CN106385113A - 一种电动汽车及其对位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车对位装置，包括：与控制器连接、用于感应发射线圈的能量并转换为电压信号的磁共振传感器；接收所述电压信号并进行汇总计算及数据转换以能够在显示器中显示的所述控制器；与所述控制器连接、用于进行数据显示的所述显示器。应用本发明公开的电动汽车对位装置，通过设置磁共振传感器提高检测精度，且抗干扰能力强、输出信号稳定，且能够提早精确捕获发射线圈位置，进而通过显示器提醒驾驶员微调汽车位置，达到精确对位的目的。本发明还公开了一种电动汽车，具有上述技术效果。

Description

一种电动汽车及其对位装置
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，更具体地说，涉及一种电动汽车对位装置，还涉及一种包括电动汽车。
背景技术
随着节能减排的号召，越来越多的人在购买出行工具的时候，偏向于电动汽车而非原有的燃油汽车，电动汽车一般为无线充电，大功率无线供电因其电流大，电压高，所以在供电之前，一定要将发射线圈与接收线圈的位置精确对正。如果没有对正就开始发射功率，轻则系统效率降低，充电电流变小，重则会使发射控制箱中的功率驱动器件因过流过压而炸毁，带来巨大的经济损失。所以在大功率无线供电中，两线圈的精确对位是一个值得考量的重要课题。
现有技术中一般采用平衡线圈方案，其检测精度低，干扰大，不可以轻易调整。平衡线圈检测时，电压在几十mV之间变动，且伴随着磁场的干扰及抖动，信号提取很不稳定。且平衡线圈放置在发射线圈上面，如果位置对正时，接收线圈正好在发射线圈之上。但是如果位置没对正，则发射线圈也在接收线圈上边，只是横向或者斜向有所偏差，但是此时的驾驶员已无法打方向对正线圈了，因为发射线圈与接收线圈是横向偏差，驾驶员不可能使汽车横着移动去对位线圈。所以驾驶员只能倒车退出，然后重新前进对位。
而采用红外传感器则有脏污覆盖探头，使探头彻底失效的风险。采用RFID则会有传感距离近，信号容易堵塞等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种电动汽车对位装置，以解决电动汽车在充电时无法精准对位的问题。本发明的第二个目的是提供一种包括电动汽车对位装置的汽车。
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种电动汽车对位装置，包括：与控制器连接、用于感应发射线圈的能量并转换为电压信号的磁共振传感器；接收所述电压信号并进行汇总计算及数据转换以能够在显示器中显示的所述控制器；与所述控制器连接、用于进行数据显示的所述显示器。
优选地，在上述电动汽车对位装置中，还包括对位装置电源，所述对位装置电源与接收端控制电源并联以断开所述磁共振传感器的继电器中的线圈。
优选地，在上述电动汽车对位装置中，还包括与所述控制器连接的所述按键输入装置，所述按键输入装置用于调整输入参数。
优选地，在上述电动汽车对位装置中，所述显示器具体为LCD显示屏或LED显示屏。
优选地，在上述电动汽车对位装置中，所述显示器具体为具有触摸输入功能的工业串口屏。
优选地，在上述电动汽车对位装置中，所述磁共振传感器包括用于与所述发射线圈谐振收集磁能量并转化为电信号的LC并联谐振电路、用于将高频交变电流转变为脉动直流电流输出的高频整流电路、用于对所述脉动直流电流进行滤波的滤波电路、用于电压放大的比例放大电路、用于电压比较的比较电路、用于控制线圈通断的线圈控制电路和用于供电的供电电路，所述LC并联谐振电路、所述高频整流电路、所述滤波电路、所述比例放大电路和所述比较电路依次顺序连接，所述线圈控制电路的第一端与所述LC并联谐振电路连接，所述线圈控制电路的第二端与所述比较电路连接。
优选地，在上述电动汽车对位装置中，所述比例放大电路与模拟电路连接以进行读取及控制操作。
优选地，在上述电动汽车对位装置中，所述磁共振传感器的个数为多个，多个所述磁共振传感器在汽车底盘上均匀布置。
优选地，在上述电动汽车对位装置中，所述磁共振传感器的个数为多个，多个所述磁共振传感器在汽车底盘的车头侧沿接收线圈的中心线两侧对称布置。
本发明提供的电动汽车对位装置，包括磁共振传感器、控制器和显示器。其中，磁共振传感器与控制器连接，用于感应发射线圈的能量并转换为电压信号，控制器接收电压信号并进行汇总计算及数据转换以能够在显示器中显示，显示器与控制器连接用于进行数据显示。应用本发明提供的电动汽车对位装置，通过设置磁共振传感器提高检测精度，且抗干扰能力强、输出信号稳定，且能够提早精确捕获发射线圈位置，进而通过显示器提醒驾驶员微调汽车位置，达到精确对位的目的。
为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括上述任一种电动汽车对位装置，由于上述的电动汽车对位装置具有上述技术效果，具有该电动汽车对位装置的电动汽车也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明实施例提供的电动汽车对位装置的工作原理图；
图2为本发明实施例提供的磁共振传感器的电路结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电动汽车对位装置的第一对位示意图；
图4为本发明实施例提供的电动汽车对位装置的第二对位示意图；
图5为本发明实施例提供的电动汽车对位装置的第三对位示意图；
图6为本发明又一实施例提供的磁共振传感器的位置示意图。
附图中标记如下：
对位装置电源1、磁共振传感器2、发射线圈控制柜3、发射线圈4、按键输入装置5、控制器6、显示器7、电动汽车8、接收线圈9；
线圈控制电路21、供电电路22、LC并联谐振电路23、高频整流电路24、滤波电路25、比例放大电路26、比较电路27；
第一磁共振传感器211、第二磁共振传感器212、第三磁共振传感器213、第四磁共振传感器214、第五磁共振传感器215、第六磁共振传感器216、第七磁共振传感器217、第八磁共振传感器218、第九磁共振传感器219。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种电动汽车对位装置，以解决电动汽车在充电时无法精准对位的问题。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图6，图1为本发明实施例提供的电动汽车对位装置的工作原理图；图2为本发明实施例提供的磁共振传感器的电路结构示意图；图3为本发明实施例提供的电动汽车对位装置的第一对位示意图；图4为本发明实施例提供的电动汽车对位装置的第二对位示意图；图5为本发明实施例提供的电动汽车对位装置的第三对位示意图；图6为本发明又一实施例提供的磁共振传感器的位置示意图。
在一种具体的实施方式中，本发明提供的电动汽车8对位装置包括磁共振传感器2、控制器6和显示器7。其中，磁共振传感器2与控制器6连接、用于感应发射线圈4的能量并转换为电压信号，磁共振感应出发射线圈4发出的能量后，将其转变成线性的电压信号，并将电压信号发送至控制器6，控制器6接收电压信号并进行汇总计算，并转换为后续操作装置能够识别的数据形式。一般的控制器6可以为STM32单片机，当然，在其他实施例中，也可以为其他控制器6，对其具体的类型不作限定，只要能够达到相同的技术效果即可。
发射线圈4一般与发射线圈控制柜3连接，以对发射线圈4进行控制操作，显示器7用于进行数据显示，使得操作者能够根据提示进行电动汽车8的对位，显示器7具体的通讯方式可参考现有技术，在此不再赘述。
本发明提供的电动汽车8对位装置通过设置磁共振传感器2来进行电动汽车8的无线充电时的对位，磁共振传感器2的检测精度高、抗干扰能力强、能够提早精确捕获发射线圈4位置，进而可通过显示屏提示驾驶员微调汽车位置，达到精确对位的目的。
具体的，还包括对位装置电源1，对位装置电源1与接收端控制电源并联以断开磁共振传感器2的继电器中的线圈。在充电过程中，对位装置电源1有电输出，且一直吸和磁共振传感器2中的继电器，断开其中的线圈，不形成LC谐振电路，也就无法拾取电磁功率，以达到保护磁共振传感器2的目的。继电器的触点线圈不产生多余的电容、电感。当充电完毕时，无线充电系统会切断发射线圈4及接收线圈9电力，则接收端控制电源失电，同时对位装置电源1也会失电停止工作。
进一步地，还包括与控制器6连接的按键输入装置5，按键输入装置5用于调整输入参数。可通过按键输入装置5调整显示项目及输入参数，具体的，可以为按键开关，当然在其他实施例中，也可以为其他形式的按键输入装置5，或者可不进行上述设置，均在本发明的保护范围内。
更进一步地，显示器7具体为LCD显示屏或LED显示屏。具体的，显示器7可以为LCD显示屏或LED显示屏，具体的可以为12864液晶显示屏，当然在其他实施例中，也可以设置为其他形式的显示屏。
具体的，显示屏具体为具有触摸功能的工业串口屏。工业串口屏可将显示及输入在一个平面上实现，方便快捷，在此不再赘述。
在上述各实施例的基础上，磁共振传感器2包括用于与发射线圈4谐振收集磁能量并转化为电信号的LC并联谐振电路23，用于将高频交变电流转变为脉动直流电流输出的高频整流电路24，用于对脉动直流电流进行滤波的滤波电路25，用于电压放大的比例放大电路26，用于电压比较的比较电路27，用于控制线圈通断的线圈控制电路21和用于供电的供电电路22，LC并联谐振电路23、高频整流电路24、滤波电路25、比例放大电路26和比较电路27依次顺序连接，线圈控制电路21的第一端与LC并联谐振电路23连接，线圈控制电路21的第二端与比较电路27连接。
其中，滤波电路25一般为低通滤波电路，具体工作过程为：LC并联谐振电路23与发射线圈4谐振，收集磁能量，并使其转化为电信号，其谐振频率与发射线圈4谐振频率一致，而后进入高频整流电路24，高频整流电路24内部有四个高频二极管组成的整流桥，将高频交变电流变为脉动直流电输出，输出的直流电通过滤波电路25进行滤波，剔除脉动部分，变成纯净的直流电压进入比例放大电路26中，比例放大电路26将电压信号(约0.1-1V)放大至较高的电压(1-10V)供后级电路使用。此处电压等比例放大，且可通过电位器R1调整放大倍数，操作更加灵活。电压信号从比例放大电路26输出后，进入比较电路27进行比较，在比较电路27中，有一个基准电压，如5V。可通过旋转电位器R2改变阻值来调节基准电压，如8V或3V等。比较电路27会比较基准电压与信号电压之间的大小，确定输出。比如：基准电压为5V，那么如果从比例放大电路26来的信号电压为4V，则比较电路27不输出。如果信号电压为6V，高于基准电压，则比较电路27就会动作输出。输出的电压进入线圈控制电路21。线圈控制电路21主要是控制线圈L通断的。其中主要有一个可控硅元件和继电器元件。当比较电路27的电压信号来到之后，触发可控硅导通，继电器吸合，常闭触点断开，则线圈L不接入整个LC震荡回路中，无法拾取磁场信号。因LC无法提供磁场信号，所以比例放大电路26无输出，进而比较电路27也无输出。此时因为可控硅已经导通，所以不管比例放大电路26和比较电路27有无输出，继电器均不会失电，线圈L就永远无法接入LC震荡电路。此时如果想要正常工作，就必须停止供电，重新上电，整套系统才可以工作。
具体的，比例放大电路26与模拟电路连接以进行读取及控制操作。比例放大电路26可与单片机或模拟电路连接进行读取及控制操作，当然，在其他实施例中，也可以不进行上述设置，只要能够达到相同的技术效果即可，对具体的实现形式不作限定。
进一步地，磁共振传感器2的个数为多个，多个磁共振传感器2在汽车底盘上均匀布置。接收线圈9一般设置在汽车底盘上，磁共振传感器2可在接收线圈9的外侧进行设置，优选可在车头端靠前设置，这样可及早探测及早转向。优选地，如图3所示，可设置9个，按图中所示进行放置，当然，在其他实施例中，也可以设置为其他形式，只要能够达到相同的技术效果即可，对具体的实现形式不作限定。
当电动汽车8进入停车位时，驾驶员根据停车线初步对位，如图3所示，当汽车偏左靠近发射线圈4时，第二磁共振传感器212和第三磁共振传感器213进入发射线圈4交变磁场环境，并感应电流电压值，此数值为线性变换，经过控制器6处理显示在显示器7中，驾驶员进行相应的操作，如图4所示，图4中与发射线圈4最近的第一磁共振传感器211、第二磁共振传感212、第四共振传感器214、第五共振传感器215、第六共振传感器216均会有不同程度的线性较高电流输出，第三共振传感器213因车体偏移，已经离开发射线圈磁感应范围，输出较少可忽略。驾驶员可根据显示屏显示的各点状态，判断车体对于发射线圈4的位置和倾斜度，并进行调整，则第一磁共振传感器211、第二磁共振传感212、第三磁共振传感器213距离发射线圈4越远，对正几率越大，可通过传感器数值调整车身，当第五磁共振传感器215、第七磁共振传感器217、第八磁共振传感器218、第九磁共振传感器219数值一致或在误差允许范围内时，即图5所示的位置，显示屏可进行语音及文字图片提示驾驶员汽车对位完成，驾驶员可通过移动终端与无线供电桩通讯，进行无线充电。
更进一步地，磁共振传感器的个数为多个，多个磁共振传感器2在汽车底盘的车头侧沿接收线圈9的中心线两侧对称布置。为了提高对位成功率，可在第一磁共振传感器211和第七磁共振传感器217之间的纵向间增加多个传感器，使其沿接收线圈9的中心线两侧对称布置，形成纵向轨迹线，对应发射线圈4的边缘进行检测，如图6所示。同理，可在第三磁共振传感器213和第八磁共振传感器218间也设置多个。
基于上述实施例中提供的电动汽车8对位装置，本发明还提供了一种电动汽车8，该电动汽车8包括上述实施例中任意一种电动汽车8对位装置，由于该电动汽车8采用了上述实施例中的电动汽车8对位装置，所以该电动汽车8的有益效果请参考上述实施例。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车对位装置，其特征在于，包括：
与控制器连接、用于感应发射线圈的能量并转换为电压信号的磁共振传感器；
接收所述电压信号并进行汇总计算及数据转换以能够在显示器中显示的所述控制器；
与所述控制器连接、用于进行数据显示的所述显示器。
2.根据权利要求1所述的电动汽车对位装置，其特征在于，还包括对位装置电源，所述对位装置电源与接收端控制电源并联以断开所述磁共振传感器的继电器中的线圈。
3.根据权利要求1所述的电动汽车对位装置，其特征在于，还包括与所述控制器连接的所述按键输入装置，所述按键输入装置用于调整输入参数。
4.根据权利要求1所述的电动汽车对位装置，其特征在于，所述显示器具体为LCD显示屏或LED显示屏。
5.根据权利要求1所述的电动汽车对位装置，其特征在于，所述显示器具体为具有触摸输入功能的工业串口屏。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电动汽车对位装置，其特征在于，所述磁共振传感器包括用于与所述发射线圈谐振收集磁能量并转化为电信号的LC并联谐振电路、用于将高频交变电流转变为脉动直流电流输出的高频整流电路、用于对所述脉动直流电流进行滤波的滤波电路、用于电压放大的比例放大电路、用于电压比较的比较电路、用于控制线圈通断的线圈控制电路和用于供电的供电电路，所述LC并联谐振电路、所述高频整流电路、所述滤波电路、所述比例放大电路和所述比较电路依次顺序连接，所述线圈控制电路的第一端与所述LC并联谐振电路连接，所述线圈控制电路的第二端与所述比较电路连接。
7.根据权利要求所述6的电动汽车对位装置，其特征在于，所述比例放大电路与模拟电路连接以进行读取及控制操作。
8.根据权利要求所述7的电动汽车对位装置，其特征在于，所述磁共振传感器的个数为多个，多个所述磁共振传感器在汽车底盘上均匀布置。
9.根据权利要求所述7的电动汽车对位装置，其特征在于，所述磁共振传感器的个数为多个，多个所述磁共振传感器在汽车底盘的车头侧沿接收线圈的中心线两侧对称布置。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电动汽车对位装置。
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