CN111301188B - 一种基于激光的车辆无线充电的系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于激光的车辆无线充电的系统，包括至少一个激光发射器、至少一个激光接收器、主控器和至少一个安装杆：所述至少一个安装杆或者安装位，配置在路侧停车泊位区域；所述至少一个主控器，用于确定路侧停车泊位区域各个泊位的占用信息，以用于向激光发射器发送扫描指令；所述至少一个激光发射器，用于当接收到扫描指令时，以第一预定频率发射用于转化为电能的激光光束；所述至少一个激光接收器，用于将所述激光光束转化为电能，以用于对所述激光接收器所在的车辆进行充电。通过本发明，基于激光发射器与激光接收器进行配对，以完成对电动车辆充电的方式，实现了无需充电桩即可方便、快速地对电动车辆进行无线充电。

Description

一种基于激光的车辆无线充电的系统

技术领域

本发明涉及智能停车管理技术领域，尤其涉及一种基于激光的车辆无线充电的系统。

背景技术

随着电动汽车使用率增加，如何对电动汽车的电池进行高效、便捷地充电，一直是用户难以解决一个难题。目前较多采用固定车位安装充电桩来对电动汽车进行充电的方式，当用户有汽车充电需求时(自有充电桩车位用户除外)，通常需要预先通过手机导航将车辆行驶到附近安装有充电桩车位地点，再进行充电。但是，用户在使用过程中，经常出现充电位置远、充电车位不足、费时费力等情况，从而导致用户使用体验极差。

发明内容

本发明实施例提供一种基于激光的车辆无线充电的系统，实现了对电动汽车快速、便捷地进行充电。

本发明实施例提供了一种基于激光的车辆无线充电的系统，包括至少一个激光发射器、至少一个激光接收器、主控器和至少一个安装杆或者安装位：

所述至少一个安装杆或者安装位，配置在路侧停车泊位区域；

所述至少一个主控器，分别位于每一个安装杆或者安装位上，用于确定路侧停车泊位区域各个泊位的占用信息，以用于向激光发射器发送扫描指令；

所述至少一个激光发射器，分别位于每一个安装杆或者安装位上，用于当接收到扫描指令时，获取车辆的车牌标识信息，并扫描是否存在与所述车牌标识信息相匹配的充电请求信号，若存在，发射第一通信光束，并确定激光传输通道是否安全，若安全，以第一预定频率发射用于转化为电能的激光光束；

所述至少一个激光接收器，分别位于每一辆待充电的车辆上，用于发送充电请求信号和第二通信光束，并接收与所述充电请求信号相匹配的激光发射器发射的激光光束，并将所述激光光束转化为电能，以用于对所述激光接收器所在的车辆进行充电。

进一步地，所述至少一个激光发射器用于扫描是否存在与所述车牌标识信息相匹配的充电请求信号，包括：

若所述至少一个激光发射器扫描到存在与所述车牌标识信息相匹配的充电请求信号，确定发送所述充电请求信号的激光接收器的物理位置。

进一步地，所述至少一个激光接收器用于在路侧停车泊位区域内，根据第二预定频率发送预定热点信号；

其中，所述至少一个激光发射器内配置有热成像装置。

进一步地，所述至少一个激光发射器用于确定发送所述充电请求信号的激光接收器的物理位置，包括：

通过所述激光发射器在路侧停车泊位区域内扫描是否存在预定热点信号；

若存在，通过所述热成像装置识别所述预定热点信号，计算确定所述激光接收器的物理位置。

可选地，还包括至少一个摄像机，所述摄像机用于监控并识别路侧停车泊位内的车辆图像信息；以及

确定所述车辆图像信息中是否包含所述车辆的激光接收器的预定位置标识图像；

若包含，所述确定发送所述充电请求信号的激光接收器的物理位置，包括：

将所述预定位置标识图像发送至主控器，通过主控器解析并计算所述激光接收器的物理位置。

进一步地，所述确定激光传输通道是否安全，包括：

根据所述激光接收器的物理位置，调整所述激光发射器的位置；

基于调整后的所述激光发射器的位置，当所述激光发射器接收到所述激光接收器发送的每一个第二通信光束时，确定激光传输通道安全。

进一步地，所述以第一预定频率发射用于转化为电能的激光光束，包括：

确定所述激光接收器是否接收到所述激光发射器发送的每一束第一通信光束；

若是，以第一预定频率发射用于转化为电能的激光光束。

可选地，还包括至少一个云台，分别位于每一个安装杆或者安装位上，其中，每一个激光发射器分别配置在每一个云台上；

其中，所述根据所述激光接收器的物理位置，调整所述激光发射器的位置，具体包括：

根据所述激光接收器的物理位置，通过所述激光发射器所在的云台调整所述激光发射器的位置。

进一步地，所述主控器还用于接收服务器发送的充电条件相关信息，并根据所述充电条件相关信息以及预定充电规则，确定是否允许进行充电操作；

若允许，向激光发射器发送扫描指令；

其中，所述充电条件相关信息包括当前天气信息和预定范围内的路基信息中的至少一项。

上述技术方案具有如下有益效果：通过本发明，基于激光发射器与激光接收器进行配对，以完成对电动车辆充电的方式，实现了无需充电桩即可方便、快速地对电动车辆进行无线充电，及大地节约了电动车辆充电的成本，同时，及大地提高了电动车辆用户的无线充电使用体验；通过激光发射器确定激光传输通道是否安全，能够及大地保障无线充电的安全；通过结合主控器，确定路侧停车泊位区域各个泊位的占用信息，以用于向激光发射器发送扫描指令，能够保证用户在路侧泊位规范停车的前提下对电动车辆进行无线充电，进一步地保证了无线充电的安全性，以及用户的无线充电使用体验。

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为本发明实施例中一种基于激光的车辆无线充电的系统的应用场景示意图；

图2为本发明一实施例中激光发射器与激光接收器的装置结构示意图。

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，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。

本发明实施例上述技术方案具有如下有益效果：通过本发明，基于激光发射器与激光接收器进行配对，以完成对电动车辆充电的方式，实现了无需充电桩即可方便、快速地对电动车辆进行无线充电，及大地节约了电动车辆充电的成本，同时，及大地提高了电动车辆用户的无线充电使用体验；通过激光发射器确定激光传输通道是否安全，能够及大地保障无线充电的安全；通过结合主控器，确定路侧停车泊位区域各个泊位的占用信息，以用于向激光发射器发送扫描指令，能够保证用户在路侧泊位规范停车的前提下对电动车辆进行无线充电，进一步地保证了无线充电的安全性，以及用户的无线充电使用体验。

以下结合应用实例对本发明实施例上述技术方案进行详细说明：

本发明应用实例旨在实现方便、快速地对电动车辆进行无线充电。

如图1所示，在一可能的实现方式中，车辆无线充电系统中包括一个安装杆、一个激光发射器、一个激光接收器和一个主控器；安装杆起固定激光发射器的作用，可为路侧视频杆，也可以是路灯杆、测速杆(架)或专门的固定杆(架)，本发明在此不做限定；主控器配置在安装杆上，用于确定路侧停车泊位区域各个泊位的占用信息，以用于向激光发射器发送扫描指令；激光接收器，可以是太阳能电板，也可以是其他可将光能转化为电能、热能或动能的转化装置，本发明在此不做限定；激光发射器的位置固定在安装杆上；每一个待充电的车辆上安装有一个激光接收器；通过激光发射器与激光接收器信号匹配后，实现光能到电能的转换与传输。

其中，激光发射器与激光接收器的结构示意图，如图2所示，通过激光接收器第二通信光束发射口发射的第二通信光束对能量光束实现密集包裹，从而保障了在激光传输过程的安全性；激光接收器通过第二通信光束发射口将第二通信光束发送到激光发射器的第二通信光束接收口；若激光发射器接收到激光接收器发送的全部且连续的第二通信光束后，确定激光传输通道安全，随后，由激光发射口发射激光光束，当激光接收器接收到该激光光束后，通过激光接收器中的转化装置将光能转化为电能，以完成能量传输及转化。本发明实施例中的激光可以采用二氧化碳激光发射器发射的波长为10.6微米的激光(为不可见光)，功率可以为100W的光束，但本发明对激光光束的波长范围不做限定。

需要说明的是，本领域技术人员可以了解到，能量光束的目的在于传输能量，指强度较强的光束，波长范围不做具体限定，但该能量光束具有高方向性特点。本发明实施例中的第一通信光束与第二通信光束，不属于能量光束，可通过系统预定第一通信光束与第二通信光束的能量大小的阈值范围，第一通信光束与第二通信光束的能量较低，通过对第一通信光束与第二通信光束的接收完整度的监控，能够在预充电前对激光发射器与激光接收器相应孔位的位置确定，同时，起到传递验证信息的作用，以及起到监控充电环境的作用，确保了能量光束传递过程中无干扰。

还需要说明的是，本发明实施例中，激光接收器是一种能将光能直接或间接转化为电能的装置。以直接转换电能装置为例，核心部件可以是一种能将光能直接转换成电能的半导体器件，如多晶硅材质，俗称“太阳能电板”；以间接转换电能装置为例，核心部件可以是热电转换装置，本领域技术人员可以了解到，热电转化技术是一种直接将热能转化为电能的有效方法；核心部件还可是以上两种转换方式组合；本发明虽会以特定核心部件的组成方式为例，但在此不做限定。

在一可能的实现方式中，本发明中的激光发射器可以为二氧化碳激光发射器，二氧化碳激光发射器的工作方式有连续、脉冲两种。连续方式产生的激光功率可达20千瓦以上，作为商业模型来说其转换效率达到10％，所以二氧化碳激光广泛用于激光切割，焊接，钻孔和表面处理。

在一可能的实现方式中，车辆无线充电系统中包括一个安装杆、一个激光发射器、一个激光接收器；一个主控器；当主控器确定路侧停车泊位区域任一泊位的驶入车辆，且车辆停泊后，向激光发射器发送扫描指令；当激光发射器接收到扫描指令时，获取车辆的车牌标识信息，并在预定的路侧停车泊位区域内扫描是否存在与该车牌标识信息相匹配的充电请求信号，若存在，随后通过激光发射器确定发送该充电请求信号的激光接收器的物理位置，随后，根据激光接收器的物理位置，调整激光发射器的位置；基于调整后的激光发射器的位置，随后激光发射器发射第一通信光束，当激光接收器接收到第一通信光束后；激光接收器发射第二通信光束，当激光发射器接收到激光接收器发送的每一个第二通信光束时，确定激光传输通道安全，随后激光发射器以第一预定频率发射用于转化为电能的激光光束；激光接收器将该激光光束转化为电能，以用于对激光接收器所在的车辆进行充电。

其中，激光在传输过程，发生障碍物阻挡情况时，因障碍物物理遮挡，会先影响由激光接收器发送的包裹在主能量光束外围的第二通信光束，则激光发射器的通信光束接收口接收的第二通信光束将出现不连续的情况，此时具体可根据预设不连续的条件，确定激光传输通道是否安全，若不安全，暂停激光发射器发射激光光束，待激光发射器的通信光束接收口在连续稳定地接收第二通信光束后，重启激光发射器发射激光光束。其中，暂停及重启激光发射器发射激光光束的指令，可由服务器控制下达至主控器，并由主控器控制执行，也可在电路构造设计时通过在激光光束发射的电路上安装光敏开关(如类光电二极管)，光敏开关用于当第二通信光束连续稳定照射到激光发射器的第二通信光束接收口内的光敏开关时，开启激光发射器的发射电路正常接通模式，此时，激光发射器具备发射条件；反之，若第二通信光束被遮挡，光敏开关处于关闭状态，激光发射器发射电路断开，停止激光的发射；从而实现由第二通信光束的接收情况直接控制激光发射器的电路连通情况，进而控制能量激光的发射与中断。

其中，确定激光接收器的物理位置包括如下几种方式：

1、在一种可能的实现方式中，车辆无线充电系统中的激光发射器内配置有热成像装置；激光接收器用于在路侧停车泊位区域内，根据第二预定频率发送预定热点信号，预定热点信号，如一个1平方厘米发热点在30～80摄氏度，每5秒一周期地进行温度调整；则当激光发射器用于扫描到存在与所述车牌标识信息相匹配的充电请求信号，通过该激光发射器在路侧停车泊位区域内扫描是否存在预定热点信号；若存在，通过热成像装置识别该预定热点信号，根据发热点在热成像中的位置，与预定的点位对比，计算确定激光接收器的物理位置。

2、在一种可能的实现方式中，在车辆无线充电系统中还包括一个摄像机，该摄像机用于监控并识别路侧停车泊位内的车辆图像信息，例如，激光接收器附近贴有二维码或类似特殊标记的图像信息；以及确定车辆图像信息中是否包含该车辆的激光接收器的预定位置标识图像；若包含，将该预定位置标识图像发送至主控器，通过主控器根据预定的点位进行对比，解析并计算，确定激光接收器的物理位置。

在一种可能的实现方式中，激光发射器发射激光的方向可调节，具体的，在车辆无线充电系统中还包括一个云台，配置在安装杆上，激光发射器配置在云台上；根据已确定的激光接收器的物理位置，通过激光发射器所在的云台调整激光发射器的位置。

在一种可能的实现方式中，所述至少一个激光接收器内配置有摄像机；当所述摄像机接收到所述激光发射器发送的第一通信光束时，将所述第一通信光束的照射信息发送至主控器，通过所述主控器确定所述第一通信光束的光源方向，根据所述光源方向解析并计算所述激光发射器的物理位置。例如，在车辆无线充电系统中还包括在激光接收器内配置有摄像机；当激光接收器内配置的摄像机接收到激光发射器发送的第一通信光束时，将第一通信光束的照射信息发送至主控器，通过主控器确定第一通信光束的光源方向，根据光源方向解析并计算，确定激光发射器的物理位置；则，在车辆无线充电系统中，还包括激光接收器配置在接收云台上，则，根据已确定的激光发射器，通过接收云台可实现对激光接收器位置的调整，进一步地对激光接收器与激光发射器的相对位置进行调整，以达到更精确的相对位置。

在一种可能的实现方式中，主控器还用于接收服务器发送的充电条件相关信息，并根据所述充电条件相关信息以及预定充电规则，确定是否允许进行充电操作；若允许，向激光发射器发送扫描指令；其中，充电条件相关信息包括当前天气信息和预定范围内的路基信息。例如，大风、路基不稳等环境下，不具备充电条件。通过本实施例，能够保证了无线充电的安全性。

在一具体应用场景中，装有激光接收器的电动车辆车主，可以通过移动终端里的客户端程序在车辆无线充电系统中注册绑定车辆信息，以及预约充电，当车主完成车辆充电时，还可通过客户端程序进行费用支付等操作；当安装有激光接收器的车辆驶入安装有激光发射器的路侧泊位，若车辆所在泊位对应安装杆上的主控器通过服务器收到用户通过客户端程序发送的充电指令时，首先，主控器从服务器获取充电条件相关信息，确定当前环境是符合充电条件，若符合，基于路侧泊位安装杆的摄像机与主控器，确定该车辆是否正确停入泊位内，即确定车辆是否违规停放，若正确驶入，通过主控器将扫描指令发送至该安装杆上的激光发射器，确定激光接收器的物理位置，并对激光发射器的位置进行微调，直至由激光发射器发射的第一通信光束全部被激光接收器的通信光束接收口接收，且由激光接收器发射的第二通信光束全部被激光发射器的通信光束接收口接收，此时，激光发射器与激光接收器匹配完成，确定激光传输通道安全，激光发射器开始发射激光光束，当激光接收器接收到该激光光束后，通过激光接收器中的转化装置将光能转化为电能，以完成能量传输及转化。其中，在激光发射器与激光接收器的匹配过程，可以通过闪动频率传输预定义信息，如车辆电池状态，预充电功率等信息，以能够更准确、方便地进行充电，同时，提高用户的使用体验。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于激光的车辆无线充电的系统，其特征在于，包括至少一个激光发射器、至少一个激光接收器、主控器和至少一个安装杆或者安装位：

所述至少一个安装杆或者安装位，配置在路侧停车泊位区域；

所述至少一个主控器，分别位于每一个安装杆或者安装位上，用于确定路侧停车泊位区域各个泊位的占用信息，以用于向激光发射器发送扫描指令；

所述至少一个激光发射器，分别位于每一个安装杆或者安装位上，用于当接收到扫描指令时，获取车辆的车牌标识信息，并扫描是否存在与所述车牌标识信息相匹配的充电请求信号，若存在，发射第一通信光束，且确定发送所述充电请求信号的激光接收器的物理位置；

根据所述激光接收器的物理位置，调整所述激光发射器的位置，并基于调整后的所述激光发射器的位置，当所述激光发射器接收到所述激光接收器发送的每一个第二通信光束时，确定激光传输通道安全；

确定所述激光接收器是否接收到所述激光发射器发送的每一束第一通信光束，若是，所述激光发射器以第一预定频率发射用于转化为电能的激光光束；

所述至少一个激光接收器，分别位于每一辆待充电的车辆上，用于发送所述充电请求信号和所述第二通信光束，并接收与所述充电请求信号相匹配的激光发射器发射的激光光束，并将所述激光光束转化为电能，以用于对所述激光接收器所在的车辆进行充电；

所述至少一个激光发射器内配置有热成像装置；

通过所述激光发射器在路侧停车泊位区域内扫描是否存在预定热点信号；

若存在，通过所述热成像装置识别所述预定热点信号，计算确定所述激光接收器的物理位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括至少一个摄像机，所述摄像机用于监控并识别路侧停车泊位内的车辆图像信息；以及

确定所述车辆图像信息中是否包含所述车辆的激光接收器的预定位置标识图像；

若包含，所述确定发送所述充电请求信号的激光接收器的物理位置，包括：

将所述预定位置标识图像发送至主控器，通过主控器解析并计算所述激光接收器的物理位置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括至少一个云台，分别位于每一个安装杆或者安装位上，其中，每一个激光发射器分别配置在每一个云台上；

其中，所述根据所述激光接收器的物理位置，调整所述激光发射器的位置，具体包括：

根据所述激光接收器的物理位置，通过所述激光发射器所在的云台调整所述激光发射器的位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控器还用于接收服务器发送的充电条件相关信息，并根据所述充电条件相关信息以及预定充电规则，确定是否允许进行充电操作；

若允许，向激光发射器发送扫描指令；

其中，所述充电条件相关信息包括当前天气信息和预定范围内的路基信息中的至少一项。

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