向驾驶员提供触觉反馈的系统和方法与流程

1.本公开总体上涉及电动化车辆，并且更特别地涉及用于在对准电动化车辆与充电设备时提供触觉反馈的系统和方法。


背景技术：

2.电动化车辆与常规的机动车辆不同，因为电动化车辆由一个或多个牵引电池组供电的电机选择性地驱动。作为内燃发动机的替代或与其相组合地，电机可以推进电动化车辆。一些电动化车辆，诸如插电式混合动力电动车辆(phev)和电池电动车辆(bev)，包括用于对牵引电池组进行无线充电的充电接口。车辆必须定位成相对于充电设备非常接近，以实现最大的无线电力传输和效率。


技术实现要素：

3.根据本公开的示例性方面的一种电动化车辆除了其他之外包括方向盘、充电系统和控制模块，所述控制模块被配置为在所述方向盘命令第一类型的触觉反馈，以引导所述充电系统的部件的横向充电对准，并且还被配置为在所述方向盘命令第二类型的触觉反馈，以引导所述部件的纵向充电对准。
4.在前述电动化车辆的另一个非限制性实施例中，牵引电池组被配置为从所述充电系统接收电力。
5.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述横向充电对准和所述纵向充电对准是指所述部件相对于充电设备的对准。
6.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述部件是安装在所述电动化车辆上的车辆接收器模块，并且所述充电设备包括地面发射器模块。
7.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第一类型的触觉反馈包括能被感觉为所述方向盘中的振动的顺时针脉冲模式。
8.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第一类型的触觉反馈包括能被感觉为所述方向盘中的振动的逆时针脉冲模式。
9.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第二类型的触觉反馈包括能被感觉为所述方向盘中的振动的交替的顺时针和逆时针脉冲模式。
10.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第一类型的触觉反馈包括触觉提示，所述触觉提示模拟所述方向盘更难以在第一方向或第二方向上旋转。
11.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述方向盘是包括转向轴、转向齿条和电动马达的转向系统的一部分。
12.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述控制模块被配置为控制所述电动马达以向所述转向轴或所述转向齿条施加变化的扭矩，以便在所述方向盘处引发所述第一类型的触觉反馈或所述第二类型的触觉反馈。
13.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述控制模块包括适于
控制所述电动马达的所述变化的扭矩的脉冲宽度调制(pwm)电路。
14.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，对准系统被配置为向所述控制模块提供车辆位置信息。
15.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述对准系统包括至少一个无线装置和至少一个传感器。
16.在前述电动化车辆中任一个的另一个非限制性实施例中，所述控制模块被配置为使与所述第一类型的触觉反馈相关联的脉冲模式的强度与用于实现所述横向充电对准所必需的所述方向盘的旋转量相关。
17.根据本公开的另一个示例性方面的一种方法除了其他之外包括在方向盘处提供第一类型的触觉反馈以朝向电动化车辆相对于充电设备的横向对准引导所述电动化车辆的驾驶员；以及在所述方向盘处提供第二类型的触觉反馈以朝向所述电动化车辆相对于所述充电设备的纵向对准引导所述驾驶员。
18.在前述方法的另一个非限制性实施例中，所述第一类型的触觉反馈指示所述驾驶员在顺时针方向或逆时针方向上旋转所述方向盘以实现所述横向对准。
19.在前述方法中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第二类型的触觉反馈指示所述驾驶员停止在纵向方向上的进一步行进以实现所述纵向对准。
20.在前述方法中任一个的另一个非限制性实施例中，所述方法包括基于用于实现所述横向对准所必需的所述方向盘的旋转量来改变与所述第一类型的触觉反馈相关联的脉冲模式的强度。
21.在前述方法中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第一类型的触觉反馈包括第一脉冲模式，并且所述第二类型的触觉反馈包括与所述第一脉冲模式不同的第二脉冲模式。
22.在前述方法中任一个的另一个非限制性实施例中，所述第一脉冲模式包括顺时针或逆时针脉冲模式，并且所述第二脉冲模式包括交替的顺时针和逆时针脉冲模式。
23.前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各个方面或相应的单独特征中的任一者)可以独立地或以任何组合采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不兼容的。
24.根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得明显。随附于具体实施方式的附图可如下简要描述。
附图说明
25.图1是配备有充电系统的电动化车辆的透视图。
26.图2是图1的电动化车辆的车辆系统的框图。
27.图3示意性地示出了在对准电动化车辆与充电设备时向驾驶员提供第一类型的触觉反馈。
28.图4示意性地示出了在对准电动化车辆与充电设备时向驾驶员提供第二类型的触觉反馈。
29.图5示意性地示出了在对准电动化车辆与充电设备时向驾驶员提供第三类型的触觉反馈。
30.图6示意性地示出了在对准电动化车辆与充电设备时向驾驶员提供第四类型的触觉反馈。
31.图7示意性地示出了在对准电动化车辆与充电设备时向驾驶员提供第五类型的触觉反馈。
具体实施方式
32.本公开涉及当对准电动化车辆与充电设备以为充电事件做准备时向驾驶员提供触觉反馈的系统和方法。可以在车辆方向盘处提供触觉反馈以相对于所述充电设备横向地且纵向地在正确的行进路径上引导所述驾驶员。在一些实施例中，所述触觉反馈在所述方向盘处以可区分的脉冲模式的形式提供，所述可区分的脉冲模式警告所述驾驶员应如何改变所述行进路径以正确地对准所述车辆与所述充电设备。在其他实施例中，所述触觉反馈以触觉提示的形式提供，诸如使所述驾驶员更难以在使所述车辆与所述充电设备不太对准的方向上旋转所述方向盘。在本具体实施方式的以下段落中更详细地论述本公开的这些和其他特征。
33.图1示意性地示出了包括牵引电池组12的示例性电动化车辆10。电动化车辆10可以包括能够从电机(例如电动马达)施加扭矩以驱动电动化车辆10的驱动轮14的任何电动化动力传动系统。在实施例中，电动化车辆10是插电式混合动力电动车辆(phev)。在另一个实施例中，电动化车辆是电池电动车辆(bev)。因此，动力传动系统可以在有或没有内燃发动机辅助的情况下电动推进驱动轮14。
34.图1的电动化车辆10被示意性地示为汽车。然而，本公开的教导可以应用于任何类型的车辆，包括但不限于汽车、卡车、厢式货车、运动型多功能车辆(suv)等。而且，尽管在本公开的附图中示出特定部件关系，但是这些图示不旨在限制本公开。电动化车辆10的各种部件的放置和取向被示意性地示出，并且可以在本公开的范围内变化。此外，本公开所附的各种附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被放大或最小化以强调特定部件的某些细节。
35.尽管示意性地示出，但是牵引电池组12也可以是高压牵引电池组，其包括能够将电功率输出至电动化车辆10的一个或多个电机的多个电池阵列16(即，电池总成或电池单元组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可以用于为电动化车辆10供电。
36.有时，可能需要或期望对牵引电池组12的能量存储装置进行充电。因此，电动化车辆10可以配备有充电系统18以用于对牵引电池组12的能量存储装置(例如，电池单元)无线充电。例如，充电系统18可以是免手持感应充电系统或免手持导电充电系统。然而，在本公开的范围内还设想了用于对牵引电池组18进行无线充电的其他充电系统。
37.充电系统18可以包括安装在电动化车辆10上的车辆接收器模块20。车辆接收器模块20被配置为从充电设备99的地面发射器模块22无线地接收电力，以从外部电源24(例如，公用电网)对牵引电池组12进行无线充电。尽管未示出，但是电动化车辆10可以配备有一个或多个附加的充电接口。
38.电动化车辆10另外地包括转向系统26，驾驶员28可以通过所述转向系统26使电动化车辆10转向。在实施例中，转向系统26是电动助力系统(epas)的一部分。然而，在本公开的范围内也设想了其他类型的转向系统。
39.转向系统26可以包括方向盘30、连接到方向盘30的转向轴32以及可操作地连接到前驱动轮14的转向齿条34。转向轴32的小齿轮36可以可操作地接合转向齿条34，以便响应于方向盘30的旋转而移动转向齿条34，从而将方向盘30的运动传递到驱动轮14以使电动化车辆10转向。
40.转向系统26可以另外包括电动马达38，其可操作地连接到转向轴32或转向齿条34。可以选择性地控制电动马达38以向转向系统26施加动力推动，从而辅助驾驶员28在期望方向上转动方向盘30。例如，电动马达38的输出轴可以在与方向盘30相同的方向上转动，以便辅助作为epas的一部分的方向盘30的转动运动。
41.电动化车辆10必须与充电设备99适当地对准，以在无线充电事件期间实现最大的无线电力传输和效率。例如，车辆接收器模块20必须相对于地面发射器模块22在横向方向和纵向方向上适当地对准，以实现最大的电力传输。因此，本公开描述了用于在对准电动化车辆10与充电设备99以对牵引电池组12进行充电时向驾驶员28提供触觉反馈的系统和方法。
42.图2是可以在图1的电动化车辆10内采用以实现相对于充电设备99(例如，地面发射器模块)的适当对准的示例性车辆系统40的高度示意性描绘。例如，车辆系统40可以周期性地命令在转向系统26的方向盘30处以各种模式或形式提供触觉反馈，以向驾驶员28指示其是否相对于充电设备99横向地和纵向地在正确的行进路径上。如下面更详细地讨论的，可以在方向盘30处提供不同类型的触觉反馈，以横向地和纵向地引导驾驶员28。
43.在实施例中，车辆系统40包括对准系统42和控制模块44。对准系统42被配置为向控制模块44提供车辆位置信息，以使控制模块44能够确定车辆行进路径以及是否需要改变车辆行进路径以适当地使电动化车辆10相对于充电设备99对准。
44.对准系统42可以包括一个或多个无线装置46，其便于检测附近装置，诸如充电设备99或与充电设备99相关联的充电站，以及与其通信。在实施例中，无线装置46是被配置为接收和/或发射低功耗蓝牙信号以作为检测充电设备99并与其通信的方式的蓝牙低功耗(ble)收发器。然而，在本公开的范围内也设想了其他类型的无线装置。
45.充电设备99(或相关联的充电站)还可以包括一个或多个无线装置48(例如，另一个ble收发器)，其被配置为通过无线连接50与对准系统42的无线装置46通信。无线连接50可以是ble连接、wi-fi连接、近场通信(nfc)连接、无线网络连接、射频连接或任何其他类型的无线连接。对准系统42的无线装置46可以周期性地(例如，约每半秒或任何其他时间间隔)广播可以由充电设备99的无线装置48接收的无线信号52。基于从对准系统42接收的信息，控制模块44可以确定电动化车辆10的位置，并且更特别地，电动化车辆10的车辆接收器模块20相对于充电设备99的位置。控制模块44可以进一步确定需要如何改变电动化车辆10的行进路径，以便适当地对准电动化车辆10与充电设备99。
46.对准系统42可以另外包括适于监测转向系统26的一个或多个方面的一个或多个传感器54。在实施例中，传感器54包括用于估计方向盘30的角度的方向盘角度传感器。在另一个实施例中，传感器54包括用于估计施加到方向盘30或转向轴32的扭矩量的扭矩传感器。可以替代地或另外提供其他传感器诸如车辆动力学传感器(速度、加速度、车轮滑转/打滑等)作为对准系统42的一部分。来自一个或多个传感器54的信息可以被发送到控制模块44，以用于帮助确定是否需要以某种方式改变车辆行进路径以适当地使电动化车辆10相对
于充电设备99对准。
47.控制模块44可以为整个车辆控制系统的一部分，或者可以为与车辆控制系统通信的单独的控制系统。在实施例中，控制模块44、转向系统26和对准系统42是同一epas的一部分。
48.控制模块44可以包括处理单元56和非暂时性存储器58以用于执行车辆系统40的各种控制策略和模式。控制模块44可以被配置为接收各种输入，分析这些输入，并且然后命令车辆系统40的各种操作。处理单元56可以是定制的或可商购的处理器、中央处理单元(cpu)或者一般地是用于执行软件指令的任何装置。存储器58可以包括易失性存储器元件和/或非易失性存储器元件中的任一者或组合。
49.在实施例中，至少基于从对准系统42接收的输入信号60，控制模块44可以确定是否在方向盘30处提供触觉反馈，以便警告驾驶员28其相对于充电设备99横向地或纵向地在不正确的行进路径上。可以提供不同类型的触觉反馈以指示横向失准和纵向失准。可以通过命令电动马达38向转向轴32(和/或转向齿条34)施加变化的扭矩来在方向盘30处提供触觉反馈。在实施例中，驾驶员28以方向盘30中的振动的形式感觉到由电动马达38施加的变化的扭矩。在另一个实施例中，驾驶员28以触觉提示的形式感觉到变化的扭矩，所述触觉提示模拟方向盘30在一个方向上相对于另一个方向更难以转动。提供给驾驶员28的触觉反馈可以进行定制以向驾驶员28指示需要以特定方式改变车辆行进路径以实现与充电设备99的适当对准。
50.控制模块44可以另外地包括用于在方向盘30处实现期望水平的触觉反馈的脉冲宽度调制(pwm)电路62。例如，可以控制pwm电路62以基于如由对准系统42指示的电动化车辆10相对于充电设备99的当前位置来改变由电动马达38施加到转向轴32的扭矩量。可以使用各种调制模式、占空比、频率等来控制电动马达38，以实现期望水平的触觉反馈。
51.继续参考图1至图2，图3至图7示意性地示出了当对准电动化车辆10与充电设备99时可以由车辆系统40提供至方向盘30的各种形式的触觉反馈。
52.在图3中示意性地示出了第一类型的触觉反馈hf1。在所示的示例中，电动化车辆10正朝向充电设备99移动，但是电动化车辆10的行进路径70横向地偏移到充电设备99的左手侧。因此，第一触觉反馈hf1可以由控制模块44命令(例如，通过命令电动马达38以向转向轴32施加变化的扭矩进行)，以警告驾驶员28电动化车辆10需要转向右侧(例如，通过向右或顺时针旋转方向盘30进行)以实现与充电设备99的适当对准。在实施例中，第一触觉反馈hf1以顺时针脉冲模式p1的形式提供，其被感觉为方向盘30中的振动。
53.在图4中示意性地示出了另一类型的触觉反馈hf2。在所示的示例中，电动化车辆10正朝向充电设备99移动，但是电动化车辆10的行进路径72横向地偏移到充电设备99的右手侧。因此，第二触觉反馈hf2可以由控制模块44命令(例如，通过命令电动马达38以向转向轴32施加变化的扭矩进行)，以警告驾驶员28电动化车辆10需要转向左侧(例如，通过向左或逆时针旋转方向盘30进行)以实现与充电设备99的适当对准。在实施例中，第二类型的触觉反馈hf2以逆时针脉冲模式p2的形式提供，其被感觉为方向盘30中的振动。
54.在图5中示意性地示出了另一种类型的触觉反馈hf3。在所示的示例中，电动化车辆10已经相对于充电设备99移动到正确的纵向位置。因此，触觉反馈hf3可以由控制模块44命令以警告驾驶员28电动化车辆10需要停止并且避免进一步向前移动以保持与充电设备
99的适当对准。在实施例中，该类型的触觉反馈hf3采用交替的顺时针和逆时针脉冲模式p3的形式，其被感觉为方向盘30中的振动。因此，与横向对准相比，可以施加不同的脉冲模式来指示纵向对准。
55.脉冲模式p1、p2和p3的强度以及因此在方向盘30内感觉到的对应振动的强度可以与实现相对于充电设备99的适当对准所必需的方向盘30的旋转量相关。例如，控制模块44可以被编程为随着电动化车辆10从相对于充电设备99的适当对准移动得更远而自动地增加所施加的脉冲模式的强度，并且随着电动化车辆10移动得更接近于相对于充电设备99的适当对准而自动地减小所施加的脉冲模式的强度。
56.图6示出了可以由车辆系统40提供的另一种类型的触觉反馈hp4，其用于警告驾驶员28需要改变车辆行进路径以实现与充电设备99的适当对准。在所示的示例中，电动化车辆10正朝向充电设备99移动，但是电动化车辆10的当前行进路径74横向地偏移到充电设备99的左侧。因此，触觉反馈hp4可以由控制模块44命令以警告驾驶员28电动化车辆10需要转向右侧(例如，通过向右旋转方向盘30进行)以实现与充电设备99的适当对准。在该实施例中，通过向转向轴32(或转向齿条34)施加抵消扭矩80来提供触觉反馈hf4。抵消扭矩80在与方向盘30的不期望的旋转方向82相反的方向上施加。因此，抵消扭矩80使得驾驶员28更难以在横向向左的方向上进一步旋转方向盘30，并且因此静默地引导驾驶员28相对于充电设备99适当地定位电动化车辆10。
57.图7示出了可以由车辆系统40提供的又一种类型的触觉反馈hp5，其用于警告驾驶员28需要以某种方式改变车辆路径以实现与充电设备99的适当对准。在所示的情况下，电动化车辆10正朝向充电设备99移动，但是电动化车辆10的当前行进路径76横向地位于充电设备99的右侧。因此，触觉反馈hp5可以由控制模块44命令以警告驾驶员28电动化车辆10需要转向左侧(例如，通过向左旋转方向盘30进行)以实现与充电设备99的适当对准。在该实施例中，通过向转向轴32施加抵消扭矩86来提供触觉反馈hf5。抵消扭矩86在与方向盘30的不期望的旋转方向88相反的方向上施加。因此，抵消扭矩86使得驾驶员28更难以在横向向右的方向上进一步旋转方向盘30，并且因此静默地引导驾驶员28相对于充电设备99适当地定位电动化车辆10。
58.图3至图7中示意性地示出的触觉反馈的类型旨在是非限制性示例。控制模块44可以被配置为控制电动马达38以在方向盘30处提供各种类型的触觉反馈。触觉反馈可以采取各种形式，包括但不限于各种脉冲模式、强度、触觉提示等。
59.本公开的车辆系统和方法被设计为通过在充电事件期间通过方向盘提供触觉反馈来提高车辆与充电设备的对准和客户满意度。触觉反馈被设计为引导驾驶员提高车辆与充电设备的对准，而无需驾驶员将他或她的眼睛从道路和周围环境移开。
60.尽管不同的非限制性实施例被示出为具有特定的部件或步骤，但本公开的实施例不限于那些特定组合。可结合来自其他非限制性实施例中的任一个的特征或部件使用来自非限制性实施例中的任一个的一些部件或特征。
61.应理解，相同的附图标记贯穿若干附图标识对应或类似的元件。应理解，尽管在这些示例性实施例中公开并示出了特定的部件布置，但其他布置也可受益于本公开的教导。
62.前述描述应被解释为说明性的而非具有任何限制意义。本领域普通技术人员将理解，在本公开的范围内可出现一些修改。出于这些原因，应研究所附权利要求来确定本公开
的真实范围和内容。