CN107985095A - 自对准无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
一种自对准无线充电系统，在发射线圈与接收线圈正对的条件下，每个所述凸起与其对应的那个凹槽也处于正对的状态；所述接收线圈设置在电动汽车的底盘上，所述接收线圈的外侧放置了传感器的环状反光板，用于反射传感器发出的光信号，所述发射线圈设置在十字滑台上，所述十字滑台为可作X方向和Y方向混合运动的十字滑台；所述发射线圈上设置有四个传感器；四个传感器位于发射线圈与X轴方向和Y轴方向的交叉点外侧；所述十字滑台底部与安装在停车场地面的升降平台的上表面相连接，能够在驱动电机的驱动下升降。有效避免了现有技术中发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分白白耗损而降低了无线充电效率和速度、没有自动对齐装置的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，具体涉及一种自对准无线充电系统。
背景技术
无论磁感应式还是磁谐振式的电能传输效率均跟发射线圈和接收线圈这两个平行线圈之间的耦合系数有关系。而当线圈的形状、大小确定后，两个平行线圈正对面积最大时，耦合系数也最大，传输效率也最高。而电动汽车停车位置偏差可能导致接收线圈与发射线圈有一定错位，影响整个系统工作情况，降低充电效率，增加充电时间。
另外对于现有的平面结构的感应线圈，其采用的单时针绕行方式的结构非常简单，但是平面结构线圈存在的问题在相邻的发射线圈与接收线圈之间存在不小的间隙，在无线充电的时候，发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分无法耦合来作为充电用，导致了发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分白白耗损，降低了无线充电效率和速度，这样的平面结构的感应线圈由于其平面结构特性，在单位面积上，发射和接收线圈之间耦合系数低，直接影响了充电效率，尤其是在大功率无线充电中，耗损尤为严重。
因此，开发具有自动对齐装置的无线充电技术并能避免现有技术中发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分白白耗损而降低了无线充电效率和速度的问题对于实现电动汽车的高效快速充电意义重要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种自对准无线充电系统，有效避免了了现有技术中发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分白白耗损而降低了无线充电效率和速度、没有自动对齐装置的缺陷。
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种自对准无线充电系统的解决方案，具体如下：
一种自对准无线充电系统，包括发射线圈1及接收线圈2，所述发射线圈1及接收线圈2均为空心线圈；
所述发射线圈1的顶壁上设置着线圈绕组构成的凸起3；
所述接收线圈2的底壁上也设置着线圈绕组，该线圈绕组的内部构成凹槽4；
所述凸起3为若干个，所述凹槽4为若干个，所述凸起3与所述凹槽4数量一致且所述凸起3与所述凹槽4一一对应；
每个所述凸起3能够伸进其对应的那个凹槽4中并且所述凸起3的外壁与所述凹槽4的内壁相贴合；
在所述发射线圈1与所述接收线圈2正对的条件下，每个所述凸起3与其对应的那个凹槽4也处于正对的状态；
所述接收线圈2设置在电动汽车的底盘上，所述接收线圈2的外侧放置了传感器的环状反光板14，用于反射传感器发出的光信号，所述发射线圈1设置在十字滑台上，所述十字滑台为可作X方向和Y方向混合运动的十字滑台；
所述发射线圈1上设置有四个传感器(9-12)；四个传感器(9-12)位于发射线圈1与X轴方向和Y轴方向的交叉点外侧；
所述十字滑台底部与安装在停车场地面的升降平台201的上表面相连接，能够在驱动电机的驱动下升降。
进一步的，所述凸起3和凹槽4分别均匀分布在所述发射线圈1的顶壁和所述接收线圈2的底壁上。
进一步的，所述凸起3的横截面形状为圆形、矩形、三角形或者弧状，所述凹槽4的形状为圆形、矩形、三角形或者弧状。
进一步的，所述凸起3与所述发射线圈1的顶壁一体化连接。
进一步的，所述凸起3能够为所述凹槽4而替代，这样所述凹槽4也为所述凸起3所替代。
进一步的，在所述凸起3伸进其对应的凹槽4后，所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小能保持为无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求。
进一步的，所述传感器为光电传感器。
进一步的，所述升降平台的上表面上安装有距离感应器，所述距离感应器用于感应所述升降平台的上表面与所述电动汽车的底盘之间的距离，并控制所述驱动电机驱动所述升降平台进行升降，以调整所述升降平台的上表面与所述电动汽车的底盘之间的距离。
本发明的有益效果为：
通过自动调整发射线圈位置，最终使发射线圈与接收线圈刚好正对。在两个线圈处于正对位置后，接着通过驱动电机驱动升降平台201升降，而升降平台201的上表面上安装有距离感应器，距离感应器用于感应升降平台201的上表面与电动汽车的底盘之间的距离，并控制驱动电机驱动升降平台20进行升降，以调整升降平台201的上表面与电动汽车的底盘之间的距离，直到使每个凸起3伸进其对应的那个凹槽4直至所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小为无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求为止，而在无线充电期间，所述凸起3和其对应的凹槽4之间就会有磁力线作用，这样就会增加凸起3和其对应的凹槽4之间的磁通量，并转化成电能，这样就增加了无线充电时形成的电能，加深了耦合，让发射线圈与接收线圈在它们的间隙之间的磁力线部分得到转化，提高了无线充电效率和速度，并且在保持原来的发射线圈与接收线圈的大小不变和发射线圈与接收线圈之间的间隙大小不变的情况下，提高了耦合面积。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的凸起伸进凹槽的一种形状的结构示意图。
图3是本发明的自对准无线充电系统的凸起伸入凹槽中的矩形横截面示意图。
图4是本发明的自对准无线充电系统的凸起伸入凹槽中的圆形横截面示意图。
图5为本发明的控制柜的整体结构图。
图6为本发明的控制柜的里面结构图。
图7为本发明的腔体的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。
根据附图1-图7可知，本实施例的自对准无线充电系统，包括发射线圈1及接收线圈2，所述发射线圈1及接收线圈2均为空心线圈；
所述发射线圈1的顶壁上设置着线圈绕组构成的凸起3；
所述接收线圈2的底壁上也设置着线圈绕组，该线圈绕组的内部构成凹槽4；
所述凸起3为若干个，所述凹槽4为若干个，所述凸起3与所述凹槽4数量一致且所述凸起3与所述凹槽4一一对应；
每个所述凸起3能够伸进其对应的那个凹槽4中并且所述凸起3的外壁与所述凹槽4的内壁相贴合；
在所述发射线圈1与所述接收线圈2正对的条件下，每个所述凸起3与其对应的那个凹槽4也处于正对的状态；
所述接收线圈2设置在电动汽车的底盘上，所述接收线圈2的外侧放置了传感器的环状反光板14，用于反射传感器发出的光信号，所述发射线圈1设置在十字滑台上，所述十字滑台为可作X方向和Y方向混合运动的十字滑台；
所述发射线圈1上设置有四个传感器(9-12)；四个传感器(9-12)位于发射线圈1与X轴方向和Y轴方向的交叉点外侧；
所述十字滑台底部与安装在停车场地面的升降平台201的上表面相连接，能够在驱动电机的驱动下升降。
这样针对电动汽车在停车状态下充电时，由于停车位置偏差接收线圈2与发射线圈1产生一定的错位，导致接收线圈不在最佳工作状态位置，影响系统的传输效率。通过自动调整发射线圈位置，最终使发射线圈与接收线圈刚好正对。当电动汽车进行停车操作时，分析控制模块通过发射端的四个传感器(9-12)的实时信号变化来分析判断最终停车位置处发射线圈1与接收线圈2的相对位置关系，然后发出移动指令给十字滑台的X轴电机7和Y轴电机21，让置于滑台面8上的发射线圈1在电机带动下进行X轴方向或者Y轴方向移动，最终四个传感器(9-12)同时接收信号即完成目标，此时两个线圈处于正对位置。
通过四个光电传感器来定位接收线圈相对发射线圈的位置，并分析发出指令控制Y轴电机21或X轴电机7工作来移动发射线圈。两个方向的电机通过丝杆13的旋转来实现滑台面8在线轨22上的移动；丝杆表面为螺旋状。
四个传感器(9-12)位于发射线圈1与X轴方向和Y轴方向的交叉点外侧，相对应地，接收线圈5的外侧也放置了传感器的环状反光板4，用于反射传感器发出的光信号。并通过这些信号的变化来判定线圈位置，控制电机的运行。显然，传感器件的安装位置有相当大的可选择余地，例如将传感发射元件设置在接收线圈附近，而将传感感知(或反射)元件设置在发射线圈附近。传感器件类型可考虑光、磁、射频等传感类型。
电动汽车停车时四个传感器与反光板从俯视角度看的相对位置关系；这里提出一个随机的一种位置情况，主要是用来说明装置自动调整的步骤流程。四个传感器(9-12)通过反光板14来获得反馈信号，并通过传感器之间的信号变化来分析得到线圈之间的相对位置变化，控制电机移动发射线圈6。在停车过程中，12号传感器会得到一个信号变化，而其它三个没有变化，由此可知道传感器与反光板的位置关系。然后四个传感器随着滑台面8一起向左移动直到9号传感器得到信号停止，在此过程中4号和9号传感器都出现信号的变化；分别根据4号和9号传感器获得信号的时间间隔确定这段时间内位移L。再向右移动L/2距离，然后向上移动直到四个传感器都获得信号时停止，此时接收线圈与发射线圈正对。
在两个线圈处于正对位置后，接着通过驱动电机驱动升降平台201升降，而升降平台201的上表面上安装有距离感应器，距离感应器用于感应升降平台201的上表面与电动汽车的底盘之间的距离，并控制驱动电机驱动升降平台20进行升降，以调整升降平台201的上表面与电动汽车的底盘之间的距离，直到使每个凸起3伸进其对应的那个凹槽4直至所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小为无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求为止，然后发射线圈通过逆变作用产生高频交变磁场，而接收线圈通过磁耦合谐振原理，当与发射端取得相同的共振频率时，实现最大的能量交换。
所述凸起3和凹槽4分别均匀分布在所述发射线圈1的顶壁和所述接收线圈2的底壁上。
所述凸起3的横截面形状为圆形、矩形、三角形或者弧状，所述凹槽4的形状为圆形、矩形、三角形或者弧状。
所述凸起3与所述发射线圈1的顶壁一体化连接。
所述凸起3能够为所述凹槽4而替代，这样所述凹槽4也为所述凸起3所替代。
在所述凸起3伸进其对应的凹槽4后，所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小能保持为无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求。
所述传感器为光电传感器。
所述升降平台的上表面上安装有距离感应器，所述距离感应器用于感应所述升降平台的上表面与所述电动汽车的底盘之间的距离，并控制所述驱动电机驱动所述升降平台进行升降，以调整所述升降平台的上表面与所述电动汽车的底盘之间的距离。
另外为了实时掌握和备份停车场现场的情况，给所述电动汽车的驾驶员配置了手机，能够在停车场对自对准无线充电系统进行拍照获取图片，而手机通过网络与云服务器相互连接通信，这样手机就能把获取的图片作为需要备份的数据而将该需要备份的数据打包为数据包，并根据TCP/IP协议将数据包发送至云服务器；为了防护云服务器，往往把云服务器设置在控制柜里，云服务器一旦开始工作往往就是连续不断工作不短的周期，这样会导致云服务器升温，使得云服务器工作不顺畅或者毁损，要达到云服务器的制冷，常常就在控制柜上开有若干贯通槽，然而贯通槽常常使得颗粒物杂质的涌至，使得云服务器受到污损。
给所述电动汽车的驾驶员配置了手机，能够在停车场对自对准无线充电系统进行拍照获取图片，而手机通过网络与云服务器相互连接通信，这样手机就能把获取的图片作为需要备份的数据而将该需要备份的数据打包为数据包，并根据TCP/IP协议将数据包发送至云服务器，所述云服务器设置在控制柜中，所述控制柜包括柜体A1、带有筛孔的筛板一A2、带有筛孔的筛板二A6、进气扇A7、用于气流流动的两头贯通的腔体A8与抽气扇A9，带有筛孔的筛板一A2固联于柜体A1的一边，固联后的所述带有筛孔的筛板一A2与所述柜体A1之间保留有间隔，另外柜体A1的另一边设有带有筛孔的筛板二A6，柜体A1与带有筛孔的筛板二A6之间保留有间隔。
进气扇A7都设于所述带有筛孔的筛板一A2与所述柜体A1之间保留的间隔中，用于气流流动的两头贯通的腔体A8设在柜体A1的中空内部的一边，另外用于气流流动的两头贯通的腔体A8各自相连于一对进气扇A7的出气端上，抽气扇A9设于柜体A1的外表面的另一边，另外抽气扇A9设在柜体A1与带有筛孔的筛板二A6间的间隔中。
带有筛孔的筛板一A2同带有筛孔的筛板二A6的外表面上都贴附着一片带有筛孔的塑料片，所述塑料片的筛孔的大小同所述筛板一A2的筛孔的大小或者筛板二A6的筛孔的大小一致，能够避免颗粒物杂质涌至控制柜里。
用于气流流动的两头贯通的腔体A8都是拱状架构，另外用于气流流动的两头贯通的腔体A8的拱状内表面上开有若干贯通腔，进气扇A7送进的气流传递到用于气流流动的两头贯通的腔体A8里面，还经由用于气流流动的两头贯通的腔体A8上的贯通腔涌出，以此对柜体A1里面的云服务器执行制冷，拱状架构也能改善制冷性能。
各自启动一对进气扇A7同抽气扇A9，一对进气扇A7把气流送达用于气流流动的两头贯通的腔体A8的里面，还经由用于气流流动的两头贯通的腔体A8的拱状架构的贯通腔把气流送出，改善柜体A1里面的制冷性能，同时一对抽气扇A9能实时的把柜体A1里面的温升的气流抽去，以此改善控制柜里气流的效率，因为进气扇A7同抽气扇A9之外各自带有带有筛孔的筛板一A2、带有筛孔的筛板二A6同塑料片，能避免颗粒物杂质渗入柜体。
以上以附图说明的方式对本发明作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。
Claims (8)
1.一种自对准无线充电系统，其特征在于，包括发射线圈及接收线圈，所述发射线圈及接收线圈均为空心线圈；
所述发射线圈的顶壁上设置着线圈绕组构成的凸起；
所述接收线圈的底壁上也设置着线圈绕组，该线圈绕组的内部构成凹槽；
所述凸起为若干个，所述凹槽为若干个，所述凸起与所述凹槽数量一致且所述凸起与所述凹槽一一对应；
每个所述凸起能够伸进其对应的那个凹槽中并且所述凸起的外壁与所述凹槽的内壁相贴合；
在所述发射线圈与所述接收线圈正对的条件下，每个所述凸起与其对应的那个凹槽也处于正对的状态；
所述接收线圈设置在电动汽车的底盘上，所述接收线圈的外侧放置了传感器的环状反光板，用于反射传感器发出的光信号，所述发射线圈设置在十字滑台上，所述十字滑台为可作X方向和Y方向混合运动的十字滑台；
所述发射线圈上设置有四个传感器；四个传感器位于发射线圈与X轴方向和Y轴方向的交叉点外侧；
所述十字滑台底部与安装在停车场地面的升降平台的上表面相连接，能够在驱动电机的驱动下升降。
2.根据权利要求1所述的自对准无线充电系统，其特征在于，所述凸起和凹槽分别均匀分布在所述发射线圈的顶壁和所述接收线圈的底壁上。
3.根据权利要求1所述的自对准无线充电系统，其特征在于，所述凸起的横截面形状为圆形、矩形、三角形或者弧状，所述凹槽4的形状为圆形、矩形、三角形或者弧状。
4.根据权利要求1所述的自对准无线充电系统，其特征在于，所述凸起与所述发射线圈的顶壁一体化连接。
5.根据权利要求1所述的自对准无线充电系统，其特征在于，所述凸起能够为所述凹槽而替代，这样所述凹槽也为所述凸起所替代。
6.根据权利要求1所述的自对准无线充电系统，其特征在于，在所述凸起伸进其对应的凹槽后，所述发射线圈及接收线圈之间的间隔大小能保持为无线充电时所述发射线圈及接收线圈之间应该保持的最小的绝缘要求。
7.根据权利要求1所述的自对准无线充电系统，其特征在于，所述传感器为光电传感器。
8.根据权利要求1所述的自对准无线充电系统，其特征在于，所述升降平台的上表面上安装有距离感应器，所述距离感应器用于感应所述升降平台的上表面与所述电动汽车的底盘之间的距离，并控制所述驱动电机驱动所述升降平台进行升降，以调整所述升降平台的上表面与所述电动汽车的底盘之间的距离。
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