利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换系统及其方法技术方案

本发明专利技术是利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换系统及其方法，所述系统包括射频发射模块、定向板载天线、射频接收模块、动态无线供电导轨、继电装置和主控单元。当车辆即将驶入动态无线供电导轨时，位于导轨前端的射频接收模块捕捉到车辆中射频发射模块发出的定向2.4GHz射频信号。射频信号通过串口模块传入主控制单元，使车辆与主控进行通讯，获取并上传车辆ID等信息，并发出信号使继电装置迅速响应，该段供电导轨通电工作。当车辆驶出前一段导轨进而驶向下一段导轨时，下一段导轨的接收模块收到射频信号并传输到主控单元时，主控会迅速判断预先开启车辆前方的供电导轨并关闭已完成充电任务的导轨。

Using Radio Frequency Position Detection System to Control Dynamic Wireless Power Supply Segmented Guideway Switching System and Its Method

The invention uses a radio frequency position detection system to control a dynamic wireless power supply sectional guide rail switching system and its method. The system comprises a radio frequency transmitting module, a directional board antenna, a radio frequency receiving module, a dynamic wireless power supply guide rail, a relay device and a main control unit. When the vehicle is about to enter the dynamic wireless power supply guideway, the radio frequency receiving module located at the front of the guideway captures the directional 2.4 GHz radio frequency signal emitted by the radio frequency transmitting module in the vehicle. The radio frequency signal is transmitted to the main control unit through the serial port module, which enables the vehicle to communicate with the main control unit, acquire and upload information such as vehicle ID, and send out signals to make the relay device respond quickly. This section provides power for the guide rail. When the vehicle moves out of the previous rail and then down the next rail, the receiving module of the next rail receives the radio frequency signal and transmits it to the main control unit. The main control will quickly judge that the power supply guide in front of the vehicle is opened beforehand and the charged rail is closed.

【技术实现步骤摘要】
利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换系统及其方法
本专利技术涉及电动汽车动态无线电能供电
，是一种利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换系统及其方法。
技术介绍
电动汽车依靠动态无线充电技术行驶在特定铺设的供电导轨，在行驶过程中不间断的进行充电，为解决动力电池瓶颈问题提供了一种重要的解决途径。为了降低线圈损耗和磁场泄露水平，动态无线供电导轨常采用分段式的布局结构。从解决能源问题、环境问题以及提高电动汽车工作能力与效率等方面考虑，不能让充电导轨在道路上无车辆时仍进行通电工作，而是通过设计一种智能的车辆位置检测模块来对车辆行驶在各段导轨的具体位置进行判断以完成是否对导轨进行通电工作的操作。当车辆即将驶入充电导轨时，位置检测模块可以及时检测到车辆信息并迅速传输给主控单元来控制导轨通电投入到充电工作中；当车辆驶离本段导轨且即将驶入下一段充电导轨时，前段导轨断电休眠而下一段导轨通电工作。对车辆的位置检测可以通过多种方式实现，目前应用较多的定位方式主要有：电磁定位方式、光学定位方式、激光定位方式、GPS定位方式、NFC定位方式、RFID定位方式、地感线圈定位方式等。电磁定位、光学定位和激光定位都是传统的定位方法，电磁定位方式简单易行，但缺点是识别度低，容易由于感应电压不足造成无法识别的情况；光学定位方式的检测范围有限，且易受外界光源或遮挡物干扰，对环境和施工要求较高；激光定位方式定向准确，环境适应性好，但是需要结合大量三角几何运算来计算车辆的运动状态，因此要求较快的数字信号处理电路，整体结构非常复杂且成本较高。GPS定位通过是卫星对车辆进行定位并对运动状态进行监测，该技术还在不断发展和完善，未来可能用于无人驾驶技术。当前GPS定位方式的准确性受制于卫星本身测量精度、搜索卫星数目、目标车辆运行环境等，还不能很好地用于即时道路的精确运动定位。NFC定位方式、RFID定位方式是近些年来新兴起的室内定位方式，多用于商场等室内场景的定位功能等，但是如果应用在室外移动车辆的定位场景时会因为识别能力不足而产生较大的误差，从而导致定位不准确或产生误动作等。现阶段在车辆位置检测中应用最广泛的是基于地感线圈的电磁感应式定位方式，常用于停车场出入检测、车流量及车辆超速检测等领域。但是当基于地感线圈定位方式在实际应用于电动汽车动态无线供电系统位置检测时，由于地感线圈的应用频率范围约为20kHz-170kHz与动态无线充电磁耦合机构的谐振频率十分接近，若地感线圈与供电导轨的发射线圈距离过近时常常会因为供电导轨中发射线圈产生的强磁场造成对检测精准度的严重干扰甚至容易烧坏地感线圈，对位置检测系统造成较大的损坏。综上所述，常用的车辆位置检测方式在应用于电动汽车动态无线供电系统中时会显现出诸多弊端如在高速环境下识别度低、对路面的穿透性差、容易受到供电导轨强磁场干扰等。因此，结合本项目对电动汽车动态无线供电系统车辆检测的总数据量、通信速率、响应速度、设计成本等因素，提出了一种定向性较好、在高速移动状态下识别度强且识别距离可控、对供电导轨强磁场抗干扰能力较强的动态射频位置检测方法，并进行了一定的针对性设计。
技术实现思路
本专利技术为解决现有存在的问题，提供了一种利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换系统及其方法，本专利技术提供了以下技术方案：一种利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换系统，所述系统包括射频发射模块、定向板载天线、射频接收模块、动态无线供电导轨、继电装置和主控单元；所述射频发射模块出口处连接定向板载天线，射频发射模块与定向板载天线位于电动汽车前端，射频接收模块位于动态无线供电导轨的前端，射频接收模块与动态无线供电导轨一同埋于地下，所述射频发射模块中装设定向板载天线，所述动态无线供电导轨通过继电装置与主控单元连接，位于动态无线供电导轨前端的射频接收模块直接与主控单元连接。优选地，所述主控单元接收射频发射模块发出的射频信号，对所述射频信号进行分析和判断，控制继电装置快速响应完成开通和关断动态无线供电导轨的动作。优选地，射频发射模块与定向板载天线安装于电动汽车前端塑料保险杠中，所述定向板载天线方向斜向下指向地面，所述保险杠中避免装有大面积金属制品。优选地，通过调整射频发射模块中射频电路的发射功率和射频接收模块的接收灵敏度，将射频交互距离控制在0.5m到1m之间。一种利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换方法，其特征是：包括以下步骤：第一步：当车辆即将驶入动态无线供电导轨时，位于动态无线供电导轨前端的射频接收模块捕捉到车辆前端射频发射模块发出的定向2.4GHz射频信号；第二步：所述2.4GHz射频信号通过串口模块传入主控单元，主控单元根据射频接收模块在规定时间内收到的编码信号来判断是否有效，当射频接收模块在一个相应周期内收到预设的编码信息时，则传入的信号是有效通讯信号，代表车辆已经接近规定区域，允许车辆与主控单元进行通讯，主控单元获取并上传车辆ID和行车速度的信息，主控单元发出信号使得继电器快速响应，开通动态无线供电导轨工作；第三步：当车辆驶出前一段动态无线供电导轨后进而驶入下一段动态无线供电导轨时，下一段动态无线供电导轨的射频接收模块接收车辆前端射频发射模块发出的定向2.4GHz射频信号；第四步：所述2.4GHz射频信号通过串口模块传入主控单元，主控单元判断预先开通下一段动态无线供电导轨工作，关断前一段动态无线供电导轨工作。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的主控单元可以迅速响应使得导轨上电工作。另外，在射频发射模块中装设定向板载天线，使其发射的射频信号具有较好的定向性能力，从而可以避免与本线路并行的车辆发出的射频信号对本线路供电导轨的控制产生的误动作干扰。由于2.4GHz射频模块的谐振频点远高于动态无线供电导轨发射线圈的谐振频率，因此二者不会互相产生干扰，这样就可以避免地感线圈定位方式中由于谐振频率过于相近而产生的电磁干扰现象。2.4GHz的射频频段具有良好的穿透性且在高速移动的场景中仍具有较好的识别能力，因此埋于地下的射频接收模块可以准确地捕捉到从移动车辆上的射频发射模块发出的射频信号。附图说明图1是控制动态无线供电分段式导轨切换系统原理图。图2是控制动态无线供电分段式导轨切换系统的方法流程图。图3是车辆与供电导轨相对位置及控制时序图。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进行了详细说明。具体实施例一：如图1所示，动态射频位置检测方法的应用系统主要由射频发射模块、定向板载天线、射频接收模块、动态无线供电导轨、继电装置、主控制单元等组成。其中射频发射模块、射频接收模块由TI公司的cc2500芯片所设计的射频电路组成，发射端射频出口处连接定向板载天线。发射端射频模块与定向板载天线位于电动汽车前端并在电动汽车行驶过程中不断发出2.4GHz定向射频信号。射频接收模块位于动态无线供电导轨的各段前端，当车辆接近供电导轨附近时，射频接收模块会捕捉到其发出的定向射频信号并将该信号传输到主控制单元中。主控制单元在整个系统中起到了大脑作用，起到对射频接收模块接收到的射频信号进行分析和判断功能，并能控制继电装置快速响应需要完成的开通与关断动作。由于2.4GHz射频模块的谐振频点远高于动态无线供电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换系统，其特征是：所述系统包括射频发射模块、定向板载天线、射频接收模块、动态无线供电导轨、继电装置和主控单元；所述射频发射模块出口处连接定向板载天线，发射端射频发射模块与定向板载天线位于电动汽车前端，射频接收模块位于动态无线供电导轨的前端，射频接收模块与动态无线供电导轨一同埋于地下，所述射频发射模块中装设定向板载天线，所述动态无线供电导轨通过继电装置与主控单元连接，位于动态无线供电导轨前端的射频接收模块直接与主控单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换系统，其特征是：所述系统包括射频发射模块、定向板载天线、射频接收模块、动态无线供电导轨、继电装置和主控单元；所述射频发射模块出口处连接定向板载天线，发射端射频发射模块与定向板载天线位于电动汽车前端，射频接收模块位于动态无线供电导轨的前端，射频接收模块与动态无线供电导轨一同埋于地下，所述射频发射模块中装设定向板载天线，所述动态无线供电导轨通过继电装置与主控单元连接，位于动态无线供电导轨前端的射频接收模块直接与主控单元连接。2.根据权利要求1所述的一种利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换系统，其特征是：所述主控单元接收射频发射模块发出的射频信号，对所述射频信号进行分析和判断，控制继电装置快速响应完成开通和关断动态无线供电导轨的动作。3.根据权利要求1所述的一种利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换系统，其特征是：射频发射模块与定向板载天线安装于电动汽车前端塑料保险杠中，所述定向板载天线方向斜向下指向地面，所述保险杠中避免装有大面积金属制品。4.根据权利要求1所述的一种利用射频位置检测系统控制动态无线供电分段式导轨切换系统，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：王得安，朱春波，马东，逯仁贵，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23