基于多供電線圈下無線能量傳輸系統(tǒng)的自動(dòng)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線能量傳輸領(lǐng)域，是一種基于多供電線圈下無線能量傳輸系統(tǒng)的自動(dòng)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]定位技術(shù)在各種應(yīng)用中顯示出重要的意義，尤其是對(duì)于多目標(biāo)無線充電系統(tǒng)和基于無線能量傳輸?shù)姆植际侥芰抗芾硐到y(tǒng)，供電線圈與能量接收器之間的相對(duì)位置會(huì)顯著地影響能量傳輸?shù)男省，F(xiàn)有定位技術(shù)如GPS、藍(lán)牙、W1-F1.1Beacons等，也能夠提供室內(nèi)/室外的位置信息，但是這些技術(shù)通常需要增加額外的設(shè)備和通信協(xié)議。對(duì)于無線能量傳輸(WPT)系統(tǒng)而言，這將不可避免地增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和維護(hù)成本。而且，這些技術(shù)都會(huì)受到無線能量傳輸(WPT)系統(tǒng)中高頻感應(yīng)電磁場的干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于多供電線圈下無線能量傳輸系統(tǒng)的自動(dòng)定位方法，更加合適并利于方便可靠地自動(dòng)為WPT系統(tǒng)獲得能量接收器的位置信息，為改變供電線圈與能量接收器之間相對(duì)位置以優(yōu)化能量傳輸?shù)男Ч峁┮罁?jù)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種基于多供電線圈下無線能量傳輸系統(tǒng)的自動(dòng)定位方法，該方法是在無線能量傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行，無線能量傳輸系統(tǒng)中包括供電單元I與手機(jī)、平板電腦支持無線充電的能量接收器2，供電單元I是由多個(gè)供電線圈3排列組成的線圈陣列，無線能量傳輸時(shí)由電流傳感器檢測各個(gè)供電線圈3中的電流值，該方法包括以下步驟:
[0005]A):初步確定能量接收器2所處的范圍
[0006]將供電單元I線圈陣列中的供電線圈3按照在線圈陣列中的坐標(biāo)進(jìn)行編號(hào)；
[0007]按照供電線圈3的電流值i的大小將供電線圈3進(jìn)行降序排列，由位列第I的供電線圈A4的位置初步確定能量接收器2所處的范圍，把位列第I的供電線圈A 4即電流值最大的供電線圈A 4在線圈陣列中的坐標(biāo)，作為能量接收器2所在的位置坐標(biāo)；
[0008]B):進(jìn)一步確定能量接收器2所處的區(qū)域
[0009]由單個(gè)供電線圈3的電流值i與能量接收器2距各個(gè)線圈距離！■的1- r函數(shù)關(guān)系得到能量接收器2所在的圓周，圓周以供電線圈3中心為圓心，以由1- r函數(shù)關(guān)系得到的距離r為半徑，能量接收器2就位于圓周上；
[0010]根據(jù)步驟A)線圈排序中位列第1、2、3的供電線圈A 4、供電線圈B 5、供電線圈C6的3個(gè)電流值ia、ib、i。，由1-r函數(shù)關(guān)系能夠分別得到的3個(gè)圓周的半徑ra 8、半徑rb 9、半徑r。10，分別以供電線圈A 4、供電線圈B 5、供電線圈C 6的中心為圓心，以半徑ra 8、半徑rb 9、半徑r。10畫出3個(gè)圓周，如果3個(gè)圓周交于同一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)的位置就是能量接收器2的位置；
[0011]如果3個(gè)圓周不相交于同一個(gè)點(diǎn)，形成相互重疊的區(qū)域，3個(gè)圓周相互重疊的區(qū)域12就是能量接收器2所處的區(qū)域；
[0012]C):縮小能量接收器2的所處的區(qū)域面積直至滿足預(yù)定定位面積的要求
[0013]如果3個(gè)圓周相互重疊的區(qū)域12的面積比預(yù)定的定位面積小，可以由供電線圈D7的電流值id由1-r函數(shù)關(guān)系得到供電線圈D 7與能量接收器2的距離rd 11，然后以供電線圈D 7的中心為圓心以rd 11為半徑畫出第4個(gè)圓。半徑分別為半徑1^ 8、半徑rb 9、半徑r。10、半徑rd 11的4個(gè)圓相互重疊的區(qū)域13的面積小于步驟B)中由3個(gè)圓相互重疊的區(qū)域12的面積，將這個(gè)區(qū)域13的面積與預(yù)定的定位面積進(jìn)行比較，如果仍然比預(yù)定的定位面積大，就按照步驟A)中的線圈排序，依據(jù)步驟B)中的方法添加位列第4之后的圓周，形成的重疊區(qū)域面積小于4個(gè)圓相互重疊區(qū)域13的面積，直至達(dá)到預(yù)定的定位面積要求。
[0014]D):得到能量接收器2所處的位置
[0015]步驟C)中直至滿足預(yù)定的定位面積要求用到的圓相互重疊的區(qū)域就是能量接收器2的所處的位置，這個(gè)位置信息將為優(yōu)化能量傳輸?shù)男Ч峁┮罁?jù)。
[0016]本發(fā)明的效果是該方法中測量供電線圈電流值的電流傳感器是無線能量傳輸系統(tǒng)原有的，電流傳感器也不必置于無線能量傳輸?shù)母哳l磁場中。而常用GPS、藍(lán)牙、W1-Fi,iBeacons等定位技術(shù)需要增加額外設(shè)備與通信協(xié)議并且會(huì)受到無線能量傳輸(WPT)系統(tǒng)中高頻電磁場的干擾。所以本定位方法與GPS、藍(lán)牙、W1-F1、iBeacons等定位技術(shù)相比，簡化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，節(jié)約了 GPS、藍(lán)牙、W1-F1、iBeacons等硬件設(shè)備所需成本，能夠方便可靠地自動(dòng)為WPT系統(tǒng)獲得能量接收器的位置信息。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明無線能量傳輸系統(tǒng)的示例；
[0018]圖2是本發(fā)明供電線圈電流i與能量接收器與線圈距離r的關(guān)系圖；
[0019]圖3(a)是3個(gè)圓周交于同一個(gè)點(diǎn)確定能量接收器位置的圖示；
[0020]圖3(b)是3個(gè)圓周相互重疊區(qū)域確定能量接收器位置的圖示；
[0021]圖4是4個(gè)圓周相互重疊區(qū)域確定能量接收器位置的圖示；
[0022]圖5是本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位的流程圖。
[0023]圖中:
[0024]1、供電單元2、能量接收器3、供電線圈4、供電線圈A
[0025]5、供電線圈B 6、供電線圈C 7、供電線圈D
[0026]8、半徑1^ 9、半徑 rb 10、半徑 r。11、半徑；rd
[0027]12、3個(gè)圓周相互重疊的區(qū)域13、4個(gè)圓周相互重疊的區(qū)域
【具體實(shí)施方式】
[0028]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的基于多供電線圈下無線能量傳輸系統(tǒng)的自動(dòng)定位方法進(jìn)行描述。
[0029]本發(fā)明的基于多供電線圈下無線能量傳輸系統(tǒng)的自動(dòng)定位方法的設(shè)計(jì)思想是基于由電流傳感器測量各個(gè)供電線圈中的電流值，由電流信息獲得能量接收器的位置信息。對(duì)于一個(gè)完備的無線能量傳輸系統(tǒng)而言，電流傳感器本身就是必需的，所以不會(huì)增加額外設(shè)備，而且電流傳感器不必置于無線能量傳輸?shù)母哳l磁場中，保證了定位的可靠性。本方法首先將各個(gè)供電線圈按照電流大小降序排列確定能量接收器的粗略位置，接著結(jié)合供電線圈電流和供電線圈與能量接收器的位置關(guān)系確定能量接收器所在的圓周，然后通過多個(gè)圓周相交圍成的區(qū)域確定能量接收器的準(zhǔn)確位置，并且通過增加圓周數(shù)提高定位的精度，最后確定能量接收器的位置，為優(yōu)化能量傳輸?shù)男Ч峁┮罁?jù)。
[0030]如圖1所示是無線能量傳輸系統(tǒng)的示例，包括供電單元I與手機(jī)、平板電腦等支持無線充電的能量接收器2。供電單元I是由多個(gè)供電線圈3排列組成的線圈陣列。無線能量傳輸時(shí)由電流傳感器檢測各個(gè)供電線圈3中的電流值。
[0031]如圖2所示是供電線圈電流i與能量接收器2距供電線圈3距離r的關(guān)系圖。通過合理的設(shè)計(jì)供電線圈可以得到如圖2所示的1-r關(guān)系，從而建立起i與r的函數(shù)關(guān)系。由單個(gè)供電線圈3的電流值i依據(jù)1-r函數(shù)關(guān)系得到能量接收器2所在的圓周，圓周以供電線圈3中心為圓心，以由1- r函數(shù)關(guān)系得到的半徑r，能量接收器2就位于圓周上。根據(jù)i T的函數(shù)關(guān)系，改變供電線圈3與能量接收器2之間的距離r，依據(jù)1-r函數(shù)關(guān)系，能夠改變供電線圈電流i。
[0032]圖3 (a)是3個(gè)圓周交于同一個(gè)點(diǎn)確定能量接收器位置的圖示；由供電線圈A 4、供電線圈B 5、供電線圈6的電流值ia、ib、i。，依據(jù)1-r函數(shù)關(guān)系可以分別得到的3個(gè)圓周半徑的半徑1^ 8、半徑rb 9、半徑r。10。分別以供電線圈A 4、供電線圈B 5、