CN112550012B - 带有自动定位功能的电动车无线充电系统 - Google Patents

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Abstract

带有自动倒车定位功能的电动车无线充电系统及方法，使用交流电磁感应式充电，充电桩形式采用地埋式，与汽车充电模块对接时垂直方向调整充电有效距离，节约本体占地空间，避免了装置的意外损毁，延长了装置的寿命。在汽车无线充电停车区泊车的过程中引入自动定位停车辅助系统，保证了无线充电全程的安全性和便利性。本发明实施时，车辆首先驶入无线充电区域附近靠近充电桩，电动汽车通过摄像头以及传感器采集并处理环境位置参数后获得驱动指令自动移动至空闲的充电桩停车位，并且在指定位置激活地埋式充电桩，充电桩与汽车充电模块对接，开始无线充电工作。本发明实现了电动汽车驶入充电区域‑无线充电‑充电结束后驶出的全程智能自动化。

Description

带有自动定位功能的电动车无线充电系统
技术领域
本发明旨在面向新能源电动汽车构建一种智能环保便捷的无线充电模式，属于无线充电技术领域。
背景技术
调查研究表明，在如今的资源条件和环保要求下，以电动车为主的新能源汽车已经逐渐走进人们的生活，并且已拥有一部分使用人群基础，市场基盘逐渐扩大。但电动车产业在发展过程中依然出现了一系列问题：(1)充电桩数目有限，且城市内空间有限，无法广泛布置；(2)充电桩大多使用有线充电技术，充电过程繁琐。因此，促使充电过程更加方便的无线充电技术在充电桩领域势在必行。其次，车主在倒车进入充电位置时，可能会存在遇到障碍物、倒车疲劳、发生车辆碰擦事故等问题。智能化是汽车技术发展的方向，自动倒车至充电桩无疑能节省车主的精力和时间，使体验更加良好。
目前，关于汽车无线充电，专利CN112208368A提出了一种新能源汽车无线充电系统，所述充电基础车位中部位置竖直向上固定连接有砌台，处理器控制伺服电机工作带动轴杆旋转，轴杆带动封板旋转180°后，保证封板内面的无线充电板朝上分布，从而实施无线充电。该专利在使用过程中，动力装置过于复杂，未考虑到装置的灵敏程度，无充电保护设施来保障充电安全，充电功率尚不明确，如功率太大则会造成辐射问题。关于自动停车技术，其中专利CN112133126A提出了一种基于V2X车联网技术的自动停车系统和方法，微控制器用于将各个停车场中的停车数据信息进行分类存储，并且通过无线通信模块与车载单元进行无线信息传递；车载单元通过无线通信模块向微控制器发送停车指令信息，从而进行自动停车。该专利集中处理停车大数据信息，周围停车环境无法实时准确的提供到系统中，如遇瞬时突发情况，如车位上存在障碍物等，则不能安全的实现自动倒车。
无线充电技术可以分为三种方式：电磁感应式、磁场共振式、无线电波式。在纯电动汽车的无线充电技术领域，按传输机理的不同，分为电磁感应式以及微波辐射式。目前在市场上占据主导地位的是电磁感应式。将无线充电技术融合进入停车位底部，使汽车向充电桩靠拢，具备以下四个优点：(1)无需传统的电缆，智能性较高，操作简单，只需将车辆放在充电板上方充电即可；(2)无线充电系统可以在现有停车位上原地加装，或埋于地下，不占用额外的土地资源；(3)无线充电系统造价相对较低，其建设周期也大为缩短；(4)无线充电系统更具安全性，无金属介质，对环境的耐受力十分强，雨水粉尘等等条件不会对充电有任何干扰。本专利准备使用中央处理器与深度学习算法配合，采用深度学习、路径规划和open cv技术，使汽车停到所在充电位置，并用连接的摄像头和传感器测量环境位置参数将指令发送给驱动执行，提高了数据的准确性和实际可操作性。本专利将无线充电装置集成至车位底部，便于汽车和无线充电装置的连接；同时通过自动倒车定位解放驾驶员双手，使得整个无线充电过程更加智慧便捷。
发明内容
本发明的目的是研发一种带有自动定位功能的电动车无线充电系统。
一种带有自动定位功能的电动车无线充电系统由无线充电器1、车载电池2、充电伸缩杆3、电子车位4、无线充电桩5、充电工作指示灯6、自动定位工作指示灯7、第一红外线感应器8、第二红外线感应器9、第三红外线感应器10、第四红外线感应器11、第一自动定位摄像头12、第二自动定位摄像头13、第三自动定位摄像头14、第四自动定位摄像头15、电动车16组成；
无线充电部分由无线充电器1、车载电池2、充电伸缩杆3、电子车位4、无线充电桩5、充电工作指示灯6、电动车16组成；其中，车载电池2位于电动车16底部，无线充电器1安装于充电伸缩杆3上，与车载电池2相连接，充电伸缩杆3与电动车16相连接；无线充电桩5位于电子车位4中间部分，充电工作指示灯6位于电子车位4的右边缘；
自动定位部分由电子车位4、自动定位工作指示灯7、第一红外线感应器8、第二红外线感应器9、第三红外线感应器10、第四红外线感应器11、第一自动定位摄像头12、第二自动定位摄像头13、第三自动定位摄像头14、第四自动定位摄像头15、电动车16组成；第一红外线感应器8位于电动车16车顶前部，第二红外线感应器9位于电动车16车顶后部，第三红外线感应器10位于电动车16车身左侧，第四红外线感应器11位于电动车16车身右侧，第一自动定位摄像头12位于电动车16车顶前部，第二自动定位摄像头13位于电动车16底盘前部，第三自动定位摄像头14位于电动车16底盘后部，第四自动定位摄像头15位于电动车16车顶后部，自动定位工作指示灯7位于电子车位4的右边缘。
充电伸缩杆3一端与电动车16固定连接，一端与无线充电器1连接，充电伸缩杆3在压缩状态下，无线充电器1与车载电池2相贴合，在下落状态下，无线充电器1与无线充电桩5贴合。
无线充电桩5隐藏在电子车位4的表面之下。
当电动车16准备倒车进入电子车位4时，第一自动定位摄像头12、第二自动定位摄像头13、第三自动定位摄像头14、第四自动定位摄像头15对电动车16周围环境实时拍摄，对车辆周围其他车辆与行人进行监测，第一红外线感应器8、第二红外线感应器9、第三红外线感应器10、第四红外线感应器11向外界发射红外线，接受反射回来的红外信号，确定电动车16与周围障碍物间距离，通过深度学习、路径规划和open cv技术，根据收集到的所有信息将指令发送给驱动执行，建立车辆周围模拟地图，使汽车停到电子车位4，此过程无需驾驶员操作与干预；进入电子车位4后，自动定位工作指示灯7亮起，自动倒车完成。
当电动车16成功进入电子车位4后，充电伸缩杆3由原来的压缩状态变为下落状态，其上的无线充电器1与无线充电桩5接触，无线充电桩5为其充电，此时，充电工作指示灯6亮起。
当电动车16将要离开电子车位4时，充电伸缩杆3由原来的下落状态变为压缩状态，充电结束，充电工作指示灯6熄灭，电动车16离开电子车位4，此时，自动定位工作指示灯7熄灭。
自动定位工作指示灯7与压力敏感电阻相连，当有电动车16进入车位时，电阻变化，自动定位工作指示灯7亮起，若电子车位4无车，自动定位工作指示灯7熄灭。
无线充电器1和车载电池2通过导线连接在一起，无线充电器1为车载电池2提供无线充电功能，在电动车16未进入电子车位时，充电伸缩杆3始终为压缩状态，进入车位后，充电伸缩杆3由压缩状态变为下落状态。
第一自动定位摄像头12、第二自动定位摄像头13、第三自动定位摄像头14、第四自动定位摄像头15用于采集环境位置参数，第一红外线感应器8、第二红外线感应器9、第三红
外线感应器10、第四红外线感应器11用于监测四周障碍物，最后由驱动芯片处理已收集的信息，发出驱动指令使其正确自动进入电子车位4。
附图说明
附图1为电动车底盘的结构图。
附图1中标号名称：1.无线充电器、2.车载电池、3.充电伸缩杆、10.第三红外线感应器、11.第四红外线感应器、13.第二自动定位摄像头、14.第三自动定位摄像头、16.电动车。
附图2为电子车位俯视的结构图。
附图2中标号名称：4.电子车位、5.无线充电桩、6.充电工作指示灯、7.自动定位工作指示灯。
附图3为电动车侧视的结构图。
附图3中标号名称：1.无线充电器、2.车载电池、3.充电伸缩杆、4.电子车位、5.无线充电桩、6.充电工作指示灯、7.自动定位工作指示灯、8.第一红外线感应器、9.第二红外线感应器、10.第三红外线感应器、12.第一自动定位摄像头、13.第二自动定位摄像头、14.第三自动定位摄像头、15.第四自动定位摄像头、16.电动车。
附图4为充电伸缩杆压缩状态的结构图。
附图4中标号名称：1.无线充电器、2.车载电池、3.充电伸缩杆。
附图5为充电伸缩杆下落状态的结构图。
附图5中标号名称：1.无线充电器、2.车载电池、3.充电伸缩杆、5.无线充电桩。
具体实施方式
一种带有自动定位功能的电动车无线充电系统主要包括：1.无线充电器、2.车载电池、3.充电伸缩杆、4.电子车位、5.无线充电桩、6.充电工作指示灯、7.自动定位工作指示灯、8.第一红外线感应器、9.第二红外线感应器、10.第三红外线感应器、11.第四红外线感应器、12.第一自动定位摄像头、13.第二自动定位摄像头、14.第三自动定位摄像头、15.第四自动定位摄像头、16.电动车。
当电动车16正常行驶时，车载电池2为放电状态，为电动车16运行提供电量，充电伸缩杆3为压缩状态，避免妨碍行驶。
当电动车16准备倒车进入电子车位4时，第一自动定位摄像头12、第二自动定位摄像头13、第三自动定位摄像头14、第四自动定位摄像头15对电动车16周围环境实时拍摄，对车辆周围其他车辆与行人进行监测，第一红外线感应器8、第二红外线感应器9、第三红外线感应器10、第四红外线感应器11向外界发射红外线，接受反射回来的红外信号，确定电动车16与周围障碍物间距离，通过深度学习、路径规划和open cv技术，根据收集到的所有信息将指令发送给驱动执行，建立车辆周围模拟地图，使汽车停到电子车位4，此过程无需驾驶员操作与干预；进入电子车位4后，自动定位工作指示灯7亮起，自动倒车完成。
当电动车16成功进入电子车位4后，充电伸缩杆3由原来的压缩状态变为下落状态，其上的无线充电器1与无线充电桩5接触，无线充电桩5为其充电，此时，充电工作指示灯6亮起。
当电动车16充电完成，将要离开电子车位4时，充电伸缩杆3由原来的下落状态变为压缩状态，无线充电器1与无线充电桩5分离，无线充电器1向车载电池2的充电过程结束，充电工作指示灯6熄灭，电动车16离开电子车位4，此时，自动定位工作指示灯7熄灭。
本发明的优势在于集成无线充电桩的车位使用平面贴附充电方式，能节约占地、简化充电过程，避免需要将电缆接到电动车的麻烦与潜在的安全隐患；同时，自动停车功能可以解放驾驶员双手，在充电过程中使得驾驶员充分休息，减少事故发生率，使停车充电成为简单智能的一环。

Claims (3)

1.一种带有自动定位功能的电动车无线充电系统，其特征在于：
由无线充电器(1)、车载电池(2)、充电伸缩杆(3)、电子车位(4)、无线充电桩(5)、充电工作指示灯(6)、自动定位工作指示灯(7)、第一红外线感应器(8)、第二红外线感应器(9)、第三红外线感应器(10)、第四红外线感应器(11)、第一自动定位摄像头(12)、第二自动定位摄像头(13)、第三自动定位摄像头(14)、第四自动定位摄像头(15)、电动车(16)组成；
无线充电部分由无线充电器(1)、车载电池(2)、充电伸缩杆(3)、电子车位(4)、无线充电桩(5)、充电工作指示灯(6)、电动车(16)组成；其中，车载电池(2)位于电动车(16)底部，无线充电器(1)安装于充电伸缩杆(3)上，与车载电池(2)相连接，充电伸缩杆(3)与电动车(16)相连接；无线充电桩(5)位于电子车位(4)中间部分，充电工作指示灯(6)位于电子车位(4)的右边缘；
自动定位部分由电子车位(4)、自动定位工作指示灯(7)、第一红外线感应器(8)、第二红外线感应器(9)、第三红外线感应器(10)、第四红外线感应器(11)、第一自动定位摄像头(12)、第二自动定位摄像头(13)、第三自动定位摄像头(14)、第四自动定位摄像头(15)、电动车(16)组成；第一红外线感应器(8)位于电动车(16)车顶前部，第二红外线感应器(9)位于电动车(16)车顶后部，第三红外线感应器(10)位于电动车(16)车身左侧，第四红外线感应器(11)位于电动车(16)车身右侧，第一自动定位摄像头(12)位于电动车(16)车顶前部，第二自动定位摄像头(13)位于电动车(16)底盘前部，第三自动定位摄像头(14)位于电动车(16)底盘后部，第四自动定位摄像头(15)位于电动车(16)车顶后部，自动定位工作指示灯(7)位于电子车位(4)的右边缘；
充电伸缩杆(3)一端与电动车(16)固定连接，一端与无线充电器(1)连接，充电伸缩杆(3)在压缩状态下，无线充电器(1)与车载电池(2)相贴合，在下落状态下，无线充电器(1)与无线充电桩(5)贴合；
无线充电桩(5)隐藏在电子车位(4)的表面之下；
当电动车(16)准备倒车进入电子车位(4)时，第一自动定位摄像头(12)、第二自动定位摄像头(13)、第三自动定位摄像头(14)、第四自动定位摄像头(15)对电动车(16)周围环境实时拍摄，对车辆周围其他车辆与行人进行监测，第一红外线感应器(8)、第二红外线感应器(9)、第三红外线感应器(10)、第四红外线感应器(11)向外界发射红外线，接受反射回来的红外信号，确定电动车(16)与周围障碍物间距离，通过深度学习、路径规划和open cv技术，根据收集到的所有信息将指令发送给驱动执行，建立车辆周围模拟地图，使汽车停到电子车位(4)，此过程无需驾驶员操作与干预；进入电子车位(4)后，自动定位工作指示灯(7)亮起，自动倒车完成；
当电动车(16)成功进入电子车位(4)后，充电伸缩杆(3)由原来的压缩状态变为下落状态，其上的无线充电器(1)与无线充电桩(5)接触，无线充电桩(5)为其充电，此时，充电工作指示灯(6)亮起；
当电动车(16)将要离开电子车位(4)时，充电伸缩杆(3)由原来的下落状态变为压缩状态，充电结束，充电工作指示灯(6)熄灭，电动车(16)离开电子车位(4)，此时，自动定位工作指示灯(7)熄灭；
自动定位工作指示灯(7)与压力敏感电阻相连，当有电动车(16)进入车位时，电阻变化，自动定位工作指示灯(7)亮起，若电子车位(4)无车，自动定位工作指示灯(7)熄灭。
2.根据权利要求1所述的一种带有自动定位功能的电动车无线充电系统，其特征在于：
无线充电器(1)和车载电池(2)通过导线连接在一起，无线充电器(1)为车载电池(2)提供无线充电功能，在电动车(16)未进入电子车位时，充电伸缩杆(3)始终为压缩状态，进入车位后，充电伸缩杆(3)由压缩状态变为下落状态。
3.根据权利要求1所述的一种带有自动定位功能的电动车无线充电系统，其特征在于：
第一自动定位摄像头(12)、第二自动定位摄像头(13)、第三自动定位摄像头(14)、第四自动定位摄像头(15)用于采集环境位置参数，第一红外线感应器(8)、第二红外线感应器(9)、第三红外线感应器(10)、第四红外线感应器(11)用于监测四周障碍物，最后由驱动芯片处理已收集的信息，发出驱动指令使其正确自动进入电子车位(4)。
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