CN105083046A - 用于电动车辆充电系统的超声定位 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于电动车辆充电系统的超声定位。一种用于给车辆充电的充电系统，包括：充电站和车辆。所述充电站包括初级无线充电线圈、被定向成能够检测靠近所述初级无线充电线圈的车辆的至少一个超声波传感器和第一无线通信装置。所述车辆包括次级无线充电线圈、与第一无线通信装置通信的第二无线通信装置、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所述显示器呈现位置信息。所述位置信息与由所述至少一个传感器检测的车辆位置相对应并且在第一无线通信装置和第二无线通信装置之间传输。

Description

用于电动车辆充电系统的超声定位
技术领域
本公开涉及充电站以及电动车辆和混合动力电力车辆中的电池的充电。
背景技术
随着车辆推进和电池技术的进步，用于电池电动车辆(BEV)和插电式混合动力电动车辆(PHEV)的充电方法的已经日益普及。一些充电方法包括无线充电(比如，感应充电)。感应充电系统包括通电流的初级充电线圈。初级充电线圈在次级充电线圈中感应出电流，这可用于给电池充电。
发明内容
根据本公开的一种用于给车辆充电的充电系统，包括：充电站和车辆。所述充电站包括初级无线充电线圈、被定向成能够检测靠近所述初级无线充电线圈的车辆的至少一个超声波传感器以及第一无线通信装置。所述车辆包括次级无线充电线圈、与所述第一无线通信装置通信的第二无线通信装置、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所述显示器呈现位置信息。所述位置信息与由所述至少一个传感器检测的车辆位置相对应并且在所述第一无线通信装置和所述第二无线通信装置之间传输。
根据本发明的一个实施例，所述充电系统还包括：目标构件，靠近所述壳体并且包括驾驶员目标锁定辅助物，所述壳体具有中心线并且所述目标构件从所述中心线偏移到与车辆驾驶员座位对应的位置。
在一个实施例中，所述控制器还被配置为响应于所述位置信息而协调自动泊车事件。在一些实施例中，所述充电系统还包括：保持所述至少一个传感器的壳体、支撑所述初级无线充电线圈的底座以及连接所述底座和所述壳体的连杆。所述连杆可以是长度可调节的连杆。所述壳体可包括：在所述初级无线充电线圈的第一侧的第一部分、在所述初级无线充电线圈的第二侧的第二部分以及在所述初级无线充电线圈的第三侧的第三部分。在该实施例中，第一传感器被保持在所述第一部分中，第二传感器被保持在所述第二部分中，第三传感器被保持在所述第三部分中。一些实施例还包括从所述壳体延伸的目标构件，所述目标构件包括驾驶员目标锁定辅助物。所述目标构件从所述壳体的中心线偏移到与车辆驾驶员座位对应的位置。
根据本公开的用于车辆的无线充电站包括无线充电线圈。所述充电站还包括靠近所述无线充电线圈的第一壳体和被保持在所述壳体内并且被定向成能够检测靠近所述无线充电线圈的车辆的第一传感器。所述充电站还包括与所述传感器通信的无线通信装置，并且所述无线通信装置被配置为将与检测到的车辆的位置相对应的数据传输到相关的车辆通信装置。
在一些实施例中，所述第一传感器为超声波传感器。在一个实施例中，所述充电站还包括：第二壳体和第三壳体，被结合在所述第一壳体的相对的两个端部，以限定大致U形的组合壳体；
第二传感器，被保持在第二壳体内；第三传感器，被保持在第三壳体内。一些实施例还包括：底座，支撑所述无线充电线圈；以及连杆，将所述壳体连接到所述底座。所述连杆为长度可调节的连杆。一些实施例还包括从壳体延伸并且包括驾驶员目标锁定辅助物的目标构件。所述目标构件从所述中心线偏移到与车辆驾驶员座位对应的位置。
根据本发明，提供一种插电式车辆，包括：无线充电线圈；无线通信装置；车载显示器；至少一个控制器。所述至少一个控制器被配置为：经由所述车载显示器呈现位置信息。所述位置信息从相关联的无线充电站经由所述无线通信装置接收，所述无线充电站包括被定向成能够检测靠近所述无线充电线圈的车辆的传感器。
在一些实施例，所述至少一个控制器还被配置为：响应于所述位置信息而协调自动泊车事件。
根据本公开的实施例提供多个优点。例如，本公开提供了向所述车辆提供位置信息的充电站。该位置信息可以使驾驶员能够相对于无线充电线圈更准确地放置所述车辆，以给电池进行充电。此外，该位置信息可与自动泊车系统结合起来使用，以对靠近无线充电线圈的车辆进行准确地自动泊车。根据本公开的系统包括位于充电站上的传感器，而不是位于所述车辆上的传感器。因此，所述传感器不必被设计成承受道路风险并且可降低制造的成本。
本公开的上述优点以及其他优点和特点将从以下结合附图具体描述的优选的实施例中体现出来。
附图说明
图1是根据本公开的用于电动车辆的无线充电站的示意图；
图2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图；
图3以流程图的形式示出了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
如本领域的普通技术人员将理解的，如参照任一附图示出和描述的本发明的各种特征可以与在一个或更多个其他附图中示出的特征相结合，以产生本公开的未明确示出或描述的实施例。示出的特征的结合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种结合和变型可期望用于具体应用或实施方式。
可通过电池电力以及通过包括电池电力的动力源的组合来给车辆提供动力。例如，预期通过电池和内燃发动机两者来给其中的动力传动系统提供动力的混合动力电动车辆(HEV)。在这些构造中，电池是可再充电的，并且车辆充电器提供电力以使电池在放电之后恢复电力。
一些车辆和相关的充电站配备免提无线充电系统。为了使用这种系统给车辆充电，车辆必须相对于充电器进行准确定位。为了给车辆电池进行有效地充电，车辆中的次级充电线圈必须被定位在初级充电线圈的特定距离和方向内。
一种可行的方案包括：在车辆上提供被配备为检测充电站位置的传感器。然而，这种实现方式必须足够地坚固耐用，以能够在存在移动的道路杂物(包括轮胎带动的泥、冰或污垢)的情况下运行。能承受这种道路风险的坚固耐用的传感器可能是昂贵的。
现在参照图1，以示意图的形式示出了根据本公开的无线充电站的俯视图。充电站被构造为感应充电，并且充电站包括容纳在主感应充电板12内的初级充电线圈10。初级充电线圈10电连接到电源14。电源14向初级充电线圈10提供电流，初级充电线圈10在主感应充电板12的周围产生电磁场。当相应的次级线圈被放置在通电的主感应充电板12附近时，其通过处于所述产生的电磁场内来接收电力。在一些实施例中，主感应充电板12可设置有铰接装置，以使初级充电线圈相对于车辆升高和降低，从而进行充电。
无线充电站还包括壳体16。壳体被定位成靠近主感应充电板12。壳体16包括具有面向主感应充电板12的长侧的中心部分18。壳体16还包括从中心部分18的相对的两个端部延伸的第一臂20和第二臂22。壳体16因而大致为U形。优选地，中心部分18的宽度超过主感应充电板12的宽度，使得第一臂20和第二臂22在主感应充电板12的相对的两侧上延伸。此外，优选地，中心部分18的宽度最好应超过将使用充电站的任何车辆的宽度。因此，当车辆相对于主感应充电板12被适当定位以进行充电时，第一臂20和第二臂22在车辆的相对的两侧上延伸。
壳体16经由连杆24连接到主感应充电板12。在优选的实施例中，连杆24为长度可调节的连杆。连杆24可基于将使用充电站的车辆的尺寸和车辆中的次级充电线圈的位置来调节。因此，连杆用于在壳体16和主感应充电板12之间提供合适的距离。
无线充电站还包括与壳体相关联并且大致面向主感应充电板12的传感器26、28和30。在优选的实施例中，传感器26与中心部分18相关联，传感器28与第一臂20相关联，传感器30与第二臂22相关联。无线充电站还包括与主感应充电板12可操作地结合的传感器32。因此，当车辆接近主感应充电板12进行充电时，传感器32提供指示正在靠近的车辆的第一传感器读数。当车辆继续朝合适的位置向前行进以进行充电时，传感器26面向车辆的第一侧，传感器28面向车辆的第二侧，传感器30面向车辆的第三侧。传感器26提供对车辆在纵向(即，前后方向)上位置的测量，而传感器28和30提供对车辆在横向(即，从一侧到另一侧的方向)上位置的测量。因此，传感器的组合为车辆提供了准确的位置信息。
在优选的实施例中，传感器26、28、30和32为超声波传感器。这种传感器发射超声波，所述超声波可被在其路径中的物体反射。通过测量超声波的发射和反射信号的接收之间的时间，可计算物体的距离。在一些实施例中，可以使用其它类型的传感器，或者可以使用超声波传感器和其它传感器的组合。当然，也可以使用超过所示的四个传感器的额外的传感器。
传感器26、28、30和32与处理器34通信。处理器34被配置为响应于来自传感器26、28、30和32的信号而计算车辆的位置，包括车辆相对于主感应充电板12的纵向位移和横向位移。处理器34还与无线通信装置36通信。处理器34被配置为经由无线通信装置36将车辆的位置信息发送到车辆。处理器34和无线通信设备36可被保持在壳体16内、主感应充电板12内或其他适当的位置。通信电缆可穿过在保持在壳体16内的组件和保持在主感应充电板12内的组件之间的连杆24。
充电站还可包括目标构件38。目标构件38提供可见基准点，驾驶员可通过该可见基准点将车辆的位置相对于充电站进行定位，从而目标构件38与来自传感器26、28、30和32的位置信息结合使用。目标构件38可以是与壳体16分开的装置，如示出的，或者目标构件38可以是与壳体16结合并且从壳体16伸出。在优选的实施例中，目标构件38偏向驾驶员的一侧并且相对于充电站不居中。这降低了由于视差而引起的驾驶员位置误判的风险，该视差在驾驶员试图确定与驾驶员的直接视线偏移的点的距离或方向时会出现。
现在参照图2，示出了包括充电站40的充电系统。充电站40基本上可如以上关于图1所描述的。充电站40包括保持初级感应线圈44的主感应充电板42、壳体46和相关联的传感器48，其中，相关联的传感器48可以是超声波传感器，并且连杆50连接壳体46和主感应充电板42。充电站包括与传感器48通信的处理器52。处理器52还与无线通信装置54通信。处理器52和无线通信装置54可被保持在壳体46内、主感应充电板42内或其它合适的位置内。通信电缆可穿过连杆50。
充电系统还包括目标构件56，目标构件56包括驾驶员目标锁定辅助物58。驾驶员目标锁定辅助物58是驾驶员的可见基准，并且可包括靶心、十字准线或者其他合适的目标识别装置。
充电系统还包括车辆60。车辆60是电池电动车辆(BEV)或插电式混合动力电动车辆(PHEV)。车辆60包括电池62和次级感应线圈64。次级感应线圈64响应于由初级感应线圈44产生的电磁场而产生电流。车辆60还包括AC-DC转换器66。转换器66将由次级感应线圈64产生的AC电整流和滤波为DC电，以给电池62充电。
车辆60还包括至少一个控制器68。尽管车辆控制器68被示出为单个控制器，但是车辆控制器68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68可以是车辆系统控制器/动力传动系统控制模块(VSC/PCM)。在这方面，VSC/PCM的车辆充电控制部分可以是嵌在VSC/PCM内的软件，或者VSC/PCM的车辆充电控制部分可以独立的硬件装置来实现。车辆控制器68通常包括任意数量的微处理器、ASIC、芯片、内存(例如，FLASH、ROM、RAM、EPROM和/或EEPROM)和软件代码，以彼此共同作用来执行一系列操作。车辆控制器68还使用公共总线协议(例如，CAN)通过硬线车辆连接(hardlinevehicleconnection)与其它控制器和组件进行通信。
控制器68与车辆无线通信装置70电通信。车辆无线通信装置70与充电站无线通信装置54无线通信。在优选的实施例中，充电站无线通信装置54和车辆无线通信装置70两者均为WiFi装置。当然，可以使用其他无线通信方法，例如，蓝牙。控制器68被配置为经由车辆无线通信装置70从充电站40接收位置信息。车辆无线装置70和充电站40之间的无线通信也可被用于传输其它信息。例如，无线通信可被用于完成车辆60和充电站40之间的关联过程，响应于关联过程完成，开始车辆充电。
控制器68还与驾驶员显示器72通信。驾驶员显示器可以是仪表板多功能显示器或其它适当的显示器。控制器被配置为经由驾驶员显示器72向驾驶员提供位置信息。驾驶员显示器可包括车辆位置信息的任何合适的表示，以示出车辆相对于主感应充电板42的位置和方向。响应于该信息，驾驶员可更为准确地泊车，使得次级感应线圈64靠近主感应充电板42。
在一些实施例中，车辆60配备有自动泊车系统。在这种实施例中，控制器(可以是控制器68或者其它合适的控制器)向各种车辆系统发布命令，以协调自动泊车事件。在自动泊车事件过程中，车辆转向、加速和制动系统(未示出)自动地被控制，以将车辆停放在合适的泊车位置和方向。控制器将使用来自充电站40的位置信息来协调多个系统，并且停放车辆而使得次级感应线圈64靠近主感应充电板42，以进行充电。
当然，在上述系统上进行变型是可以的。例如，充电站可仅包括单个超声波传感器，而不是在图1中所示的三个传感器的配置。作为另一示例，多个传感器可被保持在一个细长的壳体中，而不是图1中所示的U形结构。作为又一示例，充电站可以与可视显示器(例如，LCD屏幕)电连接，并且被配置为在可视显示器上显示车辆位置信息。这种变型具有与充电站和车辆之间的无线通信的存在与否无关的操作优点。
现在参照图3，以流程图的形式示出了根据本公开的用于控制车辆充电系统的方法。如框80所示，从设置在充电站中的声学传感器采集数据。如框82所示，计算检测到的车辆的位置和方向。如框84所示，位置信息被传输到车辆。如框86所示，位置信息经由车载显示器被提供给驾驶员。如框88所示，在配备有自动泊车系统的车辆中，车辆基于从充电站接收到的位置信息而被自动停放。
在上述方法的变型中，具有自动泊车系统的车辆可被配置为不向驾驶员显示位置信息，这是因为在泊车过程中驾驶员不需要与车辆进行交互。
在此公开的过程、方法或算法被传递到处理装置、控制器或计算机或由处理装置、控制器或计算机来执行，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用的电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以通过控制器或计算机以多种形式被存储为可执行的指令和数据，所述多种形式包括但不限于永久存储在非可写存储介质(例如，ROM装置)上的信息和可改变地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、CD、RAM装置和其它磁介质和光介质)上的信息。所述过程、方法或算法也可以以软件可执行对象的方式实现。或者，所述过程、方法或算法可以整体或部分使用合适的硬件组件(比如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件或装置)或硬件、软件和固件组件的组合实现。
如可从多个实施例中看出的，本发明提供了用于给车辆进行无线充电的系统，所述系统能够使车辆相对于充电站准确泊车。此外，根据本公开的系统包括在充电站上的传感器，而不是在车辆上的传感器，因此，所述传感器不必承受道路风险。因此，降低了成本。
虽然以上描述了示例性实施例，但这些实施例并不意在描述本发明的所有可能的形式。相反地，说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应该理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变，此外，可将各种实施的实施例的特征进行组合以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (7)

1.一种用于车辆的无线充电站，包括：
无线充电线圈；
第一壳体，靠近所述无线充电线圈；
第一传感器，被保持在所述壳体内，并且被定向成能够检测靠近所述无线充电线圈的车辆；以及
无线通信装置，与所述传感器通信，并且被配置为：将与检测到的车辆相对应的位置数据传输到相关联的车辆无线通信装置。
2.如权利要求1所述的无线充电站，其中，所述第一传感器为超声波传感器。
3.如权利要求1所述的无线充电站，其中，还包括：
第二壳体和第三壳体，被结合在所述第一壳体的相对的两个端部，以限定大致U形的组合壳体；
第二传感器，被保持在第二壳体内；
第三传感器，被保持在第三壳体内。
4.如权利要求1所述的无线充电站，其中，还包括：
底座，支撑所述无线充电线圈；以及
连杆，将所述壳体连接到所述底座。
5.如权利要求4所述的无线充电站，其中，所述连杆为长度可调节的连杆。
6.如权利要求1所述的无线充电站，其中，还包括：
目标构件，靠近所述壳体并且包括驾驶员目标锁定辅助物，所述壳体具有中心线并且所述目标构件从所述中心线偏移到与车辆驾驶员座位对应的位置。
7.如权利要求1所述的无线充电站，其中，还包括：
第二传感器，与所述无线充电线圈可操作地结合并且被定向成能够检测靠近所述无线充电线圈的车辆，其中，所述与检测到的车辆相对应的位置数据是基于来自所述第一传感器和所述第二传感器的信号的。
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