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一种并列分段导轨式电动汽车动态无线充电系统


技术摘要:
本发明涉及电动汽车无线充电技术,具体涉及一种并列分段导轨式电动汽车动态无线充电系统,包括至少3列导轨,分别与每列导轨相连接的开关和高频逆变器,与高频逆变器依次连接的整流电路和电网,分别与各开关和各高频逆变器连接的控制器,依次与控制器连接的比较电路、放  全部
背景技术:
传统汽车在给人们带来便利的同时也污染了环境。汽车尾气的排放引起了城市的 温室效应,同时也引起了臭氧层的破坏,形成酸雨等大气环境问题,进而对动植物也产生了 很大的危害。 随着我国电动汽车行业的发展以及人们环保意识的提升,越来越多的人出行使用 电动汽车,但是电动汽车电池的能量密度小和充电速度较慢等问题是电动汽车发展的一大 阻力。在制约电动汽车发展的若干关键技术当中,充电技术对于电动汽车的推广有着重要 作用。目前电动汽车主流的充电方式为有线充电方式,其具有占地面积较大,用户使用不方 便等缺点。此外由于电池技术的限制,电动汽车本身还存在续航里程短,充电时间长,充电 频繁,电池组笨重等问题。 因此,电动汽车动态无线充电技术被提出,在路面安装发射线圈,就可以实现电动 汽车行驶中的无线充电。相比于传统有线充电方式,动态无线充电技术具有充电便利、节省 空间、充电设施不易被破坏以及不受雨雪等不良天气影响,极大地提高了电动汽车的续航 能力。 申请号为201810996863.7的中国发明专利公开了一种基于电磁感应的电动车无 线充电系统及其控制方法,该方法采用多段导轨分段排列形式的无线能量发射线圈,通过 电动汽车的行驶控制无线能量发射线圈的开通或者关闭,完成电动汽车动态无线充电。此 方法对于电动汽车的行驶方向具有较高要求,如果在行驶过程中,电动汽车无线能量发射 线圈和接收线圈发生横向偏移,不能完全对称时,无线充电耦合系数会产生剧烈的变化,严 重影响无线充电效率。 申请号为201910328855.X的中国发明专利公开了一种电动汽车动态无线智能充 电系统及方法,该方法将充电道路分为多个独立工作的无线充电输电区,在每个输电区中 可检测电动汽车的行驶速度,并调整无线充电单元的充电功率,从而保证了不同车速的电 动汽车能够冲上所需的电量。一方面,此方法并没有解决发射线圈和接收线圈发生横向偏 移导致充电效率降低的问题。另一方面,此方法采用的充电道路仅为单车道,不同车速的电 动汽车在行驶过程中难免会遇到超车变道等情况,在单车道行驶时对于电动汽车的行驶速 度会有一定的局限性。 申请号为201910441793.3的中国发明专利公开了一种用于电动汽车动态无线充 电系统及电磁耦合机构,该系统采用架设在空中的发射线圈和接收线圈产生高频电磁场, 通过固定安装在电动汽车上的天线随电动汽车移动而在发射线圈和接收线圈之间的无接 触移动,以磁耦合谐振方式动态地从高频电磁场中获取电能,从而为电动汽车动态无线充 电。虽然此系统中天线的位置和角度变化对输出功率和传输效率影响较小,但是对于电动 3 CN 111731116 A 说 明 书 2/6 页 汽车的行驶路径有较大局限性,并且存在着架设在空中的发射线圈和接收线圈产生的高频 电磁场对周围环境产生的电磁干扰较大,以及高频电磁场在空中产生的漏磁通较大,磁场 暴露水平过高的问题。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种电动汽车在行驶方向变化的情况下始终保持高效率的 动态无线充电的系统。 为实现上述目的,本发明采用的技术方案是,一种并列分段导轨式电动汽车动态 无线充电系统,包括至少3列导轨,分别与每列导轨相连接的开关和高频逆变器,与高频逆 变器依次连接的整流电路和电网,分别与各开关和各高频逆变器连接的控制器,依次与控 制器连接的比较电路、放大电路、滤波电路和磁性传感器阵列;每列导轨内均匀设置有若干 发射线圈,每列导轨及若干发射线圈并列安装于地面上;磁性传感器阵列包括对应安装于 地面上各发射线圈中的磁性传感器。 在上述的并列分段导轨式电动汽车动态无线充电系统中,磁性传感器采用AMR磁 性传感器,控制器采用DSP。 本发明的有益效果:有效解决因电动汽车横向偏移导致的电动汽车内部接收线圈 与地下导轨内发射线圈的不平行对称,从而导致线圈间垂直耦合程度变大,平行耦合程度 变小,互感程度变弱,进而导致动态无线充电效率下降的问题,保证变道过程中动态无线充 电效率的稳定性。 采用并列分段导轨式发射线圈结构,可实现多车辆电动汽车并排动态无线充电, 节省多车辆充电时间,有效提高导轨路面使用面积,降低导轨磁场暴露水平。 在控制器中设定磁场变化的阈值,提高系统抗干扰性与稳定性,预防因导轨中存 在异物而导致导轨误开通的情况。 整个控制方法简单,工作可靠性高,可自动实现电动汽车驶入导轨时开通导轨进 行无线充电,变道时保持高质量的无线充电,驶出导轨时关断导轨停止充电,减少能量损 耗,较大程度地提高电动汽车动态无线充电效率。 附图说明 图1为本发明一个实施例电动汽车无线充电示意图; 图2为本发明一个实施例电动汽车驶入、变道和驶出导轨示意图; 图3为本发明一个实施例电路拓扑结构示意图; 图4为本发明一个实施例AMR磁性传感器输出电信号示意图; 图5为本发明一个实施例控制流程图。
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