一種電動汽車路段無線充電控制方法與流程
2023-06-12 07:24:51 2
本發明涉及一種電動汽車路段無線充電控制方法。
背景技術：
電動汽車作為近年來新普及的綠色能源交通工具，頗受環保愛護著的青睞。但是，目前電動汽車充電問題還未能較好地得到解決。比如道路段設置的充電樁較少，停車位有限無法及時充電，充電時間較長影響行程等一系列原因均導致部分電動汽車擁護者想使用電動汽車但是又未能實現。對於電動汽車充電，固定充電樁無法實現隨時及時充電，便捷性不夠，所以，實現電動汽車的無線充電技術便應運而生。
無線充電不僅充電方便，同時需要較高的充電對應性，對於電動汽車身的準確識別，準確定位均有較高要求，這樣才能滿足無線充電效率的提高。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種電動汽車路段無線充電控制方法，不僅方便對電動汽車及時充電，同時便於充電車輛的規範化管理，定位準確，充電效率高。
本發明提供的一種電動汽車路段無線充電控制方法，包括以下步驟：
1)電量檢測裝置檢測到車載蓄電池當前電量小於預設值時，發送提醒信息至隨車啟動的主控裝置上，設在駕駛臺前方的所述主控裝置接收信息並控制其內設置的GPS定位模塊搜尋當前路段最近距離的無線充電網點；
2)所述主控裝置中的數據處理模塊判斷當前能耗下車載蓄電池的當前電量是否滿足電動汽車到達目標位置所需電量；
3)判斷結果為「是」，行駛至目標位置後，打開電動汽車頂部的接收線圈，所述主控裝置中的無線信號檢測模塊調控所述接收線圈搜尋並接收無線充電信號；
4)接收到所述無線充電信號後，所述主控裝置的控制面板上自動顯示出該電動汽車的車輛信息，並顯示登錄界面，駕駛人員進行界面登錄，並進行車輛信息認證，認證成功後無線充電信號連通，開始充電；
5)所述電量檢測裝置檢測到車載蓄電池的當前電量充滿後，發送電量充滿信號至所述主控裝置，所述主控裝置接收信號並控制所述接收線圈收回，電動汽車充電完成。
進一步地，所述車載蓄電池內置無線接收器，所述接收線圈接收到無線充電信號後，通過內置的所述無線接收器無線連接信號，開始給所述車載蓄電池充電。
進一步地，步驟3中，所述接收線圈的固定方法為：
在電動汽車的車頂上設置一個固定安裝板，所述固定安裝板上設置有能夠在360°範圍內轉動的伸縮支架，所述伸縮支架通過線路與所述主控裝置電連接，所述接收線圈設在所述伸縮支架上並隨伸縮支架轉動進行無線信號的準確定位。
進一步地，所述主控裝置內設有伸縮支架控制模塊，所述主控裝置的控制面板上設有控制鍵，使用時，
駕駛人員直接在所述控制面板上通過開啟鍵發送指令給所述伸縮支架控制模塊，所述伸縮支架控制模塊控制所述伸縮支架根據所述接收線圈接收的無線充電信號的位置進行轉動伸縮。
進一步地，所述伸縮支架的伸縮範圍最大為3米。
進一步地，步驟3中，所述接收線圈至少包括兩個，兩個所述接收線圈所在平面成30°夾角，二者並聯耦合。
進一步地，其中至少一個所述接收線圈金屬表面覆有增強其自身電感耦合強度的導磁層；所述導磁層由主要成分為氧化鋅的鐵氧體材料製成。
進一步地，兩個所述接收線圈的匝數相同，兩個所述接收線圈的面積相等。
進一步地，步驟3中，所述接收線圈中的磁芯採用高磁導率軟磁鐵氧體磁芯。
進一步地，步驟3中，所述接收線圈的表面塗覆有抗氧化保護膜，所述抗氧化保護膜為鍍電泳漆、鍍鎳鍍金保護層或噴塗保護層。
本發明提供的一種電動汽車路段無線充電控制方法，通過電量檢測裝置、主控裝置及其內部的GPS定位模塊的結合，準確提醒電動汽車駕駛人員根據剩餘電量及時充電。充電時，先通過車輛身份認證，通過認證的車輛能夠自動連通無線充電信號進行充電，而未通過車輛身份認證的，則無法連接到無線充電信號，這樣，能夠對充電電動汽車進行很好地規範化管理。
附圖說明
圖1為本發明提供的電動汽車路段無線充電控制方法流程示意圖；
圖2本發明提供的電動汽車路段無線充電控制方法中的車載蓄電池降溫裝置的結構示意圖。
1.蓄電池，2.蓄電池盒，3.相變降溫材料，4.乾冰存儲盒。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施方式進行說明。
本發明的一種電動汽車路段無線充電控制方法，如圖1所示，包括以下步驟：
101.電量檢測裝置檢測到車載蓄電池當前電量小於預設值時，發送提醒信號至隨車啟動的主控裝置上，設在駕駛臺前方的所述主控裝置接收信息並控制其內設置的GPS定位模塊搜尋當前路段最近距離的無線充電網點；
102.所述主控裝置中的數據處理模塊判斷當前能耗下車載蓄電池的當前電量是否滿足電動汽車到達目標位置所需電量；
103.判斷結果為「是」，行駛至目標位置後，打開電動汽車頂部的接收線圈，所述主控裝置中的無線信號檢測模塊調控所述接收線圈搜尋接收無線充電信號；
104.接收到所述無線充電信號後，所述主控裝置的控制面板上自動顯示出該電動汽車的車輛信息，並顯示登錄界面，駕駛人員進行界面登錄，並進行車輛信息認證，認證成功後無線充電信號連通，開始充電；
105.所述電量檢測裝置檢測到車載蓄電池的當前電量充滿後，發送電量充滿信號至所述主控裝置，所述主控裝置接收信號並控制所述接收線圈收回，電動汽車充電完成。
電量檢測裝置實時檢測車載蓄電池的當前電量，並將檢測到的電量信息發送至主控裝置，主控裝置中的GPS定位模塊實時搜尋當前路段上最近距離的無線充電網點，主控裝置中的數據處理模塊將接收到的電量信息與最近距離的無線充電網點信息結合，判斷當前能耗下車載蓄電池能否滿足至目標位置充電，判斷為「是」之後，電動汽車開始行駛至無線充電網點。
充電時，先打開接收線圈，主控裝置中的無線信號檢測模塊調控接收線圈搜尋接收無線充電信號，接收到無線充電信號後，主控裝置的控制面板上會自動顯示出該電動汽車的車輛信息，並顯示登錄界面，駕駛人員進行界面登錄，並進行車輛信息認證，認證成功後無線充電信號連通，開始充電，充滿電後，主控裝置控制接收線圈收回，充電完成。
充電時，充電站往往會有快充和慢充的充電點，駕駛人員根據個人需求可以使用快充或者慢充。但是，由於快充過程中電池內部產生的氣體和熱量，在正常情況下能夠達到平衡，如果充電電壓過高，電池內部的化學反應加速，則平衡將被破壞，對電動汽車電池及電瓶造成損害。
本實施例中，電量檢測裝置可是由市售採購獲得，可以使用常用的智能電量監測儀。優選電量檢測裝置為電量檢測晶片，該電量檢測晶片優選採用BQ27x00系統，提供了諸如電量剩餘狀態、剩餘運行時間等信息。主機在任何時候都可以詢問到這種信息，並由主機來決定是通過LED還是通過屏幕顯示消息來通知最終用戶有關電池的信息。
為了保護車載蓄電池，減小充電過程中對其造成的損害，優選可以給車載蓄電池配設溫度傳感器，同時在所述電量檢測裝置內配設溫控元件用以調控車載蓄電池的當前溫度。
溫度傳感器為非接觸式溫度傳感器，測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對最高可測溫度原則上沒有限制。優選採用美國omega的OS136-1-K型號。
溫控元件為突跳式溫控器，在主控裝置上設置遙控突跳式溫控器自動復位的復位開關，當降溫裝置對蓄電池降溫至預設溫度後，溫控元件將降溫完成信息反饋給主控裝置，主控裝置控制突跳式溫控器的內部觸點自動復位。
具體地，溫控元件調節蓄電池的當前溫度時，根據溫控元件中存儲的充電電流與蓄電池溫度對照信息進行自動調節，具體為：
溫控元件識別當前蓄電池能夠達到的最大安全溫度以及在該溫度下可達到的最大充電電流，並將蓄電池的當前充電電流調節至最大充電電流。
當溫度傳感器檢測到蓄電池的當前溫度超出最高臨界值時，發送反饋信息給主控裝置，主控裝置接收信息並啟動降溫設備對蓄電池進行緊急降溫。
如圖2所示，降溫設備包括相變降溫材料3層以及乾冰降溫層；
將蓄電池1放置在側壁內填充有相變降溫材料3的蓄電池盒2內，在蓄電池盒2的外部套設乾冰存儲盒4，乾冰存儲盒4上同時配設有乾冰製造機；使用相變降溫材料3對蓄電池1進行降溫，同時，外部的乾冰層吸收相變材料吸收的蓄電池1釋放的熱量對相變降溫材料3進行降溫。
緊急降溫需要在蓄電池1上設置降溫設置，為了能夠更高效地對蓄電池1進行降溫，該降溫設備降相變降溫材料3和乾冰製造機結合使用，具體為，將蓄電池1放置在側壁內填充有相變降溫材料3的蓄電池盒2內，在蓄電池盒2的外部套設乾冰存儲盒4，乾冰存儲盒4上同時配設有乾冰製造機，該乾冰製造機的動力來源於車載蓄電池1；使用相變降溫材料3對蓄電池1進行降溫，同時，外部的乾冰層吸收相變降溫材料3吸收的蓄電池1釋放的熱量對相變降溫材料3進行降溫。
該相變降溫材料的主要原料的組份為：
17g六水氯化鈣GaCl2·6H2O、0.75g成核劑六水氯化鍶SrCl2·6H2O、0.5g熔點調節劑氯化鈉NaCl、增稠劑羥甲基纖維素鈉(carboxymethylcellulose sodium，NaCMC)0.25g以及水2.5g。
將上述原料混合併配製成溶液，然後置於80℃的恆溫水浴中加熱，並不斷地攪拌直至原料全部熔融溶液變成透明液體。接著，將透明液體置於4℃的低溫下結晶，完成初始能量的儲存與釋放，得到相變材料。製得的相變材料的相變溫度為31℃，相變潛熱為168J/g。
當降溫設備對超出最高臨界值的蓄電池降溫1分鐘之後還未降溫至最高臨界值或者最高臨界值以下時，發出緊急斷電信號，主控裝置接收緊急斷電信號並啟動緊急斷電裝置，停止對蓄電池充電。
優選，該蓄電池可以為能夠快速充電也能快速放電的雙向蓄電池，包括第一非水電解質電池、第二非水電解質電池以及控制部；
第一非水電解質電池能夠吸附釋放鋰離子，含有石墨粉末，平均粒子直徑大於2微米；
第二非水電解質電池是能夠吸附鋰離子，電位為0.5-0.6Vvs.Li/Li+、一次粒子的平均粒子直徑大於1微米、並含鈦金屬氧化物的負極活性物質；
控制部至少在未從外部向第二非水電解質電池供電的情況下，斷續地使第一非水電解質電池與第二非水電解質電池連接，第二非水電解質電池的充放電深度為10-90％。
第二非水電解質電池的充電深度處於50-100％範圍內時，以恆電流恆電壓的控制方式從第二非水電解質電池向第一非水電解質電池充電；
第二非水電解質電池的充電深度降低至小於40％時，以恆電壓控制方式從第一非水電解質電池向第二非水電解質電池充電。
為了節省無線充電設備對電動汽車內部空間的使用，優選採用內置有無線接收器的車載蓄電池，不需要單獨地無線接收設備，接收線圈接收到無線充電信號後即可對蓄電池進充電。
為了準確定位到無線充電信號，優選可以給接收線圈設置一個可以伸縮的支架，具體包括：在電動汽車的車頂上設置一個固定安裝板，該固定安裝板上設置有能夠在360°範圍內轉動的伸縮支架，該伸縮支架通過線路與主控裝置電連接，接收線圈設在伸縮支架上並隨伸縮支架轉動進行無線信號的準確定位。
主控裝置內設有伸縮支架控制模塊，主控裝置的控制面板上設有控制鍵，控制面板優選為觸控螢幕式，使用時，
駕駛人員直接在控制面板上通過開啟鍵發送指令給所述伸縮支架控制模塊，所述伸縮支架控制模塊控制所述伸縮支架根據所述接收線圈接收的無線充電信號的位置進行轉動伸縮。
該伸縮支架的伸縮範圍最大為3米，在3米範圍內可以根據需要進行全方位伸縮。為了便於收放，該收縮支架可以設置為摺疊式的，佔用空間少。
為了減小接收線圈的電阻，提高磁感應強度，優選接收線圈至少包括兩個，兩個接收線圈所在平面成30°夾角，二者並聯耦合。這樣不僅能減小等效電阻，還能提高接收線圈的充電感應靈敏性。
其中至少一個接收線圈金屬表面覆有增強其自身電感耦合強度的導磁層；導磁層也可以是導引磁通或磁場線的層。優選該導磁層由主要成分為氧化鋅的鐵氧體材料製成，與無線充電信號所在磁場耦合。
兩個接收線圈也可以相互垂直設置也可以相距一定距離並聯設置。
兩個接收線圈的匝數可以相同也可以不同，兩個接收線圈的面積可以相等也可以不等。根據試驗，當不等時，其中一個接收線圈的面積較大時，該線圈的匝數可以相對減小，優選兩個接收線圈的匝數相同，兩個接收線圈的面積相等。其中，兩個接收線圈的匝數可以基於以下關係式：
ARx 2NRx 1＝ARx 1NRx 2， 式(1)；
式(1)中，ARx2和ARx1分別表示兩個接收線圈的面積，NRx2和NRx1分別表示兩個接收線圈的線圈匝數。
為了提高接收線圈的磁導率，優選接收線圈中的磁芯採用高磁導率軟磁鐵氧體磁芯。
接收線圈可以設置在存儲盒內，也可以直接裸露在車頂位置，當裸露在車頂位置時，優選可以在接收線圈的表面塗覆保護接收線圈的抗氧化保護膜，該抗氧化保護膜為可以鍍電泳漆、鎳金保護層或噴塗其他可用的保護層。
以上，雖然說明了本發明的幾個實施方式，但是這些實施方式只是作為例子提出的，並非用於限定本發明的範圍。對於這些新的實施方式，能夠以其他各種方式進行實施，在不脫離本發明的要旨的範圍內，能夠進行各種省略、置換、及變更。這些實施方式和其變形，包含於本發明的範圍和要旨中的同時，也包含於權利要求書中記載的發明及其均等範圍內。