CN211579711U - 一种基于磁阻传感器的无线充电线圈位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于磁阻传感器的无线充电线圈位置检测装置，包括：第一至第四磁阻传感器以及处理器，第一至第四磁阻传感器放置在无线充电线圈的接收线圈内侧，所述第一至第四磁阻传感器分别将输出信号传输至处理器；所述接收线圈为长方形线圈，第一磁阻传感器和第三磁阻传感器靠近长方形线圈的两个长边设置，并且所述第一磁阻传感器和第三磁阻传感器沿所述长边方向错位设置；第二磁阻传感器和第四磁阻传感器靠近长方形线圈的两个短边设置，并且所述第二磁阻传感器和第四磁阻传感器沿所述短边方向相对设置。本实用新型采用四个磁阻传感器检测接收线圈不同位置的磁场变化情况，使接收线圈位置能够精确定位，具有精度高、稳定性好的优点。

Description

一种基于磁阻传感器的无线充电线圈位置检测装置

技术领域

本实用新型涉及无线充电领域，尤其涉及一种基于磁阻传感器的无线充电线圈位置检测装置。

背景技术

无线充电由于其安全、方便的充电优势，近年来得到快速的发展。其主要是根据电磁谐振的原理实现电能在发射线圈与接收线圈之间的传输。发射线圈所产生的磁通都与接收线圈耦合时，将发射线圈与接收线圈称为耦合线圈。

耦合线圈之间的耦合系数直接影响到充电系统的效率及功率，当发射线圈与接收线圈之间的位移发生变化时，其相对位移越大，充电功率与效率降低越大，同时泄漏的电磁场会对人体产生危害。因此检测发射线圈与接收线圈的相对位置，进而进行有必要的线圈校准工作，是保证无线充电系统获得最佳工作状态的关键技术之一。

常用的线圈位置检测是采用辅助传感线圈，根据辅助线圈电压和电流的变化检测线圈的位置变化。但由于耦合线圈具有多个线圈，使得辅助传感线圈与耦合线圈的设计变得较为复杂，且辅助传感线圈的设计会增加整个无线充电系统的整体体积。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于磁阻传感器的无线充电线圈位置检测装置，采用四个磁阻传感器检测接收线圈不同位置的磁场变化情况，使接收线圈位置能够精确定位，具有精度高、稳定性好的优点。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

一种基于磁阻传感器的无线充电线圈位置检测装置，包括：第一至第四磁阻传感器以及处理器，第一至第四磁阻传感器放置在无线充电线圈的接收线圈内侧，所述第一至第四磁阻传感器分别将输出信号传输至处理器；

所述接收线圈为长方形线圈，第一磁阻传感器和第三磁阻传感器靠近长方形线圈的两个长边设置，并且所述第一磁阻传感器和第三磁阻传感器沿所述长边方向错位设置；第二磁阻传感器和第四磁阻传感器靠近长方形线圈的两个短边设置，并且所述第二磁阻传感器和第四磁阻传感器沿所述短边方向相对设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述接收线圈位于初始位置时，所述第一磁阻传感器和第三磁阻传感器距离长边的垂直距离相等，所述第二磁阻传感器和第四磁阻传感器距离短边的垂直距离相等；所述第一至第四磁阻传感器受到的磁场强度相等，所述第一至第四磁阻传感器输出至处理器的输出信号相等；

所述接收线圈的位置发生偏移时，所述第一至第四磁阻传感器受到的磁场强度大小不一，所述第一至第四磁阻传感器输出至处理器的输出信号不同；所述处理器将接收线圈的初始输出信号与实时输出信号进行比较，得出接收线圈的相对偏移位置。

作为本实用新型的进一步改进，还包括：驱动器，所述耦合线圈上安装有位置调节机构，所述驱动器驱动位置调节机构动作，所述处理器与驱动器电连接，所述处理器向驱动器发送线圈调整指令。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动器包括至少一个直流电机驱动芯片，所述直流电机驱动芯片与处理器电连接，所述直流电机驱动芯片控制调节机构动作。

作为本实用新型的进一步改进，所述处理器为32位微处理器。

作为本实用新型的进一步改进，所述磁阻传感器利用磁性件的磁阻效应来实现磁场强度的测量。

作为本实用新型的进一步改进，所述磁阻传感器包括磁性件和硅片，所述磁性件安装在硅片上，所述磁性件与处理器电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用四个磁阻传感器检测接收线圈不同位置的磁场变化情况，使接收线圈位置能够精确定位，具有精度高、稳定性好的优点。

附图说明

图1为无线充电线圈位置检测装置的流程框图；

图2为接收线圈初始位置时第一至第四磁阻传感器的安装位置示意图；

图3为接收线圈相对第一至第四磁阻传感器偏移后的位置示意图。

图中，1、发射线圈；2、接收线圈；21、第一磁阻传感器；22、第二磁阻传感器；23、第三磁阻传感器；24、第四磁阻传感器。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1：

本实施例提供了一种基于磁阻传感器的无线充电线圈位置检测装置，如图1所示，包括：第一至第四磁阻传感器以及处理器，第一至第四磁阻传感器放置在无线充电线圈的接收线圈2内侧，第一至第四磁阻传感器分别将输出信号传输至处理器；接收线圈2为长方形线圈，第一磁阻传感器21和第三磁阻传感器23靠近长方形线圈的两个长边设置，并且第一磁阻传感器21和第三磁阻传感器23沿长边方向错位设置；第二磁阻传感器22和第四磁阻传感器24靠近长方形线圈的两个短边设置，并且第二磁阻传感器22和第四磁阻传感器24沿短边方向相对设置。

如图2所示，接收线圈2位于初始位置时，第一磁阻传感器21和第三磁阻传感器23距离长边的垂直距离相等，第二磁阻传感器22和第四磁阻传感器24距离短边的垂直距离相等；第一至第四磁阻传感器受到的磁场强度相等，第一至第四磁阻传感器输出至处理器的输出信号相等。

如图3所示，接收线圈2的位置发生偏移时，第一至第四磁阻传感器受到的磁场强度大小不一，第一至第四磁阻传感器输出至处理器的输出信号不同；处理器将接收线圈2的初始输出信号与实时输出信号进行比较，得出接收线圈2的相对偏移位置。

需要说明的是，本实施例的处理器为32位微处理器。磁阻传感器利用磁性件的磁阻效应来实现磁场强度的测量。优选磁阻传感器包括磁性件和硅片，磁性件安装在硅片上，磁性件与处理器电连接。

本实施例中处理器获得接收线圈2偏移位置的过程是：

耦合线圈由接收线圈2与发射线圈1构成，四个磁阻传感器放置于接收线圈2内测，处理器内存储有四个磁阻传感器的初始坐标信息以及各个磁阻传感器离接收线圈2中心位置的距离，接收线圈2与发射线圈1之间的距离以及线圈所在圆的半径已知,根据毕奥-萨伐尔定律可知四个磁阻传感器所在位置上的磁场强度。如图2所示，接收线圈2在初始位置时，由于接收线圈2未发生偏移，四个位置的磁阻传感器受到的磁场强度相等，因此四个磁阻传感器输出的矢量信号相等。

当受外界自然环境或人为操作的影响，无线充电系统的发射线圈1与接收线圈2发生位置偏移，如图3所示，假设接收线圈2发生偏移后其中心坐标相对于之前未发生偏移的坐标系为(a,b,0)。四个磁阻传感器所在位置产生收到磁场强度大小不一。如若a>0且b>0，则第二磁阻传感器22与第一磁阻传感器21所在位置的磁场强度要大于第三磁阻传感器23与第四磁阻传感器24所在位置的磁场强度。此时四个磁阻传感器输出的信号与无位置偏移时所得的信号进行比较，则可知线圈的相对偏移位置。

本实施例的无线充电线圈位置检测装置，当耦合线圈相对静止时，传感器输出信号平稳，而在耦合线圈的相对位置发生变化时，各磁阻传感器的输出信号也将发生相应的变化，磁阻传感器远离接收线圈2时输出信号减小，靠近接收线圈2时输出信号增大。

本实施例的无线充电线圈位置检测装置，具有响应速度快、位置的偏移方向可直观的得出；以及结构简单不需要增加额外的线圈，能量损耗小且用于功率传输的耦合线圈之间耦合关系保持不变的优点。此外，本实施例的磁阻传感器使用简单，线圈位置检测及判断较为精确，检测装置稳定性好。

实施例2：

在实施例1公开方案的基础上，本实施例还公开了将接收线圈2调整至设计位置的系统。

如图1所示，本实施例提供了一种基于磁阻传感器的无线充电线圈位置检测装置，包括：第一至第四磁阻传感器、处理器以及驱动器，第一至第四磁阻传感器放置在无线充电线圈的接收线圈2内侧，第一至第四磁阻传感器分别将输出信号传输至处理器；接收线圈2为长方形线圈，第一磁阻传感器21和第三磁阻传感器23靠近长方形线圈的两个长边设置，并且第一磁阻传感器21和第三磁阻传感器23沿长边方向错位设置；第二磁阻传感器22和第四磁阻传感器24靠近长方形线圈的两个短边设置，并且第二磁阻传感器22和第四磁阻传感器24沿短边方向相对设置。耦合线圈上安装有位置调节机构，驱动器驱动位置调节机构动作，处理器与驱动器电连接，处理器向驱动器发送线圈调整指令。

优选驱动器包括至少一个直流电机驱动芯片，直流电机驱动芯片与处理器电连接，直流电机驱动芯片控制调节机构动作。

实施例3：

在实施例1和实施例2公开方案的基础上，本实施例的无线充电线圈位置检测装置还包括安装在发射线圈1上的传感器，该传感器向处理器发送发射线圈1的位置信息，发射线圈1上还设有第一调整模块和第二调整模块，第一调整模块与发射线圈1的长边方向一致，第二调整模块与发射线圈1的短边方向一致，第一调整模块和第二调整模块分别由导轨、设置在导轨上且与导轨配合的导向块、驱动导向块在导轨上运动的直流电机组成，两个导向块与无线充电线圈均固定连接，在驱动器的驱动下，无线充电线圈随两个导向块运动。当接收线圈2的位置发生偏移时，驱动器驱动第一调整模块和第二调整模块动作，使发射线圈1移动到与当前接收线圈2相匹配的位置。本实施例采用发射线圈1跟随接收线圈2一并偏移的设计构思，来满足无线充电线圈的正常工作。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种基于磁阻传感器的无线充电线圈位置检测装置，其特征在于，包括：第一至第四磁阻传感器以及处理器，第一至第四磁阻传感器放置在无线充电线圈的接收线圈(2)内侧，所述第一至第四磁阻传感器分别将输出信号传输至处理器；

所述接收线圈(2)为长方形线圈，第一磁阻传感器(21)和第三磁阻传感器(23)靠近长方形线圈的两个长边设置，并且所述第一磁阻传感器(21)和第三磁阻传感器(23)沿所述长边方向错位设置；第二磁阻传感器(22)和第四磁阻传感器(24)靠近长方形线圈的两个短边设置，并且所述第二磁阻传感器(22)和第四磁阻传感器(24)沿所述短边方向相对设置。

2.根据权利要求1所述的无线充电线圈位置检测装置，其特征在于，所述接收线圈(2)位于初始位置时，所述第一磁阻传感器(21)和第三磁阻传感器(23)距离长边的垂直距离相等，所述第二磁阻传感器(22)和第四磁阻传感器(24)距离短边的垂直距离相等；所述第一至第四磁阻传感器受到的磁场强度相等，所述第一至第四磁阻传感器输出至处理器的输出信号相等；

所述接收线圈(2)的位置发生偏移时，所述第一至第四磁阻传感器受到的磁场强度大小不一，所述第一至第四磁阻传感器输出至处理器的输出信号不同；所述处理器将接收线圈(2)的初始输出信号与实时输出信号进行比较，得出接收线圈(2)的相对偏移位置。

3.根据权利要求1或2所述的无线充电线圈位置检测装置，其特征在于，还包括：驱动器和耦合线圈，所述耦合线圈由接收线圈与发射线圈构成，所述耦合线圈上安装有位置调节机构，所述驱动器驱动位置调节机构动作，所述处理器与驱动器电连接，所述处理器向驱动器发送线圈调整指令。

4.根据权利要求3所述的无线充电线圈位置检测装置，其特征在于，所述驱动器包括至少一个直流电机驱动芯片，所述直流电机驱动芯片与处理器电连接，所述直流电机驱动芯片控制调节机构动作。

5.根据权利要求1所述的无线充电线圈位置检测装置，其特征在于，所述处理器为32位微处理器。

6.根据权利要求1所述的无线充电线圈位置检测装置，其特征在于，所述磁阻传感器利用磁性件的磁阻效应来实现磁场强度的测量。

7.根据权利要求6所述的无线充电线圈位置检测装置，其特征在于，所述磁阻传感器包括磁性件和硅片，所述磁性件安装在硅片上，所述磁性件与处理器电连接。

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