專利名稱：車輛導引系統(tǒng)以及車輛的制作方法
車輛導引系統(tǒng)以及車輛技術(shù)領(lǐng)域
一個或多個實施例涉及一種車輛導引系統(tǒng)，該車輛導引系統(tǒng)用于確定車輛相對于 外部供電裝置的位置，以便于車輛電池的充電。
背景技術(shù)：
電池電動車輛(BEV)和插電式混合動力電動車輛(PHEV)可連接到外部供電裝置， 以給車輛電池充電。這樣的車輛通常包括充電線纜，該充電線纜從外部供電裝置延伸并物 理地連接到車輛的充電口，以便于車輛電池的充電。然而，這樣的充電線纜容易使操作員產(chǎn) 生錯誤。例如，如果用戶不能適當?shù)剡B接充電線纜或者忘記完全地連接充電線纜，則將不會 給電池充電。此外，如果用戶在開車離開外部供電裝置之前忘記斷開充電線纜，則用戶可損 壞充電線纜或車輛。另外，充電線纜在不使用時必須存放在安全的位置。例如，如果用戶將 充電線纜留在地上并在無意中從充電線纜上方開車駛過，則可損壞充電線纜。
車輛可包括傳感器，以提供指示外部物體相對于車輛的位置的信號。例如，一些車 輛包括后部傳感器，以當車輛處于倒車檔位并“倒車”時，檢測車輛后方的物體。其他車輛 包括用于檢測接近車輛的物體的傳感器，車輛包括控制器，以在車輛在倒車或平行停車時 控制車輛的轉(zhuǎn)向。發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，一種車輛導引系統(tǒng)設(shè)置有控制器，該控制器被配置成接收指示 充電口和充電墊之間的相對位置的輸入，并響應于所述輸入提供指示充電口和充電墊之間 的距離矢量的輸出。交界面與控制器通信，并被配置成根據(jù)所述距離矢量顯示表示充電口 的基本元件和表示充電墊的目標元件，基本元件和目標元件彼此相關(guān)地布置。
在另一實施例中，一種車輛導引系統(tǒng)設(shè)置有傳感器陣列，傳感器陣列具有至少兩 個傳感器和微控制器。每個傳感器被配置成提供指示從發(fā)送器接收到信號的時間的輸出。 微控制器與傳感器通信，并被配置成提供指示傳感器陣列和發(fā)送器之間的角度方向的輸 出。其中，角度方向基于接收到信號的時間之間的差異。
在又一實施例中，一種車輛設(shè)置有充電口，充電口被構(gòu)造成接收感應充電電流。車 輛還設(shè)置有至少兩個傳感器陣列和控制器。每個傳感器陣列被配置成提供指示傳感器陣列 和遠離車輛的發(fā)送器之間的角度方向的輸出。控制器被配置成基于指示傳感器陣列和發(fā)送 器之間的角度方向的輸出，提供指示充電口和發(fā)送器之間的距離矢量的輸出。交界面與控 制器通信，并被配置成根據(jù)所述距離矢量顯示表示充電口的基本元件和表示充電墊的目標 元件，基本元件和目標元件彼此相關(guān)地布置。
車輛還包括電池，所述電池電連接到充電口，以儲存電能。
在充電期間，充電口電磁耦合到外部供電裝置的充電墊。
充電口包括次級線圈，次級線圈在充電期間從充電墊的初級線圈接收電能。
車輛還包括至少一個電動機，所述至少一個電動機被配置為提供輸出扭矩，以推進車輛。
充電口從具有太陽能電池板的外部供電裝置接收電能。
在又一實施例中，一種車輛系統(tǒng)包括至少兩個傳感器陣列，每個傳感器陣列被配 置成響應于從遠離車輛系統(tǒng)的發(fā)送器接收到信號，提供指示傳感器陣列和所述發(fā)送器之間 的角度方向的輸出；控制器，與傳感器陣列通信，并被配置成響應于指示傳感器陣列和發(fā)送 器之間的角度方向的輸出，提供指示傳感器陣列中的至少一個和發(fā)送器之間的距離矢量的 輸出，其中，控制器還被配置成向外部控制器提供激活信號，外部控制器電連接到發(fā)送器， 其中，外部控制器響應于接收到所述激活信號而指示發(fā)送器提供信號；交界面，與控制器通 信，并被配置成根據(jù)所述距離矢量顯示表示充電口的基本元件和表示充電墊的目標元件， 基本元件和目標元件彼此相關(guān)地布置。
控制器還被配置成響應于車庫門被打開而提供激活信號。


圖1是根據(jù)一個或多個實施例的車輛導引系統(tǒng)的示意圖，圖1示出位于具有外部 供電裝置的部分剖開的結(jié)構(gòu)中；
圖2是進一步示出圖1的車輛導引系統(tǒng)的示意性視圖，圖2示出有外部供電裝置；
圖3是圖1的車輛導引系統(tǒng)的用戶交界面的正視立體圖4是圖1的車輛導引系統(tǒng)的另一示意性視圖，圖4示出有外部供電裝置；
圖5是圖4的車輛導引系統(tǒng)的局部視圖，圖5不出有放大的傳感器陣列和中心軸；
圖6是圖4的車輛導引系統(tǒng)的局部視圖，圖6示出圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)；
圖7是進一步示出圖6的車輛導引系統(tǒng)的視圖8是示出根據(jù)一個或多個實施例的用于確定車輛相對于外部供電裝置的位置 的方法的流程圖9是根據(jù)一個或多個實施例的圖3的用戶交界面的放大視圖，圖9示出了未對 準的車輛位置；
圖10是圖3的用戶交界面的另一放大視圖，圖10示出了對準的車輛位置；
圖11是根據(jù)另一實施例的車輛導引系統(tǒng)的示意性視圖12是示出根據(jù)一個或多個實施例的用于向用戶傳送車輛距離狀態(tài)和充電狀態(tài) 的方法的流程圖。
具體實施方式
根據(jù)需要，在此公開本發(fā)明的詳細實施例；然而，應該理解的是，公開的實施例僅 僅是可以以各種和可選的形式實施的本發(fā)明的示例。附圖不是必須按比例繪制；可夸大或 最小化一些特征，以示出特定部件的細節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細節(jié)不應該 被解釋為限制，而僅僅作為用于教導本領(lǐng)域的技術(shù)人員以多種方式實施本發(fā)明的代表性基 礎(chǔ)。
參照圖1，示出了根據(jù)一個或多個實施例的車輛導引系統(tǒng)，該車輛導引系統(tǒng)總體上 由標號20指示。導引系統(tǒng)20被描繪為位于車輛22內(nèi)。導引系統(tǒng)20包括彼此通信的導引 控制器24和用戶交界面(interface) 26?？刂破?4接收輸入信號并確定車輛22相對于外部供電裝置28的瞬時位置以及車輛22的充電狀態(tài)?？刂破?4將該信息發(fā)送到用戶交界 面26，用戶交界面26進而將該信息傳送給駕駛員。駕駛員將該信息用作導引，以使車輛22 與外部供電裝置28對準。
外部供電裝置28包括電源30和充電墊32。外部供電裝置28可包括利用可再生 資源(例如，日光和風能)的裝置。在示出的實施例中，電源30是將太陽能(日光)轉(zhuǎn)換 成直流(DC)電能的太陽能電池板。電源30的其他實施例包括用于將風能轉(zhuǎn)換成電能的風 力渦輪機(未示出)。外部電池31設(shè)置在電源30和充電墊32之間，以儲存DC電能。在一 個實施例中，外部電池31是來自HEV，PHEV或BEV的循環(huán)式高電壓電池。另外，逆變器33 連接在外部電池31和充電墊32之間，以將DC電能轉(zhuǎn)換成交流(AC)。可選地，外部供電裝 置28可連接到電網(wǎng)(未示出)，其中，電源30表示AC電源或者表示與電網(wǎng)(未示出)的連 接。
車輛22被構(gòu)造成感應充電。根據(jù)一個或多個實施例，車輛22包括安裝在車輛的外 部底表面上的充電口 34。充電口 34與充電墊32對準，以接收電能。感應充電不需要充電 口 34和充電墊32之間的物理接觸，物理接觸限定了與充電線纜和物理連接相關(guān)的一些問 題。然而，為了進行高效的感應充電，充電口 34和充電墊32必須是彼此總體上緊密相鄰。 由于從駕駛員的座椅方向看不見充電口 34，所以在不存在導引或某類反饋的情況下，駕駛 員難以將充電口 34與充電墊32對準。
導引系統(tǒng)20將車輛位置信息傳送給用戶，以使用戶可將充電口 34與充電墊32對 準。導引系統(tǒng)20的至少一個實施例考慮到車輛22具有停車輔助特征，由此其他車輛系統(tǒng) 響應于由導引系統(tǒng)20提供的車輛位置信息，將充電口 34與充電墊32對準。充電墊32可 以固定在固定位置?？蛇x地，充電墊32可結(jié)合到致動器35，以朝著充電口 34運動。
圖2是進一步示出根據(jù)一個或多個實施例的車輛導引系統(tǒng)20的示意性視圖。示 出的實施例將車輛22描述成電池電動車輛(BEV)，BEV是一種在沒有來自內(nèi)燃發(fā)動機(未 示出)的輔助的情況下由一個或多個電動機36推進的全電動車輛。電動機36接收電能并 提供機械旋轉(zhuǎn)輸出動力。電動機36機械地連接到齒輪箱38，以通過預定的齒數(shù)比調(diào)節(jié)電動 機36的輸出扭矩和速度。齒輪箱38通過輸出軸42連接到一組驅(qū)動輪40。車輛22的其他 實施例包括用于推進車輛22的多個電動機(未示出)。電動機36還可用作發(fā)電機，以將機 械動力轉(zhuǎn)換成電能。高電壓總線44通過逆變器48將電動機36電連接到儲能系統(tǒng)46。在 圖2中，高電壓總線44被示出為實線。
根據(jù)一個或多個實施例，儲能系統(tǒng)46包括主電池50和電池能量控制模塊 (BECM) 52。主電池50是高電壓電池，該高電壓電池能夠輸出用于操作電動機36的電能。根 據(jù)一個或多個實施例，主電池50可以是由多個電池模塊構(gòu)成的電池組。每個電池模塊可包 含多個電池單元。這些電池單元可以利用現(xiàn)有的車輛座艙空氣進行空氣冷卻。電池單元還 可利用流體冷卻劑系統(tǒng)被冷卻或加熱。BECM 52用作主電池50的控制器。BECM 52還可包 括管理每個電池單元的溫度和電荷狀態(tài)的電子監(jiān)視系統(tǒng)。車輛22的其他實施例考慮不同 類型的儲能系統(tǒng)(例如，電容器和燃料電池(未示出))。
電動機36、齒輪箱38和逆變器48可被共同地稱為變速箱54。根據(jù)一個實施例， 車輛控制器56控制變速箱54的部件。雖然車輛控制器56示出為單個控制器，但是車輛控 制器56可包括可用于控制多個車輛系統(tǒng)的多個控制器。例如，車輛控制器56可以是車輛系統(tǒng)控制器/傳動系統(tǒng)控制模塊(VSC/PCM)。在這方面，VSC/PCM的PCM部分可以是嵌入 在VSC/PCM內(nèi)的軟件，或者所述PCM部分可以是單獨的硬件裝置。車輛控制器56和控制器 24通常包括任意數(shù)量的微處理器、ASIC、1C、存儲器(例如，閃存、ROM、RAM、EPROM和/或 EEPR0M)以及軟件代碼，它們彼此共同作用，以執(zhí)行一系列操作。車輛控制器56通過硬線車 輛連接58利用常見的總線協(xié)議(例如，CAN)與其他控制器(例如，BECM 52)通信。
根據(jù)一個或多個實施例，變速箱54包括變速箱控制模塊(TCM) 60，TCM60被配置成 協(xié)調(diào)變速箱54內(nèi)的特定部件，例如，電動機36和/或逆變器48。TCM 60可通過CAN總線 58與車輛控制器56通信。TCM 60可包括電動機控制器，電動機控制器除了監(jiān)測其它方面之 外，還監(jiān)測電動機36的位置、速度、功耗以及溫度。利用該信息和駕駛員的節(jié)流閥命令，電 動機控制器和逆變器48可將由主電池50供應的直流(DC)電壓轉(zhuǎn)換成可用于驅(qū)動電動機 36的信號。這些各種各樣的控制器中的一些或所有控制器可構(gòu)成控制系統(tǒng)，為了參考目的， 該控制系統(tǒng)可以是車輛控制器56。雖然在上下文中示出并描述了作為BEV的車輛22，但是 應該理解，本申請的實施例可在其他類型的車輛(例如，由內(nèi)燃發(fā)動機單獨地驅(qū)動的車輛， 或者除了由一個或多個電機驅(qū)動之外還由內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動的車輛(例如，HEV, PHEV等)) 上實施。
在一個或多個實施例中，車輛22被配置成進行自動推進控制。例如，在一個實施 例中，車輛22被構(gòu)造成BEV，并包括停車輔助特征，由此TCM 60響應于由導引系統(tǒng)20提供 的車輛位置信息，控制電動機36的用于推進車輛22的輸出扭矩。在另一實施例中，車輛22 被構(gòu)造成HEV或PHEV，并包括停車輔助特征，由此車輛控制器56響應于由導引系統(tǒng)20提供 的車輛位置信息，控制發(fā)動機(未示出)推進車輛22。
車輛22包括環(huán)境控制系統(tǒng)62，以加熱和冷卻各種車輛部件。根據(jù)一個或多個實 施例，環(huán)境控制系統(tǒng)62包括高電壓正溫度系數(shù)(PTC)電加熱器64和高電壓電子HVAC壓縮 機66。PTC 64可用于加熱循環(huán)到車輛加熱器和主電池50的冷卻劑。PTC 64和HVAC壓縮 機66均可直接從主電池50獲取電能。環(huán)境控制系統(tǒng)62可包括控制器(未示出)，以通過 CAN總線58與車輛控制器56通信。環(huán)境控制系統(tǒng)62的開/關(guān)狀態(tài)發(fā)送到車輛控制器56， 并且環(huán)境控制系統(tǒng)62的開/關(guān)狀態(tài)可基于(例如)操作者致動的開關(guān)的狀態(tài)，或者環(huán)境控 制系統(tǒng)62的自動控制基于相關(guān)功能(例如，窗戶除霜)。
根據(jù)一個實施例，車輛22包括二次電池68 (例如，通常的12V電池)。二次電池 68可用于驅(qū)動車輛的各種其他附件、頭燈等(在此共同地稱為附件70)。DC至DC轉(zhuǎn)換器 72可以電地插入在主電池50和二次電池68之間。DC至DC轉(zhuǎn)換器72調(diào)節(jié)或“逐步降低” 電壓電平，以允許主電池50給二次電池68充電。低電壓總線74將DC至DC轉(zhuǎn)換器72電 連接到二次電池68和附件70。在圖2中，低電壓總線74被示出為實線。
車輛22包括AC充電器76，以給主電池50充電。AC充電器76連接到充電口 34， 以從外部供電裝置28接收AC電能。AC充電器76包括電力電子裝置，用于將從外部供電裝 置28接收的AC電能轉(zhuǎn)換或者“整流”成DC電能，以給主電池50充電。AC充電器76被配 置成適應來自外部供電裝置28的一個或多個傳統(tǒng)電壓源(例如，110伏，220伏等)。
充電口 34與充電墊32對準，以接收電能。外部供電裝置28包括初級線圈78，初 級線圈78設(shè)置在充電墊32中并連接到電源30。充電口 34包括次級線圈80，次級線圈80 連接到AC充電器76。電源30給初級線圈78供應電流，該電流在初級線圈78周圍建立磁場(未示出)?？赏ㄟ^使充電口 34與充電墊32對準，并將次級線圈80置于磁場中，來將次 級線圈80電磁耦合到初級線圈78。磁場在次級線圈80中感應電流，以給主電池50充電， 這被稱為感應充電。
根據(jù)一個或多個實施例，外部供電裝置28包括外部控制器82，以與車輛22的一個 或多個控制器通信。外部控制器82可例如利用射頻(RF)、紅外(IF)或聲納通信無線地通 信。例如，在一個實施例中，外部控制器82利用RF通信與導引系統(tǒng)20的控制器24通信； 控制器24通過硬線電連接與車輛控制器56通信。在另一實施例中，充電口 34包括微控制 器102 (在圖5中示出)，以與外部控制器82和控制器24兩者通信。在圖2中，無線通信由 虛的信號線表不。
外部控制器82與充電墊32通信，以控制提供給車輛22的電能。在一個實施例中， 外部控制器82與電源30和初級線圈78之間的開關(guān)(未示出，例如，IGBT)通信，以僅在滿 足特定條件的情況下才允許電流流動。例如，除非車輛控制器56已經(jīng)請求充電，或者除非 充電口 34相對于充電墊32位于預定距離內(nèi)，否則外部控制器82可阻止充電。
在圖2中還示出了駕駛員控制系統(tǒng)84、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)86和導航系統(tǒng)88的簡化的 示意性表示。駕駛員控制系統(tǒng)84包括制動系統(tǒng)、加速系統(tǒng)、檔位選擇(換檔)系統(tǒng)(均未 示出)。制動系統(tǒng)可包括制動踏板、位置傳感器、壓力傳感器、或者它們的某種組合、以及與 車輛車輪(例如，主驅(qū)動車輪40)的機械連接，以實現(xiàn)摩擦制動。制動系統(tǒng)還可被構(gòu)造成 進行再生制動，其中，制動能量可被捕獲并作為電能儲存在主電池50中。加速系統(tǒng)可包括 加速踏板，具有與制動系統(tǒng)中的傳感器類似的一個或多個傳感器，可給車輛控制器56提供 信息(例如，節(jié)流閥輸入)。檔位選擇系統(tǒng)可包括換檔器，以手動地選擇齒輪箱38的齒輪 組。檔位選擇系統(tǒng)可包括換檔位置傳感器，以給車輛控制器56提供換檔器選擇信息(例如， PRNDL)。
在一個或多個實施例中，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)86包括轉(zhuǎn)向致動器(未示出)，以進行自動 轉(zhuǎn)向控制。轉(zhuǎn)向致動器結(jié)合到驅(qū)動車輪40，以響應于輸入信號調(diào)節(jié)每個車輪40的轉(zhuǎn)向角 (未示出)。例如，車輛22可包括停車輔助特征，由此，車輛控制器56或者一些其他控制器 響應于由導引系統(tǒng)20提供的車輛位置信息來控制轉(zhuǎn)向致動器，以使車輛22轉(zhuǎn)向。
導航系統(tǒng)88可包括導航顯示器、全球定位系統(tǒng)(GPS)單元、導航控制器和輸入 (均未示出)，所述輸入用于接收來自駕駛員的目的地信息或其他數(shù)據(jù)。這些部件可以是導 航系統(tǒng)88所獨有的，或者可被其他系統(tǒng)共用。例如，在一個或多個實施例中，導航系統(tǒng)88 和導引系統(tǒng)20均使用公共的用戶交界面26。導航系統(tǒng)88還可發(fā)送與車輛22、車輛22的 目標目的地或者其他相關(guān)GPS路點相關(guān)的距離和/或位置信息。
車輛導引系統(tǒng)20給駕駛員提供與車輛22相對于外部供電裝置28的位置以及充 電狀態(tài)相關(guān)的信息。車輛控制器56接收指示車輛22的當前操作狀況的輸入信號。例如， 車輛控制器56可從BECM 52、變速箱54 (例如，電動機36和/或逆變器48)、環(huán)境控制系統(tǒng) 62、駕駛員控制系統(tǒng)84、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)86等接收輸入信號。車輛控制器56給控制器24提 供輸出，使得用戶交界面26向駕駛員傳送車輛位置信息、充電狀態(tài)或者與車輛22的操作相 關(guān)的其他信息。
參照圖3，用戶交界面26向駕駛員傳送信息(例如，車輛位置和充電狀態(tài))。根據(jù) 一個或多個實施例，用戶交界面26位于儀表板90 (“中控面板”)的中部。此外，用戶交界面26可以是另一顯示系統(tǒng)(例如，導航系統(tǒng)88)的一部分，或者可以是專用的導引系統(tǒng)20的一部分。用戶交界面26可以是液晶顯示器(IXD)、等離子顯示器、有機發(fā)光顯示器(OLED)、 或者任何其他合適的顯示器。用戶交界面26可包括觸摸屏或者一個或多個按鈕(未示出)， 所述一個或多個按鈕包括硬鍵或軟鍵，與用戶交界面26相鄰地布置，以實現(xiàn)駕駛員輸入。 在不脫離本申請的范圍的情況下，也可使用對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的其他操作者輸入。根據(jù)另一實施例，用戶交界面26位于儀表盤92中。用戶交界面26可以是數(shù)字顯示器或者標記94，響應于來自控制器24的信號通過內(nèi)部光源點亮標記94?？蛇x地，用戶交界面26可以是投射在駕駛員(未示出)的前方的圖像。
圖4示出了根據(jù)至少一個實施例的車輛導引系統(tǒng)20的示意性俯視圖。導引系統(tǒng) 20確定充電口 34相對于充電墊32的位置，并通過用戶交界面26 (在圖3中示出)將該位置的可視化表示傳送給駕駛員。
外部供電裝置28包括發(fā)送器(例如，信標96)，該發(fā)送器結(jié)合到充電墊32，以與導引系統(tǒng)20通信。信標96被配置成響應于從外部控制器82 (在圖2中示出)接收的指令， 以預定頻率(例如，在3kHz和300GHz之間)發(fā)射無線信號。在圖4中，無線信號由從信標 96延伸的分隔開的線表示。控制器24可發(fā)起與外部控制器82的通信，以激活信標96?？刂破?4可包括發(fā)送器(未示出)，發(fā)送器將激活信號發(fā)射到外部控制器82的接收器(未示出)。如果外部控制器82當前正處于“睡眠”模式，則當接收到激活信號時，外部控制器82 將通過激發(fā)合適的電路而“喚醒”。外部控制器82激活信標96，以開始發(fā)射。在一個實施例中，外部控制器82響應于車庫門(未示出)被打開而激活信標96。在這樣的實施例中， 門傳感器(未示出)可給外部控制器82提供指示車庫門位置的輸入信號。導引系統(tǒng)的可選實施例考慮到外部控制器82可響應于從另一外部裝置(例如，車庫門開啟器)接收到輸入信號而激活或“喚醒”；或者考慮到信標96持續(xù)發(fā)射，因此信標96無需“喚醒”。
參照圖4和圖5，車輛22包括多個傳感器陣列98，以從信標96接收無線信號。每個傳感器陣列98被固定為與充電口 34鄰近。根據(jù)接收的無線信號的類型，傳感器陣列98 固定在不同位置。例如，在一個實施例中，傳感器陣列98被構(gòu)造成接收RF信號，因此，傳感器陣列98可固定在保護外殼(未出)的內(nèi)部。在其他實施例中，傳感器陣列98被構(gòu)造成進行IR通信，因此，傳感器陣列98沿著視線安裝在外部，以接收IR信號。
在示出的實施例中，車輛22包括3個傳感器陣列98，這3個傳感器陣列98總體上被稱為·Μ、Α2和A3。根據(jù)一個或多個實施例，每個傳感器陣列98包括3個傳感器100。例如，傳感器陣列Al包括傳感器S1、S2和S3 (未示出)；傳感器陣列A2包括傳感器S4、S5 和S6(未示出);傳感器陣列A3包括傳感器S7、S8和S9(在圖5中示出)。每個傳感器陣列98包括微控制器102，以與對應的傳感器陣列98的傳感器通信。每個傳感器100將輸出 (例如，指示單獨的傳感器100從信標96接收到無線信號的時間的時間測量信號(TIME_N_ MSMT))發(fā)送到對應的微控制器102。根據(jù)一個實施例，TIME_N_MSMT信號是模擬信號。其他實施例考慮到與所有傳感器陣列98通信的單個微控制器102。
圖5描述了相 對于充電墊32定向的傳感器陣列A3的放大視圖。在傳感器陣列98 內(nèi)，傳感器陣列98的每個傳感器100與其他傳感器100中的每個等間隔地布置。例如，圖5 描繪了傳感器陣列A3具有3個傳感器(S7、S8和S9)，這3個傳感器彼此以圍繞中心軸104 的120度的間隔等間隔地布置。具有4個90度象限(1、I1、III和IV)的坐標系被示出為圍繞中心軸104。
每個微控制器102確定信標96相對于對應的傳感器陣列98的角度方向(Θ )。首先，微控制器將模擬TIME_N_MSMT信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)(Τη)。微控制器102包括信號調(diào)節(jié)裝置(未示出)，以修正這樣接收的任何信號，從而進行分析。在一個實施例中，微控制器 102給接收的第一時間信號分配零值，并啟動計時器。然后，微控制器102基于信號之間的時間延遲，給每個隨后接收的時間信號分配數(shù)據(jù)值。數(shù)據(jù)值(Tn)對應于每個傳感器100和信標96之間的距離。如圖5所示，數(shù)據(jù)值Τ7對應于傳感器S7和信標96之間的距離；數(shù)據(jù)值Τ8對應于傳感器S8和信標96之間的距離；數(shù)據(jù)值T9對應于傳感器S9和信標96之間的距離。然后，微控制器102將時間信號的數(shù)據(jù)值(Tn)相互比較，以確定充電墊32相對于充電口 34位于哪個象限并從預定數(shù)據(jù)選擇三角方程，以計算角度方向(Θ )。
例如，在圖5中，傳感器S7被定向為最接近充電墊32，因此，傳感器S7在傳感器 S8和S9之前從信標96接收無線信號。首先，微控制器102接收HME_7_MSMT ;給T7分配為零的數(shù)據(jù)值；啟動計時器。傳感器S8被布置為比傳感器S9更靠近充電墊32。因此，微控制器102會在接收HME_9_MSMT之前接收HME_8_MSMT ;給T8分配比數(shù)據(jù)值T9小的數(shù)據(jù)值。微控制器102將數(shù)據(jù)值T7、T8和T9與預定數(shù)據(jù)進行比較。由于Τ7等于0，且Τ8小于T9，所以微控制器102確定充電墊32相對于充電口 34位于象限I中。
微控制器102通過將第二次接收的時間信號的數(shù)據(jù)值(Τ8)和第三次接收的時間信號的數(shù)據(jù)值(T9)進行比較，確定傳感器陣列A3和充電墊32之間的角度方向(Θ 3)。如圖6所示，從延伸穿過傳感器陣列Α2和A3的中心的水平軸105測量角度方向(Θ )。相對于平行于水平軸105的軸(未示出)，測量傳感器陣列Al和充電墊32之間的角度方向(Θ )。 下面示出的等式I提供當充電墊32位于象限I時用于計算角度方向(Θ 3)的等式
Θ 3 = sirf1 [kX (T8+T9)](等式 I)
下面示出的等式2表示常數(shù)值(k)，該常數(shù)值(k)取決于傳感器100關(guān)于具有半徑 (R)的圓的布置和光速(c)
1 = ().51+(等式 2)A
例如，在一個實施例中，微控制器102利用等式I和等式2計算Θ 3。首先，微控制器102利用等式2，并代入對于R的O. 01米的值以及對于c的299，792，458米/秒，確定k 等于14. 989X10~9。接下來，微控制器102利用等式1，并代入對于k的14. 989X10~9的值、對于T8的122納秒以及對于T9的456納秒， 確定Θ 3等于60. O度。
在一個或多個實施例中，微控制器102配置有針對角度方向值(θ η)的“查找”表或者預定數(shù)據(jù)。所述預定數(shù)據(jù)包括針對與用于四個象限(Ι、ΙΙ、ΙΙΙ和IV)中的每個的各個時間數(shù)據(jù)值(Tn)對應的角度方向預先計算的值。
因此，在導引系統(tǒng)20確定充電墊32位于哪個象限之后，微控制器102將時間值與預定數(shù)據(jù)(查找表)進行比較，以確定角度方向。
圖6和圖7描繪了車輛導引系統(tǒng)20的傳感器陣列的示意性視圖，當與圖5相比時，圖6和圖7的傳感器陣列圍繞中心軸104順時針旋轉(zhuǎn)大約90度。傳感器陣列中的一個 (A3)可設(shè)置在充電口 34的中心。信標96設(shè)置在充電墊32的中心，其總體上由星形物表示。通過使充電口 34的中心和充電墊32的中心彼此對準，在這兩個系統(tǒng)之間存在更大的容許公差。每個傳感器陣列A1、A2和A3包括微控制器(在圖5中示出)，該微控制器將輸出(例如，對應的角度方向信號DIR_ Θ 1、DIR_ θ 2和DIR_ θ 3)發(fā)送到控制器24。另外，每個傳感器陣列98與其他傳感器陣列98中的每個等間隔地隔開固定距離或“基線”，在圖7 中該固定距離或“基線”總體上由字母“b”表示。
根據(jù)一個或多個實施例，導引系統(tǒng)20利用三角測量原理，以確定充電口 34相對于充電墊32的瞬時位置。三角測量是通過測量點與固定基線的兩端上的已知點的角度，而非直接測量點的距離(三邊測量)，來確定該點的位置的過程。然后，該點可固定為具有一個已知邊和兩個已知角度的三角形的第三點。
控制器24利用來自固定基線(b)的兩端上的已知點(A2和A3)的角度方向值(Θ 2 和Θ 3)，確定充電墊32的中心(信標96)和充電口 34的中心軸104之間的距離(e)。由于Θ2、Θ3和距離(b)是已知值，所以控制器24利用三角方程計算距離(e)。
下面示出的等式3和4提供利用距離(b)的已知值以及按照等式I計算的角度方向(Θ 2)，針對三角形(f，a, b)計算圖7中的距離(a)的等式
權(quán)利要求
1.一種車輛導引系統(tǒng),包括 控制器，被配置成向外部控制器提供激活信號，接收響應于所述激活信號的指示充電口和充電墊之間的相對位置的輸入，并且響應于所述輸入提供指示充電口和充電墊之間的距尚矢量的輸出； 交界面，與控制器通信，并被配置成根據(jù)所述距離矢量顯示表示充電口的基本元件和表示充電墊的目標元件，基本元件和目標元件彼此相關(guān)地布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，充電口與車輛成一體，其中，所述輸入包括至少兩個方向信號，其中，每個方向信號指示車輛的位置和充電墊的位置之間的角度方向，其中，控制器響應于所述至少兩個方向信號對距離矢量進行三角測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，當充電口與充電墊對準時，交界面顯示基本元件疊置在目標元件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，當充電口與充電墊對準時，距離矢量大致為零。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括與控制器通信的至少兩個傳感器陣列，其中，每個傳感器陣列被配置成提供指示傳感器陣列和充電墊之間的角度方向的方向信號，其中，控制器還被配置成響應于所述方向信號提供指示距離矢量的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述至少兩個傳感器陣列包括沿著水平軸彼此對齊的第一傳感器陣列和第二傳感器陣列，其中，相對于水平軸確定第一傳感器陣列和充電墊之間的角度方向以及第二傳感器陣列和充電墊之間的角度方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，每個傳感器陣列還包括至少兩個傳感器，每個傳感器被配置成提供指示從電連接到充電墊的發(fā)送器接收到信號的時間的輸出；微控制器，與傳感器通信，并被配置成響應于指示接收到信號的時間的所述輸出提供方向信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，傳感器被內(nèi)置地安裝在車輛的主體內(nèi)，并被配置成接收射頻無線信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，傳感器被外置地安裝在車輛的主體上，并被配置成接收紅外無線信號。
10.一種車輛系統(tǒng),包括 至少兩個傳感器陣列，每個傳感器陣列被配置成響應于從遠離車輛系統(tǒng)的發(fā)送器接收到信號，提供指示傳感器陣列和所述發(fā)送器之間的角度方向的輸出； 控制器，與傳感器陣列通信，并被配置成響應于指示傳感器陣列和發(fā)送器之間的角度方向的輸出，提供指示傳感器陣列中的至少一個和發(fā)送器之間的距離矢量的輸出，其中，控制器還被配置成向外部控制器提供激活信號，外部控制器電連接到發(fā)送器，其中，外部控制器響應于接收到所述激活信號而指示發(fā)送器提供信號； 交界面，與控制器通信，并被配置成根據(jù)所述距離矢量顯示表示充電口的基本元件和表示充電墊的目標元件，基本元件和目標元件彼此相關(guān)地布置。
11.一種車輛，包括 充電口，被構(gòu)造成接收感應充電電流； 至少兩個傳感器陣列，每個傳感器陣列被配置成提供指示傳感器陣列和遠離車輛的發(fā)送器之間的角度方向的輸出； 控制器，被配置成激活發(fā)送器，并基于指示傳感器陣列和發(fā)送器之間的角度方向的輸出，提供指示充電口和發(fā)送器之間的距離矢量的輸出； 交界面，與控制器通信，并被配置成根據(jù)所述距離矢量顯示表示充電口的基本元件和表示充電墊的目標元件，基本元件和目標元件彼此相關(guān)地布置。
全文摘要
一種車輛導引系統(tǒng)以及車輛，所述車輛導引系統(tǒng)設(shè)置有控制器，該控制器被配置成接收指示充電口和充電墊之間的相對位置的輸入，并響應于所述輸入提供指示充電口和充電墊之間的距離矢量的輸出。交界面與控制器通信，并被配置成根據(jù)所述距離矢量顯示表示充電口的基本元件和表示充電墊的目標元件，基本元件和目標元件彼此相關(guān)地布置。
文檔編號B60Q9/00GK103029624SQ20121037752
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月6日
發(fā)明者道格拉斯·雷蒙德·馬丁 申請人:福特全球技術(shù)公司