用於輔助電動車輛相對於充電站定位的方法和系統、實施該方法的充電站和電動車輛與流程

2023-12-11 00:46:22

本發明涉及一種用於輔助電動車輛相對於充電站定位的方法和系統。本發明還涉及實施該方法的充電站和電動車輛。

所涉及的電動車輛能夠是被引導型的或不是被引導型的，例如有軌電車或公共汽車，或者也可以是用於個人或共享使用的單獨機動系統。

背景技術：

電動車輛需要車載電能儲存裝置以對其電力傳動系供電。對車載儲能系統充電意味著這些系統從充電站接收電能。在目前可用的能量傳遞技術中，那些實施機電耦合系統的技術是已知的。

文獻ep1938438公開了布置在公共汽車/有軌電車的車頂上並且旨在連接到配備到車站的插座以進行充電的臂的原理。

還從文獻ep2393165已知一種用於充電的連接系統，其利用在進入接收錐時脫離以便僅允許接收錐的底部處的插頭出來的各種同心管。

所有這些機電耦合和連接設備涉及對待充電車輛相對於充電站的定位的控制。已知幾種機械解決方案，其旨在優化車輛相對於車站的定位。能夠特別提及文獻us8,324,858、us2013/0197803和us2014/0084859。

然而，這些文獻中提出和公開的技術方案實施起來複雜並且昂貴。特別是，因為它們需要修改現有的基礎設施，所以涉及大量投資。

技術實現要素：

本發明的目的是通過提出一種用於輔助具有能量儲存裝置的電動車輛相對於充電站定位的方法來克服當前遇到的困難，電動車輛和充電站被布置成在它們之間形成允許將電能從充電站傳遞到儲存裝置的臨時機電耦合。

根據本發明，該方法包括：在充電站處檢測電動車輛適於臨時耦合的定位的階段，以及在車輛處，向站發送充電命令的階段，所述站對充電命令的處理以定位檢測為條件，並且命令進行臨時耦合和之後的能量傳遞。

更具體地，提出了根據本發明的輔助方法，其中，充電站包括用於供應電能的裝置，其配備有第一機電耦合裝置和用於致動第一耦合裝置的裝置，並且電動車輛包括配備有第二機電耦合裝置的、用於接收電能的裝置，第一和第二裝置被布置成能夠耦合以獲得從充電站到電動車輛的電能傳遞。

根據本發明，所述方法的該特定實施例包括，從充電站，檢測所述電動車輛基本上在預定空間位置上相對於充電站的固定，所述檢測準許接收從電動車輛發送的充電命令信號，由此接收的充電命令信號然後被處理，以生成施加到所述致動裝置的連接命令。

充電站被布置為允許：(i)所述電動車輛基本在預定空間位置上相對於充電站的固定，(ii)致動裝置的稱為連接命令的命令，使第一耦合裝置與第二耦合裝置進入機電連接，(iii)致動裝置的稱為斷開命令的命令，使第一耦合裝置與第二耦合裝置斷開。

因此，利用本發明，可以在現有基礎設施上獲得容易安裝的穩健、可靠、具有成本效益的系統。

根據本發明的方法還能夠有利地包括：對電動車輛的充電結束進行檢測，該檢測準許接收行駛命令信號，由此接收的行駛命令信號被處理，以生成斷開命令。

在本發明的有利型式中，所述方法還能夠包括：對在斷開時第一耦合裝置的行程結束進行檢測；行程結束的檢測準許電動車輛移動。

在本發明的優選型式中，所述方法還能夠包括：用信號指示是否準許電動車輛相對於充電站行駛，該用信號指示根據對固定、充電結束和行程結束的檢測而改變。

根據本發明的方法還有利地包括：根據對固定、充電結束和行程結束的檢測來控制電動車輛的行駛。

根據本發明的另一方面，提出了一種用於輔助具有能量儲存裝置的電動車輛相對於充電站定位的系統，用於實施根據本發明的輔助方法，電動車輛和充電站被布置成在它們之間形成允許電能從充電站傳遞到儲存裝置的臨時機電耦合。

根據本發明，輔助系統包括：

-在充電站處，

o用於檢測電動車輛適於臨時耦合的定位的裝置，

o用於命令臨時機電耦合的裝置，和

o用於命令從所述站到車輛的能量傳遞的裝置，以及

-在車輛處，

o用於向所述站發送充電命令的裝置，

用於命令臨時機電耦合的裝置和用於傳遞能量的裝置的實施以定位檢測為條件。

在本發明的特定實施例中，提出了一種輔助系統，其中，充電站包括用於供應電能的裝置，其配備有第一機電耦合裝置和用於致動第一耦合裝置的裝置，並且電動車輛包括配備有第二機電耦合裝置的、用於接收電能的裝置，第一和第二裝置被布置成能夠耦合以獲得從充電站到電動車輛的電能傳遞。

根據本發明的該特定實施例，輔助系統包括：在充電站內用於檢測所述電動車輛基本上在預定空間位置上相對於充電站的固定並且發送固定信息的裝置，用於接收從電動車輛發送的充電命令信號的裝置，以及用於處理由此接收的所述固定信息和充電命令信號，以生成施加到致動裝置的連接命令的裝置。

根據本發明的輔助系統還能夠有利地包括：用於接收電動車輛充電結束信息的裝置，用於接收從電動車輛發送的行駛命令信號的裝置，以及用於處理由此接收的行駛命令信號，以生成施加到致動裝置的斷開命令的裝置。

還能夠設置根據本發明的輔助系統還包括：用於檢測斷開時第一耦合裝置的行程結束的裝置，行程結束的檢測準許電動車輛行駛。

根據本發明的輔助系統還能夠包括：用於用信號指示是否準許電動車輛相對於充電站行駛的裝置，這些信號指示裝置連接到用於處理固定、充電結束和行程結束信息的裝置。

根據本發明的又一方面，提出了用於給電動車輛充電的充電站，包括：用於供應電能的裝置，其配備有第一機電耦合裝置和用於致動第一耦合裝置的裝置，電動車輛包括配備有第二機電耦合裝置的、用於接收電能的裝置，第一和第二耦合裝置被布置成能夠耦合以獲得從充電站到電動車輛的電能傳遞。

根據本發明的該又一方面，所述充電站包括：用於檢測所述電動車輛相對於充電站的固定的裝置，用於接收從電動車輛發送的充電命令信號的裝置，以及用於處理充電命令信號的裝置，以以固定為條件命令第一耦合裝置的致動裝置直到第一耦合裝置與第二耦合裝置連接。

充電站因此布置成允許：

i)所述電動車輛基本在預定空間位置上相對於充電站的固定，

ii)致動裝置的稱為連接命令的命令，使得第一耦合裝置與第二耦合裝置進入機電連接，

iii)致動裝置的稱為斷開命令的命令，使得第一耦合裝置與第二耦合裝置斷開。

根據本發明的充電站還能夠有利地包括：用於接收由電動車輛內的發送裝置發送的充電結束信號的裝置，以及用於處理充電結束信號的裝置以命令第一耦合裝置的致動裝置斷開，直到檢測到由行程結束檢測裝置發送的、第一耦合裝置的行程結束。

還能夠設置充電站還包括：用於用信號指示是否準許電動車輛相對於充電站行駛的裝置，這些信號指示裝置連接到用於處理固定、充電結束和行程結束信息的裝置。

根據本發明的又一方面，提出了一種利用來自根據本發明的充電站的電能充電的電動車輛，所述充電站包括：用於供應電能的裝置，其配備有第一機電耦合裝置和用於致動第一耦合裝置的裝置，所述電動車輛包括配備有第二機電耦合裝置的、用於接收電能的裝置，第一和第二耦合裝置被布置為能夠耦合以獲得從充電站到電動車輛的電能傳遞。

根據本發明，該車輛的特徵在於，它還包括：用於將充電命令發送到充電站的裝置，用於檢測充電結束並生成充電結束信息的裝置，用於將所述充電結束信息發送到充電站的裝置，以及用於向充電站發送行駛命令的裝置。

根據本發明的這種電動車輛還能夠有利地包括：用於檢測所述電動車輛基本在預定空間位置上相對於充電站的固定的可移動裝置，用於檢測固定的可移動裝置與連接到充電站的用於檢測固定的靜態裝置協作，以生成固定信息。

用於檢測固定的可移動裝置還能夠被設置為包括：反射鏡，其被設置用於接收和反射由光電管發射的光束，該光電管配備在用於檢測固定的靜態裝置上，所述反射鏡和所述光電管分別放置在所述電動車輛上或其中以及充電站上，以獲得在基本上預定的縱向位置上的縱向固定檢測。

在本發明的特別有益的實施例中，車輛還能夠包括具有人機界面的駕駛室，所述人機界面特別含有相應的充電和行駛命令、這些命令的相應狀態以及相應的固定和充電結束信息。

根據本發明的這種車輛還能夠包括：用於接收第一耦合裝置的行程結束信息的裝置，以及用於阻止所述電動車輛在充電站行駛直到已經接收到所述行程結束信息的裝置。人機界面還能夠含有行程結束信息。

在本發明的特定型式中，根據本發明的電動車輛還能夠包括：用於檢測靠近第二耦合裝置的第一耦合裝置的存在的裝置，以及響應於存在檢測裝置的檢測而阻止所述電動車輛在充電站行駛的裝置。

人機界面還能夠包括含有檢測信息。

第二機電耦合裝置能夠有利地包括：陰耦合接收錐，其相對於所述電動車輛的縱向軸線大致橫向定向，並且布置成接收放置在連接到充電站的第一機電耦合裝置的端部處的陽耦合部分。

因此，提出了一種安全的輔助定位系統，這是因為電動車輛的車頂上的臂的進入錐具有比反射鏡更大的公差。

附圖說明和具體實施方式

現在將參考下面闡述的附圖詳細地描述本發明的可能實施例：

-圖1是根據本發明的位於充電站前方的電動車輛的後視圖；

-圖2是圖1中的電動車輛和充電站的仰視圖；

-圖3是在根據本發明的電動車輛和充電站內的、根據本發明的用於輔助定位的系統的框圖；以及

-圖4示出根據本發明的電動車輛的充電過程的各個步驟，其實施根據本發明的定位輔助方法。

由於這些實施例決不是限制性的，因此可以設想本發明的變型，其僅包括與以下描述的其他特徵分離的特徵的選集(即使該選集從包括這些其他特徵的句子分離)，只要該特徵選集足以賦予技術優點或將本發明與現有技術區分開。該選集包括沒有結構細節或者僅具有一部分結構細節的至少一個優選功能特徵，只要該部分結構細節單獨足以賦予技術優點或相對於現有技術區分本發明。

參考圖1和圖2，電動車輛v(例如電動公共汽車或有軌電車類型)到達配備有充電功能的站s。電動車輛v在其上部配備有陰型的機電耦合裝置20，其被設置為接收將被儲存在車載儲存單元(這些圖中未示出)中的電能。圖1和圖2所示的車輛對應於左側駕駛，但重要的是注意，本發明不限於這種配置，並且對於左側或右側駕駛都能實施。

電動車輛v還在相對於站s的側部配備有旨在反射檢測光束的反射鏡24。

充電站s在其上部包括用於致動可移動的陽型機電耦合部件11的裝置100，所述部件設置為耦接到與電動車輛v連結的耦合裝置20。

對於在當前描述的示例中實施的機電耦合系統的實際實施例的詳細描述，可以有用地參考文獻ep2393165的教導。

站s還配備有三色燈信號指示系統16和設置用於檢測車輛v的定位的光電管14，所述信號指示系統被布置為對電動車輛v的駕駛員可見。

對於允許充電過程的主要條件是車輛v以相對於站a同時在縱向(軸線x)和橫向(軸線y)上適當的方式定位。為了確保橫向定位，靠近站s延伸的道路17具有兩條平行帶180、181，允許駕駛員將他的車輛v正確地停在預定的橫向位置yo。

對於縱向定位，能夠在與站s毗鄰的路面上設置參考標記。車輛v的駕駛員藉助於後視鏡來估計該參考標記相對於前輪的中心的位置。還能夠設置使用放置在車輛的側窗上的照相機或透鏡。

還能夠在道路17上設置兩條橫向帶170、171，以通過將車輛v的前輪放置在這兩條橫向帶之間(圖2)來輔助車輛v的駕駛員進行其縱向定位。

道路17因此能夠配備有：

-具有著色的參考標記，以幫助沿y橫向對準車輛，

-物理塊，其允許駕駛員感覺到車輛沿x的正確縱向定位。

應當注意，沿x的定位公差是漸進的：

-視覺參考標記：約+/-50mm。

-光學傳感器：+/-80mm。

-耦合錐：+/-100mm。

這種漸進公差通常防止沿x的不正確定位。

一旦反射鏡24反射由光電管14發射的光束時，就達到最佳縱向定位xo。

參考圖3，根據本發明的定位輔助系統1分布在車輛v和充電站s之間。

由此，在該輔助的背景下，除了反射鏡24之外，車輛v還包括：用於與站s通信的無線收發單元23，用於檢測在耦合裝置20的接收錐28附近的可移動陽耦合部件110的存在的單元27，用於檢測與能量儲存裝置(dse)200相關聯的充電結束的單元25，能夠由駕駛員致動以命令充電和命令行駛的遙控器21，以及設置在車輛v的駕駛室內的人機界面26。

通過根據本發明的輔助系統1，除了信號指示系統16和光電管14之外，站s還包括：用於檢測與致動裝置100相關聯的行程結束的單元15，用於與車輛v通信的無線收發單元13，以及被設置為接收源自遙控器的紅外信號的紅外接收器單元18。

在功能上，車輛v包括電力傳動系(cte)210以及控制和處理單元(uct)22，其中所述電力傳動系連接到與其一起執行能力傳遞的能量儲存裝置200，所述控制和處理單元從充電結束檢測單元25接收的充電結束信號dc，從存在檢測單元27接收存在檢測信號pr，以及接收從站s經由收發單元13、23發送的行程結束fc信號。應當注意，還能夠在本發明的範圍內將站設置為不發送信號。配備在車輛上的控制和處理單元則僅處理由車載設備生成或由遠程通信系統傳輸的信號。

控制和處理單元22被設置為生成圖形信息、例如圖標以及生成發到電力傳動系210的阻止行駛br信號，所述圖形信息表示用於定位和充電操作的目標信息並且被配置為顯示在人機界面26上。

功能上，除了電能供應裝置10外，站s還包括：致動裝置100和信號指示系統16、控制和處理單元12，所述控制和處理單元在輸入端接收：

-由光電管14發送的縱向固定cx的信號，

-經由紅外接收器單元18源自能夠由車輛v的駕駛員致動的遙控器21的充電命令sc和行駛命令sr信號，

-經由建立在站s和車輛v之間的無線收發通道13、23源自能量儲存裝置200的充電結束dc檢測信號，以及

-源自行程結束檢測單元15的、可移動耦合部件11在返回到致動裝置100內後的行程結束fc信號。

控制和處理單元12被設置為響應於上述信號的處理而生成以下信號：

-發到致動裝置100的充電命令cc信號，用於命令可移動耦合部件11的展開，

-發到致動裝置100的斷開命令cd信號，用於命令可移動耦合部件11的斷開，以及

-當機電耦合已正確就位並且站的控制和處理單元12已正確地接收源自車輛v的充電命令時，致動能量供應裝置10的信號ac。

還能夠設置集成在充電結束時可移動耦合臂的自動撤回。這確保安全操作，這是因為在駕駛員的動作和臂的完全撤回之間沒有等待時間。該等待時間不是自然的，並且是可能變化的。駕駛員因此等待以臂的行程結束為條件的燈信號。

現在將參照圖4和前述附圖，來描述根據本發明的輔助方法的各個步驟，同時描述站的和車輛的不同單元和部件之間的功能關係。下表總結了遇到的不同情況、信號指示燈的關聯代碼及車輛駕駛員的理解。

用於命令信號指示燈的通用規則如下：

-所有的充電站告警都顯示為閃爍的橙色，

-在沒有車輛的情況下取消閃爍的橙色，

-在即使在駕駛員用遙控器取消之後，但充電站的告警仍然存在的情況下，閃爍的橙色被激活，

-燈為紅色直到臂已完全縮回。

站信號指示燈代碼

在階段1中，車輛v正在接近站s。駕駛員在橫向上定位車輛以獲得相對於站s的合適的橫向位置yo。信號指示系統16關閉，向駕駛員指示他仍然能夠在道路17上行駛。

在階段2中，駕駛員通過使用後視鏡得到視覺標記輔助，使車輛v接近其最佳縱向位置xo。當反射鏡24與光電管14相對(階段3)時，後者發送固定x檢測的信號cx，該信號由站s的控制和處理單元處理，從而因此改變信號指示系統16上顯示的信號指示，其變為閃爍的綠色。駕駛員因此被告知已經正確地到達合適的位置，並且他能夠停止他的車輛。

駕駛員然後能夠致動(階段4)他的遙控器21的充電命令按鈕。紅外充電命令信號sc然後由紅外接收器單元18接收並且由控制和處理單元12處理，控制和處理單元12向致動裝置100返回充電命令信號cc。這具有啟動可移動耦合臂11的橫向展開的效果，臂11將接合在車輛v的耦合裝置20的連接錐28中。從該展開階段5的開始和臂的移動起，信號指示系統變為紅色，並且將在隨後的整個充電階段期間保持紅色，且直到臂完全撤回為止。

當可移動耦合臂11的端部110正確地接合在接收錐28中時，進行電連接，並且進行從站s到車輛的能量儲存裝置200的電能傳遞(階段6)。在該階段的整個持續時間中，信號指示系統16保持紅色。

當達到能量儲存裝置200的目標充電水平(階段7)時，充電結束檢測單元25發送充電結束信號dc，該充電結束信號在本地傳輸到車輛v內的控制和處理單元22。該信號也通過無線通信通道13、23傳輸到充電站s。信號指示保持紅色，從而向駕駛員指示在該階段還不允許任何駕駛。充電結束信息顯示在車輛v的人機界面26上，並且在站處通過控制和處理單元12進行處理，導致電源的停用。

在充電過程的綜合管理模式中，達到設定的時間限制導致在充電結束時自動斷開，同時可移動耦合臂分開。

在駕駛員幹預模式中，當被通知充電過程結束時，駕駛員則能夠致動(階段8)他的遙控器21上的「請求行駛」按鈕，所述遙控器然後發送請求行駛紅外信號sr，該信號由充電站s經由紅外接收器單元18接收，然後由控制和處理單元12處理，以向致動裝置100傳輸斷開命令cd信號。

然後，後者啟動耦合臂11的脫離，臂11離開耦合錐28(階段9)。在該階段9和上一階段期間，信號指示保持紅色，這是因為可移動耦合臂仍然展開並且過早行駛將有損害車輛的風險。

在車輛處設置有斷開後的時間延遲：在該時間期間阻止行駛，以確保駕駛員不闖燈。

當可移動耦合臂11到達致動裝置100中的行程結束(階段10)時，由行程結束檢測器15發送行程結束fc信號，該信號由控制和處理單元12接收和處理，然後控制和處理單元12發送綠色信號指示，從而向駕駛員指示他能夠使車輛v再次行駛。

除了涉及駕駛員通過使用遙控器的手動幹預的方案之外，能夠基於其它命令接口或甚至方法的自動化來設想根據本發明的輔助方法的其它實施例。

因此，遙控器21的使用能夠由駕駛員在儀錶板上或人機界面上的動作代替。例如，該動作能夠利用觸控螢幕的或非接觸姿勢識別類型的屏幕。

此外，能夠設置當耦合臂被檢測到靠近安裝在車輛的車頂上的接收錐時機械和/或電氣鎖定系統來加強定位方法的安全性。

還能夠設想其它變型實施例，諸如實施燈代碼的簡化的實施例，以便於駕駛員的理解。

當然，本發明不限於剛剛描述的內容，並且能夠設想除了剛剛描述的那些之外的許多其它實施例。因此，本發明不限於車輛或充電站的特定配置和幾何形狀。車輛能夠特別地結合不同的能量源或不同的牽引類型。充電站還能夠提供除充電功能之外的附加服務。