一種電動(dòng)汽車非接觸式充電自動(dòng)導(dǎo)引與控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)汽車非接觸式充電自動(dòng)導(dǎo)引與控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在能源危機(jī)和大氣污染雙重因素影響下，全球都在大力提倡電動(dòng)汽車的發(fā)展和普及，我國在新能源政策支持下，電動(dòng)汽車需求量快速增長，充換電設(shè)施建設(shè)也得到快速發(fā)展，非接觸充電裝置不需要用電源插頭、插座、電纜等將車輛與供電系統(tǒng)連接，便可以直接對(duì)其進(jìn)行快速充電。加之非接觸快速充電能夠布置在停車場(chǎng)、住宅、路邊等多種場(chǎng)所，使電動(dòng)汽車隨時(shí)隨地充電變?yōu)榭赡堋５欠墙佑|式充電裝置也存在一定的局限性，包括電能傳輸距離較短、充電效率較低，充電效率尤其受傳輸距離和定位精度影響，如果充電感應(yīng)距離過長或沒有精確對(duì)準(zhǔn)，則充電的效率將會(huì)大大下降。
[0003]非接觸式充電設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中的充電效率，相比實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，效率大幅下降，究其原因，目前缺少合理的電動(dòng)汽車非接觸式充電自動(dòng)導(dǎo)引和充電控制方法，造成無法發(fā)揮非接觸式充電裝置的最大效率，既造成能源的巨大浪費(fèi)，又影響充電時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車非接觸式充電自動(dòng)導(dǎo)引與控制系統(tǒng)及方法，本發(fā)明通過非接觸式充電定位導(dǎo)引和充電過程的控制和監(jiān)視，調(diào)整非接觸式充電裝置的最佳工作狀態(tài)，提高充電效率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0006]—種電動(dòng)汽車非接觸式充電自動(dòng)導(dǎo)引與控制系統(tǒng)，包括非接觸式充電裝置、非接觸式充電定位裝置及充電監(jiān)控后臺(tái)，所述充電監(jiān)控后臺(tái)分別與電動(dòng)汽車及非接觸式充電裝置進(jìn)行通信，所述非接觸式充電裝置包括車載電能接收裝置及地面電能發(fā)射裝置，地面電能發(fā)射裝置進(jìn)行充電電能發(fā)射并傳輸至車載電能接收裝置，車載電能接收裝置將接收的非接觸式充電電能輸送至電動(dòng)汽車動(dòng)力電池，所述非接觸式充電定位裝置上設(shè)置有地面電能發(fā)射裝置；
[0007]充電監(jiān)控后臺(tái)根據(jù)電動(dòng)汽車的非接觸式充電效率實(shí)時(shí)調(diào)整地面電能發(fā)射裝置，對(duì)地面電能發(fā)射裝置與車載電能接收裝置進(jìn)行定位調(diào)整非接觸式充電效率。
[0008]所述地面電能發(fā)射裝置包括功率傳輸電路、發(fā)射線圈及第一主控單元，所述主控單元與功率傳輸電路相連，所述功率傳輸電路將電網(wǎng)的交流電能進(jìn)行轉(zhuǎn)化后傳送至發(fā)射線圈；
[0009]所述車載電能接收裝置包括高頻整流電路、接收線圈及第二主控單元，所述接收線圈接收發(fā)射線圈傳送的電能信號(hào)并將該電能信號(hào)經(jīng)過高頻整流電路進(jìn)行整流后傳送至第二主控單元。
[0010]優(yōu)選的，所述地面電能發(fā)射裝置安置于地面，進(jìn)行充電電能發(fā)射。
[0011]優(yōu)選的，所述車載電能接收裝置與電動(dòng)汽車的車載電池相連，接收非接觸式充電電能。
[0012]所述地面電能發(fā)射裝置還包括第一保護(hù)電路及第一無線通訊單元，所述第一無線通訊單元與第一主控單元相連，所述第一保護(hù)電路設(shè)置在第一主控單元及功率傳輸電路之間。第一保護(hù)電路對(duì)第一主控單元及功率傳輸電路之間的信號(hào)傳輸起到保護(hù)的作用。第一無線通訊單元用于與非接觸式充電的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊。
[0013]進(jìn)一步的，所述功率傳輸電路包括依次連接的第一濾波電路、第一整流電路及高頻逆變電路。功率傳輸電路將電網(wǎng)的電能進(jìn)行依次進(jìn)行濾波、整流及高頻逆變處理，得到適宜于無線傳輸頻段的交流電能。
[0014]所述車載電能接收裝置還包括第二保護(hù)電路及第二無線通訊單元，所述第二無線通訊單元與第二主控單元相連，所述第二保護(hù)電路設(shè)置在第二主控單元及高頻整流電路之間，第二保護(hù)電路對(duì)第二主控單元及高頻整流電路之間的信號(hào)傳輸起到保護(hù)的作用。第二無線通訊單元也用于與非接觸式充電的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊。
[0015]進(jìn)一步的，所述高頻整流電路包括依次連接第二整流電路、穩(wěn)壓電路及第二濾波電路，所述高頻整流電路對(duì)接收的電能信號(hào)進(jìn)行整流、穩(wěn)壓及濾波處理，處理后的電能輸出至電池進(jìn)行充電。
[0016]上述一種電動(dòng)汽車非接觸式充電自動(dòng)導(dǎo)引與控制系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述非接觸式充電定位裝置包括視覺精確定位裝置及充電平臺(tái)；所述視覺精確定位裝置包括視覺定位裝置、橫向平移步進(jìn)電機(jī)、縱向平移步進(jìn)電機(jī)、升降步進(jìn)電機(jī)及PLC控制器；
[0017]所述PLC控制器分別與橫向平移步進(jìn)電機(jī)、縱向平移步進(jìn)電機(jī)、升降步進(jìn)電機(jī)、視覺定位裝置及充電監(jiān)控后臺(tái)相連；所述PLC控制器、橫向平移步進(jìn)電機(jī)、縱向平移步進(jìn)電機(jī)、升降步進(jìn)電機(jī)安裝于充電平臺(tái)，PLC接收到充電監(jiān)控后臺(tái)的充電定位指令后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行充電定位。
[0018]所述充電平臺(tái)與地面電能發(fā)射裝置通過滾珠連接，使地面電能發(fā)射裝置可在充電平臺(tái)上移動(dòng)。
[0019]更進(jìn)一步的，所述視覺定位裝置包括視覺定位傳感器及視覺定位傳感器靶點(diǎn)，視覺定位傳感器與地面電能發(fā)射裝置相連，位于地面電能發(fā)射裝置的中心；視覺定位傳感器靶點(diǎn)與車載電能接收裝置相連，位于車載電能接收裝置的中心。
[0020]更進(jìn)一步的，所述非接觸式充電定位裝置還包括車輛充電導(dǎo)引裝置，車輛充電導(dǎo)引裝置包括車輪V型槽及車輛導(dǎo)引橡膠塊，安裝于地面，用于車輛?？康拇致远ㄎ唬阌诰珳?zhǔn)定位的成功率。
[0021]所述電動(dòng)汽車動(dòng)力電池與車載終端進(jìn)行通信，車載終端用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)汽車自身狀態(tài)，并獲取電池的狀態(tài)數(shù)據(jù)，車載終端通過車載無線通訊模塊將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)傳送至充電監(jiān)控后臺(tái)。
[0022]所述充電監(jiān)控后臺(tái)與地面電能發(fā)射裝置連接，所述車載無線通訊模塊與車載終端連接；充電監(jiān)控后臺(tái)通過無線通信方式與車載無線通訊模塊通信，獲取電動(dòng)汽車及電力電池?cái)?shù)據(jù)。
[0023]所述充電監(jiān)控后臺(tái)與車載無線通訊模塊的無線通訊方式包括但不限于Wif1、藍(lán)牙、ZigBee區(qū)域無線通訊方式。
[0024]基于上述一種電動(dòng)汽車非接觸式充電自動(dòng)導(dǎo)引與控制系統(tǒng)的方法，包括以下步驟:
[0025]步驟一:電動(dòng)汽車根據(jù)非接觸式充電導(dǎo)引裝置，將車輛?？吭诜墙佑|式充電工位；
[0026]步驟二:電動(dòng)汽車依據(jù)?？康姆墙佑|式充電車位編號(hào)，建立電動(dòng)汽車與非接觸式充電裝置以及與充電監(jiān)控后臺(tái)的無線通訊連接關(guān)系；
[0027]步驟三:充電監(jiān)控后臺(tái)向非接觸式充電裝置的地面電能發(fā)射裝置發(fā)送充電定位指令，PLC控制器通過橫向平移步進(jìn)電機(jī)、縱向平移步進(jìn)電機(jī)控制地面電能發(fā)射裝置在充電平臺(tái)上的橫向和縱向移動(dòng)，直至地面電能發(fā)射裝置上的視覺定位傳感器與車載電能接收裝置上的視覺定位傳感器靶點(diǎn)建立識(shí)別對(duì)應(yīng)后，充電定位完成；
[0028]步驟四:充電監(jiān)控后臺(tái)通過無線通訊方式獲取電動(dòng)汽車的電池狀態(tài)信息，啟動(dòng)非接觸式充電；
[0029]步驟五:充電過程中充電監(jiān)控后臺(tái)實(shí)時(shí)檢測(cè)非接觸式充電裝置、電動(dòng)汽車車輛狀態(tài)以及電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過地面電能發(fā)射裝置的輸入功率和車載電能接收裝置的輸出功率，計(jì)算非接觸式充電效率，若充電效率大于設(shè)定的效率最低值，則繼續(xù)充電，直至步驟七，否則，轉(zhuǎn)入步驟六；
[0030]步驟六:重新進(jìn)行定位傳感器校準(zhǔn)，并通過調(diào)節(jié)縱向平移步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行地面電能發(fā)射裝置上下移動(dòng)調(diào)節(jié)，改變非接觸式充電的效率直至充電效率大于設(shè)定的效率最低值；
[0031]步驟七:保持充電狀態(tài)，直至充電完成。<