CN103683521A - 激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统 - Google Patents

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一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，包括发射部分：无线充电柜(1)、定位标杆(2)、超声纵向定位装置(3)、激光横向定位装置(4)、电驱纵向移动定位机构(5)、电驱横向移动定位机构(6)、智能对接升降定位装置(7)、对接信息综合传感器(8)、感应发射装置(9)和滑动底座(10)所组成；接收部分包括感应接收装置(11)、数码定位靶标(12)、整流输出配电装置(13)和电量显示屏(14)所组成，这种系统装有激光自动定位和智能自动对接装置，可以使司机在车位停车后无线充电时不用寻找无线充电准确位置，只要把车同平时一样开到停车位上既可实现高效率的无线充电，具有省心省力，充电效率高，高频泄漏小的优点。

Description

激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统
技术领域
本发明涉及电动汽车无线充电技术应用领域，特别是关于一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统。
背景技术
电动汽车无线充电技术一直是世界各国汽车行业致力研究解决的高端课题之一，日本及欧美各国近几年来陆续推出了几种无线充电的新产品上市，但迄今为止，真正商业化运行的无线充电产品却未曾有过可靠的报导或成为实用成功的示范案例，究其原因，无线充电产品叫好不叫座的因素很多，但主要归纳为以下几个方面：一是无线充电产品转接效率偏低，损耗较大，一般全程能量转换效率在85％左右，这在小功率充电用品上看不出什么，但在2000w的电动汽车充电上损耗300w是大家比较难以接受的一种浪费，况且损耗电能转换成很大的热量还要设法散热，又进一步增加了电耗；二是现有的电磁感应充电技术要求收发线圈要对准才能保证充电效率，但在实际应用中司机很难一次性对准无线充电收发装置，反复矫正肯定无法接受，也失去了无线充电便利的优势；三是无线充电是高频辐射对接充电，难免会有高频泄漏，容易造成对周围环境的干扰，综上所述，如果不能够完善解决上述弊端，无线充电技术将难以在实际生活中大面积推广应用。
发明内容
本发明提供了一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，这种系统装有激光自动定位和智能自动对接装置，可以使司机在车位停车后无线充电时不用寻找无线充电准确位置，只要把车同平时一样开到停车位上既可实现高效率的无线充电，具有省心省力，充电效率高，高频泄漏小的优点。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，包括发射部分：无线充电柜、定位标杆、超声纵向定位装置、激光横向定位装置、电驱纵向移动定位机构、电驱横向移动定位机构、智能对接升降定位装置、对接信息综合传感器、感应发射装置和滑动底座所组成；接收部分包括感应接收装置、数码定位靶标、整流输出配电装置和电量显示屏所组成，其特征在于：发射部分超声纵向定位装置、激光横向定位装置、电驱纵向移动定位机构、电驱横向移动定位机构、智能对接升降定位装置、对接信息综合传感器、感应发射装置7个部分全部安装在定位标杆的滑动底座上面，组成一套完整的激光定位智能对接无线充电发射系统；接收部分的感应接收装置、数码定位靶标和整流输出配电装置三个部分全部安装在汽车前、后端底部的两轮之间，电量显示屏安装在驾驶室内，以上四个部分共同组成一套完整的激光定位、智能对接无线充电感应接收系统。
所述的超声纵向定位装置包括超声波收发探头，工作频率38KC，与配备的测距电路相组合，测定出发射系统与接收系统之间的纵向距离，然后将测量数据传送到无线充电柜里的智能控制电路，输出相应的控制指令信号，引导电驱纵向移动定位机构带动感应发射装置纵向移动，对准安装在车底的感应接收装置。
所述的激光横向定位装置包括激光发射器与复眼结构光电接收器，当寻找接收装置位置时，激光发射器发出一束调制激光，在感应接收装置上的数码定位靶标将激光反射后由复眼结构光电接收器进行接收，确定左右相对位置误差，将信号数据传递给智能控制电路，由智能控制电路发出指令引导发射系统对准接收系统。
所述的电驱纵向移动定位机构安装在滑动底座的上面，包括步进电机和传动部件，加电时步进电机转动，在智能控制电路的指令下带动传动部件传递动力使滑动底座在定位标杆上面做前后纵向相对运动，寻找对准接收系统。
所述的电驱横向移动定位机构安装在滑动底座的上面，包括步进电机和传动部件，加电时步进电机转动，在智能控制电路的指令下带动传动部件传递动力使滑动底座在定位标杆上面做左右横向相对运动，使感应发射装置对准接收系统。
所述的智能对接升降定位装置包括步进电机和传动部件，最上端安装感应发射装置，感应发射装置中心装有对接信息综合传感器，上述各部分组装为一个整体，安装在滑动底座的中间部位，加电工作时在智能控制电路的指令下步进电机驱动传动部件做升降运动，完成无线充电收发装置智能对接充电过程。
所述的对接信息综合传感器包括磁敏传感器，压力传感器和激光传感器三个单元检测电路组成，在无线充电收发装置智能升降对接过程中分别起到判别对接方位，判定对接程度和判别对接中心定位准确度的智能化操作信息信号提供作用。
所述的感应发射装置包括感应发射线圈，大口径高频磁盒和散热风扇所组成，线圈直径65-300mm，电感量10-100微亨，采用φ0.31mmX18股高强度漆包线绕制，输出功率1500-5000W，负责将无线充电柜高频电缆输送过来的高频电流辐射出去。
所述的无线充电柜包括AD电源变换、智能控制电路、高频功率振荡输出三大单元部分所组成。
所述的感应接收装置包括感应接收线圈、大口径高频磁盒和配谐电容所组成，感应接收线圈直径65-300mm，电感量10-100微亨，采用φ0.31mmX18股高强度漆包线绕制，各项电气参数与感应发射线圈工作频率相匹配，中心谐振接收频率与发射频率相一致，获得最大功率耦合系数。
所述的数码定位靶标采用标有数字方位条形码的微晶反射镜面薄膜制作，尺寸200×40mm，贴在车底的无线感应接收装置正前方，其作用是将激光横向定位装置发射的激光束接收并搭载调制数码方位信息后再反馈回去，通过复眼结构光电接收器对反射接收的条码方位信息进行解读判别，发出指示方位的位移信号输送到智能控制电路，由智能控制电路给电驱横向移动定位机构发出相应的位移控制指令，调整方位使无线感应发射装置对准无线感应接收装置。
所述的整流输出配电装置包括大功率高频整流二极管、稳压电路和充电过程智能控制电路所组成。
所述的电量显示屏采用液晶显示屏，安装在驾驶室内，向驾驶员指示充放电量的情况及按现有电量可以行驶的公里数值。
本发明产生的有益效果：本发明提供了一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，使用这种充电装置，司机停车充电时不用寻找充电的准确位置，激光定位装置会自动寻找接收装置实现智能充电对接，进行方便省时的高效无线充电，具有充电效率高，无线泄漏小的特点，具有一定的实用意义。结合附图可以对本发明的实施例加以详细的说明
附图说明
图1是本发明的发射系统结构示意图
图2是本发明的接收系统结构示意图
图3是本发明的发射系统工作电原理方框图
图4是本发明的接收系统工作电原理方框图
图5是本发明的使用过程示意图
图中1无线充电柜2定位标杆3超声纵向定位装置4激光横向定位装置5电驱纵向移动定位机构6电驱横向移动定位机构7智能对接升降定位装置8对接信息综合传感器9感应发射装置10滑动底座11感应接收装置12数码定位靶标13整流输出配电装置14电量显示屏
具体实施方式
从图1图2中知，本发明一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，包括无线充电柜(1)、定位标杆(2)、超声纵向定位装置(3)、激光定位装置(4)、电驱纵向移动定位机构(5)、电驱横向移动定位机构(6)、智能对接升降定位装置(7)、对接信息综合传感器(8)、感应发射装置(9)、滑动底座(10)、感应接收装置(11)、数码定位靶标(12)、整流输出配电装置(13)、电量显示屏(14)组成，其生产装配工艺流程如下：a.将焊接调试好的A/D电源变换电路、智能控制电路和高频功率振荡输出三大电路基板组合安装在无线充电柜(1)内，插接牢固各电路板之间的电气接线插件；b.将超声纵向定位装置(3)、激光横向定位装置(4)、电驱纵向移动定位机构(5)、电驱横向移动定位机构(6)、智能对接升降定位装置(7)、对接信息综合传感器(8)、感应发射装置(9)顺序安装在滑动底座(10)上，组合完毕后安装在定位标杆(2)的导槽内，将无线充电柜(1)内引出的高频功率电缆线连接到感应发射装置(9)的接口内，完成感应发射系统的组装；c.将感应接收装置(11)和整流输出配电装置(10)按照下上顺序组装成为一体，再把定位靶标(9)安装在感应接收装置(13)按照上下顺序组装成为一体，再把数码定位靶标(12)安装在感应接收装置(11)的前方侧面，安装在汽车底部的前、后端，完成感应接收系统的组装；d.将以上收发系统分别安装在汽车前端底部及车库停车位的前端，完成系统的实际应用准备。
参照图3图4图5，本发明激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统的工作原理和使用方法叙述如下：当司机将安装了本无线感应充电接收系统的电动汽车开到车库停车位时，无需精确对准划定的停车线内，如同往常一样将车前行到前轮轻触到定位标杆(2)时将车停住即可下车走人。此时，超声纵向定位装置(3)与激光横向定位装置(4)同时启动，向前方发出38KC超声波束，探测与前方感应接收装置的相对距离并将探测数据处理后送至无线充电柜(1)内的智能控制电路做出纵深距离判断，并发出指令给电机纵向移动定位机构(5)，带动无线感应发射装置向车底的无线感应接收装置方向移动；同时，激光横向定位装置(4)在无线充电柜(1)内智能控制电路的指令下向前方发出调制激光束，电驱横向移动定位机构(6)沿着定位标杆(2)左右移动寻找数码定位靶标(12)，当激光横向定位装置发射的调制光束照射到数码定位靶标(12)时，激光横向定位装置上面安装的复眼式光电接收器件检测接收到包含了方位数码标志的反射回波，经智能控制电路计算确定出感应发射装置(9)与感应接收装置(11)之间在横向方位上的准确重合位置，控制电驱横向移动定位机构(6)在定位标杆上横向移动将感应发射装置(9)拖动到与感应接收装置(11)相横向吻合的准确位置，横向定位结束；此时，智能对接升降定位装置(7)开始工作，内置的步进电机转动将感应发射装置(9)向上托起，对接信息综合感应器(8)利用磁敏元件、压敏元件和红外激光束精确监控对接过程，当无线感应发射装置(9)与无线感应接收装置(11)对接至3mm间隙时，磁敏元件发出停升信号经智能控制电路解析后停止智能对接升降定位装置(7)的上升，装置开始充电，当磁敏元件失去效用时，智能对接升降定位装置(7)如果继续上升，压敏元件受到收发装置挤压后发出危险信号，智能控制电路发出指令停机，防止了收发装置可能造成的挤压损毁，充电结束后，安装在感应接收装置(11)上的红外线激光管向下发出停止充电信号，被感应发射装置(9)上面安装的红外接收器件所接收，经智能控制电路解读后控制无线振荡功率输出电路停止充电，此后感应发射装置自动下降到起始位置。
温敏元件R安装在无线感应发射装置(9)的内侧，当线圈工作温度超过60℃时，装置下面安装的散热风扇开始工作，对收发装置线圈进行通风散热，保障设备的正常工作，电量显示屏(14)安装在电动汽车驾驶室内，司机可以通过显示屏随时了解充电过程和电量高低的程度。

Claims (13)

1.一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，包括发射部分：无线充电柜(1)、定位标杆(2)、超声纵向定位装置(3)、激光横向定位装置(4)、电驱纵向移动定位机构(5)、电驱横向移动定位机构(6)、智能对接升降定位装置(7)、对接信息综合传感器(8)、感应发射装置(9)和滑动底座(10)所组成；接收部分包括感应接收装置(11)、数码定位靶标(12)、整流输出配电装置(13)和电量显示屏(14)所组成，其特征在于：发射部分超声纵向定位装置(3)、激光横向定位装置(4)、电驱纵向移动定位机构(5)、电驱横向移动定位机构(6)、智能对接升降定位装置(7)、对接信息综合传感器(8)、感应发射装置(9)共7个部分全部安装在定位标杆(2)的滑动底座(10)上面，组成一套完整的激光定位智能对接无线充电发射系统；接收部分的感应接收装置(11)、数码定位靶标(12)和整流输出配电装置(13)三个部分全部安装在汽车前、后端底部的两轮之间，电量显示屏(14)安装在驾驶室内，以上四个部分共同组成一套完整的激光定位、智能对接无线充电感应接收系统。
2.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：超声纵向定位装置(3)包括超声波收发探头，工作频率38KC，与配备的测距电路相组合，测定出发射系统与接收系统之间的纵向距离，然后将测量数据传送到无线充电柜里(1)的智能控制电路，输出相应的控制指令信号，引导电驱纵向移动定位机构(5)带动感应发射装置(9)纵向移动，对准安装在车底的感应接收装置(11)。
3.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：激光横向定位装置(4)包括激光发射器与复眼结构光电接收器，当寻找接收装置位置时，激光发射器发出一束调制激光，在感应接收装置(11)上的数码定位靶标(12)将激光反射后由复眼结构光电接收器进行接收，确定左右相对位置误差，将信号数据传递给智能控制电路，由智能控制电路发出指令引导发射系统对准接收系统。
4.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：电驱纵向移动定位机构(6)安装在滑动底座(10)的上面，包括步进电机和传动部件，加电时步进电机转动，在智能控制电路的指令下带动传动部件传递动力使滑动底座(10)在定位标杆上面做前后纵向相对运动，寻找对准接收系统。
5.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：电驱横向移动定位机构(6)安装在滑动底座(10)的上面，包括步进电机和传动部件，加电时步进电机转动，在智能控制电路的指令下带动传动部件传递动力使滑动底座(10)在定位标杆上面做左右横向相对运动，使感应发射装置(3)对准接收系统。
6.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：智能对接升降定位装置(7)包括步进电机和传动部件，最上端安装感应发射装置(9)，感应发射装置(9)中心装有对接信息综合传感器(8)，上述各部分组装为一个整体，安装在滑动底座(10)的中间部位，加电工作时在智能控制电路的指令下步进电机驱动传动部件做升降运动，完成无线充电收发装置智能对接充电过程。
7.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：对接信息综合传感器(8)包括磁敏传感器，压力传感器和激光传感器三个单元检测电路组成，在无线充电收发装置智能升降对接过程中分别起到判别对接方位，判定对接程度和判别对接中心定位准确度的智能化操作信息信号提供作用。
8.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：感应发射装置(9)包括感应发射线圈，大口径高频磁盒和散热风扇所组成，线圈直径65-300mm，电感量10-100微亨，采用φ0.31mmX18股高强度漆包线绕制，输出功率1500-5000W，负责将无线充电柜高频电缆输送过来的高频电流辐射出去。
9.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：无线充电柜(1)包括AD电源变换、智能控制电路、高频功率振荡输出三大单元部分所组成。
10.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：感应接收装置(11)包括感应接收线圈、大口径高频磁盒和配谐电容所组成，感应接收线圈直径65-300mm，电感量10-100微亨，采用φ0.31mmX18股高强度漆包线绕制，各项电气参数与感应发射线圈工作频率相匹配，中心谐振接收频率与发射频率相一致，获得最大功率耦合系数。
11.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：数码定位靶标(12)采用标有数字方位条形码的微晶反射镜面薄膜制作，尺寸200×40mm，贴在车底的无线感应接收装置(9)正前方，其作用是将激光横向定位装置发射(4)的激光束接收并搭载调制数码方位信息后再反馈回去，通过复眼结构光电接收器对反射接收的条码方位信息进行解读判别，发出指示方位的位移信号输送到智能控制电路，由智能控制电路给电驱横向移动定位机构(5)发出相应的位移控制指令，调整方位使无线感应发射装置(9)对准无线感应接收装置(11)。
12.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：整流输出配电装置(13)包括大功率高频整流二极管、稳压电路和充电过程智能控制电路所组成。
13.根据权利要求1所述的一种激光定位智能对接电动汽车无线充电收发系统，其特征在于：电量显示屏(14)采用液晶显示屏，安装在驾驶室内，向驾驶员指示充放电量的情况及按现有电量可以行驶的公里数值。
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