CN116317203A - 一种车载无线充电方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载无线充电方法、系统及存储介质，所述方法包括：获取光能并转化为电能后传送到充电电路，根据电容器的电容系数和电感器的电感系数，得到多个电容系数的比值和电感系数的比值，根据电容系数的比值和电感系数的比值调整充电电路的输出功率；检测充电电路的输出端与用电设备的相对距离和充电电路的电流值，并根据相对距离和电流值调整充电电路的输出功率。通过调整充电电路的输出功率，使得充电电路获得最大传输效率，保证充电电路工作在谐振频率，提高车载无线充电的效率性和稳定性；避免充电电路发生电流电压过高的情况，提高车载无线充电的安全性。

Description

一种车载无线充电方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及车载无线充电技术领域，尤其是一种车载无线充电方法、系统及存储介质。

背景技术

无线充电是利用充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。现如今家居产品、汽车上很多都配置有无线充电模块，大大提高了电器的充电方便性。为了提高环保性，减少石油燃烧发电，节约大自然资源，通常在车载无线充电装置中配置光伏发电部件，把接收到的太阳能通过转换装置收集起来，以便供给汽车的灯光、手机充电等充电设备的使用。而现有的车载无线充电方法、系统及存储介质缺乏固定部件，无法稳定地连接光伏板和充电部件，影响了车载无线充电装置的稳定性和安全性。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种车载无线充电方法、系统及存储介质，稳定地对充电设备进行充电操作，提高车载无线充电的稳定性和安全性。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

第一方面，本申请实施例提供一种车载无线充电方法，所述方法包括：获取光能并转化为电能后传送到充电电路，其中所述充电电路设有多个电容器和电感器；根据所述电容器的电容系数和所述电感器的电感系数，得到多个所述电容系数的比值和所述电感系数的比值，根据所述电容系数的比值和所述电感系数的比值调整所述充电电路的输出功率；检测所述充电电路的输出端与充电设备的相对距离和所述充电电路的电流值，并根据所述相对距离和所述电流值调整所述充电电路的输出功率。

第二方面，本申请实施例提供一种车载无线充电系统，包括：光伏模块，用于获取光能并转化为电能后传送到充电电路，其中所述充电电路设有多个电容器和电感器；控制模块，用于根据所述电容器的电容系数和所述电感器的电感系数，得到多个所述电容系数的比值和所述电感系数的比值，根据所述电容系数的比值和所述电感系数的比值调整所述充电电路的输出功率；检测模块，用于检测所述充电电路的输出端与用电设备的相对距离和所述充电电路的电流值，并根据所述相对距离和所述电流值调整所述充电电路的输出功率。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的车载无线充电方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的车载无线充电方法。

本申请实施例，通过获取光能并转化为电能后传送到充电电路，充分利用光能进行无线充电，保证车载无线充电的环保性；根据电容系数的比值和电感系数的比值调整充电电路的输出功率，以使充电电路获得最大传输效率，保证充电电路工作在谐振频率，提高车载无线充电的效率性和稳定性；通过检测充电电路的输出端与充电设备的相对距离和充电电路的电流值，并根据相对距离和电流值调整充电电路的输出功率，在充电设备离开充电电路的输出端或者完成充电的情况下及时调整充电电路的输出功率，避免充电电路发生电流电压过高的情况，提高车载无线充电的安全性。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

图1是本申请实施例一种车载无线充电方法的流程示意图；

图2是图1中步骤S2000的另一实施例的具体实现过程示意图；

图3是图1中步骤S3000的另一实施例的具体实现过程示意图；

图4是图3中步骤S3200的另一实施例的具体实现过程示意图；

图5是图3中步骤S3200的另一实施例的具体实现过程示意图；

图6是本申请实施例一种车载无线充电系统的结构图；

图7是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

应了解，在本申请实施例的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

此外，下面所描述的本申请各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本申请实施例涉及的车载无线充电方法，是基于车载太阳能光伏板，并转换为提供给充电设备的电能，这种充电方式发挥太阳电池板优势，利用太阳能电池板将太阳能转化为发电能储存在蓄电池，然后由蓄电池供给给高频功放和信号发生器，传输给发射极线圈，通过谐磁共振将能量传输给中远距离的接收线圈，经整流滤波电路，将交流转成直流，供给手机等充电设备进行充电。

本申请实施例涉及的车载无线充电方法遵循QI规范，其中，QI标准是全球首个推动无线充电技术的标准化组织无线充电联盟(Wi re less Power Consort ium)推出的无线充电标准，具备便捷性和通用性两大特征。QI基于电磁感应原理进行输电，其中，感应耦合电能传输系统由发射器线圈和接收器线圈组成，两个线圈共同构成一个电磁耦合感应器。发射器线圈所携带的交流电生成磁场，并通过感应使接收器线圈产生电压，这种电压可用于为移动设备供电或为电池充电。现有的车载无线充电方法只能为充电设备提供额定功率，无法根据充电设备的电量情况、位置关系等实时数据调整充电电路的输出功率，存在着安全隐患。

基于以上，本申请实施例提供一种车载无线充电方法、系统及存储介质，通过获取光能并转化为电能后传送到充电电路，充分利用光能进行无线充电，保证车载无线充电的环保性；根据电容系数的比值和电感系数的比值调整充电电路的输出功率，以使充电电路获得最大传输效率，保证充电电路工作在谐振频率，提高车载无线充电的效率性和稳定性；通过检测充电电路的输出端与充电设备的相对距离和充电电路的电流值，并根据相对距离和电流值调整充电电路的输出功率，在充电设备离开充电电路的输出端或者完成充电的情况下及时调整充电电路的输出功率，避免充电电路发生电流电压过高的情况，提高车载无线充电的安全性。

请参见图1，图1示出了本申请实施例提供的一种车载无线充电方法的流程。如图1所示，本申请实施例的车载无线充电方法包括以下步骤：

S1000，获取光能并转化为电能后传送到充电电路，其中充电电路设有多个电容器和电感器。

可以理解的是，获取光能并转化为电能即光伏发电系统，是利用半导体材料的光伏效应，将太阳辐射能转化为电能的一种发电系统。光伏发电系统的能量来源于取之不尽、用之不竭的太阳能，是一种清洁、安全和可再生的能源。光伏发电过程不污染环境，不破坏生态。

可以理解的是，充电电路设有多个电容器和电感器，其中，当电容器的两个极板之间加上电压时，电容器就会储存电荷；电容器的电容量在数值上等于一个导电极板上的电荷量与两个极板之间的电压之比，电容器在调谐、旁路、耦合、滤波等电路中起着重要的作用。电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件；电感器具有一定的电感，它只阻碍电流的变化：如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。示例性的，充电电路设有谐振电容器Cp和Cs，以及电感器Lp和Ls。

可以理解的是，在实际应用中，通过一块嵌入在挡风玻璃或天窗上的太阳能板，将接收的太阳能通过电子线路转换装置收集并储存在汽车的蓄电池上，以便供给汽车的打火、灯光、导航、音响等系列车载电子设备的使用，尤其是供给车载无线充电设备使用。充分利用太阳能的同时减少燃油的燃烧，进而减少污染物的排放，既达到节能减排的效果，又方便汽车客户的使用。至于光伏发电系统中的逆变器，其作用是把太阳能板所发出的直流电转换为各种不同要求频率和电压值的交流电，属于现有技术，此处不再赘述。

S2000，根据电容器的电容系数和电感器的电感系数，得到多个电容系数的比值和电感系数的比值，根据电容系数的比值和电感系数的比值调整充电电路的输出功率。

可以理解的是，充电电路中谐振电容Cp和Cs，并联有电感Lp和Ls。通过调整电容Cp和Cs、电感Lp和Ls的值，进而调整充电电路中的电流值和电压值，达到快速、精准地调整充电电路的输出功率的效果。在实际应用中，电容系数的比值和电感系数的比值的理想参考值根据具体的应用场景来确定。

请参见图2，图2示出了上述步骤S2000的另一实施例的具体实现过程示意图。如图2所示，本申请实施例的车载无线充电方法包括以下步骤：

S2100，调整电容器的电容系数和电感器的电感系数，使得电容系数的比值和电感系数的比值达到预设的系数阈值。

可以理解的是，能通过调整电感Lp和Ls的值来调整电容系数的比值Lp/Ls，通过调整电容Cp和Cs的值来调整电感系数的比值Cp/Cs。

在实际应用中，预设的系数阈值为1，即Lp＝Ls，Cp＝Cs，使充电电路中的电流值和电压值处于稳定，有效避免光伏发电系统不稳定的供电导致充电电路的输出不稳，影响充电电路的正常工作。

S2200，根据调整后的电容器的电容系数和电感器的电感系数，调整充电电路的输出功率。

可以理解的是，通过调整电容Cp和Cs、电感Lp和Ls的值，进而调整充电电路中的电流值和电压值，有效避免发生充电电路的输出功率过大或者过小的情况，在保证充电电路的工作效率和输出稳定性的情况下，达到快速、精准地调整充电电路的输出功率的效果。

S3000，检测充电电路的输出端与用电设备的相对距离和充电电路的电流值，并根据相对距离和电流值调整充电电路的输出功率。

可以理解的是，在充电电路对充电设备进行充电的过程中，充电电路的输出端为初级线圈，充电设备上设有次级线圈，两个线圈共同构成一个电磁耦合感应器。充电电路上的初级线圈所携带的交流电生成磁场，并通过感应使次级线圈产生电压，这种电压可用于为移动设备供电或为电池充电。因此，在充电过程中，为了保证充电电路的稳定工作，避免发生过载、过充的情况，对于初级线圈和次级线圈之间的位置关系，以及充电电路的电流值需要精准的检测。

请参见图3，图3示出了上述步骤S3000的另一实施例的具体实现过程示意图。如图3所示，本申请实施例的车载无线充电方法包括以下步骤：

S3100，在电流值小于预设的电流阈值的情况下，降低充电电路的输出功率。

可以理解的是，当电池或者充电设备充满时需要转变为涓流慢充，即降低充电电路的输出功率，避免电池或者充电设备发生过充的情况。因此，充电电路必须具备充满情况下的诊断功能。

可以理解的是，在实际应用中，通过在充电控制器和被充电设备间进行实时通讯实现上述功能。示例性的，通过频移键控(Frequency-sh ift keying，FSK)的方式将通讯加载在能量传输电磁波，具体地，其工作频率110～205kHz，采用跳频工作方式以降低电磁干扰。可以理解的是，通信的原理与现有的电力线通信原理一致，此处不再赘述。

可以理解的是，充电电路还能通过检测电池或者充电设备的温度和内阻来判断电池或者充电设备是否充满，属于现有技术，此处不再赘述。

S3200，在相对距离大于预设的距离阈值的情况下，关闭充电电路的输出端。

可以理解的是，在初级线圈和次级线圈的设置上，需要考虑如何防止电磁场泄露干扰其他车载电器单元，以保证传输效率和充电电路的安全性，因此必须能够检测初级线圈和次级线圈的相对位置。即次级线圈偏离初级线圈的位置满足以下公式时，关闭初级线圈，具体计算公式如下所示：

z/D＞1

其中，z为线圈间距，取初级次级线圈中心距离模值；D为线圈直径，取初级和次级线圈直径较小者。

请参见图4，图4示出了上述步骤S3200的另一实施例的具体实现过程示意图。如图4所示，本申请实施例的车载无线充电方法包括以下步骤：

S3210，获取充电电路的输出端的磁场强度，即充电电路的初级线圈的磁场强度。

可以理解的是，初级线圈和次级线圈在正对的情况下，其传送效率较高，充电电路处于高效运转过程，充电电路的输出端的磁场强度较强；相反，初级线圈和次级线圈远离或者发生偏移的情况下，其传送效率较低，充电电路的输出端的磁场强度较弱。因此，通过获取初级线圈的磁场强度，就能推测出相对距离。

S3220，获取用电设备的磁场强度，即充电电路的次级线圈的磁场强度。

可以理解的是，初级线圈和次级线圈在正对的情况下，其传送效率较高，充电电路处于高效运转过程，次级线圈的磁场强度的磁场强度较强；相反，初级线圈和次级线圈远离或者发生偏移的情况下，其传送效率较低，次级线圈的磁场强度的磁场强度较弱。因此，通过获取初级线圈的磁场强度，就能推测出相对距离。

S3230，根据初级线圈的磁场强度和次级线圈的磁场强度，得到相对距离。

可以理解的是，通过对初级线圈和次级线圈的磁场强度进行实时的检测，能快速地判断出初级线圈和次级线圈的工作状态，进而精准地判断出初级线圈和次级线圈之间的距离。

可以理解的是，在实际应用中，还能使用电磁测量技术来检测初级线圈和次级线圈之间的相对位置，即通过测量线圈之间的电磁信号来检测它们之间的相对位置，其过程与上述步骤S3210至S3230类似，此处不再赘述。

请参见图5，图5示出了上述步骤S3200的另一实施例的具体实现过程示意图。如图5所示，本申请实施例的车载无线充电方法包括以下步骤：

S3240，获取充电电路的输出端的第一温度信息和用电设备的第二温度信息。

可以理解的是，初级线圈和次级线圈在正对的情况下，其传送效率较高，充电电路处于高效运转过程，充电电路的输出端和用电设备的温度较低；相反，初级线圈和次级线圈远离或者发生偏移的情况下，其传送效率较低，充电电路需要提高输出功率以满足充电需求，充电电路的输出端和用电设备的温度较高。因此，通过获取充电电路的输出端和用电设备的温度，就能推测出相对距离。

示例性的，第一温度信息和第二温度信息能通过红外传感器获取，通过对充电电路的输出端和用电设备的温度进行采集，即对初级线圈和次级线圈的温度进行实时的检测。

S3250，根据第一温度信息和第二温度信息，得到相对距离。

可以理解的是，通过对初级线圈和次级线圈的温度进行实时的检测，能快速地判断出初级线圈和次级线圈的工作状态，进而精准地判断出初级线圈和次级线圈之间的距离。

S3300，充电电路的输出端通过谐磁共振的方式将电能传输到用电设备。

可以理解的是，基于谐磁共振的无线电能传输具有效率高、距离远、稳定性好的优点，充电电路的输出端通过谐磁共振的方式将电能传输到用电设备，能保证持续、足够的能量供给，也便于充电设备在汽车内部进行取放，提高车载无线充电的便利性和稳定性。

参见图6，图6是本申请实施例提供的车载无线充电系统的结构示意图，本申请实施例提供的车载无线充电方法的整个流程中涉及车载无线充电系统中的以下模块：光伏模块400、控制模块500和检测模块600。

其中，光伏模块400，用于获取光能并转化为电能后传送到充电电路，其中充电电路设有多个电容器和电感器；

控制模块500，用于根据电容器的电容系数和电感器的电感系数，得到多个电容系数的比值和电感系数的比值，根据电容系数的比值和电感系数的比值调整充电电路的输出功率；

检测模块600，用于检测充电电路的输出端与用电设备的相对距离和充电电路的电流值，并根据相对距离和电流值调整充电电路的输出功率。

在实际应用中，光伏模块400、控制模块500和检测模块600均固定在支架410上，其中，光伏模块400与汽车的挡风玻璃正对，控制模块500和检测模块600均与光伏模块400电连接。光伏模块400、控制模块500和检测模块600通过支架410固定在汽车内。

需要说明的是，上述装置的模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

图7示出了本申请实施例提供的电子设备700。该电子设备700包括但不限于：

存储器701，用于存储程序；

处理器702，用于执行存储器701存储的程序，当处理器702执行存储器701存储的程序时，处理器702用于执行上述的车载无线充电方法。

处理器702和存储器701可以通过总线或者其他方式连接。

存储器701作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序，如本申请任意实施例描述的车载无线充电方法。处理器702通过运行存储在存储器701中的非暂态软件程序以及指令，从而实现上述的车载无线充电方法。

存储器701可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储执行上述的车载无线充电方法。此外，存储器701可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，比如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器701可选包括相对于处理器702远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器702。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

实现上述的车载无线充电方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器701中，当被一个或者多个处理器702执行时，执行本申请任意实施例提供的车载无线充电方法。

本申请实施例还提供了一种存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行上述的车载无线充电方法。

在一实施例中，该存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器702执行，比如，被上述电子设备700中的一个处理器702执行，可使得上述一个或多个处理器702执行本申请任意实施例提供的车载无线充电方法。

以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包括计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (10)

1.一种车载无线充电方法，其特征在于，所述方法包括：

获取光能并转化为电能后传送到充电电路，其中所述充电电路设有多个电容器和电感器；

根据所述电容器的电容系数和所述电感器的电感系数，得到多个所述电容系数的比值和所述电感系数的比值，根据所述电容系数的比值和所述电感系数的比值调整所述充电电路的输出功率；

检测所述充电电路的输出端与充电设备的相对距离和所述充电电路的电流值，并根据所述相对距离和所述电流值调整所述充电电路的输出功率。

2.根据权利要求1所述的一种车载无线充电方法，其特征在于，所述根据所述电容系数的比值和所述电感系数的比值调整所述充电电路的输出功率，包括：

调整所述电容器的电容系数和所述电感器的电感系数，使得所述电容系数的比值和所述电感系数的比值达到预设的系数阈值；

根据调整后的所述电容器的电容系数和所述电感器的电感系数，调整所述充电电路的输出功率。

3.根据权利要求2所述的一种车载无线充电方法、系统及存储介质，其特征在于，所述系数阈值等于1。

4.根据权利要求1所述的一种车载无线充电方法，其特征在于，所述检测所述充电电路的输出端与充电设备的相对距离和所述充电电路的电流值，并根据所述相对距离和所述电流值调整所述充电电路的输出功率，包括：

在所述电流值小于预设的电流阈值的情况下，降低所述充电电路的输出功率；

在所述相对距离大于预设的距离阈值的情况下，关闭所述充电电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的一种车载无线充电方法，其特征在于，所述检测所述充电电路的输出端与充电设备的相对距离，包括：

获取所述充电电路的输出端的磁场强度，即所述充电电路的初级线圈的磁场强度；

获取所述充电设备的磁场强度，即所述充电电路的次级线圈的磁场强度；

根据所述初级线圈的磁场强度和所述次级线圈的磁场强度，得到所述相对距离。

6.根据权利要求4所述的一种车载无线充电方法，其特征在于，所述检测所述充电电路的输出端与充电设备的相对距离，还包括：

获取所述充电电路的输出端的第一温度信息和所述充电设备的第二温度信息；

根据所述第一温度信息和第二温度信息，得到所述相对距离。

7.根据权利要求4所述的一种车载无线充电方法，其特征在于，所述根据所述相对距离和所述需求信息调整所述充电电路的输出功率之后还包括：

所述充电电路的输出端通过谐磁共振的方式将所述电能传输到所述充电设备。

8.一种车载无线充电系统，其特征在于，包括：

光伏模块，用于获取光能并转化为电能后传送到充电电路，其中所述充电电路设有多个电容器和电感器；

控制模块，用于根据所述电容器的电容系数和所述电感器的电感系数，得到多个所述电容系数的比值和所述电感系数的比值，根据所述电容系数的比值和所述电感系数的比值调整所述充电电路的输出功率；

检测模块，用于检测所述充电电路的输出端与充电设备的相对距离和所述充电电路的电流值，并根据所述相对距离和所述电流值调整所述充电电路的输出功率。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至7任意一项所述的车载无线充电方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7任意一项所述的车载无线充电方法。

Images