CN111422080B - 车辆的无线充电系统及无线充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆的无线充电系统及无线充电方法，其中该系统包括：充电发射装置，设置于充电区域侧，用于将电能转换为电磁能；充电接收装置，设置于车辆上部，用于接收电磁能，以将电磁能转换为电能进行存储；第一驱动装置，连接于充电接收装置，用于驱动充电接收装置移动；第二驱动装置，连接于充电发射装置，用于驱动充电发射装置移动；控制装置，用于控制第一驱动装置和第二驱动装置分别驱动充电接收装置和充电发射装置移动，以使得充电发射装置的位置与充电接收装置的位置相匹配。本发明能够降低无线充电系统的安装成本，扩展其应用范围，并能够在充电过程中，有效地减少车辆的环形导体产生的环形电流。

Description

车辆的无线充电系统及无线充电方法

技术领域

本发明涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种车辆的无线充电系统及无线充电方法。

背景技术

新能源汽车的技术快速发展，电池充电技术的不断革新，无线充电的技术也就应运而生。目前国内外采用的无线充电方式，是在车辆底盘安装能量传输的接收装置，地面安装能量传输的发射装置，通过一定频率的交变电流，产生交变磁场，从而实现电能的无线传输。这种传统的无线充电方式存在以下缺陷：

1、电能传输效率相对较低，电能传输通过电磁场的变化来实现，接收装置和发射装置距离越远，电能传输效率越低。当把车辆底盘安装上接收装置，车辆底盘离地面始终有高度，无法更近距离接触。

2、造价高、发射装置安装在路面下，需要基建成本高，很多的地方车库已经建成，需要改造成本也很高。

3、在立体车库中使用不便，因为立体车库承载车辆的车位到处移动，车位下面是有充电发射装置，连接导线，移动会造成很多不便。

4、磁场是垂直穿过车体，会对车里的环形导体产生环形电流。

5、汽车无线发射装置和无线接收装置相对位置固定，需要把车辆停在合适的位置，对于停车技术要较高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种车辆的无线充电系统及无线充电方法，通过设置于充电区域上方的充电发射装置及设置于车辆上部的充电接收装置，以解决上述技术问题中的至少一个。

为了解决上述技术问题，根据本发明一方面，提供了一种车辆的无线充电系统，包括: 充电发射装置，设置于充电区域侧，用于将电能转换为电磁能；

充电接收装置，设置于车辆上部，用于接收所述电磁能，以将所述电磁能转换为电能进行存储；

第一驱动装置，连接于所述充电接收装置，用于驱动所述充电接收装置移动；

第二驱动装置，连接于所述充电发射装置，用于驱动所述充电发射装置移动；

控制装置，用于控制所述第一驱动装置和所述第二驱动装置分别驱动所述充电接收装置和所述充电发射装置移动，以使得所述充电发射装置的位置与所述充电接收装置的位置相匹配。

进一步的，所述控制装置使所述充电发射装置与所述充电接收装置平行相对，且均与所述车辆形成第一夹角，所述第一驱动装置包括伸缩驱动单元，用于驱动所述充电接收装置与所述车辆形成所述第一夹角；

所述第二驱动装置包括：水平驱动单元，用于驱动所述充电发射装置平行于水平面移动，垂直驱动单元用于驱动所述充电发射装置垂直于水平面移动，并与所述车辆形成所述第一夹角。

进一步的，所述水平驱动单元包括垂直相交的至少一个横向滑动杆和至少一个纵向滑动杆；

所述垂直驱动单元包括多个第一伸缩杆，所述多个第一伸缩杆的一端分别连接于所述横向滑动杆或所述纵向滑动杆，所述多个第一伸缩杆的另一端分别连接所述充电发射装置；

所述伸缩驱动单元包括多个第二伸缩杆，所述多个第二伸缩杆的一端分别连接至所述车辆，所述多个第二伸缩杆的另一端分别连接至所述充电接收装置。

进一步的，所述控制装置使所述充电发射装置与所述充电接收装置平行相对，且均与所述车辆形成第一夹角，所述无线充电系统还包括：图像采集装置，用于获取所述充电发射装置和所述充电接收装置的第一当前位置信息；

所述控制装置包括：通信连接的发射控制单元和接收控制单元；

所述接收控制单元用于确定所述充电接收装置所述第一夹角，并根据所述第一夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置与所述车辆形成所述第一夹角；

所述发射控制单元用于确定所述充电发射装置的垂直位移距离及所述第一夹角，根据所述第一当前位置信息确定所述充电发射装置水平位移距离，并根据所述垂直位移距离、所述水平位移距离及所述第一夹角控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置平行于所述充电接收装置，且相距预设距离。

进一步地，通过d=H1-H2-L（sinθ）计算所述垂直位移距离，当所述d大于0时，则所述垂直位移距离为d，当所述d小于或等于0，则所述垂直位移距离为0；

当所述d大于或等于0时，所述第一夹角的角度为θ，当所述d小于0时，则所述第一夹角的角度为arcsin(（H1-H2）/L）；

其中，d为所述垂直位移距离、H1为所述充电发射装置底部与地面之间的距离、H2为所述充电接收装置顶部与地面之间的距离、L为所述充电接收装置垂直于所述车辆时的高度、θ为所述充电发射装置与所述车辆形成的最大角度。

进一步地，所述控制装置使所述充电发射装置与所述充电接收装置平行相对，且均与所述车辆形成第一夹角，所述无线充电系统还包括：图像采集装置，用于获取所述充电发射装置和所述充电接收装置的第二当前位置信息；

所述控制装置包括：通信连接的发射控制单元和接收控制单元；

所述接收控制单元根据第二当前位置信息确定所述充电接收装置的所述第一夹角，并根据所述第一夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置与所述车辆形成所述第一夹角；

所述发射控制单元根据所述第二当前位置信息确定所述充电发射装置的垂直位移距离、水平位移距离和所述第一夹角，并根据所述垂直位移距离、所述水平位移距离和所述第一夹角控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置平行于所述充电接收装置，且相距预设距离。

进一步地，所述图像采集装置还用于：在所述车辆未与所述充电区域平行时，获取所述充电接收装置与所述充电发射装置之间的第二夹角；以及

所述接收控制单元还用于：根据所述第二夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置旋转所述第二夹角，以使所述充电接收装置与所述充电发射装置正向平行；或

所述发射控制单元还用于：根据所述第二夹角的控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置旋转所述第二夹角，以使所述充电接收装置与所述充电发射装置正向平行。

进一步地，所述接收控制单元还用于：在接收到用户发送的充电指令后，发送充电请求至所述发射控制单元，并在接收到所述发射控制单元发送的充电请求回复后，进行无线充电，并在充电完成或接收到停止充电指令或所述充电发射装置和所述充电接收装置中的至少一个发生故障时，控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置回到初始位置；

所述发射控制单元还用于：在接收到所述充电请求，并检测到车辆位于所述充电区域时，发送所述充电请求回复，并在充电完成或接收到停止充电指令或所述充电发射装置和所述充电接收装置中的至少一个发生故障时，停止电能传输，并控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置回到初始位置。

根据本发明的另一方面，提供一种车辆的无线充电方法，用于上述任一项所述的车辆的无线充电系统，所述方法包括：

控制第一驱动装置及第二驱动装置分别驱动充电接收装置和充电发射装置移动，以使得所述充电发射装置的位置与所述充电接收装置的位置相匹配。

进一步地，所述方法还包括：

在接收到用户发送的充电指令后，发送充电请求；

检测是否接收到充电请求回复；

若是，则确定所述车辆停止在所述充电区域内，否则判定所述车辆未停止在所述充电区域内；以及

所述无线充电方法还包括：

在充电完成、接收到用户发送的停止指令或检测到所述充电发射装置和充电接收装置中的至少一个发生故障中时，控制所述充电发射装置停止电能的传输，并控制所述充电发射装置回到初始位置，以及控制所述充电接收装置回到初始位置。

进一步地，所述控制第一驱动装置及第二驱动装置分别驱动充电接收装置和充电发射装置移动，以使得所述充电发射装置的位置与所述充电接收装置的位置相匹配的步骤，包括：

确定所述充电接收装置的第一夹角，并根据所述第一夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置与所述车辆形成所述第一夹角；

确定所述充电发射装置的垂直位移距离及所述第一夹角，根据所述充电接收装置和所述充电发射装置的第一当前位置信息确定所述充电发射装置水平位移距离；

根据所述垂直位移距离、所述水平位移距离及所述第一夹角控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置平行于所述充电接收装置，且相距预设距离。

进一步地，通过d=H1-H2-L（sinθ）计算所述垂直位移距离，当所述d大于0时，则所述垂直位移距离为d，当所述d小于或等于0，则所述垂直位移距离为0；

当所述d大于或等于0时，所述第一夹角的所述角度为θ，当所述d小于0时，则所述第一夹角的所述角度为arcsin(（H1-H2）/L）；

其中，d为所述垂直位移距离、H1为所述充电发射装置底部与地面之间的距离、H2为所述充电接收装置顶部与地面之间的距离、L为所述充电接收装置垂直于所述车辆时的高度、θ为所述充电发射装置与所述车辆形成的最大角度。

进一步地，所述控制第一驱动装置及第二驱动装置分别驱动充电接收装置和充电发射装置移动，以使得所述充电发射装置的位置与所述充电接收装置的位置相匹配的步骤，包括：

根据所述充电接收装置和所述充电发射装置的第二当前位置信息确定所述充电接收装置的所述第一夹角；

根据所述第一夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置与所述车辆形成所述第一夹角；

根据所述第二当前位置信息确定所述充电发射装置的水平位移距离、垂直位移距离及所述第一夹角；

根据所述水平位移距离、所述垂直位移距离与所述第一夹角控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置与所述充电接收装置平行相对，且相距预设距离。

进一步地，车辆的无线充电控制方法，还包括：

获取所述车辆未与充电区域平行时的所述充电发射装置与所述充电接收装置的第二夹角；

根据所述第二夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置旋转所述第二夹角，以使所述充电接收装置与所述充电发射装置正向平行；或

根据所述第二夹角控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置旋转所述第二夹角，以使所述充电接收装置与所述充电发射装置正向平行。

根据本发明又一方面，提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现上述任一项所述的车辆的无线充电方法的步骤。

根据本发明再一方面，提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现上述任意一项所述的车辆的无线充电方法的步骤。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明的一种车辆的无线充电系统及无线充电方法可以达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

（1）通过驱动设置于车位上方的充电发射装置的移动，以拉近充电发射装置与充电接收装置之间的距离，进而提升无线充电的电能传输效率；

（2）通过在车位上方安装充电发射装置，充分利用车位上方的空间，解决了在地面上安装充电发射装置需进行基础建设的问题，以及避免了对已建成车位进行改造的问题，进而能够有效地降低无线充电系统的安装成本；

（3）通过在车位上方安装充电发射装置，解决了立体车库在车位下方安装充电发射装置及连接导线，而导致车位移动不便的问题；

（4）通过使得充电发射装置和充电接收装置与车辆形成夹角，能够有效地减少通过车体的磁通量，进而避免磁场垂直穿过车体在车辆的环形导体形成环形电流；

（5）在车辆停放与车位形成夹角时，通过调整充电接收装置或充电发射装置的位置，使得充电发射装置与充电接收装置正向平行，以此来保证无线充电的效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的车辆的无线充电系统的示意框图；

图2为本发明一实施例的充电接收装置及第一驱动装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例的充电发射装置及第二驱动装置的结构示意图；

图4为本发明一实施例的充电接收装置的位置变化示意图；

图5为本发明一实施例的充电发射装置的位置变化示意图；

图6为本发明一实施例的车辆的无线充电系统的应用示意图；

图7为本发明另一实施例的车辆的无线充电系统的应用示意图；

图8为本发明一具体实施例的车辆的无线充电方法的流程示意图；

图9为本发明另一具体实施例的车辆的无线充电方法的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种车辆的无线充电系统及无线充电方法的具体实施方式及其功效，详细说明如后。

如图1所示，本发明实施例的一种车辆的无线充电系统，该系统包括: 充电发射装置10、充电接收装置20、第一驱动装置30、第二驱动装置40及控制装置50。

其中，充电发射装置10用于将电能转换为电磁能，以通过无线方式实现电能的传输。

可知的是，现有技术中将充电发射装置10安装于车位（即充电区域）的地面上，若该车位为新建车位，则会增加车位的基础建设，造成建设成本增加的问题；若车位为现有车位，则需对车位避免进行开挖及恢复，导致安装成本升高。另外，若是将充电发射装置10安装在立体车库的车位的底部，则会导致在车位移动时，充电发射装置10及连接导线会对车位的移动造成诸多不便，而影响立体车库的使用。

针对上述问题，本发明的充电发射装置10设置于充电区域侧，更具体地说，充电发射装置安装在充电区域的上方，充分利用充电区域上方的空间，避免了对充电区域的地面进行开挖及恢复的问题，以及能够解决立体车库中的车位无法移动的问题。

充电接收装置20用于接收充电发射装置10传输的电磁能，以将该电磁能转换为电能进行存储。

优选地，如图2所示，充电接收装置20安装在车辆的车顶上。当然，也可以安装在车辆的后备箱盖上，本发明并不以此为限。

优选地，充电接收装置20和充电发射装置10皆为矩形结构（如图2和图3所示），当然，本申请并不以此为限，充电发射装置10和充电接收装置20也可以是圆形、椭圆形等结构。同时为了保证电能无线传输的效率，充电接收装置20和充电发射装置10的尺寸相同。

第一驱动装置30连接于充电接收装置20，用于驱动充电接收装置20移动。

在一实施例中，该第一驱动装置30包括伸缩驱动单元，用于驱动充电接收装置与车辆形成第一夹角。

具体地，如图2所示，该伸缩驱动单元包括多个第二伸缩杆301，该多个第二伸缩杆301的一端连接于车辆，另一端连接于充电接收装置20，进而可通过该多个第二伸缩杆301的伸缩，来使得充电接收装置20的一端翘起，与车辆形成第一夹角。

在一具体实施例中，如图2所示，伸缩驱动单元为两个第二伸缩杆301，该两个第二伸缩杆301的一端连接于车辆顶部，另一端分别连接至充电接收装置20的同一侧。在未进行无线充电时，该两个第二伸缩杆301收缩，使得充电接收装置20平铺在车辆的顶部，处于位置E（如图2中所示的实线框）。当进行无线充电时，该两个第二伸缩杆301伸长，使得充电接收装置20的一侧翘起，进而与车辆的顶部形成夹角（即第一夹角），处于位置F（如图2中所示的虚线框）。

第二驱动装置40连接于充电发射装置10，用于驱动充电发射装置10移动。

在一实施例中，如图3所示，该第二驱动装置40包括：水平驱动单元401和垂直驱动单元（图中未示出）。

其中，水平驱动单元401用于驱动充电发射装置10在平行于水平面的平面内移动，该移动包括横向水平移动（即相对充电区域横向移动）和纵向水平移动（即相对充电区域纵向移动）。垂直驱动单元用于驱动充电发射装置10垂直于水平面移动，并与车辆形成第一夹角。

在一实施例中，如图3所示，水平驱动单元401包括垂直相交的至少一个横向滑动杆4011和至少一个纵向滑动杆4012。垂直驱动单元包括多个第一伸缩杆（图中未示出），多个第一伸缩杆的一端分别连接于横向滑动杆4011或纵向滑动杆4012，多个第一伸缩杆的另一端分别连接充电发射装置10。

在一具体实施例中，如图3所示，充电发射装置10为矩形，水平驱动单元401包括两个始终相距固定距离的横向滑动杆4011以及与横向滑动杆4011分别垂直相交的两个始终相距固定距离的纵向滑动杆4012。该两个横向滑动杆4011与两个纵向滑动杆4012纵横交错形成四个交点。垂直驱动单元包括四个第一伸缩杆，该四个第一伸缩杆的一端分别连接该四个交点，该四个第一伸缩杆的另一端分别连接充电发射装置10，优选地分别连接充电发射装置10的四个顶点。在未进行无线充电时，四个第一伸缩杆收缩，使得充电发射装置10处于位置C（如图3所示的实线框）。在进行充电时，通过横向滑动杆4011横向驱动充电发射装置10，通过纵向滑动杆4012纵向驱动充电发射装置10。通过四个第一伸缩杆同时伸缩驱动充电发射装置10垂直于水平面向下移动，并通过连接于充电发射装置10一侧的两个第一伸缩杆停止伸缩，另一侧的两个伸缩杆继续伸长，以使得充电发射装置10与车辆形成第一夹角，处于位置D（如图3所示的虚线框）。此时，充电发射装置10与充电接收装置20平行相对，且均与车辆形成第一夹角。

在一实施例中，如图1所示，车辆的无线充电系统还包括图像采集装置60，用于获取充电发射装置10与充电接收装置20的第一当前位置信息。该第一当前位置信息包括充电发射装置10和充电接收装置20的当前位置，和/或充电发射装置10和充电接收装置20之间的相对位置关系。

如图3所示，该图像采集装置60为设置于第二驱动装置40两侧的摄像头，摄像头的数量可根据实际需求进行设定。该摄像头采集充电发射装置10与充电接收装置20的当前的位置或者它们之间的相对位置关系（即第一当前位置信息），进而控制装置50根据该第一当前位置信息控制水平驱动单元401驱动充电发射装置10水平移动。

例如是，通过图像采集装置60分别获取充电发射装置10 和充电接收装置20的世界坐标，进而根据该世界坐标确定充电发射装置10和充电接收装置20之间的水平距离，根据该水平距离控制水平驱动单元401驱动充电发射装置10水平移动。

在一实施例中，控制装置50包括发射控制单元和接收控制单元，该发射控制单元与该接收控制单元之间通信连接。例如，通过WIFI、蓝牙等无线通信技术直接连接，也可以将发射控制单元和接收控制单元分别连接于服务器，进而实现发射控制单元和接收控制单元的通信连接。

发射控制单元用于确定充电发射装置10的垂直位移距离和与车辆形成的第一夹角，并根据第一当前位置信息确定充电发射装置10的水平位移距离。当然，该水平位移距离包括横向位移距离和纵向位移距离。进而，发射控制单元根据垂直位移距离、水平位移距离及第一夹角控制第二驱动装置40驱动充电发射装置10移动。具体地，驱动方式在上述已进行了详细的描述，此处不再赘述。最终使得充电发射装置10与充电接收装置20平行相对，且均与车辆形成第一夹角。

发射控制单元确定垂直位移距离是通过d=H1-H2-L（sinθ）计算得出，当d大于0时，则其垂直位移距离则为d。当d小于或等于0时，则垂直位移距离为0，即充电发射装置10不进行垂直移动。当d大于或等于0时，第一夹角的角度为θ，当d小于0时，则第一夹角的角度为arcsin(（H1-H2）/L）；其中，d为垂直位移距离、H1为充电发射装置10底部与地面之间的距离、H2为充电接收装置20顶部与地面之间的距离、L为充电接收装置20垂直于车辆时的高度、θ为充电发射装置10与车辆形成的最大角度。

接收控制单元也通过上述方式确定出充电接收装置20与车辆的第一夹角，并根据该第一夹角控制第一驱动装置30驱动充电接收装置20与车辆形成第一夹角。具体驱动方式上述已进行了详细的描述，此处不再赘述。

在另一实施例中，如图1所示，车辆的无线充电系统还包括图像采集装置60，该图像采集装置60用于获取充电发射装置10和充电接收装置20的第二当前位置信息。

该图像采集装置60可以采用车辆现有的全景摄像头，该全景摄像头采集充电发射装置10和充电接收装置20的当前的位置（即第二当前位置信息），进而控制装置50根据该第二当前位置信息控制第一驱动装置30和第二驱动装置40分别驱动充电接收装置20和充电发射装置10移动。

例如是，通过图像采集装置60分别获取充电发射装置10 和充电接收装置20的世界坐标，进而既可以根据该世界坐标确定充电发射装置10和充电接收装置20之间的水平距离和垂直距离，根据该水平距离和垂直距离即可以确定出控制第一驱动装置和第二驱动装置分别驱动充电接收装置20和充电发射装置10移动。

具体地，控制装置50包括发射控制单元和接收控制单元，该发射控制单元与该接收控制单元之间通信连接。例如，通过WIFI、蓝牙等无线通信技术直接进行连接，也可以将发射控制单元和接收控制单元分别连接于服务器，进而实现发射控制单元和接收控制单元的通信连接。

发射控制单元用于根据第二当前位置信息确定充电发射装置10的垂直位移距离、水平位移距离和与车辆形成的第一夹角，当然，该水平位移距离包括横向位移距离和纵向位移距离。进而，发射控制单元根据垂直位移距离、水平位移距离及第一夹角控制第二驱动装置40驱动充电发射装置10移动。具体地驱动方式在上述已进行了详细的描述，此处不再赘述。最终使得充电发射装置10与充电接收装置20平行相对，且均与车辆形成第一夹角。

接收控制单元根据该第二当前位置信息确定出充电接收装置20与车辆的第一夹角，并根据该第一夹角控制第一驱动装置30驱动充电接收装置20与车辆形成第一夹角。具体驱动方式上述已进行了详细的描述，此处不再赘述。

进一步地，图像采集装置60还用于：在充电接收装置20未与充电区域平行时，获取充电接收装置20与充电发射装置10之间的第二夹角；以及发射控制单元还用于：根据第二夹角的控制第一驱动装置30驱动充电接收装置20旋转第二夹角，以使充电接收装置20与充电发射装置10正向平行；或接收控制单元还用于：根据第二夹角控制第二驱动装置40驱动充电发射装置10旋转第二夹角，以使充电接收装置20与充电发射装置10正向平行。

具体地，如图4所示，在停车过程中，很难将车辆停放的完全平行于车位，因此使得充电发射装置10无法与充电接收装置20正向平行。进而通过图像采集装置60获取充电发射装置10与充电接收装置20之间的第二夹角，在获取到该第二夹角后，既可以通过接收控制单元控制第一驱动装置30驱动充电接收装置20旋转第二夹角，使得充电接收装置20处于位置G（如图4所示的实线框）。或者由发射控制单元控制第二驱动装置40驱动充电发射装置10旋转第二夹角，使得充电发射装置10处于位置D（图5中的虚线框）。通过上述操作即可以使得充电接收装置20和充电发射装置10正向平行，以保证电能无线传输的效率。

本发明另一实施例的一种车辆的无线充电方法，应用于上述任一项所述的车辆的无线充电控制系统，该方法包括：

控制第一驱动装置及第二驱动装置分别驱动充电接收装置和充电发射装置移动，以使得充电发射装置与充电接收装置平行相对，且与车辆形成第一夹角。

具体地，充电发射装置用于将电能转换为电磁能，以通过无线方式实现电能的传输。

可知的是，现有技术中将充电发射装置安装于车位（即充电区域）的地面上，若该车位为新建车位，则会增加车位的基础建设，造成建设成本增加的问题；若车位为现有车位，则需对车位避免进行开挖及恢复，导致安装成本升高。另外，若是将充电发射装置安装在立体车库的车位的底部，则会导致在车位移动时，充电发射装置及连接导线会对车位的移动造成诸多不便，而影响立体车库的使用。

针对上述问题，本发明的充电发射装置安装在车位的上方，充分利用车位上方的空间，避免了对车位地面进行开挖及恢复的问题，以及能够解决立体车库中的车位无法移动的问题。

充电接收装置用于接收充电发射装置传输的电磁能，以将该电磁能转换为电能进行存储。同时为了配合充电发射装置，该充电接收装置安装在车辆的上部。

在一实施例中，车辆的无线充电系统还包括图像采集装置，用于获取充电发射装置与充电接收装置的第一当前位置信息。

该图像采集装置为设置于第二驱动装置两侧的摄像头，摄像头的数量可根据实际需求进行设定。该摄像头采集充电发射装置与充电接收装置的当前的位置（即第一当前位置信息），进而控制装置根据该第一当前位置信息控制水平驱动单元驱动充电发射装置水平移动。

具体地，控制装置包括发射控制单元和接收控制单元，该发射控制单元与该接收控制单元之间通信连接。例如，通过WIFI、蓝牙等无线通信技术直接进行连接，也可以将发射控制单元和接收控制单元分别连接于服务器，进而实现发射控制单元和接收控制单元的通信连接。

发射控制单元用于确定充电发射装置的垂直位移距离和与车辆形成的第一夹角，并根据第一当前位置信息确定充电发射装置的水平位移距离。当然，该水平位移距离包括横向位移距离和纵向位移距离。进而，发射控制单元根据垂直位移距离、水平位移距离及第一夹角控制第二驱动装置驱动充电发射装置移动。具体地驱动方式在上述已进行了详细的描述，此处不再赘述。最终使得充电发射装置与充电接收装置平行相对，且均与车辆形成第一夹角。

发射控制单元确定垂直位移距离是通过d=H1-H2-L（sinθ）计算得出，当d大于0时，则其垂直位移距离则为d。当d小于或等于0时，则垂直位移距离为0，即充电发射装置不进行垂直移动。当d大于或等于0时，第一夹角的角度为θ，当d小于0时，则第一夹角的角度为arcsin(（H1-H2）/L）；其中，d为垂直位移距离、H1为充电发射装置底部与地面之间的距离、H2为充电接收装置顶部与地面之间的距离、L为充电接收装置垂直于车辆时的高度、θ为充电发射装置与车辆形成的最大角度。

接收控制单元也通过上述方式确定出充电接收装置与车辆的第一夹角，并根据该第一夹角控制第一驱动装置驱动充电接收装置与车辆形成第一夹角。具体驱动方式上述已进行了详细的描述，此处不再赘述。

在另一实施例中，车辆的无线充电系统还包括图像采集装置，该图像采集装置用于获取充电发射装置和充电接收装置的第二当前位置信息。

该图像采集装置可以采用车辆现有的全景摄像头，该全景摄像头采集充电发射装置与充电接收装置的当前的位置（即第二当前位置信息），进而控制装置根据该第二当前位置信息控制第一驱动装置和第二驱动装置分别驱动充电接收装置和充电发射装置移动。

具体地，控制装置包括发射控制单元和接收控制单元，该发射控制单元与该接收控制单元之间通信连接。例如，通过WIFI、蓝牙等无线通信技术直接进行连接，也可以将发射控制单元和接收控制单元分别连接于服务器，进而实现发射控制单元和接收控制单元的通信连接。

发射控制单元用于根据第二当前位置信息确定充电发射装置的垂直位移距离、水平位移距离和与车辆形成的第一夹角，当然，该水平位移距离包括横向位移距离和纵向位移距离。进而，发射控制单元根据垂直位移距离、水平位移距离及第一夹角控制第二驱动装置驱动充电发射装置移动。具体地驱动方式在上述已进行了详细的描述，此处不再赘述。最终使得充电发射装置与充电接收装置平行相对，且均与车辆形成第一夹角。

接收控制单元根据该第二当前位置信息确定出充电接收装置与车辆的第一夹角，并根据该第一夹角控制第一驱动装置驱动充电接收装置与车辆形成第一夹角。具体驱动方式上述已进行了详细的描述，此处不再赘述。

进一步地，图像采集装置还用于：在充电接收装置未与充电区域平行时，获取充电接收装置与充电发射装置之间的第二夹角；以及接收控制单元还用于：根据第二夹角的控制第一驱动装置驱动充电接收装置旋转第二夹角，以使充电接收装置与充电发射装置正向平行；或发射控制单元还用于：根据第二夹角控制第二驱动装置驱动充电发射装置旋转第二夹角，以使充电接收装置与充电发射装置正向平行。

具体地，在停车过程中，很难将车辆停放的完全平行于车位，因此使得充电发射装置无法与充电接收装置正向平行。进而通过图像采集装置获取充电发射装置与充电接收装置之间的第二夹角，在获取到该第二夹角后，既可以通过接收控制单元控制第一驱动装置驱动充电接收装置旋转第二夹角，或者由发射控制单元控制第二驱动装置驱动充电发射装置旋转第二夹角。通过上述操作即可以使得充电接收装置和充电发射装置正向平行，以保证电能无线传输的效率。

52如图8所示，本发明一具体实施例的车辆的无线充电方法，包括：

步骤S801, 启动无线充电流程。

具体地，将车辆驶入车库（即充电区域）就位。通过手机APP或者车辆钥匙控制启动车辆无线充电流程。

步骤S802，无线充电系统检测。

具体地，车辆启动无线充电，需要告知车辆的充电接收控制器（即充电控制单元）车位号，车辆无线充电接收控制器通过wifi（或者其它无线通讯技术）发送车位号广播，以此来检索此车位是否有充电接收装置。当无线充电发射控制器（即接收控制单元）收到车位号广播信息后，匹配请求充电车辆是否在自身所在车位，匹配成功后无线充电发射控制器就响应回复信息给车辆无线充电接收控制器。

步骤S803，确定充电接收装置和充电发射装置的位移。

具体地，车辆无线充电接收控制器和无线充电发射控制器启动通信，通过互相发送信息，无线充电接收控制器来匹配充电接收装置旋转的角度，无线充电发射控制器来匹配充电发射装置移动位置和旋转角度。

例如，充电发射装置底部距离地面为H1，充电接收装置顶部离地高度为H2，充电发射装置旋转角度最大为θ,无线装置长度为L。那么无线发射装置可以下降距离为d=H1-H2-L（sinθ）,如果d大于或等于0，那么可以选择最大角度θ。如果d小于0，那么旋转角度应该arcsin(（H1-H2）/L）。)

步骤S804，控制充电接收装置移动。

具体地，控制车辆的充电接收装置从如图6所示的位置E旋转一定角度（即第一夹角）到位置G。例如，该角度为30度（如图6所示）。

步骤S805，控制充电发射装置移动。

具体地，无线充电发射控制器通过控制上下移动的四个伸缩杆（垂直移动单元）伸长来将充电发射装置从位置A平移到位置B，如图6所示。接着控制左边两个伸缩杆伸长，右边两个伸缩杆不动，将充电发射装置旋转和充电接收装置相同角度（即第一夹角）后，充电发射装置移动到位置C，无线充电控制器在视觉摄像头（即图像采集装置）观察下，控制横向平行杆（即横向滑动杆）和纵向平行杆（即纵向滑动杆）来将充电发射装置移动到达位置D，此时由于车辆停车的原因充电发射装置和充电接收装置还会有一定的夹角（即第二夹角）,还需要对充电接收装置和/或充电发射装置进行微调。

步骤S806，对充电接收装置微调。

具体地，在充电发射装置的视觉摄像头的观察下，判断出充电发射装置和充电接收装置之间的夹角δ（即第二夹角，利用视觉算法计算出该夹角），再通过无线发射装置控制器和充电接收装置控制器通信，充电接收装置获得这个夹角δ后，充电接收装置通过电动伸缩杆（即伸缩驱动单元）伸长，将充电接收装置旋转角度δ，此时充电发射装置和充电接收装置正向平行，可以进行无线充电。

当然，也可以通过调整充电发射装置旋转角度δ，以使得充电发射装置和充电接收装置正向平行。

步骤S807，启动无线充电。

具体地，无线充电发射控制器启动电能传输，电能通过充电发射装置往车辆的充电接收装置传递，车辆的无线接收控制器通过启动车载充电器，将充电接收装置接收到的交流电能转换为直流电能，储存到车辆的电池中。

步骤S808，断开无线充电。

具体地，车辆充满或者是用户通过APP停止充电或者是充电发射装置和充电接收装置中的至少一个出现故障，无线充电需要立刻停止能量传输，此时无线充电发射控制器控制充电发射装置停止能量传输，并且收起充电发射装置到初始的位置A（图6所示）。车辆的无线充电接收控制器控制充电接收装置收起，将其旋转到的位置E（图6所示）。

如图9所示，本发明的另一具体实施例的车辆的无线充电方法，该方法所采用的图像采集装置为车辆自身的360度全景摄像头（即图像采集装置），并且该实施例的充电接收装置不移动，即充电接收装置不与车辆形成夹角。

车上利用全景摄像图来获取充电接收装置的位置信息，车辆的充电接收装置控制器（即接收控制单元）和车位上部的无线接收装置控制器（即发射控制单元）通信，无线发射装置控制器在充电接收装置的指导下，控制充电发射装置移动，来实现充电接收装置和充电发射装置的匹配。

该方法包括：

75步骤S901，启动无线充电流程。

具体地，将车辆驶入车库（即充电区域）就位。通过手机APP或者车辆钥匙控制启动车辆无线充电流程。

步骤S902，无线充电系统检测。

具体地，车辆启动无线充电，需要告知车辆的充电接收控制器（即充电控制单元）车位号，车辆无线充电接收控制器通过wifi（或者其它无线通讯技术）发送车位号广播，以此来检索此车位是否有充电接收装置。当无线充电发射控制器（即接收控制单元）收到车位号广播信息后，匹配请求充电车辆是否在自身所在车位，匹配成功后无线充电发射控制器就响应回复信息给车辆无线充电接收控制器。

步骤S903，控制充电发射装置移动。

具体地，车辆的360度全景摄像头识别充电发射装置的位置所在，车辆无线接收控制器读取摄像头的信息，从而知道充电发射装置需要如何移动，把需要移动的位置信息通过车辆无线接收装置控制器发送出去，无线发射装置控制器接收到了车辆无线接收控制器发送的位置信息，无线发射装置控制器控制充电发射装置从初始位置A水平移动到位置B，接着控制移动到位置C，再通过旋转到位置D，此时充电发射装置到达充电接收装置的范围内，如图7所示。

步骤S904，启动无线充电。

具体地，当位置匹配完成之后，接着就可以进行启动无线能量传输。

本发明上述的实施例，通过驱动设置于车位上方的充电发射装置的移动，以拉近充电发射装置与充电接收装置之间的距离，进而提升无线充电的电能传输效率；通过在车位上方安装充电发射装置，充分利用车位上方的空间，解决了在地面上安装充电发射装置需进行基础建设的问题，以及避免了对已建成车位进行改造的问题，进而能够有效地降低无线充电系统的安装成本；通过在车位上方安装充电发射装置，解决了立体车库在车位下方安装充电发射装置及连接导线，而导致车位移动不便的问题；通过使得充电发射装置和充电接收装置与车辆形成夹角，能够有效地减少通过车体的磁通量，进而避免磁场垂直穿过车体在车辆的环形导体形成环形电流；在车辆停放位置与车位形成夹角时，通过调整充电接收装置或充电发射装置的位置，使得充电发射装置与充电接收装置正向平行，以此来保证无线充电的效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种车辆的无线充电系统，其特征在于，包括：

充电发射装置，设置于充电区域侧，用于将电能转换为电磁能；

充电接收装置，设置于车辆上部，用于接收所述电磁能，以将所述电磁能转换为电能进行存储；

第一驱动装置，连接于所述充电接收装置，用于驱动所述充电接收装置移动；

第二驱动装置，连接于所述充电发射装置，用于驱动所述充电发射装置移动；

控制装置，用于控制所述第一驱动装置和所述第二驱动装置分别驱动所述充电接收装置和所述充电发射装置移动，以使得所述充电发射装置的位置与所述充电接收装置平行相对，且均与所述车辆形成第一夹角；

图像采集装置，用于获取所述充电发射装置和所述充电接收装置的第一当前位置信息；

所述控制装置包括：通信连接的发射控制单元和接收控制单元；

所述接收控制单元用于确定所述充电接收装置所述第一夹角，并根据所述第一夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置与所述车辆形成所述第一夹角；

所述发射控制单元用于确定所述充电发射装置的垂直位移距离及所述第一夹角，根据所述第一当前位置信息确定所述充电发射装置水平位移距离，并根据所述垂直位移距离、所述水平位移距离及所述第一夹角控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置平行于所述充电接收装置，且相距预设距离。

2.根据权利要求1所述的车辆的无线充电系统，其特征在于，所述控制装置使所述充电发射装置与所述充电接收装置平行相对，且均与所述车辆形成第一夹角，所述第一驱动装置包括伸缩驱动单元，用于驱动所述充电接收装置与所述车辆形成所述第一夹角；

所述第二驱动装置包括：水平驱动单元，用于驱动所述充电发射装置平行于水平面移动，垂直驱动单元用于驱动所述充电发射装置垂直于水平面移动，并与所述车辆形成所述第一夹角。

3.根据权利要求2所述的车辆的无线充电系统，其特征在于，所述水平驱动单元包括垂直相交的至少一个横向滑动杆和至少一个纵向滑动杆；

所述垂直驱动单元包括多个第一伸缩杆，所述多个第一伸缩杆的一端分别连接于所述横向滑动杆或所述纵向滑动杆，所述多个第一伸缩杆的另一端分别连接所述充电发射装置；

所述伸缩驱动单元包括多个第二伸缩杆，所述多个第二伸缩杆的一端分别连接至所述车辆，所述多个第二伸缩杆的另一端分别连接至所述充电接收装置。

4.根据权利要求1所述的车辆的无线充电系统，其特征在于，通过d=H1-H2-L（sinθ）计算所述垂直位移距离，当所述d大于0时，则所述垂直位移距离为d，当所述d小于或等于0，则所述垂直位移距离为0；

当所述d大于或等于0时，所述第一夹角的角度为θ，当所述d小于0时，则所述第一夹角的角度为arcsin(（H1-H2）/L）；

其中，d为所述垂直位移距离、H1为所述充电发射装置底部与地面之间的距离、H2为所述充电接收装置顶部与地面之间的距离、L为所述充电接收装置垂直于所述车辆时的高度、θ为所述充电发射装置与所述车辆形成的最大角度。

5.根据权利要求1所述的车辆的无线充电系统，其特征在于，所述控制装置使所述充电发射装置与所述充电接收装置平行相对，且均与所述车辆形成第一夹角，所述无线充电系统还包括：图像采集装置，用于获取所述充电发射装置和所述充电接收装置的第二当前位置信息；

所述控制装置包括：通信连接的发射控制单元和接收控制单元；

所述接收控制单元根据第二当前位置信息确定所述充电接收装置的所述第一夹角，并根据所述第一夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置与所述车辆形成所述第一夹角；

所述发射控制单元根据所述第二当前位置信息确定所述充电发射装置的垂直位移距离、水平位移距离和所述第一夹角，并根据所述垂直位移距离、所述水平位移距离和所述第一夹角控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置平行于所述充电接收装置，且相距预设距离。

6.根据权利要求1或5所述的车辆的无线充电系统，其特征在于，所述图像采集装置还用于：在所述车辆未与所述充电区域平行时，获取所述充电接收装置与所述充电发射装置之间的第二夹角；以及

所述接收控制单元还用于：根据所述第二夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置旋转所述第二夹角，以使所述充电接收装置与所述充电发射装置正向平行；或

所述发射控制单元还用于：根据所述第二夹角的控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置旋转所述第二夹角，以使所述充电接收装置与所述充电发射装置正向平行。

7.一种车辆的无线充电方法，其特征在于，用于上述权利要求1-6中任一项所述的车辆的无线充电系统，所述方法包括：

确定所述充电接收装置的第一夹角，并根据所述第一夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置与所述车辆形成所述第一夹角；

确定所述充电发射装置的垂直位移距离及所述第一夹角，根据所述充电接收装置和所述充电发射装置的第一当前位置信息确定所述充电发射装置水平位移距离；

根据所述垂直位移距离、所述水平位移距离及所述第一夹角控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置平行于所述充电接收装置，且相距预设距离。

8.根据权利要求7所述的车辆的无线充电方法，其特征在于，通过d=H1-H2-L（sinθ）计算所述垂直位移距离，当所述d大于0时，则所述垂直位移距离为d，当所述d小于或等于0，则所述垂直位移距离为0；

当所述d大于或等于0时，所述第一夹角的所述角度为θ，当所述d小于0时，则所述第一夹角的所述角度为arcsin(（H1-H2）/L）；

其中，d为所述垂直位移距离、H1为所述充电发射装置底部与地面之间的距离、H2为所述充电接收装置顶部与地面之间的距离、L为所述充电接收装置垂直于所述车辆时的高度、θ为所述充电发射装置与所述车辆形成的最大角度。

9.根据权利要求7所述的车辆的无线充电方法，其特征在于，所述控制第一驱动装置及第二驱动装置分别驱动充电接收装置和充电发射装置移动，以使得所述充电发射装置的位置与所述充电接收装置的位置相匹配的步骤，包括：

根据所述充电接收装置和所述充电发射装置的第二当前位置信息确定所述充电接收装置的所述第一夹角；

根据所述第一夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置与所述车辆形成所述第一夹角；

根据所述第二当前位置信息确定所述充电发射装置的水平位移距离、垂直位移距离及所述第一夹角；

根据所述水平位移距离、所述垂直位移距离与所述第一夹角控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置与所述充电接收装置平行相对，且相距预设距离。

10.根据权利要求7或9所述的车辆的无线充电方法，其特征在于，还包括：

获取所述车辆未与充电区域平行时的所述充电发射装置与所述充电接收装置的第二夹角；

根据所述第二夹角控制所述第一驱动装置驱动所述充电接收装置旋转所述第二夹角，以使所述充电接收装置与所述充电发射装置正向平行；或

根据所述第二夹角控制所述第二驱动装置驱动所述充电发射装置旋转所述第二夹角，以使所述充电接收装置与所述充电发射装置正向平行。