專利名稱：電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置及其應(yīng)用方法，屬于無線電供電的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著石油、煤炭等傳統(tǒng)能源的枯竭以及環(huán)境問題的加重，節(jié)能減排、減少對化石燃料的依賴，發(fā)展新能源技術(shù)已成為我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展迫切需要解決的問題。作為解決交通、能源和環(huán)境問題的重要手段，電動汽車以電能驅(qū)動電機，是未來汽車工業(yè)發(fā)展的方向，也是我國重點發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。電動汽車無線充放電的運行模式，將增強電網(wǎng)的穩(wěn) 定性、提高資源的利用效率，同時增強電動汽車與電網(wǎng)的互動性，提高了便捷性，推動和促進(jìn)電動汽車的發(fā)展進(jìn)程。電動汽車無線充放電方式目前主要包括感應(yīng)式和諧振耦合式兩種方式。任何一種方式進(jìn)行電動汽車的無線充放電系統(tǒng)主要由能量發(fā)射部分和能量接收部分組成，目前主要采用兩個空心螺旋形或方形線圈實現(xiàn)，分別稱為發(fā)射線圈和接收線圈。根據(jù)電能的流向，即充電還是放電方式的不同，兩空心線圈的名稱是可以互相轉(zhuǎn)換的。其中一個空心線圈安裝在電動汽車上，另一個空心線圈安放在無線充放電車位下。電動汽車停放在無線充放電車位上后，可以進(jìn)行無線充放電行為。但每次停車并不能保證上述兩空心線圈的軸對稱位置關(guān)系，位置上的偏差是不可避免的，這樣勢必影響電能無線傳輸?shù)男剩斐呻娔艿臒o端損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述背景技術(shù)的不足，提供了電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置及其應(yīng)用方法。本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案
電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置，包括主控制器、電源單元、位置檢測單元、校正執(zhí)行單元、通訊單元；其中位置檢測單元、校正執(zhí)行單元、通訊單元分別與主控制器連接，電源單元與主控制器、校正執(zhí)行單元連接；其中
所述位置檢測單元用于檢測汽車線圈的位置；
所述主控制器用于根據(jù)汽車線圈的位置信息以及車位線圈的位置信息形成自適應(yīng)校正策略；
所述校正執(zhí)行單元用于執(zhí)行主控制器發(fā)出的校正車位線圈位置的指令；
所述通訊單元用于向電動汽車發(fā)出開始充放電行為的信號。所述電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置中，電源單元包括交流-直流轉(zhuǎn)換器、微時控開關(guān)；其中，所述交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入端接交流電，輸出端接主控制器的使能端；所述微時空開關(guān)的常開觸點與主控制器的通信接口連接，常閉觸點與校正執(zhí)行單元連接。
所述電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置中，位置檢測單元為智能傳感器，用于將檢測到的車位信息轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至主控制器。
電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置的應(yīng)用方法，括如下步驟
步驟I，通過位置檢測裝置獲得汽車線圈位置信息；
步驟2，根據(jù)已知的車位線圈位置信息以及步驟I獲得的汽車線圈位置信息，計算出汽車線圈與車位線圈的距離，進(jìn)行車位線圈的自適應(yīng)校正當(dāng)計算出的距離在車位線圈可移動范圍內(nèi)時執(zhí)行步驟3，當(dāng)計算出的距離超出車位線圈可移動范圍時進(jìn)入步驟4 ;
步驟3，在車位線圈可移動范圍內(nèi)沿車位線圈、汽車線圈圓心的連線在車位線圈所在平面上的投影移動車位線圈，直至車位線圈圓心與汽車線圈圓心重合時，結(jié)束車位線圈的自適應(yīng)校正；
步驟4，計算車位線圈旋轉(zhuǎn)的角度，然后根據(jù)計算出的旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)車位線圈，使得車位線圈繞車位線圈、汽車線圈圓心的連線轉(zhuǎn)動直至兩線圈軸對稱。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果有效的減小電動汽車無線充放電時位置偏差的影響，提高電動汽車無線充放電時的傳輸效率，減少電能的損失。


圖I為電動車無線充放電車位自適應(yīng)裝置的示意圖。圖2為電動車無線充放電車位自適應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖3至圖8為利用電動車無線充放電車位自適應(yīng)裝置校正車位線圈的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明
如圖I所示的電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置包括主控制器、電源單元、位置檢測單元、校正執(zhí)行單元、通訊單元。位置檢測單元、校正執(zhí)行單元、通訊單元分別與主控制器連接，電源單元與主控制器、校正執(zhí)行單元連接。通訊單元將電動車發(fā)出的充放電指令發(fā)送給主控制器，主控制器向位置檢測單元發(fā)送檢測電動車位置的指令，位置檢測單元將檢測到的電動汽車位置信息發(fā)送至主控制器，主控制器對電動汽車的位置信息做數(shù)據(jù)處理形成自適應(yīng)校正策略，校正執(zhí)行單元執(zhí)行主控制器發(fā)出的校正車位線圈位置的指令。通訊單元可以根據(jù)實際應(yīng)用情況選擇ZigBee或GMS或GPRS無線通訊模塊，實現(xiàn)車位和電動汽車的信息交互。圖2為電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)圖。電源單元包括AC-DC轉(zhuǎn)換器、微時控開關(guān)，微時控開關(guān)為常開觸點時控開關(guān)。交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入端接交流電，輸出端接主控制器的使能端；微時空開關(guān)的常開觸點與主控制器的通信接口連接，常閉觸點與校正執(zhí)行單元連接。位置檢測單元為高精度智能傳感器，校正執(zhí)行單元為高精度伺服系統(tǒng)。電源單元中的AC-DC轉(zhuǎn)換器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，用于向主控制器提供工作電源，通訊單元將電動車發(fā)出的充放電指令發(fā)送給主控制器，主控制器向高精度智能傳感器發(fā)送檢測電動車位置的指令，高精度智能傳感器將檢測到的電動汽車位置信息轉(zhuǎn)換為電信號通過光纖發(fā)送至主控制器，主控制器形成自適應(yīng)校正策略并向高精度伺服系統(tǒng)發(fā)送校正車位線圈的指令，常開觸點時控開關(guān)在時閉合，交流電壓源為高精度伺服系統(tǒng)提供工作電壓，高精度伺服系統(tǒng)校正車位線圈的位置。電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置的應(yīng)用方法，包括如下步驟 步驟I，通過位置檢測裝置獲得汽車線圈位置信息；
步驟2，根據(jù)已知的車位線圈位置信息以及步驟I獲得的汽車線圈位置信息，計算出汽車線圈與車位線圈的距離，進(jìn)行車位線圈的自適應(yīng)校正當(dāng)計算出的距離在車位線圈可移動范圍內(nèi)時執(zhí)行步驟3，當(dāng)計算出的距離超出車位線圈可移動范圍時進(jìn)入步驟4 ;
步驟3，在車位線圈可移動范圍內(nèi)沿車位線圈、汽車線圈圓心的連線在車位線圈所在平面上的投影移動車位線圈，直至車位線圈圓心與汽車線圈圓心重合時，結(jié)束車位線圈的自適應(yīng)校正；
步驟4，計算車位線圈旋轉(zhuǎn)的角度，然后根據(jù)計算出的旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)車位線圈，使得車位線圈繞車位線圈、汽車線圈圓心的連線轉(zhuǎn)動直至兩線圈軸對稱。圖3至圖8為汽車無線充放電時兩個空心線圈的俯視圖。大線圈表示車位空心線圈，小線圈表示電動汽車上的空心線圈，為了方便描述，在下面分別簡稱為車位線圈和汽車線圈；正方形表示車位線圈前后左右可以平移的范圍；兩圓心O1和O2之間的連線在俯視圖中的投影即為兩線圈之間的側(cè)向距離。主控制器對位置檢測單元獲得的兩線圈相對位置信息進(jìn)行處理，若在矩形范圍內(nèi)可以通過平移實現(xiàn)自適應(yīng)校正就通過平移方式來實現(xiàn)，如圖3和如圖4所示，此時主控制器向校正執(zhí)行單元發(fā)出平移命令，由伺服系統(tǒng)控制車位線圈沿O1 O2的投影將車位線圈平移至兩線圈圓心重合，即O2處完成校正功能；若兩線圈位置偏差大，如圖5所示，不能通過平移實現(xiàn)自適應(yīng)校正，則要通過平移加旋轉(zhuǎn)的方式來進(jìn)行自適應(yīng)校正，首先由校正執(zhí)行單元5的伺服系統(tǒng)控制車位線圈沿O1 O2的投影平移至最大范圍處，
此時車位線圈的圓心為Oi，如圖6
和圖7所示，同樣O;也在O1 O2的投影上，最理想的旋轉(zhuǎn)校正策略可通過通訊單元和電動汽
車通訊，使得車位線圈和汽車線圈同時以O(shè)lO2為軸旋轉(zhuǎn)Θ角至兩線圈以0〗02軸對稱，完
成自適應(yīng)校正，旋轉(zhuǎn)過程如圖7和圖8所示。實際校正中電動汽車線圈不一定可以旋轉(zhuǎn)，此時僅通過車位線圈旋轉(zhuǎn)仍然可以提高系統(tǒng)的傳輸效率，其旋轉(zhuǎn)角度可以通過主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)運算得到，且可能受到實際可旋轉(zhuǎn)角度范圍的限制，因此具體旋轉(zhuǎn)的角度以實際獲得最大的傳輸效率為目標(biāo)。綜上所述，本發(fā)明所述的電動車無線充放電車位自適應(yīng)裝置有效的減小電動汽車無線充放電時位置偏差的影響，提高電動汽車無線充放電時的傳輸效率，減少電能的損失。
權(quán)利要求
1.電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置，其特征在于包括主控制器、電源單元、位置檢測單元、校正執(zhí)行單元、通訊單元；其中位置檢測單元、校正執(zhí)行單元、通訊單元分別與主控制器連接，電源單元與主控制器、校正執(zhí)行單元連接；其中 所述位置檢測單元用于檢測汽車線圈的位置； 所述主控制器用于根據(jù)汽車線圈的位置信息以及車位線圈的位置信息形成自適應(yīng)校正策略； 所述校正執(zhí)行單元用于執(zhí)行主控制器發(fā)出的校正車位線圈位置的指令； 所述通訊單元用于向電動汽車發(fā)出開始充放電行為的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置，其特征在于所述電源單元包括交流-直流轉(zhuǎn)換器、微時控開關(guān)；其中，所述交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入端接交流電，輸出端接主控制器的使能端；所述微時空開關(guān)的常開觸點與主控制器的通信接口連接，常閉觸點與校正執(zhí)行單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置，其特征在于所述位置檢測單元為智能傳感器，用于將檢測到的車位信息轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至主控制器。
4.電動汽車無線充放電車位自適應(yīng)裝置的應(yīng)用方法，其特征在于包括如下步驟 步驟I，通過位置檢測裝置獲得汽車線圈位置信息； 步驟2，根據(jù)已知的車位線圈位置信息以及步驟I獲得的汽車線圈位置信息，計算出汽車線圈與車位線圈的距離，進(jìn)行車位線圈的自適應(yīng)校正當(dāng)計算出的距離在車位線圈可移動范圍內(nèi)時執(zhí)行步驟3，當(dāng)計算出的距離超出車位線圈可移動范圍時進(jìn)入步驟4 ; 步驟3，在車位線圈可移動范圍內(nèi)沿車位線圈、汽車線圈圓心的連線在車位線圈所在平面上的投影移動車位線圈，直至車位線圈圓心與汽車線圈圓心重合時，結(jié)束車位線圈的自適應(yīng)校正； 步驟4，計算車位線圈旋轉(zhuǎn)的角度，然后根據(jù)計算出的旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)車位線圈，使得車位線圈繞車位線圈、汽車線圈圓心的連線轉(zhuǎn)動直至兩線圈軸對稱。
全文摘要
本發(fā)明公開了電動車無線充放電車位自適應(yīng)裝置，屬于無線電供電技術(shù)領(lǐng)域。所述自適應(yīng)裝置包括主控制器、電源單元、位置檢測單元、校正執(zhí)行單元、通訊單元。本發(fā)明公開的電動車無線充放電車位自適應(yīng)裝置的應(yīng)用方法中通訊單元將電動車發(fā)出的充放電指令發(fā)送給主控制器，主控制器根據(jù)位置檢測單元獲取的汽車線圈位置和車位線圈位置信息得到自適應(yīng)校正策略，校正執(zhí)行單元執(zhí)行主控制器發(fā)出的校正車位線圈位置的指令。本發(fā)明有效的減小電動汽車無線充放電時位置偏差的影響，提高電動汽車無線充放電時的傳輸效率，減少電能的損失。
文檔編號H02J7/00GK102638080SQ20121012879
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者強浩, 譚林林, 黃學(xué)良 申請人:東南大學(xué)