
一种基于部分数字车钥匙所用技术的无线电系统,在实验室测试中校正信号畸变后,将电动汽车无线充电线圈定位的中位误差降低约80%。
该系统估计线圈相对充电板的位置,以及车辆朝向。
日本大阪大学的研究人员与东海理化、加州大学圣迭戈分校合作开发了该系统。他们使用超宽带(UWB)信号,在缩比车辆模型上测量线圈位置并完成测试。
停车位置对无线充电效率的影响
无线电动汽车充电器由地面充电板向安装在车辆底部的接收线圈传输电能。
线圈偏离充电板中心数厘米,或停车角度不当,都会降低电能传输效率。车辆可能需要更长时间停留在充电板上,才能获得相同电量。
磁定位系统通常在接收线圈已接近充电板时效果最佳。摄像头可辅助引导停车,但降雨、污渍或光照不足会削弱其对充电板的识别能力。
研究人员使用无线电测量来同时估计线圈位置和车辆角度。
基于超宽带信号的线圈定位方法
团队在模型接收线圈周围布置四个UWB设备,并在充电板附近设置天线。这些设备与天线之间交换短距离无线电信号。
系统首先测量信号在设备与天线之间的传播时间,以获得车辆位置的粗略估计。
随后,系统比较信号到达不同设备时的相位。利用这些微小差异,系统可细化对线圈位置和车辆朝向的估计。
研究人员还预先测量了特定安装环境引起的信号畸变,并用这些测量结果校正读数。
实验室测试结果
团队在模型保持同一位置时进行重复测量。应用校正后,车辆角度估计的中位误差为0.25度。
若省略校正,线圈位置估计的中位误差约为应用校正时的五倍。
研究人员展示了如何显示位置与角度读数,以引导车辆驶入充电板上方。该方法还可帮助自动驾驶出租车及其他自动驾驶电动汽车对准充电,无需现场人员插接充电。
“将计算方法转化为可运行系统需要大量试错。我们希望这项研究能推动一种未来:电动汽车只需停到车位即可充电,类似智能手机放在无线充电器上。”该研究第一作者Ryotaro Hada表示。
该系统仍需在室外环境、全尺寸车辆以及充电器实际传输电能的过程中进行测试。
该研究发表于IEEE Open Journal of Vehicular Technology。