CN111009971A - 一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取装置及方法，该装置包括织网形单元1、接受板模块2、数据处理单元3以及操控显示单元4；所述织网形单元1、接受板模块2以及数据处理单元3均与所述操控显示单元4进行通信，且所述接受板模块2安装在无线充电车辆底盘上；该装置结构简单，且巧妙的利用伸缩式探针在有效充电范围内实现自动化信息获取，而且在获取无线充电接受线圈位置后快速传给数据处理单元并显示在操控显示单元4中；此外本发明所示装置能在使用过程中，不易受环境干扰，能较好地全天候稳定性工作。

Description

一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取装置及方法
技术领域
本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取装置及方法。
背景技术
随着全球能源日渐匮乏和环境污染问题日益突出，因此寻找一种既清洁又环保的能源迫在眉睫。而新能源能有效地解决燃油汽车排放污染及缓解全球能源短缺问题，因此各国逐渐加大对其开发利用。电动汽车因其使用新能源和排放尾气污染少的优势得到了各国人们的青睐。但是新能源电动车由于续航里程短，充电设备不完善，电池价格比较昂贵，维修和保养成本偏高等原因限制其大规模发展。况且对于插电式电动车还存在一个不可忽视的问题即充电安全性，基于此部分科研人员开始探索其他电动车充电方式。此后，无线充电技术被应用到电动汽车充电中。
无线充电技术允许电动汽车在不使用电线或电缆的情况下、通过嵌入在道路和停车位的无线充电板自动连入电网进行充放电，使用方便安全，可以有效利用汽车电池容量、减轻车体重量、增加车辆续航里程。目前对电动汽车的无线充电方案，仍存在无线充电过程中无线充电接受线圈位置精确获取等问题尚未解决。因此，对电动汽车的自动精确获取位置信息的无线充电平台研发，具有重要的工程应用意义。如授权公告号CN110091735A，授权公告日 2019年8月6日的专利公开了一种集成辅助对准功能的电动汽车无线充电系统，利用集成安装在接受线圈上的摄像头识别发射线圈上的LED自发光标识，获取发射线圈的位置信息，发送到上位机中并显示发射线圈和接受线圈的相对位置，辅助驾驶员进行线圈定位；然而，上述专利虽然能通过显示中发射线圈和接受线圈的相对位置进行对位，但是这依然需要驾驶员具有较高的驾驶技巧，还仍然避免不了发射线圈和接受线圈对位过程中存在误差超出所允许误差范围，其次，集成安装在接受线圈上的摄像头在车辆运行中难免被污渍、水等遮挡，长时间使用后会降低其识别效果。
又如授权公告号CN110370958A，授权公告日2019年10月25日的专利公开了一种无线充电的定位辅助检测系统，通过采集安装在车辆底部的左检测线圈和右检测线圈的电压值，与阈值电压比较得到差值，再变换为位置信息实现横向位置矫正，通过横向矫正单元以及辅助开关控制单元实现对电动汽车实时定位。该专利虽然能对电动汽车进行定位，但所用传感器在使用过程中易受外界干扰，从而影响其使用鲁棒性，况且在实际检测过程中左右检测线圈的电压信号不稳定，降低其校正度。上述的专利都不能实现多车型的无线充电车辆定位，而且系统装置安装偏于复杂，受限于周围环境及光照强度。
发明内容
本发明提供了一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取装置及方法，该装置结构简单，且巧妙的利用伸缩式探针在有效充电范围内实现自动化信息获取，而且在获取无线充电接受线圈位置后快速传给数据处理单元并显示在操控显示单元中；此外本发明所示装置能在使用过程中，不易受环境干扰，能较好地全天候稳定性工作。
一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取装置，包括织网形单元1、接受板模块2、数据处理单元3以及操控显示单元4；所述织网形单元1、接受板模块2以及数据处理单元3均与所述操控显示单元4进行通信，且所述接受板模块2安装在无线充电车辆底盘上；
所述织网形单元1包括固定嵌入地面的且对称设置的检测信号发射器和检测信号接受条；
所述接受板模块2包括照明单元23、无线充电接受线圈22、伸缩式探针24以及支撑板 21；其中，无线充电接受线圈22安装在支撑板21中心，所述伸缩式探针24和照明单元23均安装在支撑板21上；
所述数据处理单元3安装在无线充电接受线圈22中心。
利用可以主动弹出的探针获取探针所处的位置，进而转换获得无线充电接受线圈的中心点位置，可以大大提高准确性，操作方便。
进一步地，所述伸缩式探针24至少包括两根，且分别安装在支撑板的对角上。
进一步地，所述照明单元23至少包括两组，均匀安装在支撑板上。
进一步地，所述支撑板21为矩形支撑板。
进一步地，所述照明单元23为探照灯。
进一步地，所述接受板模块2通过螺栓连接安装在无线充电车辆底盘上。
进一步地，当两个伸缩式探针末端位于有效检测范围时，所述接受板模块中接受线圈中心点相对于参考原点的坐标为：
Figure BDA0002333618540000021
其中，(xp,yp)和(xq,yq)分别为两根伸缩式探针末端落在织网形单元中的横、纵坐标位置；
当伸缩式探针末端落在A、B、C、D四个区域中任意一个区域时，伸缩式探针末端落在织网形单元中的横、纵坐标位置(x,y)按以下公式取值：
A区域：
Figure BDA0002333618540000022
B区域：
Figure BDA0002333618540000023
C区域：
Figure BDA0002333618540000024
D区域：
Figure BDA0002333618540000025
其中，n和m是两个发射器发射信号到对应的检测信号接收条上形成的遮挡数据，当探针落脚点位于以下区域时，具体情况如下：
A区域：m是第一检测信号发射器111发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；n是第二检测信号发射器112发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；
B区域：m是第二检测信号发射器112发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；n是第三检测信号发射器113发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；
C区域：m是第三检测信号发射器113发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；n是第四检测信号发射器114发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；
D区域：m是第一检测信号发射器111发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；n是第四检测信号发射器114发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；
H为织网形单元横向长度，L为织网形单元竖向宽度；
所述检测信号发射器包括四个，分别为第一检测信号发射器111、第二检测信号发射器 112、第三检测信号发射器113、第四检测信号发射器114；检测信号接受条包括两个，分别为第一检测信号接受条121和第二检测信号接受条122；
四个检测信号发射器分别设置在织网形单元的四个顶点，两个检测信号接受条分别设置在织网形单元的竖向两侧；
所述A、B、C、D四个区域是对织网形单元按照对角线连接后，从左边开始按照顺时针方向划分，依次得到的四个区域，所述参考原点是指织网形单元的左上角顶点；
所述两个伸缩式探针末端位于有效检测范围时，是指两个伸缩式探针末端分别位于A区域和B区域，或者两个伸缩式探针末端分别位于C区域和D区域。
一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取方法，利用上述一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取方法，令无线充电车辆驶入无线充电停靠车位，使得安装在无线充电车辆上的无线充电接受线圈进入织网形单元1，驾驶员打开安装在接受板模块里照明单元判断接受板模块下方是否有异物，若无异物则关闭照明单元，再根据操控显示单元提示按下检测按钮，使得安装在接受板模块的支撑板上的伸缩式探针弹出，利用数据处理单元得到伸缩式探针的末端位置，再计算无线充电接受线圈中心点相对于参考原点的坐标。
进一步地，当两个伸缩式探针末端没有位于有效检测范围时，操控显示单元发出提示，伸缩式探针收回后，无线充电车辆重新调整位于织网形单元中的位置，使得两个伸缩式探针再次弹出，伸缩式探针末端同时进入有效检测范围中后，再计算无线充电接受线圈中心点相对于参考原点的坐标。
本发明通过大量的分析和研究，并另辟蹊径的提出来利用伸缩式探针进行主动检测，且发现只有当两个探针同时落入有效充电范围及接受板中心点坐标落入中心点允许误差范围内时，待充电车辆才进入了准确的充电位置，方可进行有效充电；驾驶员可以根据获得坐标信息决定向左/向右，向前/后挪，地面有效充电范围一般比无线充电接受线圈面积大1.5～2倍，中心点允许误差范围是有效充电范围几何中心附近0.05m内，这样能提高车主用户体验。
有益效果
本发明提供了一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取装置及方法，该装置包括织网形单元1、接受板模块2、数据处理单元3以及操控显示单元4；所述织网形单元1、接受板模块2以及数据处理单元3均与所述操控显示单元4进行通信，且所述接受板模块2安装在无线充电车辆底盘上；在有效充电范围内实现无线充电接受线圈自动化位置获取，而且数据处理单元在获取无线充电接受线圈位置后能快速传给操控显示单元；此外本发明所示装置能多车型获得无线充电接受线圈位置，且在使用过程中只有检测定位时地面设备才工作，其他情况无响应，也不易受电磁场影响，能较好地全天候稳定性工作。
附图说明
图1为一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取装置及方法总体装配图；
图2为织网形单元示意图，其中，(a)为织网形单元布置图；(b)为织网形单元参考坐标图；
图3为接受板模块布置图；
图4为探针落脚点区域示意图，其中，(a)为落在A区域，(b)为落在B区域，(c)为落在C区域，(d)为落在D区域；
图5为伸缩式探针结构示意图；
图6为本发明所述方法流程示意图。
附图标号：1-织网形单元、2-接受板模块、3-数据处理单元、4-操控显示单元、111-第一检测信号发射器、112-第二检测信号发射器、113-第三检测信号发射器、114-第四检测信号发射器、121-第一检测信号接受条、122-第二检测信号接受条、21-支撑板、22-无线充电接受线圈、23-照明单元、24-伸缩式探针、241-探针固定板、242-探头、5-导线。
具体实施方式
下面将结合附图和实例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取装置，包括织网形单元1、接受板模块2、数据处理单元3以及操控显示单元4；所述织网形单元1、接受板模块2以及数据处理单元3均与所述操控显示单元4进行通信，且所述接受板模块2安装在无线充电车辆底盘上；
所述织网形单元1包括固定嵌入地面的且对称设置的检测信号发射器和检测信号接受条；
在本实例中，如图2所示，检测信号发射器包括四个，分别为第一检测信号发射器111、第二检测信号发射器112、第三检测信号发射器113、第四检测信号发射器114；检测信号接受条包括两个，分别为第一检测信号接受条121和第二检测信号接受条122；
四个检测信号发射器设置在织网形单元的四个顶点，两个检测信号接受条设置在织网形单元的竖向两侧；
如图3所示，所述接受板模块2包括照明单元23、无线充电接受线圈22、伸缩式探针24 以及支撑板21；其中，无线充电接受线圈22安装在支撑板21中心，所述伸缩式探针24和照明单元23均安装在支撑板21上；
所述数据处理单元3安装在无线充电接受线圈22中心。
利用可以主动弹出的探针获取探针所处的位置，进而转换获得无线充电接受线圈的中心点位置，可以大大提高准确性，操作方便。
所述伸缩式探针24至少包括两根，且分别安装在支撑板的对角上。采用电动推杆推动，电动推杆经过导线5与操控显示单元相连。
所述照明单元23至少包括两组，均匀安装在支撑板上。
所述支撑板21为矩形支撑板。
所述照明单元23为探照灯。
所述接受板模块2通过螺栓连接安装在无线充电车辆底盘上。
当两个伸缩式探针24末端位于有效检测范围时，所述接受板模块中接受线圈中心点相对于参考原点的坐标为：
Figure BDA0002333618540000051
其中，(xp,yp)和(xq,yq)分别为两根伸缩式探针末端落在织网形单元1中的横、纵坐标位置；
如图4所示，当伸缩式探针末端落在A、B、C、D四个区域中任意一个区域时，伸缩式探针末端落在织网形单元1中的横、纵坐标位置(x,y)按以下公式取值：
A区域：
Figure BDA0002333618540000061
B区域：
Figure BDA0002333618540000062
C区域：
Figure BDA0002333618540000063
D区域：
Figure BDA0002333618540000064
其中，n和m是两个发射器发射信号到对应的检测信号接收条上形成的遮挡数据，当探针落脚点位于以下区域时，具体情况如下：
A区域：m是第一检测信号发射器111发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；n是第二检测信号发射器112发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；
B区域：m是第二检测信号发射器112发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；n是第三检测信号发射器113发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；
C区域：m是第三检测信号发射器113发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；n是第四检测信号发射器114发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；
D区域：m是第一检测信号发射器111发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；n是第四检测信号发射器114发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；
H为织网形单元横向长度，L为织网形单元竖向宽度；
所述检测信号发射器包括四个，分别为第一检测信号发射器111、第二检测信号发射器 112、第三检测信号发射器113、第四检测信号发射器114；检测信号接受条包括两个，分别为第一检测信号接受条121和第二检测信号接受条122；
四个检测信号发射器分别设置在织网形单元的四个顶点，两个检测信号接受条分别设置在织网形单元的竖向两侧；所述A、B、C、D四个区域是对织网形单元按照对角线连接后，从左边开始按照顺时针方向划分，依次得到的四个区域，所述参考原点是指织网形单元的左上角顶点；
所述两个伸缩式探针末端位于有效检测范围时，是指两个伸缩式探针末端分别位于A区域和B区域，或者两个伸缩式探针末端分别位于C区域和D区域。
一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取方法，如图6所示，在无线充电停靠车位地面嵌入织网形单元1，无线充电车辆驶入无线充电停靠车位并使无线充电接受线圈22进入有效充电范围，驾驶员打开集成于接受板模块2中探照灯判断是否有异物，若无异物则关闭探照灯。然后根据操控显示单元提示按下定位安钮，此时，安装在接受板模块2上矩形式支撑板对角上一号伸缩式探针弹出，若其末端落在织网形单元1中A区，与该织网形单元1电连接数据处理单元3通过计算获得1号伸缩式探针在地平面相对于参考原点的坐标为：
Figure BDA0002333618540000071
当安装在接受板模块2矩形式支撑板上与1号探针布置成对角的2号伸缩式探针弹出，若其末端落在织网形中B区，与该织网形电连接数据处理单元3通过计算2号伸缩式探针在地平面相对于参考原点的坐标为：
Figure BDA0002333618540000072
根据(x1,y1)与(x2,y2)坐标得出接受板模块2中无线充电接受线圈22中心点相对于参考原点的坐标为：
Figure BDA0002333618540000073
Figure BDA0002333618540000074
H＝1m，L＝1.5m
此后数据处理单元3将获得的接受板模块2上无线充电接受线圈22中心点相对于参考原点的坐标传给操控显示单元4并显示在界面上。同理，若伸缩式探针末端落在织网形中C区或D区，数据处理单元3通过相应计算，获得接受板模块2上无线充电接受线圈22中心点相对于参考原点的坐标。接着数据处理单元3将获得的接受板模块2上无线充电接受线圈22 中心点相对于参考原点的坐标传给操控显示单元4并显示在界面上，便于驾驶员下一步操作。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取装置，其特征在于，包括织网形单元(1)、接受板模块(2)、数据处理单元(3)以及操控显示单元(4)；所述织网形单元(1)、接受板模块(2)以及数据处理单元(3)均与所述操控显示单元(4)进行通信，且所述接受板模块(2)安装在无线充电车辆底盘上；
所述织网形单元(1)包括固定嵌入地面的且对称设置的检测信号发射器和检测信号接受条；
所述接受板模块(2)包括照明单元(23)、无线充电接受线圈(22)、伸缩式探针(24)以及支撑板(21)；其中，无线充电接受线圈(22)安装在支撑板(21)中心，所述伸缩式探针(24)和照明单元(23)均安装在支撑板(21)上；
所述数据处理单元(3)安装在无线充电接受线圈(22)中心。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述伸缩式探针(24)至少包括两根，且分别安装在支撑板的对角上。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述照明单元(23)至少包括两组，均匀安装在支撑板上。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述支撑板(21)为矩形支撑板。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述照明单元(23)为探照灯。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接受板模块(2)通过螺栓连接安装在无线充电车辆底盘上。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当两个伸缩式探针(24)末端位于有效检测范围时，所述接受板模块(2)中接受线圈中心点相对于参考原点的坐标为：
Figure FDA0002333618530000011
其中，(xp,yp)和(xq,yq)分别为两根伸缩式探针末端落在织网形单元中的横、纵坐标位置；
当伸缩式探针(24)末端落在A、B、C、D四个区域中任意一个区域时，伸缩式探针(24)末端落在织网形单元(1)中的横、纵坐标位置(x,y)按以下公式取值：
A区域：
Figure FDA0002333618530000012
B区域：
Figure FDA0002333618530000013
C区域：
Figure FDA0002333618530000014
D区域：
Figure FDA0002333618530000015
其中，n和m是两个发射器发射信号到对应的检测信号接收条上形成的遮挡数据，当探针落脚点位于以下区域时，具体情况如下：
A区域：m是第一检测信号发射器111发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；n是第二检测信号发射器112发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；
B区域：m是第二检测信号发射器112发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；n是第三检测信号发射器113发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；
C区域：m是第三检测信号发射器113发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；n是第四检测信号发射器114发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；
D区域：m是第一检测信号发射器111发射信号，第二检测信号接受条122被遮挡的遮挡数据；n是第四检测信号发射器114发射信号，第一检测信号接受条121被遮挡的遮挡数据；
H为织网形单元横向长度，L为织网形单元竖向宽度；
所述检测信号发射器包括四个，分别为第一检测信号发射器111、第二检测信号发射器112、第三检测信号发射器113、第四检测信号发射器114；检测信号接受条包括两个，分别为第一检测信号接受条121和第二检测信号接受条122；
四个检测信号发射器分别设置在织网形单元的四个顶点，两个检测信号接受条分别设置在织网形单元的竖向两侧；
所述A、B、C、D四个区域是对织网形单元(1)按照对角线连接后，从左边开始按照顺时针方向划分，依次得到的四个区域，所述参考原点是指织网形单元(1)的左上角顶点；
所述两个伸缩式探针(24)末端位于有效检测范围时，是指两个伸缩式探针(24)末端分别位于A区域和B区域，或者两个伸缩式探针(24)末端分别位于C区域和D区域。
8.一种基于织网形无线充电接受线圈位置获取方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述的装置，令无线充电车辆驶入无线充电停靠车位，使得安装在无线充电车辆上的无线充电接受线圈进入织网形单元(1)，驾驶员打开安装在接受板模块(2)里照明单元(23)判断接受板模块(2)下方是否有异物，若无异物则关闭照明单元(23)，再根据操控显示单元(4)提示按下检测按钮，使得安装在接受板模块(2)的支撑板上的伸缩式探针(24)弹出，利用数据处理单元(3)得到伸缩式探针的末端位置，再计算无线充电接受线圈中心点相对于参考原点的坐标。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当两个伸缩式探针(24)末端没有位于有效检测范围时，操控显示单元(4)发出提示，伸缩式探针(24)收回后，无线充电车辆重新调整位于织网形单元(1)中的位置，使得两个伸缩式探针(24)再次弹出，伸缩式探针(24)末端同时进入有效检测范围中后，再计算无线充电接受线圈中心点相对于参考原点的坐标。
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