CN111114368A - 基于地端检测的大功率无线充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于地端检测的大功率无线充电系统，其包括：探测模块、接收模块以及发射模块；接收模块安装于车辆的底部，其能够与安装于地面的发射模块形成电磁互感，探测模块独立地或者与发射模块结合地安装于地面上；探测模块的探测范围能够覆盖接收模块及其周边区域，探测模块于泊车时实时反馈接收模块与发射模块之间的相对位置，且在接收模块与发射模块按照电磁互感的方式充电时实时反馈活体信号。本发明能够在泊车时，对接收端进行识别和跟踪，引导车辆泊车至发射端和接收端对齐位置。在无线充电过程中，可实时捕获生命体的微振动和运动信息，如果有连续的生命体的活动信息出现在发射端及其周边，则判断有活体进入，报警并停止无线充电。

Description

基于地端检测的大功率无线充电系统
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种适用于电动汽车的基于地端检测的大功率无线充电系统。
背景技术
随着科学技术的发展，以及应对环境问题的现状，近年来新能源汽车得到了快速的发展。新能源汽车中的电动汽车采用高能密度电池组作为动力源，利用清洁能源实现电能转换。目前，电动汽车的电池组主要依靠充电桩，并通过有线的方式进行充电，然而有线充电的方式便利性以及通用性受到一定的限制。因此，现有的电动汽车可采用无线充电系统进行充电。
无线充电过程中，需要安装于车辆上的接收端与安装于地面上的发射端对齐。同时，在无线充电过程中，电磁辐射会对人和动物的健康造成损害。然而，现有电动汽车的泊车系统无法充分满足电动汽车的无线充电需求。因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种基于地端检测的大功率无线充电系统，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于地端检测的大功率无线充电系统，其包括：探测模块、接收模块以及发射模块；
所述接收模块安装于车辆的底部，其能够与安装于地面的发射模块形成电磁互感，所述探测模块独立地或者与所述发射模块结合地安装于地面上，并能够通过无线的方式与车辆的控制系统进行通信；
所述探测模块的探测范围能够覆盖所述接收模块及其周边区域，所述探测模块于泊车时实时反馈所述接收模块与发射模块之间的相对位置，且在所述接收模块与发射模块按照电磁互感的方式充电时实时反馈活体信号至所述车辆的控制系统。
作为本发明的基于地端检测的大功率无线充电系统的改进，所述探测模块通过雷达信号探测与所述接收模块之间的距离。
作为本发明的基于地端检测的大功率无线充电系统的改进，所述接收模块的中心点与发射模块中心点Y方向之间的距离D＝d1+d2，其中，d1＝√(S0 2-h2)，S0为探测模块与接收模块之间的直线距离，h为车辆底盘的高度，d2为探测模块与接收模块Y方向之间的距离。
作为本发明的基于地端检测的大功率无线充电系统的改进，所述发射模块的中心点与接收模块中心点+X方向之间的距离X1＝S1sinθ1+d3，其中，S1为探测模块与接收模块一端的直线距离，θ1为探测模块与接收模块一端相对发射模块中心点的夹角，d3为探测模块与发射模块+X方向之间的距离。
作为本发明的基于地端检测的大功率无线充电系统的改进，所述发射模块的中心点与接收模块中心点-X方向之间的距离X2＝S2sinθ2+d4，其中，S2为探测模块与接收模块另一端的直线距离，θ2为探测模块与接收模块一端相对发射模块中心点的夹角，d4为探测模块与发射模块-X方向之间的距离。
作为本发明的基于地端检测的大功率无线充电系统的改进，所述探测模块通过雷达信号检测无线充电区域中是否存在活体。
作为本发明的基于地端检测的大功率无线充电系统的改进，所述探测模块连续多次检测到活体后反馈活体信号。
作为本发明的基于地端检测的大功率无线充电系统的改进，所述探测模块包括：天线以及雷达RF电路，所述探测模块经所述天线和雷达RF电路进行雷达信号的收发。
作为本发明的基于地端检测的大功率无线充电系统的改进，所述探测模块为至少一个。
作为本发明的基于地端检测的大功率无线充电系统的改进，所述探测模块为多个时且独立设置时，多个探测模块分布于所述发射模块的周侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的基于地端检测的大功率无线充电系统能够在泊车时，对接收端进行识别和跟踪，引导车辆泊车至发射端和接收端对齐位置，以保证无线充电的顺利进行。同时，在无线充电过程中，可实时捕获生命体的微振动和运动信息，如果有连续的生命体的活动信息出现在发射端及其周边，则判断有活体进入，进行报警并通知车辆自身控制单元停止无线充电。
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中记载的一些实施例，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为现有技术中车辆控制系统的模块图；
图2为本发明一实施例中基于地端检测的大功率无线充电系统的模块图；
图3为本发明一实施例中探测模块与车辆控制系统连接的模块图；
图4、5为本发明一实施例中探测模块通过雷达信号探测与发射模块之间的距离的原理图。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，首先介绍现有技术中，车辆自身控制系统的组成，该控制系统包括：车辆BCM、信号处理单元、车辆显示器以及车辆控制单元。
其中，车辆BCM是指车身控制模块，其能够实现离散的控制功能，对众多用电器进行控制。车身控制模块的功能包括：电动门窗控制、中控门锁控制、遥控防盗、灯光系统控制、电动后视镜加热控制、仪表背光调节、电源分配等。作为车身部件最重要的控制器之一，车身控制器(BCM)随着汽车电子技术的发展，其功能也在不断扩展和增加。除了传统的灯光控制、雨刮(洗涤)控制、门锁控制等基本功能外，近年来逐渐集成了自动雨刮、发动机防盗(IMMO)、胎压监测(TPMS)等功能，以满足人们不断增加的安全性、舒适性等方面的要求。
信号处理单元为一中央处理器(MCU)，其可用于接收来自外部的信号，并对信号进行处理然后反馈至车辆BCM、车辆显示器以及车辆控制单元等。
车辆显示器为内置于车辆内部操作台上的显示器，目前车辆的显示器由于采用触控式显示器，也具有一定的操控功能。
车辆控制单元即为ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样，由微处理器(CPU)、存储器(ROM、、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。
本发明提供一种基于地端检测的大功率无线充电系统，其与车辆自身控制系统相结合，共同实现车辆泊车时的引导以及车辆无线充电过程中的活体检测。
如图2所示，本发明一个实施例的基于地端检测的大功率无线充电系统包括：探测模块1、接收模块2以及发射模块3。
接收模块2以及发射模块3用于实现车辆的无线充电。其中，接收模块2安装于车辆的底部，发射模块3安装于地面上，接收模块2以及发射模块3能够形成电磁互感关系。从而，当接收模块2与发射模块3对齐时，车辆进行无线充电。具体地，接收模块2以及发射模块3可选择安洁无线科技(苏州)有限公司的模块化产品。
探测模块1用于在泊车时，引导车辆泊车至发射端和接收端对齐位置，以保证无线充电的顺利进行。
具体地，探测模块1的探测范围能够覆盖接收模块2及其周边区域，探测模块1于泊车时实时反馈接收模块2与发射模块3之间的相对位置。
探测模块1独立地或者与发射模块3结合地安装于地面上。探测模块1为至少一个，当探测模块1为多个时且独立设置时，多个探测模块1分布于接收模块2的周侧；当探测模块1与发射模块3结合设置时，其通过连接件安装于发射模块3上。
本实施例中，探测模块1可通过雷达信号探测与发射模块3之间的距离，例如探测模块1可选择现有的毫米波雷达实现上述距离探测。
相应的，如图3所示，探测模块1包括：天线11以及雷达RF电路12，探测模块1经天线11和雷达RF电路12进行雷达信号的收发。由于毫米波雷达为现有产品，不对其中的雷达RF电路进行详细介绍。进一步地，上述天线11与雷达RF电路12相连接，同时雷达RF电路12通过无线的方式与车辆的控制系统200进行通信连接。探测模块1还包括：DC-DC电源14以及外部电源15，如此以便于利用和转化外部的电能。
上述实时反馈接收模块2与发射模块3之间的相对位置包括：二者中心点之间的Y方向的距离以及接收模块2中心点与发射模块3两端X方向的距离。如此，以引导车辆泊车至发射端和接收端对齐位置。
具体地，如图4、5所示，由于毫米波雷达能够采集到自身与接收模块2之间的直线距离S0，与接收模块2一端的直线距离S1，与接收模块2一端相对接收模块2中心点的夹角θ1，与接收模块2另一端的直线距离S2，与接收模块2另一端相对发射模块3中心点的夹角θ2。由此，根据毫米波雷达与接收模块2之间的位置关系，能够计算出接收模块2与发射模块3之间的相对位置，并反馈给车辆控制系统200控制车辆泊车至接收模块2和发射模块3对齐的位置。
其中，发射模块3的中心点与接收模块2中心点Y方向之间的距离D＝d1+d2，其中，d1＝√(S0 2-h2)，S0为探测模块1与接收模块2之间的直线距离，h为车辆底盘的高度，d2为探测模块1与接收模块2在Y方向之间的距离。
发射模块3的中心点与接收模块2中心点+X方向之间的距离X1＝S1sinθ1+d3，其中，S1为探测模块1与接收模块2一端的直线距离，θ1为探测模块1与接收模块2一端相对接收模块2中心点的夹角，d3为探测模块1与发射模块3在+X方向之间的距离。其中，当探测模块1与发射模块3在Y方向上对齐时，d3为零。
发射模块3的中心点与接收模块2中心点-X方向之间的距离X2＝S2sinθ2+d4，其中，S2为探测模块1与接收模块2另一端的直线距离，θ2为探测模块1与接收模块2一端相对接收模块2中心点的夹角，d4为探测模块1与发射模块3在-X方向之间的距离。其中，当探测模块1与发射模块3在Y方向上对齐时，d4为零。
从而，车辆自身控制系统200根据反馈的接收模块2的中心点与发射模块3中心点Y方向之间的距离D、接收模块2的中心点与发射模块3中心点+X方向之间的距离X1、接收模块2的中心点与发射模块3中心点-X方向之间的距离X2，可引导车辆泊车至发射端和接收端对齐位置，以保证无线充电的顺利进行。
探测模块1还用于在接收模块2与发射模块3按照电磁互感的方式充电时实时反馈活体信号。
本实施例中，探测模块1通过可雷达信号检测无线充电区域中是否存在活体，例如探测模块1可选择毫米波雷达实现上述活体检测。
具体地，在引导车辆泊车至发射端和接收端对齐位置时，车辆的控制系统200控制无线充电启动。毫米波雷达实时监控接收模块2和发射模块3之间的区域。当毫米波雷达捕获生命体的微振动和运动信息时，将目标的方位、距离、速度等信号传输给车辆的信号处理控制单元。如果有连续的生命体的活动信息出现在发射模块3及其周边，车辆的控制系统200根据接收的反馈信号判断有活体进入，并控制无线充电停止。
综上所述，本发明的基于地端检测的大功率无线充电系统能够在泊车时，对接收端进行识别和跟踪，引导车辆泊车至发射端和接收端对齐位置，以保证无线充电的顺利进行。同时，在无线充电过程中，可实时捕获生命体的微振动和运动信息，如果有连续的生命体的活动信息出现在发射端及其周边，则判断有活体进入，进行报警并通知车辆自身控制单元停止无线充电。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于地端检测的大功率无线充电系统，其特征在于，所述大功率无线充电系统包括：探测模块、接收模块以及发射模块；
所述接收模块安装于车辆的底部，其能够与安装于地面的发射模块形成电磁互感，所述探测模块独立地或者与所述发射模块结合地安装于地面上，并能够通过无线的方式与车辆的控制系统进行通信；
所述探测模块的探测范围能够覆盖所述接收模块及其周边区域，所述探测模块于泊车时实时反馈所述接收模块与发射模块之间的相对位置，且在所述接收模块与发射模块按照电磁互感的方式充电时实时反馈活体信号至所述车辆的控制系统。
2.根据权利要求1所述的基于地端检测的大功率无线充电系统，其特征在于，所述探测模块通过雷达信号探测与所述接收模块之间的距离。
3.根据权利要求2所述的基于地端检测的大功率无线充电系统，其特征在于，所述接收模块的中心点与发射模块中心点Y方向之间的距离D＝d1+d2，其中，d1＝√(S0 2-h2)，S0为探测模块与接收模块之间的直线距离，h为车辆底盘的高度，d2为探测模块与接收模块Y方向之间的距离。
4.根据权利要求2或3所述的基于地端检测的大功率无线充电系统，其特征在于，所述发射模块的中心点与接收模块中心点+X方向之间的距离X1＝S1sinθ1+d3，其中，S1为探测模块与接收模块一端的直线距离，θ1为探测模块与接收模块一端相对发射模块中心点的夹角，d3为探测模块与发射模块+X方向之间的距离。
5.根据权利要求4所述的基于地端检测的大功率无线充电系统，其特征在于，所述发射模块的中心点与接收模块中心点-X方向之间的距离X2＝S2sinθ2+d4，其中，S2为探测模块与接收模块另一端的直线距离，θ2为探测模块与接收模块一端相对发射模块中心点的夹角，d4为探测模块与发射模块-X方向之间的距离。
6.根据权利要求1所述的基于地端检测的大功率无线充电系统，其特征在于，所述探测模块通过雷达信号检测无线充电区域中是否存在活体。
7.根据权利要求6所述的基于地端检测的大功率无线充电系统，其特征在于，所述探测模块连续多次检测到活体后反馈活体信号。
8.根据权利要求2或6所述的基于地端检测的大功率无线充电系统，其特征在于，所述探测模块包括：天线以及雷达RF电路，所述探测模块经所述天线和雷达RF电路进行雷达信号的收发。
9.根据权利要求1所述的基于地端检测的大功率无线充电系统，其特征在于，所述探测模块为至少一个。
10.根据权利要求9所述的基于地端检测的大功率无线充电系统，其特征在于，所述探测模块为多个时且独立设置时，多个探测模块分布于所述发射模块的周侧。
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