一种自动聚焦无线充电带系统及无线充电带全自动铺设设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明提供了一种全新型的使电动汽车在高速行驶中充电的电磁自动聚焦无线充电带技术、无线充电带控制系统及技术实施方案，以及所述无线充电带的铺设施工设备和铺设施工方法，属新能源汽车领域。
【背景技术】
[0002]随着电动汽车技术的发展，电动汽车的充电问题将日益突出，甚至成了限制电动汽车普及的咽喉。充电桩可以解决电动汽车在停泊中充电，但是由于充电时间相对较长，很难解决旅途中充电的问题。无线非接触充电技术十几年前就已在实验室实现了，近距离非接触充电技术已经应用在电话机充电器中、各种电动工具的充电器中。常用的技术主要有三种:一种是电磁稱合技术，第二种是电磁共振技术，第三种是微波技术。三种技术各有优缺点，微波技术传输能量的距离相对比较远，然而大功率的微波对人体有一定的伤害；电磁共振技术的能量传输距离可以达到几十厘米，但是传输功率相对没有电磁耦合技术的大；电磁耦合技术比较适合大功率能量传输，然而所使用的环境都是近距离:充电发射器和接收器之间的距离都小于几十毫米。随着新能源电动汽车技术的发展，无线非接触充电在电动汽车领域的需求越来越高。不少人提出了将现有的电磁耦合非接触充电技术和电磁共振技术应用于电动汽车领域。由于现有无线非接触充电技术的充电效率与充电发射器和接收器之间的距离的平方成反比，距离越远效率越低，而电动汽车的地盘离路面的距离一般都在200-500毫米之间，因此现有无线非接触充电技术用于电动汽车领域的充电效率比较低。也有人提出了在汽车底盘下面安装一个可以调整高度的支架用于减小接收天线与路面的距离，这种方法用于停车场在电动汽车静止状态下进行非接触充电还可以接受，然而对于高速行驶中的电动汽车，过于减小接收天线与路面的距离，任何颠簸将会造成严重的安全隐患。另外，现有无线非接触充电技术直接用于电动汽车领域将会产生比较严重的电磁辐射和能源浪费。有人曾提出用压力传感器来探测车辆的通过时才开启充电电流，然而，还是对大量通过充电路段的非电动汽车或不需要充电的汽车产生电磁辐射并浪费充电电能。而且将现有的无线非接触充电技术方案直接用于电动汽车领域还存在着实施施工复杂，不利于大批量大面积施工等等一系列问题。综上所诉，现有无线非接触充电技术存在的缺点和不足包括:1、充电效率低；2、实施施工复杂，安装施工成本高，不利于大批量大面积施工；3、福射量大,造成电磁福射和能源浪费。
[0003]针对现有技术的缺点和补足，本发明提供了一种全新型的电磁自动聚焦无线充电带技术、无线充电带控制系统及技术实施方案，以及所述无线充电带的铺设施工设备和铺设施工方法，本发明提供的电磁发射阵列技术可以使无线充电电磁流自动聚焦在接收天线上，从而有效地提高了无线充电效率并降低了有害的电磁辐射；本发明提供的超薄型抗高压无线充电带技术、设计生产工艺方法及铺设安装施工方法有效提高了生产及施工效率，并降低了成本，可以使无线充电技术大面积迅速实施。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种全新型的电磁自动聚焦无线充电带技术、无线充电带控制系统及技术实施方法，以及所述无线充电带的铺设施工设备和铺设施工方法。所述电磁自动聚焦无线充电带是一种宽20-350厘米，厚小于5厘米(一般为0.5-1厘米)，可达数千公里长的高强度塑料或橡胶密封外壳的带状物体，包括模块化的控制信号收发天线阵列、充电电流发射天线阵列、充电电流驱动线圈阵列、塑性导磁材料、多层电容极板天线阵列、绝缘层隔离板、天线阵列控制器、控制线路和低压充电电流传输线。所述电磁自动聚焦无线充电带的特征在于，首次采用了最新型的动态充电电流发射天线阵列、充电电流驱动线圈阵列和多层电容极板天线阵列技术并通过控制所述动态阵列使无线充电带发射的充电电磁流自动聚焦在充电接收天线上，从而有效的提高了无线充电的充电电效率。所述无线充电带的另一特征在于，采用了最新型的模块化多层塑性印刷电路设计方案及加工工艺，具有高抗压、抗震性能，设计有渗水孔，透气孔，抗震折，可以防水、防尘、防震、渗水、透气、超薄(不超过5厘米，一般为0.5-1厘米)，铺设施工非常简单:采用浙青将无线充电带粘贴在行车道中间并在上面涂上绿色或其他颜色的斑马线油漆即可。所述无线充电带的另一特征在于，包括塑性导磁材料及多层电容极板天线阵列，塑性导磁材料“聚集”无线充电带的发射磁场，有效地提高了无线充电带的充电增益；多层电容极板天线阵列不但起到电磁共振效果而且有效的提高了发射天线的发射增益。所述无线充电带的另一个特征在于，包括控制信号收发天线阵列和天线阵列控制器阵列，可以有效的跟踪和定位电动汽车在充电带上的具体位置和运行速度，从而为电磁自动聚焦技术提供了有效的基础数据，在充电带控制器的控制下，电动汽车所在充电带位置上相对应的电磁发射阵列(动态电磁发射阵列)自动将充电电磁流聚焦到位于电动汽车底部的接收天线上。电动汽车所在充电带位置上相对应的电磁发射阵列称为动态电磁发射阵列，动态电磁发射阵列中发射天线的个数与电动汽车当时的行运速度成正比，速度越高动态电磁发射阵列中发射天线的个数越多，最少为2个，最多为100个。静态电磁发射阵列中发射天线的个数与电动汽车当时的行运速度无关。配合无线充电带系统的充电卡认证管理，使购置了充电权的电动汽车可在任何铺设有所述无线充电带的道路路段上可边运行边充电，对未购置充电权或不需要充电的汽车经过时所述铺设无线充电带的道路路段将自动关闭无线充电电流，以减少辐射并节省电力资源。
[0005]所述无线充电带控制系统包括充电带控制器，充电带接收器，充电卡及充电带管理后台，所述充电卡和充电接收器放置或安装在电动汽车里。所述无线充电带控制系统的特征在于，采用IC充电卡、充电带控制器、充电带接收器和充电带管理后台来有效的认证和控制无线充电带相对区域中的充电电流的开启和关闭，无线充电带仅对在充电带上面相对范围内并持有有效IC充电卡的车辆开启并发送无线充电电流。所述无线充电带控制系统的另一个特征在于，能够通过所述的充电带控制器跟踪通过认证后的车辆并且控制车辆所在充电带相对位置上的发射天线阵列，将充电电磁流自动聚焦在充电接收天线上。
[0006]所述无线充电带系统技术实施方法的主要特征在于，充电带内部采用模块化设计，充电带中每个模块有自己的独立编号，充电带控制器可以通过每个模块中的控制开关及编号控制每个模块和阵列的开或关，万一损坏只需更换相应的损坏的模块即可；所述无线充电带系统技术实施方法的另一个主要特征在于，所述充电带超薄，采用超薄高强度塑料密封外壳，防水、防尘、防震(抗震折)、渗水(渗水孔)、透气(透气孔)，充电带上有漏水孔便于路面渗水，有抗震折可以防7级地震。所述无线充电带系统技术实施方法的另一个主要特征在于，铺设施工非常简单方便，不需要对现有道路进行任何更改，仅使用高粘度浙青将所述无线充电带粘贴在行车道中间，并定期在上面涂上绿色或其它颜色斑马线油漆进行保护即可，充电带的表面采用纹理化设计便于粘贴牢固。所述充电带内的电压为安全低压电压，万一泄露对人体及动物均无危害，另外充电带控制器内装有过载漏电保护装置以避免任何泄露或短路造成的问题。
[0007]本发明的基本工作原理及工作流程为:充电管理机构将无线充电带铺设在需要充电的路段的车道中间，并涂上绿色或绿白相间或其它颜色的斑马线油漆或道路油漆覆盖，起到保护充电带的同时并用以指示本路段设有充电带。充电带控制器可以安置在道路旁边也可以与充电管理后台一起安装在加油站或收费站等地方，一个充电管理后台可以管理多个充电带控制器，一个充电带控制器可以连接并控制多个或多段充电带，并通过无线充电