一种在行驶中为电动汽车充电的系统及充电方法与流程

本发明涉及为电动汽车充电的系统，尤其涉及到在行驶过程中为电动汽车充电的系统及充电方法。

背景技术：

1、电动汽车作为替代燃油汽车的新能源交通工具。其充电和续航之间的关系成为消费者接受这类产品最关心的话题。现有技术通过充电桩的设置，以及换电池的服务，来实现持续续航。然而消费者总认为这是一种不便捷充电方式，而且充电桩普及程度不高，换电池实际上是消费者购买汽车式提前支付了汽车生命周期内可能用到的所有电池的总数，价格高。因此如何考虑低成本、方便充电的方式成为急需要解决的问题。

2、能量转换是一种可行的方式，将汽车动能部分转化为电能，从而起到自给自足的一种续航策略。即自己使用多少电转化为动能，就考虑利用动能再以一定转化率转回为电能，从而节省了充电时间，在使用中就开始充电。而且需要找到充电时最好在剩余电量多少时如何匹配充电策略，以及使得电池寿命最长。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供了一种行驶中为电动汽车充电的方案。主要考虑如下两方面问题。第一，磁场的分布问题，第二，开始充电的最佳剩余电量。

2、基于上述考虑，本发明提供一种在行驶中为电动汽车充电的系统，包括，在包括至少两车道的路面之下以规定行程内铺设多根南北极指向平行于或相切于车道方向的条形磁铁， 在所述电动汽车上配置的多个车底的线圈和车载卫星定位装置，配置响应于当前电池剩余电量而提示驾驶员是否变道的旋转控制机构，用于支撑所述线圈和让驾驶员人为根据所述提示而选择是否旋转所述线圈，形成横置或竖置的两种状态之一，以获得以当前电池剩余电量相匹配的高充电效率，其中，线圈横置时线圈与线圈之间具有间隔为，线圈竖置时所述间隔为，每根所述条形磁铁之间间隔根据所述线圈的横置或竖直而相应匹配为或时获得高充电效率，且所述不同相应匹配间隔的条形磁铁各在不同的车道上交替分别铺设（也即任一车道上同一状态的条形磁铁与其两侧车道的条形磁铁的状态必然是不的，也即当前车道时横置的则左右车道必然都是竖置的，反之亦真），其中为条形磁铁水平方向上预定的存在不可忽略的磁场b的水平范围,在该水平范围外定义b=0，

3、所述线圈上的交流电通过对应的整流桥整流后为电池充电，所述对应的整流桥包括并联接入电池充电的第一整流桥和第二整流桥，分别用于连接横置和竖置状态下的所述线圈。

4、应当说明的是，电动汽车底盘安装线圈，道路上铺设永磁铁条。本发明的间隔是指线圈或条形磁铁各自两两之间间隔空间距离，而非各自本身上对应的任意点之间距离。

5、可选地，所述规定行程为10-50km。

6、可选地，所述旋转控制机构包括套设在线圈外的线圈套，从所述线圈套外延的设置齿轮的外延齿轮轴或设置皮带轮的外延皮带轮轴，通过链条带动齿轮旋转或通过皮带带动皮带轮旋转，从而带动线圈套转动，以切换线圈的两个状态，以及处理器，用于响应剩余电量和接收车载卫星定位装置判断的当前所处的车道信息，从而决定是否执行提示驾驶员的步骤，以及根据驾驶员是否变道的选择而控制所述切换操作，其中所述车道信息包括车道中条形磁铁的间隔。

7、可选地，所述驾驶员是否变道的选择是分别根据转向灯的启动与否而判断，启动则判断为选择，否则为不选择。

8、可选地，当驾驶员不选择按照所述提示变道时，则所述旋转控制机构保持当前所述线圈的状态以及所述提示；当驾驶员选择依照所述提示变道时，在预设的时间里所述旋转控制机构改变线圈的状态并终止所述提示。

9、优选地，所述预设的时间为3-10s。

10、当驾驶员未开启转向灯而实际依照提示进行了变道，则所述车载卫星定位装置根据新判断的变道后所处的车道信息，而使得所述旋转控制机构执行所述切换操作并终止所述提示。

11、优选地，所述车载卫星定位装置确定定位借助于北斗三号导航定位卫星。

12、可以理解的是，当当前剩余电量与通过定位确定的车道对应的条形磁铁的间隔不匹配时，则启动所述提示驾驶员的步骤。驾驶员则根据变道条件判断和自身意愿而决定是否变道，以变到条形磁铁状态与当前剩余电量匹配的车道上。

13、可选地，每隔10s-1min所述车载卫星定位装置判断当前所处的车道信息，以及之后所述旋转控制机构决定是否执行提示驾驶员的步骤。

14、优选地，所述线圈两端具有外延的电磁屏蔽引线，所述第一整流桥和第二整流桥各具有两个端子引出的一组触条（一组触条有两条触条），当所述旋转控制机构交替切换线圈的所述状态时，所述电磁屏蔽引线能够交替地搭接上对应于第一整流桥或第二整流桥的一组触条。

15、可选地，所述第一整流桥和第二整流桥各具有两个端子引出的一组触条中至少有一组具有供对应于线圈两端外延的电磁屏蔽引线搭接的触枝。

16、一个所述线圈在通过所述水平范围之后，线圈横置时等效充电电流，其中，为小于1的系数，为线圈匝数，为磁通量波峰值，第一等效磁场匀强度，其中为磁条各磁力线的外接矩形形成模拟磁场最外层矩形磁力线竖直方向上的磁场强度大小，为水平边距离所述模拟磁场最外层矩形磁力线水平边为的矩形磁力线竖直方向上的磁场强度大小，为切割过程中，磁条水平矩形截面在线圈的一砸导线上的投影中垂直于车速方向的导线长度，其中以磁条各磁力线与外接矩形切点所在实际场强作为切点所在矩形边上各点的场强；通过实测等效充电电流计算和控制参数，方法如下：分别通过不同车速车辆通过实测电压波形图获得等效电压，并利用线圈电阻根据欧姆定律计算得到多个对应的实测等效电流值，并分别通过公式（2）和（3）线性拟合获得和；

17、线圈竖置时，等效充电电流，于是，推得，

18、其中，第二等效磁场匀强度，磁通量波峰值，为水平边距离所述模拟磁场最外层矩形磁力线水平边为的矩形磁力线竖直方向上的磁场强度大小，获得等效匝数的方法如下，通过实测等效充电电流计算控制参数，代入公式（4）中得，通过不同车速车辆通过实测电压波形图获得等效电压，并利用根据欧姆定律计算得到多个对应的实测等效电流值线性拟合获得，其中计算方法如下：通过不同车速车辆通过实测电压波形图获得等效电压，并利用线圈电阻根据欧姆定律计算得到多个对应的实测等效电流值，并通过公式（6）线性拟合获得,为线圈截面法线垂直于地面时的垂直高度。

19、优选地，将公式（1）和（4）中连等式两种等效发电电流计算方式分别进行算术平均而获得，根据拟合获得的和代入公式（8）即可获得，以及，其中。

20、如图1所示，若以车速为横坐标，等效充电电流为纵坐标，建立坐标系，则线圈横置和竖置时，根据公式（1）和（4）由于斜率可以不同或者相同，因此存在等效充电电流直线函数的相交于坐标系原点（a和b）或重合两种情况。由于等效匝数，，而和虽然都大于2，且更大，但是两者之间不会相差太大。因此最后我们只能通过计算而实际得到横置或竖置的斜率哪一个更大。这取决于的程度。也即受到线圈的和的设计大小的影响，而这又影响到后排地板隆起的高度，进而影响乘坐者的体验。因此需要在这些因素中综合考虑线圈的和的设计大小，从而得到合理的的程度，以最终确定横置或竖置的斜率哪一个更大。然而要得到平行的状态，各参数的取值需要计算得到恰当的值，这是困难的，因此几乎所有的线圈的设计总是使得等效充电电流直线函数不重合。

21、而当前电池的剩余电量不同，则要求充电的速率也不同，比如电量较低的，则要求驾驶员快速充电，反之，要求相对慢速充电。

22、设电池的电容量为(量纲ah)，因此当剩余电量小于预定量时，，则取等效充电电流直线函数斜率较大的对应线圈状态，反之，都有剩余电量时，则取等效充电电流直线函数斜率较小的对应线圈状态，且两种情况下，匹配的车道条形磁铁之间间隔当取为对应线圈状态对应的间隔，若当前所处车道的条形磁铁的间隔不匹配对应线圈状态对应的间隔时，则由旋转控制机构来提示驾驶员变道建议。

23、一种利用前述的系统的对在行驶中为电动汽车充电方法，包括在电动汽车进入一车道后，进行如下步骤：

24、s1每隔10s-1min所述旋转控制机构获取剩余的电量以及车载卫星定位装置而判断当前所处的车道，以此来决定是否执行提示驾驶员的步骤；

25、s2当设电池的电容量为(量纲ah)，因此当剩余电量小于预定量时，，则取等效充电电流直线函数斜率较大的对应线圈状态，反之，都有剩余电量时，则取等效充电电流直线函数斜率较小的对应线圈状态，且两种情况下，匹配的车道条形磁铁之间间隔当取为对应线圈状态对应的间隔，若当前所处车道的条形磁铁的间隔不匹配对应线圈状态对应的间隔时，则由旋转控制机构来提示驾驶员变道建议，匹配时不提示；

26、s3当驾驶员不选择按照所述提示变道时，则所述旋转控制机构保持当前所述线圈的状态以及所述提示；当驾驶员选择依照所述提示变道时，在预设的时间里所述旋转控制机构改变线圈的状态并终止所述提示；

27、s4重复执行步骤s1-s3，直到完成规定行程，结束充电。

28、优选地，所述预设的时间为3-10s。

29、可选地，所述驾驶员是否变道的选择是分别根据转向灯的启动与否而判断，启动则判断为选择，否则为不选择，当开启转向灯时，则旋转控制机构在预设的时间里控制线圈改变线圈的状态完成状态切换操作，当驾驶员未开启转向灯而实际依照提示进行了变道，则所述车载卫星定位装置根据新判断的变道后所处的车道信息，而使得所述旋转控制机构执行所述切换操作并终止所述提示。

30、可选地，上述充电方法还包括与步骤s1-s4相独立而进行的如下步骤：

31、p1根据事先所做的多个剩余电量下进行充电充到95%时的循环寿命试验，基于当前的剩余电量而提示驾驶员是否当进入充电车道之后开启充电；

32、p2 若驾驶员并未人工启动充电程序，则系统自主判断是否开启充电，否则系统根据驾驶员的人工启动而开启充电。

33、其中，循环寿命试验包括如下步骤：

34、p1-1选择剩余电量大于60%，60%-40%，40%-20%， 20%-10%，小于10%的各实验组多个电池；

35、p1-2多个电池循环执行电充到95%时开始放电到充电前的电量的循环充放电实验，以最终确定每个组的平均电池循环寿命；

36、p1-3筛选出平均循环寿命最长的剩余电量组作为充电阈值范围。

37、p1中基于当前的剩余电量而提示驾驶员是否当进入充电车道之后开启充电进一步包括，由所述旋转控制机构的处理器比较当前剩余电量是否落在充电阈值范围，当落在充电阈值范围或处于小于充电阈值范围，则提示驾驶员是否当进入充电车道之后开启充电；当剩余电量处于大于充电阈值范围，则不提示驾驶员是否当进入充电车道之后开启充电，此时驾驶员能够自由选择或不选择人工启动充电程序。

38、p2中系统自主判断是否开启充电，具体包括当剩余电量落在充电阈值范围或处于小于充电阈值范围时系统自主判断开启充电，并开启充电程序。

39、可选地，当车载卫星定位装置判断当前所处的车道处于充电车道前100-1000m时，执行步骤p1。

40、可选地，通过正对线圈下方可移动设置的电磁屏蔽板对线圈是否遮挡以进行屏蔽磁场的控制而对启动充电程序进行控制。

41、优选地，驾驶员能够通过当前剩余电量而随时在暂停，重启，终止充电程序中自由选择，当选择终止充电程序之后则不能再重启，当驶出充电车道之后，系统自动终止充电程序。

42、有益效果

43、1.通过对车道条形磁铁间隔的设置，形成相互交替相邻的不同条形磁铁间隔的充电车道，以方便驾驶员根据当前剩余电量完成行驶中的高效充电方案。

44、2.能够基于循环寿命试验的充电阈值范围而确定是否进行充电，保证了电池能够良好的循环寿命。