CN104670037B - 具有储能装置的机动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有储能装置(12)的机动车辆(15)，储能装置(12)通过使用车辆安装的感应耦合构件(25)与固定的感应充电点的感应耦合补给能量。三维定位机构(20)用于定位感应耦合构件(25)，使得感应耦合构件(25)对准于固定充电点且靠近固定充电点定位，从而保证感应耦合构件(25)和固定充电点之间的高耦合效率。使用三维定位机构(20)所具有的优势在于感应耦合构件(25)在无需准确定位机动车辆(15)的情况下被准确地定位。

Description

具有储能装置的机动车辆

技术领域

本发明涉及机动车辆，尤其涉及具有储能装置的机动车辆，在该机动车辆中，通过与固定感应充电点感应耦合实施储能装置的补给。固定充电点为连接至电源以用于与安装在机动车辆上的次级线圈感应耦合的线圈或多个线圈的所在点。

背景技术

例如，从公开号为2007/0131505的美国专利可知，为机动车辆提供了一种辅助将位于车辆上的感应耦合构件定位在靠近固定感应充电点的位置以在两者之间提供有效的感应耦合的机构。

公开号为2007/0131505的美国专利公开的机构所具有的问题是，为了有效地实现感应耦合，机动车辆驾驶员必须非常准确地定位机动车辆。这种定位很难实现的一部分原因是，为了发生有效的感应耦合，感应耦合构件必须靠近固定充电点定位并且还必须非常准确地与固定充电点对准，另一部分原因是，由于固定充电点位于地面上，所以其对机动车辆的驾驶员来说不可见。因此，根据所需的准确度定位车辆对于非常有经验的驾驶员来说也很难实现。固定充电点和感应耦合构件之间的任何不对准必然导致感应耦合效率的损失，这会导致被传递能量的成本过高、将能量水平补给至所需水平的充电时间很长或充电循环失败。

发明内容

一个目的是提供一种机动车辆，在该机动车辆中，无需准确定位机动车辆就能够实现固定充电点和车辆上安装的感应耦合构件之间的有效感应耦合。

根据本发明的第一方面，提供了一种机动车辆，该机动车辆具有车身结构、储能装置和感应充电系统，该感应充电系统通过与位于固定地面上的感应充电点的感应耦合的方式将储能装置连接至电源来选择性地补给储能装置，其中，感应充电系统包括感应耦合构件和三维定位机构，该三维定位机构被布置成支撑感应耦合构件且可操作地定位感应耦合构件使得感应耦合构件与固定充电点对准且靠近固定充电点，以便有利于通过感应耦合构件补给储能装置。

定位机构可位于机动车辆的下方，位于机动车辆的地板和机动车辆所处的表面之间。

定位机构可操作地定位感应耦合构件，使得在机动车辆的使用者要求补给时感应耦合构件对准于固定充电点并且靠近固定充电点定位。

定位机构被自动控制，以将感应耦合构件定位成对准于固定充电点且靠近于固定充电点。

靠近固定充电点定位感应耦合构件，使得感应耦合构件和固定充电点之间无气隙。

定位机构可包括在机动车辆的纵向上可移动的第一支架、安装在第一支架上用于在机动车辆的横向上移动的第二支架、以及附接至第二支架以改变感应耦合构件的垂直位置的升降机构。

改变感应耦合构件的垂直位置的机构可包括至少一个臂，该至少一个臂的一端枢转连接至第二支架且相反端连接至感应耦合构件。

该机构可包括一对臂，该一对臂中的每一个臂部在相应的一端枢转连接至第二支架且相应的相反端连接至感应耦合构件，以便与第二支架和感应耦合构件组合形成四连杆。

可选地，改变感应耦合构件的垂直位置的机构可包括由第二支架旋转支撑的可旋转的旋转台以及其一端连接至可旋转的旋转台且其相反端连接至感应耦合构件的可延伸臂。

作为另一种选择，定位机构可包括可旋转的旋转台和至少一个可延伸臂，该至少一个可延伸臂的一端连接至可旋转的旋转台且相反端连接至感应耦合构件。

车辆还可包括位于车辆的底面上的已知位置处的至少三个感应传感器和电子控制器，该电子控制器被布置成接收来自感应传感器的输出和使用传感器的输出确定固定充电点相对于感应耦合构件的当前位置的位置。

电子控制器还可操作地将一个或多个控制输出提供给形成为三维定位机构的一部分的致动器，用以控制感应耦合构件的位置。

当请求将感应耦合构件移向固定地面上安装的感应充电点时，电子控制器可操作。

可选地，车辆还可包括定位在车辆的底面上的至少三个摄像机、显示来自摄像机的输出的显示屏以及向电子控制器提供控制输入的人机界面，电子控制器被布置成响应于来自人机界面的输入而控制感应耦合构件的位置。

在上述情况下，电子控制器可操作地向形成为三维定位机构的一部分的致动器提供控制输出，以控制感应耦合构件的位置。

感应耦合构件可包括多个感应传感器线圈，该感应传感器线圈用于定位感应耦合构件，使得感应耦合构件对准于固定地面上安装的感应充电点且靠近该感应充电点定位。

根据本发明的第二方面，提供了一种通过与位于固定地面上的感应充电点的感应耦合来补给机动车辆的储能装置中能量的方法，其中，该方法包括：操作机动车辆使得将机动车辆定位在固定充电点的大致位置；使用传感器系统定位固定充电点相对于机动车辆上的预定位置的位置；使用三维定位机构将由定位机构支撑的感应耦合构件移动向感应耦合构件对准于固定充电点且靠近固定充电点定位的位置；以及使用感应耦合将储能装置连接至固定充电点从而补给储能装置的能量水平。

固定充电点的大致位置可以是具有固定充电点的充电站，其中，固定充电点位于充电站内的地面上。

附图说明

现将参照附图通过实例来描述本发明，其中：

图1a是机动车辆的示意平面图，其示出了固定充电点和车辆安装的感应耦合构件之间的完美对准；

图1b是机动车辆的示意平面图，其示出了车辆的定位过于靠前，使得固定充电点和车辆安装的感应耦合构件之间的完美对准不存在；

图1c是机动车辆的示意平面图，其示出了车辆的定位过于靠右，使得固定充电点和车辆安装的感应耦合构件之间的完美对准不存在；

图1d是机动车辆的示意平面图，其示出了车辆的定位过于靠左和靠后，使得固定充电点和车辆安装的感应耦合构件之间的完美对准不存在；

图1e是机动车辆的示意平面图，其示出了成角度地定位车辆使其位置过于靠右且过于靠前，使得固定充电点和车辆安装的感应耦合构件之间的完美对准不存在；

图2是是机动车辆的示意平面图，其示出了用于将感应耦合构件对准于固定充电点的装置的第一实施例；

图3是机动车辆的示意底面图，其示出了用于将感应耦合构件对准于固定充电点的装置的第二实施例；

图4是与图2和图3相似的视图，其示出了用于靠近且对准于固定充电点定位感应耦合构件的三维定位机构的第一实施例；

图5是图4中的箭头“V”的方向上的图4所示定位系统的一部分的侧视图，其示出了在最终对准和定位之前的固定充电点和感应耦合构件之间的关系；

图6是部分截面端视图，其示出了用于将第一可移动支架可移动地连接至机动车辆的底面的滚子和引导件；

图7是用于将第一可移动支架的一端可移动地连接至机动车辆底面上的引导件的滚子和挂钩的端视图；

图8是用于升高和降低感应耦合构件的致动器的一部分的示图；

图9是三维定位机构的第二实施例的仰视图；

图10是图9示出的定位机构的侧视图；

图11a是图9和图10所示的定位机构的示意侧视图，其示出了将定位机构定位在“收起”位置的感应耦合构件；

图11b是图9和图10所示的定位机构的示意侧视图，其示出了将定位机构定位在“使用”位置的感应耦合构件；以及

图11c是机动车辆的一部分的示意底面图，其示出了图9至图11b所示的定位机构的操作区。

具体实施方式

参照图1a至图1e，示出了以路沿1为边界的道路和定位成使得沿着路沿1在纵向方向上延伸的充电站2。充电站2具有位于中心位置的固定充电点3，其在图1a至图1e中示出为大矩形，但是在实际中可以为较小的尺寸。应该意识到，充电站2的定向可不同于所示定向，并且本发明不限于与所示定向的充电站2一起使用。

具有安装在中心位置的感应耦合构件6(在图1a至图1e中示出为黑点)的机动车辆5示出为位于不同位置上以说明正确定位感应耦合构件5的难度。

感应耦合可发生在矩形3的边界内，但是只有当感应耦合构件6完美地与图1a中所示的矩形的中心对准时才会发生有效的感应耦合。

在图1b中，机动车辆5在充电站2内的位置太靠前，使得不会获得固定充电点3和车辆安装的感应构件6之间的完美对准，在图1c中，机动车辆5在充电站2内的位置太靠右，使得不会获得固定充电点3和车辆安装的感应耦合构件6之间的完美对准，在图1d中，机动车辆5在充电站2内的位置太靠左和太靠后，使得不会获得固定充电点3和车辆安装的感应耦合构件6之间的完美对准，以及在图1e中，机动车辆5在充电站2中成角度定位，使得其位置太靠右和太靠前并且不会获得固定充电点3和车辆安装的感应耦合构件6之间的完美对准。

现参照图2，示出了具有由箭头“F”表示的前端的机动车辆15。

机动车辆15具有四个车轮且包括动力源和动力传动系统(未示出)以沿着道路驱动机动车辆15。

机动车辆15包括位于机动车辆15的底面上的三维定位机构20，用以相对于机动车辆15的地板17在三个方向上移动感应耦合构件25。这三个方向为在机动车辆15的纵向上的前后方向以及在机动车辆15的横向上的左右方向以及在机动车辆15的从其底面到其所处的地面的垂直方向上的上下方向。

定位机构20包括在如由图2中双箭头“L”指示的机动车辆15的纵向上可移动的第一支架22、用于在由图2中双箭头“T”指示的机动车辆15的横向上移动的安装在第一支架22上的第二支架23、以及附接至第二支架23以改变感应耦合构件25的垂直位置的升降机构。改变垂直位置的升降机构可以为杠杆臂机构或可以为可展开的顶杆(ram)。应意识到，升降机构不需要在纯垂直方向上移动感应耦合构件25，其仅须将感应耦合构件25从邻近地板17的底面表面的收起位置移动至定位在地面上的固定充电点或非常靠近地面上的固定充电点的使用位置。也就是说，改变感应耦合构件25的垂直位置。

一对纵向延伸的引导件21R、21L附接至地板17的底面以可移动地支撑第一支架22。

第二支架23可移动地支撑在第一支架22上，第一支架22以横跨在两个引导件21R和21L之间的横梁的形式存在。

提供致动器(未示出)以沿着引导件21R和21L相对于地板17移动第一支架22、沿着第一支架22移动第二支架23、以及相对于第二支架23上下移动感应耦合构件25。感应耦合构件25能够设置在机动车辆15的如图2中点划线所示的操作区“Z”内的底面上。

用于第一和第二支架22和23的致动器或用于升降机构的致动器(或多个致动器)均由电子控制器10响应于从操作地连接至电子控制器10的多个间隔设置的感应传感器16接收的信号而控制。在该实例中，四个感应传感器示出为朝向机动车辆15的四个角定位，但是在其他实例中，四个感应传感器可以如传感器16’所示更靠近中心位置设置或可存在两组传感器16和16’。在其他实例中，可以仅使用三个感应传感器或可以使用四个以上的传感器。

在所有情况下，每个传感器都包括用于感应其位置处的感应耦合的大小的线圈。电子控制器10使用来自感应传感器16和16’的信号来确定固定充电点相对于已知点的当前位置。在该情况下，已知点是感应耦合构件25的当前位置。

始终知道感应耦合构件25的当前位置，这是因为定位机构20还可包括位置反馈系统(未示出)，该位置反馈系统使用与第一和第二支架22和23和提升高度机构相关的多个传感器来提供表示感应耦合构件25的当前位置的输出。

感应耦合构件25通过充电控制器11连接至储能装置12。

储能装置12的形式可以是以一个或多个电池或其他能够存储电能的装置或者可以是电能/机械能复合存储装置，诸如高速电机/飞轮，例如，威廉混合动力公司(WilliamsHybrid Power Ltd.)制造的高速电机/飞轮。

在后者情况下，将电能提供给电机以提高飞轮的速度，从而补给存储在飞轮中的动能。在之后的时间里，通过使用飞轮连接至机动车辆15的动力传动系统的一部分或通过使用飞轮驱动电机作为发电机然后将来自发电机的电能供应至机动车辆上的一个或多个电路，诸如牵引电机，可以提取出存储的动能。

机动车辆15的用于补给存储在储能装置12中的能量的操作如下。

首先，机动车辆15的驾驶员找到充电站的位置，诸如图1a至图1e中所示的充电站。然后，驾驶员将机动车辆15停放在充电站，或者，如果在机动车辆15上可用的话，使用停车辅助系统将机动车辆15停放在充电站中。然后，驾驶员通过操作人机界面启动对储能装置12的补给，其中，人机界面可以是开关或触摸屏装置或为实现该目的而设置的任意其他HMI装置。

一旦启动补给，电子控制器10就响应从感应传感器16和16’接收的信号使用三角测量技术和感应耦合构件25的当前位置可操作地控制三维定位机构20的位置。例如，如果四个传感器16的输出表明固定充电点位于机动车辆15的中央纵向轴线上且距离当前也位于机动车辆15的中央纵向轴线上的感应耦合构件25的当前位置向前0.5m，那么第一支架22由与其相关的一个致动器或多个致动器向前移动0.5m的距离，然后感应耦合构件25下降以与固定充电点对准。优选地，感应耦合构件25无气隙地定位在固定充电点上。对位于定位机构20的操作区Z内的任意其他固定充电点位置进行相似的过程。

如果感应传感器16或16’确定固定充电点位于定位机构20的操作区Z外部，那么，电子控制器10可操作地向机动车辆15的驾驶员提供警告：由于车辆不对准不可以进行储能装置的补给。这一警告可以通过点亮报警灯或通过显示器上的字母数字信息实现。在后一种情况下，还可给出关于所需动作的指导，诸如例如“向前”、“向后”、“向左”和“向右”。

在该实施例中，感应耦合构件25与固定充电点的对准在多数情况下是完全自动的，除非车辆15定位很差使得固定充电点落在定位机构的操作区Z的外部。

当确定感应耦合构件25相对于固定充电点正确对准且定位时，充电控制器11将感应耦合构件25连接至储能装置12，使得可以补给储能装置12的能量水平。

在补给期间充电控制器11可操作地监控储能装置12的能量水平并且当其达到预定的水平时，将终止从固定充电点到储能装置12的电能流动。然后，感应耦合构件25通过电子控制器10返回其收起位置。

应意识到，如果储能装置是一个或多个电池，那么“补给”将包括对电池或多个电池的充电。

在正常使用机动车辆15期间，充电控制器11还可操作地监控储能装置12中的能量水平并且警告驾驶员存储在储能装置12中的能量水平是否降至预定水平以下。充电控制器还可以或额外地以类似于传统汽油机动车辆中的燃油量表的方式提供存储在储能装置12中的能量的水平的连续输出。

感应传感器16和16’可由位于感应耦合构件25上并连接至电子控制器10的多个传感器线圈进行补充。公开号2013/0033224的美国专利公开了这种布置并且一旦感应耦合构件25已经靠近固定充电点定位，则可使用诸如这种布置的传感器布置通过使用位于感应耦合构件25上的传感器线圈的输出来辅助微调感应耦合构件25的位置，从而对准感应耦合构件25和固定充电点。

参照图3，示出了具有由箭头“F”表示的前端的机动车辆15的第二实施例。

机动车辆55具有四个车轮且包括动力源和动力传动系统(未示出)以沿着道路驱动机动车辆55。

机动车辆55包括位于机动车辆55的底面上的三维定位机构70以相对于机动车辆55的地板57在三个方向上移动感应耦合构件75。定位机构70正常地紧固至机动车辆55的地板57，但是可选地机动车辆结构的一部分可用于将定位机构70支撑在机动车辆55下面。

定位机构70包括在图3中双箭头“L”所示的机动车辆55的纵向上可移动的第一支架72、安装在第一支架72上以在图3中的双箭头“T”所示的机动车辆55的横向上移动的第二支架73、以及附接至第二支架73以改变感应耦合构件75的垂直位置的升降机构。升降机构可以为杠杆臂机构或可以为可延伸的顶杆。应意识到，升降机构可操作地将感应耦合构件75的垂直位置从其邻近地板57的底面表面的收起位置改变至其定位在地面上的固定充电点或非常靠近地面上的固定充电点的使用位置。

一对纵向延伸的轨道或引导件71R和71L附接至地板57的底面以可移动地支撑第一支架72。

第二支架73可移动地支撑在第一支架72上，其中，第一支架72的形式为横跨在两个引导件71R和71L之间的横梁。

提供了致动器(未示出)以沿着引导件71R、71L相对于地板57移动第一支架72、沿着第一支架72移动第二支架73以及相对于第二支架73上下移动感应耦合构件75。感应耦合构件75可定位在机动车辆55的如图3中点划线所示的操作区“Z”内的底面上。

用于第一和第二支架72和73的致动器和用于升降机构的致动器被电子控制器60响应于从人机界面接收的控制输入来控制，其中，在这种情况下，人机界面的形式为控制杆58。

多个间隔设置的广角摄像机56邻近定位机构70的操作区Z但在该区外部定位。在其他实施例中，可仅使用三个摄像机或可以使用四个以上的摄像机。每个摄像机56包括光源，诸如例如发光二极管阵列，以照亮相应摄像机56前方的区域。

来自摄像机56的信号用于确定固定充电点相对于感应耦合构件75的位置。可以通过摄像机56产生的图像来估计感应耦合构件75的位置。

来自四个摄像机56的信号在显示装置59上显示为单独图像或复合图像。显示装置59可以是与用于显示来自倒档或倒车摄像机的图像相同的装置或者可以是定制显示器。

机动车辆55的驾驶员能够使用控制杆58将感应耦合构件75从其当前位置移动至固定充电点的位置并且在显示屏59上可提供指导以辅助操纵感应耦合构件75。

当感应耦合构件75定位在固定充电点上方时，驾驶员操纵按钮或其他控件将感应耦合构件75降低至固定充电点上。

作为对该实施例的改进，摄像机56可以由位于感应耦合构件75上并连接至电子控制器60的多个传感器线圈补充。公开号为2013/0033224的美国专利公开了这种布置。一旦已经靠近固定充电点定位感应耦合构件75，可使用这种传感器布置以使用摄像机56辅助微调感应耦合构件75的位置。基于来自感应耦合构件75上的传感器线圈的相应信号水平，通过在显示器59上提供具体的指导可实现上述动作。例如，可显示箭头或文本来指示感应耦合构件75需要被移动的方向。

应意识到，摄像机56可以由位于替代图3所示位置的可选位置处的一个或多个摄像机补充或代替。例如但不限于，一个或多个摄像机可安装在感应耦合构件75和/或第二支架73上。

感应耦合构件75通过充电控制器61连接至储能装置62。

储能装置62的形式可以是一个或多个电池或能够存储电能的其他装置或者可以是电能/机械能复合存储装置，诸如上述提及的高速电机/飞轮。

机动车辆55的用于补给存储在储能装置62中的能量的操作如下。

首先，机动车辆55的驾驶员确定充电站的位置，诸如图1a至图1e中所示的充电站。然后，驾驶员将机动车辆55停放在充电站，或者，如果在机动车辆55上可用，使用停车辅助系统将机动车辆停放在充电站内。然后，驾驶员通过操作人机界面启动储能装置62的补给，其中，人机界面可以是开关或触摸屏装置或为实现该目的而设置的可包括显示器59的任意其他HMI装置。

然后，电子控制器60响应从控制杆58接收的控制输入或信号可操作地控制三维定位机构70的位置。

如果摄像机56确定固定充电点位于定位机构70的操作区Z的外部，那么由于车辆不对准不可能进行储能装置62的补给。也就是说，如果固定充电点对任意摄像机56都不可见，那么不会发生补给。

在该实施例中，除非车辆55定位很差使得固定充电点落在定位机构的操作区Z的外部，否则感应耦合构件75与固定充电点的对准在多数情况下可由驾驶员直接控制。

当确定感应耦合构件75相对于固定充电点准确地对准和定位时，充电控制器61将感应耦合构件75连接至储能装置62，使得能够补给储能装置62的能量水平。

在补给期间，充电控制器61可操作地监控储能装置62的能量水平，并且当储能装置62的能量水平达到预定的水平时，充电控制器61终止从固定充电点到储能装置62的电能流动。然后，感应耦合构件75通过电子控制器60自动地或通过机动车辆55的驾驶员手动地返回其收起位置。

在正常使用机动车辆55期间，充电控制器61还可操作地监控储能装置62中的能量水平并且在储能装置62中的能量水平降至预定水平以下时警告驾驶员。

充电控制器61还可以以类似于传统汽油或柴油机动车辆中的燃油量表的方式提供存储在储能装置62中的能量水平的连续输出。

作为上述实施例的可选实施例，具有多个传感器线圈(诸如公开号为2013/0033224的美国专利示出的传感器线圈)的感应耦合构件可用于定位固定充电点。通过使用三维定位系统以预定的搜索方式移动感应耦合构件以及监控传感器线圈的输出可实现上述动作。在该搜索阶段可使用感应耦合构件上的传感器线圈的输出来定位固定充电点的大致位置。然后，使用定位机构响应传感器线圈产生的信号强度的变化缓慢移动感应耦合构件直到实现与固定充电点的准确对准，从而精确地定位感应耦合构件。

参照图4至图8，示出了用于图2和图3所示的机动车辆的三维定位机构的一个实施例。

三维定位机构120相对于其附接的机动车辆的地板107在三个方向上移动感应耦合构件105。

定位机构120包括在机动车辆的纵向上可移动的第一支架102、安装在第一支架102上用以在机动车辆的横向上移动的第二支架103、以及枢转附接至第二支架103以改变感应耦合构件105的垂直位置的杠杆机构108和109。

杠杆机构包括第一引导臂108和第二致动器臂109并且与第二支架103和感应耦合构件105的支撑部105m组合形成四连杆机构，该机构保持感应耦合构件105在不考虑其垂直位置情况下基本水平。

一对纵向延伸的C型引导件101R和101L附接至地板107的底面，以可移动地支撑第一支架102。

第二支架103通过插设在第二和第三支架102和103之间的多个线性滚子轴承可移动地支撑在第一支架102上。

第一支架102的形式为横跨在两个引导件101R和101L之间的管状横梁。在第一支架102的每个端部附接有吊板127，以旋转地支撑一对间隔设置的滚子或引导轮128。如图6最佳所见，每对引导轮128与引导件101R和101L中的相应一个接合。

提供了致动器以沿着引导件101R和101L相对于地板107移动第一支架102、沿着第一支架102移动第二支架103、以及相对于机动车辆所在的地面“G”(图5)上下移动感应耦合构件105。

用于第一支架102的致动器包括驱动双滑轮115的电机，双滑轮115驱动第一和第二线缆驱动器121和122。

第一线缆驱动器121具有线缆，该线缆的两端靠近第一支架102的右侧端附接至第一支架102并且围绕位于右侧引导件101R的前端和后端附近的相应滑轮引导件进行拖拉。

第二线缆驱动器122具有线缆，该线缆的两端靠近第一支架102的左侧端附接至第一支架102并且围绕位于左侧引导件101L的前端和后端附近的相应滑轮引导件进行拖拉。

如果电机在图4中的箭头“r”所示的方向上旋转双滑轮115，则第一支架102在图4上的箭头“X”的方向上移动。双滑轮115在相反方向上旋转将导致第一支架在反方向上向机动车辆的前方移动。

用于第二支架103的致动器装置包括通过蜗杆驱动器(未示出)驱动双滑轮118的电机116。两个线缆119a和119b在相对方向上卷绕双滑轮118。第一个线缆119a的一端靠近第一支架102的右端通过固定点102a紧固至第一支架102并且其相反端紧固至双滑轮118。第二个线缆119b的一端靠近第一支架102的左端通过固定点102b紧固至第一支架102并且其相反端紧固至双滑轮118。

如果双滑轮118在图4中箭头“R”所示的方向上旋转，那么，第二支架103将在图4中箭头“M”的方向上移动，反之亦然。

用于杠杆臂机构的致动器包括通过涡轮驱动器129驱动固定至致动器臂109的轴109s的电机110。

当电机110在升高方向上旋转时，轴109s在如图8所示的顺时针方向上旋转，从而升高致动器臂109和感应耦合构件105。当轴109s通过电机110在逆时针方向上旋转时，降低感应耦合构件105。

在图5中，感应耦合构件105示出处在升高或收起位置并且位于固定充电点130的上方，其中，固定充电点130位于机动车辆所处的地面“G”上。当电机110在降低方向上旋转时，感应耦合构件105将降低以落在固定充电点130上。

用于控制和定位感应耦合构件105的装置如上所述并且包括控制三个致动器的操作的电子控制器。应意识到，传感器用于致动器上以提供反馈，通过该反馈能够确定感应耦合构件105在三维空间上的实际位置。

尽管所示的定位机构120对第一和第二支架102和103利用了线缆驱动系统，但是应意识到，可以使用其他驱动装置。例如但不限于，可以使用线性电机沿着引导件101R、101L移动第一支架102并且能够使用另一个线性电机沿着第一支架102移动第二支架103。

作为另一种选择，可使用电机给位于第一支架102和引导件101R、101L之间以及第二支架103和第一支架102之间的齿条和小齿轮驱动器提供动力。在这种实施例中，齿状轨道附接至引导件101R、101L中的每一个以与由安装在第一支架102上的电机驱动的相应的齿轮啮合。同样地，齿状轨道紧固至第一支架102以与由安装在第二支架103上的电机所驱动的齿轮啮合。

参照图9至图11c，示出了三维定位机构220的可选实施例，该三维定位机构220可用作图2和图3所示的定位机构的替代物。

定位机构220包括可旋转地安装在基础构件223上的旋转台构件221，基础构件223用于将定位机构紧固至定位机构220所配合的机动车辆的地板257的底面。图10示出了与其操作位置上下颠倒的定位机构220，在图11a和图11b中示出了其正确的定向。

可延伸臂222的一端通过枢转连接226和致动器顶杆224附接至旋转台221。当顶杆224延伸时，可延伸臂222相对于旋转台221绕枢转连接226在图10中箭头“r”所示的方向上旋转，从而将感应耦合构件225移动向机动车辆所处的地面“G”。当收缩顶杆224时，可延伸臂222绕枢转连接226在与图10中箭头“r”所示的方向相反的方向上旋转，从而移动感应耦合构件225远离地面“G”。

感应耦合构件225连接至外臂222b的外端，外臂222b通过管状内臂222a滑动地支撑在内端。内臂222a和外臂222b组合形成可延伸臂222。在本实施例中，可延伸臂222的形式为双作用式液压顶杆。活塞(未示出)附接至外臂222b的内端。通过将压力施加给活塞的内侧，外臂222b从内臂222a中推出，以增加可延伸臂222的长度，反之亦然。因此，通过调整活塞两端存在的压差，外臂222b可如图10中双向箭头“E”所示进行延伸或收缩。应意识到，可延伸臂可包括两个以上的臂并且可使用其他装置来延伸和收缩臂。

旋转台221可绕基本垂直的轴线如箭头9中双向箭头“R”所示旋转。通过与基础构件223一起封装的旋转致动器实施旋转台221相对于基础构件223的旋转，旋转致动器的形式为电机(未示出)，该电机具有紧固至该电机的输出轴的直齿轮，以驱动紧固至旋转台221的环形齿轮(未示出)。应意识到，基础构件223包括将旋转台221旋转地支撑在基础构件223上的轴承装置(未示出)。

图11c示意性地示出了用于定位机构的操作区“Z”。应意识到，在这种情况下操作区“Z”包括对应于可延伸臂222的收缩和延伸位置的两个弧，其通过邻近且平行于地板257的外边缘设置的直线连接在一起。然而，应意识到，可将旋转台221布置成旋转360度，使得然后操作区可包括环形区域。

通过参照图11a和图11b更好地理解定位机构220的操作。

在图11a中，定位机构220示出具有处于收起或升高位置的感应耦合构件225。

在这种状态下，矩形臂222完全收缩并且感应耦合构件225定位在机动车辆的地板257中形成的低陷或凹陷257a内。基础构件223紧固至被提高的地板257的下方，以降低旋转台221突出到地板257的主要部分的水平面以下的量。地板的提高部分在乘用车辆的情况下可以是机动车辆的行李舱的地板，并且地板中的台阶可位于在将机动车辆的客厢(未示出)与行李空间(未示出)分隔开的后隔板(未示出)的区域内。

固定充电点280示出为凹陷在机动车辆所处的地面“G”中。应意识到，固定充电点280可以可选地布置成紧固在地面“G”的顶部，在这种情况下，其将从地面“G”向上突出，而不是如图11a和图11b所示的与地面“G”基本齐平。

在图11b中，感应耦合构件225示出处在使用位置，在该位置，其对准于固定充电点280且定位在固定充电点280上，使得在两者之间不存在明显的气隙。如图所示，固定充电点280位于定位机构220的最大延伸范围处。也就是说，固定充电点位于定位机构220的操作区“Z”的前边界处。在该位置，可延伸臂222完全延伸并且顶杆224延伸从而靠近地面“G”定位感应耦合构件225以与固定充电点280对准。优选地，在感应耦合构件225和固定充电点280的上表面之间不存在气隙。

应意识到，感应耦合构件225可位于定位机构的操作区“Z”内的任何使用位置，因此为了将感应耦合构件225定位在“使用”位置可不必完全延伸可延伸臂222。

如上参照图2和图3所述，具有传感器和至少一个电子控制器的控制系统用于控制定位机构220。

应意识到，本文描述的装置可用于需要通过与位于固定地面上的充电点的感应耦合补给储能装置中的能量的任何类型的道路车辆。

应意识到，三维定位机构可位于机动车辆上的任意合适位置。

尽管在所述实施例中操作区总是位于机动车辆的外围，但是应意识到，事实无需如此并且还意识到，定位机构可构造成有利于与机动车辆的外围以外的固定充电点的耦合。

还应意识到，本文公开的两个实施例可通过将图9至图11c所示的旋转台和可延伸臂结构安装在图2至图4所示的第二支架上而组合在一起，以代替感应耦合构件的支撑臂。如果需要利于使用定位机构实现与位于机动车辆的外围以外的充电点的耦合，那么这种结构尤其有优势。

本领域的技术人员应意识到，尽管参照一个或多个实施例通过实例已经描述了本发明，但是并不限于所公开的实施例，并且还应意识到，在不背离所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下可构造出可选实施例。

Claims (9)

1.一种机动车辆，所述机动车辆具有车身结构、储能装置和感应充电系统，所述感应充电系统通过与位于固定地面上的感应充电点的感应耦合的方式将所述储能装置连接至电源以选择性地补给所述储能装置，其中，所述感应充电系统包括感应耦合构件和三维定位机构，所述三维定位机构被布置成支撑所述感应耦合构件并且可操作地定位所述感应耦合构件使得所述感应耦合构件与固定充电点对准且靠近所述固定充电点定位，以便有利于通过所述感应耦合构件补给所述储能装置，

其中，所述定位机构包括可旋转的旋转台和至少一个可延伸臂，所述至少一个可延伸臂的一端枢转连接至所述可旋转的旋转台并且相反端连接至所述感应耦合构件。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆还包括位于所述车辆的底面上的已知位置处的至少三个感应传感器以及电子控制器，所述电子控制器被布置成接收来自所述感应传感器的输出和使用所述传感器的所述输出确定所述固定充电点相对于所述感应耦合构件的当前位置的位置。

3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述电子控制器还可操作地将一个或多个控制输出提供给形成为所述三维定位机构的一部分的致动器，用以控制所述感应耦合构件的位置。

4.根据权利要求3所述的车辆，其中，当请求将所述感应耦合构件移向固定地面上安装的所述感应充电点时，所述电子控制器可操作。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述车辆还包括定位在所述车辆的底面上的至少三个摄像机、显示来自所述摄像机的输出的显示屏以及向电子控制器提供控制输入的人机界面，其中，所述电子控制器被布置成响应于来自所述人机界面的输入而控制所述感应耦合构件的位置。

6.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述电子控制器可操作地向形成为所述三维定位机构的一部分的致动器提供控制输出以控制所述感应耦合构件的位置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆，其中，所述感应耦合构件包括多个感应传感器线圈，所述多个感应传感器线圈用于定位所述感应耦合构件，使得所述感应耦合构件对准于固定地面上安装的所述感应充电点且靠近所述感应充电点定位。

8.一种通过与位于固定地面上的感应充电点的感应耦合来补给机动车辆的储能装置中的能量的方法，其中，所述方法包括：操作所述机动车辆使得将所述机动车辆定位在固定充电点的大致位置；使用传感器系统定位所述固定充电点相对于所述机动车辆上的预定位置的位置；使用三维定位机构将由所述定位机构支撑的感应耦合构件移向所述感应耦合构件对准于所述固定充电点且靠近所述固定充电点定位的位置；以及使用感应耦合将所述储能装置连接至所述固定充电点从而补给所述储能装置的能量水平，其中，所述定位机构包括可旋转的旋转台和至少一个可延伸臂，所述至少一个可延伸臂的一端枢转连接至所述可旋转的旋转台并且相反端连接至所述感应耦合构件。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，固定充电点的大致位置是具有固定充电点的充电站，所述固定充电点位于所述充电站内的地面上。