CN107749677A - 原副边线圈盘对准方法、对准设备及无线电能传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原副边线圈盘对准方法、对准设备及无线电能传输系统，其中，原副边线圈盘对准方法包括：步骤1、以原边线圈盘的中心位置为三维坐标系原点，检测副边线圈盘和原边线圈盘在水平方向上的偏移角度；步骤2、根据检测得到的偏移角度调整原边线圈盘在水平方向上的位置；步骤3、判断偏移角度是否为0，若是，原边线圈盘和副边线圈盘对准完毕，若否，则重复步骤1。本发明能实现原副边线圈盘的精确对准。
Description
技术领域
本发明涉及无线电能传输技术领域，尤其涉及一种原副边线圈盘对准方法、对准设备及无线电能传输系统。
背景技术
目前无线电能传输技术应用于越来越多的场合，由此也衍生出了诸如传输效率、传输功率等相应的技术问题。其中，原副边线圈盘能否平行对准成为影响传输效率、传输功率的一个重要因素。众多专家与学者实验证明，如果原副边线圈盘水平方向上相互偏移超过半径的20%，线圈传输效率、传输功率将会大幅度下降，成为影响无线电能传输整体效果的主导因素。因此，精确的检测原副边线圈盘水平方向的相对位置就显得尤为重要。
现有技术中已出现了多种适用于线圈对准的方法，但通常需要检测较多的物理量，且调整过程复杂，无法保证线圈对准的准确性，也不利于实际应用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提出一种原副边线圈盘对准方法、对准设备及无线电能传输系统，该对准方法实现了原副边线圈盘的精确对准，且调节过程简单，适合被广泛应用在无线电能传输系统中。
本发明采用的技术方案是，设计一种原副边线圈盘对准方法，包括以下步骤：
步骤1、以原边线圈盘的中心位置为三维坐标系原点，检测副边线圈盘和原边线圈盘在水平方向上的偏移角度；
步骤2、根据检测得到的偏移角度调整原边线圈盘在水平方向上的位置；
步骤3、判断偏移角度是否为0，若是，原边线圈盘和副边线圈盘对准完毕，若否，则重复步骤1。
步骤1中的偏移角度包括：副边线圈盘和原边线圈盘在X轴方向的偏移角度a、副边线圈盘和原边线圈盘在Y轴方向的偏移角度b；步骤2中根据检测得到的偏移角度a和偏移角度b调整原边线圈盘在水平方向上的位置；步骤3中判断偏移角度a和偏移角度b是否均为0，若是，原边线圈盘和副边线圈盘对准完毕，若否，则重复步骤1。
步骤1中在三维坐标系原点放置能感应X轴、Y轴及Z轴三个方向磁场强度的磁场传感器，根据磁场传感器输出的信号参数计算偏移角度a和偏移角度b。信号参数为磁场强度、电压、电流或数字信号。
在一实施例中，信号参数为磁场强度，所述磁场传感器输出的X轴、Y轴及Z轴三个方向磁场强度分别为Bx、By、Bz，所述偏移角度a和偏移角度b的计算公式如下：
；。
步骤2中原边线圈盘的具体调整方式为：以Z轴为偏移角度的参考方向，顺时针方向为偏移角度变化的正方向；当步骤1中检测得到的偏移角度a大于0、小于90时，步骤2中的原边线圈盘沿X轴方向相对于副边线圈盘向右偏移；当步骤1中检测得到的偏移角度b大于0、小于90时，步骤2中的原边线圈盘沿Y轴方向相对于副边线圈盘向右偏移；当步骤1中检测得到的偏移角度a大于270、小于360时，步骤2中的原边线圈盘沿X轴方向相对于副边线圈盘向左偏移；当步骤1中检测得到的偏移角度b大于270、小于360时，步骤2中的原边线圈盘沿Y轴方向相对于副边线圈盘向左偏移。
较优的，步骤1中的磁场传感器多次采样，计算得到的偏移角度a和偏移角度b均取平均值；步骤2中根据偏移角度a的平均值和偏移角度b的平均值调整原边线圈盘在水平方向上的位置；步骤3中判断偏移角度a的平均值和偏移角度b的平均值是否均为0，若是，原边线圈盘和副边线圈盘对准完毕，若否，则重复步骤1。
本发明还提出了一种执行上述原副边线圈盘对准方法的对准设备，包括：设于原边线圈盘中心位置的磁场传感器、推动原边线圈盘在水平方向上移动的驱动机构、分别与磁场传感器和驱动机构连接的控制器；控制器接收磁场传感器的输出信号，计算出副边线圈盘和原边线圈盘在水平方向上的偏移角度，根据偏移角度控制驱动机构调整原边线圈盘的位置直至偏移角度为0。
本发明还提出了一种无线电能传输系统，其包括上述的对准设备。
与现有技术相比，本发明利用线圈盘中高频交流电产生的高频交变磁场与垂直方向的角度，确定原副边线圈盘在水平方向的相对偏移，再调整原边线圈盘的位置，直至高频交变磁场与垂直方向的角度为0，以实现原副边线圈盘的精确对准，检测过程简单且精确度高。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明中原副边线圈盘偏移的空间位置示意图；
图2是本发明中原副边线圈盘完全对准的位置示意图；
图3是本发明中沿X轴或Y轴方向原边线圈盘相对于副边线圈为左的位置示意图；
图4是本发明中沿X轴或Y轴方向原边线圈盘相对于副边线圈为右的位置示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明了提出一种原副边线圈盘对准方法，包括以下步骤：
步骤1、以原边线圈盘的中心位置为三维坐标系原点，检测副边线圈盘和原边线圈盘在水平方向上的偏移角度，两线圈盘在水平方向上的相对偏移可以分解为沿X轴、Y轴的单方向偏移，对应的，偏移角度可以分解为副边线圈盘和原边线圈盘在X轴方向的偏移角度a、副边线圈盘和原边线圈盘在Y轴方向的偏移角度b；
步骤2、根据检测得到的偏移角度a和偏移角度b调整原边线圈盘在水平方向上的位置；
步骤3、判断偏移角度a和偏移角度b是否均为0，若是，原边线圈盘和副边线圈盘对准完毕，若否，则重复步骤1。
如图1所示，以Z轴为偏移角度的参考方向，顺时针方向为偏移角度变化的正方向，OA方向为磁场方向，AB为两线圈盘的垂直距离，OA与CA的夹角为磁场在Y轴方向的偏移角度b，CA与BA的夹角为磁场在X轴方向的偏移角度a。步骤1中偏移角度的检测方式为：在原边线圈盘的中心位置放置磁场传感器，磁场传感器位于三维坐标系的原点，该磁场传感器能感应X轴、Y轴及Z轴三个方向的磁场强度，当两线圈盘在水平方向上的相对位置发生变化时，两线圈盘间的磁场同时产生相应的旋转。磁场传感器感应磁场强度并输出信号参数，根据磁场传感器输出的信号参数即可计算出偏移角度a和偏移角度b。信号参数可为磁场强度，或者任何与磁场强度成线性关系的信号参数，如电压、电流或数字信号等，目前市面上的各种线型霍尔磁场传感器都可以满足要求。
在本发明的较优实施例中，信号参数为磁场强度，磁场传感器输出的X轴、Y轴及Z轴三个方向磁场强度分别为Bx、By、Bz，偏移角度a和偏移角度b的计算公式为：
；。
如图2所示，当两个线圈盘完全对准时，磁场方向如图中箭头所示，磁场传感器只有在Z轴方向能感应到磁场，X轴和Y轴的磁场强度均为0，也就是说，当计算得到的偏移角度a和偏移角度b均为0时，可以判断为两个线圈盘已精确对准，原边线圈盘在水平方向上的位置不需要再调整。
步骤2中原边线圈盘的具体调整方式如下。
如图3所示，当线圈盘未对准并且偏移大于20%，此时沿X轴方向或Y轴方向原边线圈盘相对于副边线圈盘均为左。以X轴方向为例，当磁场传感器采样的瞬间磁场方向为B1时，原边线圈盘为N极，副边线圈盘为S极，此时偏移角度a是一个小于90度的角度；当磁场传感器采样的瞬间磁场方向为B2时，原边线圈盘为S极，副边线圈盘为N极，此时偏移角度实际为a+180度，因此，采样过程中当计算得出的偏移角度a处于大于0、小于90的范围内时，偏移角度位于X-Z平面坐标系的一象限或三象限内，控制原边线圈盘沿X轴方向相对于副边线圈盘向右偏移，同时磁场传感器不断采样，直至计算得出的偏移角度a为0，此时两线圈盘在X轴方向上完成对准。同样的，采样过程中当计算得出的偏移角度b处于大于0、小于90的范围内时，偏移角度位于Y-Z平面坐标系的一象限或三象限内，控制原边线圈盘沿Y轴方向相对于副边线圈盘向右偏移，同时磁场传感器不断采样，直至计算得出的偏移角度b为0，此时两线圈盘在Y轴方向上完成对准。
如图4所示，当线圈盘未对准并且偏移大于20%，此时沿X轴方向或Y轴方向原边线圈盘相对于副边线圈盘均为右。以X轴方向为例，当磁场传感器采样的瞬间磁场方向为B1时，原边线圈盘为N极，副边线圈盘为S极，此时偏移角度a是一个大于270并且小于360度的角度；当磁场传感器采样的瞬间磁场方向为B2时，原边线圈盘为S极，副边线圈盘为N极，此时偏移角度实际为a-180度，因此，采样过程中当计算得出的偏移角度a处于大于270、小于360的范围内时，偏移角度位于X-Z平面坐标系的二象限或四象限内，控制原边线圈盘沿X轴方向相对于副边线圈盘向左偏移，同时磁场传感器不断采样，直至计算得出的偏移角度a为0，此时两线圈盘在X轴方向上完成对准。同样的，采样过程中当计算得出的偏移角度b处于大于270、小于360的范围内时，偏移角度位于Y-Z平面坐标系的二象限或四象限内，控制原边线圈盘沿Y轴方向相对于副边线圈盘向左偏移，同时磁场传感器不断采样，直至计算得出的偏移角度b为0，此时两线圈盘在Y轴方向上完成对准。
较优的，为了得到比较准确的偏移角度值，步骤1中的磁场传感器可进行多次采样，并将计算得到的偏移角度a和偏移角度b均取平均值；步骤2中根据偏移角度a的平均值和偏移角度b的平均值调整原边线圈盘在水平方向上的位置；步骤3中判断偏移角度a的平均值和偏移角度b的平均值是否均为0，若是，原边线圈盘和副边线圈盘对准完毕，若否，则重复步骤1。
本发明还提出了一种执行上述原副边线圈盘对准方法的对准设备，包括：磁场传感器、驱动机构和控制器，磁场传感器设置在原边线圈盘的中心位置，驱动机构可推动原边线圈盘在水平方向上沿X轴运动或Y轴运动，控制器分别于磁场传感器和驱动机构连接，其接收磁场传感器的输出信号，计算出副边线圈盘和原边线圈盘在水平方向上的偏移角度a和偏移角度b，再根据偏移角度a和偏移角度b控制驱动机构调整原边线圈盘在水平方向上的位置，直至偏移角度a和偏移角度b均为0，完成两线圈盘的精确对准。
本发明还提出了一种无线电能传输系统，其包括上述的对准设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种原副边线圈盘对准方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、以原边线圈盘的中心位置为三维坐标系原点，检测副边线圈盘和原边线圈盘在水平方向上的偏移角度；
步骤2、根据检测得到的偏移角度调整原边线圈盘在水平方向上的位置；
步骤3、判断偏移角度是否为0，若是，原边线圈盘和副边线圈盘对准完毕，若否，则重复步骤1。
2.如权利要求1所述的原副边线圈盘对准方法，其特征在于，所述步骤1中的偏移角度包括：副边线圈盘和原边线圈盘在X轴方向的偏移角度a、副边线圈盘和原边线圈盘在Y轴方向的偏移角度b；
所述步骤2中根据检测得到的偏移角度a和偏移角度b调整原边线圈盘在水平方向上的位置；
所述步骤3中判断偏移角度a和偏移角度b是否均为0，若是，原边线圈盘和副边线圈盘对准完毕，若否，则重复步骤1。
3.如权利要求2所述的原副边线圈盘对准方法，其特征在于，所述步骤1中在三维坐标系原点放置能感应X轴、Y轴及Z轴三个方向磁场强度的磁场传感器，根据磁场传感器输出的信号参数计算偏移角度a和偏移角度b。
4.如权利要求3所述的原副边线圈盘对准方法，其特征在于，所述信号参数为磁场强度、电压、电流或数字信号。
5.如权利要求3所述的原副边线圈盘对准方法，其特征在于，所述信号参数为磁场强度，所述磁场传感器输出的X轴、Y轴及Z轴三个方向磁场强度分别为Bx、By、Bz，所述偏移角度a和偏移角度b的计算公式如下：
；。
6.如权利要求2至5任一项所述的原副边线圈盘对准方法，其特征在于，以Z轴为偏移角度的参考方向，顺时针方向为偏移角度变化的正方向；
当所述步骤1中检测得到的偏移角度a大于0、小于90时，步骤2中的原边线圈盘沿X轴方向相对于副边线圈盘向右偏移；
当所述步骤1中检测得到的偏移角度b大于0、小于90时，步骤2中的原边线圈盘沿Y轴方向相对于副边线圈盘向右偏移；
当所述步骤1中检测得到的偏移角度a大于270、小于360时，步骤2中的原边线圈盘沿X轴方向相对于副边线圈盘向左偏移；
当所述步骤1中检测得到的偏移角度b大于270、小于360时，步骤2中的原边线圈盘沿Y轴方向相对于副边线圈盘向左偏移。
7.如权利要求3至5任一项所述的原副边线圈盘对准方法，其特征在于，所述步骤1中的磁场传感器多次采样，计算得到的偏移角度a和偏移角度b均取平均值；
所述步骤2中根据偏移角度a的平均值和偏移角度b的平均值调整原边线圈盘在水平方向上的位置；
所述步骤3中判断偏移角度a的平均值和偏移角度b的平均值是否均为0，若是，原边线圈盘和副边线圈盘对准完毕，若否，则重复步骤1。
8.一种执行1至7任一项所述原副边线圈盘对准方法的对准设备，其特征在于包括：设于所述原边线圈盘中心位置的磁场传感器、推动所述原边线圈盘在水平方向上移动的驱动机构、分别与所述磁场传感器和驱动机构连接的控制器；所述控制器接收所述磁场传感器的输出信号，计算出副边线圈盘和原边线圈盘在水平方向上的偏移角度，根据偏移角度控制驱动机构调整原边线圈盘的位置直至偏移角度为0。
9.一种无线电能传输系统，其特征在于包括：权利要求8所述的对准设备。
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|---|---|
| CN (1) | CN107749677B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109412280A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-01 | 南京航空航天大学 | 基于预激励磁场的无线电能传输绕组位置辨识装置及方法 |
| CN112477663A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-12 | 东南大学 | 一种无线充电汽车的定位方法及其系统、汽车 |
| CN112556637A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-03-26 | 江苏方天电力技术有限公司 | 基于电子罗盘的无线充电线圈角度偏移定位系统及方法 |
| CN113071478A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-06 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种自动泊车控制方法、自动泊车系统及车辆 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103969602A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-06 | 哈尔滨电机厂有限责任公司 | 测试三维磁场磁感应强度的方法 |
| WO2015137431A1 (ja) * | 2014-03-14 | 2015-09-17 | 株式会社村田製作所 | 受電用コイル構造体およびワイヤレス給電システム |
| WO2015163296A1 (ja) * | 2014-04-24 | 2015-10-29 | 株式会社村田製作所 | 受電アンテナ |
| US20160031331A1 (en) * | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Ford Global Technologies, Llc | Inductive wireless power transfer system having a coupler assembly |
| CN106525029A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-03-22 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种圆环磁体的近场磁定位方法 |
| CN206117316U (zh) * | 2016-05-30 | 2017-04-19 | 成都利弗德科技有限公司 | 一种自对中电动汽车无线充电装置 |
| CN106901717A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-06-30 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 三维心磁源定位方法、系统及服务器 |
-
2017
- 2017-10-27 CN CN201711024853.9A patent/CN107749677B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015137431A1 (ja) * | 2014-03-14 | 2015-09-17 | 株式会社村田製作所 | 受電用コイル構造体およびワイヤレス給電システム |
| WO2015163296A1 (ja) * | 2014-04-24 | 2015-10-29 | 株式会社村田製作所 | 受電アンテナ |
| CN103969602A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-06 | 哈尔滨电机厂有限责任公司 | 测试三维磁场磁感应强度的方法 |
| US20160031331A1 (en) * | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Ford Global Technologies, Llc | Inductive wireless power transfer system having a coupler assembly |
| CN206117316U (zh) * | 2016-05-30 | 2017-04-19 | 成都利弗德科技有限公司 | 一种自对中电动汽车无线充电装置 |
| CN106525029A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-03-22 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种圆环磁体的近场磁定位方法 |
| CN106901717A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-06-30 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 三维心磁源定位方法、系统及服务器 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109412280A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-01 | 南京航空航天大学 | 基于预激励磁场的无线电能传输绕组位置辨识装置及方法 |
| CN109412280B (zh) * | 2018-10-30 | 2020-11-24 | 南京航空航天大学 | 基于预激励磁场的无线电能传输绕组位置辨识装置及方法 |
| CN112477663A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-12 | 东南大学 | 一种无线充电汽车的定位方法及其系统、汽车 |
| CN112556637A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-03-26 | 江苏方天电力技术有限公司 | 基于电子罗盘的无线充电线圈角度偏移定位系统及方法 |
| CN112556637B (zh) * | 2021-03-01 | 2021-05-11 | 江苏方天电力技术有限公司 | 基于电子罗盘的无线充电线圈角度偏移定位系统及方法 |
| CN113071478A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-06 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种自动泊车控制方法、自动泊车系统及车辆 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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