本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种移动式车辆无线充电系统。
背景技术：
面对日益严峻的节能减排压力，世界汽车产业进入全面交通能源转型期。绿色清洁环保能源成为当今世界的热点，电动汽车的发展成为当今清洁能源发展的趋势。大力发展电动汽车已经成为美国、中国、欧洲多个国家政府发展新能源汽车的明确方向，国际电动汽车的发展开始加速。
然而，充电问题是制约电动汽车普及应用和发展的重要因素之一。目前电动汽车大都采用接触式有线充电方式，通过插头与插座的金属连接实现动力电池组的能量补充。这种有线充电方式存在许多固有缺陷：插电易产生火花，易磨损，不易维护，不够灵活等，某种程度上降低了电动汽车的驾驶体验。
因此，电动汽车的非接触式充电更是研究的新方向。而近几年发展起来的电动汽车无线充电(wpt:wirelesspowertransmission)技术为解决上述提供了新的思路。与传统的接触式充电技术相比，无线充电有一些显著优点：①移动灵活，允许用电设备在一定的范围内自由移动。②环境适应强，避免裸露导体的存在和接触火花的产生，可适用于多种恶劣环境和天气。③避免了统一物理接口标准的要求。电动汽车无线充电技术将大大增加充电的便利性、灵活性和安全性，提升电动汽车的使用体验。
电动汽车移动式无线充电技术目前在国内处于起步阶段，很多公司和科研院所正在进行技术和产品开发。而作为新能源汽车产业的前沿技术之一，电动汽车移动式无线充电技术具有广阔的发展前景。
在移动式车辆无线充电系统中，若充电路段地下铺设的能量发射线圈一直处于工作状态，则会浪费大量的能源；若当电动汽车行驶到该充电路段时，所述的能量发射线圈才开机处于工作状态，则在该充电路段的前一段距离中，电动汽车会损失一部分充电的机会。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种移动式车辆充电系统，用于解决所述系统中移动过程中充电不及时等问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明的一种移动式车辆无线充电系统，包括无线充电站和电动汽车；所述无线充电站至少包括连续设置的一段起始路段和一段充电路段；所述起始路段具有一个无线信号接收装置以及该无线信号接收装置连接的采集电路，采集电路连接地面控制单元；所述充电路段地下埋设有能量发射线圈以及与能量发射线圈连接的地面供电电路，所述地面控制单元连接所述地面供电电路；所述电动汽车包括与起始路段的信号接收装置相匹配的信号发射装置，与充电路段的能量发射线圈相匹配的能量接收线圈及该能量接收线圈的充电电路；当电动汽车经过所述起始路段时发射信号，所述无线信号接收装置接收到所述发射信号后，对所述能量发射线圈进行预充电。
进一步的，所述电动汽车的信号发射装置包括发射线圈和与该发射线圈相连信号产生电路。
进一步的，所述信号产生电路上设有一个用于控制所述信号产生电路是否工作的开关。
进一步的，所述信号接收装置包括接收线圈、与接收线圈相连的整流电路、整流电路连接的分压电路；所述分压电路输出电压信号到地面控制单元。
进一步的，所述地面供电电路包括逆变电路，线圈与电容构成的谐振电路；所述地面供电电路与地面控制单元、地面供电系统相连。
本发明的一种移动式车辆无线充电系统，包括无线充电站；所述无线充电站至少包括连续设置的一段起始路段和一段充电路段；所述起始路段具有一个无线信号接收装置以及该无线信号接收装置连接的采集电路，采集电路连接地面控制单元；所述充电路段地下埋设有能量发射线圈以及与能量发射线圈连接的地面供电电路，所述地面控制单元连接所述地面供电电路；当电动汽车经过所述起始路段时发射信号，所述无线信号接收装置接收到所述发射信号后，对所述能量发射线圈进行预充电。
进一步的，所述信号接收装置包括接收线圈、与接收线圈相连的整流电路、整流电路连接的分压电路；所述分压电路输出电压信号到地面控制单元。
进一步的，所述地面供电电路包括逆变电路，线圈与电容构成的谐振电路；所述地面供电电路与地面控制单元、地面供电系统相连。
本发明的有益效果：
通过设置一段与充电路段相连接的起始路段，并且起始路段上设有与电动车辆上的无线信号发射装置相匹配的无线信号接收装置，用于接收车辆的充电信号，并将接收到的充电信号传输到地面控制单元。地面控制单元启动充电路段的能量发射线圈进行预充电，以便电动车辆进入充电路段时，能量发射线圈处于工作状态，可以与充电车辆进行高效的能量传输。
通过采用发射接收线圈作为无线信号发射接收装置，可以避免误触发的情况。
通过对无线信号发射装置设置开关，可以避免信号发射装置一直处于工作状态，避免不必要的能量消耗。
附图说明
图1是移动式无线充电系统示意图；
图2是实施例1车载信号发射模块电路；
图3是实施例1地面信号接收模块电路；
图4是车辆无线充电电路。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。
移动式无线充电系统包括电动汽车和移动式无线充电站。如图1所示：无线充电系统具体包括：电动汽车1上的无线信号发射装置2，起始路段3，起始路段3处设置的地面无线接收装置4以及充电路段5地下铺设的能量发射线圈6。当车辆驶入起始路段，地面无线接收装置接收充电信号。地面无线接收装置接收到充电信号后，传输到地面控制单元启动充电路段的能量发射线圈进入预充电准备。
在移动式无线充电系统中，若充电路段地下铺设的能量发射线圈一直处于工作状态，则会浪费大量的能源；若当电动汽车行驶到该充电路段时，能量发射线圈才开机处于工作状态，则在该充电路段的前一段距离中，电动汽车会损失一部分充电的机会。
为解决上述问题，本系统在起始路段安装了一个地面无线信号接收装置。用于检测车辆的位置信号。如果电动汽车检测电池处于亏电状态，在即将行驶到充电路段时开启无线信号发射装置，无线信号发射装置发射信号。当地面信号接收装置接收到其发射的信号后，启动充电路段地下铺设的能量发射线圈，进入预充电准备状态。一方面可以避免电动车辆在充电路段移动过程中，充电准备较慢等问题；另一方面避免了能量发射线圈一直处于工作状态造成的能源损失的问题。
实施例1：
车载发射装置如图2所示：车辆电池的正极与第三开关管q7的漏极连接，第三开关管q7的源极与第一开关管q1的漏极、电容c2的一端连接，电池的负极连接第二开关管q2的源极、电容c3的一端，电容c2的另一端与电容c3的另一端以及磁感应线圈l1、电容c1相连，磁感应线圈l1、电容c1的另一端与第一开关管q1的源极、第二开关管q2的漏极相连，第一开关管q1、第二开关管q2的栅极分别与驱动电阻r1、r2连接，驱动电阻r1、r2的另一端连接车载控制单元。第三开关管q7的栅极与车载控制单元相连。
地面接收装置如图3所示：感应线圈l2的一端与补偿电容c4的一端以及整流桥d1的2脚交流端相连接，感应线圈l2的另一端与补偿电容c4的另一端以及整流桥d1的3脚交流端相连接，整流桥d1的1、4脚分别与支撑电容c3的两端相连接，并且整流桥d1的1脚与分压电阻r3一端，d1的4脚与分压电阻r4、r6的一端相连接，分压电阻r3的另一端与r4的另一端与电阻r5相连，电阻r5、r6的另一端分别与运算放大器u1b的输入端5、6脚相连接，运算放大器输出端7脚经过限流电阻r7输出到地面控制单元。
当电动汽车检测电池为亏电状态，欲进入地下铺设能量发射线圈的充电路段。当移动车辆进入充电路段前时，车辆控制单元(车载控制单元可以采用dsp和fpga进行控制)控制开关q7进入开启状态。如图2所示：此时车辆电池的正极加在第一开关管q1的漏极、电容c2的一端，车载控制单元通过驱动电路发出驱动波形，经过电阻r1对第一开关管q1驱动以及经过电阻r2对第二开关管q2驱动。驱动波形占空比根据车载控制单元进行展开，展开的占空比为定值。根据车载控制单元依次发出的占空比，控制第一开关管q1和第二开关管q2的导通、截止状态，形成逆变电路，使得磁感应线圈l1形成正弦交流波形。补偿电容c1对磁感应线圈l1产生的正弦波进行补偿，防止波形畸变。
感应线圈l1的交流波形通过感应形式传递到感应线圈l2上产生相应感应的交流电压。电容c4与电容c1的作用相同，即补偿感应交流电流，以满足接收感应线圈l2的能量稳定准确。如图3所示：感应线圈l2感应到的交流信号经过整流桥d1进行整流，整流后的电压值还不能满足所需要的电压信号需求。因此电容c5为整流后的信号进行滤波，滤波后的信号经过分压电阻r3与r4进行分压，达到预设进入运算放大器u1b，运算放大器u1b经过运算输出传输到地面控制单元。其中，可以设置当检测到最大信号时，u1b输出信号发生跳变，通过检测这种跳变以确定预充电的时机。另外，为了实现信号采集，也可以不设置运放，而直接采集分压电阻两端电压，根据具体电压值确定预充电的时机。
地面控制单元通过运算放大器u1b输出的电压对地下铺设的能量发射线圈进行预充电准备。如图4所示：地面控制单元通过驱动电阻r10、r11、r12、r13分别对开关管q3、q4、q5、q6发出相应驱动，此时地面谐振线圈l3和谐振电容c6预充电，谐振电感l3与谐振电容c6形成谐振回路，谐振频率即为地面控制单元对开关管q3、q4、q5、q6驱动的频率。当电动汽车谐振线圈l4进入谐振线圈l3后开始进行谐振传输能量，车辆接收谐振线圈l4与谐振电容进行谐振，接收相应能量。并且其谐振频率与发射端谐振频率应相同，因此谐振电感l3与谐振电感l4的电感量相同，谐振电容与谐振电容的电容值相同。车辆接收到能量后经过二极管整流电桥进行整流，整流后接入车载充电机进行对车辆电池进行充电。
实施例2：
车载发射装置与地面接收装置采用红外线发射接收装置。
在电动汽车上安装红外线发射装置，充电路段的起始位置安装红外线接收装置。当电动汽车检测到电池为亏电状态，欲进入地下铺射有能量发射线圈的充电路段时，手动开启车载红外线发射装置。当车辆行驶到路段起始位置时，地面的红外线接收装置接收到电动汽车的充电信号，与红外线接收装置连接的采集电路将信号传送到地面控制单元，地面控制单元启动充电路段地下铺设的能量发射线圈，进入预充电准备状态。
与实施例1相比，利用红外线发射接收装置进行对车辆是否行驶到充电路段的位置判断更加的简单，方便实施。
通过上述的车载发射装置与地面接收装置的配合，可以准确的判断电动汽车是否行驶到充电路段，提前启动充电路段地下铺设的能量发射线圈，进入预充电准备状态。一方面可以避免电动车辆在充电路段移动过程中，通讯传输慢等问题；另一方面也避免了能量发射线圈一直处于工作状态造成的能源损失的问题。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。