CN117962647B - 移动式无线充电地端就位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了移动式无线充电地端就位方法，具有移动组件，并具有固定的移动路径，发射线圈、地端通信装置设置在所述移动组件上；在地端和车端通信确认后，移动组件位于移动路径的一端，并获取与车端通信装置之间的第一距离，随着车辆的移动，移动组件移至移动路径的另一端，获取与车端通信装置之间的第二距离，结合移动路径的长度、车辆移动的距离、车端通信装置距离地面的高度，结算出移动路径上正对车端通信装置的预计位置，并将移动组件移动至预计位置。通过上述方法，移动组件可以在车辆停放的过程中，就精准的就位，即停放到能够保证对齐的位置。这样车辆停放后，就可以马上开始无线充电，而不用在进行对齐操作。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电领域，特别是移动式无线充电地端就位方法。
背景技术
大功率无线充电作为电动汽车一种理想的供电方式，以其安全方便和自动化程度高等优势在近年来得到了快速的发展和广泛的应用。在无线充电时发射线圈与接收线圈需要尽量对准以获得最大的耦合系数，实现最大的能量传输效率。因此在电动汽车无线充电时，对司机停放车辆就提出了更高的要求。另一方面，为了保证二者对齐，还需要额外的装置来检测，现有技术对准一般采用发射功率和接收功率的差来判断是否对齐，这种方式误差较大，受环境影响也比较大。也有一些方案中，安装摄像头来进行对齐的辅助，但是这种方式中，摄像头的工作环境不易保证，且成本高。
发明内容
本发明提供一种移动式无线充电地端就位方法，通过发射端的移动，高效的完成对齐工作。
该方法中，具有移动组件，并具有固定的移动路径，发射线圈、地端通信装置设置在所述移动组件上；在地端和车端通信确认后，移动组件位于移动路径的一端，并获取与车端通信装置之间的第一距离，随着车辆的移动，移动组件移至移动路径的另一端，获取与车端通信装置之间的第二距离，结合移动路径的长度、车辆移动的距离、车端通信装置距离地面的高度，结算出移动路径上正对车端通信装置的预计位置，并将移动组件移动至预计位置。
优选的，所述预计位置的计算方法为解下面的式1和式2，得出移动路径的另一端与预计位置之间的距离；
式1：(L1A0)2-C2=(b+lB1)2+(LA-a)2；
式2：(L2A1)2-C2=a2+b2；
其中，LA是移动路径的长度，b是车辆移动后与预计位置之间的垂直距离。
优选的，移动组件移动至预计位置后，再获取与车端通信装置之间的第三距离，并验证预计位置的准确性。
优选的，所述准确性的验证方法为验证下面式3是否成立，成立则为位置准确，反之为位置不准确；
式3：(L2A1)2-C2={[(L3X1)2-C2]1/2+lB2±ΔD1}2+a2
其中，lB2是移动组件移动至预计位置的过程中车辆移动的距离；ΔD1是偏差值。
优选的，移动组件移动至预计位置后，获取与车端通信装置之间的第三距离；移动组件停止在预计位置，经过第一时间后，获取与车端通信装置之间的第四距离；所述第一时间为0.1秒-10秒；通过第三距离和第四距离验证预计位置的准确性。
优选的，所述准确性的验证方法为验证下面式4是否成立，成立则为位置准确，反之为位置不准确；
式4：[(L3X1)2-C2]1/2-[(L4X1)2-C2]1/2=lB3±ΔD2
其中，lB3是第一时间内车辆移动的距离；ΔD2是偏差值。
优选的，在验证式4时，若出现[(L3X1)2-C2]1/2-[(L4X1)2-C2]1/2＜lB3-ΔD2，则说明预计位置存在偏差距离，通过下面式5和式6得到该偏差距离具体数值，并使移动组件按照偏差距离向单一方向移动至修正位置；
式5：2·(lB3)·[(L3X1)2-C2]·cosθ=(lB3)2+[(L3X1)2-C2]2-[(L4X1)2-C2]2
式6：ΔX=[(L3X1)2-C2]1/2·sinθ
其中，θ是偏移角度。
优选的，移动组件移动至修正位置后，获取与车端通信装置之间的第五距离；
并验证是否满足下面的式7或式8；
满足式7时，在说明修正位置准确；
满足式8时，使移动组件按两倍的偏差距离向反方向移动；
式7：[(L4X1)2-C2-ΔX2]1/2=[(L5X2)2-C2]1/2+lB4±ΔD3；
式8：[(L4X1)2-C2-ΔX2]1/2=[(L5X2)2-C2-(2ΔX)2]1/2+lB4±ΔD4；
其中，ΔD3和ΔD4是偏差值。优选的，当获取与车端通信装置之间的距离与车端通信装置距离地面的高度一致时，判断为车辆停放到充电位置。
通过上述方法，移动组件可以在车辆停放的过程中，就精准的就位，即停放到能够保证对齐的位置。这样车辆停放后，就可以马上开始无线充电，而不用在进行对齐操作。
附图说明
图1为车辆从B0位置移动到了B1位置过程中的示意图。
图2为车辆从B1位置移动到了B2位置过程中的示意图。
图3为车辆从B2位置移动到了B3位置过程中的示意图。
图4为车辆从B3位置移动到了B4位置过程中获取偏差距离的一种实施方式示意图。
图5为车辆从B3位置移动到了B4位置过程中获取偏差距离的另一种实施方式示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明公开一种移动式无线充电地端就位方法，可以使移动组件快速就位，更高效快捷的完成发射线圈和接收线圈对齐的工作。
相比传统无线充电，本发明中采用了移动式无线充电地端，简称移动式地端，顾名思义，地端的部分部件是可以移动的。我们将这个可以移动的部分统称为移动组件，该移动组件具有固定的移动路径。一般是在停车位的宽度方向，沿直线移动。至少将发射线圈、地端通信装置设置在所述移动组件上。
待充电车辆向充电停车位移动过程中，移动组件会同步向对齐位置移动，以保证车辆停放好就能实现对齐。本申请就是要解决，如何判断对齐的位置在哪，从而高效的使移动组件就位。
本申请的方案主要是在车辆进入车位，即将停到位的时刻运行，此时认为车辆几乎为垂直进入，地端设备与停车动作同步移动，不断修正，快速到达可充电位置，即车端地端对齐。
本发明需要车端和地端通信，因此具有地端通信装置和车端通信装置；地端通信装置在移动组件上，并且与发射线圈的位置关系是固定的；车端通信装置安装在车辆上，一般是在接收线圈附近，二者位置关系也是固定的。在实际应用中，用到的参数都是通过地端通信装置和车端通信装置传输的，因此验证对齐时可以验证这两个通信装置是否对齐，基于上述它们分别与发射线圈或接收线圈的位置关系固定，因此可以反应两个线圈是否对齐。在优选的实施例中，地端通信装置位于发射线圈中心处，车端通信装置位于接收线圈中心处。
当待充电车辆准备停泊到某车位进行无线充电时，主要经历以下阶段：地面端与车端建立通信→交换充电信息并进行兼容性检查→车辆停泊在地面端正上方的一定范围内（或表达为地面端移动到车端的正下方一定范围）→完成进一步的兼容性检查→开始充电。
当地端和车端建立起稳定通信后：双方交换充电信息并进行兼容性检查，确认相互匹配；车端与地端将在此通信中明确即将发送信息内容的校验是什么，用于当多个车辆同时停靠在多个相邻车位时，地端在收到多个信号时可以明确哪个信号是所匹配的待充电车辆，例如，车端可以告诉地端，车辆发送的信息中前8位为唯一的校验码“********”；通信时还需要明确车端通信装置与地端通信装置的安装高度。
因为地端本身的高度较低，为了方便计算和说明，我们默认地端通信装置的安装高度为0。车端通信装置的安装高度为C，二者之间的高度差也是C。因为在后续的计算中，需要用到向地面的投影，将地端通信装置的安装高度为0，也方便后续的计算。在实际的安装中，地端通信装置的安装高度不一定为0，但因该高度值较小，因此忽略不计。如果为了严谨计算，可以将投影面设置在地端通信装置所在平面，车端通信装置的安装高度为C取车端通信装置与在地端通信装置的差值即可。
在地端和车端通信确认后，移动组件移至移动路径的一端A0，并获取与车端通信装置之间的第一距离L1A0，随着车辆的移动，移动组件移至移动路径的另一端A1，获取与车端通信装置之间的第二距离L2A1。
上述的第一距离和第二第距离优选的使用RSSI法获得，即地端和车端通信，地端通信装置根据接收到的信号强度（Received Signal Strength Indication ，RSSI）或时间差计算得到了的距离，并将此距离传递给车辆控制器，或车端根据地端发送的信号直接算出距离，两种均可以。下面还会出现第三距离、第四距离、第五距离，均可以使用该方法。
结合移动路径的长度、车辆移动的距离、车端通信装置距离地面的高度C，结算出移动路径上正对车端通信装置的预计位置X1，并将移动组件移动至预计位置X1。
集合下图1，移动组件从移动路径的一端A0移动到移动路径的另一端A1这段时间中，车辆从B0位置移动到了B1位置，其移动的距离为lB1。当车辆在B0时，获取到第一距离L1A0，我们知道车端通信装置具有一个安装高度，因此该第一距离L1A0是斜线距离，因此我们将其向地面投影，得到第一投影距离l1t，类似的，也能得到第二投影距离l2t，也就是第二距离向地面的投影。为了便于区分，我们把实际测量到的距离用大写的“L”作为标识，在附图中以虚线示出，投影距离使用小写“l”标识，附图中为实线。
在下图中，预计位置X1是为了方便理解标出的，实际中，移动组件还并不能确定该位置，因此通过下面的式1和式2来获取具体位置。
式1：(L1A0)2-C2=(b+lB1)2+(LA-a)2
式2：(L2A1)2-C2=a2+b2
LA是移动路径的长度，b是车辆移动后与预计位置X1之间的垂直距离，式中，仅a和b两个未知数，通过上述两个公式即可求出具体数据。
知晓a的取值即可以明确预计位置X1的具体位置。此时移动组件就会向预计位置X1移动。在这段时间内，车辆从B1位置移动到了B2位置（图2），其移动的距离为lB2。此时我们可以获取移动到预计位置X1的通信装置与车端通信装置之间的第三距离L3X1，可以用来验证预计位置X1的准确性。
具体是通过下面式3，如果满足式3的等式则认为预计位置X1是准确的否则为不准确（如果得到不准确的结论，应对方法下文会说明）。
式3：(L2A1)2-C2={[(L3X1)2-C2]1/2+lB2±ΔD1}2+a2
其中ΔD1是偏差值,他的取值是一个范围，因此式3根据不同的偏差值可能存在多种具体的展开，只要满足其中一组均为位置准确。在实际计算时，我们可以通过式3得到ΔD1的值，反过来验证式3是否成立，验证该ΔD1的值是否满足误差要求，满足则说明式3成立，则判断X1是准确的。
在式3成立时，或者说ΔD1的值满足要求时，认为移动组件在预计位置X1是准确的，随着车辆移动，在预计位置X1处的发射线圈，最终会与车辆上的接收线圈对齐，或者至少是在无线充电工作允许的偏差范围内。
除了使用上述式3进行验证外，还有一种更精确的验证方法，该方法使用同样的手段得到第三距离L3X1，随后，移动组件停止在预计位置X1，经过第一时间后，如图3所示，车辆从B2移动到了B3，获取与车端通信装置之间的第四距离L4X1，该第一时间为0.1秒-10秒。优选的，第一时间的取值与得到第三距离L3X1时，移动组件移动至预计位置X1所花费的时间相当。该时间一般都会小于1秒，因为车辆在停放过程中，本身也不会花费很长的时间。
在得到第三距离L3X1和第四距离L4X1后，通过验证式4是否成立，来判断预计位置X1的准确性。
式4：[(L3X1)2-C2]1/2-[(L4X1)2-C2]1/2=lB3±ΔD2
其中，lB3是第一时间内车辆移动的距离；ΔD2是偏差值。这里ΔD2和上面的ΔD1可以是相同的取值。与上面类似，也可以验证式中ΔD2的取值是否在允许范围内。
在验证式4时，若出现[(L3X1)2-C2]1/2-[(L4X1)2-C2]1/2＜lB3-ΔD2，则说明预计位置X1存在偏差距离ΔX。
或者说通过对式4的变化，验证ΔD2＜lB3-[(L3X1)2-C2]1/2+[(L4X1)2-C2]1/2时，说明预计位置X1存在偏差距离ΔX。这种验证方法，可以随着车辆的移动随时进行验证。
在上述介绍验证预计位置X1是否准确的说明中，如果得到不准确的结论，此时只要知道偏差距离ΔX那么就可以使移动组件按照该偏差距离移动，即可对存在偏差的预计位置X1进行修正，我们将修正后的位置称为修正位置X2。
具体的获得偏差距离ΔX的方法是通过下面式5和式6的计算。
式5：2·(lB3)·[(L3X1)2-C2]·cosθ=(lB3)2+[(L3X1)2-C2]2-[(L4X1)2-C2]2
式6：ΔX=[(L3X1)2-C2]1/2·sinθ
其中，θ是偏移角度，也就是修正位置X2与车端通信装置之间的连线，与预计位置X1与车端通信装置之间的连线，这两个连线之间的夹角，也可以表述为这两个连线向地面做投影后，两个投影线之间的夹角。
结合下图来看，式5和式6中的未知数是θ和ΔX，我们主要想得到的是偏差距离ΔX，而偏移角度即使存在一些误差，也不会对修正位置X2的确定造成重大的影响。
接下来参见图4，该图是按照偏差距离ΔX进行修正的示意，图中偏差距离ΔX展现出的长度，是为了方便观看的突出展示，因此忽略比例关系。
得到偏差距离ΔX后，移动组件就可以按照偏差距离ΔX的值调整位置，在实际的应用中，具体向左还是向右移动可以能会造成不同的结果，可能会使本来就偏差的距离变的更大。因此实际中，移动组件按照偏差距离ΔX向单一方向移动，之后再进行一次验证，如果准确则停留，不准确则向反方向移动2倍的偏差距离ΔX。
这次验证的方法是，移动组件移动至修正位置X2后，获取与车端通信装置之间的第五距离L5X2，此时车辆从B3移动到了B4,参见图4，车辆此时移动的距离是lb4，该距离无论是否向地面投影，数值都是固定的。在得到第五距离L5X2后，结合第四距离L4X1，在满足下面式7时，说明移动组件移动的方向准确，可以完成后续的无线充电工作。
式7：[(L4X1)2-C2]1/2-[(L5X2)2-C2]1/2=lB4±ΔD3
这里ΔD3与上面的ΔD2、ΔD1都是偏差值，式7也可以通过验证ΔD3是否满足要求来确定移动组件移动的方向是否准确。
如果不满足式7或验证ΔD3不满足要求，则说明移动方向有误，需要向反方向移动2倍的偏移距离ΔX。
在一些实施例中，还通过验证式8，来确定是否向反方向移动2倍的偏移距离ΔX。该验证一般是接续在式7不成立的前提下。
式8：[(L4X1)2-C2-ΔX2]1/2=[(L5X2)2-C2-(2ΔX)2]1/2+lB4±ΔD4；ΔD4是偏差值。这里可以参见图5，可以看出，移动到的修正位置X2实际上方向有误，真实正确的位置应该是在X2’处，距离相差了2ΔX（两倍ΔX的距离）。经过验证，如果满足式8，则可以使移动组件向反方向移动两倍ΔX的距离。
简单来说，图4和图5分别示意了移动组件不同移动方向的结果，图4示出的是移动方向正确，所呈现的结果，可以通过式7验证。图5则是移动方向错误，所呈现的结果，其通过式8进一步加强验证，是否要反向移动二倍距离。图4和图5所呈现的结果，并没有前后的顺序要求，式7和式8也不一定具有顺序上的要求，这两个公式有各自的验证内容。
如果存在偏差仍然较大，则认为当前预计位置X1有误，例如是受地形，距离等环境因素影响，导致定位计算误差较大，地端可随车辆的移动进一步移动，依据上述的移动方法和公式再次计算前预计位置X1并向其靠近。
上述式1到式8所经历的验证过程，可以在车辆停车过程中循环出现，以提供更精准的位置。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种移动式无线充电地端就位方法，其特征在于，
具有移动组件，并具有固定的移动路径，发射线圈、地端通信装置设置在所述移动组件上；
在地端和车端通信确认后，移动组件位于移动路径的一端A0，并获取与车端通信装置之间的第一距离L1A0，随着车辆的移动，移动组件移至移动路径的另一端A1，获取与车端通信装置之间的第二距离L2A1，
结合移动路径的长度、车辆移动的距离、车端通信装置距离地面的高度C，计算出移动路径上正对车端通信装置的预计位置X1，并将移动组件移动至预计位置X1；
所述预计位置X1的计算方法为解下面的式1和式2，得出移动路径的另一端A1与预计位置X1之间的距离a；
式1：(L1A0)2-C2=(b+lB1)2+(LA-a)2；
式2：(L2A1)2-C2=a2+b2；
其中，LA是移动路径的长度，b是车辆移动后与预计位置X1之间的垂直距离；lB1是移动组件从移动路径的一端A0移动到移动路径的另一端A1这段时间中，车辆移动的距离。
2.根据权利要求1所述的移动式无线充电地端就位方法，其特征在于，
移动组件移动至预计位置X1后，再获取与车端通信装置之间的第三距离L3X1，并验证预计位置X1的准确性。
3.根据权利要求2所述的移动式无线充电地端就位方法，其特征在于，
所述准确性的验证方法为验证下面式3是否成立，成立则为位置准确，反之为位置不准确；
式3：(L2A1)2-C2={[(L3X1)2-C2]1/2+lB2±ΔD1}2+a2；
其中，lB2是移动组件移动至预计位置X1的过程中车辆移动的距离；ΔD1是偏差值。
4.根据权利要求1所述的移动式无线充电地端就位方法，其特征在于，
移动组件移动至预计位置X1后，获取与车端通信装置之间的第三距离L3X1；
移动组件停止在预计位置X1，经过第一时间后，获取与车端通信装置之间的第四距离L4X1；所述第一时间为0.1秒-10秒；
通过第三距离L3X1和第四距离L4X1验证预计位置X1的准确性。
5.根据权利要求4所述的移动式无线充电地端就位方法，其特征在于，
所述准确性的验证方法为验证下面式4是否成立，成立则为位置准确，反之为位置不准确；
式4：[(L3X1)2-C2]1/2-[(L4X1)2-C2]1/2=lB3±ΔD2；
其中，lB3是第一时间内车辆移动的距离；ΔD2是偏差值。
6.根据权利要求5所述的移动式无线充电地端就位方法，其特征在于，
在验证式4时，若出现[(L3X1)2-C2]1/2-[(L4X1)2-C2]1/2＜lB3-ΔD2，则说明预计位置X1存在偏差距离ΔX，通过下面式5和式6得到该偏差距离ΔX具体数值，并使移动组件按照偏差距离ΔX向单一方向移动至修正位置X2；
式5：2·(lB3)·[(L3X1)2-C2]1/2·cosθ=(lB3)2+(L3X1)2-C2-(L4X1)2+C2；
式6：ΔX=[(L3X1)2-C2]1/2·sinθ；
其中，θ是偏移角度。
7.根据权利要求6所述的移动式无线充电地端就位方法，其特征在于，
移动组件移动至修正位置X2后，获取与车端通信装置之间的第五距离L5X2；
并验证是否满足下面的式7或式8；
满足式7时，在说明修正位置X2准确；
满足式8时，使移动组件按两倍的偏差距离ΔX向反方向移动；
式7：[(L4X1)2-C2-ΔX2]1/2=[(L5X2)2-C2]1/2+lB4±ΔD3；
式8：[(L4X1)2-C2-ΔX2]1/2=[(L5X2)2-C2-(2ΔX)2]1/2+lB4±ΔD4；
其中，ΔD3和ΔD4是偏差值；lB4是移动组件移动至修正位置X2后，车辆此时移动的距离。
8.根据权利要求1-7任一项所述的移动式无线充电地端就位方法，其特征在于，
当获取与车端通信装置之间的距离与车端通信装置距离地面的高度C一致时，判断为车辆停放到充电位置。
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| CN116923147A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-10-24 | 合肥有感科技有限责任公司 | 无线充电车辆引导定位方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117962647A (zh) | 2024-05-03 |
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