本发明涉及无线充电领域,特别是一种具有位置检测功能的无线充电系统及其位置调整方法。
背景技术:
1、针对电动汽车无线充电系统ev-wpt接收端位置检测问题,国内外均对此进行过深入研究,并得到了许多的研究成果。按照检测方式的不同,大致可分为非磁场感应式和磁场感应式。非磁场感应式包含摄像头、rfid、uwb和wifi等,但wifi和uwb定位技术的对位精度较低,一般在10cm以上。摄像头和rfid定位技术能实现厘米级的对位精度,但摄像头定位受恶劣天气影响明显,同时两种技术的成本都较高并且实现的是汽车与标记物的定位,无法判断原副边磁耦合机构的对中情况。磁场感应式通过检测线圈感应磁场变化识别接收端位置的改变。检测线圈有两种不同的形式:一种是单独设计检测线圈,与系统耦合机构的线圈互不干扰;另一种是复用系统耦合机构的线圈作为检测线圈。
2、在ev-wpt系统中,需要磁场感应式技术检测接收端的位置,才能更好地保证功率和效率。在现有研究中接收端位置检测方法包括通过四个检测线圈对称地平放在耦合机构的四个角实现接收端的位置检测,以及通过正交线圈围绕在发射端耦合机构上实现接收端对中的判断;以及采用分时复用的方式在对位阶段用发射线圈检测接收线圈的位置;以及通过拓扑切换的方式在对位阶段采用补偿线圈判断接收端是否对中。但现有位置检测方法单独使用检测线圈会增加系统的成本和复杂度,而复用耦合机构的线圈作为检测线圈都存在只能检测单个方向或精度不高的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的就是提供一种具有位置检测功能的无线充电系统及其位置调整方法。用于解决现有位置检测方法单独使用检测线圈会增加系统的成本和复杂度,而复用耦合机构的线圈作为检测线圈都存在只能检测单个方向或精度不高的问题。
2、一种具有位置检测功能的无线充电系统,包括能量传输组件和信号传输组件,所述能量传输组件包括功率发射线圈lp、功率接收线圈ls和磁集成谐振线圈lf1,所述信号传输组件包括信号发射线圈ldp和信号接收线圈lds;
3、所述功率发射线圈lp、磁集成谐振线圈lf1和信号发射线圈ldp依次层叠设置,所述功率接收线圈ls和信号接收线圈lds层叠设置,位置检测时,所述磁集成谐振线圈lf1和信号接收线圈lds作为检测线圈分别检测x轴和y轴的位置偏移。
4、可选的,所述功率发射线圈lp和功率接收线圈ls均为q型线圈;
5、所述信号发射线圈ldp和信号接收线圈lds均为沿x轴对称的dd型线圈,所述磁集成谐振线圈lf1为沿y轴对称的dd型线圈。
6、可选的,所述能量传输组件还包括发射端传输电路和接收端传输电路;
7、所述发射端传输电路包括依次连接的直流电源udc、逆变电路和原边补偿电路,原边补偿电路的输出端与所述功率发射线圈lp连接;
8、所述接收端传输电路包括依次连接的副边补偿电路和整流滤波电路,所述副边补偿电路的输入端与所述功率接收线圈ls,所述整流滤波电路的输出端与负载rl连接。
9、可选的,所述原边补偿电路和副边补偿电路构成lcc-s谐振补偿网络。
10、可选的,所述发射端传输电路还包括用于控制所述磁集成谐振线圈lf1与所述原边补偿电路连通或断开的单刀双掷开关s;
11、所述单刀双掷开关s的输入端与所述逆变电路的一个输出端连接,所述单刀双掷开关s的一个控制端a与磁集成谐振线圈lf1的一端连接,所述单刀双掷开关s的另一个控制端b以及磁集成谐振线圈lf1的另一端均与原边补偿电路的一个输入端连接。
12、可选的,位置检测时,所述单刀双掷开关的输入端s与控制端b连通,所述磁集成谐振线圈lf1未接入原边补偿电路;
13、无线充电时,所述单刀双掷开关的输入端s与控制端a连通,所述磁集成谐振线圈lf1接入原边补偿电路。
14、可选的,所述信号传输组件还包括信号调制电路和信号调解与采集电路;
15、所述信号调制电路的输出端与所述信号发射线圈ldp连接,所述信号调解与采集电路的输入端与所述信号接收线圈lds连接。
16、一种具有位置检测功能的无线充电系统的位置调整方法,用于调整上述的具有位置检测功能的无线充电系统接收端的位置,具体步骤为:
17、s1:控制所述单刀双掷开关的输入端s与控制端b连通;
18、s2:采集信号接收线圈lds的感应电压,判断y轴方向上是否存在偏移,并调整接收端在y轴方向的位置;
19、s3:采集磁集成谐振线圈lf1的感应电压以及与逆变输出电压的相位差,判断x轴方向上是否存在偏移,并调整接收端在x轴方向的位置。
20、可选的,步骤s2中调整接收端在y轴方向的位置的具体方法为:
21、若信号接收线圈lds的感应电压大于0,则断定接收端在y轴方向存在偏移,调整接收端y方向的位置,并实时采集信号接收线圈lds的感应电压,直到信号接收线圈lds的感应电压等于0v,则y轴方向纠偏完成。
22、可选的,步骤s3中调整接收端在x轴方向的位置的具体方法为:
23、若磁集成谐振线圈lf1的感应电压大于0v时,则判定接收端在x轴方向上存在偏移,并根据相位差判定偏移方向;
24、根据偏移方向,调整接收端x方向的位置,并实时采集磁集成谐振线圈lf1的感应电压,直到磁集成谐振线圈lf1的感应电压等于0v,则x轴方向纠偏完成。
25、由于采用了上述技术方案,本发明具有如下的优点:
26、1、本申请在位置检测阶段,磁集成谐振线圈和信号接收线圈被重复使用,检测接收端在x轴和y轴上的对准状态,同时实现了两个方向位置的检测,通过线圈的复用降低了系统的复杂度,提高了线圈的利用率。
27、2、本申请通过采集磁集成谐振线圈和信号接收线圈的感应电压对x轴和y轴上是否发生偏移进行识别,并根据相位差对x轴上的偏移方向进行识别,并根据识别结果对接收端位置进行调整,接收端的对准精度高。
28、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
1.一种具有位置检测功能的无线充电系统,其特征在于,包括能量传输组件和信号传输组件,所述能量传输组件包括功率发射线圈lp、功率接收线圈ls和磁集成谐振线圈lf1,所述信号传输组件包括信号发射线圈ldp和信号接收线圈lds;
2.根据权利要求1所述的一种具有位置检测功能的无线充电系统,其特征在于,所述功率发射线圈lp和功率接收线圈ls均为q型线圈;
3.根据权利要求1所述的一种具有位置检测功能的无线充电系统,其特征在于,所述能量传输组件还包括发射端传输电路和接收端传输电路;
4.根据权利要求3所述的一种具有位置检测功能的无线充电系统,其特征在于,所述原边补偿电路和副边补偿电路构成lcc-s谐振补偿网络。
5.根据权利要求4所述的一种具有位置检测功能的无线充电系统,其特征在于,所述发射端传输电路还包括用于控制所述磁集成谐振线圈lf1与所述原边补偿电路连通或断开的单刀双掷开关s;
6.根据权利要求5所述的一种具有位置检测功能的无线充电系统,其特征在于,位置检测时,所述单刀双掷开关的输入端s与控制端b连通,所述磁集成谐振线圈lf1未接入原边补偿电路;
7.根据权利要求1所述的一种具有位置检测功能的无线充电系统,其特征在于,所述信号传输组件还包括信号调制电路和信号调解与采集电路;
8.一种具有位置检测功能的无线充电系统位置调整方法,其特征在于,用于调整根据权利要求1-7任一项所述的具有位置检测功能的无线充电系统接收端的位置,具体步骤为:
9.根据权利要求8所述的一种具有位置检测功能的无线充电系统位置调整方法,其特征在于,步骤s2中调整接收端在y轴方向的位置的具体方法为:
10.根据权利要求8所述的一种具有位置检测功能的无线充电系统位置调整方法,其特征在于,步骤s3中调整接收端在x轴方向的位置的具体方法为: