CN107860475A - 一种电动汽车及用于电动汽车的异物检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车及用于电动汽车的异物检测装置，该装置包括：用于和目标电动汽车的车身固定连接的壳体；壳体内设有用于在目标电动汽车进行无线充电时检测充电环境中异物的红外热成像摄像头；用于调节红外热成像摄像头拍摄范围的摄像头舵机；用于进行电控制的主控制器。通过红外热成像摄像头检测充电环境中的热量，可以处理成一幅热红外线图像，进而判断电动汽车和无线充电设备之间是否存在金属异物或者活体，摄像头舵机使得该异物检测装置能够适应不同型号的电动汽车，可以调节摄像头的拍摄角度，使红外热成像摄像头能灵活地对准无线充电装置的发射线圈，从而实现对电动汽车无线充电环境中异物的精确检测，以保证无线充电的安全性。

Description

一种电动汽车及用于电动汽车的异物检测装置
技术领域
本发明涉及无线供电技术领域，特别是涉及一种电动汽车及用于电动汽车的异物检测装置。
背景技术
无线充电(供电)属于新型高科技产业，其中已经有许多产品进入寻常百姓家。无线供电(充电)技术，是与电动汽车结合的理想组合。无线供电安全，可靠性高，方便使用，抗腐蚀污染。因为无线供电的基本原理还是属于电磁相互作用，所以要求发射线圈与接收线圈之间不能有铁磁性物质。因为铁磁性物质在整个闭合磁场中，会产生涡流发热，不仅降低效率，还有烫坏发射线圈，起火等风险。
电动汽车采用无线供电技术时，需要将汽车停靠在预设的位置上，以方便电动汽车的能量接收端和充电设备的能量发射端相对应。由于对电动汽车进行充电属于较大功率的无线充电，若电动汽车和充电设备之间存在异物，尤其是有铁磁性异物，易引发危险。
因此，如何实现对电动汽车无线充电环境中异物的精确检测，以保证无线充电的安全性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车及用于电动汽车的异物检测装置，可以实现对电动汽车无线充电环境中异物的精确检测，以保证无线充电的安全性。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种用于电动汽车的异物检测装置，包括：用于和目标电动汽车的车身固定连接的壳体；所述壳体内设有用于在所述目标电动汽车进行无线充电时检测充电环境中异物的红外热成像摄像头；用于调节所述红外热成像摄像头拍摄范围的摄像头舵机；用于进行电控制的主控制器。
优选地，所述壳体包括：用于容纳所述红外热成像摄像头和所述摄像头舵机的腔体；所述腔体上设有用于固定所述腔体和所述目标电动汽车的底盘的固定连接部；所述腔体的下侧活动连接有用于密封所述腔体的底盖，所述底盖通过转轴和所述腔体连接，所述腔体内还设有用于控制所述底盖开合角度的舱门舵机部。
优选地，所述舱门舵机部包括：与所述腔体的上内侧壁固定连接的舵机固定支架；与所述舵机固定支架连接的舱门舵机；与所述舱门舵机连接的主动臂；与所述主动臂连接的从动臂；与所述从动臂连接的U型支架，所述U型支架和所述底盖连接。
优选地，所述摄像头舵机固定设置在所述底盖上。
优选地，所述底盖远离所述转轴的一侧设有预设个数的浸水探头。
优选地，还包括：设置在所述腔体内，用于进行防尘的风琴防尘罩，所述风琴防尘罩的一端连接所述腔体的上内侧壁，另一端连接所述底盖的上内侧壁，且所述风琴防尘罩设有用于容纳所述红外热成像摄像头穿过的通孔。
优选地，还包括：用于在检测到目标电动汽车的能量接收端和充电设备的能量发射端之间存在符合预设条件的活体时，发出活体驱赶信号的蜂鸣器。
优选地，还包括：设置在所述舱门舵机部和所述主控制器之间，用于检测所述舱门舵机部的工作电流的电流传感器。
一种电动汽车，包括：
如上述任一项所述的用于电动汽车的异物检测装置；
和所述异物检测装置连接的电动汽车车体；
其中，所述异物检测装置的主控制器通过CAN通讯线和所述电动汽车车体内的控制系统进行数据通信。
优选地，还包括：用于在检测到目标电动汽车的能量接收端和充电设备的能量发射端之间存在符合预设条件的活体，且在预设时间段内持续存在时，向预设的用户终端发射提醒信号的通信器。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例所提供的用于电动汽车的异物检测装置，包括：用于和目标电动汽车的车身固定连接的壳体；壳体内设有用于在目标电动汽车进行无线充电时检测充电环境中异物的红外热成像摄像头；用于调节红外热成像摄像头拍摄范围的摄像头舵机；用于进行电控制的主控制器。通过红外热成像摄像头检测充电环境中的热量，然后可以将其处理成一幅热红外线图像，进而判断电动汽车和无线充电设备之间是否存在高热的物体，如果物体温度高于预设的阈值，则可判定有金属异物在其范围内，之后可以采取相应的处理措施，如果充电范围内有小动物等活体也可以判断出来，并进行相应的处理，尤其是摄像头舵机的设置，使得该异物检测装置能够适应不同型号的电动汽车，通过摄像头舵机可以调节摄像头的拍摄角度，使得红外热成像摄像头能够灵活地对准无线充电装置的发射线圈，从而实现对电动汽车无线充电环境中异物的精确检测，以保证无线充电的安全性。
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为本发明一种具体实施方式所提供的用于电动汽车的异物检测装置结构示意图；
图2为本发明另一种具体实施方式所提供的用于电动汽车的异物检测装置结构示意图；
图3为本发明又一种具体实施方式所提供的用于电动汽车的异物检测装置结构示意图；
图4为本发明一种具体实施方式所提供的用于电动汽车的异物检测装置的红外热成像摄像头角度调节示意图；
图5为本发明一种具体实施方式所提供的用于电动汽车的异物检测装置异物检测示意图；
图6为图5所示的异物检测时能量发射线盘以及异物俯视图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种电动汽车及用于电动汽车的异物检测装置，可以实现对电动汽车无线充电环境中异物的精确检测，以保证无线充电的安全性。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的用于电动汽车的异物检测装置结构示意图。
本发明的一种具体实施方式提供了一种用于电动汽车的异物检测装置，包括：用于和目标电动汽车的车身固定连接的壳体1；壳体1内设有用于在目标电动汽车进行无线充电时检测充电环境中异物的红外热成像摄像头2；用于调节红外热成像摄像头2拍摄范围的摄像头舵机3；用于进行电控制的主控制器4。
在本实施方式中，壳体作为一个载体，将红外热成像摄像头和摄像头舵机以及主控制器等配件均装配在壳体内，壳体的设置可以保护其内的各配件，这是由于电动汽车的充电线圈(即能量接收线圈)一般安装在底盘，因此，该异物检测装置优选安装在底盘上，壳体的设置可以有效避免灰尘、石头和水等物体对摄像头造成破坏。通过红外热成像摄像头检测充电环境中的热量，然后可以将其处理成一幅热红外线图像，进而判断电动汽车和无线充电设备之间是否存在高热的物体，如果物体温度高于预设的阈值，则可判定有金属异物在其范围内，之后可以采取相应的处理措施，如果充电范围内有小动物等活体也可以判断出来，并进行相应的处理。
发明人研究发现，不同的汽车的底盘高度通常不同，且用户在进行充电停车时，停车位置往往会存在一定的误差。本实施方式中尤其是摄像头舵机的设置，使得该异物检测装置能够适应不同型号的电动汽车，由于摄像头舵机可以通过设置在摄像头舵机和摄像头之间的摇臂调节摄像头的拍摄角度，因此，不同型号的电动汽车在应用该装置时，通过摄像头舵机即可自动调节拍摄范围，此外，每次停车进行充电时，无论停车位置是哪个方向存在误差，摄像头舵机调整摄像头即可弥补停车的误差，使得红外热成像摄像头能够灵活地对准无线充电装置的发射线圈，从而实现对电动汽车无线充电环境中异物的精确检测，以保证无线充电的安全性。
进一步地，如图2所示，壳体包括：用于容纳红外热成像摄像头和摄像头舵机的腔体；腔体上设有用于固定腔体和目标电动汽车的底盘的固定连接部，优选该固定连接部为固定孔11，以便于将该异物检测装置与汽车底盘用螺栓进行固定连接；腔体的下侧活动连接有用于密封腔体的底盖12，底盖12通过转轴13和腔体连接，腔体内还设有用于控制底盖12开合角度的舱门舵机部，其中，底盖为非金属类材料制成的。更进一步地，舱门舵机部包括：与腔体的上内侧壁固定连接的舵机固定支架141；与舵机固定支架连接的舱门舵机142；与舱门舵机142连接的主动臂143；与主动臂143连接的从动臂144；与从动臂144连接的U型支架145，U型支架145和底盖12连接。进一步，摄像头舵机3固定设置在底盖12上。
在本实施方式中，壳体包括了一个腔体和底盖，底盖即壳体所构成的舱体的舱门，行车时舱门关闭以保护舱体内的各配件，当停车充电时再打开舱门进行拍摄。其中，舵机固定支架用于固定舱门舵机，由于舱门舵机的位置较为特殊，所以需要一个支架进行固定。舱门舵机通过带动主动臂、从动臂和U型支架来控制底盖的开合，主动臂、从动臂和U型支架是打开舱门的中间执行机构。转轴使得底盖依照转轴进行上下开合。摄像头舵机固定设置在底盖上，使得通过舱门舵机部和摄像头舵机进行配合，能够更加灵活地调整摄像头的拍摄角度，也更加有利于保护摄像头。
在本发明的一种实施方式中，如图3所示，底盖远离转轴的一侧设有预设个数的浸水探头5。优选设有两个浸水探头，浸水探头上下依次排列设置，用于检测汽车底盘下边是否有水，优选浸水探头使用铜材制作的两个直径3mm左右的探针，其在底盖生产的时候，可以预埋浇筑在内部，若底盘下边有水，则两个探头浸入水中，两个探头通过前端的水导通，相当于开关，给对应的控制器一个信号。浸水探头的设置，使得在有雨水的季节，尤其是我国南方地区，避免了在充电时由于浸水造成的短路等危险，在检测到底盘下有水时，则控制汽车停止充电，舱门关闭，并通知电动汽车以及无线供电系统，由于浸水探头设置在底盖远离转轴的一侧，这样，当底盖打开时，若底盘下有水，则浸水探头先接触到水，可以有效防止水进入到舱体内才检测到的弊端。进一步地，在底盖和腔体的结合部处还设有防水胶圈6，进一步防止底盘下的水进入到该异物检测装置中。
在本发明的一种实施方式中，该异物检测装置还包括：设置在腔体内，用于进行防尘的风琴防尘罩7，风琴防尘罩7的一端连接腔体的上内侧壁，另一端连接底盖的上内侧壁，且风琴防尘罩7设有用于容纳红外热成像摄像头2穿过的通孔。当舱门打开时，风琴防尘罩的设置依旧可以形成一个密闭空间，防止灰尘等进入。当舱门闭合时，风琴防尘罩收缩；当舱门打开时，风琴防尘罩拉伸。
在本发明的一种实施方式中，异物检测装置还包括：用于在检测到目标电动汽车的能量接收端和充电设备的能量发射端之间存在符合预设条件的活体时，发出活体驱赶信号的蜂鸣器。
红外热成像摄像头是运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值，使得人们可以“看到”物体表面的温度分布状况。需要说明的是，在本发明的实施方式中，通过红外热成像摄像头检测到一幅热红外线形成的图像，即热图，而不是像普通的红外检测一样只是检测一个点。这使得可以为活体的检测提供依据，通过摄像头的角度调节，如上下调节，可以找到生物图在图像中的阴影尺寸，经过预设算法，可以确定生物体大小、位置等信息，当检测到生物体符合预设的条件时，如生物体的大小大于预设的阈值，则可以通过蜂鸣器发出驱赶声音来进行驱赶，以避免生物对充电造成影响以及对生物造成伤害等。
在本发明的一种实施方式中，还包括：设置在舱门舵机部和主控制器之间，用于检测舱门舵机部的工作电流的电流传感器。
电流传感器用于检测舱门舵机的工作电流，若当前的工作电流大于电流阈值，则说明舱门下边有异物，导致舱门无法打开。从而实现了在停车时检测装置下方是否有砖头、石子等异物顶到舱门的目的，即实现了异物阻挡检测。
相应地，本发明一种实施方式还提供了一种电动汽车，包括：如上述任一实施方式中的用于电动汽车的异物检测装置；和异物检测装置连接的电动汽车车体；其中，异物检测装置的主控制器通过CAN通讯线和电动汽车车体内的控制系统进行数据通信。
在本实施方式中，异物检测装置固定连接在汽车的车体上，并通过CAN总线和汽车进行通讯以接收指令或者返回数据，且需要做好防水防尘处理。
需要说明的是，异物检测装置中的主控制器用于链接异物检测装置中的所有配件的电控制部分，如红外热成像摄像头的拍摄、各舵机的运行等，对于根据拍摄的内容所生成的异物判断结果可以由主控制器处理获取并返回至汽车；可以由主控制器将拍摄图像等数据返回至汽车，由汽车内的控制系统进行处理以获取判断结果，本实施方式对此并不做限定。
进一步地，还包括：用于在检测到目标电动汽车的能量接收端和充电设备的能量发射端之间存在符合预设条件的活体，且在预设时间段内持续存在时，向预设的用户终端发射提醒信号的通信器。
在实际运行过程中，存在蜂鸣器无法驱赶活体的情况，这时，若在检测到活体开始，在经过了预设的时间段之后，该活体仍未被驱赶离开，则通过通信器向用于终端发射信息。可以通过预设的APP向用户发出提醒信息，也可以直接通过网络等向用户发送提醒信息。
其中，所谓的符合预设条件的活体可以是活体的大小等符合预设的阈值，如大于某一阈值。
本实施方式还对整个检测过程进行了说明，具体如下：
当电动汽车需要进行充电时，将电动汽车停在预设的停车位置，使得汽车的能量接收线圈和无线充电设备的能量发射线圈的线盘对准；
发出指令，控制舱门打开，判断舱门舵机的工作电流是否大于预设阈值；
若是，则判定舱门下有异物进行相应停机报警；
若否，则判断车下是否有水；
若有水，则进行相应停机报警；
若没水，则通过控制舱门舵机和摄像头舵机联动调整热红外成像摄像头的拍摄角度；
判断热红外成像摄像头是否到位；
若是，则进行无线充电；
判断拍摄范围内是否有异物；
若是，则判断异物对充电是否有影响；
若是，则向汽车和/或无线充电设备的系统进行报警，停止无线充电；
若否，则继续进行无线充电。
本实施方式还对该过程中的几个步骤进行了详细说明：
如图4所示，控制舱门舵机和摄像头舵机配合，调整底盖不同的开合角度，以使摄像头达到不同的观测位置，当需要停车充电且停车位置有误差时，摄像头拍摄的线圈热图可能会不完整，通过调整底盖的开合角度以及摄像头的角度，以有效将线圈置于拍摄范围之内。
如图5至图6所示，为异物检测装置的应用举例，异物检测装置安装在电动汽车的底盘50上，在停车后，安装在底盘50上的能量接收线盘60和无线充电设备的能量发射线盘61相对。在拍摄范围内，存在第一金属异物51、第二金属异物52、第三金属异物53，其中，第一金属异物位于无线充电设备的能量发射线盘上，第二金属异物和第三金属异物位于能量发射线盘之外，且距离能量发射线盘的距离不同。当开始进行无线充电时，第一金属异物发热严重，温度升高，红外热成像摄像头立刻会检测到，并可以判断出第一金属异物所在的位置对充电有危险；第二金属异物虽然不在能量发射线盘上，其距离能量发射线盘较近，所以也会发热，但是相对于能量发射线盘来说，温度较低，判定其对充电无危险；第三金属异物距离能量发射线盘较远，同样会被检测到，但是不会产生热量，判定其不会对充电造成影响。这是由于，能量发射线盘的充电线圈在工作时是发热的，会形成一个闭合环路，若检测到在这个闭合环路上有物体发热，则判定上面存在金属异物；若在闭合环路外检测到也有物体发热，且发热量低于预设阈值，则判定不会对充电造成威胁，判定充电正常。检测更为精准，可以提供具体的发热情况数据，方便进行判断和处理。
需要说明的是，在进行无线充电之前，可以预先进行检测，因为活体会发出红外线，摄像头会立即捕捉到，通过计算面积可以大体计算出活体的大小，若大于预设的阈值，则通过蜂鸣器等发出声音驱赶活体，在检测到活体离开后且无其他异常时则进行充电。
综上所述，本发明所提供的电动汽车及用于电动汽车的异物检测装置，通过红外热成像摄像头检测充电环境中的热量，然后可以将其处理成一幅热红外线图像，进而判断电动汽车和无线充电设备之间是否存在高热的物体，判定是否有金属异物或者活体在其范围内，之后可以采取相应的处理措施，采用热成像技术，可以滤除环境光对于摄像头的干扰，可以精确地检测出金属异物与充电线圈的相对位置，进而判断出危险程度，极大地提高了检测效率以及检测精度。尤其是摄像头舵机和舱门舵机的设置，使得该异物检测装置能够适应不同型号的电动汽车和停车位置，并可以灵活调节摄像头的拍摄角度，使得红外热成像摄像头能够灵活地对准无线充电装置的发射线圈，从而实现对电动汽车无线充电环境中异物的精确检测，以保证无线充电的安全性，且降低了驾驶者的操作难度；且具有防水、异物阻挡检测，最大程度保护了。
以上对本发明所提供一种电动汽车及用于电动汽车的异物检测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车的异物检测装置，其特征在于，包括：用于和目标电动汽车的车身固定连接的壳体；所述壳体内设有用于在所述目标电动汽车进行无线充电时检测充电环境中异物的红外热成像摄像头；用于调节所述红外热成像摄像头拍摄范围的摄像头舵机；用于进行电控制的主控制器。
2.根据权利要求1所述的异物检测装置，其特征在于，所述壳体包括：用于容纳所述红外热成像摄像头和所述摄像头舵机的腔体；所述腔体上设有用于固定所述腔体和所述目标电动汽车的底盘的固定连接部；所述腔体的下侧活动连接有用于密封所述腔体的底盖，所述底盖通过转轴和所述腔体连接，所述腔体内还设有用于控制所述底盖开合角度的舱门舵机部。
3.根据权利要求2所述的异物检测装置，其特征在于，所述舱门舵机部包括：与所述腔体的上内侧壁固定连接的舵机固定支架；与所述舵机固定支架连接的舱门舵机；与所述舱门舵机连接的主动臂；与所述主动臂连接的从动臂；与所述从动臂连接的U型支架，所述U型支架和所述底盖连接。
4.根据权利要求3所述的异物检测装置，其特征在于，所述摄像头舵机固定设置在所述底盖上。
5.根据权利要求4所述的异物检测装置，其特征在于，所述底盖远离所述转轴的一侧设有预设个数的浸水探头。
6.根据权利要求5所述的异物检测装置，其特征在于，还包括：设置在所述腔体内，用于进行防尘的风琴防尘罩，所述风琴防尘罩的一端连接所述腔体的上内侧壁，另一端连接所述底盖的上内侧壁，且所述风琴防尘罩设有用于容纳所述红外热成像摄像头穿过的通孔。
7.根据权利要求1至6任一项所述的异物检测装置，其特征在于，还包括：用于在检测到目标电动汽车的能量接收端和充电设备的能量发射端之间存在符合预设条件的活体时，发出活体驱赶信号的蜂鸣器。
8.根据权利要求2所述的异物检测装置，其特征在于，还包括：设置在所述舱门舵机部和所述主控制器之间，用于检测所述舱门舵机部的工作电流的电流传感器。
9.一种电动汽车，其特征在于，包括：
如权利要求1至8任一项所述的用于电动汽车的异物检测装置；
和所述异物检测装置连接的电动汽车车体；
其中，所述异物检测装置的主控制器通过CAN通讯线和所述电动汽车车体内的控制系统进行数据通信。
10.根据权利要求9所述的电动汽车，其特征在于，还包括：用于在检测到目标电动汽车的能量接收端和充电设备的能量发射端之间存在符合预设条件的活体，且在预设时间段内持续存在时，向预设的用户终端发射提醒信号的通信器。
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