[發明專利]一種動態無線充電系統的位置自對準裝置及其充電控制方法

有效

• 申請號: 202011602951.8
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112721668B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 趙金曉;潘峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱宇龍自動化有限公司
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;B60L53/126;H02J50/12;H02J50/90
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種動態無線充電系統的位置自對準裝置，其特征在于，所述位置自對準裝置包括車載接收端裝置(2)、位置檢測線圈(3)、電壓傳感器(4)、磁場屏蔽裝置(5)和傳動裝置(6)，

所述車載接收端裝置(2)用于拾取發射線圈在空間中激發的高頻磁場，并產生感應電壓為車載電池供電；

所述位置檢測線圈(3)用于檢測車輛相對于地面發射線圈中心線的偏移距離；

所述電壓傳感器(4)用于讀取位置檢測線圈中的開路電壓，并將電壓信息發送至微控制單元；

所述磁場屏蔽裝置(5)用于屏蔽接收線圈產生的漏磁場對位置檢測線圈進行干擾，以保證檢測線圈的精度；

所述傳動裝置(6)用于調整車載接收端的位置，使接收線圈和雙極型發射線圈(1)在行駛過程中時刻處于正對位置；

所述車載接收端裝置(2)包括接收線圈(21)、接收端磁芯(22)、線圈外殼(23)、接收端外殼(24)和接收端外殼蓋板(25)；所述接收線圈(21)為DD型接收線圈，所述接收線圈(21)設置在線圈外殼(23)中，所述線圈外殼(23)的上方設置接收端磁芯(22)，所述接收端磁芯(22)的上方設置接收端外殼(24)；所述接收端外殼(24)的上方設置傳動裝置(6)的傳動齒條(63)，所述接收端外殼(24)與傳動齒條(63)固定設置，所述線圈外殼(23)的下表面設置接收端外殼蓋板(25)，所述接收端外殼蓋板(25)與接收端外殼(24)通過非導磁螺絲相連接。

2.根據權利要求1所述一種動態無線充電系統的位置自對準裝置，其特征在于，所述位置檢測線圈(3)包括N個DD型線圈，其中N為正整數，且N＝3,5,7…；所述位置檢測線圈(3)與接收線圈(21)在同一水平面，且設置于車載接收端裝置外部；位置檢測線圈(3)的擺放方向與接收線圈(21)相同；N個DD型線圈沿側移方向排布，其中第一個DD型線圈的中軸線與接收線圈的中軸線重合，第2個至第N個位置DD型線圈對稱分布于接收線圈中軸線兩側；任意兩個相鄰的DD型線圈之間的距離均相同。

3.根據權利要求2所述一種動態無線充電系統的位置自對準裝置，其特征在于，所述位置檢測線圈(3)均為開路線圈。

4.根據權利要求2所述一種動態無線充電系統的位置自對準裝置，其特征在于，所述電壓傳感器(4)設置于車載接收端裝置(2)的外部，用于測量N個DD型線圈中的感應電壓。

5.根據權利要求1所述一種動態無線充電系統的位置自對準裝置，其特征在于，所述磁場屏蔽裝置(5)包括屏蔽磁芯(51)和屏蔽鋁板(52)，所述磁場屏蔽裝置(5)安裝于車載接收端裝置(2)和位置檢測線圈(3)之間，所述屏蔽磁芯(51)安裝于靠近車載接收端裝置(2)一側；所述屏蔽鋁板(52)安裝于靠近位置檢測線圈(3)一側。

6.根據權利要求1所述一種動態無線充電系統的位置自對準裝置，其特征在于，所述傳動裝置(6)包括步進電機(61)、傳動齒輪(62)和傳動齒條(63)；所述傳動齒條(63)與車載接收端裝置(2)的上部固定連接在一起；所述傳動齒輪(62)與步進電機(61)的輸出軸連接在一起，并與傳動齒條(63)嚙合，所述步進電機(61)由MCU控制，根據位置檢測線圈(3)中的電壓信號來驅動傳動齒輪(62)，使得車載的接收線圈(21)的中軸線與地面的雙極型發射線圈(1)的中軸線重合。

7.根據權利要求1所述一種動態無線充電系統的位置自對準裝置的充電控制方法，其特征在于，所述充電控制方法包括以下步驟：

步驟1：車輛駛入具有無線充電功能的公路，待司機發送預充電信號后，地面端高頻逆變源向發射線圈供電，同時導通車載接收線圈；

步驟2：通過電壓傳感器檢測每個位置檢測線圈中感應電壓的幅值，記為U1..Ui..Un，其中i＝1,2…n，并將檢測到的電壓信息發送給車載微控制單元MCU；

步驟3：MCU將檢測到的感應電壓U1..Ui..Un與預設的閾值電壓Unset的幅值進行對比，若U1..Ui..Un均小于Unset，則表明車輛已完全駛出充電區域，此時發送車輛駛出充電區域的提示信息，并切斷車載接收線圈；否則，進行步驟4；

步驟4：根據位置檢測線圈中感應電壓U1..Ui..Un的幅值確定車載接收線圈與地面發射線圈之間的側移距離；記錄電壓幅值最高的位置檢測線圈的中軸線位置，將該位置定義為發射線圈的中軸線位置；

步驟5：MCU對步進電機產生控制信號，驅動車載接收端裝置沿側移方向運動，直至接收線圈的中軸線與電壓幅值最高的位置檢測線圈的中軸線重合，此時接收線圈和發射線圈處于正對位置；

步驟6：重復步驟2至步驟5，在車輛行駛過程中實時監控車載接收端與地面發射線圈的相對位置，使得接收線圈和發射線圈在行駛全程處于正對位置；直至車輛行駛出充電區域或司機發送停止充電信號。