一种模块化设计的地下停车场无线充电系统及方法技术方案

本发明专利技术一种模块化设计的地下停车场无线充电系统及方法，无线充电系统包括无线充电发射系统、无线充电接收系统、纵向轨道、横向轨道、纵向移动设备、横向移动设备、控制系统和电源，无线充电接收系统位于电动汽车的车顶上，轨道系统分为，纵向轨道通过轨道支架吊装在地下停车场等场所的天花板上，横向轨道架设在纵向移动设备上，无线充电发射系统通过纵向移动设备、横向移动设备运动到指定位置，当无线充电发射系统与无线充电接收系统对准后，对电动汽车进行无线充电。本发明专利技术提供的模块化设计的地下停车场无线充电系统及方法，将无线充电系统模块化，每一套系统分别与一个停车位匹配，充分利用地下停车场，施工简单，易扩展和后期检修。

A Modular Design of Wireless Charging System and Method for Underground Parking

The invention provides a modular design of wireless charging system and method for underground parking lot. The wireless charging system includes wireless charging transmitting system, wireless charging receiving system, longitudinal track, horizontal track, vertical mobile device, horizontal mobile device, control system and power supply. The wireless charging receiving system is located in electric vehicle. On the roof of the car, the track system is divided into two parts: the longitudinal track is hoisted on the ceiling of underground parking lot and other places through the track bracket, the horizontal track is installed on the vertical mobile device, and the wireless charging and launching system moves to the designated position through the vertical mobile device and the horizontal mobile device, when the wireless charging and launching system is connected with the wireless charging and launching system. After the receiving system is aligned, the electric vehicle is charged wirelessly. The wireless charging system and method of the modularized design of the underground parking lot of the invention modularizes the wireless charging system, each system matches with a parking space separately, makes full use of the underground parking lot, and has the advantages of simple construction, easy expansion and later maintenance.

【技术实现步骤摘要】
一种模块化设计的地下停车场无线充电系统及方法
本专利技术涉及电动汽车或混合动力电动车辆的电池充电领域，具体涉及一种模块化设计的地下停车场无线充电系统及方法。
技术介绍
随着社会的进步、科技的发展、环境和能源问题的日益突出，发展和普及电动汽车等新能源汽车的条件日趋成熟，国内外纯电动汽车(EV)和插电式混合动力汽车(PHEV)的量产和销售也已开始。然而当前电动汽车的普及还面临着诸多问题。其中充电技术方面，现在电动汽车的充电方式全部是以充电桩为代表的接触式充电，非接触式的无线充电技术目前有三个研究方向，即电磁感应式、微波式、电磁共振式，它们均处于起步阶段。从便利性角度来看，非接触式无线充电技术比接触式充电技术更适用。由于电动汽车二次电池的能量密度远不及汽油，必须经常进行充电作业，且充电时间较长，操作过程较为繁琐。而利用无线充电技术可以省却接触式充电繁琐的充电作业。然而，现有的无线充电技术方案中，大部分是将无线充电设备置于地下，尤其是在停车场等封闭空间，这不仅将给无线充电设备的施工与检修带来较大困难，而且浪费了停车场等封闭空间的上部空间。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种模块化设计的地下停车场无线充电系统及方法，相比于传统的无线充电设施及其充电方式，本专利技术充分利用了地下停车场等场所的上部空间，具有施工量小、易检修等优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种模块化设计的地下停车场无线充电系统包括：无线充电发射系统、无线充电接收系统、轨道系统、移动设备、控制系统和电源，其中，无线充电发射系统包括：无线充电发射线圈、摄像头和超声波测距设备；无线充电接收系统位于电动汽车的车顶上，包括：无线充电接收线圈、LED阵列、第一无线通信设备；轨道系统包括：纵向轨道和横向轨道；移动设备包括：纵向移动设备和横向移动设备；纵向轨道吊装在地下停车场等场所的天花板上；横向轨道架设在纵向移动设备上；横向移动设备套装架设在横向轨道上；控制系统包括：微处理器和第二无线通信设备；微处理器与摄像头、超声波测距设备、第二无线通信设备、纵向移动设备和横向移动设备进行数据交互，第二无线通信设备与第一无线通信设备配对并进行数据交互，通过摄像头对无线充电接收系统的LED阵列进行图像采集并传输至微处理器，通过微处理器分析图像中LED阵列的中心点坐标，通过超声波测距设备测量无线充电发射系统与无线充电接收系统之间的距离，微处理器通过驱动纵向移动设备和横向移动设备带动无线充电发射系统移动，实现无线充电发射系统与无线充电接收系统的对准并进行无线充电。进一步的，所述电源和控制系统布置于地下停车场的天花板上，电源通过电缆向无线充电发射系统、纵向移动设备和横向移动设备提供电能。进一步的，所述纵向轨道吊装在地下停车场的天花板上，纵向移动设备直接架设在纵向轨道上，横向轨道架设在纵向移动设备上，横向移动设备架设在横向轨道上，无线充电发射系统通过葫芦吊和钢缆吊装在横向移动设备上，无线充电接收系统位于电动汽车上。进一步的，所述纵向轨道为两根横截面为“凹”字型的钢轨，通过轨道支架吊装在地下停车场的天花板上，横向轨道由两根横截面为“凹”字型的钢轨组成，横向轨道由其两端的纵向移动设备搭载，横向轨道移动设备是一个含有空腔的长方体，其包含空腔也呈长方体，即横向轨道移动设备为呈中空的长方体结构且其空腔呈长方体结构，因此从纵向移动方向看，也就是横向轨道移动设备的侧面呈“回”字型，横向轨道从此空腔穿过，利用这样的结构，使得横向轨道移动设备架设在横向轨道上，横向移动设备中对称安装四部葫芦吊，利用钢缆吊装无线充电发射系统。进一步的，所述LED点阵呈环形，与无线充电接收线圈构成一个同心圆结构且二者的轴线重合，同心圆的圆心处设置有第一无线通信设备。纵向移动设备和横向移动设备携带无线充电发射系统移动，每次充电结束后，需要运动到系统默认位置，即车位坐标系原点处。当接收到有电动汽车需要充电的指令后，摄像头将拍摄到的图像传递到微处理器，微处理器分析出无线充电接收系统的几何中心点在车位坐标系中的坐标，并计算出无线充电发射系统与无线充电接收系统在水平方向上的距离，根据计算出的距离，微处理器驱动纵向移动设备和横向移动设备携带无线充电发射系统运动到水平方向上指定位置，使无线充电发射线圈的轴线与无线充电接收线圈的轴线重合。当无线充电发射系统与无线充电接收系统在水平方向上对准后，打开超声波测距设备，测量无线充电发射系统与无线充电接收系统在垂直方向上的距离，并将距离数据发送给微处理器，微处理器根据此距离计算出葫芦吊放下钢缆的长度，直至无线充电发射线圈与无线充电接收线圈达到最佳耦合距离。优选的，控制系统的微处理器4a可以是DSP处理器或单片机。优选的，无线充电接收系统2的第一无线通信设备2c与控制系统的第二无线通信设备4b是匹配的，可以采用蓝牙等技术进行通讯。优选的，连接到无线充电发射线圈1a的电缆8以及连接摄像头1b、超声波测距设备1c和微处理器4a的数据线9可以与吊装无线充电发射系统1的钢缆7b组成三绞线。完成上述对准步骤后，才可以对电动汽车进行无线充电。一种模块化设计的地下停车场无线充电方法，其步骤如下：步骤一、电动汽车停至充电停车位，无线充电接收系统的LED阵列亮起，无线充电接收系统的无线通信设备与控制系统的无线通信设备进行信息匹配。步骤二、控制系统的无线充电指令下达，无线充电发射系统的摄像头开启，辨识无线充电接收单元的LED阵列的中心位置在图像，并将图像信息发送到微处理器。步骤三、微处理器计算无线充电接收线圈的轴线与无线充电发射线圈的轴线之间的偏差，并驱动纵向移动设备、横向移动设备带动无线充电发射系统进行移动，使得无线充电接收线圈的轴线与无线充电发射线圈的轴线重合。步骤四、控制系统的无线充电指令下达，无线充电发射系统的超声波测距设备开启，测量无线充电接收线圈与无线充电发射线圈之间的距离，并将距离数据发送到微处理器；微处理器驱动横向移动设备的葫芦吊调节无线充电发射系统与无线充电接收系统的垂直距离，直至两者之间达到最佳耦合距离。步骤五、控制系统的无线充电指令下达，关闭摄像头与超声波测距设备，同时开始无线充电。步骤六、充电结束后，微处理器发出信号，驱动横向移动设备的葫芦吊收起无线充电发射系统，同时驱动纵向移动设备、横向移动设备携带无线充电发射系统运动到系统默认的初始化位置。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术公开了一种模块化设计的地下停车场无线充电系统及方法，无线充电系统包括无线充电发射系统、无线充电接收系统、轨道系统、移动设备、控制系统、电源，无线充电接收系统位于电动汽车的车顶上，轨道系统分为纵向轨道与横向轨道，移动设备分为纵向移动设备与横向移动设备，纵向轨道通过轨道支架吊装在地下停车场等场所的天花板上，横向轨道架设在纵向移动设备上，无线充电发射系统通过纵向移动设备、横向移动设备运动到指定位置，当无线充电发射系统与无线充电接收系统对准后，对电动汽车进行无线充电。本专利技术提供的模块化设计的地下停车场无线充电系统及方法，将无线充电系统模块化，每一套系统分别与一个停车位匹配，不仅充分利用了地下停车场等场所的空间，而且施工过程较为简单，也比较容易扩展，利于后期检修。附图说明图1是本专利技术的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化设计的地下停车场无线充电系统，其特征在于，包括无线充电发射系统（1）、无线充电接收系统（2）、轨道系统、控制系统、纵向移动设备（6）和横向移动设备（7），所述无线充电发射系统（1）包括无线充电发射线圈（1a）、摄像头（1b）和超声波测距设备（1c），无线充电接收系统（2）包括无线充电接收线圈（2a）、LED点阵（2b）和第一无线通信设备（2c），轨道系统包括纵向轨道（3a）和横向轨道（3b），控制系统包括微处理器（4a）和第二无线通信设备（4b），微处理器（4a）与摄像头（1b）、超声波测距设备（1c）、第二无线通信设备（4b）、纵向移动设备（6）和横向移动设备（7）进行数据交互，第二无线通信设备（4b）与第一无线通信设备（2c）配对并进行数据交互，通过摄像头（1b）对无线充电接收系统（2）的LED阵列（2b）进行图像采集并传输至微处理器（4a），通过微处理器（4a）分析图像中LED阵列（2b）的中心点坐标，通过超声波测距设备（1c）测量无线充电发射系统（1）与无线充电接收系统（2）之间的距离，微处理器（4a）通过驱动纵向移动设备（6）和横向移动设备（7）带动无线充电发射系统（1）移动，实现无线充电发射系统（1）与无线充电接收系统（2）的对准并进行无线充电。...

【技术特征摘要】
1.一种模块化设计的地下停车场无线充电系统，其特征在于，包括无线充电发射系统（1）、无线充电接收系统（2）、轨道系统、控制系统、纵向移动设备（6）和横向移动设备（7），所述无线充电发射系统（1）包括无线充电发射线圈（1a）、摄像头（1b）和超声波测距设备（1c），无线充电接收系统（2）包括无线充电接收线圈（2a）、LED点阵（2b）和第一无线通信设备（2c），轨道系统包括纵向轨道（3a）和横向轨道（3b），控制系统包括微处理器（4a）和第二无线通信设备（4b），微处理器（4a）与摄像头（1b）、超声波测距设备（1c）、第二无线通信设备（4b）、纵向移动设备（6）和横向移动设备（7）进行数据交互，第二无线通信设备（4b）与第一无线通信设备（2c）配对并进行数据交互，通过摄像头（1b）对无线充电接收系统（2）的LED阵列（2b）进行图像采集并传输至微处理器（4a），通过微处理器（4a）分析图像中LED阵列（2b）的中心点坐标，通过超声波测距设备（1c）测量无线充电发射系统（1）与无线充电接收系统（2）之间的距离，微处理器（4a）通过驱动纵向移动设备（6）和横向移动设备（7）带动无线充电发射系统（1）移动，实现无线充电发射系统（1）与无线充电接收系统（2）的对准并进行无线充电。2.根据权利要求1所述的一种模块化设计的地下停车场无线充电系统，其特征在于，还包括电源（5），所述电源（5）和控制系统布置于地下停车场的天花板（10）上，电源（5）通过电缆（8）向无线充电发射系统（1）、纵向移动设备（6）和横向移动设备（7）提供电能。3.根据权利要求1所述的一种模块化设计的地下停车场无线充电系统，其特征在于，所述纵向轨道（3a）吊装在地下停车场的天花板（10）上，纵向移动设备（6）直接架设在纵向轨道（3a）上，横向轨道（3b）架设在纵向移动设备（6）上，横向移动设备（7）架设在横向轨道（3b）上，无线充电发射系统（1）通过葫芦吊（7a）和钢缆（7b）吊装在横向移动设备（7）上，无线充电接收系统（2）位于电动汽车上。4.根据权利要求3所述的一种模块化设计的地下停车场无线充电系统，其特征在于，所述纵向轨道（3a）为两根横截面为“凹”字型的钢轨，通过轨道支架吊装在地下停车场的天花板（10）上，横向轨道（3b）由两根横截面为“凹”字型的钢轨组成，横向轨道（3b）由其两端的纵向移动设备（6）搭载，横向轨道移动设备（7）侧面呈“回”字型，横向轨道移动设备（7）呈中空的长方体结构且其空腔呈长方体结构，横向轨道（3b）贯穿横向轨道移动设备（7）内部的空腔，使横向轨道移动设备（7）架设在横向轨道（3b）上，横向移动设备（7）中对称安装四部葫芦吊（7a），利用钢缆（7b）吊装无线充电发射系统（1）。5.根据权利要求1所述的一种模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓晓璐，陈谦，鞠平，李凡凡，周聪，郝永强，周文海，金哲倩，金宇清，秦川，韩敬东，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32