一种电动汽车无线充电发射接收自动对准系统的制作方法
【专利说明】一种电动汽车无线充电发射接收自动对准系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种电动汽车用无线充电系统，具体涉及电动汽车无线充电系统中的发射模块和接收模块自动对准的系统。
【背景技术】
[0003]电动汽车以其节油、环保、高效率的优点，被世界各国科学家和工业界普遍认为是二十一世纪重要的清洁交通工具。其中，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。
[0004]现有的电动汽车充电站中，采用无线充电方式的电动汽车充电时，需要将布置于车底部无线接收板与布置于地面的无线发射板对准，才能保证充电效率的最大化。目前，现有的对准方式是司机控制汽车根据充电站的定位标志来定位对准，或者是根据车载电子指示系统的定位指令移动汽车或控制充电接收板对准无线发射板。无论采用上述哪种方式都是需要驾驶员的人工控制来实现无线发送接收板的对准，这个过程缓慢而低效。
[0005]为此，一篇申请号为201110276928.9的发明专利，公开了一种强电磁親合式电动汽车无线充电装置，其包括市电电源，初级整流滤波器，初级变换器，可分离电磁耦合器的原边线圈，可活动原边线圈支架，可分离电磁耦合器副边线圈，聚磁铁芯，可活动副边线圈支架，次级整流滤波器，充电控制器，蓄电池，电动汽车。把工频交流电输入到初级整流滤波器，从初级整流滤波器输出稳定的直流电，经初级变换器进行高频逆变变换后的高频交流电，该交流电输送至可分离电磁耦合器的原边线圈，可分离电磁耦合器的原边线圈内有聚磁铁芯，分离电磁耦合器的原边线圈通过可活动原边线圈支架可以上下移动与可分离电磁耦合器副边线圈通过可活动副边线圈支架上下移动发生强电磁耦合，这样实现高磁密度的能量传输。该专利采用的是分别能够上下移动的原边线圈装置和副边线圈装置，在移动汽车使车上的副边线圈正好对准到原边线圈上方后，两装置上下移动并将原副边线圈贴近来实现提供电能转换效率的目的；该专利方案的缺点是需要司机移动汽车以实现副边线圈正好对准在原边线圈上才能满足实现该专利目标的前提条件，并且该装置是上下移动，在充电结束后，需要一个时间来保证原边线圈和副边线圈回收到初始位置后汽车才可驶离，增加了汽车整个充电的过程程序和时间，并容易由于司机提早移动汽车而导致原副边线圈装置被刮蹭而损坏。
[0006]另有一篇申请号为201080058025.7的发明专利，公开了一种电动汽车用无线充电系统及充电方法，其充电系统包括:电力控制装置，其设置于无线充电所并控制所有无线电力传输装置；设置于停车区域的无线电力传输装置及地面近距离无线通讯模块；无线电力传输装置，其以多个数量设置于停车区域的地面、选择运行随电动汽车的充电信息对向的一部分无线传输面板；以及，在电动汽车的底部安装能够升降的多个无线传输面板，在电动汽车内具备无线电力接收机和无线充电终端及近距离无线通信模块和充电控制器，通过无线充电终端驾驶员的选择实现无线充电的最优化。该专利在车底部布置有多个接收线圈，当车停在充电车位上后由司机选择最优效果的接收板来实现最优化无线充电，该专利在发射机收装置最优定位实现上有以下确定，一是需要司机来人工选择合适的接收板来工作，二是在车底布置多个接收板成本昂贵。
[0007]另外一篇申请号为201310043965.4的发明专利，公开了一种电动汽车无线充电系统，解决了现有的原边线圈与副边线圈对接匹配难的问题。该电动汽车无线充电系统，包括无线发射板和无线接收板，还包括供电动汽车停泊的支撑平台和用于支撑无线发射板的支撑组件；无线接收板设置于电动汽车的底部且其接收面朝下底面；支撑组件和支撑平台之间至少设有能调节无线发射板高度的位置调节机构。可根据车辆位置快速调整无线发射板的高度，缩短无线发射板与无线接收板的距离，有效降低了由于车辆及无线发射板的位置引起的电量传输损耗，提升了能量传输效率，辐射也相应降低。该专利采用可移动的无线充电发射板来实现发射板与接收板的对准定位以实现提高无线充电传输效能，该专利的缺点是可移动的发射板需要在车位地面进行较大工作量的地面破土工程，并需要挖掘出足够其装置预埋的空间，如采用金属架结构作为支撑面则增加了整个系统的成本，且金属架结构支撑面也存在着金属对电磁波吸收发热的危险可能。
【发明内容】
[0008]因此，针对上述的问题，本发明提出一种电动汽车无线充电发射接收自动对准系统，采用无线电引导定位方式、通过控制步进电机定位系统驱动无线充电接收装置对准无线充电发射装置，无线电引导定位简单方便，配合图像识别定位技术定位准确而快速，并控制步进电机驱动系统可实现无线接收装置与无线充电发射装置的快速定位对准，提高无线充电速度，并解放了驾驶者，让电动汽车无线充电过程更加智能、方便和高效。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明所采用的思路是，该发射接收自动对准系统由图像识别自动定位装置和电机定位驱动装置构成，其中，电机定位驱动装置的实现是将无线充电接收装置固定于由步进电机驱动的横纵两条轨道移动系统上，采用无线电测距定位原理，无线接收装置上布置有无线电测距电路，而无线发射装置上的四角每个角上均有一个无线电测距应答点电路，当无线接收装置上的无线电测距电路发射测距无线电信号后，无线发射装置四个角上的应答电路均会发射回应信号，无线电测距电路根据接收到的应答信号时间长短来计算4个点的距离，根据四个定位点距离差来计算接收装置与发射装置的位差，进而根据位差来控制步进电机来实现接收装置与发射装置的精确定位。另外，为了加快定位速度，还同时采用图像识别定位技术来定位，具体是固定于无线充电接收装置上的图像识别自动定位装置根据其对无线充电发射装置的图像采样数据的识别分析计算出充电装置与发射装置的位差，根据位差数据来控制步进电机驱动无线充电接收装置的移动，来实现无线充电接收装置与无线充电发射装置的逐步对准。由于图像识别定位非常精确，而无线电定位技术非常迅速，因此可实现接收装置与发射装置的快速准确定位对准。
[0010]具体的，本发明的技术方案是，一种电动汽车无线充电发射接收自动对准系统，包括设于电动汽车下部的无线接收装置、设于停车区域的地面上的无线发射装置，无线接收装置和无线发射装置在一定距离内建立通讯连接，并自动开始无线电力传输；该自动对准系统还包括无线电定位装置和电机定位驱动装置；所述电机定位驱动装置设于电动汽车底部，且所述无线接收装置设于该电机定位驱动装置上，并在电机定位驱动装置的驱动下实现前后左右移动；所述无线电定位装置与电机定位驱动装置建立有线或者无线通讯连接，该无线电定位装置包括设于无线接收装置的无线电测距电路、设于无线发射装置上的无线电应答电路，无线电测距电路和无线电应答电路建立通讯连接，当无线接收装置上的无线电测距电路发射测距无线电信号后，无线发射装置的无线电应答电路发射回应信号，无线电测距电路根据接收到的应答信号时间长短来计算相应间距，根据该间距来计算无线接收装置与无线发射装置的位差，进而根据位差来控制所述电机定位驱动装置进行移动。
[0011]其中，为了保证定位精确，所述无线电应答电路至少设置4个，分别设于无线发射装置四个角的位置处。这样，当无线接收装置上的无线电测距电路发射测距无线电信号后，无线发射装置四个角上的无线电应答电路均会发射回应信号，无线电测距电路根据接收到的应答信号时间长短来计算4个点的距离，根据四个定位点距离差来计算无线接收装置与无线发射装置的位差，进而根据位差来控制电机定位驱动装置进行移动，来实现无线接收装置与无线发射装置的精确定位。
[0012]该自动对准系统还包括设于无线接收装置上的图像识别自动定位装置，所述图像识别自动定位装置与电机定位驱动装置建立有线或者无线通讯连接，该图像识别自动定位装置包括采集