CN109849697A - 一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置和方法，涉及无线充电领域，装置包括主控制器、光发射器驱动模块、多个光发射器、光感应器阵列、测量电路和对位偏差计算模块；本发明通过主控制器控制光发射器驱动模块，以控制安装于地面的光发射器，使其发射光信号，测量电路通过检测并输出安装于充电车辆底盘的光感应器阵列接收到的光信号强弱值，确定最大输出光感应器在光感应器阵列中的位置，进而计算出对位偏差和角度，本发明解决了驾驶员在泊车过程中无法观察到接收线圈和发射线圈的相对位置，导致无法准确评估并修正无线充电对位偏差的问题，具有结构简单、环境适应性强、检测精度高的优点。

Description

一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置和方法

技术领域

本发明涉及无线充电领域，尤其是一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置和方法。

背景技术

电动汽车是当前汽车工业领域的热门研究和发展方向，近几年在世界范围内得到了快速发展和推广应用。无线充电具有非接触、使用方便、即停即充、安全可靠等优点，能够给用户提供良好的用户体验。然而无线充电技术在使用过程还面临着一些亟待解决的问题，其中一个比较关键的问题是无线充电线圈对位偏差检测问题。充电线圈对位不准将大大降低充电效率，偏移过大时甚至会导致无法充电。目前，用于电动汽车的无线充电装置，由于电能接收线圈安装在车辆底盘上，电能发射线圈安装于地面，驾驶员在泊车过程中无法观察到接收线圈和发射线圈的相对位置，导致无法准确评估并修正无线充电对位偏差。因此，亟待一种非接触式的无线充电对位偏差检测方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种结构简单、环境适应性强、检测精度高的一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置。

为此，本发明的第二个目的是提供一种结构简单、环境适应性强、检测精度高的一种用于车辆无线充电对位偏差检测方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置，应用于车辆无线充电，包括：主控制器、光发射器驱动模块、多个光发射器、光感应器阵列、测量电路和对位偏差计算模块；所述主控制器的输出端连接所述光发射器驱动模块的输入端，所述光发射器驱动模块的输出端连接所述光发射器的输入端，所述光感应器阵列由光感应器组成，所述光感应器阵列的输出端连接所述测量电路的输入端，所述主控制器的输出端连接所述测量电路的输入端，所述测量电路的输出端连接所述对位偏差计算模块的输入端，所述对位偏差计算模块的输出端连接所述主控制器的输入端。

进一步地，所述光发射器安装于地面发射线圈，所述光感应器阵列安装于充电车辆底盘的接收线圈，或者，

所述光发射器安装于充电车辆底盘的充电接收线圈，所述光感应器阵列安装于地面发射线圈。

进一步地，所述光感应器阵列包括圆形或多边形。

进一步地，所述多个光发射器沿充电接收线圈或充电发射线圈中心对称分布。

进一步地，所述光发射器包括红外发射器或激光发射器，相应的，所述光感应器阵列包括红外传感器或激光传感器。

进一步地，还包括显示模块，所述显示模块的输入端与所述主控制器的输出端连接，所述显示模块的输出端与车辆显示系统的输入端连接。

进一步地，还包括声音提示模块，所述声音提示模块的输入端与所述主控制器的输出端连接，所述声音提示模块的输出端与车载音响系统连接。

进一步地，所述多个光发射器的数量为2个，所述光感应器阵列为矩形，所述光感应器阵列的行数为2M+1，列数为2N+1，其中M和N均为正整数。

本发明还提出了一种用于车辆无线充电对位偏差检测方法，包括如下步骤：

接收无线充电对位完成信号；

光发射器发送光信号；

测量电路检测光感应器阵列输出信号并找出输出信号最大值对应的两个光感应器；

根据所述输出信号最大值对应的两个光感应器计算对位偏差。

进一步地，所述步骤根据所述输出信号最大值对应的光感应器计算对位偏差具体为：

记所述光感应器阵列最左上角坐标为(1,1)，其对角线最远处光传感器坐标为(2M+1,2N+1)，当线圈完全对齐时两个输出信号最大值的坐标为(m₁,n₁)和(m₂,n₂)，

当输出信号最大值对应的光感应器的坐标为分别为(i₁,j₁)和(i₂,j₂)时，其中i₁和i₂分别为输出信号最大值对应的两个光感应器所在光感应器阵列的行数，j₁和j₂分别为输出信号最大值对应的两个光感应器所在光感应器阵列的列数，

车辆的行偏移量为：[(m₁－i₁)+(m₂－i₂)]×L/2；

车辆的列偏移量为：[(n₁－j₁)+(n₂－j₂)]×L/2，L为所述光感应器阵列相邻两个感应器的中心距离；

车辆的倾斜角度为：θ＝arctan(|m₁-m₂|/|n₁-n₂|)。

本发明的有益效果是：

本发明通过主控制器控制光发射器驱动模块，以控制安装于地面的光发射器发射光信号，测量电路通过检测并输出安装于充电车辆底盘的光感应器阵列接收到的光信号强弱值，确定最大输出光感应器在光感应器阵列中的位置，进而计算出对位偏差的距离和角度，本发明解决了驾驶员在泊车过程中无法观察到接收线圈和发射线圈的相对位置，导致无法准确评估并修正无线充电对位偏差的问题，具有结构简单、环境适应性强、检测精度高的优点。

附图说明

图1是本发明中一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置一具体实施例的结构示意图；

图2是本发明中一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置一具体实施例中光发射器和光感应器阵列布置示意图；

图3是本发明中一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置另一种具体实施例的结构示意图；

图4是本发明中一种车辆无线充电对位偏差检测方法中一种具体实施例的流程图；

图5a是本发明中一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置一具体实施例中当地面发射线圈和接收线圈对齐时光感应器阵列的示意图；

图5b是本发明中一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置一具体实施例中当地面发射线圈和接收线圈未对齐时光感应器阵列的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，图1为本发明中一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置一具体实施例的结构示意图，包括：主控制器、光发射器驱动模块、多个光发射器、光感应器阵列、测量电路和对位偏差计算模块；所述主控制器的输出端连接所述光发射器驱动模块的输入端，所述光发射器驱动模块的输出端连接所述光发射器的输入端，所述光感应器阵列由光感应器组成，所述光感应器阵列的输出端连接所述测量电路的输入端，所述主控制器的输出端连接所述测量电路的输入端，所述测量电路的输出端连接所述对位偏差计算模块的输入端，所述对位偏差计算模块的输出端连接所述主控制器的输入端。

本实施例中，当车辆完成对位后，主控制器控制光发射器驱动模块控制安装于地面的光发射器发射光信号，测量电路通过检测安装于充电车辆底盘的光感应器阵列的输出值，确定最大输出光感应器在光感应器阵列中的位置，进而计算出对位偏差。

为了方便计算，如图2所示，本实施例中设置两个光发射器1，安装于所述地面发射线圈2的沿充电发射线圈中心对称分布，光感应器阵列3安装于所述充电车辆底盘4的接收线圈的中心位置，光感应器阵列的行数为2M+1，所述光感应器阵列的列数为2N+1，其中M、N为正整数，代表光感应器的个数。

具体的，如图5a所示，光感应器阵列的形状为矩形，光感应器阵列的行方向记为x方向、列方向记为y方向，输出值最大的两个光感应器的坐标位置记为(m₁，n₁)和(m₂，n₂)，当地面发射线圈和接收线圈对齐时，m₁＝m₂＝M+1，(N+1)－n₁＝n2－(N+1)。

如图5b所示，当地面发射线圈和接收线圈未对齐时，通过m、n的值和以及相邻两个光感应器的间隔可以计算出发射线圈和接收线圈的偏移值和偏移角度。

光发射器包括但不限于红外发射器、激光发射器，相应的，所述光感应器阵列包括但不限于红外传感器和激光传感器。

光发射器的数量也不限于2个，可以设置任意多个，且不局限于安装在发射线圈和接收线圈中心，而是可安装在发射线圈和接收线圈的任意已知位置。

如图3所示，在另一个实施例中还包括：还包括显示模块和声音提示模块，所述显示模块的输入端与所述主控制器的输出端连接，所述显示模块的输出端与车辆显示系统的输入端连接。所述声音提示模块的输入端与所述主控制器的输出端连接，所述声音提示模块的输出端与车载音响系统连接。

驾驶员可通过车载屏幕查看偏差的具体情况，当偏差过大时，声音提示模块通过车载音响系统向驾驶员发出报警。

光发射器也可以安装于充电车辆底盘的接收线圈，光感应器阵列也可以安装于地面发射线圈中，光感应器阵列的形状不限于矩形，也可以为圆形或者多边形，光发射器也不限于两个，原理同上，不在此赘述。

如图4所示，图4示出了本发明中一种车辆无线充电对位偏差检测方法中一种具体实施例的流程图，适用于当发光发射器为2个时的用于车辆无线充电对位偏差检测装置，包括如下步骤：

S1，接收无线充电对位完成信号，等待车辆停车对位完成触发信号，直到接收到停车对位完成信号；

S2，光发射器发送光信号，光信号照射到光感应器阵列上，光感应器会对光发射器发射的光信号产生响应；

S3，测量电路检测光感应器阵列输出信号并找出输出信号最大值对应的两个光感应器，；

S4，根据所述输出信号最大值对应的光感应器计算对位偏差，记所述光感应器阵列最左上角坐标为(1,1)，其对角线最远处光传感器坐标为(2M+1,2N+1)，当线圈完全对齐时两个输出信号最大值的坐标为(m₁,n₁)和(m₂,n₂)，

当输出信号最大值对应的光感应器的坐标为分别为(i₁,j₁)和(i₂,j₂)时，其中i₁和i₂分别为输出信号最大值对应的两个光感应器所在光感应器阵列的行数，j₁和j₂分别为输出信号最大值对应的两个光感应器所在光感应器阵列的列数，

车辆的行偏移量为：[(m₁－i₁)+(m₂－i₂)]×L/2；

车辆的列偏移量为：[(n₁－j₁)+(n₂－j₂)]×L/2，L为所述光感应器阵列相邻两个感应器的中心距离；

车辆的倾斜角度为：θ＝arctan(|m₁-m₂|/|n₁-n₂|)。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置，应用于车辆无线充电，其特征在于，包括：主控制器、光发射器驱动模块、多个光发射器、光感应器阵列、测量电路和对位偏差计算模块；所述主控制器的输出端连接所述光发射器驱动模块的输入端，所述光发射器驱动模块的输出端连接所述光发射器的输入端，所述光感应器阵列由光感应器组成，所述光感应器阵列的输出端连接所述测量电路的输入端，所述主控制器的输出端连接所述测量电路的输入端，所述测量电路的输出端连接所述对位偏差计算模块的输入端，所述对位偏差计算模块的输出端连接所述主控制器的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置，其特征在于，所述光发射器安装于地面发射线圈，所述光感应器阵列安装于充电车辆底盘的接收线圈，或者，

所述光发射器安装于充电车辆底盘的充电接收线圈，所述光感应器阵列安装于地面发射线圈。

3.根据权利要求1所述的一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置，其特征在于，所述光感应器阵列包括圆形或多边形。

4.根据权利要求3所述的一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置，其特征在于，所述多个光发射器沿充电接收线圈或充电发射线圈中心对称分布。

5.根据权利要求1所述的一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置，其特征在于，所述光发射器包括红外发射器或激光发射器，相应的，所述光感应器阵列包括红外传感器或激光传感器。

6.根据权利要求1至4任一项所述的车辆无线充电对位偏差检测装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块的输入端与所述主控制器的输出端连接，所述显示模块的输出端与车辆显示系统的输入端连接。

7.根据权利要求1至4任一种所述的车辆无线充电对位偏差检测装置，其特征在于，还包括声音提示模块，所述声音提示模块的输入端与所述主控制器的输出端连接，所述声音提示模块的输出端与车载音响系统连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置，其特征在于，所述多个光发射器的数量为2个，所述光感应器阵列为矩形，所述光感应器阵列的行数为2M+1，列数为2N+1，其中M和N均为正整数。

9.一种用于车辆无线充电对位偏差检测方法，应用于权利要求8所述的一种用于车辆无线充电对位偏差检测装置，其特征在于，包括如下步骤：

接收无线充电对位完成信号；

光发射器发送光信号；

测量电路检测光感应器阵列输出信号并找出输出信号最大值对应的两个光感应器；

根据所述输出信号最大值对应的两个光感应器计算对位偏差。

10.根据权利要求9所述的一种用于车辆无线充电对位偏差检测方法，其特征在于，所述步骤根据所述输出信号最大值对应的光感应器计算对位偏差具体为：

记所述光感应器阵列最左上角坐标为(1,1)，其对角线最远处光传感器坐标为(2M+1,2N+1)，当线圈完全对齐时两个输出信号最大值的坐标为(m₁,n₁)和(m₂,n₂)，

当输出信号最大值对应的光感应器的坐标为分别为(i₁,j₁)和(i₂,j₂)时，其中i₁和i₂分别为输出信号最大值对应的两个光感应器所在光感应器阵列的行数，j₁和j₂分别为输出信号最大值对应的两个光感应器所在光感应器阵列的列数，

车辆的行偏移量为：[(m₁－i₁)+(m₂－i₂)]×L/2；

车辆的列偏移量为：[(n₁－j₁)+(n₂－j₂)]×L/2，L为所述光感应器阵列相邻两个感应器的中心距离；

车辆的倾斜角度为：θ＝arctan(|m₁-m₂|/|n₁-n₂|)。