[发明专利]一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法

说明书

本发明公开一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法，涉及无线电能传输领域，包括发射线圈和接收线圈间偏移角度的确定，即线圈的角度定位；对发射线圈和接收线圈的地磁‑加速度传感器阵列分别进行误差参数标定，获取分量及误差，将分量转化为向量；本发明具备倾角补偿功能，可以应对实际工况中两线圈不平行，存在三维多自由度的情况，更加符合实际需求，本发明所需硬件数量少，体积小，系统结构简单，通用性强，不受制于线圈形状和间距，系统由模拟电路和数字处理器共同构成，结合了模拟电路的快速性和数字运算的灵活性。

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，具体的是一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法。

背景技术

为了在磁耦合谐振式电动汽车无线电能传输系统中实现高效功率传输，发射线圈和接收线圈必须对准。在实际应用场景中，驾驶员仅仅凭肉眼是很难将接收线圈和发射线圈完全对准，两线圈之间不可避免的错位将导致系统耦合变化并损害无线充电系统。而调整两线圈至完全对齐的前提是准确获得两个线圈的偏移位置信息，没有精确的偏移角度定位任何调整都是没有意义的，因此电动汽车无线充电系统离不开精确的线圈定位系统。因此，线圈定位已被定为一个商业化的无线电动汽车充电系统的重要组成部分，精确的线圈角度位置信息才可以作为驾驶员调整车辆将两线圈对齐的依据。

实际应用中线圈可能发生的偏移主要分为两类：平移偏移和角度偏移。对于平移偏移已有大量研究去的良好的解决方案，而对于角度偏移尚未有相应的对策。并且，现有的线圈定位方案都是在假设两线圈相互平行且处于相同的水平面内进行的，而实际线圈可能出现三维多自由的工况，极大影响线圈角度定位结果。此外，各类误差的存在对于线圈角度定位精度也有很大影响，因此亟需一种精确的三维多自由度线圈角度定位方法，补充完善电动汽车无线充电线圈定位方法。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法，使用较低的硬件成本，实现三维多自由的线圈精确角度定位。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法，包括以下步骤：

步骤一、调整发射线圈和接收线圈完全对齐，在发射线圈的下部中心与接收线圈的上部中心同向安装双地磁-加速度传感器阵列；

步骤二、对发射线圈和接收线圈的地磁-加速度传感器阵列分别进行误差参数标定，得到各误差系数；

步骤三、两个DSP控制器分别采集发射线圈与接收线圈各自的地磁-加速度传感器阵列的地磁分量、加速度分量以及各误差系数，并在DSP控制器中完成倾角补偿和误差校正，将三维多自由度线圈的地磁分量补偿和校正至水平面中，最终得到发射线圈与接收线圈在水平面中的地磁分量；

步骤四、发射线圈的水平地磁分量信息通过无线通讯模块发送到接收线圈的DSP控制器中，与接收线圈的水平地磁分量一起，转化为向量，通过向量的点乘与叉乘解算出两线圈之间的偏移角度值，完成三维多自由度的线圈精确角度定位；

步骤五、角度定位结果通过通讯模块发送至上位机实时显示。

进一步地，所述步骤三中，在误差校正前需要进行误差参数的标定，误差包括制造误差以及磁干扰误差。