[發(fā)明專利]基于定向PCB板載天線動態(tài)無線充電電動汽車的位置檢測裝置

有效

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• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110450658B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱春波;王得安;逯仁貴;馬東;王霆陽
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;B60L53/38;G01S1/04;G01S1/08;H01Q19/30;H01Q19/13;H01Q1/38;H01Q1/42;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q1/32
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發(fā)明是基于定向PCB板載天線動態(tài)無線充電電動汽車的位置檢測裝置。包括定向PCB板載天線、射頻發(fā)射模塊、射頻接收模塊、能量變換器、整車控制器、觸控器、車載監(jiān)控板、數(shù)據(jù)傳輸模塊、ZigBee模塊和磁場檢測器，所述射頻發(fā)射模塊和射頻接收模塊均與定向PCB板載天線連接。通過仿真可以看出本發(fā)明諧振頻點穩(wěn)定在2.4GHz附近，阻抗匹配性良好，查看其輻射方向圖可以看出所設(shè)計天線具有較好的定向性，最高增益可以達到6.94dBi。本發(fā)明在不影響總增益的情況下，很大程度上對橫向信號的散射進行了限制，效果良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動汽車位置檢測技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于定向PCB板載天線動態(tài)無線充電電動汽車的位置檢測裝置。

背景技術(shù)

動態(tài)無線充電技術(shù)是目前新興起的電能傳輸技術(shù)之一。相比于已經(jīng)趨于成熟的靜態(tài)無線充電技術(shù)以及傳統(tǒng)的有線充電技術(shù)，動態(tài)無線充電技術(shù)擺脫了原有的充電樁的束縛，甚至實現(xiàn)了在電動汽車行駛中進行充電的應(yīng)用。這不但節(jié)約了電動汽車在停車充電的過程中所浪費的時間，且在一定程度上減少了搭載電池組的數(shù)量并大大提升了其續(xù)航里程。傳統(tǒng)的電動汽車攜帶的電池組較多，由于目前我國的電池技術(shù)還存在諸多問題，實際應(yīng)用中電池壽命并不長；且在電池使用過后，對廢棄電池的處理也是一個令世界各國頭疼的難題。而應(yīng)用動態(tài)無線充電技術(shù)的電動汽車無需搭載傳統(tǒng)電動汽車這么多的電池組，僅需在汽車中裝載一個接收線圈，與發(fā)射端導(dǎo)軌中的發(fā)射線圈通過磁耦合作用在汽車行駛過程中對其進行充電。這對于真正意義上解決能源問題、環(huán)境問題以及提高電動汽車工作能力與效率具有重大意義。

電動汽車動態(tài)無線充電技術(shù)的基本原理是通過埋于地面下的供電導(dǎo)軌以高頻交變磁場的形式將電能傳輸給運行在地面上一定范圍內(nèi)的車輛接收端電能拾取機構(gòu)，進而給車載儲能設(shè)備供電，可使電動汽車搭載少量電池組，延長其續(xù)航里程，同時電能補給變得更加安全便捷。動態(tài)無線供電技術(shù)通過鋪設(shè)供電道路，給行駛中的電動汽車不間斷地提供電能，為解決動力電池瓶頸問題提供了一種可行途徑。為了降低線圈損耗和磁場泄露水平，供電軌道常采用分段式布局。

為了保證分段式導(dǎo)軌良好的運行使用，需要通過位置檢測系統(tǒng)來對行駛在充電道路上的電動汽車進行位置檢測。通過對電動汽車的定位，來控制各段導(dǎo)軌的準確投切，從而達到節(jié)約電能、實現(xiàn)精準充電的目的。

以目前國內(nèi)的研究現(xiàn)狀來看，應(yīng)用于電動汽車無線電能傳輸中的車輛位置檢測方式主要有電磁感應(yīng)檢測方式以及射頻雷達檢測方式等。其中射頻檢測方式的頻段主要在ISM頻段，與動態(tài)無線供電系統(tǒng)中的諧振頻率20kHz-85kHz頻帶較遠，因此對檢測信號幾乎沒有影響。而電磁感應(yīng)式的感應(yīng)線圈諧振頻率約為20kHz-75kHz，與無線供電系統(tǒng)頻帶過于接近，在檢測線圈與導(dǎo)軌發(fā)射線圈距離過近時，二者極容易產(chǎn)生相互干擾而燒壞感應(yīng)線圈，從而使得檢測系統(tǒng)損耗失靈。因此可以看出，射頻檢測方式在應(yīng)用于電動汽車無線供電系統(tǒng)中時穩(wěn)定性及抗干擾能力更強。

但是在實際應(yīng)用時，僅靠射頻電路出口的全向天線進行檢測，精度及可靠性太低。因為在行駛中時車速通常較快，而分段接力導(dǎo)軌通常一段只有20m左右，車速60km/h時通過時間僅為1.2s。由此可以看出，對檢測的精度以及觸發(fā)可靠性提出了較高的要求。為確保檢測模塊能夠通過精準的位置檢測來控制導(dǎo)軌的準確投切，本發(fā)明設(shè)計了一種基于2.4G定向PCB板載天線的動態(tài)無線充電電動汽車的位置檢測方法，提高了傳統(tǒng)射頻檢測方法的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有檢測精度低，檢測磁場泄露的問題，提供了一種基于定向PCB板載天線動態(tài)無線充電電動汽車的位置檢測裝置，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種基于定向PCB板載天線動態(tài)無線充電電動汽車的位置檢測裝置，包括定向PCB板載天線、射頻發(fā)射模塊、射頻接收模塊、能量變換器、整車控制器、觸控器、車載監(jiān)控板、數(shù)據(jù)傳輸模塊、ZigBee模塊和磁場檢測器，所述射頻發(fā)射模塊和射頻接收模塊均與定向PCB板載天線連接；