CN103336268B - 感应式非接触充电位置对正装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种本发明的感应式非接触充电位置对正装置，包括粗对准装置、车载电能接收装置、地面电能发射装置、超声波位置对正***和超声波位置对正处理模块；粗对准装置包括前车载夜视摄像头、后车载夜视摄像头、后视镜式显示屏、前地面标识符、后地面标识符；超声波位置对正***包括超声波发射传感器、超声波接收传感器A、超声波接收传感器B、超声波接收传感器C、超声波接收传感器D、步进电机A、步进电机B、移动平台；超声波位置对正处理模块包括车载处理模块和地面处理模块；本发明的感应式非接触充电位置对正方法，车载部分和地面部分为相互独立控制***，两者相互配合完成位置对正过程。

Description

感应式非接触充电位置对正装置及其方法

技术领域

本发明属于无线充电领域，涉及一种基于超声波传感器的感应式非接触充电位置对正装置及其相应的对正方法。

背景技术

随着电动汽车整车技术和关键零部件技术的不断发展，汽车电动化成为了全球汽车行业的发展趋势，纯电动汽车等主要采用电能驱动的汽车成为我国的主要发展趋势。

对于纯电动汽车的推广，电能的供给和补充是一个重要的影响因素，因此电池充电方式的选择极为重要。非接触式充电不需要电源插头、插座、电线等连接装置，它通过交变电磁场或无线电波传递电能。与传统的接触式充电相比，非接触式充电具有不用人工插拔电源接头、节省电线材料、无触电危险、恶劣天气条件下适应性强、操作方便等特点，便于在停车场和车库大面积推广。

在非接触式充电中，感应式充电具有充电效率高、适合大功率充电等优点，但充电距离短且需要充电线圈精确对准。因此，要使感应式充电装置真正用于工程推广，需要对其进行精确对准。

目前国内外对于非接触式充电的研究，基本上都集中在电能传输装置方面，而实际上对于一个完整的无线充电***来说，位置对正装置也对充电效率有着举足轻重的影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，针对感应式非接触充电的要求，本发明提出了一种感应式非接触充电位置对正装置及其方法。该装置和方法能通过图像传感装置和相应的标识，由驾驶员实现粗定位，并在此基础上采用超声波传感器通过时延判断其位置对正程度，通过微处理器控制步进电机驱动线圈平台朝着对准的位置运动，最终采用特定的方式实现精确对准的判断，完成充电***的要求。该装置还可以用于其他需要精确对准及引导的***。

本发明的感应式非接触充电位置对正装置，包括粗对准装置、车载电能接收装置、地面电能发射装置、超声波位置对正***和超声波位置对正处理模块；

粗对准装置包括前车载夜视摄像头、后车载夜视摄像头、后视镜式显示屏、前地面标识符、后地面标识符；

超声波位置对正***包括超声波发射传感器、超声波接收传感器A、超声波接收传感器B、超声波接收传感器C、超声波接收传感器D、步进电机A、步进电机B、移动平台；

超声波位置对正处理模块包括车载处理模块和地面处理模块；

本发明的感应式非接触充电位置对正方法，车载部分和地面部分为相互独立控制***，两者相互配合完成位置对正过程；

本发明的优点在于：

（1）本发明首次采用位置对正方案对非接触式充电提供对准方法，为感应式非接触充电的效率提供了保障，利于非接触式充电的应用推广。

（2）本发明首次采用基于超声波到达时间的判断，为非接触式充电提供对准方法。

（3）采用多传感器结合的方法实现了感应式非接触式充电的全过程定位对准，通过图像信号和地面标识实现粗定位，在此基础上通过超声波传感器实现精确对准；

（4）采用了基于判断到达时间确定对准位置的装置，有效的减小了硬件***的复杂性，降低了***的成本，使***更容易搭建和实现，同时还能提高***的可靠性；

（5）首次采用了基于圆形阵列的特殊几何布置，通过该几何布置再结合相应的处理方法，可以实现精确对准判断。同时由于该布置在判断最终对准时，最少只需要三个传感器就可以实现对准判断；

（6）通过结合移动平台，本***可以实现精确对准，真正使充电装置的效率达到最大。

附图说明

图1：本发明的感应式非接触充电位置对正装置的结构示意图；

图2：本发明超声波位置对正***示意图；

图3：本发明超声波位置对正处理模块示意图；

图4：本发明的对正流程简图；

图5：本发明实施例的***布置方案示意图；

图中：

001-车载夜视摄像头        002-车载夜视摄像头         003-地面标识符

004-地面标识符            005-后视镜式显示屏         006-车载电能接收装置

007-地面电能发射装置

101-超声波发射传感器      102-超声波车载处理模块     103-超声波发射处理电路模块

104-车载通信模块          105-驾驶员命令输入模块     106-车载部分处理器

107-显示输出模块

201-超声波接收传感器A     202-超声波接收传感器B      203-超声波接收传感器C

204-超声波接收传感器D     205-超声波地面处理模块     206-步进电机A

207-步进电机B             209-移动平台               210-地面通信模块

211-超声波接收处理电路模块A

212-超声波接收处理电路模块B

213-超声波接收处理电路模块C

214-超声波接收处理电路模块D

215-地面部分处理器        216-电机驱动模块

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

本发明的感应式非接触充电位置对正装置，如图1所示，包括粗对准装置、车载电能接收装置006、地面电能发射装置007、超声波位置对正***和超声波位置对正处理模块；

粗对准装置包括前车载夜视摄像头001、后车载夜视摄像头002、后视镜式显示屏005、前地面标识符003、后地面标识符004；

前地面标识符003、后地面标识符004分别位于地面电能发射装置007的两侧，前车载夜视摄像头001、后车载夜视摄像头002分别采集汽车前、后的图像，将图像传输至后视镜式显示屏005，后视镜式显示屏005上设有前、后标识符，当后视镜式显示屏005的前、后标识符与前地面标识符003、后地面标识符004形成设定的几何关系时，车载电能接收装置006与地面电能发射装置007对齐，完成粗对准。

所述的前车载夜视摄像头001、后车载夜视摄像头002为夜视型，保证本发明装置在光线不足或者夜晚的时候也能使用，因为对于普通家用电动汽车，其充电时间一般在夜间。

所述的后视镜式显示屏005在平时充当后视镜使用，只有在启用防撞雷达或者充电定位***时才作为显示屏显示。

所述的前地面标识符003、后地面标识符004为空心的十字架图案，而且，还设有汽车进入充电站开始的引导线，引导线用来帮助驾驶员按照一定的轨迹，顺利地将车辆驶入预定的地点；

所述的后视镜式显示屏005的前、后标识符为实心的十字架图案，实心的十字架图案与空心的十字架图案相对应。

驾驶员通过后视镜式显示屏005的前、后标识符与前地面标识符003、后地面标识符004形成的几何关系，将汽车停在一定的范围内，使车载电能接收装置006与地面电能发射装置007对齐，完成006车载电能接收装置和007地面电能发射装置的粗对准。

车载电能接收装置006和地面电能发射装置007是无线充电的主体部分，其中车载电能接收装置006包括了电能接收线圈（未画出）、无线充电接收端控制电路（未画出）、超声波发射传感器101（位于电能接收线圈中心上）、超声波车载处理模块102；地面电能发射装置007包括电能发射线圈（未画出）、无线充电发射端控制电路（未画出）、超声波接收传感器（包括超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204，位于电能发射线圈中间，与电能发射线圈呈同心布置）、超声波地面处理模块205。

如图2所示，超声波位置对正***包括超声波发射传感器101、超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204、步进电机A206、步进电机B207、移动平台209；

超声波发射传感器101位于车载电能接收装置006上，超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204位于地面电能发射装置007上。地面电能发射装置007位于移动平台209上。

超声波发射传感器101位于车载电能接收装置006内部的接收线圈中心，由圆的性质可以得知，圆心决定圆的位置，因此，一旦知道超声波发射传感器101的位置，也就知道了接收线圈的位置。

超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204分别位于地面电能发射装置007内部的发射线圈的同心圆上，均匀布置。

在普通超声波定位***中，由于超声波的声速受温度和气流的影响，以及检测超声波信号时受超声波信号强度的影响等，***误差很难消除。但在本发明装置中，采用了特殊的传感器布置方式，即将超声波发射传感器101布置在车载电能接收装置006接收线圈的圆心，将超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204沿地面电能发射装置007发射线圈的同心圆布置，使得在装置对准的过程中，这些误差影响因素带来的负面影响能够自动抵消，从而使最终对准时具有很高的精度。

该布置的特点是：

1、在最终对准时，由于超声波发射传感器101分别与超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204的距离都相等，其位置呈规则的椎体。因此，超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204接收到信号的时间理论上完全一致，不需要进行矩阵运算即可得出结论，可消除声速变化带来的计算误差。

2、由于最终对准时，超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204分别与超声波发射传感器101的相对位置几乎完全一致，因此超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204接收到的信号强度也相同，不会由于信号强度的不同而造成检测误差。

3、由于最终对准时，超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204接收到超声波信号的时间相同，因此理论上最终只要有三个超声波接收传感器正常工作即可判定是否对准。

4、对于通过DTOA算法计算定位的***，其在某些位置误差很大，甚至无法求解定位。本发明中，将要对准时，超声波发射传感器101正好趋近于超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204的中心线，属于该算法的敏感位置，使用该定位算法所得矩阵病态。使用该对准判断，刚好弥补算法的不足。

5、通过这种布置及相应的位置对正方法，省去了大量的定位计算及为了提高计算精度而增加的声速补偿、强度补偿等电路和计算，有效的降低了***的成本，减小了***的复杂程度。

所述的超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204按照圆的内接正方形布置（圆周方向四等分布置），如图2所示，圆直径优选的在5cm-15cm之间；地面电能发射装置007发射线圈的直径在80cm左右，而汽车底盘离地为12-18cm。超声波发射传感器101发出的超声波强度在其正前方最大，随着角度的偏离，强度会减小，超声波接收传感器接收信号的强度也服从此规律。因此，如果超声波接收传感器布置距离太远，则可能会由于角度太偏致使接收到的超声波强度太弱，从而影响到超声波的检测。

地面电能发射装置007位于移动平台209上，移动平台209采用滚珠丝杆结构，步进电机A206、步进电机B207分别连接在移动平台209相互垂直的两条边上，因为地面电能发射装置007固定在其上面，所以超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204也位于其上（其中超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204呈圆的内接四边形布置，位于地面电能发射线圈中间，与地面电能发射线圈同心）。若使移动平台209平移，则地面电能发射装置007内发射线圈将跟随其移动，同时通过超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204器实时接收到的超声波信号作为反馈，判断其位置是否对准。

步进电机A206、步进电机B207为对正***的移动执行模块，地面处理模块205根据超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204接收信号的时间判断移动平台209所需位移的方向，发出一系列的脉冲信号，通过电机驱动模块216驱动步进电机A206、步进电机B207，步进电机A206、步进电机B207每获得一个脉冲则旋转一个步距角，通过滚珠丝杆结构转化为移动平台209的平移，从而实现了地面处理模块205对移动平台209的控制。

出于对充电效率的考虑，可能对该装置进行一定的改装，但本质上是通过对一个移动平台的控制实现充电线圈的移动，从而完成对线圈的精确对准。

如图3所示，超声波位置对正处理模块包括车载处理模块102和地面处理模块205；

车载处理模块102包括超声波发射处理电路模块103、车载通信模块104、驾驶员命令输入模块105、车载部分处理器106、显示输出模块107；车载处理模块102位于车载电能接收装置006上；车载处理模块102主要承担产生超声波发射信号、人机交互及通信的功能；

车载通信模块104通过无线与通信模块210进行通讯，当装置启动时，车载通信模块104将车载部分处理器106输出的信号传输至地面通信模块210，地面通信模块210将信号输出至地面模块微处理器215，将地面模块处理器215唤醒。当装置位置对正完成，地面通信模块210将已经对准的信息反馈至车载通信模块104；

车载部分处理器106每隔一定的时间产生一系列40kHz的超声波脉冲信号，该信号由软件编程产生定时中断实现。由车载部分处理器106产生的信号一般为5v左右低压信号，该信号无法驱动全密封式的超声波发射传感器101产生足够强的超声波信号，通过超声波发射处理电路模块103进行电压放大、电流放大之后得到一个60v左右的信号，驱动超声波发射传感器101产生足够强度的超声波信号。

驾驶员命令输入模块105用来将驾驶员的启动/停止控制命令输入至车载部分处理器106。

显示输出模块107将实心十字架图像（用于与地面图像匹配）传输至后视镜式显示屏005。

地面处理模块205包括地面通信模块210、超声波接收处理电路模块A211、超声波接收处理电路模块B212、超声波接收处理电路模块C213、超声波接收处理电路模块D214、地面部分处理器215、电机驱动模块216；地面处理模块205位于地面电能发射装置007上；地面处理模块205则主要对超声波接收信号处理、控制移动平台209位移及通信。

当超声波发射传感器101发出超声波信号，超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204分别接收超声波信号，并且，分别将接收到的超声波信号输出至超声波接收处理电路模块A211、超声波接收处理电路模块B212、超声波接收处理电路模块C213、超声波接收处理电路模块D214，超声波接收处理电路模块A211、超声波接收处理电路模块B212、超声波接收处理电路模块C213、超声波接收处理电路模块D214均集成了信号放大、滤波、解耦、门电路等功能，能将超声波信号从40kHz的载波信号中提取出来并分析，最终得到一个低电平信号，该信号的下降沿代表了接收时间点，将得到的信号输出至地面部分处理器215，每个超声波处理电路模块输出的信号由地面部分处理器215的一个I/O端口接收。

地面部分处理器215承担主要的控制功能，其对从超声波接收处理电路模块A211、超声波接收处理电路模块B212、超声波接收处理电路模块C213、超声波接收处理电路模块D214输入的信号进行处理，反复扫描各I/O端口的下降沿信号。各个下降沿信号即代表超声波到达各接收传感器的时间，地面部分处理器215通过对接收信号时间的判断，得出移动平台209所需位移方向，并由此发出控制信号至电机驱动模块216。电机驱动模块216根据控制信号分别驱动步进电机A206、步进电机B207动作，使得移动平台209移动，最终使电能发射线圈和电能接收线圈对正。其对正的判断标准为，地面部分处理器215各个端口接收的下降沿在同一扫描周期内到达，即认为两线圈已经对正。

电机驱动模块216能够放大控制信号，地面模块处理器215所发出的控制信号太弱，需通过步进电机驱动模块216将该控制信号转化为强脉冲信号，才能驱动步进电机A206、步进电机B207运动。

本发明的感应式非接触充电位置对正方法，流程如图4所示，车载部分和地面部分为相互独立控制***，两者相互配合完成位置对正过程。

（a）车载部分

步骤1：当电动汽车到无线充电站时，由驾驶员通过按钮开启前车载夜视摄像头001、后车载夜视摄像头002和后视镜式显示屏005，此时可以由后视镜式显示屏005观测到地面上的指示线标。驾驶员驾驶电动汽车按照地面上的指示线标开到预定的位置，此时屏幕上的定位实心十字架刚好落在前地面标识符003、后地面标识符004的空心十字架以内，完成粗定位。

步骤2：当驾驶员使用图像指示标识将电动汽车完成粗对准以后，启动超声波车载处理模块102。车载部分微处理器106通过车载通信模块104将启动信号发送给地面通信模块209，再通过地面通信模块209输入到地面部分微处理器206，将其唤醒，启动超声波地面处理模块205。

步骤3：超声波发射传感器101由车载部分微处理器106控制发出超声波信号。车载部分微处理器106通过控制程序，每隔一定时间发送一系列方波电信号。该信号通过超声波发射电路模块103放大以后进入超声波发射传感器101，通过超声波发射传感器101的压电效应产生超声波信号。

步骤4：车载部分微处理器106在发射超声波信号的同时监听车载通信模块104的中断信号，该信号代表位置对正过程已经完成。车载部分微处理器106接收到此信号以后，即结束超声波的发射，关闭定位***。

（b）地面部分

步骤1：在通过地面通信模块210唤醒以后地面处理模块205即开始工作。此时，超声波发射传感器101发出的超声波信号由地面部分的超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204同样通过压电效应转化为电信号。超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204接收到的信号均为一系列逐渐增大又逐渐减小的脉冲信号，且随着距离和角度的变化，其信号强度也变化。该信号分别通过超声波接收处理电路模块A211、超声波接收处理电路模块B212、超声波接收处理电路模块C213、超声波接收处理电路模块D214处理以后，得到一个低电平信号，并输送到地面部分处理器215进行处理。该信号的的下降沿代表了接收超声波信号的时间，地面部分处理器215通过对接收时间的处理，确定移动平台209的方位，并通过控制步进电机A206、步进电机B207动作，使其逐渐对准。其具体过程如下：

超声波发射传感器101位于车载电能接收装置006中发射线圈中心，其坐标代表了车身线圈的当前位置。超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204位于地面电能发射装置007上，呈圆形布置，其圆心与地面电能发射装置007中的接收线圈同心。

超声波发射传感器101周期性的向四周发射超声波信号，该超声波信号由超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204接收，在通过超声波接收处理电路模块A211、超声波接收处理电路模块B212、超声波接收处理电路模块C213、超声波接收处理电路模块D214放大滤波以后，收集到地面部分处理器215分析处理。由于超声波发射传感器101距离各个接收器的距离不同，各个接收器接收到信号的时间也不相同。假设由超声波接收传感器A201先接收到信号，紧接着，其余各个接收器也依次接收到信号。地面部分处理器215通过扫描各接收信号的I/O端口，从而可以得到各超声波接收传感器接收到信号的到达时间。根据下面的公式可得距离和时间的关系：

d＝vt   (1)

其中d为超声波发射传感器到超声波接收传感器的距离，v为声速，t为从超声波发射传感器发射到超声波接收传感器接收的时间。由于各个超声波接收传感器的位置已知，因此距离超声波发射传感器最近的超声波接收传感器最先接收到超声波信号，最远的必定最后接收到超声波信号。此外，接收时间相差很短的两个超声波接收传感器的中垂线，与超声波发射传感器的距离必定最近。这些分析为地面部分处理器215控制移动平台209的移动提供了理论基础。

步骤2：地面部分处理器215通过判断各超声波接收传感器接收信号的到达时间先后，确定地面模块和车载模块的相对位置。通过电机驱动模块216驱动步进电机A206、步进电机B207，移动移动平台209，使地面电能发射装置007中接收线圈朝着车载电能接收装置006中发射线圈对准的方向移动。其实时位置的变化又通过超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203、超声波接收传感器D204接收信号的到达时间反馈到地面部分处理器215，从而形成了一个闭环的控制***。地面部分处理器215通过调整到达时间差，最终实现精确对准。

移动地面电能发射装置007的方法有很多种，比如可以先沿着平行于某两个超声波接收传感器的连线方向移动到其中垂线上，然后再移动到其重心上。也可以直接沿着到达时间最末的超声波接收传感器的方向移动，直至另外一个超声波接收传感器成为最末接收到时间信号的超声波接收传感器。

该对准过程还可以通过其它顺序实现，但总体而言，其核心是通过各个超声波接收传感器的接收时间判断地面模块的方位，再移动地面模块进行对正。

实施例：

如图5中所示，该位置对正***的超声波传感器另一种布置方案，其相应的处理电路可在图3的基础上减去一套超声波接收传感器及相应的处理电路即可。

在实例二中超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203布置在与地面电能发射装置007的发射线圈同心的圆上，呈圆的内接正三角形布置。超声波发射传感器101同样以一定的时间间隔发射超声波信号，超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203接收到信号以后，将信号传输到超声波接收处理电路模块A211、超声波接收处理电路模块B212、超声波接收处理电路模块C213传感器处理电路，由处理电路处理得到一个中断信号传输到地面部分处理器215。地面部分处理器通过各个中断信号判断各个超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203接收到的时间，从而判断出移动平台209的方位。

假设超声波接收传感器A201最先接收到信号，紧接着为超声波接收传感器B202，最末为超声波接收传感器C203。此时地面部分处理器215通过驱动步进电机A206、步进电机B207使移动平台209沿着超声波接收传感器A201和超声波接收传感器C203连线的平行方向朝超声波接收传感器A201的方向移动。当到一定距离以后，超声波接收传感器A201和超声波接收传感器C203接收到信号的时间达到一致。此时超声波接收传感器B202接收到信号的时间可能在超声波接收传感器A201和超声波接收传感器C203之前，也可能在其后。当在其之前时，移动移动平台209沿着超声波接收传感器A201和超声波接收传感器C203中垂线的方向朝超声波接收传感器B202所在的方向移动，直至超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、超声波接收传感器C203接收到信号的时间一致。当在其之后时，移动地面模块沿着超声波接收传感器A201和超声波接收传感器C203中垂线的方向朝背离超声波接收传感器B202的方向移动，直至接收传感器超声波接收传感器A201、超声波接收传感器B202、203接收到信号的时间一致。此时，地面模块与车载模块实现精确对准。

该对准过程也可以通过其他的步骤实现，但总体而言，其核心是通过各个超声波接收传感器的接收时间判断地面模块的方位，再移动地面模块实现对准。

以上所述仅为本发明的较佳实例，也可以通过增加超声波发射传感器和接收传感器以及改变一定的布置来实现，但其核心思想均基于对传感器接收时间的判断和移动地面模块实现对准。

Claims (7)

1.感应式非接触充电位置对正装置，包括粗对准装置、车载电能接收装置、地面电能发射装置、超声波位置对正***和超声波位置对正处理模块；

粗对准装置包括前车载夜视摄像头、后车载夜视摄像头、后视镜式显示屏、前地面标识符、后地面标识符；

前地面标识符、后地面标识符分别位于地面电能发射装置的两侧，前车载夜视摄像头、后车载夜视摄像头分别采集汽车前、后的图像，将图像传输至后视镜式显示屏，后视镜式显示屏上设有前、后标识符，当后视镜式显示屏的前、后标识符与前地面标识符、后地面标识符形成设定的几何关系时，车载电能接收装置与地面电能发射装置对齐，完成粗对准；

超声波位置对正***包括超声波发射传感器、超声波接收传感器A、超声波接收传感器B、超声波接收传感器C、超声波接收传感器D、步进电机A、步进电机B、移动平台；

超声波发射传感器位于车载电能接收装置内部的接收线圈中心，超声波接收传感器A、超声波接收传感器B、超声波接收传感器C、超声波接收传感器D分别位于地面电能发射装置内部的发射线圈的同心圆上，均匀布置；所述的超声波接收传感器A、超声波接收传感器B、超声波接收传感器C、超声波接收传感器D按照圆的内接正方形布置；

地面电能发射装置位于移动平台上，移动平台采用滚珠丝杆结构，步进电机A、步进电机B分别连接在移动平台相互垂直的两条边上；

超声波位置对正处理模块包括车载处理模块和地面处理模块；

车载处理模块包括超声波发射处理电路模块、车载通信模块、驾驶员命令输入模块、车载部分处理器、显示输出模块；车载处理模块位于车载电能接收装置上；

车载通信模块通过无线与通信模块进行通讯，当装置启动时，车载通信模块将车载部分处理器输出的信号传输至地面通信模块，地面通信模块将信号输出至地面部分处理器，将地面部分处理器唤醒；当装置位置对正完成，地面通信模块将已经对准的信息反馈至车载通信模块；

车载部分处理器产生超声波脉冲信号，超声波脉冲信号通过超声波发射处理电路模块进行电压放大、电流放大，驱动超声波发射传感器产生超声波信号；

驾驶员命令输入模块用来将驾驶员的启动/停止控制命令输入至车载部分处理器；

显示输出模块将用于与地面图像匹配的图像传输至后视镜式显示屏；

地面处理模块包括地面通信模块、超声波接收处理电路模块A、超声波接收处理电路模块B、超声波接收处理电路模块C、超声波接收处理电路模块D、地面部分处理器、电机驱动模块；地面处理模块位于地面电能发射装置上；

超声波接收传感器A、超声波接收传感器B、超声波接收传感器C、超声波接收传感器D分别接收超声波信号，分别将接收到的超声波信号输出至超声波接收处理电路模块A、超声波接收处理电路模块B、超声波接收处理电路模块C、超声波接收处理电路模块D，超声波接收处理电路模块A、超声波接收处理电路模块B、超声波接收处理电路模块C、超声波接收处理电路模块D分别得到一个低电平信号，该信号的下降沿代表了接收时间点，将得到的信号输出至地面部分处理器，超声波接收处理电路模块A、超声波接收处理电路模块B、超声波接收处理电路模块C、超声波接收处理电路模块D输出的信号分别由地面部分处理器的一个I/O端口接收；

地面部分处理器对从超声波接收处理电路模块A、超声波接收处理电路模块B、超声波接收处理电路模块C、超声波接收处理电路模块D输入的信号进行处理，反复扫描各I/O端口的下降沿信号，各个下降沿信号代表超声波到达各接收传感器的时间，地面部分处理器通过对接收信号时间的判断，得出移动平台所需位移方向，并由此发出控制信号至电机驱动模块，电机驱动模块根据控制信号分别驱动步进电机A、步进电机B动作，使得移动平台移动，最终使电能发射线圈和电能接收线圈对正，其对正的判断标准为，地面部分处理器各个端口接收的下降沿在同一扫描周期内到达，即认为两线圈已经对正。

2.根据权利要求1所述的感应式非接触充电位置对正装置，所述的前车载夜视摄像头、后车载夜视摄像头为夜视型。

3.根据权利要求1所述的感应式非接触充电位置对正装置，所述的后视镜式显示屏在平时充当后视镜使用，只有在启用防撞雷达或者充电定位***时才作为显示屏显示。

4.根据权利要求1所述的感应式非接触充电位置对正装置，所述的前地面标识符、后地面标识符为空心的十字架图案。

5.根据权利要求1所述的感应式非接触充电位置对正装置，所述的后视镜式显示屏的前、后标识符为实心的十字架图案，实心的十字架图案与空心的十字架图案相对应。

6.根据权利要求1所述的感应式非接触充电位置对正装置，所述的超声波接收传感器A、超声波接收传感器B、超声波接收传感器C、超声波接收传感器D按照圆的内接正方形布置，圆直径在5cm-15cm之间。

7.使用权利要求1-6所述的感应式非接触充电位置对正装置进行位置对正的方法，车载部分和地面部分为相互独立控制***，两者相互配合完成位置对正过程；

(a)车载部分

步骤1：当电动汽车到无线充电站时，由驾驶员通过按钮开启前车载夜视摄像头、后车载夜视摄像头和后视镜式显示屏，此时由后视镜式显示屏观测到地面上的指示线标；驾驶员驾驶电动汽车按照地面上的指示线标开到预定的位置，此时屏幕上的定位实心十字架刚好落在前地面标识符、后地面标识符的空心十字架以内，完成粗定位；

步骤2：当驾驶员使用图像指示标识将电动汽车完成粗对准以后，启动超声波车载处理模块；车载部分微处理器通过车载通信模块将启动信号发送给地面通信模块，再通过地面通信模块输入到地面部分处理器，将其唤醒，启动超声波地面处理模块；

步骤3：超声波发射传感器由车载部分微处理器控制发出超声波信号；车载部分微处理器通过控制程序，每隔一定时间发送一系列方波电信号；该信号通过超声波发射电路模块放大以后进入超声波发射传感器，通过超声波发射传感器的压电效应产生超声波信号；

步骤4：车载部分微处理器在发射超声波信号的同时监听车载通信模块的中断信号，该信号代表位置对正过程已经完成；车载部分微处理器接收到此信号以后，即结束超声波的发射，关闭定位***；

(b)地面部分

步骤1：在通过地面通信模块唤醒以后地面处理模块即开始工作；此时，超声波发射传感器发出的超声波信号由地面部分的超声波接收传感器A、超声波接收传感器B、超声波接收传感器C、超声波接收传感器D接收，分别通过超声波接收处理电路模块A、超声波接收处理电路模块B、超声波接收处理电路模块C、超声波接收处理电路模块D处理以后，分别得到一个低电平信号，并输送到地面部分处理器进行处理；低电平信号的下降沿代表了接收超声波信号的时间，地面部分处理器通过对接收时间的处理，确定移动平台的方位，并通过控制步进电机A、步进电机B动作，使其逐渐对准；其具体过程如下：

超声波发射传感器位于车载电能接收装置中发射线圈中心，其坐标代表了车身线圈的当前位置；超声波接收传感器A、超声波接收传感器B、超声波接收传感器C、超声波接收传感器D位于地面电能发射装置上，呈圆形布置，其圆心与地面电能发射装置中的接收线圈同心；

超声波发射传感器周期性的向四周发射超声波信号，该超声波信号由超声波接收传感器A、超声波接收传感器B、超声波接收传感器C、超声波接收传感器D接收，在通过超声波接收处理电路模块A、超声波接收处理电路模块B、超声波接收处理电路模块C、超声波接收处理电路模块D放大滤波以后，收集到地面部分处理器分析处理；由于超声波发射传感器距离各个超声波接收传感器的距离不同，各个超声波接收传感器接收到信号的时间也不相同；假设由超声波接收传感器A先接收到信号，紧接着，其余各个超声波接收传感器也依次接收到信号；地面部分处理器通过扫描各接收信号的I/O端口，从而得到各超声波接收传感器接收到信号的到达时间；根据下面的公式可得距离和时间的关系：

d＝vt   (1)

其中d为超声波发射传感器到超声波接收传感器的距离，v为声速，t为从超声波发射传感器发射到超声波接收传感器接收的时间；由于各个超声波接收传感器的位置已知，因此距离超声波发射传感器最近的超声波接收传感器最先接收到超声波信号，最远的必定最后接收到超声波信号；此外，接收时间相差很短的两个超声波接收传感器的中垂线，与超声波发射传感器的距离必定最近；

步骤2：地面部分处理器通过判断各超声波接收传感器接收信号的到达时间先后，确定地面模块和车载模块的相对位置；通过电机驱动模块驱动步进电机A、步进电机B，移动移动平台，使地面电能发射装置中接收线圈朝着车载电能接收装置中发射线圈对准的方向移动；其实时位置的变化又通过超声波接收传感器A、超声波接收传感器B、超声波接收传感器C、超声波接收传感器D接收信号的到达时间反馈到地面部分处理器，形成了闭环的控制***；地面部分处理器通过调整到达时间差，最终实现精确对准。