[發明專利]一種動態無線充電系統的位置自對準裝置及其充電控制方法

有效

• 申請號: 202011602951.8
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112721668B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 趙金曉;潘峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱宇龍自動化有限公司
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;B60L53/126;H02J50/12;H02J50/90
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明公開了一種動態無線充電系統的位置自對準裝置及其充電控制方法。無線供電系統與位置控制系統相配合；車載接收端裝置用于拾取發射線圈在空間中激發的高頻磁場，并產生感應電壓為車載電池供電，位置檢測線圈用于檢測車輛相對于地面發射線圈中心線的偏移距離；電壓傳感器用于讀取位置檢測線圈中的開路電壓，并將電壓信息發送至微控制單元；磁場屏蔽裝置用于屏蔽接收線圈產生的漏磁場對位置檢測線圈進行干擾，以保證檢測線圈的精度；傳動裝置用于調整車載接收端的位置，使接收線圈和雙極型發射線圈在行駛過程中時刻處于正對位置。本發明利用位置自對準裝置使車載接收線圈與發射線圈處于正對位置，避免了由行駛過程中由車輛偏移造成輸出功率和傳輸效率下降。

技術領域

本發明屬于無線充電領域；具體涉及一種動態無線充電系統的位置自對準裝置及其充電控制方法。

背景技術

電動汽車具有低尾氣排放和高能量轉換效率的優點，是世界范圍內公認的有效解決環境污染與能源短缺的主流方案，并逐漸成為了新能源汽車的代表，吸引了國內外各汽車制造廠商的興趣。然而，現階段電動汽車主要通過接觸式充電方式進行充電，在充電過程中存在諸如安全性差、靈活性低、充電時間長、防護安全級別低和環境適應性差的不足。同時，傳統接觸式的充電方式沒有從根本上解決電動汽車續航里程不足的問題，在很大程度上限制的電動汽車在全國范圍內的推廣。為了解決上述問題，動態無線充電技術應運而生。該技術通過非接觸的方式，可以在電動汽車行駛過程中實現電能從電網到車載電池的傳輸，充電全程不存在電氣連接，使電動汽車擺脫了充電導線的束縛，并極大地提升了車輛的續航里程，對電動汽車的推廣及普及具有重要意義。

動態無線充電過程中，受人為駕駛和交通環境的影響，電動汽車無可避免地會偏移最佳行駛路線，使得車載接收線圈與路面下方的發射線圈無法時刻保持正對。車載接收端的偏移會降低互感和耦合系數，從而降低系統的充電功率和傳輸效率。當偏移距離過大時，接收線圈的輸出電壓甚至會低于車載蓄電池的電壓，使得車輛無法正常進行充電。因此，行駛過程中的接收端偏移問題成為了動態無線充電系統中亟待解決的關鍵問題。

為了解決上述不足，國內外各研究機構針對電動汽車無線充電系統中的側移問題和位置自對準方法進行了許多研究?，F有的文獻中提出了一種DD型寬接收線圈結構，通過增加接收線圈的寬度來降低系統對接收端側移的敏感度，從而增加車載接收端的抗偏移容忍度。然而該結構中過寬的接收線圈不僅增加了車載接收端的自重，還降低了發射線圈和接收線圈之間的耦合系數，進而降低了系統效率?，F有的文獻中還提出了一種自解耦的雙重接收線圈結構，兩個矩形接收線圈沿側移方向重疊放置，經不控整流后并聯，由感應電壓較高的接收線圈向車載蓄電池供電。該結構通過兩個接收線圈的間歇式供電，提升了車輛允許的側移距離。然而，由于任意時刻該結構的兩個接收線圈僅由一個線圈正常工作，使得該結構具有成本較高、器件利用率低的缺點。現有技術中提出一種無線電能傳輸的收發線圈相對位置檢測裝置及方法，通過檢測線圈能夠有效地實現發射線圈和接收線圈之間的位置自對準。然而該方案僅適用于電動汽車靜態無線充電的場合，對車輛位置時刻發生變化的動態無線充電系統并不適用。

發明內容

本發明通過率一種動態無線充電系統的位置自對準裝置及其充電控制方法，通過車載檢測線圈來檢測車輛偏移距離，利用傳動裝置使車載接收線圈與發射線圈處于正對位置，有效地提高車輛的偏移容忍度，避免了由行駛過程中由車輛偏移造成輸出功率和傳輸效率下降。同時，本發明的無線充電系統的位置自對準裝置及其控制方法可以實時監控車載接收端與地面發射線圈的相對位置，使得接收線圈和發射線圈在行駛過程中全程處于正對位置，時刻保證系統工作在輸出功率和傳輸效率最高的工作狀態。

本發明通過以下技術方案實現：

一種動態無線充電系統的位置自對準裝置，所述位置自對準裝置包括車載接收端裝置2、位置檢測線圈3、電壓傳感器4、磁場屏蔽裝置5和傳動裝置6，

所述車載接收端裝置2用于拾取發射線圈在空間中激發的高頻磁場，并產生感應電壓為車載電池供電；