CN105667505B - 电动汽车的自动停车系统和自动停车方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车的自动停车系统。所述系统包括：对接盘，与所述电动汽车连接，并适配于通过充电基站的充电盘为所述电动汽车进行无线充电；接收单元，与所述电动汽车连接，并适配于接收来自导航浮标的信号，所述接收单元的位置与所述对接盘的位置的关系已知，所述导航浮标的位置与所述充电盘的位置的关系已知；以及导航控制器，与所述接收单元相连，并适配于分析所述接收单元从所述导航浮标处接收到的信号以得出从所述接收单元到所述导航浮标的向量，并基于所述向量自动驾驶所述电动汽车，以使所述对接盘与所述充电盘对准。

Description

电动汽车的自动停车系统和自动停车方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车的自动停车系统和电动汽车的自动停车方法。

背景技术

为了减少温室气体排放以及降低人们对石油的依赖，发展更清洁的汽车技术以及燃料受到了关注。例如，众所周知的，电动汽车由电动马达推动。所述电动马达可以为所述电动汽车提供单独的推进力。或者，在所谓混合动力汽车中，所述电动马达和汽车内燃机配合使用以推动该汽车。在上述任一种情况中，所述汽车都配有一个或多个可充电电池，用来为所述电动马达提供电力，而且，所述可充电电池可以通过电网或其他电源进行周期性的充电。

现有技术中，利用诸如插头和插座装置的有线连接方式将所述电池和充电站物理连接起来，从而实现对电动汽车的充电。然而，这样的有线连接方式经常带来使用上的不便与麻烦，而且可能对其他道路使用者和行人造成潜在的危险。

在无线充电系统中，电能通过自由空间(free space)而不是任何物理连接向电动汽车传输。无线充电系统可以克服上述不足之处，从而提供具有吸引力的选择。例如，可以采用感应电能传输技术，通过电磁场为电动汽车充电。

在感应式充电中，交流电流过一级线圈，从而产生振荡磁场。所述磁场可以在二级线圈中产生电流。所述二级线圈位于靠近所述一级线圈的位置处。由此，电能得以传输并用来给连接到所述二级线圈的电池充电。通过所述一级线圈和所述二级线圈之间的谐振耦合，该系统的充电功能还能够被进一步加强。在所述谐振耦合中，电路被调谐至在同一固有频率下谐振。因此，在依旧能够实现充足效率的情况下，所述一级线圈可以和所述二级线圈隔开更远的距离。

在电动汽车的实际使用中，所述一级线圈可以安装在无线充电基站的充电盘中，而所述二级线圈可以安装在对接盘中。所述对接盘又安装在电动汽车上。例如，所述充电盘可以位于路面之上或嵌入路面中，而所述对接盘可以安装在所述电动汽车底盘的下方。所述电动汽车可以开到所述充电盘的上方以将所述对接盘与所述充电盘对准，并停留在对准位置上。由此，所述电动汽车可以在一段时间内进行充电。

尽管感应式充电系统可以具有能与有线充电系统相匹敌的效率，但其传输效率十分依赖于所述一级线圈和所述二级线圈是否良好对准。线性的和/或角度上的微小偏差都可能彻底影响传输效率，进而影响充电时间。

在电动汽车的实际使用中，将所述一级线圈和所述二级线圈进行对准是十分困难的，因为使用者在对准过程中都看不到所述对接盘和充电盘。

现有技术已经提出了一些方案，以解决上述问题。比如利用相机探测充电盘的位置，然后自动控制所述电动汽车进入与所述充电盘对准的位置。然而，这样的系统在恶劣条件下(例如，光线不足或地上有雨、雪的时候)可能无法充分发挥功用。而且相机比较脆弱，容易受损。

之前也提出一些方案，通过测量电能传输级别并判断其是否超出特定阈值的方式探测对准程度。如果电能传输级别低于所述阈值，则所述电动汽车继续移动，直到所述电能传输级别超出所述阈值，至此停车。然而，该停车位置可能并不是最优选的、效率最高的对准位置。进一步地，为了进行上述测量，所述充电盘必须以高能量状态启动。导致的结果可能是，当电动汽车没有开到充电盘上方时，高能量启动所导致的杂散的电磁场可能会引起安全和健康的问题。

因此，需要提供自动停车系统，可以使电动汽车与基站的充电盘对准良好，并部分或全部避免现有系统的缺陷。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种电动汽车的自动停车系统。所述系统包括：对接盘，与所述电动汽车连接，并适配于通过充电基站的充电盘为所述电动汽车进行无线充电；接收单元，与所述电动汽车连接，并适配于接收来自导航浮标的信号，所述接收单元的位置和所述对接盘的位置的关系已知，所述导航浮标的位置和所述充电盘的位置的关系已知；以及导航控制器，与所述接收单元相连，并适配于分析所述接收单元从所述导航浮标处接收到的信号以得出从所述接收单元到所述导航浮标的向量，并基于所述向量自动驾驶所述电动汽车，以使所述对接盘与所述充电盘对准。

可选地，所述接收单元可以包括多个接收器。所述多个接收器可以包括第一接收器和第二接收器，所述第一接收器和所述第二接收器在所述电动汽车的宽度方向上相互分隔开。

可选地，所述导航控制器可以通过计算每个所述接收器到所述导航浮标的距离或方向，以得出从所述接收单元到所述导航浮标的向量。

可选地，所述导航控制器可以基于每个所述接收器到所述导航浮标的距离或方向，采用三角测量、三边测量或多边测量的方法计算所述导航浮标相对于所述接收单元的位置。

可选地，所述导航控制器可以设有一个或多个公差约束，并适配于自动驾驶所述电动汽车至对准位置，所述对准位置的公差落入所述公差约束的范围中。所述公差约束可以包括线性和/或角度公差。例如，所述线性公差可以是100毫米，所述角度公差可以是30°。

可选地，所述导航控制器可以适配于控制所述电动汽车的操控和驱动机制。

可选地，所述导航控制器可以适配于只有当开关被启动时才驾驶所述电动汽车。

可选地，所述开关可以是所述电动汽车的油门踏板。

可选地，所述开关可以远离所述电动汽车。例如，所述开关可以位于所述电动汽车的安全密钥卡上。

可选地，所述自动停车系统可以进一步包括一个或多个距离传感器，适配于探测所述电动汽车周围的障碍物。所述导航控制器可以与所述一个或多个距离传感器连接，并进一步适配于：基于所述一个或多个距离传感器的输出，驾驶所述电动汽车，以避免与所述电动汽车周围的障碍物碰撞。

可选地，所述一个或多个距离传感器可以是超声波传感器、电磁传感器、雷达传感器、激光雷达传感器或相机。

可选地，所述接收单元可以适配于接收来自所述导航浮标的超声波信号、可见光信号、紫外线信号、红外线信号或射频信号。

可选地，所述接收单元可以适配于向所述导航浮标传输激活所述导航浮标的警报信号。

可选地，所述导航控制器可以适配于计算从其现在的位置到停车位置的驾驶路径，在所述停车位置上，所述对接盘与所述充电盘对准。

可选地，所述导航控制器可以适配于计算多条驾驶路径，并对所述多条驾驶路径进行比较和评估，从而选出一条驾驶路径。

可选地，所述导航控制器可以适配于基于用户倾向选择所述驾驶路径。

可选地，所述导航控制器可以适配于周期性地重新计算从所述接收单元到所述导航浮标的向量。

根据本发明的一个方面，提供一种电动汽车，包括：上述任一种自动停车系统。

根据本发明的一个方面，提供一种充电系统，包括：上述任一种自动停车系统或电动汽车；以及充电基站，包括充电盘和导航浮标。

根据本发明的一个方面，提供一种电动汽车的自动停车方法，所述电动汽车具有与无线充电基站的充电盘相对应的对接盘，所述方法包括：在接收单元处接收从导航浮标处发送的信号，所述接收单元与所述电动汽车连接，所述接收单元的位置和所述对接盘的位置的关系已知，所述导航浮标的位置和所述充电盘的位置的关系已知；分析所述信号以得出从所述接收单元到所述导航浮标的向量；以及，基于所述向量驾驶所述电动汽车，以使所述对接盘与所述充电盘对准。

附图说明

为更好地理解本发明，并清楚地示出如何将本发明付诸实用，下面将以实施例的方式参考附图进行说明。附图包括：

图1示出了本发明实施例的具有自动停车系统的电动汽车的平面示意图；

图2示出了所述电动汽车向前停车的平面示意图；

图3示出了所述电动汽车向后停车的平面示意图；

图4示出了挪动模式；以及

图5示出了本发明又一实施例的具有自动停车系统的电动汽车的平面示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明实施例的具有自动停车系统的电动汽车2的平面示意图。所述电动汽车2可以是小轿车。

所述电动汽车2包括电动马达4，适配于驱动轮轴6，从而为所述电动汽车2的轮子8施加扭矩。图1示出的电动汽车2为后轮驱动。需要说明的是，所述电动汽车2也可以是前轮驱动、四轮驱动或全轮驱动。

所述电动汽车2进一步包括电动助力转向(Electric Power Steering，EPS)系统(未图示)，用于检测电动汽车方向盘和驾驶杆的位置和扭矩。所述EPS系统通过电动助力转向马达提供辅助的扭矩，将所述电动汽车的转向轮10带入需要的方向。

所述电动汽车2包括一个或多个可重复充电的电池(未图示)，可以用来储存电能，为所述电动马达4以及其他附属设备提供电能，例如车灯、挡风玻璃雨刮以及空调等。

所述电动汽车2具有对所述电池进行无线充电的功能，例如通过感应式电能传输的方式进行充电。可以采用无线充电基站的充电盘12来实现为所述电池充电。所述充电盘12可以位于诸如路面之上或嵌入路面之中的位置，该路面可以是停车位、车库等场所的路面。由此，所述电动汽车2可以在停车的同时进行充电。

所述无线充电基站可以包括多个相互之间间隔足够远的充电盘12，从而可以同时为多辆汽车充电。可选地，也可以是每个充电盘12具有专门的无线充电站。所述无线充电站可以进一步包括用户终端，例如电子销售点(Electronic Point Of Sale)。通过该电子销售点，用户可以控制充电的过程和/或为充电服务付费。例如，所述无线充电基站可以有快充模式和慢充模式，对应不同的费用。用户因此能够根据可以充电的时间来选择合适的充电模式。

所述充电盘12实质上是长方形的。需要说明的是，圆形的充电盘也可以适用。所述充电盘12包括连接电源的一级线圈(或线圈组)。所述电源适配于提供交流电，流经所述一级线圈并交替地产生振荡磁场。

在另一方面，所述电动汽车2配有对接盘14。所述对接盘14是所述自动停车系统的一部分。如图1所示，所述对接盘14具有与所述充电盘12相同的形状(虽然在其他实施例中，所述对接盘14也可以有其他不同于所述充电盘12的形状、尺寸)。所述对接盘14在所述电动汽车2的底下。所述对接盘14连接所述电动汽车2的电池。所述对接盘14包括二级线圈(或线圈组)。所述二级线圈在暴露于所述充电盘12的一级线圈所产生的振荡磁场中时会产生电流，由此可以用来为所述电动汽车2的电池充电。所述对接盘14通过充电控制器(未图示)与所述电动汽车2的电池连接。所述充电控制器对向所述电池传输电流进行控制，从而调整所述充电过程。

典型的所述充电盘12的一级线圈和所述对接盘14的二级线圈是类似的。实际上，在特定的情况下，所述充电盘12和所述对接盘14可以工作在与上述模式相反的模式上，从而电能可以从所述对接盘14传输到所述充电盘12(被称为“汽车至电网”模式)。由此，所述电动汽车2可以向电网提供电能，以响应最大负载需求。因此，所述充电盘12和所述对接盘14之间的区别，简单清楚地来说，就在于它们各自的位置。

所述无线充电基站进一步设有导航浮标(或者脉冲转发器)16。所述导航浮标16位于相对于所述充电盘12的一级线圈可知的位置，即，所述导航浮标16和所述充电盘12的位置关系是已知的。例如，如图所示，所述导航浮标16可以位于所述充电盘12和所述一级线圈的中心。所述导航浮标16可以和所述充电盘12一体形成，也可以作为分立部分与所述充电盘12连接，也可以设在相对于所述充电盘12固定的位置上。

所述导航浮标16适配于产生和发射电磁信号，在图中用标号18标出。例如，该电磁信号可以是超声波信号、可见光信号、红外线信号、紫外线信号或射频(radio frequency，RF)信号。所述电磁信号18的传播范围大概是5到10米。

所述自动停车系统进一步包括接受单元，所述接受单元包括第一接收器20a和第二接收器20b。如图1所示，所述第一和第二接收器20a和20b位于所述对接盘14上。具体地，所述第一和第二接收器20a和20b在所述电动汽车2的横轴方向上(即宽度方向上)相互隔开。所述第一和第二接收器20a和20b相对于所述对接盘14的二级线圈的位置已知。特别是，所述第一和第二接收器20a和20b可以位于所述电动汽车2长轴方向的两边，而所述对接盘14的二级线圈就设在所述长轴的中心。进一步地，所述第一和第二接收器20a和20b在所述长轴方向上与所述对接盘14的中心齐平。所述第一和第二接收器20a和20b可以和所述对接盘14一体化形成，也可以作为分立部件与所述对接盘14相连接，也可以位于相对于所述对接盘14固定的位置处。

所述第一和第二接收器20a和20b与导航控制器(未图示)连接。所述第一和第二接收器20a和20b将从所述导航浮标16处接收到的信号传输给所述导航控制器。所述导航控制器分析接收到的所述信号。基于接收到的所述信号，所述导航控制器确定所述导航浮标16相对于所述第一和第二接收器20a和20b的位置。确定所述导航浮标16相对于所述第一和第二接收器20a和20b的位置，可以通过计算从每个所述第一和第二接收器20a和20b到所述导航浮标16的距离或方向来实现。

所述导航浮标16和每个所述第一和第二接收器20a和20b的距离可以通过诸如接收信号长度(received signal strength，RSS)、飞行时间(time of flight，ToF)、到达时间(time of arrival，ToA)和到达时间差(time difference of arrival，TDoF)等技术确定。

可选地，所述导航浮标16相对于每个所述第一和第二接收器20a和20b的方向可以通过计算所述信号的到达角度(angle of arrival，AoA)来决定。可以通过计算所述第一和第二接收器20a和20b接受到的信号之间的相位差来决定所述方向。另一方面，所述第一个第二接收器20a和20b均可配备有定向天线。

一旦所述第一和第二接收器20a和20b相对于所述导航浮标16的距离或方向确定，所述导航控制器就可以采用三角测量、三边测量或多边测量等方法计算所述导航浮标16的位置。

所述导航浮标16可以是定向的，从而在特定方向上具有更强的信号，使得所述导航控制器可以更容易地进行角度对准。有必要时，所述接受单元可以具有多于两个的接收器，从而精确地识别所述导航浮标16的相对位置。可选地，也可以是所述导航浮标16包括多个发送器，而所述接受单元只包括一个接收器。需要说明的是所述导航浮标16的相对位置可以通过很多技术来计算，这些技术都是所属技术领域的技术人员熟知的，由此不再赘述。

如前所述，所述导航浮标16相对于所述一级线圈的位置是已知的，而且所述第一和第二接收器20a和20b相对于所述二级线圈的位置也是已知的。由此，所述导航控制器也可以确定所述一级线圈相对于所述二级线圈的位置。基于这些信息，所述导航控制器计算得出从所述二级线圈到所述一级线圈的向量，该向量可以用来将所述电动汽车2从它现在的位置引导至所述二级线圈和所述一级线圈对准的位置。

例如，如图2所示，所述导航控制器确定所述第一接收器20a和所述导航浮标16之间的距离X，以及所述第二接收器20b和所述导航浮标16之间的距离Y。所述导航控制器对比所述距离X和所述距离Y，并确定所述距离X大于所述距离Y。所述导航控制器也识别出所述距离X和所述距离Y均为正值，由此可知所述导航浮标16在所述电动汽车2的前方。因此，所述导航控制器确定所述电动汽车2需要向左转并向前移动，以到达所述导航浮标处。

如图3所示，所述导航控制器再一次确定所述距离X大于所述距离Y。然而，在该状况下，所述导航控制器识别出所述距离X和所述距离Y均为负值，因此判断所述导航浮标16位于所述电动汽车2的后方。因此，所述导航控制器确定所述电动汽车2需要向左转并倒车，以到达所述导航浮标处。

通过计算所述距离X和所述距离Y的差，可以抵消计算测量中发生的误差。例如，在不理想的条件下，所述第一和第二接收器20a和20b接收到的信号会衰减。然而，可以预见的是，所述距离X和所述距离Y受到的影响实质上相同，因此需要转向的方向依旧可以精确地算出。而且，随着所述距离X与所述距离Y之间越来越靠近(即，当所述导航浮标16在所述电动汽车2的正前方或正后方时)，这些误差也被均化了。

基于计算得出的向量，所述导航控制器可以控制所述电动马达4和所述电动汽车2的EPS系统，从而自动驾驶所述电动汽车2进入到与所述充电盘12对准良好的位置。

尽管所述电动汽车2是基于计算得出的所述向量进行移动的，但并不需要所述电动汽车2一直跟随所述向量移动。尤其是在起始阶段，在不偏离所述向量的情况下很难让所述电动汽车调整到需要的方向上。所述导航控制器因此可以基于所述向量计算得出驾驶路径。所述驾驶路径可以基于所述电动汽车的转弯半径得出，而且还要避免在所述电动汽车不具备初始速度时强行转向。如图1所示，所述驾驶路径，用标号22标出，可以是迂回的、弯曲的路径。

随着所述电动汽车2向所述充电盘12靠近，所述导航控制器可以周期性地(比如，基于时间和/或距离)重新计算所述一级线圈和所述二级线圈之间的向量。可选地，所述导航控制器也可以基于所述电动汽车2的起始位置和需要到达的终点位置计算所述驾驶路径，而不在所述驾驶路径中重新计算所述导航浮标16的位置。

所述导航控制器可以为所述充电盘12和所述对接盘14设置(即，预先程序设定)公差约束。所述公差约束规定所述充电盘12和所述对接盘14之间允许的线性和/或角度的偏移量，而且在允许的偏移量下仍能提供可以接受的传输效率。

根据不同的充电盘和对接盘的类型，可以有不同的公差约束。例如，相对于长方形盘，圆形盘对角度的对准要求较低。所述公差约束也可以根据具体的车型进行校准。例如，不同的汽车可能会有不同的公差约束，基于它们不同的地盘高度或离地高度。典型的公差约束可以允许的线性偏移量为100毫米，角度偏移量为30°。

由此，所述导航控制器可以计算驾驶路径，使得所述充电盘12和所述对接盘14的对准符合上述公差约束。然而，所述充电盘12和所述对接盘14并不需要完全对准，这即不太可能也不太方便。

例如，基于所述电动汽车2到所述充电盘12的距离和方向，或者基于周围的障碍物，所述导航控制器可以判断出完全的对准很难实现，除非进行多次操控。然而，所述导航控制器可以计算出替代驾驶路径。该替代驾驶路径不能实现完全的对准，但更短、更快，而且也可以满足上述的公差约束。所述驾驶控制器可以由此确定所述替代驾驶路径是更合适的选择，并根据所述替代路径实现所述电动汽车2的停泊。

所述导航控制器可以根据驾驶路径评估算法选择所述驾驶路径。所述驾驶路径评估算法可以衡量多个分配有不同权重的因素，例如：驾驶路径消耗的时间、驾驶路径的长度、可以充电的时间、充电的模式(即，快充还是慢充)以及预计对准精度对应的传输效率等。

所述驾驶路径评估算法可以接受用户输入。例如，用户可以输入可以充电的时间和将要采用的充电模式。可选地，用户可以向所述导航控制器指示停车的倾向。例如，用户可以指示他们倾向于最大化的传输效率，因此需要完全对准。又比如，用户可以指示他们希望减少用于停车的时间，因此不需要完全的对准。用户的倾向可以在每次汽车要停车充电的时候给出，也可以预先存下来并在每次汽车要停车充电时应用。

如前所述，在特定的情况下，所述电动汽车2也许不能直接驶向所述充电盘12。例如，限于所述电动汽车的转弯半径或周围的障碍物，直接驶向所述充电盘12无法实现。所述自动停车系统因此可以工作在挪动模式上，从而通过多次操控实现良好的对准。

图4使出了所述挪动模式的实施例。在位置(a)处，所述导航控制器识别出所述导航浮标16的位置，并指示所述电动汽车2向左转并同时倒车。这一步操控并不足以使所述电动汽车2与所述充电盘12对准。因此，在位置(b)处，所述导航控制器识别出所述第一接收器20a和所述导航浮标16之间的距离远大于所述第二接收器20b和所述导航浮标16之间的距离。由此，所述导航控制器判断出所述电动汽车2在所述充电盘的侧面，并因此指示所述电动汽车2继续左转倒车超过所述充电盘12的位置，并到达位置(c)。在位置(c)，所述导航控制器再一次确定所述导航浮标16的位置，并指示所述电动汽车2向前移动并同时左转直到它到达了位置(d)。在位置(d)，所述电动汽车的对接盘14和所述充电盘12实现了良好的对准，在预定的公差约束范围内。

当用户想要为所述电动汽车2充电时，他们会慢慢地靠近无线充电基站。然后，用户启动自动停车系统，在发出合适的警报并做了状况检测后，所述电动汽车2就进入了自动控制模式。

所述自动停车系统向所述无线充电基站发送警报信号，从而激活所述导航浮标16。所述警报信号可以通过蓝牙技术传输，这样所述接收系统也可以作为发射器使用。所述警报信号使所述自动停车系统和所述无线充电基站实现相互识别握手(mutualrecognition handshake)。

接收到所述警报信号后，所述导航浮标16开始传输它的信号。在所述电动汽车2位于所述导航浮标16的传输范围之外时，可以由用户驾驶所述电动汽车2开向所述充电盘12，在进入该传输范围之后，再让电动汽车处于自动停车系统的控制下。可选地，一旦所述警报信号发送至所述无线充电基站或基于用户发出需要的确认指令，所述电动汽车2便处于自动停车系统的控制之下。

如前所述，所述导航控制器分析所述第一和第二接收器20a和20b从所述导航浮标16处接收到的信号，并计算出所述导航浮标16的位置。由此，所述导航控制器得出所述一级线圈和所述二级线圈之间的向量。

所述自动停车系统通过所述电动马达4和EPS系统实现对所述电动汽车2的驱动和转向控制。由此，用户可以放开所述电动汽车2的方向盘。

为开启自动驾驶，用户需踩住所述电动汽车2的油门踏板。当所述油门踏板激活所述导航时，它不再像通常情况那样直接控制所述电动汽车2的移动，而是由导航控制器控制电动汽车2的移动。也就是说，如果用户激活所述导航控制器足够长的时间(例如，踩住油门踏板足够长的时间)，所述电动汽车2的最终位置就由所述导航控制器或自动停车系统控制，而不是由用户控制。因此，用户在停车过程中扮演的是监督者的角色，而出于安全考虑，油门踏板则可以扮演制动开关的角色(例如，一旦用户松开油门踏板，则停止所述导航控制器对电动汽车的自动驾驶)。当然，激活所述导航控制器也可以通过操控其他开关的方式，而且该开关可以是专门为了自动停车功能而设的开关。例如，可以在电动汽车2上装配按钮，按这个按钮就可以激活所述导航控制器。

基于计算得出的向量，所述自动停车系统的导航控制器沿着驾驶路径将所述电动汽车2导向所述充电盘12和一级线圈。在所述驾驶路径上，所述导航控制器可以修正转向以实现良好的对准。

随着停车点的靠近，所述导航控制器可以降低所述电动汽车2的速度，而不管实际的油门踏板位置。一旦位于所述充电盘12的正上方，所述导航控制器就停止所述电动马达4的工作，并向用户发出松开油门踏板的指示。也可以采用自动的方式进行刹车，或由用户进行电动汽车的刹车。

所述电动汽车2停在了和所述充电盘12对准的位置上，由此可以进行充电，自动充电或根据用户命令充电均可。然后，就可以取消所述导航浮标16的激活状态。

一旦充电完成，所述电动汽车2就可以开走，将所述无线充电基站留给下一个用户。

图5示出了本发明又一实施例的自动停车系统。在该实施例中，所述自动停车系统进一步包括多个距离传感器24(其中有两个距离传感器在图5中示出)，诸如超声波传感器、雷达传感器、激光雷达传感器、电磁传感器，或相机。所述距离传感器24设在所述电动汽车2的周边边缘，特别是要设在所述电动汽车2的前后保险杠上。所述距离传感器24适配于计算所述电动汽车2到周围障碍物的距离。

所述距离传感器24与导航控制器连接，以提供了额外的输入。所述导航控制器在驾驶所述电动汽车2驶入与所述充电盘12对准的位置时会考虑所述额外的输入。因此，所述导航控制器可以在避免与周围障碍物相撞的情况下实现所述电动车2的停泊。

该功能在所述充电盘12位于车库26或类似位置时特别有用。例如，所述车库26可以是在用户家中的家用车库。

很多典型的家用车库的尺寸还没有发展适应于容纳大型车辆的趋势。因此，车辆驶入和驶出这样的车库可能比较困难，而且有潜在的风险造成车门等部件的损坏。因此，如图5所示的自动停车系统提供上述功能，使得用户可以不在车中而实现所述电动汽车2的停泊。

例如，所述电动汽车的安全密钥卡上可以设有激活所述导航浮标的按钮。用户由此可以在所述电动汽车2进入所述车库26之前走出汽车。在此之前，用户在所述车库26前停下所述电动汽车2，如图5所示，然后关闭所有附属设施，例如车灯、挡风玻璃雨刮、空调等。

在走出所述电动机2以及放下手刹后，用户按下所述密钥卡上的激活按钮。如前所述，由此，所述自动停车系统向所述无线充电基站发送警报信号，从而激活所述导航浮标16。

如前所述，所述导航控制器分析所述第一和第二接收器20a和20b从所述导航浮标16处接收到的信号，并计算出所述导航浮标16的位置。由此，所述导航控制器确定所述一级线圈和所述二级线圈之间的向量。

为开启驾驶，用户按下(或继续按下)设在所述密钥卡上的激活按钮。基于计算得出的向量和所述距离传感器24的输入信息，所述自动停车系统的导航控制器沿着驾驶路径驾驶所述电动汽车2，使所述电动汽车2的对接盘14和所述充电盘12良好对接。在此过程中，还避免了和周围障碍物的碰撞，例如和所述车库26的墙体发生碰撞。

在上述过程中，所述电动汽车2的危险警告灯被激活，以指示所述电动汽车2处于自动控制状态。一旦所述电动汽车2停下后，所述车库的门也可以自动关闭。

所述电动汽车2停在了和所述充电盘12对准良好的位置上，从而可以开始充电。充电既可以自动进行，也可以基于用户命令进行。随后，所述导航浮标16进入非激活状态。

在所述密钥卡上还可以单独设置“驶出”按钮。当充电完成或用户希望使用所述电动汽车2时，按下该驶出按钮就可以激活所述导航控制器，以将所述电动汽车2倒出所述车库26。所述电动汽车2可以持续倒车直到所述驶出按钮被放开，或直到所述距离传感器24探测到所述电动汽车已经处于开放空间中，或直到所述电动汽车2移动了预定的距离。

需要说明的是，有些情况下所述电动汽车2也可以的倒车进入所述车库26的。因此，在后续需要开出所述车库26时，所述电动汽车2必须是向前行驶的。

上述远程激活的功能可以作为附加功能和在电动汽车2车内的激活功能一起提供。这样，既可以使用油门踏板(或者其他电动汽车2内部的开关)激活所述导航控制器，也可以采用所述密钥卡激活所述导航控制器。

如果需要的话，所述导航控制器和充电控制器可以并入一个单独的处理器中。进一步地，这些功能也可以由所述电动汽车2的车载控制器实现，而不需要由专门的部件实现。

本发明提供的自动停车系统可以由现有的电动汽车改进而来。有些电动汽车已经具备了无线充电功能，则配置所述自动停车系统就只需要引进导航控制器和接收单元即可。在这样的情况下，用户或装配工程师可以输入所述接收单元相对于所述对接盘14的装配位置的具体信息，从而配置所述自动停车系统。由此，所述导航控制器可以识别所述二级线圈的位置。可选地，所述导航控制器可以具有自我学习的功能。例如，在校准操作中，所述电动汽车2可以被置于特定的位置上，使得所述对接盘14和所述充电盘12对准。此刻所述导航浮标16和所述接收单元的相对位置可以被记录下来，以在将来的计算中提供参考。

如上所述，所述导航控制器可以由用户踩住油门踏板或按住其他按钮或开关来启动。虽然用户可以通过松开油门踏板或开关来超控(override)所述导航控制器(即改回手动操控)，所述电动汽车2的路径和轨迹最好还是由所述导航控制器或自动停车系统控制。因此，尽管用户并不主动介入到停车过程中，他们确实起到了监督作用。因此，所述“自动”停车系统的“自动”的限定也是相对而言的。

所述对接盘14也不是必须要装在所述电动汽车2的底部。虽然这样的安装方式具有美观和容易安装的优点，所述对接盘14也可以装在其他位置。本发明的自动停车系统中，所述对接盘14安装在任何位置上都是可行的。

尽管在上面的描述中，所述电动汽车2是全电动汽车或电池电动汽车，需要说明的是，本发明的自动停车系统可以适用于任何通过可重复充电的电池进行能量储存的汽车。而且，所述可重复充电的电池需要定期地原位充电(即，电池不从汽车中卸下进行充电)。例如，所述自动停车系统可以适用于所谓的插入式混合动力汽车，该汽车使用可重复充电的电池，可以通过外接电源充电。

虽然上面的描述中，所述电动汽车2具有电池，但其他适合的储能设备也是可以适用的。

虽然所述电动汽车2被描述成以及图示成小轿车，本发明并不受此所限。本发明可以适用于其他电动汽车，例如公交车、卡车、高尔夫车、叉式升降车等。这些车可以无线充电，因此需要小心的停车。

本发明中，所述电动汽车2可以采用闭环控制，从而在不需要任何用户输入和技巧的情况下实现精确的停车。由此，本发明实现了所述电动汽车2和所述充电盘12之间重复的、优选的对准，从而改善了易用性和传输效率

本发明并不受上述公开的实施例所限。任何不脱离本发明精神的修改或改进均在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种充电系统，所述充电系统包括电动汽车的自动停车系统以及充电基站；所述充电基站包括充电盘和导航浮标，所述导航浮标是定向的，以便在特定方向上具有更强的信号；所述电动汽车的自动停车系统包括：

对接盘，与所述电动汽车连接，并适配于通过充电基站的充电盘为所述电动汽车进行无线充电；

接收单元，与所述电动汽车连接，并适配于接收来自导航浮标的信号，所述接收单元的位置和所述对接盘的位置的关系已知，所述导航浮标的位置和所述充电盘的位置的关系已知；所述接收单元包括多个接受器，所述多个接收器包括第一接收器和第二接收器，所述第一接收器和所述第二接收器在所述电动汽车的宽度方向上相互分隔开；以及

导航控制器，与所述接收单元相连，并适配于分析所述接收单元从所述导航浮标处接收到的信号以得出从所述接收单元到所述导航浮标的向量，并基于所述向量自动驾驶所述电动汽车，以使所述对接盘与所述充电盘对准；具体适配于计算每个所述接收器到所述导航浮标的距离或方向，并基于每个所述接收器到所述导航浮标的距离或方向，采用三角测量、三边测量或多边测量计算所述导航浮标相对于所述接收单元的位置。

2.如权利要求1所述充电系统，其特征在于，所述导航控制器设有一个或多个公差约束，并适配于自动驾驶所述电动汽车至对准位置，所述对准位置的公差落入所述公差约束的范围中。

3.如权利要求2所述充电系统，其特征在于，所述公差约束包括线性和/或角度公差。

4.如权利要求1所述充电系统，其特征在于，所述导航控制器适配于控制所述电动汽车的操控和驱动机制。

5.如权利要求1所述充电系统，其特征在于，所述导航控制器适配于只有当开关被启动时才驾驶所述电动汽车。

6.如权利要求5所述充电系统，其特征在于，所述开关是所述电动汽车的油门踏板。

7.如权利要求5所述充电系统，其特征在于，所述开关远离所述电动汽车。

8.如权利要求7所述充电系统，其特征在于，所述开关位于所述电动汽车的安全密钥卡上。

9.如权利要求1所述充电系统，其特征在于，所述电动汽车的自动停车系统进一步包括一个或多个距离传感器，适配于探测所述电动汽车周围的障碍物，所述导航控制器与所述一个或多个距离传感器连接，并进一步适配于：基于所述一个或多个距离传感器的输出，驾驶所述电动汽车，以避免与所述电动汽车周围的障碍物碰撞。

10.如权利要求9所述充电系统，其特征在于，所述一个或多个距离传感器是超声波传感器、电磁传感器、雷达传感器、激光雷达传感器或相机。

11.如权利要求1所述充电系统，其特征在于，所述接收单元适配于接收来自所述导航浮标的超声波信号、可见光信号、紫外线信号、红外线信号或射频信号。

12.如权利要求1所述充电系统，其特征在于，所述接收单元适配于向所述导航浮标传输激活所述导航浮标的警报信号。

13.如权利要求1所述充电系统，其特征在于，所述导航控制器适配于计算从其现在的位置到停车位置的驾驶路径，在所述停车位置上，所述对接盘与所述充电盘对准。

14.如权利要求13所述充电系统，其特征在于，所述导航控制器适配于计算多条驾驶路径，并对所述多条驾驶路径进行比较和评估，从而选出一条驾驶路径。

15.如权利要求14所述充电系统，其特征在于，所述导航控制器可以适配于基于用户倾向选择所述驾驶路径。

16.如权利要求1所述充电系统，其特征在于，所述导航控制器适配于周期性地重新计算从所述接收单元到所述导航浮标的向量。