[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

说明书

本发明提供了一种船舶无线充电系统谐振线圈自对准控制方法：一是基于系统线圈互感值估计的线圈粗对准控制，二是基于四象限探测的线圈精对准控制。线圈粗对准控制包括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，通过互感值的变化情况来判定系统线圈发生了偏移，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；线圈精对准控制包括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。本发明还提供了一种船舶无线充电系统谐振线圈自对准装置。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，尤其涉及一种船舶无线充电系统谐振线圈自对准控制方法及装置。

背景技术

无线电能传输技术日趋成熟，其主要运用领域有电动汽车无线充电、手机等便携式设备无线充电、无人设备无线充电、港口船舶无线充电等。无线充电技术的优点主要表现在充电过程无人化、便利化。由于不需要插拔插头，系统在充电工作过程中也不产生火花，降低了火灾隐患，增加了用电的安全性。然而，在港口船舶无线充电的场景中存在一个亟需解决的问题，即在充电过程中固定在船体上的系统接收端线圈易受海浪波动而产生偏移，最终导致系统的充电效率下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种船舶无线充电系统谐振线圈自对准控制方法及装置，实现系统谐振线圈的自对准，继而克服海洋波动，保持系统始终工作在较高的传输效率状态下，本发明至少解决了现有技术中的部分问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种船舶无线充电系统谐振线圈自对准控制方法：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。

作为优选，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。

作为优选，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。

作为优选，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。

作为优选，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。

作为优选，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。