無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)、方法及跟蹤型發(fā)射線圈裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)線充電技術(shù)，特別涉及一種線圈陣列式動(dòng)態(tài)無(wú)線充電技術(shù)，尤其是涉及一種應(yīng)用于線圈陣列式動(dòng)態(tài)無(wú)線充電技術(shù)的跟蹤型高效無(wú)線充電發(fā)射線圈裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線電能傳輸技術(shù)可分為三種:第一種為感應(yīng)親合式電能傳輸，它利用松親合變壓器原理進(jìn)行充電，發(fā)射端與接收端一般存在降低回路磁阻的鐵芯裝置，適合小功率，短距離的應(yīng)用場(chǎng)合。第二種為電磁耦合諧振式電能傳輸，通過(guò)高品質(zhì)因數(shù)的諧振器上電感與分布式電容發(fā)生諧振傳輸能量適合中等距離的能量傳輸。第三種為電磁輻射式電能傳輸，在該技術(shù)中電能被轉(zhuǎn)換為微波形式，傳輸距離超過(guò)數(shù)千米，可實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳送。其中電磁親合諧振技術(shù)利用非福射電磁場(chǎng)近場(chǎng)區(qū)域完成電能傳輸，一方面較之電磁感應(yīng)式充電，在傳輸距離上有了很大的擴(kuò)展；另一方面相比電磁輻射式充電，近場(chǎng)區(qū)域能量具有非輻射的特點(diǎn)，該技術(shù)有較好的安全性，因此目前得到很大的關(guān)注和研究。
[0003]無(wú)線電能傳輸在電動(dòng)車充電技術(shù)中有很大的應(yīng)用前景。根據(jù)電能接入過(guò)程中電動(dòng)車是處于停車狀態(tài)還是行駛狀態(tài)，可以分為靜態(tài)(駐車)充電系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)(不停車)供電系統(tǒng)(包括行駛過(guò)程中的實(shí)時(shí)供電和充電)，無(wú)線充電系統(tǒng)又可以分為線圈陣列式無(wú)線充電系統(tǒng)和導(dǎo)軌式無(wú)線充電系統(tǒng)線圈。陣列式動(dòng)態(tài)無(wú)線供電系統(tǒng)的原邊能量發(fā)射機(jī)構(gòu)由一系列連續(xù)布置的集中式線圈組成，每個(gè)線圈都可以進(jìn)行單獨(dú)的開(kāi)關(guān)控制。本發(fā)明提出的跟蹤型高效無(wú)線充電發(fā)射線圈機(jī)構(gòu)主要可應(yīng)用于線圈陣列式動(dòng)態(tài)無(wú)線供電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決現(xiàn)有線圈陣列式無(wú)線充電系統(tǒng)充電效率低的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種采用跟蹤型高效無(wú)線充電發(fā)射線圈機(jī)構(gòu)的技術(shù)，通過(guò)汽車定位系統(tǒng)來(lái)獲取電動(dòng)汽車位置信息從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的跟蹤，可大大提高充電效率。
[0005]本發(fā)明還有一目地是解決現(xiàn)有無(wú)線供電技術(shù)中發(fā)射線圈固定的問(wèn)題；提供了一種通過(guò)安裝導(dǎo)軌、滑輪、跟蹤裝置和汽車定位系統(tǒng)來(lái)使發(fā)射線圈可移動(dòng)并跟蹤的技術(shù)來(lái)克服傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)充電中由于電動(dòng)汽車左右偏移帶來(lái)的充電效率偏低的缺點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，包括電網(wǎng)、初級(jí)電能變換系統(tǒng)和設(shè)于電動(dòng)汽車的拾取線圈，沿路在路面下設(shè)置多套跟蹤型發(fā)射線圈裝置，設(shè)置汽車定位系統(tǒng)；
所述汽車定位系統(tǒng)，用于提供汽車位置信息；
每套跟蹤型發(fā)射線圈裝置包括發(fā)射線圈、導(dǎo)軌、滑輪和跟蹤裝置，導(dǎo)軌的鋪設(shè)方向與電動(dòng)汽車行進(jìn)方向垂直，發(fā)射線圈固定在滑輪上，所述滑輪上裝有電機(jī)；跟蹤裝置獲取來(lái)自汽車定位系統(tǒng)的汽車位置信息，并且對(duì)滑輪的電機(jī)發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)，使滑輪在導(dǎo)軌上左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈對(duì)電動(dòng)汽車的跟蹤。
[0007]而且，所述汽車定位系統(tǒng)包括縱向測(cè)距系統(tǒng)和橫向測(cè)距系統(tǒng)， 根據(jù)縱向測(cè)距系統(tǒng)提供的汽車位置信息，當(dāng)電動(dòng)汽車經(jīng)過(guò)某個(gè)發(fā)射線圈上方時(shí)，則初級(jí)電能變換系統(tǒng)控制該發(fā)射線圈閉合，發(fā)射電磁場(chǎng)，電動(dòng)汽車的拾取線圈接收電磁場(chǎng)；當(dāng)發(fā)射線圈上方?jīng)]有電動(dòng)汽車時(shí)，則初級(jí)電能變換系統(tǒng)控制該發(fā)射線圈斷開(kāi)，不進(jìn)行供電；
根據(jù)橫向測(cè)距系統(tǒng)提供的汽車位置信息，當(dāng)電動(dòng)汽車發(fā)生左右偏移，未能行駛在充電效率最高的位置時(shí)，通過(guò)發(fā)射線圈對(duì)電動(dòng)汽車的跟蹤，并找到效率最高的充電位置。
[0008]而且，所述縱向測(cè)距系統(tǒng)包括紅外發(fā)射陣列、紅外接收陣列和電子移位電路，用于車箱長(zhǎng)度和縱向位置的測(cè)量；所述橫向測(cè)距系統(tǒng)包括超聲波測(cè)距裝置，用于車箱寬度和橫向位置的測(cè)量。
[0009]本發(fā)明還相應(yīng)提供一種無(wú)線電能傳輸方法，包括設(shè)置電網(wǎng)、初級(jí)電能變換系統(tǒng)和設(shè)于電動(dòng)汽車的拾取線圈，沿路在路面下設(shè)置多套跟蹤型發(fā)射線圈裝置，通過(guò)設(shè)置汽車定位系統(tǒng)提供汽車位置信息；
每套跟蹤型發(fā)射線圈裝置包括發(fā)射線圈、導(dǎo)軌、滑輪和跟蹤裝置，導(dǎo)軌的鋪設(shè)方向與電動(dòng)汽車行進(jìn)方向垂直，發(fā)射線圈固定在滑輪上，所述滑輪上裝有電機(jī)；跟蹤裝置獲取來(lái)自汽車定位系統(tǒng)的汽車位置信息，并且對(duì)滑輪的電機(jī)發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)，使滑輪在導(dǎo)軌上左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈對(duì)電動(dòng)汽車的跟蹤；
所述汽車定位系統(tǒng)包括縱向測(cè)距系統(tǒng)和橫向測(cè)距系統(tǒng)，
根據(jù)縱向測(cè)距系統(tǒng)提供的汽車位置信息，當(dāng)電動(dòng)汽車經(jīng)過(guò)某個(gè)發(fā)射線圈上方時(shí)，則初級(jí)電能變換系統(tǒng)控制該發(fā)射線圈閉合，發(fā)射電磁場(chǎng)，電動(dòng)汽車的拾取線圈接收電磁場(chǎng)；當(dāng)發(fā)射線圈上方?jīng)]有電動(dòng)汽車時(shí)，則初級(jí)電能變換系統(tǒng)控制該發(fā)射線圈斷開(kāi)，不進(jìn)行供電；
根據(jù)橫向測(cè)距系統(tǒng)提供的汽車位置信息，當(dāng)電動(dòng)汽車發(fā)生左右偏移，未能行駛在充電效率最高的位置時(shí)，通過(guò)發(fā)射線圈對(duì)電動(dòng)汽車的跟蹤，并找到效率最高的充電位置。
[0010]本發(fā)明還相應(yīng)提供一種跟蹤型發(fā)射線圈裝置，包括發(fā)射線圈、導(dǎo)軌、滑輪和跟蹤裝置，導(dǎo)軌的鋪設(shè)方向與電動(dòng)汽車行進(jìn)方向垂直，發(fā)射線圈固定在滑輪上，所述滑輪上裝有電機(jī)；跟蹤裝置獲取來(lái)自汽車定位系統(tǒng)的汽車位置信息，并且對(duì)滑輪的電機(jī)發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)，使滑輪在導(dǎo)軌上左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈對(duì)電動(dòng)汽車的跟蹤。
[0011]本發(fā)明提供一種跟蹤型高效無(wú)線充電發(fā)射線圈裝置，通過(guò)安裝導(dǎo)軌、滑輪、跟蹤裝置和汽車定位系統(tǒng)使發(fā)射線圈不再固定，可以跟蹤電動(dòng)汽車，在其左右擺動(dòng)時(shí)仍然能保持較高的充電效率。因此，本發(fā)明克服了線圈陣列式動(dòng)態(tài)無(wú)線供電系統(tǒng)中發(fā)射線圈固定而導(dǎo)致的充電效率低的缺點(diǎn)，也為其他無(wú)線充電方式提供了新的提高充電效率的方法。本發(fā)明在環(huán)保節(jié)能方面具有重大意義，在規(guī)模應(yīng)用下將有極高的商業(yè)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1本發(fā)明實(shí)施例的線圈陣列式無(wú)線充電系統(tǒng)示意圖；
圖2本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)軌鋪設(shè)方式示意圖；
圖3本發(fā)明實(shí)施例的跟蹤型發(fā)射線圈機(jī)構(gòu)構(gòu)成圖；
圖4本發(fā)明實(shí)施例的基于聲光探測(cè)的汽車定位系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行具體描述。
[0014]本發(fā)明提出的跟蹤型高效無(wú)線充電發(fā)射線圈裝置，通過(guò)導(dǎo)軌、滑輪和跟蹤裝置，使發(fā)射線圈不再固定于路面上的某一位置，可以自行跟蹤電動(dòng)汽車并找到充電效率最高的位置。導(dǎo)軌與發(fā)射線圈、滑輪和跟蹤裝置等一起鋪設(shè)在路面的下方，且導(dǎo)軌鋪設(shè)方向與電動(dòng)汽車行進(jìn)方向垂直。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，線圈陣列式動(dòng)態(tài)無(wú)線供電系統(tǒng)內(nèi)線圈陣列中的每個(gè)集中式發(fā)射線圈都將相應(yīng)安裝導(dǎo)軌、滑輪和跟蹤裝置，構(gòu)成一套跟蹤型高效無(wú)線充電發(fā)射線圈裝置，當(dāng)電動(dòng)汽車行駛在路面上時(shí)，能自動(dòng)跟蹤汽車，并對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)充電。各跟蹤型高效無(wú)線充電發(fā)射線圈裝置，通過(guò)汽車定位系統(tǒng)對(duì)汽車進(jìn)行定位，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的跟蹤。
[0015]因此，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)，包括電網(wǎng)、初級(jí)電能變換系統(tǒng)和設(shè)于電動(dòng)汽車的拾取線圈，沿路在路面下設(shè)置多套跟蹤型發(fā)射線圈裝置，設(shè)置汽車定位系統(tǒng)；
所述汽車定位系統(tǒng)，用于提供汽車位置信息；
每套跟蹤型發(fā)射線圈裝置包括發(fā)射線圈、導(dǎo)軌、滑輪和跟蹤裝置，導(dǎo)軌的鋪設(shè)方向與電動(dòng)汽車行進(jìn)方向垂直，發(fā)射線圈固定在滑輪上，所述滑輪上裝有電機(jī)；跟蹤裝置獲取來(lái)自汽車定位系統(tǒng)的汽車位置信息，并且對(duì)滑輪的電機(jī)發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)，使滑輪在導(dǎo)軌上左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈對(duì)電動(dòng)汽車的跟蹤。
[0016]具體實(shí)施時(shí)，跟蹤型發(fā)射線圈裝置可以單獨(dú)制造和出售，也在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
[0017]參見(jiàn)圖1和圖4，本發(fā)明實(shí)施例所采用的技術(shù)方案中，將跟蹤型發(fā)射線圈裝置應(yīng)用于線圈陣列式動(dòng)態(tài)無(wú)線供電系統(tǒng)。
[0018]在線圈陣列式動(dòng)態(tài)無(wú)線供電系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，
電網(wǎng)I為動(dòng)態(tài)無(wú)線供電系統(tǒng)提供輸入功率，輸入初級(jí)電能變換系統(tǒng)2 ;
初級(jí)電能變換系統(tǒng)2控制線圈陣列中各發(fā)射線圈3分別的開(kāi)斷和閉合；
線圈陣列由多個(gè)發(fā)射線圈3構(gòu)成，用于發(fā)射交變電磁場(chǎng)；
拾取線圈5，設(shè)于電動(dòng)汽車4，用于接收各發(fā)射線圈3發(fā)射出的交變電磁場(chǎng)；
電動(dòng)汽車4中，設(shè)置有能量變換及控制系統(tǒng)6、電機(jī)7和電池組8，能量變換及控制系統(tǒng)6將高頻電流轉(zhuǎn)換為直流供電機(jī)7和電池組8使用；
為每個(gè)發(fā)射線圈3相應(yīng)設(shè)置導(dǎo)軌8、滑輪9、跟蹤裝置10，即每個(gè)發(fā)射線圈3和相應(yīng)的導(dǎo)軌8、滑輪9、跟蹤裝置10組成一套跟蹤型發(fā)射線圈裝置；跟蹤裝置10用于電動(dòng)汽車的跟蹤以及滑輪移動(dòng)的控制；具體實(shí)施時(shí)，跟蹤裝置10可以利用汽車定位系統(tǒng)獲取電動(dòng)汽車的位置信息。
[0019]進(jìn)一步地，所述初級(jí)電能變換系統(tǒng)2，采用霍爾傳感器、比例放大電路以及濾波電路依次連接，通過(guò)霍爾電流傳感器將發(fā)射線圈電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，同時(shí)為了提高檢測(cè)精度，采用了電壓跟隨電路和比例放大電路，最終得到直流分量。線圈陣列采用電力電子電路的切換方式，采用單片機(jī)切換電力電子電路的工作方式，通過(guò)將直流分量輸入單片機(jī)進(jìn)而選擇線圈陣列中合適的發(fā)射線圈3，達(dá)到快速切換要求，可通過(guò)獲取來(lái)自汽車定位系統(tǒng)的汽車位置信息來(lái)控制單片機(jī)的工作方式，進(jìn)而控制線圈陣列的開(kāi)斷和閉合。具體實(shí)施時(shí)，初級(jí)電能變換系統(tǒng)2