TWI695561B - 車輛用無線充電模組之檢測設備及其檢測方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種車輛用無線充電模組之檢測設備及其檢測方法，即先透過充電模組對位裝置來校正電源發送板和電源接收板之位置，使二者可以完全對準後，再進行檢測。然而，當正式進行檢測時，透過多軸位移平台來調整電源發送板和電源接收板之錯位距離，俾利量測並計算每一錯位距離之電源轉移效率。據此，本發明能精準的校對量測位置，而獲得精準的檢測結果，並能提供半自動或全自動化檢測，省時省力，更大幅提升檢測效率。

Description

車輛用無線充電模組之檢測設備及其檢測方法
本發明係關於一種車輛用無線充電模組之檢測設備及其檢測方法，尤指一種適用於檢測車輛用無線充電模組之檢測設備及其檢測方法。
隨著環保意識的高漲，車輛產業也被迫朝向節能減碳的趨勢發展，故電動車或混合動力(hybrid)車輛已是各大車廠所極力發展的項目。然而，以電動車而言，電池的充電方式和效率係深切影響使用者的使用與購買電動車之意願，所以整個電動車產業無不尋求更方便的充電方式和更佳的充電效率。
雖然，無線充電技術問世至今已十幾年，但真正地運用於車輛產業也是最近幾年才開始發展，而且直到2016年5月美國汽車工程師學會(Society of Automotive Engineers，簡稱SAE)才正式發佈用於車輛的無線充電規範，即「SAE TIR J2954輕負載混合動力車(PH)/電動車(EV)的無線充電轉換與校準方法」。然而，這套標準文件的問世，讓車輛之無線充電技術規格化和普遍化；也就是說，大眾未來只要把車停在裝有符合相同規格之設備的停車位，就能輕鬆完成充電程序。
再者，上開標準明確規範了電源發送板與電源接收板間的電源轉移效率，即要求電源發送板與電源接收板間的X軸向(車寬方向)偏移量在±7公分和Y軸向(車長方向)偏移量在±10公分以內時，電源轉移效率至少要達80%；而在電源發送板與電源接收板完全對準的狀態時，電源轉移效率要達85%以上。
因此，無線充電模組或甚至安裝有該模組之車輛在開發過程中以及生產完畢出廠前，都必須檢測其電源轉移效率。至於，檢測方法是相當繁複，因為必須檢測電源發送板與電源接收板在不同偏移量時所呈現的效率，例如在不同方向或高度上每錯位一公分即量測並計算其效率。
然而，以現有技術而言，都仍然以人工目測和手動移動的方式進行，以人工手動的方式要移動檢測設備是相當費力的，且位置又難以達到完全精準。此外，在每次量測的間隔期間因為電磁波的關係，考量到操作人員的健康，必須先關機並等候數分鐘。因此，現有的檢測方式不僅不夠精準，又耗時、更耗費人力資源，檢測效率有待提升。
本發明之主要目的係在提供一種車輛用無線充電模組之檢測設備及其檢測方法，俾能精準的校對量測位置，而能獲得準確的檢測結果，並能提供半自動或全自動化檢測，顯著提升檢測效率。
為達成上述目的，本發明一種車輛用無線充電模組之檢測設備，該車輛用無線充電模組包括一電源發送板、及一電源接收板，該電源接收板係組設於一車輛或一固定架上；該檢測設備主要包括一多軸位移平台、一充電模組對位裝置、以及一主控制器。其中，電源發送板係固定於該多軸位移平台上；而充電模組對位裝置組設於多軸位移平台，且充電模組對位裝置包括第一對準模組、及第二對準模組；主控制器則電性連接至多軸位移平台、電源發送板、及該電源接收板。其中，使第一對準模組對準電源發送板之一第一預定位置後，主控制器控制多軸位移平台使第二對準模組對準電源接收板之一第二預定位置；主控制器控制多軸位移平台逐步移動電源發送板，並量測與計算電源接收板和電源發送板之間的電源轉移效率。
換言之，本發明之檢測設備透過充電模組對位裝置來校正電源發送板和電源接收板之位置，先使二者完全對準；而正式進行檢測時，則透過多軸位移平台來調整電源發送板和電源接收板之錯位距離，俾利檢測不同錯位距離之電源轉移效率。
為達成上述目的，本發明一種車輛用無線充電模組之檢測方法，而車輛用無線充電模組包括電源發送板、及電源接收板，電源接收板係組設於一車輛或一固定架上，電源發送板係固定於一多軸位移平台上，且多軸位移平台更組設充電模組對位裝置，其包括第一對準模組、及第二對準模組；本發明之方法包括以下步驟： (A)第一對準模組對準電源發送板之一第一預定位置；(B)多軸位移平台同步移動電源發送板與第二對準模組，使第二對準模組對準電源接收板之第二預定位置；以及(C)多軸位移平台逐步移動電源發送板，並量測與計算電源接收板和該電源發送板之間的電源轉移效率。
同樣地，本發明之檢測方法透過上述步驟，可先對電源發送板和電源接收板進行定位，使二者可以完全對準後，再透過多軸位移平台對電源發送板進行錯位位移，並量測與計算每一錯位距離之電源轉移效率。
較佳的是，前述之第一預定位置可為電源發送板之上表面的形心位置，第二預定位置可為電源接收板之下表面的形心位置；第一對準模組與第二對準模組係沿一垂直於水平面之立向軸設置。亦即，本發明可透過對電源發送板和電源接收板之表面中心點進行對位。
再者，前述之第一對準模組與該第二對準模組可分別為一雷射指標器(Laser Pointer)，其所發射之指標圖形可包括一十字圖案。據此，透過十字圖案之對位，除了可校對水平二軸向之偏移外，包括偏轉、傾斜、或高度落差等均可校對，亦即可進行X、Y、Z、Ψ、θ、Φ等六個軸向的錯位位移或角度校準。
另外，本發明之主控制器可更包括一儲存單元，其可儲存為了使第二對準模組對準電源接收板之第二預定位置時多軸位移平台之位移量；而主控制器可根據位移量控制多軸位移平台逐步移動電源發送板並進行檢測。換言之，當電源發送板和電源接收板對準後，可 簡稱為錯位誤差歸零後，即以該歸零位置為基礎，以原本的歸零過程中的移動量為基值，在逐步累加錯位距離並移動電源發送板來進行檢測。
此外，本發明之充電模組對位裝置電性連接至主控制器，該充電模組對位裝置可更包括一驅動模組，而第一對準模組與第二對準模組可分別為第一攝像模組與第二攝像模組，且儲存單元可儲存有位置校正影像；主控制器控制第一攝像模組拍攝電源發送板之影像，並控制驅動模組驅使第一攝像模組所拍攝之影像與位置校正影像疊合；又，主控制器可控制第二攝像模組拍攝電源接收板之影像，並控制多軸位移平台驅使第二攝像模組所拍攝之影像與位置校正影像疊合。
據此，本發明可透過驅動模組驅動第一攝像模組移位，而以影像比對的方式，使第一攝像模組自動對準電源發送板之第一預定位置；同樣透過影像比對的方式，搭配多軸位移平台，使第二攝像模組自動對準電源發送板之第二預定位置，藉此達成自動化對位。
為達成前述目的，本發明一種車輛用無線充電模組之檢測設備，該車輛用無線充電模組包括電源發送板、及電源接收板，電源接收板係組設於車輛或固定架上；該檢測設備主要包括多軸位移平台、以及充電模組對位裝置；多軸位移平台用於固定電源發送板，充電模組對位裝置組設於多軸位移平台並可相對滑移。充電模組對位裝置包括第一對準模組、及第二對準模組，且第一對準模組與第二對準模組係沿一垂直於水平面之一 立向軸各朝下方和上方發射一包含十字圖案之指標圖形，而分別投射於該電源發送板之上表面、及該電源接收板之下表面；其中，該多軸位移平台係使電源發送板和充電模組對位裝置同步移動，進而使電源發送板對位於電源接收板或彼此產生錯位。
而且，本發明之上述檢測設備可更包括主控制器，其包括一儲存單元，其係用於儲存為了使電源發射板對位於電源接收板時該多軸位移平台之位移量；而主控制器可根據該位移量控制多軸位移平台移動使電源發送板和電源接收板產生錯位並進行檢測。
2‧‧‧多軸位移平台
3‧‧‧充電模組對位裝置
30‧‧‧驅動模組
31‧‧‧第一對準模組
310‧‧‧第一攝像模組
32‧‧‧第二對準模組
320‧‧‧第二攝像模組
33‧‧‧支撐架
331‧‧‧滑軌
34‧‧‧滑座
4‧‧‧主控制器
41‧‧‧儲存單元
CGA‧‧‧第一預定位置
CVA‧‧‧第二預定位置
GA‧‧‧電源發送板
VA‧‧‧電源接收板
M‧‧‧車輛
Moffset‧‧‧位移量
Sp‧‧‧位置校正影像
Pc1,Pc2‧‧‧十字圖案
圖1係本發明一較佳實施例之使用示意圖。
圖2係本發明第一實施例之系統架構圖。
圖3係本發明第一實施例之多軸位移平台和充電模組對位裝置之立體圖。
圖4係本發明第二實施例之系統架構圖。
圖5係本發明第二實施例之充電模組對位裝置之立體圖。
圖6係本發明第二實施例中攝像模組所拍攝影像與位置校正影像之對位示意圖。
本發明車輛用無線充電模組之檢測設備及其檢測方法在本實施例中被詳細描述之前，要特別注意的 是，以下的說明中，類似的元件將以相同的元件符號來表示。再者，本發明之圖式僅作為示意說明，其未必按比例繪製，且所有細節也未必全部呈現於圖式中。
請先參閱圖1、及圖2，圖1係本發明一較佳實施例之使用示意圖，圖2係本發明第一實施例之系統架構圖。如圖中所示，本實施例係以實車測試進行說明，但本發明並不以此為限，若在開發階段或品管驗證階段亦可適用本發明。更簡單地說，在本實施例中，車輛用無線充電模組包括一電源發送板GA、及一電源接收板VA，電源接收板VA係組設於一車輛M的底盤下方，但在其他的實施例中亦可將之組設於一固定架上(圖中未示)。
再者，圖中另顯示一多軸位移平台2，其可提供X、Y、Z等空間中三個軸向位移，以及提供Ψ、θ、Φ等三個角度之轉向，故總共可提供六個軸向的位移或角度調整，如圖3所示。然而，電源發送板GA係配置於多軸位移平台2上，而多軸位移平台2則置於車輛M的底盤下方。
請再一併參閱圖3，圖3係本發明第一實施例之多軸位移平台2和充電模組對位裝置3之立體圖。本實施例之充電模組對位裝置3包括一支撐架33、一滑座34、一第一對準模組31、及一第二對準模組32，支撐架33跨接於該多軸位移平台2之二側邊，並可相對滑移；且支撐架33上設有一水平滑軌331，而滑座34耦接於該水平滑軌331，並可相對滑移。
再者，第一對準模組31、及第二對準模組32係沿一垂直於水平面之立向軸(Z軸)設置於滑座34上。在本實施例中，第一對準模組31與第二對準模組32係分別為一可發射十字圖案之雷射指標器(Laser Pointer)。其中，本實施例採用十字圖案之用意在於，透過十字圖案之對位、比對，除了可校對水平面上二軸向(X、Y)位移和轉動偏差(Ψ)外，又透過十字圖案所呈現之長短及其對應關係則可校對高度(Z)和傾斜角度(θ、Φ)的偏差，亦即可進行X、Y、Z、Ψ、θ、Φ等六個軸向的錯位位移或角度調整。
再如圖2中所示，主控制器4電性連接至多軸位移平台2、電源發送板GA、及電源接收板VA。在本實施例中，主控制器4可為包括一儲存單元41之工業電腦、以及其他必要的電源供應或量測裝置，例如直流/交流電源供應器、示波器、數位功率錶、及直流電子負載等。
以下詳述本實施例之檢測步驟：首先，先將第一對準模組31對準該電源發送板GA之第一預定位置CGA，其中第一預定位置CGA係電源發送板GA之上表面的形心位置。然而，本實施例係以人工手動的方式移動支撐架33和滑座34，使第一對準模組31所發射之十字圖案對準已預先形成於電源發送板GA上表面形心位置之十字圖案Pc1。
接著，多軸位移平台2同步移動電源發送板GA與充電模組對位裝置3，使第二對準模組32對準該 電源接收板VA之一第二預定位置CVA(請見圖1)。然而，本實施例係以人工手動的方式操控多軸位移平台2，使第二對準模組32所發射之十字圖案對準已預先形成於電源接收板VA上表面形心位置之十字圖案Pc2。
經過上述步驟，以正投影的視角來看，電源發送板GA和電源接收板VA處於完全疊合之狀態。當然，上述步驟中亦有透過多軸位移平台2調控電源發送板GA和電源接收板VA間的高度距離。此外，主控制器4之儲存單元41將儲存為了使該第二對準模組32對準該電源接收板VA之形心位置時該多軸位移平台2之位移量Moffset，以作為後續錯位量測的基礎。
更進一步說明，上述步驟可稱之為錯位誤差歸零，當歸零後，而以該歸零位置為基礎，即以原本的歸零過程中的位移量Moffset為基值，再累加欲檢測位置之錯位距離，即可得到實際檢測位置。
最後，實際進行檢測，即逐步移動電源發送板GA，例如以1公分作為錯位距離，每移動1公分，主控制器4即進行量測並計算該錯位位置的電源轉移效率。
請繼續參閱圖4、及圖5，圖4係本發明第二實施例之系統架構圖，圖5係本發明第二實施例之充電模組對位裝置之立體圖。第二實施例與上述第一實施例主要差異在於，本實施例採用影像比對的方式，而實現全自動化檢測。
進一步說明，在本實施例中，充電模組對位裝置3更包括一驅動模組30，其係用於驅動第一對準模組31與第二對準模組32進行至少水平二軸向(X、Y軸)上的位移，亦即可驅動支撐架33和滑座34移動，至於驅動手段除了可為如圖4中所示的螺桿外，亦可為皮帶、齒輪或齒條等習知的驅動或傳動手段。
另外，本實施例之第一對準模組31與第二對準模組32係分別為一第一攝像模組310與一第二攝像模組320。再且，儲存單元41更儲存有一位置校正影像Sp，請一併參閱圖6，本實施例之位置校正影像Sp為一透明圖像之正中心位置設有一以虛線構成的十字圖案。
以下說明本發明第二實施例之檢測步驟。首先，主控制器4控制第一攝像模組310即時拍攝電源發送板GA之影像；同時，並控制驅動模組30驅動支撐架33和滑座34移動，進而驅使第一攝像模組310所拍攝影像中的第一預定位置CGA上之十字圖案Pc1與位置校正影像SP上十字圖案完全疊合。
接著，主控制器4控制第二攝像模組320即時拍攝電源接收板VA之影像；同時，並控制多軸位移平台2移動，進而驅使第二攝像模組320所拍攝之影像與位置校正影像SP疊合，此即完成偏差位置之歸零步驟。接著，隨即進行正式的檢測步驟，其詳細過程與前述第一實施例雷同，於此不再贅述。藉此，本實施例從位置校正至錯位檢測皆由主控制器4控制完成，可達成完全自動化檢測。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
2‧‧‧多軸位移平台
3‧‧‧充電模組對位裝置
CVA‧‧‧第二預定位置
GA‧‧‧電源發送板
M‧‧‧車輛
Pc2‧‧‧十字圖案
VA‧‧‧電源接收板

Claims (12)

  1. 一種車輛用無線充電模組之檢測設備，該車輛用無線充電模組包括一電源發送板、及一電源接收板，該電源接收板係組設於一車輛或一固定架上；該檢測設備包括：一多軸位移平台，該電源發送板係固定於該多軸位移平台上；一充電模組對位裝置，其組設於該多軸位移平台；該充電模組對位裝置包括一第一對準模組、及一第二對準模組；以及一主控制器，其電性連接至該多軸位移平台、該電源發送板、及該電源接收板；其中，使該第一對準模組對準該電源發送板之一第一預定位置後，該主控制器控制該多軸位移平台使該第二對準模組對準該電源接收板之一第二預定位置；該主控制器控制該多軸位移平台逐步移動該電源發送板，並量測與計算該電源接收板和該電源發送板之間的電源轉移效率。
  2. 如請求項1之檢測設備，其中，該第一預定位置係該電源發送板之上表面的形心位置，該第二預定位置係該電源接收板之下表面的形心位置；該第一對準模組與該第二對準模組係沿一垂直於水平面之立向軸設置。
  3. 如請求項2之檢測設備，其中，該第一對準模組與該第二對準模組係分別為一雷射指標器，其所發射之指標圖形包括一十字圖案。
  4. 如請求項1之檢測設備，其中，該主控制器更包括一儲存單元，其係儲存為了使該第二對準模組對準該電源接收板之該第二預定位置時該多軸位移平台之位移量；該主控制器根據位移量控制該多軸位移平台逐步移動該電源發送板並進行檢測。
  5. 如請求項4之檢測設備，其中，該充電模組對位裝置電性連接至該主控制器，該充電模組對位裝置更包括一驅動模組，該第一對準模組與該第二對準模組分別包括一第一攝像模組與一第二攝像模組，該儲存單元更儲存有一位置校正影像；該主控制器控制該第一攝像模組拍攝該電源發送板之影像，並控制該驅動模組驅使該第一攝像模組所拍攝之影像與該位置校正影像疊合；該主控制器控制該第二攝像模組拍攝該電源接收板之影像，並控制該多軸位移平台驅使該第二攝像模組所拍攝之影像與該位置校正影像疊合。
  6. 一種車輛用無線充電模組之檢測方法，該車輛用無線充電模組包括一電源發送板、及一電源接收板，該電源接收板係組設於一車輛或一固定架上，該電源發送板係固定於一多軸位移平台上，該多軸位移平台更組設一充電模組對位裝置，其包括一第一對準模組、及一第二對準模組；該檢測方法包括以下步驟：(A)該第一對準模組對準該電源發送板之一第一預定位置；(B)該多軸位移平台同步移動該電源發送板與該第二對準模組，使該第二對準模組對準該電源接收板之一第二預定位置；以及 (C)該多軸位移平台逐步移動該電源發送板，並量測與計算該電源接收板和該電源發送板之間的電源轉移效率。
  7. 如請求項6之檢測方法，其中，該第一預定位置係該電源發送板之上表面的形心位置，該第二預定位置係該電源接收板之下表面的形心位置；該第一對準模組與該第二對準模組係沿一垂直於水平面之立向軸設置。
  8. 如請求項7之檢測方法，其中，該第一對準模組與該第二對準模組係分別為一雷射指標器，其所發射之指標圖形包括一十字圖案。
  9. 如請求項6之檢測方法，其中，更利用一主控制器執行該步驟(A)至(C)，該主控制器包括一儲存單元，其係儲存該步驟(B)中為了使該第二對準模組對準該電源接收板之該第二預定位置時該多軸位移平台之位移量；於該步驟(C)中，該主控制器根據位移量控制該多軸位移平台逐步移動該電源發送板並進行檢測。
  10. 如請求項9之檢測方法，其中，該充電模組對位裝置電性連接至該主控制器，該充電模組對位裝置更包括一驅動模組，該第一對準模組與該第二對準模組分別包括一第一攝像模組與一第二攝像模組，該儲存單元更儲存有一位置校正影像；於該步驟(A)中，該主控制器控制該第一攝像模組拍攝該電源發送板之影像，並控制該驅動模組驅使該第一攝像模組所拍攝之影像與該位置校正影像疊合；於該步驟(B)中，該主控制器控 制該第二攝像模組拍攝該電源接收板之影像，並控制該多軸位移平台驅使該第二攝像模組所拍攝之影像與該位置校正影像疊合。
  11. 一種車輛用無線充電模組之檢測設備，該車輛用無線充電模組包括一電源發送板、及一電源接收板，該電源接收板係組設於一車輛或一固定架上；該檢測設備包括：一多軸位移平台，其係用於固定該電源發送板；以及一充電模組對位裝置，其組設於該多軸位移平台並可相對滑移；該充電模組對位裝置包括一第一對準模組、及一第二對準模組；該第一對準模組與該第二對準模組係沿一垂直於水平面之一立向軸各朝下方和上方發射一包含十字圖案之指標圖形，而分別投射於該電源發送板之上表面、及該電源接收板之下表面；其中，該多軸位移平台係使該電源發送板和該充電模組對位裝置同步移動，進而使該電源發送板對位於該電源接收板或彼此產生錯位。
  12. 如請求項11之檢測設備，其更包括一主控制器，該主控制器包括一儲存單元，其係用於儲存為了使該電源發送板對位於該電源接收板時該多軸位移平台之位移量；該主控制器根據該位移量控制該多軸位移平台移動使該電源發送板和該電源接收板產生錯位並進行檢測。
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