一種電動汽車無線充電定位對準裝置和控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線充電技術領域，具體的說，涉及一種電動汽車無線充電定位對準裝置和控制方法。
【背景技術】
[0002]在現代社會中，人們對環保和節約石化能源的意識不斷加強，電動汽車逐步替代傳統能源汽車的趨勢也愈加明顯。由于電動汽車的充電時間較長，一般慢充需要6-8個小時，并且需要駕駛人員自己操作充電的過程。由于電動汽車充電過程中存在高壓和大電流，對人身安全本身存在潛在的危險性。在陰雨天的戶外充電中，由于漏電可能導致的安全性問題則更加突出。另外，由于電動汽車的電池巡航里程還有限，因此充電的頻率較高，每次開始充電和充電完成都需要人為插拔充電插頭，這些都會使用戶感覺非常不方便。隨著電能無線傳輸技術的不斷發展成熟，無線充電系統能夠輸出的功率不斷提升，無線供電的效率也在不斷提高，相對于傳統有線供電來說，其便利性和安全性等優勢表現的越來越突出。因此，無線充電在電動汽車上的應用將會是未來的必然發展潮流和趨勢。
[0003]目前現有的電動汽車無線充電方案基本上都采用電磁感應方式，一般具有一個電能發射線圈和一個電能接收線圈。在能量傳輸過程中，發射線圈和接收線圈的相對距離和偏移都會對系統的傳輸效率產生一定的影響。電動汽車接收電能的線圈一般安裝在汽車的底部。且因不同車型地盤高度不一樣，接收線圈和發射線圈的相對位置也會存在偏差。當發射線圈和接收線圈中心位置相對對準時，整個無線電能傳輸系統可以獲得最大效率，這一點對于電動汽車等大功率無線電能傳輸系統的能效要求非常重要。
[0004]為了解決無線充電的對準問題，行業一般采用兩種方法:一是采用駕駛員通過泊車系統的幫助，使車上的接收線圈和地上的發射線圈對準。這種方法需要特殊的視覺對準系統，并且司機每次充電進行對準的行為也十分繁瑣，使用非常不方便，并且也增加了車輛本身的成本;另一種方法是增加發射端線圈的個數，發射端的線圈是多個線圈構成的線圈組，系統可以根據電動汽車的泊車位置，讓最靠近接收線圈的發射線圈工作，從而實現一定程度的對準。但是，這種方法需要大幅度增加線圈的個數，會導致成本急劇增加，并且由于線圈沒有覆蓋到的地方，還會有盲區存在，這種方法也存在相當的局限性。
[0005]且上述兩種對準方式均是將設置于車體底部的無線發射線圈與設置于地面上的無線發射線圈進行定位對準，通過控制無線發射線圈移動或無線發射線圈移動進行對向定位，該設置方式和對準方法亦是行業中慣用的手段。
[0006]如中國專利號CN104977944公開一種電動汽車無線充電發射接收自動對準系統，該對準系統的無線接收裝置設于電動汽車下部，無線發射裝置設于停車區域的地面，通過視覺圖像采集來進行定位，電機驅動裝置控制無線接收裝置左右移動，實現無線充電定位。但是，圖像采集定位方法需要有固定的參考點，對于電動汽車等車型尺寸和停放位置不固定的應用，這種方法在實現上還是具有很大的局限性。
[0007]又如中國專利號CN104701958公開的電動汽車自動無線充電收發系統，將無線發射線圈安裝于地面，無線接收線圈安裝車底，通過控制無線充電發射裝置的平面移動，實現發射線圈與接收線圈中心對齊。在此過程中，由于采用基于定位標簽反饋的脈沖信號來實現定位和對準，對準能夠實現的精度較低。另外，由于需要地面預留較大的空間，用于安裝發射線圈，且發射線圈安裝于地面上，容易被車輪碾壓破壞，不適于長期使用。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種電動汽車無線充電定位對準裝置和控制方法，將無線充電接收線圈安裝于車牌與車身之間，通過一種簡單的視覺識別方法，獲得無線發射線圈和無線接收線圈的位置信息并控制無線發射線圈移動實現對充電裝置的識別對準，提高了對準精確性和對準效率。
[0009]本發明的技術方案是:一種電動汽車無線充電定位對準裝置，該定位對準裝置包括無線接收裝置、無線發射裝置、橡膠定位器、攝像頭和微控制器MCU;無線接收裝置安裝于電動汽車前端車牌與車身之間;無線接收裝置包括無線接收線圈和接收線圈校準點Ps*;橡膠定位器安裝于電動汽車前輪停止處的地面;攝像頭固定于停車位中心線的前方，攝像頭對準無線接收裝置的無線接收線圈;無線發射裝置與微控制器MCU連接，無線發射裝置包括無線發射線圈和激光發射裝置，無線發射線圈與無線接收線圈對向安裝，激光發射裝置安裝于無線發射裝置與無線接收裝置相對處，激光發射裝置向無線接收裝置發射激光束的位置坐標為發射線圈校準點PSM，攝像頭捕捉發射線圈校準點PSM，將獲取的發射線圈校準點PSM和接收射線圈校準點PSfe的位置坐標交由微控制器MCU處理。
[0010]本發明還公開一種電動汽車無線充電定位對準控制方法，包括以下控制步驟:
[0011]步驟一:橡膠定位器確定無線接收裝置和無線發射裝置的充電距離；
[0012]步驟二:激光發射裝置向待充電電動汽車的無線接收線圈處發射激光束，攝像頭獲取發射線圈校準點xsm，imd和接收線圈校準點Ps*( xa1.yai)的位置坐標，并交由微控制器MCU處理；
[0013]步驟三:判斷發射線圈校準點Psm的坐標信息和接收線圈校準點Pftfe的坐標信息是否符合充電標準；
[0014]步驟四:若發射線圈校準點PSM的坐標信息與接收線圈校準點Pftfe的坐標信息符合坐標偏差要求，則開始對電動汽車充電；
[0015]步驟五:若發射線圈校準點PsiJ■的坐標信息與接收線圈校準點Pftfe的坐標信息不一致，則根據接收線圈校準點Ps*與發射線圈校準點PSM的坐標偏差，控制無線發射線圈移動相應的偏差坐標距尚，對電動汽車充電。
[0016]優選的是，所述步驟五中，若發射線圈校準點PSM的坐標信息與接收線圈校準點Pftfe的坐標信息不一致，則判斷接收線圈校準點Pftfe與發射線圈校準點Psw是否存在橫向坐標偏差；
[0017]若接收線圈校準點Pftfe與發射線圈校準點Ps射存在橫向坐標偏差，則控制無線發射線圈201左移或右移I X挪c-xs射I個坐標距離；
[0018]若接收線圈校準點Pftfe與發射線圈校準點Ps射不存在橫向坐標偏差，判斷接收線圈校準點Paft與發射線圈校準點Ps射是否存在縱向坐標偏差；
[0019]若接收線圈校準點Ps*與發射線圈校準點Psm不存在縱向坐標偏差，則開始對電動汽車充電；
[0020]若接收線圈校準點Pftfe與發射線圈校準點Ps射存在縱向坐標偏差，則控制無線發射線圈上移或下移II個坐標距離，對電動汽車充電。
[0021]優選的是，所述步驟五中，若發射線圈校準點Psm的坐標信息與接收線圈校準點Pftfe的坐標信息不一致，則判斷接收線圈校準點Pftfe與發射線圈校準點Psw是否存在縱向坐標偏差；
[0022]若接收線圈校準點Pftfe與發射線圈校準點Ps射存在縱向坐標偏差，則控制無線發射線圈上移或下移II個坐標距離；
[0023]若接收線圈校準點Ps*與發射線圈校準點Psm不存在縱向坐標偏差;判斷接收線圈校準點Paft與發射線圈校準點Ps射是否存在橫向坐標偏差；
[0024]若接收線圈校準點Ps*與發射線圈校準點Ps射存在橫向坐標偏差，則控制無線發射線圈左移或右移I xaft-x^ I個坐標距離，對電動汽車充電；
[0025]若接收線圈校準點Ps*與發射線圈校準點Ps射不存在橫向坐標偏差，則開始對電動汽車充電。
[0026]本發明與現有技術相比的有益效果為:
[0027]I)適用于各類型電動汽車定位對準充電，通過橡膠定位器對電動汽車無線充電距離進行定位，可以很容易實現充電距離的定位，將3D定位變為2D定位，降低了系統設計的復雜度和成本;通過攝像頭和激光束成像，采集無線發射線圈和無線接收線圈的2D位置信息，對電動汽車無線充電進行精細校準，提高了對準精確性和效率。
[0028]2)通過比較發射線圈校準點和接收線圈校準點的坐標位置，控制無線發射線圈進行二維位置調節，實現對電動汽車無線充電的精定位，避免多線圈成本高及存在對準盲區等問題；
[0029]3)將無線接收裝置安裝于電動汽車前端車牌與車身之間，一方面車牌區域的識別定位較容易；另一方面便于司機觀察與判斷充電狀況;避免對電動汽車底部改裝和加裝，同時可適用于不同底盤高度的電動汽車充電；
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明定位對準裝置結構示意圖(一)；
[0031 ]圖2為本發明定位對準裝置結構示意圖(二)；
[0032]圖3為停車位與攝像頭位置關系示意圖；
[0033]圖4為定位對準控制過程流程圖。
[0034]圖中，無線接收裝置I;無線發射裝置2;橡膠定位器3;攝像頭4;
[0035]無線接收線圈101;接收線圈校準點Pf娵；
[0036]無線發射線圈201;激光發射裝置202;發射線圈校準點P發射。
【具體實施方式】
[0037]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0038]實施例1
[0039]參見圖1?3，本發明公開一種電動汽車無線充電定位對準裝置，該定位對準裝置包括無線接收裝置1、無線發射裝置2、橡膠定位器3、攝像頭4和微控制器MCU。
[0040]無線接收裝置I包括無線接收線圈101和接收線圈校準點Pftfe。Pftfe—般可以是車牌自身表面的參考圓點標識，參考圓點標識一般用于交通高速攝像頭拍照對焦使用，無線接收線圈101的形狀與車牌形狀一致，便于改造和后裝。無線接收線圈101安裝于電動汽車前端與車牌之間位置，車牌材質采用非金屬材質。接收線圈校準點Ps*(x?fe，ys*)設置于車牌前端，用于作為無線接收線圈101位置校準的參考點。
[0041]橡膠定位器3安裝于電動汽車停車位前輪停止處的地面，橡膠定位器3—方面實現對電動汽車無線充電距離的精確定位，即當車體靠近無線發射裝置2時，通過橡膠定位器3限定無線發射裝置2與無線接收裝置I的距離，方便司機將車體停靠在距離無線發射裝置2前方指定位置處，另一方面可防止電動汽車撞擊充電粧，對無線充電裝置起到一定的保護作用。通過橡膠定位器對電動汽車無線充電距離進行定位，將3D定位變為2D定位，降低了系統設計的復雜度和成本。
[0042]參見圖3，攝像頭4固定于停車位中心線的前方，攝像頭4對準無線接收裝置I的無線接收線圈1，即攝像頭4對準電動汽車車牌，攝像頭4不隨無線接收裝置I和無線發射裝置2移動。
[0043]無線發射裝置2豎向安裝于充電粧上方，無線發射裝置2與微控制器MCU連接，無線發射裝置2包括無線發射線圈201和激光發射裝置202。
[0044]參見圖2，無線發射線圈201與無線接收線圈101對向安裝，激光發射裝置202安裝于無線發射裝置2