CN203707884U - 基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路，由设置能量发射系统和能量接收系统组成，其特征在于：能量发射系统设置有N段能量发射导轨，每段能量发射导轨均设置有电压检测模块、比较判断模块以及导轨切换控制电路，导轨切换控制模块用于实现该段能量发射导轨的供、放电切换，在每段能量发射导轨上还安装有本地拾取线圈，本地拾取线圈拾取的电能通过电能变换装置为相邻能量发射导轨上的电压检测模块和比较判断模块供电。其显著效果是：在充电汽车行驶过程中，可以根据车辆的移动方向实现分段供电，通过相邻的能量发射导轨实现本地取电，不用整体铺设较长的供电线路，节约系统维护成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及到非接触式供电技术，具体地说，是一种基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路。
背景技术
近年来，为了解决电动汽车续航里程短和车载电池组笨重且成本高等问题。人们提出了基于非接触式电能传输原理的电动汽车动态感应供电技术，它可以为行驶过程中的电动汽车提供在线供电或充电功能，从而减少车载电池组的重量，同时降低了电动汽车的整体成本，延长了电动汽车的续航里程。
而在电动汽车动态感应供电系统中，发射导轨一般长达数公里或数十公里，其中的电流通常为数十千赫兹、数十安培的高频交流。导轨损耗比较严重，能量传输效率较低，为了减少导轨损耗，研究人员提出了一种基于多导轨切换的无线充电技术，通过缩短导轨的长度，根据充电汽车的行驶位置利用开关切换实现动态供电。
但现有技术存在的问题是，每一段导轨需要利用控制模块进行切换控制，系统需要对控制模块供电，由于供电专用通道铺设的距离较长，统一牵设供电电源成本也较高，而且系统维护比较麻烦，一旦设备出现故障，需要对整个路段进行检修，实施非常不便。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路，该电路能对多导轨分段供电的电动汽车无线供电系统进行切换控制，控制电路不用牵设专用的供电线路，直接利用供电导轨上的无线电能，通过本地取电，降低系统的维护成本。
为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路，由设置在专用充电通道的能量发射系统和安装在充电汽车上的能量接收系统组成，其关键在于：所述能量发射系统设置有N段能量发射导轨，每段所述能量发射导轨均设置有电压检测模块，该电压检测模块的输出端与比较判断模块的一个输入端连接，该比较判断模块的另一输入端输入有预设的电压阈值，该比较判断模块的输出端与导轨切换控制电路相连，所述导轨切换控制模块用于实现该段能量发射导轨的供、放电切换，在所述每段能量发射导轨上还安装有本地拾取线圈，所述本地拾取线圈拾取的电能通过电能变换装置为相邻能量发射导轨上的电压检测模块和比较判断模块供电。
通过上述设计可以发现，每段能量发射导轨中的检测电路和控制电路可以通过相邻的能量发射导轨中获取能量提供，充电汽车在动态充电过程中，前一段能量发射导轨处于通电状态下时，即可为下一段能量发射导轨的控制电路提供电能，当检测到充电汽车进入下一段能量发射导轨时，该控制电路即可控制对应的开关工作，为该段能量发射导轨供电，实现充电汽车连续无线供电。
作为进一步描述，所述电压检测模块采用型号为AHVS-4000LV的霍尔电压传感器，该电压检测模块的电源输入端包括+15V输入端、-15V输入端以及接地端， 所述本地拾取线圈拾取的电能经过电能变换装置转换为+15V电源电压后加载到采样电阻R上，所述采样电阻R的高电平端与相邻能量发射导轨的电压检测模块的+15V输入端连接，所述采样电阻R的低电平端与相邻能量发射导轨的电压检测模块的接地端连接，所述采样电阻R的高电平端还经过ICL7662电压转换模块后连接在相邻能量发射导轨的电压检测模块的-15V输入端上。
在每段能量发射导轨的检测和控制电路中，电压检测模块是最重要的一个供电对象，通常采用的霍尔电压传感需要同时提供正负电源输入，主要用于检测该段能量发射导轨是否有充电汽车进入，因此，本设计通过本地拾取线圈从相邻的能量发射导轨中获取能量，利用电能变换装置转换为+15V的电源电压，再通过ICL7662电压转换模块进行正负电源的转换，最后实现电压检测模块供电。
更进一步描述，所述比较判断模块采用有源电压比较器，该电压比较器的电源端与相应能量发射导轨的电压检测模块的+15V输入端相连。
作为优选，所述导轨切换控制模块包括供电开关、放电开关以及放电电阻，所述能量发射导轨设置有发射线圈和谐振电容，在所述N段能量发射导轨的前端设置有原级电能变换装置，所述供电开关、谐振电容和发射线圈依次相连形成高频谐振回路，所述放电电阻与放电开关串联形成放电支路，该放电支路的一端连接在供电开关与谐振电容的公共端上，该放电支路的另一端连接在发射线圈与所述原级电能变换装置的输出端之间，所述供电开关和放电开关根据所述比较判断模块的输出信号控制所述发射线圈的供、放电切换。
系统通过供电开关和放电开关的相互配合，当本段能量发射导轨通电时，按照充电汽车的行驶方向而言，上一段的能量发射导轨即可处于断电状态，因此其 对应的供电开关断开，放电开关闭合，释放发射线圈上存在的电能，保证系统安全稳定。
为了提高控制开关的切换效率，所述供电开关和放电开关为电控高频开关。
结合具体应用的场景，所述N段能量发射导轨中的发射线圈沿道路方向依次埋设在专用充电通道的路面下。
本实用新型的显著效果是：
在充电汽车行驶过程中，可以根据车辆的移动方向实现分段供电，能量发射导轨的控制电路可以通过相邻的能量发射导轨实现本地取电，不用整体铺设较长的供电线路，降低线路的检修的难度，节约系统维护成本。
附图说明
图1是本实用新型系统原理框图；
图2是图1中每段能量发射导轨的控制电路原理图；
图3是图1中ICL7662电压转换模块的电路原理图；
图4是本实用新型的电路结构安装关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路，由设置在专用充电通道的能量发射系统和安装在充电汽车上的能量接收系统组成，所述能量发射系统设置有N段能量发射导轨，每段能量发射导轨设置有发射线圈和谐振电容，如图1中Lp1……Lpn所示，能量发射导轨中的发射线圈沿道路方向依次埋设在专用充电通道的路面下，N的数量可以根据专用充电通道的铺设长度以及 每段能量发射导轨的长度而定。实施时，每段能量发射导轨对应设置有供电开关(图中K1所示)、放电开关(图中S1所示)以及放电电阻(图中R1所示)，供电开关和放电开关以及相应的控制电路组成导轨切换控制电路，每段能量发射导轨均设置有电压检测模块，该电压检测模块的输出端与比较判断模块的一个输入端连接，该比较判断模块的另一输入端输入有预设的电压阈值，该比较判断模块的输出端与导轨切换控制电路相连，电压检测模块用于检测该段导轨是否存在感应电压，在所述每段能量发射导轨上还安装有本地拾取线圈，所述本地拾取线圈拾取的电能通过电能变换装置为相邻能量发射导轨上的电压检测模块和比较判断模块供电。
当充电汽车从第i段能量发射导轨进入第i+1段能量发射导轨时，第i+1段能量发射导轨的电压检测模块可以通过设置在第i段能量发射导轨上的本地拾取线圈拾取电能进行工作，当充电汽车靠近第i+1段能量发射导轨时，充电汽车上的拾取线圈与第i+1段能量发射导轨之间也会通过电磁耦合进行能量传输，此时电压检测模块即将检测到相应的电压值，当该值超过预设的电压阈值时，比较判断模块即可输出相应的控制信号，控制相应的供电开关闭合，为第i+1段能量发射导轨供电，实现第i段能量发射导轨向第i+1段能量发射导轨的快速切换。
如图2，图3，图4所示，所述电压检测模块采用型号为AHVS-4000LV的霍尔电压传感器，该电压检测模块的电源输入端包括+15V输入端、-15V输入端以及接地端，所述本地拾取线圈拾取的电能经过电能变换装置转换为+15V电源电压后加载到采样电阻R上，所述采样电阻R的高电平端与相邻能量发射导轨的电压检测模块的+15V输入端连接，所述采样电阻R的低电平端与相邻能量发射导轨的 电压检测模块的接地端连接，所述采样电阻R的高电平端还经过ICL7662电压转换模块后连接在相邻能量发射导轨的电压检测模块的-15V输入端上。
从图2还可以看出，所述比较判断模块采用有源电压比较器，该电压比较器的电源端与相应能量发射导轨的电压检测模块的+15V输入端相连。
为了便于充放电控制，在所述N段能量发射导轨的前端设置有原级电能变换装置，所述供电开关、谐振电容和发射线圈依次相连形成高频谐振回路，所述放电电阻与放电开关串联形成放电支路，该放电支路的一端连接在供电开关与谐振电容的公共端上，该放电支路的另一端连接在发射线圈与所述原级电能变换装置的输出端之间，所述供电开关和放电开关根据所述比较判断模块的输出信号控制所述发射线圈的供、放电切换。
为了提高控制效率，所述供电开关和放电开关为电控高频开关。
从图4还可以看出，除了第一段和最后一段能量发射导轨外，每段能量发射导轨上的本地拾取线圈分别为前、后相邻的能量发射导轨所对应的电压检测模块和比较判断模块供电，无路充电汽车是向左行驶还是向右行驶，系统均能根据充电汽车的行驶方向进行相应的切换操作，检测电路和控制电路通过本地取电，降低了系统布线的麻烦，节约维护成本。
最后需要说明的是，尽管以上结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但本实用新型不限于上述具体实施方式，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路，由设置在专用充电通道的能量发射系统和安装在充电汽车上的能量接收系统组成，其特征在于：所述能量发射系统设置有N段能量发射导轨，每段所述能量发射导轨均设置有电压检测模块，该电压检测模块的输出端与比较判断模块的一个输入端连接，该比较判断模块的另一输入端输入有预设的电压阈值，该比较判断模块的输出端与导轨切换控制电路相连，所述导轨切换控制模块用于实现该段能量发射导轨的供、放电切换，在所述每段能量发射导轨上还安装有本地拾取线圈，所述本地拾取线圈拾取的电能通过电能变换装置为相邻能量发射导轨上的电压检测模块和比较判断模块供电。
2.根据权利要求1所述的基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路，其特征在于：所述电压检测模块采用型号为AHVS-4000LV的霍尔电压传感器，该电压检测模块的电源输入端包括+15V输入端、-15V输入端以及接地端，所述本地拾取线圈拾取的电能经过电能变换装置转换为+15V电源电压后加载到采样电阻R上，所述采样电阻R的高电平端与相邻能量发射导轨的电压检测模块的+15V输入端连接，所述采样电阻R的低电平端与相邻能量发射导轨的电压检测模块的接地端连接，所述采样电阻R的高电平端还经过ICL7662电压转换模块后连接在相邻能量发射导轨的电压检测模块的-15V输入端上。
3.根据权利要求2所述的基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路，其特征在于：所述比较判断模块采用有源电压比较器，该电压比较器的电源端与相应能量发射导轨的电压检测模块的+15V输入端相连。
4.根据权利要求1所述的基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路，其特征在于：所述导轨切换控制模块包括供电开关、放电开关以及放电电阻，所述能量发射导轨设置有发射线圈和谐振电容，在所述N段能量发射导轨的前端设置有原级电能变换装置，所述供电开关、谐振电容和发射线圈依次相连形成高频谐振回路，所述放电电阻与放电开关串联形成放电支路，该放电支路的一端连接在供电开关与谐振电容的公共端上，该放电支路的另一端连接在发射线圈与所述原级电能变换装置的输出端之间，所述供电开关和放电开关根据所述比较判断模块的输出信号控制所述发射线圈的供、放电切换。
5.根据权利要求4所述的基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路，其特征在于：所述供电开关和放电开关为电控高频开关。
6.根据权利要求4所述的基于本地取电的电动汽车无线供电系统控制电路，其特征在于：所述N段能量发射导轨中的发射线圈沿道路方向依次埋设在专用充电通道的路面下。
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