CN105391183A - 次级充电垫对准方法、无线充电控制装置和充电器操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种次级充电垫对准方法、无线充电控制装置以及充电器操作方法。次级充电垫对准方法包括：监测在被布置于车辆中的多个霍尔传感器处感应出的信号；基于多个霍尔传感器的测量值，估计充电器的初级充电垫的位置；以及生成用于将位于车辆中的次级充电垫移动到初级充电垫的估计位置的移动信息和与该移动信息对应的车辆的转向信息中的一个。

Description

次级充电垫对准方法、无线充电控制装置和充电器操作方法

技术领域

本发明的示例实施例总体涉及用于车辆的无线充电装置，更具体地说，涉及能够将车辆的次级充电垫(secondarychargingpad)与充电器的初级充电垫(primarychargingpad)高效对准的次级充电垫对准方法、无线充电控制装置以及充电器操作方法。

背景技术

近来，涉及插入式混合动力车辆和电动车辆的技术得到迅速发展。这类车辆的部分驱动力或全部驱动力由蓄电池的电能提供。作为用电能对蓄电池进行充电的方法，有充电器通过电线连接至车辆的蓄电池的插入类型和不使用插头的无线充电类型。

无线充电类型包括磁感应式和磁共振式。这二者中，磁感应式能够在约几厘米的短距离内以较高的效率无线传输功率。磁共振式已经得到研究和发展，使得例如当车辆接近无线充电器时，车辆的无线充电控制装置能够通过与无线充电器的通信来识别无线充电器并对蓄电池进行充电。

另一方面，安装在车辆上的次级充电垫和连接至充电器的初级充电垫必须对准线圈位置，以增大无线充电效率。为此，在相关技术中已经研究了使用光传感器和视觉传感器的对准方法。然而，在对准方法使用现有传感器的情况下，大多数传感器都暴露在无线功率传输环境下的强电场和磁场中，由此导致各种情况的误操作或操作不善。

发明内容

因此，提供本发明的示例实施例以基本上消除由于相关技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。

本发明的示例实施例提供一种次级充电垫对准方法，其使用霍尔传感器根据初级充电垫处的磁场而感应出的信号来测量车辆的次级充电垫到初级充电垫的角度和距离，由此将初级充电垫与车辆侧的次级充电垫对准。

本发明的示例实施例还提供一种无线充电控制装置，其能够使用由充电器的初级充电垫的感测电流所引起的磁场来将次级充电垫与在车辆一侧的充电器的初级充电垫对准。

本发明的示例实施例还提供一种充电器的操作方法，其支持由车辆执行的、装载在车辆中的次级充电垫与初级充电垫的对准。

在一些示例实施例中，包含次级充电垫对准方法的对车辆进行无线充电的方法包括以下步骤：由于根据施加到初级线圈的感测电流的磁场而在多个霍尔传感器处感应出信号，基于这些信号的大小的变化，计算多个霍尔传感器间的中心点和设置在充电器中的初级线圈的中心点的距离，并且计算以多个霍尔传感器的中心点为基准，由初级线圈的中心点和多个霍尔传感器之一形成的角度；以及根据计算出的角度和距离来调整车辆的转向角。感应信号可以包括电压、电流或其组合。

这里，对车辆进行无线充电的方法还可以包括以下步骤：在进行计算之前，从充电器请求初级线圈信息并且从充电器接收初级线圈信息。初级线圈信息可以包括初级线圈的类型和从初级线圈传输的功率和感测电流的大小。

这里，在计算时，可以通过比较在各霍尔传感器处感应出的信号的大小和模式来估计多个霍尔传感器与初级线圈的中心点之间的距离。

这里，在计算时，可以使用多个霍尔传感器与初级线圈的中心点之间的距离以及多个霍尔传感器间的预设距离来计算多个霍尔传感器的中心点与初级线圈的中心点之间的距离。

这里，在计算时，可以使用多个霍尔传感器与次级线圈的中心点之间的预设距离以及多个霍尔传感器间的距离来计算多个霍尔传感器的中心点与次级线圈的中心点之间的距离。

这里，在计算时，可以使用多个霍尔传感器的中心点与初级线圈的中心点之间的距离以及多个霍尔传感器的中心点与次级线圈的中心点之间的距离来计算初级线圈的中心点与次级线圈的中心点之间的距离。

这里，在计算时，可以使用多个霍尔传感器与初级线圈的中心点之间的估计距离以及多个霍尔传感器之间的预设距离来计算以多个霍尔传感器的中心点为基准，由初级线圈的中心点和多个霍尔传感器之一形成的角度。

这里，在计算时，可以使用多个霍尔传感器与次级线圈的中心点之间的预没距离以及多个霍尔传感器间的距离来计算以多个霍尔传感器的中心点为基准，由多个霍尔传感器的中心点与次级线圈的中心点形成的角度。

这里，在计算时，可以使用以多个霍尔传感器的中心点为基准，由初级线圈的中心点和多个霍尔传感器形成的角度，以及以多个霍尔传感器的中心点为基准，由多个霍尔传感器的中心点和次级线圈的中心点形成的角度，来计算以多个霍尔传感器的中心点为基准，由初级线圈的中心点和次级线圈的中心点形成的角度。

这里，对车辆进行无线充电的方法还可以包括以下步骤：随着车辆使用在调整操作中调整的转向角进行移动以及在次级线圈处感应出的信号的大小改变，调整多个霍尔传感器间的中心点与初级线圈的中心点之间的距离，并且调整以多个霍尔传感器间的中心点为基准，由初级线圈的中心点和多个霍尔传感器之一形成的角度。

这里，对车辆进行无线充电的方法还可以包括以下步骤：在调整之后，测量在次级线圈处感应出的电压或电流，并且根据所测得的电压和电流来计算初级线圈与次级线圈之间的功率耦合系数为最大的点。

这里，在校正时，当基于从充电器接收到的初级线圈信息，初级线圈的类型不同于次级线圈的类型时，可以额外地校正初级线圈的中心点与次级线圈的中心点之间的距离，以及校正以多个霍尔传感器间的中心点为基准，由初级线圈的中心点与次级线圈的中心点形成的角度。

这里，对车辆进行无线充电的方法还可以包括以下步骤：根据调整后的距离和角度重新调整车辆的转向角。重新调整的步骤还可以包括：基于调整后的距离和角度、车辆的当前位置、车辆速度、横摆角速度、转向角和变速级中的一个或多个，计算转向角以进行重新调节。

这里，对车辆进行无线充电的方法还可以包括以下步骤：根据转向信息或转向角调整方向盘。

这里，对车辆进行无线充电的方法还可以包括以下步骤：当在调整过程中，在次级线圈处感应出的电压的大小大于第一预设基准电压时，基于在多个霍尔传感器处感应出的电压，重新调整多个霍尔传感器间的中心点与初级线圈的中心点之间的距离，并且重新调整以多个霍尔传感器间的中心点为基准，由初级线圈的中心点与多个霍尔传感器之一形成的角度。

在其它示例实施例中，次级充电垫对准方法包括以下步骤：监测在被布置于车辆中的多个霍尔传感器处感应出的信号；基于多个霍尔传感器的测量值，估计充电器的初级充电垫的位置；以及生成用于将位于车辆中的次级充电垫移动到初级充电垫的估计位置的移动信息和与该移动信息对应的车辆的转向信息中的一个。测量值可以包括电压、电流或其组合。

这里，次级充电垫对准方法还可以包括以下步骤：在生成转向信息之前，根据由于初级充电垫的初级线圈的感测电流而在次级充电垫处感应出的电压和电流之一的大小，校正初级充电垫的估计位置。对初级充电垫的位置的估计可以与对初级线圈的位置的估计相同，并且对初级充电垫的估计位置的调整可以与对初级线圈的估计位置的调整相同。

这里，次级充电垫对准方法还可以包括以下步骤：在监测信号之前，从充电器接收初级线圈信息。初级线圈信息可以包括初级线圈的类型、流过初级线圈的感测电流的大小、以及从初级线圈传输的功率的大小。

这里，次级充电垫对准方法还可以包括以下步骤：在生成转向信息之前，使用根据初级线圈的类型而设定偏差校正值来校正初级充电垫的估计位置。

这里，次级充电垫对准方法还可以包括以下步骤：在生成转向信息之后，基于根据次级充电垫的移动而变化的多个霍尔传感器的测量值，再次估计初级充电垫的位置，并且在再次估计初级充电垫的位置之后，分析初级充电垫与次级充电垫之间的功率耦合曲线。这可以与对初级线圈和次级线圈之间的功率耦合曲线进行的分析相同。

这里，次级充电垫对准方法还可以包括以下步骤：生成对准信息和与该对准信息对应的车辆的精确转向信息中的一个，其中对准信息用于根据功率耦合曲线的分析结果，将次级充电垫对准初级充电垫和次级充电垫之间的功率耦合系数为最大的点。

这里，次级充电垫对准方法还可以包括以下步骤：基于转向信息和精确转向信息中的一个，计算车辆的转向角。

在其它示例实施例中，无线充电控制装置包括：测量部，监测在被布置于车辆中的多个霍尔传感器处感应出的信号；估计部，其基于多个霍尔传感器的测量值，估计充电器的初级充电垫的位置；以及生成部，其生成用于将位于车辆中的次级充电垫移动到初级充电垫的估计位置的移动信息和与该移动信息对应的车辆的转向信息中的一个。

这里，无线充电控制装置还可以包括：校正部，其使用根据从充电器接收到的初级线圈信息中的初级充电垫的初级线圈的类型而预设的偏差校正值来校正初级充电垫的估计位置。

这里，无线充电控制装置还可以包括：校正部，其根据由于初级充电垫的初级线圈的感测电流而在次级充电垫处感应出的电压和电流之一的大小，校正初级充电垫的估计位置。

这里，无线充电控制装置还可以包括：分析部，其分析初级充电垫与次级充电垫之间的功率耦合曲线。在生成部生成转向信息之后，校正部可以基于根据次级充电垫的移动而变化的多个霍尔传感器的测量值，再次估计初级充电垫的位置。

这里，无线充电控制装置还可以包括：调整部，其生成对准信息和与该对准信息对应的车辆的精确转向信息中的一个，其中对准信息用于根据对功率耦合曲线的分析结果，将次级充电垫对准初级充电垫和次级充电垫之间的功率耦合系数为最大的点。

这里，调整部可以将与转向信息和精确转向信息中的一个对应的车辆的转向角信息输出到车辆控制器、次级充电垫和初级充电垫中的一个。

这里，多个霍尔传感器可以包括第一霍尔传感器、与第一霍尔传感器间隔第一距离的第二霍尔传感器、与第一和第二霍尔传感器间隔规定距离或更远的第三霍尔传感器、以及与第一至第三霍尔传感器间隔该规定距离或更远的第四霍尔传感器中的两个或更多个。第一距离和规定距离中的一个大于次级充电垫的最长纵向长度。

在另外的示例实施例中，一种操作充电器的方法包括以下步骤：打开与车辆的无线充电控制装置的通信信道，以及将感测电流施加到与车辆邻近的初级充电垫的初级线圈。

这里，操作充电器的方法还可以包括以下步骤：在施加感测电流之前，将初级线圈信息发送至车辆的无线充电控制装置。初级线圈信息可以包括初级线圈的类型、感测电流的大小、从初级线圈传输的功率的大小或其组合。

这里，操作充电器的方法还可以包括以下步骤：在施加感测电流之后，将初级充电垫与车辆的次级充电垫之间的当前功率耦合系数与基准功率耦合系数进行比较。

这里，操作充电器的方法还可以包括以下步骤：当功率耦合系数等于或小于基准功率耦合系数时，控制初级充电垫的操作以将感测电流施加至初级充电垫。

这里，可以通过基于车辆和充电器之一的信标信号，在车辆和充电器之间发送和接收消息来打开通信信道。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的示例实施例，本发明的示例实施例将变得更加清楚，在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的无线充电系统的视图；

图2A和图2B是示出了根据本发明一个实施例的在次级充电垫对准方法中所使用的初级充电垫、次级充电垫和多个霍尔传感器的位置以及在各霍尔传感器处感应出的信号的视图；

图3是示出了根据本发明一个实施例的在次级充电垫对准方法中使用车辆的霍尔传感器来计算与初级充电垫的角度和距离的过程的视图；

图4是示出了根据本发明一个实施例的次级充电垫对准方法的流程图；

图5是示出了根据本发明另一个实施例的次级充电垫对准方法的流程图；

图6至图8是示出了图5的次级充电垫对准方法的主要过程的流程图；

图9是示出了根据本发明实施例的能够与无线充电控制装置耦合的霍尔传感器及其操作原理的视图；

图10是根据本发明又一实施例的无线充电控制装置的示意框图；

图11是示出了图10的无线充电控制装置的可用配置的框图；

图12是示出了图11的无线充电控制装置的主要部件的框图；以及

图13是示出了图11的无线充电控制装置的其它主要部件的框图。

具体实施方式

本文公开了本发明的示例实施例。然而，在此公开的特定的结构性和功能性细节仅仅是代表性的，用于描述本发明的示例实施例。然而，本发明的示例实施例可以被体现为多种替换形式并且不应被解释为限于在此提出的本发明的示例实施例。当描述各个附图时，相同的附图标记指代相同的元件。

应当理解，尽管在此可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各个部件，但是这些部件不应被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，在不背离本发明范围的情况下，第一元件可以被指定为第二元件，并且类似的，第二元件可以被指定为第一元件。术语“和/或”包括相关列出项目之一的任何和全部组合。

应当理解，当一个部件被称作是“连接至”另一部件时，其可以直接或间接地连接至该另一部件。即，例如，可以存在中间部件。相反，当一个部件被称作是“直接连接至”另一部件时，应当理解为没有中间部件。

在此使用的术语仅用于描述示例实施例，而不对本发明进行限制。除非上下文中另有定义，否则单数表达包含复数表达。在本说明书中，术语“包括/包含”或“具有”用于表示存在说明书中公开的特征、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合的可能性。

除非另有定义，否则包括技术或科技术语在内的全部术语具有本领域技术人员通常理解的相同含义。应当理解，除非在本说明书中另有明确定义，否则在通用词典中定义的术语应当被解释为包括与相关技术的语境含义相同的含义，而不应当被解释为理想的或者过于正式的含义。

下文中，将参考附图详细描述本发明的示例实施例。

图1是根据本发明的一个实施例的无线充电系统的视图。

参见图1，使用根据本实施例的次级充电垫对准方法的无线充电系统包括充电器100(WPTCB1)、连接至充电器100的初级充电垫、以及安装在车辆1上的无线充电控制装置70。车辆1位于安装有初级充电垫的停车区域102。初级充电垫可以包括初级线圈10(参见图2A)并位于车辆1的下方，其没有在图1中示出。

另外，无线充电系统包括布置在车辆1中的多个霍尔传感器30、40、50和60(参见图2A)以及位于车辆1中的次级充电垫。次级充电垫可以包括次级线圈20(参见图2A)。

在根据本实施例的无线充电系统中，无线充电控制装置70可以使用从初级充电垫传输的感测电流来监测在多个霍尔传感器处感应出的信号，可以基于多个霍尔传感器的测量值来估计初级充电垫的位置，并且接着可以生成用于将次级充电垫移动至初级充电垫的估计位置的信息。

在此，该信息可以是用于直接移动次级充电垫的驱动装置或致动器的控制信息，或者可以是用于移动安装有次级充电垫的车辆的车辆转向信息。驱动装置的控制信息可以对应于次级充电垫的运动信息或移动信息。

此外，无线充电控制装置70可以打开与充电器100的通信信道。该通信信道可以通过无线近场通信来执行，或者可以基于充电器100或无线充电控制装置的信标信号来执行。该信标信号可以包括充电器100或无线充电控制装置的识别信息或无线通信标识符。

此外，充电器100可以识别进入停车区域102的车辆1或者打开与车辆1的无线充电控制装置70的通信信道，并且接着将感测电流施加到与车辆1邻近的次级充电垫的次级线圈20。

在下面的描述中，与初级充电垫、初级线圈10、次级充电垫和次级线圈20有关的术语可以按照提及的顺序替换为发射垫、发射线圈、接收垫和接收线圈。

图2A和图2B是示出根据本发明的一个实施例的在次级充电垫对准方法中所使用的初级充电垫、次级充电垫和多个霍尔传感器的位置、以及在各霍尔传感器处感应出的信号的视图。

参见图2A，在车辆1中设置有次级充电垫20的线圈(下文称为次级线圈)和多个霍尔传感器，霍尔传感器1、霍尔传感器2、霍尔传感器3和霍尔传感器4，在连接至充电器100的初级充电垫中设置有线圈10(下文称为初级线圈)。

当车辆1相对于初级线圈10的位置如图2A中所示时，在霍尔传感器30、40、50和60处测得的感应电压如图2B中所示。即，由各霍尔传感器30、40、50和60测得的感应电压根据与初级线圈10的距离和角度而变化。

如上所述，无线充电控制装置可以通过比较多个霍尔传感器30、40、50和60的感应信号的强度和模式(pattern)来计算初级线圈10与次级线圈20之间的角度和距离。可以由安装在车辆1上的无线充电控制装置来执行比较和计算。无线充电控制装置可以被实施为车辆控制器中的一个。

设置在车辆1中的多个霍尔传感器30、40、50和60的数量不限于图2A所示实施例的数量。另外，多个霍尔传感器30、40、50和60的位置可以与次级线圈20的位置一起进行预先设定。即，可以预先设定多个霍尔传感器30、40、50和60与次级线圈20之间的距离和角度。

但是，为了基于由充电器100的感测电流所产生的电场来有效检测感测电流流过的初级线圈10，多个霍尔传感器30、40、50和60可以被设置为围绕次级线圈20。例如，可以围绕次级线圈20布置多个霍尔传感器30、40、50和60，以允许第一霍尔传感器30、与第一霍尔传感器30间隔第一距离的第二霍尔传感器40、与第一霍尔传感器30和第二霍尔传感器40间隔特定距离或更远的第三霍尔传感器50、以及与第一至第三霍尔传感器30、40和50间隔特定距离或更远的第四传感器60中的至少两个被用在检测过程中。在这种情况下，传感器之间的第一距离或者特定距离可以比与次级线圈20或次级充电垫的最长宽度对应的纵向长度长。

图3是示出根据本发明的一个实施例的在次级充电垫对准方法中使用车辆的霍尔传感器来计算与初级充电垫的角度和距离的过程的视图。该计算可以由无线充电控制装置来执行。

在本实施例中，作为示例，将描述计算图2A所示的霍尔传感器30、40、50和60中的第一霍尔传感器30和第二霍尔传感器40、初级线圈10和次级线圈20的位置和角度的过程。

参见图3，连接至第一霍尔传感器30的无线充电控制装置可以估计初级线圈10的中心点P1与第一霍尔传感器30之间的距离LP1。此外，连接至第二霍尔传感器40的无线充电控制装置可以估计初级线圈10的中心点P1与第二霍尔传感器40之间的距离LP2。根据在各霍尔传感器处感应出的信号(例如，电压)的峰值点大小，可以估计出距离LP1和LP2。

无线充电控制装置可以计算第一霍尔传感器30和第二霍尔传感器40之间的中心点P2。由于第一霍尔传感器30与第二霍尔传感器40之间的距离D是预设值，因此可以简单计算得到第一霍尔传感器30和中心点P2之间的距离D/2以及第二霍尔传感器40和中心点P2之间的距离D/2。

基于在多个霍尔传感器30和40处感应出的信号、多个霍尔传感器30和40之间的中心点P的位置、以及多个霍尔传感器30和40与初级线圈10之间的各个距离LP1和LP2，无线充电控制装置可以计算中心点P与初级线圈10的中心点P1之间的距离x。此外，基于中心点P与初级线圈10之间的计算出的距离和中心点P2与次级线圈20之间的预设距离，可以计算初级线圈10与次级线圈20之间的距离。

此外，无线充电控制装置可以根据多个霍尔传感器30和40与初级线圈10的距离LP1和LP2以及多个霍尔传感器30和40之间的中心点P与多个霍尔传感器30和40之间的距离D/2来计算由多个霍尔传感器30和40与初级线圈10的中心点P1构成的角度θ1和θ2以及由中心点P和初级线圈10的中心点P1构成的角度θ4。

之后，无线充电控制装置可以基于由中心点P和初级线圈10的中心点P1构成的计算出的角度θ4以及由中心点P和次级线圈20的中心点P2构成的角度来计算由初级线圈10、中心点P和次级线圈20构成的角度。

例如，由于LP1、LP2和D的值在图3中已知，无线充电控制装置可以基于连接第一霍尔传感器30和第二霍尔传感器40的直线，计算由第一霍尔传感器30与初级线圈10的中心点P1构成的角度θ1，并且基于连接第一霍尔传感器和第二霍尔传感器40的直线，计算由第二霍尔传感器40与初级线圈10的中心点P1构成的角度θ2。

如上所述，无线充电控制装置可以计算由第一霍尔传感器30和初级线圈10的中心点P1构成的角度θ1和由第二霍尔传感器40与初级线圈10的中心点P1构成的角度θ2，并且可以计算由第一霍尔传感器30和第二霍尔传感器40在初级线圈10的中心点P1构成的角度θ3。

此外，无线充电控制装置可以基于初级线圈10的中心点P1与第一霍尔传感器30和第二霍尔传感器40间的中心点P之间的距离以及连接第一霍尔传感器30和第二霍尔传感器40的直线，计算由中心点P和初级线圈10的中心点P1构成的角度θ4。

基于第一霍尔传感器30和第二霍尔传感器40确定初级线圈10与次级线圈20之间的距离和角度，这是因为只有第一霍尔传感器30和第二霍尔传感器40感应出的电压，如图2B中所示。可以使用如上所述的检测到感应电压的霍尔传感器来估计初级线圈10和次级线圈20之间的距离和角度。

图4是示出根据本发明的一个实施例的次级充电垫对准方法的流程图。

参见图4，下面将描述根据本实施例的次级充电垫对准方法。

首先，无线充电控制装置从充电器100请求关于充电器100的初级线圈10的信息(S401)。

接下来，无线充电控制装置接收从充电器100传输的关于初级线圈10的信息(S403)。关于初级线圈10的信息可以包括初级线圈10的类型(例如，椭圆形状或圆形形状)、从充电器100的初级线圈10传输的功率、以及流过初级线圈10的感测电流的大小。

接下来，无线充电控制装置可以监测流过初级线圈10的感测电流以及由于伴随着感测电流的磁场而在霍尔传感器感应出的信号(S405)。在多个霍尔传感器处感应出的信号的示例可以包括如图2B所示的感应电压。根据信号中包含哪种模式以及根据哪个霍尔传感器感应出信号，可以估计从霍尔传感器到初级线圈的距离。

接下来，无线充电控制装置可以估计感应出具有特定大小或模式的信号的霍尔传感器与初级线圈10之间的距离，并且可以根据估计出的距离来计算初级线圈10与次级线圈20之间的角度(S407)。上面已经参考图3对详细的计算方法进行了描述。

接下来，无线充电控制装置可以通过在次级线圈20处感应出的信号的改变来校正S407中计算出的距离和角度(S409)。下面将参考图7对其进行详细描述。

接下来，无线充电控制装置可以基于校正后的距离和角度以及当前车辆信息来计算移动次级充电垫所需的转向角信息(S411)。当前车辆信息可以与车辆速度、横摆角速度(yawrate)、转向角和变速级(changeGEARSTEP)有关，并且可以通过高速控制器局域网(CAN)通信从各传感器或车辆控制器传输至无线充电控制装置。接收到该信息的无线充电控制装置可以将计算出的转向角信息发送至车辆控制器。所发送的转向角信息可以用于调整车辆控制器中的方向盘(S413)。依据实施方式，无线充电控制装置可以与特定车辆控制器一体形成。

接下来，无线充电控制装置可以通过分析霍尔传感器测得的值来计算初级线圈10与次级线圈20之间的距离和角度，并且接着可以确定更新状态(当前状态)下在次级线圈20处感应出的电压/电流是否大于预设的电压/电流(S415)。此外，当在次级线圈20处感应出的电压/电流小于预设的电压/电流时，无线充电控制装置可以返回监测操作并可以执行其后的过程，以再次计算所需的转向角和提供计算出的转向角信息，由此调整方向盘。

也就是说，无线充电控制装置可以与车辆控制器对车辆方向盘的调整连动地(inlinewith)，根据之前计算出的所需转向角信息来调整方向盘，并且因此可以将次级线圈20与初级线圈10对准。此外，当随着次级线圈20逐渐与初级线圈10对准，在次级线圈20处感应出的电压/电流变得大于预设的电压/电流时，无线充电控制装置可以开始无线充电(S417)。无线充电控制装置可以在确定是否耦合了适合充电的功率以及是否以适于充电的方式完成了对准之后开始充电。

预设的电压/电流可以被设定为被确定为以适于充电的方式完成了调整的次级线圈20的电压/电流。当在次级线圈20处感应出的电压/电流的大小小于预设的电压/电流的大小时，可以再次执行以下步骤：监测在霍尔传感器处感应出的信号，计算初级线圈10与次级线圈20之间的距离和角度，使用在次级线圈20处感应出的信号的变化来校正计算出的距离和角度，基于校正后的距离和角度以及当前车辆信息来计算所需的转向角信息，调整方向盘，将次级线圈20的电流和电压与预设的电流和电压进行比较，以及当次级线圈20的电流和电压大于预设的电流和电压时执行充电。

图5是示出根据本发明另一实施例的次级充电垫对准方法的流程图。

根据本实施例的次级充电垫对准方法可以对应于将图4的次级充电垫对准方法分为两级。这两级包括一次对准或简单搜索以及二次对准或精确搜索。

在简单搜索中，主要根据霍尔传感器测得的值以及依据额外的实施方式，在使用次级线圈20处感应出的信号的层次上，将次级线圈20与初级线圈10对准。此外，在精确搜索中，通过基本上使用霍尔传感器的电压和电流并且分析在次级线圈20处感应出的信号和/或功率耦合曲线(powercouplingprofile)来将次级线圈20与初级线圈10精确对准。

在简单搜索中，无线充电控制装置可以从充电器100请求关于充电器100的初级线圈10的信息(S501)。无线充电控制装置可以通过充电器100的响应信号接收关于初级线圈10的信息(S503)。关于初级线圈10的信息可以包括初级线圈10的类型(例如，椭圆形或圆形)、从充电器100传输的功率以及流过初级线圈10的感测电流的大小。

接下来，无线充电控制装置可以监测流过初级线圈10的感测电流以及由于伴随着感测电流的磁场而在霍尔传感器感应出的信号(S505)。在多个霍尔传感器处感应出的信号可以是如图2B所示的电压。

接下来，无线充电控制装置分析霍尔传感器的测量值(S507)。无线充电控制装置可以根据信号中包含哪种模式以及根据哪个霍尔传感器感应出信号来估计从霍尔传感器到初级线圈10的距离。无线充电控制装置可以根据霍尔传感器与初级线圈10之间的估计出的距离来计算初级线圈10与次级线圈20之间的距离和角度。其详细的计算方法与上面参考图3所描述的方法相同。

接下来，无线充电控制装置可以计算初级线圈10与次级线圈20之间的距离和角度，并且接着可以将施加给次级线圈20的电流/电压的大小与第一预设电流/电压的大小进行比较(S509)。当根据流过初级线圈10的感测电流感应出的电流/电压大于第一电流/电压时，可以确定出初级线圈10和次级线圈20彼此部分对准。即，可以将第一电流/电压的大小设定为确定出初级线圈10和次级线圈20开始彼此部分重叠。

例如，在次级线圈20处感应出的电流/电压的大小小于第一电流/电压的大小的情况下，基于当前车辆信息和计算出的次级线圈20与初级线圈10之间的距离和角度，可以计算移动次级线圈20所需的转向角信息(S521)并且可以根据计算出的转向角信息调整方向盘(S523)。

通过调整方向盘来移动车辆，并且测量在霍尔传感器处感应出的信号的大小或模式，以分析霍尔传感器的测量值。之后，当在次级线圈20处感应出的电流/电压的大小大于第一电流/电压的大小时，可以最后执行精确搜索。

在精确搜索中，无线充电控制装置可以监测流过初级线圈10的感测电流以及多个霍尔传感器和次级充电垫的次级线圈20由于伴随着感测电流的磁场而感应出的信号(S511)。在多个霍尔传感器处感应出的信号的示例如图2B所示。

接下来，无线充电控制装置分析霍尔传感器的测量值(S513)。无线充电控制装置可以根据信号中包含哪种模式以及根据哪个霍尔传感器感应出信号来估计从霍尔传感器到初级线圈10的距离。无线充电控制装置可以根据霍尔传感器与初级线圈10之间的估计出的距离来计算初级线圈10与次级线圈20之间的距离和角度。详细的距离和角度计算已经参考图3在上面进行了描述。

接下来，无线充电控制装置可以通过功率耦合曲线分析来校正初级线圈10与次级线圈20之间的之前计算出的距离和角度(S515)。操作S515可以对应于图4的校正操作S409，但不限于此。功率耦合曲线分析将在下面参考图7进行描述。在操作S515中，在计算出初级线圈10与次级线圈20之间的更精确校正后的的距离和角度的状态下，无线充电控制装置可以确定当前在次级线圈20处感应出的电流/电压大小是否大于预设的第二电流/电压的大小(S517)。操作S517可以对应于图4的校正操作S415，但不限于此。

接下来，当在次级线圈20处感应出的电流/电压的大小等于或小于第二电流/电压的大小时，无线充电控制装置可以基于当前车辆信息来计算所需的转向角信息(S525)，并且可以根据计算出的结果来调整方向盘(S527)。此外，该过程可以返回至监测操作S511。

另一方面，当在次级线圈20处感应出的电流/电压的大小大于第二电流/电压的大小时(S517)，无线充电控制装置可以开始充电(S519)。

图6到图8是示出图5的次级充电垫对准方法的主要过程的流程图。图7可以详细示出图4的次级充电垫对准方法中的校正操作S409或者图5的次级充电垫对准方法中的校正操作S515。

参见图6，无线充电控制装置可以分析霍尔传感器的测量值(S507)，可以通过高速CAN通信接收初级线圈10与次级线圈20之间的距离和角度以及当前车辆信息(例如，车辆速度、横摆角速度、转向角和变速级)(S601)，并且可以计算所需的转向角信息(S603)。计算出的所需的转向角信息通过高速CAN通信传输至方向盘控制器，由此调整方向盘(S523)。根据对霍尔传感器测量值的分析，无线充电控制装置可以计算初级线圈10的方向、与中心点P比较由初级线圈10形成的角度、以及中心点P和初级线圈10之间的距离。

参见图7，无线充电控制装置可以分析霍尔传感器的测量值(S513)，可以将在次级线圈20处感应出的电流/电压的当前值与其历史值进行比较(S701)，可以对通过分析霍尔传感器的测量值而得到的初级线圈10和次级线圈20之间的角度和距离进行校正，以及可以计算初级线圈10与次级线圈20之间的功率耦合曲线的最优点(在该点，耦合系数最高)(S703)。计算结果值可以用于计算转向角信息(参见图4的S411)。

具体来说，根据车辆的移动而测得的电流和电压曲线可以连续变化，并且无线充电控制装置可以存储变化的电流和电压曲线。此外，根据次级线圈20的移动，无线充电控制装置可以通过将存储的电流和电压曲线与无线充电所需的优选电流和电压曲线进行比较来校正霍尔传感器的测量值分析结果。

参见图8，无线充电控制装置可以分析霍尔传感器的测量值(S513)，可以通过图7中的分析功率耦合曲线(S515)来校正初级线圈10与次级线圈20之间的距离和角度，可以通过高速CAN通信接收初级线圈10与次级线圈20之间的距离和角度以及当前车辆信息(例如，车辆速度、横摆角速度、转向角和变速级)(S801)，并且可以计算移动次级线圈20所需的车辆的转向角信息(S803)。计算出的所需的转向角信息可以通过高速CAN通信传输至方向盘辅助设备或电动机驱动动力转向(MDPS)侧，由此调整方向盘(S527)。此外，根据对霍尔传感器的测量值的分析，无线充电控制装置可以再次计算初级线圈10的方向、与中心点P比较由初级线圈10形成的角度、以及中心点P和初级线圈10之间的距离。

图9是示出根据本发明的实施例的能够与无线充电控制装置耦合的霍尔传感器及其操作原理的视图。

参见图9，当在z方向上将电场Bz施加到充分长的长方形半导体样品(在其中，电流Is流过本实施例的霍尔传感器)时，由于y方向的磁力Fm，负电荷电子从B侧移动到A侧。与其对应地，在B侧感应出正电荷，由此在霍尔传感器的A侧和B侧之间感应出电压V_H。

如上所述，无线充电控制装置可以将多个霍尔传感器围绕车辆的次级线圈20布置，并且可以基于由于初级线圈10的电场而在霍尔传感器处感应出的信号来估计初级线圈10的位置。

图10是根据本发明又一实施例的无线充电控制装置70的示意框图。

参见图10，根据本实施例的无线充电控制装置70包括控制部71、存储部72和通信部73。

控制部71可以监测使用从初级充电垫传输的感测电流在多个霍尔传感器处感应出的信号，可以基于多个霍尔传感器的测量值来估计初级充电垫的位置，并且接着可以生成用于将次级充电垫移动至初级充电垫的估计的位置的信息。上述控制部71可以包括处理器。

如同处理器一样，控制部71可以包括一个或多个核、高速缓存、存储器接口和外围接口。外围接口可以将控制部71与输入/输出系统和若干其它外围设备连接。存储器接口可以将控制部71与存储部72连接。

当控制部71包含多核结构时，可以通过将两个或更多个独立的核集成到由单个集成电路构成的一个封装内而形成多核。此外，核可以包括中央处理单元(CPU)。CPU可以形成为微控制单元(MCU)和外围设备(其为用于外部扩展设备的集成电路)被布置在一起的片上系统(SoC)，但不限于此。此外，核可以包括存储待处理命令的寄存器，执行比较、确定和计算的算术逻辑单元(ALU)，内部控制核进行分析和执行命令的内部控制单元，以及内部总线。

此外，控制部71可以包括一个或多个数据处理器、图像处理器或编码解码器(CODEC)，但不限于此。数据处理器、图象处理器或CODEC可以是连接至控制部71的附加部件。

上述控制部71可以通过执行若干软件程序来执行数据输入、数据处理、数据输出，以执行次级充电垫对准方法。此外，控制部71可以操作存储在存储部72中的特定软件模块(指令集)并且可以执行与对应的模块对应的若干特定功能。即，控制部71可以被提供以使用存储在存储部72中的软件模块来执行次级充电垫对准方法并且通过通信部73执行与充电器的无线通信。

存储部72可以存储用于执行次级充电垫对准方法的程序或模块。此外，存储部72可以存储充电器信息并且可以存储从充电器的初级线圈获得的关于感应电压或感应电流的信息。此外，存储部72可以将与包含在充电器信息中的初级线圈类型对应的偏差校正值存储为查询表。偏差校正值可以包括根据初级线圈的类型(例如，形状(例如，圆形、四边形)和多线圈)的初级线圈的预设中心点的估计校正值。存储部72可以包括测量模块、估计模块、生成模块、校正模块、偏差校正模块、调整模块、一次对准模块、二次对准模块、分析模块、比较模块或其组合。

上述存储部72可以包括存储器。存储器可以包括具有诸如随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的易失性存储器或非易失性存储器形式的存储介质。此外，依据实施方式，存储部72可以包括诸如软盘、硬盘、磁带、光盘(CD)ROM和闪存的存储介质。

通信部73可以通过无线通信信道将外部充电器与无线充电控制装置70连接。通信部73可以包括通信接口或通信模块。通信接口可以支持一个或多个通信协议，以允许次级充电垫对准装置通过网络与充电器、充电站的中央处理单元(CPU)或其它网络上的其它装置连接。

此外，通信部73可以包括一个或多个无线通信子系统。无线通信子系统可以包括射频接收器、射频收发器、光接收器(例如，红外接收器)、光收发器或其组合。

上述通信部73可访问的网络例如可以包括全球移动通信系统(GSM)、增强数据GSM环境(EDGE)、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(WCDMA)、长期演进(LTE)、LTE-advanced(LTE-A)、正交频分多址(OFDMA)、WiMAX、无线保真(Wi-Fi)、蓝牙等。

图11是示出图10的无线充电控制装置70的可用配置的框图。图12是示出图11的无线充电控制装置70的主要部件的框图。图13是示出图11的无线充电控制装置70的其它主要部件的框图。

参见图11，根据本实施例的无线充电控制装置70包括测量部75、估计部76、生成部77、校正部78和调整部79。

测量部75可以包括监测布置在车辆中的多个霍尔传感器处感应出的信号的设备，或者执行与该设备对应的功能的配置部。测量部75可以包括与次级线圈耦合的伏特计。

估计部76可以包括基于多个霍尔传感器的测量值来估计充电器的初级充电垫的位置的设备，或者执行与该设备对应的功能的配置部。例如，估计部76可以估计在多个霍尔传感器处是否产生与最低基准电压对应或高于最低基准电压的感应电压，并且可以使用各霍尔传感器的电压大小来估计初级线圈的相对位置。估计部76可以包括比较器和相对位置计算器。

上述测量部75和估计部76的组合可以被称为计算器74。

生成部77可以包括生成用于将设置在车辆中的次级充电垫移动到初级充电垫的估计位置的移动信息或与该移动信息对应的转向信息的设备，或者执行与该设备对应的功能的配置部。

校正部78可以包括使用预设偏差校正值来校正初级充电垫的估计位置的设备或配置部，预设偏差校正值依据从充电器接收到的初级线圈信息中的初级充电垫的初级线圈的类型被预设为查询表。如图12所示，上述校正部可以包括偏差校正部782和查询表784。

此外，校正部78可以包括根据由于初级充电垫的初级线圈的感测电流而在次级充电垫处感应出的电压或电流的大小来校正初级充电垫的估计位置的设备或配置部。在生成部77生成转向信息之后，校正部78可以基于多个霍尔传感器的测量值再次估计初级充电垫的位置，所述测量值根据次级充电垫的移动而变化。

调整部79可以包括在估计部76基于多个霍尔传感器的测量值估计初级线圈的位置之后，基于在次级线圈处感应出的信号来校正初级线圈的估计位置的设备或配置部。此外，调整部79可以包括根据分析器794(参见图13)对功率耦合曲线的分析结果，生成用于将次级充电垫与初级充电垫和次级充电垫之间的功率耦合系数最大的点对准的对准信息或者生成与该对准信息对应的车辆的精确转向信息的设备或配置部。

如图13所示，上述调整部79可以包括一次对准部791和二次对准部793。一次对准部791可以包括用于将在霍尔传感器或次级线圈处感应出的信号的测量值与基准值进行比较的比较器792。此外，二次对准部793可以包括用于分析或将功率耦合系数与基准功率耦合系数进行比较的分析器794。此外，根据实施方式，二次对准部793可以从光传感器或视觉传感器接收信号并且可以额外使用该信号将次级线圈与初级线圈更精确地对准。调整部79可以将在一次对准部791的简单搜索过程中生成的转向信息或在二次对准部793的精确搜索过程中生成的精确转向信息发送至连接至次级充电垫或初级充电垫的车辆控制器或致动器。

测量部75、估计部76、生成部77、校正部78、偏差校正部782、调整部79、一次对准部791、比较器792、二次对准部793和分析器794可以是实施在无线充电控制装置70的控制部中的设备，或者是执行与各设备对应的功能的部件。即，测量部75、估计部76、生成部77、校正部78、偏差校正部782、调整部79、一次对准部791、比较器792、二次对准部793和分析器794可以被实施为允许无线充电控制装置70的控制部71执行存储在存储部72中的一个或多个模块并且被安装在控制部71的特定操作空间以执行对应的功能。模块可以包括测量模块、估计模块、计算模块、生成模块、校正模块、偏差校正模块、调整模块、一次对准模块、分析模块、二次对准模块、比较模块或其组合。

在根据上述实施例的无线充电控制装置中，其部件可以是装载在包含无线充电控制装置的控制单元的计算装置中的功能单元，但不限于此。上述部件可以被实施为，作为用于在无线充电控制装置或充电器处执行次级充电垫对准方法或充电器操作方法的的程序或软件，存储在计算机可读记录介质中，或者作为载体从远处传输以执行。

计算机可读记录介质可以被实施为程序指令、数据文件、数据结构等及其组合中的一种。写入计算机可读记录介质中的程序可以是针对本发明特定设计的，或者可以是本领域技术人员公知的可获得的产品。

此外，计算机可读记录介质可以被包含在特定配置为存储和执行程序指令的硬件装置中，例如ROM、RAM、闪存等。程序指令不仅可以包括由编译器编译的机器语言代码，还包括可由计算机使用解释器执行的高级语言代码。硬件装置可以被配置为作为根据上述实施例执行次级充电垫对准方法或充电器操作方法的一个或多个软件模块进行操，反之亦然。

根据上述次级充电垫对准方法、无线充电控制装置以及充电器操作方法，位于车辆中的次级充电垫可以与连接至车辆无线充电控制装置中的充电器的初级充电垫有效对准。

此外，使用足以承受无线充电时线圈间产生的磁场和电场的霍尔传感器，可以将次级充电垫的次级线圈与初级充电垫的初级线圈精确对准，由此增加无线充电的效率。

尽管详细描述了本发明的示例实施例及其优点，但是应当理解，在不背离本发明范围的情况下，在此可以进行各种变化、替代和修改。

Claims (20)

1.一种次级充电垫对准方法，包括以下步骤：

监测布置在车辆中的多个霍尔传感器处感应出的信号；

基于所述多个霍尔传感器的测量值，估计充电器的初级充电垫的位置；以及

生成用于将位于车辆中的次级充电垫移动到所述初级充电垫的估计位置的移动信息和与该移动信息对应的车辆的转向信息中的一个。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

在生成转向信息之前，根据由于所述初级充电垫的初级线圈的感测电流而在所述次级充电垫处感应出的电压和电流之一的大小，校正所述初级充电垫的估计位置。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

在监测信号之前，从所述充电器接收初级线圈信息，

其中所述初级线圈信息包括初级充电垫的初级线圈的类型、流过初级线圈的感测电流的大小以及从初级线圈传输的功率的大小。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：

在生成转向信息之前，使用根据初级线圈的类型而设定的偏差值来校正所述初级充电垫的估计位置。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

在生成转向信息之后：

基于根据所述次级充电垫的移动而变化的所述多个霍尔传感器的测量值，再次估计所述初级充电垫的位置；以及

分析所述初级充电垫与所述次级充电垫之间的功率耦合曲线。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：

生成对准信息和与该对准信息对应的车辆的精确转向信息中的一个，所述对准信息用于根据对功率耦合曲线的分析结果，将所述次级充电垫对准到一点，在该点处，所述初级充电垫和所述次级充电垫之间的功率耦合系数为最大。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：

基于所述转向信息和所述精确转向信息中的一个，计算车辆的转向角。

8.一种无线充电控制装置，包括：

测量部，其监测布置在车辆中的多个霍尔传感器处感应出的信号；

估计部，其基于所述多个霍尔传感器的测量值，估计充电器的初级充电垫的位置；以及

生成部，其生成用于将位于车辆中的次级充电垫移动到所述初级充电垫的估计位置的移动信息和与该移动信息对应的车辆的转向信息中的一个。

9.根据权利要求8所述的装置，还包括校正部，所述校正部使用根据从所述充电器接收到的初级线圈信息中的初级充电垫的初级线圈的类型而预设的偏差校正值，校正所述初级充电垫的估计位置。

10.根据权利要求8所述的装置，还包括校正部，所述校正部根据由于所述初级充电垫的初级线圈的感测电流而在所述次级充电垫处感应出的电压和电流之一的大小，校正所述初级充电垫的估计位置。

11.根据权利要求10所述的装置，还包括分析部，所述分析部分析所述初级充电垫与所述次级充电垫之间的功率耦合曲线，

其中在所述生成部生成转向信息之后，所述校正部基于根据所述次级充电垫的移动而变化的所述多个霍尔传感器的测量值，再次估计所述初级充电垫的位置。

12.根据权利要求11所述的装置，还包括调整部，所述调整部生成对准信息和与该对准信息对应的车辆的精确转向信息中的一个，所述对准信息用于根据对功率耦合曲线的分析结果，将所述次级充电垫对准到一点，在该点处，所述初级充电垫和所述次级充电垫之间的功率耦合系数为最大。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述调整部输出与所述转向信息和所述精确转向信息中的一个对应的车辆的转向角信息。

14.根据权利要求8所述的装置，其中所述多个霍尔传感器包括以下霍尔传感器中的两个或更多个：第一霍尔传感器、与所述第一霍尔传感器间隔第一距离的第二霍尔传感器、与所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器间隔特定距离或更远的第三霍尔传感器、以及与所述第一至第三霍尔传感器间隔所述特定距离或更远的第四霍尔传感器，并且

其中所述第一距离和所述特定距离中的一个大于所述次级充电垫的纵向长度。

15.一种操作充电器的方法，包括以下步骤：

打开与车辆的无线充电控制装置的通信信道；以及

将感测电流施加到与车辆邻近的初级充电垫的初级线圈。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：

在施加感测电流之前，将初级线圈信息发送至车辆的无线充电控制装置。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述初级线圈信息包括初级线圈的类型、感测电流的大小、从初级线圈传输的功率的大小以及它们组合中的一个。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：

在施加感测电流之后，将初级充电垫与车辆的次级充电垫之间的当前功率耦合系数与基准功率耦合系数进行比较。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：

当功率耦合系数等于或小于基准功率耦合系数时，控制初级充电垫的操作以将感测电流施加至初级充电垫。

20.根据权利要求15所述的方法，其中打开通信信道的步骤是基于车辆和充电器之一的信标信号执行的。