用于辅助电动车辆相对于充电站定位的方法和系统、实施该方法的充电站和电动车辆与流程

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用于辅助电动车辆相对于充电站定位的方法和系统、实施该方法的充电站和电动车辆与流程

本发明涉及一种用于辅助电动车辆相对于充电站定位的方法和系统。本发明还涉及实施该方法的充电站和电动车辆。

所涉及的电动车辆能够是被引导型的或不是被引导型的,例如有轨电车或公共汽车,或者也可以是用于个人或共享使用的单独机动系统。



背景技术:

电动车辆需要车载电能储存装置以对其电力传动系供电。对车载储能系统充电意味着这些系统从充电站接收电能。在目前可用的能量传递技术中,那些实施机电耦合系统的技术是已知的。

文献EP 1938438公开了布置在公共汽车/有轨电车的车顶上并且旨在连接到配备到车站的插座以进行充电的臂的原理。

还从文献EP 2393165已知一种用于充电的连接系统,其利用在进入接收锥时脱离以便仅允许接收锥的底部处的插头出来的各种同心管。

所有这些机电耦合和连接设备涉及对待充电车辆相对于充电站的定位的控制。已知几种机械解决方案,其旨在优化车辆相对于车站的定位。能够特别提及文献US 8,324,858、US 2013/0197803和US 2014/0084859。

然而,这些文献中提出和公开的技术方案实施起来复杂并且昂贵。特别是,因为它们需要修改现有的基础设施,所以涉及大量投资。



技术实现要素:

本发明的目的是通过提出一种用于辅助具有能量储存装置的电动车辆相对于充电站定位的方法来克服当前遇到的困难,电动车辆和充电站被布置成在它们之间形成允许将电能从充电站传递到储存装置的临时机电耦合。

根据本发明,该方法包括:在充电站处检测电动车辆适于临时耦合的定位的阶段,以及在车辆处,向站发送充电命令的阶段,所述站对充电命令的处理以定位检测为条件,并且命令进行临时耦合和之后的能量传递。

更具体地,提出了根据本发明的辅助方法,其中,充电站包括用于供应电能的装置,其配备有第一机电耦合装置和用于致动第一耦合装置的装置,并且电动车辆包括配备有第二机电耦合装置的、用于接收电能的装置,第一和第二装置被布置成能够耦合以获得从充电站到电动车辆的电能传递。

根据本发明,所述方法的该特定实施例包括,从充电站,检测所述电动车辆基本上在预定空间位置上相对于充电站的固定,所述检测准许接收从电动车辆发送的充电命令信号,由此接收的充电命令信号然后被处理,以生成施加到所述致动装置的连接命令。

充电站被布置为允许:(i)所述电动车辆基本在预定空间位置上相对于充电站的固定,(ii)致动装置的称为连接命令的命令,使第一耦合装置与第二耦合装置进入机电连接,(iii)致动装置的称为断开命令的命令,使第一耦合装置与第二耦合装置断开。

因此,利用本发明,可以在现有基础设施上获得容易安装的稳健、可靠、具有成本效益的系统。

根据本发明的方法还能够有利地包括:对电动车辆的充电结束进行检测,该检测准许接收行驶命令信号,由此接收的行驶命令信号被处理,以生成断开命令。

在本发明的有利型式中,所述方法还能够包括:对在断开时第一耦合装置的行程结束进行检测;行程结束的检测准许电动车辆移动。

在本发明的优选型式中,所述方法还能够包括:用信号指示是否准许电动车辆相对于充电站行驶,该用信号指示根据对固定、充电结束和行程结束的检测而改变。

根据本发明的方法还有利地包括:根据对固定、充电结束和行程结束的检测来控制电动车辆的行驶。

根据本发明的另一方面,提出了一种用于辅助具有能量储存装置的电动车辆相对于充电站定位的系统,用于实施根据本发明的辅助方法,电动车辆和充电站被布置成在它们之间形成允许电能从充电站传递到储存装置的临时机电耦合。

根据本发明,辅助系统包括:

-在充电站处,

o用于检测电动车辆适于临时耦合的定位的装置,

o用于命令临时机电耦合的装置,和

o用于命令从所述站到车辆的能量传递的装置,以及

-在车辆处,

o用于向所述站发送充电命令的装置,

用于命令临时机电耦合的装置和用于传递能量的装置的实施以定位检测为条件。

在本发明的特定实施例中,提出了一种辅助系统,其中,充电站包括用于供应电能的装置,其配备有第一机电耦合装置和用于致动第一耦合装置的装置,并且电动车辆包括配备有第二机电耦合装置的、用于接收电能的装置,第一和第二装置被布置成能够耦合以获得从充电站到电动车辆的电能传递。

根据本发明的该特定实施例,辅助系统包括:在充电站内用于检测所述电动车辆基本上在预定空间位置上相对于充电站的固定并且发送固定信息的装置,用于接收从电动车辆发送的充电命令信号的装置,以及用于处理由此接收的所述固定信息和充电命令信号,以生成施加到致动装置的连接命令的装置。

根据本发明的辅助系统还能够有利地包括:用于接收电动车辆充电结束信息的装置,用于接收从电动车辆发送的行驶命令信号的装置,以及用于处理由此接收的行驶命令信号,以生成施加到致动装置的断开命令的装置。

还能够设置根据本发明的辅助系统还包括:用于检测断开时第一耦合装置的行程结束的装置,行程结束的检测准许电动车辆行驶。

根据本发明的辅助系统还能够包括:用于用信号指示是否准许电动车辆相对于充电站行驶的装置,这些信号指示装置连接到用于处理固定、充电结束和行程结束信息的装置。

根据本发明的又一方面,提出了用于给电动车辆充电的充电站,包括:用于供应电能的装置,其配备有第一机电耦合装置和用于致动第一耦合装置的装置,电动车辆包括配备有第二机电耦合装置的、用于接收电能的装置,第一和第二耦合装置被布置成能够耦合以获得从充电站到电动车辆的电能传递。

根据本发明的该又一方面,所述充电站包括:用于检测所述电动车辆相对于充电站的固定的装置,用于接收从电动车辆发送的充电命令信号的装置,以及用于处理充电命令信号的装置,以以固定为条件命令第一耦合装置的致动装置直到第一耦合装置与第二耦合装置连接。

充电站因此布置成允许:

i)所述电动车辆基本在预定空间位置上相对于充电站的固定,

ii)致动装置的称为连接命令的命令,使得第一耦合装置与第二耦合装置进入机电连接,

iii)致动装置的称为断开命令的命令,使得第一耦合装置与第二耦合装置断开。

根据本发明的充电站还能够有利地包括:用于接收由电动车辆内的发送装置发送的充电结束信号的装置,以及用于处理充电结束信号的装置以命令第一耦合装置的致动装置断开,直到检测到由行程结束检测装置发送的、第一耦合装置的行程结束。

还能够设置充电站还包括:用于用信号指示是否准许电动车辆相对于充电站行驶的装置,这些信号指示装置连接到用于处理固定、充电结束和行程结束信息的装置。

根据本发明的又一方面,提出了一种利用来自根据本发明的充电站的电能充电的电动车辆,所述充电站包括:用于供应电能的装置,其配备有第一机电耦合装置和用于致动第一耦合装置的装置,所述电动车辆包括配备有第二机电耦合装置的、用于接收电能的装置,第一和第二耦合装置被布置为能够耦合以获得从充电站到电动车辆的电能传递。

根据本发明,该车辆的特征在于,它还包括:用于将充电命令发送到充电站的装置,用于检测充电结束并生成充电结束信息的装置,用于将所述充电结束信息发送到充电站的装置,以及用于向充电站发送行驶命令的装置。

根据本发明的这种电动车辆还能够有利地包括:用于检测所述电动车辆基本在预定空间位置上相对于充电站的固定的可移动装置,用于检测固定的可移动装置与连接到充电站的用于检测固定的静态装置协作,以生成固定信息。

用于检测固定的可移动装置还能够被设置为包括:反射镜,其被设置用于接收和反射由光电管发射的光束,该光电管配备在用于检测固定的静态装置上,所述反射镜和所述光电管分别放置在所述电动车辆上或其中以及充电站上,以获得在基本上预定的纵向位置上的纵向固定检测。

在本发明的特别有益的实施例中,车辆还能够包括具有人机界面的驾驶室,所述人机界面特别含有相应的充电和行驶命令、这些命令的相应状态以及相应的固定和充电结束信息。

根据本发明的这种车辆还能够包括:用于接收第一耦合装置的行程结束信息的装置,以及用于阻止所述电动车辆在充电站行驶直到已经接收到所述行程结束信息的装置。人机界面还能够含有行程结束信息。

在本发明的特定型式中,根据本发明的电动车辆还能够包括:用于检测靠近第二耦合装置的第一耦合装置的存在的装置,以及响应于存在检测装置的检测而阻止所述电动车辆在充电站行驶的装置。

人机界面还能够包括含有检测信息。

第二机电耦合装置能够有利地包括:阴耦合接收锥,其相对于所述电动车辆的纵向轴线大致横向定向,并且布置成接收放置在连接到充电站的第一机电耦合装置的端部处的阳耦合部分。

因此,提出了一种安全的辅助定位系统,这是因为电动车辆的车顶上的臂的进入锥具有比反射镜更大的公差。

附图说明和具体实施方式

现在将参考下面阐述的附图详细地描述本发明的可能实施例:

-图1是根据本发明的位于充电站前方的电动车辆的后视图;

-图2是图1中的电动车辆和充电站的仰视图;

-图3是在根据本发明的电动车辆和充电站内的、根据本发明的用于辅助定位的系统的框图;以及

-图4示出根据本发明的电动车辆的充电过程的各个步骤,其实施根据本发明的定位辅助方法。

由于这些实施例决不是限制性的,因此可以设想本发明的变型,其仅包括与以下描述的其他特征分离的特征的选集(即使该选集从包括这些其他特征的句子分离),只要该特征选集足以赋予技术优点或将本发明与现有技术区分开。该选集包括没有结构细节或者仅具有一部分结构细节的至少一个优选功能特征,只要该部分结构细节单独足以赋予技术优点或相对于现有技术区分本发明。

参考图1和图2,电动车辆V(例如电动公共汽车或有轨电车类型)到达配备有充电功能的站S。电动车辆V在其上部配备有阴型的机电耦合装置20,其被设置为接收将被储存在车载储存单元(这些图中未示出)中的电能。图1和图2所示的车辆对应于左侧驾驶,但重要的是注意,本发明不限于这种配置,并且对于左侧或右侧驾驶都能实施。

电动车辆V还在相对于站S的侧部配备有旨在反射检测光束的反射镜24。

充电站S在其上部包括用于致动可移动的阳型机电耦合部件11的装置100,所述部件设置为耦接到与电动车辆V连结的耦合装置20。

对于在当前描述的示例中实施的机电耦合系统的实际实施例的详细描述,可以有用地参考文献EP 2 393 165的教导。

站S还配备有三色灯信号指示系统16和设置用于检测车辆V的定位的光电管14,所述信号指示系统被布置为对电动车辆V的驾驶员可见。

对于允许充电过程的主要条件是车辆V以相对于站A同时在纵向(轴线X)和横向(轴线Y)上适当的方式定位。为了确保横向定位,靠近站S延伸的道路17具有两条平行带180、181,允许驾驶员将他的车辆V正确地停在预定的横向位置Yo。

对于纵向定位,能够在与站S毗邻的路面上设置参考标记。车辆V的驾驶员借助于后视镜来估计该参考标记相对于前轮的中心的位置。还能够设置使用放置在车辆的侧窗上的照相机或透镜。

还能够在道路17上设置两条横向带170、171,以通过将车辆V的前轮放置在这两条横向带之间(图2)来辅助车辆V的驾驶员进行其纵向定位。

道路17因此能够配备有:

-具有着色的参考标记,以帮助沿Y横向对准车辆,

-物理块,其允许驾驶员感觉到车辆沿X的正确纵向定位。

应当注意,沿X的定位公差是渐进的:

-视觉参考标记:约+/-50mm。

-光学传感器:+/-80mm。

-耦合锥:+/-100mm。

这种渐进公差通常防止沿X的不正确定位。

一旦反射镜24反射由光电管14发射的光束时,就达到最佳纵向定位Xo。

参考图3,根据本发明的定位辅助系统1分布在车辆V和充电站S之间。

由此,在该辅助的背景下,除了反射镜24之外,车辆V还包括:用于与站S通信的无线收发单元23,用于检测在耦合装置20的接收锥28附近的可移动阳耦合部件110的存在的单元27,用于检测与能量储存装置(DSE)200相关联的充电结束的单元25,能够由驾驶员致动以命令充电和命令行驶的遥控器21,以及设置在车辆V的驾驶室内的人机界面26。

通过根据本发明的辅助系统1,除了信号指示系统16和光电管14之外,站S还包括:用于检测与致动装置100相关联的行程结束的单元15,用于与车辆V通信的无线收发单元13,以及被设置为接收源自遥控器的红外信号的红外接收器单元18。

在功能上,车辆V包括电力传动系(CTE)210以及控制和处理单元(UCT)22,其中所述电力传动系连接到与其一起执行能力传递的能量储存装置200,所述控制和处理单元从充电结束检测单元25接收的充电结束信号DC,从存在检测单元27接收存在检测信号PR,以及接收从站S经由收发单元13、23发送的行程结束FC信号。应当注意,还能够在本发明的范围内将站设置为不发送信号。配备在车辆上的控制和处理单元则仅处理由车载设备生成或由远程通信系统传输的信号。

控制和处理单元22被设置为生成图形信息、例如图标以及生成发到电力传动系210的阻止行驶BR信号,所述图形信息表示用于定位和充电操作的目标信息并且被配置为显示在人机界面26上。

功能上,除了电能供应装置10外,站S还包括:致动装置100和信号指示系统16、控制和处理单元12,所述控制和处理单元在输入端接收:

-由光电管14发送的纵向固定CX的信号,

-经由红外接收器单元18源自能够由车辆V的驾驶员致动的遥控器21的充电命令SC和行驶命令SR信号,

-经由建立在站S和车辆V之间的无线收发通道13、23源自能量储存装置200的充电结束DC检测信号,以及

-源自行程结束检测单元15的、可移动耦合部件11在返回到致动装置100内后的行程结束FC信号。

控制和处理单元12被设置为响应于上述信号的处理而生成以下信号:

-发到致动装置100的充电命令CC信号,用于命令可移动耦合部件11的展开,

-发到致动装置100的断开命令CD信号,用于命令可移动耦合部件11的断开,以及

-当机电耦合已正确就位并且站的控制和处理单元12已正确地接收源自车辆V的充电命令时,致动能量供应装置10的信号AC。

还能够设置集成在充电结束时可移动耦合臂的自动撤回。这确保安全操作,这是因为在驾驶员的动作和臂的完全撤回之间没有等待时间。该等待时间不是自然的,并且是可能变化的。驾驶员因此等待以臂的行程结束为条件的灯信号。

现在将参照图4和前述附图,来描述根据本发明的辅助方法的各个步骤,同时描述站的和车辆的不同单元和部件之间的功能关系。下表总结了遇到的不同情况、信号指示灯的关联代码及车辆驾驶员的理解。

用于命令信号指示灯的通用规则如下:

-所有的充电站告警都显示为闪烁的橙色,

-在没有车辆的情况下取消闪烁的橙色,

-在即使在驾驶员用遥控器取消之后,但充电站的告警仍然存在的情况下,闪烁的橙色被激活,

-灯为红色直到臂已完全缩回。

站信号指示灯代码

在阶段1中,车辆V正在接近站S。驾驶员在横向上定位车辆以获得相对于站S的合适的横向位置Yo。信号指示系统16关闭,向驾驶员指示他仍然能够在道路17上行驶。

在阶段2中,驾驶员通过使用后视镜得到视觉标记辅助,使车辆V接近其最佳纵向位置Xo。当反射镜24与光电管14相对(阶段3)时,后者发送固定X检测的信号CX,该信号由站S的控制和处理单元处理,从而因此改变信号指示系统16上显示的信号指示,其变为闪烁的绿色。驾驶员因此被告知已经正确地到达合适的位置,并且他能够停止他的车辆。

驾驶员然后能够致动(阶段4)他的遥控器21的充电命令按钮。红外充电命令信号SC然后由红外接收器单元18接收并且由控制和处理单元12处理,控制和处理单元12向致动装置100返回充电命令信号CC。这具有启动可移动耦合臂11的横向展开的效果,臂11将接合在车辆V的耦合装置20的连接锥28中。从该展开阶段5的开始和臂的移动起,信号指示系统变为红色,并且将在随后的整个充电阶段期间保持红色,且直到臂完全撤回为止。

当可移动耦合臂11的端部110正确地接合在接收锥28中时,进行电连接,并且进行从站S到车辆的能量储存装置200的电能传递(阶段6)。在该阶段的整个持续时间中,信号指示系统16保持红色。

当达到能量储存装置200的目标充电水平(阶段7)时,充电结束检测单元25发送充电结束信号DC,该充电结束信号在本地传输到车辆V内的控制和处理单元22。该信号也通过无线通信通道13、23传输到充电站S。信号指示保持红色,从而向驾驶员指示在该阶段还不允许任何驾驶。充电结束信息显示在车辆V的人机界面26上,并且在站处通过控制和处理单元12进行处理,导致电源的停用。

在充电过程的综合管理模式中,达到设定的时间限制导致在充电结束时自动断开,同时可移动耦合臂分开。

在驾驶员干预模式中,当被通知充电过程结束时,驾驶员则能够致动(阶段8)他的遥控器21上的“请求行驶”按钮,所述遥控器然后发送请求行驶红外信号SR,该信号由充电站S经由红外接收器单元18接收,然后由控制和处理单元12处理,以向致动装置100传输断开命令CD信号。

然后,后者启动耦合臂11的脱离,臂11离开耦合锥28(阶段9)。在该阶段9和上一阶段期间,信号指示保持红色,这是因为可移动耦合臂仍然展开并且过早行驶将有损害车辆的风险。

在车辆处设置有断开后的时间延迟:在该时间期间阻止行驶,以确保驾驶员不闯灯。

当可移动耦合臂11到达致动装置100中的行程结束(阶段10)时,由行程结束检测器15发送行程结束FC信号,该信号由控制和处理单元12接收和处理,然后控制和处理单元12发送绿色信号指示,从而向驾驶员指示他能够使车辆V再次行驶。

除了涉及驾驶员通过使用遥控器的手动干预的方案之外,能够基于其它命令接口或甚至方法的自动化来设想根据本发明的辅助方法的其它实施例。

因此,遥控器21的使用能够由驾驶员在仪表板上或人机界面上的动作代替。例如,该动作能够利用触摸屏的或非接触姿势识别类型的屏幕。

此外,能够设置当耦合臂被检测到靠近安装在车辆的车顶上的接收锥时机械和/或电气锁定系统来加强定位方法的安全性。

还能够设想其它变型实施例,诸如实施灯代码的简化的实施例,以便于驾驶员的理解。

当然,本发明不限于刚刚描述的内容,并且能够设想除了刚刚描述的那些之外的许多其它实施例。因此,本发明不限于车辆或充电站的特定配置和几何形状。车辆能够特别地结合不同的能量源或不同的牵引类型。充电站还能够提供除充电功能之外的附加服务。

再多了解一些
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