一种车辆无线供电系统、导向控制方法及其应用技术方案

本发明专利技术公开了一种车辆无线供电系统、导向控制方法及其应用，其中供电系统包括车载能量接收单元、车载变流单元和地面无线供电单元；所述地面无线供电单元用于预埋在地面形成输电带，并在车辆靠近时发送电能至车载能量接收单元；所述车载能量接收单元，用于通过电磁感应方式接收所述地面无线供电单元发送的电能；所述车载变流单元与所述车载能量接收单元相连，用于将电能进行转换以实现对车辆的驱动。本发明专利技术具有降低整车质量、增加载客量、提高车辆灵活性、保障列车在导航信息丢失时的行车安全以及精准停车等优点。全以及精准停车等优点。全以及精准停车等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆无线供电系统、导向控制方法及其应用


[0001]本专利技术主要涉及车辆无线供电
，特指一种车辆无线供电系统、导向控制方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着城市的发展扩张，城市轨道交通的发展也日渐普及，在大城市，地铁、磁浮、轻轨的建设如火如荼，但在中小城市，由于建设资金较少、人流量较小，达不到建设地铁的门槛条件，人们往往选择建设费用较低的无轨电车、智轨列车等。
[0003]地铁、轻轨、磁浮等车辆有专用的轨道，供电方式多以接触轨或接触网供电为主，无轨电车、智轨列车无专用的轨道，其供电多以车载储能装置供电为主：车辆在行驶过程中，靠车辆上的超级电容或电池进行供电，当车辆站台停靠或到达停车场时，再由地面的充电装置对其储能装置进行充电。上述供电方式以车载储能装置供电为主，不仅会极大增加车辆的重量，同时也占用车辆的内部空间。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种降低整车质量、增加载客量、提高车辆灵活性的车辆无线供电系统，并相应提供一种在导航信息丢失时保障行车安全以及精准停车的导向控制方法及其应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种车辆无线供电系统，包括车载能量接收单元、车载变流单元和地面无线供电单元；所述地面无线供电单元用于分段预埋在地面形成输电带，并在车辆靠近时发送电能至车载能量接收单元；所述车载能量接收单元，用于通过电磁感应方式接收所述地面无线供电单元发送的电能；所述车载变流单元与所述车载能量接收单元相连，用于将电能进行转换以实现对车辆的驱动。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进：
[0008]所述地面无线供电单元包括依次相连的变压器、变流器和地面电磁感应发送盘。
[0009]所述地面无线供电单元还包括地面控制器，所述地面控制器与所述变流器相连，用于根据路段的安全要求为车辆提供具备保护性质的供电电能，同时通过限定最高供能以限定车辆的驱动电机功率而防止车辆在本路段超速。
[0010]所述地面无线供电单元还包括无线调度接收模块，所述无线调度接收模块与所述变压器相连，用于在车辆即将抵达时控制变压器的接通以实现供电，而在车辆未抵达时控制变压器保持断开状态以实现无电能输出。
[0011]还包括与所述车载变流单元相连的车载电池。
[0012]所述车载能量接收单元包括车载电磁感应接收盘。
[0013]所述车载电磁感应接收盘呈圆盘状。
[0014]所述车载电磁感应接收盘安装于车辆上离地面垂直距离最近的车轴上。
[0015]本专利技术还公开了一种基于如上所述的车辆无线供电系统的导向控制方法，通过调整车辆横向转角，控制车辆跟随地面端输电带路径，保证车载能量接收单元中心与地面端输电带中轴对中时的磁通量值最大；所述车辆为多轴车辆。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进：
[0017]在直线通道时，保证车载能量接收单元中心与地面端输电带中轴对中时的磁通量值最大，且不变。
[0018]通过调整车辆横向转角，控制车辆跟随地面端输电带路径的具体步骤为：
[0019]1)车载能量接收单元进行区域划分，形成多组的网格形式；其中车载能量接收单元的XY轴分别与列车的横向与纵向一致；
[0020]2)车载能量接收单元以网格形式接收电磁感应产生的能量，并监测磁通量变化的网格；
[0021]3)通过磁通量的感应区域与非感应区域边界，计算出道路切向角；
[0022]4)通过车载能量接收单元与道路切向角求得车轴的期望航向角，再控制车轴的横向转角，实现对期望航向角的跟踪。
[0023]在调整车辆横向转角前，先对车辆进行降速以及限速。
[0024]本专利技术还公开了一种如上所述导向控制方法在车辆行驶在弯道时的应用。
[0025]本专利技术进一步公开了一种如上所述导向控制方法在车辆导航信息丢失时的应用。
[0026]本专利技术还公开了一种如上所述的导向控制方法在进站停车时的应用。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0028](1)本专利技术根据车辆运行的预定固定线路，预埋地面无线供电单元形成输电带，不影响地面平整度，地面无线供电单元接通交流电，产生磁场磁通量变化，与加装在车辆动力轴上的车载能量接收单元产生电磁感应，实现对动力轴上的电机进行供电；上述供电系统适用于多轴独立电驱车辆，实现动力分散控制，通过为多编组分布式动力轴提供无线供电，可以极大缩减车辆的动力包电池组重量，实现整车质量降低，增加载客量，提高车辆灵活性；同时采用预埋式，不影响道路设施，社会车辆在列车未通过时可以共享路面，从而缓解交通压力。
[0029](2)本专利技术的车载电磁感应接收盘，形状结构采用圆盘式，保证最大限度多角度的覆盖地面设施的磁通量变化区域；车载电磁感应接收盘安装在距离地面最近的车轴上，保证垂直距离地面输电带最近，保证无线充电的可靠性。
[0030](3)本专利技术的车载电池可以为车辆提供辅助电源；车载控制器通过对车载变流器的控制，实现对车载电池的充电工作；在车辆进站时，由于地面不再提供足够的电能，车载电池可以为车辆驱动电机提供低速、短距离的驱动能量。
[0031](4)本专利技术通过采用模块化的地面电磁感应发送盘，在车辆未抵达时不通电，在车辆抵近时才进行通电；同时根据路段的安全要求，通过对不同地形条件限制其对应的地面电磁感应发送盘的功率，从而限制列车动力轴电机的最大输出功率，实现部分关键路段对列车的限速保护，防止车辆超速或者速度过低造成车辆失稳。
[0032](5)本专利技术基于磁通量感知的导向控制方法，不受遮挡与天气环境影响，基于磁场感应及磁场强弱感知，保持供电的同时，对车辆横向进行限幅转角控制，将车辆运行限定在一个较小的动态包络限界区域内，保证车辆在部分区域与时间段短暂丢失定位导航信号的
行驶安全。
[0033](6)本专利技术基于磁通量感知的导向控制方法，辅助多编组铰接列车精准定位进站停靠，基于磁感应的强度梯度变化，采用闭环控制，实现车辆各轴的精准对中定位，对列车各轴形成类轨道横向约束，保障车辆实现厘米级的站台间隙精准停车，满足乘客的便捷上下车。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的供电系统在实施例的方框结构图。
[0035]图2为本专利技术的车载电磁感应接收盘区域划分示意图。
[0036]图3为本专利技术的车载电磁感应接收盘进行区域划分后在具体应用时的实施例图。
[0037]图4为本专利技术的车载导航在实施例的方框结构图。
[0038]图5为本专利技术中正线上的带状无线输电带布置示意图。
[0039]图6为本专利技术中进站时的磁导向线布置示意图。
[0040]图中标号表示：1、车载端供电单元；101、车载能量接收单元；102、车载变流单元；103、车载控制单元；104、车载电池；2、地面无线供电单元；201、变压器；202本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆无线供电系统，其特征在于，包括车载能量接收单元(101)、车载变流单元(102)和地面无线供电单元(2)；所述地面无线供电单元(2)用于分段预埋在地面形成输电带(206)，并在车辆靠近时发送电能至车载能量接收单元(101)；所述车载能量接收单元(101)，用于通过电磁感应方式接收所述地面无线供电单元(2)发送的电能；所述车载变流单元(102)与所述车载能量接收单元(101)相连，用于将电能进行转换以实现对车辆的驱动。2.根据权利要求1所述的车辆无线供电系统，其特征在于，所述地面无线供电单元(2)包括依次相连的变压器(201)、变流器(202)和地面电磁感应发送盘(203)。3.根据权利要求2所述的车辆无线供电系统，其特征在于，所述地面无线供电单元(2)还包括地面控制器(204)，所述地面控制器(204)与所述变流器(202)相连，用于根据路段的安全要求为车辆提供具备保护性质的供电电能，同时通过限定最高供能以限定车辆的驱动电机功率而防止车辆在本路段超速。4.根据权利要求2所述的车辆无线供电系统，其特征在于，所述地面无线供电单元(2)还包括无线调度接收模块(205)，所述无线调度接收模块(205)与所述变压器(201)相连，用于在车辆即将抵达时控制变压器(201)的接通以实现供电，而在车辆未抵达时控制变压器(201)保持断开状态以实现无电能输出。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的车辆无线供电系统，其特征在于，还包括与所述车载变流单元(102)相连的车载电池(104)。6.根据权利要求1～4中任意一项所述的车辆无线供电系统，其特征在于，所述车载能量接收单元(101)包括车载电磁感应接收盘。7.根据权利要求6所述的车...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑞鹏，袁希文，胡云卿，张新锐，张沙，张乾，胡云浩，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：