带有充电车道的高速公路车辆引导系统及引导方法技术方案

本发明专利技术提供一种带有充电车道的高速公路车辆引导系统及引导方法，其中的系统包括：普通车道、充电车道、由车载传感器和车载单元构成的智能驾驶车载设备、连接车载设备的路侧单元、用于车载设备之间及车载设备与路侧设备之间通讯的通信网络设备；连接车载设备的车内充电子系统，车内充电子系统由射频发射器、无线充电接收器构成；与车内充电子系统连接的道路充电子系统；与车内充电子系统连接的用于电量计费的用户卡。本发明专利技术将高速公路的慢车道设置为电动车充电道路，减少车辆充电排队时间，提高的车辆运行效率，在专有道路上进行充电，节省了充电道路的建设及维修费用，此外也避免了充电车辆对非充电车辆的干扰，避免了电力的浪费。

【技术实现步骤摘要】
带有充电车道的高速公路车辆引导系统及引导方法
本专利技术涉及智能交通
，更为具体地，涉及一种带有充电车道的高速公路车辆引导系统及引导方法。
技术介绍
2015年，国家工业和信息化部正式发布《<中国制造2025>重点领域技术路线图(2015年版)》，明确了新材料产业等10大领域以及23个重点发展方向，其中明确提出纯电动和插电式混合动力汽车、燃料电池汽车、节能汽车、智能网联汽车是国内未来重点发展的方向。在我国的新能源汽车中，电动汽车已经是未来汽车发展的趋势方向。随着电池技术的发展，电动汽车续航能力得到了提高，然而方便、高效的充电技术一直是限制电动汽车发展的瓶颈。现有的充电技术大致可分为固定电站充电与不停车充电两大类。其中，不停车充电通过在道路上铺设感应充电线圈，当汽车通过时通过无线感应为车内电池充电，这种充电方式克服了固定电站充电方式存在成本高昂、耗时长，需求数量巨大，使用不方便的缺陷，尤其是在高速公路中，缓解了电动汽车充电站的拥挤状况。然而，如果在所有地面铺设感应充电线圈，一方面对于非充电电动车容易造成干扰，另一方面存在能源浪费及计费困难等缺陷。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种带有充电车道的高速公路车辆引导系统及引导方法，以解决现有的不停车充电方式在全部车道铺设感应充电线圈对非充电电动车造成干扰，以及浪费能源的问题。本专利技术提供的带有充电车道的高速公路车辆引导系统，包括：普通车道、充电车道、智能驾驶车载设备、路侧单元、通信网络设备、车内充电子系统、道路充电子系统和用户卡；其中，普通车道用于供无需充电的电动车行驶；充电车道用于供需要充电的电动车行驶；智能驾驶车载设备包括车载传感器和车载单元，车载传感器包括车内电流传感器和车外环境感知传感器，车内电流传感器用于实时感知电动车的电量信息传送至车载单元，车外环境感知传感器用于感应车外的环境信息传送至车载单元；车载单元用于根据电量信息和环境信息判断电动车是否需要充电，以及，在判断出电动车需要充电时，通过通讯网络设备向路侧单元发出充电请求；路侧单元用于根据充电请求采集预定范围内其他车道上电动车的行驶信息、电量信息并分析出换道引导信息发送至需要充电的电动车的车载单元，需要充电的电动车的车载单元根据换道引导信息调节自身车辆速度从普通车道切换至充电车道；道路充电子系统包括均匀布置在充电车道上的充电单元；车内充电子系统包括射频发射器和无线充电接收器，射频发射器用于向道路充电子系统发射激活信号，激活充电单元；无线充电接收器包括处理器、无线电力接收线圈和交流-直流转换器；其中，处理器用于对激活信号进行验证；无线电力接收线圈设置于电动车的车底，并通过交流-直流转换器与电动车的电池连接；交流-直流转换器用于将交流电转换为直流电；无线电力接收线圈用于耦合充电单元，对电动车的电池进行无线充电；用户卡用于与车内充电子系统相连接，射频发射器根据已充电电量信息计算相应的金额，并从用户卡内扣除。本专利技术提供的带有充电车道的高速公路车辆引导方法，包括：步骤S1：通过车载传感器收集电动车的电量信息、车外环境信息；步骤S2：车载单元根据车载传感器采集的电量信息、车外环境信息计算所述电动车的续航里程，并判断续航里程是否能到达目的地；步骤S3：在续航里程未能到达目的地时，车载单元判断电动车的电池是否低于预设电量；步骤S4：在电动车的电池低于预设电量时，车载单元通过通信网络设备向路侧单元发出充电请求；步骤S5：路侧单元根据充电请求采集预定范围内其他车道上电动车的行驶信息、电量信息并分析出换道引导信息发送至需要充电的电动车的车载单元；步骤S6：需要充电的电动车的车载单元根据接收到的换道引导信息调节自身车辆速度从普通车道切换至充电车道；步骤S7：在电动车进入充电车道后，通过射频发射器向道路充电子系统发射激活信号，激活充电单元；步骤S8：处理器对激活信号进行解调和解密，并验证激活信号；步骤S9：在激活信号通过验证时，无线充电接收器开启交流-直流转换器，无线电力接收线圈耦合充电单元，对电动车的电池进行无线充电。利用上述本专利技术的带有充电车道的高速公路车辆引导系统及引导方法，能够取得以下技术效果：1、相比于固定电站充电方式，无线充电形式满足电动车辆实时的充电需求，减少车辆充电排队时间，提高的车辆运行效率，另一方面，在普通车道的一侧单独建立一条专用的充电车道，在充电车道上铺设充电单元，供需要充电的电动车进行充电，既可以节省充电道路的建设及维修费用，也可以避免充电车辆对非充电车辆的干扰，避免能源的浪费；2、本专利技术基于车联网技术，实时监测车辆的电量情况，交通管控中心依据车辆的电量情况管理车辆在不同车道上的分布，实时满足电动车辆的充电需求，且提高道路网通行效率。附图说明通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：图1为根据本专利技术实施例的带有充电车道的高速公路车辆引导系统的结构示意图；图2为根据本专利技术实施例的带有充电车道的高速公路车辆引导系统的安装位置示意图；图3为根据本专利技术实施例的带有充电车道的高速公路车辆引导系统的实际情景示意图；图4为根据本专利技术实施例的带有充电车道的高速公路车辆引导方法的流程示意图；图5为根据本专利技术实施例的车辆换道引导方法的流程示意图。其中的附图标记包括：普通车道Lane1～Lane2、充电车道Lane3、智能驾驶车载设备1、车载检测器11、车载单元12、路侧单元2、通讯网络设备3、车内充电子系统4、射频发射器41、无线充电接收器42、道路充电子系统5、充电单元5-1～5-5、用户卡6、电动车V1～V3。具体实施方式在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。本专利技术中车辆指的是电动车，下述描述的车辆与电动车相当于同一个概念。本专利技术提供一种带有充电车道的高速公路车辆引导系统，该系统将高速公路最右侧的慢车道(非应急车道)设置为充电车道，以电动车的充电需求为依据，通过V2V、V2I、I2V信息交互，引导车辆在充电车道上驶入与驶出，从而在提高车辆充电效率的同时节约能源，并有助于提高道路交通的通行效率，减少充电车辆对其他车辆的干扰。如图1和图2所示，本专利技术实施例提供的带有充电车道的高速公路车辆引导系统包括：普通车道、充电车道、智能驾驶车载设备1、路侧单元2、通信网络设备3、车内充电子系统4、道路充电子系统5和用户卡6；其中，普通车道为至少一条，以现有的高速公路为基础，本专利技术将超车道和行车道作为普通车道使用，无需充电的电动车行驶在普通车道上；充电车道为一条，本专利技术将高速公路的慢车道作为充电车道使用，当电动车需要充电时从普通车道切换入充电车道在继续行驶的过程中进行充电，充电完成后再重新回到普通车道。智能驾驶车载设备1包括车载传感器11和车载单元12，车载传感器11包括车内电流传感器和车外环境感知传感器，车内电流传感器用于实时感知电动车的电量信息传送至车载单元12，从而向驾驶员提供关于车的状况信息；车外环境感知传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有充电车道的高速公路车辆引导系统，其特征在于，包括：普通车道、充电车道、智能驾驶车载设备、路侧单元、通信网络设备、车内充电子系统、道路充电子系统和用户卡；其中，普通车道用于供无需充电的电动车行驶；充电车道用于供需要充电的电动车行驶；所述智能驾驶车载设备包括车载传感器和车载单元，所述车载传感器包括车内电流传感器和车外环境感知传感器，所述车内电流传感器用于实时感知电动车的电量信息传送至所述车载单元，所述车外环境感知传感器用于感应车外的环境信息传送至所述车载单元；所述车载单元用于根据所述电量信息和所述环境信息判断电动车是否需要充电，以及，在判断出电动车需要充电时，通过所述通讯网络设备向所述路侧单元发出充电请求；所述路侧单元用于根据所述充电请求采集预定范围内其他车道上电动车的行驶信息、电量信息并分析出换道引导信息发送至需要充电的电动车的车载单元，需要充电的电动车的车载单元根据所述换道引导信息调节自身车辆速度从普通车道切换至充电车道；所述道路充电子系统包括均匀布置在所述充电车道上的充电单元；所述车内充电子系统包括射频发射器和无线充电接收器，所述射频发射器用于向所述道路充电子系统发射激活信号，激活所述充电单元；所述无线充电接收器包括处理器、无线电力接收线圈和交流‑直流转换器；其中，所述处理器用于对激活信号进行验证；所述无线电力接收线圈设置于电动车的车底，并通过所述交流‑直流转换器与电动车的电池连接；所述交流‑直流转换器用于将交流电转换为直流电；所述无线电力接收线圈用于耦合所述充电单元，对电动车的电池进行无线充电；所述用户卡用于与所述车内充电子系统相连接，所述射频发射器根据已充电电量信息计算相应的金额，并从所述用户卡内扣除。...

【技术特征摘要】
1.一种带有充电车道的高速公路车辆引导系统，其特征在于，包括：普通车道、充电车道、智能驾驶车载设备、路侧单元、通信网络设备、车内充电子系统、道路充电子系统和用户卡；其中，普通车道用于供无需充电的电动车行驶；充电车道用于供需要充电的电动车行驶；所述智能驾驶车载设备包括车载传感器和车载单元，所述车载传感器包括车内电流传感器和车外环境感知传感器，所述车内电流传感器用于实时感知电动车的电量信息传送至所述车载单元，所述车外环境感知传感器用于感应车外的环境信息传送至所述车载单元；所述车载单元用于根据所述电量信息和所述环境信息判断电动车是否需要充电，以及，在判断出电动车需要充电时，通过所述通讯网络设备向所述路侧单元发出充电请求；所述路侧单元用于根据所述充电请求采集预定范围内其他车道上电动车的行驶信息、电量信息并分析出换道引导信息发送至需要充电的电动车的车载单元，需要充电的电动车的车载单元根据所述换道引导信息调节自身车辆速度从普通车道切换至充电车道；所述道路充电子系统包括均匀布置在所述充电车道上的充电单元；所述车内充电子系统包括射频发射器和无线充电接收器，所述射频发射器用于向所述道路充电子系统发射激活信号，激活所述充电单元；所述无线充电接收器包括处理器、无线电力接收线圈和交流-直流转换器；其中，所述处理器用于对激活信号进行验证；所述无线电力接收线圈设置于电动车的车底，并通过所述交流-直流转换器与电动车的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文静，马芳武，贾洪飞，罗清玉，梁志康，陈润超，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22