专利名称：电动汽车道路充电方法及充电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车充电方法和电动汽车充电系统，尤其涉及一种无线电力传输系统。
背景技术：
当前，电动汽车已经是未来汽车发展的趋势方向。但长达数小时的充电时间，较短的行驶里程，严重的制约了电动汽车的使用。另外，充电站造价昂贵尚未普及，导致人们担心无法及时充电而无法普及。这些问题都需要科技长期的积累才能完美解决。
目前通常的充电方式有以下缺陷
1.充电桩数量庞大昂贵。传统油站加油时间为数分钟，而一般充电站需要数小时。 以一个城市数百万的汽车保有量来看，在充电站花费的时间是传统油站的上百倍。那么如果要保持现在城市的汽车数量，将需新增的充电站数量也将是现有油站的上百倍，这在成本上是非常高昂的。
2.引起新的城市病。如果不能在每个停车场都配备充电桩，或者发生数个小区的停电限电问题，那么可以想象，城市里的充电站会多么拥堵，形成新的城市病。
3.使用效率低下。单依靠城市里的充电站，势必只能满足城市小部分车辆的充电需求，必须依靠小区和办公区停车场的充电器，而每个车位的充电器每天只能为一两部车辆服务，大部分时间都被浪费，单位成本的使用效率低下。
本发明通过在道路上铺设无线或有线电力传输装置，充分利用城市原本中被浪费的堵车时间，对电动汽车进行可间断的充电。尤其对用于上下班用途的车辆，行驶里程较少，道路充电基本可满足其需求，这样可以大大减少在充电站中等待的电动车数量，减少等待。并且随着电池技术和充电技术的发展，电池充电所需时间必然会减少，那么道路充电系统甚至可能完全替代充电站，使车辆在城市道路中实现不间断行驶。
①充电时间核算。目前充电站快充的方式，在充电电流150 400A的情况下，一般花费20分钟到2小时。而根据《2010中国新型城市化报告》在北京平均堵车时间为52 分钟，广州48分钟，上海47分钟，深圳46分钟，成都31分钟。如果算上一般等待红绿灯时间，时间会更多。
另外，城市车辆保有量中，实际用作上下班用途的私车占相对大的比例，这部分车辆每天行驶里程较少，所以其所需的充电时间，也会远少于在小区或办公区的停留时间，在道路上充电基本可以满足其消耗。
②可间断的充电方式具有更好的性能。有专利阐述(专利号2004200^802. 0)，脉冲电流充放电对电池极板有加强其韧性的效果，可以大大提高蓄电池的循环使用寿命；同时，由于"极化"现象的消失，脉冲电流又可以深层次地激活电池内部的活性物质，从而大幅度地提高了蓄电池的充电有效容量。
③无线电力传输技术。2008年，麻省理工学院公布无线电力传输Witricty项目的研究成果。目前Witricty公司已做到，使用小型天线，可在两公尺距离内传输超过3. 3千瓦的电力，与一般家庭线路的功率相同。而为汽车开发更大面积的天线，可以传输更大功率。共耦方式传输电力效率一般超过90%。另外，在安全性上，人体作为非磁性物体，暴露在强磁场环境中不会有任何风险。医院对病人进行核磁共振检查时，磁场强度高达B IT 也不会伤害人体。相比之下，共振状态下磁场强度处于B 10-4T数量级，仅相当于地磁场的强度，因此不会对人体构成危害。而且本发明在道路表层铺设天线，与汽车底盘距离约为 0. 1 0. 22米，辐射更小，使用更安全。而且在汽车底盘可以采用超大面积天线，则传输功率和效率将更高。
④发展可持续性。锂离子电池化学和纳米技术的发展，带来充电极快的新型电池。 日本JFEEngineering公司计划在2011年3月推出新型电池，只需3分钟，充电量就可达到 50%, 5分钟充电量可达到80%。当充电的效率达到一定程度，单位里程需要的道路充电装置数量将大大减少，此方案建设成本将大大降低。可能完全替代充电站，在城市道路中实现不间断行驶。发明内容
本发明利用汽车行驶过程中等待的时间充电，为了克服目前固定电站方法成本高昂、耗时长，需求数量巨大，使用不方便的缺陷，缓解城市电动汽车充电站的拥挤状况。
为达到上述目标，本发明提出一种新的充电方式。在汽车行驶过程中，利用车辆缓行和停止间隙时间进行充电。系统包括启动系统，定位/定向通信装置，连接装置，电池组充电器和电池管理器。包括以下步骤启动系统判断出电动车减速到某个可以连接的程度， 则启动充电系统；充电系统判断电池电压和相对道路充电器位置等信息，如果是可以连接充电的状态，则启动连接装置；连接装置进行连接，开始充电；在充电过程中，充电系统监控充电状态和连接状态；如果超出可连接状态或电池充满，就断开连接。
本发明还提出一种电动车道路充电系统，使用共藕天线技术，将电能转换为磁场传送给车辆。系统包含自动启动系统，电池组管理器，定位装置，通讯装置，外部电源管理器，接收天线和发射天线。所述自动启动系统，用于判断车辆行驶状态，在车速缓慢或停止时启动充电系统。所述车载电池组管理器，用于收集电池组信息，并根据电池状态，判断是否需要充电，并智能调整充电输入频率和电压。所述定位装置，判断发射、接收天线的位置和距离，确认是否连接。所述发射和接收天线，用于连接通道，传输能源。所述通讯装置，用于传送车载电池组或地面电源等信息。所述地面电源管理器，用于与外部电源相连，并根据接收到的车载电池组信息控制输出功率。
本发明在道路上铺设充电器，节省电站建设土地。充电器一天之中可以对多个车辆充电，重复使用率高，降低城市中电动车使用成本。使用便利，利于电动汽车的推广。并且充分利用拥堵时间，减少车辆在充电站的等待时间，减缓甚至避免新产生的拥堵问题。
图1为本发明的电动车充电方法的流程图2为本发明的电动车系统结构图3为本发明的使用示意图具体实施方式
下面详细描述本发明的系统，所述系统的示例在附图中示出。在系统的结构图中， 相同或类似的标号表示相同或类似的器件，或具有相同或类似功能的系统。下面通过参考附图描述的系统是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明所提供的实例进一步的说明。
如图2所示，本发明所提供的充电系统分为车载部分和地面部分。车载部分包括启动系统120，定位通信系统130，充电管理系统140和接收天线170。地面部分包括定位通信系统210，外部电源管理器220和发射天线(阵)240。地面部分外接供电线路250。
如图1流程图所示，首先步骤A，车载部分的启动系统120探测到车辆停止并进入可连接区域时，就启动充电管理系统140，进行步骤B ；管理系统140通过定位通信系统 130，控制天线170和地面建立连接。地面定位通信系统210接收到连接请求后，和车载定位通信系统130交换位置信息，判断是否可以连接。如果可以，进入步骤C，提供电池组信息给地面系统的外部电源管理系统220，外部电源管理系统220根据这些信息，调整天线(阵) 的场强和方向等参数，建立连接，然后进入步骤D和E。车载管理系统140接收到定位通信系统130的连接确认后，经过电池组管理系统142对电池充电过程进行监控。当连接断开、 充电完成或出现异常时，管理系统140关闭充电通道，并通过定位通信系统130告知地面系统关闭。
所述启动系统120判断车辆进入堵车状态，探测道路充电系统是否进入可连接状态。其中，启动系统的判断可以有多种方法，例如可以使用探测车速，重力感应，红外感应， 指定充电区域的一种或多种方法。本实例中使用车速探测方式。
所述定位通信系统130和210，为本领域人员所公知的任何有线或无线通信方式， 可以使用射频，红外，LAN等。本发明实例选用无线的射频方式。
所述连接装置170和240可以使用有线或无线方式，无线方式又可以采用磁场、电池或电磁场等介质方式。本实例优选射频共藕天线方式传递能量。
所述地面天线(阵)240视情况可以由一个或多个天线组成，可以实现对一个或多个车辆同时充电。本实例为简单说明，仅介绍单天线对一个车辆供电情况。
所述地面部分外接供电线路250可以是公用线路，可以为高压线路或低压线路。
所述外部电源管理器，在外部供电250使用民用低压线路时，还可以包含蓄电池， 提供短时间高压充电，提高充电效率。
权利要求
1.一种电动车道路充电方法，其特征在于，通过安装在道路上的充电器，对行驶过程中暂停的电动车实现可间断式充电。所述充电系统包括启动系统，定位/定向装置，连接装置，电池组充电器和电池管理器。包括以下步骤启动系统判断出电动车减速到系统可以连接的程度，则启动充电系统； 充电系统判断电池电压和相对道路充电器位置，如果是可以连接充电的状态，则启动连接装置；连接装置进行连接，开始充电； 在充电过程中，充电系统监控充电状态和连接状态； 如果超出可连接状态或电池充满，就断开连接。
2.根据权利1所述的方法，其特征在于，启动系统侦测车辆行驶的速度，判断是否连接充电装置。侦测的行为可以由车辆完成，也可以由地面设备完成。在本发明充电系统中选用车辆自动控制。
3.根据权利1所述的方法，其特征在于，连接装置可以为有线连接或无线连接，在本发明充电系统中选用无线连接。
4.一个电动车道路无线式充电系统，其特征在于，使用无线技术，将电能转换为其他能量方式传送给车辆。所述系统包含自动启动系统，电池组管理器，定位装置，通讯装置，外部电源管理器，接收天线和发射天线。所述自动启动系统，用于判断车辆行驶状态，在车速缓慢或停止时启动充电系统。 所述车载电池组管理器，用于收集电池组信息，并根据电池状态，判断是否需要充电， 并智能调整充电输入频率和电压。所述定位装置，判断发射、接收天线的位置和距离，确认是否连接。 所述发射和接收天线，用于连接通道，传输能源。 所述通讯装置，用于传送车载电池组或地面电源等信息。所述地面电源管理器，用于与外部电源相连，并根据接收到的车载电池组信息控制输出功率。
5.根据权利4所述的电动车道路充电系统，其特征在于，定位装置可以有多种方式实现。本发明使用无线调频方式。
6.根据权利4所述的电动车道路充电系统，其特征在于，定位装置和通讯装置，也可以使用同一装置实现。在本发明中为同一装置。
7.根据权利4所述的电动车道路充电系统，其特征在于，有多种无线技术可以传送电力，本发明使用共藕天线技术传送。
8.根据权利4所述的电动车道路充电系统，其特征在于，发射天线可以同时向一个或多个接收天线传送电能。
全文摘要
本发明提出一种道路行驶中电动车的充电方法。在汽车行驶过程中，利用车辆缓行和停止间隙时间进行充电。系统包括启动系统，定位/定向通信装置，连接装置，电池组充电器和电池管理器。包括以下步骤启动系统判断出电动车减速到某个可以连接的程度，则启动充电系统；充电系统判断电池电压和相对道路充电器位置等信息，如果是可以连接充电的状态，则启动连接装置；连接装置进行连接，开始充电；在充电过程中，充电系统监控充电状态和连接状态；如果超出可连接状态或电池充满，就断开连接。
文档编号H01M10/44GK102544610SQ20111000048
公开日2012年7月4日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者周嗣轲 申请人:周嗣轲