【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线充电，具体为一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统。
技术介绍
1、磁耦合谐振式无线电能传输技术主要通过一次侧线圈和二次侧线圈之间的谐振耦合来实现能量的高效传输，其主要物理原理是基于在固有频率相同时，一次侧线圈和二次侧线圈会形成强耦合谐振磁场，且此强耦合磁场不会受到非辐射电磁场范围内非谐振物体的影响，从而为能量提供一个高效和远距离的传输通道，能量在两个谐振电路之间以磁场能的形式传递，一个谐振电路在发射端，另一个谐振电路在接收端，每个谐振电路由连接电容的线圈或者自谐振线圈或者含有内部电容的其它谐振器组成。
2、针对现有的无线充电系统而言，一些工作场景机器人种类繁多，需要适配不同种类的充电发射模块，在机器人数量非饱和情况下造成充电模块的非充分利用，且机器人在自动对位发射模块时，由于对位不准造成充电效率低下，继而造成针对机器人进行的无线充电工作无法顺利、有效的进行，在搭建对机器人的无线充电系统时还需要考虑系统本身是否存在异常的情况，只是单单检测电流、电压这些常规的操作，无法对系统本身进行全面的异常监测，若是系统出现异常，对于该异常程度也无法做出有效的判定，若是异常程度较大，而维修不及时时，则会造成整个无线充电系统的使用寿命大大降低。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，利用优化算法算出系统达到最佳传输功率和传输效率的所需调整参数，并依据调整参数完成对发射线圈和可控
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
5、一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，包括：
6、监测判定模块，获取并判断正常工作下的机器人电量是否低于预设值，并在机器人电量低于预设值时，对机器人定位导航至充电位置；
7、识别匹配模块，识别机器人的类型后，根据搭建的规则引擎得出机器人类型所需对应的相应功率的发射线圈和发射端电路，并通过微控制器控制电子开关开启对应的发射线圈和发射端电路；
8、调整计算模块，采用优化算法计算得出充电系统的调整参数，且调整参数包括系统频率、发射线圈的匝数、半径以及互感值，并循环迭代更新调整参数，直至找到最优解；
9、充电控制模块，依据最终迭代后的调整参数来操作多抽头分束型线圈和可控高频电压源，利用多抽头分束型线圈调控到所需的发射线圈的匝数、半径以及互感值，利用可控高频电压源调控到所需的系统频率；
10、分析评价模块，在预设的时间区间t内，获取系统相关数据集，该数据集包括系统频率、温度、湿度以及传输距离，搭建数据分析模型，以获取的系统频率稳定系数sfc、环境损耗系数elc以及传输距离vs为评估参数，生成传输功率评估值tpev；
11、充电安全模块，将传输功率评估值tpev与预设的评估阈值tol做出对比，若是传输功率评估值tpev超过评估阈值tol，则不做响应，若是传输功率评估值tpev未超过评估阈值tol，则发出预警信号。
12、进一步的，识别机器人的类型采用的是安装于充电位置的摄像头，该摄像头采用目标检测法，以获取识别到的机器人的具体类型，在规则引擎中，机器人的类型和其所需对应的相应功率的发射线圈和发射端电路是提前录入配对的。
13、进一步的，优化算法采用的是梯度下降法，梯度下降法是基于负梯度方向迭代搜索的最优化算法，在无线充电系统中，使用梯度下降法来最小化传输功率或最大化传输效率，通过计算系统参数的梯度，在每次迭代中更新参数值，直到找到最优解。
14、进一步的，在无线充电系统使用状态下，发射端电路用于连接发射线圈和可控高频电压源，发射端电路和发射线圈组成发射器，通过无线电向机器人配套的接收器传递能量，接收器与发射器构造相同，并相互匹配，用于接收传递的能量并转化为机器人所需的电力，可控高频电压源用于提供可调节的系统频率，以匹配发射器和接收器之间的谐振频率。
15、进一步的，系统频率通过采用频率计测量，获取实时的系统频率，温度和湿度为检测无线充电系统所处环境的温度和湿度，通过采用温湿度传感器实时获取，传输距离的测量是在充电位置的发射器上安装红外测距仪，检测发射器和机器人上接收器之间的间距，即为传输距离。
16、进一步的，生成系统频率稳定系数sfc的过程为：获取t时间内不同时刻的系统频率xpt，t表示t时间内不同时刻下系统频率的编号，t＝1、2、3、4、……、n，n为正整数；根据t时间内不同时刻的系统频率的平均值以及系统频率xpt，计算系统频率稳定系数sfc，公式如下：
17、
18、进一步的，生成环境损耗系数elc的过程为：对t时间内的平均温度和平均湿度做无量纲化处理，依据平均温度和平均湿度生成环境损耗系数elc，公式如下：
19、
20、式中，δ、分别为平均温度和平均湿度的比例系数，g1为常数修正系数，且
21、进一步的，生成传输功率评估值tpev的过程为：对传输距离做无量纲化处理后，依据系统频率稳定系数sfc、环境损耗系数elc以及传输距离vs，生成传输功率评估值tpev，公式如下：
22、
23、式中，a1、a2、a3分别为系统频率稳定系数sfc、环境损耗系数elc以及传输距离vs的预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞0，g2为常数修正系数。
24、(三)有益效果
25、本专利技术提供了一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，具备以下有益效果：
26、1、本专利技术使用相配合的调整计算模块与充电控制模块，利用优化算法算出系统达到最佳传输功率和传输效率的所需调整参数，并依据调整参数完成对发射线圈和可控高频电压源的操控，保证了机器人无线充电工作的顺利进行；
27、2、本专利技术利用分析评估模块，在系统运行时获取各类数据，初步计算获取所需的评估参数，实现对各个因素的综合考虑，并依据评估参数生成传输功率评估值tpev，确保了所得传输功率评估值tpev的准确性和有效性，同时依据拥有具体值的传输功率评估值tpev与评估阈值tol做出对比，能够高效的完成对无线充电系统是否发生异常做出综合式的判定，还能够依据其具体的数值判定出异常程度，方便后续根据情况进行及时的检修或调整，在一定程度上提高了无线充电系统的使用寿命和运行稳定性。
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1.一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，其特征在于：识别机器人的类型采用的是安装于充电位置的摄像头，该摄像头采用目标检测法，以获取识别到的机器人的具体类型，在规则引擎中，机器人的类型和其所需对应的相应功率的发射线圈和发射端电路是提前录入配对的。
3.根据权利要求2所述的一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，其特征在于：优化算法采用的是梯度下降法，梯度下降法是基于负梯度方向迭代搜索的最优化算法，在无线充电系统中，使用梯度下降法来最小化传输功率或最大化传输效率，通过计算系统参数的梯度，在每次迭代中更新参数值，直到找到最优解。
4.根据权利要求3所述的一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，其特征在于：在无线充电系统使用状态下，发射端电路用于连接发射线圈和可控高频电压源，发射端电路和发射线圈组成发射器，通过无线电向机器人配套的接收器传递能量，接收器与发射器构造相同，并相互匹配，用于接收传递的能量并转化为机器人所需的电力，可控高频电压源用于提供可调节的系统频率，以匹配发射器和
5.根据权利要求4所述的一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，其特征在于：系统频率通过采用频率计测量，获取实时的系统频率，温度和湿度为检测无线充电系统所处环境的温度和湿度，通过采用温湿度传感器实时获取，传输距离的测量是在充电位置的发射器上安装红外测距仪，监测发射器和机器人上接收器之间的间距，即为传输距离。
6.根据权利要求5所述的一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，其特征在于：生成系统频率稳定系数Sfc的过程为：获取T时间内不同时刻的系统频率Xpt，t表示T时间内不同时刻下系统频率的编号，t＝1、2、3、4、……、n，n为正整数；根据T时间内不同时刻的系统频率的平均值以及系统频率Xpt，计算系统频率稳定系数Sfc，公式如下：
7.根据权利要求6所述的一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，其特征在于：生成环境损耗系数Elc的过程为：对T时间内的平均温度和平均湿度做无量纲化处理，依据平均温度和平均湿度生成环境损耗系数Elc，公式如下：
8.根据权利要求7所述的一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，其特征在于：生成传输功率评估值Tpev的过程为：对传输距离做无量纲化处理后，依据系统频率稳定系数Sfc、环境损耗系数Elc以及传输距离Vs，生成传输功率评估值Tpev，公式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，其特征在于：识别机器人的类型采用的是安装于充电位置的摄像头，该摄像头采用目标检测法，以获取识别到的机器人的具体类型，在规则引擎中，机器人的类型和其所需对应的相应功率的发射线圈和发射端电路是提前录入配对的。
3.根据权利要求2所述的一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，其特征在于：优化算法采用的是梯度下降法，梯度下降法是基于负梯度方向迭代搜索的最优化算法，在无线充电系统中，使用梯度下降法来最小化传输功率或最大化传输效率，通过计算系统参数的梯度，在每次迭代中更新参数值，直到找到最优解。
4.根据权利要求3所述的一种基于多抽头分束型线圈的无线充电系统，其特征在于：在无线充电系统使用状态下，发射端电路用于连接发射线圈和可控高频电压源，发射端电路和发射线圈组成发射器，通过无线电向机器人配套的接收器传递能量，接收器与发射器构造相同，并相互匹配，用于接收传递的能量并转化为机器人所需的电力，可控高频电压源用于提供可调节的系统频率，以匹配发射器和接收器之间的谐振频率。
5.根据权利要求4所述的一种基于多抽头分束型线圈的...
【专利技术属性】
技术研发人员：文春明，唐志渊，陈蓁，黄天星，李建衡，冯亚辰，马慧琳，丁海洋，刘琪，曾宇海，张慧，林勇坚，马吉建，王永，赵迎新，冯冰，窦登全，
申请(专利权)人：广西民族大学，
类型：发明
国别省市：
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