一种基于磁耦合技术的轨道交通系统补能装置、方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于磁耦合技术的轨道交通系统补能装置、方法，通过选择导轨连接节点作为信号驻波点，连接驻波点处的导轨双线，形成一个发射线圈，每个发射线圈均连接有包括由测距传感器、控制器、开关、信号源以及匹配网络组成的电路；当车头距离所述测距传感器距离小于第一预设阈值时，输入第一反馈信号到控制器；控制器根据第一反馈信号控制开关切换至信号源，使得信号源经匹配网络给发射线圈供电从而为车辆供电。相比于现有技术，避免了增设额外的对准机制来保证传输效率，通过在车辆行驶状态下实现供电，实现长时有效的获得外部能源补给，其寿命长、可靠性更高，同时大幅度减少轨道和发射线圈的交叉，造成输能设备损坏等问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁耦合技术的轨道交通系统补能装置、方法


[0001]本专利技术涉及轨道交通
，具体而言，涉及一种基于磁耦合技术的轨道交通系统补能装置、方法。

技术介绍

[0002]随着工业3.0时代的到来，轨道交通系统存在数以万计的传感节点，而如何为这些设备和传感节点供电，成为众多学者们所关心的话题。目前，轨道交通系统的能量供应大都是通过蓄电池来进行的，其能量供应能力有限，大大制约了轨道交通系统的智能化发展。而无线能量传输技术的出现，使轨道交通系统的无间断供电成为了可能。
[0003]现有的无线传能技术方案大都是通过磁耦合技术实现的，通过在导轨下方设置一组发射线圈阵列，接收线圈位于车辆底部，发射线圈和接收线圈的谐振频率一致。在系统工作过程中，通过对不同发射线圈的工作状态进行切换，使能量通过共振的形式耦合到接收线圈上，进行无线能量传输。现有技术方案存在如下技术缺陷：(1)易损坏，由于是多个发射线圈设置在导轨下方，在车辆行驶过程中易造成发射线圈损坏的现象，能量传输效果。(2)系统设计难度大，因为磁耦合式无线传能系统需要收发间的严格对准，如果位置存在偏差则会造成传输效率下降，这就需要该系统的工作状态切换的时延要小于车辆行驶速度，这就提升了系统的设计难度。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供车辆行驶状态下实现供电，实现长时有效的获得外部能源补给，同时大幅度减少轨道和发射线圈的交叉。
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种基于磁耦合技术的轨道交通系统补能装置，所述装置包括：
[0006]多个安装于导轨双线上的发射线圈；其中，选择导轨连接节点作为信号驻波点，连接驻波点处的导轨双线，形成一个发射线圈；
[0007]每个发射线圈均连接有包括由测距传感器、控制器、开关、信号源以及匹配网络组成的电路；其中，测距传感器，用于实时判断车辆位置，当车头距离所述测距传感器距离小于第一预设阈值时，输入第一反馈信号到控制器；
[0008]控制器，用于根据所述第一反馈信号控制所述开关切换至信号源；信号源经匹配网络给所述发射线圈供电；其中，所述发射线圈的谐振频率与车辆底部接收线圈的谐振频率一致，车辆底部的接收线圈和发射线圈产生共振，通过共振耦合将能量传输至车体接收线圈上，经整流变为直流信号为车辆供电。
[0009]进一步，通过向所述导轨双线馈入相位差180
°
的交变信号，交变信号在平行的导轨双线间传输，同时在垂直方向产生交变的磁场。
[0010]进一步，所述测距传感器，还用于：当车尾距离所述测距传感器的距离大于第二预设阈值时，输入第二反馈信号至控制器；
[0011]所述控制器，还用于根据所述第二反馈信号打开开关，使得开关与信号源断开。
[0012]此外，本专利技术第二方面还一种基于磁耦合技术的轨道交通系统补能方法，所述方法基于如上所述的补能装置来实现，所述方法包括：
[0013]S1，通过向所述导轨双线馈入相位差180
°
的交变信号，交变信号在平行的导轨双线间传输，同时在垂直方向产生交变的磁场；选择导轨连接节点作为信号驻波点，连接驻波点处的导轨双线，形成一个发射线圈；
[0014]S2，实时判断车辆位置，当车头距离所述测距传感器距离小于第一预设阈值时，输入第一反馈信号到控制器；
[0015]S3，控制器根据所述第一反馈信号控制开关切换到信号源，信号源经匹配网络给所述发射线圈供电；其中，所述发射线圈的谐振频率与车辆底部接收线圈的谐振频率一致，车辆底部的接收线圈和发射线圈产生共振，通过共振耦合将能量传输至车体接收线圈上，经整流变为直流信号为车辆供电。
[0016]进一步，所述S2，实时判断车辆位置，还包括：
[0017]当车尾距离所述测距传感器的距离大于第二预设阈值时，输入第二反馈信号至控制器；
[0018]控制器根据所述第二反馈信号打开开关，使得开关与信号源断开。
[0019]此外，本专利技术第三方面还提供一种轨道交通系统，包括导轨双线、行驶在导轨双线上的车辆以及如上所述的基于磁耦合技术的轨道交通系统补能装置。
[0020]本专利技术的方案中，通过向所述导轨双线馈入相位差180
°
的交变信号，交变信号在平行的导轨双线间传输，同时在垂直方向产生交变的磁场；选择导轨连接节点作为信号驻波点，连接驻波点处的导轨双线，形成一个发射线圈；实时判断车辆位置，当车头距离所述测距传感器距离小于第一预设阈值时，输入第一反馈信号到控制器；控制器根据所述第一反馈信号控制开关切换到信号源，信号源经匹配网络给所述发射线圈供电；其中，所述发射线圈的谐振频率与车辆底部接收线圈的谐振频率一致，车辆底部的接收线圈和发射线圈产生共振，通过共振耦合将能量传输至车体接收线圈上，经整流变为直流信号为车辆供电。相比于现有技术，避免了增设额外的对准机制来保证传输效率，通过在车辆行驶状态下实现供电，实现长时有效的获得外部能源补给，其寿命长、可靠性更高，同时大幅度减少轨道和发射线圈的交叉，造成输能设备损坏等问题。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0022]图1是本专利技术实施例1公开的基于磁耦合技术的轨道交通系统补能装置的结构示意图；
[0023]图2(a)、(b)是本专利技术实施例1公开的在导轨上形成的若干个线圈产生的磁场分布示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例2公开的基于磁耦合技术的轨道交通系统补能方法的流程示
意图。
具体实施方式
[0025]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
[0026]此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
[0027]附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0028]附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁耦合技术的轨道交通系统补能装置，其特征在于，所述装置包括：多个安装于导轨双线上的发射线圈；其中，选择导轨连接节点作为信号驻波点，连接驻波点处的导轨双线，形成一个发射线圈；每个发射线圈均连接有包括由测距传感器、控制器、开关、信号源以及匹配网络组成的电路；其中，测距传感器，用于实时判断车辆位置，当车头距离所述测距传感器距离小于第一预设阈值时，输入第一反馈信号到控制器；控制器，用于根据所述第一反馈信号控制所述开关切换至信号源；信号源经匹配网络给所述发射线圈供电；其中，所述发射线圈的谐振频率与车辆底部接收线圈的谐振频率一致，车辆底部的接收线圈和发射线圈产生共振，通过共振耦合将能量传输至车体接收线圈上，经整流变为直流信号为车辆供电。2.根据权利要求1所述的基于磁耦合技术的轨道交通系统补能装置，其特征在于，通过向所述导轨双线馈入相位差180
°
的交变信号，交变信号在平行的导轨双线间传输，同时在垂直方向产生交变的磁场；发射线圈的谐振频率为所述交变信号的频率。3.根据权利要求2述的基于磁耦合技术的轨道交通系统补能装置，其特征在于，所述测距传感器，还用于：当车尾距离所述测距传感器的距离大于第二预设阈值时，输入第二反馈信号至控制器；所述控制器，还用于根据所述第二反馈信号打开开关，使得开关与信号源断开。4.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥鑫，林先其，於阳，朱玉昊，岳震，
申请(专利权)人：集芯微科技浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：