配置为向电动化车辆提供停放引导的电动化车辆充电站的制作方法

1.本公开涉及一种电动化车辆充电站，所述电动化车辆充电站被配置为向电动化车辆提供停放引导。


背景技术：

2.电动化车辆不同于常规的机动车辆，因为电动化车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机来选择性地驱动。电机可代替内燃发动机或作为内燃发动机的补充来驱动电动化车辆。示例性电动化车辆包括混合动力电动车辆(hev)、插电式混合动力电动车辆(phev)、燃料电池车辆(fcv)和电池电动车辆(bev)。
3.牵引电池是相对高压电池，其选择性地为电动化车辆的电机和其他电气负载供电。例如，插电式电动化车辆的牵引电池可在公共或私有电动化车辆充电站处进行充电。插电式电动化车辆包括充电端口，所述充电端口被配置为耦合至所述电动化车辆充电站的插头。当插头耦合到充电端口时，电动化车辆充电站可为牵引电池充电。


技术实现要素：

4.根据本公开的示例性方面的电动化车辆充电站尤其包括：充电器总成，其包括插头，所述插头经由充电器电缆连接到终端；以及收发器，其被配置为向电动化车辆传递信息，所述信息可用于将所述电动化车辆引导到可接受的停放位置。所述可接受的停放位置是所述插头将到达所述电动化车辆的充电端口的位置。
5.在前述电动化车辆充电站的另一个非限制性实施例中，可接受的停放位置是电动化车辆的位置和取向，其中插头可以到达充电端口，并且其中电动化车辆不阻挡对电动化车辆充电站的任何其他充电器总成的访问。
6.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，插头被配置为从外部电源接收电力，并且经由充电端口向电动化车辆的电池组递送电力。
7.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，所述信息包括指示可接受的端口位置的虚拟地图。
8.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，可接受的端口位置基于充电器电缆的长度。
9.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，通过比较电动化车辆上充电端口的位置、电动化车辆的大小和形状以及可接受的端口位置来确定可接受的停放位置。
10.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，虚拟地图包括邻近充电器总成的障碍物的位置。
11.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，收发器被配置为相对于电动化车辆发送和接收信息，使得电动化车辆能够自主地操纵到可接受的停放位置。
12.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，收发器被配置为相
对于电动化车辆的多个收发器发送和接收信息。
13.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，电动化车辆的多个收发器包括电动化车辆的被动进入系统的收发器。
14.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，使用飞行时间、到达角或基于rssi的测量中的至少一者来确定电动化车辆的当前位置。
15.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，充电器总成包括可移动臂，所述可移动臂支撑所述插头并且被配置为相对于所述充电端口移动所述插头。
16.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，可移动臂被配置为在垂直于地面的竖直方向上移动，可移动臂也可在垂直于竖直方向的方向上朝向和远离充电端口平移，并且可移动臂不可在水平方向上移动。
17.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，电动化车辆充电站包括控制器，所述控制器被配置为从电动化车辆充电站的部件接收信息，并且被配置为向电动化车辆充电站的部件发出命令。
18.在前述电动化车辆充电站中任一的另一个非限制性实施例中，电动化车辆是电池电动车辆和插电式混合动力电动车辆中的一者，并且所述电动化车辆包括电池组，所述电池组被配置为向电机输出电力。
19.根据本公开的示例性方面的方法尤其包括向电动化车辆传递信息。所述信息可用于将电动化车辆引导到可接受的停放位置，在所述可接受的停放位置，电动化车辆充电站的插头将到达电动化车辆的充电端口。
20.在前述方法的另一个非限制性实施例中，所述信息包括虚拟地图，所述虚拟地图包括与电动化车辆充电站相关联的可接受的端口位置和障碍物。
21.在前述方法中任一的另一个非限制性实施例中，所述方法包括使用所述信息将电动化车辆自主地操纵到可接受的停放位置。
22.在前述方法中任一的另一个非限制性实施例中，自主地操纵步骤包括从电动化车辆的收发器接收关于电动化车辆位置的信息。
23.在前述方法中任一的另一个非限制性实施例中，所述方法包括，当电动化车辆停放在可接受的停放位置时，手动或使用可移动臂将插头插入充电端口。
附图说明
24.图1示意性地绘示了电动化车辆和电动化车辆充电站。
25.图2是电动化车辆相对于包括传导充电器总成的电动化车辆充电站处于可接受的停放位置的俯视图。
26.图3是另一个电动化车辆相对于包括具有支撑在可移动臂上的插头的充电器总成的另一个电动化车辆充电站处于可接受的停放位置的俯视图。
具体实施方式
27.本公开涉及一种电动化车辆充电站，所述电动化车辆充电站被配置为向电动化车辆提供停放引导。示例的电动化车辆充电站包括：充电器总成，其包括插头，所述插头经由充电器电缆连接到终端；以及收发器，其被配置为向电动化车辆传递信息，所述信息可用于
将电动化车辆引导到可接受的停放位置。所述可接受的停放位置是所述插头将到达所述电动化车辆的充电端口的位置。从下面的描述中可以理解，除了其他益处之外，本公开利用了传导、有线(例如，硬连线)充电器总成的已知益处(即充电速度)，同时高效地将车辆引导进入可接受的停放位置，从而消除了与人们停放在有线充电器总成的可及范围之外并且需要重新定位他们的车辆的情况相关联的挫败感。此外，在一些情况下，停放在有线总成的预定可及范围之外的人可能仍然试图将充电器总成的插头插入车辆，这可能会对充电器电缆施加过度的张力。通过本公开，通过确保车辆停放使得插头可以到达充电端口而不会在充电器电缆上施加过度的张力，延长了电动化车辆充电站的装备的寿命。
28.图1示意性地绘示了电动化车辆10和电动化车辆充电站12(“充电站12”)。在本公开的示例中，电动化车辆10是电池电动车辆(bev)。然而，应理解，本文所描述的概念不限于bev，而是可以扩展到其他电动化车辆，包括其他插电式电动化车辆，诸如插电式混合动力电动车辆(phev)。因此，电动化车辆10可以配备内燃发动机，所述内燃发动机可以单独采用或与其他能量源结合采用来推进电动化车辆10。
29.在非限制性实施例中，电动化车辆10是完全电动车辆，其在没有内燃发动机的任何辅助的情况下仅通过电力(诸如通过电机)推进。电机可以作为电动马达、发电机或两者操作。电机从电池组14接收电力并且提供旋转输出动力，所述旋转输出动力最终驱动电动化车辆10的车轮。在实施例中，高压总线通过逆变器将电机电连接到电池组14。
30.电池组14是能量存储装置，并且在此示例中是示例性电动化车辆电池。电池组14可以被称为牵引电池或简称为“电池”。电池组14可以是高压牵引电池组，其包括能够输出电力以操作电动化车辆10的电机和/或其他电气负载的多个电池总成(即，电池阵列或多组电池单元)。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。
31.电动化车辆10还包括充电系统16，用于周期性地对电池组14的电池单元充电。充电系统16可以连接到外部电源，诸如电网18，用于接收电力并且将所述电力分配给电池单元。在一个非限制性实施例中，充电系统16包括接口，在此示例中，所述接口是位于电动化车辆10上的充电端口20。充电端口20可以被设计成与一个或多个标准化充电耦合器诸如sae j1772类型1、cc或chademo连接器对接。充电端口20适于选择性地从外部电源(诸如从连接到外部电源的电力电缆)接收电力，然后将电力分配给电池组14以对电池单元充电。
32.一个示例外部电源包括电动化车辆充电站12。在示例中，电动化车辆充电站12是公共可用的电动化车辆充电站。在另一个示例中，电动化车辆充电站12是私人的，诸如在家中或企业中的那些。充电端口20可以被配置为机械地和电气地联接到供应交流(ac)电力的插头或供应直流(dc)电力的插头。在此方面，充电系统16可以配备有电力电子装置，所述电力电子装置用于将从外部电源接收到的ac电力转换成dc电力，以对电池组14的电池单元充电。在一些示例中，充电系统16还可包括dc至dc转换器。
33.电动化车辆10还包括至少一个收发器22。收发器22被配置为发送和接收与电动化车辆10相关的通信和信号。收发器22可以是布置在电动化车辆10周围的多个收发器中的一个。例如，在图2的示例中，电动化车辆10包括围绕电动化车辆10的周边布置的八个收发器22a-22h。收发器22可以是电动化车辆10的被动进入系统的一部分或可以是超宽带(uwb)收发器。在此方面，收发器22响应于钥匙扣或其他识别的装置诸如电话或移动装置进入邻近电动化车辆10的区域。收发器22还可以从电动化车辆10的控制器24接收关于要传输的信息
类型的命令。此外，收发器22被配置为将接收到的信息中继到控制器24。收发器22也可以电连接到一个或多个远程服务器。
34.充电站12被配置为向电动化车辆10传送电力以对电池组14充电。在此示例中，充电站12包括两个充电器总成26、28。充电站12可以包括一个充电器总成(诸如当充电站12是私人充电站时)，或可以包括两个以上的充电器总成(诸如在充电站12是公共充电站的示例中)。在另一个示例中，充电站12不包括任何充电器总成，而是包括其他电动车辆供电装备(evse)，诸如j1772 1级或2级ac充电装置。在那些示例中，充电器总成在电动化车辆10上。
35.充电器总成26比充电器总成28更详细地示出，充电器总成28仅示意性地示出，但实际上将被布置成基本上类似于充电器总成26。充电器总成26是传导充电器总成。特别地，充电器总成26是有线充电器总成26，并且电耦合到作为电网电源的电网18。充电器总成26将电力从电网18输送到电动化车辆10。在此示例中，充电器总成26包括终端30、插头32以及终端30和插头32之间的充电器电缆34。插头32可以具有对应于充电端口20的标准插头配置(诸如j插头或sae j1772插头配置)。
36.在此示例中，充电器总成26还包括至少一个收发器36。尽管图1中仅示出了一个收发器，但充电器总成26可以包括另外的收发器。例如，在图2的示例中，充电器总成26包括两个收发器36a、36b。收发器36被配置为发送和接收与充电站12相关的通信和信号。在此示例中，充电站12还包括控制器38。控制器38被配置为从收发器36接收信息，并且还被配置为将信息中继到收发器36，收发器36进而被配置为将所述信息发送到适当的目的地，诸如发送到电动化车辆10。
37.充电站12可以被称为电动车辆充电站、ev充电站、电动再充电点、充电桩、充电点、电子充电站(ecs)或evse。因为充电站12包括多个部件，所以充电站12可以被称为系统。在本公开中，此系统可以包括电动化车辆(诸如电动化车辆10)，包括正到达充电站12、正离开充电站12或正主动使用充电站12的那些电动化车辆。
38.控制器24用可执行指令编程，用于与电动化车辆10的各种部件介接并且操作电动化车辆10的各种部件，并且控制器38用可执行指令编程，用于与充电站12的各种部件介接并且操作充电站12的各种部件。控制器24可以是整体车辆控制模块诸如车身控制模块(bcm)或车辆系统控制器(vsc)的一部分，或可以替代地是与bcm或vsc分开的独立控制器。控制器24、38各自包括硬件、软件、处理单元和非暂时性存储器。
39.本公开涉及具有有线充电器总成的充电站。有线充电器总成是在电动化车辆10和充电站12之间形成绳系硬连线连接的那些。本公开不扩展到使用无线电力传送的充电站，诸如感应充电系统。因此，充电站12不会经历与无线电力传送系统相关联的低效率。充电站12可以比无线电力传送系统更快地对电池组14充电，并且在一些示例中可以提供dc快速充电。此外，充电站12不需要在电动化车辆上安装相对昂贵的无线电力传送硬件。
40.与充电站12相关联的许多硬件是固定且不可移动的。因此，为了向电动化车辆10传送电力，电动化车辆10必须停放成使得插头32能够到达充电端口20。特别地，电动化车辆10必须位于特定的位置，并且朝向特定的方向，使得插头32能够到达充电端口20。插头32的可及范围受到充电器电缆34的长度的限制。尽管充电器电缆34可以是任何长度，但增加的长度会增加重量、成本并且效率低下。相对于充电器电缆34的长度，必须达到设计权衡的平衡。使用本公开，其向电动化车辆提供关于它们应停放在哪里的引导，可以使用相对短的充
电器电缆34，而不经历通常与相对短的充电器电缆相关联的许多问题，作为示例，此类用户难以将插头到达充电端口并且需要重新停放，或当用户没有停放在适当的位置时，他们对短的充电器电缆施加太大的张力。
41.例如，使用充电站12对电动化车辆10充电涉及将电动化车辆10定位在充电站12附近，并且例如经由充电端口20将插头32电耦合到电动化车辆10。电力然后可以从电网18移动到电动化车辆10，并且具体地移动到电池组14。当电动化车辆10处于此充电位置时，电池组14可以被充电。
42.本公开增加了电动化车辆10可以停放在电动化车辆10可以充电的位置的容易性和效率。特别地，本公开减少了对于用户是否已经将他或她的电动化车辆10停放在插头32的可及范围内的困惑。参考图2，在本公开中，存在多个预限定的可接受的端口位置40、42(图2)，其中一个可接受的端口位置40、42邻近充电器总成26、28中的相应一个。可接受的端口位置40、42可以是地理围栏。可接受的端口位置40、42是邻近充电器总成26、28的三维空间，相应充电器总成的插头可以到达所述空间。例如，可接受的端口位置40是三维空间，插头32可以到达所述三维空间中的端口，诸如充电端口20，如果充电端口20在所述三维空间内。可接受的端口位置40部分地基于终端30的位置和充电器电缆34的长度来确定。可接受的端口位置40、42被存储并且保存在控制器38上。
43.为了便于电动化车辆的停放使得它们的端口在可接受的端口位置40、42内，充电站12被配置为相对于接近充电站12的电动化车辆发送和/或接收关于正在接近的车辆需要如何停放才使得它们的充电端口将在可接受的端口位置40、42内并且使得它们不阻挡其他车辆访问其他可接受的端口位置40、42的信息。如下文将解释的，来自充电站12的信息可由正在接近的电动化车辆10使用，或反之亦然，用于将电动化车辆10操纵到可接受的停放位置。在本公开中，可接受的停放位置包括可接受的车辆位置和可接受的车辆取向两者。特别地，可接受的停放位置是邻近充电站12的停放区域44内的位置和取向，电动化车辆10应在所述可接受的停放位置停放，使得电动化车辆10的充电端口20在可接受的端口位置40、42中的一个内，并且使得电动化车辆10不阻挡其他车辆访问其他可接受的端口位置40、42。
44.在一些示例中，当向接近充电站12的电动化车辆提供停放引导时，传输超出可接受的端口位置40、42的其他信息。示例另外的信息包括邻近充电站12是否存在任何临时或固定障碍物，诸如路沿或护柱46，以及是否有任何其他电动化车辆当前在停放区域44内以及这些其他车辆的(一个或多个)位置。此外，电动化车辆10可以向充电站12传输另外的信息，诸如电动化车辆10上的充电端口20的位置，以及电动化车辆10的大小和形状。
45.在图2中，电动化车辆10停放在可接受的停放位置。特别地，在图2的示例中，充电端口20邻近电动化车辆10的前驾驶员侧布置。因此，电动化车辆10面向前方朝向充电器总成26停放，并且充电端口20在可接受的端口位置40内，使得插头32可以在不对充电器电缆34施加过度的张力的情况下到达充电端口20。此外，电动化车辆10不阻挡对可接受的端口位置42或与任何其他充电器总成相关联的任何其他可接受的端口位置的访问。如果充电端口20邻近电动化车辆10的后部布置，则电动化车辆10可能需要向后停放。
46.在本公开的一个示例性方面中，当电动化车辆10接近充电站12时(诸如当电动化车辆处于位置a时)，收发器36a、36b中的一个向电动化车辆10传输虚拟地图，所述虚拟地图指示可接受的端口位置40、42、邻近充电站12的任何障碍物46以及停放区域44内的任何其
他电动化车辆的(一个或多个)位置。虚拟地图可由电动化车辆10的导航系统读取，并且可以包括地理围栏。虚拟地图还可以向电动化车辆10指示可接受的端口位置40、42中的哪些没有被其他电动化车辆占用，并且因此对于电动化车辆10是可用的。然后，电动化车辆10的控制器24可以使用虚拟地图，并且基于与电动化车辆10相关联的其他因素，确定电动化车辆10应停放在哪里以及如何停放，使得电动化车辆10停放在可接受的停放位置。例如，充电端口20在电动化车辆10上的位置是已知的，并且存储在控制器24上。此外，电动化车辆10的大小和形状是已知的，并且存储在控制器24上。利用此信息和其他可能的信息，电动化车辆10可以使用自动驾驶系统(诸如智能停放辅助系统)自动驾驶，或由人类操作员手动驾驶，以使用虚拟地图和与电动化车辆10相关的已知信息两者到可接受的停放位置。在电动化车辆10由人类操作员驾驶的示例中，虚拟地图可以使用投影仪和/或增强现实显示在电动化车辆10的挡风玻璃上，或虚拟地图可以显示在车辆的另一个人机接口(hmi)上，诸如显示在导航系统的屏幕上。充电器总成26还可以包括向电动化车辆10的驾驶员发出指令(诸如“左转”或“向前拉”等)的屏幕。在图2的示例中，电动化车辆10仅从点a向前直线行驶到可接受的停放位置。在其他示例中，基于充电端口20的位置和电动化车辆10的大小/形状以及其他可能的因素，电动化车辆10可能需要进行一次或多次转弯以从点a到可接受的停放位置。
47.在前述示例中，通过实质上下载与充电站12相关联的虚拟地图，为电动化车辆10提供停放引导，并且电动化车辆使用电动化车辆10的导航和/或自动驾驶系统使用虚拟地图将自身引导到可接受的停放位置。在另一个示例中，充电站12被配置为在电动化车辆10停放时通过与电动化车辆10来回通信来提供停放引导，以便更主动地将电动化车辆10引导进入可接受的停放位置。
48.在示例中，电动化车辆10向充电站12传递关于充电端口20的位置以及电动化车辆10的形状和大小的信息。充电站12可能能够通过确定电动化车辆10的品牌和型号来获得此信息。当电动化车辆10从点a向充电器总成26移动时，收发器36a、36b被配置为在电动化车辆10移动时相对于收发器22a-22h发送和接收信号。收发器36a、36b的位置相对于可接受的端口位置40是已知的。此外，收发器22a-22h相对于充电端口20和电动化车辆10的车身的位置是已知的。收发器22a-22h、36a、36b之间交换的信号用于确定收发器22a-22h、36a、36b之间的相对距离，并且进而确定电动化车辆10的取向和位置。这些信号可由电动化车辆10使用，以使用电动化车辆10的自动驾驶系统，在没有人类驾驶员输入的情况下，自主地操纵电动化车辆10进入可接受的停放位置。电动化车辆10的位置和取向可以使用飞行时间、到达角或基于rssi的测量来确定，例如，这可由控制器24和/或控制器38来执行。可以使用其他技术(诸如其他无线电定位技术)来确定电动化车辆10的位置。
49.尽管分开讨论，但收发器22a-22h、36a、36b之间的信号交换可以与虚拟地图的使用相结合。换句话说，电动化车辆10可以尝试使用虚拟地图移动到可接受的停放位置，并且如果需要，可以基于收发器22a-22h、36a、36b之间交换的信号来确认和调整电动化车辆10的实际位置和取向。
50.在本公开的另一个方面，如图3中所示，充电器总成26包括在其远端支撑插头32的可移动臂48。可移动臂48可以经由包括一个或多个致动器的致动器总成移动。充电器电缆34在可移动臂48内或邻近可移动臂48布线。在示例中，可移动臂48被配置为仅在两个维度上调整插头32的相对位置。具体而言，可移动臂48被配置为通过相对于地面升高和降低插
头32来竖直移动插头32(即，相对于图3进出页面)，并且还被配置为在垂直于竖直方向并且平行于地面的方向上(即，相对于图3上下)朝向和远离充电器总成26的终端30线性平移插头32。尽管具有另外的移动程度的可移动臂48是可能的，但在此示例中，充电端口20和插头32的相对水平位置可以通过移动电动化车辆10来调整。因此，在此示例中，可移动臂48不可在水平方向上移动。可移动臂48可以包括一个或多个传感器，并且可自动移动，使得当电动化车辆10处于可接受的停放位置时，插头32插入充电端口20。在图3中，可以使用上面讨论的相同技术将电动化车辆10引导进入可接受的停放位置。图3的可接受的端口位置40相对较窄，然而，使用上面相对于图2讨论的技术中的一个，电动化车辆10相对容易地移动进入可接受的停放位置。
51.本公开，特别是本公开的不需要电动化车辆10的人类操作员的方面，可以用于最大化充电站12的效率。特别地，当电动化车辆10达到足够的荷电状态时，充电站12可以与所述特定的电动化车辆10配合，以引导到另一个位置，然后将正等待的电动化车辆引导到可接受的停放位置，在那里可以对其充电。以此方式，充电站12可以使用电动化车辆的自动驾驶系统，以自动地且在没有任何用户输入的情况下，在充电器总成之间高效地四处移动电动化车辆。
52.应理解，诸如“约”和“基本上”的术语并不旨在为无边界术语，并且应被解释为与本领域技术人员将解释这些术语的方式一致。
53.尽管不同示例具有在图示中示出的特定部件，但是本公开的实施例不限于那些特定的组合。可将来自示例中的一者的部件或特征中的一些与来自所述示例中的另一者的特征或部件组合地使用。另外，随附于本公开的各个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示出特定部件或布置的某些细节。
54.本领域普通技术人员将理解，上述实施例是示例性而非限制性的。也就是说，对本公开的修改将落入权利要求的范围内。因此，应研究所附权利要求来确定其真实范围和内容。