CN105774582A - 一种基于剩余电量检测的自动充电式电动车的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于剩余电量检测的自动充电式电动车，包括凌阳SPCE061A芯片、电量检测设备和行驶控制仪，电量检测设备用于检测电动车的蓄电池的实时剩余电量，行驶控制仪用于控制电动车的行驶方向和行驶速度，凌阳SPCE061A芯片与电量检测设备和行驶控制仪分别连接，用于基于实时剩余电量控制行驶控制仪以驱动电动车前往附近充电桩。通过本发明，能够实现在电动车剩余电量不足的情况下，自动驱动电动车前往充电桩，避免电动车陷入电力耗尽的困境。

Description

一种基于剩余电量检测的自动充电式电动车的使用方法

技术领域

本发明涉及电动车领域，尤其涉及一种基于剩余电量检测的自动充电式电动车的使用方法。

背景技术

电动车，即电力驱动车辆，又名电驱车。电动车分为交流电动车和直流电动车。通常说的电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动，以控制电流大小改变速度的车辆。

电动车辆在国民经济中所占份额不是很高。但是他符合一些国家定的节能环保趋势，大大方便了短途交通，最主要是通过对能源和环境的节省和保护在国民经济中起着重要的作用。

消费者消费偏好的改变也将会影响电动车辆企业市场竞争格局的变化。消费者消费偏好的改变随着个人收入水平的变化而变化。随着经济的好转，居民消费水平的提高，节能意识增强，对电动车辆的质量要求也随之提高。未来电动车辆行业潜力空间巨大。

现有技术中的电动车仍主要停留在人工操作方面，人工驾驶、人工导航乃至人工充电，这与汽车自动化的发展趋势不相适应。为此，也有一些研发机构设计出一些自动化程度较高的电动车，为现有技术中的电动车提供一些辅助控制功能，然而，由于发展历史较短，这些自动化电动车仍只是一些雏形，并没有大批量投入应用。

现有技术中的电动车对自动驾驶方面研发较多，但对自动导航和自动充电涉足较少，例如，现有的电动车导航系统只会向电动车提供附近各个充电站的具体位置和相关道路情况，但不会直接告诉电动车哪一个充电站给当前位置的电动车充电速度最快，同时，现有的电动车也无法实现充电站中最近充电桩识别、自动接近功能，更不用提及使用自动接近的最近充电桩对电动车进行充电了。

因此，需要一种新的电动车，能够在电子导航、自动充电方面为电动车提供足够支持，能够实现在没有人工干预的情况下，自动搜索到附近最合适的充电站，并自动驱动电动车前往搜索到的充电站进行自动充电，从而大幅度提高电动车的自动化水平。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于剩余电量检测的自动充电式电动车，首先，引入电量检测设备检测到电动车电量不足，其次，基于GPS定位设备的导航信息确定最近的充电站作为目标充电站，再次，基于目标充电站距离电动车的实际距离控制行驶控制仪以前往目标充电站，并在抵达目标充电站后基于充电桩识别设备和超声波检测设备识别最近的充电桩作为目标充电桩，最后，引入ZIGBEE通信设备和自动充电设备完成对电动车的全自动化充电。

根据本发明的一方面，提供了一种基于剩余电量检测的自动充电式电动车，所述电动车包括凌阳SPCE061A芯片、电量检测设备和行驶控制仪，电量检测设备用于检测电动车的蓄电池的实时剩余电量，行驶控制仪用于控制电动车的行驶方向和行驶速度，凌阳SPCE061A芯片与电量检测设备和行驶控制仪分别连接，用于基于实时剩余电量控制行驶控制仪以驱动电动车前往附近充电桩。

更具体地，在所述基于剩余电量检测的自动充电式电动车中，包括：速度电机控制器，设置在电动车的前端仪表盘内，用于接收驱动速度，并基于驱动速度确定速度电机控制信号；速度电机驱动器，设置在电动车的驱动车轮上方，与速度电机控制器和速度电机分别连接，用于接收速度电机控制信号，并基于速度电机控制信号确定速度电机驱动信号；速度电机，设置在电动车的驱动车轮上方，与速度电机驱动器和电动车的驱动车轮分别连接，用于接收速度电机驱动信号，并基于速度电机驱动信号确定自身的转速，以控制电动车的驱动车轮的行进速度；TF存储卡，设置在电动车的前端仪表盘内，用于预先存储第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预设距离阈值；电量检测设备，设置在电动车的蓄电池上，用于检测蓄电池的实时剩余电量；行驶控制仪，设置在电动车上，与电动车的方向电机控制器和速度电机控制器连接，用于接收位置控制信号，基于位置控制信号确定驱动方向和驱动速度，并将驱动方向和驱动速度分别发送给方向电机控制器和速度电机控制器；GPS定位设备，用于接收GPS定位卫星实时发送的、电动车的当前GPS位置；充电桩识别设备，用于对电动车前方景象进行拍摄以获得前方图像，并对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发出存在充电桩信号或不存在充电桩信号；超声波检测设备，设置在电动车前部，用于检测电动车前部距离充电桩的实时相差距离；ZIGBEE通信设备，设置在电动车上，用于与充电桩的ZIGBEE通信接口进行握手操作，握手成功则发出充电桩合格信号，握手失败则发出充电桩不合格信号；自动充电设备，设置在电动车上，包括定位器、位移驱动器、机械手和充电头，定位器、位移驱动器和充电头都设置在机械手上，定位器用于检测机械手与充电桩的充电插座之间的相对距离，位移驱动器与定位器连接，用于基于相对距离驱动机械手前往充电桩的充电插座，机械手用于在抵达充电桩的充电插座后将充电头插入充电桩的充电插座中；凌阳SPCE061A芯片，与TF存储卡、电量检测设备、行驶控制仪、GPS定位设备、充电桩识别设备、超声波检测设备、ZIGBEE通信设备和自动充电设备分别连接，当实时剩余电量小于等于第一预设电量阈值时，进入自动导航模式；凌阳SPCE061A芯片在自动导航模式中，启动GPS定位设备和充电桩识别设备，接收当前GPS位置，基于当前GPS位置和预存电子地图中最近充电桩的GPS位置确定位置控制信号，将位置控制信号发送给行驶控制仪以控制电动车前往预存电子地图中最近充电桩，当从充电桩识别设备处接收到存在充电桩信号时，启动超声波检测设备和ZIGBEE通信设备，在接收到充电桩合格信号且实时相差距离小于等于预设距离阈值时，启动自动充电设备以将充电头插入充电桩的充电插座中，凌阳SPCE061A芯片退出自动导航模式；其中，凌阳SPCE061A芯片在实时剩余电量大于等于第二预设电量阈值，控制自动充电设备的机械手以将充电头拔离充电桩的充电插座，第二预设电量阈值大于第一预设电量阈值。

更具体地，在所述基于剩余电量检测的自动充电式电动车中：替换地，采用凌阳SPCE061A芯片的内置存储子器件以替换TF存储卡。

更具体地，在所述基于剩余电量检测的自动充电式电动车中：凌阳SPCE061A芯片与TF存储卡被集成在同一块集成电路板上。

更具体地，在所述基于剩余电量检测的自动充电式电动车中：充电桩识别设备包括高清摄像头和目标检测器件。

更具体地，在所述基于剩余电量检测的自动充电式电动车中，还包括：方向电机控制器，与行驶控制仪连接，用于控制方向电机以改变电动车的行进方向。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于剩余电量检测的自动充电式电动车的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的基于剩余电量检测的自动充电式电动车的自动充电设备的结构方框图。

附图标记：1凌阳SPCE061A芯片；2电量检测设备；3行驶控制仪；4定位器；5位移驱动器；6机械手；7充电头

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于剩余电量检测的自动充电式电动车的实施方案进行详细说明。

1990至今，石油资源的日益减少、大气环境的污染严重，让人们重新关注的电动车。

1990年之前提倡使用电动车主要还是以民间为主。比如1969年建立的民间学术团体组织：世界电动车协会(WorldElectricVehicleAssociation)。世界电动车协会每一年半在世界不同国家和地区举办专业电动车学术会议和展览ElectricVehicleSymposiumandExposition(EVS)。1990年代开始各个主要的汽车生产厂家开始关注电动车的未来发展并且开始投入资金和技术在电动车领域。在1990年1月的洛杉矶汽车展上，通用汽车的总裁向全球推介Impact纯电动轿车。1992年福特汽车使用钙硫电池的Ecostar,1996年丰田汽车使用镍氢电池的RAV4LEV，1996年法国雷诺汽车的Clio,1997年丰田的Prius混合动力轿车下线，1997年日产汽车世界上第一辆使用锂离子电池的电动车PrairieJoyEV,1999年本田汽车发布、销售混合动力Insight。

当前，电动车虽然开始进入千家万户，但是仍过多依赖人工操作，自动化水平较低，尤其在电动车电量不足时，无法自动搜索到合适的充电桩以及合适的充电站并自动前往，也无法在充电现场实现全自动化式电子充电，这与电动车智能化的趋势不相符合。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于剩余电量检测的自动充电式电动车，在现有的电动车上增加一些高精度、有针对性的电子辅助设备，帮助电动车自动搜索充电站、自动识别最近的充电桩并自动驱动电动车前往最近的充电桩以实现自动充电，整个过程不需要任何人工操作，极大地提供了电动车的智能化水准。

图1为根据本发明实施方案示出的基于剩余电量检测的自动充电式电动车的结构方框图，所述电动车包括凌阳SPCE061A芯片、电量检测设备和行驶控制仪，电量检测设备用于检测电动车的蓄电池的实时剩余电量，行驶控制仪用于控制电动车的行驶方向和行驶速度，凌阳SPCE061A芯片与电量检测设备和行驶控制仪分别连接，用于基于实时剩余电量控制行驶控制仪以驱动电动车前往附近充电桩。

接着，继续对本发明的基于剩余电量检测的自动充电式电动车的具体结构进行进一步的说明。

所述电动车包括：速度电机控制器，设置在电动车的前端仪表盘内，用于接收驱动速度，并基于驱动速度确定速度电机控制信号。

所述电动车包括：速度电机驱动器，设置在电动车的驱动车轮上方，与速度电机控制器和速度电机分别连接，用于接收速度电机控制信号，并基于速度电机控制信号确定速度电机驱动信号。

所述电动车包括：速度电机，设置在电动车的驱动车轮上方，与速度电机驱动器和电动车的驱动车轮分别连接，用于接收速度电机驱动信号，并基于速度电机驱动信号确定自身的转速，以控制电动车的驱动车轮的行进速度。

所述电动车包括：TF存储卡，设置在电动车的前端仪表盘内，用于预先存储第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预设距离阈值；电量检测设备，设置在电动车的蓄电池上，用于检测蓄电池的实时剩余电量；行驶控制仪，设置在电动车上，与电动车的方向电机控制器和速度电机控制器连接，用于接收位置控制信号，基于位置控制信号确定驱动方向和驱动速度，并将驱动方向和驱动速度分别发送给方向电机控制器和速度电机控制器。

所述电动车包括：GPS定位设备，用于接收GPS定位卫星实时发送的、电动车的当前GPS位置；充电桩识别设备，用于对电动车前方景象进行拍摄以获得前方图像，并对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发出存在充电桩信号或不存在充电桩信号；超声波检测设备，设置在电动车前部，用于检测电动车前部距离充电桩的实时相差距离。

所述电动车包括：ZIGBEE通信设备，设置在电动车上，用于与充电桩的ZIGBEE通信接口进行握手操作，握手成功则发出充电桩合格信号，握手失败则发出充电桩不合格信号。

如图2所示，所述电动车包括：自动充电设备，设置在电动车上，包括定位器、位移驱动器、机械手和充电头，定位器、位移驱动器和充电头都设置在机械手上，定位器用于检测机械手与充电桩的充电插座之间的相对距离，位移驱动器与定位器连接，用于基于相对距离驱动机械手前往充电桩的充电插座，机械手用于在抵达充电桩的充电插座后将充电头插入充电桩的充电插座中。

所述电动车包括：凌阳SPCE061A芯片，与TF存储卡、电量检测设备、行驶控制仪、GPS定位设备、充电桩识别设备、超声波检测设备、ZIGBEE通信设备和自动充电设备分别连接，当实时剩余电量小于等于第一预设电量阈值时，进入自动导航模式；凌阳SPCE061A芯片在自动导航模式中，启动GPS定位设备和充电桩识别设备，接收当前GPS位置，基于当前GPS位置和预存电子地图中最近充电桩的GPS位置确定位置控制信号，将位置控制信号发送给行驶控制仪以控制电动车前往预存电子地图中最近充电桩，当从充电桩识别设备处接收到存在充电桩信号时，启动超声波检测设备和ZIGBEE通信设备，在接收到充电桩合格信号且实时相差距离小于等于预设距离阈值时，启动自动充电设备以将充电头插入充电桩的充电插座中，凌阳SPCE061A芯片退出自动导航模式。

其中，凌阳SPCE061A芯片在实时剩余电量大于等于第二预设电量阈值，控制自动充电设备的机械手以将充电头拔离充电桩的充电插座，第二预设电量阈值大于第一预设电量阈值。

可选地，在所述电动车中：替换地，采用凌阳SPCE061A芯片的内置存储子器件以替换TF存储卡；凌阳SPCE061A芯片与TF存储卡被集成在同一块集成电路板上；充电桩识别设备包括高清摄像头和目标检测器件；以及所述电动车还可以包括：方向电机控制器，与行驶控制仪连接，用于控制方向电机以改变电动车的行进方向。

另外，导航是引导某一设备，从指定航线的一点运动到另一点的方法。导航分两类：(1)自主式导航：用飞行器或船舶上的设备导航，有惯性导航、多普勒导航和天文导航等；(2)非自主式导航：用于飞行器、船舶、汽车等交通设备与有关的地面或空中设备相配合导航，有无线电导航、卫星导航。在军事上，还要配合完成武器投射、侦察、巡逻、反潜和援救等任务。

卫星导航(Satellitenavigation)是指采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。常见的GPS导航、北斗星导航、伽利略导航等均为卫星导航。

采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。利用太阳、月球和其他自然天体导航已有数千年历史，由人造天体导航的设想虽然早在19世纪后半期就有人提出，但直到20世纪60年代才开始实现。1964年美国建成“子午仪”卫星导航系统，并交付海军使用，1967年开始民用。1973年又开始研制“导航星”全球定位系统。苏联也建立了类似的卫星导航系统。法国、日本、中国也开展了卫星导航的研究和试验工作。卫星导航综合了传统导航系统的优点，真正实现了各种天气条件下全球高精度被动式导航定位。特别是时间测距卫星导航系统，不但能提供全球和近地空间连续立体覆盖、高精度三维定位和测速，而且抗干扰能力强。

采用本发明的基于剩余电量检测的自动充电式电动车，针对现有技术电动车无法在剩余电量不足的情况下自动完成充电的技术问题，通过电量检测设备对电动车剩余电量进行实时检测，通过卫星导航设备、速度驱动设备、方向驱动设备、图像识别设备和超声波检测设备对电动车进行附近合适充电站和充电桩的定位，并通过ZIGBEE通信设备和自动充电设备完成对电动车的充电，从而解决了上述技术问题。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种基于剩余电量检测的自动充电式电动车的使用方法，该方法包括：

1)提供一种基于剩余电量检测的自动充电式电动车，所述电动车包括凌阳SPCE061A芯片、电量检测设备和行驶控制仪，电量检测设备用于检测电动车的蓄电池的实时剩余电量，行驶控制仪用于控制电动车的行驶方向和行驶速度，凌阳SPCE061A芯片与电量检测设备和行驶控制仪分别连接，用于基于实时剩余电量控制行驶控制仪以驱动电动车前往附近充电桩；

2)使用所述电动车。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电动车包括：

速度电机控制器，设置在电动车的前端仪表盘内，用于接收驱动速度，并基于驱动速度确定速度电机控制信号；

速度电机驱动器，设置在电动车的驱动车轮上方，与速度电机控制器和速度电机分别连接，用于接收速度电机控制信号，并基于速度电机控制信号确定速度电机驱动信号；

速度电机，设置在电动车的驱动车轮上方，与速度电机驱动器和电动车的驱动车轮分别连接，用于接收速度电机驱动信号，并基于速度电机驱动信号确定自身的转速，以控制电动车的驱动车轮的行进速度；

TF存储卡，设置在电动车的前端仪表盘内，用于预先存储第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和预设距离阈值；

电量检测设备，设置在电动车的蓄电池上，用于检测蓄电池的实时剩余电量；

行驶控制仪，设置在电动车上，与电动车的方向电机控制器和速度电机控制器连接，用于接收位置控制信号，基于位置控制信号确定驱动方向和驱动速度，并将驱动方向和驱动速度分别发送给方向电机控制器和速度电机控制器；

GPS定位设备，用于接收GPS定位卫星实时发送的、电动车的当前GPS位置；

充电桩识别设备，用于对电动车前方景象进行拍摄以获得前方图像，并对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发出存在充电桩信号或不存在充电桩信号；

超声波检测设备，设置在电动车前部，用于检测电动车前部距离充电桩的实时相差距离；

ZIGBEE通信设备，设置在电动车上，用于与充电桩的ZIGBEE通信接口进行握手操作，握手成功则发出充电桩合格信号，握手失败则发出充电桩不合格信号；

自动充电设备，设置在电动车上，包括定位器、位移驱动器、机械手和充电头，定位器、位移驱动器和充电头都设置在机械手上，定位器用于检测机械手与充电桩的充电插座之间的相对距离，位移驱动器与定位器连接，用于基于相对距离驱动机械手前往充电桩的充电插座，机械手用于在抵达充电桩的充电插座后将充电头插入充电桩的充电插座中；

凌阳SPCE061A芯片，与TF存储卡、电量检测设备、行驶控制仪、GPS定位设备、充电桩识别设备、超声波检测设备、ZIGBEE通信设备和自动充电设备分别连接，当实时剩余电量小于等于第一预设电量阈值时，进入自动导航模式；凌阳SPCE061A芯片在自动导航模式中，启动GPS定位设备和充电桩识别设备，接收当前GPS位置，基于当前GPS位置和预存电子地图中最近充电桩的GPS位置确定位置控制信号，将位置控制信号发送给行驶控制仪以控制电动车前往预存电子地图中最近充电桩，当从充电桩识别设备处接收到存在充电桩信号时，启动超声波检测设备和ZIGBEE通信设备，在接收到充电桩合格信号且实时相差距离小于等于预设距离阈值时，启动自动充电设备以将充电头插入充电桩的充电插座中，凌阳SPCE061A芯片退出自动导航模式；

其中，凌阳SPCE061A芯片在实时剩余电量大于等于第二预设电量阈值，控制自动充电设备的机械手以将充电头拔离充电桩的充电插座，第二预设电量阈值大于第一预设电量阈值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

替换地，采用凌阳SPCE061A芯片的内置存储子器件以替换TF存储卡。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

凌阳SPCE061A芯片与TF存储卡被集成在同一块集成电路板上。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

充电桩识别设备包括高清摄像头和目标检测器件。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

方向电机控制器，与行驶控制仪连接，用于控制方向电机以改变电动车的行进方向。