本發明涉及無線電能傳輸技術領域，特別是涉及一種基于無線電能充電位置區域的選擇方法。

背景技術：

非接觸供電是利用磁場耦合實現“無線供電”，即采用原副邊完全分離的非接觸式變壓器，通過高頻磁場的耦合傳輸電能，使得在能量傳遞過程中原邊(供電側)和副邊(用電側)無物理連接。與傳統的接觸式供電相比，非接觸供電使用方便安全、不易漏電，無火花及觸電危險，無積塵和接觸損耗，無機械磨損和相應的維護問題，可適應多種惡劣天氣和環境，便于實現自動供電，具有良好的應用前景，目前已被廣泛應用于電動汽車充電技術中。

在現有技術中，電動汽車上安裝有非接觸式變壓器的副邊線圈，無線充電系統的停車位上安裝有非接觸式變壓器的原邊線圈。當電動汽車停靠在停車位上的預設充電位置區域時，原邊線圈和副邊線圈組成松耦合變壓器，原邊線圈發射的高頻磁場能夠通過電磁感應或者電磁振動的方式被副邊線圈接收，進而被副邊線圈轉換為電能，從而實現電能的無線傳輸，達到為電動汽車進行無線充電的目的。

由于原、副邊是完全分離的非接觸變壓器，且非接觸式變壓器的原邊線圈一般固定在地面上，副邊線圈安裝在電動汽車上，在使用非接觸變壓器進行無線充電時，如果原邊與副邊線圈位置偏移過大，會對無線充電的能力與效率造成較大的影響，因此急需提供一種選擇充電位置區域的方法，準確定位電動汽車的位置，并調整其位置，使其能夠停在合適的充電位置區域進行充電。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種基于無線電能充電位置區域的選擇方法，通過確定副邊部分在所述原邊部分坐標系上的位置，能夠準確定位電動汽車的停車位置并計算所需要調整的距離，并通過無線充電裝置，使電動汽車在充電位置區域上進行充電。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于無線電能充電位置區域的選擇方法，所述選擇方法，包括：

建立原邊部分坐標系；所述原邊部分坐標系表示固定在地面上原邊部分中各組分的的位置關系；所述原邊部分包括：非接觸式變壓器的原邊線圈和三個基站；

確定副邊部分在所述原邊部分坐標系上的位置；所述副邊部分表示固定在電動汽車上的副邊部分；所述副邊部分包括：非接觸式變壓器的副邊線圈和無線載波通訊模塊；

判斷所述副邊部分是否處于充電位置區域；

若是，則開始無線充電；

若否，則將所述副邊部分調整至充電位置區域。

可選的，所述建立原邊部分坐標系，具體包括：

在已知任意兩個基站之間的距離和原邊線圈位于三個基站中心位置的基礎上，以任意一個基站為原點，建立原邊部分坐標系；其中，所述三個基站為A₀、A₁、A₂；所述基站A₀、A₁、A₂各自包括一個無線載波通訊模塊；所述基站A₀、A₁之間的距離為L₀，所述基站A₁、A₂之間的距離為L₁，所述基站A₀、A₂之間的距離為L₂。

可選的，所述確定副邊部分的在所述原邊部分坐標系上的位置，具體包括：

獲取副邊部分與各基站之間的有效距離；

根據所述有效距離，確定副邊部分的在所述原邊部分坐標系上的位置。

可選的，所述獲取副邊部分與各基站之間的有效距離，包括：

設置所述副邊部分和所述各基站中的無線載波通訊模塊信號發射頻率；

根據所述無線載波通訊模塊信號發射頻率，獲取信號的飛行時間；

將所述飛行時間乘以信號傳播速率，進而依次獲取副邊部分與各基站之間的有效距離。

可選的，所述獲取副邊部分與各基站之間的有效距離，進一步包括：

設置副邊部分上的無線載波通訊模塊信號發射方式為廣播方式；所述副邊部分上的無線載波通訊模塊向各基站分配時間節點，設置各基站的回應時間，并各基站接收廣播幀后，重新進入接收狀態，等待所述副邊部分上的無線載波通訊模塊發送請求幀；

所述副邊部分上的無線載波通訊模塊發送請求幀后，進入接收狀態，等待各基站回應信號；

各基站依據通信前分配的所述回應時間，依序向所述副邊部分發出回應幀；發送成功后，各基站進入接收狀態，等待所述副邊部分發出終止信號；

所述副邊部分接收完各基站回應幀后，將各關鍵幀時間戳打包形成終止幀，以廣播方式發送給相應的基站；各基站在接收標簽終止幀后，解析幀包中的有效數據，獲取副邊部分與各基站之間的有效距離。

可選的，所述確定副邊部分的在所述原邊部分坐標系上的位置，具體包括：

以各基站坐標為圓心，所述副邊部分與各基站之間的有效距離為半徑，確定三個圓；

利用所述確定三個圓的交點，確定副邊部分的在所述原邊部分坐標系上的位置。

可選的，判斷所述副邊部分是否處于充電位置區域，具體包括：

設置抗偏移的閾值；所述閾值表示在原邊部分坐標系上，所述原邊線圈與所述副邊部分偏移的最小距離；

根據所述副邊部分的在所述原邊部分坐標系上的位置，計算所述副邊部分與所述原邊線圈之間的實際距離；

比較所述閾值和所述實際距離，判斷所述副邊部分是否處于充電位置區域。

可選的，所述開始無線充電，具體包括：

若所述實際距離小于或者等于所述閾值，則所述副邊部分處于充電位置區域，開始無線充電。

可選的，所述調整所述副邊部分，具體包括：

若所述實際距離大于所述閾值，則所述副邊部分不處于充電位置區域，計算所述副邊部分所需調整的距離；

根據所述距離，將所述副邊部分調整至充電位置區域。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：

本發明提供了一種基于無線電能充電位置區域的選擇方法，首先建立原邊部分坐標系，然后確定副邊部分在原邊部分坐標系上的位置，并判斷所述副邊部分是否處于充電位置區域，若是，則開始無線充電；若否，則調整副邊部分，直至將所述副邊部分調整至充電位置區域，實現了準確定位副邊部分位置，進而準確定位電動汽車的位置；并根據計算出所需要調整副邊部分的距離，調整電動汽車的位置，使電動汽車能夠停在充電位置區域進行充電，提高無線充電裝置的充電能力與效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例的基于無線電能充電位置區域的選擇方法流程圖；

圖2為本發明實施例的原邊部分各組分的位置關系圖；

圖3為本發明實施例的標簽與單個基站之間的測量有效距離示意圖；

圖4為本發明實施例的確定副邊部分位置示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的目的是提供一種基于無線電能充電位置區域的選擇方法，通過確定副邊部分在所述原邊部分坐標系上的位置，能夠準確定位電動汽車的停車位置并計算所需要調整的距離，并通過無線充電裝置，使電動汽車在充電位置區域上進行充電。

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

實施例一

首先，本發明采用非接觸式變壓器裝置為電動汽車進行無線充電，在進行無線充電之前，先要定位電動汽車的停車位置，然后調整電動汽車的停車位置，使其停在充電位置區域，而目前的無線定位技術有很多，包括WIFI、RFID、超聲波和藍牙等，各種定位技術特點如表1所示。從表1中看出，大多數定位裝置其定位實現均存在一個共性問題——定位精度是米級水平，而電動汽車所用的非接觸式變壓器的定位一般精度需要控制在厘米級。正是這一問題的存在，限制了無線定位技術在非接觸式變壓器的定位中的應用。

表1無線定位技術特點

從表1得出UWB(無線載波通訊)技術的定位精度控制在厘米級，所述本發明采用了UWB模塊。另外，UWB技術是一種利用亞納秒級超窄脈沖的無載波通信技術。相對于其他定位技術，技術具有以下優勢：

(1)通信距離遠，能實現百米范圍內有效通信，滿足室內定位需要

(2)高數據傳輸速率，10米范圍內數據傳輸速率達到百Mbit/s，甚至到達Gbit/s

(3)抗干擾能力強，多徑分辨能力強

(4)功耗小，發射功率在級別

(5)時間分辨率高，時間區分度在亞納秒級別

且UWB定位技術在理論上可以將誤差控制在cm級別，實際應用中能控制誤差在10cm。相對于其他定位技術，使用UWB技術進行定位可以獲得更高的定位精度和定位穩定性，因此，在本發明中，原邊部分和副邊部分都設置UWB模塊

圖1為基于無線電能充電位置區域的選擇方法流程圖，如圖1所示，所述選擇方法，包括：

步驟101：建立原邊部分坐標系；所述原邊部分坐標系表示固定在地面上原邊部分中各組分的的位置關系；所述原邊部分坐標系是在已知任意兩個基站之間的距離和原邊線圈位于三個基站中心位置的基礎上，以任意一個基站為原點，建立原邊部分坐標系。

如圖2所示，所述原邊部分包括：非接觸式變壓器的原邊線圈和三個基站；三個基站分別為A₀、A₁、A₂；原邊線圈位于三個基站的中心位置；所述基站A₀、A₁之間的距離為L₀，所述基站A₁、A₂之間的距離為L₁，所述基站A₀、A₂之間的距離為L₂；所述基站A₀、A₁、A₂各自包括一個無線載波通訊模塊。

步驟102：確定副邊部分在所述原邊部分坐標系上的位置；所述副邊部分表示固定在電動汽車上的副邊部分；所述副邊部分包括：非接觸式變壓器的副邊線圈和無線載波通訊模塊。其中，確定副邊部分在所述原邊部分坐標系上的位置，具體包括：

第一步：獲取副邊部分與各基站之間的有效距離，包括：如圖3所示；

設置所述副邊部分和所述各基站中的無線載波通訊模塊信號發射頻率；

根據所述無線載波通訊模塊信號發射頻率，獲取信號的飛行時間；

將所述飛行時間乘以信號傳播速率，進而依次獲取副邊部分與各基站之間的有效距離。

進一步包括：

設置副邊部分上的無線載波通訊模塊信號發射方式為廣播方式；所述副邊部分上的無線載波通訊模塊向各基站分配時間節點，設置各基站的回應時間，并各基站接收廣播幀后，重新進入接收狀態，等待所述副邊部分上的無線載波通訊模塊發送請求幀；

所述副邊部分上的無線載波通訊模塊發送請求幀后，進入接收狀態，等待各基站回應信號；

各基站依據通信前分配的所述回應時間，依序向所述副邊部分發出回應幀；發送成功后，各基站進入接收狀態，等待所述副邊部分發出終止信號；

所述副邊部分接收完各基站回應幀后，將各關鍵幀時間戳打包形成終止幀，以廣播方式發送給相應的基站；各基站在接收標簽終止幀后，解析幀包中的有效數據，獲取副邊部分與各基站之間的有效距離。

第二步：根據所述獲取副邊部分與各基站之間的有效距離，確定副邊部分的在所述原邊部分坐標系上的位置，具體包括：

以各基站坐標為圓心，所述副邊部分與各基站之間的有效距離為半徑，確定三個圓；利用所述確定三個圓的交點，確定副邊部分的在所述原邊部分坐標系上的位置。如圖4所示，從理論基礎上，確定副邊部分的在所述原邊部分坐標系上的位置，由于副邊部分與三個基站A₀、A₁、A₂之間的距離r₀、r₁、r₂以及任意兩個基站之間的距離L₀、L₁、L₂均為已知，從而可以確定出副邊部分在所述原邊部分坐標系上的位置。

另外，從實際操作過程上確定電動汽車的停車位置，其具體實施方案為：以原邊部分的三個基站A₀、A₁、A₂中的A₀基站作為通信基站，A₀上的UWB模塊與原邊部分中的還包括的原邊控制器通過SPI進行通訊；A₀接收到副邊部分與三個基站A₀、A₁、A₂之間的距離r₀、r₁、r₂，并將距離值通過SPI通訊傳遞到原邊控制器中；由于任意兩個基站之間的距離L₀、L₁、L₂是確定且已知的，充電位置區域也是確定且已知的，原邊控制器通過副邊部分與三個基站A₀、A₁、A₂之間的距離r₀、r₁、r₂以及任意兩個基站之間的距離L₀、L₁、L₂，計算確定出副邊部分的位置，進而確定電動汽車的停車位置。

步驟103：判斷所述副邊部分是否處于充電位置區域，具體包括：

設置抗偏移的閾值；所述閾值表示在原邊部分坐標系上，所述原邊線圈與所述副邊部分偏移的最小距離；

根據所述副邊部分的在所述原邊部分坐標系上的位置，計算所述副邊部分與所述原邊線圈之間的實際距離；

原邊控制器將計算出所述副邊部分與所述原邊線圈之間的實際距離與所述閾值進行比較，判斷所述副邊部分是否處于充電位置區域。

步驟104：開始無線充電；具體包括：若計算出所述副邊部分與所述原邊線圈之間的實際距離小于或者等于所述閾值，則原邊控制器將副邊部分處于充電位置區域的信息通過SPI通訊傳回到通信基站A₀上的UWB模塊中并進行廣播。

副邊部分上的UWB模塊與副邊控制器通過SPI進行通訊。副邊部分接收到通信基站A₀傳回的電動汽車處于充電位置區域的信息通過SPI通訊傳遞到副邊控制器中，副邊控制器會將停車位置正確的信息通過總線傳遞到整車控制器中，然后通過整車控制器將停車正確的信息顯示在電動汽車駕駛室的顯示屏上，提示駕駛員可以開始無線充電。

步驟105：將所述副邊部分調整至充電位置區域，具體包括：

若所述實際距離大于所述閾值，則所述副邊部分不處于充電位置區域，計算所述副邊部分所需調整的距離，即計算電動汽車距離充電位置區域需要調整的距離，然后原邊控制器將電動汽車不處于充電位置區域和需要調整的距離通過SPI通訊傳回到通信基站A₀上的UWB模塊中并進行廣播

副邊部分上的UWB模塊與副邊控制器通過SPI進行通訊。副邊部分接收到通信基站A₀傳回的電動汽車不處于充電位置區域的信息和需要調整的距離，并通過SPI通訊傳遞到副邊控制器中，副邊控制器會將停車位置錯誤的信息和需要調整的距離通過總線傳遞到整車控制器中，并通過整車控制器將停車位置錯誤的信息和需要調整的距離傳遞并顯示在電動汽車駕駛室的顯示屏上，提示駕駛員調整停車位置。

本實施例通過建立原邊部分坐標系，然后確定副邊部分在原邊部分坐標系上的位置，并判斷所述副邊部分是否處于充電位置區域，若是，則開始無線充電；若否，則調整所述副邊部分，實現了準確定位副邊部分位置，進而準確定位電動汽車的位置，并根據計算出所需要調整副邊部分的距離，手動調整電動汽車的位置，使電動汽車能夠停在充電位置區域進行充電，提高無線充電裝置的充電能力與效率。

實施例二

本實施例是在實施例一的基礎上進行改進的。以原邊部分的三個基站A₀、A₁、A₂中的A₀基站作為通信基站，A₀上的UWB模塊與原邊控制器通過SPI進行通訊。A₀接收到副邊部分與三個基站A₀、A₁、A₂之間的距離r₀、r₁、r₂，并將距離值通過SPI通訊傳遞到原邊控制器中，由于任意兩個基站之間的距離L₀、L₁、L₂是確定且已知的，理想的停車充電位置區域也是確定且已知的，原邊控制器通過副邊部分與三個基站A₀、A₁、A₂之間的距離r₀、r₁、r₂以及任意兩個基站之間的距離L₀、L₁、L₂，計算出副邊部分的位置，進而確定電動汽車停車位置，根據確定電動汽車停車位置，判斷是否處于充電位置區域區間內并計算電動汽車距離充電位置區域需要調整的距離。原邊控制器將判定的結果和需要調整的距離通過SPI通訊傳回到通信基站A₀上的UWB模塊中并進行廣播。副邊部分上的UWB模塊與副邊控制器通過SPI進行通訊。副邊部分接收到通信基站A₀傳回的停車位置正確與否的判斷信息和需要調整的距離，并通過SPI通訊傳遞到副邊控制器中。

如果電動汽車不處于充電位置區域，則副邊控制器會將停車位置錯誤的信息和需要調整的距離通過總線傳遞到整車控制器中，整車控制器調整的參數，自動泊車。

如果電動汽車處于充電位置區域，副邊控制器會將停車位置正確的信息通過總線傳遞到整車控制器中，并開始進行無線充電。

本實施例通過建立原邊部分坐標系，然后確定副邊部分在原邊部分坐標系上的位置，并判斷所述副邊部分是否處于充電位置區域，若是，則開始無線充電；若否，則調整副邊部分，自動調整至副邊部分處于充電位置區域，實現準確定位副邊部分位置，進而準確定位電動汽車的位置，并根據計算出所需要調整副邊部分的距離，進而實現了自動調整電動汽車的位置，使電動汽車能夠停在充電位置區域進行充電，提高無線充電裝置的充電能力與效率。

另外，針對本發明，需要說明一點是為了保證充電的安全，只有當原邊控制器和副邊控制器都接收到電動汽車處于充電位置區域的信息時，電動汽車才會開始進行無線充電。若任一控制器未接收到信息或接收到電動汽車不處于充電位置區域的信息，則不會進行無線充電工作。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。