CN104779715A - 基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法 - Google Patents

基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104779715A
CN104779715A CN201510133019.8A CN201510133019A CN104779715A CN 104779715 A CN104779715 A CN 104779715A CN 201510133019 A CN201510133019 A CN 201510133019A CN 104779715 A CN104779715 A CN 104779715A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power supply
coil
energy receiver
radius
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510133019.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104779715B (zh
Inventor
张镇
刘阳
王江
邓斌
魏熙乐
于海涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201510133019.8A priority Critical patent/CN104779715B/zh
Publication of CN104779715A publication Critical patent/CN104779715A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104779715B publication Critical patent/CN104779715B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法，该方法步骤是初步确定能量接收器所处的范围；进一步确定能量接收器所处的区域；缩小能量接收器的所处的区域面积直至满足预定定位面积的要求；直至满足预定的定位面积要求用到的圆相互重叠的区域就是能量接收器的所处的位置，这个位置信息将为优化能量传输的效果提供依据。本方法的效果是用于无线能量传输系统不需要增加额外的设备与通信协议，不会受到无线能量传输系统中高频电磁场的干扰，降低了系统的复杂性与成本，能够方便可靠地自动为WPT系统获得能量接收器的位置信息，为改变供电线圈与能量接收器之间相对位置以优化能量传输的效果提供依据。

Description

基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法
技术领域
本发明涉及无线能量传输领域，是一种基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法。
背景技术
定位技术在各种应用中显示出重要的意义，尤其是对于多目标无线充电系统和基于无线能量传输的分布式能量管理系统，供电线圈与能量接收器之间的相对位置会显著地影响能量传输的效率。现有定位技术如GPS、蓝牙、Wi‐Fi、iBeacons等，也能够提供室内/室外的位置信息，但是这些技术通常需要增加额外的设备和通信协议。对于无线能量传输(WPT)系统而言，这将不可避免地增加系统的复杂性和维护成本。而且，这些技术都会受到无线能量传输(WPT)系统中高频感应电磁场的干扰。
发明内容
针对上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法，更加合适并利于方便可靠地自动为WPT系统获得能量接收器的位置信息，为改变供电线圈与能量接收器之间相对位置以优化能量传输的效果提供依据。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法，该方法是在无线能量传输系统中进行，无线能量传输系统中包括供电单元1与手机、平板电脑支持无线充电的能量接收器2，供电单元1是由多个供电线圈3排列组成的线圈阵列，无线能量传输时由电流传感器检测各个供电线圈3中的电流值，该方法包括以下步骤：
A)：初步确定能量接收器2所处的范围
将供电单元1线圈阵列中的供电线圈3按照在线圈阵列中的坐标进行编号；
按照供电线圈3的电流值i的大小将供电线圈3进行降序排列，由位列第1的供电线圈A4的位置初步确定能量接收器2所处的范围，把位列第1的供电线圈A 4即电流值最大的供电线圈A 4在线圈阵列中的坐标，作为能量接收器2所在的位置坐标；
B)：进一步确定能量接收器2所处的区域
由单个供电线圈3的电流值i与能量接收器2距各个线圈距离r的i‐r函数关系得到能量接收器2所在的圆周，圆周以供电线圈3中心为圆心，以由i‐r函数关系得到的距离r为半径，能量接收器2就位于圆周上；
根据步骤A)线圈排序中位列第1、2、3的供电线圈A 4、供电线圈B 5、供电线圈C 6的3个电流值ia、ib、ic，由i‐r函数关系能够分别得到的3个圆周的半径ra 8、半径rb 9、半径rc 10，分别以供电线圈A 4、供电线圈B 5、供电线圈C 6的中心为圆心，以半径ra 8、半径rb 9、半径rc 10画出3个圆周，如果3个圆周交于同一点，这个点的位置就是能量接收器2的位置；
如果3个圆周不相交于同一个点，形成相互重叠的区域，3个圆周相互重叠的区域12就是能量接收器2所处的区域；
C)：缩小能量接收器2的所处的区域面积直至满足预定定位面积的要求
如果3个圆周相互重叠的区域12的面积比预定的定位面积小，可以由供电线圈D 7的电流值id由i‐r函数关系得到供电线圈D 7与能量接收器2的距离rd 11，然后以供电线圈D 7的中心为圆心以rd 11为半径画出第4个圆。半径分别为半径ra 8、半径rb 9、半径rc 10、半径rd 11的4个圆相互重叠的区域13的面积小于步骤B)中由3个圆相互重叠的区域12的面积，将这个区域13的面积与预定的定位面积进行比较，如果仍然比预定的定位面积大，就按照步骤A)中的线圈排序，依据步骤B)中的方法添加位列第4之后的圆周，形成的重叠区域面积小于4个圆相互重叠区域13的面积，直至达到预定的定位面积要求。
D)：得到能量接收器2所处的位置
步骤C)中直至满足预定的定位面积要求用到的圆相互重叠的区域就是能量接收器2的所处的位置，这个位置信息将为优化能量传输的效果提供依据。
本发明的效果是该方法中测量供电线圈电流值的电流传感器是无线能量传输系统原有的，电流传感器也不必置于无线能量传输的高频磁场中。而常用GPS、蓝牙、Wi‐Fi、iBeacons等定位技术需要增加额外设备与通信协议并且会受到无线能量传输(WPT)系统中高频电磁场的干扰。所以本定位方法与GPS、蓝牙、Wi‐Fi、iBeacons等定位技术相比，简化了系统的设计，节约了GPS、蓝牙、Wi‐Fi、iBeacons等硬件设备所需成本，能够方便可靠地自动为WPT系统获得能量接收器的位置信息。
附图说明
图1是本发明无线能量传输系统的示例；
图2是本发明供电线圈电流i与能量接收器与线圈距离r的关系图；
图3(a)是3个圆周交于同一个点确定能量接收器位置的图示；
图3(b)是3个圆周相互重叠区域确定能量接收器位置的图示；
图4是4个圆周相互重叠区域确定能量接收器位置的图示；
图5是本发明系统实现自动定位的流程图。
图中：
1、供电单元 2、能量接收器 3、供电线圈 4、供电线圈A
5、供电线圈B 6、供电线圈C 7、供电线圈D
8、半径ra 9、半径rb 10、半径rc 11、半径rd
12、3个圆周相互重叠的区域 13、4个圆周相互重叠的区域
具体实施方式
结合附图对本发明的基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法进行描述。
本发明的基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法的设计思想是基于由电流传感器测量各个供电线圈中的电流值，由电流信息获得能量接收器的位置信息。对于一个完备的无线能量传输系统而言，电流传感器本身就是必需的，所以不会增加额外设备，而且电流传感器不必置于无线能量传输的高频磁场中，保证了定位的可靠性。本方法首先将各个供电线圈按照电流大小降序排列确定能量接收器的粗略位置，接着结合供电线圈电流和供电线圈与能量接收器的位置关系确定能量接收器所在的圆周，然后通过多个圆周相交围成的区域确定能量接收器的准确位置，并且通过增加圆周数提高定位的精度，最后确定能量接收器的位置，为优化能量传输的效果提供依据。
如图1所示是无线能量传输系统的示例，包括供电单元1与手机、平板电脑等支持无线充电的能量接收器2。供电单元1是由多个供电线圈3排列组成的线圈阵列。无线能量传输时由电流传感器检测各个供电线圈3中的电流值。
如图2所示是供电线圈电流i与能量接收器2距供电线圈3距离r的关系图。通过合理的设计供电线圈可以得到如图2所示的i-r关系，从而建立起i与r的函数关系。由单个供电线圈3的电流值i依据i‐r函数关系得到能量接收器2所在的圆周，圆周以供电线圈3中心为圆心，以由i‐r函数关系得到的半径r，能量接收器2就位于圆周上。根据i‐r的函数关系，改变供电线圈3与能量接收器2之间的距离r，依据i‐r函数关系，能够改变供电线圈电流i。
图3(a)是3个圆周交于同一个点确定能量接收器位置的图示；由供电线圈A 4、供电线圈B 5、供电线圈6的电流值ia、ib、ic，依据i‐r函数关系可以分别得到的3个圆周半径的半径ra 8、半径rb 9、半径rc 10。分别以供电线圈A 4、供电线圈B 5、供电线圈6的中心为圆心，以半径ra 8、半径rb 9、半径rc 10可以画出3个圆周。如果3个圆周交于同一点，这个点的位置就是能量接收器2的位置。如果3个圆周不交于同一个点，形成相互重叠的区域。如图3(b)所示，3个圆周相互重叠的区域12就是能量接收器2所处的区域。
如果3个圆周相互重叠的区域12的面积比预定的定位面积小，可以由供电线圈D 7的电流值id由i‐r函数关系得到供电线圈D 7与能量接收器2的半径rd 11，然后以供电线圈D 7的中心为圆心以半径rd 11画出第4个圆。如图4所示，4个圆相互重叠的区域13的面积会比3个圆周相互重叠的区域12的面积小，将这个更小区域的面积与预定的定位面积进行比较，如果仍然比预定的定位面积大，就按照步骤A)中的线圈排序添加位列第4之后的圆周，形成的重叠区域面积小于4个圆相互重叠区域13的面积，直至达到预定的定位面积要求。
如图5所示是定位方法的流程图，下面结合流程图详细描述这种定位方法的步骤：
A)：初步确定能量接收器2所处的范围
将供电单元1线圈阵列中的供电线圈3按照在线圈阵列中的坐标进行编号。
检测每个供电线圈3中的电流值，按照供电线圈电流值的大小将供电线圈2进行降序排列。
由线圈排序中位列第1的供电线圈A 4的位置初步确定能量接收器2所处的范围，即把电流值最大的供电线圈A 4所处的位置当作能量接收器2所在的范围；
B)：进一步确定能量接收器2所处的区域
由步骤A)线圈排序中位列第1、2、3的供电线圈A 4、供电线圈B 5、供电线圈6的电流值ia、ib、ic，依据i‐r函数关系可以分别得到的3个圆周半径的半径ra 8、半径rb 9、半径rc 10。
分别以供电线圈A 4、供电线圈B 5、供电线圈6的中心为圆心，以半径ra8、半径rb 9、半径rc 10为半径可以画出3个圆周。3个圆周交于同一点，这个点的位置就是能量接收器2的位置。
通常3个圆周不会相交于同一个点，会有相互重叠的区域。把3个圆周相互重叠的区域12当作能量接收器2所处的区域。
C)：缩小能量接收器2的所处的区域面积直至满足预定定位面积的要求
如果3个圆周相互重叠的区域12的面积比预定的定位面积小，可以由供电线圈D 7的电流值id由i‐r函数关系得到供电线圈D 7与能量接收器2的半径rd 11，然后以供电线圈D 7的中心为圆心以半径rd 11画出第4个圆。4个圆相互重叠的区域13的面积会比3个圆周相互重叠的区域12的面积小，将这个更小区域的面积与预定的定位面积进行比较，如果仍然比预定的定位面积大，就按照步骤A)线圈排序添加位列第4之后的圆周，形成的重叠区域面积小于4个圆相互重叠区域13的面积，直至达到预定的定位面积要求。
D)：得到能量接收器2所处的位置
步骤C)中直至满足预定的定位面积要求用到的圆相互重叠的区域就是能量接收器2的所处的位置，这个位置信息将为优化能量传输的效果提供依据。

Claims (3)

1.一种基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法，该方法是在无线能量传输系统中进行，无线能量传输系统中包括供电单元(1)与手机、平板电脑支持无线充电的能量接收器(2)，供电单元(1)是由多个供电线圈(3)排列组成的线圈阵列，无线能量传输时由电流传感器检测各个供电线圈(3)中的电流值，该方法包括以下步骤：
A)：初步确定能量接收器(2)所处的范围
将供电单元(1)线圈阵列中的供电线圈(3)按照在线圈阵列中的坐标进行编号；
按照供电线圈电流值的大小将供电线圈(2)进行降序排列，由位列第1的供电线圈A(4)的位置初步确定能量接收器(2)所处的范围，把位列第1的供电线圈A(4)即电流值最大的供电线圈A(4)在线圈阵列中的坐标，作为能量接收器(2)所在的位置坐标；
B)：进一步确定能量接收器(2)所处的区域
由单个供电线圈(3)的电流值i与能量接收器(2)距各个供电线圈(3)距离r的i‐r函数关系得到能量接收器(2)所在的圆周，圆周以供电线圈(3)中心为圆心，以由i‐r函数关系得到的距离r为半径，能量接收器(2)就位于圆周上；
根据步骤A)线圈排序中位列第1、2、3的供电线圈A(4)、供电线圈B(5)、供电线圈C(6)的3个电流值ia、ib、ic，由i‐r函数关系能够分别得到的3个圆周的半径ra(8)、半径rb(9)、半径rc(10)，分别以供电线圈A(4)、供电线圈B(5)、供电线圈C(6)的中心为圆心，以半径ra(8)、半径rb(9)、半径rc(10)画出3个圆周，如果3个圆周交于同一点，这个点的位置就是能量接收器(2)的位置；
如果3个圆周不相交于同一个点，形成相互重叠的区域，3个圆周相互重叠的区域(12)就是能量接收器(2)所处的区域；
C)：缩小能量接收器(2)的所处的区域面积直至满足预定定位面积的要求
若3个圆周相互重叠的区域(12)的面积小于预定的定位面积，则由供电线圈D(7)的电流值id由i‐r函数关系得到供电线圈D(7)与能量接收器(2)的距离rd(11)，然后以供电线圈D(7)的中心为圆心以半径rd(11)画出第4个圆，半径分别为ra(8)、半径rb(9)、半径rc(10)、半径rd(11)的4个圆相互重叠的区域(13)的面积小于步骤B)中由3个圆相互重叠的区域(12)的面积，将这个区域(13)的面积与预定的定位面积进行比较，如果仍然比预定的定位面积大，就按照步骤A)中的线圈排序，依据步骤B)中的方法添加位列第4之后的圆周，形成的重叠区域面积小于4个圆相互重叠区域(13)的面积，直至达到预定的定位面积要求；
D)：得到能量接收器(2)所处的位置
步骤C)中直至满足预定的定位面积要求用到的圆相互重叠的区域就是能量接收器(2)的所处的位置，这个位置信息将为优化能量传输的效果提供依据。
2.根据权利要求1所述的基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法，其特征是：步骤B)中，单个供电线圈(3)电流值i与能量接收器(2)距线圈距离r的i‐r函数关系是单调的函数关系，即由一个电流值i只能得到一个距离r。
3.根据权利要求1所述的基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法，其特征是：步骤D)中，根据权利2中i‐r的函数关系，改变供电线圈(3)与能量接收器(2)之间的距离r，能够改变供电线圈电流i。
CN201510133019.8A 2015-03-25 2015-03-25 基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法 Expired - Fee Related CN104779715B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510133019.8A CN104779715B (zh) 2015-03-25 2015-03-25 基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510133019.8A CN104779715B (zh) 2015-03-25 2015-03-25 基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104779715A true CN104779715A (zh) 2015-07-15
CN104779715B CN104779715B (zh) 2017-03-01

Family

ID=53621009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510133019.8A Expired - Fee Related CN104779715B (zh) 2015-03-25 2015-03-25 基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104779715B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105845000A (zh) * 2016-02-03 2016-08-10 山东省远大网络多媒体股份有限公司 电磁定位装置
CN109541499A (zh) * 2018-10-16 2019-03-29 天津大学 多源传感器融合中磁场干扰检测装置及方法
CN110645883A (zh) * 2019-09-27 2020-01-03 东南大学 一种用于四探测线圈无线充电定位系统的定位方法
CN111786476A (zh) * 2020-08-05 2020-10-16 湘潭大学 一种无线电能传输系统的接收线圈位置预测方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100259217A1 (en) * 2009-04-08 2010-10-14 Access Business Group International Llc Selectable coil array
CN102157990A (zh) * 2011-03-31 2011-08-17 深圳市锘特达科技发展有限公司 用于植入式医疗装置的无线充电方法及无线充电设备

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100259217A1 (en) * 2009-04-08 2010-10-14 Access Business Group International Llc Selectable coil array
CN102157990A (zh) * 2011-03-31 2011-08-17 深圳市锘特达科技发展有限公司 用于植入式医疗装置的无线充电方法及无线充电设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱俊杰等: "基于电磁耦合阵列定位的无线电能传输装置设计", 《电源技术与应用》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105845000A (zh) * 2016-02-03 2016-08-10 山东省远大网络多媒体股份有限公司 电磁定位装置
CN105845000B (zh) * 2016-02-03 2018-04-17 山东远大朗威教育科技股份有限公司 电磁定位装置
CN109541499A (zh) * 2018-10-16 2019-03-29 天津大学 多源传感器融合中磁场干扰检测装置及方法
CN109541499B (zh) * 2018-10-16 2020-08-18 天津大学 多源传感器融合中磁场干扰检测方法
CN110645883A (zh) * 2019-09-27 2020-01-03 东南大学 一种用于四探测线圈无线充电定位系统的定位方法
CN111786476A (zh) * 2020-08-05 2020-10-16 湘潭大学 一种无线电能传输系统的接收线圈位置预测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104779715B (zh) 2017-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11271436B2 (en) Multi-coil based wireless power transmission device and method
CN114584633B (zh) 无线电力发送设备和方法及无线电力接收设备和方法
CN110383630B (zh) 无线电力发送器、无线地接收电力的电子设备及其操作方法
US9755699B2 (en) Wireless power transfer system that performs power transfer from determined power transmission device to power receiving device, power transmission device, power receiving device, and control method of wireless power transfer system
JP6126373B2 (ja) 無線モジュール及び無線通信装置
JP4875209B1 (ja) インピーダンス整合装置、無線電力伝送装置、制御方法
CN104779715A (zh) 基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法
CN104270194A (zh) 一种可见光室内定位方法
EP2747300A2 (en) Wireless charger
US9356457B2 (en) Wireless charging using passive NFC tag and multiple antenna of differing shapes
CN103826300A (zh) 无基站室内定位系统
CN107465273B (zh) 无线供电方法以及无线供电装置
CN104682578A (zh) 基于磁谐振耦合的磁场均衡分布型无线电能传输系统
CN103038979B (zh) Icpt系统、部件和设计方法
US11114905B2 (en) Primary assembly for use in a wireless power transmission system, positioning system, and method of determining a distance between a primary assembly and a secondary assembly
CN102567699A (zh) 物联网物体定位系统及方法
CN204425057U (zh) 基于磁谐振耦合的磁场均衡分布型无线电能传输系统
JP2018098770A (ja) 無線給電方法
CN105101398A (zh) 一种含定向天线的wifi室内定位方法及装置
KR101809711B1 (ko) 지향성 안테나가 구비되는 알에프 무선 전력 전송 시스템을 탑재하는 모바일 통신단말기
JP6820513B2 (ja) 無線電力伝送システムおよび無線電力伝送方法
JP5819502B2 (ja) インピーダンス整合装置及び制御方法
KR101234995B1 (ko) 위치 기반 서비스 시스템
EP3389316A1 (en) Automated asset tracking
JP7061913B2 (ja) 無線電力伝送システムおよび無線電力伝送方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170301

Termination date: 20210325