提高電動汽車行駛時無線充電效率的電磁耦合追蹤裝置

工作原理

圖2是傳感器的結構圖：在次級線圈的切面方向上設置四個霍爾傳感器，分別為P₁、P₂、P₃、P₄。其中霍爾傳感器P₁、P₃相反地放置在切面的豎直方向上，P₂、P₄相反地放置在切面的水平方向上?；魻杺鞲衅鞲袘酱艌?，會根據磁場強度的不同輸出電壓值，此電壓值與磁場強度呈線性關系。當線圈切面并不完全與磁場方向垂直時，相對的兩個霍爾傳感器輸出的電壓值大小相等、符號相反，運算放大器就會輸出差值信號，該差值信號送入控制電路，驅動電機調整線圈的角度，使線圈切面與磁場方向垂直，此時的感應電流為最大值。兩組相對的霍爾傳感器分別控制線圈的方向角和仰角，可以實現空間范圍內線圈朝向的變化，保證感應電流達到最大。

本裝置的信號處理與控制電路主要包括：差值放大器部分、數模轉換部分、單片機控制部分和步進電機驅動部分。

差分放大電路用來對傳感器信號進行放大，輸入單片機前用數模轉換器把模擬信號轉換成數字信號。

從4個傳感器輸出的信號經過預處理后，分別得到信號U₁、U₂、U₃、U₄。其中U₁、U₃經過運算放大器后得到東西方向的跟蹤控制信號U_x，而U₂、U₄經過運算放大器后得到南北方向的跟蹤控制信號U_y。放大后的兩路信號轉換成數字信號后再送入單片機中，在單片機中，先判斷各路信號的值，然后由軟件產生相應的信號去控制調整機構實現相應的方向調整，以實現對磁場方向的跟蹤。

2.1.2 機械轉動舵機

其工作原理是由接收機發出訊號給舵機，經由電路板上的IC驅動無核心馬達開始轉動，透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由位置檢測器送回訊號，判斷是否已經到達定位。位置檢測器其實就是可變電阻，當舵機轉動時電阻值也會隨之改變，藉由檢測電阻值便可知轉動的角度。

2.2 軟件設計

整個系統是在單片機的協調控制下完成，軟件流程見圖3.

在單片機中，對A/D轉換后的傳感器輸出的信號進行處理。步驟如下：

先判斷U_x是否為零，如果不為零，則根據U_x的值由單片機輸出相應的跟蹤控制信號控制方位角調整機構實現相的位置調整，如果U_x為零，再判斷_y是否為零，如果不為零，則根據U_y的值由單片機輸出相應的跟蹤控制信號控制高度角調整機構實現相應的位置調整，如果U_y為零，則停止跟蹤。

3 結束語

本文利用磁傳感器設計了一種能夠提高電動汽車無線充電效率的電磁耦合追蹤裝置，磁傳感器接收信號，通過線圈兩側的信號差值可以計算線圈與磁場所成角度，利用舵機調整線圈角度從而提高能量轉換率。本裝置可以有效地節約無線充電公路的電能，提高電能的利用率。此外，本裝置結構相對簡單，成本較低，安裝方便，利于普及。

參考文獻

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