基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及到无线供电技术，具体地说，是一种基于多级导轨电动汽车无线供电 导轨换流控制电路及方法。
【背景技术】
[0002] 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W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。
[0003] 而在基于电磁感应原理的电动汽车动态无线供电系统中，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、数十甚至上百安培的高频交流。为了减少导 轨上的损耗，通常会采用多级分段导轨设计。
[0004] 如图1所示，采用分段级联导轨形式作为能量发射机构，各个导轨通过原级电能 变换装置从电网中获取能量，当汽车行驶在某一段导轨上方时，对应那段导轨通电工作，通 过导轨分段设置，减小了单段导轨的用线量，有效提高系统的能量传输效率。
[0005] 但其存在的问题是：
[0006] 问题1 ;现有的分段级联导轨形式的发射机构，其单段导轨通常设置为矩形结构， 随着车辆的移动，导轨区域可W分为未接入区域、接入区域和正常供电区域，当拾取机构进 入接入区域时，其对应的导轨通电工作，而其他导轨处于待机状态。由此W来，若W拾取机 构完全进入接入区域为坐标零点，随着拾取机构移动距离的增加，电磁禪合机构的互感值 变化如图2所示。
[0007] 通过图2可W看出，在接入区域，电磁禪合机构的互感值变化幅度较大，而拾取电 压与互感值为正比关系，所W在接入区域拾取电压的变化幅度较大。换流的时刻即为横坐 标为0时，拾取电压值非常小，该使得在接入区域能量发射导轨无法为电动汽车提供足够 大的驱动功率，从而导致换流失压问题。
[0008] 问题2 ;由于采用分段级联导轨形式的发射机构，每段导轨独立供电，当电动汽车 从一段导轨驶入另一段导轨过程中，需要对导轨进行换流控制，提前供电，会浪费能量，滞 后供电，也会导致换流失压，如何保证分段级联导轨换流切换的准确控制，也是动态无线供 电系统研究的主要问题之一。
【发明内容】
[0009] 为了解决上述问题，本发明首先提出一种基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换 流控制电路，通过在线圈导轨的两端增设检测线圈来解决换流失压问题。
[0010] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0011] 一种基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路，包括导轨线圈和磁巧， 所述磁巧沿导轨长度方向均匀分布成两排，所述导轨线圈沿导轨长度方向分段绕制并与所 述磁巧贴合，其关键在于：在每一段导轨线圈的首尾两端设置有过渡段，相邻两段导轨线圈 的过渡段相互搭接，在每一段导轨线圈两端的过渡段上还分别设置有第一检测线圈和第二 检测线圈，所述第一检测线圈和第二检测线圈分别经过一路AD采样电路与微控制器相连， 该微控制器的信号输出端还与主控制器相连，所述微控制器根据所述第一检测线圈和所述 第二检测线圈的感应电压值判断是否有电动汽车驶入，并输出控制信号到主控制器，通过 所述主控制器控制该段导轨线圈的电流切换。
[0012] 本发明通过在导轨线圈两端增设检测线圈，作为分段级联式供电导轨，当一段导 轨处于供电状态，其相邻两段导轨上W及相邻的检测线圈上均有一定的感应电压，当电动 汽车从一个方向驶入另一方向时，随着电动汽车接入距离的靠近，电动汽车上的拾取线圈 与相邻的检测线圈之间也会存在感应禪合，同一导轨线圈两端的检测线圈与拾取线圈之间 的存在距离差，靠得近的感应禪合电压大，靠得远的感应禪合电压小，通过对两端检测线圈 的电压进行检测，即可判定电动汽车的驶入方向，同时通过检测线圈上的电压值可W很好 的反馈电动汽车的距离，从而做到较好的换流控制，在节约能量耗散的基础上保证了拾取 电压的平稳过渡，提高系统的稳定性和可靠性。
[0013] 进一步地，所述AD采样电路依次由整流电路、滤波电路、分压电路W及AD采样巧 片连接而成。
[0014] 为了提高线圈导轨自身的禪合效果，在相邻两段导轨线圈的搭接处，其中一段导 轨线圈的过渡段在导轨宽度方向的投影至少有一部分位于另一段导轨线圈的过渡段上，在 每段导轨线圈两端的过渡段处还绕制有功率补偿线圈，且所述功率补偿线圈与所述导轨线 圈是由同一根励磁线连续绕制而成。
[0015] 通过将两段相邻的导轨交叉渗透，同时增加功率补偿线圈，使得电动汽车动态无 线供电导轨在过渡段上的电磁感应系数能够做到平稳过渡，保证了拾取端拾取电压的稳 定。
[0016] 进一步地，所述导轨线圈为平面线圈，该导轨线圈一端的过渡段设为凸起结构，另 一端的过渡段设为与所述凸起结构相匹配的凹陷结构，相邻两段导轨线圈通过凹凸配合搭 接。
[0017] 再进一步的，所述导轨线圈过渡段上的凸起结构位于线圈端面的一侧或中间。
[0018] 作为另外的实施方式，所述导轨线圈为平面线圈，该导轨线圈两端的过渡段设为 =角形或梯形，且相邻两段导轨线圈通过过渡段上=角形的斜边或梯形的斜边配合搭接。
[0019] 更进一步地，所述功率补偿线圈为平面线圈，该功率补偿线圈绕制在所述导轨线 圈两端过渡段的上方或下方，所述第一检测线圈与第二检测线圈也为平面线圈并分别位于 两端的功率补偿线圈的上方或下方，且所述第一检测线圈、第二检测线圈W及功率补偿线 圈的形状与所述导轨线圈两端过渡段的形状相适应。
[0020] 作为优选，所述功率补偿线圈的应数大于或等于所述导轨线圈的应数。
[0021] 基于上述系统，本发明还提供一种基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制 电路的控制方法，主要按照W下步骤进行：
[0022] 步骤1 ;所述微控制器实时采集对应段线圈导轨两端的第一检测线圈电压值和第 二检测线圈的电压值，分别记为Vi和V2;
[0023] 步骤2 ;微控制器判断是否满足
【主权项】
1. 一种基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路，包括导轨线圈和磁芯，所 述磁芯沿导轨长度方向均匀分布成两排，所述导轨线圈沿导轨长度方向分段绕制并与所述 磁芯贴合，其特征在于：在每一段导轨线圈的首尾两端设置有过渡段，相邻两段导轨线圈的 过渡段相互搭接，在每一段导轨线圈两端的过渡段上还分别设置有第一检测线圈和第二检 测线圈，所述第一检测线圈和第二检测线圈分别经过一路AD采样电路与微控制器相连，该 微控制器的信号输出端还与主控制器相连，所述微控制器根据所述第一检测线圈和所述第 二检测线圈的感应电压值判断是否有电动汽车驶入，并输出控制信号到主控制器，通过所 述主控制器控制该段导轨线圈的电流切换。
2. 根据权利要求1所述的基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路，其特征 在于：所述AD采样电路依次由整流电路、滤波电路、分压电路以及AD采样芯片连接而成。
3. 根据权利要求1或2所述的基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路， 其特征在于：在相邻两段导轨线圈的搭接处，其中一段导轨线圈的过渡段在导轨宽度方向 的投影至少有一部分位于另一段导轨线圈的过渡段上，在每段导轨线圈两端的过渡段处还 绕制有功率补偿线圈，且所述功率补偿线圈与所述导轨线圈是由同一根励磁线连续绕制而 成。
4. 根据权利要求3所述的基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路，其特征 在于：所述导轨线圈为平面线圈，该导轨线圈一端的过渡段设为凸起结构，另一端的过渡段 设为与所述凸起结构相匹配的凹陷结构，相邻两段导轨线圈通过凹凸配合搭接。
5. 根据权利要求4所述的基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路，其特征 在于：所述导轨线圈过渡段上的凸起结构位于线圈端面的一侧或中间。
6. 根据权利要求3所述的基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路，其特征 在于：所述导轨线圈为平面线圈，该导轨线圈两端的过渡段设为三角形或梯形，且相邻两段 导轨线圈通过过渡段上三角形的斜边或梯形的斜边配合搭接。
7. 根据权利要求3所述的基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路，其特征 在于：所述功率补偿线圈为平面线圈，该功率补偿线圈绕制在所述导轨线圈两端过渡段的 上方或下方，所述第一检测线圈与第二检测线圈也为平面线圈并分别位于两端的功率补偿 线圈的上方或下方，且所述第一检测线圈、第二检测线圈以及功率补偿线圈的形状与所述 导轨线圈两端过渡段的形状相适应。
8. 根据权利要求7所述的基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路，其特征 在于：所述功率补偿线圈的匝数大于或等于所述导轨线圈的匝数。
9. 如权利要求1所述的基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路的控制方 法，其特征在于按照以下步骤进行： 步骤1 :所述微控制器实时采集对应段线圈导轨两端的第一检测线圈电压值和第二检 测线圈的电压值，分别记为％和V2: 步骤2 :微控制器判断是否满j
，其中K为预设的阈值且K辛1 ;如 果满足，则进入步骤3,否则返回步骤1循环进行； 步骤3 :微控制器输出换流控制信号到主控制器，由主控制器控制该段线圈导轨通电 工作。
10.如权利要求1所述的基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路的控制方 法，其特征在于按照以下步骤进行： 步骤1:所述微控制器实时采集对应段线圈导轨两端的第一检测线圈电压值和第二检 测线圈的电压值，分别记为％和V2; 步骤2 :微控制器判断是否满足IVi-V21 >M，其中M为预设的阈值且M> 0 ;如果满足， 则进入步骤3,否则返回步骤1循环进行； 步骤3 :微控制器输出换流控制信号到主控制器，由主控制器控制该段线圈导轨通电 工作。
【专利摘要】本发明公开了一种基于多级导轨电动汽车无线供电导轨换流控制电路及方法，电路包括导轨线圈和磁芯，在每一段导轨线圈的首尾两端设置有过渡段，相邻两段导轨线圈的过渡段相互搭接，在每一段导轨线圈两端的过渡段上还分别设置有第一检测线圈和第二检测线圈，第一检测线圈和第二检测线圈分别经过一路AD采样电路与微控制器相连，该微控制器的信号输出端还与主控制器相连，微控制器根据所述第一检测线圈和所述第二检测线圈的感应电压值判断是否有电动汽车驶入，并输出控制信号到主控制器，通过所述主控制器控制该段导轨线圈的电流切换，保证了供电导轨能量的可靠注入，维持拾取电压的稳定，系统的可靠性和稳定性更高。
【IPC分类】H02J17-00
【公开号】CN104810934
【申请号】CN201510216710
【发明人】孙跃, 王智慧, 唐春森, 叶兆虹, 戴欣
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月30日