基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统及方法与流程

本发明属于电动汽车无线充电，更具体地说，特别涉及基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统及方法。

背景技术：

1、近些年，随着电动汽车等新能源的发展，这种绿色，便利，安全的能源走进人们的视野。随着无线电能传输技术日益成熟的发展，为电动汽车无线充电技术提供了强有力的技术支撑。电动汽车无线电能传输系统的功率传输性能十分依赖于发射子线圈与接收线圈的相对位置。当二者的同轴时，接收线圈能够拾取到最多的能量，并且系统能够达到最高的传输效率，当发射子线圈与接收线圈的位置发生相对偏移时，其效率会发生明显下降。因此，为了保证系统的传输性能，在泊车的过程中，驾驶员需要知道当前车辆的具体信息，对当前车辆位置进行定位。

2、目前，适用于无线充电系统辅助定位的方式包括：gps定位、摄像头定位技术、激光定位技术、nfc定位技术、磁耦合位置检测技术等。基于光学，摄像头等定位方法虽然检测精度高，但受环境影响较大；nfc方法检测距离较近，不适用于电动汽车无线充电系统；基于gps的定位方法成本高。线圈也广泛的用于定位和电磁测量。依靠测量发送线圈和接收线圈的电磁参数检测偏移时，通过在拾取线圈上对称放置感应线圈，利用感应线圈在不同偏移位置下的感应电压差确定车辆偏移方向，并拟合感应电压值差值与位置的关系函数得出车辆当前位置。但非线性因素的引入，也会降低系统的定位精度。通过无线lc辅助线圈的感应时，辅助线圈通入不同的谐振频率，经过快速傅里叶变换计算其等效阻抗，借助阻抗虚部的峰值，判断车辆的具体位置。额外的线圈和电容组成测量电路增加了系统的尺寸，附加的开关会带来更高的传导损耗和更高的成本。

3、此外在充电端采用多个发射线圈多电动汽车进行充电时，发射线圈之间相互影响，势必会影响充电效率。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统及方法，通过四个单极性发射子线圈中增加解耦子线圈实现发射子线圈间的互相解耦，同时对角线圈之间的电流差值，确定车辆的具体位置，以解决背景技术中的技术问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统，发射端包括四个发射子线圈和四个解耦子线圈，所述四个发射子线圈均为平面线圈并按2×2阵列分布，所述四个解耦子线圈均为螺旋线圈并分别绕制在一个中空矩形磁芯的一条边上，每一个发射子线圈与对应一个解耦子线圈串联后作为一个发射单元连接在无线充电发射电路上，任意两个发射单元之间的总互感值为0。

3、作为本发明的优选技术方案，所述发射子线圈为矩形平面线圈，每个发射子线圈的尺寸和电流注入方向相同，相邻两个发射子线圈之间的互感值为负值。

4、作为本发明的优选技术方案，在所述四个发射子线圈的下方设置有平面磁芯。

5、作为本发明的优选技术方案，在所述平面磁芯的下方设置有金属屏蔽板。

6、作为本发明的优选技术方案，所述解耦子线圈的尺寸和电流注入方向相同，相邻两个解耦子线圈之间的互感值为正值。

7、作为本发明的优选技术方案，所述无线充电发射电路设置有4个无线充电发射子电路，每一个无线充电发射子电路连接对应一个发射单元中的发射子线圈和解耦子线圈。

8、作为本发明的优选技术方案，每一个无线充电发射子电路包括直流电源、逆变电路和原边补偿电路。

9、作为本发明的优选技术方案，在接收端设置有接收线圈和无线充电接收电路，所述接收线圈与四个发射子线圈的总尺寸相匹配，在每个发射子线圈上设置有电流检测电路，在发射端和接收端之间还设置有无线通信模块。

10、为了实现目的，本发明还提供一种基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测方法，其关键在于，通过检测四个发射子线圈中的电流值确定电动汽车的偏移位置。

11、作为本发明的优选技术方案，通过检测对角线上两个发射子线圈的电流值之和确定电动汽车的偏移位置。

12、本发明提供了基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统及方法，具备以下有益效果：

13、1、通过四个单极性发射子线圈中增加解耦子线圈实现发射子线圈间的互相解耦，使其在充电时各个发射子线圈之间相互影响较小，有利于更高效稳定地对电动汽车进行充电。

14、2、通过采集四个发射子线圈中对角线圈之间的电流值，确定车辆的具体位置，需要额外的辅助线圈，提高了系统的可靠性和经济性。

技术特征：

1.基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统，其特征在于：发射端包括四个发射子线圈和四个解耦子线圈，所述四个发射子线圈均为平面线圈并按2×2阵列分布，所述四个解耦子线圈均为螺旋线圈并分别绕制在一个中空矩形磁芯的一条边上，每一个发射子线圈与对应一个解耦子线圈串联后作为一个发射单元连接在无线充电发射电路上，任意两个发射单元之间的总互感值为0。

2.根据权利要求1所述的基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统，其特征在于：所述发射子线圈为矩形平面线圈，每个发射子线圈的尺寸和电流注入方向相同，相邻两个发射子线圈之间的互感值为负值。

3.根据权利要求2所述的基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统，其特征在于：在所述四个发射子线圈的下方设置有平面磁芯。

4.根据权利要求3所述的基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统，其特征在于：在所述平面磁芯的下方设置有金属屏蔽板。

5.根据权利要求1-4任一所述的基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统，其特征在于：所述解耦子线圈的尺寸和电流注入方向相同，相邻两个解耦子线圈之间的互感值为正值。

6.根据权利要求5所述的基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统，其特征在于：所述无线充电发射电路设置有4个无线充电发射子电路，每一个无线充电发射子电路连接对应一个发射单元中的发射子线圈和解耦子线圈。

7.根据权利要求6所述的基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统，其特征在于：每一个无线充电发射子电路包括直流电源、逆变电路和原边补偿电路。

8.根据权利要求6或7所述的基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统，其特征在于：在接收端设置有接收线圈和无线充电接收电路，所述接收线圈与四个发射子线圈的总尺寸相匹配，在每个发射子线圈上设置有电流检测电路，在发射端和接收端之间还设置有无线通信模块。

9.一种基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测方法，采用权利要求8所述的基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统，其特征在于：通过检测四个发射子线圈中的电流值确定电动汽车的偏移位置。

10.根据权利要求9所述的基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测方法，其特征在于：通过检测对角线上两个发射子线圈的电流值之和确定电动汽车的偏移位置。

技术总结
本发明公开了基于四线圈解耦的电动汽车无线充电位置检测系统及方法，属于电动汽车无线充电技术领域，发射端包括四个发射子线圈和四个解耦子线圈，四个发射子线圈均为平面线圈并按2×2阵列分布，四个解耦子线圈均为螺旋线圈并分别绕制在一个中空矩形磁芯的一条边上，每一个发射子线圈与对应一个解耦子线圈串联后作为一个发射单元连接在无线充电发射电路上，任意两个发射单元之间的总互感值为0，检测时通过接收线圈与发射子线圈之间位置变化，从而使其互感发生变化，进而使得发射子线圈电流变化，通过发射子线圈中对角线圈的电流值可以判断出电动汽车的位置，通过这种方法无需增加额外的辅助线圈，有效的降低了系统的成本，提高了可靠性。

技术研发人员：肖静,周柯,王智慧,龚文兰,陈秋睿,韩帅,吴晓锐,莫宇鸿,吴宁,陈绍南
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15