基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术是基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置。包括定向PCB板载天线、射频发射模块、射频接收模块、能量变换器、整车控制器、触控器、车载监控板、数据传输模块、ZigBee模块和磁场检测器，所述射频发射模块和射频接收模块均与定向PCB板载天线连接。通过仿真可以看出本发明专利技术谐振频点稳定在2.4GHz附近，阻抗匹配性良好，查看其辐射方向图可以看出所设计天线具有较好的定向性，最高增益可以达到6.94dBi。本发明专利技术在不影响总增益的情况下，很大程度上对横向信号的散射进行了限制，效果良好。

Position detection device of electric vehicle with dynamic wireless charging based on directional PCB antenna

The invention is a position detection device of a dynamic wireless charging electric vehicle based on a directional PCB board antenna. It includes directional PCB board antenna, RF transmitting module, RF receiving module, energy converter, vehicle controller, touch controller, vehicle monitoring board, data transmission module, ZigBee module and magnetic field detector. The RF transmitting module and RF receiving module are all connected with directional PCB board antenna. Through simulation, it can be seen that the resonance frequency point of the invention is stable near 2.4GHz, and the impedance matching is good. Looking at the radiation pattern, it can be seen that the designed antenna has good directivity, and the maximum gain can reach 6.94dbi. The invention limits the scattering of the transverse signal to a large extent without affecting the total gain, and the effect is good.

【技术实现步骤摘要】
基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置
本专利技术涉及电动汽车位置检测
，是一种基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置。
技术介绍
动态无线充电技术是目前新兴起的电能传输技术之一。相比于已经趋于成熟的静态无线充电技术以及传统的有线充电技术，动态无线充电技术摆脱了原有的充电桩的束缚，甚至实现了在电动汽车行驶中进行充电的应用。这不但节约了电动汽车在停车充电的过程中所浪费的时间，且在一定程度上减少了搭载电池组的数量并大大提升了其续航里程。传统的电动汽车携带的电池组较多，由于目前我国的电池技术还存在诸多问题，实际应用中电池寿命并不长；且在电池使用过后，对废弃电池的处理也是一个令世界各国头疼的难题。而应用动态无线充电技术的电动汽车无需搭载传统电动汽车这么多的电池组，仅需在汽车中装载一个接收线圈，与发射端导轨中的发射线圈通过磁耦合作用在汽车行驶过程中对其进行充电。这对于真正意义上解决能源问题、环境问题以及提高电动汽车工作能力与效率具有重大意义。电动汽车动态无线充电技术的基本原理是通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式将电能传输给运行在地面上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构，进而给车载储能设备供电，可使电动汽车搭载少量电池组，延长其续航里程，同时电能补给变得更加安全便捷。动态无线供电技术通过铺设供电道路，给行驶中的电动汽车不间断地提供电能，为解决动力电池瓶颈问题提供了一种可行途径。为了降低线圈损耗和磁场泄露水平，供电轨道常采用分段式布局。为了保证分段式导轨良好的运行使用，需要通过位置检测系统来对行驶在充电道路上的电动汽车进行位置检测。通过对电动汽车的定位，来控制各段导轨的准确投切，从而达到节约电能、实现精准充电的目的。以目前国内的研究现状来看，应用于电动汽车无线电能传输中的车辆位置检测方式主要有电磁感应检测方式以及射频雷达检测方式等。其中射频检测方式的频段主要在ISM频段，与动态无线供电系统中的谐振频率20kHz-85kHz频带较远，因此对检测信号几乎没有影响。而电磁感应式的感应线圈谐振频率约为20kHz-75kHz，与无线供电系统频带过于接近，在检测线圈与导轨发射线圈距离过近时，二者极容易产生相互干扰而烧坏感应线圈，从而使得检测系统损耗失灵。因此可以看出，射频检测方式在应用于电动汽车无线供电系统中时稳定性及抗干扰能力更强。但是在实际应用时，仅靠射频电路出口的全向天线进行检测，精度及可靠性太低。因为在行驶中时车速通常较快，而分段接力导轨通常一段只有20m左右，车速60km/h时通过时间仅为1.2s。由此可以看出，对检测的精度以及触发可靠性提出了较高的要求。为确保检测模块能够通过精准的位置检测来控制导轨的准确投切，本专利技术设计了一种基于2.4G定向PCB板载天线的动态无线充电电动汽车的位置检测方法，提高了传统射频检测方法的可靠性。
技术实现思路
本专利技术为解决现有检测精度低，检测磁场泄露的问题，提供了一种基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置，本专利技术提供了以下技术方案：一种基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置，包括定向PCB板载天线、射频发射模块、射频接收模块、能量变换器、整车控制器、触控器、车载监控板、数据传输模块、ZigBee模块和磁场检测器，所述射频发射模块和射频接收模块均与定向PCB板载天线连接；所述整车控制器连接控制射频发射模块，所述射频发射模块数据信号输出端连接车载监控板数据信号输入端，所述整车控制器输出端连接车载监控板输入端；所述整车控制器控制连接能量变换器，所述能量变化器输出端连接车载监控板，所述车载监控板输出端连接数据传输模块输入端；所述触控器数据信号输出端连接车载监控板数据信号输入端，整车控制器控制连接所述触控器。优选地，所述定向PCB板载天线包括PCB板、三个引向振子、二个反射振子、GND接地层、天线巴伦、激励馈线和喇叭形天线罩；所述三个引向振子平行排列印刷在PCB板正面，一个反射振子与引向振子平行印刷在PCB板正面，另一个发射振子印刷在PCB板的背面，二个反射振子沿PCB板的中轴线对称分布，所述天线巴伦印刷在PCB板背面，印刷在PCB板背面的反射振子通过所述天线巴伦连接GND接地层，印刷在PCB板正面的反射振子通过激励馈线连接GND接地层，所述GND接地层位于PCB板的下方的；所述GND接地层与电动汽车的机壳连接，所述反射振子的长度为0.52λ，引向振子长度取0.4λ，λ为波长。优选地，在所述PCB板外设有一喇叭形天线罩，所述喇叭形天线罩的圆锥底部为密封状态，底部设有开关所述喇叭形天线罩的圆锥顶部设有一矩形信号出口，所述矩形信号出口尺寸为长33.63mm，宽16.8mm；优选地，所述所述三个平行排列的引向振子的间距为15.49mm，所述引向振子长为34.29mm，宽为3.81mm。优选地，所述喇叭形天线罩采用铝箔复合材料，厚度为1.6mm。优选地，所述数据传输模块采用数传电台和数据电台天线，通过数据电台天线与外部进行通信。优选地，所述射频接收模块设置于地下，射频模块按照19.2m的间隔进行分段式分布。优选地，采用ZigBee模块与磁场检测器连接，检测车内磁场强度是否存在泄漏。优选地，所述射频发射模块与射频接收模块均通过2.4G频段的射频信号进行通讯。优选地，所述矩形信号出口处避免有金属异物遮挡，防止信号发出和接收异常。本专利技术具有以下有益效果：通过仿真可以看出谐振频点稳定在2.4GHz附近，阻抗匹配性良好，查看其辐射方向图可以看出所设计天线具有较好的定向性，最高增益可以达到6.94dBi。本专利技术在不影响总增益的情况下，很大程度上对横向信号的散射进行了限制，效果良好。附图说明图1是定向PCB板载天线仿真设计正面图；图2是定向PCB板载天线仿真设计背面图；图3是定向PCB板载天线的仿真辐射方向图；图4是加装天线罩的定向PCB板载天线仿真模型图；图5是增加天线罩的定向PCB板载天线仿真辐射方向图；图6是射频发射和接收模块天线位置示意图；图7是定向PCB板载天线的实物模型图；图8是定向PCB板载天线的安装位置示意图；图9是分段式电动汽车动态无线充电控制策略图。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。具体实施例一：一种基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置，包括基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置、射频发射模块、射频接收模块、能量变换器、整车控制器、触控器、车载监控板、数据传输模块、ZigBee模块和磁场检测器，所述射频发射模块和射频接收模块均与定向PCB板载天线连接；其中射频发射模块和射频接收模块主要由TI公司的cc2500芯片所设计的射频电路组成，射频发射和接收模块接所设计的定向PCB板载天线。射频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置，其特征是：包括定向PCB板载天线、射频发射模块、射频接收模块、能量变换器、整车控制器、触控器、车载监控板、数据传输模块、ZigBee模块和磁场检测器，所述射频发射模块和射频接收模块均与定向PCB板载天线连接；/n所述整车控制器连接控制射频发射模块，所述射频发射模块数据信号输出端连接车载监控板数据信号输入端，所述整车控制器输出端连接车载监控板输入端；所述整车控制器控制连接能量变换器，所述能量变化器输出端连接车载监控板，所述车载监控板输出端连接数据传输模块输入端；所述触控器数据信号输出端连接车载监控板数据信号输入端，整车控制器控制连接所述触控器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置，其特征是：包括定向PCB板载天线、射频发射模块、射频接收模块、能量变换器、整车控制器、触控器、车载监控板、数据传输模块、ZigBee模块和磁场检测器，所述射频发射模块和射频接收模块均与定向PCB板载天线连接；
所述整车控制器连接控制射频发射模块，所述射频发射模块数据信号输出端连接车载监控板数据信号输入端，所述整车控制器输出端连接车载监控板输入端；所述整车控制器控制连接能量变换器，所述能量变化器输出端连接车载监控板，所述车载监控板输出端连接数据传输模块输入端；所述触控器数据信号输出端连接车载监控板数据信号输入端，整车控制器控制连接所述触控器。


2.根据权利要求1所述的一种基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置，其特征是：所述定向PCB板载天线包括PCB板、三个引向振子、二个反射振子、GND接地层、天线巴伦、激励馈线和喇叭形天线罩；
所述三个引向振子平行排列印刷在PCB板正面，一个反射振子与引向振子平行印刷在PCB板正面，另一个发射振子印刷在PCB板的背面，二个反射振子沿PCB板的中轴线对称分布，所述天线巴伦印刷在PCB板背面，印刷在PCB板背面的反射振子通过所述天线巴伦连接GND接地层，印刷在PCB板正面的反射振子通过激励馈线连接GND接地层，所述GND接地层位于PCB板的下方的；
所述GND接地层与电动汽车的机壳连接，所述反射振子的长度为0.52λ，引向振子长度取0.4λ，λ为波长。


3.根据权利要求2所述的一种基于定向PCB板载天线动态无线充电电动汽车的位置检测装置，其特征是：在所述PCB板外设有一喇叭形天线罩，所述喇...

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