[发明专利]一种船舶无线充电系统谐振线圈自对准控制方法及装置

权利要求书

1.一种船舶无线充电系统谐振线圈自对准控制方法，其特征在于：利用基于线圈互感值估计的方法实现谐振线圈粗对准控制，在谐振线圈粗对准控制的基础上，利用四象限探测方法实现谐振线圈精对准控制，最终实现船舶无线充电系统谐振线圈的自对准控制；所述谐振线圈粗对准控制包括：S1、首先利用测量得到的系统发射端与接收端电压电流参数进行线圈互感值实时估计，通过线圈互感值的变化情况来判定系统线圈发生了偏移；S2、其次当位移发生后，通过依次调节控制系统接收端线圈水平方向和垂直方向的步进电机正转或反转，达到线圈对准的目的；S3、最后以实时测量估计的线圈互感值恢复原互感值为终止调节信号结束线圈粗对准控制；所述谐振线圈精对准控制包括：在系统发射端线圈底部安装光电探测器，在系统接收端线圈底部安装红外激光发射器，利用红外激光照射在光电探测器上的区域来反映线圈之间的偏移量，继而通过依次调节控制系统接收端线圈水平方向和垂直方向的步进电机正转或反转，达到线圈对准的目的，最后以红外激光对准光电探测器的圆心点为终止调节信号结束线圈精对准控制；利用红外激光照射在光电探测器上的区域来反映线圈之间的偏移量具体为：在系统发射端与接收端线圈完全对准情况下，安装在接收端线圈底部的红外激光发生器射出红外激光正好落于光电探测器圆心，光电探测器圆心即原点，安装在系统发射端线圈底部的光电探测器与发射端线圈是同形状的，光电探测器以圆心为中心，被均分为四个象限区域，以红外激光落在不同象限区域来计算落点与原点的偏移量，继而计算线圈之间的偏移量，最后驱动设置在系统接收端线圈水平方向和垂直方向的步进电机实现线圈自对准控制。

2.如权利要求1所述的船舶无线充电系统谐振线圈自对准控制方法，其特征在于：线圈互感值的大小与系统发射端线圈与接收端线圈的相对位置有关，当系统接收端线圈在水平方向或垂直方向发生偏移时，会造成系统发射端线圈与接收端线圈之间的互感值降低，系统的充电效率也随之减小。

3.如权利要求2所述的船舶无线充电系统谐振线圈自对准控制方法，其特征在于：所述谐振线圈粗对准控制具体包括：当接收端线圈发生了扰动偏移，估算出来的线圈互感值减小，系统根据偏移量与互感变化的关系估算出线圈偏移的距离，并依次调节系统接收端线圈在水平方向和竖直方向上的步进电机，具体地，调节接收端线圈水平方向上的步进电机正转或反转直到系统估算的互感值增大，则进一步调节接收端线圈竖直方向上的步进电机正转或反转，直到互感值进一步增大并逐步恢复到互感值减小前的水平。

4.如权利要求1所述的船舶无线充电系统谐振线圈自对准控制方法，其特征在于：所述谐振线圈精对准控制具体包括：将系统发射端线圈与接收端线圈调试对准，设置此时光斑在光电探测器圆心时为基准光斑，当海浪扰动，系统接收端线圈偏移导致红外激光光斑位置发生变化时，将新的光斑位置与基准光斑位置进行对比，将对比结果反馈给系统接收端线圈在水平方向和竖直方向上的步进电机，由步进电机带动接收端线圈进行光斑对准，直到光斑回到基准光斑位置。

5.一种船舶无线充电系统谐振线圈自对准装置，采用如权利要求1-4任一项所述的船舶无线充电系统谐振线圈自对准控制方法，其特征在于：包括安装在码头上的系统输电设备和发射线圈、安装在船舶上的用电设备和接收线圈，还包括控制接收线圈在水平方向移动的步进电机、控制接收线圈在垂直方向移动的步进电机，接收线圈底部安装红外激光发射器，发射线圈底部安装四象限光电探测器，当接收线圈因海浪发生偏移时，步进电机驱使接收线圈在水平方向和垂直方向移动，使得红外激光发射器发射的红外激光落到四象限光电探测器的圆心点上，实现谐振线圈自对准控制。