自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统及控制方法与流程

本发明属于磁耦合无线电能传输，更具体地说，特别涉及自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统及控制方法。

背景技术：

1、针对电动汽车的充电主要有接触式充电与无线充电。相较于接触式充电和静态无线充电，电动汽车动态无线充电是一种较为新兴的技术。它的基本原理是通过地面铺设的供电导轨线圈以交变磁场的将电能传输到地面上行驶的电动汽车的车载拾取机构，实现了电动汽车在行驶中的持续供电。

2、分布式短导轨是目前已经提出的一种供电导轨结构。分布式短导轨结构克服了长导轨结构漏磁大、安全隐患多等问题。但是，分布式短导轨结构需要将位于电动汽车下方的导轨激活而其它的处于待机状态，才能增大电能的利用率；因此分布式短导轨电动汽车动态无线充电系统中需要位置检测。目前针对位置检测主要通过增加位置检测线圈以及激励源实现。

3、目前，国标仅仅根据地面端与电动汽车一对一充电提出了要求。但充电装置的功率型号可能有很多种，如40kw功率型号的充电装置可能就不适用于11kw功率的车型，而且不同厂家生产的充电装置在面对同一种车型时可能会有不一样的性能表现，目前系统互操作性有限。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统及控制方法，通过建立地面端与车端的信息通道，当电动汽车进入充电导轨区域，车辆可以将自身的信息(功率等级、车辆id、电池状态等)传递给地面端，地面端的装置可以根据该信息进行相应的控制、调整，从而实现装置的多功率等级充电，以解决背景技术阐述的技术问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统及控制方法，包括地面端和车载端，所述地面端包括多个发射单元连接形成的轨道式发射装置，每个发射单元在路径入口和路径出口分别设置有用于检测电动汽车位置的开启线圈和关闭线圈，所述开启线圈和所述关闭线圈与控制电路连接，所述控制电路通过开启线圈和所述关闭线圈接收的磁信号控制当前所述发射单元的开启或关闭，所述开启线圈连接有地面通讯电路；

3、所述车载端包括功率接收装置，以及分别设置在所述功率接收装置前、后两端的第一通讯线圈和第二通讯线圈，第一通讯线圈和第二通讯线圈均连接有激励源，并在所述第一通讯线圈连接有车载通讯电路，当所述第一通讯线圈与所述开启线圈耦合时可向所述开启线圈发送开启磁信号，同时地面通讯电路和车载通讯电路通过耦合的线圈传递参数信号，所述控制电路通过传递的参数信号控制当前所述发射单元的功率，当所述第二通讯线圈与所述关闭线圈耦合时可向所述关闭线圈发送关闭磁信号。

4、作为本发明的优选技术方案，所述发射单元为两个矩形的功率发射线圈，两个所述功率发射线圈纵向排列并连接同一个高频逆变电路。

5、作为本发明的优选技术方案，两个所述功率发射线圈分别串联有第一谐振补偿电路。

6、作为本发明的优选技术方案，所述功率接收装置包括功率接收线圈，所述功率接收线圈连接有ac/dc变换电路和dc/dc变换电路。

7、作为本发明的优选技术方案，所述功率接收线圈串联有谐振补偿电路。

8、作为本发明的优选技术方案，所述开启线圈和所述关闭线圈通过检测电路与控制电路连接。

9、基于自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统，本发明还提供一种自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统的控制方法，包括以下步骤：

10、s1：在电动汽车充电模式下第一通讯线圈和第二通讯线圈实时发送电磁信号；

11、s2：当开启线圈接收到所述第一通讯线圈的电磁信号后通过控制电路控制当前发射单元开启，与此同时车载通讯电路和地面通讯电路通过所述开启线圈和所述第一通讯线圈交互信息；

12、s3：所述控制电路根据所述步骤s2中的所述交互信息控制调节当前所述发射单元的功率；

13、s4：当关闭线圈接收到所述第二通讯线圈的电磁信号后通过所述控制电路控制当前所述发射单元关闭。

14、作为本发明的优选技术方案，步骤s2包括以下步骤：

15、s21：所述地面通讯电路通过所述开启线圈向所述车载通讯电路发送信息请求信号；

16、s22：所述车载通讯电路接收到信息请求信号后通过所述第一通讯线圈将电动汽车的充电功率、电池状态、车辆id信息发送给所述地面通讯电路；

17、s23：所述地面通讯电路将充电功率、电池状态、车辆id信息发送给所述控制电路。

18、作为本发明的优选技术方案，在步骤s3中根据电动汽车的充电功率以及蓄电池电量调节当前所述发射单元的功率。

19、作为本发明的优选技术方案，所述第一通讯线圈和所述第二通讯线圈发送的电磁信号不同。

20、本发明提供了自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统及控制方法，具备以下有益效果：

21、1、通过将地面端设置为多个发射单元连接而成的轨道式发射装置，利用发射单元设置的开启线圈和关闭线圈接收磁信号，当电动汽车进入发射单元时对应开启当前发射单元，当电动汽车驶离发射单元时对应关闭当前发射单元，实现了电动汽车的动态智能化充电，降低了相应无线充电系统导轨上的能量损耗。

22、2、通过在地面端与车载端设置通讯电路，并配合线圈实现地面端与车载端信息交互，电动汽车进入充电导轨区域，车辆可以将自身的信息(功率等级、车辆id、电池状态等)传递给地面端，地面端的装置可以根据该信息进行相应的控制、调整，从而实现装置的多功率等级充电，以匹配不同型号的电动汽车充电需求功率，同时还可以根据电动汽车已有的电量调节地面端的装置的充电功率，在保证充电效率的同时还可以对蓄电池进行保护。

技术特征：

1.自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统，其特征在于：包括地面端和车载端，所述地面端包括多个发射单元(1)连接形成的轨道式发射装置，每个发射单元(1)在路径入口和路径出口分别设置有用于检测电动汽车位置的开启线圈(11)和关闭线圈(12)，所述开启线圈(11)和所述关闭线圈(12)与控制电路连接，所述控制电路通过开启线圈(11)和所述关闭线圈(12)接收的磁信号控制当前所述发射单元(1)的开启或关闭，所述开启线圈(11)连接有地面通讯电路；

2.根据权利要求1所述的自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统，其特征在于：所述发射单元(1)为两个矩形的功率发射线圈(13)，两个所述功率发射线圈(13)纵向排列并连接同一个高频逆变电路。

3.根据权利要求2所述的自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统，其特征在于：两个所述功率发射线圈(13)分别串联有谐振补偿电路。

4.根据权利要求1所述的自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统，其特征在于：所述功率接收装置包括功率接收线圈(2)，所述功率接收线圈(2)连接有ac/dc变换电路和dc/dc变换电路。

5.根据权利要求4所述的自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统，其特征在于：所述功率接收线圈(2)串联有谐振补偿电路。

6.根据权利要求1所述的自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统，其特征在于：所述开启线圈(11)和所述关闭线圈(12)通过检测电路与控制电路连接。

7.如权利要求1-6任一所述的自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统的控制方法，其特征在于：步骤s2包括以下步骤：

9.根据权利要求7所述的自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统的控制方法，其特征在于：在步骤s3中根据电动汽车的充电功率以及蓄电池电量调节当前所述发射单元(1)的功率。

10.根据权利要求7-9任一所述的自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统的控制方法，其特征在于：所述第一通讯线圈(3)和所述第二通讯线圈(4)发送的电磁信号不同。

技术总结
本发明公开了自适应充电功率的电动汽车动态无线充电系统及控制方法，属于磁耦合无线电能传输技术领域，该系统在地面端和车载端设置线圈与通讯电路，通过建立地面端与车端的信息通道，当电动汽车进入充电导轨区域，车辆可以将自身的信息如：功率等级、车辆ID、电池状态等，传递给地面端，地面端的装置可以根据该信息进行相应的控制、调整，从而实现装置的多功率等级充电，以匹配不同型号的电动汽车充电需求功率，同时还可以根据电动汽车已有的电量调节地面端的装置的充电功率，在保证充电效率的同时还可以对蓄电池进行保护。

技术研发人员：肖静,唐春森,吴晓锐,李小飞,方兴邦,韩帅,莫宇鸿,龚文兰,陈绍南,吴宁,郭小璇
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16