CN109927567A - 无线车辆充电 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“无线车辆充电”。描述了一种用于车辆的无线充电系统，以及使用所述系统的方法。所述系统可以包括：计算机，所述计算机被编程有存储在存储器中且可由处理器执行的指令；以及雷达装置，所述雷达装置由所述计算机控制。一种方法包括：使用探地雷达数据将车辆上的接收线圈与充电线圈对准；以及随后在所述接收线圈处接收感应充电。

Description

无线车辆充电

技术领域

本发明涉及电动车辆的领域，并且更具体地，涉及电动车辆充电。

背景技术

一些电动车辆可以具有无线充电技术。例如，车辆车主也许能够在他们的家庭车库内无线地给他们的车辆充电。设置可以包括位于车库中的地板顶上的发射器垫，以及一个或多个视觉标记。视觉标记可以包括地板上的标志、墙壁上的标志、从天花板悬挂下来的标志等。此外，视觉标记可以对应于块充电器的位置和车辆的下侧上的无线充电接收器的位置。因此，当用户驾驶车辆进入车库中时，他或她可以横向和纵向地将车辆上的特征与视觉标记对准，并且由此也将接收器与发射器对准。

发明内容

描述一种用于车辆的无线充电系统。根据使用所述系统的一个说明性方法示例，所述方法包括：确定车辆何时处于包括嵌入道路内的充电线圈的地理围栏区域内；以及使用探地雷达数据将所述车辆上的接收线圈与发射充电线圈对准。

根据上述至少一个示例，所述方法还包括：在确定和对准之前经由人机界面(HMI)装置从用户接收指示。

根据上述至少一个示例，所述指示是基于道路压力传感器数据。

根据上述至少一个示例，所述指示是基于无线信号强度数据、到达角数据，或者飞行时间数据。

根据上述至少一个示例，确定还包括在人机界面(HMI)装置上显示所述车辆和充电站的图像。

根据上述至少一个示例，显示还包括在所述车辆移动到所述区域中时从分屏模式转变为全屏模式。

根据上述至少一个示例，所述充电线圈在对准期间处于不活动状态。

根据上述至少一个示例，所述方法还包括经由所述接收线圈对所述车辆的电池进行充电。

根据上述至少一个示例，所述方法还包括：当接收到阈值充电水平时，向所述充电线圈的控制器传输消息，以终止充电。

根据上述至少一个示例，对准还包括使用航位推算来自主地控制所述车辆。

根据上述至少一个示例，对准还包括确定所述车辆上的接收线圈的轴线是否在所述充电线圈的质心的阈值距离内。

根据上述至少一个示例，对准还包括随着所述车辆接近所述充电线圈而增大雷达信号频率。

根据上述至少一个示例，在所述对准期间，所述车辆处于完全自主模式。

根据另一说明性方法示例，一种方法包括：使用探地雷达数据将车辆上的接收线圈与充电线圈对准；以及随后在所述接收线圈处接收感应充电。

根据上述至少一个示例，所述充电线圈在对准期间处于不活动状态。

根据上述至少一个示例，对准还包括使用航位推算来自主地控制所述车辆。

根据上述至少一个示例，对准还包括确定所述接收线圈的轴线是否在所述充电线圈的质心的阈值距离内。

根据上述至少一个示例，对准还包括随着所述车辆接近所述充电线圈而增大雷达信号频率。

根据另一说明性示例，一种系统包括：处理器；以及存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行的指令，所述指令包括用于：使用探地雷达数据将车辆上的接收线圈与地面中或地面上的充电线圈对准；以及随后在所述接收线圈处接收感应充电。

根据上述至少一个示例，所述系统还包括：天线电路，所述天线电路包括至少一个天线，所述至少一个天线被配置为发射和接收超宽带无线电波频率。

根据至少一个示例，公开了一种计算机，所述计算机被编程为执行上述一种或多种方法的示例的任何组合。

根据至少一个示例，公开了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储可由计算机处理器执行的指令的计算机可读介质，其中所述指令包括上述一种或多种方法的示例的任何组合。

附图说明

图1是道路的区段内的地理围栏区域的示意图，所述区域包括无线充电站。

图2示出定位在图1的地理围栏区域内的车辆。

图3是与充电站的充电线圈对准的地理围栏区域中的车辆的示意侧视图。

图4示出车辆和充电站的电气示意图。

图5至图6是人机界面(HMI)装置的屏幕的说明性视图，相对于充电站示出车辆。

图7至图8是车辆中的示例性天线电路的示意图。

图9是示出使用探地雷达从充电站接收无线充电的示例性过程的流程图。

图10是充电站的充电线圈与车辆中的接收器的接收线圈之间的对准的示意图。

具体实施方式

现在转到附图，其中相似的编号表示相似或相同特征或元件，示出用于对车辆12进行充电的无线充电系统10。系统10包括充电站14(例如，位于道路16的一部分中)和在车辆12上的对准系统20(见图1至图4)。除了别的之外，系统20利用探地雷达来帮助将车辆12上的接收器22与充电站14的发射器24精确对准。通过这种方式，系统20不需要对地面上对象和/或道路标志进行视觉识别便能将接收器22的接收线圈25与发射器24的充电线圈26对准。此外，充电站不需要浪费电力来发送定位信标。因此，如下文将更多地描述，系统20适合于很多室外环境状况，例如，包括其中不存在地面上对象和/或道路标志、道路标志被磨损或风化和/或标志被叶子、雪、泥土或其他碎屑等覆盖的情形。

图1至图4示出包括对准系统20的车辆12。车辆12被示为乘用车；然而，车辆12也可以是包括系统20的卡车、运动型多用途车(SUV)、休闲车、公共汽车等。车辆12可以是电动车辆。如本文中使用，电动车辆是主要依赖于电能进行推进和操作的任何车辆；非限制性示例包括纯电动车辆、混合动力电动车辆和插电式混合动力电动车辆，以及其他电动车辆变体。

车辆12可以在许多自主模式中的任一者下操作。在至少一个示例中，车辆12可以作为自主出租车、自主校车等操作，例如，以完全自主模式操作(例如，5级)，如由汽车工程师协会(SAE)所定义(SAE已经定义了0至5级的操作)。例如，在0至2级，人类驾驶员监视或控制大部分驾驶任务，通常没有来自车辆12的帮助。例如，在0级(“无自动化”)，人类驾驶员负责所有车辆操作。在1级(“驾驶员辅助”)，车辆12有时辅助转向、加速或制动，但驾驶员仍然负责绝大部分车辆控制。在2级(“部分自动化”)，车辆12可以在某些情况下控制转向、加速和制动而无需人为干预。在3至5级，车辆12承担更多驾驶相关任务。在3级(“有条件的自动化”)，车辆12可以在某些情况下处理转向、加速和制动，以及对驾驶环境的监视。然而，3级可能需要驾驶员偶尔进行干预。在4级(“高度自动化”)，车辆12可以处理与在3级相同的任务，但在某些驾驶模式下不依赖于驾驶员进行干预。在5级(“完全自动化”)，车辆12可以处理所有任务而无需任何驾驶员干预。在至少一个示例中，车辆12至少包括有助于所谓的停车辅助程序的计算机执行的指令，其中使用由一个或多个车载计算机执行的编程指令，车辆12本身可以精确地停放而无需人类干预，例如，使用航位推算技术。

如图3至图4所示，车辆12的对准系统20可以包括有线和/或无线通信网络连接28，所述通信网络连接28将除了别的之外的以下各项互连并有助于它们之间的通信：被配置为控制接收器22且相对于充电线圈26控制车辆定位的计算机30；适合于车舱33内的用户的人机界面(HMI)装置32，其接收用户输入数据和/或提供输出数据(与车辆充电相关)；接收和/或处理用于航位推算的车载惯性数据的导航系统34；可以用于穿过地面并且识别其中的充电线圈26的无线电探测和测距(雷达)系统36；用于与除了别的之外的充电站14通信的远程信息处理装置38；以及用于从充电站14接收无线充电的接收器22。

通信网络连接28可以包括以下一者或多者：可与任何合适的通信协议一起使用的控制器局域网(CAN)总线、以太网、局域互连网(LIN)、光纤连接等。网络连接28不限于数据总线实现方式；例如，可选地或与此结合，连接28可以包括一个或多个离散的有线或无线连接。

计算机30可以包括至少一个处理器42和存储器44。处理器42可以被编程为处理和/或执行数字指令，以实施本文中描述的任务中的至少一些。处理器42的非限制性示例包括微处理器、微控制器或控制器、专用集成电路(ASIC)等，这里仅举几个例子。而且，可存储在存储器44中且可由处理器42执行的数字存储的指令的几个非限制性示例包括用于：确定关于用于无线充电的地理围栏区域的触发；接收来自一个或多个相机、无线节点等的定位数据；定位地面中的充电线圈26；识别充电线圈26的形状；确定所识别的形状的质心；使用探地雷达数据将接收线圈25的轴线与充电线圈26的质心竖直地对准；在对准期间使用航位推算指令；确定无线充电是否完成；以及存储所述位置的地理标签以用于将来的充电事件。在下文的一个或多个过程中描述可以代替和/或补充这些示例来使用的指令的另外示例以及指令序列。

存储器44可以包括任何非暂时性计算机可用或可读介质，所述非暂时性计算机可用或可读介质可以包括一个或多个存储装置或物品。示例性非暂时性计算机可用存储装置包括传统硬盘、固态存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，以及任何其他易失性或非易失性介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘和其他永久存储器，并且易失性介质例如还可以包括动态随机存取存储器(DRAM)。这些存储装置是非限制性示例；例如，存在其他形式的计算机可读介质并且包括磁介质、光盘ROM(CD-ROM)、数字视频盘(DVD)、其他光学介质、任何合适的存储器芯片或盒式磁带，或者计算机可从中读取的任何其他介质。如上所述，存储器44可以存储一个或多个计算机程序产品，所述一个或多个计算机程序产品可以体现为软件、固件或者可由处理器42执行的其他编程指令。

人机界面(HMI)装置32可以包括任何合适的输入和/或输出装置，诸如，开关、旋钮、控制件、显示器、音频源等，例如，所述装置在车辆仪表板上、在方向盘上、在车辆12中的其他地方，或者它们的组合。在一个非限制性示例中，HMI装置32可以包括用于显示与对车辆12进行充电相关的导航和定位信息的屏幕48。在一些示例中，屏幕48是交互式触摸屏；然而，这不是必需的。

屏幕48可以使用硬件和/或软件进行分割。根据至少一个示例，屏幕48能够使用软件分成两个部分50、52(例如，分屏模式)，例如，见图5所示的示例性屏幕截图。在这个示例中，屏幕48的第一部分50可以显示车辆12的正视图或后视图(例如，相应地可由HMI装置32和/或计算机30基于所接收的指示车辆处于驾驶(前进模式)或倒退的变速器状态的输入而选择性地切换)，在这个实例中，示出后视图屏幕截图。屏幕48的第二部分52可以从车辆12的俯视图(或所谓的鸟瞰角度)相对于车辆12的代表性位置来显示埋在代表性道路内的发射器24的表示。屏幕48也可以示出其他特征、图像、图标、文本等。例如，图5中的部分50示出可用于辅助用户(或计算机30)将车辆12与发射器24对准的投射的路径标记54。

图6是示出全屏或未分屏模式实现方式的示例性屏幕截图。在这个示例中，部分52可以(由HMI装置32和/或计算机30)扩展，以配合整个(或几乎整个)屏幕48。俯视图可以包括所检测到的线圈的覆盖物。当然，图5至图6的屏幕截图仅仅是示例，并且作为对此的部分或替代，可以显示其他合适的数据。

根据一个示例，当车辆12接近发射器24的阈值距离时，HMI装置32(和/或计算机30)被编程有指令以将图像从分屏(例如，图5)变成或转变为全屏(例如，图6)。根据一个示例，阈值距离对应于车辆(例如，诸如车辆12)的长度。根据另一示例，阈值距离小于车辆长度并且对应于充电线圈26(发射器24)的质心56与车辆12的前端58之间的距离(图1)。根据一个示例，阈值距离对应于地理围栏区域62的边界60；因此，在这个示例中，HMI装置32(和/或计算机30)可以被编程有指令以在车辆12穿过边界进入地理围栏区域62时将图像从分屏(例如，图5)变成全屏(例如，图6)。如本文中使用，地理围栏区域是包括嵌入式充电线圈26的道路16的区域。在至少一些示例中，从充电站14接收的数据可以辅助计算机30使车辆12在地理围栏区域62内横向和纵向对准，并且因此将接收线圈25(接收器22)对准到充电线圈26(发射器24)。

地理围栏区域62包括限定封闭区域的一个或多个边界(例如，所述封闭区域可以是椭圆形、矩形，或者具有任何其他合适的形状)。在一些示例中，地理围栏区域62可以小于或等于1200平方英尺(例如，240英寸乘720英寸)。而且，如本文中使用，术语道路意指在车辆12下方的土地区域或者在车辆12与车辆12下方的土地之间的结构的区域。因此，道路可以包括泥土、草、沥青、混凝土、碎石、木板、砖等。下文将更多地描述地理围栏区域62的另外方面以及其使用。

返回图4，导航系统34可以包括一个或多个传感器，诸如，卫星定位系统(例如，诸如全球定位系统(GPS)单元和全球导航卫星系统(GLONASS))、运动传感器(例如，诸如加速计)、旋转传感器(例如，陀螺仪)、车轮编码器等，和/或其他惯性测量单元(IMU)装置。导航系统34可以被配置和/或编程有指令以确定车辆12的航位推算和/或将航位推算数据提供到计算机30，例如，由此使得计算机30能够确定车辆航位推算。如下文所述，航位推算和其他等效系统可以用于相对于充电线圈26的质心56(如图3最佳地示出)来准确地定位接收线圈25的竖直向下延伸的轴线63。根据一个非限制性示例，经由计算机控制和航位推算技术，车辆12有可能移动(经由计算机30)以便轴线63可以在质心56的0至5厘米(cm)距离内。通过这种方式，可以提高无线充电效率，例如，其中效率被定义为每单位时间从充电线圈26转移到接收线圈25的电能(千焦耳/秒)。

返回图4，雷达系统36可以包括天线电路64，所述天线电路64包括至少一个天线66，所述天线66适于使用超宽带(UWB)无线电波频率发射信号和接收信号返回。更具体地，经由至少一个天线66，雷达系统36可以用于促成探地雷达(GPR)(例如，也被称为地面探测表层穿透雷达(SPR))。将雷达系统36用作GPR装置，除了别的之外，计算机30可以定位充电线圈26、确定所述充电线圈的二维或三维形状，并且确定对应的质心56。

雷达系统36可以利用任何合适的非破坏性GPR技术，包括但不限于，极化、双极化、图像融合、噪声降低、杂波抑制、统计分析、合成孔径技术、匹配滤波技术等。根据一个示例，天线电路64使用在210兆赫(MHz)至2.5千兆赫(GHz)的范围内的UWB频率。根据至少一个示例，天线电路64的操作频率可以被限制在210至800MHz内。根据至少一个示例，天线电路64的操作频率可以是500MHz内。如下文说明，在至少一个示例中，天线电路64的操作频率可以调谐以便频率可以由于车辆12移动更靠近充电线圈26而增大。

图4示出具有单个天线(天线66)的天线电路64。这个电路64可以包括其他电路部件(未示出)，例如，包括其他离散部件(例如，电容器、电阻器、开关等)、滤波器电路、混频器电路等。根据一个示例，天线66可以位于任何合适的车辆位置，包括靠近接收线圈25(接收器22，例如，在其两英尺内)。

也存在其他天线电路示例。例如，如图7所示，天线电路64’可以包括多个天线66、68、70。在这个示例中，天线66可以靠近接收器22的线圈25定位(例如，在两英尺内)，天线68可以更靠近前端58定位，并且天线70可以更靠近车辆12的后端72定位。

根据另一天线布置(见图8)并且仅通过示例，天线电路64”可以包括相对于车辆12定位在类似位置的天线66。天线68、74可以朝向车辆的前端58定位，并且天线70、76可以更靠近车辆的后端72定位。尽管示出更接近接收线圈25的一个天线66，但这不是必需的。图7至图8的说明性布置可以用于改进分辨率、GPR质量、更好地重新构建所埋藏的充电线圈26的三维包络等，例如，通过计算机30接收和处理增加量的信号数据。

返回图4，远程信息处理装置38可以是被配置为与其他电子装置无线通信的任何合适的远程信息处理装置，例如，所述其他电子装置包括充电站14，移动装置以及其他车辆。经由远程信息处理装置38进行的此类无线通信可以包括以下各项的使用：蜂窝技术(例如，LTE、GSM、CDMA和/或其他蜂窝通信协议)；短程无线通信技术(例如，使用Wi-Fi、蓝牙、低功耗蓝牙(BLE)、专用短程通信(DSRC)，和/或其他短程无线通信协议)；或者它们的组合。此类通信也包括所谓的车辆对车辆(V2V)和车辆对基础设施(V2I)通信，它们全部都将被本领域的技术人员理解。根据至少一个示例，车辆12与充电站14之间的经由远程信息处理装置38进行的短程无线通信包括以下一者：DSRC、Wi-Fi协议、Wi-Fi直接协议、蓝牙或BLE。

接收器22可以包括接收线圈25和电力管理系统82，所述电力管理系统82有助于将能量递送到车辆12。线圈25可以包括导电线的任何合适布置(例如，任何合适的标准线、任何合适的匝数、任何合适的形状或布置等)。类似于充电线圈26，接收线圈25可以具有质心84和对应轴线63(如上所述；例如，见图3)。根据示例性布置，线圈25安装到车辆12的车架85并且携载在车辆的下侧86上。通过这种方式，车辆12可以在充电线圈26上方驾驶，并且基于计算机30的控制，相对于所述充电线圈26来定位它的线圈25。

返回图4，电力管理系统82可以包括用于通过线圈25将感应电流转换成可储存能量的任何合适的电子器件。根据所示示例，系统82包括AC-DC逆变器88和电池90。使用本领域中已知的技术，逆变器88接收来自线圈25的交流电(例如，由穿过线圈26的交流电所感应)并且将所述交流电转换成直流电，从而准许它储存在电池90中。

如图4所示，车辆12还可以包括传感器套件92，例如，示为耦合到计算机30。传感器套件92可以包括一个或多个成像装置(例如，诸如相机、激光测距和检测装置等)、一个或多个短程无线通信节点(例如，具有接收(RX)和/或RX/发射(TX)能力)等。这些和其他传感器装置可以适于有助于在完全或部分自主模式下的计算机驾驶。如下文说明，传感器套件92的装置可以识别道路16上的标志(其中标志存在或未被磨损)、可以识别指示存在充电站14的标牌100(见图1至图3)，或者可以接收和/或与充电站14的一个或多个通信节点102、104、106通信(例如，由此有助于使车辆12在地理围栏区域62内对准)。

再次返回图3至图4，示出充电站14的示例。站14可以包括道路16的一部分和发射器24，所述道路的一部分具有耦合到道路16(或嵌入在其内)的一个或多个通信节点(例如，102至106)。道路16的所述部分可以包括上述地理围栏区域62。在一些情况下，道路16包括停车区，例如，路边停靠或停车场。节点不是必需的；此外，数量在不同实现方式之间可以不同。在所示示例中，节点102至106是耦合到发射器24且由其控制的短程无线发射器或收发器。根据至少一个示例，节点102至106被配置为提供无线信号来辅助车辆12上的传感器(对应节点适于接收发射并辅助计算机30基于信号强度、到达角、飞行时间等来识别相对距离)。因此，在一个示例中，套件92的通信节点可以被配置为根据以下一者进行操作：DSRC、Wi-Fi协议、Wi-Fi直接协议、蓝牙或BLE。

根据一个示例(见图1至图3)，节点102的位置对应于(地理围栏62的)进入边界60，节点106的位置对应于地理围栏区域62的离开边界108，并且节点104的位置对应于地理围栏区域62的中心区域110。通过这种方式，使用来自节点102至106的无线发射，车辆12上的计算机30(经由传感器套件92的通信节点)可以将车辆12粗略地定位在地理围栏区域62内(例如，将线圈25、26定位在彼此的第一阈值距离内)。如下文说明，此后，计算机30可以使用GPR和航位推算技术以使线圈25、26相对于彼此定位在第二阈值距离内，其中第二阈值距离小于第一阈值距离。

在可以代替节点102至106或与其结合使用的至少一个示例(图3至图4)中，道路16还包括一个或多个压力传感器112、114，例如，嵌入在道路16的上表面116内，以便当传感器112、114上被施加阈值力(例如，对应于道路车辆的可识别重量)时，随后传感器112、114向发射器24提供车辆在地理围栏区域62内的指示。还存在其他示例。

如图4最佳地示出，发射器24可以包括线圈26、电源120、控制器122，以及远程信息处理装置124，所述远程信息处理装置124具有独立的天线并且也耦合到一个或多个通信节点(例如，102至106)。充电线圈26可以与接收线圈25类似或相同；因此，这里将不再重新描述其特征和特性。线圈26嵌入在道路16内，如本文中使用，嵌入意指完全在表面116下方或者至少部分在表面116下方。例如，线圈26可以位于表面116下方0.1至1.0米。

电源120可以是用于供应电力来驱动充电线圈26的任何电子装置。例如，电源120可以通过线圈26以任何合适的电流和电压来提供交流电。此外，电源120选择性地可以由控制器122致动。

控制器122可以是具有处理器(未示出)和存储器(未示出)的任何合适的计算机或计算装置。例如，控制器122可以被编程有可执行指令，所述可执行指令用于：基于例如使用来自节点102至106和/或来自传感器112、114的传感器数据确定车辆在地理围栏区域62内而选择性地控制线圈26的致动；控制从线圈26传输的电力量；经由远程信息处理装置124(其可以与装置38类似或相同，因此本文中将不再重新描述)与车辆(诸如车辆12)通信；以及执行其他合适的指令。如下文更多地说明，车辆12可以将它的接收线圈25与充电线圈26对准，即使在线圈26的电力处于不活动状态时也是如此，例如，使用探地感测技术。通过这种方式，节省了能量，因为线圈26不需要带电或操作来便于计算机30将线圈25与线圈26对准。因此，并且如下文说明，一旦计算机30(使用远程信息处理装置38)向(充电站14的)远程信息处理装置124传达线圈25、26适当地对准，控制器122便可以将充电线圈26从不活动状态变成活动状态并且开始无线充电传送。

现在转到图9，示出经由充电站14对车辆12进行无线充电的过程900，即，将线圈25、26对准并且还经由接收线圈25对电池90进行充电的过程。所述过程包括下文描述为逻辑块的多个指令。所述过程可以以框905开始，其中识别充电站14。根据至少一个示例，车辆12在完全自主模式(例如，5级)下操作。在这些此类示例中，计算机30可以采用多种方式来识别充电站14，例如，包括但不限于：(经由传感器套件92)接收图像数据并使用所述数据；识别视觉标记，诸如标牌100或道路标志；从存储器44召回与充电站14相关联的所存储的地理标签并且使用导航系统34来确定车辆12正在接近站14；和/或接收指示所述站的接近度的无线消息，例如，从站14接收、经由V2V从另一车辆接收、从远程服务器接收等。

当人类在至少部分地操作车辆12时(例如，根据自主等级0至4)，随后HMI装置32可以显示与充电站14的接近度有关的信息。例如，计算机30可以确定电池90的充电水平，并且当充电水平小于阈值时，计算机30可以指示HMI装置32向驾驶员提供正在接近充电站14的通知。

在随后的框910中，计算机30可以与充电站14无线地通信，例如，远程信息处理装置38到远程信息处理装置124。根据一个示例，计算机30可以获得位置信息(例如，GPS坐标数据等)。在一些示例中，可以跳过框910，因为这个信息可以在框905期间获得(或者例如，人类驾驶员可以使用视线、标牌等来确定位置信息)。

在框915中，车辆12朝向充电站14移动，并且更具体地，在至少一个示例中，朝向地理围栏区域62移动。在完全自主模式下，计算机30可以自主地朝向地理围栏区域62驾驶并且至少部分地进入地理围栏区域62。根据一个示例，这可以使用GPS坐标数据来完成。在另一示例中，车辆12可以在地面上标牌100的阈值距离内驾驶(例如，在5至20英尺内)。

其他示例也是可能的，例如，包括人类驾驶员朝向地理围栏区域62操作车辆。在至少一个示例中，HMI装置32可以在分屏模式下显示有关充电站14的信息，如上所述(并且在图5中示出)。此外，当车辆进入或穿过地理围栏区域62的边界60时，HMI装置32可以被配置或编程为切换到全屏模式(图6)。

可以利用或不利用视觉标记和/或利用或不利用视觉对准标记来执行过程900。因此，仅出于说明目的，将在没有对车辆12应停放或定位在哪里来接收无线充电的任何道路标志或其他指示的充电站的背景下描述过程900。在其他说明性示例中，道路16可以具有标志和标记；然而，标记可能会被泥土、碎屑、雪、冰、叶子等覆盖，和/或标志可以明显褪色或磨损，使得车辆12上的传感器套件92可能无法识别它们。

在随后的框920中，计算机30可以确定车辆12是否在地理围栏区域62内。例如，充电站14可以激活通信节点102至106，所述通信节点102至106可以向车辆12提供位置的相对指示。例如，计算机30(经由传感器套件92的通信节点)可以诸如接收信号强度(例如，RSSI)、到达角、飞行时间等使用已知的位置测量技术来确定车辆12是否定位在节点102与106之间。可选地，或者与此结合，计算机30可以基于控制器122使用传感器112、114测量压力传感器数据来接收车辆位置的指示。这些当然仅仅是示例，并且用于将车辆12定位在地理围栏区域62内的其他技术也是可能的。当计算机30确定车辆12不在区域62内时，随后过程900可以循环回到框910并且还重复框915和920。当计算机30确定车辆12在区域62内(或者车辆12的阈值部分在区域62内)时，随后过程900可以继续行进到框925。

在框925中，计算机30可以致动雷达系统36。更具体地，计算机30可以控制天线电路64，例如，包括方向、放大、分辨率等。如上文所述，雷达系统36可以被配置为执行探地雷达(GPR)；因此，系统36可以向计算机30提供GPR数据。这个GPR数据可以进行后处理(例如，转换成类似本地化的数据等)，或者它可以是准许计算机30执行后处理的原始数据。

也存在框925的其他示例。例如，可以提早致动雷达系统36，例如，在识别充电站(例如，在框905中)时或不久以后。在一个示例中，雷达信号的频率随着车辆12接近充电线圈26或者基于到那里的阈值接近度而增加。在车辆12离充电线圈26较远时使用较低频率(例如，210MHz)可以改进地面穿透和测距。而且，随着车辆12更靠近充电线圈26而增加频率(例如，增加到500MHz)可以提供更高分辨率，例如，并且更快的衰减速率可能不会影响测距，因为车辆12足够靠近目标(例如，线圈26)。

在框930中，使用GPR数据，计算机30可以确定(发射器24的)充电线圈26的形状和质心56。例如，GPR数据可以用于制定二维或三维模型，并且使用所述模型，可以由计算机30来计算质心。

应了解，充电线圈26可以处于不活动状态，即，在计算机30将线圈25与线圈26对准时移动穿过线圈26的电流最少或没有电流。

在框935中，计算机30可以确定质心56相对于(接收器22的)接收线圈25的相对定位。框935可以包括确定前进方向(或方向)以及轴线63与质心56之间的距离。

在随后的框940中，计算机30可以将框935的确定与阈值进行比较。根据一个非限制性示例，计算机30可以确定在框935中计算的(轴线63与质心56之间的)距离是否小于或等于半径α(例如，如图10所示)。

例如，图10示出具有与(车辆12的)纵轴x和横轴y对应的轴线x’和y’的(接收器22的)示例性线圈25，即，轴线x平行于轴线x’，并且轴线y平行于轴线y’。这个取向仅用于说明目的。轴线x’-y’也可以具有对应的竖直轴线，例如，也就是，可以穿过接收线圈25的质心84的轴线63。图10还示出从轴线x’、y’、63的原点延伸的半径α。根据一个示例，半径α是轴线63与(充电线圈26的)质心56之间的最大阈值距离，例如，以最大化充电速率效率(例如，达到90％至95％的效率)。因此，如下文说明，使用航位推算数据，计算机30和/或导航系统34可以控制车辆移动以使线圈25、26在阈值半径α内移动。根据一个示例，半径α可以是5cm；然而，可以替代地使用其他值。

因此，在框940中，当轴线63与质心56之间的距离小于或等于阈值(例如，半径α)时，随后过程900可以继续行进到框950。而且，当轴线63与质心56之间的距离大于阈值(例如，大于半径α)时，随后过程900可以继续行进到框945。

在框945中，计算机30可以利用航位推算指令来移动车辆12，以便在线圈被雷达识别时线圈25、26更紧密地对准。在完全自主实现方式中，计算机30可以在没有用户干预的情况下做到这样。当驾驶员对车辆12行使一定控制时，那么可能需要驾驶员切换。这可以通过驾驶员向计算机30提供输入来完成(例如，经由HMI装置32或一些其他控制件)，例如，指示计算机30可以对车辆12加速、制动和转向行使控制。不论如何，计算机30最终可以根据航位推算模式来控制车辆12并且渐进地移动车辆12，以便线圈25、26接近对准。

在框945之后，过程900可以往回循环并且重新确定框940。框940与945之间的循环可以是递归的，直到满足框940的阈值为止。

根据框950的一个示例，计算机30可以指示车辆12的动力传动系统使变速器进入停车模式。此后，计算机30可以将准备就绪消息传达到充电站14(例如，经由远程信息处理装置38)，例如，指示可以进行无线充电。

在随后的框955中，可以在接收线圈25处接收无线充电。更具体地，控制器122可以致动电源120与线圈26之间的开关、连接等，例如，由此产生通量并且在线圈25中感应电流。基于线圈26到线圈25的接近度，可以传送无线充电。而且，基于阈值内的接近度(框940)，可以更迅速地实施充电。

在框960中，计算机30可以监测对电池90的充电。当电池90达到阈值充电水平时，计算机30可以确定终止无线充电(继续行进到框965)。在其他示例中，在达到阈值充电水平之前可能需要额外的充电，并且过程900可以循环回到框955并重复。阈值充电水平可以是100％或更少。在一些示例中，可以包括将电池90充电到预定电压水平等。

在框965中，计算机30可以向发射器24传输无线消息以终止充电传送。通过这种方式，可以在充电站14处节省能量。作为响应，控制器122可以停止无线充电的传输。当然，在框965中，计算机30(或人类驾驶员)可以简单地驾驶远离充电站14，并且使用来自节点102至106和/或传感器112、114的数据，控制器122可以确定车辆12的离开并且终止无线充电传送。在框965之后，所述过程可以结束。

过程900也可以包括其他指令。例如，在识别充电站14的定位之后，计算机30可以将站14的定位数据(例如，地理标签)存储在存储器44中以便将来充电(例如，如果尚未存储的话)。例如，当将来车辆12接近充电站14(并且需要充电)时，计算机30可以基于对所述定位的阈值接近度而触发停止车辆12来进行无线充电。或者例如，如上所述，可以基于阈值接近度而向人类驾驶员呈现通知。

在其他示例中，可以不使用航位推算。例如，人类驾驶员可以使用单屏模式(例如，如图6所示)，以手动地将车辆12与充电线圈26对准。例如，用户可以接收有关其线圈25相对于线圈26的质心56的实时定位信息。

根据至少一个示例，自主停车辅助模式可以用于确定停车对准。例如，用户可以使车辆接收器部分地在线圈上方，并且随后车辆可以校正定位。在至少一个示例中，一旦线圈25、26适当地对准，人类驾驶员便可以向HMI装置32提供输入。计算机30可以从HMI装置32接收输入的指示，并且作为响应，准许无线充电和/或向控制器122提供消息以致动线圈26，例如，由车辆12的用户进行的开关致动。

以上描述论述了车辆12可以自主地确定充电站、自主地将车辆12与充电线圈对准等的方式。根据至少一个示例，计算机30可以经由物理/软件来接收用户已经手动地启动无线充电对准模式的指示。

因此，已经描述了一种用于车辆的无线充电系统。所述系统可以包括具有对准系统的车辆，所述对准系统包括计算机和无线电探测与测距装置，以将车辆与地下充电线圈对准。一旦对准，车辆便可以接收无线充电。

通常，所描述的计算系统和/或装置可以采用许多计算机操作系统中的任一个，包括但绝不限于，以下项的版本和/或种类：Ford应用、AppLink/Smart Device Link中间件、Automotive操作系统、Microsoft操作系统、Unix操作系统(例如，由California的Redwood Shores的Oracle公司发布的操作系统)、由NewYork的Armonk的International Business Machines发布的AIX UNIX操作系统、Linux操作系统、由California的Cupertino的Apple公司发布的Mac OSX和iOS操作系统、由Canada的Waterloo的Blackberry有限公司发布的BlackBerry OS，以及由Google股份有限公司开发的Android操作系统和由QNX Software Systems供应的Open Handset Alliance或CAR信息娱乐平台。计算装置的示例包括，但不限于，车载计算机、计算机工作站、服务器、台式计算机、笔记本计算机、膝上型计算机或手持计算机，或者一些其他计算系统和/或装置。

计算装置通常包括计算机可执行指令，其中所述指令可以由诸如以上列出的那些的一个或多个计算装置执行。计算机可执行指令可以从使用各种编程语言和/或技术创建的计算机程序中编译或解译，所述编程语言和/或技术包括，但不限于，单独或组合的JavaTM、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl等。这些应用中的一些可以在虚拟机上编译和执行，诸如Java虚拟机、Dalvik虚拟机等。通常，处理器(例如，微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并且执行这些指令，由此执行一个或多个过程，包括本文所述的过程中的一个或多个过程。可以使用各种计算机可读介质来存储和传输此类指令和其他数据。

计算机可读介质(也被称为处理器可读介质)包括参与提供可以由计算机(例如，计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的任何非暂时性(例如，有形)介质。此种介质可以采取许多形式，包括但不限于，非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可以包括例如通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。此类指令可以由一个或多个传输介质传输，所述传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括包含耦合到计算机的处理器的系统总线的线。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、任何其他具有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其他存储器芯片或盒式磁带，或计算机可从中读取的任何其他介质。

本文中描述的数据库、数据存储库或其他数据存储可以包括用于存储、存取和检索各种数据的各种机制，包括分层数据库、文件系统中的一组文件、专有格式的应用程序数据库、关系数据库管理系统(RDBMS)等。每个此类数据存储通常被包括在采用诸如上文提及的那些操作系统中的一种的计算机操作系统的计算装置内，并且经由网络以各种方式中的任何一种或多种进行存取。文件系统可以从计算机操作系统访问，并且可以包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑以及执行存储的程序的语言外，RDBMS通常采用结构化查询语言(SQL)，诸如，上文提及的PL/SQL语言。

在一些示例中，系统元件可以被实施为一个或多个计算装置(例如，服务器、个人计算机等)上的计算机可读指令(例如，软件)，所述计算机可读指令存储在与其相关联的计算机可读介质上(例如，磁盘、存储器等)。计算机程序产品可以包括存储在计算机可读介质上的用于执行本文所述的功能的此类指令。

处理器经由电路、芯片或其他电子部件来实施，并且可以包括一个或多个微控制器、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个专用电路(ASIC)、一个或多个数字信号处理器(DSP)、一个或多个客户集成电路等。处理器可以被编程为处理传感器数据。处理数据可以包括处理由传感器捕获的视频馈送或其他数据流，以确定主车辆的道路车道和任何目标车辆的存在。如下所述，处理器指示车辆部件根据传感器数据来致动。处理器可以结合到控制器(例如，自主模式控制器)中。

存储器(或数据存储装置)经由电路、芯片或其他电子部件来实施，并且可以包括以下一个或多个：只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；快闪存储器；电可编程存储器(EPROM)；电可擦除可编程存储器(EEPROM)；嵌入式多媒体卡(eMMC)；硬盘驱动器；或任何易失性或非易失性介质等。存储器可以存储从传感器收集的数据。

已经以说明性方式描述了本公开，并且应理解，已经使用的术语意图具有描述性而非限制性词语的性质。鉴于以上教导，本公开的许多更改和变化是可能的，并且可以以不同于具体描述的其他方式实践本公开。

根据本发明，一种方法包括：确定车辆何时处于包括嵌入道路内的充电线圈的地理围栏区域内；以及使用探地雷达数据将所述车辆上的接收线圈与充电线圈对准。

根据实施例，本发明的特征还在于，在确定和对准之前经由人机界面(HMI)装置从用户接收指示。

根据实施例，所述指示是基于道路压力传感器数据。

根据实施例，所述指示是基于无线信号强度数据、到达角数据，或者飞行时间数据。

根据实施例，确定还包括在人机界面(HMI)装置上显示所述车辆和充电站的图像。

根据实施例，显示还包括在所述车辆移动到所述区域中时从分屏模式转变为全屏模式。

根据实施例，所述充电线圈在对准期间处于不活动状态。

根据实施例，本发明的特征还在于，经由所述接收线圈对所述车辆的电池进行充电。

根据实施例，本发明的特征还在于，当接收到阈值充电水平时，向所述充电线圈的控制器传输消息，以终止充电。

根据实施例，对准还包括使用航位推算来自主地控制所述车辆。

根据实施例，对准还包括确定所述车辆上的接收线圈的轴线是否在所述充电线圈的质心的阈值距离内。

根据实施例，对准还包括随着所述车辆接近所述充电线圈而增大雷达信号频率。

根据实施例，在所述对准期间，所述车辆处于完全自主模式。

根据本发明，一种方法包括：使用探地雷达数据将车辆上的接收线圈与充电线圈对准；以及随后在所述接收线圈处接收感应充电。

根据实施例，所述充电线圈在对准期间处于不活动状态。

根据实施例，对准还包括使用航位推算来自主地控制所述车辆。

根据实施例，对准还包括确定所述接收线圈的轴线是否在所述充电线圈的质心的阈值距离内。

根据实施例，对准还包括随着所述车辆接近所述充电线圈而增大雷达信号频率。

根据本发明，提供一种系统，所述系统具有：处理器；以及存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行的指令，所述指令包括用于：使用探地雷达数据将车辆上的接收线圈与充电线圈对准；以及随后在所述接收线圈处接收感应充电。

根据实施例，本发明的特征还在于天线电路，所述天线电路包括至少一个天线，所述至少一个天线被配置为发射和接收超宽带无线电波频率。

Claims (15)

1.一种方法，所述方法包括：

确定车辆何时处于包括嵌入道路内的充电线圈的地理围栏区域内；以及

使用探地雷达数据将所述车辆上的接收线圈与所述充电线圈对准。

2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在确定和对准之前经由人机界面(HMI)装置从用户接收指示。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述指示是基于道路压力传感器数据。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述指示是基于无线信号强度数据、到达角数据、或者飞行时间数据。

5.如权利要求1所述的方法，其中确定还包括在人机界面(HMI)装置上显示所述车辆和充电站的图像。

6.如权利要求5所述的方法，其中显示还包括在所述车辆移动到所述区域中时从分屏模式转变为全屏模式。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述充电线圈在对准期间处于不活动状态。

8.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括经由所述接收线圈对所述车辆的电池进行充电。

9.如权利要求8所述的方法，所述方法还包括：当接收到阈值充电水平时，向所述充电线圈的控制器传输消息，以终止充电。

10.如权利要求1所述的方法，其中对准还包括使用航位推算来自主地控制所述车辆。

11.如权利要求1所述的方法，其中对准还包括确定所述车辆上的接收线圈的轴线是否在所述充电线圈的质心的阈值距离内。

12.如权利要求1所述的方法，其中对准还包括随着所述车辆接近所述充电线圈而增大雷达信号频率。

13.一种方法，所述方法包括：

使用探地雷达数据将车辆上的接收线圈与充电线圈对准；以及随后，

在所述接收线圈处接收感应充电。

14.一种计算机，所述计算机包括处理器和存储可由所述处理器执行的指令的存储器，所述指令包括用于执行如权利要求1至13中任一项所述的方法。

15.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储指令的计算机可读介质，所述指令可由计算机处理器执行以执行如权利要求1至13中任一项所述的方法。