基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及到無(wú)線供電技術(shù)，具體地說(shuō)，是一種基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電 導(dǎo)軌換流控制電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，為了解決電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程短和車(chē)載電池組笨重且成本高等問(wèn)題。人們 提出了基于非接觸式電能傳輸原理的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)態(tài)感應(yīng)供電技術(shù)，它可W為行駛過(guò)程中的 電動(dòng)汽車(chē)提供在線供電或充電功能，從而減少車(chē)載電池組的重量，同時(shí)降低了電動(dòng)汽車(chē)的 整體成本，延長(zhǎng)了電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程。
[0003] 而在基于電磁感應(yīng)原理的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)態(tài)無(wú)線供電系統(tǒng)中，發(fā)射導(dǎo)軌一般長(zhǎng)達(dá)數(shù)公 里或數(shù)十公里，其中的電流通常為數(shù)十千赫茲、數(shù)十甚至上百安培的高頻交流。為了減少導(dǎo) 軌上的損耗，通常會(huì)采用多級(jí)分段導(dǎo)軌設(shè)計(jì)。
[0004] 如圖1所示，采用分段級(jí)聯(lián)導(dǎo)軌形式作為能量發(fā)射機(jī)構(gòu)，各個(gè)導(dǎo)軌通過(guò)原級(jí)電能 變換裝置從電網(wǎng)中獲取能量，當(dāng)汽車(chē)行駛在某一段導(dǎo)軌上方時(shí)，對(duì)應(yīng)那段導(dǎo)軌通電工作，通 過(guò)導(dǎo)軌分段設(shè)置，減小了單段導(dǎo)軌的用線量，有效提高系統(tǒng)的能量傳輸效率。
[0005] 但其存在的問(wèn)題是：
[0006] 問(wèn)題1 ;現(xiàn)有的分段級(jí)聯(lián)導(dǎo)軌形式的發(fā)射機(jī)構(gòu)，其單段導(dǎo)軌通常設(shè)置為矩形結(jié)構(gòu)， 隨著車(chē)輛的移動(dòng)，導(dǎo)軌區(qū)域可W分為未接入?yún)^(qū)域、接入?yún)^(qū)域和正常供電區(qū)域，當(dāng)拾取機(jī)構(gòu)進(jìn) 入接入?yún)^(qū)域時(shí)，其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)軌通電工作，而其他導(dǎo)軌處于待機(jī)狀態(tài)。由此W來(lái)，若W拾取機(jī) 構(gòu)完全進(jìn)入接入?yún)^(qū)域?yàn)樽鴺?biāo)零點(diǎn)，隨著拾取機(jī)構(gòu)移動(dòng)距離的增加，電磁禪合機(jī)構(gòu)的互感值 變化如圖2所示。
[0007] 通過(guò)圖2可W看出，在接入?yún)^(qū)域，電磁禪合機(jī)構(gòu)的互感值變化幅度較大，而拾取電 壓與互感值為正比關(guān)系，所W在接入?yún)^(qū)域拾取電壓的變化幅度較大。換流的時(shí)刻即為橫坐 標(biāo)為0時(shí)，拾取電壓值非常小，該使得在接入?yún)^(qū)域能量發(fā)射導(dǎo)軌無(wú)法為電動(dòng)汽車(chē)提供足夠 大的驅(qū)動(dòng)功率，從而導(dǎo)致?lián)Q流失壓?jiǎn)栴}。
[0008] 問(wèn)題2 ;由于采用分段級(jí)聯(lián)導(dǎo)軌形式的發(fā)射機(jī)構(gòu)，每段導(dǎo)軌獨(dú)立供電，當(dāng)電動(dòng)汽車(chē) 從一段導(dǎo)軌駛?cè)肓硪欢螌?dǎo)軌過(guò)程中，需要對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行換流控制，提前供電，會(huì)浪費(fèi)能量，滯 后供電，也會(huì)導(dǎo)致?lián)Q流失壓，如何保證分段級(jí)聯(lián)導(dǎo)軌換流切換的準(zhǔn)確控制，也是動(dòng)態(tài)無(wú)線供 電系統(tǒng)研究的主要問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明首先提出一種基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換 流控制電路，通過(guò)在線圈導(dǎo)軌的兩端增設(shè)檢測(cè)線圈來(lái)解決換流失壓?jiǎn)栴}。
[0010] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0011] 一種基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路，包括導(dǎo)軌線圈和磁巧， 所述磁巧沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向均勻分布成兩排，所述導(dǎo)軌線圈沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向分段繞制并與所 述磁巧貼合，其關(guān)鍵在于：在每一段導(dǎo)軌線圈的首尾兩端設(shè)置有過(guò)渡段，相鄰兩段導(dǎo)軌線圈 的過(guò)渡段相互搭接，在每一段導(dǎo)軌線圈兩端的過(guò)渡段上還分別設(shè)置有第一檢測(cè)線圈和第二 檢測(cè)線圈，所述第一檢測(cè)線圈和第二檢測(cè)線圈分別經(jīng)過(guò)一路AD采樣電路與微控制器相連， 該微控制器的信號(hào)輸出端還與主控制器相連，所述微控制器根據(jù)所述第一檢測(cè)線圈和所述 第二檢測(cè)線圈的感應(yīng)電壓值判斷是否有電動(dòng)汽車(chē)駛?cè)?，并輸出控制信?hào)到主控制器，通過(guò) 所述主控制器控制該段導(dǎo)軌線圈的電流切換。
[0012] 本發(fā)明通過(guò)在導(dǎo)軌線圈兩端增設(shè)檢測(cè)線圈，作為分段級(jí)聯(lián)式供電導(dǎo)軌，當(dāng)一段導(dǎo) 軌處于供電狀態(tài)，其相鄰兩段導(dǎo)軌上W及相鄰的檢測(cè)線圈上均有一定的感應(yīng)電壓，當(dāng)電動(dòng) 汽車(chē)從一個(gè)方向駛?cè)肓硪环较驎r(shí)，隨著電動(dòng)汽車(chē)接入距離的靠近，電動(dòng)汽車(chē)上的拾取線圈 與相鄰的檢測(cè)線圈之間也會(huì)存在感應(yīng)禪合，同一導(dǎo)軌線圈兩端的檢測(cè)線圈與拾取線圈之間 的存在距離差，靠得近的感應(yīng)禪合電壓大，靠得遠(yuǎn)的感應(yīng)禪合電壓小，通過(guò)對(duì)兩端檢測(cè)線圈 的電壓進(jìn)行檢測(cè)，即可判定電動(dòng)汽車(chē)的駛?cè)敕较?，同時(shí)通過(guò)檢測(cè)線圈上的電壓值可W很好 的反饋電動(dòng)汽車(chē)的距離，從而做到較好的換流控制，在節(jié)約能量耗散的基礎(chǔ)上保證了拾取 電壓的平穩(wěn)過(guò)渡，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
[0013] 進(jìn)一步地，所述AD采樣電路依次由整流電路、濾波電路、分壓電路W及AD采樣巧 片連接而成。
[0014] 為了提高線圈導(dǎo)軌自身的禪合效果，在相鄰兩段導(dǎo)軌線圈的搭接處，其中一段導(dǎo) 軌線圈的過(guò)渡段在導(dǎo)軌寬度方向的投影至少有一部分位于另一段導(dǎo)軌線圈的過(guò)渡段上，在 每段導(dǎo)軌線圈兩端的過(guò)渡段處還繞制有功率補(bǔ)償線圈，且所述功率補(bǔ)償線圈與所述導(dǎo)軌線 圈是由同一根勵(lì)磁線連續(xù)繞制而成。
[0015] 通過(guò)將兩段相鄰的導(dǎo)軌交叉滲透，同時(shí)增加功率補(bǔ)償線圈，使得電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)態(tài)無(wú) 線供電導(dǎo)軌在過(guò)渡段上的電磁感應(yīng)系數(shù)能夠做到平穩(wěn)過(guò)渡，保證了拾取端拾取電壓的穩(wěn) 定。
[0016] 進(jìn)一步地，所述導(dǎo)軌線圈為平面線圈，該導(dǎo)軌線圈一端的過(guò)渡段設(shè)為凸起結(jié)構(gòu)，另 一端的過(guò)渡段設(shè)為與所述凸起結(jié)構(gòu)相匹配的凹陷結(jié)構(gòu)，相鄰兩段導(dǎo)軌線圈通過(guò)凹凸配合搭 接。
[0017] 再進(jìn)一步的，所述導(dǎo)軌線圈過(guò)渡段上的凸起結(jié)構(gòu)位于線圈端面的一側(cè)或中間。
[0018] 作為另外的實(shí)施方式，所述導(dǎo)軌線圈為平面線圈，該導(dǎo)軌線圈兩端的過(guò)渡段設(shè)為 =角形或梯形，且相鄰兩段導(dǎo)軌線圈通過(guò)過(guò)渡段上=角形的斜邊或梯形的斜邊配合搭接。
[0019] 更進(jìn)一步地，所述功率補(bǔ)償線圈為平面線圈，該功率補(bǔ)償線圈繞制在所述導(dǎo)軌線 圈兩端過(guò)渡段的上方或下方，所述第一檢測(cè)線圈與第二檢測(cè)線圈也為平面線圈并分別位于 兩端的功率補(bǔ)償線圈的上方或下方，且所述第一檢測(cè)線圈、第二檢測(cè)線圈W及功率補(bǔ)償線 圈的形狀與所述導(dǎo)軌線圈兩端過(guò)渡段的形狀相適應(yīng)。
[0020] 作為優(yōu)選，所述功率補(bǔ)償線圈的應(yīng)數(shù)大于或等于所述導(dǎo)軌線圈的應(yīng)數(shù)。
[0021] 基于上述系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制 電路的控制方法，主要按照W下步驟進(jìn)行：
[0022] 步驟1 ;所述微控制器實(shí)時(shí)采集對(duì)應(yīng)段線圈導(dǎo)軌兩端的第一檢測(cè)線圈電壓值和第 二檢測(cè)線圈的電壓值，分別記為Vi和V2;
[0023] 步驟2 ;微控制器判斷是否滿(mǎn)足
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路，包括導(dǎo)軌線圈和磁芯，所 述磁芯沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向均勻分布成兩排，所述導(dǎo)軌線圈沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向分段繞制并與所述 磁芯貼合，其特征在于：在每一段導(dǎo)軌線圈的首尾兩端設(shè)置有過(guò)渡段，相鄰兩段導(dǎo)軌線圈的 過(guò)渡段相互搭接，在每一段導(dǎo)軌線圈兩端的過(guò)渡段上還分別設(shè)置有第一檢測(cè)線圈和第二檢 測(cè)線圈，所述第一檢測(cè)線圈和第二檢測(cè)線圈分別經(jīng)過(guò)一路AD采樣電路與微控制器相連，該 微控制器的信號(hào)輸出端還與主控制器相連，所述微控制器根據(jù)所述第一檢測(cè)線圈和所述第 二檢測(cè)線圈的感應(yīng)電壓值判斷是否有電動(dòng)汽車(chē)駛?cè)耄⑤敵隹刂菩盘?hào)到主控制器，通過(guò)所 述主控制器控制該段導(dǎo)軌線圈的電流切換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路，其特征 在于：所述AD采樣電路依次由整流電路、濾波電路、分壓電路以及AD采樣芯片連接而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路， 其特征在于：在相鄰兩段導(dǎo)軌線圈的搭接處，其中一段導(dǎo)軌線圈的過(guò)渡段在導(dǎo)軌寬度方向 的投影至少有一部分位于另一段導(dǎo)軌線圈的過(guò)渡段上，在每段導(dǎo)軌線圈兩端的過(guò)渡段處還 繞制有功率補(bǔ)償線圈，且所述功率補(bǔ)償線圈與所述導(dǎo)軌線圈是由同一根勵(lì)磁線連續(xù)繞制而 成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路，其特征 在于：所述導(dǎo)軌線圈為平面線圈，該導(dǎo)軌線圈一端的過(guò)渡段設(shè)為凸起結(jié)構(gòu)，另一端的過(guò)渡段 設(shè)為與所述凸起結(jié)構(gòu)相匹配的凹陷結(jié)構(gòu)，相鄰兩段導(dǎo)軌線圈通過(guò)凹凸配合搭接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路，其特征 在于：所述導(dǎo)軌線圈過(guò)渡段上的凸起結(jié)構(gòu)位于線圈端面的一側(cè)或中間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路，其特征 在于：所述導(dǎo)軌線圈為平面線圈，該導(dǎo)軌線圈兩端的過(guò)渡段設(shè)為三角形或梯形，且相鄰兩段 導(dǎo)軌線圈通過(guò)過(guò)渡段上三角形的斜邊或梯形的斜邊配合搭接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路，其特征 在于：所述功率補(bǔ)償線圈為平面線圈，該功率補(bǔ)償線圈繞制在所述導(dǎo)軌線圈兩端過(guò)渡段的 上方或下方，所述第一檢測(cè)線圈與第二檢測(cè)線圈也為平面線圈并分別位于兩端的功率補(bǔ)償 線圈的上方或下方，且所述第一檢測(cè)線圈、第二檢測(cè)線圈以及功率補(bǔ)償線圈的形狀與所述 導(dǎo)軌線圈兩端過(guò)渡段的形狀相適應(yīng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路，其特征 在于：所述功率補(bǔ)償線圈的匝數(shù)大于或等于所述導(dǎo)軌線圈的匝數(shù)。
9. 如權(quán)利要求1所述的基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路的控制方 法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行： 步驟1 :所述微控制器實(shí)時(shí)采集對(duì)應(yīng)段線圈導(dǎo)軌兩端的第一檢測(cè)線圈電壓值和第二檢 測(cè)線圈的電壓值，分別記為％和V2: 步驟2 :微控制器判斷是否滿(mǎn)j
，其中K為預(yù)設(shè)的閾值且K辛1 ;如 果滿(mǎn)足，則進(jìn)入步驟3,否則返回步驟1循環(huán)進(jìn)行； 步驟3 :微控制器輸出換流控制信號(hào)到主控制器，由主控制器控制該段線圈導(dǎo)軌通電 工作。
10.如權(quán)利要求1所述的基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路的控制方 法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行： 步驟1:所述微控制器實(shí)時(shí)采集對(duì)應(yīng)段線圈導(dǎo)軌兩端的第一檢測(cè)線圈電壓值和第二檢 測(cè)線圈的電壓值，分別記為％和V2; 步驟2 :微控制器判斷是否滿(mǎn)足IVi-V21 >M，其中M為預(yù)設(shè)的閾值且M> 0 ;如果滿(mǎn)足， 則進(jìn)入步驟3,否則返回步驟1循環(huán)進(jìn)行； 步驟3 :微控制器輸出換流控制信號(hào)到主控制器，由主控制器控制該段線圈導(dǎo)軌通電 工作。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多級(jí)導(dǎo)軌電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線供電導(dǎo)軌換流控制電路及方法，電路包括導(dǎo)軌線圈和磁芯，在每一段導(dǎo)軌線圈的首尾兩端設(shè)置有過(guò)渡段，相鄰兩段導(dǎo)軌線圈的過(guò)渡段相互搭接，在每一段導(dǎo)軌線圈兩端的過(guò)渡段上還分別設(shè)置有第一檢測(cè)線圈和第二檢測(cè)線圈，第一檢測(cè)線圈和第二檢測(cè)線圈分別經(jīng)過(guò)一路AD采樣電路與微控制器相連，該微控制器的信號(hào)輸出端還與主控制器相連，微控制器根據(jù)所述第一檢測(cè)線圈和所述第二檢測(cè)線圈的感應(yīng)電壓值判斷是否有電動(dòng)汽車(chē)駛?cè)?，并輸出控制信?hào)到主控制器，通過(guò)所述主控制器控制該段導(dǎo)軌線圈的電流切換，保證了供電導(dǎo)軌能量的可靠注入，維持拾取電壓的穩(wěn)定，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性更高。
【IPC分類(lèi)】H02J17-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104810934
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510216710
【發(fā)明人】孫躍, 王智慧, 唐春森, 葉兆虹, 戴欣
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日