可实现多方向定位的无线充电系统、方法及位置调节装置与流程

本发明涉及无线充电技术领域，特别涉及一种可实现多方向定位的无线充电系统、方法及位置调节装置。

背景技术：

近几年，无线充电技术无论是在技术创新还是在应用推广上都有很大的发展。但如何解决充电距离与充电效率始终是制约无线充电技术发展的主要因素。随着无线充电技术的不断成熟，部分相关企业已经将无线充电技术应用到了汽车、轨道车辆上面，推动了无线充电技术在大功率用电器上的使用。但是目前的这些用于汽车、轨道车辆的无线充电技术，在充电距离矫正方面并没有太多研究。

例如，当列车进站停车时，列车的停车位置会产生一定的误差。导致初级线圈和次级线圈无法对正，且当乘客数量变化等原因引起的车身高度降低，导致线圈距离发生的改变也无法调整补偿，这都会影响无线充电效率，导致充电效率不高。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种位置调节装置，能够驱动线圈平板在水平和垂直方向进行移动，进而调整线圈平板上的次级线圈在水平和垂直方向的位置，使次级线圈和位于充电区域的初级线圈的正对面积尽可能大且垂直间距更合理，从而提高了无线充电效率。

为此，本发明的第二个目的在于提出一种可实现多方向定位的无线充电系统，该系统能够调整次级线圈在水平和垂直方向的位置，使次级线圈和初级线圈的正对面积尽可能大且垂直间距更合理，从而提高了无线充电效率。

为此，本发明的第三个目的在于提出一种可实现多方向定位的无线充电方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种位置调节装置，包括：线圈平板，所述线圈平板上铺设有次级线圈；伸缩拉杆，所述伸缩拉杆的一端与轨道车辆的车身底架相连，另一端与线圈平板相连；伸缩拉杆驱动装置，与所述伸缩拉杆相连，用于驱动所述伸缩拉杆在垂直方向移动，以带动所述线圈平板在垂直方向移动。

根据本发明实施例的位置调节装置，能够驱动线圈平板在水平和垂直方向进行移动，进而调整线圈平板上的次级线圈在水平和垂直方向的位置，使次级线圈和位于充电区域的初级线圈的正对面积尽可能大且垂直间距更合理，从而提高了无线充电效率。

为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种可实现多方向定位的无线充电系统，包括：铺设在充电区域的初级线圈；检测组件，用于检测所述初级线圈和次级线圈之间的垂直间距；本发明上述第一方面实施例提出的所述位置调节装置，所述位置调节装置的一端与轨道车辆的车身底架相连，另一端与所述线圈平板相连，用于驱动所述线圈平板移动；控制器，用于根据所述初级线圈和所述次级线圈之间的垂直间距控制所述位置调节装置，以驱动所述线圈平板在垂直方向上移动，以使所述初级线圈和所述次级线圈在垂直方向上的间距位于预设间距范围。

根据本发明实施例的可实现多方向定位的无线充电系统，在轨道车辆进入充电区域时，能够根据初级线圈和次级线圈的相对位置对次级线圈的位置进行移动，从而调整初级线圈和次级线圈的相对位置，使次级线圈和初级线圈的正对面积尽可能大且垂直间距更合理，从而提高了无线充电效率。

为了实现上述目的，本发明第三方面的实施例提出了一种可实现多方向定位的无线充电方法，用于本发明上述第二方面实施例所述的可实现多方向定位的无线充电系统，所述方法包括：测距传感器检测初级线圈和次级线圈之间的垂直间距；控制器根据所述初级线圈和次级线圈之间的垂直间距，对液压油泵进行控制，以调节真空油缸内的压力，驱动伸缩拉杆带动次级线圈在垂直方向进行移动，以使所述初级线圈和次级线圈在垂直方向上的间距位于预设间距范围。

根据本发明实施例的可实现多方向定位的无线充电方法，在轨道车辆进入充电区域时，能够根据初级线圈和次级线圈的相对位置对次级线圈的位置进行移动，从而调整初级线圈和次级线圈的相对位置，使次级线圈和初级线圈的正对面积尽可能大且垂直间距更合理，从而提高了无线充电效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的位置调节装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的伸缩拉杆驱动装置的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的可实现多方向定位的无线充电系统的结构框图；

图4是根据本发明一个实施例的检测组件的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的可实现多方向定位的无线充电方法的流程图；

图6是根据本发明另一个实施例的可实现多方向定位的无线充电方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的可实现多方向定位的无线充电系统、方法及位置调节装置。

图1是根据本发明一个实施例的位置调节装置的结构示意图。如图1所示，根据本发明一个实施例的位置调节装置，包括：线圈平板200、伸缩拉杆141和伸缩拉杆驱动装置(图中未示出)。

其中，线圈平板200上铺设有次级线圈120。伸缩拉杆141的一端与轨道车辆的车身底架300相连；伸缩拉杆141的另一端与线圈平板200相连，也即，伸缩拉杆141的另一端通过线圈平板200与次级线圈120相连。伸缩拉杆驱动装置与伸缩拉杆141相连，用于驱动伸缩拉杆141在垂直方向移动，进而带动线圈平板200上的次级线圈120在垂直方向移动，从而调整次级线圈120在垂直方向的位置，使次级线圈120和初级线圈(设置在充电区域，图中未示出)的垂直间距更合理，从而提高了无线充电效率。其中，垂直方向例如为分别垂直于初级线圈所处平面和次级线圈120所处平面的方向。

进一步地，如图2所示，伸缩拉杆驱动装置例如包括：液压油泵1421和真空油缸1422。液压油泵1421设置在车身底架300上，具体通过油泵安装座1425安装在车身底架300上。真空油缸1422与液压油泵1421相连，具体例如通过油管1424进行相连，真空油缸1422内部设置有活塞1423，伸缩拉杆141的一端与活塞1423相连。基于此，可根据初级线圈(图中未示出)和次级线圈120之间的垂直间距对液压油泵1421进行控制，以调节真空油缸1422内的压力，进而驱动伸缩拉杆141在垂直方向进行移动，以使初级线圈和次级线圈120在垂直方向上的间距位于预设间距范围。也即是说，通过调节液压油泵1421来改变真空油缸1422中的液压压力大小，由于活塞1423需要靠外部大气压力平衡其重力，因此当真空油缸1422中的液压压力发生改变时，转化为活塞1423的垂直运动，通过活塞1423可以带动伸缩拉杆141进行垂直移动，进而调整次级线圈120在垂直方向上的位置，使初级线圈和次级线圈120保持在一个合理的充电距离，提高充电效率。

进一步地，结合图1所示，位置调节装置还包括：电机143和甩臂拉杆144。其中，电机143为微型电机。电机143与伸缩拉杆141的另一端相连，具体通过设置在伸缩拉杆141另一端的电机安装座1426安装在伸缩拉杆141的另一端上。甩臂拉杆144的一端与电机143相连，另一端与线圈平板200相连，也即，甩臂拉杆144的另一端通过线圈平板200与次级线圈120相连。基于此，通过对电机143进行控制(如转速控制、转动方向控制及转停位置控制等)，以调节甩臂拉杆144的旋转角度，从而驱动甩臂拉杆144在水平方向进行移动，带动线圈平板200上的次级线圈120在水平方向移动，以使初级线圈和次级线圈120在水平方向上的重叠面积达到预设面积。

也即是说，通过控制电机143的转速、转动方向及转停位置，来调节甩臂拉杆144的旋转角度，使甩臂拉杆144在水平方向进行移动，修正初级线圈和次级线圈120的水平相对位置，进而使初级线圈110和次级线圈120在水平方向上尽可能地对齐，使二者的重叠面积尽可能大，从而提高充电效率。其中，水平方向例如为分别平行于初级线圈所处平面和次级线圈120所处平面的方向。

在本发明的实施例中，伸缩拉杆141为一个或多个，具体可根据实际需要来选择数量，且电机143及甩臂拉杆144的数量与伸缩拉杆141的数量相对应。例如图1所示的示例中，伸缩拉杆141为4个，电机143及甩臂拉杆144也为4个。多个伸缩拉杆141及甩臂拉杆144可以提高位置调节装置的结构稳定性，进而保证对次级线圈120的位移的精确性。

需要说明的是，本发明实施例的位置调节装置，可以单独实现对次级线圈在水平方向上的位置调节，或者，单独实现对次级线圈在垂直方向上的位置调节，也可以实现同时对次级线圈在水平方向及垂直方向的位置调节，最终使初级线圈和次级线圈的相对位置尽可能合理，提高充电效率。

根据本发明的位置调节装置，能够通过伸缩拉杆和甩臂拉杆调整次级线圈在水平和/或垂直方向的位置，使次级线圈和初级线圈的正对面积尽可能大且垂直间距更合理，从而利于提高无线充电效率。

本发明的进一步实施例提出了一种可实现多方向定位的无线充电系统。

图3是根据本发明一个实施例的可实现多方向定位的无线充电系统的结构框图。如图3所示，该可实现多方向定位的无线充电系统100包括：初级线圈110、检测组件130、位置调节装置140和控制器150。

其中，初级线圈110铺设在充电区域。充电区域例如设置在车站，当轨道车辆进站后停靠在该区域以便进行充电。初级线圈110例如设置在位于充电区域的轨道车辆的轨道梁内，这样，当列车进站后，通过设置在轨道车辆上的次级线圈120与设置在轨道梁内的初级线圈110实现无线充电。

结合图1所示，次级线圈120铺设在线圈平板200上，便于次级线圈120的设置及移动。具体地，线圈平板200与轨道车辆的轨道平行，便于初级线圈110和次级线圈120对齐。

检测组件130用于检测初级线圈110和次级线圈120之间的垂直间距。

位置调节装置140例如为本发明上述任意一个实施例所描述的位置调节装置。具体地，位置调节装置140的一端与轨道车辆的车身底架300相连，另一端与线圈平板200相连，用于驱动线圈平板200移动，从而带动线圈平板200上的次级线圈120移动，以调整次级线圈120与初级线圈110的相对位置。

控制器150用于根据初级线圈110和次级线圈120之间的垂直间距控制位置调节装置140，以驱动线圈平板200在垂直方向上移动，以使初级线圈110和次级线圈120在垂直方向上的间距位于预设间距范围，从而使初级线圈110和次级线圈120之间的垂直距离处于最佳充电距离，提高了无线充电效率。其中，垂直方向例如为分别垂直于初级线圈110所处平面和次级线圈120所处平面的方向。

举例而言，例如，当轨道车辆需要充电时，检测组件130检测到初级线圈110和次级线圈120之间的垂直间距，并将该垂直间距传输给控制器150，控制器150将该垂直间距与预存的预设间距范围进行运算比较，进而根据比较结果控制位置调节装置140，驱动线圈平板200垂直移动。如果该垂直间距不处于预设间距范围：例如，当垂直间距过大(大于预设间距范围的上限值)时，控制位置调节装置140驱动线圈平板200垂直向下移动，以缩小垂直间距；当垂直间距过小(小于预设间距范围的下限值)时，控制位置调节装置140驱动线圈平板200垂直向上移动，以增大垂直间距，最终使初级线圈110和次级线圈120间的垂直间距位于预设间距范围，即最终处于合理间距，利于提高充电效率。

进一步地，检测组件130还用于检测初级线圈110和次级线圈120之间的水平间距。控制器150还用于根据次级线圈120和初级线圈110之间的在水平间距控制位置调节装置140，以驱动线圈平板200在水平方向上移动，从而带动线圈平板200上的次级线圈120在水平方向移动，使初级线圈110和次级线圈120在水平方向上的重叠面积达到预设面积，从而使初级线圈110和次级线圈120的正对面积达到最大，提高了无线充电效率。其中，预设面积为预先设定，例如选取为但不限于98％，也即是说，控制器150根据次级线圈120和初级线圈110之间的在水平间距控制位置调节装置140，以驱动线圈平板200在水平方向上移动，从而带动线圈平板200上的次级线圈120在水平方向移动，使初级线圈110和次级线圈120在水平方向上的重叠面积达到98％，几乎完全正对重叠，这样，能够尽可能地提高充电效率。其中，水平方向例如为分别平行于初级线圈110所处平面和次级线圈120所处平面的方向。

如图4所示，检测组件130包括：安装在线圈平板200上的测距传感器131和定位传感器132，以及安装在充电区域的地面传感器133。测距传感器131用于检测初级线圈110和次级线圈120之间的垂直间距。定位传感器132和地面传感器133用于检测初级线圈110和次级线圈120之间的水平间距。也即是说，在充电区域设置地面传感器133，从而结合位于线圈平板200上的定位传感器132可以得到次级线圈120和初级线圈110的水平间距，也表示了次级线圈120和初级线圈110在水平方向的相对位置，以便于据此调整两者的水平相对位置，使水平方向的重叠面积达到最大，利于提高充电效率。另一方面，通过测距传感器131可直接检测初级线圈110和次级线圈120的垂直距离，也表示了初级线圈110和次级线圈120在垂直方向的垂直相对位置，以便于据此调整两者的垂直相对位置，使垂直方向的间距最合理，利于提高充电效率。

结合图1所示，位置调节装置140包括：线圈平板200、伸缩拉杆141和伸缩拉杆驱动装置(图中未示出)。线圈平板200上铺设有次级线圈120。伸缩拉杆驱动装置与伸缩拉杆141相连，用于驱动伸缩拉杆141在垂直方向移动。控制器150用于对伸缩拉杆驱动装置进行控制，以使伸缩拉杆驱动装置驱动伸缩拉杆141移动。

具体地，结合图2所示，伸缩拉杆驱动装置包括：液压油泵1421和真空油缸1422。其中，液压油泵1421设置在车身底架300上，具体通过油泵安装座1425安装在车身底架300上。真空油缸1422与液压油泵1421相连，具体例如通过油管1424进行相连，真空油缸1422内部设置有活塞1423，伸缩拉杆141的一端与活塞1423相连。控制器150用于根据初级线圈110和次级线圈120之间的垂直间距对液压油泵1421进行控制，以调节真空油缸1422内的压力，驱动伸缩拉杆141在垂直方向进行移动，以使初级线圈110和次级线圈120在垂直方向上的间距位于预设间距范围。也即是说，控制器150通过调节液压油泵1421来改变真空油缸1422中的液压压力大小，由于活塞1423需要靠外部大气压力平衡其重力，因此当真空油缸1422中的液压压力发生改变时，转化为活塞1423的垂直运动，通过活塞1423可以带动伸缩拉杆141进行垂直移动，进而调整次级线圈120在垂直方向上的位置，使初级线圈110和次级线圈120保持在一个合理的充电距离，提高充电效率。

进一步地，结合图1所示，位置调节装置140还包括：电机143和甩臂拉杆144。其中，电机143为微型电机。电机143与伸缩拉杆141的另一端相连，具体通过设置在伸缩拉杆141另一端的电机安装座1426安装在伸缩拉杆141的另一端上。甩臂拉杆144的一端与电机143相连，另一端与线圈平板200相连。控制器150还用于对电机143进行控制，以调节甩臂拉杆144的旋转角度，从而驱动甩臂拉杆144在水平方向进行移动，以使初级线圈110和次级线圈120在水平方向上的重叠面积达到预设面积。其中，控制器150对电机143的控制至少包括：转速控制、转动方向控制及转停位置控制。

也即是说，通过控制电机143的转速、转动方向及转停位置，来调节甩臂拉杆144的旋转角度，使甩臂拉杆144在水平方向进行移动，修正初级线圈110和次级线圈120的水平相对位置，进而使初级线圈110和次级线圈120在水平方向上尽可能地对齐，使二者的重叠面积尽可能大，从而提高充电效率。

在本发明的实施例中，伸缩拉杆141为一个或多个，具体可根据实际需要来选择数量，且电机143及甩臂拉杆144的数量与伸缩拉杆141的数量相对应。例如图1所示的示例中，伸缩拉杆141为4个，电机143及甩臂拉杆144也为4个。多个伸缩拉杆141及甩臂拉杆144可以提高位置调节装置140的结构稳定性，进而保证对线圈平板200上的次级线圈120的位移的精确性。

需要说明的是，本发明实施例的可实现多方向定位的无线充电系统，可以单独实现对次级线圈在水平方向上的位置调节，或者，单独实现对次级线圈在垂直方向上的位置调节，也可以实现同时对次级线圈在水平方向及垂直方向的位置调节，最终使初级线圈和次级线圈的相对位置尽可能合理，提高充电效率。

根据本发明实施例的可实现多方向定位的无线充电系统，在轨道车辆进入充电区域时，能够根据初级线圈和次级线圈的相对位置对次级线圈的位置进行移动，从而调整初级线圈和次级线圈的相对位置，使次级线圈和初级线圈的正对面积尽可能大且垂直间距更合理，从而提高了无线充电效率。

本发明的进一步实施例还提出了一种可实现多方向定位的无线充电方法，该方法例如用于本发明上述任意一个实施例所描述的可实现多方向定位的无线充电系统。

具体地，图5是根据本发明一个实施例的可实现多方向定位的无线充电方法的流程图。如图5所示，该方法包括以下步骤：

步骤s101：测距传感器检测初级线圈和次级线圈之间的垂直间距。

步骤s102：控制器根据初级线圈和次级线圈之间的垂直间距，对液压油泵进行控制，以调节真空油缸内的压力，驱动伸缩拉杆带动次级线圈在垂直方向进行移动，以使初级线圈和次级线圈在垂直方向上的间距位于预设间距范围，从而使初级线圈和次级线圈之间的垂直距离处于最佳充电距离，提高了无线充电效率。

进一步地，结合图6所示，该可实现多方向定位的无线充电方法还包括：

步骤s201：定位传感器和所述地面传感器检测初级线圈和次级线圈之间的水平间距。

步骤s202：控制器根据初级线圈和次级线圈之间的水平间距，对电机进行控制，以调节甩臂拉杆的旋转角度，从而驱动甩臂拉杆带动次级线圈在水平方向进行移动，以使初级线圈和次级线圈在水平方向上的重叠面积达到预设面积，从而使初级线圈和次级线圈的正对面积达到最大，提高了无线充电效率。

需要说明的是，本发明实施例的可实现多方向定位的无线充电方法是用于本发明实施例的可实现多方向定位的无线充电系统的，因此，该可实现多方向定位的无线充电方法的具体实现方式与本发明实施例的可实现多方向定位的无线充电系统的具体实现方式类似，具体请参见系统部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例的可实现多方向定位的无线充电方法，在轨道车辆进入充电区域时，能够根据初级线圈和次级线圈的相对位置对次级线圈的位置进行移动，从而调整初级线圈和次级线圈的相对位置，使次级线圈和初级线圈的正对面积尽可能大且垂直间距更合理，从而提高了无线充电效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。