CN112566014B - 一种车与车位协同的无线充电定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车与车位协同的无线充电定位系统及方法，所述系统包括车端系统和车位端系统；车位端系统包括无线充电装置和微型基站；车端系统包括无线通信模块、差分计算模块、车端无线充电模块和控制模块，车端系统与车位端系统无线连接，无线通信模块与微型基站无线通信连接，差分计算模块用于计算车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置；控制模块用于判断车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置是否在预设充电范围内，还用于控制车辆停止，并控制无线充电装置和车端无线充电模块向待充电车辆充电。本发明基于待充电车辆和车位的协同完成充电定位，能够实现待充电车辆在车位的高精度定位。

Description

一种车与车位协同的无线充电定位系统及方法

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种车与车位协同的无线充电定位系统及方法。

背景技术

近年来，电动汽车行业迅速发展，电动汽车相对于传统汽车具有对环境影响小的特点，依靠电力为车辆提供动力。当前汽车无线充电技术是新能源汽车发展需要越过的重要阶段，无线充电直接制约最后一公里，共享车，和车辆租赁等相关行业的发展。无线充电技术可以解决传统传导式充电面临的接口限制、安全等问题受到人们的青睐。

对电动汽车进行无线充电是基于电磁感应原理，驾驶员将车辆停入指定的空间范围内就可以对汽车进行充电，为了使无线充电时车辆的车载充电单元和无线充电装置尽可能匹配，需要将车辆停放在合适的充电区域，而实现无线充电技术最大的困难在于高精度的定位，车辆和厂端的无线充电设备之间的相对位置对充电效率的影响巨大，因此车辆在车位中的定位精度要求为厘米级定位。

现有技术中采用的车辆充电定位方法主要有以下三种：第一种是基于车辆环视视觉定位系统的，这种方案存在鲁棒性低的缺陷，而车辆的震动对视觉定位的影响巨大，因此很难到达无线充电的定位要求；第二种是基于载波相位差分技术的定位技术，其采用卫星和基站实现差分定位，定位精度高，但是成本比较昂贵，难以大规模使用；第三种是重厂端方案，该方案对车辆的定位精度较低，一般用于最后一公里过程中实现对车辆行驶轨迹的规划，以及车辆的动态控制，但是定位精度不够。

有鉴于此，有必要提出一种改进的充电定位系统以及充电定位方法，以解决上述技术问题，从而提高定位精度并降低成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车与车位协同的无线充电定位系统及方法，通过在车位端设置微型基站，在车端设置无线通信模块、计算模块及控制模块，对车辆的改进较少，设计简单，能够在降低制造成本的同时实现待充电车辆在车位的高精度定位。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供一种车与车位协同的无线充电定位系统，包括车端系统和车位端系统；所述车位端系统包括无线充电装置和微型基站，所述微型基站相对于所述无线充电装置的中心点按照预设位置布置；所述车端系统包括无线通信模块、差分计算模块、车端无线充电模块和控制模块，所述无线通信模块设于所述车端无线充电模块的中心点的预设相对位置处；所述车端系统与所述车位端系统无线连接，所述无线通信模块与所述微型基站无线通信连接，所述差分计算模块用于计算所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置；所述控制模块用于判断所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置是否在预设充电范围内，当所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置在预设充电范围内时，所述控制模块还用于控制待充电车辆停止，并控制所述无线充电装置和所述车端无线充电模块向待充电车辆充电。

进一步地，所述差分计算模块根据所述无线通信模块与所述微型基站的相对位置、所述微型基站与所述无线充电装置的中心点的相对位置以及所述无线通信模块与所述车端无线充电模块的中心点的相对位置，计算所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置。

进一步地，所述车端系统还包括通信计时模块和第一判断模块，所述通信计时模块用于计算所述微型基站与所述无线通信模块的通信时间，所述第一判断模块用于判断所述通信时间是否超过预设时长。

进一步地，所述车端系统还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于判断所述车端系统与所述车位端系统的无线连接是否成功。

进一步地，所述控制模块还用于根据所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置，规划待充电车辆的行驶路径。

另一方面，本发明还提供一种基于上述的车与车位协同的无线充电定位系统的定位方法，所述方法包括以下步骤：

待充电车辆靠近车位，车端系统与车位端系统建立无线连接；

建立微型基站与无线通信模块的无线通信连接；

获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置；

判断所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置是否在预设充电范围内；

若所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置在预设充电范围内，则待充电车辆停止，所述无线充电装置和所述车端无线充电模块向待充电车辆充电。

进一步地，所述获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置，具体包括：

获取所述无线通信模块与所述微型基站的相对位置信息；

根据所述无线通信模块与所述微型基站的相对位置信息、所述微型基站与所述无线充电装置的中心点的相对位置以及所述无线通信模块与所述车端无线充电模块的中心点的相对位置，计算所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置。

进一步地，所述建立微型基站与无线通信模块的无线通信连接还包括：

获取所述微型基站与所述无线通信模块的通信时间；

判断所述通信时间是否超过预设时长；

若所述通信时间超过预设时长，则返回至待充电车辆靠近车位，车端系统与车位端系统建立无线连接的步骤。

进一步地，在所述获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置之后，还包括：

判断所述车端系统与所述车位端系统的无线连接是否成功；

若所述车端系统与所述车位端系统的无线连接不成功，则结束流程。

进一步地，在所述获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置之后，还包括：根据所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置，规划待充电车辆的行驶路径。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明基于待充电车辆和车位的协同完成无线充电定位，在车位端设置微型基站，在车端设置无线通信模块、计算模块及控制模块，通过车位端与车端的协同完成无线充电定位，能够实现待充电车辆在车位的高精度定位；而且，本发明对车辆的改进较少，基于现有的能实现自动泊车的车辆配置，稍加改造即可实现，设计简单，有利于降低制造成本，适用于大规模使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例提供的无线充电定位系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的无线充电定位系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的无线充电定位方法的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述。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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例

本实施例提供了一种车与车位协同的无线充电定位系统，参阅图1和图2，本实施例的车与车位协同的无线充电定位系统，包括车端系统和车位端系统；车位端系统包括无线充电装置和微型基站，微型基站相对于无线充电装置的中心点按照预设位置布置；车端系统包括无线通信模块、差分计算模块、车端无线充电模块和控制模块，无线通信模块设于车端无线充电模块的中心点的预设相对位置处；图2中车位上的三角形表示微型基站，车位上的圆圈表示无线充电装置，车上的五边形表示无线通信模块的天线，车上的圆圈表示车端无线充电模块，图中的虚线代表无线通信连接，其中，车端系统与车位端系统无线连接，无线通信模块与微型基站无线通信连接，差分计算模块用于计算车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置，控制模块用于判断车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置是否在预设充电范围内，当车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置在预设充电范围内时，控制模块还用于控制待充电车辆停止，并控制无线充电装置和车端无线充电模块向待充电车辆充电，该系统能够使待充电车辆在车位实现精准定位进而实现无线充电。

在一个具体的实施方式中，车端无线充电模块指车辆的充电控制机构和安装在车辆上的能够感应充电的接收板，车位端的无线充电装置设置于具有无线充电功能的车位的地表以下，无线充电装置内设有供电板，当待充电车辆停入车位后，车载无线充电模块的接收板与无线充电装置的供电板对齐时，车端无线充电模块的接收板与无线充电装置中的供电板通过电磁感应技术，实现电动汽车电池的充电。

具体地，车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置在预设充电范围内，待充电车辆停止并在车位定位，在该位置，车端无线充电模块的接收板与无线充电装置中的供电板大体上对齐，车端无线充电模块与无线充电装置之间能够建立感应电荷流，从而可以为待充电车辆充电。

进一步地，车端无线充电模块可以设置在电动汽车的正中位置，使车辆不管是倒车入库还是正车入库均能够进行无线充电。

作为一种具体的实施方式，微型基站埋设于车位上，用于实现与车端的无线通信，微型基站的数量至少有3个，例如第一微型基站、第二微型基站和第三微型基站，3个微型基站相对于无线充电装置的中心点按照预设位置布置，以便于通过多个方向的位置信息精准计算车端无线充电模块与充电装置的相对位置，作为示例，继续参阅图2，3个微型基站可以沿车位的长度方向排布成三角形，三角形的中心线与无线充电装置的中心点对齐。在另一示例中，微型基站可以为4个，4个微型基站可以分别埋设于车位的四个角落，当然，在其他的一些实施方式中，微型基站的数量还可以为5个或更多，相应的位置排布也可以根据实际需要进行调节。

作为一种具体的实施方式，当车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置在预设充电范围内时，控制模块控制无线充电装置和车端无线充电模块执行对待充电车辆进行充电的操作，以此实现对电动汽车的无线充电。其中预设充电范围即无线充电装置与车端无线充电模块之间能够感应充电的范围，与无线充电装置、车端无线充电模块和停车位的构造有关，本实施例在此不做具体限制。

作为一种具体的实施方式，当待充电车辆在车位附近时，差分计算模块根据无线通信模块与微型基站的相对位置、微型基站与无线充电装置的中心点的相对位置以及无线通信模块与车端无线充电模块的中心点的相对位置，计算车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置，其中，微型基站与无线充电装置的中心点的相对位置以及无线通信模块与车端无线充电模块的中心点的相对位置均为预设的信息。由于本实施例中微型基站有多个，从而可以通过多个方向的位置信息实现更加精准的相对定位，进而计算出无线充电装置的中心点和车端无线充电模块的中心点之间的精确距离，实现车辆无线充电的精准定位。

具体地，差分计算模块可以为4G/5G差分模块，在其他的一些实施例中，本领域技术人员还可以选择其他类型的差分计算模块，本实施例对此不做具体限定。

作为一种具体的实施方式，车端系统还包括通信计时模块和第一判断模块，通信计时模块用于计算微型基站与无线通信模块的通信时间，第一判断模块用于判断通信时间是否超过预设时长。若通信时间超过预设时长，则需对车端系统与车位端系统的无线连接进行确认，以保证无线充电的顺利完成。

作为一种具体的实施方式，车端系统还包括第二判断模块，第二判断模块用于判断车端系统与车位端系统的无线连接是否成功。具体地，在计算车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置之后，第二判断模块判断车端系统与车位端系统的无线连接是否成功，以保证无线充电的顺利完成。

作为一种具体的实施方式，控制模块还用于根据车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置，规划待充电车辆的行驶路径。

具体地，根据车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置，例如在倒车入库时，选择相应的泊车方式，例如平行泊车或垂直泊车，然后计算生成相应的行驶轨迹，在倒车雷达的帮助下，控制车辆行驶，使车辆准确泊入指定的车位，停入合适的充电区域，使得车端无线充电模块的接收板和无线充电装置的供电板能够成功匹配。车端无线充电模块的接收板和无线充电装置的供电板成功匹配后，无线充电系统开始对车辆进行无线充电。

具体地，本实施例中的控制模块可以为整车控制器，由整车控制器完成控制模块的相关功能，有利于简化模块设计，降低制造成本。

本实施例中的无线充电定位系统，基于现有的能实现自动泊车的车辆配置，稍加改造就可以实现，车端的改进很少，有利于降低生产成本，车位端埋设微型基站，通过车与车位端的协同作用，能够实现高精度定位，满足无线充电要求。

本发明的另一实施例还提供一种车与车位协同的无线充电定位方法，该方法基于上述实施例中的车与车位协同的无线充电定位系统实现，参阅图3，该方法包括以下步骤：

步骤S100、待充电车辆靠近车位，车端系统与车位端系统建立无线连接。

步骤S200、建立微型基站与无线通信模块的无线通信连接。

作为一种具体的实施方式，建立微型基站与无线通信模块的无线通信连接还包括：获取微型基站与无线通信模块的通信时间；判断通信时间是否超过预设时长；若通信时间超过预设时长，则返回至待充电车辆靠近车位，车端系统与车位端系统建立无线连接的步骤，以确认无线连接成功，保证无线充电的顺利完成。

步骤S300、获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置。

作为一种具体的实施方式，获取所述车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置，具体包括：获取无线通信模块与微型基站的相对位置信息；根据无线通信模块与微型基站的相对位置信息、微型基站与无线充电装置的中心点的相对位置以及无线通信模块与车端无线充电模块的中心点的相对位置，计算车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置。

本实施例中微型基站至少有3个，从而可以通过多个方向的位置信息实现更加精准的相对定位，进而计算出无线充电装置的中心点和车端无线充电模块的中心点之间的精确距离，实现车辆无线充电的精准定位。

作为一种具体的实施方式，在获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置之后，还包括：判断车端系统与车位端系统的无线连接是否成功；若车端系统与车位端系统的无线连接不成功，此时可能发生车辆决策改变的情况，例如切换到另一车位进行无线充电，则结束流程。

作为一种具体的实施方式，在获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置之后，还包括：根据车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置，规划待充电车辆的行驶路径。

具体地，根据车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置，选择相应的泊车方式，例如平行泊车或垂直泊车，然后计算生成相应的行驶轨迹，在倒车雷达的帮助下，控制车辆行驶，使车辆准确泊入指定的车位，停入合适的充电区域，使得车端无线充电模块的接收板和无线充电装置的供电板能够成功匹配。

步骤S400、判断车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置是否在预设充电范围内，以使车辆定位在车端无线充电模块的接收板与无线充电装置中的供电板大体上对齐的位置，进而实现车辆的无线充电。

步骤S500、若车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置在预设充电范围内，则待充电车辆停止，无线充电装置和车端无线充电模块向待充电车辆充电。

作为一种具体的实施方式，若车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置不在预设充电范围内，则由于超出感应范围，无法进行无线充电，因此，需要返回至获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置的步骤。

本实施例中的无线充电定位方法，通过待充电车辆与车位的协同作用完成定位过程，定位精度高，满足了无线充电要求。

本发明的上述实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例中的无线充电定位系统和方法，基于待充电车辆和车位的协同完成无线充电定位，在车位端设置微型基站，在车端设置无线通信模块、计算模块及控制模块，通过车位端与车端的协同完成无线充电定位，能够实现待充电车辆在车位的高精度定位；而且，本发明实施例对车辆的改进较少，基于现有的能实现自动泊车的车辆配置，稍加改造即可实现，设计简单，有利于降低制造成本，适用于大规模使用。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本发明特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种车与车位协同的无线充电定位系统，其特征在于，包括车端系统和车位端系统；所述车位端系统包括无线充电装置和微型基站，所述微型基站相对于所述无线充电装置的中心点按照预设位置布置；所述车端系统包括无线通信模块、差分计算模块、车端无线充电模块和控制模块，所述无线通信模块设于所述车端无线充电模块的中心点的预设相对位置处；

所述车端系统与所述车位端系统无线连接，所述无线通信模块与所述微型基站无线通信连接，所述差分计算模块用于计算所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置；

所述控制模块用于判断所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置是否在预设充电范围内，当所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置在预设充电范围内时，所述控制模块还用于控制待充电车辆停止，并控制所述无线充电装置和所述车端无线充电模块向待充电车辆充电；

所述控制模块还用于根据所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置，规划待充电车辆的行驶路径。

2.根据权利要求1所述的车与车位协同的无线充电定位系统，其特征在于，所述差分计算模块根据所述无线通信模块与所述微型基站的相对位置、所述微型基站与所述无线充电装置的中心点的相对位置以及所述无线通信模块与所述车端无线充电模块的中心点的相对位置，计算所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置。

3.根据权利要求1所述的车与车位协同的无线充电定位系统，其特征在于，所述车端系统还包括通信计时模块和第一判断模块，所述通信计时模块用于计算所述微型基站与所述无线通信模块的通信时间，所述第一判断模块用于判断所述通信时间是否超过预设时长。

4.根据权利要求1所述的车与车位协同的无线充电定位系统，其特征在于，所述车端系统还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于判断所述车端系统与所述车位端系统的无线连接是否成功。

5.一种基于如权利要求1-4任一项所述的车与车位协同的无线充电定位系统的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

待充电车辆靠近车位，车端系统与车位端系统建立无线连接；

建立微型基站与无线通信模块的无线通信连接；

获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置；

判断所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置是否在预设充电范围内；

若所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置在预设充电范围内，则待充电车辆停止，所述无线充电装置和所述车端无线充电模块向待充电车辆充电。

6.根据权利要求5所述的车与车位协同的无线充电定位方法，其特征在于，所述获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置，具体包括：

获取所述无线通信模块与所述微型基站的相对位置信息；

根据所述无线通信模块与所述微型基站的相对位置信息、所述微型基站与所述无线充电装置的中心点的相对位置以及所述无线通信模块与所述车端无线充电模块的中心点的相对位置，计算所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置。

7.根据权利要求5所述的车与车位协同的无线充电定位方法，其特征在于，所述建立微型基站与无线通信模块的无线通信连接还包括：

获取所述微型基站与所述无线通信模块的通信时间；

判断所述通信时间是否超过预设时长；

若所述通信时间超过预设时长，则返回至待充电车辆靠近车位，车端系统与车位端系统建立无线连接的步骤。

8.根据权利要求5所述的车与车位协同的无线充电定位方法，其特征在于，在所述获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置之后，还包括：

判断所述车端系统与所述车位端系统的无线连接是否成功；

若所述车端系统与所述车位端系统的无线连接不成功，则结束流程。

9.根据权利要求5所述的车与车位协同的无线充电定位方法，其特征在于，在所述获取车端无线充电模块的中心点与无线充电装置的中心点的相对位置之后，还包括：根据所述车端无线充电模块的中心点与所述无线充电装置的中心点的相对位置，规划待充电车辆的行驶路径。

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