CN116256749A - 汽车无线充电活物检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了汽车无线充电活物检测系统及其检测方法；其中，该系统包括桩端和地端、雷达、控制器和报警装置，其中，安装在所述地端中的所述雷达侦测所述地端上方异物的点云数据，并将所述点云数据发给所述控制器；所述控制器根据所述点云数据判断地端上方是否有活物；如果存在所述活物，则根据所述活物的大小、移动情况、滞留时间，以决定是否停止充电、并发送警报指令；所述报警装置根据所述警报指令，发出警报；本发明替补了汽车无线充电中，没有活物检测功能的空白，可以高效检测出地桩上方是否有活物处于充电间距中；如有活物，可停止无线电能传输，以便下一步采取保护或驱逐小动物等活物离开。

Description

汽车无线充电活物检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及无线电充电领域，尤其涉及汽车无线充电活物检测系统及其检测方法。

背景技术

无线传输是指无线充电，目前国内外知名车企、研究院、高校都在大力投入研发。其主要优点是不需要插拔，不会产生电火花，使用简单方便，可以应用到多种条件要求严格的环境中。无线充电分为三个部分：桩端、发射端、接收端。桩端部分先将工频交流电整流成高压直流电，再经逆变转换成高频交流电，最后通过线缆传输给发射端，桩端类似于充电桩；发射端也称地端，主要由线圈和磁芯组成，通常安装在地面或地下，通过高频交流电产生磁场，通过磁耦合向接收端传输能量；接收端也称车端，集成了接收装置和变流装置，接收装置主要由线圈和磁芯组成，从发射端接收到的能量通过变流装置转换成高压直流电，给新能源汽车高压电池充电，类似于车载充电机。

在汽车无线充电系统中，充电距离要求通常为14-21cm，发射与接收端之间的空隙可以进入小动物或者其他的生物。例如：在冬季比较寒冷的季节，发射端线圈与接收端线圈存在的温升，会吸引小动物进入磁场中趴伏在发射端线圈上面进行取暖，或者人在不知情的情况下将手脚等肢体伸到靠近无线充电装置的位置。

现有的无线电能传输系统，不具有活物检测的功能。生物体长时间处于高频交变的磁场中可能会受到一定的伤害，出于安全的考虑，业界希望开发一种生物识别系统，当发现有活物处于充电间距中时，停止无线电能传输，以便下一步采取保护或驱逐小动物离开。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提出一种汽车无线充电活物检测系统及其检测方法。

本发明采用的技术方案是设计一种汽车无线充电活物检测系统，包括桩端和地端、还包括雷达、控制器和报警装置，其中安装在所述地端中的所述雷达侦测所述地端上方异物的点云数据，并将所述点云数据发给所述控制器；所述控制器根据所述点云数据判断地端上方是否有活物；如果存在所述活物，则根据所述活物的大小、移动情况、滞留时间，以决定是否停止充电、并发送警报指令；所述报警装置根据所述警报指令，发出警报。

所述雷达采用毫米波雷达。

所述雷达的数量包括5个，分布在所述地端的四周。

本发明还设计了一种应用在汽车无线充电活物检测系统的检测方法，其中，所述汽车无线充电活物检测系统为采用上述的汽车无线充电活物检测系统，所述检测方法包括：通过雷达采集所述点云数据；预设坐标阈值范围和速度阈值Vmax，过滤所述坐标阈值范围区域外的点云数据，聚合所述坐标阈值范围内的所有点云数据并形成集群，对所述集群的运动轨迹进行跟踪，根据后续采集的所述点云数据与所述运动轨迹之间的关系来判断活物的大小、移动情况、滞留时间，以决定是否停止充电、并通过所述报警装置发出警报。

所述检测方法还包括：在通过雷达采集所述点云数据之前，检测汽车停放位置，根据汽车停放位置调整所述坐标阈值范围。

所述检测方法还包括：在通过雷达采集所述点云数据之前，预设体积阈值；然后再通过所述雷达采集所述点云数据，再根据所述点云数据计算异物体积，根据所述异物体积判断所述异物是否为活物；其中，所述点云数据包括X轴，Y轴，Z轴坐标数据，取所述点云数据中的：横轴最大值Xmax、纵轴最大值Ymax、竖轴最大值Zmax、横轴最小值Xmin、纵轴最小值Ymin、竖轴最小值Zmin，若所述异物体积小于体积阈值，则判断所述异物为非活物小异物，若所述异物体积大于体积阈值则判断所述异物为活物。

所述检测方法还包括：判断所述异物为活物后，预设滞留时间阈值T0，在根据所述点云数据计算异物体积、并进一步判断所述异物为活物后，检测活物滞留时间T1，当所述活物滞留时间T1大于所述滞留时间阈值T0时，停止充电。

当停止充电后，跟踪所述活物，当所述活物离开所述坐标阈值范围时，恢复无线充电。

本发明还设计了一种适用于汽车无线充电活物检测系统的检测方法，所述汽车无线充电活物检测系统为采用上述的汽车无线充电活物检测系统，所述检测方法包括如下步骤：

步骤1、预设坐标阈值范围、速度阈值Vmax、体积阈值、滞留时间阈值T0；

步骤2、检测汽车停放位置，根据汽车停放位置调整所述坐标阈值范围；

步骤3、通过雷达采集所述点云数据，过滤所述坐标阈值范围区域外的点云数据，聚合所述坐标阈值范围内的所有点云数据并形成集群，对所述集群的运动轨迹进行跟踪；

步骤4、所述点云数据包括X轴，Y轴，Z轴坐标数据，取所述点云数据中的：横轴最大值Xmax、纵轴最大值Ymax、竖轴最大值Zmax、横轴最小值Xmin、纵轴最小值Ymin、竖轴最小值Zmin，并计算异物体积，根据所述异物体积判断所述异物是否为活物；若没有异物、或异物体积小于所述体积阈值则判断为非活物小异物，转步骤7；若异物体积大于所述体积阈值则判断为活物，转步骤5；

步骤5、检测活物滞留时间T1，当所述活物滞留时间T1小于滞留时间阈值T0时，转步骤8；当所述活物滞留时间T1大于等于滞留时间阈值T0时，转步骤6；

步骤6、停止充电、并通过所述报警装置发出警报；

步骤7、持续跟踪所述活物，当活物未离开坐标阈值范围时，转步骤6；当活物离开坐标阈值范围时，转步骤8；

步骤8、进行无线充电。

所述步骤3，具体包括：

用所述雷达实时扫描所述地端周围的动点，获得动点的速度、X轴、Y轴、Z轴坐标数据，得到每帧点云数据，初始化集群；读取所述坐标阈值范围(X0、Y0、Z0)和速度阈值Vmax，对每帧点云坐标数据进行筛选判断，当采集的动点(Xi、Yi、Zi)的任一坐标轴的坐标超出坐标阈值范围(X0、Y0、Z0)，或者所述动点的速度Vi大于速度阈值Vmax则认为此动点为噪点，排除此动点，进行剩余所述动点的判断；将满足条件的所述动点添加至集群中，并更新集群质心G坐标；当访问所有所述动点后，对所述集群进行判断，预设集群最小点数Nmin和集群最小速度Vmin，统计集群点数N，计算集群速度Vc，当所述集群点数N大于所述集群最小点数Nmin和所述集群速度Vc大于所述集群最小速度Vmin后，将此集群纳入跟踪对象，以对所述集群的运动轨迹进行跟踪，否则不对此集群进行跟踪。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

本发明替补了汽车无线充电中，没有活物检测功能的空白，可以高效检测出地桩上方是否有活物处于充电间距中；如有活物，可停止无线电能传输，以便下一步采取保护或驱逐小动物离开。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是较佳实施例控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种汽车无线充电活物检测系统，包括桩端、地端、雷达、控制器和报警装置，其中，桩端可以安装在墙壁上，也可以制成独立的竖桩；桩端部分先将工频交流电整流成高压直流电，再经逆变转换成高频交流电，最后通过线缆传输给地端，地端主要由线圈和磁芯组成，通常安装在地面或地下，通过高频交流电产生磁场，通过磁耦合向车端传输能量；接收端即车端集成了接收装置和变流装置，接收装置主要由线圈和磁芯组成，从发射端接收到的能量通过变流装置转换成高压直流电，给新能源汽车高压电池充电。安装在所述地端中的所述雷达侦测所述地端上方异物的点云数据，并将所述点云数据发给所述控制器；所述控制器根据所述点云数据判断地端上方是否有活物；如果存在所述活物，则根据所述活物的大小、移动情况、滞留时间，以决定是否停止充电、并发送警报指令；所述报警装置根据所述警报指令，发出警报。

在较佳实施例中，所述雷达采用毫米波雷达。地端上至下包括发射端线圈，磁芯，金属板，外壳体，毫米波雷达环绕外壳体安装在内部，所述控制器安装在金属板背面。雷达的检测范围通常呈扇形，根据实际需求，发射端安装的雷达数量及角度可以进行调整，一般雷达数量在4个以上。较佳实施例中，所述雷达的数量包括5个，分布在所述地端的四周。报警装置中包括蜂鸣器，在检测出活物时，发出警告，驱赶活物离开发射端。

本发明还公开了一种应用在汽车无线充电活物检测系统的检测方法，所述汽车无线充电活物检测系统为采用上述的汽车无线充电活物检测系统，所述检测方法包括：设定雷达工作时每次采集坐标信息的时间为一帧，通过雷达采集所述点云数据；控制器采集数帧雷达点云数据，预设坐标阈值范围和速度阈值Vmax，过滤所述坐标阈值范围区域外的点云数据，聚合所述坐标阈值范围内的所有点云数据并形成集群，对所述集群的运动轨迹进行跟踪，根据后续采集的所述点云数据与所述运动轨迹之间的关系来判断活物的大小、移动情况、滞留时间，以决定是否停止充电、并通过所述报警装置发出警报。

在较佳实施例中，在通过雷达采集所述点云数据之前，检测汽车停放位置，根据汽车停放位置调整所述坐标阈值范围。

在较佳实施例中，在通过雷达采集所述点云数据之前，预设体积阈值；然后再通过所述雷达采集所述点云数据，再根据所述点云数据计算异物体积；根据所述异物体积判断所述异物是否为活物，其中，所述点云数据包括X轴，Y轴，Z轴坐标数据，取所述点云数据中的：横轴最大值Xmax、纵轴最大值Ymax、竖轴最大值Zmax、横轴最小值Xmin、纵轴最小值Ymin、竖轴最小值Zmin，若所述异物体积小于体积阈值，则判断所述异物为非活物小异物，若所述异物体积大于体积阈值则判断所述异物为活物。

在较佳实施例中，判断所述异物为活物后，预设滞留时间阈值T0，在根据所述点云数据计算异物体积、并进一步判断所述异物为活物后，检测活物滞留时间T1，当所述活物滞留时间T1大于所述滞留时间阈值T0时，停止充电。

在较佳实施例中，当停止充电后，跟踪所述活物，当所述活物离开所述坐标阈值范围时，恢复无线充电。

本发明还公开了一种适用于汽车无线充电活物检测系统的检测方法，所述汽车无线充电活物检测系统为采用上述的汽车无线充电活物检测系统，参看图1，所述检测方法可包括但不限于如下步骤：

步骤1、预设坐标阈值范围、速度阈值Vmax、体积阈值、滞留时间阈值T0；

步骤2、检测汽车停放位置，根据汽车停放位置调整所述坐标阈值范围；

步骤3、通过雷达采集所述点云数据，过滤所述坐标阈值范围区域外的点云数据，聚合所述坐标阈值范围内的所有点云数据并形成集群，对所述集群的运动轨迹进行跟踪；

步骤4、所述点云数据包括X轴，Y轴，Z轴坐标数据，取所述点云数据中的：横轴最大值Xmax、纵轴最大值Ymax、竖轴最大值Zmax、横轴最小值Xmin、纵轴最小值Ymin、竖轴最小值Zmin，并计算异物体积，根据所述异物体积判断所述异物是否为活物；若没有异物、或异物体积小于所述体积阈值则判断为非活物小异物，转步骤7；若异物体积大于所述体积阈值则判断为活物，转步骤5；

步骤5、检测活物滞留时间T1，当所述活物滞留时间T1小于滞留时间阈值T0时，转步骤8；当所述活物滞留时间T1大于等于滞留时间阈值T0时，转步骤6；

步骤6、停止充电、并通过所述报警装置发出警报；

步骤7、持续跟踪所述活物，当活物未离开坐标阈值范围时，转步骤6；当活物离开坐标阈值范围时，转步骤8；

步骤8、进行无线充电。

需要指出，从步骤1到步骤7，是一个控制流程。在实际操作中，走完步骤7还需转化步骤3进行持续检测，当收到控制器发出的停止充电指令后，才会退出检测。

在较佳实施例中，所述步骤3具体可包括但不限于：

用所述雷达实时扫描所述地端周围的动点，获得动点的速度、X轴、Y轴、Z轴坐标数据，得到每帧点云数据，初始化集群；

读取所述坐标阈值范围(X0、Y0、Z0)和速度阈值Vmax，对每帧点云坐标数据进行筛选判断，当采集的动点(Xi、Yi、Zi)的任一坐标轴的坐标超出坐标阈值范围(X0、Y0、Z0)，或者所述动点的速度Vi大于速度阈值Vmax则认为此动点为噪点，排除此动点，进行剩余所述动点的判断；将满足条件的所述动点添加至集群中，并更新集群质心G坐标；所述集群质心G为集群中所有点围成的面积中心；

当访问所有所述动点后，对所述集群进行判断，预设集群最小点数Nmin和集群最小速度Vmin，统计集群点数N，计算集群速度Vc，当所述集群点数N大于所述集群最小点数Nmin和所述集群速度Vc大于所述集群最小速度Vmin后，将此集群纳入跟踪对象，以对所述集群的运动轨迹进行跟踪，否则不对此集群进行跟踪。其中，N、Vc可为正实数。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (10)

1.一种汽车无线充电活物检测系统，包括桩端和地端，其特征在于，还包括雷达、控制器和报警装置，其中

安装在地端中的所述雷达侦测所述地端上方异物的点云数据，并将所述点云数据发给所述控制器；

所述控制器根据所述点云数据判断地端上方是否有活物；如果存在所述活物，则根据所述活物的大小、移动情况、滞留时间，以决定是否停止充电、并发送警报指令；

所述报警装置根据所述警报指令，发出警报。

2.如权利要求1所述的汽车无线充电活物检测系统，其特征在于，所述雷达采用毫米波雷达。

3.如权利要求1所述的汽车无线充电活物检测系统，其特征在于，所述雷达的数量包括5个，分布在所述地端的四周。

4.一种应用在汽车无线充电活物检测系统的检测方法，其特征在于，所述汽车无线充电活物检测系统为采用权利要求1至3任一项所述的汽车无线充电活物检测系统，所述检测方法包括：

通过雷达采集所述点云数据；

预设坐标阈值范围和速度阈值Vmax，过滤所述坐标阈值范围区域外的点云数据，聚合所述坐标阈值范围内的所有点云数据并形成集群，对所述集群的运动轨迹进行跟踪，根据后续采集的所述点云数据与所述运动轨迹之间的关系来判断活物的大小、移动情况、滞留时间，以决定是否停止充电、并通过所述报警装置发出警报。

5.如权利要求4所述应用在汽车无线充电活物检测系统的检测方法，其特征在于，还包括：

在通过雷达采集所述点云数据之前，检测汽车停放位置，根据汽车停放位置调整所述坐标阈值范围。

6.如权利要求4所述应用在汽车无线充电活物检测系统的检测方法，其特征在于，还包括：

在通过雷达采集所述点云数据之前，预设体积阈值；然后再通过所述雷达采集所述点云数据，再根据所述点云数据计算异物体积，根据所述异物体积判断所述异物是否为活物；其中，所述点云数据包括X轴，Y轴，Z轴坐标数据，取所述点云数据中的：横轴最大值Xmax、纵轴最大值Ymax、竖轴最大值Zmax、横轴最小值Xmin、纵轴最小值Ymin、竖轴最小值Zmin，若所述异物体积小于体积阈值，则判断所述异物为非活物小异物，若所述异物体积大于体积阈值则判断所述异物为活物。

7.如权利要求6所述应用在汽车无线充电活物检测系统的检测方法，其特征在于，还包括：

判断所述异物为活物后，预设滞留时间阈值T0，检测活物滞留时间T1，当所述活物滞留时间T1大于所述滞留时间阈值T0时，停止充电。

8.如权利要求7所述应用在汽车无线充电活物检测系统的检测方法，其特征在于，当停止充电后，跟踪所述活物，当所述活物离开所述坐标阈值范围时，恢复无线充电。

9.一种应用在汽车无线充电活物检测系统的检测方法，其特征在于，所述汽车无线充电活物检测系统为采用权利要求1至3任一项所述的汽车无线充电活物检测系统，所述检测方法包括如下步骤：

步骤1、预设坐标阈值范围、速度阈值Vmax、体积阈值、滞留时间阈值T0；

步骤2、检测汽车停放位置，根据汽车停放位置调整所述坐标阈值范围；

步骤3、通过雷达采集所述点云数据，过滤所述坐标阈值范围区域外的点云数据，聚合所述坐标阈值范围内的所有点云数据并形成集群，对所述集群的运动轨迹进行跟踪；

步骤4、所述点云数据包括X轴，Y轴，Z轴坐标数据，取所述点云数据中的：横轴最大值Xmax、纵轴最大值Ymax、竖轴最大值Zmax、横轴最小值Xmin、纵轴最小值Ymin、竖轴最小值Zmin，并计算异物体积，根据所述异物体积判断所述异物是否为活物；若没有异物、或异物体积小于所述体积阈值则判断为非活物小异物，转步骤7；若异物体积大于所述体积阈值则判断为活物，转步骤5；

步骤5、检测活物滞留时间T1，当所述活物滞留时间T1小于滞留时间阈值T0时，转步骤8；当所述活物滞留时间T1大于等于滞留时间阈值T0时，转步骤6；

步骤6、停止充电、并通过所述报警装置发出警报；

步骤7、持续跟踪所述活物，当活物未离开坐标阈值范围时，转步骤6；当活物离开坐标阈值范围时，转步骤8；

步骤8、进行无线充电。

10.如权利要求9所述的应用在汽车无线充电活物检测系统的检测方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

用所述雷达实时扫描所述地端周围的动点，获得动点的速度、X轴、Y轴、Z轴坐标数据，得到每帧点云数据，初始化集群；

读取所述坐标阈值范围(X0、Y0、Z0)和速度阈值Vmax，对每帧点云坐标数据进行筛选判断，当采集的动点(Xi、Yi、Zi)的任一坐标轴的坐标超出坐标阈值范围(X0、Y0、Z0)，或者所述动点的速度Vi大于速度阈值Vmax则认为此动点为噪点，排除此动点，进行剩余所述动点的判断；将满足条件的所述动点添加至集群中，并更新集群质心G坐标；

当访问所有所述动点后，对所述集群进行判断，预设集群最小点数Nmin和集群最小速度Vmin，统计集群点数N，计算集群速度Vc，当所述集群点数N大于所述集群最小点数Nmin和所述集群速度Vc大于所述集群最小速度Vmin后，将此集群纳入跟踪对象，以对所述集群的运动轨迹进行跟踪，否则不对此集群进行跟踪。

Images