用于充电的对准系统的制作方法

本发明涉及无线充电技术领域，具体涉及一种用于充电的对准系统。

背景技术：

随着经济发展与能源供给、环境污染之间的矛盾日益激化，节能降耗和减少对化石燃料的依赖已成为世界各国经济持续发展迫切需要解决的问题。电动汽车具有节油、环保、高效率的优点，世界各国科学家和工业界普遍认为电动汽车是二十一世纪重要的清洁交通工具。电动汽车充电站与充电网络是电动汽车规模化和产业化发展的重要基础设施。

在对电动汽车无线充电的条件下，无论磁感应式还是磁谐振式的电能传输效率均跟发射线圈和接收线圈这两个平行线圈之间的耦合系数有关系。而当线圈的形状、大小确定后，两个平行线圈正对面积最大时，耦合系数也最大，传输效率也最高。而电动汽车停车位置偏差可能导致接收线圈与发射线圈有一定错位，影响整个系统工作情况，降低充电效率，增加充电时间。另外对于现有的平面结构的感应线圈，其采用的单时针绕行方式的结构非常简单，但是平面结构线圈存在的问题在相邻的发射线圈与接收线圈之间存在不小的间隙，在无线充电的时候，发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分无法耦合来作为充电用，导致了发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分白白耗损，降低了无线充电效率和速度，这样的平面结构的感应线圈由于其平面结构特性，在单位面积上，发射和接收线圈之间耦合系数低，直接影响了充电效率，尤其是在大功率无线充电中，耗损尤为严重。

因此，开发具有自动对齐装置的无线充电技术并能避免现有技术中发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分白白耗损而降低了无线充电效率和速度的问题对于实现电动汽车的高效快速充电意义重要。另外现在的对齐装置还有一个问题就是往往固定在停车位或者固定的轨道上，其应用的灵活性不足。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种用于充电的对准系统，有效避免了了现有技术中发射线圈与接收线圈在该间隙之间的磁力线部分白白耗损而降低了无线充电效率和速度、没有自动对齐装置、对齐装置灵活性不足的缺陷。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种用于充电的对准系统的解决方案，具体如下：

一种用于充电的对准系统，包括智能小车、发射线圈1及接收线圈2，所述发射线圈1及接收线圈2均为空心线圈或感应线圈；

所述发射线圈1的顶壁上设置着线圈绕组构成的凸起3；

所述接收线圈2的底壁上也设置着线圈绕组，该线圈绕组的内部构成凹槽4；

所述凸起3为若干个，所述凹槽4为若干个，所述凸起3与所述凹槽4数量一致且所述凸起3与所述凹槽4一一对应；

每个所述凸起3能够伸进其对应的那个凹槽4中并且所述凸起3的外壁与所述凹槽4的内壁相贴合；

在所述发射线圈1与所述接收线圈2正对的条件下，每个所述凸起3与其对应的那个凹槽4也处于正对的状态；

所述接收线圈2设置在电动汽车的底盘上，所述接收线圈2的外侧放置了传感器的环状反光板14，用于反射传感器发出的光信号；

所述智能小车包括遥控器和车体，所述车体前端安装有超声波传感器模块，所述车体上还设置有控制模块；所述遥控器包括单片机、按键阵、显示模块、无线收发模块和电源模块，所述按键阵、显示模块、无线收发模块和电源模块分别与所述单片机连接；所述控制模块包括单片机、舵机、稳压模块、电机驱动模块、无线收发模块和电源模块，所述电源模块分别连接有所述稳压模块和所述舵机，所述稳压模块分别连接有所述超声波传感器模块和所述单片机，所述控制模块的单片机上连接有所述舵机、电机驱动模块、无线收发模块、超声波传感器模块和所述四个传感器；

所述发射线圈1嵌入在升降平台的上表面下；

所述发射线圈1上设置有四个传感器(9-12)；四个传感器(9-12)位于发射线圈1与以发射线圈的中心点为坐标原点的x轴方向和以发射线圈的中心点为坐标原点的y轴方向的交叉点外侧；

所述车体的上表面与升降平台201的下表面相连接，所述升降平台能够在驱动电机的驱动下升降。

进一步的，所述凸起3和凹槽4分别均匀分布在所述发射线圈1的顶壁和所述接收线圈2的底壁上。

进一步的，所述凸起3的横截面形状为圆形、矩形、三角形或者弧状，所述凹槽4的形状为圆形、矩形、三角形或者弧状。

进一步的，所述凸起3与所述发射线圈1的顶壁一体化连接。

进一步的，所述凸起3能够为所述凹槽4而替代，这样所述凹槽4也为所述凸起3所替代。

进一步的，在所述凸起3伸进其对应的凹槽4后，所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小能保持为无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求。

进一步的，所述传感器为光电传感器。

进一步的，所述升降平台的上表面上安装有距离感应器，所述距离感应器用于感应所述升降平台的上表面与所述电动汽车的底盘之间的距离，并控制所述驱动电机驱动所述升降平台进行升降，以调整所述升降平台的上表面与所述电动汽车的底盘之间的距离。

本发明的有益效果为：

在电动汽车需要无线充电时，智能小车在行驶过程中接受遥控器的控制，两者之间通过无线收发模块进行通信，智能小车采用直流电机驱动后轮，舵机控制前轮转向的模式，可由遥控器上按键阵指挥智能小车前进、后退、停车、左转、右转，其状态可从显示屏上观察，这样把智能小车送入需要无线充电的电动汽车的下方，再通过自动调整发射线圈位置，最终使发射线圈与接收线圈刚好正对。在两个线圈处于正对位置后，接着通过驱动电机驱动升降平台201升降，而升降平台201的上表面上安装有距离感应器，距离感应器用于感应升降平台201的上表面与电动汽车的底盘之间的距离，并控制驱动电机驱动升降平台20进行升降，以调整升降平台201的上表面与电动汽车的底盘之间的距离，直到使每个凸起3伸进其对应的那个凹槽4直至所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小为无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求为止，而在无线充电期间，所述凸起3和其对应的凹槽4之间就会有磁力线作用，这样就会增加凸起3和其对应的凹槽4之间的磁通量，并转化成电能，这样就增加了无线充电时形成的电能，加深了耦合，让发射线圈与接收线圈在它们的间隙之间的磁力线部分得到转化，提高了无线充电效率和速度，并且在保持原来的发射线圈与接收线圈的大小不变和发射线圈与接收线圈之间的间隙大小不变的情况下，提高了耦合面积。

附图说明

图1是本发明的遥控器的结构示意图。

图2是本发明的控制模块的单片机的结构示意图。

图3是本发明的凸起伸进凹槽的一种形状的结构示意图。

图4是本发明的用于充电的对准系统的凸起伸入凹槽中的矩形横截面示意图。

图5是本发明的用于充电的对准系统的凸起伸入凹槽中的圆形横截面示意图。

图6为本发明的发射线圈和接收线圈的整体结构图。

图7为本发明的服务器机柜的示意图。

图8为本发明的柜体与腔道的结构示意图。

图9为本发明的盒体的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。

根据附图1-图9可知，本实施例的用于充电的对准系统，包括智能小车、发射线圈1及接收线圈2，所述发射线圈1及接收线圈2均为空心线圈；

所述发射线圈1的顶壁上设置着线圈绕组构成的凸起3；

所述接收线圈2的底壁上也设置着线圈绕组，该线圈绕组的内部构成凹槽4；

所述凸起3为若干个，所述凹槽4为若干个，所述凸起3与所述凹槽4数量一致且所述凸起3与所述凹槽4一一对应；

每个所述凸起3能够伸进其对应的那个凹槽4中并且所述凸起3的外壁与所述凹槽4的内壁相贴合；

在所述发射线圈1与所述接收线圈2正对的条件下，每个所述凸起3与其对应的那个凹槽4也处于正对的状态；

所述接收线圈2设置在电动汽车的底盘上，所述接收线圈2的外侧放置了传感器的环状反光板14，用于反射传感器发出的光信号；

所述智能小车包括遥控器和车体，所述车体为中空长方体状或中空圆柱状，所述车体前端安装有超声波传感器模块，所述车体上还设置有控制模块；所述遥控器包括单片机、按键阵、显示模块、无线收发模块和电源模块，所述按键阵、显示模块、无线收发模块和电源模块分别与所述单片机连接；所述控制模块包括单片机、舵机、稳压模块、电机驱动模块、无线收发模块和电源模块，所述电源模块分别连接有所述稳压模块和所述舵机，所述稳压模块分别连接有所述超声波传感器模块和所述单片机，所述控制模块的单片机上连接有所述舵机、电机驱动模块、无线收发模块、超声波传感器模块和所述四个传感器；

单片机选用ti公司的tm4c123g作主控单片机。

显示模块采用lcd显示屏，用于显示当前智能小车的速度，转向以及前进方向等信息，还包含小车点阵显示模型。

遥控器的无线收发模块采用nrf24l01+单片无线收发器芯片，四轮车架上的无线收发模块也采用与该单片无线收发器芯片配对使用的nrf24l01+芯片；采用直流3.3v到5v供电，sck接口接单片机的ssi时钟接口，miso端口接单片机ssi的ssrx端口，miso端口接单片机ssi的sstx端口，ce端口和csn端口分别与单片机的i/o口连接。

超声波传感器模块选用hc-sr04超声波测距模块，可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路；用于监测智能小车车体到前方障碍物的距离，采用直流+5v供电，trig端口和echo端口分别和单片机i/o接口连接。

稳压模块采用三端稳压集成电路lm7805，用于降压和稳压；input端可输入+5v到+36v直流电压，gnd端接地，output接输出，采用从电源模块输入+12v直流电压，+5v输出给单片机和超声波传感器供电。

后轮驱动电路采用l298n电机驱动器，采用双桥驱动，直流12v供电，使能接高电平，in1、in3分别接单片机输出的pwm波，in2、in4接地或置低，out1、out2接后轮左方电机，out3、out4接后轮右方电机，l298n模块可增大单片机端口的驱动电流。

直流电机直接与后轮相连作为智能小车动力，舵机与前轮相连用于智能小车方向控制。

遥控器上装有按键阵用于人为控制输入，配有lcd屏幕实时显示参数，采用无线收发模块nrf24l01+实现遥控器与智能小车间的通信，硬件系统采用ti公司的tm4c123g单片机做主控，智能小车采用l298n电机驱动器驱动直流电机作为后轮驱动装置，舵机控制前轮转向以控制方向的模式，通过nrf24l01+将来自遥控器发出的指令传送给单片机以控制智能小车的运动；智能小车前端安装有hc-sr04超声波测距模块，它具有非接触式距离感测功能，可将测量到的智能小车车体与前方障碍物的距离返回给单片机tm4c123g，使之作出应急处理，如果该距离小于预警距离，智能小车即由遥控模式自动转为制动模式，单片机tm4c123g发出指令l298n停止驱动直流电机，禁止智能小车再前进；当智能小车后退至安全距离后可自动恢复到遥控模式，既能实现远距离控制又能在手动操作的同时进行自动距离控制，从而有效地防止了由于操作不当引起的撞击。

智能小车在行驶过程中接受遥控器的控制，两者之间通过无线收发模块进行通信，智能小车采用直流电机驱动后轮，舵机控制前轮转向的模式，可由遥控器上按键阵指挥智能小车前进、后退、停车、左转、右转，其状态可从显示屏上观察；当行进过程中遇到障碍物时，由智能小车前端安装的超声波传感器模块测距，并将障碍物距离的数据返回给单片机，如果小于设置的危险距离，单片机控制直流电机停止驱动，紧急刹车，同时发出声光提示警报，从而实现手动操控的同时自动避障，能够成功防止由操作不当造成的前方撞击。

采用后轮驱动，前轮转向的模式，可在行驶过程中灵活转向；通过安装超声波传感器模块测距，可以在手动操控的同时自动避障，能够成功防止由操作不当造成的前方撞击，并且能够在lcd屏幕实时显示参数。

所述发射线圈1上设置有四个传感器(9-12)；四个传感器(9-12)位于发射线圈1与以发射线圈的中心点为坐标原点的x轴方向和以发射线圈的中心点为坐标原点的y轴方向的交叉点外侧；

所述车体的上表面与升降平台201的下表面相连接，所述升降平台能够在驱动电机的驱动下升降。

这样针对电动汽车在停车状态下充电时，由于停车位置偏差接收线圈2与发射线圈1产生一定的错位，导致接收线圈不在最佳工作状态位置，影响系统的传输效率。在电动汽车需要无线充电时，智能小车在行驶过程中接受遥控器的控制，两者之间通过无线收发模块进行通信，智能小车采用直流电机驱动后轮，舵机控制前轮转向的模式，可由遥控器上按键阵指挥智能小车前进、后退、停车、左转、右转，其状态可从显示屏上观察，这样把智能小车送入需要无线充电的电动汽车的下方，再通过自动调整发射线圈位置，最终使发射线圈与接收线圈刚好正对。具来说，是当电动汽车进行停车操作时，遥控小车送入需要无线充电的电动汽车的下方后，遥控器的单片机发出自行调整指令给控制模块的单片机，这样控制模块的单片机通过所述四个传感器(9-12)的实时信号变化来分析判断最终停车位置处发射线圈1与接收线圈2的相对位置关系，然后发出指令给舵机控制前轮转向和直流电机运动，让置于升降平台上的发射线圈1在智能小车带动下进行前进、后退、停车、左转或者右转移动，最终四个传感器(9-12)同时接收信号即完成目标，此时两个线圈处于正对位置。

通过四个光电传感器来定位接收线圈相对发射线圈的位置，并分析发出指令给舵机控制前轮转向和直流电机运动，让置于升降平台上的发射线圈1在智能小车带动下进行前进、后退、停车、左转或者右转移动。

四个传感器(9-12)位于发射线圈1与以发射线圈的中心点为坐标原点的x轴方向和以发射线圈的中心点为坐标原点的y轴方向的交叉点外侧，相对应地，接收线圈5的外侧也放置了传感器的环状反光板4，用于反射传感器发出的光信号。并通过这些信号的变化来判定线圈位置，给舵机控制前轮转向和直流电机运动，让置于升降平台上的发射线圈1在智能小车带动下进行前进、后退、停车、左转或者右转移动。显然，传感器件的安装位置有相当大的可选择余地，例如将传感发射元件设置在接收线圈附近，而将传感感知(或反射)元件设置在发射线圈附近。传感器件类型可考虑光、磁、射频等传感类型。

电动汽车停车时四个传感器与反光板从俯视角度看的相对位置关系；这里提出一个随机的一种位置情况，主要是用来说明装置自动调整的步骤流程。四个传感器(9-12)通过反光板14来获得反馈信号，并通过传感器之间的信号变化来分析得到线圈之间的相对位置变化，智能小车移动发射线圈6。在停车过程中，12号传感器会得到一个信号变化，而其它三个没有变化，由此可知道传感器与反光板的位置关系。然后四个传感器随着升降平台一起向左移动直到9号传感器得到信号停止，在此过程中4号和9号传感器都出现信号的变化；分别根据4号和9号传感器获得信号的时间间隔确定这段时间内位移l。再向右移动l/2距离，然后向上移动直到四个传感器都获得信号时停止，此时接收线圈与发射线圈正对。

在两个线圈处于正对位置后，接着通过驱动电机驱动升降平台201升降，而升降平台201的上表面上安装有距离感应器，距离感应器用于感应升降平台201的上表面与电动汽车的底盘之间的距离，并控制驱动电机驱动升降平台20进行升降，以调整升降平台201的上表面与电动汽车的底盘之间的距离，直到使每个凸起3伸进其对应的那个凹槽4直至所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小为无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求为止，然后发射线圈通过逆变作用产生高频交变磁场，而接收线圈通过磁耦合谐振原理，当与发射端取得相同的共振频率时，实现最大的能量交换。

所述凸起3和凹槽4分别均匀分布在所述发射线圈1的顶壁和所述接收线圈2的底壁上。

所述凸起3的横截面形状为圆形、矩形、三角形或者弧状，所述凹槽4的形状为圆形、矩形、三角形或者弧状。

所述凸起3与所述发射线圈1的顶壁一体化连接。

所述凸起3能够为所述凹槽4而替代，这样所述凹槽4也为所述凸起3所替代。

在所述凸起3伸进其对应的凹槽4后，所述发射线圈1及接收线圈2之间的间隔大小能保持为无线充电时所述发射线圈1及接收线圈2之间应该保持的最小的绝缘要求。

所述四个传感器均为光电传感器。

所述升降平台的上表面上安装有距离感应器，所述距离感应器用于感应所述升降平台的上表面与所述电动汽车的底盘之间的距离，并控制所述驱动电机驱动所述升降平台进行升降，以调整所述升降平台的上表面与所述电动汽车的底盘之间的距离。

另外为了实时掌握和备份停车场现场的情况，给所述电动汽车的驾驶员配置了手机，能够在停车场对用于充电的对准系统进行拍照获取图片，而手机通过网络与云服务器相互连接通信，这样手机就能把获取的图片作为需要备份的数据而将该需要备份的数据打包为数据包，并根据tcp/ip协议将数据包发送至云服务器；为了防护云服务器，所述云服务器设置在服务器机柜中，服务器机柜为长方体结构，然而现有推出的服务器机柜在工作期间，不利于对服务器机柜执行去湿制冷，也就不利于工作者运用，所以亦减弱了服务器机柜的采用效果，也就让云服务器的运行效果受到不利的影响。

给所述电动汽车的驾驶员配置了手机，能够在停车场对用于充电的对准系统进行拍照获取图片，而手机通过网络与云服务器相互连接通信，这样手机就能把获取的图片作为需要备份的数据而将该需要备份的数据打包为数据包，并根据tcp/ip协议将数据包发送至云服务器，所述云服务器设置在服务器机柜中，所述服务器机柜的柜体为长方体结构，所述服务器机柜包括长方体状撑持板e1，所述长方体状撑持板e1的上壁面焊接着所述柜体e2，所述柜体e2的前壁面经由铰链铰接着盖板a7，所述盖板a7的前壁面焊接着拉柄a8，所述柜体e2的上壁面焊接着长方体状遮蔽板e3，柜体e2的两边都相通有圆柱状腔道e4，所述柜体e2的中空内部的底部表面焊接着长方体状盒体e5，所述柜体e2的两边都设有贯通槽e6，所述贯通槽e6的里面填充着带有筛孔的第一筛板a9。所述第一筛板a9用来筛除颗粒物杂质。

所述带有筛孔的第一筛板a9为一对筛孔大小有差异的筛板组成。

所述长方体状撑持板e1的下壁面焊接着长方体状连接柱a4，所述长方体状连接柱a4的下壁面焊接着长方体状连接片a5，条状定位条a6自上而下透过所述长方体状连接片a5并同所述长方体状连接片a5相过盈配合。所述条状定位条a6的下部伸进地表之中嵌牢。

所述圆柱状腔道e4的中空内部的上壁面与下壁面都设有片状活性炭片e7，所述圆柱状腔道e4的中空内部的上壁面和下壁面并接近柜体e2的一边设有带有筛孔的第二筛板e8，所述圆柱状腔道e4的中空内部的上壁面与下壁面并处在片状活性炭片e7与带有筛孔的第二筛板e8间都设有冷气机e9，盒体e5的中空区域的下壁面设有干燥器a0，盒体e5的中空区域的下壁面并处在干燥器a0的两边都设有马达a1。

所述马达a1的个数为一对，而所述一对马达a1镜像排列在所述盒体e5的中空内部的下壁面的两边，所述马达a1的转子连接有转杆，所述转杆的外壁面设有翅片a2，所述盒体e5的上壁面设有第三筛板a3，所述冷气机e9、干燥器a0与马达a1都同服务器机柜之外的电源电连接。

当使用时，导通电源，启动冷气机e9、干燥器a0与马达a1运行，冷气机e9执行制冷，马达a1运行带动翅片a2旋动，改善气体流动，以此实施制冷，而干燥器a0执行除湿。

总之，经由对盒体e5与圆柱状腔道e4的改善，在片状活性炭片e7、带有筛孔的第二筛板e8、冷气机e9、干燥器a0、马达a1、翅片a2与第三筛板a3的运行下，达到了方便对服务器机柜实现制冷除湿的目的，亦有利于增强服务器机柜的使用效果，避免了让云服务器的运行效果受到不利的影响。

还有就是经由对贯通槽e6和带有筛孔的第一筛板a9的设置，达成了避免颗粒物杂质进至柜体e2里面的目的，也就确保服务器机柜的洁净，有利于增强服务器机柜的使用效果。

以上以附图说明的方式对本发明作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。