CN109177762A - 一种能够自动调节发射线圈位置的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种能够自动调节发射线圈位置的装置，应用于电动汽车无线充电过程中调节发射线圈的位置，包括：周向调节装置、距离调节装置、径向调节装置以及水平调节装置，周向调节装置用于调节周向上的位置，所述距离调节装置用于调节发射线圈与充电线圈的垂直距离，所述径向调节装置用于调节径向上的位置，水平调节装置用于维持发射线圈水平位置。它能够实现自动调节发射线圈的位置，以增高发射线圈与接收线圈之间的能量传递效率。
Description
技术领域
本发明涉及电动车无线充电领域，尤其涉及一种能够自动调节发射线圈位置的装置。
背景技术
近几年在能源以及环境危机日益加剧的情况下，电动汽车由于使用电能作为动力源，且无尾气需要排出而受到广大群众的青睐。电动汽车无线充电技术也随着电动汽车产业的发展应运而生。电动汽车无线充电在实际操作中，接收线圈与发射线圈的位置关系一般在电动汽车停放后便不再改变，而接收线圈与发射线圈的位置关系是影响无线充电过程中能量传输效率以及充电所需时长的重要因素。而由于接收线圈位于电动汽车的底部，其位置关系不好调节，尤其是垂直方向上的关系。
因此，急需发射线圈调节装置来解决这一问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种能够自动调节发射线圈位置的装置，它能够实现自动调节发射线圈的位置，以增高发射线圈与接收线圈之间的能量传递效率。
为了实现上述目的，本发明采用的方案是：
一种能够自动调节发射线圈位置的装置，应用于电动汽车无线充电过程中调节发射线圈的位置，包括：周向调节装置、距离调节装置、径向调节装置以及水平调节装置；所述水平调节装置包括环形支撑件，在所述环形支撑件的外侧面的底部设有配重块，所述环形支撑件为中空环形体，在所述中空环形体内设有卡位件，所述卡位件通过两个弹片连接中空环形体的外环的内侧壁，所述卡位件上设有若干个卡位凸起，所述中空环形体的内环上设有与卡位凸起匹配使用的卡位孔，所述卡位件的两端设有第一磁芯，所述第一磁芯上缠绕有通电线圈，在所述中空环形体的外环的内侧壁上、与第一磁芯相对的位置处设有与第一磁芯匹配使用的第二磁芯，所述第二磁芯上缠绕有通电线圈，所述径向调节装置上设有连接杆，所述连接杆上设有滚轮，所述中空环形体的内环的内侧壁上设有与所述滚轮匹配使用的滑槽，所述滚轮能够在所述滑槽内自由滑动且所述连接杆顶端与所述滚轮之间的距离不变。
配重块、中空环形与所述连接杆以及滑轮能够将发射线圈所处的装置维持在水平状态，而卡位件能够将连接杆上的滚轮固定住，从而使得整个发射线圈所处的装置维持在某个高度的水平面上。这种结构简单，而且采用机电结合实现，相较于全部的机械结构，降低的结构之间的磨损，保证了使用寿命。
进一步地，所述周向调节装置包括：第一支撑件，所述第一支撑件轴承连接第二支撑件，所述第一支撑件上设有第一电机，所述第一电机驱动第一齿轮，所述第二支撑件上设有齿槽，所述第一齿轮齿合于所述齿槽。第一电机带动第一齿轮，第一齿轮通过齿合的齿槽带动整个装置原地转动，从而实现周向调节。
进一步地，所述第一电机设立于所述第一支撑件的侧面，所述第一电机的转轴垂直于所述第一支撑件的侧面，所述齿槽设于所述第二支撑件的底面。第一电机的转轴垂直于所述第一支撑件的侧面减小了体积，第一电机固定在侧面比较容易。
进一步地，所述第一电机设立于所述第一支撑件的侧面，所述第一电机的转轴平行于所述第一支撑件的侧面，所述齿槽设于所述第二支撑件的底面或侧面的底端。单纯的纵向之间的能量传递，对齿轮的磨损较低，动能间的传递效率高。
进一步地，所述距离调节装置包括设于第二支撑件上表面的第二电机，所述第二电机驱动第二齿轮，所述第二齿轮齿合于第三齿轮，所述第三齿轮设立于第二支撑件的上表面，所述第三齿轮固定连接径向调节装置。第二电机驱动第二齿轮，第二齿轮带动齿合的第三齿轮，从而带动径向调节装置，径向调节装置带动发射线圈所处的装置移动，从而抬高了位置，改变了发射线圈与接收线圈之间的垂直距离。
进一步地，所述径向调节装置为伸缩式液压缸。通过伸缩式液压缸的伸缩实现在径向位置下的调动。
进一步地，还包括防尘罩，用于罩在所述距离调节装置与所述径向调节装置上方。设置防尘罩既美观又对内部的机械结构以及电路起到保护作用。
进一步地，所述防尘罩包括第一罩体以及第二罩体，所述第二罩体套接在第一罩体之上，所述第一罩体能够在第二罩体内自由伸缩。防尘罩能够随着伸缩式液压缸自由伸缩，无需留有空隙，最大程度的保护了内部的机械结构以及电路。
进一步地，还包括超声波测距离传感器，用于测量接收线圈与发射线圈之间的距离。所述超声波测距离传感器能够测量发射线圈与接收线圈之间垂直距离以保证二者的距离合理，进而提高能量传输效率。
本发明的有益效果有：通过水平调节装置确保发射线圈的水平放置，通过距离调节装置对发射线圈与接收线圈的垂直距离进行调节，通过周向调节装置实现转动从而实现周向的位置调节，通过径向调节装置调节第二支撑件与发射线圈间的水平距离，如此一来能够实现可调范围的任意位置的调动，以提高发射线圈与接收线圈之间的能量传递效率。
附图说明
图1示出了根据本申请实施例的整体结构示意图例1。
图2示出了根据本申请实施例的整体结构示意图例2。
图3示出了根据本申请实施例的整体俯视图。
图4示出了根据本申请实施例的环形支撑件的立体图。
图5示出了根据本申请实施例的第二支撑件的仰视图。
其中，1环形支撑件；2配重块；3卡位件；4弹片；5卡位凸起；6卡为孔；7第一磁芯；8第二磁芯；9连接杆；10滚轮；11滑槽；12第一支撑件；13第二支撑件；14第一电机；15第一齿轮；16齿槽；17第二电机；18第二齿轮；19第三齿轮；20伸缩式液压缸；21防尘罩；211第一罩体；212第二罩体；22发射线圈。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
无线充电系统，用于对电动汽车进行无线充电，包括AC/DC转换电路、第一逆变器、发射线圈、接收线圈、以及第二逆变器、功率测量装置、能够自动调节发射线圈位置的装置以及其控制器。控制器能够控制自动调节发射线圈位置的装置中所涉的动力源。功率测量装置用于测量接收线圈的输入功率与发射线圈的输出功率，并将测量信息传递给控制器，控制器根据接收到的信息计算出能量传递效率，当能量传递效率低于设置值时，启动自动调节发射线圈位置的装置中的动力源。
如图1-5所示，一种能够自动调节发射线圈位置的装置，应用于无线充电系统，以实现电动汽车无线充电过程中调节发射线圈的位置，包括：周向调节装置、距离调节装置、径向调节装置以及水平调节装置；所述水平调节装置包括环形支撑件1，在所述环形支撑件的外侧面的底部设有配重块2，所述环形支撑件为中空环形体，在所述中空环形体内设有卡位件3，所述卡位件通过两个弹片4连接中空环形体的外环的内侧壁，所述卡位件上设有若干个卡位凸起5，所述中空环形体的内环上设有与卡位凸起匹配使用的卡位孔6，所述卡位件的两端设有第一磁芯7，所述第一磁芯上缠绕有通电线圈，在所述中空环形体的外环的内侧壁上、与第一磁芯相对的位置处设有与第一磁芯匹配使用的第二磁芯8，所述第二磁芯上缠绕有通电线圈，所述径向调节装置上设有连接杆9，所述连接杆上设有滚轮10，所述中空环形体的内环的内侧壁上设有与所述滚轮匹配使用的滑槽11，所述滚轮能够在所述滑槽内自由滑动且所述连接杆顶端与所述滚轮之间的距离不变。环形支撑件安装于发射线圈22下方。
两个通电线圈，其中一个通过驱动电路连接控制器，另一个直接连接控制器，第一磁芯与第二磁芯在控制器的控制下能够实现相互吸合/排斥。在本实施例中，可以通过更改其中一个通电线圈的电流方向来实现。本实施例中，驱动电路为半波整流电路，其作用便是根据接收到的信号不同产生不同方向的电流。以此来实现卡位件与卡位孔的结合与脱离。
配重块、中空环形与所述连接杆以及滑轮能够将发射线圈所处的装置维持在水平状态，而卡位件能够将连接杆上的滚轮固定住，从而使得整个发射线圈所处的装置维持在某个高度的水平面上。
连接杆支撑在发射线圈底部，起到支撑的作用，中空环形以及配重块结合使用，配重块在重力的作用下自然下垂，而在连接的支撑下，整个发射线圈将自动处于水平状态，同时又利用卡位件及滚轮固定连接杆的位置，使整个装置维持在某个高度的水平面上。这种结构简单，而且采用机电结合实现，相较于全部的机械结构，降低的结构之间的磨损，保证了使用寿命。
所述周向调节装置包括：第一支撑件12，所述第一支撑件轴承连接第二支撑件13，所述第一支撑件上设有第一电机14，所述第一电机驱动第一齿轮15，所述第二支撑件上设有齿槽16，所述第一齿轮齿合于所述齿槽。第一电机带动第一齿轮，第一齿轮通过齿合的齿槽带动整个装置原地转动，从而实现周向调节。
如图1所示，所述第一电机设立于所述第一支撑件的侧面，所述第一电机的转轴垂直于所述第一支撑件的侧面，所述齿槽设于所述第二支撑件的底面。第一电机的转轴垂直于所述第一支撑件的侧面减小了体积，第一电机固定在侧面比较容易。
如图2所示，所述第一电机设立于所述第一支撑件的侧面，所述第一电机的转轴平行于所述第一支撑件的侧面，所述齿槽设于所述第二支撑件的底面或侧面的底端。单纯的纵向之间的能量传递，对齿轮的磨损较低，动能间的传递效率高。
所述距离调节装置包括设于第二支撑件上表面的第二电机17，所述第二电机驱动第二齿轮18，所述第二齿轮齿合于第三齿轮19，所述第三齿轮设立于第二支撑件的上表面，所述第三齿轮固定连接径向调节装置。第二电机驱动第二齿轮，第二齿轮带动齿合的第三齿轮，从而带动径向调节装置，径向调节装置带动发射线圈所处的装置移动，从而抬高了位置，改变了发射线圈与接收线圈之间的垂直距离。
所述径向调节装置为伸缩式液压缸20。通过伸缩式液压缸的伸缩实现在径向位置下的调动。
第一单机、第二电机以及伸缩式液压缸均有控制器控制。
还包括防尘罩21，用于罩在所述距离调节装置与所述径向调节装置上方。设置防尘罩既美观又对内部的机械结构以及电路起到保护作用。
所述防尘罩包括第一罩体211以及第二罩体212，所述第二罩体套接在第一罩体之上，所述第一罩体能够在第二罩体内自由伸缩。防尘罩能够随着伸缩式液压缸自由伸缩，无需留有空隙，最大程度的保护了内部的机械结构以及电路。
还包括超声波测距离传感器，用于测量接收线圈与发射线圈之间的距离。所述超声波测距离传感器能够测量发射线圈与接收线圈之间垂直距离以保证二者的距离合理，进而提高能量传输效率。超声波测距离传感器连接控制器，控制器根据接收到的信息控制第二电机从而实现发射线圈的升降。
为便于对本发明的理解，下面结合其工作过程对本发明作进一步的描述：
控制器根据接收到的信息计算出能量传递效率，当能量传递效率低于设置值时，启动发射线圈自动调节装置中的动力源：先启动距离调节装置中的第二电机，超声波测距离传感器会将发射线圈与接收线圈的距离数据发送至控制器，待数据达到预设值时，停止第二电机。
若此时能量传递效率仍不达标，则启动周向调节装置中的第一电机，第一电机的带动所述第二支撑件历遍所有能够达到的位置，所述控制器会记录该过程中的所产生的全部能量传递效率值，并标记出最大值。在此过程中若能量传递效率达标，则停止运转，若能量传递效率始终不达标，则运行第一电机，直至能量传递效率达到周向调节装置运行中的最高值(即上述标记出的最大值)。
若此时能量传递效率仍不达标，则启动伸缩式液压缸，伸缩式液压缸带动所述发射线圈装置做伸缩运动，在该运动的一个周期内，所述控制器会记录该过程中的所产生的全部能量传递效率值，并标记出最大值。在此过程中若能量传递效率达标，伸缩式液压缸停止运动，若能量传递效率始终不达标，则继续运行伸缩式液压缸，直至能量传递效率达到该周期内的最高值(即上述标记出的最大值)，由于伸缩式液压缸的启动会导致接收线圈与发射线圈垂直距离上的变动，所以伸缩式液压缸调整完，控制器会根据超声波测距离传感器的数据判断是否需要重新启动第二电机，直至距离符合预设值；重复上述过程直至能量传递效率达标。如此重复N次(N为正整数，N具体取值由用户自行设定)，若能量传递效率仍不达标，则控制器发送警报信息给警报单元，警报单元负责发出警报，提示用户故障。
经过这三个调节装置的配合，发射线圈与接收线圈的位置会被调节至预期位置。水平调节装置位置发射线圈一直处于水平状态。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种能够自动调节发射线圈位置的装置，应用于电动汽车无线充电过程中调节发射线圈的位置，其特征在于，包括：周向调节装置、距离调节装置、径向调节装置以及水平调节装置；所述水平调节装置包括环形支撑件，在所述环形支撑件的外侧面的底部设有配重块，所述环形支撑件为中空环形体，在所述中空环形体内设有卡位件，所述卡位件通过两个弹片连接中空环形体的外环的内侧壁，所述卡位件上设有若干个卡位凸起，所述中空环形体的内环上设有与卡位凸起匹配使用的卡位孔，所述卡位件的两端设有第一磁芯，所述第一磁芯上缠绕有通电线圈，在所述中空环形体的外环的内侧壁上、与第一磁芯相对的位置处设有与第一磁芯匹配使用的第二磁芯，所述第二磁芯上缠绕有通电线圈，所述径向调节装置上设有连接杆，所述连接杆上设有滚轮，所述中空环形体的内环的内侧壁上设有与所述滚轮匹配使用的滑槽，所述滚轮能够在所述滑槽内自由滑动且所述连接杆顶端与所述滚轮之间的距离不变。
2.根据权利要求1所述的一种能够自动调节发射线圈位置的装置，其特征在于，所述周向调节装置包括：第一支撑件，所述第一支撑件轴承连接第二支撑件，所述第一支撑件上设有第一电机，所述第一电机驱动第一齿轮，所述第二支撑件上设有齿槽，所述第一齿轮齿合于所述齿槽。
3.根据权利要求2所述的一种能够自动调节发射线圈位置的装置，其特征在于，所述第一电机设立于所述第一支撑件的侧面，所述第一电机的转轴垂直于所述第一支撑件的侧面，所述齿槽设于所述第二支撑件的底面。
4.根据权利要求2所述的一种能够自动调节发射线圈位置的装置，其特征在于，所述第一电机设立于所述第一支撑件的侧面，所述第一电机的转轴平行于所述第一支撑件的侧面，所述齿槽设于所述第二支撑件的底面或侧面的底端。
5.根据权利要求1所述的一种能够自动调节发射线圈位置的装置，其特征在于，所述距离调节装置包括设于第二支撑件上表面的第二电机，所述第二电机驱动第二齿轮，所述第二齿轮齿合于第三齿轮，所述第三齿轮设立于第二支撑件的上表面，所述第三齿轮固定连接径向调节装置。
6.根据权利要求1或5所述的一种能够自动调节发射线圈位置的装置，其特征在于，所述径向调节装置为伸缩式液压缸。
7.根据权利要求1所述的一种能够自动调节发射线圈位置的装置，其特征在于，还包括防尘罩，用于罩在所述距离调节装置与所述径向调节装置上方。
8.根据权利要求7所述的一种能够自动调节发射线圈位置的装置，其特征在于，所述防尘罩包括第一罩体以及第二罩体，所述第二罩体套接在第一罩体之上，所述第一罩体能够在第二罩体内自由伸缩。
9.根据权利要求1所述的一种能够自动调节发射线圈位置的装置，其特征在于，还包括超声波测距离传感器，用于测量接收线圈与发射线圈之间的距离。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190111 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |