CN109895642A - 一种电动汽车无线充电定位系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动汽车无线充电定位系统及方法，所述系统包括无线发射线圈及无线接收线圈，所述无线发射线圈设置在底座上，所述底座上还设有能够驱动所述无线发射线圈移动的第一驱动机构；所述无线发射线圈的两侧分别设有中空支架；所述无线发射线圈上方设有第一感光阵列；所述中空支架内设有第二驱动机构，所述第一感光阵列在所述第二驱动机构作用下能够沿平行于中空支架的方向滑动；所述无线接收线圈的中心位置处设有激光发射器。本发明克服了现有技术中存在的定位效率差、对驾驶员停泊要求高、体积大且不具有地锁功能等问题。
Description
技术领域
本发明及电动汽车无线充电领域，具体涉及一种电动汽车无线充电定位系统及方法。
背景技术
目前电动汽车充电的方式有两种：有线充电和无线充电。其中，无线充电是通过电磁感应的方式为汽车充电，地面安装有无线充电发射装置，汽车底盘安装有无线充电接收装置，两者之间通过电磁感应传递能量，完成为电池充电的工作。
公告号为CN208714977U的专利文献公开了一种电动汽车无线充电定位装置，其包括：安装于停车位上的无线充电发射装置，安装于汽车底盘上的无线充电接收装置，安装于驾驶室内的控制装置和显示装置；所述无线充电发射装置中安装有位置传感器，所述位置传感器用于定位无线充电发射装置的中心；所述无线充电接收装置中安装有发光体，所述发光体用于定位无线充电接收装置的中心；所述发光体通电向所述位置传感器投射光斑。该专利利用位置传感器和发光体代替昂贵的摄像头，降低成本，避免了短焦距摄像头像差引起的位置误差，通用性强，但是其存在如下缺陷：(1)其位置传感器用于定位无线充电发射装置的中心，由于此作用限制，位置传感器只能设置于无线充电发射线圈的中心位置，且由于无线充电发射线圈的面积大小有限，所以其位置传感器的感应面积也是极为受限的，而为了能够使得位置传感器收到相应信号，这就要求汽车在进入停车位后的初始位置是相当精确的，这无疑是增大了对驾驶员的停泊定位要求，这与使用定位装置的目的是相违背的；(2)在显示屏显示出汽车当前位置与无线充电发射线圈中心的偏差值时，还是需要驾驶员参照偏差值信息对汽车进行精确调整，即定位装置只是提供了定位偏差信息，具体的定位调整还是需要驾驶员来操作，定位效率差；(3)定位装置不具有地锁功能，而如果将其直接集成于地锁结构上，其位置传感器的感应面积会更小，达到检测位置时所需初始停泊准确度要求更高。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车无线充电定位系统及方法，以克服现有技术中存在的定位效率差、对驾驶员停泊要求高、体积大且不具有地锁功能等问题。
为了实现上述目的，本发明首先提供一种电动汽车无线充电定位系统，包括无线发射线圈及设置于汽车底盘上的无线接收线圈，所述无线发射线圈设置在底座上，所述底座上还设有能够驱动所述无线发射线圈移动的第一驱动机构；所述无线发射线圈的两侧分别设有中空支架，两个中空支架的后端均与设置在底座上的传动轴相连，两个中空支架的前端通过水平支架相连；所述无线发射线圈上方设有感光面为正方形的第一感光阵列，此第一感光阵列的感光面垂直于所述无线接收线圈的中心轴线；所述水平支架上设有感光阵列伸出口，所述中空支架内设有第二驱动机构，所述第一感光阵列在所述第二驱动机构作用下能够沿平行于中空支架的方向滑动并能够通过所述感光阵列伸出口移动至水平支架前侧；所述无线接收线圈的中心位置处设有用于向所述第一感光阵列投射光斑的激光发射器；所述第一感光阵列与光信号检测单元相连，所述第一驱动机构、第二驱动机构、无线发射线圈、无线接收线圈、激光发射器及光信号检测单元分别与控制器相连。
优选地，所述无线发射线圈的中心位置处设有与所述光信号检测单元相连的第二感光阵列。
优选地，所述第一感光阵列上方设有与之平行的防护板，所述水平支架上还设有防护板伸出口，所述中空支架内设有与所述控制器相连的第三驱动机构，所述防护板在所述第三驱动机构作用下能够沿平行于中空支架的方向滑动并能够通过所述防护板伸出口移动至水平支架前侧。
优选地，所述中空支架内设有若干限位滑槽，此限位滑槽平行于中空支架的长度方向，所述第一感光阵列及防护板的两侧分别与相应的限位滑槽配合连接。
优选地，所述第一感光阵列的两侧分别与滑动板相连，此滑动板与相应限位滑槽配合连接。
优选地，所述第二驱动机构为设置在中空支架底部的第一电动伸缩杆，所述第三驱动机构为设置在中空支架顶部的第二电动伸缩杆。
优选地，所述底座上设有驱动所述传动轴旋转的驱动电机，该驱动电机与控制器相连。
优选地，所述感光阵列由N×N个感光元件组成，N为60～120的正整数。
优选地，所述感光元件为光敏电阻。
本发明还提供一种基于上述系统的电动汽车无线充电定位方法，包括如下步骤：
步骤一：调整无线发射线圈及第一感光阵列的初始位置，使得初始状态下无线发射线圈的中心位置与第一感光阵列的中心位置上下垂直对应；
步骤二：控制器向所述驱动电机发送指令以驱动所述中空支架由升起状态旋转至水平状态，然后将汽车停泊在停车位内；
步骤三：以第一感光阵列的中心位置为感光面的坐标原点，在激光发射器关闭状态下通过所述检测单元检测并记录第一感光阵列上各感光元件的初始输出信号强度；
步骤四：开启激光发射器，同时通过所述检测单元检测并记录第一感光阵列上各感光元件的输出信号强度，再与步骤三中的初始输出信号强度进行比较，信号强度升高的感光元件为受到激光发射器的光斑照射的感光元件，检测单元计算并记录受到光斑照射的感光元件的坐标位置，记为无线接收线圈中心位置坐标；
步骤五：检测单元将无线接收线圈中心位置坐标发送到所述控制器，控制器输出运动指令，所述第一驱动机构根据此运动指令驱动所述无线发射线圈运动，直至此无线发射线圈的中心位置与无线接收线圈中心位置坐标同轴；
步骤六：控制器向所述第二驱动机构及第三驱动机构发送运动指令，根据该运动指令所述第二驱动机构及第三驱动机构分别驱动所述第一感光阵列及防护板移动，直至无线发射线圈上方无遮挡；
步骤七：通过控制器接通无线发射线圈的供电电源，无线发射线圈开始发射高频电磁波，所述无线接收线圈感应高频电磁波以向电池充电；同时，第二感光阵列接收激光发射器的光斑照射，且光信号检测单元在充电过程中实时检测第二感光阵列上的光斑信号，若检测到的第二感光阵列上的光斑信号坐标位置超出偏差范围则停止充电；
步骤八：当电池电量充满后切断无线发射线圈的电源以停止充电工作，控制器向所述第二驱动机构及第三驱动机构再次发送运动指令，根据该运动指令所述第二驱动机构及第三驱动机构分别驱动所述感光阵列及防护板移动至初始位置，同时控制器向所述第一驱动机构发送运动指令以使得第一驱动机构驱动所述无线发射线圈移动至初始位置(初始位置下无线发射线圈的中心位置与感光阵列的中心位置上下垂直对应)；
步骤九：汽车驶离停车位后，通过控制器将中空支架升起以锁定停车位。
本发明的积极效果：
1.该定位系统在具有无线充电定位功能的同时还具有地锁功能，且感光阵列集成在具有地锁功能的中空支架上，整个感光阵列的感光面积不会受到无线发射线圈大小的限制，对汽车在进入停车位后的初始位置精度要求大大降低，这也大大降低了对驾驶员的停泊定位要求。
2.确定定位偏差后可通过移动无线发射线圈的位置进行偏差校正，无需驾驶员再度操作汽车进行无线充电定位，大大提高了定位效率及准确率。
3.通过设置第二感光阵列来实时判断充电过程中的定位精确度，在超过所允许的定位偏差范围后停止充电，保证充电效率及安全性。
4.定位系统结构紧凑，占用空间小，符合地锁的性质要求，同时感光阵列抗环境干扰能力强，定位精度高。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是所述电动汽车无线充电系统的侧面结构示意图；
图2是所述电动汽车无线充电系统的另一侧面的结构示意图；
图3是图2中A区域的局部放大图；
图4是所述电动汽车无线充电系统的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“左”、“右”、“上”、“下”、“前后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本产品和简化描述，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，其并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
如图1-图4，本实施例首先提供一种电动汽车无线充电定位系统，包括无线发射线圈101及设置于汽车底盘上的无线接收线圈，所述无线发射线圈101设置在底座102上，所述底座102上还设有能够驱动所述无线发射线圈101移动的第一驱动机构；所述无线发射线圈101的两侧分别设有中空支架103，两个中空支架103的后端均与设置在底座102上的传动轴401相连，两个中空支架103的前端通过水平支架201相连；所述无线发射线圈101上方设有感光面为正方形的第一感光阵列104，此第一感光阵列104的感光面垂直于所述无线接收线圈101的中心轴线；所述水平支架201上设有感光阵列伸出口301，所述中空支架103内设有第二驱动机构202，所述第一感光阵列104在所述第二驱动机构202作用下能够沿平行于中空支架103的方向滑动并能够通过所述感光阵列伸出口301移动至水平支架201前侧；所述无线接收线圈的中心位置处设有用于向所述第一感光阵列104投射光斑的激光发射器；所述第一感光阵列104与光信号检测单元相连，所述第一驱动机构、第二驱动机构202、无线发射线圈101、无线接收线圈、激光发射器及光信号检测单元分别与控制器相连。
具体的，如图1及图2所示，所述第一驱动机构包括第一电动推杆109及第二电动推杆204，所述无线发射线圈101下方依次设有散热器110、支撑滑板111，所述底座102上设有第一滑轨，支撑滑板111底部设有与所述第一滑轨相配合的第一滑槽；所述支撑滑板111上方设有第二滑轨，散热器110底部设有与所述第二滑轨相配合的第二滑槽；所述底座上设有可驱动支撑滑板(连同散热器及无线发射线圈)左右滑动的所述第一电动推杆109，所述支撑滑板111上设有可驱动散热器(连同无线发射线圈)前后滑动的所述第二电动推杆204，所述第一电动推杆109、第二电动推杆204分别与控制器相连。通过第一电动推杆109、第二电动推杆204的驱动实现无线发射线圈101的左右及前后移动。
进一步地，所述无线发射线圈101的中心位置处设有与所述光信号检测单元相连的第二感光阵列108，该第二感光阵列108用于在充电过程中实时检测无线发射线圈与无线接收线圈的对位情况，以便于在两者的对位偏差超出允许范围时停止充电操作。
此外，所述第一感光阵列104上方设有与之平行的防护板105，所述水平支架201上还设有防护板伸出口302，所述中空支架103内设有与所述控制器相连的第三驱动机构203，所述防护板105在所述第三驱动机构203作用下能够沿平行于中空支架103的方向滑动并能够通过所述防护板伸出口302移动至水平支架前侧。
具体地，所述中空支架103内设有若干限位滑槽107，此限位滑槽107的延伸方向平行于中空支架103的长度方向，所述第一感光阵列104及防护板105的两侧分别与相应的限位滑槽107配合连接。
优选地，为避免第一感光阵列104产生滑动接触而损坏，所述第一感光阵列104的两侧分别与滑动板106相连，此滑动板106与相应限位滑槽107配合连接。
进一步地，所述第二驱动机构202为设置在中空支架103底部的第一电动伸缩杆，所述第三驱动机构203为设置在中空支架103顶部的第二电动伸缩杆。
进一步地，所述底座102上设有驱动所述传动轴401旋转的驱动电机402，该驱动电机402与控制器相连。
具体地，所述第一感光阵列由N×N个感光元件组成，N为60～120的正整数。所述第二感光阵列由M×M个感光元件组成，M为10～20的正整数。优选地，所述感光元件为光敏电阻。
本实施例还提供一种基于上述所述系统的电动汽车无线充电定位方法，包括如下步骤：
步骤一：调整无线发射线圈及第一感光阵列的初始位置，使得初始状态下无线发射线圈的中心位置与第一感光阵列的中心位置上下垂直对应(初始位置可在产品出厂前调节好，可通过控制器记录好相应驱动机构的初始位置状态)；
步骤二：控制器向所述驱动电机发送指令以驱动所述中空支架由升起状态旋转至水平状态，然后将汽车停泊在停车位内；
步骤三：以第一感光阵列的中心位置为感光面的坐标原点，在激光发射器关闭状态下通过所述检测单元检测并记录第一感光阵列上各感光元件的初始输出信号强度；
步骤四：开启激光发射器，同时通过所述检测单元检测并记录第一感光阵列上各感光元件的输出信号强度，再与步骤三中的初始输出信号强度进行比较，信号强度升高的感光元件为受到激光发射器的光斑照射的感光元件，检测单元计算并记录受到光斑照射的感光元件的坐标位置，记为无线接收线圈中心位置坐标；
步骤五：检测单元将无线接收线圈中心位置坐标发送到所述控制器，控制器输出运动指令，所述第一驱动机构根据此运动指令驱动所述无线发射线圈运动，直至此无线发射线圈的中心位置与无线接收线圈中心位置坐标同轴；
步骤六：控制器向所述第二驱动机构及第三驱动机构发送运动指令，根据该运动指令所述第二驱动机构及第三驱动机构分别驱动所述第一感光阵列及防护板移动，直至无线发射线圈上方无遮挡；
步骤七：通过控制器接通无线发射线圈的供电电源，无线发射线圈开始发射高频电磁波，所述无线接收线圈感应高频电磁波以向电池充电；同时，在充电过程中第二感光阵列接收激光发射器的光斑照射，且光信号检测单元在充电过程中实时检测第二感光阵列上的光斑信号，若检测到的第二感光阵列上的光斑信号坐标位置超出偏差范围则停止充电；
步骤八：当电池电量充满后切断无线发射线圈的电源以停止充电工作，控制器向所述第二驱动机构及第三驱动机构再次发送运动指令，根据该运动指令所述第二驱动机构及第三驱动机构分别驱动所述感光阵列及防护板移动至初始位置，同时控制器向所述第一驱动机构发送运动指令以使得第一驱动机构驱动所述无线发射线圈移动至初始位置(初始位置下无线发射线圈的中心位置与感光阵列的中心位置上下垂直对应)；
步骤九：汽车驶离停车位后，通过控制器将中空支架升起以锁定停车位。
本发明创新性的将感光阵列与地锁支架相结合，在增大感光面积的同时还实现了地锁功能，且充电时感光阵列等无线发射线圈遮挡结构均可移动，不会对无线发射线圈的高频电磁波造成阻挡等影响，实现快速定位的同时也保证了充电效率。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电动汽车无线充电定位系统，包括无线发射线圈及设置于汽车底盘上的无线接收线圈，其特征在于：所述无线发射线圈设置在底座上，所述底座上还设有能够驱动所述无线发射线圈移动的第一驱动机构；所述无线发射线圈的两侧分别设有中空支架，两个中空支架的后端均与设置在底座上的传动轴相连，两个中空支架的前端通过水平支架相连；所述无线发射线圈上方设有感光面为正方形的第一感光阵列，此第一感光阵列的感光面垂直于所述无线接收线圈的中心轴线；所述水平支架上设有感光阵列伸出口，所述中空支架内设有第二驱动机构，所述第一感光阵列在所述第二驱动机构作用下能够沿平行于中空支架的方向滑动并能够通过所述感光阵列伸出口移动至水平支架前侧；所述无线接收线圈的中心位置处设有用于向所述第一感光阵列投射光斑的激光发射器；所述第一感光阵列与光信号检测单元相连，所述第一驱动机构、第二驱动机构、无线发射线圈、无线接收线圈、激光发射器及光信号检测单元分别与控制器相连。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述无线发射线圈的中心位置处设有与所述光信号检测单元相连的第二感光阵列。
3.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述第一感光阵列上方设有与之平行的防护板，所述水平支架上还设有防护板伸出口，所述中空支架内设有与所述控制器相连的第三驱动机构，所述防护板在所述第三驱动机构作用下能够沿平行于中空支架的方向滑动并能够通过所述防护板伸出口移动至水平支架前侧。
4.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述中空支架内设有若干限位滑槽，此限位滑槽平行于中空支架的长度方向，所述第一感光阵列及防护板的两侧分别与相应的限位滑槽配合连接。
5.根据权利要求4所述的一种电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述第一感光阵列的两侧分别与滑动板相连，此滑动板与相应限位滑槽配合连接。
6.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述第二驱动机构为设置在中空支架底部的第一电动伸缩杆，所述第三驱动机构为设置在中空支架顶部的第二电动伸缩杆。
7.根据权利要求3所述的一种电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述底座上设有驱动所述传动轴旋转的驱动电机，该驱动电机与控制器相连。
8.根据权利要求3所述的一种电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述第一感光阵列由N×N个感光元件组成，N为60～120的正整数。
9.根据权利要求8所述的一种电动汽车无线充电定位系统，其特征在于：所述感光元件为光敏电阻。
10.一种基于权利要求1-9所述系统的电动汽车无线充电定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：调整无线发射线圈及第一感光阵列的初始位置，使得初始状态下无线发射线圈的中心位置与第一感光阵列的中心位置上下垂直对应；
步骤二：控制器向所述驱动电机发送指令以驱动所述中空支架由升起状态旋转至水平状态，然后将汽车停泊在停车位内；
步骤三：以第一感光阵列的中心位置为感光面的坐标原点，在激光发射器关闭状态下通过所述检测单元检测并记录第一感光阵列上各感光元件的初始输出信号强度；
步骤四：开启激光发射器，同时通过所述检测单元检测并记录第一感光阵列上各感光元件的输出信号强度，再与步骤三中的初始输出信号强度进行比较，信号强度升高的感光元件为受到激光发射器的光斑照射的感光元件，检测单元计算并记录受到光斑照射的感光元件的坐标位置，记为无线接收线圈中心位置坐标；
步骤五：检测单元将无线接收线圈中心位置坐标发送到所述控制器，控制器输出运动指令，所述第一驱动机构根据此运动指令驱动所述无线发射线圈运动，直至此无线发射线圈的中心位置与无线接收线圈中心位置坐标同轴；
步骤六：控制器向所述第二驱动机构及第三驱动机构发送运动指令，根据该运动指令所述第二驱动机构及第三驱动机构分别驱动所述第一感光阵列及防护板移动，直至无线发射线圈上方无遮挡；
步骤七：通过控制器接通无线发射线圈的供电电源，无线发射线圈开始发射高频电磁波，所述无线接收线圈感应高频电磁波以向电池充电；同时，第二感光阵列接收激光发射器的光斑照射，且光信号检测单元在充电过程中实时检测第二感光阵列上的光斑信号，若检测到的第二感光阵列上的光斑信号坐标位置超出偏差范围则停止充电；
步骤八：当电池电量充满后切断无线发射线圈的电源以停止充电工作，控制器向所述第二驱动机构及第三驱动机构再次发送运动指令，根据该运动指令所述第二驱动机构及第三驱动机构分别驱动所述感光阵列及防护板移动至初始位置，同时控制器向所述第一驱动机构发送运动指令以使得第一驱动机构驱动所述无线发射线圈移动至初始位置(初始位置下无线发射线圈的中心位置与感光阵列的中心位置上下垂直对应)；
步骤九：汽车驶离停车位后，通过控制器将中空支架升起以锁定停车位。
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