TW202130094A - 車輛無線充電自動定位系統 - Google Patents
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Abstract
一種車輛無線充電自動定位系統，其包括之金屬探測器利用金屬偵測技術來偵測電動車金屬底盤中之受電盤與車輛無線充電自動定位系統之充電盤的相對位置，由金屬探測器判斷充電盤是否定位到受電盤的充電位置，而由充電盤內之線圈對受電盤內之線圈進行電磁充電，金屬探測器之金屬偵測技術的偵測距離較遠，且偵測距離跟感應線圈的直徑成正比，在感應線圈直徑夠大時，偵測距離可超過15公分以上。
Description
本發明有關於電動車輛之領域，特別有關於一種車輛無線充電自動定位系統。
隨著環保意識的抬頭，能夠節能減碳、降低噪音以及提高消耗能源轉化效率的電動車是現今社會交通工具的節能趨勢，以藉由電力取代汽油，減少燃燒汽油而產生的空氣污染。
隨著電動車的普及，電動車之充電方式目前是採有線充電，用充電槍以手動方式插上車輛的接頭進行充電，然而車輛須依充電設備的設置方向停放，若遇到充電介面不同則需自行更換接頭，而充電槍接頭遇水氣會有漏電的疑慮而造成觸電，且充電結束，電纜線需依規定收納至定位，以上充電流程耗費許多時間。
對於上述問題，本案申請人先前申請之台灣發明專利公告第I646749號之發明名稱「電動車之無線自動充電系統」揭露利用電感偵測技術，使車輛不需精準地停放至規定的停車位置即可採無線充電，充電設備占地小，可增加車輛停放空間，使用者不接觸充電裝置，可避免觸電危險，並提高充電效率，減少充電時間。
上述電感偵測技術係無線自動充電系統中之充電盤之線圈會根據靠近材料的不同而產生不同的變化，靠近逆磁材(通常以金屬居多)會導致線圈上的電感量會下降，靠近順磁材(鐵氧體等磁性材料)會導致線圈上的電感量上升。然而，電感偵測技術是屬於被動式偵測，線圈會根據靠近材料的不同而產生不同的變化，由於本身並沒有發射接收等行為，只是單方向傳送電磁波的根據物理上線圈對於順磁材及逆磁材所產生的電感量之變化進行偵測，所以偵測距離近，通常不超過5公分，即使增大線圈直徑也無法提高偵測距離。
有鑑於上述問題，本發明之目的提供一種車輛無線充電自動定位系統，其利用屬於主動式偵測之金屬偵測技術，發射磁場並偵測反射訊號是否改變，以分辨受測金屬是否具磁性而得知金屬或磁性材料，金屬偵測技術的偵測距離較遠，且偵測距離跟感應線圈的直徑成正比，在感應線圈直徑夠大時，偵測距離可超過15公分以上。
本發明之一態樣係提供一種車輛無線充電自動定位系統，其包括至少一金屬探測器，該至少一金屬探測器包括：
一震盪器，產生具有頻率及相位之一發射頻率訊號；
一發射線圈，與該震盪器電連接，發射該震盪器產生之該發射頻率訊號；
一取樣電路，與該震盪器電連接，取樣該震盪器產生之該發射頻率訊號以產生具有頻率及相位之一發射頻率取樣訊號；
一頻率量測電路，與該取樣電路電連接，量測該取樣電路之該發射頻率取樣訊號以產生具有頻率及相位之一參考用訊號；
一接收線圈，接收具有反射頻率及相位差之一反射頻率訊號；
一放大器，與該接收線圈電連接，放大接收線圈接收之該反射頻率訊號；
一混合比較電路，與該放大器與該取樣電路電連接，比較該放大器之經放大之該反射頻率訊號之反射頻率與相位差及該取樣電路之該發射頻率取樣訊號之頻率與相位，以得到一頻率差及一相位差值；
一處理模組，與該混合比較電路及該頻率量測電路電連接，比較該混合比較電路之該頻率差及該相位差值與該頻率量測電路之該參考用訊號之頻率及相位之差異以得到一驅動訊號；
一輸出訊號驅動設備，接收該處理模組輸出之該驅動訊號，以驅動該車輛無線充電自動定位系統至一電動車之一充電位置，
其中，該發射線圈發射之該發射頻率訊號的磁場對一金屬與一磁性材料會產生具有不同之該反射頻率及該相位差之該反射頻率訊號。
根據本發明之態樣，其中，該至少一金屬探測器包括一第一金屬探測器及一第二金屬探測器。
根據本發明之態樣，更包括一第一影像感測器及一第二影像感測器，分別與該第一金屬探測器及該第二金屬探測器組裝在一起，當該第一金屬探測器之該輸出訊號驅動設備及該第二金屬探測器之該輸出訊號驅動設備驅動該車輛無線充電自動定位系統至該電動車之該充電位置時，該第一影像感測器及該第二影像感測器分別感測該電動車之該充電位置之影像，該第一金屬探測器之該處理模組及該第二金屬探測器之該處理模組根據該第一影像感測器及該第二影像感測器感測之影像再次判斷該車輛無線充電自動定位系統是否定位至該電動車之該充電位置。
根據本發明之態樣，更包括一充電盤，設置在該第一金屬探測器及該第二金屬探測器之間，該充電盤之線圈對該電動車之一受電盤之線圈進行電磁充電。
為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
圖1為本發明之金屬偵測技術原理之示意圖。在圖1中，本發明下述之金屬探測器是利用電磁感應的金屬偵測技術原理，金屬探測器利用有交流電通過其線圈中而產生迅速變化的磁場，該磁場在導電材料之金屬物體內部能產生渦電流，渦電流又會產生磁場，並且渦電流產生之磁場會影響金屬探測器之線圈產生之磁場，使得金屬探測器之線圈產生之磁場的頻率跟相位產生變化。
在金屬探測器之線圈產生之磁場對於被受測金屬所產生的渦電流干擾後會產生反射頻率訊號的大幅頻率衰減以及相位的改變，而鐵氧體類的磁性材料對於磁場則是有高達99.8%以上的反射率，且會產生與金屬材料不同的相位差，藉由頻率的衰減及相位差可以很清楚的判斷金屬材料與磁性材料的差別來確認車輛無線充電自動定位系統中之充電盤是否有定位到電動車之受電盤的充電位置。此種金屬偵測技術的偵測距離較遠，且偵測距離跟感應線圈的直徑成正比，在感應線圈直徑夠大時，偵測距離可超過15公分以上。
圖2為本發明之車輛無線充電自動定位系統與電動車充電定位之示意圖。在圖2中，車輛無線充電自動定位系統10包括兩個金屬探測器12、14、兩個影像感測器16、18及一充電盤20。在本實施例中，以兩個金屬探測器及兩個影像感測器來說明車輛無線充電自動定位系統之結構及操作，但其數量並非用以侷限本發明，可依實際應用來決定金屬探測器及影像感測器的數量。
金屬探測器12、14利用上述金屬偵測技術來偵測電動車金屬底盤22中之受電盤24與車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20的相對位置，由金屬探測器12、14判斷充電盤20是否定位到受電盤24的充電位置，而由充電盤20內之線圈對受電盤24內之線圈進行電磁充電。
影像感測器16與金屬探測器12組裝在一起，影像感測器18與金屬探測器14組裝在一起，金屬探測器12之輸出訊號驅動設備(下文將描述)及金屬探測器14之輸出訊號驅動設備(下文將描述)驅動車輛無線充電自動定位系統10至電動車之充電位置(即受電盤24的位置)時，影像感測器16及影像感測器18分別感測電動車之充電位置之影像，金屬探測器12之處理模組(下文將描述)及金屬探測器14之處理模組(下文將描述)根據影像感測器16及影像感測器18感測之影像再次判斷車輛無線充電自動定位系統10是否定位至電動車之充電位置。
圖3為本發明之金屬探測器之方塊圖。在圖3中，金屬探測器12、14包括一震盪器104、一 發射線圈102、一取樣電路106、一頻率量測電路108、一接收線圈110、一放大器112、一混合比較電路114、一處理模組116及一輸出訊號驅動設備118。
震盪器104產生具有頻率及相位之一發射頻率訊號。發射線圈102與震盪器104電連接，發射線圈102朝電動車金屬底盤22與受電盤24方向發射震盪器104產生之發射頻率訊號，如上述之金屬偵測技術，由於發射頻率訊號對金屬材料與磁性材料之反射頻率的衰減及相位差的差別而產生不同的反射頻率訊號。
取樣電路106與震盪器104電連接，取樣電路106取樣震盪器產生之發射頻率訊號以產生具有頻率及相位之一發射頻率取樣訊號。頻率量測電路108與取樣電路106電連接，頻率量測電路108量測取樣電路106之發射頻率取樣訊號以產生具有頻率及相位之一參考用訊號。
接收線圈110接收發射頻率訊號對金屬材料與磁性材料之反射而具有反射頻率及相位差之反射頻率訊號。放大器112與接收線圈110電連接，放大器112放大接收線圈110接收之反射頻率訊號。混合比較電路114與放大器112與取樣電路106電連接，混合比較電路114比較放大器112之經放大之反射頻率訊號之反射頻率與相位差及該取樣電路之該發射頻率取樣訊號之頻率與相位，以得到一頻率差及一相位差值。
處理模組116與混合比較電路114及頻率量測電路108電連接，處理模組116比較混合比較電路114之頻率差及相位差值與頻率量測電路108之參考用訊號之頻率及相位之差異以得到一驅動訊號。
輸出訊號驅動設備118接收處理模組116輸出之驅動訊號，亦即在處理模組116判斷車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20未定位到電動車之受電盤24之充電位置的情況下，輸出訊號驅動設備118根據該驅動訊號以水平面及垂直高度之三度空間驅動車輛無線充電自動定位系統10至電動車之充電位置。
圖4及圖5為本發明之車輛無線充電自動定位系統與電動車進行充電位置之定位之示意圖，圖4及圖5為本發明之說明範例，並非用以侷限本發明。
在圖4中，車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20相對於電動車之受電盤24的左側，金屬探測器12偵測到由金屬探測器12發射之發射頻率訊號對電動車金屬底盤22及受電盤24所反射之第一反射頻率訊號，金屬探測器14偵測到由金屬探測器14發射之發射頻率訊號對電動車金屬底盤22所反射之第二反射頻率訊號，由於上述之金屬偵測技術，第一反射頻率訊號之反射頻率與相位差與第二反射頻率訊號之反射頻率與相位差並不相同，亦即表示車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20與電動車之受電盤24未定位到充電位置，金屬探測器12之處理模組116在比較發射頻率訊號與第一反射訊號之間的差異而得到之第一驅動訊號，以及金屬探測器14之處理模組116在比較發射頻率訊號與第二反射訊號之間的差異而得到之第二驅動訊號，由金屬探測器12之輸出訊號驅動設備118根據第一驅動訊號及金屬探測器14之輸出訊號驅動設備118根據第二驅動訊號驅動車輛無線充電自動定位系統10朝圖4之右側移動，亦即車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20朝向電動車之受電盤24的右側移動。
若車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20朝向電動車之受電盤24的右側移動過多，而使車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20相對於電動車之受電盤24的右側，如圖5所示，金屬探測器12偵測到由金屬探測器12發射之發射頻率訊號對電動車金屬底盤22所反射之第一反射頻率訊號，金屬探測器14偵測到由金屬探測器14發射之發射頻率訊號對電動車金屬底盤22及受電盤24所反射之第二反射頻率訊號，由於上述之金屬偵測技術，第一反射頻率訊號之反射頻率與相位差與第二反射頻率訊號之反射頻率與相位差並不相同，亦即表示車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20與電動車之受電盤24未定位到充電位置，金屬探測器12之處理模組116在比較發射頻率訊號與第一反射訊號之間的差異而得到之第一驅動訊號，以及金屬探測器14之處理模組116在比較發射頻率訊號與第二反射訊號之間的差異而得到之第二驅動訊號，由金屬探測器12之輸出訊號驅動設備118根據第一驅動訊號及金屬探測器14之輸出訊號驅動設備118根據第二驅動訊號驅動車輛無線充電自動定位系統10朝圖5之左側移動，亦即車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20朝向電動車之受電盤24的左側移動。
如圖4及圖5之範例說明，車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20移動定位到電動車之受電盤24之充電位置，如圖2所示，再由影像感測器16及影像感測器18分別感測電動車之受電盤24的位置之影像，金屬探測器12之處理模組116及金屬探測器14之處理模組116根據影像感測器16及影像感測器18感測之影像再次判斷車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20是否定位至電動車之受電盤24的充電位置。當再次確認車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20定位至電動車之受電盤24的充電位置，由車輛無線充電自動定位系統10之充電盤20內的線圈對電動車之受電盤24內的線圈進行電磁充電。
本發明係提供一種車輛無線充電自動定位系統，其特點在於利用屬於主動式偵測之金屬偵測技術，發射磁場並偵測反射訊號是否改變，以分辨受測金屬是否具磁性而得知金屬或磁性材料，金屬偵測技術的偵測距離較遠，且偵測距離跟感應線圈的直徑成正比，在感應線圈直徑夠大時，偵測距離可超過15公分以上。
雖然本發明已參照較佳具體例及舉例性附圖敘述如上，惟其應不被視為係限制性者。熟悉本技藝者對其形態及具體例之內容做各種修改、省略及變化，均不離開本發明之請求項之所主張範圍。
10:車輛無線充電自動定位系統
12:金屬探測器
14:金屬探測器
16:影像感測器
18:影像感測器
20:充電盤
22:電動車金屬底盤
24:受電盤
102:發射線圈
104:震盪器
106:取樣電路
108:頻率量測電路
110:接收線圈
112:放大器
114:混合比較電路
116:處理模組
118:輸出訊號驅動設備
圖1為本發明之金屬偵測技術原理之示意圖；
圖2為本發明之車輛無線充電自動定位系統與電動車充電定位之示意圖；
圖3為本發明之金屬探測器之方塊圖；以及
圖4及圖5為本發明之車輛無線充電自動定位系統與電動車進行充電位置之定位之示意圖。
12:金屬探測器
14:金屬探測器
102:發射線圈
104:震盪器
106:取樣電路
108:頻率量測電路
110:接收線圈
112:放大器
114:混合比較電路
116:處理模組
118:輸出訊號驅動設備
Claims (4)
- 一種車輛無線充電自動定位系統，其包括至少一金屬探測器，該至少一金屬探測器包括： 一震盪器，產生具有頻率及相位之一發射頻率訊號； 一發射線圈，與該震盪器電連接，發射該震盪器產生之該發射頻率訊號； 一取樣電路，與該震盪器電連接，取樣該震盪器產生之該發射頻率訊號以產生具有頻率及相位之一發射頻率取樣訊號； 一頻率量測電路，與該取樣電路電連接，量測該取樣電路之該發射頻率取樣訊號以產生具有頻率及相位之一參考用訊號； 一接收線圈，接收具有反射頻率及相位差之一反射頻率訊號； 一放大器，與該接收線圈電連接，放大接收線圈接收之該反射頻率訊號； 一混合比較電路，與該放大器與該取樣電路電連接，比較該放大器之經放大之該反射頻率訊號之反射頻率與相位差及該取樣電路之該發射頻率取樣訊號之頻率與相位，以得到一頻率差及一相位差值； 一處理模組，與該混合比較電路及該頻率量測電路電連接，比較該混合比較電路之該頻率差及該相位差值與該頻率量測電路之該參考用訊號之頻率及相位之差異以得到一驅動訊號； 一輸出訊號驅動設備，接收該處理模組輸出之該驅動訊號，以驅動該車輛無線充電自動定位系統至一電動車之一充電位置， 其中，該發射線圈發射之該發射頻率訊號的磁場對一金屬與一磁性材料會產生具有不同之該反射頻率及該相位差之該反射頻率訊號。
- 如請求項1之車輛無線充電自動定位系統，其中，該至少一金屬探測器包括一第一金屬探測器及一第二金屬探測器。
- 如請求項2之車輛無線充電自動定位系統，更包括一第一影像感測器及一第二影像感測器，分別與該第一金屬探測器及該第二金屬探測器組裝在一起，當該第一金屬探測器之該輸出訊號驅動設備及該第二金屬探測器之該輸出訊號驅動設備驅動該車輛無線充電自動定位系統至該電動車之該充電位置時，該第一影像感測器及該第二影像感測器分別感測該電動車之該充電位置之影像，該第一金屬探測器之該處理模組及該第二金屬探測器之該處理模組根據該第一影像感測器及該第二影像感測器感測之影像再次判斷該車輛無線充電自動定位系統是否定位至該電動車之該充電位置。
- 如請求項2之車輛無線充電自動定位系統，更包括一充電盤，設置在該第一金屬探測器及該第二金屬探測器之間，該充電盤之線圈對該電動車之一受電盤之線圈進行電磁充電。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| TW109102407A TW202130094A (zh) | 2020-01-22 | 2020-01-22 | 車輛無線充電自動定位系統 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| TW109102407A TW202130094A (zh) | 2020-01-22 | 2020-01-22 | 車輛無線充電自動定位系統 |
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|---|---|
| TW202130094A true TW202130094A (zh) | 2021-08-01 |
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ID=78282778
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|---|---|---|---|
| TW109102407A TW202130094A (zh) | 2020-01-22 | 2020-01-22 | 車輛無線充電自動定位系統 |
Country Status (1)
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|---|---|
| TW (1) | TW202130094A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023035175A1 (zh) * | 2021-09-09 | 2023-03-16 | 华为数字能源技术有限公司 | 无线充电板、无线充电板的偏移检测方法及无线充电系统 |
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2020
- 2020-01-22 TW TW109102407A patent/TW202130094A/zh unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023035175A1 (zh) * | 2021-09-09 | 2023-03-16 | 华为数字能源技术有限公司 | 无线充电板、无线充电板的偏移检测方法及无线充电系统 |
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