电动汽车V2X动态无线能量双向推送系统的制作方法

本实用新型涉及电动汽车充电技术领域，特别涉及一种电动汽车V2X动态无线能量双向推送系统。

背景技术：

电动汽车是未来汽车工业发展的方向，也是我国重点发展的战略性产业之一。现有的给电动汽车充电可以采用通过铺设的电网无线给电动汽车充电。无线电能传输技术是目前比较新型的电能传输技术之一，可通过空气等媒介，避开电缆线的直接物理连接实现能量的有效传递，依托感应、磁耦合谐振、微波等技术可实现传输距离为几厘米至几米，传输功率几瓦至几十千瓦，完全可满足电动汽车充放电功率和距离的需求，同时也具备了供电方式灵活，绿色环保、无接触电火花、充电过程中无人工插拔操作、无机构磨损等一系列优点。

现有的充电方式为静态的充电方式，即由电网单向给电动汽车充电。而对电网来说，规模化的电动汽车是一个具“源”、“荷”兼备的移动终端群体，如何充分发挥该群体的移动储能特性，建立与电网的良好互动机制，减少集中充电对电网的冲击与影响，是必须面临的问题之一。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种电动汽车V2X动态无线能量双向推送系统，解决了电网与电动汽车之间的能量交互问题。

该电动汽车V2X动态无线能量双向推送系统包括：

监控装置、路面能量发射端装置和车载能量接收端装置；其中，所述车载能量接收端装置位于电动汽车上；

所述监控装置用于：采集充电路段的所述路面能量发射端装置的第一能量信息和第一位置信息，采集行驶于充电路段的所述车载能量接收端装置的第二能量信息和第二位置信息；将所述第一能量信息和所述第二能量信息进行比较，根据比较结果生成第一触发信号或第二触发信号；根据所述第一位置信息将所述第一触发信号发送至所述路面能量发射端装置，或，根据所述第二位置信息将所述第二触发信号发送至车载能量接收端装置；

所述路面能量发射端装置用于：被所述第一触发信号触发向所述车载能量接收端装置补给能量；

所述车载能量接收端装置用于：被所述第二触发信号触发向所述路面能量发射端装置补给能量。

在本实用新型实施例中，通过监控装置采集充电路段的路面能量发射端装置的第一能量信息和第一位置信息，和行驶于充电路段的所述车载能量接收端装置的第二能量信息和第二位置信息，然后将第一能量信息和第二能量信息进行比较，根据比较结果生成相应的触发信号，根据对应的位置信息将相应的触发信号发送至所述路面能量发射端装置或车载能量接收端装置，路面能量发射端装置和车载能量接收端装置根据相应的触发信号触发进行能量相互补给，从而可以实现两者之间的能量交互。与现有的只能由电网单向给电动汽车充电相比，本实用新型实现了路面能量发射端装置和车载能量接收端装置之间的能量交互。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种电动汽车V2X动态无线能量双向推送系统结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种监控装置结构框图一；

图3是本实用新型实施例提供的一种监控装置结构框图二；

图4是本实用新型实施例提供的一种监控装置结构框图三；

图5是本实用新型实施例提供的一种车载能量接收端装置结构框图；

图6是本实用新型实施例提供的一种路面能量发射端装置结构框图；

图7是本实用新型实施例提供的一种长导轨型电动汽车V2X动态无线能量双向推送系统示意图；

图8是本实用新型实施例提供的一种短导轨型电动汽车V2X动态无线能量双向推送系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中，提供了一种电动汽车V2X动态无线能量双向推送系统，如图1所示，该系统包括：监控装置、路面能量发射端装置和车载能量接收端装置；其中，所述车载能量接收端装置位于电动汽车上；

所述监控装置用于：采集充电路段的所述路面能量发射端装置的第一能量信息和第一位置信息，采集行驶于充电路段的所述车载能量接收端装置的第二能量信息和第二位置信息；将所述第一能量信息和所述第二能量信息进行比较，根据比较结果生成第一触发信号或第二触发信号；根据所述第一位置信息将所述第一触发信号发送至所述路面能量发射端装置，或，根据所述第二位置信息将所述第二触发信号发送至车载能量接收端装置；

所述路面能量发射端装置用于：被所述第一触发信号触发向所述车载能量接收端装置补给能量；

所述车载能量接收端装置用于：被所述第二触发信号触发向所述路面能量发射端装置补给能量。

具体的，将第一能量信息和第二能量信息进行比较，当第一能量信息大于第二能量信息时，说明路面能量发射端装置的能量多(即配网容量充足)，车载能量接收端装置能量不足，需要给车载能量接收端装置充电，此时，路面能量发射端装置和车载能量接收端装置的能量交互方式为路面能量发射端装置给车载能量接收端装置充电；当第一能量信息小于第二能量信息时，说明车载能量接收端装置的能量多，路面能量发射端装置能量不足(即配网容量不足)，需要给路面能量发射端装置充电，此时，路面能量发射端装置和车载能量接收端装置的能量交互方式为车载能量接收端装置给路面能量发射端装置充电。

具体表现为，当第一能量信息大于第二能量信息，且充电区域内车辆SOC(State of Charge，剩余电量)小于20％，第一能量信息大于80％时，上述车辆发出紧急充电需求信号，可以通过电网对充电区域内的车辆进行能量补给。同样，当电网侧产生功率需求时，考虑由充电区域内SOC大于80％的车辆对电网侧进行V2G能量反馈。

在本实用新型实施例中，从具体的功能实现上来说，所述监控装置包括信息采集装置、第一比较器和信号发送装置，如图2所示；

所述信息采集装置用于：采集充电路段的所述路面能量发射端装置的第一能量信息和第一位置信息，采集行驶于充电路段的所述车载能量接收端装置的第二能量信息和第二位置信息；

所述第一比较器用于：将所述第一能量信息和所述第二能量信息进行比较，根据比较结果生成第一触发信号或第二触发信号；

所述信号发送装置用于：根据所述第一位置信息将所述第一触发信号发送至所述路面能量发射端装置，或，根据所述第二位置信息将所述第二触发信号发送至车载能量接收端装置。

在本实用新型实施例中，在现有技术中还存在如下问题：即当电网能量不足且同时有大量的电动汽车同时充电时，会对配网或台变造成冲击与影响。基于这个问题，本实用新型从电动汽车车辆存储总量、配网容量的角度展开研究，其思路为：在一个有效充电路段或同一个配网路段中，车辆所带的总电量充足，以满足用户需求为目标，并结合用户意愿，优先车-车方式、部分车-网方式进行内部的均衡，多余电量可通过引导反馈给电网。所谓的一个有效充电路段或同一个配网路段，是指多个能量发射线圈或充电路段由一套配电设备供电，这样的分割有助于系统的简化分析。

在总电量不足时，可分为两种情况，一种情况是车辆总需求电量超过配网容量或者此刻电网电量也不是很富裕，此时行驶在导轨上的电动汽车优先由一个有效充电路段或同一个配网路段内的车辆，由车-车方式(即V2V，Vehicle to Vehicle)优先内部进行能量的均衡，然后再结合总电量缺口以及配网容量等信息，以能效最优的方式由车-网的方式进行补给；另一种情况是车辆总需求电量低于配网容量或者此刻电网电量很富裕的情况下，导轨上的电动汽车优先由车-网的方式(即V2G，Vehicle to Grid)进行补给，以满足用户需求和能效最优再以车-车方式互补。通过研究，给出如下具体的电动汽车动态集群式充放电的能量流通的路径综合解决方案。

如图3所示，所述信息采集装置包括多个；

所述多个信息采集装置分别用于：当行驶于充电路段的所述车载能量接收端装置有多个时，采集多个车载能量接收端装置对应的第二能量信息和对应的第二位置信息；

所述监控装置还包括累加器；

所述累加器用于：将多个第二能量信息相加，获得车辆总需求能量；

所述第一比较器还用于：将所述车辆总需求能量与所述第一能量信息进行比较，当所述车辆总需求能量小于所述第一能量信息(即配网容量充足)时产生第三触发信号；第三触发信号用来确定由所述路面能量发射端装置对多个车载能量接收端装置进行能量补给；

所述信号发送装置还用于：根据所述第一位置信息将所述第三触发信号发送至所述路面能量发射端装置；

所述路面能量发射端装置用于：被所述第三触发信号触发向多个车载能量接收端装置补给能量。

如图4所示，所述监控装置还包括多个第二比较器和多个第三比较器；

所述第一比较器还用于：当所述车辆总需求能量大于所述第一能量信息时，产生第四触发信号；所述第四触发信号用于同时触发所述多个第二比较器和所述多个第三比较器；

所述多个第二比较器用于：将多个第二能量信息与第一预设信息进行比较，当多个第二能量信息中存在小于第一预设比例的第二能量信息时，产生第四触发信号；

所述多个第三比较器用于：将多个第二能量信息与第二预设信息进行比较，当多个第二能量信息中存在大于第二预设比例的第二能量信息时，产生第五触发信号；

其中，第二预设信息大于第一预设信息；

所述信号发送装置还用于：根据对应的第二位置信息将所述第四触发信号发送至第二能量信息小于第一预设信息的车载能量接收端装置；根据对应的第二位置信息将所述第五触发信号发送至第二能量信息大于第二预设信息的车载能量接收端装置；

所述第二能量信息大于第二预设信息的车载能量接收端装置用于：被第五触发信号触发通过所述路面能量发射端装置向所述第二能量信息小于第一预设比例的车载能量接收端装置补给能量；

所述第二能量信息小于第一预设信息的车载能量接收端装置用于：被所述第四触发信号触发接收能量补给。

具体表现为，当充电区域内有车辆SOC小于20％时，上述车辆发出紧急充电需求信号，优先考虑由充电区域内SOC大于80％的车辆对其进行V2V电能补充。当充电区域内的电动汽车之间无法完成能量内部协调时，才考虑通过电网对充电区域内的车辆进行能量补给。同样，当电网侧产生功率需求时，考虑由充电区域内SOC大于80％的车辆对电网侧进行V2G能量反馈。

在本实用新型实施例中，所述信息采集装置可以包括信号传感器和位置传感器。其中，第一能量信息和第二能量信息可以是电流或电压信息。所述信息采集装置为电流传感器或电压传感器；所述位置传感器为GPS传感器。

所述信号发送装置包括无线发送装置和有线发送装置；所述无线发送装置用于：通过无线方式与所述路面能量发射端装置进行信息传递；所述有线发送装置用于：通过有线方式与所述车载能量接收装置进行信息传递。

在本实用新型实施例中，从具体的功能实现上来说，所述车载能量接收端装置可以包括车载能量接收线圈和车载电池负载，如图5所示；所述车载能量接收线圈安装在电动汽车底盘，所述车载能量接收线圈通过磁耦合谐振的方式接收路面能量发射端装置提供的高频交流电；

其中，所述车载能量接收线圈用于：接收路面能量发射端装置提供的高频交流电；

所述车载电池负载用于：利用所述高频交流电为电动汽车提供能量。

如图5所示，所述车载能量接收端装置还可以包括整流调功装置；

所述整流调功装置用于：将接收到的高频交流电转化为供车载电池充电使用的电能形式。

在本实用新型实施例中，从具体的功能实现上来说，所述路面能量发射端装置包括电网交流母线、整流装置、高频逆变装置、功率控制模块、能量发射线圈切换控制模块和路面能量发射线圈，如图6所示；

其中，所述整流装置用于：将电网交流母线侧的工频交流电经进行整流处理；

所述高频逆变装置用于：将经过整流处理的工频交流电进行逆变处理，转换为高频交流电；

所述功率控制模块用于：对所述高频交流电的功率进行自动调节；

所述能量发射线圈用于：按照调节好的功率将高频交流电提供给所述车载能量接收端装置。其中，所述路面能量发射线圈以阵列方式铺设在路面以下，构成电动汽车动态无线充电路段的能量发射导轨，该能量发射线圈为分段发射装置。所述路面能量发射线圈可以为长导轨型能量发射线圈，每次可以同时容纳多辆电动汽车停留于导轨充电范围内。所述路面能量发射线圈也可以为短导轨型能量发射线圈，每次只能容纳一辆电动汽车停留于导轨充电范围内进行能量无线传输。

所述能量发射线圈切换模块用于：对阵列形式铺设的路面能量发射线圈进行开断控制，实现电动汽车动态无线充电过程的区域激励。因为能量发射线圈为分段发射装置，所以车辆行驶的过程中分段能量发射线圈不是全都打开的，车辆行驶到对应能量发射线圈的位置，只开通所在位置对应的能量发射线圈。

在本实用新型实施例中，当所述路面能量发射线圈为长导轨型能量发射线圈，且多辆电动汽车同时停留于同一个导轨充电范围内时，多辆电动汽车按照如下方式实现车与车之间的能量交互：

所述第二能量信息大于第二预设信息的车载能量接收端装置被第五触发信号触发，通过所述路面能量发射端装置中的路面能量发射线圈向所述第二能量信息小于第一预设比例的车载能量接收端装置补给能量；所述第二能量信息小于第一预设信息的车载能量接收端装置被所述第四触发信号触发接收能量补给，即通过车-车实现V-V的能量交互，如图7所示。

在本实用新型实施例中，当所述路面能量发射线圈为长导轨型能量发射线圈，且多辆电动汽车停留于不同导轨充电范围内时，多辆电动汽车按照如下方式实现车与车之间的能量交互：

所述第二能量信息大于第二预设信息的车载能量接收端装置被第五触发信号触发，通过所述路面能量发射端装置中的电网交流母线向所述第二能量信息小于第一预设比例的车载能量接收端装置补给能量；所述第二能量信息小于第一预设信息的车载能量接收端装置被所述第四触发信号触发接收能量补给，即通过车-路面电网(路面导轨配网层面)-车的形式实现车-车的能量双向交互，如图7所示。

另外，每辆电动汽车同时可通过车载线圈和路面能量发射线圈之间的能量双向无线馈动与电网进行交互，实现车-网(V2G)的能量双向流动，如图7所示。

在本实用新型实施例中，当所述路面能量发射线圈为短导轨型能量发射线圈时，多辆电动汽车按照如下方式实现车与车之间的能量交互：

所述第二能量信息大于第二预设信息的车载能量接收端装置被第五触发信号触发，通过所述路面能量发射端装置中的电网交流母线向所述第二能量信息小于第一预设比例的车载能量接收端装置补给能量；所述第二能量信息小于第一预设信息的车载能量接收端装置被所述第四触发信号触发接收能量补给。即车-网(V2G)之间的能量交互通过车载线圈和路面能量发射线圈实现能量双向无线馈动，而车-车之间的交互只能通过车-路面电网(路面导轨配网层面)-车的形式进行，如图8所示。

综上所述，本实用新型提出的电动汽车V2X动态无线能量双向推送系统可以得到以下有益效果：

通过监控装置检测充电区域内车辆及电网侧的电能需求，并通过合理的充放电策略实现动态运行电动汽车的能量综合互补。当行驶于充电区域的电动汽车产生充电需求，为减小充电车辆作为负荷大量从电网获取能量带给电网的冲击，首先考虑电动汽车之间以路面能量发射线圈为媒介进行车与车之间(V-路-V)的能量无线传输，进行车辆内部协调；当电网侧产生较大的能量需求，且充电区域内车载能量充足的情况下，电动汽车作为一种灵活的移动储能终端，可以通过路面能量发射机构将自身能量反向传送至电网侧，实现车-网之间(V2G)的能量互动。

本实用新型有利于缓解电动汽车动态无线充电对电网的冲击，同时增加电动汽车紧急状态下应急能量的获取途径，结合总电量缺口以及配网容量等信息，以能效最优的方式由车-网的方式进行补给。促进了电动汽车与电网之间的能量、信息双向互动，为电动汽车与电网的能量互动提供一种新的解决思路。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。