CN116783092A - 用于电动汽车无线电力传输精确定位的距离估计方法及使用其的距离估计装置 - Google Patents

用于电动汽车无线电力传输精确定位的距离估计方法及使用其的距离估计装置 Download PDF

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Abstract

公开了用于在执行用于电动车辆(EV)无线电力传输(WPT)的精确定位时使用LF信号来估计距离的方法和设备。该方法包括以下步骤：将EV的第一发射器的位置限定到朝向供电装置的初级装置的中心延伸的第一直线上的一点；将EV的第二发射器的位置限定在朝向初级装置的中心延伸的第二直线上的一点；基于第一发射器和第二发射器的LF信号到达初级装置的时间差，在第一直线或第二直线上补偿第一发射器和第二发射器之间的距离；并且计算第一发射器的位置和第二发射器的位置，使得从第一直线上的起点到第一发射器的第一距离和从第二直线上的起点到第二发射器的第二距离通过补偿步骤变得相等。

Description

用于电动汽车无线电力传输精确定位的距离估计方法及使用 其的距离估计装置
技术领域
本公开涉及一种用于使用低频(LF)信号进行距离估计的方法，更具体地，涉及一种用于在用于电动车辆(EV)无线电力传输(WPT)的精确定位中使用LF信号进行位置估计的方法和设备。
背景技术
在基于磁场(MF)的无线电力传输(WPT)系统中，电动车辆通信控制器(EVCC)和供应设备通信控制器(SECC)之间的通信通常使用SECC发现协议(SDP)来建立。使用低频(LF)信号、低功率激发(LPE)、诸如快速响应(QR)码的光学标记等通过点对点信号(P2PS)信令来发射和接收信号或消息，而无需配对和定位设备(PPD)。
在用于无线电力传输的车辆到电网(V2G)通信会话中，EVCC和SECC之间的消息按照所描述的顺序遵循诸如精确定位设置、精确定位和配对的过程。在此，精确定位或定位是在EV正在靠近供应装置时连续地提供对准信息以支持EV在对准容差范围内靠近。配对被用于确保EVCC和SECC两者能够唯一地识别位于EV中的初级装置。
同时，SDP消息或精确定位消息中的精确定位请求消息包括兼容性信息和电动车辆标识符(IMD)。即，精确定位请求消息通常包括多个兼容的SECC的信息，并且精确定位响应消息仅包括关于一个特定的SECC的信息。在这种情况下，EV可以在精确定位过程中将通过与特定SECC共享的信息而获取的初级装置上的次级装置对准。
然而，当EVCC不能通过从通过无线局域网(WLAN)连接的SECC获取的数据来指定次级装置的中心点或第二参考点相对于初级装置的中心点或第一参考点的位置时，不能执行精确定位过程。
此外，当由于无线LAN的低数据传输容量导致数据传输速率低时，可能难以在特定时间内正常地执行精确定位，因为不能实时指定次级装置的中心点。
此外，因为初级装置的天线布置由初级装置的制造商确定，所以可能存在具有各种天线布置的初级装置。在这样的环境中，EV的车辆控制器或EVCC可能无法提前或实时获取关于初级装置的天线布置的信息。在这种情况下，使用现有的基于LF的精确定位方法在EV供应设备的初级装置上对准EV的次级装置可能不容易，并且在许多情况下实际上不可能进行对准。
如上所述，需要一种针对在不同EV-WPT环境中用于EV的精确定位过程中可能发生的不同问题而稳健的精确定位方法。
发明内容
本公开提供了一种用于精确定位的距离估计方法和装置，其可以通过仅使用关于EV无线电力传输(WPT)的精确定位的主要设备的接收器的信息、关于次要设备的发射器的信息以及LF信号来有效地将EV装置的次要设备的中心与供应设备的主要设备的中心对准。
本公开的另一目的是提供用于EV-WPT精确定位的距离估计方法和装置，其可以使用LF信号有效地对准初级装置和次装置，而不需要关于初级装置中的天线布置的信息。
本公开的又一目的是提供一种用于精确定位的距离估计方法和装置。即使当基于通过数据通信共享的数据不能获得关于用于精确定位的发射器或接收器的位置的信息时，距离估计方法和设备也能够基于通过无线LAN在EVCC和SECC之间共享的关于发射器和接收器的信息来执行基于LF信号的精确定位。
根据本公开的一方面的用于解决上述技术问题的用于精确定位的位置估计方法作为用于精确定位的位置估计方法，由EV或EV装置执行，所述EV或EV装置具有EV通信控制器(EVCC)和次级装置，EV通信控制器(EVCC)通过网络与供应装置的供应设备通信控制器(SECC)连接，所述次级装置配备有至少第一发射器和第二发射器，可包括：将第一发射器的位置定义为指向供应装置的初级装置的中心的第一直线上的点；将所述第二发射器的位置定义为指向所述初级装置的中心的第二直线上的点；基于到达所述初级装置的所述第一发射器和所述第二发射器的LF信号的时间差，在所述第一直线或所述第二直线上补偿所述第一发射器和所述第二发射器之间的间隙；并且通过所述补偿，计算所述第一发射器的位置和所述第二发射器的位置，使得从所述第一直线上的第一起点到所述第一发射器的第一距离变得等于从所述第二直线上的第二起点到所述第二发射器的第二距离。
在补偿中，第一直线上的第一起点可以在第一直线上移动通过将时间差乘以光速而获得的距离，其中，第一起点基于在定义第一发射器的位置时初级装置的第一接收器和第二接收器处针对第一发射器的第一LF信号的信号接收时间之间的时间差而确定。
第二接收器可比第一接收器更靠近第一发射器和第二发射器。
在补偿中，第二直线上的第二起点可以在第二直线上移动通过将时间差乘以光速而获得的距离，其中，第二起点基于在定义第二发射器的位置时初级装置的第一接收器和第二接收器处针对第二发射器的第二LF信号的的信号接收时间之间的时间差而确定。
第一接收器可比第二接收器更靠近第一发射器和第二发射器。
位置估计方法还可包括：将使第一直线与第二直线之间的间隙等于第一发射器和第二发射器之间的距离的第一直线上的位置和第二直线上的位置分别确定为第一发射器的位置和第二发射器的位置。
位置估计方法还可以包括：确定基于第一发射器的位置和第二发射器的位置获得的次级装置的中心相对于初级装置的中心的距离和方向。
定义第一发射器的位置可以包括：计算第一接收器与第二接收器处对于第一LF信号的接收时间之间的第一时间差；以第二接收器为圆心，生成半径为通过将所述第一时间差乘以光速而获得的距离的一半的第一圆；生成穿过所述第一接收器并且与所述第一圆相切的第一切线；生成穿过所述第一接收器且与所述第一切线正交的所述第一直线；该第一发射器的位置位于以所述第一切线与所述第一直线相交的第二点为起点的所述第一直线上。
定义第二发射器的位置可以包括：计算第一接收器与第二接收器处针对第二LF信号的接收时间之间的第二时间差；以第二接收器为圆心，生成半径是通过将所述第二时间差乘以光速而获得的距离的一半的第二圆；生成穿过所述第一接收器并且与所述第二圆相切的第二切线；生成穿过第一接收器且与第二切线正交的第二直线；所述第二发射器的位置位于以第二切线与所述第二直线相交的第四点为起点的所述第二直线上。
根据本公开的另一方面，用于解决上述技术问题的用于精确定位的位置估计方法作为用于精确定位的位置估计方法，由EV或EV装置执行，所述EV或EV装置具有通过网络与供应装置的SECC连接的EVCC和配备有至少第一发射器和第二发射器的次级装置，可包括：通过第一发射器将第一低频(LF)信号发送至供应装置的初级装置的第一接收器和第二接收器，并且基于从SECC接收与第一LF信号相关的响应，在从供应装置的参考点径向延伸的第一直线上定义第一发射器的位置；基于通过所述第二发射器向所述第一接收器和所述第二接收器发射第二LF信号来定义所述第二发射器在从所述供应装置的所述参考点沿径向方向延伸的第二直线上的位置；计算所述第一LF信号与所述第二LF信号到达更靠近所述第一发射器和所述第二发射器的接收器之间的时间差；响应于更靠近所述初级装置的发射器是所述第一发射器，确定通过在所述第一直线上将所述第一直线的第一起点朝向所述第一发射器移动所述时间差而获得的第一a起点；将位于第一直线上的第一发射器的位置确定为距第一a起点的距离与第二直线的第二起点和第二发射器之间的距离相同的点。
位置估计方法还可包括：响应于更靠近于初级装置的发射器是第二发射器，确定通过在第二直线上将第二直线的第二起点朝向第二发射器移动时间差而获得的第二a起点；并且将位于第二直线上的第二发射器的位置确定为距第二a起点的距离与第一直线的第一起点和第一发射器之间的距离相同的点。
定义第一发射器的位置可以包括：计算在第一接收器与第二接收器处对第一LF信号的接收时间之间的第一时间差；以所述第二接收器为圆心，生成具有通过将所述第一时间差乘以光速而获得的距离的一半的半径的第一圆；生成穿过所述第一接收器并且与所述第一圆相切的第一切线；生成穿过所述第一接收器并且与所述第一切线正交的第一法线；该第一发射器的位置位于以所述第一切线与所述第一法线相交的第二点为起点的所述第一法线上。
定义第二发射器的位置可以包括：计算在第一接收器处的接收时间与针对第二LF信号的第二接收器处的接收时间之间的第二时间差；以所述第二接收器为圆心，生成半径是通过将所述第二时间差乘以光速而获得的距离的一半的第二圆；生成穿过所述第一接收器并且与所述第二圆相切的第二切线；并且生成穿过所述第一接收器并且与所述第二切线正交的第二法线，其中所述第二发射器的位置位于以所述第二切线与所述第二法线相交的第四点为起点的第二法线上。
位置估计方法还可包括：将使第一法线与第二法线之间的间隙等于第一发射器和第二发射器之间的距离的第一法线上的位置和第二法线上的位置分别确定为第一发射器的位置和第二发射器的位置。
位置估计方法还可以包括：确定基于第一发射器的位置和第二发射器的位置获得的次级装置的中心相对于初级装置的中心的距离和方向。
根据本公开的又一方面，用于解决上述技术问题的用于精确定位的位置估计设备作为用于精确定位的位置估计设备可包括：处理器；以及存储可由所述处理器执行的指令的存储器，其中当由所述处理器执行时，所述指令使所述处理器执行：将所述第一发射器的位置定义为指向所述供应装置的初级装置的中心的第一直线上的点；将所述第二发射器的位置定义为指向所述初级装置的中心的第二直线上的点；基于到达所述初级装置的所述第一发射器和所述第二发射器的LF信号的时间差，在所述第一直线或所述第二直线上补偿所述第一发射器和所述第二发射器之间的间隙；并且通过所述补偿，计算所述第一发射器的位置和所述第二发射器的位置，使得从所述第一直线上的第一起点到所述第一发射器的第一距离变得等于从所述第二直线上的第二起点到所述第二发射器的第二距离。
该指令可以使所述处理器执行：在所述补偿中，使在定义所述第一发射器的位置时基于在所述初级装置的第一接收器处与第二接收器处对所述第一发射器的第一LF信号的信号接收时间之间的时间差而确定的所述第一直线上的所述第一起点：在所述第一直线上移动将所述时间差乘以光速而获得的距离。
该指令可以使所述处理器执行：在所述补偿中，使在定义所述第二发射器的位置时基于在所述初级装置的第一接收器处与第二接收器处对所述第二发射器的第二LF信号的信号接收时间之间的时间差而确定的所述第二直线上的所述第二起点：在所述第二直线上移动将所述时间差乘以光速而获得的距离。
该指令可使所述处理器执行：在定义所述第一发射器的所述位置时，计算第一接收器与第二接收器处针对第一LF信号的接收时间之间的第一时间差；以所述第二接收器为圆心，生成半径为通过将所述第一时间差乘以光速而获得的距离的一半的第一圆；生成穿过所述第一接收器并且与所述第一圆相切的第一切线；生成穿过所述第一接收器且与所述第一切线正交的所述第一直线；该第一发射器的位置位于以所述第一切线与所述第一直线相交的第二点为起点的所述第一直线上。
该指令可使所述处理器执行：在定义所述第二发射器的所述位置时，计算第一接收器与第二接收器处的针对第二LF信号的接收时间之间的第二时间差；以所述第二接收器为圆心，生成半径为通过将所述第二时间差乘以光速而获得的距离的一半的第二圆；生成穿过所述第一接收器并且与所述第二圆相切的第二切线；生成穿过所述第一接收器且与所述第二切线正交的所述第二直线；该第二发射器的位置位于以所述第二切线与所述第二直线相交的第四点为起点的所述第二直线上。
有益效果
根据本公开，在EV与电网之间的WPT的精确定位过程中，可以基于初级装置和次级装置的天线信息以及基于LF信号的点对点信号(P2PS)信令有效地估计次级装置上的预定参考点距初级装置上的预定参考点的距离和方向，而无需经由WLAN共享位置信息。
另外，根据本公开，在其中不能通过数据通信递送或共享天线位置信息的环境中，由EV能够有效地计算用于精确定位所需的距离和方向。在这种情况下，EV能够通过控制其运动来执行精确定位，同时周期性地计算次级装置的第二中心点距初级装置的第一中心点的距离和方向。
另外，在被配置为通过经由数据通信递送或共享天线位置信息来执行精确定位过程的EV中，可能出现如下情况：由于用于精确定位的硬件和软件中的至少一个中的错误而不能共享初级装置和次级装置的相对位置信息，所以不能正常地执行精确定位过程。根据本公开，如果在上述情况下仅共享初级装置的天线信息，则可以基于预先已知的初级装置的天线信息和第二装置的天线信息，使用LF信号指定每个天线的位置，并且因此可以有效地处理精确定位过程中的误差。
此外，根据本公开，在EV的WPT精确定位过程中，可以根据初级装置的天线类型和次级装置的天线类型在早期阶段确定车辆进入方向，并且可以基于此引导进入停车区域或充电区域的EV的进入方向或姿势。因此，可以提高精确定位的效率并且可以提高用户便利性。
附图说明
图1是用于示意性描述可应用根据本公开示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计方法的基于磁场(MF)的WPT系统的总体配置的示图。
图2是用于描述在图1的WPT系统中可采用的供应装置(SD)和EV装置(EVD)之间的无线电力流和通信接口的示图。
图3是用于描述根据本公开内容的示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计方法的应用环境的示图。
图4A至图4D是用于描述根据本公开的示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计方法可应用于的初级装置的天线和次级装置的天线的布置结构的示图。
图5A至图5D是用于描述在根据本公开的示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计方法可应用于的初级装置和第二装置的状态下执行的处理的示图。
图6和图7是示出了根据本公开的示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计方法可应用于的初级装置和次级装置未对准的状态的示图。
图8是示出应用于图6和图7的未对准状态的WPT精确定位的距离估计方法的流程图。
图9至图17是用于更详细地描述图8的WPT精确定位的距离估计方法的示例性示图。
图18是用于描述根据本公开内容的另一示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计装置的主要部件的示意性框图。
具体实施方式
由于本公开可以进行各种修改并且具有多种形式，所以具体示例性实施方式将在附图中示出并在具体实施方式中详细描述。然而，应当理解的是，并不旨在将本公开局限于具体示例性实施方式，相反，本公开将覆盖落入本公开的精神和范围内的所有修改和替换。
诸如第一、第二等的关系术语可以用于描述各种元件，但是元件不应受术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不背离本公开的范围的情况下，第一部件可命名为第二部件，并且第二部件也可类似地命名为第一部件。术语“和/或”是指多个相关和描述的项目中的任何一个或组合。
当提及某个部件与另一部件“耦接”或“连接”时，应当理解的是，某个部件与另一部件直接“耦接”或“连接”，或者可以在其间设置另外的部件。相反，当提及某个部件与另一部件“直接耦接”或“直接连接”时，应当理解，另一部件不布置在其间。
本公开中使用的术语仅用于描述具体示例性实施方式，并不旨在限制本公开。除非上下文另有明确规定，否则单数表达包括复数表达。在本公开中，诸如“包括”或“具有”的术语旨在指定存在本说明书中描述的特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合，但是应当理解，该术语不排除一个或多个特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在或添加。
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。通常使用的并且已经在词典中的术语应被解释为具有与本领域中的上下文含义相匹配的含义。在本说明书中，除非明确定义，否则术语不一定被解释为具有形式含义。
在本公开中使用的附加术语定义如下。
“电动车辆(EV)”可以指代联邦法规(CFR)523.3等的49条中定义的汽车。EV可用在高速公路上并且由从车载储能装置(诸如可从车辆外部的电源再充电的电池)供应的电力驱动。电力供应源可包括住宅、公共电服务或使用车载燃料的发电机。EV可被称为电动车辆、电动车辆、电动道路车辆(ERV)、插电式车辆(PV)、插电式车辆(xEV)等，xEV可被称为或分类为插电式全电动车辆或电池电动车辆(BEV)、插电式电动车辆(PEV)、混合电动车辆(HEV)、混合插电式电动车辆(HPEV)、插电式混合电动车辆(PHEV)等。
“插电式电动车辆(PEV)”可以指通过连接至电网为车上的主电池充电的EV。
“无线电力充电系统(WCS)”可以指用于在地面组件(GA)和车辆组件(VA)之间进行无线电力传输、对准和通信的系统。
“无线电力传输(WPT)”可以指通过非接触装置(诸如电磁感应和谐振)将电力从诸如公用事业、电网、能量存储设备和燃料电池发电机的电源传输和从EV接收电力的技术。
“公共服务”：供应电能并且可以包括顾客信息系统(CIS)、高级计量基础设施(AMI)、费率和收入系统等的一组系统。公用设施可以基于费率表和离散事件向EV提供能量。另外，公用设施可提供关于EV的认证、电力消耗测量的间隙和费率的信息。
“智能充电”：一种系统，在该系统中，EVSE和/或PEV与电网通信以通过反映电网的容量或使用费用来优化EV的充电比率或放电比率。
“互操作性”：一种状态，在该状态中，系统的部件与系统的对应部件交互以执行由系统瞄准的操作。另外，信息互操作性可以指两个或更多个网络、系统、设备、应用或组件可以有效地共享和容易地使用信息而不给用户造成不便的能力。
“感应充电系统”：一种经由两部分式带气隙的铁心变压器将能量从电源传递至EV的系统，其中，变压器的两个半部(即，初级线圈和次级线圈)彼此物理地分开。在本发明中，感应式充电系统可对应于EV电力传输系统。
“电感耦合”：两个线圈之间的磁耦合。在本公开中，在GA线圈与VA线圈之间进行耦合。
“原始设备制造商(OEM)”：EV制造商或者由EV制造商操作的服务器。其可以包括发布OEM根证书的根认证授权机构(CA)或根认证服务器。
“电网运营商(V2G运营商)”：使用传输协议参与V2G通信的主要参与者，或用于发起用于EV或EV用户的自动认证的块链并且在该块链上创建智能合同的实体。它可以包括至少一个可信认证授权机构或可信认证服务器。
“移动性运营商(MO)”：PnC架构内的实体中的实体，该实体与EV拥有者具有关于充电、批准和支付的合同关系，以使得EV驾驶员能够在充电站对EV电池充电。它可以包括发布和管理其自己的证书的至少一个认证授权机构或认证服务器。
“计费服务提供商(CSP)”：负责管理和认证EV用户的凭证，执行向客户提供计费和其他增值服务的角色的实体。它可以对应于特定类型的MO，并且可以以与MO组合的形式来实现。
“充电站(CS)”：“具有一个或多个EV供电设备并且实际上执行EV的充电的设施或设备。
“充电站运营商(CSO)”：“实体，该实体连接至电网并且管理电力以便供应由EV请求的电力。它可以是与计费点运营商(CPO)或e-移动性服务提供商(eMSP)具有相同概念的术语，或者它可以是包括在CPO或eMSP中或包括CPO或eMSP的概念的术语。CSO、CPO或eMSP可以包括发布或管理其自身的证书的至少一个认证授权机构。
“e移动性认证标识符(e-mobility authentication identifier，eMAID)”：“将合同证书与使用电力的电动车的所有者的支付账户链接的唯一标识符。在示例性实施方式中，移动性认证标识符可以包括EV证书的标识符或者提供证书的标识符。术语eMAID可以被替换成是指“e-移动性账户标识符”或者可以用合同ID替换。
“清算所(CH)”：“处理MO、CSP和CSO之间的合作事宜”的实体。其可充当促进双方之间漫游的EV充电服务的批准、计费和调整过程的中介。
“漫游”：在CSP之间的信息交换和方案和规定，其允许EV用户通过使用单个凭证和合同访问由属于多个e-移动网络的多个CSP或CSO提供的充电服务。
“凭证”：表示EV或EV拥有者的身份的物理或数字资产，并且可以包括用于验证身份的密码、在公钥加密算法中使用的公钥和私钥对、由认证授权机构发布的公钥证书、与可信根认证授权机构相关的信息。
“证书”：通过数字签名将公钥绑定到ID的电子文档。
“服务会话”：在具有唯一标识符的特定时间帧内分配给特定客户的EV的充电相关的充电点周围的服务集合。
在下文中，将参考附图详细地解释本公开的示例性实施方式。
在本示例性实施方式中描述的用于车辆到电网(V2G)无线电力传输(WPT)的EVCC和SECC之间的配对方法可以被提供为新的WPT配对方法，其能够通过将配对过程与使用在V2G通信会话中执行的基于低频(LF)的点对点信号(P2PS)信令的精确定位过程组合来简化配对过程，并且能够有效地防止或解决在精确定位过程中频繁发生的错误。
图1是用于示意性描述可应用根据本公开示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计方法的基于磁场(MF)的WPT系统的总体配置的示图。
如图1所示，用于电动车辆(在下文中，为“EV”)10的WPT可以被定义为在没有直流流过电流连接的情况下通过磁场将电力网G1的电能从供应装置传输至EV装置的过程。即，WPT可用于通过从充电站20向EV 10传输电力来对EV 10的电池30充电。
EV 10可包含EV功率电路150，EV功率电路150具有与充电站20的供应电源电路250内的初级装置电磁耦合的次级装置。在EV 10的EVCC 100的控制下，次级装置内的次级线圈可根据电磁感应或磁共振从连接到充电站20的初级装置的初级线圈接收电磁能量。传递到EV 10的电磁能量可转换为感应电流，且感应电流可整流为DC电流，且接着用于对电池30充电。
充电站20可以从商业电网G1或电力干线接收电力，并且在充电站20内的SECC 200的控制下通过供电电路250向EV 10供应电磁能。供电电路250可以是与EVSE的至少一部分相对应的部件，其可以位于诸如属于EV 10的拥有者的家的车库或停车场、加油站处的用于EV充电的停车区域、或购物中心或办公楼处的停车区域的不同地方中。
另外，充电站20可与网络上的电力基础设施管理系统、基础设施服务器或计算装置通信，所述电力基础设施管理系统、基础设施服务器或计算装置通过有线/无线通信管理电网G1，且可执行与EV 10的无线通信。
无线通信可以包括基于IEEE 802.11协议的基于Wi-Fi的基于无线LAN(WLAN)的通信。另外，无线通信可以包括使用LF信号和/或低功率激励(LPE)信号的点对点信号(P2PS)通信。另外，充电站20和EV 10之间的无线通信方案可包括各种通信方案(诸如蓝牙、Zigbee和蜂窝)以及上述通信方案中的一个或多个。
另外，EV 10和充电站20可以通过根据基于可扩展标记语言(XML)或有效XML交换(EXI)的数据表达格式交换消息来执行WPT或充电过程。即，可以通过无线LAN等在EVCC 100和SECC 200之间执行用于充电过程的通信。
同时，如果用于精确定位的位置信息没有通过诸如无线LAN的通信在EVCC和SECC之间共享，则对于EV 10或配备有次级装置的EV装置不容易正常地执行基于LF的精确定位过程。然而，根据本示例性实施方式，即使当不共享用于精确定位的位置信息时，也可以提供关于次级装置距初级装置的距离和方向的信息，使得可以基于初级装置和次级装置中的每个的天线信息以及对LF信号的响应来正常地执行精确定位。
此外，在用于充电过程的通信过程期间，EV 10可以首先验证充电站20的身份以识别它是否是可信设施或设备，并且与充电站20的SECC 20建立安全信道以保护通信免受未授权的访问。安全信道可以由传输层安全(TLS)建立。TLS会话可在基于互联网协议(IP)的通信连接建立过程之后根据TLS会话建立过程来执行。
图2是用于描述在图1的WPT系统中可采用的供应装置(SD)和EV装置(EVD)之间的无线电力流和通信接口的示图。
如图2所示，在SD与EVD之间的无线电力流中，供电电路250的供电电子设备252可以转换商业电力并且将其传输到初级装置251，初级装置251可以在SECC 200的控制下将电磁能量传输到EV供电电路150的次级装置151，并且EV的电力电子设备152可以在EVCC 110的控制下转换在次级装置151中生成的感应电流并且将其供应到电池等。
可使用支持无线通信接口的物理层和数据链路层的无线局域网(WLAN)链路来执行EVCC 100与SECC 200之间的通信。此外，在EVCC 100和SECC 200之间的通信中，在发起WPT会话之前，SECC 200和EVCC 100可以执行兼容性的分析和确认。
在上述WPT系统中，消息交换和通信安全性的要求可以被定义用于兼容性分析和确认，以便满足兼容性类的要求。消息交换的要求可包括通信定时要求、操作定时要求等。
另外，EVCC 100和SECC 200可使用EV装置P2PS控制器110和供应装置P2PS控制器210通过P2PS信令发送和接收信号和数据。该P2PS可以包括LF信号。EV装置P2PS控制器110和供应装置P2PS控制器210中的每一者可具有包括至少一个天线的LF发射器和包括至少一个天线的LF接收器中的至少一者或两者。
连接到EV装置P2PS控制器110的多个LF发射器可布置在次级装置的次级线圈周围，并可被称为发射天线或发射器。连接到供应装置P2PS控制器210的多个LF接收器可以围绕初级装置的初级线圈布置，并且可以被称为接收天线或接收器。
用于WPT的通信的WLAN和P2PS信令的物理层将描述如下。
具有用于WLAN和P2PS信令的物理层的系统架构可包括EVCC与SECC之间的WLAN和EV装置(EVD)与供应装置(SD)之间的P2PS信令。P2PS信令可用于LF信号、来自初级装置的低功率激励(LPE)、通过WPT的异常监视、光学标记、外部确认装置、对准、配对或其他装置以确保安全性、电力检查等。
这里，LF信号是在例如30kHz至300kHz的低频射频频带中操作的数字调制磁场。LF发射器或接收器可在19kHz与300kHz之间的频率范围内的固定频率下操作。系统频率可选自125kHz、134kHz、145kHz、165kHz、185kHz、205kHz等。
LF系统使用的特定频带的最大辐射功率或磁场强度或电场强度可符合国际电信联盟无线电通信部门(ITU-R)的SM.2153-7报告中描述的技术和操作参数以及关于频谱使用的国家/区域规则的信息。
需要不同频率以允许LF信号在无干扰的情况下并行地定位三个EV。磁场可由位于EV或EV装置中的两个或更多个LF发射器形成。由于LF发射器的位置取决于制造商，因此可能不指定在EV或EV装置内安装LF发射器的位置。
关于天线的位置的信息可通过通信在EVCC和SECC之间交换。通过在特定方向上集中或抑制能量，天线可具有在特定方向上的方向性或取向，并且可预先确定或配置初级装置的发射器或EV发射器的LF信号的方向。
初级装置可包括至少两个LF接收器或发射器。制造商可以将LF发射器或接收器在X方向上对称地布置在初级装置或次级装置的几何对准点周围，或者将LF发射器或接收器安装在距初级装置的金属或铁氧体结构足够的距离处，从而防止严重的交互或干扰。
磁场强度可由一个或多个接收器测量以提供定位。此外，可以使用三个或更多个天线来优化天线的布置。
同时，可以以开关键控(OOK)方案发射从EV或EV装置(EVD)发射的LF信号的LF数据。在OOK方案中，“1”可意味着磁场的激活，而“0”可去激活磁场。
OOK方案可以是幅移键控(ASK)调制方案的最简单形式，其中不管是否存在载波都表示数字数据。磁场的形成可高度取决于线圈的带宽(即，Q因数)。如果Q因数太窄，则接收器可能不能正确地解码数据。由此，可调整Q因数以确保适当的数据通信。
例如，作为调整Q因子的结果之一，接收器检测阈值可以被选择为发射器检测0至1的线圈电流所需的输出电流的70％，并且可以被选择为检测1至0所需的输出电流的30％。
此外，可以使用曼彻斯特码对LF数据的调制信号进行编码。曼彻斯特码的数据速率可以是3.9Kbit/s(±300b/s)。由于LF信号当前可使用6个频率作为候选者，因此一个数据周期可高度依赖于频率。即，在下面的表1中示出每个候选频率的一个数据周期。
[表1]
用于精确定位的LF数据格式的示例在以下表2中示出。
[表2]
在表2中，前导块的前导信号用于前导检测电路识别输入信号，以防止电路在噪声环境中无意地操作。LF电报可以从前导码开始，以配置LF数据阈值。前导码可以具有50％的占空比。此外，同步信号是用于接地组件(GA)以解调从车辆组件(VA)发射的LF调制信号的信号。
此外，数据块的第一数据可固定为“0”。
此外，碰撞避免码(CAC)可以是用于区分信号与从其他车辆发送的信号的每个天线的临时标识符。每个天线的CAC是针对每个会话随机生成的，并且对于每个设备应该是唯一的。CAC的长度可以被选择为32比特以保持天线之间的冲突概率靠近零。例如，假设存在6个车辆和4个天线，则外围天线的最大数量可以被给定为24。各个天线的CAC可通过车辆通信控制器和基础通信控制器作为ANT_ID参数递送。ANT_ID的数据类型可以是CAC的十六进制表示中的8字符的字符串。
此外，空白(dummy)可以是不包含有用数据并且具有预留空间的哑元。
此外，循环冗余校验(CRC)可以指当通过网络等发送数据时确定校验值以校验在发送的数据中是否存在错误的方案，或者关于确定这种校验值的方案的信息。
另外，当LF发射器将LF信号发射到LF接收器时，LF接收器可以连续地接收数据。因而，可使用保护比特来区分先前发送的信号和当前发送的信号。
同时，上述P2PS信令可以用于精确定位、配对、对准检查等。使用LF信号的精确定位过程如下。
可通过将消息从EVCC发送到SECC来触发本示例性实施方式的精确定位过程的开始。SECC可以通过发射包括关于LF操作频率的信息的消息来响应EVCC。EV装置可以以选定的频率通过P2PS链路将LF信号发射到初级装置的LF接收器。SECC可以向EVCC发送包括在供应装置(SD)的初级装置的LF接收器处的针对该LF信号的RSSI值的消息。在EV中可实施基于初级装置的LF接收器处的RSSI值的反馈的定位算法。在这种情况下，通过使用根据本示例性实施方式的距离估计方法，可以基于初级装置的中心点或预定参考点来估计EV装置的中心点或次级装置的中心点之间的距离，并且通过此，初级装置和次级装置可以在公差范围内自动对准。
下面将描述使用LF信号的上述精确定位过程的更具体的示例。
首先，EVCC可请求使用LF信号的精确定位。然后，供应装置(SD)可以准备LF接收器以从EV装置接收LF信号。然后，SECC可以通过发送包括关于SD的LF操作频率的信息的消息来响应EVCC。然后，EV装置可准备以通过LF发射器将LF信号发射到SD。然后，LF发射器可以使用关于SD的LF工作频率的信息将LF信号发送到LF接收器。
当驾驶员将EV移动到停放点或充电点且次级装置在距初级装置至少4m内到达时，LF接收器可检测从EV装置发射的LF信号。
然后，EV装置可以将用于定位的LF信号发送到SD，并且EVCC可以从SECC请求包括预先校准的原始数据的消息。SECC可以用包括从由SD感测的LF信号值获得的预校准原始数据的消息来响应EVCC。
然后，EV装置可以基于从SECC返回的LF信号值来动态地计算初级装置的位置。在本示例性实施方式中，通过使用LF信号值(例如，LF信号的最大值和LF信号的到达时间)移动EV，可以将次级装置对准到初级装置上，使得满足从初级装置的中心点或初级装置的顶部上或附近的两个特定参考点到次级装置的两个发射天线的两个距离相等的条件。
然后，如果次级装置在对准容差范围内的初级装置上方并且初级装置和次级装置处于良好对准状态，则EV可在车辆控制器的控制下停车。然后，EVCC可以请求SECC完成精确定位过程，并且SD可以通过发送指示LF接收器不再活动的消息而不再激活LF接收器来响应EVCC。
此外，下面将描述使用LF信号在上述精确定位过程中交换LF参数的处理。
首先，在基于LF的精确定位开始时，为了适当地比较由初级装置的接收天线检测的信号，可以通过通信在SECC与EVCC之间交换关于发送天线的位置的信息。
这里，EVCC可以向SECC发送包括具有预设参数的数据的精确定位建立请求消息。可以包括在EV的LF精确定位设置数据中的参数可以包括安装在EV中的辅助天线系统的发射器/接收器的数量、各个发射器/接收器的标识符、各个发射器/接收器的位置和方向、信号频率、脉冲序列顺序、脉冲封装内的各个脉冲之间的脉冲分离时间、每个单个脉冲的持续时间以及两个连续脉冲封装之间的封装分离时间。
此外，SECC可以响应于EVCC的精确定位建立请求消息而将精确定位建立响应消息发送到EVCC。可以包括在SECC的LF精确定位设置数据中的参数可以包括安装在基础设施的初级装置中的精确定位系统的发射器/接收器的数量、各个发射器/接收器的标识符、各个发射器/接收器的位置和方向、信号频率、脉冲序列顺序、脉冲封装内的各个脉冲之间的脉冲分离时间、每个单个脉冲的持续时间以及两个连续脉冲封装之间的封装分离时间。
上文所描述的发射器或接收器的位置可由发射器或接收器的坐标(x、y、z)表示，该坐标(x、y、z)是基于以毫米(mm)给出的初级装置相对于初级线圈的几何中心的坐标而给出的。发射器或接收器的方向可由给定测量方向的(x，y，z)单位向量表示，且所有三个值可在未应用方向的情况下设定为零(0)。信号频率可表示要由EV装置使用的信号的频率(Hz)。作为可选参数，脉冲序列次序可表示描述发射器或接收器作为一个脉冲包发射信号的次序的天线识别符的有序列表，且所述列表可界定按在EV发射器或接收器处有序的脉冲的次序收集的脉冲包。
在成功完成LF精确定位建立之后，可通过EVCC发送精确定位请求消息来发起EVCC和SECC之间的定位信息交换。关于定位过程是在进行中还是完成的信息可以在EVCC和SECC之间交换，并且此外，可以交换用于LF定位方案的特定参数。
特定参数可包括消息中包括的信号包的数量、每个信号包的包索引、每个发射器或接收器的标识符、每个发射器的有效各向同性辐射功率(EIRP)、以及在每个接收器处接收的脉冲或信号的发射器标识符和接收信号强度指示符(RSSI)值。表示发射LF信号的信号强度的EIRP值被用作发射组件，否则，相应的值可以被设置为零。RSSI值可包含所接收脉冲的经预处理RSSI值，并且RSSI值的次序可对应于EV在精确定位设置期间提供的传感器信号封装次序。
图3是用于描述根据本公开内容的示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计方法的应用环境的示图。
如图3所示，可通过EV 10或EVD与SD之间的WLAN和基于LF的P2PS信令来执行用于精确定位的距离估计方法。EVD 151的EVCC可通过无线LAN通信与SD的SECC共享天线相关信息和LF信号相关信息。EVD可包括连接到EVCC的第一通信装置102，并且该第一通信装置102可通过无线LAN通信信道连接到安装在停车区域Pa中的第二通信装置202。第二通信装置202可以连接到SD的SECC。
第一发射器T1和第二发射器T2可布置在EVD的次级装置151中，并且次级装置可具有电磁中心或几何中心Cb。
初级装置251可以包括在SD中，具有第一接收器R1和第二接收器R2，并且具有电磁中心或几何中心Ca。
同时，与固定在安装在地面上的初级装置251中的第一接收器R1和第二接收器R2不同，根据EV 10相对于两个接收器的位置的移动，安装在移动的EV 10上的EVD的次级装置151的第一发射器T1和第二发射器T2可具有各种布置。另外，当不具有关于初级装置的布置或初级装置的LF天线的信息时，可能不容易适当地执行用于在非对准状态下进行精确定位的LF信号处理。
因此，在本示例性实施方式中，提供了用于即使当安装在移动EV 10上的第一发射器T1和第二发射器T2的位置变化时，对环境具有容忍特性的精确定位的距离估计方法，该方法不需要关于初级装置的布置或初级装置的LF天线的信息。
图4A至图4D是用于描述根据本公开的示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计方法可应用于的初级装置的天线和次级装置的天线的布置结构的示图。
在本示例性实施方式中，LF天线(LFA)可以包括用于发射LF信号的LF发射天线或发射器，或者可以包括用于接收LF信号的LF接收天线或接收器。LF天线在发射LF信号时可作为发射器操作，且在接收LF信号时可作为接收器操作。
如图4A至图4D所示，在EV装置侧的至少三个LF天线可以被安装在包括接收线圈或者次级线圈的次级装置中。该至少三个LF天线可以作为辅助天线被安装在次级线圈周围。例如，当次级线圈具有在平面上具有四个边的形状时，至少三个LF天线可以被布置在次级线圈的各个边的中部的外侧，使得其中心的纵向方向平行于对应的LF天线所位于的各个边。
此外，在供应装置侧的至少三个LF天线可以被安装在包括发射线圈或者初级线圈的初级装置中。至少三个LF天线可以作为辅助天线安装在初级线圈周围。例如，当初级线圈具有在平面上具有四个边的形状时，至少三个LF天线可以被布置在初级线圈的各个边的中部的外侧，使得其中心的纵向方向平行于对应的LF天线所位于的各个边。
更具体地，如在图4A中所示的第一布置结构中，当三个接收器被布置在初级装置中时，第一接收器(即，LFA 1A)可与第二接收器(即，LFA 1B)对称地布置，并且第三接收器(即，LFA 1C)可布置在与穿过第一接收器(即，LFA 1A)和第二接收器(即，LFA 1B)的中心的直线正交的方向当中的与纸的表面平行并且指向纸的上侧的(-x)方向上。
类似地，当三个发射器被布置在次级装置中时，第一发射器(即，LFA2A)可以与第二发射器(即，LFA2B)对称地布置，并且第三发射器(即，LAF2C)可以布置在与穿过第一发射器(即，LFA2A)和第二发射器(即，LFA2B)的中心的直线正交的方向当中的与纸的表面平行并且指向纸的上侧的(-x)方向上。
此外，如在图4B中示出的第二布置结构中，在初级装置中，第一接收器(即，LFA1A)可与第二接收器(即，LFA 1B)对称地布置，并且第三接收器(即，LAF 1C)可布置在(-x)方向上。在次级装置中，第一发射器(即，LFA 2A)可与第二发射器(即，LFA 2B)对称地布置，并且第三发射器(即，LAF 2C)可布置在x方向上。x方向可与(-x)方向相反。
此外，如在图4C中所示的第三布置结构中，在初级装置中，第一接收器(即，LFA1A)可与第二接收器(即，LFA 1B)对称地布置，并且第三接收器(即，LAF 1C)可布置在x方向上。在次级装置中，第一发射器(即，LFA 2A)可与第二发射器(即，LFA 2B)对称地布置，并且第三发射器(即，LAF 2C)可布置在(-x)方向上。
此外，如在图4D中所示的第四布置结构中，在初级装置中，第一接收器(即，LFA1A)可与第二接收器(即，LFA 1B)对称地布置，并且第三接收器(即，LAF 1C)可沿x方向布置。在次级装置中，第一发射器(即，LFA 2A)可与第二发射器(即，LFA 2B)对称地布置，并且第三发射器(即，LAF 2C)可布置在x方向上。
这里，可以布置包括一个或多个发射器和一个或多个接收器的LF天线，使得在0度、90度、180度或270度的方向上形成每个磁场。
同时，在各种定位技术中，可以提及基于RSSI的方法作为可以用于EV WPT的基于LF信号的精确定位的代表性定位技术。
基于RSSI的距离估计可根据以下等式1来表示。
[等式1]
or/>
这里，d可表示距离，n可表示信号传播常数，Ar可表示每米的RSSI值，λ可表示无线电波的波长，c可表示无线电波的速度，f可表示无线电波的频率，并且L可表示传播路径损耗，即，通过从发送信号的强度中减去接收信号的强度而获得的值。
为了通过基于RSSI的方案识别3D坐标，需要识别至少三个信号。至少三个LF发射器可布置在接收线圈中，并且至少三个LF接收器可布置于所述发射线圈中。
同时，在本示例性实施方式中，可以使用EV装置的至少三个或更多个发射器中的两个发射器和初级装置的至少三个或更多个接收器中的两个接收器，并且可以通过使用LF信号估计次级装置的中心点相对于初级装置的中心点的距离和方向来执行精确定位。
图5A至图5D是用于描述在根据本公开的示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计方法可应用于的初级装置和第二装置的状态下执行的处理的示图。
如图5A至图5D所示，当初级装置和次级装置处于对准状态或半对准状态时，通过EV或EV装置、与其耦接的距离估计装置、车辆控制器或车辆计算装置可执行用于精确定位的距离估计方法。半对准状态可以包括如下状态：其中，组合了第一发射器T1和第二发射器T2的次级装置151的中心点Cb与组合了第一接收器R1和第二接收器R2的初级装置251的中心点Ca在容许范围内在一条线上对准。
首先，如图5A所示，在用于精确定位的距离估计方法中，信号可通过设置在车辆的次级装置151周围的第一发射器T1发送至两个接收器R1和R2。基于在两个接收器R1和R2处接收到的LF信号的接收时间的差，可以分别计算第一发射器T1与第一接收器R1之间的第一距离以及第一发射器T1与第二接收器R2之间的第二距离。
如图5B所示，在用于精确定位的距离估计方法中，以第二接收器R2作为圆心可形成半径为所计算的第一距离和第二距离之间的差(距离差)的一半的第一圆，并且可形成穿过第一接收器R1的中心并与第一圆相遇的第一切线。第二接收器R2可以是两个接收器中距离第一发射器T1相对较远的接收器。
如图5C所示，在用于精确定位的距离估计方法中，可在第一圆与第一切线相交的点和第一接收器R1的中心之间的第一切线分量上形成穿过第一发射器T1的中心的第一法线。第一法线在第一切线分量上可以具有第一起点。
如图5D所示，在用于精确定位的距离估计方法中，类似于第一发射器T1的情况，相对于第二发射器T2，以第一接收器R1为圆心，可以形成半径为与第二LF信号的信号差相对应的第二距离差的一半的第二圆，可形成穿过第二接收器R2的中心并与第二圆相交的第二切线，并且可在第二圆与第二切线相交的点和第二接收器R2的中心之间的第二切线分量上形成穿过第二发射器T2的中心的第二法线。第二法线在第二切线分量上可具有第二起点。
然后，当两个接收器的位置已知时，执行用于精确定位的距离估计方法的距离估计装置可以使用几何形状指定每条法线和每个圆相遇的坐标。
另外，由于两个发射器应该位于距两个起点相同的距离处，因此可以看出：以两个点为底的等腰三角形的顶点是发射器的位置。等腰三角形的顶点可沿着垂直于底边的中心的线段移动。因此，如果垂直于连接两个点的线段的中心绘制一条线，则发射器应该位于该线段上。
然后，假设已知第一发射器T1与第二发射器T2之间的距离，距离估计装置可以通过将第一起点与第一发射器T1之间的在第一法线上的距离配置为与第二起点与第二发射器T2之间的在第二法线上的距离相同来计算到第一发射器T1的距离。
根据本示例性实施方式，当第一法线和第二法线上的距离等于两个发射器之间的距离时，可以从两个发射器的坐标中确定组合两个发射器的次级装置151的中心的位置，并且可以计算到初级装置的中心点的距离。
图6和图7是示出了根据本公开的示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计方法可应用于的初级装置和次级装置未对准的状态的示图。
参考图6的(a)和(b)，EV装置的次级装置151可以位于初级装置251的左侧。此外，在第一时间，配备有次级装置151的EV的前侧可以定位成面向初级装置251所处的方向(见图6的(a))，并且在第二时间，可以定位成向远离初级装置251左侧远偏，使得初级装置251定位在EV的右侧(见图6的(b))。
参考图7的(a)和(b)，EV装置的次级装置151可以位于初级装置251的右侧。此外，配备有次级装置151的EV的前侧在第三时间可以被定位成向初级装置251的右侧远偏，使得初级装置251(见图7的(a))位于EV的左侧，并且在第四时间，可以被定位成面向初级装置251所处的方向(见图7的(b))。
如上所述，在根据本示范性实施方式的用于精确定位的距离估计方法中，即使当不存在关于初级装置251的天线布置结构的信息时，也可以利用LF信号有效地估计两个发射器中的每一个相对于两个接收器的距离和方向，并且因此，可以将次级装置151的中心Cb与初级装置251的中心Ca对准。
图8是示出应用于图6和图7的未对准状态的WPT精确定位的距离估计方法的流程图。
如图8所示，用于精确定位的距离估计方法可以通过EV或EVD执行，EV或EVD具有通过WLAN与SD的SECC连接的EVCC并且具有配备有第一发射器和第二发射器的次级装置。
在精确定位的距离估计方法中，首先，可以通过第一发射器将第一LF信号发送到SD的初级装置的第一接收器和第二接收器，并且可以基于由SECC接收的与第一LF信号相关的响应，在从SD上的参考点沿径向延伸的第一直线上定义第一发射器的位置。
此外，在精确定位的距离估计方法中，可以通过第二发射器向第一接收器和第二接收器发射第二LF信号，并且可以基于由SECC接收的与第二LF信号相关的响应，在从SD上的参考点沿径向延伸的第二直线上定义第二发射器的位置。
第一直线和第二直线中的每一个是在其一端具有起点的直线，并且从起点延伸的每一个可以形成为穿过初级装置的中心点。初级装置的中心点可以是安装在初级装置中的多个LF接收器之间的中心点或者初级装置的几何中心点。当然，在本公开中，初级装置的中心点不限于上述配置，并且可以是从至少一个LF接收器计算的任意位置或在初级装置上任意指定的特定位置。因此，初级装置的中心点可用作本示例性实施方式的距离估计方法的参考点，并且在这种意义上可称为“参考点”。
第一直线的起点可以是第一切线分量的中点，并且可以形成在与第一发射器的法线相交的点处。类似地，第二直线的起点可以是第二切线分量的中点，并且可以形成在与通过第二发射器的中心的第二法线相交的点处。下面将详细描述起点、切线分量和法线。
然后，EV或EVD可计算到达更靠近第一发射器和第二发射器的特定接收器的第一LF信号与第二LF信号之间的时间差(S83)。可通过将光速乘以第一LF信号与第二LF信号之间的距离差来将第一LF信号与第二LF信号之间的时间差转换为第一LF信号与第二LF信号之间的距离差。此处，EV或者EVD可以包括距离估计装置或者包括执行与距离估计装置相同功能的装置或者部件的车辆控制器。
然后，EV或者EVD可以对应于时间差或者通过基于上述时间差计算出的距离差，将穿过位于更靠近初级装置的特定发射器的中心的直线的起点朝向该特定发射器移动(S84)。
根据上述起点的移动，从两个发射器中的每个的中心到相应起点的距离可被设置为相同。相应的起点之一可以是移动上述距离差的起点。
然后，当更靠近初级装置的发射器是第一发射器时，EV或EVD可确定通过在第一直线上按照时间差使第一直线的第一起点向第一发射器移动而获得的第一a起点，并且确定第一发射器的位置，该第一发射器被定位成在第一直线上距第一a起点这样的距离处，该距离与在第二直线上的第二起点与第二发射器之间的距离相同(参考S85)。
另外，当更靠近初级装置的发射器是第二发射器时，EV或EVD可确定通过在第二直线上按照时间差使第二直线的第二起点向第二发射器移动而获得的第二a起点，并且确定第二发射器的位置，该第二发射器被定位成在第二直线上距离第二a起点这样的距离处，该距离与第一直线上的第一起点与第一发射器之间的距离相同(参考S85)。
然后，EV或者EV装置可以基于所确定的两个发射器的位置来估计次级装置的中心或者中心点相对于初级装置的中心或者中心点的距离和方向(S86)，并且可以基于此执行基于LF的精确定位。次级装置的中心或中心点可以是但不限于连接第一发射器的中心和第二发射器的中心的直线分量的中点。
根据本示例性实施方式，可以将设置在初级装置中的至少三个LF天线中的两个LF天线用作第一接收器和第二接收器，并且可以将设置在次级装置中的至少三个LF天线中的两个LF天线用作第一发射器和第二发射器。
这里，第一接收器和第二接收器可布置在穿过初级装置的中心点的直线上，布置在与初级装置的一侧平行的直线上，或者布置在任意位置中，而无需相对于初级装置的中心点以点对称或线对称的方式布置。此外，第一发射器和第二发射器还可以布置在穿过次级装置的中心点的直线上、布置在平行于次级装置的一侧的直线上、或者布置在任意位置中，而无需相对于次级装置的中心点以点对称或线对称的方式布置。
图9至图17是用于更详细地描述图8的WPT精确定位的距离估计方法的示例性示图。
在本示例性实施方式的用于精确定位的距离估计方法中，可以通过WLAN通信(诸如EVCC和SECC之间的WiFi通信)获得关于安装在EVSE的GA的主要设备(PD)或SD中的LF接收天线(Rx LFAs)的信息。关于Rx LFAs的信息可以包括安装在SD上的三个或更多个天线之中的两个天线的位置的信息，并且关于两个Rx LFAs的位置的信息可以通过通信在EVCC和SECC之间交换。
如图9所示，安装在EV或EVD的VA中的多个第一发射LF天线(Tx LFA)(在下文中，简称为“第一发射器”)当中的一个Tx LFA可将LF信号发射到安装在PD中的第一Rx LFA(在下文中，简称为“第一接收器”)和第二Rx LFA(在下文中，简称为“第二接收器”)。
这里，第一发射器可包括安装在EVD上的三个或更多个天线中的一个。安装在EVD上的至少一对三个或更多天线可以点对称或线对称的方式布置，但是本公开的三个或更多天线的布置不限于此，并且可包括布置在任意位置中的三个或更多发射天线。
另外，第一接收器和第二接收器可包括安装在SD上的三个或更多个天线中的两个。安装在SD上的三个或更多个天线中的至少一个天线可以以点对称或线对称的方式布置，但是本公开的三个或更多个天线的布置不限于此，并且可以包括布置在任意位置中的三个或更多个接收天线。
同时，为了便于图示和描述，将基于其中在初级装置和次级装置中的每个中仅布置两个天线的形式来描述本示例性实施方式。这里，每个天线可以是用于接收LF信号的专用接收器或用于发射LF信号的专用发射器。此外，每个天线可以被配置为在发射LF信号时作为LF发射器的至少一部分来操作，并且在接收LF信号时作为LF接收器的至少一部分来操作。在本示例性实施方式中，初级装置的两个天线中的每可以是接收器或者可以作为接收器操作，并且次级装置的两个天线中的每可以是发射器或者可以作为发射器操作。
在本示例性实施方式中，第一发射器T1的位置可表示为(x1，y1)，第二发射器T2的位置可表示为(x2，y2)，第一接收器R1的位置可表示为(a，b)，并且第二接收器R2的位置可表示为(c，d)。这里，与第一接收器R1的位置和第二接收器R2的位置相关的变量a、b、c和d可从制造商等获得。
由于第一接收器R1与第一发射器T1之间的第一距离不同于第二接收器R2与第一发射器T1之间的第二距离，所以在第一接收器R1和第二接收器R2处接收的信号可具有第一时间差Δt1。时间差Δt1的实例可如图10所示。
由于时间差对应于电磁波的传播时间相对于信号传输所经由的距离之间的差，所以可通过将时间差乘以光速来计算第一距离和第二距离之间的第一距离差r1。以第一接收器R1作为圆心，可以绘制以第一距离差的一半为半径的圆。
如图11所示，具有第一半径的第一圆可将具有相对远离第一发射器T1定位的第一发射器R1作为圆心形成。第一半径可对应于第一距离差r1的一半。即，第一圆的直径可对应于第一距离差。
如图12所示，可形成穿过位于相对靠近第一发射器T1的接收器(即，图12中的第二接收器R2)的中心并与第一圆相交的第一切线L1。第一切线L1与第一圆相交的第一圆上的第一点P1的位置可表示为(e，f)。第一切线L1可以是在穿过第二接收器R2的中心并与第一圆相交的两条切线之中更靠近EVD的线。
上述接收器或发射器的中心可以是天线的几何中心。然而，不限于此，它可以是配置在天线上的任意位置。
然后，可以定义第一法线L2，该第一法线L2是穿过第一发射器T1的中心并且作为法线与第一切线L1相遇的直线。第一法线L2与第一切线L1相遇的第二点P2可以是连接第一点P1与第二接收器R2的第一切线分量的中心点。第一法线L2可以是从第二点开始的直线。第二点P2的位置可以表示为(g，h)。
上述关系可由下面的等式2和等式3表示。
[等式2]
(e-a)2+(f-b)2＝r12
[等式3]
(e-a)(c-a)+(f-b)(d-b)＝r12
在等式2和等式3中，第一点的位置(e，f)表示第一点在第一切线L1上的坐标，r1表示第一距离差。
根据上述配置，可获得相对于连接第一发射器T1和第二点P2的第一法线L2的直线的等式。第一法线L2可具有第二点P2作为直线的起点，并且定义第一传送器T1可位于第一直线L2上的位置。第一法线L2可被称为“第一直线”。
与通过第二点P2和第二接收器R2的第一切线L1垂直的第一法线L2的直线的等式可被表示为下面的等式4。
[等式4]
第一发射器T1的位置可以是由等式4表示的直线的等式上的点。即，通过使用与以第二点P2为起点的第一切线L1垂直的第一法线L2的等式，可以获得从存在于第一法线L2上的点与第二点P2之间的距离。
如图13所示，可执行与第一发射器T1的程序相同的程序，使得可形成以第二发射器T2作为圆心的具有第二半径r2的第二圆，可形成与第二圆在第三点P3相遇并穿过第二接收器R2的第二切线L3，并且可形成垂直于第二切线L3的第二法线L4。
可以计算与第二切线L3垂直且与第二条切线L3上的第四点P4相交的第二法线L4的直线的方程。第四点P4可以是第二接收器R2与第三点P3之间的第二直线分量的中心点，并且第四点P4的位置可被表示为(k，l)。
相对于第二法线L4的直线的等式可表示为等式5。
[等式5]
第二发射器T2的位置可以是由等式5表示的直线的等式上的点。即，通过以第四点P4为起点使用与第二切线L2垂直的第二法线L4的方程，可获得存在于第二法线L4上的点与第四点P4之间的距离。
同时，为了同时求解每条法线的两个直线方程，即，为了获得天线布置结构的容许的用于精确定位的距离估计解，可以根据具有相对较短距离的发射器与起点之间的距离来调整剩余发射器与起点之间的距离。
如图14所示，可以基于从第一发射器T1到第二接收器R2的LF信号到达的第三时间和从第二发射器T2到第二接收器R2的LF信号到达的第四时间计算第二时间差Δt2。在图15中示出了第二时间差Δt2的一个示例。
第二接收器R2可以是更靠近第一发射器T1和第二发射器T2的接收器，但不限于此。
在这种情况下，从第一发射器T1和第二发射器T2发射的LF信号可以彼此同步。例如，第一发射器T1和第二发射器T2可以同时发射LF信号或者以预设时间差分别发射LF信号。关于从第一发射器T1和第二发射器T2发射的信号的发射时间之间的时间差的信息可被检测或存储在EVD中。
此外，因为上述第二时间差Δt2对应于电磁波传播信号传输所经过的距离的时间之差，所以可以通过将第二时间差乘以光速来计算第二距离差。
如图16所示，可通过使先前形成的第一切线L1沿着第一法线L2移动与第二距离差相对应的距离来形成虚拟切线L5。作为虚拟切线L5与第一法线L2之间的正交点的第五点P5的位置可以被配置为(m，n)。
第五点P5的坐标可以通过求解下面的等式6和等式7来获得。
[等式6]
[等式7]
(n-g)2+(m-h)2＝r32
在等式7中，r3可基于第二时间差表示第二距离差。
在本示例性实施方式中，虚拟切线L5是通过将第一切线L1在第一法线上平行地移动第二距离差r3来获得的，但是本公开不限于此。
即，虚拟切线L5可以根据在当前位置处的EV朝向SD的方向或姿势而变化，换言之，可以根据安装在EV上的T1和T2的相对位置变化而变化。虚拟切线L5可以对应于与具有小半径的圆相遇的切线的平行位移。
使用上述虚拟切线L5，可以确定用于使第一发射器T1与第五点P5之间的距离(以下称为“第二参考距离”)配置为与第二发射器T2与第四点P4之间的距离(以下称为“第一参考距离”)相同的第一发射器T1的位置。
即，由于第一发射器T1与第二发射器T2之间的距离的差被校正，所以可执行位置估计，以满足第二发射器T2与第一发射器T1位于距两个起点P4和P5相同距离处的条件。
使用第一参考距离和第二参考距离，即使当直线(法线)分量的起点的位置在以上计算的每条直线的等式中随时间改变时，也可以容易地计算第一发射器T1的坐标。
如图17所示，可通过以下等式8和等式9获得位于第一法线L2上且与第五点P5具有预定距离d3的任意点(即，第一传送器T1的位置(x1，y1))。
[等式8]
[等式9]
(x1-m)2+(y1-n)2＝d32
此外，可通过以下等式10和等式10获得位于第二法线L4上且与第四点P4具有预定距离d3的任意点(即，第二发射器T2的位置(x2，y2))。
[等式10]
[等式11]
(x1-m)2+(y1-n)2＝d32
这里，当第一发射器T1和第二发射器T2之间的距离是d2时，应该满足以下的等式12。
[等式12]
(x2-x1)2+(y1-y2)2＝d22
可获得满足等式8至12的x1、y1、x2和y2。
如上所述，根据本典型的实施方式，可以使用已知的第一接收器R1和第二接收器R2的坐标、以及上述计算出的第一发射器T1和第二发射器T2的坐标来计算接收板或安装在EV上的EV装置的次级装置的中心与发送板或供应装置的初级装置的中心之间的距离和角度。
此外，可以计算两条直线的起点的坐标之间的距离变成两个发射器之间的距离的点，并且由于所有位置都可以用坐标表示，所以可以容易地计算车辆的进入角和倾角。
由于作为根据本示例性实施方式的距离估计方法的先决条件，不需要对称地布置多个发射器或者对称地布置多个接收器的条件，因此即使当随机地布置多个接收器时，也能够确定安装在EV的次级装置上的多个发射器的位置，而与初级装置的接收器的位置无关，因此能够可靠地执行精确定位。
图18是用于描述根据本公开内容的另一示例性实施方式的用于WPT精确定位的距离估计装置的主要部件的示意性框图。
如图18所示，距离估计装置300可以是作为EVCC或SECC的一部分安装的装置、在EVCC或SECC内组合的装置、或执行与装置的那些对应的功能的功能单元，并且可包括至少一个处理器310和存储器320。此外，用于精确定位的距离估计装置300可以进一步包括输入接口330、输出接口340、以及存储装置350。此外，用于精确定位的距离估计装置300可包括通信接口360。通信接口360可以对应于用于网络接入的发送/接收设备。
处理器310可以执行存储在存储器320和/或存储设备350中的程序指令。处理器310可实施为至少一个中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)，或实施为能够执行根据本发明的方法的其他处理器。
存储器320可包括例如易失性存储器(诸如只读存储器(ROM))和非易失性存储器(诸如随机存取存储器(RAM))。存储器320可以加载存储在存储设备350中的程序指令并且将加载的程序指令提供给处理器310。
存储设备350是适于存储程序指令和数据的记录媒质，诸如，诸如硬盘、软盘和磁带的磁媒质、诸如致密盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用盘(DVD)的光学媒质、诸如软光盘的磁光媒质、或诸如闪速存储器的半导体存储器、可擦可编程ROM(EPROM)、或基于其制造的固态驱动器(SSD)。
存储设备350可以存储程序指令。程序指令可以包括用于实施根据本公开的用于WPT精确定位的距离估计方法的程序指令。程序指令可以被实施为使得处理器310在由处理器310执行时被加载到处理器310中的状态下执行以上参考图8所述的用于精确定位的距离估计过程。例如，程序指令可以包括用于LF信号发射的指令、用于LF信号相关响应接收的指令、用于时间差计算的指令、用于距离差计算的指令、用于形成圆的指令、用于形成切线的指令、用于中心点计算的指令、用于形成法线的指令、用于形成方程的指令、用于求解联立方程的指令、用于位置计算的指令、用于距离计算的指令、用于角度计算的指令等。
同时，输入接口330、输出接口340和通信接口360的功能或配置对于本公开所属领域的技术人员是显而易见的，因此省略其详细描述。
同时，已经在上述示例性实施方式中描述的用于精确定位的位置估计方法可以实现为计算机可读记录媒质上的计算机可读程序或代码。计算机可读记录媒质可包括其中存储可由计算机系统读取的数据的所有类型的存储装置。此外，计算机可读记录媒质可分布到通过网络连接的计算机系统，从而以分布的方式存储和执行计算机可读程序或代码。
计算机可读记录介质可包括专门被配置为存储和执行程序指令的硬件设备，诸如，ROM、RAM、以及闪存。程序指令可包括可由计算机使用解释器等执行的高级语言代码以及由编译器生成的机器代码。
以上已经在设备的背景下描述了本公开的一些方面，但是可以使用与其对应的方法来描述本公开的一些方面。这里，块或装置对应于方法的操作或方法的操作的特性。类似地，可使用与其对应的块或项目或与其对应的装置的特性来描述上文在方法的背景下描述的本发明的方面。该方法的操作中的一些或全部可例如通过(或使用)硬件设备(诸如微处理器、可编程计算机或电子电路)来执行。在一些实施方式中，该方法的至少一个最重要的操作可以由这样的装置执行。
在示例性实施方式中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)可用于执行在本文中描述的方法的一些或所有功能。在实施方式中，现场可编程门阵列(field-programmable gate array)可用微处理器来操作，以执行本文描述的方法之一。通常，该方法优选地由某个硬件设备执行。
虽然上面已经参照本公开的实施方式描述了本公开，但是本领域普通技术人员将理解，在不背离在所附权利要求中限定的本公开的技术构思和范围的情况下，可做出各种变化和修改。

Claims (20)

1.一种用于精确定位的位置估计方法，由电动车辆EV或EV装置执行，所述EV或所述EV装置具有EV通信控制器EVCC和次级装置，所述EV通信控制器通过网络与供应装置的供应设备通信控制器SECC连接，所述次级装置至少配备有第一发射器和第二发射器，所述位置估计方法包括：
将所述第一发射器的位置定义为在指向所述供应装置的初级装置的中心的第一直线上的一点；
将所述第二发射器的位置定义为在指向所述初级装置的中心的第二直线上的一点；
基于所述第一发射器的低频LF信号到达所述初级装置与所述第二发射器的低频信号到达所述初级装置的时间差，在所述第一直线或所述第二直线上补偿所述第一发射器与所述第二发射器之间的间隙；并且
通过所述补偿，计算所述第一发射器的位置和所述第二发射器的位置，使得从所述第一直线上的第一起点到所述第一发射器的第一距离变得等于从所述第二直线上的第二起点到所述第二发射器的第二距离。
2.根据权利要求1所述的位置估计方法，其中，在所述补偿中，使在定义所述第一发射器的位置时基于所述初级装置的第一接收器处与第二接收器处对所述第一发射器的第一LF信号的信号接收时间之间的时间差而确定的所述第一直线上的所述第一起点：在所述第一直线上移动通过将所述时间差乘以光速而获得的距离。
3.根据权利要求2所述的位置估计方法，其中，所述第二接收器被定位成比所述第一接收器更靠近所述第一发射器和所述第二发射器。
4.根据权利要求1所述的位置估计方法，其中，在所述补偿中，使在定义所述第二发射器的位置时基于所述初级装置的第一接收器处与第二接收器处对所述第二发射器的第二LF信号的信号接收时间之间的时间差而确定的所述第二直线上的所述第二起点：在所述第二直线上移动通过将所述时间差乘以光速而获得的距离。
5.根据权利要求4所述的位置估计方法，其中，所述第一接收器被定位成比所述第二接收器更靠近所述第一发射器和所述第二发射器。
6.根据权利要求1所述的位置估计方法，进一步包括：将使所述第一直线与所述第二直线之间的间隙等于所述第一发射器与所述第二发射器之间的距离的所述第一直线上的位置和所述第二直线上的位置分别确定为所述第一发射器的位置和所述第二发射器的位置。
7.根据权利要求6所述的位置估计方法，进一步包括：确定所述次级装置的中心相对于所述初级装置的中心的距离和方向，所述次级装置的中心是基于所述第一发射器的位置和所述第二发射器的位置而获得的。
8.根据权利要求1所述的位置估计方法，其中，定义所述第一发射器的位置包括：
计算在第一接收器处与第二接收器处对第一LF信号的接收时间之间的第一时间差；
以所述第二接收器为圆心，生成半径为通过将所述第一时间差乘以光速而获得的距离的一半的第一圆；
生成穿过所述第一接收器并且与所述第一圆相切的第一切线；并且
生成穿过所述第一接收器并且与所述第一切线正交的所述第一直线，
其中，所述第一发射器的位置位于以所述第一切线与所述第一直线相交的第二点为起点的所述第一直线上。
9.根据权利要求1所述的位置估计方法，其中，定义所述第二发射器的位置包括：
计算在第一接收器处与第二接收器处对第二LF信号的接收时间之间的第二时间差；
以所述第二接收器为圆心，生成半径为通过将所述第二时间差乘以光速而获得的距离的一半的第二圆；
生成穿过所述第一接收器并且与所述第二圆相切的第二切线；并且
生成穿过所述第一接收器并且与所述第二切线正交的所述第二直线，
其中，所述第二发射器的位置位于以所述第二切线与所述第二直线相交的第四点为起点的所述第二直线上。
10.一种用于精确定位的位置估计方法，由电动车辆EV或EV装置执行，所述EV或所述EV装置具有EV通信控制器EVCC和次级装置，所述EV通信控制器通过网络与供应装置的供应设备通信控制器SECC连接，所述次级装置至少配备有第一发射器和第二发射器，所述位置估计方法包括：
通过所述第一发射器将第一低频LF信号发送至所述供应装置的初级装置的第一接收器和第二接收器，并且基于从所述SECC接收的与所述第一LF信号相关的响应，在从所述供应装置的参考点沿径向方向延伸的第一直线上定义所述第一发射器的位置；
基于通过所述第二发射器将第二LF信发送至所述第一接收器和所述第二接收器，在从所述供应装置的所述参考点沿径向方向延伸的第二直线上定义所述第二发射器的位置；
计算所述第一LF信号与所述第二LF信号到达更靠近所述第一发射器和所述第二发射器的接收器之间的时间差；
响应于更靠近所述初级装置的发射器是所述第一发射器，确定通过在所述第一直线上将所述第一直线的第一起点朝向所述第一发射器移动根据所述时间差而获得的第一a起点；并且
将位于所述第一直线上的所述第一发射器的位置确定为这样的点：该点距所述第一a起点的距离与所述第二直线的第二起点和所述第二发射器之间的距离相同。
11.根据权利要求10所述的位置估计方法，进一步包括：
响应于更靠近所述初级装置的发射器是所述第二发射器，确定通过在所述第二直线上将所述第二直线的第二起点朝向所述第二发射器移动根据时间差而获得的第二a起点；并且
将位于所述第二直线上的所述第二发射器的位置确定为这样的点：该点距所述第二a起点的距离与所述第一直线的所述第一起点和所述第一发射器之间的距离相同。
12.根据权利要求10所述的位置估计方法，其中，定义所述第一发射器的位置包括：
计算在所述第一接收器处与所述第二接收器处对所述第一LF信号的接收时间之间的第一时间差；
以所述第二接收器为圆心，生成半径为通过将所述第一时间差乘以光速而获得的距离的一半的第一圆；
生成穿过所述第一接收器并且与所述第一圆相切的第一切线；并且
生成穿过所述第一接收器并且与所述第一切线正交的第一法线，其中，所述第一发射器的位置位于以所述第一切线与所述第一法线相交的第二点为起点的所述第一法线上。
13.根据权利要求10所述的位置估计方法，其中，定义所述第二发射器的位置包括：
计算在所述第一接收器处与所述第二接收器处对所述第二LF信号的接收时间之间的第二时间差；
以所述第二接收器为圆心，生成半径为通过将所述第二时间差乘以光速而获得的距离的一半的第二圆；
生成穿过所述第一接收器并且与所述第二圆相切的第二切线；并且
生成穿过所述第一接收器并且与所述第二切线正交的第二法线，其中，所述第二发射器的位置位于以所述第二切线与所述第二法线相交的第四点为起点的所述第二法线上。
14.根据权利要求10所述的位置估计方法，进一步包括：
将使第一法线与第二法线的间隙等于所述第一发射器与所述第二发射器之间的距离的所述第一法线上的位置和所述第二法线上的位置分别确定为所述第一发射器的位置和所述第二发射器的位置。
15.根据权利要求14所述的位置估计方法，进一步包括：
确定所述次级装置的中心相对于初级装置的中心的距离和方向，所述次级装置的中心是基于所述第一发射器的位置和所述第二发射器的位置而获得的。
16.一种用于精确定位的位置估计设备，由电动车辆EV或EV装置执行，所述EV或所述EV装置具有EV通信控制器EVCC和次级装置，所述EV通信控制器通过网络与供应装置的供应设备通信控制器SECC连接，所述次级装置至少配备有第一发射器和第二发射器，所述位置估计设备包括：
处理器；以及
存储器，存储所述处理器能够执行的指令，
其中，所述指令在由所述处理器执行时，使所述处理器执行：
将所述第一发射器的位置定义为在指向所述供应装置的初级装置的中心的第一直线上的一点；
将所述第二发射器的位置定义为在指向所述初级装置的中心的第二直线上的一点；
基于所述第一发射器的LF信号到达所述初级装置与所述第二发射器的LF信号到达所述初级装置的时间差，在所述第一直线或所述第二直线上补偿所述第一发射器与所述第二发射器之间的间隙；以及
通过所述补偿，计算所述第一发射器的位置和所述第二发射器的位置，使得从所述第一直线上的第一起点到所述第一发射器的第一距离变得等于从所述第二直线上的第二起点到所述第二发射器的第二距离。
17.根据权利要求16所述的位置估计设备，其中，所述指令使所述处理器执行：
在所述补偿中，使在定义所述第一发射器的位置时基于所述初级装置的第一接收器处与第二接收器处对所述第一发射器的第一LF信号的信号接收时间之间的时间差而确定的所述第一直线上的所述第一起点：在所述第一直线上移动将所述时间差乘以光速而获得的距离。
18.根据权利要求16所述的位置估计设备，其中，所述指令使所述处理器执行：
在所述补偿中，使在定义所述第二发射器的位置时基于所述初级装置的第一接收器处与第二接收器处对所述第二发射器的第二LF信号的信号接收时间之间的时间差而确定的所述第二直线上的所述第二起点：在所述第二直线上移动将所述时间差乘以光速而获得的距离。
19.根据权利要求16所述的位置估计设备，其中，所述指令使所述处理器执行：
在定义所述第一发射器的位置时，
计算在第一接收器处与第二接收器处对第一LF信号的接收时间之间的第一时间差；
以所述第二接收器为圆心，生成半径为通过将所述第一时间差乘以光速而获得的距离的一半的第一圆；
生成穿过所述第一接收器并且与所述第一圆相切的第一切线；并且
生成穿过所述第一接收器并且与所述第一切线正交的所述第一直线，
其中，所述第一发射器的位置位于以所述第一切线与所述第一直线相交的第二点为起点的所述第一直线上。
20.根据权利要求16所述的位置估计设备，其中，所述指令使所述处理器执行：
在定义所述第二发射器的位置时，
计算在第一接收器处与第二接收器处对第二LF信号的接收时间之间的第二时间差；
以所述第二接收器为圆心，生成半径为通过将所述第二时间差乘以光速而获得的距离的一半的第二圆；
生成穿过所述第一接收器并且与所述第二圆相切的第二切线；以及
生成穿过所述第一接收器并且与所述第二切线正交的所述第二直线，
其中，所述第二发射器的位置位于以所述第二切线与所述第二直线相交的第四点为起点的所述第二直线上。
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