CN112477663A - 一种无线充电汽车的定位方法及其系统、汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线充电汽车定位方法及其系统与一种汽车，属于无线充电汽车领域。一种无线充电汽车定位方法，包括以下步骤：在无线充电线圈的正上方布置接收线圈，所述接收线圈外围布置多个探测线圈，多个所述探测线圈围绕所述接收线圈的中心布置；在无线充电区域内布置多个参考位点；在每个所述参考位点上，取多个偏转角度，所述接收线圈的中心位于该参考位点上时，测量该偏转角度下的各个探测线圈的电压值，作为一组参考电压值；在确定所述汽车的位置时，测量各个探测线圈内的电压值，作为一组实测电压值。

Description

一种无线充电汽车的定位方法及其系统、汽车
技术领域
本发明涉及无线充电汽车领域，具体涉及一种无线充电汽车定位方法及其系统与汽车。
背景技术
电动汽车无线充电方式是一种非接触式电能传输技术，可有效避免有线充电存在的线路老化、漏电、火花等问题，提高电动汽车充电的安全可靠性。目前，采用磁耦合谐振式的无线电能传输方式得到了大力推广。但是，无线充电汽车在静态充电过程中，只有当发射线圈与接收线圈对准时，才能实现高效率的无线充电。因此，在无线充电汽车静态充电之前，首先需要确保收发线圈已经对准。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种无线充电汽车定位方法及其系统、汽车。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种无线充电汽车定位方法，包括以下步骤：
在无线充电线圈的正上方布置接收线圈，所述接收线圈外围布置多个探测线圈，多个所述探测线圈围绕所述接收线圈的中心布置；
在无线充电区域内布置多个参考位点；
在每个所述参考位点上，取多个偏转角度，所述接收线圈的中心位于该参考位点上时，测量该偏转角度下的各个探测线圈的电压值，作为一组参考电压值；
在确定所述汽车的位置时，测量各个探测线圈内的电压值，作为一组实测电压值；将每个所述探测线圈的实测电压值与参考电压值之差的绝对值之和最小的参考位点，作为最接近实际接收线圈的中心位置的参考位点。
进一步地，多个所述参考位点在接收线圈所在的平板上均匀分布。
进一步地，所述接收线圈呈矩形，且所述接收线圈的每个矩形边上至少布置一个所述探测线圈。
进一步地，若存在多组参考电压值与实测电压值的差值相同，则这些参考电压值中的每个探测线圈的电压值相加求和，求和结果最小的参考电压值所对应的参考位点作为与所述接收线圈中心最近的点。
一种无线充电汽车定位系统，包括定参考位点、接收线圈、存储器与多个探测线圈，多个所述探测线圈围绕所述接收线圈的中心布置；多个所述定参考位点布置于发射线圈的上方，且位于同一水平高度上；
计算每个参考位点在多个不同的偏转角度下的各个探测线圈的电压值，存储于所述存储器中；
测量过程中，将各个所述探测线圈内的电压值存储于所述存储器中。
进一步地，多个所述参考位点在接收线圈所在的水平面上均匀分布。
进一步地，所述接收线圈呈矩形，且所述接收线圈的每个矩形边上至少布置一个所述探测线圈。
一种汽车，使用上述任一所述的无线充电汽车定位系统。
本发明的有益效果：
通过布置参考位点进行参考值，再测量多个探测线圈在发射线圈的磁场中产生的电压大小，表征接收线圈与发射线圈的相对位置。通过此种方式不需要构建复杂的系统，也能够快速地检测到发射线圈与接收线圈的位置，同时也能反映接收线圈的偏转角度。可以理解的是，本示例提出的定位方法中，不需要使用到接触式的测量或者视觉检测，即使地面的发射线圈与接收线圈之间覆盖有冰雪、保护层隔离罩等，也不会影响整车的定位。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本申请的一个示例的定位无线充电汽车定位方法流程图；
图2为本申请的车体与各线圈的位置关系示意图；
图3为本申请的测量参考电压值的示意图；
图4为本申请的测量接收线圈中心的位置与角度的示意图；
图5为本申请的正方形与长宽不等的矩形的检测范围示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请的一个示例中，涉及一种无线充电汽车定位方法，其工作流程如图1所示。其中，发射线圈布置于地面上，接收线圈与探测线圈安装于车底，如图2所示。本示例中以正方形接收线圈为例。其中，发射线圈中的电流在系统运行过程中保持恒定，无线电能传输领域中能够实现系统运行时发射线圈电流保持恒定的拓扑有LCC、LCL等拓扑。四个探测线圈布置在接收线圈四周，且处于每一边的中点。
在实现车辆定位之前，需先采集实测数据存储于存储设备作为定位参考。存储设备中的每一组数据对应一组车辆位置信息，该位置信息包括当前汽车接收线圈中心与发射线圈中心的相对位置、接收线圈相对发射线圈的偏转角度θ。如图3所示，以发射线圈的中心为起始点，在发射线圈中心周围内取多个点作为用于参考的参考位点，参考位点之间等间距。参考位点选取范围越大，则存储设备内数据越多，车辆位置信息将越准确。以任意一个参考位点为例，将接收线圈中心挪至该参考位点且调整接收线圈相对发射线圈偏转角度为θ1，给发射线圈通入恒定电流，接收线圈不通入电流。测量四个探测线圈感应出的电压值，记为(Vt1,Vt2,Vt3,Vt4)，并将该组数据存储于存储设备。调整偏转角度，测得另一组电压值数据，存储于存储设备。其中，偏转角度的变化范围为-45°≤θ≤45°，偏转角度的取值个数例如每变化5°测一组数据。其余参考位点数据采集方法类似，此处不再赘述。
当数据存储完成后，车辆定位系统可正式开始工作。在车辆位置确定之前，需先打开原边装置，断开副边装置，即保证发射线圈中电流恒定，接收线圈中电流为0。假设汽车当前停靠在如图4所示位置，采集四个探测线圈感应电压，记为(U1,U2,U3,U4)，将(U1,U2,U3,U4)与存储设备中的所有数据{(V11,V12,V13,V14),(V21,V22,V23,V24),(V31,V32,V33,V34),…}分别进行如下计算，得到一组数据(δ1,δ2,δ3,δ4,δ5,…)。
δ1＝|U1-V11|+|U2-V12|+|U3-V13|+|U4-V14|
δ2＝|U1-V21|+|U2-V22|+|U3-V23|+|U4-V24|
Figure BDA0002774137330000041
通过比较找出(δ1,δ2,δ3,δ4,δ5,…)中的最小数据δx，存储设备中与之对应的数据为(Vx1,Vx2,Vx3,Vx4)，则判定汽车当前所处位置为数据(Vx1,Vx2,Vx3,Vx4)所对应的车辆位置。若(δ1,δ2,δ3,δ4,δ5,…)中存在几组相同的数据均为最小值，则先筛选出这些数据，假设为δa、δb、δc、…，然后将存储设备中与它们对应的数据进行如下计算，得到一组数据(βa,βb,βc,…)。
βa＝Va1+Va2+Va3+Va4
βb＝Vb1+Vb2+Vb3+Vb4
Figure BDA0002774137330000051
通过比较找出(βa,βb,βc,…)中的最小数据βy，存储设备中与之对应的数据为(Vy1,Vy2,Vy3,Vy4)，则判定汽车当前所处位置为数据(Vy1,Vy2,Vy3,Vy4)所对应的车辆位置。
可以理解的是，参考位点布置越密集，角度选取越多，车辆定位精确度越高。
综上所述，通过布置参考位点进行参考值，再测量多个探测线圈在发射线圈的磁场中产生的电压大小，表征接收线圈与发射线圈的相对位置。通过此种方式不需要构建复杂的系统，也能够快速地检测到发射线圈与接收线圈的位置，同时也能反映接收线圈的偏转角度。可以理解的是，本示例提出的定位方法中，不需要使用到接触式的测量或者视觉检测，即使地面的发射线圈与接收线圈之间覆盖有冰雪、保护层、隔离罩等障碍物，也不会影响整车的定位。
由于正方形线圈的对称性，导致对称轴两边的对应点磁场强度相等，所以在本示例中，仅可在图5所示的90°范围内实现车辆定位。若收发线圈为长宽不相等的矩形，则采用本示例提出的方法后，能实现180°范围内的车辆定位。
另外，本申请的示例还公开了一种无线充电汽车定位系统，包括定参考位点、接收线圈、存储器与多个探测线圈，多个所述探测线圈围绕所述接收线圈的中心布置；多个所述定参考位点布置于发射线圈的上方，且位于同一水平高度上；计算每个参考位点在多个不同的偏转角度下的各个探测线圈的电压值，存储于所述存储器中；测量过程中，将各个所述探测线圈内的电压值存储于所述存储器中。具体实施时，采用上述示例的定位方法进行接收线圈的定位。本申请还公开了一种汽车，采用上述系统进行定位。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种无线充电汽车定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
在无线充电线圈的正上方布置接收线圈，所述接收线圈外围布置多个探测线圈，多个所述探测线圈围绕所述接收线圈的中心布置；
在无线充电区域内布置多个参考位点；
在每个所述参考位点上，取多个偏转角度，所述接收线圈的中心位于该参考位点上时，测量该偏转角度下的各个探测线圈的电压值，作为一组参考电压值；
测量各个探测线圈内的电压值，作为一组实测电压值；将每个所述探测线圈的实测电压值与参考电压值之差的绝对值之和最小的参考位点，作为最接近实际接收线圈的中心位置的参考位点。
2.根据权利要求1所述的无线充电汽车定位方法，其特征在于，多个所述参考位点在接收线圈所在的水平面上均匀分布。
3.根据权利要求1所述的无线充电汽车定位方法，其特征在于，所述接收线圈呈矩形，且所述接收线圈的每个矩形边上至少布置一个所述探测线圈。
4.根据权利要求1所述的无线充电汽车定位方法，其特征在于，若存在多组参考电压值与实测电压值的差值相同，则这些参考电压值中的每个探测线圈的电压值相加求和，求和结果最小的参考电压值所对应的参考位点作为与所述接收线圈中心最近的点。
5.一种无线充电汽车定位系统，其特征在于，包括定参考位点、接收线圈、存储器与多个探测线圈，多个所述探测线圈围绕所述接收线圈的中心布置；多个所述定参考位点布置于发射线圈的上方，且位于同一水平高度上；
计算每个参考位点在多个不同的偏转角度下的各个探测线圈的电压值，存储于所述存储器中；
测量过程中，将各个所述探测线圈内的电压值存储于所述存储器中。
6.根据权利要求1所述的无线充电汽车定位系统，其特征在于，多个所述参考位点在接收线圈所在的水平面上均匀分布。
7.根据权利要求1所述的无线充电汽车定位系统，其特征在于，所述接收线圈呈矩形，且所述接收线圈的每个矩形边上至少布置一个所述探测线圈。
8.一种汽车，其特征在于，包括权利要5～7中任一所述的无线充电汽车定位系统。
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