KR20160068611A - 차량을 무선 충전 조립체와 정렬시키기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

차량을 무선 충전 조립체와 정렬시키기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 방법은, 1차코일이 설치된 무선 충전 조립체를 포함하는 1차코일이 설치된 무선 충전 조립체를 포함하는 1대용 주차장에서 주차 동작중에 차량 내의 운전자 눈의 위치를 판단하는 단계, 상기 운전자 눈의 판단된 위치에 건거한 위치에서 차량의 내부면에 영상을 투사하여 운전자가 차량을 무선 충전 조립체와 정렬시키는 것을 도와주는 단계, 차량으로부터 상기 1대용 주차장의 후방 지역에 위치한 참조 물체 쪽으로 신호를 전송하여 상기 참조 물체의 표면으로부터 반사되는 상기 전송된 신호에 의해 생기는 에코 신호를 차량에서 검출하는 단계, 및 차량이 무선 충전 조립체와 만족스럽게 정렬되었다는 것을 나타내는 정렬 확인 신호를 차량에서 무선 충전 조립체로부터 듣는 단계를 포함한다.

Description

차량을 무선 충전 조립체와 정렬시키기 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ALIGNING A VEHICLE WITH A WIRELESS CHARGING ASSEMBLY}
본 발명은 무선 충전형 전기 또는 하이브리드 전기 자동차에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 차량을 무선 충전 조립체와 정렬시키는 것에 관한 것이다.
근래 전기 자동차(EV) 및 하이브리드 전기 자동차(HEV)와 관련된 기술이 급속도로 발전하고 있다. 전기 자동차 및 하이브리드 전기 자동차는 적어도 일부는 전기에 의해 구동되며, 이들 차량은 자주 전기를 모아서 저장하거나, 다시 말해서 차량 외의 전원에 의해 충전된다. 이런 것으로서 전기 자동차 및 하이브리드 전기 자동차를 충전하는 다양한 방법들이 탐구되었다. 구체적으로 무선 충전 또는 유도 충전 기술들이 많은 연구의 주제였다.
유선 충전과는 달리 무선 충전은 충전 구성부품들의 접촉 및 노출을 제한함으로써 충전 구성부품의 내구성 및 수명을 향상시키며, 위험할 수 있는 와이어 및 접속 계면을 은폐함으로써 안전성을 향상시키고, 다양한 방법으로 (예를 들어, 1대용 주차장이나 도로 등에 매립된 휴대용 충전 패드로서) 충전소를 충족시킬 수 있게 하여 다용도성을 향상시킨다. 이를 위해, 무선 충전은 본 발명의 경우에서처럼 전자기장에 의존하여 충전소(예를 들어, 무선 충전 조립체)와 스마트폰, 랩탑 또는 전기 자동차 같은 전기 장치 사이에 에너지를 전달한다. 에너지는 무선 충전 조립체와 전기 장치 사이에 형성된 유도 결합을 통해 전송된다. 전형적으로 무선 충전 조립체 내의 유도 코일(예를 들어, 1차 코일)은 많은 경우 송전망으로부터 제공되는 전기를 이용하여 교류 전자기장을 생성한다. 그리고 전기 장치 내의 유도코일(예를 들어, 2차 코일)은 생성된 전자기장으로부터 전력을 수신하여 이를 그 배터리를 충전하기 위한 전류로 다시 변환할 수 있다. 그 결과, 1차 및 2차 유도 코일이 결합되어 변압기를 형성하므로, 전자기 유도를 통하여 두 개의 코일 사이에 에너지가 전달될 수 있다.
특히, 성공적인 무선 에너지 전달의 주요소는 일반적으로 무선 충전 조립체와 전기 장치가 서로 적절한 근처 내에 있어야 한다는 것이다. 즉 본 경우에 있어서 차량이 효과적으로 충전되기 위해서는 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차에 설치된 2차 코일이 무선 충전 조립체의 1차 코일과 만족스럽게 정렬되어야 한다. 공명 유도 결합 같은 최근의 방법들은 충전 조립체와 전기 장치가 서로 더 멀리 이격될 수 있게 하지만, 이런 기술들을 이용할 때에 에너지 전달 효율이 저하될 수 있다. 일반적으로 말해서, 1차 및 2차 코일이 더 멀리 이격되므로 에너지 손실이 증가하고 충전 효율이 감소한다.
현재 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차에 설치된 수신 코일과 무선 충전 조립체의 적절한 정렬은 무선자동식별(radio-frequency identification, RFID) 기술을 이용하여 도움을 받을 수 있다. 그러나 이런 기술은 광범위한 사용에는 너무 고비용이 될 수 있다. 또한 무선 충전기로부터 전송된 자기 핑(magnetic ping) 같은 보다 저렴한 기술들이 적절한 정렬을 도울 수 있지만, 이들 기술들은 효율적이지 못할 수 있다.
본 발명은 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차의 운전자를 무선 충전 조립체가 위치하는 1대용 주차장으로 안내하여 차량의 유도 코일이 충전 조립체와 결합할 수 있게 하는 기술을 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따른 방법은, 1차코일이 설치된 무선 충전 조립체를 포함하는 1대용 주차장에서 주차 동작 중에 차량 내의 운전자 눈의 위치를 판단하는 단계; 상기 판단된 운전자 눈의 위치에 근거한 위치에서 차량의 내부면상에 영상을 투사하여 운전자가 차량을 상기 무선 충전 조립체와 정렬시키는 것을 도와주는 단계; 차량으로부터 상기 1대용 주차장의 후방 지점에 위치한 참조 물체 쪽으로 신호를 전송하여 상기 참조 물체의 표면으로부터 반사되는 상기 전송된 신호에 의해 생기는 에코 신호를 차량에서 검출하는 단계; 상기 검출된 에코 신호에 근거하여 하나 이상의 계산을 수행하여 상기 무선 충전 조립체에 대한 차량의 정렬 상태를 결정하는 단계; 및 차량이 상기 무선 충전 조립체와 만족스럽게 정렬되었다는 것을 나타내는 정렬 확인 신호를 차량에서 상기 무선 충전 조립체로부터 듣는 단계를 포함한다.
상기 검출된 에코 신호에 근거하여 상기 하나 이상의 계산을 수행하는 단계는, 상기 검출된 에코 신호의 진폭 및 상기 검출된 에코 신호에 의해 생긴 전압 중의 하나 이상을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 계산된 진폭을 상기 전송된 신호에 대한 각도 편차량이 0도인 에코 신호의 진폭과 비교하거나 또는 상기 계산된 전압을 각도 편차량이 0도인 에코 신호에 의해 생긴 전압과 비교하는 단계; 및 상기 계산된 진폭과 각도 편차량이 0도인 에코 신호의 진폭 사이의 차이 또는 상기 계산된 전압과 각도 편차량이 0도인 에코 신호에 의해 생긴 전압 사이의 차이가 소정 범위 내에 있는지를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차량의 정렬 상태는 상기 참조 물체의 표면에 대한 차량의 종축선의 각도와 관련될 수 있다.
상기 방법은 상기 차량의 정렬 상태를 나타내는 피드백을 운전자에게 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 운전자에 대한 피드백은 소리 및 시각적 표식 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 영상을 운전자의 시야 내에 위치하도록 차량의 윈드쉴드상에 투사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 투사된 영상은 상기 참조 물체와 시각적으로 대응하도록 구성될 수 있다.
상기 투사된 영상은 상기 운전자 눈의 판단된 위치와 상기 참조 물체상에 배치된 목표물과 방향이 일치하도록 구성될 수 있다.
상기 방법은 차량의 하나 이상의 거울의 각도를 결정하는 단계; 및 상기 하나 이상의 거울의 결정된 각도에 근거하여 운전자 눈의 위치를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 거울은 차량의 사이드 미러를 포함할 수 있다.
상기 방법은 차량에서 상기 무선 충전 조립체로부터 상기 정렬 신호를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 수신된 정렬 확인 신호에 따라서 차량의 무선 통신 채널을 이용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 정렬 확인 신호를 수신한 후에 차량에서 상기 무선 충전 조립체로부터 무선으로 전기를 받는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 정렬 확인 신호는 상기 무선 충전 조립체에 의해 전달된 자기 핑을 포함할 수 있다.
상기 방법은 차량 내의 초음파 센서로부터 상기 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 신호는 초음파 신호다.
상기 차량은 2차코일이 설치된 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차이며, 상기 2차코일은 상기 무선 충전 조립체의 1차코일로부터 무선 전하를 받을 수 있다.
상기 참조 물체는 간판이며, 상기 참조 물체의 표면은 상기 1대용 주차장의 전방 지역과 대향할 수 있다.
또한 본 발명의 실시형태에 따른 시스템은, 1대용 주차장의 후방 지역에 위치하는 참조 물체; 운전자 눈의 판단된 위치에 근거한 위치에서 차량의 내부면에 영상을 투사하여 운전자가 주차 동작중에 차량을 1차코일이 설치되어 상기 1대용 주차장에 포함된 무선 충전 조립체와 정렬시키는 것을 도와주는 차량내의 헤드업 표시부(HUD); 초음파 신호를 상기 참조 물체쪽으로 전송하여 상기 참조 물체의 표면으로부터 반사되는 상기 전송된 신호에 의해 생기는 에코 신호를 차량에서 검출하는 차량내의 초음파 센서; 및 i) 차량의 하나 이상의 거울의 각도에 근거하여 운전자 눈의 위치를 판단하고, ii) 상기 검출된 에코 신호에 근거하여 하나 이상의 계산을 수행하여 상기 무선 충전 조립체에 대한 차량의 정렬 상태를 결정하고, iii) 차량이 상기 무선 충전 조립체와 만족스럽게 정렬된 것을 나타내는 무선 충전 조립체로부터의 정렬 확인 신호를 검출하도록 구성된 차량내의 컨트롤러를 포함한다.
또한 본 발명의 실시형태에 따르면, 1대용 주차장의 후방 지역에 위치하는 참조 물체, 운전자 눈의 판단된 위치에 근거한 위치에서 차량의 내부면에 영상을 투사하여 운전자가 주차 동작중에 차량을 1차코일이 설치되어 상기 1대용 주차장에 포함된 무선 충전 조립체와 정렬시키는 것을 도와주는 차량내의 헤드업 표시부(HUD), 및 초음파 신호를 상기 참조 물체쪽으로 전송하여 상기 참조 물체의 표면으로부터 반사되는 상기 전송된 신호에 의해 생기는 에코 신호를 차량에서 검출하는 차량내의 초음파 센서를 포함하는 시스템용 프로그램 명령을 포함하는 비일시성(non-transitory) 컴퓨터 가독 매체는, 차량의 하나 이상의 거울의 각도에 근거하여 운전자 눈의 위치를 판단하는 프로그램 명령; 상기 검출된 에코 신호에 근거하여 하나 이상의 계산을 수행하여 상기 무선 충전 조립체에 대한 차량의 정렬 상태를 결정하는 프로그램 명령; 및 차량이 상기 무선 충전 조립체와 만족스럽게 정렬되었다는 것을 나타내는 상기 무선 충전 조립체로부터의 정렬 확인 신호를 검출하는 프로그램 명령을 포함한다.
본 발명의 기술은 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차의 유도 코일을 저렴한 방식으로 충전 조립체의 코일과 효과적으로 정렬시킨다.
본 발명의 실시형태는 첨부 도면과 함께 하는 이후의 설명을 참조하면 보다 양호하게 이해될 수 있는데, 첨부 도면에서 유사 참조 부호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 지시한다.
도 1은 참조 물체의 예시적 개략도를 도시한다.
도 2는 제 1 정렬 방법의 예시적 개략도를 도시한다.
도 3은 제 2 정렬 방법의 예시적 개략도를 도시한다.
도 4는 시각적 정렬을 수행하는 것의 예시적 개략도를 도시한다.
도 5는 초음파 정렬을 수행하는 것의 예시적 개략도를 도시한다.
도 6은 정렬 확인 신호를 수신하는 것의 예시적 개략도를 도시한다.
도 7은 차량을 무선 충전 조립체와 정렬시키는 것의 예시적 단순 과정을 도시한다.
도 8은 영상 기반 거울 정렬 방법의 예시도를 도시한다.
앞에서 언급한 도면들은 반드시 실제 축척은 아니며 본 발명의 기본 원리를 예시하는 다양한 바람직한 특징부들의 어느 정도 간략한 표현을 나타낸다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어 특정 치수, 배향, 위치 및 형상을 포함하는 본 발명의 특정 설계 특징부들은 특정의 원하는 응용 및 사용 환경에 의해 어느 정도 결정될 것이다.
여기서 사용하는 용어는 단지 특정 실시형태를 설명하기 위한 것으로서, 본 발명을 한정하려는 것은 아니다. 여기서 사용하는 바와 같은 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥에서 달리 분명하게 지시하지 않는 한 복수 형태도 포함하는 것이다. 또한 "포함하다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는 본 명세서에서는 정해진 특징, 정수, 단계, 가동, 요소 및/또는 구성부품의 존재를 규정하는 것으로서 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 가동, 요소, 구성부품 및/또는 그 그룹의 존재나 추가를 배제하지 않는 것이라는 것이 이해될 것이다. 여기서 사용하는 바와 같은 "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 관련 목록 항목의 어느 것이라도 그리고 모든 조합을 포함한다. "결합된"이라는 용어는 구성부품들이 서로 직접 연결되던지 또는 하나 이상의 중개 구성부품을 통하여 간접적으로 연결되는 두 개의 구성부품 사이의 물리적 관계를 나타낸다.
여기서 사용하는 바와 같은 "차량(vehicle)" 또는 "차량의" 또는 그 외의 유사한 용어는 일반적으로 스포츠 유틸리티 차량(SUV), 버스, 트럭, 다양한 상용 차랑을 포함한 승용차 같은 엔진 차량, 다양한 보트 및 선박을 포함한 배, 항공기 등을 포함하며, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 수소 연료 차량 및 그 외의 다른 연료 차량(예를 들어 석유 이외의 자원에서 유래된 연료)을 포함한다고 이해된다. 여기서 언급하는 바와 같은 전기 자동차(EV)는 그 이동능력의 일부로서 충전가능 에너지 저장 장치(예를 들어, 하나 이상의 충전용 전기화학전지 또는 그 외의 유형의 배터리)에서 나오는 전력을 포함한다. 전기 자동차는 자동차에 한정되지 않고 오토바이, 카트, 스쿠터 등을 포함할 수 있다. 또한 하이브리드 자동차는 두 개 이상의 동력원, 예를 들어 가솔린 기반의 동력 및 전기 기반의 동력을 모두 갖는 차량이다 (예를 들어, 하이브리드 전기 자동차(HEV)).
무선 충전, 무선 전력 전달 등은 전기장, 자기장과 관련된 임의 형태의 에너지를 전달하는 것 또는 다른 방법으로서 물리적 도전체의 사용 없이 송출기로부터 수신기측으로 전달하는 것을 의미할 수 있다(예를 들어, 전력은 자유 공간을 통하여 전달될 수 있다). 제 1 (예를 들어, "1차") 코일로부터 무선장(예를 들어, 자기장) 속으로 출력된 전력은 제 2 (예를 들어, "2차" 또는 "수신") 코일에 의해 수신 또는 포획되어 전력 전달을 이룰 수 있다.
부가적으로, 하기의 방법 또는 그 관점 중의 하나 이상은 적어도 하나의 컨트롤러에 의해 실행될 수 있다. "컨트롤러"라는 용어는 메모리 및 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 의미할 수 있다. 이 메모리는 프로그램 명령을 저장하도록 구성되며, 프로세서는 프로그램 명령을 시행하여 아래에 더 설명하는 하나 이상의 프로세스를 수행하도록 구성된다. 또한 하기의 방법들은 제어부를 포함하는 장치에 의해 실행될 수 있다고 이해되며, 따라서 이 장치는 차량을 무선 충전 조립체와 정렬시키는데 도움이 되는데 적합하다고 기술적으로 알려져 있다.
또한 본 발명의 컨트롤러는 프로세서, 컨트롤러 등에 의해 실행되는 실행가능 프로그램 명령을 갖고 있는 컴퓨터 가독 매체상의 비일시성(non-transitory) 컴퓨터 가독 매체로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 가독 매체의 예로서는 ROM, RAM, 컴팩트 디스크(CD)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 플래시 드라이브, 스마트 카드, 및 광학 데이터 저장 장치가 포함되지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 컴퓨터 가독 기록 매체는 또한 텔레마틱 서버(telematics server) 또는 컨트롤러 에어리어 네트워크(CAN)에 의해 분배 방식으로 저장 및 실행되도록 네트워크 결합 컴퓨터 시스템에서 분배될 수 있다.
이제 본 발명의 실시형태들을 참조하면, 본 발명의 기술은 차량을 무선 충전 시스템(예를 들어, 무선 충전 조립체)과 정렬시키기 위해 물리학과 기하학의 저렴한 조합을 이용한다. 구체적으로 말하자면, 차량 내의 운전자 눈의 위치를 주차 행동 중에 판단할 수 있다. 주차 행동으로는 1차 코일이 설치된 무선 충전 조립체를 포함하는 1대용 주차장(parking spot)에 주차하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 운전자 눈의 판단된 위치에 근거한 위치에서 차량의 내부면에 영상을 투사할 수 있다. 투사된 영상은 운전자가 1대용 주차장에서 차량을 무선 충전 조립체와 정렬시키는 것을 도와줄 수 있다. 또한 차량으로부터 1대용 주차장의 후방 지역에 위치하는 참조 물체 쪽으로 신호를 전송할 수 있으며, 참조 물체의 표면에서 반사된 전송 신호에 의해 야기된 에코 신호를 차량에서 검출할 수 있다. 에코 신호를 검출하였을 때, 무선 충전 조립체에 대한 차량의 정렬 상태를 결정하기 위해 에코 신호에 근거한 계산을 수행할 수 있다. 한편, 무선 충전 조립체로부터의 정렬 확인 신호를 차량에서 들을 수 있는데, 이 정렬 확인 신호는 차량이 무선 충전 조립체와 만족스럽게 정렬되었다는 것을 나타낸다.
도 1은 참조 물체의 예시적 개략도를 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 1대용 주차장(100)은 무선 충전 조립체(110)를 포함한다. 1대용 주차장(100)은 예를 들어 주차장, 차고 등의 1대용 주차장 같이 차량이 주차할 수 있는 임의의 지역을 나타낼 수 있다. 무선 충전 조립체(110)는 전자기장을 생성하기 위해, 결국 근처의 차량을 무선 충전하기 위해 전기를 사용하는 유도 코일(예를 들어, 1차 코일)을 구현할 수 있다. 무선 충전 조립체(110)는 지방 배전 센터(예를 들어, 송전망), 또는 임의의 다른 적절한 에너지원에 연결되어 그로부터 전류를 수신할 수 있다. 무선 충전 조립체(110)는 1대용 주차장(100)에 위치하여 예를 들어 차량이 놓여진 지면 속이나 아래에 매립된 휴대용 충전 패드에서 적절한 방식으로 충전을 실시할 수 있다. 구체적으로 말하면, 차량(예를 들어, 전기 자동체 또는 하이브리드 전기 자동차)이 무선 충전 조립체(110)에 충분히 가깝게 구동 및/또는 주차될 수 있도록 위치하여 충전을 실시할 수 있으므로, 차량이 충전 조립체(110)로부터 전송된 전기를 무선으로 수신할 수 있다.
예를 들어, 무접전 충전 조립체(110)는 지방 배전센터에 연결된 휴대용 충전 패드로서 구현될 수 있으므로, 차량은 충전 패드 위로 구동 및/또는 주차될 수 있다. 다른 예로서, 무선 충전 조립체(110)는 지중에(예를 들어, 어느 정도 지하에 또는 완전히 지하에) 매립되어 지방 배전 센터에 연결될 수 있으므로, 차량은 무선 충전 조립체(110)가 매립된 지면 지역 위로 구동 및/또는 주차될 수 있다. 양 경우에, 또는 다른 임의의 적절한 경우에, 차량은 무선 충전 조립체(110)에 충분히 가깝게 구동 및/또는 주차될 수 있으므로, 차량에 설치된 2차 코일(즉, 수신 코일)은 충전 조립체(110)의 1차 코일과 정렬될 수 있다.
참조 물체(120)는 1대용 주차장(100)의 후방 지역 또는 그 주위에 위치할 수 있다. 즉, 참조 물체(120)는 1대용 주차장(100)에 들어갈 때 1대용 주차장(100)의 전방 지역 및 차량과 실질적으로 대면하도록 위치할 수 있다. 참조 물체(120)는 전면 및 후면을 갖는 도 1에 도시한 바와 같은 간판형 물체가 될 수 있다. 다른 방법으로서, 참조 물체(120)는 1대용 주차장(100)에 들어갈 때 차량과 실질적으로 대면하는 표면을 갖는 벽, 기둥 또는 그 외의 다른 물체가 될 수 있다. 아래에 더 자세하게 설명한 바와 같이, 참조 물체(120)는 무선 충전 조립체(110)와 차량의 정렬 상태를 결정하기 위해 차량으로부터 전송된 신호(예를 들어, 초음파 신호)에 대한 목표 부위를 나타낼 수 있다.
참조 물체(120)는 무선 충전 조립체(110)의 위치를 운전자에게 나타내도록 배치될 수 있다. 이를 위해 목표물(125)이 참조 물체(120) 상에 배치되어(예를 들어, 도색, 인쇄 등) 운전자에 대한 기하학적 정렬 목표 지역으로서 제공될 수 있다. 목표물(125)은 차량 및 무선 충전 조립체 공차의 형상과 일치하는 형상을 가질 수 있다. 나중에 더 상세히 설명하는 바와 같이, 운전자는 차량의 내부면에 투사된 영상을 목표물(125)과 정렬시키도록 1대용 주차장(100)에 들어가면서 차량을 조종하여 차량을 무선 충전 조립체(110)와 정렬시킬 수 있다.
도 2는 제 1 정렬 방법의 예시적 개략도를 도시한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 운전자는 목표물(125)이 배치된 참조 물체(120)를 이용하여 1대용 주차장(100) 내의 차량을 무선 충전 조립체(110)와 시각적으로 정렬시킬 수 있다. 여기서 운전자 눈(140)의 위치는 다양한 기술을 이용하여 판단할 수 있다. 예를 들어 운전자가 차량 내의 하나 이상의 거울(예를 들어, 사이드 미러, 후방 미러 등)을 설치한 각도를 결정하고, 그 하나 이상의 거울의 각도에 근거하여 운전자 눈(140)의 위치를 계산할 수 있다. 거울의 일관된 위치 결정을 보장하기 위해 하나 이상의 거울을 운전자가 수동으로 조정하거나 자동으로 조정할 수 있다(예를 들이, 자동 거울 조정 시스템을 이용).
추가적으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 거울(810)(예를 들어, 사이드 미러 또는 후방 미러)은 운전자가 거울을 조정하는 것을 돕기 위해 표시부(820)를 구비할 수 있다. 표시부(820)는 거울(810) 상에 조명으로 비추어지거나 영구적으로 표시될 수 있다. 비제한적인 예로서, 표시부(820)는 일측 또는 양측 사이드 미러(810)의 내측 가장자리를 따라서 형성된 점선으로 구성될 수 있다. 또한 본 예에서, 바닥의 전방을 향하는 후방 윈도우 케이스상에 점이 배치되어 운전자가 사이드 미러(810)를 조정하여 점이 (운전자의 투시로부터) 점선 내에 나타내도록 하고, 거울(810)의 각도를 일정한 방식으로 설정할 수 있다. 그 결과 운전자 눈(140)의 위치를 정확히 판단할 수 있다. 도 8에 도시한 바와 같이 본 예는 단지 실물 설명을 위한 것으로서 본 발명을 제한하는 것으로 취급되어서는 안 된다는 것을 알아야 한다. 오히려 다른 적절한 거울 조정 보조 장치를 사용할 수 있다.
도 2에 더 도시한 바와 같이, 헤드업 표시부(HUD)(130)는 주차 동작중에 차량의 내부면에 영상(135)을 투사하여 운전자가 차량을 무선 충전 조립체와 정렬시키는 것을 도와줄 수 있다. 헤드업 표시부(130)는 예를 들어 발광다이오드(LED) 어레이를 포함하는 표준 헤드업 표시부가 될 수 있다. 헤드업 표시부(130)는 예를 들어 차량의 대시보드(150)에 장착될 수 있다. 헤드업 표시부(130)는 영상(135)을 운전자의 시야내에 위치하도록(예를 들어, 윈드쉴드상에) 투사할 수 있다. 영상(135)은 점, 조준선 등 같은 임의의 적절한 표시부로 구성될 수 있다. 투사된 영상(135)의 위치 결정은 운전자의 눈(140)의 판단된 위치에 근거하여 결정할 수 있는데, 이는 앞에서 언급한 기술들을 이용하여 결정할 수 있다. 즉 헤드업 표시부(130)가 영상(135)을 투사하는 위치는 운전자 눈(140)의 판단된 위치에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 운전자 눈(140)의 위치가 통상시보다 차량의 중심에 근접하다고 판단되었을 경우, 영상(135)은 마찬가지로 차량의 중심에 더 근접한 위치의 윈드쉴드상에 투사될 수 있다. 또한 투사된 영상(135)의 위치 결정은 예를 들어 차량의 유도 코일(예를 들어, 이차코일)의 고정 위치 및 운전자 시트로부터의 공지된 치수 편차량 외에도 참조 물체(120)의 위치 및 치수 같은 추가의 인자에 따라서 더 영향받을 수 있다.
조작상 운전자는 투사된 영상(135)이 참조 물체(120) 상의 기하학적 목표물(125)과 최적으로 정렬되도록 차량을 조작할 수 있다. 이는 투사된 영상(135)이 참조 물체(120), 구체적으로 목표물(125)과 시각적으로 대응하도록 구성되어 있기 때문에 가능하다. 즉 투사된 영상(135)은 운전자 눈(140)의 판단된 위치와 참조 물체(120)상에 배치된 목표물(125)과 방향이 일치하도록 구성되어 있다. 따라서 1대용 주차장(100)에 들어갈 때, 운전자는 영상(135)이 (운전자의 시점으로부터) 목표물(125) 내에 나타나도록 차량을 제어할 수 있다.
특히, 도 2는 운전자가 차량을 광학적으로 무선 충전 조립체(110)와 정렬시키는 것을 도와주는 제 1 정렬방법을 명시한다. 그러나 광학적 정렬방법만으로는 차량이 구동되고 있지 않고/않거나 1대용 주차장(100)에 대하여 일정 각도로 주차되었다는 것을 반드시 보장하는 것이 아닐 수 있다. 따라서, 1차 (즉, 광학적) 정렬방법과 함께, 이하에 더 자세하게 설명하는 바와 같이 신호 전송을 이용하는 도 3에 명시된 제 2 정렬방법을 이용할 수 있다.
여기서, 도 4는 시각적 정렬을 수행하는 것(즉, 제 1 정렬방법)의 예시적 개략도를 도시하는 반면, 도 5는 초음파 정렬을 수행하는 것(즉, 제 2 정렬방법)의 예시적 개략도를 도시한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 운전자의 시선은 차량으로부터 참조 물체(120) 쪽으로 향하며, 전술한 광학적 정렬법을 이용할 수 있다. 한편 도 5에 도시한 바와 같이, 차량은 신호를 참조 물체(120) 쪽으로 전송하여 참조 물체(120)의 표면으로부터 반사되는 전송된 신호로부터 생긴 에코 신호를 검출할 수 있다. 이하에 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이 무선 충전 조립체에 대한 차량의 정렬 상태를 결정하기 위해, 상기 검출된 에코 신호에 근거하여 하나 이상의 계산을 수행할 수 있다. 특히, 도 2 및 도 4에 명시된 1차 광학적 정렬방법을 도 3 및 도 5에 명시한 2차 신호 기반 정렬방법과 동시에 이용함으로써, 차량이 1대용 주차장(100) 내에 정확한 방향으로 배치되어 무선 충전 조립체(110)와 적절히 정렬되는 것을 보장하기 위한 비용면에서 효과적인 해결책을 제공할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 이 도면은 제 2 정렬방법의 예시적 개략도를 도시한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 차량은 신호(320a)를 참조 물체(120) 쪽으로 전송하여 참조 물체(120)의 표면으로부터 반사되는 전송된 신호에 의해 생긴 에코 신호(320b)를 검출할 수 있다. 신호(320a, 320b)는 차량 내의 센서 장치(310)(트랜스듀서를 포함)를 이용하여 각각 전송 및 수신될 수 있다. 예를 들어, 센서 장치(310)는 차량의 전방부에 설치된 초음파 센서가 될 수 있고, 따라서 신호(320)는 초음파 신호가 될 수 있다. 그러나 본 발명을 위하여 센서(310)는 초음파 센서에 한정되지는 않는다. 오히려 차량 내에 설치될 수 있고 신호를 참조 물체(120) 쪽으로 전송하기에 적합하며 참조 물체(120)의 표면으로부터 반사되는 에코 신호를 검출하는데 적합한 어떤 센서 장치라도 이용할 수 있다.
검출된 에코 신호(320b)에 근거하여 하나 이상의 계산을 수행하여 무선 충전 조립체(110)에 대한 차량의 정렬 상태를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로 검출된 에코 신호(320b)에 근거하여 하나 이상의 계산을 수행하면 참조 물체(120)의 존재, 참조 물체(120)로부터 차량까지의 거리, 참조 물체(120)의 표면에 대한 챠량의 각도 등을 포함한 다양한 차량 정렬 지표를 결정할 수 있다.
상기 정렬 지표를 결정하기 위해 검출된 에코 신호(320b)의 진폭 및/또는 검출된 에코 신호(320b)에 의해 생긴 전압을 계산할 수 있다. 또한 센서(310)의 음향축에 평행한 가상 에코 신호(즉 전송된 신호(320a)에 대한 각도 편차량이 0도인 에코 신호)의 진폭 및/또는 전압을 계산한 다음에 검출된 에코 신호(320b)의 미리 계산된 진폭 및/또는 전압과 비교할 수 있다. 신호(320b)의 계산된 진폭과 각도 편차가 0도인 에코 신호의 진폭의 차이 또는 계산된 전압과 각도 편차가 0도인 에코 신호에 의해 생긴 전압의 차이가 소정의 범위 내에 있는 경우, 차량이 1대용 주차장(100) 내에 적절한 방향으로 배치되어 무선 충전 조립체(110)와 충분히 정렬되었음을 결정할 수 있다. 또한 차량으로부터 참조 물체(120)까지의 거리는 검출된 에코 신호(320b)에 근거하여 계산할 수 있으며, 그 거리가 소정의 범위 내에 있는지를 결정할 수 있다.
실시예로서, 참조 물체(120)가 센서 장치(310)의 음향축을 따라서 위치하는 경우(θ = 0°), 전송되는 비임 패턴에 의해 진폭이 감소되지 않은 에코 신호(320b)가 생성될 것이며, 마찬가지로 에코 신호(320b)에 의해 (예를 들어, 센서 장치(310) 내의) 수신 트랜스듀서가 생성하게 될 전압은 감소하지 않을 것이다. 이와 대조적으로, 참조 물체(120)가 센서 장치(310)의 음향축에 대하여 15도의 편차량으로 어긋나 있는 경우, 센서(310)로부터의 음파 펄스는 비임 패턴 때문에 3 dB만큼 줄어들 것이며, 이로 인해 결과로서의 에코 신호(320b)의 크기가 3 dB만큼 감소될 것이다. 에코 신호(320b)가 (센서 장치(310) 내의) 수신기에 도달할 때, 그 결과로 생성된 전압은 센서(310)의 음향축을 따라서 수신되었을 경우에 동일 크기의 에코 신호가 생성하게 되었을 전압과 비교하여 3 dB만큼 감소될 것이다. 따라서 수신 감도에서 3 dB 감소에 추가하여 에코 신호 레벨이 3 dB 감소하면 참조 물체(120)가 센서 장치(310)의 음향축에 대하여 15도의 편차량으로 벗어나 있을 때 에코 신호(320b)에 의해 생성된 전압이 총 6 dB 감소하게 된다 (즉, 참조 물체(120)가 음향축에 직접 위치하는 경우와 대조적이다).
또한 검출된 에코 신호(320b)에 근거하여 차량의 정렬 상태를 나타내는 피드백이 운전자에게 제공될 수 있다. 즉, (예를 들어, 충전 과정을 개시하기 위해) 운전자가 1대용 주차장(100) 내에서 차량을 무선 충전 조립체(110) 쪽으로 조작함에 따라서, 참조 물체(120)의 표면에 대한 차량의 종축선의 각도가 만족스러울 때 (예를 들어, 에코 신호(320b)의 계산된 진폭 및/또는 전압과 각도 편차량이 0도인 가상 에코 신호의 진폭 및/또는 전압 사이의 차이가 소정 범위 내에 있을 때), 차량은 운전자에게 피드백을 제공하여 운전자에게 현재 정렬 상태를 알려줄 수 있다. 반대로 제공된 피드백은 운전자에게 차량이 만족스럽게 정렬되어 있지 않음을 알려줄 수 있다. 운전자에 대한 피드백은 하나 이상의 소리, 시각적 표식 등을 포함할 수 있다.
도 6은 정렬 확인 신호를 수신하는 것의 예시적 개략도를 도시한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 차량의 2차 코일이 무선 충전 조립체(110)의 1차 코일과 만족스럽게 정렬되어 있으며, 따라서 무선 충전 조립체(110)와 차량 사이에 유도 결합이 형성된다. 보다 구체적으로 무선 충전 조립체(110)의 1차코일과 차량의 2차코일 사이에 유도 결합이 형성된다.
무선 충전 조립체(110)는 차량이 충전 조립체(110)와 만족스럽게 정렬되었을 때 정렬 확인 신호를 전송할 수 있다. 따라서 차량이 주차되고 충전 과정이 개시될 수 있다는 것을 운전자에게 나타내기 위해 차량은 무선 충전 조립체로부터 정렬 확인 신호를 (능동적으로 또는 수동적으로) 들을 수 있다. 정렬 확인 신호는 무선 충전기 코일의 짧고 저전력의 자기 활성으로서 (예를 들어, 자기 핑(magnetic ping)) 전송될 수 있다. 차량은 무선 통신 채널의 이용을 통해 정렬 확인 신호의 수신을 나타낼 수 있다. 물론 정렬 확인 신호를 수신한 후, 차량에서 무선 충전 조립체로부터 전기가 무선으로 수신될 수 있다 (즉, 차량이 충전될 수 있다). 반대로 무선 충전 조립체(110)는 단독으로 차량의 2차코일의 결합을 검출할 수 있다.
도 7은 차량을 무선 충전 조립체와 정렬시키기 위한 예시적 간략 과정을 도시한다. 이 과정(700)은 단계(705)에서 시작하여 단계(710)로 진행하는데, 이 단계에서는 위에서 보다 상세하게 설명한 바와 같이 차량이 무선 충전 조립체와 정렬될 수 있다.
단계(710)에서, 운전자는 차량의 하나 이상의 거울(810)(예를 들어, 사이드 미러)을 조정할 수 있으며, 이 조정은 단계(715)에서 거울(810)이 충분히 정렬될 때까지 계속될 수 있다. 하나 이상의 거울(810)이 충분히 정렬된 경우, 단계(720)에서 무선 통신이 차량 내에서 이루어질 수 있다. 그리고 단계(725)에서 차량이 주차 공간(100) 속으로 조작될 수 있다.
단계(730)에서 시작하여 정렬 보조 과정이 개시된다. 단계(730)에서는 투사된 영상(135)이 (운전자의 시점으로부터) 참조 물체(120)상의 목표물(125) 내에 나타나는지를 결정한다. 그리고 단계(735)에서 (예를 들어, 검출된 에코 신호(320b)에 근거한) 초음파 측정치가 소정 범위 내에 있는지를 결정한다.
투사된 영상(135)이 (운전자의 시점으로부터) 참조 물체(120)의 목표물(125) 내에 나타나고, (예를 들어 검출된 에코 신호(320b)에 근거한) 초음파 측정치가 소정 범위 내에 있는 경우, 과정(700)은 단계(740)로 진행하고, 이 단계에서는 무선 충전 조립체(110)에 의해 자기 핑이 방출된다. 차량과 충전 조립체(110) 사이에 통신이 이루어져 있기 때문에 자기 핑은 주기적일 수 있다. 그 결과, 예비 정렬 상태를 운전자에게 나타낼 수 있다. 단계(745)에서 차량에 의해 자기 핑이 결정된 것이 결정된 경우, 단계(750)에서 차량은 무선 충전 조립체(110)와의 정렬을 확인하고 차량이 충전 조립체(110)와 만족스럽게 정렬된 것을 운전자에게 나타낼 수 있다. 그렇지 않다면, 차량이 아직도 무선 충전 조립체(110)와 만족스럽게 정렬되지 않았으므로 단계(725, 730, 735, 740, 745)가 반복될 수 있다(즉, 1차코일과 2차코일의 적절한 정렬이 이루어질 때까지 반복될 수 있다).
과정(700)은 단계(755)에서 종료한다. 과정(700)의 단계들을 수행하는 기술 외에 보조 과정 및 파라미터도 앞에서 상세히 설명되어 있다.
도 7에 도시한 단계들은 단지 설명을 위한 예일 뿐이며 필요에 따라서 특정의 다른 단계들이 포함되거나 배제될 수 있음을 알아야 한다. 또한 단계들의 특정 순서가 도시되어 있지만, 이 순서는 단지 예시적인 것이며 여기서의 실시형태의 범위를 이탈하지 않는 범위에서 단계들의 적절한 정렬을 이용할 수 있다.
따라서, 무선 충전 시스템 정렬을 결정하기 위해 자기적 확인과 함께 신호 기반 측정과 동시에 기하학적 및 물리적 측정을 이용하는 기술들을 여기서 설명한다. 여기서 개시하는 기술들은 차량에 대한 작고 저렴한 수정만을 필요로 하는데, 영상(135)을 투사하기 위한 헤드업 표시부(130) 및 초음파 센서 장치(310)가 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차에 쉽게 적용할 수 있는 단순하고 저렴한 구성부품이기 때문이다.
예를 들어 참조 물체, 헤드업 표시부, 초음파 센서 및 컨트롤러를 이용하여 차량을 무선 충전 조립체와 정렬하는 예시적 실시형태를 도시하고 설명하였지만, 여기서의 실시형태의 정신 및 범위 내에서 다양한 다른 개조 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 실시형태는 여기서 주로 초음파 센서와 관련하여 도시하고 설명하였다. 그러나 본 실시형태는 보다 넓은 의미에서 제한되는 것이 아니라 실제로는 다른 유형의 센서/수신기와 함께 사용될 수 있는 것이다. 게다가 본 실시형태는 여기서 주로 간판 형태의 물체 형태의 참조 물체와 관련하여 도시하고 설명하였다. 그러나 본 실시형태는 보다 넓은 의미에서 제한되는 것이 아니며, 여기서 간판 형태의 참조 물체를 단지 예시의 목적으로 묘사하였으며 개시된 실시형태를 제한하는 것으로 취급해서는 안 된다.
상기 설명은 본 발명의 실시형태에 관한 것이다. 그러나 전술한 실시형태의 이점의 일부 또는 전부를 갖는 다른 변형 및 수정이 이루어질 수 있음은 명백할 것이다. 따라서 본 설명은 단지 예로서만 취해져야 하며 그렇지 않으면 여기서의 실시형태의 범위를 제한하지 않는 것으로 취해져야 한다. 따라서 첨부하는 특허청구의 범위의 목적은 여기서의 실시형태의 진정한 정신 및 범위 내에 있는 이런 모든 변형 및 수정을 포함하는 것이다.

Claims (20)

1차코일이 설치된 무선 충전 조립체를 포함하는 1대용 주차장에서 주차 동작 중에 차량 내의 운전자 눈의 위치를 판단하는 단계;
상기 판단된 운전자 눈의 위치에 근거한 위치에서 차량의 내부면상에 영상을 투사하여 운전자가 차량을 상기 무선 충전 조립체와 정렬시키는 것을 도와주는 단계;
차량으로부터 상기 1대용 주차장의 후방 지점에 위치한 참조 물체 쪽으로 신호를 전송하여 상기 참조 물체의 표면으로부터 반사되는 상기 전송된 신호에 의해 생기는 에코 신호를 차량에서 검출하는 단계;
상기 검출된 에코 신호에 근거하여 하나 이상의 계산을 수행하여 상기 무선 충전 조립체에 대한 차량의 정렬 상태를 결정하는 단계; 및
차량이 상기 무선 충전 조립체와 만족스럽게 정렬되었다는 것을 나타내는 정렬 확인 신호를 차량에서 상기 무선 충전 조립체로부터 듣는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 검출된 에코 신호에 근거하여 상기 하나 이상의 계산을 수행하는 단계는,
상기 검출된 에코 신호의 진폭 및 상기 검출된 에코 신호에 의해 생긴 전압 중의 하나 이상을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 계산된 진폭을 상기 전송된 신호에 대한 각도 편차량이 0도인 에코 신호의 진폭과 비교하거나 또는 상기 계산된 전압을 각도 편차량이 0도인 에코 신호에 의해 생긴 전압과 비교하는 단계; 및
상기 계산된 진폭과 각도 편차량이 0도인 에코 신호의 진폭 사이의 차이 또는 상기 계산된 전압과 각도 편차량이 0도인 에코 신호에 의해 생긴 전압 사이의 차이가 소정 범위 내에 있는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 차량의 정렬 상태는 상기 참조 물체의 표면에 대한 차량의 종축선의 각도와 관련되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 차량의 정렬 상태를 나타내는 피드백을 운전자에게 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 운전자에 대한 피드백은 소리 및 시각적 표식 중의 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 영상을 운전자의 시야 내에 위치하도록 차량의 윈드쉴드상에 투사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 투사된 영상은 상기 참조 물체와 시각적으로 대응하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 투사된 영상은 상기 운전자 눈의 판단된 위치와 상기 참조 물체상에 배치된 목표물과 방향이 일치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
차량의 하나 이상의 거울의 각도를 결정하는 단계; 및
상기 하나 이상의 거울의 결정된 각도에 근거하여 운전자 눈의 위치를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 하나 이상의 거울은 차량의 사이드 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
차량에서 상기 무선 충전 조립체로부터 상기 정렬 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 수신된 정렬 확인 신호에 따라서 차량의 무선 통신 채널을 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 정렬 확인 신호를 수신한 후에 차량에서 상기 무선 충전 조립체로부터 무선으로 전기를 받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 정렬 확인 신호는 상기 무선 충전 조립체에 의해 전달된 자기 핑을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
차량 내의 초음파 센서로부터 상기 신호를 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 신호는 초음파 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 차량은 2차코일이 설치된 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차이며, 상기 2차코일은 상기 무선 충전 조립체의 1차코일로부터 무선 전하를 받을 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 참조 물체는 간판이며, 상기 참조 물체의 표면은 상기 1대용 주차장의 전방 지역과 대향하는 것을 특징으로 하는 방법.
1대용 주차장의 후방 지역에 위치하는 참조 물체;
운전자 눈의 판단된 위치에 근거한 위치에서 차량의 내부면에 영상을 투사하여 운전자가 주차 동작중에 차량을 1차코일이 설치되어 상기 1대용 주차장에 포함된 무선 충전 조립체와 정렬시키는 것을 도와주는 차량내의 헤드업 표시부(HUD);
초음파 신호를 상기 참조 물체쪽으로 전송하여 상기 참조 물체의 표면으로부터 반사되는 상기 전송된 신호에 의해 생기는 에코 신호를 차량에서 검출하는 차량내의 초음파 센서; 및
i) 차량의 하나 이상의 거울의 각도에 근거하여 운전자 눈의 위치를 판단하고, ii) 상기 검출된 에코 신호에 근거하여 하나 이상의 계산을 수행하여 상기 무선 충전 조립체에 대한 차량의 정렬 상태를 결정하고, iii) 차량이 상기 무선 충전 조립체와 만족스럽게 정렬된 것을 나타내는 무선 충전 조립체로부터의 정렬 확인 신호를 검출하도록 구성된 차량내의 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
1대용 주차장의 후방 지역에 위치하는 참조 물체, 운전자 눈의 판단된 위치에 근거한 위치에서 차량의 내부면에 영상을 투사하여 운전자가 주차 동작중에 차량을 1차코일이 설치되어 상기 1대용 주차장에 포함된 무선 충전 조립체와 정렬시키는 것을 도와주는 차량내의 헤드업 표시부(HUD), 및 초음파 신호를 상기 참조 물체쪽으로 전송하여 상기 참조 물체의 표면으로부터 반사되는 상기 전송된 신호에 의해 생기는 에코 신호를 차량에서 검출하는 차량내의 초음파 센서를 포함하는 시스템용 프로그램 명령을 포함하는 비일시성(non-transitory) 컴퓨터 가독 매체에 있어서, 상기 컴퓨터 가독 매체는,
차량의 하나 이상의 거울의 각도에 근거하여 운전자 눈의 위치를 판단하는 프로그램 명령;
상기 검출된 에코 신호에 근거하여 하나 이상의 계산을 수행하여 상기 무선 충전 조립체에 대한 차량의 정렬 상태를 결정하는 프로그램 명령; 및
차량이 상기 무선 충전 조립체와 만족스럽게 정렬되었다는 것을 나타내는 상기 무선 충전 조립체로부터의 정렬 확인 신호를 검출하는 프로그램 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 비일시성 컴퓨터 가독 매체.
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