一种应用于无线充电的异物清除系统的制作方法

本实用新型属于无线充电领域，特别涉及一种异物清除系统及其控制方法。

背景技术：

电动汽车(EV)是近年来兴起的新能源汽车的代表，具有绿色环保无污染、使用方便零排放等优点。电动汽车依靠车载电池组提供动力，车载电池组需要频繁充电来保证电量充足。目前主要充电方式是充电桩等有线充电。这种充电方式存在插电容易产生火花、磨损，不够安全，不易维护等缺点。无线电能传输技术的出现摆脱了电动汽车对导线的依赖，可以有效克服上述缺点，同时具有操作方便，受环境制约小等优点，使得电动汽车无线充电成为当前研究的热门方向。但是，电动汽车在进行无线充电时，发射线盘与接收线盘之间气隙里存在强大的电磁场，如果充电过程中该气隙之间存在异物，则可能引发安全隐患，不利于安全充电，比如存在金属异物混入磁场耦合区，由于涡流效应导致金属急剧升温，存在安全隐患，比如存在活体生物异物时，则活体生物会因电磁场而产生不适反应，甚至可能造成一定程度上的伤害。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种应用于无线充电的异物清除系统，本案由此产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种应用于无线充电的异物清除系统，用以解决当电动汽车进行无线充电时，如何自动检测并清除无线充电发射装置表面的异物的问题，以保证无线充电的安全性。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种应用于无线充电的异物清除系统，包括无线充电接收装置、无线充电发射装置、基座、第一异物清除装置、第二异物清除装置；所述无线充电接收装置安装于电动汽车车体底部，所述无线充电接收装置包括无线充电接收控制模块和接收线盘，所述无线充电接收控制模块分别与电动汽车的动力电池、接收线盘电性连接；电动汽车车体底部设置有异物检测模块，所述异物检测模块与所述无线充电接收装置通讯连接；所述无线充电发射装置包括无线充电发射控制模块和发射线盘，所述发射线盘与所述接收线盘建立电磁场，所述发射线盘设有一利兹线接口，所述无线充电发射控制模块与所述发射线盘通过利兹引线插入所述利兹线接口电性连接；所述第一异物清除装置设有一滚珠丝杆组件、毛刷及第一电机，所述滚珠丝杆组件包括丝杆轴、丝杠支撑侧支座、滚珠丝杆螺母及丝杆固定侧支座，所述丝杆轴的一端与所述丝杠支撑侧支座轴承连接；所述丝杆轴的另一端与所述丝杆固定侧支座轴承连接，并穿过与之相连接的丝杆固定侧支座，通过联轴器同第一电机的电机轴相连接；所述丝杠支撑侧支座和丝杆固定侧支座通过螺丝固定安装于所述基座上；所述滚珠丝杆螺母上设置滑块座，所述滑块座上设置有一通孔；所述毛刷由毛刷头和毛刷杆组成，所述毛刷通过毛刷杆穿过所述滑块座的通孔与所述滑块座固定连接；所述发射线盘放置于所述滚珠丝杆组件的一侧，并与所述毛刷头面接触；所述滚珠丝杆螺母相对所述丝杆轴移动带动所述滑块座及毛刷相对所述发射线盘滑动；

所述第二异物清除装置设于所述发射线盘的另一侧，第二异物清除装置包括一水平横向导轨、一水平纵向导轨、一横向平移机构和一滑块，所述水平横向导轨一端与水平纵向导轨连接形成导轨交叉空腔，所述导轨交叉空腔内置有第一气缸驱动组件和第二气缸驱动组件，所述第一气缸驱动组件和第二气缸驱动组件均包括一气缸本体、一活塞件和一连接件；所述滑块通过第一气缸驱动组件的连接件与第一气缸驱动组件的活塞件连接，所述横向平移机构通过第二气缸驱动组件的连接件与第二气缸驱动组件的活塞件连接，导轨的交叉位置为所述滑块的原点位置，所述横向平移机构对应安装于所述导轨交叉空腔；所述滑块上方通过螺栓安装有导向轮，所述滑块通过所述导向轮嵌入所述水平纵向导轨，所述滑块下方固定连接有一推斗，所述推斗下表面与所述发射线盘上表面在同一水平面；

所述基座外围设置有一电路板，所述电路板上集成有电源模块和主控模块，所述电源模块分别与所述无线充电发射装置、第一电机、主控模块电性连接，并外接市电；所述主控模块分别与所述第一电机、第一气缸驱动组件、第二气缸驱动组件、无线充电发射装置电性连接；无线充电接收装置与无线充电发射装置建立电磁场及通讯连接。

优选地，所述毛刷头的长度大于所述发射线盘的长度且所述丝杆轴的长度大于发射线盘的宽度；或所述毛刷头的长度大于所述发射线盘的宽度，且所述丝杆轴的长度大于发射线盘的长度。

优选地，所述第一电机为伺服电机。

优选地，所述异物检测模块包括图像采集设备。

优选地，所述第一电机与所述联轴器之间穿设有一减速机，所述减速机固定在第一电机轴承的输出端。

优选地，所述水平横向导轨的长度大于所述发射线盘的长度，且所述水平纵向导轨的长度大于发射线盘的宽度。

一种应用于无线充电的异物清除系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S01、当用户发出电动汽车的无线充电请求时，无线充电发射装置启动无线充电、无线充电接收装置启动无线充电；

步骤S02、无线充电接收装置驱动图像采集设备进行异物检测；

步骤S03、无线充电接收装置判断是否检测到异物，如判断未检测到异物则系统进入其他充电准备阶段；如判断检测到异物，则无线充电接收装置向无线充电发射装置发送第一异物清除请求信号；

步骤S04、无线充电发射装置判断是否收到第一异物清除请求信号，如判断未收到第一异物清除请求信号则重新执行步骤S04；如判断已收到第一异物清除请求信号则进入下述步骤；

步骤S05、无线充电发射装置驱动第一异物清除装置，进行异物清除；

步骤S06、无线充电发射装置进行第一异物清除装置复位，并向无线充电接收装置发送第一清除结束信号；

步骤S07、无线充电接收装置判断是否收到第一清除结束信号，如判断未收到第一清除结束信号则重新执行步骤S07；如判断已收到第一清除结束信号则进入下述步骤；

步骤S08、无线充电接收装置驱动图像采集设备进行异物检测；

步骤S09、无线充电接收装置判断是否检测到异物，如判断未检测到异物则系统进入其他充电准备阶段；如判断检测到异物，则无线充电接收装置向无线充电发射装置发送第二异物清除请求信号及采集异物的定位信息，所述定位信息包括异物与所述水平横向导轨的垂直距离Y；

步骤S10、无线充电发射装置判断是否收到第二异物清除请求信号及异物的定位信息；如判断未收到第二异物清除请求信号及异物的定位信息，则则重新执行步骤S10；如判断已收到第二异物清除请求信号及异物的定位信息，则进入下述步骤；

步骤S11、无线充电发射装置驱动第二异物清除装置，进行异物清除；

步骤S12、无线充电发射装置进行第二异物清除装置复位，并向无线充电接收装置发送第二清除结束信号；

步骤S13、无线充电接收装置判断是否收到第二清除结束信号，如判断为收到第二清除结束信号则重新执行步骤S12；如判断已收到第二清除结束信号则进入下述步骤；

步骤S14、无线充电接收装置驱动图像采集设备进行异物检测；

步骤S15、无线充电接收装置判断是否检测到异物，如判断未检测到异物则系统进入其他充电准备阶段；如判断检测到异物，则报警提示工作人员。

优选地，所述步骤S05包括：所述主控模块驱动第一电机转动，所述滚珠丝杆螺母相对所述丝杆轴移动带动所述毛刷相对所述发射线盘滑动清扫。

优选地，所述步骤S11包括：无线充电发射装置根据异物的定位信息，驱动所述滑块沿水平纵向导轨的滑动距离为Y，其次，驱动所述横向平移机构带动水平纵向导轨横向平移至所述水平横向导轨的末端。

当用户发出电动汽车的无线充电请求时，无线充电发射装置启动无线充电、无线充电接收装置启动无线充电，首先，无线充电接收装置驱动图像采集设备进行异物检测，如检测到异物，无线充电接收装置向无线充电发射装置发送第一异物清除信号，则无线充电发射装置驱动第一异物清除装置，主控模块驱动第一电机转动，此时，所述滚珠丝杆螺母相对所述丝杆轴移动带动所述滑块座及毛刷相对所述发射线盘滑动，进行异物的初步清除后，第一异物清除装置复位；其次，无线充电接收装置重新驱动图像采集设备进行异物检测及定位，所述定位信息包括异物与所述水平横向导轨的垂直距离Y，如仍检测到异物，则判定为重量型异物，无线充电接收装置向无线充电发射装置发送第二异物清除信号，无线充电发射装置驱动第二异物清除装置，进行异物的再次清除，具体为：无线充电发射装置根据异物的定位信息，先驱动所述滑块沿水平纵向导轨的滑动距离为Y，然后驱动所述横向平移机构带动水平纵向导轨横向平移至所述水平横向导轨的末端，所述水平纵向导轨带动所述滑块及推斗相对所述水平横向导轨横向平移至末端，发射线盘上的异物在推斗的平移推动下，最终跌落至发射线盘外围，从而达到清除异物的目的。如最终，第二异物清除装置仍未将异物清除，则报警提示工作人员。

本实用新型不仅可以实现自动检测异物的目的，而且通过将第一异物清除装置和第二异物清除装置配合使用，第一异物清除装置进行发射线盘表面的轻浮异物的清扫，第二异物清除装置进行发射线盘表面的重量型异物的清除，实现异物的二次清除，双重保证无线充电正常运行，增大系统的稳定性；同时，所述第一电机与所述联轴器之间穿设有一减速机，进一步保证第一电机的传动动作稳定，使所述滚珠丝杆组件稳定运行。

附图说明

图1是本实用新型结构左右二等角轴视图；

图2是本实用新型的系统框图；

图3是本实用新型的控制流程图；

图4是本实用新型的第一气缸驱动组件结构示意图；

图5是本实用新型的第二气缸驱动组件结构示意图。

图中符号说明：1、发射线盘，2、基座，3、滚珠丝杆组件，4、丝杆轴， 5、丝杠支撑侧支座，6、滚珠丝杆螺母，7、丝杆固定侧支座，8、滑块座，9、毛刷头，10、毛刷杆，11、第一电机，12、联轴器，13、减速机，14、利兹线接口，15、水平横向导轨，16、水平纵向导轨，17、推斗，18、滑块，19、横向平移机构，20、第一气缸驱动组件，20-1、气缸本体，20-2、活塞件， 20-3、连接件，21、第二气缸驱动组件，21-1、气缸本体，21-2、活塞件， 21-3、连接件。

具体实施方式

如图1、图2、图4、图5所示，一种应用于无线充电的异物清除系统，包括无线充电接收装置、无线充电发射装置、基座2、第一异物清除装置、第二异物清除装置；无线充电接收装置安装于电动汽车车体底部，无线充电接收装置包括无线充电接收控制模块和接收线盘，无线充电接收控制模块分别与电动汽车的动力电池、接收线盘电性连接；电动汽车车体底部设置有异物检测模块，异物检测模块与无线充电接收装置通讯连接；无线充电发射装置包括无线充电发射控制模块和发射线盘1，发射线盘1与接收线盘建立电磁场，发射线盘1设有一利兹线接口14，无线充电发射控制模块与发射线盘 1通过利兹引线插入利兹线接口14电性连接；第一异物清除装置设有一滚珠丝杆组件3、毛刷及第一电机11，滚珠丝杆组件3包括丝杆轴4、丝杠支撑侧支座5、滚珠丝杆螺母6及丝杆固定侧支座7，丝杆轴4的一端与丝杠支撑侧支座5轴承连接；丝杆轴4的另一端与丝杆固定侧支座7轴承连接，并穿过与之相连接的丝杆固定侧支座7，通过联轴器12同第一电机11的电机轴相连接；丝杠支撑侧支座5和丝杆固定侧支座7通过螺丝固定安装于基座2 上；滚珠丝杆螺母6上设置滑块座8，滑块座8上设置有一通孔；毛刷由毛刷头9和毛刷杆10组成，毛刷通过毛刷杆10穿过滑块座8的通孔与滑块座8 固定连接；发射线盘1放置于滚珠丝杆组件3的一侧，并与毛刷头9面接触；滚珠丝杆螺母6相对丝杆轴4移动带动滑块座8及毛刷相对发射线盘1滑动；

第二异物清除装置设于发射线盘1的另一侧，第二异物清除装置包括一水平横向导轨15、一水平纵向导轨16、一横向平移机构19和一滑块18，水平横向导轨15一端与水平纵向导轨16连接形成导轨交叉空腔，导轨交叉空腔内置有第一气缸驱动组件20和第二气缸驱动组件21，所述第一气缸驱动组件20和第二气缸驱动组件21均包括一气缸本体、一活塞件和一连接件；所述滑块18通过第一气缸驱动组件20的连接件20-3与第一气缸驱动组件 20的活塞件20-2连接，所述横向平移机构19通过第二气缸驱动组件21的连接件21-3与第二气缸驱动组件21的活塞件21-2连接；导轨的交叉位置为滑块18的原点位置，横向平移机构19对应安装于导轨交叉空腔；滑块18 上方通过螺栓安装有导向轮，滑块18通过导向轮嵌入水平纵向导轨16，滑块18下方固定连接有一推斗17，推斗17下表面与发射线盘1上表面在同一水平面；

基座2外围设置有一电路板，电路板上集成有电源模块和主控模块，电源模块分别与无线充电发射装置、第一电机11、主控模块电性连接，并外接市电；主控模块分别与第一电机11、第一气缸驱动组件20、第二气缸驱动组件21、无线充电发射装置电性连接；无线充电接收装置与无线充电发射装置建立电磁场及通讯连接。

毛刷头9的长度大于发射线盘1的长度且丝杆轴4的长度大于发射线盘 1的宽度；或毛刷头9的长度大于发射线盘1的宽度，且丝杆轴4的长度大于发射线盘1的长度。

第一电机11为伺服电机。

异物检测模块包括图像采集设备。

第一电机11与联轴器12之间穿设有一减速机13，减速机13固定在第一电机11轴承的输出端。

水平横向导轨15的长度大于发射线盘1的长度，且水平纵向导轨16的长度大于发射线盘1的宽度。

如图3所示，一种应用于无线充电的异物清除系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S01、无线充电发射装置启动无线充电、无线充电接收装置启动无线充电；

步骤S02、无线充电接收装置驱动图像采集设备进行异物检测；

步骤S03、无线充电接收装置判断是否检测到异物，如判断未检测到异物则系统进入其他充电准备阶段；如判断检测到异物，则无线充电接收装置向无线充电发射装置发送第一异物清除请求信号；

步骤S04、无线充电发射装置判断是否收到第一异物清除请求信号，如判断未收到第一异物清除请求信号则重新执行步骤S04；如判断已收到第一异物清除请求信号则进入下述步骤；

步骤S05、无线充电发射装置驱动第一异物清除装置，进行异物清除；

步骤S06、无线充电发射装置进行第一异物清除装置复位，并向无线充电接收装置发送第一清除结束信号；

步骤S07、无线充电接收装置判断是否收到第一清除结束信号，如判断未收到第一清除结束信号则重新执行步骤S07；如判断已收到第一清除结束信号则进入下述步骤；

步骤S08、无线充电接收装置驱动图像采集设备进行异物检测；

步骤S09、无线充电接收装置判断是否检测到异物，如判断未检测到异物则系统进入其他充电准备阶段；如判断检测到异物，则无线充电接收装置向无线充电发射装置发送第二异物清除请求信号及采集异物的定位信息，定位信息包括异物与水平横向导轨15的垂直距离Y；

步骤S10、无线充电发射装置判断是否收到第二异物清除请求信号及异物的定位信息；如判断未收到第二异物清除请求信号及异物的定位信息，则则重新执行步骤S10；如判断已收到第二异物清除请求信号及异物的定位信息，则进入下述步骤；

步骤S11、无线充电发射装置驱动第二异物清除装置，进行异物清除；

步骤S12、无线充电发射装置进行第二异物清除装置复位，并向无线充电接收装置发送第二清除结束信号；

步骤S13、无线充电接收装置判断是否收到第二清除结束信号，如判断为收到第二清除结束信号则重新执行步骤S12；如判断已收到第二清除结束信号则进入下述步骤；

步骤S14、无线充电接收装置驱动图像采集设备进行异物检测；

步骤S15、无线充电接收装置判断是否检测到异物，如判断未检测到异物则系统进入其他充电准备阶段；如判断检测到异物，则报警提示工作人员。

步骤S05包括：主控模块驱动第一电机11转动，滚珠丝杆螺母6相对丝杆轴4移动带动毛刷相对发射线盘1滑动清扫。

步骤S11包括：无线充电发射装置根据异物的定位信息，驱动滑块18沿水平纵向导轨16的滑动距离为Y，其次，驱动横向平移机构19带动水平纵向导轨16横向平移至水平横向导轨15的末端。

当用户发出电动汽车的无线充电请求时，无线充电发射装置启动无线充电、无线充电接收装置启动无线充电，首先，无线充电接收装置驱动图像采集设备进行异物检测，如检测到异物，无线充电接收装置向无线充电发射装置发送第一异物清除信号，则无线充电发射装置驱动第一异物清除装置，主控模块驱动第一电机11转动，此时，滚珠丝杆螺母6相对丝杆轴4移动带动滑块座8及毛刷相对发射线盘1滑动，进行异物的初步清除后，第一异物清除装置复位；其次，无线充电接收装置重新驱动图像采集设备进行异物检测及定位，定位信息包括异物与水平横向导轨15的垂直距离Y，如仍检测到异物，则判定为重量型异物，无线充电接收装置向无线充电发射装置发送第二异物清除信号，无线充电发射装置驱动第二异物清除装置，进行异物的再次清除，具体为：无线充电发射装置根据异物的定位信息，先驱动滑块18沿水平纵向导轨16的滑动距离为Y，然后驱动横向平移机构19带动水平纵向导轨16横向平移至水平横向导轨15的末端，水平纵向导轨16带动滑块18及推斗17相对水平横向导轨15横向平移至末端，发射线盘1上的异物在推斗 17的平移推动下，最终跌落至发射线盘1外围，从而达到清除异物的目的。如最终，第二异物清除装置仍未将异物清除，则报警提示工作人员。

本实施例不仅可以实现自动检测异物的目的，而且通过将第一异物清除装置和第二异物清除装置配合使用，第一异物清除装置进行发射线盘表面的轻浮异物的清扫，第二异物清除装置进行发射线盘表面的重量型异物的清除，实现异物的二次清除，双重保证无线充电正常运行，增大系统的稳定性；同时，所述第一电机与所述联轴器之间穿设有一减速机，进一步保证第一电机的传动动作稳定，使所述滚珠丝杆组件稳定运行。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。