CN110682806B - 一种基于无线充电技术的无轨电车及其运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种基于无线充电技术的无轨电车，在传统结构上增设成对设置无线能量接收端以及与各无线能量接收端相匹配并沿预设行驶路线路标并排连续铺设的地下无线能量发射端，各无线能量接收端通过各地下无线能量发射端从地下外接电网获取无线电能，进而无轨电车上的电力电子变换器将从无线能量接收端获得的无线电能的电压电流进行变换后传输给电动机转换成动能，最终传输给车轮；地下外接电网还设置有电力控制器，整车控制器采集无轨电车当前运行信息反馈至电力控制器，电力控制器根据反馈信息调控各地下无线能量发射端的电压电流以最终控制无轨电车进入不同行驶工况。本发明还涉及了一种基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法。

Description

一种基于无线充电技术的无轨电车及其运行控制方法

技术领域

本发明涉及无轨电车控制管理技术领域，具体涉及一种基于无线充电技术的无轨电车。

背景技术

无轨电车是一种通常由架空接触电网供电、由电动机驱动、不依赖固定轨道行驶的道路公共交通工具(无轨电车是相对于采用电力驱动并在铁轨或钢轨轨道上行驶的有轨电车而言的，无轨是指没有铁轨或钢轨类轨道)。无轨电车相比较公共汽车具有节能环保、舒适卫生的优点，相比较有轨电车具有廉价灵活、车身轻量、易于爬坡的优点。常见的无轨电车分为两种，普通无轨电车和双动力源无轨电车。普通无轨电车没有配置辅助动力源，其受电杆脱离架空接触电网后会失去动力而停驶，所以普通无轨电车的受电杆不能脱离架空接触电网，故其只能按照既定路线行驶，灵活性较差，并且在没有专用车道的情况下，一旦接触电网发生事故，极易因大量普通无轨电车停驶造成严重的交通堵塞。而装备有动力蓄电池、超级电容器、柴油发电机的双动力源无轨电车则可临时在没有架空接触电网的路段实现离线行驶，虽然双动力源无轨电车能够离线行驶，但是其离线过程也只能是短暂的、应急性的，而不能长时间离线行驶，所以在接触电网发生事故时，双动力源无轨电车同样存在因大量停驶造成交通拥堵的情况。尤其一线城市公共交通环境下的无轨电车，极易发生严重堵塞。此外，在规划投资及城市景观上，无轨电车需要接触电网和整流变电站，其中接触电网需要架空走在各道路上方，大量占用城市空间，影响街道净空和美观。并且为了兼顾空中电网的有效连接，必须考虑到无轨电车受电杆与接触电网间的偏线距离要求，一般偏线距离国标规定无轨电车在不脱线的情况下能够偏离滑触线的最远距离为4.5米，在无轨电车行驶过程中，无轨电车一般没有独立路权，运行中易受到其他车辆和行人的影响，驾驶员为了避开其他车辆和行人的过程中会调整方向盘，但又受限于无轨电车的偏线距离要求，所以对驾驶员的驾驶能力要求很高。再有，当无轨电车受电杆意外断裂时，容易挂断接触电网的电线，电线有可能垂落地面，造成安全隐患。

发明内容

本发明针对传统的无轨电车灵活性较差、易造成交通堵塞、无法长时间离线行驶和因为设置接触电网和整流变电站占用城市空间、影响街道净空和美观以及对驾驶员要求过高还易造成安全隐患等问题提供了一种基于无线充电技术的无轨电车，通过设置特殊的无线充电装置——无线能量接收端和地下无线能量发射端，引入无线充电技术为无轨电车提供能量，整体结构简单、操控方便且安全性强，能够实现边行驶边实时充电，大大提高了充电效率，无线充电的发射端装置采用多个与地下外接电网连接的并排连续铺设的地下无线能量发射端，无需像传动电车一样在行驶路径上架空接触电网，维护了城市净空美观。本发明还提供了一种基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于无线充电技术的无轨电车，包括整车控制器以及依次连接的车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器，所述车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器均成对设置，所述整车控制器根据无轨电车实时信息对行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器进行控制，还包括成对设置并分别与电力电子变换器相连的无线能量接收端以及与各所述无线能量接收端相匹配并沿预设行驶路线路标并排连续铺设的地下无线能量发射端，各地下无线能量发射端均与地下外接电网相连，各所述无线能量接收端通过各地下无线能量发射端从地下外接电网获取无线电能，进而电力电子变换器将从无线能量接收端获得的无线电能的电压电流进行变换后传输给电动机转换成动能，电动机输出动能后再经行星齿轮减速器传输给车轮，实现无轨电车沿预设行驶路线路标行驶；

所述地下外接电网还设置有电力控制器，所述电力控制器与所述整车控制器之间进行无线通信，所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息反馈至电力控制器，所述电力控制器根据反馈信息调控各所述地下无线能量发射端的电压电流以分别调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小进而分别经电动机转换为动能传输给各车轮后控制无轨电车进入不同行驶工况。

优选地，各所述地下无线能量发射端均连接有一个变压器，各变压器也位于地下，各所述地下无线能量发射端通过各自连接的变压器独立接受所述电力控制器的调控。

优选地，各地下无线能量发射端均采用发射线圈，所述发射线圈设置为方形或矩形或圆形；所述无线能量接收端均采用接收线圈，所述发射线圈和接收线圈基于磁耦合谐振技术实现无线能量的收发。

优选地，上述基于无线充电技术的无轨电车还包括备用电源，所述备用电源储存无线充电时多余的电能且所述备用电源与车载的各部件相连用于在地下外接电网停电或故障时向各部件备用供电。

优选地，所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息包括但不限于车辆位置信息、当前车速、行驶时间信息、当前路况、当前行驶需求信息，车辆位置信息描述无轨电车当前处于的地下无线能量发射端及其坐标信息，当前车速结合行驶时间信息描述无轨电车即将驶过的地下无线能量发射端个数；

和/或，无轨电车的不同行驶工况包括但不限于加速行驶、减速行驶、差速转向行驶、制动停车。

一种基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法，应用于包括整车控制器以及依次连接的车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器的无轨电车的运行控制过程，所述车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器均成对设置，所述整车控制器根据无轨电车实时信息对行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器进行控制，在无轨电车上成对设置与电力电子变换器相连的无线能量接收端，在沿预设行驶路线路标正下方并排连续铺设与各所述无线能量接收端相匹配的地下无线能量发射端，将各地下无线能量发射端均与地下外接电网相连，各所述无线能量接收端通过各地下无线能量发射端从地下外接电网获取无线电能，利用电力电子变换器将从无线能量接收端获得的无线电能的电压电流变换后传输给电动机转换成动能，电动机输出动能后再经行星齿轮减速器传输给车轮，实现无轨电车沿预设行驶路线路标行驶；在地下外接电网上设置电力控制器且所述电力控制器与所述整车控制器之间进行无线通信，无轨电车行驶时，通过所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息反馈至电力控制器，然后所述电力控制器根据反馈信息调控各所述地下无线能量发射端的电压电流以分别调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小进而分别经电动机转换为动能传输给各车轮后控制无轨电车进入不同行驶工况。

优选地，各所述地下无线能量发射端均连接有一个同样位于地下的变压器，各所述地下无线能量发射端通过各自连接的变压器独立接受所述电力控制器的调控。

优选地，各地下无线能量发射端均采用发射线圈，所述发射线圈设置为方形或矩形或圆形；所述无线能量接收端均采用接收线圈，所述发射线圈和接收线圈基于磁耦合谐振技术实现无线能量的收发。

优选地，上述基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法还采用备用电源储存无线充电时多余的电能且所述备用电源与车载的各部件相连用于在地下外接电网停电或故障时向各部件备用供电.

优选地，所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息包括但不限于车辆位置信息、当前车速、行驶时间信息、当前路况、当前行驶需求信息，车辆位置信息描述无轨电车当前处于的地下无线能量发射端及其坐标信息，当前车速结合行驶时间信息描述无轨电车即将驶过的地下无线能量发射端个数；

和/或，无轨电车的不同行驶工况包括但不限于加速行驶、减速行驶、差速转向行驶、制动停车。

本发明的技术效果如下：

本发明涉及了一种基于无线充电技术的无轨电车，采用无线能量接收端和地下无线能量发射端实现无线能量收发，引入无线充电技术为无轨电车提供能量，能够实现边行驶边实时充电，大大提高了充电效率，此外无线充电装置的发射端是采用多个与地下外接电网连接的并排连续铺设的地下无线能量发射端，也就是沿着预设行驶线路路标在其对应的地下设置，改变了传统无轨电车必须在空中架设接触电网及安装整流变电站的设置方式，即无需像传动电车一样在行驶路径上架空接触电网，维护了城市净空美观，且通过沿预设行驶线路在地下设置充电设备的技术思路，完全解除了普通纯电动汽车对固定充电基础设施的依赖性，提高了无轨电车的适应性，且地下外接电网更不容易受到损伤破坏，安全性也得到提升，另外因为是沿预设行驶线路路标连续铺设的地下无线能量发射端，所以能够连续为行驶中的无轨电车充电，不再因无轨电车没电停驶而造成交通拥堵，实用性非常强；此外，所述地下外接电网还设置有电力控制器，电力控制器与车上的整车控制器相互配合工作，且电力控制器根据整车控制器的反馈信息调控各所述地下无线能量发射端的电压电流以分别调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小进而分别经电动机转换为动能传输给各车轮后控制无轨电车进入不同行驶工况，比如在汽车需要左转时利用电力控制器控制左侧地下无线能量发射端电压电流小于右侧地下无线能量发射端电压电流，也即控制左侧无线能量接收端接收的无线电能能量小于左侧无线能量接收端接收的无线电能能量，进而经发动机及行星齿轮减速器传动后，左侧车轮的转速要小于右侧车轮的转速，从而实现差速左转，利用地下外接电网的电力控制技术，能够有效调整车的工况，即由接收的电压电流物理参量就能抵电动机实现调速，从而控制车辆进入不同行驶工况，因此不需要驾驶员对车辆进行操控，只需要提前规划好行驶路径，预设好行驶路线路标，然后给电力控制器控制指令后即可在某种程度上实现车辆的无人驾驶，且本设计无需在车上安装传统的转向操控装置、制动操控装置等，有效实现车辆轻量化，并能承担更大载荷。

本发明还涉及了一种基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法，与基于无线充电技术的无轨电车相对应，即理解为实现其运行控制的方法，该方法通过在无轨电车上设置成对的无线能量接收端以及在预设行驶路线路标正下方并排连续铺设地下无线能量发射端且各地下无线能量发射端均与地下外接电网相连的方式，使得无轨电车在沿预设行驶路线行驶过程中能够实时进行无线充电，一方面大大提升了充电效率同时能够连续不断无线充电从而避免无轨电车大量停驶造成交通拥堵的情况，另一方面无需像传动电车一样在行驶路径上架空接触电网，维护了城市净空美观，且地下外接电网更不容易受到破坏，大大提升了整体安全性；此外，还利用地下设置的电力控制器根据整车控制器的反馈信息调控去各地下无线能量发射端的电压电流以分别调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小进而分别经电动机转换为动能传输给各车轮后控制无轨电车进入不同行驶工况，因此不需要驾驶员对车辆进行操控，只需要提前规划好行驶路线路标，然后给电力控制器控制指令后即可在某种程度上实现车辆的无人驾驶，能够有效调整车的工况，且本设计无需在车上安装传统的转向操控装置、制动操控装置等，有效实现车辆轻量化，并能承担更大载荷。

附图说明

图1：为本发明一种基于无线充电技术的无轨电车和其无线充电装置的结构示意图。

图2：为本发明一种基于无线充电技术的无轨电车的无线充电装置中地下无线能量发射端结构示意图。

图3a-3b：为本发明一种基于无线充电技术的无轨电车的无线充电装置的磁耦合谐振电路原理示意图和结构示意图。

图4：为本发明一种基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法的优选流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步对本发明进行详细说明。

本发明涉及了一种基于无线充电技术的无轨电车，如图1结构示意图所示，包括整车控制器以及依次连接的车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器，所述车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器均成对设置，所述整车控制器根据无轨电车实时信息对行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器进行控制，本设计重点在于该无轨电车还包括成对设置并分别与电力电子变换器相连的无线能量接收端以及与各所述无线能量接收端相匹配并沿预设行驶路线路标并排连续铺设的地下无线能量发射端，无线能量接收端位于车内，也就是位于地上位置，如图中阴影线表示地平面，无轨电车车身整体均位于地平面以上，图1中示出两个地下无线能量发射端，均位于阴影线表示的地平面以下，同时图2无线充电装置中地下无线能量发射端结构示意图更加清晰明确地展示了地下无线能量发射端的设置情况，如图所示，两列并排连续铺设的地下无线能量发射端沿预设行驶路线路标(预设行驶路线路标可以全路程设置，也可以在全路程中分段间隔设置，具体视实际应用场景情况设定，图2中仅以一段L型路线路标为例示出，进一步说明，所述两列并排连续铺设的地下无线能量发射端是以无轨电车行驶所经过的道路/预设行驶路线路标的中线为中心线而设置，同一排的两个地下无线能量发射端之间的距离等于无轨电车的轮距，能够完全保障两个地下无线能量发射端与位于无轨电车车身左右的两个无线能量接收端相对应)，各地下无线能量发射端均与地下外接电网相连，各所述无线能量接收端通过各地下无线能量发射端从地下外接电网获取无线电能，进而图1中的电力电子变换器将从无线能量接收端获得的无线电能的电压电流进行变换后传输给电动机转换成动能，电动机输出动能后再经行星齿轮减速器传输给车轮，实现无轨电车沿预设行驶路线路标行驶；如图2所示，所述地下外接电网还设置有电力控制器，所述电力控制器与所述整车控制器之间进行无线通信，所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息反馈至电力控制器，所述电力控制器根据反馈信息调控各所述地下无线能量发射端的电压电流，具体优选地各所述地下无线能量发射端均连接有一个变压器，各变压器也位于地下，各所述地下无线能量发射端通过各自连接的变压器独立接受所述电力控制器的调控，当某一地下无线能量发射端出现故障时，其他地下无线能量发射端不受干扰仍正常工作，电力控制器仍能通过调控该故障点相邻的地下无线能量发射端进行工作，确保***稳定性，所述电力控制器各所述地下无线能量发射端的电压电流从而分别调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小进而分别经电动机转换为动能传输给各车轮后控制无轨电车进入不同行驶工况，本发明采用无线能量接收端和地下无线能量发射端实现无线能量收发，引入无线充电技术为无轨电车提供能量，能够实现边行驶边实时充电，大大提高了充电效率，提升了有效的续驶里程，此外无线充电装置的发射端是采用多个与地下外接电网连接的并排连续铺设的地下无线能量发射端，也就是沿着预设行驶线路路标在其对应的地下设置，改变了传统无轨电车必须在空中架设接触电网及安装整流变电站的设置方式，即无需像传动电车一样在行驶路径上架空接触电网，维护了城市净空美观，且通过沿预设行驶线路在地下设置充电设备的技术思路，完全解除了普通纯电动汽车对固定充电基础设施的依赖性，提高了无轨电车的适应性，且地下外接电网更不容易受到损伤破坏，安全性也得到提升，另外因为是沿预设行驶线路路标连续铺设的地下无线能量发射端，所以能够连续为行驶中的无轨电车充电，不再因无轨电车没电停驶而造成交通拥堵，实用性非常强；此外，所述地下外接电网还设置有电力控制器，电力控制器与车上的整车控制器相互配合工作，且电力控制器根据整车控制器的反馈信息调控各所述地下无线能量发射端的电压电流以分别调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小进而分别经电动机转换为动能传输给各车轮后控制无轨电车进入不同行驶工况，比如在汽车需要左转时利用电力控制器控制左侧地下无线能量发射端电压电流小于右侧地下无线能量发射端电压电流，也即控制左侧无线能量接收端接收的无线电能能量小于左侧无线能量接收端接收的无线电能能量，进而经发动机及行星齿轮减速器传动后，左侧车轮的转速要小于右侧车轮的转速，从而实现差速左转，利用地下外接电网的电力控制技术，能够有效调整车的工况，即由接收的电压电流物理参量就能抵电动机实现调速，从而控制车辆进入不同行驶工况，因此不需要驾驶员对车辆进行操控，只需要提前规划好行驶路径，预设好行驶路线路标，然后给电力控制器控制指令后即可在某种程度上实现车辆的无人驾驶，且本设计无需在车上安装传统的转向操控装置、制动操控装置等，有效实现车辆轻量化，并能承担更大载荷，整体能量来源来自地下外接电网供电，减少了花式燃料燃烧，真正实现零排放，减少污染，有利于环境保护，当然本发明提出的无轨电车相比较于普通电动汽车，一次投资后基本不需要太多维护，也就是维护费用相对很低，节省了经济成本。

优选地，各地下无线能量发射端均采用发射线圈，所述发射线圈设置为方形或矩形或圆形，图2中各地下无线能量发射端优选均采用圆形的、大小相同的发射线圈，优选地，各发射线圈通过各自连接的变压器独立接受所述电力控制器的调控，也即电力控制器通过每个发射线圈自带的变压器调节每个发射线圈的电压(地下外接电网对每个发射线圈提供的电压分别随时间动态变化)，从而使得各发射线圈发射不同频率的磁场，从而改变各无线能量接收端的感应电压，即调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小；所述无线能量接收端均采用接收线圈，同样的，接收线圈与发射线圈同步设置为方形或矩形或圆形，所述发射线圈和接收线圈基于磁耦合谐振技术实现无线能量的收发，如图3a-3b的磁耦合谐振电路原理示意图和结构示意图所示，初级侧表示无线能量发射端，次级侧表示无线能量接收端，初级侧包括交流电源、整流电路、逆变电路和谐振器及初级侧的控制单元，次级侧包括谐振器、整流电路、直流变换电路和直流负载及次级侧的控制单元，初级侧的谐振器可以理解为无线能量发射端，次级侧的谐振器理解为无线能量接收端，二者通过谐振耦合原理进行无线能量传输，其相对应的磁耦合谐振模型如图3b的结构示意图所示(图中以单个无线能量发射端为例)，Ud表示初级侧的交流电源，实际为电力控制器对单个地下无线能量发射端提供的初始电压，Q1、Q2、Q3、Q4四个开关管组成全桥逆变电路，g1、g2、g3、g4相对应为Q1、Q2、Q3、Q4四个开关管的控制信号，一般情况下Q1、Q4同时导通或Q2、Q3同时导通，其输出逆变电压为U1，即为实际加在单个地下无线能量发射端两端的电压，C1、C2分别表示地下无线能量发射端和无线能量接收端的谐振电容，R1、R2分别为地下无线能量发射端和无线能量接收端采用的线圈自身内阻，RL表示次级侧的直流负载，M为初级次级两侧的线圈互感值，此模型磁耦合谐振性能优化，能够保证无线能量传输的效率。

所述基于无线充电技术的无轨电车优选还包括如图1所示的备用电源(也可理解为蓄电池)，所述备用电源(蓄电池)储存无线充电时多余的电能且所述备用电源与车载的各部件(如整车控制器、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器各部件)相连用于在地下外接电网停电或故障时向各部件备用供电，以保障无轨电车的正常运行，当地下外接电网停电时，备用电源(蓄电池)中储存的电能，按照整车控制器上已保存的预设形式路径的行驶能量需求发送给电力电子变换器，电力电子变换器调整电压电流之后将电能供给电动机，经过整车控制器和电力电子变换器的协同控制，从而保障在停电状态下无轨电车仍能保持正常行驶。

优选地，所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息包括但不限于车辆位置信息、当前车速、行驶时间信息、当前路况、当前行驶需求信息，车辆位置信息比如GPS信息描述无轨电车当前处于的地下无线能量发射端及其坐标信息，可以准确描述无轨电车行驶在某个发射线圈上或者某个发射线圈附近，为电力控制器提供准确的发射线圈坐标(指发射线圈在整个***装置中的平面坐标，比如以行驶起始线与道路中线的交叉点为原点建立平面坐标系，每个发射线圈有且仅有一个坐标)，当前车速结合行驶时间信息描述无轨电车即将驶过的地下无线能量发射端个数，即描述无轨电车未来某一时间段内将要行驶过的发射线圈数以确定需要被电力控制器调控的发射线圈个数，此外被调控调压的发射线圈的个数还与发射线圈的尺寸有关，在同样车速下，大尺寸发射线圈对应的需调压的个数就要小于小尺寸发射线圈对应的需调压的个数，利用数学表达式表达如下：

式中：N为需调压的发射线圈个数，υ为当前车速；t为行驶时间信息，也可理解为控制时间步长，即控制***介入的时间间隔；L为发射线圈之间间隔与单个发射线圈列向直径或边长的总长度；和/或，无轨电车的不同行驶工况包括但不限于加速行驶、减速行驶、差速转向行驶、制动停车，地下外接电网会通过电力控制器根据当前车速υ、未来轨迹、充电效率μ、地下无线能量发射端升压比η1、无线能量接收端降压比η2及受电电压限值去计算被调压的发射线圈个数N和对应发射线圈的端电压U_发射、对应接收线圈的端电压U_接收、和升压降压比，U_M为电动机电压、P_M为电动机的所需功率，各数学表达为：

U_发射＝μ×U_接收 (3)

U_发射＝U₁×η₁＝|U_d|×η₁ (4)

由此可以得到发射线圈、接收线圈的电压，进一步举例说明，假如所述的无轨电车构型为前驱车，即两个前车轮为驱动轮，同时本发明的其他结构均位于无轨电车左前轮与右前轮相应部位，当无轨电车需要加速时，利用电力控制器调控地面下的两列发射线圈的电压同时增大，使无线能量接收端的接收线圈的感应电压也随之增大，从而实现对电动机的加速，最终实现无轨电车的加速行驶，当无轨电车需要减速或制动时，利用电力控制器调控地面下的两列发射线圈的电压同时减小甚至为零或者为负，使无线能量接收端的接收线圈的的感应电压也随之减小实现对电动机的降速，最终实现无轨电车的减速行驶或制动，当无轨电车需要转向时，利用电力控制器调控地面下的两列发射端线圈出现电压差，电压大的一列感应电压大，对应的无轨电车的该方向驱动轮速度大，反之电压小的一列感应电压小，对应无轨电车的该方向驱动轮速度小，如此两前车轮出现速度差，从而实现车辆的转向，结合图3b的模型示意图，当无轨电车行驶过程中如需加速，则Q1、Q4开关管同时导通，Q2、Q3开关管关断，再通过增加发射端升压比或减小接收端降压比或两者同时进行可实现控制加速，如需减速，则使Q2、Q3开关管同时导通，Q1、Q4开关管关断，再通过减小发射端升压比或增大接收端降压比或两者同时进行可实现控制减速，如需转向行驶或差速转向，则首先判断是在加速过程还是在减速过程，控制相应的开关管导通或关断，再通过对左侧、右侧中的一侧增加发射端升压比或减小接收端降压比或两者同时进行，或对另一侧减小发射端升压比或增大接收端降压比或两者同时进行，通过造成同一并排中左右两车轮接收线圈的感应电压差，从而间接控制左右两个电动机的转速差，实现左右车轮差速转向。

本发明还涉及了一种基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法，应用于包括整车控制器以及依次连接的车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器的无轨电车的运行控制过程中，所述车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器均成对设置，所述整车控制器根据无轨电车实时信息对行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器进行控制，该控制方法与基于无线充电技术的无轨电车相对应，即理解为实现其运行控制的方法，如图4优选流程图所示，首先在无轨电车上成对设置与电力电子变换器相连的无线能量接收端，在沿预设行驶路线路标正下方并排连续铺设与各所述无线能量接收端相匹配的地下无线能量发射端，其中预设行驶路线路标可以全路程设置，也可以在全路程中分段间隔设置，具体视实际应用场景情况设定，进一步说明，所述两列并排连续铺设的地下无线能量发射端是以无轨电车行驶所经过的道路/预设行驶路线路标的中线为中心线而设置，同一排的两个地下无线能量发射端之间的距离等于无轨电车的轮距，能够完全保障两个地下无线能量发射端与位于无轨电车车身左右的两个无线能量接收端相对应，将各地下无线能量发射端均与地下外接电网相连，各所述无线能量接收端通过各地下无线能量发射端从地下外接电网获取无线电能，利用电力电子变换器将从无线能量接收端获得的无线电能的电压电流变换后传输给电动机转换成动能，电动机输出动能后再经行星齿轮减速器传输给车轮，实现无轨电车沿预设行驶路线路标行驶；在地下外接电网上设置电力控制器且所述电力控制器与所述整车控制器之间进行无线通信，无轨电车行驶时，通过所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息反馈至电力控制器，然后所述电力控制器根据反馈信息调控各所述地下无线能量发射端的电压电流以分别调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小进而分别经电动机转换为动能传输给各车轮后控制无轨电车进入不同行驶工况，本步骤与上一步骤交叉同步进行，以最终实现无轨电车沿预设行驶路线路标安全有效地行驶，该方法通过在无轨电车上设置成对的无线能量接收端以及在预设行驶路线路标正下方并排连续铺设地下无线能量发射端且各地下无线能量发射端均与地下外接电网相连的方式，使得无轨电车在沿预设行驶路线行驶过程中能够实时进行无线充电，一方面大大提升了充电效率、提升了有效的续驶里程同时能够连续不断无线充电从而避免无轨电车大量停驶造成交通拥堵的情况，另一方面无需像传动电车一样在行驶路径上架空接触电网，维护了城市净空美观，且地下外接电网更不容易受到破坏，大大提升了整体安全性；此外，还利用地下设置的电力控制器根据整车控制器的反馈信息调控去各地下无线能量发射端的电压电流以分别调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小进而分别经电动机转换为动能传输给各车轮后控制无轨电车进入不同行驶工况，因此不需要驾驶员对车辆进行操控，只需要提前规划好行驶路线路标，然后给电力控制器控制指令后即可在某种程度上实现车辆的无人驾驶，能够有效调整车的工况，且本设计无需在车上安装传统的转向操控装置、制动操控装置等，有效实现车辆轻量化，并能承担更大载荷。

优选地，各所述地下无线能量发射端均连接有一个同样位于地下的变压器，各所述地下无线能量发射端通过各自连接的变压器独立接受所述电力控制器的调控，当某一地下无线能量发射端出现故障时，其他地下无线能量发射端不受干扰仍正常工作，电力控制器仍能通过调控该故障点相邻的地下无线能量发射端进行工作，确保***稳定性。

优选地，各地下无线能量发射端均采用发射线圈，所述发射线圈设置为方形或矩形或圆形，优选地，各发射线圈通过各自连接的变压器独立接受所述电力控制器的调控，也即电力控制器通过每个发射线圈自带的变压器调节每个发射线圈的电压(地下外接电网对每个发射线圈提供的电压分别随时间动态变化)，从而使得各发射线圈发射不同频率的磁场，从而改变各无线能量接收端的感应电压，即调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小；所述无线能量接收端均采用接收线圈，同样的，接收线圈与发射线圈同步设置为方形或矩形或圆形，所述发射线圈和接收线圈基于磁耦合谐振技术实现无线能量的收发，性能优化，能够保证无线能量传输的效率。

所述基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法优选还采用备用电源(也可理解为蓄电池)储存无线充电时多余的电能且所述备用电源(蓄电池)与车载的各部件相连用于在地下外接电网停电或故障时向各部件备用供电，以保障无轨电车的正常运行，当地下外接电网停电时，备用电源(蓄电池)中储存的电能，按照整车控制器上已保存的预设形式路径的行驶能量需求发送给电力电子变换器，电力电子变换器调整电压电流之后将电能供给电动机，经过整车控制器和电力电子变换器的协同控制，从而保障在停电状态下无轨电车仍能保持正常行驶。

优选地，所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息包括但不限于车辆位置信息、当前车速、行驶时间信息、当前路况、当前行驶需求信息，车辆位置信息比如GPS信息描述无轨电车当前处于的地下无线能量发射端及其坐标信息，可以准确描述无轨电车行驶在某个发射线圈上或者某个发射线圈附近，为电力控制器提供准确的发射线圈坐标(指发射线圈在整个***装置中的平面坐标，比如以行驶起始线与道路中线的交叉点为原点建立平面坐标系，每个发射线圈有且仅有一个坐标)，当前车速结合行驶时间信息描述无轨电车即将驶过的地下无线能量发射端个数，即描述无轨电车未来某一时间段内将要行驶过的发射线圈数以确定需要被电力控制器调控的发射线圈个数，此外被调控调压的发射线圈的个数还与发射线圈的尺寸有关，在同样车速下，大尺寸发射线圈对应的需调压的个数就要小于小尺寸发射线圈对应的需调压的个数，具体个数根据实际场景进行计算；和/或，无轨电车的不同行驶工况包括但不限于加速行驶、减速行驶、差速转向行驶、制动停车，当无轨电车需要加速时，利用电力控制器调控地面下的两列发射线圈的电压同时增大，使无线能量接收端的接收线圈的感应电压也随之增大，从而实现对电动机的加速，最终实现无轨电车的加速行驶，当无轨电车需要减速或制动时，利用电力控制器调控地面下的两列发射线圈的电压同时减小甚至为零或者为负，使无线能量接收端的接收线圈的的感应电压也随之减小实现对电动机的降速，最终实现无轨电车的减速行驶或制动，当无轨电车需要转向时，利用电力控制器调控地面下的两列发射端线圈出现电压差，电压大的一列感应电压大，对应的无轨电车的该方向驱动轮速度大，反之电压小的一列感应电压小，对应无轨电车的该方向驱动轮速度小，如此两前车轮出现速度差，从而实现车辆的转向。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (8)

1.一种基于无线充电技术的无轨电车，包括整车控制器以及依次连接的车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器，所述车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器均成对设置，所述整车控制器根据无轨电车实时信息对行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器进行控制，其特征在于，还包括成对设置并分别与电力电子变换器相连的无线能量接收端以及与各所述无线能量接收端相匹配并沿预设行驶路线路标并排连续铺设的地下无线能量发射端，各地下无线能量发射端均与地下外接电网相连，各所述无线能量接收端通过各地下无线能量发射端从地下外接电网获取无线电能，进而电力电子变换器将从无线能量接收端获得的无线电能的电压电流进行变换后传输给电动机转换成动能，电动机输出动能后再经行星齿轮减速器传输给车轮，实现无轨电车沿预设行驶路线路标行驶；

所述地下外接电网还设置有电力控制器，所述电力控制器与所述整车控制器之间进行无线通信，所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息反馈至电力控制器，所述电力控制器根据反馈信息调控各所述地下无线能量发射端的电压电流以分别调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小进而分别经电动机转换为动能传输给各车轮后控制无轨电车进入不同行驶工况；各所述地下无线能量发射端均连接有一个变压器，各变压器也位于地下，各所述地下无线能量发射端通过各自连接的变压器独立接受所述电力控制器的调控。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线充电技术的无轨电车，其特征在于，各地下无线能量发射端均采用发射线圈，所述发射线圈设置为方形或矩形或圆形；所述无线能量接收端均采用接收线圈，所述发射线圈和接收线圈基于磁耦合谐振技术实现无线能量的收发。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线充电技术的无轨电车，其特征在于，还包括备用电源，所述备用电源储存无线充电时多余的电能且所述备用电源与车载的各部件相连用于在地下外接电网停电或故障时向各部件备用供电。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线充电技术的无轨电车，其特征在于，所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息包括但不限于车辆位置信息、当前车速、行驶时间信息、当前路况、当前行驶需求信息，车辆位置信息描述无轨电车当前处于的地下无线能量发射端及其坐标信息，当前车速结合行驶时间信息描述无轨电车即将驶过的地下无线能量发射端个数；

和/或，无轨电车的不同行驶工况包括但不限于加速行驶、减速行驶、差速转向行驶、制动停车。

5.一种基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法，应用于包括整车控制器以及依次连接的车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器的无轨电车的运行控制过程，所述车轮、行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器均成对设置，所述整车控制器根据无轨电车实时信息对行星齿轮减速器、电动机和电力电子变换器进行控制，其特征在于，在无轨电车上成对设置与电力电子变换器相连的无线能量接收端，在沿预设行驶路线路标正下方并排连续铺设与各所述无线能量接收端相匹配的地下无线能量发射端，将各地下无线能量发射端均与地下外接电网相连，各所述无线能量接收端通过各地下无线能量发射端从地下外接电网获取无线电能，利用电力电子变换器将从无线能量接收端获得的无线电能的电压电流变换后传输给电动机转换成动能，电动机输出动能后再经行星齿轮减速器传输给车轮，实现无轨电车沿预设行驶路线路标行驶；在地下外接电网上设置电力控制器且所述电力控制器与所述整车控制器之间进行无线通信，无轨电车行驶时，通过所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息反馈至电力控制器，然后所述电力控制器根据反馈信息调控各所述地下无线能量发射端的电压电流以分别调控各无线能量接收端接收到的无线电能大小进而分别经电动机转换为动能传输给各车轮后控制无轨电车进入不同行驶工况；各所述地下无线能量发射端均连接有一个同样位于地下的变压器，各所述地下无线能量发射端通过各自连接的变压器独立接受所述电力控制器的调控。

6.根据权利要求5所述的一种基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法，其特征在于，各地下无线能量发射端均采用发射线圈，所述发射线圈设置为方形或矩形或圆形；所述无线能量接收端均采用接收线圈，所述发射线圈和接收线圈基于磁耦合谐振技术实现无线能量的收发。

7.根据权利要求5所述的一种基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法，其特征在于，还采用备用电源储存无线充电时多余的电能且所述备用电源与车载的各部件相连用于在地下外接电网停电或故障时向各部件备用供电。

8.根据权利要求5所述的一种基于无线充电技术的无轨电车的运行控制方法，其特征在于，所述整车控制器采集无轨电车当前运行信息包括但不限于车辆位置信息、当前车速、行驶时间信息、当前路况、当前行驶需求信息，车辆位置信息描述无轨电车当前处于的地下无线能量发射端及其坐标信息，当前车速结合行驶时间信息描述无轨电车即将驶过的地下无线能量发射端个数；

和/或，无轨电车的不同行驶工况包括但不限于加速行驶、减速行驶、差速转向行驶、制动停车。

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