一种高速公路动态无线充电及其监测的方法与系统与流程

本发明涉及一种给电动汽车无线动态充电的方法与系统，具体涉及一种高速公路动态无线充电及其监测的方法与系统。

背景技术：

从20世纪至今，世界主流国家都实现了交通管理的半智能化。而至21世纪，信息化时代的到临使得传统的汽车逐渐向新能源汽车方向转型，而新能源汽车的充电方式也变得越来越多样化。

目前，新能源电动汽车的充电都是通过有线充电的方式来实现，但有线充电与传统的汽车加油一样，都需要在高速公路上设立特定的站点来实现，大量的充电站点增加了工作人员数量、占用了大量的土地，进而大大增加了国家的负担，从而违背了新能源汽车开发的初衷。下一代的新能源电动汽车的充电方式增加了无线充电功能，进而可配合设于公路上的无线充电装置来实现电动汽车的充电，从而在降低公路维护成本的基础上给电动汽车的车主提供了更加实用、便捷的充电方式。而动态无线充电技术的成熟也使得电动汽车的动态充电成为了可能，公路管理部门只需在高速公路中的一段设置多个动态充电区就可以实现电动汽车的动态充电。

因此，一种使用方便、维护简单、成本低廉、对交通管理影响系数小的公路动态无线充电及其监测的方法与系统变得十分必要。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高速公路动态无线充电及其监测的方法与系统，将充电道路分为多个充电区来对位于充电区的电动汽车进行无线充电与实时监测。

本发明提供了一种高速公路动态无线充电及其监测的方法，包括以下步骤：s1：位于充电区的各充电单元分别接收行驶中的电动汽车发出的充电触发信号；s2：各充电单元分别根据各自检测到的充电触发信号的强度大小生成对应的信号强度信息，并将各自的信号强度信息发送给对应的充电区的区段控制装置；s3：区段控制装置检测各个信号强度信息；s4：当检测到某个充电单元的信号强度信息低于第一预设触发强度值时，确定电动汽车没有驶入该充电单元的充电范围，保持该充电单元的无线充电器的关闭状态；s5：当检测到某个充电单元的信号强度信息不低于第一预设触发强度值时，确定电动汽车驶入该充电单元的充电范围，开启该充电单元的无线充电器，并生成对应的充电区现场充电运行信息与充电区远程充电运行信息；s6：当检测到某个充电单元的信号强度信息由高于第一预设触发强度值变为低于第一预设触发强度值时，确定电动汽车离开该充电单元的充电范围，关闭该充电单元的无线充电器，并停止生成对应的充电区现场充电运行信息与充电区远程充电运行信息。

进一步，所述充电区现场充电运行信息具体为充电区的led运行显示灯组的灯光显示信息，所述灯光显示信息包括充电区各充电电路的实时工作状态信息。

进一步，所述充电触发信号的发出强度大小与电动汽车的车速呈正相关，电动汽车的车速越大，充电触发信号的发出强度越大。

进一步，所述充电区远程充电运行信息包括充电区各充电电路的不同时间段的工作状态信息。

本发明还提供了一种用于实现上述方法的高速公路动态无线充电及其监测的系统，其特征在于：包括多个充电单元、高速公路总控平台、与充电单元相连的区段控制装置与电力线、电动触发开关；所述充电单元能接收电动汽车发出的充电触发信号，并能将充电触发信号的信号强度信息发送给区段控制装置，同时充电单元还能给电动汽车充电；所述电动触发开关设于充电单元与电力线之间来控制充电单元的通电状态；所述区段控制装置可对充电触发信号的信号强度信息进行处理来生成充电区现场充电运行信息，进而可控制述电动触发开关闭合来使充电单元向电动汽车输电，所述区段控制装置还能以无线通讯的方式将各充电单元的运行信息发送给高速公路总控平台；所述高速公路总控平台分别与区段控制装置、电力线电连接，所述高速公路总控平台可分别通过区段控制装置的无线通讯与电力线的载波通讯获取对应充电区的各充电单元的工作情况，进而生成充电区远程充电运行信息。

进一步，所述充电单元包括用于接收充电触发信号的充电触发信号接收器、用于向电动汽车输电的射频充电器，所述充电触发信号接收器可将对应已接收的充电触发信号的信号强度信息发送给区段控制装置；所述射频充电器与电力线相连，所述射频充电器与电力线的连接线路上设有对应的电动触发开关，所述射频充电器可在相应的电动触发开关闭合时向电动汽车输电。

进一步，所述电动汽车上设有与所述充电触发信号接收器相对应的、用于发射充电触发信号的车载充电信号发射器，所述电动汽车上还设有与所述射频充电器相对应的、用于接收电能的车底接电单元。

进一步，所述区段控制装置包括与电动触发开关相连的stm32单片机、分别与所述stm32单片机相连的无线信号接收转换模块、运行显示模块、信号发送模块；所述无线信号接收转换模块与多个充电触发信号接收器无线连接，进而可获取各个充电触发信号接收器的充电触发信号的信号强度信息，并能将对应的信号强度信息传送给stm32单片机；所述stm32单片机处理各个充电触发信号接收器的信号强度信息，进而来控制对应的电动触发开关开启或闭合；所述运行显示模块可根据各个电动触发开关的运行情况生成对应的充电区现场充电运行信息；所述信号发送模块可将全部电动触发开关的闭合情况发送给高速公路总控平台。

进一步，所述运行显示模块包括led运行显示灯组，所述led运行显示灯组包括多个与各充电单元分别对应的led指示灯，所述led运行显示灯组可通过各led指示灯的开闭情况来显示充电区的全部充电单元的运行情况。

本发明无需在高速公路上单独设立充电基站，而是将全部设备设于路面与道路两侧，从而避免了土地浪费；本发明可通过区段控制装置与充电单元相配合来实现智能供电，从而有利于节约电能；本发明可通过led运行显示灯组显示充电区的全部充电单元的运行情况，从而使维护人员可通过手提充电触发信号发射器来现场检修电路，从而便于本发明的系统的现场维护;本发明中的高速公路总控平台可分别通过区段控制装置的无线通讯与电力线的载波通讯获取对应充电区的各充电单元的工作情况，进而便于对无线充电路段的管理与故障排除；因此本发明有着智能化程度高、成本低、节能性好、监测方便、维护便捷、对交通管理影响系数小的优点。

附图说明

图1为用于实现本发明实施例的一种高速公路动态无线充电及其监测的方法的充电区位置分布图；

图2为本发明实施例的一种高速公路动态无线充电及其监测的系统的整体结构示意图；

图3为本发明实施的一种高速公路动态无线充电及其监测的系统的区段控制装置的结构示意图；

图4为本发明实施例的一种高速公路动态无线充电及其监测的系统的一种用于三车道同时供电的充电单元的位置分布图；

图5为用于实现本发明实施例的一种高速公路动态无线充电及其监测的方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另，涉及方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系，而不是绝对位置关系。

如图1所示，本发明的实施例提供的高速公路动态无线充电及其监测方法与系统主要作用于高速公路的专门设立的充电路段。上述充电路段依次设有多个长度相同的充电区，其中每个充电区的长度为25米，每个充电区之间相距一段距离且相互独立，进而可在部分充电区失效时起到互补的作用，从而保证给电动汽车提供安全行驶的电量。

如图2所示，本发明实施例提供的一种高速公路动态无线充电及其监测的系统具体包括：多个充电单元、高速公路总控平台、与充电单元相连的区段控制装置与电力线、电动触发开关。

本发明的实施例中，所述充电单元包括用于接收充电触发信号的充电触发信号接收器、用于向电动汽车输电的射频充电器，所述充电触发信号接收器可将对应已接收的充电触发信号的信号强度信息发送给区段控制装置；所述充电触发信号接收器设于充电单元的中部，可有效防止充电触发信号接收器提前或滞后接收到充电触发信号，从而减少了射频充电器提前或晚点打开而造成的电力浪费。

本发明的实施例中，所述电动汽车上设有与所述充电触发信号接收器相对应的、用于发射充电触发信号的车载充电信号发射器，所述电动汽车上还设有与所述射频充电器相对应的、用于接收电能的车底接电单元。

其中电动汽车车速过高会造成同样汽车通过充电单元的时间过短，进而影响充电效果，所以需要在电动汽车车速过高时提前开启射频充电器，来保证充电效果。因此本发明的实施例中充电触发信号的发出强度大小与电动汽车的车速成正相关，汽车的整车控制系统会根据汽车的速度向车载充电信号发射器发出相应的强度控制指令，从而实现充电触发信号的发出强度越大，充电触发信号的发出强度越大的效果。

本发明的实施例中，所述电动触发开关设于充电单元与电力线之间来控制充电单元的通电状态；所述区段控制装置可对充电触发信号的信号强度信息进行处理来生成充电区现场充电运行信息，进而可控制述电动触发开关闭合来使充电单元向电动汽车输电，所述区段控制装置还能以无线通讯的方式将各充电单元的运行信息发送给高速公路总控平台；

所述高速公路总控平台分别与区段控制装置、电力线电连接，由于不同的充电单元充电时都会使电路中产生特有的电流波，进而将电流波传入电力线中，而高速公路总控平台可根据电流波实现载波通讯来了解各充电单元的工作情况，高速公路总控平台还可同时获取区段控制装置以无线通讯方式发来的各电动触发开关的通断情况，从而生成充电区远程充电运行信息。

如图3所示，本发明实施例中的区段控制装置包括与电动触发开关相连的stm32单片机、分别与所述stm32单片机相连的无线信号接收转换模块、运行显示模块、信号发送模块；所述无线信号接收转换模块与多个充电触发信号接收器无线连接，进而可获取各个充电触发信号接收器的充电触发信号的信号强度信息，并能将对应的信号强度信息传送给stm32单片机；所述stm32单片机处理各个充电触发信号接收器的信号强度信息，进而来控制对应的电动触发开关开启或闭合；所述运行显示模块可根据各个电动触发开关的运行情况生成对应的充电区现场充电运行信息；所述信号发送模块可将全部电动触发开关的闭合情况发送给高速公路总控平台。

其中，所述运行显示模块包括led运行显示灯组，所述led运行显示灯组包括多个与各充电单元分别对应的led指示灯，所述led运行显示灯组可通过各led指示灯的开闭情况来显示充电区的全部充电单元的运行情况。维修人员可结合led运行显示灯组与手持式充电触发信号发射器来检测充电区的充电单元的好坏，从而便于现场维修。

如图4所示，本发明实施例提供的一种用于充电区三车道同时供电的充电单元的分布情况，这种充电单元的分布方式适用于无线充电汽车的大范围普及的情况，这种多车道式的充电单元的分布方式可同时给多个路段的无线充电汽车供电，还能给临时变道的无线充电汽车充电，从而减小了对高速公路的交通状况的影响。这种充电区三车道同时供电的方式还能在堵车时避免多车信号相互干扰而造成大量电力浪费的情况。

如图5所示，本发明的实施例提供的高速公路动态无线充电及其监测方法具体包括以下步骤：

s1：位于充电区的各充电单元分别接收行驶中的电动汽车发出的充电触发信号；

s2：各充电单元分别根据各自检测到的充电触发信号的强度大小生成对应的信号强度信息，并将各自的信号强度信息发送给对应的充电区的区段控制装置；

s3：区段控制装置检测各个信号强度信息；

s4：当检测到某个充电单元的信号强度信息低于第一预设触发强度值时，确定电动汽车没有驶入该充电单元的充电范围，保持该充电单元的无线充电器的关闭状态；

s5：当检测到某个充电单元的信号强度信息不低于第一预设触发强度值时，确定电动汽车驶入该充电单元的充电范围，开启该充电单元的无线充电器，并生成对应的充电区现场充电运行信息与充电区远程充电运行信息；

s6：当检测到某个充电单元的信号强度信息由高于第一预设触发强度值变为低于第一预设触发强度值时，确定电动汽车离开该充电单元的充电范围，关闭该充电单元的无线充电器，并停止生成对应的充电区现场充电运行信息与充电区远程充电运行信息。

本发明实施例的使用方法的步骤s1与s2中，需要充电的电动汽车的整车控制系统根据电动汽车的速度向车载充电信号发射器发出相应的强度控制指令，再由车载充电信号发射器发出对应强度的充电触发信号。而设于路面的全部充电触发信号接收器都会接收充电触发信号，并将各自的充电触发信号的信号强度信息发送给区段控制装置的无线信号接收转换模块，再由无线信号接收转换模块传递给stm32单片机。

本发明实施例的使用方法的步骤s3中，stm32单片机会对各个充电触发信号的信号强度信息进行分析，从而生成对应的指令信号。

本发明实施例的使用方法的步骤s4、s5、s6中，当一个或多个充电触发信号的信号强度信息达到预设触发值时，stm32单片机会控制相应的电动触发开关闭合来使相应的充电单元的射频充电器与电力线相连，进而来向对应的电动汽车供电；当一个或多个充电触发信号的信号强度信息从高于预设触发值变为低于预设触发值时，stm32单片机会控制相应的电动触发开关断开来使相应的射频充电器停止工作，从而有效的减少了电力的浪费。

在此期间，stm32单片机会控制运行显示模块的led运行显示灯组打开对应的led指示灯，从而显示对应充电区的全部充电单元的运行情况；stm32单片机也会使用信号发送模块将全部电动触发开关的开闭信息发送给高速公路总控平台，而高速公路总控平台还会根据通过与电力线的载波通讯获取充电区的全部射频充电器的工作情况，进而而结合信号发送模块发来的信息生成充电区远程充电运行信息，从而便于各充电区的监测与维护。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。