基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线能量传输领域，是一种基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法。
【背景技术】
[0002]定位技术在各种应用中显示出重要的意义，尤其是对于多目标无线充电系统和基于无线能量传输的分布式能量管理系统，供电线圈与能量接收器之间的相对位置会显著地影响能量传输的效率。现有定位技术如GPS、蓝牙、W1-F1.1Beacons等，也能够提供室内/室外的位置信息，但是这些技术通常需要增加额外的设备和通信协议。对于无线能量传输(WPT)系统而言，这将不可避免地增加系统的复杂性和维护成本。而且，这些技术都会受到无线能量传输(WPT)系统中高频感应电磁场的干扰。
【发明内容】
[0003]针对上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法，更加合适并利于方便可靠地自动为WPT系统获得能量接收器的位置信息，为改变供电线圈与能量接收器之间相对位置以优化能量传输的效果提供依据。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法，该方法是在无线能量传输系统中进行，无线能量传输系统中包括供电单元I与手机、平板电脑支持无线充电的能量接收器2，供电单元I是由多个供电线圈3排列组成的线圈阵列，无线能量传输时由电流传感器检测各个供电线圈3中的电流值，该方法包括以下步骤:
[0005]A):初步确定能量接收器2所处的范围
[0006]将供电单元I线圈阵列中的供电线圈3按照在线圈阵列中的坐标进行编号；
[0007]按照供电线圈3的电流值i的大小将供电线圈3进行降序排列，由位列第I的供电线圈A4的位置初步确定能量接收器2所处的范围，把位列第I的供电线圈A 4即电流值最大的供电线圈A 4在线圈阵列中的坐标，作为能量接收器2所在的位置坐标；
[0008]B):进一步确定能量接收器2所处的区域
[0009]由单个供电线圈3的电流值i与能量接收器2距各个线圈距离！■的1- r函数关系得到能量接收器2所在的圆周，圆周以供电线圈3中心为圆心，以由1- r函数关系得到的距离r为半径，能量接收器2就位于圆周上；
[0010]根据步骤A)线圈排序中位列第1、2、3的供电线圈A 4、供电线圈B 5、供电线圈C6的3个电流值ia、ib、i。，由1-r函数关系能够分别得到的3个圆周的半径ra 8、半径rb 9、半径r。10，分别以供电线圈A 4、供电线圈B 5、供电线圈C 6的中心为圆心，以半径ra 8、半径rb 9、半径r。10画出3个圆周，如果3个圆周交于同一点，这个点的位置就是能量接收器2的位置；
[0011]如果3个圆周不相交于同一个点，形成相互重叠的区域，3个圆周相互重叠的区域12就是能量接收器2所处的区域；
[0012]C):缩小能量接收器2的所处的区域面积直至满足预定定位面积的要求
[0013]如果3个圆周相互重叠的区域12的面积比预定的定位面积小，可以由供电线圈D7的电流值id由1-r函数关系得到供电线圈D 7与能量接收器2的距离rd 11，然后以供电线圈D 7的中心为圆心以rd 11为半径画出第4个圆。半径分别为半径1^ 8、半径rb 9、半径r。10、半径rd 11的4个圆相互重叠的区域13的面积小于步骤B)中由3个圆相互重叠的区域12的面积，将这个区域13的面积与预定的定位面积进行比较，如果仍然比预定的定位面积大，就按照步骤A)中的线圈排序，依据步骤B)中的方法添加位列第4之后的圆周，形成的重叠区域面积小于4个圆相互重叠区域13的面积，直至达到预定的定位面积要求。
[0014]D):得到能量接收器2所处的位置
[0015]步骤C)中直至满足预定的定位面积要求用到的圆相互重叠的区域就是能量接收器2的所处的位置，这个位置信息将为优化能量传输的效果提供依据。
[0016]本发明的效果是该方法中测量供电线圈电流值的电流传感器是无线能量传输系统原有的，电流传感器也不必置于无线能量传输的高频磁场中。而常用GPS、蓝牙、W1-Fi,iBeacons等定位技术需要增加额外设备与通信协议并且会受到无线能量传输(WPT)系统中高频电磁场的干扰。所以本定位方法与GPS、蓝牙、W1-F1、iBeacons等定位技术相比，简化了系统的设计，节约了 GPS、蓝牙、W1-F1、iBeacons等硬件设备所需成本，能够方便可靠地自动为WPT系统获得能量接收器的位置信息。
【附图说明】
[0017]图1是本发明无线能量传输系统的示例；
[0018]图2是本发明供电线圈电流i与能量接收器与线圈距离r的关系图；
[0019]图3(a)是3个圆周交于同一个点确定能量接收器位置的图示；
[0020]图3(b)是3个圆周相互重叠区域确定能量接收器位置的图示；
[0021]图4是4个圆周相互重叠区域确定能量接收器位置的图示；
[0022]图5是本发明系统实现自动定位的流程图。
[0023]图中:
[0024]1、供电单元2、能量接收器3、供电线圈4、供电线圈A
[0025]5、供电线圈B 6、供电线圈C 7、供电线圈D
[0026]8、半径1^ 9、半径 rb 10、半径 r。11、半径；rd
[0027]12、3个圆周相互重叠的区域13、4个圆周相互重叠的区域
【具体实施方式】
[0028]结合附图对本发明的基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法进行描述。
[0029]本发明的基于多供电线圈下无线能量传输系统的自动定位方法的设计思想是基于由电流传感器测量各个供电线圈中的电流值，由电流信息获得能量接收器的位置信息。对于一个完备的无线能量传输系统而言，电流传感器本身就是必需的，所以不会增加额外设备，而且电流传感器不必置于无线能量传输的高频磁场中，保证了定位的可靠性。本方法首先将各个供电线圈按照电流大小降序排列确定能量接收器的粗略位置，接着结合供电线圈电流和供电线圈与能量接收器的位置关系确定能量接收器所在的圆周，然后通过多个圆周相交围成的区域确定能量接收器的准确位置，并且通过增加圆周数提高定位的精度，最后确定能量接收器的位置，为优化能量传输的效果提供依据。
[0030]如图1所示是无线能量传输系统的示例，包括供电单元I与手机、平板电脑等支持无线充电的能量接收器2。供电单元I是由多个供电线圈3排列组成的线圈阵列。无线能量传输时由电流传感器检测各个供电线圈3中的电流值。
[0031]如图2所示是供电线圈电流i与能量接收器2距供电线圈3距离r的关系图。通过合理的设计供电线圈可以得到如图2所示的1-r关系，从而建立起i与r的函数关系。由单个供电线圈3的电流值i依据1-r函数关系得到能量接收器2所在的圆周，圆周以供电线圈3中心为圆心，以由1- r函数关系得到的半径r，能量接收器2就位于圆周上。根据i T的函数关系，改变供电线圈3与能量接收器2之间的距离r，依据1-r函数关系，能够改变供电线圈电流i。
[0032]图3 (a)是3个圆周交于同一个点确定能量接收器位置的图示；由供电线圈A 4、供电线圈B 5、供电线圈6的电流值ia、ib、i。，依据1-r函数关系可以分别得到的3个圆周半径的半径1^ 8、半径rb 9、半径r。10。分别以供电线圈A 4、供电线圈B 5、