本发明涉及电动汽车充电领域，尤其涉及一种汽车无线充电方法、系统及地面侧充电系统。
背景技术：
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。
伴随着电动汽车的大量普及，电动汽车无线充电技术逐渐成为研究重点之一。电动汽车无线充电技术是通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式将电能传输给运行在地面上一定范围内的车辆，进而给车载储能设备供电，从而使电动汽车搭载少量电池组，延长其续航里程，同时使得电能补给更加安全、便捷。
然而，在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
1)电动汽车进行无线充电时，通常是通过车辆的前后左右移动来实现地面侧无线送电设备和车载侧无线受电设备之间的对准。由于车辆移动的灵敏度不高，导致地面侧无线送电设备和车载侧无线受电设备之间的对准精度较差，进而影响充电效率；
2)无论是地面架设辅助对准设备，还是车辆上安装对准设备，对位方式多为外观尺寸对准，因此对位精准度仍有待改进；
3)不同电动汽车对于无线充电的距离、工作频率等要求各不相同，现有的无线充电技术不能很好的适应这些问题。
综上，现有技术中的无线充电方案会由于对位精度导致充电效率的问题。
技术实现要素：
本发明为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种汽车无线充电方法、系统及地面侧充电系统，实现无线充电精准对位，提高充电效率。
根据本发明的一个方面，提供一种汽车无线充电方法，应用于地面侧充电系统，所述方法包括：
地面侧充电系统接收车载侧电力系统的充电指示；
根据所述充电指示，驱动充电模块移动至所述车载侧电力系统的充电位置处，所述充电模块设置于所述地面侧充电系统；
读取所述车载侧电力系统的第一充电参数；
根据所述第一充电参数，调整所述地面侧充电系统的第二充电参数；
驱动所述充电模块自所述充电位置在预设范围内水平方向扫描移动，获取所述充电模块在预设范围内各位置处的充电效率；以及
根据各位置与充电效率的映射，驱动所述充电模块移动至所述充电效率大于等于预定阈值的位置处以按所述第二充电参数进行充电。
可选地，所述驱动所述充电模块自所述充电位置在预设范围内水平方向扫描移动，获取所述充电模块在预设范围内各位置处的充电效率包括：
获取所述充电模块的位置信息和输出功率；
获取所述车载侧电力系统的接收功率；
根据所述输出功率和所述接收功率计算所述充电模块所在位置的充电效率。
可选地，根据所述输出功率和所述接收功率计算所述充电模块所在位置的充电效率之后包括：
生成所述充电模块在所述预设范围内各位置处的坐标与充电效率的映射。
可选地，所述预定阈值大于等于95％小于等于100％。
可选地，所述预定阈值为各位置与充电效率的映射中充电效率最大值。
可选地，所述驱动所述充电模块自所述充电位置在预设范围内水平方向扫描移动，获取所述充电模块在预设范围内各位置处的充电效率包括：
驱动所述充电模块自所述充电位置以预定步长在预设范围内水平方向扫描移动。
可选地，所述根据所述充电指示驱动充电模块移动至车载侧电力系统的充电位置处包括：
获取所述充电位置；
根据所述充电位置形成导航路线；
根据所述导航路线驱动所述充电模块移动至车载侧电力系统的充电位置处。
可选地，所述根据所述第一充电参数，调整所述地面侧充电系统的第二充电参数还包括：
根据所述第一充电参数驱动所述充电模块竖直移动。
可选地，所述读取所述车载侧电力系统的第一充电参数包括：
读取待充电车辆的标识；
根据所述待充电车辆的标识自后台数据库中获取对应所述待充电车辆的标识的第一充电参数。
可选地，所述读取所述车载侧电力系统的第一充电参数包括：
所述地面侧充电系统与所述车载侧电力系统相通信以获取所述车载侧电力系统的第一充电参数。
可选地，所述第一充电参数包括充电间距、功率等级、充电频率中的一项或多项；
所述第二充电参数包括充电间距、功率等级、充电频率中的一项或多项。
根据本发明的又一方面，还提供一种地面侧充电系统，包括：
充电模块，包括运动底盘及固定在运动底盘上的充电单元，所述运动底盘用于使所述充电单元在水平方向移动，所述充电单元用于向车载侧电力系统充电；
通信与感测模块，用于读取所述车载侧电力系统的第一充电参数；
控制模块，与所述充电模块及所述通信与感测模块相通信，所述控制模块用于执行如下步骤：
接收车载侧电力系统的充电指示；
根据所述充电指示驱动所述充电模块水平移动至车载侧电力系统的充电位置处；
根据所述第一充电参数，调整所述地面侧充电系统的第二充电参数；
驱动所述充电模块自所述充电位置在预设范围内水平方向扫描移动，并获取所述充电模块在所述预设范围内各位置处的充电效率；以及
根据各位置与充电效率的映射，驱动所述充电模块移动至所述充电效率大于等于预定阈值的位置处以按所述第二充电参数进行充电。
可选地，所述充电模块还包括：
升降单元，所述运动底盘通过所述升降单元与所述充电单元连接，所述升降单元用于使所述充电单元在竖直方向移动，所述升降单元由所述控制模块驱动。
根据本发明的又一方面，还提供一种汽车无线充电系统，包括：
车载侧电力系统；以及
地面侧充电系统，包括：
充电模块，包括运动底盘及固定在运动底盘上的充电单元，所述运动底盘用于使所述充电单元在水平方向移动，所述充电单元用于向所述车载侧电力系统充电；
通信与感测模块，用于读取所述车载侧电力系统的第一充电参数；
控制模块，与所述充电模块及所述通信与感测模块相通信，所述控制模块用于执行如下步骤：
接收车载侧电力系统的充电指示；
根据所述充电指示驱动所述充电模块水平移动至车载侧电力系统的充电位置处；
根据所述第一充电参数，调整所述地面侧充电系统的第二充电参数；
驱动所述充电模块自所述充电位置在预设范围内水平方向扫描移动，并获取所述充电模块在所述预设范围内各位置处的充电效率；以及
根据各位置与充电效率的映射，驱动所述充电模块移动至所述充电效率大于等于预定阈值的位置处以按所述第二充电参数进行充电。
可选地，所述充电单元包括原边线圈组件，所述车载侧电力系统包括副边线圈组件，所述充电位置对应于所述副边线圈组件。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
1)本发明实施例中的车辆只需停在指定位置之内即可，通过使充电模块水平移动以与车载侧电力系统的充电位置对位，对位方式更加简便易行；
2)本发明实施例中的充电设备可以移动，取消了现有技术中固定的充电设备与车位在空间上的对应限制，使得一个充电设备通过移动从而可以依次给多个车位的车辆进行充电；
3)本发明实施例通过两次对位，在第二次对位时，使充电模块在预定范围内移动以获取符合用户设定的预定阈值的充电效率所对应的位置，进一步地，还可以获取最大有效功率点所对应的充电位置，方便切换充电高效模式或高速模式；
4)本发明实施例还可以在竖直方向上调整充电模块的位置，以符合不同型号车辆的充电间距。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1示出了根据本发明第一实施例的汽车无线充电系统的示意图。
图2示出了根据本发明第一实施例的汽车无线充电方法的流程图。
图3示出了根据本发明第二实施例的汽车无线充电系统的示意图。
图4示出了根据本发明第二实施例的汽车无线充电方法的流程图。
图5示出了根据本发明第三实施例的获取充电效率的流程图。
图6示出了根据本发明第三实施例的预定范围内各位置的充电效率等势图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有特定细节中的一个或更多，或者采用其它的方法、组元、材料等，也可以实践本发明的技术方案。在某些情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明。
本发明的附图仅用于示意相对位置关系，附图中元件的大小并不代表实际大小的比例关系。
图1示出了根据本发明第一实施例的汽车无线充电系统的示意图。
汽车无线充电系统包括车载侧电力系统210以及地面侧充电系统220。
地面侧充电系统220包括充电模块223、通信与感测模块225、控制模块224。
充电模块223包括运动底盘222及固定在运动底盘222上的充电单元221。运动底盘222用于使所述充电单元221在水平方向(水平平面，即平行于底面的平面)移动。所述充电单元221用于向所述车载侧电力系统210充电。充电单元221例如可以是原边线圈组件。运动底盘222例如可以具有多个定向轮和多个万向轮以进行转向和行驶。进一步地，运动底盘222和/或充电单元221还设置有超声波检测装置用以行进中避障，从而防止移动过程中的撞击。
在本实施例中，充电单元221直接通过绝缘体固定在运动底盘222上，且充电单元221与地面之间没有导体，且充电单元221与待充电车辆之间也没有导体。在另一个实施例中，充电单元221通过一支架固定在运动底盘222上，由此，充电单元221和运动底盘222在底面上的投影不重叠，以便于充电单元221与地面之间没有导体，充电单元221与待充电车辆之间也没有导体的设置。在本实施例中，运动底盘222集成有能量变换模块(例如可以是线圈,将电能转换为电磁能)，并通过电力连接线227与电网228连接，以将电网228的电能转换为磁场并提供给充电单元221。在又一些实施例中，充电单元221通过一独立于运动底盘222的能量变换模块与电网228连接。
通信与感测模块225用于读取所述车载侧电力系统210的充电参数(如图2步骤s130)。于实际中,通信与感测模块225可以是蓝牙、wifi等无线通信模块与视觉、rfid、nfc等感测模块，在一些实施例中，通信与感测模块225可以与车载侧电力系统210通信以读取所述车载侧电力系统210的第一充电参数(例如可以是功率等级或充电频率)。在又一些实施例中，通信与感测模块225可以通过其通信与感测模块225的感测功能感测待充电车辆的标识以根据待充电车辆的标识获取车载侧电力系统210的第一充电参数。待充电车辆的标识例如可以是车辆型号或其他硬件编号。感测方式不限于车辆外形/尺寸的识别、rfid(射频识别)的方式读取标签等。
控制模块224通过信号线226与所述充电模块223及所述通信与感测模块225相通信。控制模块224用于控制充电模块223的移动和充电。
在本实施例中，车载侧电力系统210例如可以包括副边线圈组件211、转换模块212、车载电器214、电机213及通信模块215。副边线圈组件211与充电单元221(原边线圈组件211)对位产生高频交换磁场，并通过转换模块212转换为电能并提供给电机213中的电池(可选地，还可同时向车载电极214供电)，由当电机213中的电池充电完成即可向车载电器214供电。通信模块215用于与地面侧充电系统220的通信与感测模块225通信。
具体而言，图2示出了根据本发明第一实施例的汽车无线充电方法的流程图。结合图1和图2，汽车无线充电系统通过如图2所示的步骤执行汽车无线充电方法，图2共示出6个步骤：
步骤s110：地面侧充电系220的控制模块224接收车载侧电力系统210的充电指示。
步骤s120：所述控制模块224根据所述充电指示驱动所述地面侧充电系统220的充电模块223移动至车载侧电力系统210的充电位置处。
在本实施例中，车载侧电力系统210的充电位置对应车载侧电力系统210的副边线圈组件211。
在一些实施例中，步骤s120可以通过如下方式使充电模块223水平移动至车载侧电力系统210的充电位置处：控制模块224获取所述充电位置(例如通过通信与感测模块225的通信)，控制模块224根据所述充电位置形成导航路线，控制模块224根据所述导航路线驱动所述地面侧充电系统210的充电模块223水平移动至车载侧电力系统210的充电位置处。具体而言，控制模块224驱动充电模块223的运动底盘221以将充电单元221水平移动至车载侧电力系统210的充电位置处。
在又一些实施例中，充电模块223上设置有多个摄像头，并且地面具有绘制的固定路线(该路线与地面颜色具有明显色差)，充电模块223根据摄像头对前后的地面图像采集分析，可使得充电模块223在该固定路线上行驶。同时，当充电模块223在该固定路线上行驶时，充电模块223还可通过设置在其上方的摄像头识别车载侧电力系统210的副边线圈组件211以进行对位。
在另一些实施例中，充电模块223和车载侧电力系统210的副边线圈组件211的对位还可以通过摄像头采集车辆的停止位置及车辆的外观尺寸以计算车载侧电力系统210的副边线圈组件211的大致位置，并驱动充电模块223的移动。本领域技术人员可以实现更多的变化例，在此不予赘述。
步骤s130：所述地面侧充电系统220的通信与感测模块225读取所述车载侧电力系统210的第一充电参数。
在一些实施例中，地面侧充电系统220的通信与感测模块225与所述车载侧电力系统210相通信直接获取所述车载侧电力系统210的第一充电参数。
在又一些实施例中，通信与感测模块225可以通过其通信与感测模块225的感测功能感测待充电车辆的标识以根据待充电车辆的标识获取车载侧电力系统210的第一充电参数。所述控制模块224可以根据所述待充电车辆的标识自所述地面侧充电系统220的数据库(未示出)中获取对应所述待充电车辆的标识的第一充电参数。所述第一充电参数可以包括功率等级、充电频率等。
步骤s150：控制模块224根据所述第一充电参数，调整所述地面侧充电系统的第二充电参数，第二充电参数例如升降台的高度参数、电流交变频率等。
步骤s160：控制模块224驱动所述充电模块223自所述充电位置在预设范围内水平方向扫描移动，并获取所述充电模块223在所述预设范围内各位置处的充电效率。
具体而言，步骤s160还包括，控制模块224生成所述充电模块223在所述预设范围内各位置处的坐标与充电效率的映射。可选地，所述充电位置为坐标原点。进一步地，控制模块224驱动所述充电模块223自所述充电位置以预定步长(例如以1厘米、3厘米、5厘米等为步长)在预设范围内水平方向(水平方向即指水平平面，移动方向例如可以是水平平面内万向移动；又例如可以仅沿坐标轴的x轴、y轴方向移动)扫描移动。在又一些实施例中，控制模块224驱动所述充电模块223移动直到所述充电效率大于等于预定阈值，所述预定阈值大于等于95％小于等于100％，由此以加快最高效率的确定时间。在另一些实施例中，所述预定阈值为各位置与充电效率的映射中充电效率最大值。
可选地，预设范围例如可以是距离充电位置小于等于30厘米的范围、距离充电位置小于等于40厘米的范围、距离充电位置小于等于50厘米的范围等，本发明并非以此为限。
步骤s170：控制模块224根据各位置与充电效率的映射，驱动所述充电模块223移动至所述充电效率大于等于预定阈值的位置处以按所述第二充电参数进行充电。
在一些实施例中，步骤s170仅作为高速/高效充电的选项，仅当用户选择该选项后才予以执行。
下面结合图3和图4描述本发明的第二实施例。图3示出了根据本发明第二实施例的汽车无线充电系统的示意图。图4示出了根据本发明第二实施例的汽车无线充电方法的流程图。
图3示出的汽车无线充电系统与图1类似，汽车无线充电系统包括车载侧电力系统210以及地面侧充电系统220，地面侧充电系统220包括充电模块223、通信与感测模块225、控制模块224，车载侧电力系统210例如可以包括副边线圈组件211、转换模块212、车载电器214、电机213及通信模块215。图3示出的汽车无线充电系统与图1不同的是：充电模块223还包括升降单元229。所述运动底盘222通过所述升降单元229与所述充电单元221连接，所述升降单元229用于使所述充电单元221在竖直方向移动。所述升降单元229由所述控制模块224驱动。图3仅仅示出一种升降单元229的实现方式，当运动底盘222通过支架与充电单元221连接时，升降单元229用于驱动支架的升降进而驱动充电单元221的升降，本发明并非以此为限。
图3示出的汽车无线充电系统执行汽车无线充电方法时可参见图4。图4中步骤s110至步骤s130、步骤s160至步骤s170与图2相同。在图4所示的汽车无线充电方法中，步骤s150还包括：
步骤s140：控制模块224根据所述第一充电参数驱动所述充电模块223竖直移动。
具体而言，在本实施例中，步骤s130中读取的第一充电参数除了功率等级和/或充电频率外，还包括充电间距，步骤s140控制模块224根据该充电间距驱动所述充电模块223的升降单元229使得充电单元221升降。
下面结合图5和图6描述本发明第三实施例的获取充电效率的过程。图5示出了根据本发明第三实施例的获取充电效率的流程图。图6示出了根据本发明第三实施例的预定范围内各位置的充电效率等势图。
首先参见图5，图5示出了充电模块在各位置处获取充电效率的5个步骤：
步骤s301、步骤s302及步骤s303可以同步或异步执行。
步骤s301：所述控制模块自所述充电模块的充电单元获取所述充电模块的输出功率p1。
步骤s302：所述控制模块自所述车载侧电力系统获取所述车载侧电力系统的有效接收功率p2。
步骤s303：所述控制模块自所述充电模块的运动底盘获取所述运动底盘的坐标(或所述充电单元的坐标)。
步骤s310：根据所述输出功率p1和所述有效接收功率p2计算所述充电模块所在位置的充电效率p2/p1。
步骤s320：生成所述充电模块所在位置的坐标与充电效率的映射。
进一步地，本发明中的扫描移动例如是以一定步长在预定范围内移动到该预定范围内所有位置(例如图6所示d11至d55各个位置)的移动方式。本发明中的扫描移动例如也可以按如下方式进行：控制模块驱动充电模块在一个或多个移动周期内移动，直到控制模块确定充电模块移动至充电效率符合用户预设阈值所对应的位置。以充电位置为第一移动周期的起始点，控制模块驱动充电模块每个移动周期内移动包括：控制模块驱动充电模块以包含当前移动周期的起始点的封闭轨迹(封闭轨迹具有例如圆形、方形的封闭形状)行驶，获取该封闭轨迹上各位置处的充电效率；判断该封闭轨迹上是否存在充电效率大于当前移动周期的起始点的充电效率的位置；若存在，则将该封闭轨2迹上充电效率最高的位置作为下一移动周期的起始点；若不存在，则结束所述充电模块的移动，并将当前移动周期的起始点确定为所述预设范围内充电效率最高的位置。可选地，所述控制模块驱动所述充电模块以包含当前移动周期的起始点的封闭轨迹行驶，获取该封闭轨迹上各位置处的充电效率还包括：对包含当前移动周期的起始点的封闭轨迹上各位置，判断该位置处的充电效率是否已在上一移动周期获取；若是，则所述控制模块驱动所述充电模块沿包含当前移动周期的起始点的封闭轨迹行驶至下一位置；若否，则所述控制模块获取该位置处的充电效率，并驱动所述充电模块沿包含当前移动周期的起始点的封闭轨迹行驶至下一位置。
在图6中，充电效率越高填充的点密度越大。结合上述扫描移动方式，例如，第一移动周期的起始点为d11，预定范围为d11至d55所示的范围内，封闭轨迹为d11周围八个点形成的矩形(由于除了d12、d22、d21之外的5个点在预定范围之外，因此不进行计算)，d12和d22的充电效率最高，可以在其中择一作为第二移动周期的起始点。例如，将d22作为第二移动周期的起始点，封闭轨迹为d22周围八个点(d11、d12、d13、d21、d23、d31、d32及d33)形成的矩形(由于除了d11、d12、d21的充电效率已在第一移动周期进行计算，因此不移动至该三个点进行计算)，其中，d23、d33的充电效率最高，可以在其中择一作为第二移动周期的起始点。例如，将d33作为第三移动周期的起始点，封闭轨迹为d33周围八个点(d22、d23、d24、d32、d34、d42、d43及d44)形成的矩形(由于除了d22、d23、d32的充电效率已在第二移动周期进行计算，因此不移动至该三个点进行计算)，其中，d34的充电效率最高，可以在将其作为第四移动周期的起始点。在d34周围的多个点中，没有比d34的充电效率更高的点，因此，将当前移动周期的起始点d34确定为所述预设范围内充电效率最高的位置。
在本发明的另一个实施例中，控制模块驱动所述充电模块自所述充电位置在预设范围内水平方向扫描移动，以获得预设范围内各坐标点对应的充电效率的大小，生成一组映射数据。然后，可以使用冒泡算法来获取最大的充电效率，并从映射数据找到该充电效率相应坐标点。
上述各实施例仅仅是示意性地，并非意图限制本发明的保护范围。上述各个附图仅仅示意性地示出本发明的多个实施方式，但本发明并非以此为限。本领域技术人员可以实现更多的变化例，在不违背本发明构思的前提下，这些变化方式皆在本发明的保护范围之内，在此不予赘述。
本发明还提供一种地面侧充电系统，包括充电模块、通信与感测模块、控制模块。本发明提供的地面侧充电系统可如图1或图3所示，充电模块包括运动底盘及固定在运动底盘上的充电单元，所述运动底盘用于使所述充电单元在水平方向移动，所述充电单元用于向车载侧电力系统充电。通信与感测模块用于读取所述车载侧电力系统的第一充电参数。控制模块与所述充电模块及所述通信与感测模块相通信，所述控制模块用于控制充电模块的移动和充电。控制模块可执行如图2或图4所示的步骤，在此不予赘述。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
1)本发明通过使充电模块水平移动以与车载侧电力系统的充电位置对位，车辆只需停在指定位置之内即可，无需车辆调整位置进行对位；
2)通过使充电设备移动，没有了固定的充电设备与车位的对应限制，使得一个充电设备可依次给多个车位的车辆进行充电；
3)本发明通过两次对位，在第二次对位时，使充电模块在预定范围内移动以获得充电最高功率的位置，由此，可以最大有效功率点，方便切换高效模式和高速模式；
4)本发明还可以在竖直方向上调制充电模块的位置，以符合不同型号车辆的充电间距。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求范围内的各种修改和等效置换。