CN108725239B - 一种用于电动汽车无线充电的对位装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电动汽车无线充电的对位装置，包括发射线圈、接收线圈、检测线圈和对位检测控制单元，发射线圈用于激发产生固定频率的交变磁场，向接收线圈传递能量；接收线圈用于耦合发射线圈产生的磁场，感应产生电动势，为电动汽车提供能量；检测线圈，设置在接收线圈表面并且外边界与接收线圈的外边界一致，与对位检测控制单元连接，用于产生电压感应信号，包括对称设置的四个线圈；对位检测控制单元，用于检测四个线圈产生的电压感应信号，并基于所检测的电压感应信号对发射线圈与接收线圈之间的对位状态进行判断。本发明还提供一种用于电动汽车无线充电的对位方法。本发明能够实现电动汽车的准确对位。

Description

一种用于电动汽车无线充电的对位装置及其方法

技术领域

本发明涉及电动汽车无线充电的技术领域，具体涉及一种用于电动汽车无线充电的对位装置及其方法。

背景技术

电动汽车无线充电采用密封安装与无接触使用，可适应潮湿等恶劣天气，无需插拔充电枪，降低触电风险，提升用户体验，安全性更高。简化了充电流程，配合网络进行无人化管理，无需专业人员值守，将来更可以配合自动驾驶与车联网，在方便用户使用的同时也降低了充电站的运营成本。

目前无线充电在使用过程中仍然面临一些技术问题需要解决，其中较为关键是无线充电地面端发射线圈与车辆端接收线圈的对位问题。由于无线充电的效率对发射线圈与接收线圈的位置变化较为敏感，对位不准将大大降低无线充电的充电效率，当偏移过大时甚至导致无法充电。因此准确的发射线圈与接收线圈对位，对保证充电正常进行，提升充电效率有着重要的意义。

专利文献1(CN105235545A)、专利文献2(CN106936225A)、专利文献3(CN205768734U)和专利文献4(CN106143188A)公开的系统，都对电动汽车无线充电起到了对位检测作用，然而，专利文献1和专利文献2只能在对发射线圈与接收线圈是否对位成功进行判断，在配合地面端车轮限位器的情况下，也只能判断水平方向是否对位成功，对用户起到提示作用，并不能指导用户如何对电动车移动方向给出指示。专利文献3和专利文献4虽然能够通过位置检测，实现电动汽车无线充电对位，但是专利文献3采用了电机驱动的三轴滑轨机械结构，结构复杂，成本高，不易维护。专利文献4需在地面设置无线充电位标线，标线的位置，大小，形状与安装摄像头的位置，角度，数量都是关联的，存在充电位标线与摄像头设置不匹配的情况，通用性受到一定的限制；需要安装多个摄像头，系统成本较高；户外环境下，摄像头识别标线对光照要求较高，夜晚识别困难。

因此，亟待需要提供一种能够实现电动汽车的准确对位，进而提升充电效率，缩短充电时间，提升用户体验的电动汽车无线充电对位装置。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种用于电动汽车无线充电的对位装置及其方法，用于实现电动汽车的准确对位，进而提升充电效率，缩短充电时间，提升用户体验。

本发明采用的技术方案为：

本发明实施例提供一种用于电动汽车无线充电的对位装置，包括发射线圈、接收线圈、检测线圈和对位检测控制单元，其中，所述发射线圈，用于激发产生固定频率的交变磁场，向所述接收线圈传递能量；所述接收线圈，用于耦合所述发射线圈产生的磁场，感应产生电动势，为电动汽车提供能量；所述检测线圈，设置在所述接收线圈表面并且外边界与所述接收线圈的外边界一致，与所述对位检测控制单元连接，用于产生电压感应信号，包括对称设置的四个线圈，所述四个线圈包括对称设置的前检测线圈和后检测线圈以及左检测线圈和右检测线圈；所述对位检测控制单元，用于检测所述四个线圈产生的电压感应信号，并基于所检测的电压感应信号对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断，在判定所述发射线圈与所述接收线圈没有准确对位的情况下，基于所述电压感应信号生成相应的对位移动控制参数，以实现所述发射线圈与所述接收线圈之间的准确对位。

可选地，所述对位检测控制单元还用于：基于所检测的电压感应信号对无线能量传输区域的异物存在状态进行检测；以及

基于对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断的判断结果，生成相应的第一提示信息，以及基于对所述异物存在状态进行检测的检测结果生成相应的第二提示信息。

可选地，所述对位检测控制单元基于所检测的电压感应信号对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断具体包括：

分别将所述前检测线圈和后检测线圈以及所述左检测线圈和右检测线圈产生的电压感应信号对应的电压值进行作差处理，得到前后线圈电压差值和左右线圈电压差值；

分别将所得到的前后线圈电压差值和左右线圈电压差值与预设的前后对位判断阈值和预设的左右对位判断阈值进行比较；

若所得到的前后线圈电压差值小于所述预设的前后对位判断阈值并且所得到左右线圈电压差值小于所述预设的左右对位判断阈值，则判定对位成功。

可选地，所述对位检测控制单元基于所检测的电压感应信号对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断还包括：

若所得到的前后线圈电压差值大于所述预设的前后对位判断阈值和/或者所得到左右线圈电压差值大于所述预设的左右对位判断阈值，则判定所述发射线圈与所述接收线圈没有准确对位。

可选地，所述对位检测控制单元基于所检测的电压感应信号对无线能量传输区域的异物存在状态进行检测具体包括：

将所述前检测线圈和后检测线圈以及所述左检测线圈和右检测线圈产生的电压感应信号对应的电压值分别进行作差处理，得到前后线圈电压差值和左右线圈电压差值；

将所得到的前后线圈电压差值和左右线圈电压差值分别与预设的异物检测阈值进行比较；

若所得到的前后线圈电压差值和/或者所得到左右线圈电压差值大于所述异物检测阈值，则确定存在所述异物。

可选地，对位检测控制单元包括信号采集模块、信号处理模块和对位提示模块，

所述信号采集模块的输入端与所述检测线圈连接，输出端与所述信号处理模块连接，用于将所述检测线圈产生的电压感应信号转换为数字信号，得到相应的电压值；

所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块连接，输出端与所述对位提示模块连接，用于基于所述信号采集模块得到的电压值对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断以及对异物存在状态进行检测，并基于所述判断结果和所述检测结果生成所述第一提示信息和所述第二提示信息并发送给所述对位提示模块，以及在所述判断结果表征所述发射线圈与所述接收线圈没有准确对位的情况下，基于所述电压值生成所述对位移动控制参数；

对位提示模块，用于对所述第一提示信息和所述第二提示信息进行提示。

可选地，所述信号采集模块包括第一电路、第二电路、第三电路、第四电路和A/D采样电路，所述第一电路、第二电路、第三电路、第四电路的一端分别与所述前检测线圈、后检测线圈、所述左检测线圈和所述右检测线圈连接，另一端与所述A/D采样电路连接，并分别包括依次连接的匹配电路、程控放大电路、滤波电路、整流电路和峰值跟随电路。

本发明另一实施例还提供一种用于电动汽车无线充电对位的方法，所述方法包括：

基于对位控制指令产生固定频率的交变磁场；

对所述交变磁场进行感应得到相应的电压感应信号，所述电压感应信号包括前电压感应信号、后电压感应信号、左电压感应信号和右电压感应信号；

将所述前电压感应信号和所述后电压感应信号以及所述左电压感应信号和所述右电压感应信号对应的电压值分别进行作差处理，得到前后电压差值和左右电压差值；

将所得到的前后电压差值和左右电压差值分别与预设的前后对位判断阈值和预设的左右对位判断阈值进行比较；

基于比较结果对对位状态进行判断，在判定没有准确对位的情况下，基于所述电压感应信号生成相应的对位移动控制参数，以实现准确对位。

可选地，所述基于比较结果对对位状态进行判断具体包括：

若所得到的前后电压差值小于所述预设的前后对位判断阈值并且所得到左右电压差值与所述预设的左右对位判断阈值，则判定对位成功；

若所得到的前后电压差值大于所述预设的前后对位判断阈值和/或者所得到左右电压差值大于所述预设的左右对位判断阈值，则判定没有准确对位，并基于所述电压感应信号生成相应的对位移动控制参数。

可选地，还包括：

将所得到的前后电压差值和左右电压差值分别与预设的异物检测阈值进行比较；

若所得到的前后电压差值和/或者所得到左右电压差值大于所述异物检测阈值，则确定在无线能量传输区域存在异物。

本发明实施例提供的用于电动汽车无线充电的对位装置及其方法，该装置通过对对称设置的四个线圈产生的电压感应信号进行检测，以对接收线圈和发射线圈之间的对位状态进行判断，能够实现精确对位判断和自动准确快速对位。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于电动汽车无线充电的对位装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的对位检测控制单元的功能结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的检测线圈的结构示意图；

图4为本发明一实施例的功率发射单元的主电路电气拓扑图；

图5为本发明一实施例的功率接收单元的主电路电气拓扑图；

图6为本发明实施例提供的用于电动汽车无线充电的对位方法的流程示意图；

图7为本发明一具体实施例提供的用于电动汽车无线充电的对位方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

图1为本发明实施例提供的用于电动汽车无线充电的对位装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的对位检测控制单元的功能结构示意图；图3为本发明一实施例提供的检测线圈的结构示意图；图4为本发明一实施例的功率发射单元的主电路电气拓扑图；图5为本发明一实施例的功率接收单元的主电路电气拓扑图。

如图1所示(同时参考图3)，本发明实施例提供的用于电动汽车无线充电的对位装置，包括发射线圈2、检测线圈3、接收线圈4和对位检测控制单元6。其中，所述发射线圈2用于激发产生固定频率的交变磁场，向所述接收线圈传递能量；所述接收线圈4用于耦合所述发射线圈产生的磁场，感应产生电动势，为电动汽车提供能量；所述检测线圈3，设置在所述接收线圈表面并且外边界与所述接收线圈的外边界一致，与所述对位检测控制单元连接，用于产生电压感应信号，包括对称设置的四个线圈，所述四个线圈包括对称设置的前检测线圈和后检测线圈以及左检测线圈和右检测线圈，在本发明中，在保证绝缘性能条件下，检测线圈3可尽量紧凑贴靠于接收线圈表面；所述对位检测控制单元6，用于检测所述四个线圈产生的电压感应信号，并基于所检测的电压感应信号对所述发射线圈2与所述接收线圈4之间的对位状态进行判断，在判定所述发射线圈与所述接收线圈没有准确对位的情况下，基于所述电压感应信号生成相应的对位移动控制参数，以实现所述发射线圈与所述接收线圈之间的准确对位。

具体地，本发明的发射线圈2位于地面端，具体可设置在停车位地面以下的空间中，与功率发射单元1连接，该功率发射单元1基于地面端功率发射单元控制器(未图示)的控制指令，向发射线圈2输入电能，以产生固定频率的交变磁场。在一个示例中，功率发射单元1的主电路电气拓扑图可如图4所示。在本发明的一个实施例中，发射线圈2可为轴对称结构，例如，可以为圆形，方型，或正多边形等。在另一个实施例中，发射线圈2可为无极性线圈，即线圈的感应的磁场的磁极一个位于内部几何中心点，另一个位于线圈四周。磁感线由内部向外射出经线圈外部四周回到线圈内部，中心点附近的磁场强度最强，距离中心越远场强越弱。本发明的接收线圈4位于车辆端，具体可布置部车辆端底盘最下面的位置，通常为前机舱底盘下部或后备箱备胎盘下部，与功率接收单元5连接，该功率接收单元5与电动车辆的电池管理系统7和动力电池8连接，用于将接收线圈4产生的电动势转换成直流电为动力电池8充电。在一个示例中，功率接收单元5的主电路电气拓扑图可如图5所示。在本发明的一个实施例中，接收线圈4可为轴对称结构，例如，可以为圆形，方型，或正多边形等。在另一个实施例中，接收线圈4可为无极性线圈，即线圈的感应的磁场的磁极一个位于内部几何中心点，另一个位于线圈四周。磁感线由内部向外射出经线圈外部四周回到线圈内部，中心点附近的磁场强度最强，距离中心越远场强越弱。本发明的接收线圈4的面积和发射线圈2的面积可根据实际情况进行配置，例如两者可以相同，又例如，两者的面积比可为1:2。

本发明的检测线圈3安装在车辆端接收线圈4表面，连接对位检测控制单元6，由四个大小，匝数，绕向相同的独立线圈构成，外边界与接收线圈4的外边界一致，以轴对称的形式平均分成前、后、左、右四份。如图3所示，本发的检测线圈3以由汽车正向前进方向顺时针方向45度与逆时针方向45度的两垂直相交直线作为分割线，平均分成前，后，左，右四个独立的检测线圈，即前检测线圈301、后检测线圈302、左检测线圈303和右检测线圈304。检测线圈3的形状可与接收线圈4的形状相一致，例如，可为圆形，方型，或正多边形等。在图3示出的示例中，检测线圈为圆形线圈。

由于本发明实施例的四个检测线圈以对称结构布置，这样检测线圈3的整体几何中心与接收线圈4的几何中心一致且外边界一致，当检测线圈3与发射线圈4对位成功，即完成电动汽车的无线充电对位。因为发射线圈2产生的磁场是以线圈几何中心为中心的对称磁场，磁场强度由中心向外呈衰减趋势。在四个检测线圈的整体几何中心位于发射线圈外轮廓边界正上方范围内，总能满足距离发射线圈几何中心较远的检测线圈的磁通量少，感应电动势低，距离发射线圈几何中心较近的检测线圈的磁通量多，感应电动势高。当电动汽车准确对位时，左，右两检测线圈的磁通量应一致，即感应电动势相同。当接收线圈与发射线圈2相对位置存在左右偏移时，左，右两检测线圈的磁通量将不一致，因此可以通过左，右线圈感应电动势的大小来判断发射线圈2与接收线圈4的相对位置，接收线圈应向着感应电动势大的检测线圈方向移动来实现左右对位。同理，通过比较前、后检测线圈的感应电动势大小，可以指导电动汽车完成发射线圈与接收线圈的前后对位。

在本发明中，对位检测控制单元6一端与检测线圈3连接，另一端与无线充电车辆端控制器9和车辆端自动驾驶控制器10连接，如图2所示。功能包括负责采集检测线圈的接收信号及信号处理分析，接收无线充电车辆端控制器控制指令及上传对位及异物检测状态，向车辆端自动驾驶控制器10上传对位移动控制参数以及对用户起到对位提示作用等。在本发明的一个实施例中，对位检测控制单元6从无线充电车辆端控制器接收的控制指令可包括对位检测启动、对位的检测停止、异物检测启动、异物检测停止等。

其中，所述对位检测控制单元6基于所检测的电压感应信号对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断可具体包括：分别将所述前检测线圈和后检测线圈以及所述左检测线圈和右检测线圈产生的电压感应信号对应的电压值进行作差处理，得到前后线圈电压差值和左右线圈电压差值；分别将所得到的前后线圈电压差值和左右线圈电压差值与预设的前后对位判断阈值和预设的左右对位判断阈值进行比较；若所得到的前后线圈电压差值小于所述预设的前后对位判断阈值并且所得到左右线圈电压差值小于所述预设的左右对位判断阈值，则判定对位成功；以及若所得到的前后线圈电压差值大于所述预设的前后对位判断阈值和/或者所得到左右线圈电压差值大于所述预设的左右对位判断阈值，则判定所述发射线圈与所述接收线圈没有准确对位。

具体地，对位检测控制单元6通过对采样电压值的计算分析，将前、后、左、右四个检测线圈的检测电压转换为对应前、后、左、右四个方向的四个位移矢量，得出电动汽车需要移动的方向和距离所对应的对位移动控制参数，并将该对位移动控制参数发送给车辆端自动驾驶控制器10，控制电动车转向及动力系统自动完成对位。更详细地，在初步对位完成后，此时对位检测线圈已位于地面发射线圈上方。前、后、左、右四个检测线圈的检测电压转换为对应前、后、左、右四个方向的四个位移矢量，位移矢量的参考原点为地面反射线圈的中心。四个位移矢量的方向由前、后、左、右四个线圈有对应，前检测线圈对应的位移矢量方向为车的行驶正前方向，后检测线圈对应的位移矢量方向为车的行驶正后方向，左检测线圈对应的位移矢量方向为车的行驶正左方向，右检测线圈对应的位移矢量方向为车的行驶正右方向；位移矢量的大小由对应的检测线圈上的电压值转化而来，电压值与距离成正比关系，具体对应关系可通过测试标定转化。前后左右四个矢量进行矢量相加运算，得到最后的加和位移矢量，该加和位移矢量对应电动汽车应该行驶的方向和距离。然后将电动汽车应该行驶的方向和距离对应的对位移动控制参数发送给车辆端自动驾驶控制器10，由车辆端自动驾驶控制器控制车辆进行位置调整，直到满足对位完成条件。

在一个示例中，若对位检测控制单元6判断左检测线圈的电压值>右检测线圈的电压值，则确定车辆需要左移，若对位检测控制单元6判断左检测线圈的电压值<右检测的线圈电压值，则确定车辆需要右移；若对位检测控制单元6判断前检测线圈的电压值>后检测线圈的电压值，则确定车辆需要前移，若对位检测控制单元6判断前检测线圈的电压值<后检测的线圈电压值，则确定车辆需要后移。

此外，在本发明中，预设的左右对位判断阈值的大小可根据实际应用情况进行标定来确认合理的范围值，具体根据实际设定的地面线圈发射功率的大小(对位检测的发射功率设置为固定值)，允许的偏移边界状态，共同来标定实际选用的对位判断阈值的大小，本发明对此不做特别限定。进一步地，本发明的对位检测控制单元6还用于基于所检测的电压感应信号在对位成功后的充电过程中对异物的存在状态进行检测，即基于所检测的电压感应信号对无线能量传输区域(本发明中，无线能量传输区域是指发射线圈上方与接收线圈下方之间的区域)的异物存在状态进行检测；以及基于对所述发射线圈2与所述接收线圈4之间的对位状态进行判断的判断结果，生成相应的第一提示信息，以及基于对所述异物存在状态进行检测的检测结果生成相应的第二提示信息。其中，基于所检测的电压感应信号对无线能量传输区域的异物存在状态进行检测可具体包括：将所述前检测线圈301和后检测线圈302以及所述左检测线圈303和右检测线圈304产生的电压感应信号对应的电压值分别进行作差处理，得到前后线圈电压差值和左右线圈电压差值；将所得到的前后线圈电压差值和左右线圈电压差值分别与预设的异物检测阈值进行比较；若所得到的前后线圈电压差值和/或者所得到左右线圈电压差值大于所述异物检测阈值，则确定存在所述异物。存在状态具体地，在充电过程中，对位检测控制单元6实时工作，判断左右检测线圈和前后检测线圈的电压差值，若差值大于异物检测阈值，则判断有金属异物进入，并向无线充电车辆端控制器9上报异物检测信息(即故障)，无线充电车辆端控制器9将故障上报电动汽车HCU，立即终止充电。对位提示模块603根据对位检测控制单元6生成的提示信息对用户提示异物故障。待异物清理完毕后，用户重新启动无线充电，直至完成充电。此外，在对位检测控制单元6确定所述发射线圈2与所述接收线圈4之间准确定位的情况下，第一提示信息可包括“对位完成，请进开启无线充电”，在收到这样的提示信息后，电动汽车HCU使能无线充电车载功率接收单元5与电动汽车BMS单元7进行交互通讯，对动力电池8的充电流程开始，直至充电完成后，自动停止充电。在对位检测控制单元6确定所述发射线圈2与所述接收线圈4之间没有准确定位的情况下，第一提示信息可包括“对位未完成，请车辆左移/右移/前移/后移XX的距离”。在对位检测控制单元6确定无线能量传输区域存在异物的情况下，第二提示信息可包括“异物故障”。

在本发明中，异物检测阈值可据实际充电过程中不同的发射功率和不同大小、种类异物下进行试验测量，来选取合适的异物检测判断阈值，本发明对此不做特别限定。

具体地，如图2所示，本发明的对位检测控制单元6可包括信号采集模块601、信号处理模块602和对位提示模块603。

其中，所述信号采集模块601的输入端与所述检测线圈3连接，输出端与所述信号处理模块602连接，用于将所述检测线圈产生的电压感应信号转换为数字信号，得到相应的电压值。所述信号采集模块601可包括第一电路、第二电路、第三电路、第四电路和A/D采样电路，用于将四个检测线圈感应产生的模拟电压信号转化为数字信号。所述第一电路、第二电路、第三电路、第四电路的一端分别与所述前检测线圈301、后检测线圈302、所述左检测线圈303和所述右检测线圈304连接，另一端与所述A/D采样电路连接，并分别包括依次连接的匹配电路、程控放大电路、滤波电路、整流电路和峰值跟随电路。其中，匹配电路用于提升检测线圈3的回路电抗，减小检测线圈3中的感应电流，防止大电流烧毁电路，减小检测线圈3的能量损耗。程控放大电路用于通过软件控制放大器的增益大小，通过信号处理模块602对采样电路的得到的电压值进行判断，通过控制放大器的增益大小，实现信号的放大及衰减，以防信号过压饱和，使信号处于适当的电压范围，使构成A/D采样电路的A/D转化器工作在最佳精度区，提升检测精度。所述滤波电路为带通滤波器，用于滤除发射线圈频率外的其它干扰信号，优选四阶巴特沃斯滤波器。整流电路用于将正负双极性信号转化为正向单极性信号，优选肖特基二极管半波整流电路，以减小二极管导通压降带来的电压损失。峰值跟随电路为正向峰值检测电路，用于检测峰值电压信号并保持，优选电压跟随器结构。A/D采样电路选用四通道模数转换芯片，用于即将模拟的峰值电压信号转化成数字信号，以便控制器比较判断。

所述信号处理模块602的输入端与所述信号采集模块601连接，输出端与所述对位提示模块603连接，用于基于所述信号采集模块得到的电压值对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断以及对异物存在状态进行检测，并基于所述判断结果和所述检测结果生成所述第一提示信息和所述第二提示信息并发送给所述对位提示模块603，以及在所述判断结果表征所述发射线圈与所述接收线圈没有准确对位的情况下，基于所述电压值生成所述对位移动控制参数。此外，信号处理模块602的输出端还与无线充电车辆端控制器9和车辆端自动驾驶控制器10连接，用于接收无线充电车辆端控制器控制指令及上传对位及异物检测状态，向车辆端自动驾驶控制器10上传对位移动控制参数等。在本发明的一个示例中，信号处理模块602的实现形式可为控制器，例如可为单片机，FPGA((Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，ARM处理器，DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)等，但并不局限于此，只要能够实现数据处理和控制功能的任何控制器均可。

所述对位提示模块603，用于对所述第一提示信息和所述第二提示信息进行提示。具体地，本发明的对位提示模块603用于人机交互，将信号处理模块602的判断结果反馈给用户，提示用户对位状态及清理异物。对位提示模块的实现形式可以为电动汽车仪表指示灯信号，扬声器声音提示信号，车载多媒体屏幕显示信号或手机端显示等。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种用于电动汽车无线充电的对位方法，由于该方法所解决问题的原理与前述用于电动汽车无线充电的对位装置相似，因此该方法的实施可以参见前述装置的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供一种用于电动汽车无线充电的对位方法，用于实现前述实施例的发射线圈与接收线圈之间的准确对位，如图6所示，本实施例提供的用于电动汽车无线充电的对位方法包括以下步骤：

S210、基于对位控制指令产生固定频率的交变磁场。

S220、对所述交变磁场进行感应得到相应的电压感应信号，所述电压感应信号包括前电压感应信号、后电压感应信号、左电压感应信号和右电压感应信号。

S230、将所述前电压感应信号和所述后电压感应信号以及所述左电压感应信号和所述右电压感应信号对应的电压值分别进行作差处理，得到前后电压差值和左右电压差值。

S240、将所得到的前后电压差值和左右电压差值分别与预设的前后对位判断阈值和预设的左右对位判断阈值进行比较。

S250、基于比较结果对对位状态进行判断，在判定没有准确对位的情况下，基于所述电压感应信号生成相应的对位移动控制参数，以实现准确对位。

进一步地，步骤S250可具体包括以下步骤：

若所得到的前后电压差值小于所述预设的前后对位判断阈值并且所得到左右电压差值与所述预设的左右对位判断阈值，则判定对位成功；以及

若所得到的前后电压差值大于所述预设的前后对位判断阈值和/或者所得到左右电压差值大于所述预设的左右对位判断阈值，则判定没有准确对位，并基于所述电压感应信号生成相应的对位移动控制参数。

此外，步骤S250还可包括以下步骤：将所得到的前后电压差值和左右电压差值分别与预设的异物检测阈值进行比较；以及若所得到的前后电压差值和/或者所得到左右电压差值大于所述异物检测阈值，则确定在无线能量传输区域存在异物。该步骤是在充电过程中进行的，即在对位完成的情况下进行的。

此外，步骤S250还可包括以下步骤：基于对对位状态进行判断的判断结果，生成相应的第一提示信息，以及基于对所述异物存在状态进行检测的检测结构生成相应的第二提示信息。

上述步骤S210可通过前述实施例的发射线圈2执行，上述步骤S220可通过前述实施例的检测线圈3执行，上述步骤S230至S250可通过前述实施例的对位检测单元6执行。具体地，如图7所示，在本发明一具体实施例中，所提供的用于电动汽车无线充电的对位方法具体包括以下步骤：

(1)车辆在初步对位完成后，即自动泊车停车入位完成或人工停车入位完成后，此时车载接收线圈已在地面发射线圈上方，用户启动对位检测装置，对位检测控制单元6向无线充电车辆端控制器9发送控制指令，请求无线充电车辆端控制器9向地面端功率发射单元控制器发送对位启动控制指令。

(2)地面端功率发射单元控制器接收到无线充电车辆端控制器发送的对位启动控制指令后，通过发射线圈2产生固定频率的交变磁场。

(3)在对位过程中，对位检测控制单元6实时接收检测线圈4的输出电压感应信号，将检测线圈的左右线圈电压差值与预设的左右对位判断阈值做比较，若小于阈值，则判断左右对位完成；将检测线圈的前后线圈电压差值与预设的前后对位判断阈值做比较，若小于阈值，则判断前后对位完成；当左右对位和前后对位均完成后，则判定为对位完成，通过对位提示模块提示用户无线充电对位完成可以开启无线充电。否则，若对位检测控制单元6判断左检测线圈的电压值>右检测线圈的电压值，则通过对位提示模块提示车辆左移，若对位检测控制单元6判断左检测线圈的电压值<右检测的线圈电压值，则通过对位提示模块提示车辆右移；若对位检测控制单元6判断前检测线圈的电压值>后检测线圈的电压值，则通过对位提示模块提示车辆前移，若对位检测控制单元6判断前检测线圈的电压值<后检测的线圈电压值，则通过对位提示模块提示车辆后移。同时，通过对采样电压值的计算分析，将前、后、左、右四个检测线圈的检测电压转换为对应前、后、左、右四个方向的四个位移矢量，得出电动汽车需要移动的方向和距离所对应的对位移动控制参数，并将该对位移动控制参数发送给车辆端自动驾驶控制器10，由车辆端自动驾驶控制器控制车辆进行位置调整，直到满足对位完成条件。

在本发明中，对于无自动驾驶功能的电动汽车，用户可以通过对位提示模块的移动提示，进行人为操作进行无线充电对位。

(4)对位完成后，电动汽车HCU使能无线充电车载功率接收单元与电动汽车BMS单元进行交互通讯，充电流程开始，直至充电完成后，自动停止充电。

(5)在充电过程中，对位检测装置实时工作，判断左右对位线圈和前后对位线圈的电压差值，若差值不大于异物检测阈值，则进行正常充电流程，直到充电完成，结束充电。若判断左右检测线圈和前后检测线圈的电压差值均大于异物检测阈值，则判断有金属异物进入，对位检测装置向无线充电车辆端控制器上报故障，无线充电车辆端控制器将故障上报电动汽车HCU，立即终止充电。对位提示模块对用户提示异物故障。待异物清理完毕后，用户重新启动无线充电，直至完成充电。

本实施例中的方法可以利用上述实施例提供的装置来实现，方法的执行主体可以为前述实施例中的各结构，具体的实现原理和过程可以参照前述实施例，此处不再赘述。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于电动汽车无线充电的对位装置，其特征在于，包括发射线圈、接收线圈、检测线圈和对位检测控制单元，其中，

所述发射线圈，用于激发产生固定频率的交变磁场，向所述接收线圈传递能量；

所述接收线圈，用于耦合所述发射线圈产生的磁场，感应产生电动势，为电动汽车提供能量；

所述检测线圈，设置在所述接收线圈表面并且外边界与所述接收线圈的外边界一致，与所述对位检测控制单元连接，用于产生电压感应信号，包括对称设置的四个线圈，所述四个线圈包括对称设置的前检测线圈和后检测线圈以及左检测线圈和右检测线圈；

所述对位检测控制单元，用于检测所述四个线圈产生的电压感应信号，并基于所检测的电压感应信号对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断，在判定所述发射线圈与所述接收线圈没有准确对位的情况下，基于所述电压感应信号生成相应的对位移动控制参数，以实现所述发射线圈与所述接收线圈之间的准确对位；

其中，所述对位检测控制单元基于所检测的电压感应信号对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断具体包括：

分别将所述前检测线圈和后检测线圈以及所述左检测线圈和右检测线圈产生的电压感应信号对应的电压值进行作差处理，得到前后线圈电压差值和左右线圈电压差值；

分别将所得到的前后线圈电压差值和左右线圈电压差值与预设的前后对位判断阈值和预设的左右对位判断阈值进行比较；

若所得到的前后线圈电压差值小于所述预设的前后对位判断阈值并且所得到左右线圈电压差值小于所述预设的左右对位判断阈值，则判定对位成功。

2.根据权利要求1所述的对位装置，其特征在于，所述对位检测控制单元还用于：基于所检测的电压感应信号对无线能量传输区域的异物存在状态进行检测；以及

基于对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断的判断结果，生成相应的第一提示信息，以及基于对所述异物存在状态进行检测的检测结果生成相应的第二提示信息。

3.根据权利要求1所述的对位装置，其特征在于，所述对位检测控制单元基于所检测的电压感应信号对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断还包括：

若所得到的前后线圈电压差值大于所述预设的前后对位判断阈值和/或者所得到左右线圈电压差值大于所述预设的左右对位判断阈值，则判定所述发射线圈与所述接收线圈没有准确对位。

4.根据权利要求2所述的对位装置，其特征在于，所述对位检测控制单元基于所检测的电压感应信号对无线能量传输区域的异物存在状态进行检测具体包括：

将所述前检测线圈和后检测线圈以及所述左检测线圈和右检测线圈产生的电压感应信号对应的电压值分别进行作差处理，得到前后线圈电压差值和左右线圈电压差值；

将所得到的前后线圈电压差值和左右线圈电压差值分别与预设的异物检测阈值进行比较；

若所得到的前后线圈电压差值和/或者所得到左右线圈电压差值大于所述异物检测阈值，则确定存在所述异物。

5.根据权利要求2所述的对位装置，其特征在于，对位检测控制单元包括信号采集模块、信号处理模块和对位提示模块，

所述信号采集模块的输入端与所述检测线圈连接，输出端与所述信号处理模块连接，用于将所述检测线圈产生的电压感应信号转换为数字信号，得到相应的电压值；

所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块连接，输出端与所述对位提示模块连接，用于基于所述信号采集模块得到的电压值对所述发射线圈与所述接收线圈之间的对位状态进行判断以及对异物存在状态进行检测，并基于所述判断结果和所述检测结果生成所述第一提示信息和所述第二提示信息并发送给所述对位提示模块，以及在所述判断结果表征所述发射线圈与所述接收线圈没有准确对位的情况下，基于所述电压值生成所述对位移动控制参数；

对位提示模块，用于对所述第一提示信息和所述第二提示信息进行提示。

6.根据权利要求5所述的对位装置，其特征在于，所述信号采集模块包括第一电路、第二电路、第三电路、第四电路和A/D采样电路，所述第一电路、第二电路、第三电路、第四电路的一端分别与所述前检测线圈、后检测线圈、所述左检测线圈和所述右检测线圈连接，另一端与所述A/D采样电路连接，并分别包括依次连接的匹配电路、程控放大电路、滤波电路、整流电路和峰值跟随电路。

7.一种用于电动汽车无线充电对位的方法，其特征在于，利用权利要求1-6之一所述的电动汽车无线充电的对位装置，所述方法包括：

基于对位控制指令产生固定频率的交变磁场；

对所述交变磁场进行感应得到相应的电压感应信号，所述电压感应信号包括前电压感应信号、后电压感应信号、左电压感应信号和右电压感应信号；

将所述前电压感应信号和所述后电压感应信号以及所述左电压感应信号和所述右电压感应信号对应的电压值分别进行作差处理，得到前后电压差值和左右电压差值；

将所得到的前后电压差值和左右电压差值分别与预设的前后对位判断阈值和预设的左右对位判断阈值进行比较；

基于比较结果对对位状态进行判断，在判定没有准确对位的情况下，基于所述电压感应信号生成相应的对位移动控制参数，以实现准确对位。

8.根据权利要求7所述的用于电动汽车无线充电对位的方法，其特征在于，所述基于比较结果对对位状态进行判断具体包括：

若所得到的前后电压差值小于所述预设的前后对位判断阈值并且所得到左右电压差值与所述预设的左右对位判断阈值，则判定对位成功；

若所得到的前后电压差值大于所述预设的前后对位判断阈值和/或者所得到左右电压差值大于所述预设的左右对位判断阈值，则判定没有准确对位，并基于所述电压感应信号生成相应的对位移动控制参数。

9.根据权利要求7所述的用于电动汽车无线充电对位的方法，其特征在于，还包括：

将所得到的前后电压差值和左右电压差值分别与预设的异物检测阈值进行比较；

若所得到的前后电压差值和/或者所得到左右电压差值大于所述异物检测阈值，则确定在无线能量传输区域存在异物。

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