CN106532973A - 一种电动汽车无线充电定位装置 - Google Patents

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陶成轩
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Abstract

一种电动汽车无线充电定位装置，包括供电系统、定位电源系统、逆变器、地面端控制器、发送线圈、接收线圈、车载端控制器、整流、定位负载系统，以及负载。地面端控制器首先切断供电系统供电，然后闭合定位电源系统的开关K1，使直流24V直流电源为系统供电，直流24V电源经过逆变器逆变后转变成高频交流信号，高频交流信号通过发送线圈发送给接收线圈，接收线圈接收的高频交流信号被整流成直流信号。车载端控制器断开负载，闭合定位负载系统的开关K2，直流信号经过定位负载系统的电阻Rm，在电阻Rm上产生稳定的电压。车载端控制器检测电阻Rm上的电压，根据电阻Rm上的电压大小判断接收线圈相对于发送线圈的位置。

Description

一种电动汽车无线充电定位装置
技术领域
本发明涉及一种电动汽车无线充电定位装置。
背景技术
将无线电能传输技术应用于电动汽车动力电池的充电是可为电动汽车提供安全便捷的充电方式。将无线电能传输的发送线圈置于地表或埋设地下，并将接收线圈固定于车辆底盘，通过发送线圈与接收线圈的电磁耦合来传输电能，对动力电池进行充电。与接触式充电相比，电动汽车无线充电，使用方便、安全，无火花及触电危险，无积尘和接触损耗，无机械磨损和相应的维护问题，可适应多种恶劣环境和天气。无线充电设施可以安装电动汽车停车位，无需占用额外的空间和基础设施。
为使无线电能传输系统能进行高效地大功率电能传输，系统的发送线圈和接收线圈需要对准。但在电动汽车无线充电的实际应用中，固定与地表或埋设地下的发送线圈和固定在车辆底盘的接收线圈很难简单的实现对准。因此，需要设计定位系统，定位并引导电动汽车移动到对准的充电位置。
电动汽车无线充电系统的定位装置，可以辅助电动汽车的车主将电动汽车开到无线充电的工作范围，并通过引导将电动汽车开到无线充电的准确工作位置，减少电能浪费，缩短电动汽车充电时间，推动电动汽车无线充电技术市场化和电动汽车的普及。
目前在无线系统中，电动汽车无线充电系统定位装置的相关专利较少。专利201410753395.2“一种基于WiFi定位的自动无线充电系统及其方法”采用Wifi信号进行定位，WiFi定位精度比较低，在定位精度要求较高的场合受到限制；专利201510304357.3“电动汽车无线充电定位系统”采用多线圈定位的方式进行线圈定位，该方法定位距离较短并且随着定位精度要求的提高，系统的底层硬件设施投资量增加，成本提高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的电动汽车无线充电定位系统精度差，硬件设计复杂，成本高等问题，提供一种高精度的无线充电定位装置。本发明基于磁感应耦合无线电能传输系统进行电能传输时的电路参数在线圈发生偏移时会发生变化的原理，利用电路参数与线圈偏移距离的变化值的对应关系进行定位。
本发明的装置包括供电系统，定位电源系统，逆变器，地面端控制器，发送线圈，接收线圈，车载端控制器，整流，定位负载系统，以及负载。
所述的供电系统的A端与定位电源系统的a端连接，供电系统的B端与定位电源系统的b端连接；定位电源系统的a端与逆变器的C端连接，定位电源系统的b端与逆变器的D端连接；逆变器的E端与发送线圈G端连接，逆变器的F端与H端连接；接收线圈的I端与整流K端连接，接收线圈的J端与整流的L端连接；整流的M端与定位负载系统的c端连接，整流的N端与定位负载系统的d端连接。定位负载系统的c端与负载的O端连接，定位负载系统的d端与负载P端连接。
所述的定位电源系统包括直流24V电源和开关K1，直流24V电源与开关K1串联连接。
所述的定位负载系统包括电阻Rm和开关K2，电阻Rm与开关K2串联连接。
所述的定位电源系统直流24V电源的－端连接开关K1的一端，直流24V电源的正端连接定位电源系统的a端，开关K1的另一端连接定位电源系统的b端；定位负载系统的电阻Rm与开关K2串联连接，电阻Rm的一端连接开关K2的一端，电阻Rm的另一端连接定位负载系统的c端，开关K2的另一端连接定位负载系统的d点。地面端控制器首先切断供电系统供电，然后闭合定位电源系统的开关K1，使直流24V电源为系统供电。直流24V电源经过逆变器逆变后转变成高频交流信号，高频交流信号通过发送线圈发送给接收线圈，接收线圈接收的高频交流信号被整流成直流信号。车载端控制器断开负载，闭合开关K2，直流信号经过电阻Rm，在电阻Rm上产生稳定的电压。车载端控制器检测定位负载系统的电阻Rm上的电压，根据电阻Rm上的电压大小判断接收线圈相对于发送线圈的位置。
附图说明
图1是电动汽车无线充电定位装置结构图；
图2是无线电能传输系统负载电流与线圈偏移距离关系图。
具体实施方式
以下结合附图对具体实施方式进一步说明本发明。
本发明的装置包括供电系统，定位电源系统，逆变器，地面端控制器，发送线圈，接收线圈，车载端控制器，整流，定位负载系统，以及负载。
定位电源系统包括直流24V电源和开关K1，直流24V电源与开关K1串联。
所述的定位负载系统包括电阻Rm和开关K2，电阻Rm与开关K2串联。
地面端控制器首先切断供电系统供电，然后闭合开关K1，使直流24V直流电源为系统供电，直流24V电源经过逆变器逆变后转变成高频交流信号，高频交流信号通过发送线圈发送给接收线圈，接收线圈接收的高频交流信号被整流成直流信号，车载端控制器断开负载，闭合开关K2，直流信号经过电阻Rm，在电阻Rm上产生稳定的电压。车载端控制器检测电阻Rm上的电压，根据电阻Rm上的电压大小判断接收线圈相对于发送线圈的位置。
所述的供电系统的A端与定位电源系统的a端连接，供电系统的B端与定位电源系统的b端连接；定位电源系统的a端与逆变器的C端连接，定位电源系统的b端与逆变器的D端连接；逆变器的E端与发送线圈G端连接，逆变器的F端与H端连接；接收线圈的I端与整流K端连接，接收线圈的J端与整流的L端连接；整流的M端与定位负载系统的c端连接，整流的N端与定位负载系统的d端连接。定位负载系统的c端与负载的O端连接，定位负载系统的d端与负载P端连接。
定位电源系统直流24V电源的－端连接开关K1的一端，直流24V电源的正端+连接定位电源系统的a点，开关K1的另一端连接定位电源系统的b点；定位负载系统的电阻Rm与开关K2串联连接，电阻Rm的一端连接开关K2的一端，电阻Rm的另一端连接定位负载系统的c点，开关K2的另一端连接定位负载系统的d点。
电动汽车无线充电系统的车载端定位负载系统中的电流与接收线圈相对于发送线圈的位置之间存在图2所示的关系。由于线圈是对称结构，考虑整个线圈横向位置偏移的坐标，将线圈位置分成10个区域，由图2中的曲线可以看出，随着线圈偏移由大变小，定位负载系统中的电流先增大至一极大值点，后减小至零，而后在线圈完全对准的地方达到电流最大值，并且呈现区域单调的特性。单调区域分别为区域①②、区域③、区域④⑤、区域⑥⑦、区域⑧，以及区域⑨⑩。而线圈电流和负载Rm上的电压成正比，因此可以在单调区域内通过对电阻Rm电压查表，计算得到接收线圈相对于发送线圈的位置。

Claims (3)

1.一种电动汽车无线充电定位装置，其特征在于：所述的电动汽车无线充电定位装置包括供电系统、定位电源系统、逆变器、地面端控制器、发送线圈、接收线圈、车载端控制器、整流、定位负载系统，以及负载；
所述的供电系统的A端与定位电源系统的a端连接，供电系统的B端与定位电源系统的b端连接；定位电源系统的a端与逆变器的C端连接，定位电源系统的b端与逆变器的D端连接；逆变器的E端与发送线圈G端连接，逆变器的F端与H端连接；接收线圈的I端与整流K端连接，接收线圈的J端与整流的L端连接；整流的M端与定位负载系统的c端连接，整流的N端与定位负载系统的d端连接。定位负载系统的c端与负载的O端连接，定位负载系统的d端与负载P端连接。
2.按照权利要求1所述的电动汽车无线充电定位装置，其特征在于：所述的定位电源系统包括直流24V电源和开关K1，直流24V电源与开关K1串联连接；所述的定位负载系统包括电阻Rm和开关K2，电阻Rm与开关K2串联连接；所述的定位电源系统直流24V电源的－端连接开关K1的一端，直流24V电源的正端连接定位电源系统的a端，开关K1的另一端连接定位电源系统的b端；定位负载系统的电阻Rm与开关K2串联连接，电阻Rm的一端连接开关K2的一端，电阻Rm的另一端连接定位负载系统的c端，开关K2的另一端连接定位负载系统的d点。
3.按照权利要求1或2所述的电动汽车无线充电定位装置，其特征在于：所述的地面端控制器首先切断供电系统供电，然后闭合定位电源系统的开关K1，使直流24V电源为系统供电。直流24V电源经过逆变器逆变后转变成高频交流信号，高频交流信号通过发送线圈发送给接收线圈，接收线圈接收的高频交流信号经整流成直流信号；车载端控制器断开负载，闭合开关K2，直流信号经过电阻Rm，在电阻Rm上产生稳定的电压。车载端控制器检测电阻Rm上的电压，根据电阻Rm上的电压大小判断接收线圈相对于发送线圈的位置。
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