[發明專利]一種分段線圈式電動汽車動態無線充電系統及方法

在審

• 申請號: 202011230059.1
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112277669A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 黃文聰;張鳳順;王浩源;吳鋒;楊子瀟;朱自銘;張惠雯;潘風;唐楊;常雨芳
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;B60L53/122;B60L53/60
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

1.一種分段線圈式電動汽車動態無線充電系統，其特征是，包括能量發射部分和能量接收部分；能量發射部分包括直流母線、原邊激勵源和多個動態無線充電單元；原邊激勵源包括分別逆變電源、原邊控制器和原邊串聯補償網絡；各動態無線充電單元均包括多個充電組塊、程控投切開關和電能參數檢測單元；每個充電組塊均包括第一發射線圈組塊和第二發射線圈組塊；直流母線接入逆變電源，逆變電源與原邊串聯補償網絡連接，第一發射線圈組塊和第二發射線圈組塊并聯在逆變電源輸上；原邊控制器與程控投切開關連接，程控投切開關分別與第一發射線圈組塊和第二發射線圈組塊和電能參數檢測單元連接，第一、第二發射線圈組塊并聯后與電能參數檢測單元串聯連接；能量接收部分包括接收線圈，依次與之連接的高頻整流電路、副邊補償網絡以及負荷單元；多個充電組塊采用分段式導軌排列預埋于行車路面下，接收線圈與發射線圈匹配且設置于電動汽車底部。

2.如權利要求1所述的分段線圈式電動汽車動態無線充電系統，其特征是，第一發射線圈組塊與第二發射線圈組塊線性緊密連接，第一、第二發射線圈組塊均包含四個海爾貝克排列的發射線圈，四個發射線圈縱向緊密排列，相鄰兩個發射線圈中心偏轉角β＝45°，四個發射線圈串聯連接；四個海爾貝克排列的發射線圈均選用稀土材料。

3.如權利要求1所述的分段線圈式電動汽車動態無線充電系統，其特征是，第一、第二發射線圈組塊繞線方向和結構相同，其中一個發射線圈組塊反向接線，使第一、第二發射線圈組塊具有180°的相位差。

4.如權利要求2所述的分段線圈式電動汽車動態無線充電系統，其特征是，海爾貝克排列的各發射線圈采用利茲線繞制，其形狀為圓柱形。

5.如權利要求1所述的分段線圈式電動汽車動態無線充電系統，其特征是，電能參數檢測單元與原邊控制器之間通過RS485總線或CAN總線進行數據傳輸。

6.如權利要求1-5任意一項所述的分段線圈式電動汽車動態無線充電系統的充電方法，其特征是，包括充電模式和休眠模式；

充電模式：處于充電模式下的動態無線充電單元將投切信號輸入到程控投切開關，程控投切開關連通至原邊控制器，實現連續充電；

無電動汽車經過無線充電路段時，充電組塊連接在電能參數檢測單元兩端；有電動汽車經過無線充電路段時，其副邊補償網絡為逆變狀態，從副邊向原邊發出線圈電流信號，充電組塊將產生磁場，接收線圈和充電組塊的回路出現感應電流，交變磁鏈改變各發射線圈組塊回流電流，電能參數檢測單元檢測到回流電流，并將檢測結果傳輸至原邊控制器中，原邊控制器輸出充電模式指令給程控投切開關，程控投切開關連通至充電組塊，動態無線充電單元從休眠模式轉化成充電模式；

在充電模式下，針對不同車速的電動汽車，對投切信號進行調整；車速較大的電動汽車投切信號的周期比車速較小的電動汽車投切信號的周期更小；若電動汽車車速變化很大，則原邊控制器的指令優先級高于程控投切開關，充電模式到休眠模式的轉換在原邊控制器發出指令后執行；

休眠模式：處于休眠模式下的動態無線充電單元將投切信號輸入到程控投切開關，程控投切開關連通至充電組塊，使充電系統進入休眠狀態；

在休眠模式下，僅在檢測到當前動態無線充電單元后方規定距離內無新的電動汽車出現時發出；當動態無線充電單元后方規定距離內無新的汽車出現，且充電組塊回路的電流減小至最小值，則動態無線充電單元從充電模式轉化為休眠模式。

7.如權利要求6所述的分段線圈式電動汽車動態無線充電系統的充電方法，其特征是，該方法還包括將電動汽車接入互聯網中，實現多輛電動汽車在充電車道上充電；

動態無線充電單元通過互聯網獲取電動汽車的速度大小和位置信息的數據以及電動汽車車載電池的電量數據；以電動汽車的速度和位置信息作為依據，充電模塊提前接收到動態無線充電單元指令，與電動汽車所在處相鄰的充電組塊被喚醒進入充電工作狀態；當后續的電動汽車隨著前一輛進入無線充電路段時，原來處于工作狀態的充電組塊在沒有接收到原邊控制器的休眠工作指令前仍處于充電工作狀態，充電工作指令優先級高于休眠工作指令；在充電系統中，依據電動汽車的速度和位置信息的數據來匹配充電功率。