CN109969012A - 一种应用于汽车无线充电过程中的线圈位置自动校正*** - Google Patents

一种应用于汽车无线充电过程中的线圈位置自动校正*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于汽车无线充电过程中的线圈位置自动校正***，包括：用于检测电动汽车在无线磁耦合谐振式充电状态下的电流信息的检测电路，接收所述检测电路传送的开始指令信号的比例电磁铁驱动电路，所述比例电磁铁驱动电路将数字信号转换为模拟信号控制比例电磁铁产生一定大小和方向的吸附力，接收所述比例电磁铁驱动电路传送的驱动信号的执行结构，所述执行结构包括设置在地面上的主轴复位结构、在主轴复位结构的周围呈多个方向设置的电磁铁运动结构，所述主轴复位结构的正上方上设置有发射线圈，所述主轴复位结构在受电磁铁驱动电路吸附力的作用下向不同方向设置的电磁铁运动结构运动。

Description

一种应用于汽车无线充电过程中的线圈位置自动校正***
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种应用于汽车无线充电过程中的线圈位置自动校正***。
背景技术
2006年11月在美国物理学会工业物理论坛上首次提出磁耦合谐振式无线能量传输技术，理论性的分析了在非辐射场通过谐振耦合的方式实现中距离能量传输的可能性。2007年7月6日，美国麻省理工学院(MIT)的索尔贾希克教授领导的6人小组在《Science》杂志上发表了一篇文章《Wireless Power Transfer via Strongly Coupled MagneticResonances》(通过强磁谐振耦合的无线功率传输)。他们基于电磁谐振原理，成功地“隔空”点亮了离电源两米多远处的一个60瓦灯泡。在该实验中，发射器发射的能量有40％到50％传输到负载，无线传输装置工作的有效距离最远达到2.74米。无线电能传输技术主要分为感应式能量传输和磁共振能量传输两种，目前大功率的无线能量传输***主要采用磁感应方式。随着研究的深入，大功率的无线电能传输装置逐渐被开发出来，像Wi Tricity、Evatran这种开发无线充电***的新公司也应运而生，并开始推出各种无线充电产品，其中最有前景的当属针对电动汽车应用的无线充电***。将无线电能传输技术与电动汽车充电结合起来实现无线充电，能够大大提高电动汽车充电的方便性。用户只需把车停在安装有电能发送装置的指定区域，充电即可自动进行；无线充电***的发射装置可埋设在车库或停车场，不需要任何维护。无线充电在给电动汽车使用带来巨大方便的同时也能促进电动汽车产业的发展，有望成为未来电动汽车的充电方式。
在正常充电的过程中，由于地上的无线充电基座位置司机是看不到的，有可能导致接受与发射线圈形成错位，这就可能导致接收端因互感原因电流变小，发射端电流变大，因此很多能耗消散到空气中，造成充电效率过低的现象。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种应用于汽车无线充电过程中的线圈位置自动校正***，具体包括：
用于检测电动汽车在无线磁耦合谐振式充电状态下的电流信息的检测电路，所述检测电路将电流信息转换成电压数据并将电压值与其内部存储的电压标准量进行对比、当电压值大于电压标准量时输出开始指令；
接收所述检测电路传送的开始指令信号的比例电磁铁驱动电路，所述比例电磁铁驱动电路将数字信号转换为模拟信号控制比例电磁铁产生一定大小和方向的吸附力，所述电磁铁驱动电路依次产生一段时间间隔的吸附力并发出驱动信号；同时所述比例电磁铁驱动电路将吸附力的大小和方向反馈至检测电路；
接收所述比例电磁铁驱动电路传送的驱动信号的执行结构，所述执行结构包括设置在地面上的主轴复位结构、在主轴复位结构的周围呈多个方向设置的电磁铁运动结构，所述主轴复位结构的正上方上设置有发射线圈，所述主轴复位结构在受电磁铁驱动电路吸附力的作用下向不同方向设置的电磁铁运动结构运动，在此运动过程中所述霍尔元件测电流电路检测每个不同运动方向过程中电流的大小，其中最小电流对应的电磁铁运动结构的方向即为汽车的运动的方向。
进一步的，：所述检测电路包括霍尔元件测电流电路、A/D转换电路和一级控制单元；所述霍尔元件测电流电路用于检测汽车在进行无线充电过程中电流的大小信息、将电流信号转换成电压信号并传送至A/D转换电路，所述A/D转换电路将模拟电压信号转换成数字电压信号，所述一级控制单元接收A/D转换电路传送的数字量电压并与内部存储的电压标准量进行对比、当数字量电压值大于电压标准量时通知比例电磁铁驱动电路开始工作。
进一步的，所述比例电磁铁驱动电路包括二级控制单元、电磁铁驱动电路和三端可调集成稳压器，所述三端可调集成稳压器的输出端与电磁铁运动结构相连接，所述二级控制单元的输出端与电磁驱动电路相连接，所述电磁驱动电路的输出端与三端可调集成稳压器相连接。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种应用于汽车无线充电过程中的线圈位置自动校正***，该装置设置在停车区域当汽车在进行无线充电时检测充电过程的电流大小信息，即检测装置测试发送线圈的电流情况，根据得到的测试值与标准值形成偏差量，传递给矫正装置自动提醒车主将车挪位，从而达到使车底线圈与本装置的发射线圈位置正好相对应，使汽车进行效率更好的充电，提升充电的传输效率。由于其结构简单，不仅便于生产，而且成本非常低廉适于广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的装置的电路原理图；
图2为本发明的装置的工作过程示意图；
图3为本发明的装置中检测电路的原理图；
图4为本发明的装置中比例电磁铁驱动电路的原理图；
图5为本发明的装置中比例电磁铁驱动电路中电磁铁驱动电路的原理图。
图6为本发明中发射线圈与接收线圈等效电路图；
图7为本发明中电磁铁运动结构的结构示意图；
图8为本发明中电磁铁运动结构的结构的工作状态图；
图中：1、检测电路、2、执行结构，3、比例电磁铁驱动电路。4、主轴复位结构，5、电磁铁运动结构。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1-图2所示的一种应用于汽车无线充电过程中的线圈位置自动校正***，包括：
用于检测电动汽车在无线磁耦合谐振式充电状态下的电流信息的检测电路，所述检测电路将电流信息转换成电压数据并将电压值与其内部存储的电压标准量进行对比、当电压值大于电压标准量时输出开始指令。
接收所述检测电路传送的开始指令信号的比例电磁铁驱动电路，所述比例电磁铁驱动电路将数字信号转换为模拟信号控制比例电磁铁产生一定大小和方向的吸附力，所述电磁铁驱动电路依次产生一段时间间隔的吸附力并发出驱动信号；同时所述比例电磁铁驱动电路将吸附力的大小和方向反馈至检测电路；
接收所述比例电磁铁驱动电路传送的驱动信号的执行结构，所述执行结构包括设置在地面上的主轴复位结构4、在主轴复位结构4的周围呈多个方向设置的电磁铁运动结构5，所述主轴复位结构4的正上方上设置有发射线圈，所述主轴复位结构4在受电磁铁驱动电路吸附力的作用下向不同方向设置的电磁铁运动结构5运动，在此运动过程中所述霍尔元件测电流电路检测每个不同运动方向过程中电流的大小，其中最小电流对应的电磁铁运动结构5的方向即为汽车的运动的方向。
进一步的，所述检测电路包括霍尔元件测电流电路、A/D转换电路和一级控制单元。所述霍尔元件测电流电路用于检测汽车在进行无线充电过程中电流的大小信息、将电流信号转换成电压信号并传送至A/D转换电路，所述A/D转换电路将模拟电压信号转换成数字电压信号，所述一级控制单元接收A/D转换电路传送的数字量电压并与内部存储的电压标准量进行对比、当数字量电压值大于电压标准量时通知比例电磁铁驱动电路开始工作。
进一步的，所述比例电磁铁驱动电路包括二级控制单元、电磁铁驱动电路和三端可调集成稳压器，所述三端可调集成稳压器的输出端与电磁铁运动结构5相连接，所述二级控制单元的输出端与电磁驱动电路相连接，所述电磁驱动电路的输出端与三端可调集成稳压器相连接。
实施例：
进一步的，如图3-图8所示，所述霍尔元件测电流电路包括霍尔电流传感器，所述A/D转换电路包括集成A/D转换器，所述一级控制单元包括单片机芯片，可以选择stc系列的单片机。霍尔电流传感器利用霍尔效应将被测电流转换成一个关于电流大小的电压，并将该电压传送给A/D转换器，即ADC0804转换器，将接收到的电压信号进行模拟量转为数字量操作，最后将该数字量传递给单片机芯片即型号为STC15F2K6032单片机上，在单片机内会进行数字量比较，若被测量大于标准值，则单片机芯片会通过P1.0I/O口输出低电平，该低电平会触发二级控制单元的外部中断，二级控制单元会继续驱动比例电磁铁驱动电路，若被测量量小于该标准值，则会终止行动。
进一步的，所述二级控制单元包括单片机，所述电磁铁驱动电路包括译码器和集成D/A转换器，所述译码器与集成D/A转换器相连接。如图4所示，该电路为比例电磁铁驱动电路，当单片机接收到单片机芯片的外部中断时，该单片机进行动作。由于比例电磁铁的吸附力与通过的电流有关，故需要通过单片机P1口进行数字量转换模拟量操作，通过控制P1I/O口输出的8位二进制的大小来控制电磁铁吸附力，首先单片机会通过74ls138译码器选择8个比例电磁铁驱动电路中的一个，通过P1口传递给DAC0832，ADC0832将该数字量翻译成模拟量输出给图5中的A点。
进一步的，如图5所示，所述三端可调集成稳压器的输出端与电磁铁运动结构相连接。其中该电路由三端可调集成稳压器LM317为电磁铁运动结构提供所需要的可变电压U。为使LM317输出的可变电压范围覆盖电磁铁的工作电压范围(0-20V)，需将A的输出0-5V模拟电压经过运放LM324进行放大，约为4倍，运放LM324的输出电压接到LM317调整端上。这样该电路的输出完全符合比例电磁铁的工作范围。工作电磁铁开始工作。
进一步的，由图6中发射线圈与接收线圈等效电路图中可以得知，为电容与电感满足谐振条件所以Z1≈R1；接收端总阻抗用Z22来表示，由于R2很小可以忽略，同理可以得到Z2≈RL,由此可以得到
由上面两个公式可以得到
有此式可以得到，当两个线圈形成一定的错位时，由于两个线圈之间的互感M减小，所以越大，越接近
所以当两个线圈相对位置越接近同轴位置，其电流越小，所以可以根据电流大小判断两个线圈的相对位置是否同轴。以此作为矫正的依据。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种应用于汽车无线充电过程中的线圈位置自动校正***，其特征在于包括：
用于检测电动汽车在无线磁耦合谐振式充电状态下的电流信息的检测电路，所述检测电路将电流信息转换成电压数据并将电压值与其内部存储的电压标准量进行对比、当电压值大于电压标准量时输出开始指令；
接收所述检测电路传送的开始指令信号的比例电磁铁驱动电路，所述比例电磁铁驱动电路将数字信号转换为模拟信号控制比例电磁铁产生一定大小和方向的吸附力，所述电磁铁驱动电路依次产生一段时间间隔的吸附力并发出驱动信号；同时所述比例电磁铁驱动电路将吸附力的大小和方向反馈至检测电路；
接收所述比例电磁铁驱动电路传送的驱动信号的执行结构，所述执行结构包括设置在地面上的主轴复位结构、在主轴复位结构的周围呈多个方向设置的电磁铁运动结构，所述主轴复位结构的正上方上设置有发射线圈，所述主轴复位结构在受电磁铁驱动电路吸附力的作用下向不同方向设置的电磁铁运动结构运动，在此运动过程中所述霍尔元件测电流电路检测每个不同运动方向过程中电流的大小，其中最小电流对应的电磁铁运动结构的方向即为汽车的运动的方向。
2.根据权利要求1所述的一种应用于汽车无线充电过程中的线圈位置自动校正***，其特征还在于：
所述检测电路包括霍尔元件测电流电路、A/D转换电路和一级控制单元；
所述霍尔元件测电流电路用于检测汽车在进行无线充电过程中电流的大小信息、将电流信号转换成电压信号并传送至A/D转换电路，所述A/D转换电路将模拟电压信号转换成数字电压信号，所述一级控制单元接收A/D转换电路传送的数字量电压并与内部存储的电压标准量进行对比、当数字量电压值大于电压标准量时通知比例电磁铁驱动电路开始工作。
3.根据权利要求1所述的一种应用于汽车无线充电过程中的线圈位置自动校正***，其特征还在于：所述比例电磁铁驱动电路包括二级控制单元、电磁铁驱动电路和三端可调集成稳压器，所述三端可调集成稳压器的输出端与电磁铁运动结构相连接，所述二级控制单元的输出端与电磁驱动电路相连接，所述电磁驱动电路的输出端与三端可调集成稳压器相连接。
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