一种基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统。
【背景技术】
[0002]随着无线电能传输技术的不断发展，电动汽车无线充电技术日益成熟。目前电动汽车无线充电主要依靠在充电站或家庭车库设置无线充电粧，充电场所较为单一，可选择的充电时间受到限制，并且在行驶过程中补充电能的可能性不大，这就要求电动汽车出行需一次性多载蓄能设备。
[0003]为了少载甚至不载电池，相关研究人员提出了电动汽车在线动态无线充电的技术，在路面铺设能量发射装置，实现电动汽车的边走边充，动态的补充电动汽车的电量，大面积的电动汽车在线动态充电离普及还有一定的距离，目前大面积改造路面不太现实。目前针对电动车无线供电技术的研究主要仍然集中在静态充电技术方面。作为从静态无线充电到动态无线充电的过渡，迫切需要寻找一种充电方式来扩充无线充电的技术手段。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对上述现有技术，提出一种基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统，解决现有电动汽车无线充电场所单一、携带储能设备庞大等问题。
[0005]技术方案:一种基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统，包括路面端系统和车载端系统；所述路面端系统包括电网、整流逆变单元、路面能量发射装置、路面充电控制中心、路面近程无线通信模块、交通信号采集单元，所述车载端系统包括车载能量接收装置、整流变换单元、电池负载、车载近程无线通信模块、车载控制器；
[0006]其中，所述电网的输出经整流逆变单元连接到路面能量发射装置的输入端，所述路面能量发射装置能够与车载能量接收装置进行无线电能传输，所述车载能量接收装置的输出经整流变换单元连接到电池负载，所述车载控制器用于根据电池负载的电量输出充电信号到车载近程无线通信模块，所述车载近程无线通信模块与路面近程无线通信模块通信，所述充电信号通过路面近程无线通信模块传输至路面充电控制中心；所述路面充电控制中心实时采集交通信号灯状态信息，在交通信号灯为红灯时，根据所述充电信号控制所述整流逆变单元工作。
[0007]作为本发明的优选方案，在车道的信号灯路口设置若干个所述路面能量发射装置。
[0008]作为本发明的优选方案，所述交通信号采集单元采用单工通信模式从交通灯控制系统读取所述交通信号灯状态信息。
[0009]作为本发明的优选方案，所述路面能量发射装置和车载能量接收装置均采用串联补偿电容的圆形或矩形盘式线圈。
[0010]有益效果:本发明的一种基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统，基于磁耦合谐振式无线电能传输技术，综合考虑电动汽车自身的充电意愿，以及路口交通信号灯的状态，利用车辆等待信号灯的间隙，为电动汽车补充能量；从而能够有效地利用停车等待间隙，补充电动汽车的电量，提高其续航能力，一定程度上也降低了车主对电池容量的需求，可以达到少载电池的目的。本发明扩充单一的无线充电场所，在复杂的城市交通中意义重大，更为电动汽车的推广起到积极的作用，一定程度地降低了车主对于电池容量的依赖。相对于传统的静态充电和未来的动态充电而言，本发明易于实现，具有很大的应用价值。
[0011]交通信号采集单元采用单工通信模式从交通灯控制系统读取交通信号灯状态信息，即单方向从交通信号灯系统接收信号灯状态数据，能够避免通信差错带来对交通信号系统的干扰。
【附图说明】
[0012]图1为本发明基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统结构原理示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0014]如图1所示，一种基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统，包括:电网1、整流逆变单元2、路面能量发射装置3、车载能量接收装置4、整流变换单元5、电池负载6、路面充电控制中心7、路面近程无线通信模块8、车载近程无线通信模块9、车载控制器10、交通信号采集单元11以及交通灯控制系统12。其中，电网1、整流逆变单元2、路面能量发射装置3、路面充电控制中心7、路面近程无线通信模块8、交通信号采集单元11以及交通灯控制系统12构成路面端系统。车载能量接收装置4、整流变换单元5、电池负载6、车载近程无线通信模块9以及车载控制器10构成车载端系统。
[0015]其中，路面充电控制中心7由协同工作的DSP及FPGA等控制器组成。路面近程无线通信模块8及车载近程无线通信模块9可使用但不仅限于使用NRF24L01等低功耗近程无线通信模块。交通信号采集单元11主要包括具备与现有交通信号灯控制器通信能力的DSP信息读取装置。
[0016]电网I的输出经整流逆变单元2连接到路面能量发射装置3的输入端，在控制信号的作用下，整流逆变单元2能够将电网电能转变为输入到路面能量发射装置3的交流电。本实施例中，路面能量发射装置3安置在等待信号灯路口的第一个车位处路面下，车载能量接收装置4安置在车辆的底盘上，路面能量发射装置3和车载能量接收装置4均采用串联补偿电容的圆形或矩形盘式线圈，通过调整补偿电容的大小保证发射装置和接收装置的谐振频率与整流逆变后电流频率一致，两者之间可进行无线电能的传输。车载能量接收装置4的输出经整流变换单元5连接到电池负载6，整流变换单元5能够将车载能量接收装置4接收到的电能进行整流变换后用于电动车辆电池的充电。车载控制器10与电池负载6以及车载近程无线通信模块9连接，路面充电控制中心7与交通信号采集单元11以及路面近程无线通信模块8连接，车载近程无线通信模块9能够与路面近程无线通信模块8进行无线通信。交通信号采集单元11能够采用单工通信模式从交通灯控制系统12读取交通信号灯状态信息。
[0017]系统工作时，车载端控制器10从电池负载6得到电池电量，判断是否达到充电阈值，进而决定是否发送需要充电的信号。如果需要充电，则通过车载近程无线通信模块9向外发射出充电请求。交通信号采集单元11从现有的交通灯控制系统12采集到交通信号灯状态信息，并传递给路面充电控制中心7 ;同时，路面近程无线通信模块8接收来自车载近程无线通信模块9发出的充电请求信息，路面近程无线通信模块8将此信息传递给路面充电控制中心7，充电控制中心7综合两路信息之后，路面充电控制中心7决定是否控制整流逆变单元2工作。
[0018]当路面充电控制中心7从交通信号采集单元11得到目前交通信号灯状态为停车等待信号，并且从路面近程无线通信模块8接收到来自电动汽车的充电请求的时候，则控制整流逆变单元2开始工作，路面能量发射装置3将电能无线传输到车载能量接收装置4后给电池负载6充电。在充电过程中，一旦从交通信号采集单元11得到目前信号灯状态为可以通行信号，或者车载端控制器10从电池负载6得到电池电量超过充电阈值并发出停止充电请求信息时，控制整流逆变单元2停止工作，完成对电动车辆短时充电。
[0019]本发明的基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统，解决了现有电动汽车无线充电场所单一、携带储能设备庞大等问题，有效地补充电动汽车的电量，提高其续航能力，一定程度上也降低了车主对电池容量的需求，可以达到少载电池的目的。
[0020]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统，其特征在于:包括路面端系统和车载端系统；所述路面端系统包括电网(I)、整流逆变单元(2)、路面能量发射装置(3)、路面充电控制中心(7)、路面近程无线通信模块(8)、交通信号采集单元(11)，所述车载端系统包括车载能量接收装置(4)、整流变换单元(5)、电池负载￠)、车载近程无线通信模块(9)、车载控制器(10); 其中，所述电网(I)的输出经整流逆变单元(2)连接到路面能量发射装置(3)的输入端，所述路面能量发射装置(3)能够与车载能量接收装置(4)进行无线电能传输，所述车载能量接收装置⑷的输出经整流变换单元(5)连接到电池负载(6)，所述车载控制器(10)用于根据电池负载出)的电量输出充电信号到车载近程无线通信模块(9)，所述车载近程无线通信模块(9)与路面近程无线通信模块(8)通信，所述充电信号通过路面近程无线通信模块(8)传输至路面充电控制中心(7);所述路面充电控制中心(7)实时采集交通信号灯状态信息，在交通信号灯为红灯时，根据所述充电信号控制所述整流逆变单元(2)工作。2.根据权利要求1所述的一种基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统，其特征在于:在车道的信号灯路口设置若干个所述路面能量发射装置(3)。3.根据权利要求1所述的一种基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统，其特征在于:所述交通信号采集单元(11)采用单工通信模式从交通灯控制系统(12)读取所述交通信号灯状态信息。4.根据权利要求1所述的一种基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统，其特征在于:所述路面能量发射装置(3)和车载能量接收装置(4)均采用串联补偿电容的圆形或矩形盘式线圈。
【专利摘要】本发明公开了一种基于交通信号控制的路口电动汽车无线充电系统，包括：电网、整流逆变单元、路面能量发射装置、车载能量接收装置、整流变换单元、电池负载、路面充电控制中心、路面近程无线通信模块、车载近程无线通信模块、车载控制器、交通信号采集单元以及交通灯控制系统。本发明基于磁耦合谐振式无线电能传输技术，综合考虑交通信号状态以及路口电动汽车自身的充电需求，在电动汽车等待红灯的间隙，对车载电池进行无线的能量补充，本发明能够有效地利用停车等待间隙，补充电动汽车的电量，提高其续航能力，一定程度上也降低了车主对电池容量的需求，可以达到少载电池的目的。
【IPC分类】H02J7/02, H02J17/00
【公开号】CN105024440
【申请号】CN201510448048
【发明人】谭林林, 刘瀚, 黄学良, 王维
【申请人】东南大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月27日