用于免手动对电动车辆充电的定位车辆的声波三角测量法
【技术领域】
[0001 ] 本公开涉及充电站以及电动车辆和混合动力电动车辆中的电池的再充电。
【背景技术】
[0002] 随着在车辆推进和电池技术方面的进步，用于电池电动车辆（BEV)和插电式混合 动力电动车辆（PHEV)的充电方法变得越来越普遍。一些充电方法包括无线充电（诸如，感 应充电）。感应充电系统包括利用电流激励的初级充电线圈。初级充电线圈在次级充电线 圈中感应出电流，该电流可用于对电池充电。
【发明内容】
[0003] 根据本公开的插电式车辆包括：第一发射器，被配置为产生第一声波信号；车辆 无线通信装置，被配置为与充电站无线通信装置进行通信；车载显示器；以及至少一个控 制器。所述控制器被配置为经由车载显示器呈现位置信息。所述位置信息与响应于充电站 声波接收器接收的第一声波信号而检测到的车辆位置相应。
[0004] 在一些实施例中，所述车辆还包括被配置为产生第二声波信号的第二发射器。在 该实施例中，所述位置信息与响应于充电站声波接收器接收的第一声波信号和第二声波信 号而检测到的车辆位置相应。在一个这样的实施例中，所述位置信息与基于第一时延和第 二时延的三角测量的车辆信息相应。第一时延对应于在第一信号被产生与第一信号被充电 站声波接收器接收之间的时间段，且第二时延对应于在第二信号被产生与第二信号被充电 站声波接收器接收之间的时间段。在一些实施例中，所述至少一个控制器还被配置为响应 于所述位置信息来协调自动停靠车辆事件。在一个实施例中，所述车辆还包括次级感应充 电线圈。在该实施例中，所述位置信息包括次级感应充电线圈相对于初级感应充电线圈的 距离和横向偏移。
[0005] 根据本公开的无线充电站包括：无线充电线圈、接近所述线圈的外壳、容纳在外壳 内的声波接收器、无线通信装置和控制器。所述控制器与所述接收器进行通信。所述控制 器还被配置为经由无线通信装置将车辆位置信息发送到关联的车辆无线通信装置。车辆位 置信息基于来自车辆上的关联的第一发射器和第二发射器的至少一个信号。
[0006] 在一些实施例中，至少一个声波信号包括由第一发射器产生的第一信号和由第二 发射器产生的第二信号。在该实施例中，所述控制器还被配置为响应于第一信号和第二信 号对车辆位置信息进行三角测量。
[0007] 根据本公开，提供了一种用于车辆的无线充电站，包括：声波接收器，接近无线充 电线圈；无线通信装置；控制器，与声波接收器和无线通信装置进行通信，并被配置为将车 辆位置信息发送到关联的车辆无线通信装置，其中，所述车辆位置信息基于由声波接收器 从至少一个关联的车辆发射器接收的至少一个信号。
[0008] 根据本公开的一个实施例，所述至少一个关联的车辆发射器可包括第一发射器和 第二发射器，所述至少一个信号可包括由第一发射器产生的第一声波信号和由第二发射器 产生的第二声波信号，所述控制器还可被配置为响应于由声波接收器接收的第一声波信号 和第二声波信号而对车辆位置信息进行三角测量。
[0009] 根据本公开的一个实施例，所述无线充电站还可包括外壳，所述外壳包括驾驶员 目标辅助，所述外壳被布置为接近无线充电线圈以向驾驶员提供视觉引导，其中，声波接收 器容纳在所述外壳内。
[0010] 根据本公开的一个实施例，所述声波接收器可操作地与无线充电线圈连接。
[0011] 根据本公开的一个实施例，所述无线充电站还可包括与无线充电线圈电连接的电 力转换器，其中，所述声波接收器可操作地与所述电力转换器连接。
[0012] 根据本公开的插电式车辆包括次级无线充电线圈、无线通信装置、第一声波发射 器、第二声波发射器、车载显示器和控制器。所述控制器被配置为经由车载显示器呈现位置 信息。经由无线通信装置从关联的包括声波接收器的无线充电站接收所述位置信息。
[0013] 在一个实施例中，所述控制器还可被配置为响应于所述位置信息来协调自动停靠 车辆事件。在另一实施例中，所述控制器还可被配置为命令第一声波发射器产生第一信号 和命令第二声波发射器产生第二声波信号。在该实施例中，所述位置信息与基于由声波接 收器接收的第一信号和第二信号的三角测量的车辆位置相应。在一些这样的实施例中，所 述控制器还可被配置为基于第一时延和第二时延对车辆位置进行三角测量，其中，第一时 延为在第一信号被产生与第一信号被声波接收器接收之间经过的时间，第二时延为在第二 信号被产生与第二信号被声波接收器接收之间经过的时间。
[0014] 根据本公开，提供了一种插电式车辆，包括次级无线充电线圈、无线通信装置、第 一声波发射器、第二声波发射器、车载显示器和控制器，所述控制器与次级无线充电线圈、 无线通信装置、第一声波发射器、第二声波发射器和车载显示器进行通信，并且控制器被配 置为经由车载显示器呈现位置信息，经由无线通信装置从关联的包括声波接收器的无线充 电站接收所述位置信息。
[0015] 根据本公开的实施例提供多个优点。例如，本发明提供了一种用于对车辆进行无 线充电的系统，其中，所述系统使车能够相对于充电站精确地停靠。此外，根据本公开的充 电站可在不向车辆指示瞄准线的情况下提供定位信息。
[0016] 从下面结合附图对优选实施例进行的详细描述中，本公开的上述优点和其他优点 以及特征将变得明显。
【附图说明】
[0017] 图1是根据本公开的包括充电站和插电式车辆的无线充电系统的示意性表示；
[0018] 图2不出根据本公开的确定车辆的位置和横向偏移的方法；
[0019] 图3以流程图的形式示出根据本公开的用于控制车辆充电系统的方法。
【具体实施方式】
[0020] 如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的本发明的各种特征 可与在一个或更多个其他附图中示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的本公开 的实施例。示出的特征的组合提供针对典型应用的代表性实施例。然而，针对特定应用或 实施方式，可期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和变形。
[0021] 车辆可由电池电力（BEV)以及由包括电池电力的电源的组合来供电。例如，混合 动力电动车辆（HEV)被预期为在HEV中由电池和内燃发动机两者驱动动力传动系。在这些 构造中，电池是可再充电的，且车辆充电器提供电力以在电池放电后恢复电池。
[0022] -些车辆和关联的充电站被配备为免手动无线充电。为了使用这种系统对车辆进 行充电，车辆必须相对于充电器精确地定位。车辆中的次级充电线圈必须位于初级充电线 圈的特定距离和方位内，以便有效地对车辆电池进行充电。
[0023] -种可行的解决方案包括在车辆上设置传感器，传感器被配备为用于检测充电站 位置。然而，这种实施方式必须是足够鲁棒（robust)的，以在存在散乱的道路碎片（包括会 附着在轮胎上的泥、冰或灰尘）时进行运作。能够承受这种道路危害的鲁棒传感器（robust sensor)可能是昂贵的。
[0024] 现参照图1，以示意图的形式示出了根据本公开的用于插电式车辆的充电系统。充 电系统包括充电站10。充电站10被配置用于感应充电且包括封装在初级感应充电板14内 的初级充电线圈12。初级充电线圈12经由电力转换器17电连接到电源16。电力转换器 17将来自电源16的电流转换为不同的电压和/或频率，并向初级充电线圈12提供电流。 初级充电线圈12在初级感应充电板14周围产生电磁场。当相应的次级线圈被置于接近通 电的初级感应充电板14时，相应的次级线圈通过位于产生的电磁场内而接收电力。在一些 实施例中，初级感应充电板14可具备节连式（articulated)布置以增加和减少与给车辆充 电相关的初级充电线圈。
[0025] 无线充电站还包括外壳18。外壳被布置为接近初级感应充电板14。优选地，外壳 18包括向驾驶员提供视觉引导的驾驶员目标辅助。驾驶员目标辅助可包括箭头、靶心图、 十字准线或使车辆能够对准相对于初级感应充电板14的适当位置的任何其他适合的指示 符。无线充电站还包括传感器20。传感器20与外壳关联并通常朝向初级感应充电板14。 传感器20的朝向被调整以接收在初级感应充电板14附近发射的信号。在优选的实施例中， 传感器20为声波接收器。在一些实施例中，可使用其他类型的传感器，或者可使用声波接 收器和其他传感器的组合。当然也可使用另外的传感器。
[0026] 传感器20与处理器22进行通信。如将在下面讨论的，处理器22可被配置为 响应于来自传感器20的信号而计算车辆的位置，其中，车辆的位置包括距离和横向偏移 (horizontal offset)。处理器22还与无线通信装置24进行通信。处理器22被配置为经 由无线通信装置24将车辆的位置信息发送到车辆。处理器22和无线通信装置24可被容 纳在外壳18、初级感应充电板14或其他适当的位置内。通信电缆可连接在外壳18与容纳 在初级感应充电板14内的组件之间。
[0027] 充电系统还包括车辆30。车辆30为电池电动车辆（BEV)或插电式混合动力电动 车辆（PHEV)。车辆30包括电池32和次级感应线圈34。次级感应线圈34响应于由初级感 应线圈12产生的电磁场而产生电流。车辆30还包括AC到DC转换器36。转换器36将由 次级感应线圈34产生的AC电流转换为用于给电池32再充电的DC电流。
[0028] 车辆30还包括至少一个控制器38。虽然车辆控制器38被示出为单个控制器，但 是车辆控制器38可包括用于控制多个车辆系统的多个控制器。例如，车辆控制器38可为 车辆系统控制器/动力传动系控制模块（VSC/PCM)。就这点而言，VSC/PCM的车辆充电控制 部分可为嵌入在VSC/PCM内的软件，或者，可在单独的硬件装置中实现VSC/PCM的车辆充电 控制部分。车辆控制器38通常包括彼此相互协作的任意数量的微