[發明專利]感應式非接觸充電定位對準裝置及其定位方法

有效

• 申請號: 201310235088.0
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103342101A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 楊世春;周劍文;柳偉;姬芬竹;王銳;麻翠娟;徐斌
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;G01S5/22
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

技術領域

本發明屬于無線充電及無線定位技術領域，涉及一種基于超聲波傳感器的感應式非接觸充電定位及對準裝置及其相應的定位方法。

背景技術

隨著電動汽車整車技術和關鍵零部件技術的不斷發展，汽車電動化成為了全球汽車行業的發展趨勢，純電動汽車等主要采用電能驅動的汽車成為我國的主要發展趨勢。

對于純電動汽車的推廣，電能的供給和補充是一個重要的影響因素，因此電池充電方式的選擇極為重要。非接觸式充電不需要電源插頭、插座、電線等連接裝置，它通過交變電磁場或無線電波傳遞電能。與傳統的接觸式充電相比，非接觸式充電具有不用人工插拔電源接頭、節省電線材料、無觸電危險、惡劣天氣條件下適應性強等特點，便于在停車場和車庫大面積推廣。因此，非接觸式充電受到越來越多的汽車廠商和能源供應商的重視，相關技術的研發和應用在世界主要發達國家都已廣泛開展。

在非接觸式充電中，感應式充電具有充電效率高、適合大功率充電等優點，但充電距離短且需要充電線圈精確對準。

目前國內外對于非接觸式充電的研究，基本上都集中在電能傳輸裝置方面，而實際上對于一個完整的無線充電系統來說，定位對準裝置也對充電效率有著舉足輕重的影響。

超聲波用于測距定位在機器人定位及人機交互方面已有應用，但應用方式不同，并且由于應用目的不同，不提供位置對準運動裝置。

發明內容

本發明的目的是解決感應式非接觸充電對準問題，以促進其應用推廣。針對感應式非接觸充電的要求，本發明提出了一種感應式非接觸充電定位對準裝置及其定位方法。該裝置和方法能通過圖像傳感裝置和相應的標識，由駕駛員實現粗定位。在此基礎上采用超聲波實現對感應式非接觸式充電線圈的精確定位，并通過微處理器控制步進電機驅動線圈平臺移動到所需對準的位置，完成充電系統的要求。

本發明感應式非接觸充電定位對準裝置，包括粗對準裝置、車載電能接收裝置、地面電能發射裝置、超聲波精確定位系統和超聲波定位處理模塊；

粗對準裝置包括前車載夜視攝像頭、后車載夜視攝像頭、后視鏡式顯示屏、前地面標識符、后地面標識符；

超聲波位置對正系統包括超聲波發射傳感器、超聲波接收傳感器A、超聲波接收傳感器B、超聲波接收傳感器C、超聲波接收傳感器D、步進電機A、步進電機B、移動平臺、溫度傳感器；

本發明超聲波位置對正處理模塊包括車載處理模塊和地面處理模塊；

感應式非接觸充電定位方法，其具體定位對準過程如下：

步驟一：通過圖像由駕駛員完成粗定位；

步驟二：啟動超聲波定位系統；

步驟三：在位置計算的基礎上，移動平臺對準；

本發明的優點在于：

（1）首次采用超聲波定位系統對非接觸式充電提供對準方法，保障了非接觸式充電的效率，利于其應用推廣。

（2）采用多傳感器結合的方法實現了感應式非接觸式充電的全過程定位，通過圖像信號和地面標識實現粗定位，在此基礎上通過超聲波傳感器實現精確定位；

（3）采用了基于到達時間差的定位方法對裝置定位，有效的減小了硬件系統的復雜性，降低了系統的成本，使系統更容易搭建和實現，同時還能提高系統的可靠性；

（4）一般使用DTOA算法搭建的系統中，都沒有對本方法中傳感器的布置對定位精度的影響進行分析。事實上傳感器的布置對本方法的精度有很大的影響，在某些特殊位置時，由于計算矩陣本身的病態，無法使用該算法得出具體的位置。在本發明中，首次對位置分布做了一定的分析，并采用優先推薦的結構，可以得出精確的定位信息；

（5）通過結合移動平臺，本裝置以及方法可以在定位的基礎上實現對準，真正使充電裝置的效率達到最大。

附圖說明

圖1：本發明的車輛無線充電定位系統整體機構示意圖；

圖2：本發明的超聲波精確定位系統示意圖；

圖3：本發明的超聲波定位處理模塊示意圖；

圖4：本發明的定位流程簡圖；

圖中：

001-車載夜視攝像頭?????????002-車載夜視攝像頭????????003-地面標識符

004-地面標識符?????????????005-后視鏡式顯示屏????????006-車載電能接收裝置

007-地面電能發射裝置

101-超聲波發射傳感器???????102-超聲波車載處理模塊????103-超聲波發射處理電路模塊