KR20220108083A - Method and apparatus for aligning vehicles prior to wireless charging - Google Patents
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Abstract
차량 정렬 시스템은 자기 공명 유도의 사용을 통한 무선 충전을 위해 차량을 무선 전력 유도 코일과 정렬하도록 적응된다. 시스템은 충전을 위해 차량을 무선 전력 유도 코일로 안내하도록 주차 슬롯에 배치된 전송 선로를 포함한다. 전송 선로는, 무선 전력 유도 코일에 의한 충전을 위해 차량이 정렬될 때 주차 슬롯에서 차량의 좌-우를 정렬하기 위해 검출되는 동작 주파수를 갖는 신호를 누설한다. 차량이 주차 슬롯에서 정렬될 때 전송 선로의 대향 측면들 상에 탑재된 적어도 2개의 차량 탑재 안테나들은 전송 선로로부터의 동작 주파수를 검출하고, 신호 처리 회로부는 무선 전력 유도 코일 및 주차 슬롯에 대한 차량의 정렬을 나타내는 안테나들에 의해 검출되는 신호들 사이의 상대적 신호 위상을 검출한다.The vehicle alignment system is adapted to align the vehicle with a wireless powered induction coil for wireless charging through the use of magnetic resonance induction. The system includes a transmission line disposed in a parking slot to guide the vehicle to a wireless power induction coil for charging. The transmission line leaks a signal having an operating frequency detected to align the left-right of the vehicle in the parking slot when the vehicle is aligned for charging by the wireless power induction coil. When the vehicle is aligned in the parking slot, at least two in-vehicle antennas mounted on opposite sides of the transmission line detect the operating frequency from the transmission line, and the signal processing circuitry includes a wireless power induction coil and the vehicle's for the parking slot. Detects the relative signal phase between signals detected by the antennas indicating alignment.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
본 출원은 2019년 12월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/723,750호에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 그 개시 내용 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.This application claims the benefit of priority to U.S. Patent Application No. 16/723,750, filed December 20, 2019, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
기술 분야technical field
이 특허 출원은 자기 공명 유도의 사용을 통한 무선 충전과 관련된 차량 정렬 시스템을 설명한다.This patent application describes a vehicle alignment system related to wireless charging through the use of magnetic resonance induction.
공명 유도 무선 충전은 공통 코일 축을 따라 변위된 2개의 동심 코일들로 구성된 에어 코어 변압기(air core transformer)를 이용한다. 1차 코일과 2차 코일이 축방향으로 정렬되지 않으면 변압기 결합 계수 및 무선 전력 전송 효율이 저하된다. 차량 무선 충전을 위해, 이것은 코일 축방향 정렬을 보장하기 위해 차량 주차 위치가 정확하고 반복가능하도록 소정의 준비가 이루어져야 한다는 것을 의미한다.Resonant induction wireless charging uses an air core transformer composed of two concentric coils displaced along a common coil axis. If the primary coil and the secondary coil are not aligned in the axial direction, the transformer coupling coefficient and wireless power transmission efficiency are reduced. For vehicle wireless charging, this means that certain arrangements must be made to ensure that the vehicle parking position is accurate and repeatable to ensure coil axial alignment.
본 발명 요지의 실시예들에 대한 다양한 상세들이 첨부 도면들 및 이하의 상세한 설명 텍스트에 제공된다.Various details of embodiments of the present subject matter are provided in the accompanying drawings and the detailed description text below.
차량 정렬 시스템은 자기 공명 유도의 사용을 통한 무선 충전을 위해 차량을 무선 전력 유도 코일과 정렬시킨다. 시스템은 동작 주파수를 갖는 신호를 누설하고 무선 전력 유도 코일을 포함하는 주차 슬롯에 배치되는, 전송 선로(transmission line)를 포함한다. 전송 선로는 충전을 위해 차량을 무선 전력 유도 코일로 안내한다. 차량이 주차 슬롯에 정렬될 때 전송 선로의 각각의 측면들 상에, 그리고 통상적으로 전송 선로에 대해 대칭으로 탑재된 적어도 2개의 차량 탑재 안테나들은 전송 선로로부터 누설되는 신호를 검출한다. 신호 처리 회로부는 전송 선로의 대향 측면들 상의 안테나들에 의해 수신된 신호들 사이의 상대적 신호 위상을 검출한다. 안테나들로부터의 검출된 신호들 사이의 상대적 위상차들은 전송 선로에 대한 차량의 좌-우 정렬을 나타낸다.A vehicle alignment system aligns a vehicle with a wireless powered induction coil for wireless charging through the use of magnetic resonance induction. The system includes a transmission line, which is disposed in a parking slot that leaks a signal having an operating frequency and includes a wireless power induction coil. The transmission line guides the vehicle to a wireless power induction coil for charging. At least two in-vehicle antennas mounted on each side of the transmission line and typically symmetrically with respect to the transmission line when the vehicle is aligned in the parking slot detect a signal leaking from the transmission line. The signal processing circuitry detects the relative signal phase between signals received by the antennas on opposite sides of the transmission line. The relative phase differences between the detected signals from the antennas indicate the left-right alignment of the vehicle with respect to the transmission line.
샘플 실시예들에서, 차량 정렬 시스템은 자기 공명 유도의 사용을 통한 무선 충전을 위해 차량의 제1 무선 전력 유도 코일을 주차 슬롯 내의 제2 무선 전력 유도 코일과 정렬시킨다. 시스템은 주차 슬롯에 배치된 접지 조립체(ground assembly)를 포함한다. 접지 조립체는 하나 이상의 무선 충전 코일 및 자기 유도성 공명 통신 트랜시버를 포함하는 무선 충전기, 및 비콘 신호를 전송하는 비콘 신호 소스를 포함할 수 있다. 시스템은 접지 조립체에 연결되고 주차 슬롯에 배치되어, 충전을 위한 제2 무선 전력 유도 코일로 차량을 안내하기 위해 차량에 의해 검출되는 동작 주파수를 갖는 신호를 누설하는 전송 선로를 더 포함한다. 샘플 실시예들에서, 전송 선로는 접지 조립체에 대해 폴디드 패턴(folded pattern)으로 배치되는 연속 유선 모노폴 안테나 또는 접지 조립체로부터 멀리 연장되는 제1 및 제2 섹션들을 갖는 수렴 유선 다이폴 안테나를 포함한다. 동작시, 차량은 차량이 주차 슬롯에 정렬될 때 전송 선로의 대향 측면들 상에 탑재된 적어도 2개의 차량 탑재 안테나들을 사용하여 전송 선로로부터 누설되는 동작 주파수를 갖는 신호를 검출하고, 적어도 2개의 차량 탑재 안테나들에 의해 검출되는 각각의 신호들을 처리하여 전송 선로에 대한 차량의 좌-우 정렬을 나타내는 각각의 신호들 사이의 상대적 신호 위상을 결정한다. 전송 선로는 주차 슬롯의 중심선을 따라 배치되거나, 주차 슬롯의 중심선에 평행하지만 중심선으로부터 오프셋될 수 있다. 전송 선로는 또한 차량을 주차 슬롯 내의 접지 조립체로 안내하기 위해 궤적을 따라 만곡될 수 있다. 샘플 실시예들에서, 동작 주파수는 40.68MHz 또는 13.56MHz이다.In sample embodiments, the vehicle alignment system aligns a first wireless powered induction coil of a vehicle with a second wireless powered induction coil in a parking slot for wireless charging through the use of magnetic resonance induction. The system includes a ground assembly disposed in the parking slot. The grounding assembly may include a wireless charger including one or more wireless charging coils and a magnetic inductive resonance communication transceiver, and a beacon signal source for transmitting a beacon signal. The system further includes a transmission line coupled to the ground assembly and disposed in the parking slot that leaks a signal having an operating frequency detected by the vehicle to guide the vehicle to a second wireless power induction coil for charging. In sample embodiments, the transmission line comprises a continuous wired monopole antenna disposed in a folded pattern with respect to the ground assembly or a converging wired dipole antenna having first and second sections extending away from the ground assembly. In operation, the vehicle detects a signal having an operating frequency leaking from the transmission line using at least two in-vehicle antennas mounted on opposite sides of the transmission line when the vehicle is aligned in the parking slot, and the at least two vehicles Each signal detected by the onboard antennas is processed to determine the relative signal phase between each signal representing the vehicle's left-right alignment with respect to the transmission line. The transmission line may be disposed along the centerline of the parking slot, or may be parallel to but offset from the centerline of the parking slot. The transmission line may also curve along the trajectory to guide the vehicle to the ground assembly in the parking slot. In sample embodiments, the operating frequency is 40.68 MHz or 13.56 MHz.
추가의 샘플 실시예들에서, 연속 유선 모노폴 안테나의 제1 단부는 접지 조립체에 연결되고 접지 조립체의 중심선의 제1 측면 상에서 오프셋된다. 연속 유선 모노폴 안테나의 제2 단부는 접지 조립체의 중심선의 제2 측면 상에서 접지 조립체에 인접한다. 연속 유선 모노폴 안테나는, 접지 조립체의 중심선의 제1 및 제2 측면들 상에서 실질적으로 평행하게 연장되는 제1 및 제2 섹션들을 또한 포함한다.In further sample embodiments, a first end of the continuous wired monopole antenna is coupled to a ground assembly and is offset on a first side of a centerline of the ground assembly. A second end of the continuous wired monopole antenna is adjacent the ground assembly on a second side of the centerline of the ground assembly. The continuous wired monopole antenna also includes first and second sections extending substantially parallel on first and second sides of a centerline of the ground assembly.
다른 샘플 실시예들에서, 접지 조립체로부터 멀리 연장되는 수렴 유선 다이폴 안테나의 제1 및 제2 섹션들은 서로 평행하고 접지 조립체의 중심선의 각각의 측면들 상에서 오프셋되고, 제1 및 제2 섹션들의 제1 단부들은 접지 조립체에 연결된다.In other sample embodiments, first and second sections of a converging wired dipole antenna extending away from the ground assembly are parallel to each other and offset on respective sides of a centerline of the ground assembly, the first and second sections of the first and second sections The ends are connected to the ground assembly.
또 다른 샘플 실시예들에서, 누설 전송 선로는 접지 조립체에 연결되고, 접지 조립체로부터 멀리 떨어진 전송 선로의 단부를 넘어 접지 조립체로부터 멀리 연장된다. 이러한 실시예들에서, 접지 조립체의 비콘 신호 소스는 누설 전송 선로 상에 비콘 신호를 펄싱하고, 연속 유선 모노폴 안테나 또는 수렴 유선 다이폴 안테나를 포함하는 전송 선로 상에 연속 비콘 신호를 제공한다.In still other sample embodiments, the leaky transmission line is coupled to the ground assembly and extends away from the ground assembly beyond an end of the transmission line remote from the ground assembly. In such embodiments, a beacon signal source of the ground assembly pulses a beacon signal on a leaky transmission line and provides a continuous beacon signal on a transmission line comprising a continuous wired monopole antenna or a converging wired dipole antenna.
또 다른 샘플 실시예들에서, 송신기는 접지 조립체로부터 멀리 떨어진 누설 전송 선로의 단부에 제공된다. 송신기는 누설 전송 선로를 통해 접지 조립체로부터 데이터를 수신하고 접지 조립체로부터 수신되는 데이터의 적어도 일부를 브로드캐스트한다. 누설 전송 선로의 단부에서 송신기에 의해 브로드캐스트되는 데이터는, 접지 조립체에 의해 제공되는 전력 레벨들, 접지 조립체에서 이용가능한 전력 타입들(AC/DC), 접지 조립체에 의해 지원되는 커넥터 타입들, 접지 조립체에 의해 수용되는 지불 형태들, 접지 조립체의 무선 충전기가 사용 중인지의 여부, 및/또는 접지 조립체에 의해 수행 중인 충전 세션에 남아 있는 시간을 포함할 수 있다.In still other sample embodiments, the transmitter is provided at the end of the leaky transmission line remote from the ground assembly. The transmitter receives data from the ground assembly over the leaky transmission line and broadcasts at least a portion of the data received from the ground assembly. The data broadcast by the transmitter at the end of the leaky transmission line includes the power levels provided by the grounding assembly, the power types available in the grounding assembly (AC/DC), the connector types supported by the grounding assembly, the grounding. forms of payment accepted by the assembly, whether the wireless charger of the grounding assembly is in use, and/or the amount of time remaining in the charging session being performed by the grounding assembly.
다른 양태들에 따르면, 자기 공명 유도의 사용을 통한 무선 충전을 위해 차량의 제1 무선 전력 유도 코일을 주차 슬롯 내의 제2 무선 전력 유도 코일과 정렬시키기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은, 주차 슬롯에 배치된 접지 조립체가, 충전을 위해 차량을 제2 무선 전력 유도 코일로 안내하도록 주차 슬롯에 배치된 전송 선로에 비콘 신호를 제공하는 단계; 전송 선로가 동작 주파수에서 비콘 신호를 누설하는 단계 - 전송 선로는, 접지 조립체에 대해 폴디드 패턴으로 배치되는 연속 유선 모노폴 안테나, 및 접지 조립체로부터 멀리 연장되는 제1 및 제2 섹션들을 갖는 수렴 유선 다이폴 안테나 중 하나를 포함함 -; 제2 무선 전력 유도 코일에 의한 충전을 위해 전송 선로에 대해 주차 슬롯에서 차량의 좌-우를 정렬하는 단계 - 정렬하는 단계는, 차량이 주차 슬롯에 정렬될 때, 전송 선로의 대향 측면들에 탑재된 적어도 2개의 차량 탑재 안테나들이 전송 선로로부터 누설되는 동작 주파수에서 비콘 신호를 검출하는 단계를 포함함 -; 및 전송 선로에 대한 차량의 좌-우 정렬을 나타내는 각각의 신호들 사이의 상대적 신호 위상에 기초하여 제2 무선 전력 유도 코일에 대한 차량의 정렬을 조정하는 단계를 포함한다.According to other aspects, a method is provided for aligning a first wireless power induction coil of a vehicle with a second wireless power induction coil in a parking slot for wireless charging through the use of magnetic resonance induction. The method includes providing, by a grounding assembly disposed in the parking slot, a beacon signal to a transmission line disposed in the parking slot to guide the vehicle to a second wireless power induction coil for charging; a transmission line leaking a beacon signal at an operating frequency, the transmission line comprising a converging wired dipole having a continuous wired monopole antenna disposed in a folded pattern with respect to a ground assembly, and first and second sections extending away from the ground assembly containing one of the antennas -; aligning the left-right of the vehicle in the parking slot with respect to the transmission line for charging by the second wireless power induction coil, the aligning being mounted on opposite sides of the transmission line when the vehicle is aligned in the parking slot detecting a beacon signal at an operating frequency at which the at least two in-vehicle antennas are leaking from the transmission line; and adjusting the alignment of the vehicle with respect to the second wireless power induction coil based on the relative signal phase between respective signals indicative of the left-right alignment of the vehicle with respect to the transmission line.
샘플 실시예들에서, 방법은 연속 유선 모노폴 안테나의 제1 단부를 접지 조립체에 연결하고 접지 조립체의 중심선의 제1 측면 상에서 제1 단부를 오프셋하는 단계, 연속 유선 모노폴 안테나의 제1 및 제2 섹션들을 접지 조립체의 중심선의 제1 측면 상에서 및 제2 측면 상에서 실질적으로 평행하게 연장하는 단계, 및 연속 유선 모노폴 안테나의 제2 단부를 접지 조립체의 중심선의 제2 측면 상에서 접지 조립체에 인접하게 배치하는 단계를 더 포함한다.In sample embodiments, the method includes connecting a first end of a continuous wired monopole antenna to a grounding assembly and offsetting the first end on a first side of a centerline of the grounding assembly, first and second sections of the continuous wired monopole antenna extending substantially parallel on the first side and on the second side of the centerline of the grounding assembly, and placing a second end of the continuous wired monopole antenna adjacent the grounding assembly on the second side of the centerline of the grounding assembly. further includes
다른 샘플 실시예들에서, 방법은 접지 조립체의 중심선의 각각의 측면들 상에 오프셋되도록, 수렴 유선 다이폴 안테나의 제1 및 제2 섹션들을 서로 평행하게 배치하는 단계, 및 제1 및 제2 섹션들의 제1 단부들을 접지 조립체에 연결하는 단계를 더 포함한다.In other sample embodiments, the method includes arranging first and second sections of a converging wired dipole antenna parallel to each other such that they are offset on respective sides of a centerline of the ground assembly, and and connecting the first ends to the grounding assembly.
또 다른 샘플 실시예들에서, 방법은 누설 전송 선로가 접지 조립체로부터 멀리 떨어진 전송 선로의 단부를 넘어 접지 조립체로부터 멀리 연장되도록 누설 전송 선로를 접지 조립체에 연결하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예들에서, 접지 조립체는 누설 전송 선로 상에 비콘 신호를 펄싱하고, 연속 유선 모노폴 안테나 또는 수렴 유선 다이폴을 포함하는 전송 선로 상에 연속 비콘 신호를 제공한다.In still other sample embodiments, a method includes connecting a leaky transmission line to a ground assembly such that the leaky transmission line extends away from the ground assembly beyond an end of the transmission line remote from the ground assembly. In such embodiments, the ground assembly pulses a beacon signal on a leaky transmission line and provides a continuous beacon signal on a transmission line comprising a continuous wired monopole antenna or a converging wired dipole.
또 다른 샘플 실시예들에서, 방법은 접지 조립체로부터 멀리 떨어진 누설 전송 선로의 단부에 송신기를 제공하는 단계, 송신기가 누설 전송 선로를 통해 접지 조립체로부터 데이터를 수신하는 단계, 및 송신기가 접지 조립체로부터 수신되는 데이터의 적어도 일부를 브로드캐스트하는 단계를 포함한다. 샘플 실시예들에서, 송신기는 접지 조립체에 의해 제공되는 전력 레벨들, 접지 조립체에서 이용가능한 전력 타입들(AC/DC), 접지 조립체에 의해 지원되는 커넥터 타입들, 접지 조립체에 의해 수용되는 지불 형태들, 접지 조립체의 무선 충전기가 사용 중인지의 여부, 및/또는 접지 조립체에 의해 수행 중인 충전 세션에 남아 있는 시간을 포함하는, 데이터를 브로드캐스트한다.In still other sample embodiments, a method includes providing a transmitter at an end of a leaky transmission line remote from a ground assembly, the transmitter receiving data from the ground assembly via the leaky transmission line, and the transmitter receiving from the ground assembly and broadcasting at least a portion of the data being processed. In sample embodiments, the transmitter provides power levels provided by the grounding assembly, the power types available in the grounding assembly (AC/DC), the connector types supported by the grounding assembly, and the form of payment accepted by the grounding assembly. Broadcast data, including whether the wireless charger of the grounding assembly is in use, and/or the amount of time remaining in a charging session being performed by the grounding assembly.
본 명세서에서 논의된 바와 같이, 본 명세서에서 설명된 방법들의 양태들을 구현하는 로직, 커맨드들, 또는 명령어들은 프로세서, 메모리, 및 유선 통신 서브시스템을 포함하는 컴퓨팅 시스템에 제공될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 또 다른 실시예는, 본 명세서에서 논의된 기술들을 프로그램된 로직, 하드웨어 구성들, 또는 전문화된 컴포넌트들이나 모듈들의 다른 형태들을 포함하는 다른 형태들로의 병합을 포함하며, 이는 이러한 기술들의 기능들을 수행하는 각각의 수단들을 갖는 장치를 포함한다. 이러한 기술들의 기능들을 구현하는 데 사용되는 각각의 알고리즘들은, 첨부 도면들 및 이하의 상세한 설명에 도시된 다른 양태들 또는 본 명세서에 설명된 전자적 동작들의 일부 또는 전부의 시퀀스를 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명된 방법들을 구현하기 위한 명령어들을 포함하는 그러한 시스템들 및 컴퓨터-판독가능 매체들은 또한 샘플 실시예들을 구성한다.As discussed herein, logic, commands, or instructions implementing aspects of the methods described herein may be provided to a computing system including a processor, memory, and a wired communication subsystem. Another embodiment discussed herein includes the incorporation of the techniques discussed herein into other forms including programmed logic, hardware configurations, or other forms of specialized components or modules, which include such an apparatus having respective means for performing the functions of the techniques. Each of the algorithms used to implement the functions of these techniques may include a sequence of some or all of the electronic operations described herein or other aspects illustrated in the accompanying drawings and the detailed description below. Such systems and computer-readable media containing instructions for implementing the methods described herein also constitute sample embodiments.
이 요약 섹션은 본 발명 대상의 양태들을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공되며, 본 발명 대상의 추가 설명은 상세한 설명의 텍스트에 후속한다. 이 요약 섹션은 청구된 발명 대상의 필수적인 또는 요구된 특징들을 확인해주는 것으로 의도되어 있지 않으며, 이 요약 섹션에 열거된 요소들의 특정의 조합 및 순서가 청구된 발명 대상의 요소들에 대한 제한을 제공하는 것으로 의도되어 있지 않다. 오히려, 이하의 섹션이 이하의 상세한 설명에 설명된 실시예들 중 일부의 요약된 예들을 제공한다는 것을 잘 알 것이다.This Summary section is provided to introduce aspects of the subject matter in a simplified form, wherein a further description of the subject matter follows the text of the Detailed Description. This summary section is not intended to identify essential or required features of the claimed subject matter, but it is not intended that the specific combination and order of elements listed in this summary section provide limitations on the elements of the claimed subject matter. It is not intended to be Rather, it will be appreciated that the following section provides summarized examples of some of the embodiments described in the detailed description below.
본 명세서에 설명된 시스템들 및 방법들의 전술한 및 다른 유익한 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들과 관련하여 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다:
도 1a는 유도 무선 전력 전송 코일을 갖는 차량 주차 슬롯, 및 주차 슬롯 중심선과 일치하는 전송 선로를 포함하는 정렬 시스템의 표현을 도시한다.
도 1b는 각진 주차 슬롯들, 유도 무선 전력 전송 코일들, 및 충전을 위해 차량을 주차 슬롯 내의 적절한 위치로 안내하는 것을 돕는 곡선 전송 선로들을 포함하는 정렬 시스템을 갖는, 차량 주차장의 표현을 도시한다.
도 1c는 회전(turn) 후에 버스가 유도성 충전 위치에 접근하고 그에 의해 정렬 시스템의 긴 곡선 전송 선로가 충전 코일에서 정렬되기에 적절한 궤적을 보장하는 것을 도시한다.
도 2a는 샘플 실시예에 따른 차량 주차 정렬을 위한 장치의 개념적 표현을 도시한다.
도 2b는 차량 안테나 위상차와 차량 정렬 사이의 대표적인 관계를 도시한다.
도 3a는 300 옴 밸런싱된 전송 선로로서 구현되는 전송 선로 및 주차 슬롯 무선 주파수(radio frequency) 소스의 실시예를 도시한다.
도 3b는 외부 도체 또는 실드 내에 특별히 설계된 슬롯들을 갖는 종단된 50 또는 75옴 동축 케이블로서 구현되는 전송 선로 및 주차 슬롯 무선 주파수 소스의 대안적인 실시예를 도시한다.
도 4는 안테나 정류(commutation) 스위치 및 연관된 회로부의 실시예를 도시한다.
도 5는 포스트 FM 수신기 신호 처리 회로부의 실시예를 도시한다.
도 6은 전형적인 풀-인 주차 구획(pull-in parking stall)에서 자기 유도 공명 무선 충전기에 대한 접근법을 위한 정렬 시스템의 대안적인 실시예를 도시한다.
도 7은 전형적인 풀-인 주차 구획에서 자기 유도 공명 무선 충전기에 대한 접근법을 위한 정렬 시스템의 다른 대안적인 실시예를 도시한다.
도 8a는 비콘 신호 소스를 호스팅하는 접지 조립체를 그 일 단부에 갖는 폴디드 유선 다이폴 안테나를 도시한다.
도 8b는 도 8a에 예시된 폴디드 유선 다이폴 안테나의 신호 에러 함수의 그래픽 표현을 도시한다.
도 9a는 비콘 신호 소스를 호스팅하는 접지 조립체를 그 일 단부에 갖는 수렴 유선 다이폴 안테나를 도시한다.
도 9b는 도 9a에 예시된 수렴 유선 다이폴 안테나의 신호 에러 함수의 그래픽 표현을 도시한다.
도 10a는 초기 안내를 제공하기 위한 누설 전송 선로, 및 안테나 단부로부터 접지 조립체의 무선 충전 패드까지의 거리 측정(ranging) 및 정렬을 위한 ½파 '수렴 안테나(converging antenna)' 둘 다를 사용하는 무선 전력 전송 위치 결정(positioning)을 위한, 차량 정렬 시스템을 도시한다.
도 10b는 도 10a에 예시된 차량 정렬 시스템의 신호 에러 함수의 그래픽 표현을 도시한다.The foregoing and other advantageous features and advantages of the systems and methods described herein will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings:
1A shows a representation of an alignment system comprising a vehicle parking slot with an inductive wireless power transmission coil, and a transmission line coincident with the parking slot centerline.
1B shows a representation of a vehicle parking lot, with an alignment system comprising angled parking slots, inductive wireless power transmission coils, and curved transmission lines to help guide the vehicle to an appropriate location within the parking slot for charging.
Figure 1c shows that after a turn the bus approaches the inductive charging position, thereby ensuring an appropriate trajectory for the long curved transmission line of the alignment system to be aligned in the charging coil.
Fig. 2a shows a conceptual representation of a device for vehicular parking alignment according to a sample embodiment.
2B shows a representative relationship between vehicle antenna phase difference and vehicle alignment.
3A shows an embodiment of a transmission line and parking slot radio frequency source implemented as a 300 ohm balanced transmission line.
3B shows an alternative embodiment of a transmission line and parking slot radio frequency source implemented as a terminated 50 or 75 ohm coaxial cable with specially designed slots in the outer conductor or shield.
4 shows an embodiment of an antenna commutation switch and associated circuitry;
5 shows an embodiment of the post FM receiver signal processing circuitry.
6 shows an alternative embodiment of an alignment system for an approach to a magnetic induction resonant wireless charger in a typical pull-in parking stall.
7 shows another alternative embodiment of an alignment system for an approach to a magnetic induction resonant wireless charger in a typical pull-in parking lot.
8A shows a folded wired dipole antenna having at one end a ground assembly hosting a beacon signal source.
FIG. 8B shows a graphical representation of the signal error function of the folded wired dipole antenna illustrated in FIG. 8A .
9A shows a converging wired dipole antenna having at one end a ground assembly hosting a beacon signal source.
Fig. 9B shows a graphical representation of the signal error function of the converging wired dipole antenna illustrated in Fig. 9A;
10A shows wireless power using both a leaky transmission line to provide initial guidance, and a half wave 'converging antenna' for ranging and alignment from the antenna end to the wireless charging pad of the ground assembly. A vehicle alignment system is shown for transmission positioning.
FIG. 10B shows a graphical representation of a signal error function of the vehicle alignment system illustrated in FIG. 10A .
본 발명의 시스템들 및 방법들은 본 개시내용의 일부를 형성하는 첨부 도면들 및 예들과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 용이하게 이해될 수 있다. 시스템들 및 방법들은 본 명세서에 설명된 및/또는 도시된 특정 제품들, 방법들, 조건들, 또는 파라미터들로 제한되지 않는다는 것과, 본 명세서에 사용된 용어는 단지 예로서 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적을 위한 것이고 제한하려는 의도는 아니라는 것을 이해해야 한다. 유사하게, 가능한 메커니즘 또는 액션의 모드 또는 개선을 위한 이유에 대한 임의의 설명은 단지 예시적인 것으로 의도되고, 본 명세서에 설명된 시스템들 및 방법들은 임의의 그러한 제안된 메커니즘 또는 액션의 모드 또는 개선을 위한 이유의, 정확성 또는 부정확성에 의해 제약되지 않아야 한다. 본 텍스트 전체에 걸쳐, 설명들은 그러한 방법들을 구현하기 위한 방법들 및 소프트웨어 둘 다를 지칭한다는 것이 인식된다.Systems and methods of the present invention may be more readily understood by reference to the following detailed description taken in connection with the accompanying drawings and examples, which form a part hereof. It is to be noted that the systems and methods are not limited to the specific products, methods, conditions, or parameters described and/or shown herein, and that the terminology used herein is by way of example only and is intended to describe specific embodiments. It is to be understood that these are for the purpose of this disclosure and are not intended to be limiting. Similarly, any description of a reason for an improvement or mode of a possible mechanism or action is intended to be exemplary only, and the systems and methods described herein are not intended to represent a mode or improvement of any such proposed mechanism or action. shall not be constrained by the correctness or inaccuracy of reason for It is recognized that throughout this text, descriptions refer to both methods and software for implementing such methods.
이제, 도 1 내지 도 10을 참조하여 예시적인 실시예들의 상세한 설명이 설명될 것이다. 이 설명은 본 명세서에서 설명되는 시스템들 및 방법들의 가능한 구현들의 상세한 예를 제공하지만, 이러한 상세들은 예로서만 의도되며, 청구된 발명의 범위를 한정하지 않는다는 점에 유의해야 한다.A detailed description of exemplary embodiments will now be described with reference to FIGS. 1 to 10 . While this description provides detailed examples of possible implementations of the systems and methods described herein, it should be noted that these details are intended by way of example only and not limitation of the scope of the claimed invention.
본 명세서에 설명된 기능들은 하나 이상의 실시예에서, 적어도 부분적으로, 소프트웨어로 구현될 수 있다. 소프트웨어는, 로컬 또는 네트워킹된, 하나 이상의 비일시적 메모리 또는 다른 유형의 하드웨어-기반 저장 디바이스와 같은, 컴퓨터 판독가능 매체 또는 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스 상에 저장된, 컴퓨터 실행가능 명령어들로 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 기능들은 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있는 모듈들에 대응한다. 다수의 기능들은 원하는 대로 하나 이상의 모듈에서 수행될 수 있고, 설명된 실시예들은 단지 예들이다. 소프트웨어는 디지털 신호 프로세서, ASIC, 마이크로프로세서, 또는 개인용 컴퓨터, 서버, 또는 다른 컴퓨터 시스템과 같은, 컴퓨터 시스템 상에서 동작하는 다른 타입의 프로세서 상에서 실행되어, 그러한 컴퓨터 시스템을 구체적으로 프로그래밍된 기계로 전환할 수 있다.The functions described herein may, in one or more embodiments, be implemented, at least in part, in software. Software may consist of computer-executable instructions stored on a computer-readable medium or computer-readable storage device, such as one or more non-transitory memory or other tangible hardware-based storage device, local or networked. Also, these functions correspond to modules, which may be software, hardware, firmware, or any combination thereof. Numerous functions may be performed in one or more modules as desired, and the described embodiments are merely examples. The software may be executed on a digital signal processor, ASIC, microprocessor, or other type of processor running on a computer system, such as a personal computer, server, or other computer system, turning such computer system into a specifically programmed machine. have.
도 1a는 자동차 주차 슬롯(10)의 개략적인 표현이다. 무선 전력 전송 1차 코일(12)은 주차 슬롯(10)의 헤드 근처에 도시되지만, 무선 전력 전송 1차 코일(12)은 또한 주차 슬롯(10)의 풋(foot) 또는 주차 슬롯 경계들 내의 다른 곳에 위치할 수 있다. 1차 코일 위치에 관계없이, 차량은 주차 슬롯(10)의 표시된 경계들 내에 주차되어야 한다. 매립된 또는 표면 탑재된 전송 선로(14)는 주차 슬롯 중심선을 따라 연장된다. 저전력 연속파 무선 주파수 소스(20)(도 2)에 연결된 이 전송 선로(14)는 주차 슬롯(10)의 주변 내의 차량 정렬을 결정하기 위해 차량 탑재 전자기기에 의해 이용되는 로컬화된 무선 주파수 필드를 생성한다. 전송 선로(14)는 짧고 직선인 도 1a에 도시된 실시예부터 더 길고 곡선인 도 1b 및 도 1c에 도시된 것과 같이, 길이 및 방향이 다를 수 있다.1A is a schematic representation of a
도 1b는 일련의 각진 주차 슬롯들(10)의 표현이다. 무선 전력 전송 1차 코일(12)은 헤드-엔드 근처의 각진 주차 슬롯들(10) 각각에 도시되어 있다. 매립된 또는 표면 탑재된 전송 선로(14)는 중심선을 따라 주차 슬롯 내에서 이어지고 주차 슬롯 밖으로 연장되어, 차량을 주차 슬롯(10) 내의 무선 전력 유도 코일(12)로 안내하기 위해 궤적을 따라 차량 주행의 차선 내로 만곡된다. 차량(15)은 우측에서 좌측 방향으로 주행하고, 충전 1차 코일(12)이 이용가능한 적절한 슬롯에 대한 저전력 연속파 무선 주파수 소스(20)(도 2) 및 전송 선로로부터 정렬 신호를 수신한다. 차량(15)은 도 2와 관련하여 후술하는 바와 같이 차량(15) 상의 수신 안테나들과 연계하여 전송 선로(14)로부터의 정렬 신호를 사용한다.1B is a representation of a series of
도 1c는 회전을 완료한 이후 무선 전력 유도 코일(12)을 포함하는 무선 유도성 충전 스테이션에 접근하는 버스(16)의 표현이다. 버스(16)가 무선 전력 유도 코일(12)에서 적절하게 정렬되고, 정확한 궤적을 달성함에 있어서 적절한 선회 반경(turning radius) 및 위치가 중요하다는 것이 중요하다. 이 예에서, 전송 선로(14)는 길이가 수십 피트이고, 충전 코일(12)에서의 적절한 정렬을 위해 버스(16)를 올바른 경로를 따라 일관되게 안내하기 위해 적절한 방향으로 도로(17)에 내장되어 있다.1C is a representation of a
도 2a는 정렬 전자기기의 블록도 표현이다. 지면에는, 무선 주파수 소스(20) 및 일정 길이의 전송 선로(14)가 있다. 차량에는, 차량 중심선의 좌측 및 우측에 동일한 거리로 탑재된 2개의 작은 안테나들(22, 24)이 있다. 검출된 위상 오프셋에서 오프셋이 고려된다면, 본 기술분야의 통상의 기술자는 안테나(22, 24)가 또한 오프셋될 수 있다는(동일한 거리가 아닌) 것을 이해할 것이다. 안테나들(22, 24)은 동축 케이블(26)에 의해 안테나 스위치(28)에 연결된다. 안테나 스위치(28)는 안테나 정류 클럭(30)에 의해 제어되어, 그 다음에 하나의 안테나와 그 나머지 안테나(22, 24)를 종래의 주파수 변조 무선 수신기(32)에 교대로 연결한다. 샘플 실시예에서, 정류 신호는 50% 듀티 사이클 구형파이다.2A is a block diagram representation of an alignment electronics. On the ground, there is a
차량이 주차 슬롯(10) 둘레 내에서 대칭적으로 정렬되는 경우와 같이 2개의 수신 안테나들(22, 24)이 전송 선로(14)로부터 동일하게 떨어져 배치될 때, 안테나 스위치(28)의 정류 액션은 수신기 신호에 영향을 미치지 않는다. 2개의 안테나 입력 신호들(31)의 진폭 및 위상은 동일하고, 수신기(32)로부터의 응답이 존재하지 않는다. 그러나, 차량이 주차 슬롯(10) 내에서 오정렬되는 경우, 차량 안테나들(22, 24)은 전송 선로(14)에 대해 더 이상 대칭적이지 않는다. 안테나 스위칭 액션은 이어서 정류 레이트에서 신호 진폭 및 위상 섭동들(phase perturbation)을 도입한다. 전송 선로(14)에 좀 더 가까운 안테나로부터의 신호는 좀 더 먼 안테나에 대하여 좀 더 큰 진폭 및 진상(leading phase)을 가질 것이다. 주파수 변조 수신기(32)는 진폭 섭동들을 무시하지만 위상 섭동들을 검출하며, 주파수는 위상 변화의 시간 레이트이고, 그에 의해 수신기 오디오 출력(34)에서 안테나 스위치 정류 신호를 복제한다. 수신기 오디오 정류 신호 복제는 제한된 수신기 대역폭에 의해 변경된다. 정류 신호 주파수가 수신기 복구된 오디오 통과 대역 위에 있는 경우, 복구된 정류 신호는 존재하지 않는다. 정류 신호 주파수가 하부 수신기 오디오 통과 대역 주파수 바로 위에 있는 경우, 복구된 정류 신호는 수신기 상부 오디오 통과 대역 한계에 의해 저역 통과 필터링되더라도 원래의 정류 구형파에 근사할 것이다. 수신기 오디오 통과 대역의 상반부에서의 정류 신호 주파수는 대체로 사인파형의 복구된 오디오 신호를 초래한다.The rectifying action of the
도 2a에 더 예시된 바와 같이, 오디오 출력(34)은 각각의 안테나 신호들 사이의 위상차들을 검출하기 위해 동기 검출기(36)에 제공되고, 임의의 오정렬들을 나타내는 출력 신호들은 어느 신호가 진상 또는 지상(lagging phase)을 갖는지에 기초하여 정렬 에러 극성을 결정하기 위해 전압 비교기(38)에, 그리고 정렬 에러 크기를 결정하는 절대값 검출기(40)에 제공된다. 샘플 실시예들에서, 정렬 에러 극성 및 정렬 에러 크기 신호들은 디스플레이 디바이스 및 다른 시청각 수단들에 제공되어, 무선 전력 유도 코일(12)에 대해 주차 슬롯(10)에서 차량을 조정하기 위한 피드백을 운전자에게 제공한다.As further illustrated in Fig. 2a, the audio output 34 is provided to a
도 2b는 정렬 에러 또는 중심선으로부터의 변위의 함수로서 각각의 정렬 안테나들 사이의 위상차들의 예시적인 표현을 도시한다.2B shows an exemplary representation of the phase differences between the respective alignment antennas as a function of alignment error or displacement from the centerline.
무선 주파수 소스(20)에 의해 제공되는 시스템 최대 동작 주파수는 차량의 폭보다 작아야 하는 2개의 차량 탑재 안테나들(22, 24) 사이의 간격에 의해 설정된다. 미국에서, 평균 주차 슬롯 폭은 약 9피트이다. 자동차들은 통상적으로 8피트보다 넓지 않는다. 위상 모호성(phase ambiguity)을 피하기 위해, 2개의 감지 안테나들(22, 24)은 동작 주파수에서 λ/2보다 크지 않게 이격되어야 한다. 8피트로 분리된 2개의 감지 안테나들에 대해, 최대 시스템 동작 주파수는 약 61.5MHz이다. 차량 운전자가 주차 슬롯 폭의 ½보다 작은 초기 정렬 에러를 갖고서 주차 슬롯에 들어가는 것으로 가정할 수 있는 경우에, 더 높은 주파수들 및 더 좁은 안테나 간격이 가능하다. 위상 모호성을 해결하는 데 사용되는 추가적인 안테나 또는 안테나들을 갖는, 2개보다 많은 차량 탑재 안테나의 사용으로 더 높은 동작 주파수들도 가능하다. 본 기술분야의 통상의 기술자들은 동작 주파수가 낮아짐에 따라 정렬 에러의 신호 대 잡음비가 점진적으로 악화된다는 점 외에는, 시스템 동작 주파수에 대한 하한이 존재하지 않는다는 것을 알 것이다.The system maximum operating frequency provided by the
본 명세서에서 설명되는 장치는 주차 슬롯 중심선에 대한 차량 좌-우 정렬을 제공한다. 차량 좌-우 오정렬은 가시적, 가청적, 또는 촉각적 수단에 의해 운전자에게 표시된다. 시각적 표시는 조명된 표시자, 그래픽 디스플레이, 또는 비디오 카메라 이미지 상에 부과된 소프트웨어 생성된 그래픽 오버레이(software generated graphical overlay)일 수도 있다. 가청적 표시는 연속 또는 맥동 사운드(continuous or pulsating sound) 또는 소프트웨어 생성된 음성 합성기(software generated speech synthesizer)일 수도 있다. 촉각적 표시는 차량 조향 휠(steering wheel) 또는 조향 메커니즘, 기어 시프트 레버(gear shift lever), 운전자 좌석에 의해, 또는 차량 플로어(vehicle floor)를 통해, 또는 플로어 탑재된 차량 제어 페달들(floor mounted vehicle control pedals)을 통해 제공될 수도 있다. 예를 들어, 2013년 8월 6일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/862,572호에 설명된 운전자 시각적 단서들 또는 기술적 수단들을 이용하여, 충전을 위해 자기 코일들을 정렬하기 위해 운전자가 주차 슬롯(10) 내로 충분히 들어가는 것을 보증하기 위한 전-후 방향들에서의 축방향 코일 정렬을 위해, 정렬된 차량이 어디에서 정지해야 하는지를 지시하고 제어할 수 있다.The apparatus described herein provides vehicle left-to-right alignment with respect to a parking slot centerline. The vehicle left-right misalignment is indicated to the driver by visible, audible, or tactile means. The visual indication may be an illuminated indicator, a graphical display, or a software generated graphical overlay imposed on the video camera image. The audible indication may be a continuous or pulsating sound or a software generated speech synthesizer. Tactile indications are indicated by a vehicle steering wheel or steering mechanism, a gear shift lever, the driver's seat, or via the vehicle floor, or floor mounted vehicle control pedals. may be provided via vehicle control pedals. For example, using the driver visual cues or technical means described in U.S. Provisional Patent Application Serial No. 61/862,572, filed August 6, 2013, the driver can use the parking slot ( 10) For axial coil alignment in fore-and-aft directions to ensure that it is fully retracted, it is possible to indicate and control where the aligned vehicle should stop.
도 3a 및 도 3b는 전송 선로(14)의 샘플 실시예들을 도시한다. 특히, 도 3a는 동작 주파수에서 신호를 누설하는 매립된 또는 표면 탑재된 전송 선로(14) 및 무선 주파수 소스(20)를 도시한다. 이 실시예에서, 40.68MHz, 50-옴 임피던스 연속파 무선 주파수 소스(20)는 무선 주파수 여기(excitation)를 제공한다. 약 1mW의 전력 레벨이 사용된다. 미니-회로들 RF 트랜스포머(42), 모델 번호 ADT 4-6T가 임피던스 매칭 발룬(balun)으로서 사용된다. 전송 선로(14)는 일정 길이의 통상의 300-옴 특성 임피던스 밸런스 전송 선로로 구현된다. 이 전송 선로는 누설이 되도록 설계되지 않았지만, 샘플 실시예들에서 안테나들(22, 24)에 의해 픽업될 충분한 누설이 있다. 300-옴 저항기(44)는 반사들 및 정상파들(standing waves)을 제거하기 위해 밸런스 라인의 단부를 종단한다. 전송 선로는 밸런싱될 필요가 없다; 누설 불균형 동축 선로가 동등하게 적합할 것이다. 대안적으로, 외부 실딩(outer shielding) 내에 슬롯들을 갖는 50 또는 75-옴 동축 케이블과 같은 다른 전송 선로 임피던스들이 동등하게 이용될 수 있다. 도 3b는 동축 케이블의 특성 임피던스에 정합되는 종단 저항기(45) 및 특별히 설계된 슬롯들(43)을 갖는 언밸런싱된 50 또는 75옴 동축 케이블 전송 선로(14')를 도시한다.3a and 3b show sample embodiments of
도 4는 도 2의 안테나들(22, 24), 안테나 정류 스위치(28), 및 정류 클럭(30)과 연관된 회로부를 도시한다. 샘플 실시예들에서, 안테나들(22, 24)은 안테나-대-안테나 일관성(consistency)을 보증하기 위해 인쇄 회로 보드 상에 제조된 직사각 나선들을 포함한다. 직사각 나선들에 대한 턴들(turns)의 수는 동작 주파수에서 원하는 응답을 달성하기 위해 커패시턴스와 공명할 안테나에 대한 원하는 인덕턴스 값에 의존한다. 샘플 구성에서, 10 턴 직사각 나선들이 안테나들(22, 24)에 대해 사용되었다. 안테나들(22, 24)은 전기적으로 작고, 추가적인 커패시턴스의 이용 없이 동작 주파수에서 공명하지 않는다. 각각의 안테나(22, 24)는 일정 길이의 통상적인 50-옴 특성 임피던스 동축 케이블(26)에 연결된다. 2개의 케이블들(26)은 안테나들이 차량의 중심선에 대해 대칭적으로 이격될 때 길이가 동일하며, 발룬들로서 역할을 하고 그것이 없다면 케이블 외부 도체들 상에 유도될 RF 전류들을 억제하기 위해 안테나들(22, 24)에 연결된 단부들에서 케이블(26)을 넘어 미끄러지는 수개의 페라이트 비드들(ferrite beads)을 포함하는 페라이트 슬리브(46)를 2개의 케이블들(26)이 각각 갖는다. 유도된 RF 전류들은 상당한 시스템 에러들을 도입하고, 억제되어야 한다. 40.68MHz의 동작 주파수가 샘플 실시예에서 사용된다. 이 주파수는 이 응용에 대해 거의 최적이고, RF 가열, 도플러 기반 주파수 또는 위상 민감 모션 및 침입 경보들, 투열 요법(diathermy), 소작법(cauterization), 및 다른 비-통신 사용들을 포함하는, ISM(Industrial, Scientific and Medical) 사용들에 대해 국가적으로 및 국제적으로 할당된다. ISM 주파수들은 비-통신 사용들을 위해 확보되지만, 사용자들이 주 ISM 응용들로부터 무선 간섭의 가능성을 기꺼이 수용하고자 하는 경우에 통신들을 위해 또한 사용될 수 있다. 그렇게 하기 위한 장점은 상당히 감소된, 장비 인증 및 스펙트럼 할당 규제 부담들이다. 본 명세서에 설명된 차량 정렬 시스템의 최대 범위는 기껏해야 수 피트이므로, 다른 40.68MHz ISM 주파수 사용자들로부터의 무선 간섭의 확률은 상당히 희박하다.FIG. 4 shows the circuitry associated with the
커패시터(C6)와 함께 2개의 로직 인버터들(48), 저항기들(R6, R7)로 구성되는 RC 발진기(30)는 원하는 안테나 정류 주파수의 2배의 직사각파 신호를 생성하며, 이어서 이 신호는 D 플립-플롭(50)에 의해 2로 분할되며, 따라서 50-50 듀티 사이클을 갖고서 원하는 주파수에서 정류 클럭을 생성한다. 컴포넌트들(R1, R3, R4, D1, D2, 및 L1)은 Q 및 not Q 플립-플롭 출력들에 의해 제어되는 다이오드 RF 스위치(28)를 포함한다. R2, R5, C4, 및 C5는 스위치 제어 파형의 리딩(leading) 및 트레일링(trailing) 에지들을 느리게 함으로써 스위칭 과도현상들(transients)을 제한한다. R8, C8, 및 연관된 로직 인버터들(52)은 안테나 정류 클럭 제어 신호를 지연시켜 수신기 지연을 보상한다. C1, C2, 및 C3는 DC(직류) 신호들을 차단하지만 RF(무선 주파수) 신호를 통과시키는, AC(교류) 커플링 커패시터들이다. C7은 D 플립-플롭(50)의 전압 소스로부터 RF 잡음을 필터링하는 바이패스 커패시터이다.An
도 5는 포스트 수신기 신호 처리 회로부를 도시한다. 안테나 정류 스위치(28)의 출력은 종래의 협대역 FM 수신기(32)의 안테나 입력으로 간다. 회로는 소비자 등급 포켓 크기의 스캐닝 수신기, 유니덴(Uniden) BC72XLY 컴팩트 스캐너를 포함하지만, 아날로그 또는 디지털, 하드웨어 또는 소프트웨어인 임의의 협대역 VHF FM 수신기 구현이 수용 가능하다. 차량 정렬 에러는 수신기 오디오 출력에서, 안테나 정류 클럭 주파수에서 대역폭이 제한된 구형파로서 나타난다. 구형파 크기는 정렬 에러 크기를 나타낸다; 구형파 극성은 좌측 또는 우측인 정렬 에러 방향을 나타낸다. 이어서, 동기 검출은 정렬 에러에 비례하는 진폭을 갖고 정렬 에러 방향을 나타내는 극성을 갖는, DC 전압을 생성한다.5 shows the post receiver signal processing circuitry. The output of the
2개의 연산 증폭기들(54)은 1 및 마이너스 1의 이득들에 의해 FM 수신기로부터의 오디오 신호를 증폭한다. 집적 회로(56)는 3개의 단극 쌍투(SPDT; single-pole double throw) CMOS FET 스위치들을 포함하고, 이들 중 하나는 지연된 안테나 정류 스위치 제어 신호에 의해 구동되는 동기 정류기로서 사용된다. 저항기(R16) 및 커패시터(C11)로 구성되는 저역 통과 필터(58)는 SPDT 스위치(56)를 따르고 모든 정류 주파수 리플들을 제거하여, 차량 오정렬에 비례하는 진폭 및 주차 슬롯 중심선의 좌측 또는 우측의 차량 정렬 에러의 방향에 의해 결정되는 극성을 갖는, 직류 신호를 남긴다. 절대값 크기 회로(40)는 차량 변위 에러의 크기를 복구하는 한편, 전압 비교기(38)는 에러 극성을 결정한다.Two
2개의 연산 증폭기들(60, 62)은 각각 포스트 RC 저역 통과 필터 버퍼 증폭기로서 그리고 제로-기준 전압 비교기로서 사용된다. 트랜지스터(64)와 연관된 컴포넌트들은 연산 증폭기 섹션을 전압 포화로부터 벗어나게 유지함으로써, 전압 비교기들로서 개방-루프 연결에서 연산 증폭기들을 사용할 때 때때로 경험하는 미묘한 문제들을 회피한다. 연산 증폭기(62)에 의해 구현되는 전압 비교기(38)는 좌측 또는 우측인 정렬 에러의 극성을 나타내는 로직 레벨 신호를 제공한다. 연산 증폭기들(66) 및 연관된 컴포넌트들은 포스트 동기 검출기 신호의 극성과 무관한 정렬 에러 크기의 유니폴라(unipolar) 표현을 제공하는 절대값 검출기(40)를 포함한다.The two
전술된 구현에서, 차량 듀얼 감지 안테나들(22, 24) 및 전송 선로(14)는 차량 중심선 및 주차 슬롯 중심선을 따라 각각 탑재된다. 차량 언더바디 및 주차 슬롯 장애물들을 피하기 위해 요구될 수 있는 오프셋 위치들은 포스트 동기 검출기 하드웨어 또는 소프트웨어에 적절한 오프셋 정정을 포함시킴으로써 수용될 수 있다. 후자의 상황에서, 요구되는 오프셋 정정은 접지 대 차량 통신 링크에 의해 제공된다.In the implementation described above, the vehicle
대안적인 실시예들Alternative embodiments
대안적인 실시예들로서, 차량 정렬 시스템에 기능성을 추가하기 위해, 더 복잡한 안테나 형상들, 및 포장도로 내에 내장되거나 포장도로 표면에 부착되는 추가적인 안테나들이 구현될 수 있다. 이러한 추가된 기능성은 동일한 차량 탑재 수신기 및 안테나를 사용하여 차량이 접근함에 따라 접지 조립체(GA; Ground Assembly) 충전 패드에 대한 대략적인 거리, 속도, 및 감속 레이트를 결정하는 능력을 포함한다. 거리, 속도, 및 감속 레이트는 차량 컨트롤러에 제공될 수 있거나 차량 컨트롤러는 제공된 측정들로부터 이들 값들을 계산할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 무선 주파수 소스(GA 내에 공동 위치되거나 통합됨)는 연속파 비콘 신호 또는 펄싱된 또는 다른 방식으로 변조된 출력을 안테나들 상에 생성할 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 수신된 신호 강도 및 수신된 위상 둘 다를 사용하는 에러 함수는 누설 선로가 구현될 때 정렬을 위해 사용될 수 있다.As alternative embodiments, more complex antenna shapes and additional antennas embedded within the pavement or attached to the pavement surface may be implemented to add functionality to the vehicle alignment system. This added functionality includes the ability to determine the approximate distance, speed, and deceleration rate for a Ground Assembly (GA) charging pad as the vehicle approaches using the same on-board receiver and antenna. The distance, speed, and deceleration rate may be provided to the vehicle controller or the vehicle controller may calculate these values from the provided measurements. In such embodiments, a radio frequency source (colocated or integrated within the GA) may generate a continuous wave beacon signal or pulsed or otherwise modulated output on the antennas. As previously described, an error function using both the received signal strength and the received phase can be used for alignment when the leak line is implemented.
다음의 도면들에서 우측 및 좌측 표시들은 접근하는 차량의 관점으로부터의 것이고 단지 예시의 목적들을 위한 것이고 응용에서 반대로 될 수 있다는 점이 주목된다. 예를 들어, 좌측 및 우측은 차량이 주차 구획으로 후진할 때 반전된다. X 및 Y 축들은 ISO 4130에서와 같이 정의된다. 모든 예들은 일관성을 위해 '풀-인(pull-in)' 또는 '풀-포워드(pull-forward)' 관점을 사용한다. '리버스-인(reverse-in)' 주차 방법(차량이 주차 구획으로 후진함)을 사용할 때, 좌-우 방향들은 반전될 것이다. 도 6은 전형적인(예를 들어, 90°) 풀-인 주차 구획에서 자기 유도 공명 무선 충전기에 대한 접근법을 위한 하나의 그러한 개선된 정렬 메커니즘의 실시예를 도시한다. 동일한 메커니즘이 45° 주차 구획들 또는 풀-업(평행 주차) 커브사이드 공간(들)과 같은 다른 주차 배열들에 배치될 수 있다. "폴디드(folded)" 또는 "반타원형 안테나(semi-elliptical antenna)"는 정렬 서비스를 모든 방향들로부터(직진, 우측으로부터, 또는 좌측으로부터) 주차 공간에 들어가는 차량들에 제공한다.It is noted that the right and left indications in the following figures are from the perspective of an approaching vehicle and are for illustrative purposes only and may be reversed in application. For example, the left and right sides are reversed when the vehicle is reversing into a parking section. The X and Y axes are defined as in ISO 4130. All examples use a 'pull-in' or 'pull-forward' perspective for consistency. When using the 'reverse-in' parking method (the vehicle reversing into the parking compartment), the left-right directions will be reversed. 6 depicts an embodiment of one such improved alignment mechanism for an approach to a magnetic induction resonant wireless charger in a typical (eg, 90°) pull-in parking compartment. The same mechanism may be deployed in other parking arrangements, such as 45° parking sections or pull-up (parallel parking) curbside space(s). A “folded” or “semi-elliptical antenna” provides alignment service to vehicles entering a parking space from all directions (straight, right, or left).
주차 구획(601)은 포장도로 차선, 기둥들, 연석들, 또는 다른 표시들에 의해 정의되는 영역이다. 접지 조립체(GA)(602)(하나 이상의 무선 충전 코일 및 보조 자기 유도성 공명 통신 트랜시버(들)를 포함하는 무선 충전기)는 들어오는 차량에 액세스가능하도록 배치된다(다양한 국가들에서, 주차 구획 내의 GA의 배치는 로컬 규제, 서비스를 받을 차량(들)의 타입들, 및 로컬 주차 관행들에 의해 영향을 받을 수 있다는 점에 유의해야 한다). 폴디드 연속 유선 모노폴 전송 안테나(603)는 좌측 섹션(604) 및 우측 섹션(605)으로 구성된다. 전송 안테나(603)는 폴디드 또는 반타원형 패턴을 형성하도록 놓이고(표면에 부착되거나 또는 포장도로에 내장됨), 신호 및 안테나는 들어오는 방향(607)을 향하는 GA(602)의 중심선(606) 근처의 위치에서 시작되고 중심선(606)의 대향 측면 상의 GA(602)에 인접하여 종료한다. 주차 구획(601)의 길이 및 사용되는 주파수에 따라, 모노폴 안테나(603)는 전체 또는 단편적인 파장을 확장할 수 있다. 예를 들어, 13.56MHz의 ISM 주파수를 사용하여, 22.11미터의 전파 안테나(full-wave antenna)는 전체 길이(608)에서 11미터 미만의 폴디드 배치를 허용할 것이다. 전송 안테나(609)의 평행 섹션들의 간격은 차량이 주행 방향(610)으로부터 주차 구획(601)으로 회전한 후에 차량-탑재 수신기 안테나들(22, 24)이 전송 안테나 섹션들(609) 내부에 있도록 하는 것이다.
도 7은 전형적인(예를 들어, 90°) 풀-인 주차 구획에서 자기 유도 공명 무선 충전기에 대한 접근법을 위한 개선된 정렬 메커니즘의 다른 실시예를 도시한다. 동일한 메커니즘이 45° 주차 구획들 또는 풀-업(평행 주차) 커브사이드 공간(들)과 같은, 다른 주차 배열들에 배치될 수 있다. 도 7에 도시된 "수렴 안테나(converging antenna)" 설계는 우측, 좌측, 또는 직진 방향들 중 임의의 방향으로부터 주차 공간에 진입하는 차량들에 정렬 서비스를 제공한다.7 depicts another embodiment of an improved alignment mechanism for an approach to a magnetic induction resonant wireless charger in a typical (eg, 90°) pull-in parking compartment. The same mechanism may be deployed in other parking arrangements, such as 45° parking sections or pull-up (parallel parking) curbside space(s). The “converging antenna” design shown in FIG. 7 provides alignment services to vehicles entering the parking space from any of the right, left, or straight forward directions.
주차 구획(701)은 포장도로 차선, 기둥들, 연석들, 또는 다른 표시들에 의해 정의되는 영역이다. 접지 조립체(GA)(702)(하나 이상의 무선 충전 코일 및 보조 자기 유도성 공명 통신 트랜시버(들)를 포함하는 무선 충전기)는 풀-인, 백-인, 또는 주차 구획 타입(45°, 90°, 평행 또는 커브사이드) 주차를 위해 들어오는 차량에 액세스가능하도록 배치된다(다양한 국가들에서, GA의 배치는 로컬 규제, 서비스를 받을 차량(들)의 타입들, 및 로컬 주차 관행들에 의해 영향을 받을 수 있다). 도 7의 수렴 누설 선로 전송 안테나 차량 정렬 시스템은 주행 방향(710) 또는 직진 방향(707)으로부터의 접근을 허용한다. 도시되지는 않았지만, 병렬 또는 커브사이드 사용을 위한 수렴 누설 선로 전송 안테나 차량 정렬 시스템의 사용이 지원된다.
수렴 유선 다이폴 안테나(703)는 좌측 섹션(704) 및 우측 섹션(705)을 포함한다. 누설 선로-기반 전송 안테나(703)는 평행 패턴을 형성하도록 놓이고(표면에 부착되거나 또는 포장도로에 내장되고), 여기서 신호 및 안테나 둘 다는 GA(702)의 중심선(706)에 위치되는 GA(702)에 공동 위치되거나 통합되는 송신기로부터 시작된다. 주차 구획(701)의 길이 및 사용되는 주파수에 따라, 모노폴 안테나(703)는 전체 또는 단편적인 파장을 확장할 수 있다. 예를 들어, 13.56MHz의 ISM 주파수를 사용하여, 22.11미터의 전파 안테나(full-wave antenna)(703)는 11미터 바로 위의 배치를 허용하여, 5.5미터의 전체 길이(708)를 초래한다. 물리적 안테나 분할(709)은 GA(702) 옆에 발생하고, 도 7의 겉보기 거리는 예시의 목적으로 과장되어 있다.The converging
수신된 신호 특성들(예를 들어, 수신된 신호 강도 및 신호 위상)의 보상을 위해 오프셋(들)이 알려진 경우, 전송 안테나(703)의 (중심선(706) 주위의) 비대칭 배치도 고려된다.Asymmetric placement (around centerline 706 ) of transmit antenna 703 (around centerline 706 ) is also considered when the offset(s) are known for compensation of received signal characteristics (eg, received signal strength and signal phase).
도 8a는 폴디드 유선 다이폴 안테나(802)를 도시한다. 폴디드 다이폴 안테나(802)의 일 단부는 비콘 신호 소스를 호스팅하는 GA(801)이다. GA(801)의 중심선(804)은 차량의 VA(차량 조립체) 공명 유도성 코일 중심이 최대 무선 전력 전송 효율을 위해 위치되어야 하는 y축 지점을 도시한다. 안테나(802)는 접근 방향과 반대 방향으로 파장의 ½(또는 반파 안테나로서 구현되는 경우 파장의 1/4)의 한계까지 연장된다. 폴디드 안테나(802)의 곡선 단부(803)는 신호 획득 문턱(806)으로서 기능하는데, 여기서 수신기 안테나들(22, 24) 둘 다는 접근 차량 각도에 관계없이 안테나(802)의 시작을 나타내는 비콘 신호를 신뢰성 있게 검출할 수 있다. GA-대-안테나 문턱(805)은 유선 다이폴 안테나(802)에 의해 전송된 신호가 안테나(802)의 단부를 나타내는 지점이다.8A shows a folded
도 8b는 도 8a에 예시된 폴디드 유선 다이폴 안테나의 신호 에러 함수의 그래픽 표현을 도시한다. X-축(809)은 범위를 도시하는 한편 Y-축(808)은 수신기 안테나들(22, 24) 사이의 상대적 비콘 신호 위상차(807)를 도시한다. 차량이 폴디드 유선 안테나(802)의 단부(803) 위에서 이동함에 따라, 수신기 안테나들(22, 24) 둘 다는 비콘 신호를 수신하기 시작한다. 이러한 제1 신호 획득 검출 문턱(806)에서, 수신된 비콘 진폭 및 위상은 거의 동일하여, 에러 함수를 최소화한다. 우측 안테나(24) 및 좌측 안테나(22)가 안테나(802)의 단부(803) 주위의 초기 모호한 영역을 통과한 후(GA(801) 쪽으로 이동함), 우측 VA 수신기 안테나(24) 및 좌측 VA 수신기 안테나(22)에 의해 수신된 신호의 위상은 발산하기 시작한다.FIG. 8B shows a graphical representation of the signal error function of the folded wired dipole antenna illustrated in FIG. 8A ; The
차량이 GA(801)를 향해 계속 진행함에 따라, 시스템은 우측 수신기 안테나(24) 및 좌측 수신기 안테나(22)에서의 신호 강도를 이용하여 차량 Y-축 정렬 표시를 제공하는 한편, 우측 수신기 안테나(24) 및 좌측 수신기 안테나(22)에서의 신호 위상의 발산은 차량 X-축 표시를 제공하는 데 이용된다. 차량 X축 및 Y축 표시들(및 잠재적으로 계산된 속도 및 감속도)은 운전자, 운전자-보조, 또는 완전 자동화된 운전 시스템에 주기적으로 전달되어 조향 및 제동을 제어하는 데 이용된다.As the vehicle continues toward
차량이 GA(801)를 향해 계속 진행함에 따라, 차량 정렬 시스템은 Y축 정렬 표시를 제공하기 위해 우측 수신기 안테나(24) 및 좌측 수신기 안테나(22)에서의 수신된 신호 강도를 계속 이용하는 반면, 우측 수신기 안테나(24) 및 좌측 수신기 안테나(22)에서의 수신된 신호 위상에서의 발산은 안테나 원점(805)에서 180°에 접근한다. 위상이 180°와 동일한 안테나 문턱 위치(805)에서, 상대 신호 강도는 수신기 안테나들(22, 24) 둘 다 사이에서 0으로 감소되어 안테나 문턱(805)에 도달했다는 2차 표시를 제공하고, 따라서 GA(801)의 에지에 도달했고 최종 정밀 위치 결정 시스템이 805로부터 804까지의 거리를 커버하도록 활성화될 수 있다는 명확한 표시를 제공할 것으로 예상되거나, 또는 안테나 문턱(805)에서의 차량 속도는 차량이 GA 중심선(804) 위에 위치되도록 제로 속도에 있어야 할 때를 추정하는 데 이용될 수 있다. GA 에지(805)로부터 GA 중심선(804)까지의 거리(810)에서의 최종 위치 결정은 (예를 들어, 2016년 2월 4일에 출원된 "METHOD OF AND APPARATUS FOR DETECTING COIL ALIGNMENT ERROR IN WIRELESS INDUCTIVE POWER TRANSMISSION", 일련 번호 14/910,071에 설명된 바와 같은) 코일 정렬 방법, 또는 속도, 감속도, 및 차량 정지 특성들(예를 들어, 제동 속도, 차량 중량)에 기초한 예측 모델을 이용하는 것일 수 있다.As the vehicle continues toward
도 9a는 비콘 신호 소스를 호스팅하는 GA(901)를 그 일 단부에 갖는 수렴 유선 다이폴 안테나(902)를 도시한다. GA(901)의 중심선(904)은 차량의 VA(차량 조립체) 공명 유도성 코일 중심이 최대 무선 전력 전송 효율을 위해 위치되어야 하는 y-축 지점을 도시한다. 안테나(902)는 파장의 ½(또는 반파 안테나로서 구현되는 경우 파장의 1/4)의 한계까지 접근 방향의 반대 방향으로 연장된다. 평행 우측 안테나 요소(907)와 좌측 안테나 요소(908)의 분리된 단부(903)는 신호 획득 문턱(906)의 역할을 하며, 여기서 차량-기반 수신기 안테나들(22, 24) 둘 다는 접근 차량 각도에 관계없이 전송된 비콘 신호를 신뢰성있게 검출할 수 있다. GA-대-안테나 문턱(905)은 유선 다이폴 안테나(902)에 의해 전송된 신호가 안테나(902)의 단부를 나타내는 지점이다.9A shows a converging wired
차량 정렬을 위해 수렴 유선 다이폴 안테나(902)를 사용할 때, 차량은 인간-운전이든 자동이든 간에, GA(901)를 향해 이동하는 충전기-탑재 주차 구획에 진입한다. 차량-탑재 수신기 안테나들(22, 24)은 신호 획득 문턱(906)에서 수렴 유선 다이폴 안테나(902)로부터 전송된 신호를 검출할 것이다. 전송된 신호는 우측 수신기 안테나(24) 및 좌측 수신기 안테나(22)에서 수신될 것이다.When using the converging wired
도 9b는 도 9a에 예시된 수렴 유선 다이폴 안테나(902)의 신호 에러 함수의 그래픽 표현을 도시한다. X-축(911)은 범위를 도시하는 한편 Y-축(912)은 수신기 안테나들(22, 24) 사이의 상대적 비콘 신호 위상차(913)를 도시한다. 차량이 유선 안테나(902)의 단부(903) 위에서 이동함에 따라, 수신기 안테나들(22, 24) 둘 다는 비콘 신호를 수신하기 시작한다. 먼저, 신호 획득, 검출, 진폭 상대 진폭은 Y 위치 결정에서의 에러를 나타낼 것인 반면(상대 신호 강도에서의 0은 올바른 Y 위치 결정을 나타냄), 수신된 위상은 우측 수신기 안테나(24) 및 좌측 수신기 안테나(22)에서의 초기 신호 획득 시에 180° 역위상(out-of-phase)일 것이다(¼파 안테나가 사용되는 경우, 위상차가 90°일 것임에 유의해야 한다). 차량이 전방으로 이동함에 따라, 우측 안테나(24) 및 좌측 안테나(22)가 안테나(902)의 단부(903)를 통과한 후(GA(901) 쪽으로 이동함), 우측 수신기 안테나(24) 및 좌측 수신기 안테나(22)에 의해 수신되는 신호의 위상차(913)는 차량이 GA(901)에 접근함에 따라 감소하기 시작한다. 우측 수신기 안테나(24) 및 좌측 수신기 안테나(22)에서 수신되는 신호의 진폭 상대값은 Y-축(측면-대-측면) 축 추적을 결정하는 데 사용된다. X축 및 Y축 표시들은 운전자, 운전자-보조, 또는 완전 자동화된 운전 시스템에 주기적으로 전달되어 조향 및 제동을 제어하는 데 이용된다.FIG. 9B shows a graphical representation of the signal error function of the converging wired
차량이 GA(901)를 향해 계속 진행함에 따라, 시스템은 우측 수신기 안테나(24) 및 좌측 수신기 안테나(22)에서의 신호 강도를 이용하여 Y-축 정렬 표시를 계속 생성하는 한편, 우측 수신기(24) 및 좌측 수신기(22)에서 수신되는 바와 같은 신호 위상의 감소 차이는 X-축 범위-대-GA 표시를 제공한다. 위상차가 0°와 동일한 위치에서, 우측-대-좌측 차이 신호 강도는 0으로 감소할 것으로 예상된다. 이 이벤트는, GA(901)의 에지에 도달하였고 최종 코일 위치 결정(예를 들어, 2016년 2월 4일 출원된 "METHOD OF AND APPARATUS FOR DETECTING COIL ALIGNMENT ERROR IN WIRELESS INDUCTIVE POWER TRANSMISSION", 일련 번호 14/910,071에 설명된 바와 같음)이 GA 에지(905)로부터 GA 중심선(904)까지의 거리(910)를 커버하도록 활성화될 수 있다는 명확한 표시를 제공하거나, 안테나 문턱(905)에서의 차량 속도 및 감속 레이트가 제동 레이트 및 차량 중량과 같은 차량 특성들을 고려하여 차량이 GA 중심선(904) 위에 위치되도록 제로 속도에 있어야 할 때를 추정하는 데 이용될 수 있다.As the vehicle continues toward
도 10a는 초기 안내를 제공하기 위해 긴(긴 안테나는 배치에 의존하여 전체 파장보다 더 짧거나 더 길 수 있음) 누설 전송 선로(1007), 및 안테나 단부(1006)로부터 GA(1003)의 무선 충전 패드까지의 거리 측정 및 정렬을 위한 ½파 '수렴 안테나(converging antenna)'(1004, 1005)(도 6에 설명된 폴디드 안테나 시스템이 동등한 서비스를 제공하는 데 사용될 수 있다는 것에 유의해야 한다) 둘 다를 사용하는 무선 전력 전송 위치 결정을 위한 차량 정렬 시스템을 나타낸 것이다. 3개의 안테나 요소들(1004, 1005, 및 1007) 모두는 GA(1003)에서 시작한다.10A shows a long (long antenna may be shorter or longer than full wavelength depending on placement)
도 10a의 예에서, 비콘 신호는 긴 누설 선로(1007) 상에서 펄싱되고, 모든 안테나 선로들(1004, 1005, 및 1007)이 동일한 ISM 스펙트럼(예를 들어, 13.56MHz, 27.12MHz, 40.68MHz 중 하나)에서 전송하고 있으므로, 구별을 허용하기 위하여 수렴 안테나(1004, 1005)의 섹션들 상에서 연속적으로 전송된다. 긴 누설 선로 안테나(1007) 및 수렴 안테나 세그먼트들(1004, 1005)에서 사용되는 비콘 신호는 동상(in-phase) 또는 역위상(out of phase)일 수 있는데, 그 이유는 2개의 안테나들 사이의 구별이 신호 변조(예를 들어, ASK, 펄싱)에 기초하기 때문이다.In the example of FIG. 10A , the beacon signal is pulsed on
도 10b는 도 10a에 예시된 차량 정렬 시스템의 신호 에러 함수의 그래픽 표현을 도시한다. X-축(1011)은 범위를 도시하는 한편 Y-축(1012)은 수신기 안테나들(22, 24) 사이의 상대적 비콘 신호 위상차(1009)를 도시한다. 차량이 유선 안테나(1007)의 단부를 넘어 이동함에 따라, 수신기 안테나들(22, 24) 둘 다는 범위의 끝(1016)에서 비콘 신호를 수신하기 시작한다.FIG. 10B shows a graphical representation of a signal error function of the vehicle alignment system illustrated in FIG. 10A . The
긴 누설 선로(1007)에 차량이 접근함에 따라, 수신기 안테나들(22, 24) 중 어느 하나 또는 둘 다를 통한 신호 검출은 Y-축(측면-대-측면) 에러 표시(1010)를 제공하기 위해 진폭 및 위상차를 이용하는 초기 안내를 허용한다. 차량 조립체 탑재 안테나들(22, 24)이 수렴 안테나 구조물(1004, 1005)로부터 수신기 안테나들(22, 24)이 수렴 안테나 구조물 문턱(1006)을 통과했다는 것을 나타내는 연속 비콘 신호를 검출할 때, 누설 선로(1007)를 이용하는 것으로부터 수렴 안테나들(1004, 1005)로의 전환(cutover)이 수행될 것이다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 이 전환은 수신된 비콘 신호가 변하고 상대적인 수신된 신호 위상차(1009)가 180° 역위상으로 갈 때, 수신된 위상(1008)에서 (3개의 전송된 신호 동일 채널 간섭이 신호 구별이 방해되는 모호한 영역을 생성하는 영역(1017) 이후에) 급격한 변화를 야기한다. 신호 소스 전환이 달성되면, 차량 정렬 및 거리 측정은 도 9b에서 상세히 설명된 바와 같이(또는 폴디드 안테나가 이용되는 경우 도 8b에서와 같이) 진행한다.As the vehicle approaches the
일단 차량 수신기 안테나들이 제로-위상차 문턱(1002)에 접근하면, 차량 조립체-기반 송신기는 접지 조립체 수신기(들)와의 통신들을 개시할 수 있다. 최종 위치 결정 방법(또는 수렴된 안테나 시스템의 사용에 의해 제공된 거리 측정에 의해 결정된 속도에 기초한 예측 모델)은 제로 상대 위상차 문턱(1002)과 GA(1003)의 중심선(1001) 사이의 거리(1014)에 대해 사용될 수 있다.Once the vehicle receiver antennas approach the zero-
이 다중-안테나 접근법은 또한 안테나 구조물 또는 전송 설비의 고장이 다른 것의 동작을 배제하지 않을 '소프트-고장(soft-fail)' 시스템으로서 역할할 수 있다.This multi-antenna approach can also serve as a 'soft-fail' system where failure of an antenna structure or transmission facility will not preclude operation of others.
임의적 단거리 송신기 유닛(1013)(예를 들어, 무선 주파수 송신기)은 임의의 누설 선로 설치의 끝에 포함될 수 있다. 무선-주파수 송신기 유닛(1013)은 누설 선로 케이블(1007)을 통해, GA(1003)로부터 또는 GA(1003)를 통해 데이터를 수신하기 위한 유선 통신 서브시스템뿐만 아니라 송신기, 프로세서, 및 메모리를 포함할 수 있다. 이 송신기 유닛(1013)은 그것의 GPS 위치 및 충전 스테이션의 능력들(예를 들어, 제공되는 전력 레벨들, 이용가능한 전력 타입들(AC/DC), 지원되는 커넥터 타입들, 이용가능한 지불 형태들(예를 들어, 가상 지갑 지원, 지원되는 온라인 계정(들), 지원되는 멤버십들, 스와이프 카드, 신용, 직불, 클럽 카드들))을 브로드캐스트할 수 있다. 송신기 유닛(1013)은 또한 누설 선로 비콘 신호(들)에 대한 DC 오프셋을 사용하여 누설 선로(1012)를 통해 전력을 공급받는다.An optional short-range transmitter unit 1013 (eg, a radio frequency transmitter) may be included at the end of any leak line installation. The radio-
충전 세션 동안(즉, 차량이 GA(1003) 위에 위치되면), 송신기 유닛(1013)은 턴오프될 수 있거나, 다른 통과 차량들에 정보를 브로드캐스트할 수 있다(예를 들어, 충전기가 사용중임, 충전 세션에 남은 시간). 정보는 신호 변조(예를 들어, 펄싱된, 진폭 변조된)를 이용하여 누설 선로(1007)를 통해 GA(1003)로부터 갱신될 수 있다.During a charging session (ie, if the vehicle is positioned over the GA 1003 ), the
설명된 설치들 중의 임의의 것에서, 실패한 사전충전(pre-charging) 세션 정렬은 GA를 이동시킴으로써 및 문턱을 초과하는 범위 측정이 획득될 수 있을 때(예를 들어, 임의의 Y-축(측면-대-측면) 에러의 정정을 위하여 충분한 범위가 획득될 때) 정렬 프로세스를 재시작함으로써 재설정될 수도 있다.In any of the described installations, a failed pre-charging session alignment is achieved by shifting the GA and when a range measurement that exceeds a threshold can be obtained (eg, any Y-axis (lateral- It may be reset by restarting the alignment process (when sufficient range is obtained for correction of large-side) errors.
다양한 구현들이 위에 설명되었지만, 그들은 제한이 아니라 단지 예로서 제시되었다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 위에 설명된 시스템들 및 방법들과 관련된 요소들 중 임의의 것은 위에 제시된 원하는 기능 중 임의의 것을 이용할 수 있다. 따라서, 바람직한 구현의 폭 및 범위는 전술한 샘플 구현들 중 임의의 것에 의해 제한되지 않아야 한다.While various implementations have been described above, it should be understood that they have been presented by way of example only and not limitation. For example, any of the elements associated with the systems and methods described above may utilize any of the desired functionality presented above. Accordingly, the breadth and scope of the preferred implementations should not be limited by any of the sample implementations described above.
Claims (20)
상기 주차 슬롯에 배치된 접지 조립체 - 상기 접지 조립체는 상기 제2 무선 전력 유도 코일을 하우징(housing)함 -; 및
상기 접지 조립체에 연결되고 상기 주차 슬롯에 배치되어, 충전을 위한 상기 제2 무선 전력 유도 코일로 상기 차량을 안내하기 위해 상기 차량에 의해 검출되는 동작 주파수를 갖는 신호를 누설하는 전송 선로 - 상기 전송 선로는 상기 접지 조립체에 대해 폴디드 패턴(folded pattern)으로 배치되는 연속 유선 모노폴 안테나 및 상기 접지 조립체로부터 멀리 연장되는 제1 및 제2 섹션들을 갖는 수렴 유선 다이폴 안테나 중 하나를 포함함 -
를 포함하고,
상기 차량은, 상기 차량이 상기 주차 슬롯에 정렬될 때 상기 전송 선로의 대향 측면들 상에 탑재된 적어도 2개의 차량 탑재 안테나들을 사용하여 상기 전송 선로로부터 누설되는 상기 동작 주파수를 갖는 상기 신호를 검출하고 상기 적어도 2개의 차량 탑재 안테나들에 의해 검출되는 각각의 신호들을 처리하여, 상기 전송 선로에 대한 상기 차량의 좌-우 정렬을 나타내는 상기 각각의 신호들 사이의 상대적 신호 위상 및 진폭을 결정하고 상기 접지 조립체까지의 거리를 결정하는, 시스템.A vehicle alignment system for aligning a first wireless powered induction coil of a vehicle with a second wireless powered induction coil in a parking slot for wireless charging through the use of magnetic resonance induction, comprising:
a grounding assembly disposed in the parking slot, the grounding assembly housing the second wireless power induction coil; and
a transmission line connected to the ground assembly and disposed in the parking slot to leak a signal having an operating frequency detected by the vehicle to guide the vehicle to the second wireless power induction coil for charging - the transmission line comprises one of a continuous wired monopole antenna disposed in a folded pattern with respect to the ground assembly and a converging wired dipole antenna having first and second sections extending away from the ground assembly;
including,
The vehicle detects the signal having the operating frequency leaking from the transmission line using at least two in-vehicle antennas mounted on opposite sides of the transmission line when the vehicle is aligned in the parking slot, and processing respective signals detected by the at least two vehicle-mounted antennas to determine a relative signal phase and amplitude between the respective signals indicative of left-right alignment of the vehicle with respect to the transmission line; A system for determining a distance to the assembly.
상기 주차 슬롯에 배치된 접지 조립체가, 충전을 위해 상기 차량을 상기 제2 무선 전력 유도 코일로 안내하도록 상기 주차 슬롯에 배치된 전송 선로에 비콘 신호를 제공하는 단계;
상기 전송 선로가 동작 주파수에서 상기 비콘 신호를 누설하는 단계 - 상기 전송 선로는, 상기 접지 조립체에 대해 폴디드 패턴으로 배치되는 연속 유선 모노폴 안테나, 및 상기 접지 조립체로부터 멀리 연장되는 제1 및 제2 섹션들을 갖는 수렴 유선 다이폴 안테나 중 하나를 포함함 -;
상기 제2 무선 전력 유도 코일에 의한 충전을 위해 상기 전송 선로에 대해 상기 주차 슬롯에서 상기 차량의 좌-우를 정렬하는 단계 - 상기 정렬하는 단계는, 상기 차량이 상기 주차 슬롯에 정렬될 때, 상기 전송 선로의 대향 측면들에 탑재된 적어도 2개의 차량 탑재 안테나들이 상기 전송 선로로부터 누설되는 상기 동작 주파수에서 상기 비콘 신호를 검출하는 단계를 포함함 -; 및
상기 전송 선로에 대한 상기 차량의 좌-우 정렬을 나타내는 각각의 신호들 사이의 상대적 신호 위상 및 진폭과 상기 접지 조립체까지의 거리에 기초하여, 상기 제2 무선 전력 유도 코일에 대한 상기 차량의 정렬을 조정하는 단계
를 포함하는, 방법.A method for aligning a first wireless powered induction coil of a vehicle with a second wireless powered induction coil in a parking slot for wireless charging through the use of magnetic resonance induction, comprising:
providing, by a grounding assembly disposed in the parking slot, a beacon signal to a transmission line disposed in the parking slot, to guide the vehicle to the second wireless power induction coil for charging;
the transmission line leaking the beacon signal at an operating frequency, the transmission line comprising a continuous wired monopole antenna disposed in a folded pattern with respect to the ground assembly, and first and second sections extending away from the ground assembly comprising one of the converging wired dipole antennas with
aligning the left-right of the vehicle in the parking slot with respect to the transmission line for charging by the second wireless power induction coil, wherein the aligning comprises: when the vehicle is aligned in the parking slot, the detecting the beacon signal at the operating frequency at which at least two vehicle-mounted antennas mounted on opposite sides of a transmission line leak from the transmission line; and
based on the distance to the ground assembly and the relative signal phase and amplitude between respective signals representing left-right alignment of the vehicle with respect to the transmission line, the alignment of the vehicle with respect to the second wireless power induction coil is determined. Steps to adjust
A method comprising
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