CN117485172A - 无线充电及定位装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种无线充电及定位装置，适用于移动载具，且包括：超宽带收发器、充电线圈以及信号处理器。超宽带收发器设置于移动载具，用于发射脉波信号并接收响应于脉波信号的反射信号。充电线圈设置于移动载具，受控以对移动载具的电池进行充电。信号处理器连接于超宽带收发器及充电线圈，信号处理器用于在移动载具位于设置有电力供应装置的指定区域时，控制超宽带收发器发射脉波信号并取得反射信号，根据反射信号判断移动载具与电力供应装置之间的距离，及于所述距离落于预设范围内时，控制充电线圈自电力供应装置接收电力以对电池进行充电。所述装置可以有效改善移动载具的电池充电效率。

Description

无线充电及定位装置及方法
技术领域
本发明涉及一种无线充电及定位装置及方法，特别是涉及一种适用于移动载具的无线充电及定位装置及方法。
背景技术
电动汽车越来越受到消费者的欢迎。这些车辆中的马达通常由设置在车辆电池组中的多个蓄电池供电。如果在车辆停放时需要为电池充电，通常由用户将插头或带引线的充电装置连接到车辆。对于一些使用者而言，此充电方式较为不便，故无线充电的技术应运而生。
然而，用户难以确定目前的停放位置是否可达到较高的充电效率。此外，无线充电的充电时间较长，导致使用者可能需花很长的等待时间。
发明内容
鉴于上述，本发明提供一种解决上述问题的无线充电及定位装置及方法。
依据本发明一实施例的无线充电及定位装置，适用于移动载具，且包括：超宽带收发器、充电线圈以及信号处理器。超宽带收发器设置于移动载具，用于发射脉波信号并接收响应于脉波信号的反射信号。充电线圈设置于移动载具，受控以对移动载具的电池进行充电。信号处理器连接于超宽带收发器及充电线圈，信号处理器用于在移动载具位于设置有电力供应装置的指定区域时，控制超宽带收发器发射脉冲信号并取得反射信号，根据反射信号判断移动载具与电力供应装置之间的距离，及于所述距离落于预设范围内时，控制充电线圈自电力供应装置接收电力以对电池进行充电。
依据本发明一实施例的无线充电及定位方法，由信号处理器执行，所述方法包含：取得关联于移动载具的位置的信息；在移动载具的位置位于设置有电力供应装置的指定区域内时，控制超宽带收发器发射脉波信号并接收响应于脉波信号的反射信号；根据反射信号判断移动载具与电力供应装置之间的距离；判断所述距离是否落于预设范围内；以及当所述距离落于预设范围内时，控制移动载具的充电线圈自电力供应装置接收电力以对移动载具的电池进行充电。
综上所述，依据本发明一或多个实施例的无线充电及定位装置及方法，可以在确认移动载具与电力供应装置之间的距离适当时，再控制充电线圈自电力供应装置接收电力。据此，可以有效改善移动载具的电池充电效率。
以上关于本揭露内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。
附图说明
图1显示为依据本发明一实施例所绘示的无线充电及定位装置的方块图。
图2显示为依据本发明一实施例所绘示的无线充电及定位装置的使用环境示意图。
图3显示为依据本发明一实施例所绘示的无线充电及定位方法的流程图。
图4显示为依据本发明另一实施例所绘示的无线充电及定位装置的方块图。
图5显示为依据本发明一实施例所绘示的检测电池充电状态的方法的流程图。
图6显示为依据本发明另一实施例所绘示的检测电池充电状态的方法的流程图。
图7显示为依据本发明一实施例所绘示的控制移动载具移动至指定区域的流程图。
元件标号说明
1，2 无线充电及定位装置
11，21 超宽带收发器
12，22 充电线圈
13，23 信号处理器
24 电池管理单元
25 网关
3 移动载具
31 电池
32 自动驾驶***
5 电力供应装置
A1 车身方向
D1 距离
S101，S103，S105，S107，S109，
S111，S201，S203，S205，S301， 方法流程步骤
S303，S305，S307，S401，S403
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下实施例用于进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
请参考图1及图2，图1显示为依据本发明一实施例所绘示的无线充电及定位装置的方块图，图2显示为依据本发明一实施例所绘示的无线充电及定位装置的使用环境。如图1所示，无线充电及定位装置1包括超宽带(ultra-wideband，UWB)收发器11、充电线圈12以及信号处理器13。信号处理器13通过有线或无线的方式连接于超宽带收发器11及充电线圈12。
如图2所示，无线充电及定位装置1可以搭载于移动载具3。移动载具3可以包含电池31且选择性地包含自动驾驶***32，无线充电及定位装置1的充电线圈12可以电性连接于电池31，且信号处理器13可以通过有线或无线的方式连接于自动驾驶***32。特别来说，超宽带收发器11及充电线圈12设置于移动载具3上，而信号处理器13可设置于移动载具3上，或设置于移动载具3之外(例如以使用者的智能型手机、计算机、平板计算机等电子装置的信号处理器实现)，而无线充电及定位装置1还可以包含其他远程通信组件以供信号处理器13控制超宽带收发器或/及充电线圈12。图2示例性地呈现移动载具为车辆，然而移动载具也可为无人机、机器人等，本发明不予限制。
超宽带收发器11发射脉波信号，并接收响应于脉波信号的反射信号。充电线圈12受控以对移动载具3的电池31进行充电。当移动载具3位于设置有电力供应装置5的指定区域时，信号处理器13控制超宽带收发器11发射脉波信号并取得反射信号，及根据反射信号选择性地控制充电线圈12自电力供应装置5接收电力，以对移动载具3的电池进行充电。信号处理器13可以包含一或多个处理器，所述处理器例如为中央处理器、绘图处理器、微控制器、可程序化逻辑控制器或其他具有信号处理功能的处理器。所述指定区域可为位于电力供应装置5周边的区域，例如以地理位置信息表示，所述电力供应装置5例如为无线充电站，用于对位于指定区域的移动载具3的电池31进行充电。
为了说明无线充电及定位装置1的运作，请一并参考图1、图2及图3，其中图3显示为依据本发明一实施例所绘示的无线充电及定位方法的流程图。如图3所示，无线充电及定位方法包括：步骤S101：取得关联于移动载具的位置的信息；步骤S103：在移动载具的位置位于设置有电力供应装置的指定区域内时，控制超宽带收发器发射脉波信号并接收响应于脉波信号的反射信号；步骤S105：根据反射信号判断移动载具与电力供应装置之间的距离；步骤S107：判断所述距离是否落于预设范围内；若步骤S107的判断结果为“是”，执行步骤S109：控制移动载具的充电线圈自电力供应装置接收电力以对移动载具的电池进行充电；以及若步骤S107的判断结果为“否”，执行步骤S111：通知自动驾驶***调整移动载具的位置，并再次执行步骤S107。图3所示的无线充电及定位方法可适用于图1所示的无线充电及定位装置1，以下示例性地以图1所示的无线充电及定位装置1来说明图3所示的无线充电及定位方法。
于步骤S101，信号处理器13可以是通过设置于移动载具3的定位模块取得移动载具3的位置的信息，其中定位模块可运行全球定位***(global positioning system，GPS)。或者，信号处理器13可以从自动驾驶***32取得完成移动载具3的移位后的位置的信息。或者，信号处理器13可以从自动驾驶***32取得对移动载具3执行完指定移动程序的通知，其中该指定移动程序指示将移动载具3移动至设置有电力供应装置5的指定区域。
于步骤S103及步骤S105，当移动载具的位置的信息指示移动载具3位于设置有电力供应装置5的指定区域时，信号处理器13控制超宽带收发器11发射脉波信号及接收对应的反射信号，及根据反射信号判断移动载具3与电力供应装置5之间的距离D1。换言之，在移动载具3位于指定区域后，脉波信号及反射信号可用于侦测电力供应装置5是否位于移动载具3的周边。进一步而言，超宽带收发器11可以是设置在充电线圈12的周边，可根据反射信号判断充电线圈12与电力供应装置5之间的距离D1。
于步骤S107，信号处理器13判断移动载具3与电力供应装置5之间的距离D1是否落于预设范围内。所述预设范围例如为不大于10公分，或不大于25公分，预设范围可取决于电力供应装置及充电线圈12的传输范围，本发明不对预设范围予以限制。
若移动载具3与电力供应装置5之间的距离落于预设范围内，于步骤S109，信号处理器13控制充电线圈12自电力供应装置5接收电力，以对移动载具3的电池31进行充电。举例而言，信号处理器13可预先与电力供应装置5的处理器建立连接，信号处理器13在判断移动载具3与电力供应装置5之间的距离D1落于预设范围内后，可发送通知至电力供应装置5的处理器，以通知电力供应装置5可以开始供电。电力供应装置5可以例如是以无线充电方式或是有线自动对接的方式对移动载具3的电池31进行充电。
反之，若移动载具3与电力供应装置5之间的距离D1未落于预设范围内，于步骤S111，信号处理器13可通知移动载具3的自动驾驶***32调整移动载具3的位置，以调整移动载具3与电力供应装置5之间的距离D1，并再次执行步骤S107。简言之，信号处理器13可在移动载具3位于可接收电力的位置时通知电力供应装置5开始供电，及于移动载具3尚未位于可接收电力的位置时调整移动载具3与电力供应装置5之间的距离D1。
通过上述架构，由于超宽带收发器11具有10公分到30公分的传输距离，可以用于确认移动载具3与电力供应装置5之间的距离D1是适当的，再控制充电线圈12自电力供应装置接收电力。据此，可以有效改善移动载具3的电池充电效率。
请接着参考图4，其中图4显示为依据本发明另一实施例所绘示的无线充电及定位装置的方块图。在图4的例子中，移动载具可具有自动驾驶***，如图2所示。如图4所示，无线充电及定位装置2包括超宽带收发器21、充电线圈22、信号处理器23、电池管理单元(battery management system，BMS)24以及网关(gateway)25。信号处理器23通过有线或无线的方式连接于宽带收发器21、充电线圈22、电池管理单元24以及网关25。超宽带收发器21、充电线圈22及信号处理器23的实现方式、功能及连接关系皆同于图1的超宽带收发器11、充电线圈12及信号处理器13，于此不予赘述。图4所示的无线充电及定位装置2可通过与图2的无线充电及定位装置1相同的方式设置在移动载具3上。
电池管理单元24用于连接移动载具的电池，并量测电池以产生充电效率。电池管理单元24可设置于移动载具上。网关25可用于提供移动载具的控制器局域网络(controller area network，CAN)、区域互联网络(local interconnect network，LIN)、媒体导向***传输(media oriented systems transport，MOST)及车用网络FlexRay等的数据传输。网关25可通过全球定位***、长期演进技术(long term evolution，LTE)的通信技术或第五代移动通信技术(5th generation mobile network，5G)与用户的电子装置通信。网关25可设置于移动载具上。
请接着一并参考图2、图4及图5，其中图5显示为依据本发明一实施例所绘示的检测电池充电状态的方法的流程图。如图5所示，检测电池充电状态的方法包括：步骤S201：控制电池管理单元量测电池以产生充电效率；步骤S203：判断充电效率是否符合预设效率；若步骤S203的判断结果为“是”，再次执行步骤S201；以及若步骤S203的判断结果为“否”，执行步骤S205：通知自动驾驶***调整移动载具的车身方向或位置。图5所示的检测电池充电状态的方法可执行在图3的步骤S109之后。图5所示的检测电池充电状态的方法可适用于图4所示的无线充电及定位装置2，以下示例性地以图4所示的无线充电及定位装置2来说明图5所示的检测电池充电状态的方法。
于步骤S201，信号处理器23控制电池管理单元24量测正在通过充电线圈22接收电力的电池31，以产生对应电池31的充电效率。于步骤S203，信号处理器23判断充电效率是否符合预设效率，其中预设效率例如为不小于60％，但本发明不对预设效率予以限制。
若充电效率符合默认效率，信号处理器23可再次执行步骤S201以持续量测电池31的充电状态以产生充电效率。若充电效率不符合预设效率，于步骤S205，信号处理器23通知移动载具3的自动驾驶***32调整移动载具3的车身方向A1或位置，以改善电池31的充电效率。以图2为例，信号处理器23可通知自动驾驶***32将移动载具3的位置调整为使车身方向A1与距离D1之间的夹角呈约直角，或调整为使车身方向A1与距离D1之间的夹角呈锐角或钝角。
另外，信号处理器23在通知自动驾驶***32调整移动载具3的车身方向A1或位置时，可一并控制超宽带收发器21发射脉波信号并接收对应的反射信号，以避免所述调整使移动载具3与电力供应装置5之间的距离D1变成落于预设范围外。并且，在充电效率不符合默认效率时，信号处理器23可通过网关25通知用户的电子装置，让用户可以了解移动载具3的充电状况及位置，进而安排移动载具3离开指定区域。
在上述的实施例中，可以依据无线充电的效率，通过超宽带的定位技术自行调整移动载具相对于电力供应装置的角度及位置，以改善无线充电的效率。
请接着一并参考图4及图6，其中图6显示为依据本发明另一实施例所绘示的检测电池充电状态的方法的流程图。如图6所示，检测电池充电状态的方法包括：步骤S301：控制电池管理单元量测充电线圈以产生电感值；步骤S303：判断电感值是否落于异物侦测范围；若步骤S303的判断结果为“是”，执行步骤S305：控制充电线圈暂停接收电力；步骤S307：通过网关输出通知；以及若步骤S303的判断结果为“否”，再次执行步骤S301。图6所示的步骤S305可以是执行在步骤S307之前或之后，也可与步骤S307同时执行。图6所示的检测电池充电状态的方法可执行在图3的步骤S109之后，且图6所示的检测电池充电状态的方法可与图5所示的检测电池充电状态的方法并行。图6所示的检测电池充电状态的方法可适用于图4所示的无线充电及定位装置2，以下示例性地以图4所示的无线充电及定位装置2来说明图6所示的检测电池充电状态的方法。
于步骤S301及步骤S303，信号处理器23控制电池管理单元24量测充电线圈22以产生电感值(例如，Q值)并判断电感值是否落于异物侦测范围，进而执行异物侦测(foreignobject detection，FOD)。举例而言，电感值趋近于0(异物侦测范围)时，表示有金属物质在充电线圈22上，故不进行无线充电。
若信号处理器23判断电感值落于异物侦测范围，表示可能有异物位于充电线圈22，信号处理器23可以执行步骤S305及步骤S307。于步骤S305，信号处理器23控制充电线圈22暂停从电力供应装置接收电力；于步骤S307，信号处理器23通过网关25输出通知至用户的电子装置。反之，若信号处理器23判断电感值未落于异物侦测范围，信号处理器23可再次执行步骤S301，以持续量测充电线圈22的电感值。
请接着一并参考图4及图7，其中图7显示为依据本发明一实施例所绘示的控制移动载具移动至指定区域的方法的流程图。如图7所示，控制移动载具移动至指定区域的方法包括：步骤S401：控制网关接收指定时间及指定区域；以及步骤S403：通知自动驾驶***在指定时间控制移动载具至该指定区域。图7所示的控制移动载具移动至指定区域的方法可视为图3中步骤S101的一实施例的详细流程图。图7所示的控制移动载具移动至指定区域的方法可适用于图4所示的无线充电及定位装置2，以下示例性地以图4所示的无线充电及定位装置2来说明图7所示的控制移动载具移动至指定区域的方法。
于步骤S401，信号处理器23控制网关25从用户的电子装置接收指定时间及指定区域，且指定时间与指定区域之间具对应关系，其中指定时间为使用者指定的时间。于步骤S403，信号处理器23通知自动驾驶***在指定时间控制移动载具至指定区域，以让充电线圈22可以在指定时间自电力供应装置接收电力。
换言之，使用者可以自行排程，移动载具可在指定时间移动至指定区域，以让电力供应装置在指定时间对移动载具的电池进行充电。通过上述架构，使用者可在使用移动载具的空档或是电力供应装置离峰时间进行移动载具的充电。
在本实施例中，本发明的车载电子产品可应用于车载装置，例如自驾车、电动车或半自驾车等等。
综上所述，依据本发明一或多个实施例的无线充电及定位装置及方法，可以在确认移动载具与电力供应装置之间的距离适当时，再控制充电线圈自电力供应装置接收电力。据此，可以有效改善移动载具的电池充电效率。另外，在充电效率不符合预设效率时，通过使用网关通知使用者的方式，可以让使用者了解移动载具的充电状况及位置，进而安排移动载具离开指定区域。通过超宽带的定位技术自行调整移动载具相对于电力供应装置的角度及位置，可以改善无线充电的效率。此外，使用者可在使用移动载具的空档或是电力供应装置离峰时间进行移动载具的充电。
虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的申请专利范围。

Claims (10)

1.一种无线充电及定位装置，其特征在于，适用于一移动载具，且包含：
一超宽带收发器，设置于所述移动载具，用于发射一脉波信号并接收响应于所述脉波信号的一反射信号；
一充电线圈，设置于所述移动载具，受控以对所述移动载具的电池进行充电；以及
一信号处理器，连接于所述超宽带收发器及所述充电线圈，所述信号处理器用于在所述移动载具位于设置有一电力供应装置的一指定区域时，控制所述超宽带收发器发射所述脉波信号并取得所述反射信号，根据所述反射信号判断所述移动载具与所述电力供应装置之间的距离，及于所述距离落于一预设范围内时，控制所述充电线圈自所述电力供应装置接收电力以对所述电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的无线充电及定位装置，其特征在于，所述移动载具具有一自动驾驶***，且所述无线充电及定位装置还包含：
一电池管理单元，连接于所述信号处理器，且用于连接所述移动载具的所述电池，并量测所述电池以产生一充电效率；
其中所述信号处理器还用于连接于所述自动驾驶***，从所述电池管理单元取得所述充电效率，判断所述充电效率是否符合一预设效率，且当所述充电效率不符合所述预设效率时，通知所述自动驾驶***调整所述移动载具的车身方向或位置。
3.根据权利要求1所述的无线充电及定位装置，其特征在于，还包含：
一电池管理单元，连接于所述信号处理器，且用于连接所述充电线圈，并量测所述充电线圈以产生一电感值；
其中所述信号处理器于所述电感值落于一异物侦测范围时控制所述充电线圈暂停接收电力。
4.根据权利要求3所述的无线充电及定位装置，其特征在于，还包含：
一网关，连接于所述信号处理器，
其中所述信号处理器还于所述电感值落于所述异物侦测范围时通过所述网关输出一通知。
5.根据权利要求1所述的无线充电及定位装置，其特征在于，所述移动载具具有一自动驾驶***，且所述无线充电及定位装置还包含：
一网关，连接于所述信号处理器，用于接收一指定时间及所述指定区域，
其中所述信号处理器还用于连接于所述自动驾驶***，通知所述自动驾驶***在所述指定时间控制所述移动载具至所述指定区域。
6.一种无线充电及定位方法，其特征在于，由一信号处理器执行，所述方法包含：
取得关联于一移动载具的位置的信息；
在所述移动载具的所述位置位于设置有一电力供应装置的一指定区域内时，控制一超宽带收发器发射一脉波信号并接收响应于所述脉波信号的一反射信号；
根据所述反射信号判断所述移动载具与所述电力供应装置之间的距离；
判断所述距离是否落于一预设范围内；以及
当所述距离落于所述预设范围内时，控制所述移动载具的一充电线圈自所述电力供应装置接收电力以对所述移动载具的电池进行充电。
7.根据权利要求6所述的无线充电及定位方法，其特征在于，所述移动载具具有一自动驾驶***，所述方法还包含：
控制一电池管理单元量测所述电池以产生一充电效率；
判断所述充电效率是否符合一预设效率；以及
当所述充电效率不符合所述预设效率时，通知所述自动驾驶***调整所述移动载具的车身方向或位置。
8.根据权利要求6所述的无线充电及定位方法，其特征在于，还包含：
控制一电池管理单元量测所述充电线圈以产生一电感值；
判断所述电感值是否落于一异物侦测范围；以及
当所述电感值落于所述异物侦测范围时，控制所述充电线圈暂停接收电力。
9.根据权利要求6所述的无线充电及定位方法，其特征在于，还包含：
当所述电感值落于所述异物侦测范围时，通过一网关输出一通知。
10.根据权利要求6所述的无线充电及定位方法，其特征在于，所述移动载具具有一自动驾驶***，控制所述移动载具移动至设置有所述电力供应装置的所述指定区域包含：
控制一网关接收一指定时间及所述指定区域；以及
通知所述自动驾驶***在所述指定时间控制所述移动载具至所述指定区域。
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