供电电源,以使得所述供电电源通过在所述激光发射器和所述激光接收器之间建立磁耦合谐振回路,实现对电动汽车的无线充电。
其中,采用NFC无线充电技术的原理,通过在激光发射器和激光接收器之间建立一个磁耦合谐振回路,实现近距离的无线能量传输。NFC无线充电技术有两种模式:被动模式和主动模式。被动模式是指激光发射器产生一个恒定的高频磁场,激光接收器通过感应电流进行能量获取;主动模式是指激光发射器和激光接收器都产生一个高频磁场,并通过调节磁场的幅度和相位进行能量传输。本发明采用了主动模式,即在激光接收器中增加了一个供电电源,可以根据不同的激光功率和负载条件,选择不同的控制策略和算法,调节供电电源的幅度和相位,使得激光发射器和激光接收器之间的磁场达到最佳匹配,从而实现高效、稳定、可调的无线充电。
具体为,通过所述供电电源测量所述激光发射器和所述激光接收器之间的互感系数,计算出最优的相位差,并对所述激光接收器的磁场进行相位调节,使得所述激光发射器和所述激光接收器之间的磁场达到最大功率输出;
通过所述供电电源测量所述激光接收器的输出电压和输出电流,计算所述激光接收器的输出功率,并对所述激光接收器的磁场进行幅度调节,使得所述激光接收器的输出功率最大化。
通过所述供电电源测量所述激光发射器接收的输入功率和负载条件,并根据预设的目标值和阈值,选择不同的控制模式,以对所述激光接收器的幅度和相位进行调节,其中所述控制模式包括恒压模式、恒流模式以及恒功率模式。以实现不同功率等级、不同距离范围、不同充电速率等多种模式的无线充电。
通过供电电源调节电能的幅度和相位,可以显著提高无线充电效率。可以采用NFC无线充电技术的优势,该系统可以达到90%以上的传输效率。在无线充电过程中,激光发射器和激光接收器会根据电动汽车的实时充电效率,调整激光束和供电电源的相关参数,以实现最优化的无线充电效率。
与现有技术相比,采用本实施例当中的电动汽车无线充电方法,有益效果在于:通过本发明提供的电动汽车无线充电方法,能提高无线充电的效率,具体为,泊车进入距离供电电源的预设范围后,接收电动汽车发送的充电请求;控制所述激光发射器向所述激光接收器发射激光束,并通过通信模块与所述激光接收器进行通信交互,以获取所述激光发射器与所述激光接收器之间的位置数据;根据所述位置数据,调节所述激光发射器发射的激光束的激光参数,以使所述激光束对准所述激光接收器,根据位置数据调整激光束的方向、波长、强度,以保证激光束能够准确地对准激光接收器,并且能够适应汽车和激光接收器之间的相对运动和环境干扰;当所述激光接收器接收到所述激光束时,将所述激光束转化为电能,导通供电电源,以使得所述供电电源通过在所述激光发射器和所述激光接收器之间建立磁耦合谐振回路,实现对电动汽车的无线充电,可以根据不同的激光功率和负载条件,选择不同的控制策略和算法,调节供电电源的幅度和相位,使得激光发射器和激光接收器之间的磁场达到最佳匹配,从而实现高效、稳定、可调的无线充电,从而解决了现有技术中磁共振或微波的无线充电易受天气或者障碍物的影响,导致无线充电效率低下的技术问题。
实施例二
请参阅图2,所示为本发明的第二实施例提供的一种电动汽车无线充电系统,所述系统包括:
充电请求发送模块100,用于泊车进入距离所述供电电源的预设范围后,接收电动汽车发送的充电请求;
其中,预设范围以根据不同的激光系统和需求进行灵活配置,一般情况下,预设距离可以达到100米以上。
另外,可以通过用户操作发送充电申请,即电动汽车内设置开关或者按钮或者触屏功能,手动启动或停止无线充电功能;也可以通过自动检测,即电动汽车可以通过传感器或者计算器,自动检测其剩余电能,并根据一个预设的电量阈值,自动启动或停止无线充电功能。
信息交互模块200,用于控制所述激光发射器向所述激光接收器发射激光束,并通过通信模块与所述激光接收器进行通信交互,以获取所述激光发射器与所述激光接收器之间的位置数据,所述位置数据包括所述激光发射器与所述激光接收器之间的当前距离、当前角度以及相对位置;
具体为,通过安装在电动汽车上的太阳能光伏电池板将太阳能转化为电能,储存在蓄电池中;
通过所述激光控制器控制所述激光发射器将蓄电池中的电能转化为激光束,并向激光接收器发射所述激光束。
所述位置数据包括所述激光发射器与所述激光接收器之间的当前距离、当前角度以及相对位置。
进一步地,通过通信模块向所述激光接收器发送认证请求信号,所述认证请求信号包括所述激光发射器的身份信息和充电需求信息;
通过所述激光接收器验证所述身份信息和所述充电需求信息,当验证通过后,向所述激光发射器反馈认证成功信息,所述反馈认证成功信息包括所述激光接收器的充电供应信息以及位置数据。
当验证失败后,激光接收器向激光发射器发送一个认证失败信号,该信号包含了验证失败的原因和建议。
进一步地,所述充电供应信息包括所述供电电源的充电车辆数量、以及所述充电车辆所需充电的时长;
根据充电车辆数量以及所述充电车辆所需充电的时长,选择电动汽车充电的时间和时长。
激光调整模块300,用于根据所述位置数据,调节所述激光发射器发射的激光束的激光参数,以使所述激光束对准所述激光接收器,包括:
根据所述当前角度,通过所述激光控制器调节所述激光发射器发射的激光束的方向,以使所述激光束对准所述激光接收器,
根据所述当前距离和所述相对位置,建立目标函数,以选取激光束的波长和强度,
所述目标函数的计算公式为:
其中,m1为无线充电效率,m2为无线充电成本,m3为最优化无线充电安全,W1,W2,W3分别为m1,m2,m3的权重系数;
具体为,实时监测激光发射器和激光接收器之间的当前距离、当前角度以及相对位置,并根据需要调整激光发射器和激光接收器的位置,以保证激光束能够准确地对准激光接收器。
其中,根据所述当前距离和所述相对位置,建立目标函数,使得最大化无线充电效率、最小化无线充电成本以及最优化无线充电安全,以选取激光束的波长和强度。
无线充电模块400,用于当所述激光接收器接收到所述激光束时,将所述激光束转化为电能,导通供电电源,以使得所述供电电源通过在所述激光发射器和所述激光接收器之间建立磁耦合谐振回路,实现对电动汽车的无线充电。
其中,采用NFC无线充电技术的原理,通过在激光发射器和激光接收器之间建立一个磁耦合谐振回路,实现近距离的无线能量传输。NFC无线充电技术有两种模式:被动模式和主动模式。被动模式是指激光发射器产生一个恒定的高频磁场,激光接收器通过感应电流进行能量获取;主动模式是指激光发射器和激光接收器都产生一个高频磁场,并通过调节磁场的幅度和相位进行能量传输。本发明采用了主动模式,即在激光接收器中增加了一个供电电源,可以根据不同的激光功率和负载条件,选择不同的控制策略和算法,调节供电电源的幅度和相位,使得激光发射器和激光接收器之间的磁场达到最佳匹配,从而实现高效、稳定、可调的无线充电。
具体为,通过所述供电电源测量所述激光发射器和所述激光接收器之间的互感系数,计算出最优的相位差,并对所述激光接收器的磁场进行相位调节,使得所述激光发射器和所述激光接收器之间的磁场达到最大功率输出;
通过所述供电电源测量所述激光接收器的输出电压和输出电流,计算所述激光接收器的输出功率,并对所述激光接收器的磁场进行幅度调节,使得所述激光接收器的输出功率最大化。
通过所述供电电源测量所述激光发射器接收的输入功率和负载条件,并根据预设的目标值和阈值,选择不同的控制模式,以对所述激光接收器的幅度和相位进行调节,其中所述控制模式包括恒压模式、恒流模式以及恒功率模式。以实现不同功率等级、不同距离范围、不同充电速率等多种模式的无线充电。
与现有技术相比,采用本实施例当中所示的电动汽车无线充电系统,有益效果在于:通过本发明提供的电动汽车无线充电系统,能提高无线充电的效率,具体为,根据位置数据调整激光束的方向、波长、强度,以保证激光束能够准确地对准激光接收器,并且能够适应汽车和激光接收器之间的相对运动和环境干扰;根据不同的激光功率和负载条件,选择不同的控制策略和算法,调节供电电源的幅度和相位,使得激光发射器和激光接收器之间的磁场达到最佳匹配,从而实现高效、稳定、可调的无线充电,从而解决了现有技术中磁共振或微波的无线充电易受天气或者障碍物的影响,导致无线充电效率低下的技术问题。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体与详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形与改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种电动汽车无线充电方法,其特征在于,应用于电动汽车无线充电系统,所述系统包括激光控制器、激光发射器、激光接收器与供电电源,所述激光发射器连接所述激光控制器,所述激光接收器设于所述供电电源上,所述方法包括:
泊车进入距离所述供电电源的预设范围后,接收电动汽车发送的充电请求;
控制所述激光发射器向所述激光接收器发射激光束,并通过通信模块与所述激光接收器进行通信交互,以获取所述激光发射器与所述激光接收器之间的位置数据,所述位置数据包括所述激光发射器与所述激光接收器之间的当前距离、当前角度以及相对位置;
根据所述位置数据,调节所述激光发射器发射的激光束的激光参数,以使所述激光束对准所述激光接收器,包括:
根据所述当前角度,通过所述激光控制器调节所述激光发射器发射的激光束的方向,以使所述激光束对准所述激光接收器,
根据所述当前距离和所述相对位置,建立目标函数,以选取激光束的波长和强度,
所述目标函数的计算公式为:
其中,m1为无线充电效率,m2为无线充电成本,m3为最优化无线充电安全,W1,W2,W3分别为m1,m2,m3的权重系数;
当所述激光接收器接收到所述激光束时,将所述激光束转化为电能,导通供电电源,以使得所述供电电源通过在所述激光发射器和所述激光接收器之间建立磁耦合谐振回路,实现对电动汽车的无线充电。
2.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电方法,其特征在于,控制所述激光发射器向所述激光接收器发射激光束的步骤,具体包括:
通过安装在电动汽车上的太阳能光伏电池板将太阳能转化为电能,储存在蓄电池中;
通过所述激光控制器控制所述激光发射器将蓄电池中的电能转化为激光束,并向激光接收器发射所述激光束。
3.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电方法,其特征在于,所述方法还包括:
通过所述供电电源测量所述激光发射器和所述激光接收器之间的互感系数,计算出最优的相位差,并对所述激光接收器的磁场进行相位调节,使得所述激光发射器和所述激光接收器之间的磁场达到最大功率输出;
通过所述供电电源测量所述激光接收器的输出电压和输出电流,计算所述激光接收器的输出功率,并对所述激光接收器的磁场进行幅度调节,使得所述激光接收器的输出功率最大化。
4.根据权利要求3所述的电动汽车无线充电方法,其特征在于,所述方法还包括:
通过所述供电电源测量所述激光发射器接收的输入功率和负载条件,并根据预设的目标值和阈值,选择不同的控制模式,以对所述激光接收器的幅度和相位进行调节,其中所述控制模式包括恒压模式、恒流模式以及恒功率模式。
5.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电方法,其特征在于,并通过通信模块与所述激光接收器进行通信交互的步骤包括:
通过通信模块向所述激光接收器发送认证请求信号,所述认证请求信号包括所述激光发射器的身份信息和充电需求信息;
通过所述激光接收器验证所述身份信息和所述充电需求信息,当验证通过后,向所述激光发射器反馈认证成功信息,所述反馈认证成功信息包括所述激光接收器的充电供应信息以及位置数据。
6.根据权利要求5所述的电动汽车无线充电方法,其特征在于,所述方法还包括:
所述充电供应信息包括所述供电电源的充电车辆数量、以及所述充电车辆所需充电的时长;
根据充电车辆数量以及所述充电车辆所需充电的时长,选择电动汽车充电的时间和时长。
7.一种电动汽车无线充电系统,其特征在于,所述电动汽车无线充电系统用于实现权利要求1-6中任意一项所述的电动汽车无线充电方法,所述电动汽车无线充电系统包括:
充电请求发送模块,用于泊车进入距离所述供电电源的预设范围后,接收电动汽车发送的充电请求;
信息交互模块,用于控制所述激光发射器向所述激光接收器发射激光束,并通过通信模块与所述激光接收器进行通信交互,以获取所述激光发射器与所述激光接收器之间的位置数据,所述位置数据包括所述激光发射器与所述激光接收器之间的当前距离、当前角度以及相对位置;
激光调整模块,用于根据所述位置数据,调节所述激光发射器发射的激光束的激光参数,以使所述激光束对准所述激光接收器,包括:
根据所述当前角度,通过所述激光控制器调节所述激光发射器发射的激光束的方向,以使所述激光束对准所述激光接收器,
根据所述当前距离和所述相对位置,建立目标函数,以选取激光束的波长和强度,
所述目标函数的计算公式为:
其中,m1为无线充电效率,m2为无线充电成本,m3为最优化无线充电安全,W1,W2,W3分别为m1,m2,m3的权重系数;
无线充电模块,用于当所述激光接收器接收到所述激光束时,将所述激光束转化为电能,导通供电电源,以使得所述供电电源通过在所述激光发射器和所述激光接收器之间建立磁耦合谐振回路,实现对电动汽车的无线充电。
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012205400A1 (de) * | 2012-04-03 | 2013-10-10 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Aufladen von Elektrofahrzeugen |
CN108599293A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-28 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种充电激光发射装置、接收装置及激光充电方法和系统 |
CN109510327A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-03-22 | 中国农业大学 | 电动汽车自动准停无线充电系统和方法 |
CN111301188A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-19 | 智慧互通科技有限公司 | 一种基于激光的车辆无线充电的系统 |
CN112531868A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-19 | 军事科学院系统工程研究院军事新能源技术研究所 | 一种无人编队运动平台电源供给装置 |
JP2022151331A (ja) * | 2021-03-26 | 2022-10-07 | 古河電気工業株式会社 | 光給電システム |
WO2023053126A1 (en) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | Wi-Charge Ltd | A system for location and charging of wireless power receivers |
-
2023
- 2023-10-26 CN CN202311396614.1A patent/CN117124892A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012205400A1 (de) * | 2012-04-03 | 2013-10-10 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Aufladen von Elektrofahrzeugen |
CN108599293A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-28 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种充电激光发射装置、接收装置及激光充电方法和系统 |
CN109510327A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-03-22 | 中国农业大学 | 电动汽车自动准停无线充电系统和方法 |
CN111301188A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-19 | 智慧互通科技有限公司 | 一种基于激光的车辆无线充电的系统 |
CN112531868A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-19 | 军事科学院系统工程研究院军事新能源技术研究所 | 一种无人编队运动平台电源供给装置 |
JP2022151331A (ja) * | 2021-03-26 | 2022-10-07 | 古河電気工業株式会社 | 光給電システム |
WO2023053126A1 (en) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | Wi-Charge Ltd | A system for location and charging of wireless power receivers |
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