技术领域
[0001] 本
发明属于电动汽车无线充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车无线充电定位装置及其定位方法。
背景技术
[0002] 为了积极响应国家节能减排的号召，电动汽车凭借节能、零排放、使用
费用低等突出优点已成为国内新
能源汽车产业的主要发展方向。但是现有的电动汽车能源供给主要依靠电线连接充电桩进行充电，充电桩体积庞大不适合大量布局在城市商业中心，而且充电
接口暴露在空气中防
水防尘是严重的问题。而电动汽车无线充电技术能够解决以上问题，该技术通过在电动汽车底部安装
电能接收装置与地面埋设的电能传输发射装置产生磁共振进行
能量补给，但是由于无线充电具有严格的方向性限制，电能接收装置中心与电能发射装置中心之间三维空间偏差需要保持在厘米量级范围内，否则充电效率将大大降低，所以精确的电动汽车无线充电定位是保证无线充电效率的关键技术。
[0003]
现有技术往往采用多个摄像头置于车盘底部发射线圈上，夜间或者光线不好的情况下需要增加红外夜视功能，但是无线充电线圈发热会干扰夜间拍摄，并且摄像头在底部存在易碰，易脏的
风险，另外由于无线充电空气的间隙限制在20～30cm范围内，图像捕捉景深有限，摄像头必须选用微距摄像头，成本高昂且存在图像畸变，需要
软件补偿才能满足定位
精度，增加了后期
信号处理的难度。现有技术中也存在采用机械定位的方式，当电动汽车定位完成通过后轮机械结构卡死，但定位精度低且对驾驶员的停车技术要求高，体验感不好，该方式也不能实现多样尺寸电动汽车的充电，导致无线充电桩存在使用的局限性。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种通用性强、成本低、定位精度高的电动汽车无线充电定位装置及其定位方法。
[0005] 本发明所采用的技术手段是：一种电动汽车无线充电定位装置，包括：安装于
停车位上的无线充电发射装置，安装于汽车底盘上的无线充电接收装置，安装于
驾驶室内的控制装置和显示装置；所述无线充电发射装置中安装有
位置传感器，所述
位置传感器用于定位所述无线充电发射装置的中心；所述无线充电接收装置中安装有发光体，所述发光体用于定位所述无线充电接收装置的中心；所述发光体通电向所述位置传感器投射光斑；所述控制装置与所述无线充电发射装置、无线充电接收装置和显示装置电连接；所述显示装置用于显示所述无线充电发射装置与所述无线充电接收装置的中心偏差。
[0006] 根据本发明的实施方案，本发明对现有技术的主要贡献之一，发光体的入射光引起的光
电流流经控制装置处理，处理
信号传输到显示装置中，根据无线充电发射装置与无线充电接收装置的位置偏差进行调整，实现精确定位。利用光学非
接触手段完成电动汽车定位，规避了机械定位方式对车外形尺寸的限定。
[0007] 可选的技术方案中，所述停车位上安装有探测装置，所述探测装置用于探测是否有车进入充电区域。
[0008] 可选的技术方案中，所述探测装置为
压力传感器，对称安装于所述停车位的四个
角落。
[0009] 根据本发明的实施方案，所述
压力传感器也可以为六个或八个，在所述停车位周侧均匀布置。
[0010] 可选的技术方案中，所述位置传感器为PSD位置传感器，优选地为二维 PSD位置传感器；所述二维PSD位置传感器安装于所述无线充电发射装置的中心位置。
[0011] 根据本发明的实施方案，本发明对现有技术的主要贡献之一，位置传感器采用二维PSD位置传感器，所述二维PSD位置传感器为具有均匀阻抗表面组成的PIN光电
二极管，位置
分辨率高、反应电流简单、快速，提高定位精度至 um量级。
[0012] 可选的技术方案中，所述发光体为
发光二极管或激光发射器，所述发光体的入射光引起的光电流流经所述控制装置；所述发光体安装于所述无线充电接收装置的中心位置。
[0013] 可选的技术方案中，所述无线充电发射装置为无线充电发射线圈；所述无线充电接收装置为无线充电接
收线圈。
[0014] 根据本发明的实施方案，所述无线充电发射线圈、无线充电接收线圈为圆形线圈、方形线圈等规则形状线圈，保证准确实现
定心。
[0015] 根据本发明的实施方案，无线充电发射装置和无线充电接收装置也可以为一对射频传输装置。本发明中使用现有技术中的发射线圈，可以外购，不需研发，降低了成本。
[0016] 根据本发明的实施方案，本发明对无线充电发射装置和无线充电接收装置在停车位和电动汽车汽车底部的位置不作限定，匹配的设计方式均在本发明的保护范围之内，如无线充电发射装置和无线充电接收装置分别设计在停车位和电动汽车汽车底部的中部、前部、后部及其他匹配位置。本发明中无线充电发射装置和无线充电接收装置在停车位和电动汽车汽车底部的中部，通用性强。
[0017] 可选的技术方案中，所述控制装置中具有光
电信号处理
电路，处理分析入射光引起的光电流。
[0018] 可选的技术方案中，所述光电
信号处理电路与所述显示装置采用无线通讯连接。
[0019] 根据本发明的实施方案，所述无线通讯连接为ZigBee、LORA、蓝牙、 WiFi连接等。
[0020] 可选的技术方案中，所述显示装置为LCD或LED高清
液晶显示屏。
[0021] 根据本发明的实施方案，所述显示装置安装于所述电动汽车驾驶室内，方便驾驶员根据所述显示屏上的形象表征判断所述电动汽车当前位置与所述充电站无线发射装置中心的偏差值，并进行精确的调整。
[0022] 本发明还提供了一种电动汽车无线充电定位装置的定位方法，步骤如下：
[0023] 1)探测装置探测是否有车辆进入停车位中的充电区域，若有车辆进入充电区域，启动控制装置中的光电信号处理电路；
[0024] 2)当电动汽车进入所述停车位后，驾驶员启动辅助定位
开关，发光体通电后将光斑投射于无线充电发射装置中的位置传感器上，所述发光体的入射光引起光电流流经所述光电信号处理电路。
[0025] 3)所述光电信号处理电路将处理后得到的
输出信号通过无线通讯传输到驾驶室的显示装置上，所述显示装置形象的表征出无线充电接收装置与无线充电发射装置的中心偏差值。
[0026] 4)所述驾驶员根据所述中心偏差值进行精确的电动汽车位置调整。
[0027] 可选的技术方案中，将所述中心偏差值的数据直接加载到自动泊车程序中，对所述无线充电接收装置与无线充电发射装置的中心进行调整对位。
[0028] 根据本发明的实施方案，无线充电接收装置与无线充电发射装置的中心偏差值越小，充电效率越高。
[0029] 与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：
[0030] (1)本发明将高精度光学检测技术应用于电动汽车无线充电定位，用发光二极管/激光和二维PSD位置传感器代替昂贵的摄像头，降低了约30％的制造成本。
[0031] (2)本发明中的二维PSD位置传感器精度可达um量级，现有技术中的摄像头和机械定位方案的精度仅为1～2cm；本发明同时还避免了现有技术中短焦距摄像头带来的像差引起的软件补偿困难或者位置误差。
[0032] (3)本发明中的发光二极管/激光和PSD传感器耐候性强，不易受到外界机械冲击而损坏。
[0033] (4)本发明的无线充电定位装置无需对停车位进行大幅度改造，可以用于任何型号汽车，其通用性，避免了机械定位对车外形尺寸的限制。
附图说明
[0034] 图1为电动汽车无线充电定位装置中的充电桩线圈及探测器布局示意图。
[0035] 图2为电动汽车无线充电定位装置中的汽车底盘布局示意图。
[0036] 图3为电动汽车无线充电定位装置中的二维PSD位置传感器内部结构及等效电路示意图。
[0037] 图4为电动汽车无线充电定位装置中的二维PSD位置传感器的输入输出电流物理关系示意图。
[0038] 其中：1、压力传感器，2、PSD位置传感器，3、无线充电发射线圈，4、停车位，5、发光二极管，6、无线充电接收线圈，7、汽车底盘。
具体实施方式
[0039] 下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的
实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0040] 本实施例提供的一种电动汽车无线充电定位装置包括：安装于停车位4上的无线充电发射装置，安装于汽车底盘7上的无线充电接收装置，安装于驾驶室内的控制装置和显示装置。
[0041] 本实施例中的电动汽车不仅适用于纯电动汽车，还适用于需充电的混合动力及其他新能源动力汽车。
[0042] 本实施例中，如附图1所示，停车位4上安装有无线充电发射线圈3，无线充电发射线圈3中心位置安装有PSD位置传感器2，PSD位置传感器2用于定位无线充电发射线圈3的中心。
[0043] 本实施例中的PSD位置传感器2为二维PSD位置传感器，所述二维PSD 位置传感器(Position Sensitive detector)是位置敏感检测器，其由两个具有均匀阻抗表面组成的PIN
光电二极管，它与分立元素探测器相比具有位置分辨率高、反应电流简单、快速(与光点位置有关)等优点。另外，该PSD的位置信号数据与光点在探测器上的形状无关，等效电路如图3所示。
[0044] 本实施例中，停车位4上四个角落对称安装有4压力传感器1，从各个方位角度检测电动汽车的进入以启动光电信号处理电路。
[0045] 可选实施例中，压力传感器1也可以为6个或8个，均匀布置在停车位4 周侧。
[0046] 本实施例中，如附图2所示，汽车底盘7上安装有无线充电接收线圈6，无线充电接收线圈6中心位置处安装发光体。
[0047] 本实施例中，发光体为二极管5，发光二极管5用于定位无线充电接收线圈6的中心。
[0048] 可选实施例中，发光体可以为其它可引发光电流的发光体，如激光发射器，激光发射器用于定位无线充电接收线圈6的中心。
[0049] 所述实施例中，采用发光二极管/激光发射器和二维PSD位置传感器代替昂贵的红外摄像头，降低了约30％的制造成本，且发光二极管5/激光发射器和 PSD传感器耐候性强，不易受到外界机械冲击而损坏；同时也避免了现有技术中短焦距摄像头带来的像差引起的软件补偿困难或者位置误差。
[0050] 本实施例中，无线充电发射线圈3、无线充电接收线圈6为圆形线圈。
[0051] 可选实施例中，无线充电发射线圈3、无线充电接收线圈6可以为方形线圈或其他规则形状线圈，保证准确实现定心。
[0052] 本实施例中，控制装置中具有光电信号处理电路，处理分析入射光引起的光电流，辅助电动汽车自动定位。
[0053] 本实施例中，光电信号处理电路与显示屏采用无线通讯方式连接。具体的，可以为ZigBee、LORA、蓝牙、WiFi等连接。
[0054] 本发明中，控制装置中的光电信号处理电路与压力传感器1、PSD位置传感器2电连接，上述部件的具体连接关系不作限定，本领域技术人员根据实际情况灵活选择，本领域常规连接手段均在本实施例保护范围之内。
[0055] 本实施例中，显示装置为液晶显示屏。具体的，可以为LCD、LED等常见液晶显示屏。
[0056] 显示装置也不仅仅局限于上述安装于驾驶室内的显示屏。可选实施例中，所述显示屏也可以为第三方显示屏，如手机、IPAD上的显示屏，便于驾驶员观察。
[0057] 此外，本实施例中的无线充电定位装置无需对停车位进行大幅度改造，可用于任何型号汽车，其通用性强，避免了机械定位对车外形尺寸的限制。
[0058] 上述各实施中所述的电动汽车无线充电定位装置，其定位方法具体步骤如下：
[0059] 1)压力传感器1探测是否有车辆进入停车位中的充电区域，若有车辆进入充电区域，启动控制装置中的光电信号处理电路；
[0060] 2)当电动汽车进入停车位4后，驾驶员启动辅助定位开关，发光二极管 5/激光发射器通电后将光斑投射于无线充电发射线圈3中的PSD位置传感器2 上，发光二极管5/激光发射器的入射光引起光电流流经光电信号处理电路。
[0061] 3)光电信号处理电路将处理后得到的输出信号通过无线通讯传输到驾驶室的显示装置上，显示装置形象的表征出无线充电接收线圈6与无线充电发射线圈3的中心偏差值。
[0062] 4)驾驶员根据所述中心偏差值进行精确的电动汽车位置调整或将所述中心偏差值的数据直接加载到自动泊车程序中，对所述无线充电接收线圈6与无线充电发射线圈3的中心进行调整对位。
[0063] 其中，入射光引起的光电流流经光电信号处理电路，作为二个输入电流和二个输出电流，输出电流的分布显示一个维度(x)的光斑的位置和输入电流的分布显示另一个维度(y)的光斑的位置，详细物理关系如附图4所示。
[0064] 定位过程中，二维PSD位置传感器定位精度可达um量级(现有技术中的摄像头和机械定位方案的精度仅为1～2cm)，并将无线充电对偏移量的影响每 cm降低1.2％，结合自动泊车功能将电动汽车充电效率提升至最高。
[0065] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
