CN106257368B - 用于电动运载工具的自动行驶伺服充电平台及伺服充电递送系统 - Google Patents

用于电动运载工具的自动行驶伺服充电平台及伺服充电递送系统 Download PDF

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Abstract

一种用于电动运载工具的自动行驶伺服充电平台,包括中央控制单元、蓄电/发电单元、通信单元、定位导航单元、充电组件和自动驾驶单元,自动行驶伺服充电平台追踪待充电车辆,可在行进过程中对电动运载工具进行充电。一种伺服充电递送系统,包括控制中心和多个自动行驶伺服充电平台,为多个电动运载工具提供充电服务。本发明的伺服充电递送系统能够及时为电动运载工具提供充电服务,使得电动运载工具摆脱了对固定充电站的依赖,有效的提高电动运载工具的续航能力,自动行驶伺服充电平台能够追踪电动运载工具,可以在电动运载工具工作/行进时进行充电,无需等待且不中断车辆的操作。

Description

用于电动运载工具的自动行驶伺服充电平台及伺服充电递送 系统
技术领域
本发明涉及一种充电装置,具体涉及一种用于电动运载工具的自动行驶伺服充电平台及伺服充电递送系统。
背景技术
以电动的取代燃油的运载工具是当前解决能源环境问题的一大趋势。然而,以数量最大的小汽车为例,电动汽车的推广普及仍有相当大的困难。其中主要的、同时也是使所有电动运载工具厂家最为难的问题是电动运载工具的续航能力。
为了增加电动运载工具的续航能力,除尽量节能之外,只有采用更大、更高性能的电池。这不可避免地导致其初始成本及整车重量、体积的增加,并由于电池寿命有限,导致后续维护成本的增加。
对有些远途行程,再大的电池也无法提供足够的续航能力,而绝大多数用户的日常需求常常不会要求更高的远程续航能力。大容量电池不仅使得车辆更贵,而且还使得车辆更重,进而使能源使用效率降低。有限的续航能力使电动运载工具的远程出行只能局限于有充电设施存在的范围之内,而停车充电又造成行驶的中断和旅途时间的延长。
发明内容
针对上述问题,本发明提供出一种用于电动运载工具的自动行驶伺服充电平台,依此,用户只需按日常需求在电动运载工具上选择适当容量的电池,而额外的续航电量需求可随时随地在行驶中由所述平台的充电服务中获取。
本发明的用于电动运载工具的自动行驶伺服充电平台,包括中央控制单元、蓄电/发电单元、通信单元、定位导航单元、自动驾驶单元和充电组件,中央控制单元与蓄电/发电单元、通信单元、定位导航单元和自动驾驶单元连接,对自动行驶伺服充电平台进行控制,蓄电/发电单元通过充电组件对电动运载工具进行充电,其中,蓄电/发电单元为自动行驶伺服充电平台提供电力,并通过充电组件对待充电电动运载工具进行充电,同时将电量信息发送给中央控制单元;定位导航单元对自动行驶伺服充电平台进行定位,将定位信息发送给中央控制单元,辅助中央控制单元进行导航;自动驾驶单元根据中央控制单元的导航信息,自动驾驶自动行驶伺服充电平台;中央控制单元通过通信单元将自动行驶伺服充电平台的定位信息发送给外部控制中心或者待充电电动运载工具,并从外部控制中心或者电动运载工具接收控制指令和行程规划信息,或者中央控制单元配置为仅通过通信单元从待充电电动运载工具直接接收充电请求和/或电量、位置信息,直接为待充电电动运载工具提供充电服务。
根据需要,充电组件能够采用有线或无线方式为电动运载工具充电。
根据需要,充电组件为可伸缩无线电磁感应充电天线,充电组件为可折叠支撑框架的可伸缩有线充电线缆/插座。
根据需要,还具有与待充电车辆连接的机械锁定装置。
具体的,自动驾驶单元能够根据中央控制单元的导航信息自动驾驶自动行驶伺服充电平台,或者当自动行驶伺服充电平台为电动运载工具充电时,自动驾驶单元控制自动行驶伺服充电平台伺服追踪电动运载工具。在伺服状态下,自动驾驶单元能够根据电动运载工具的刹车、油门、转向等驾驶状态信号来调节自身的行驶,或者能够根据电动运载工具的行程规划信息来调节自身的行驶。此外,自动驾驶单元能够根据中央控制单元的导航信息,自动驾驶自动行驶伺服充电平台在会合时间到达指定地点。
根据需要,自动行驶伺服充电平台还包括行李空间。
优选的,中央控制单元通过通信单元还将蓄电/发电单元的电量信息发送给外部控制中心或者待充电电动运载工具。
本发明还提供一种伺服充电递送系统,包括控制中心和上述多个自动行驶伺服充电平台,所述自动行驶伺服充电平台的中央控制单元向外部控制中心发送和接收数据,为多个电动运载工具提供充电服务,控制中心接收电动运载工具的充电请求及电量、位置信息和各自动行驶伺服充电平台的位置信息、电量信息,结合路况信息对上述信息进行处理,给出选定的自动行驶伺服充电平台的控制指令和行程规划;当自动行驶伺服充电平台从控制中心接收到上述控制指令和行程规划信息后,按照控制中心给出的行程规划,自动驾驶,在待充电电动运载工具的行程路径上对其进行跟踪,与其会合,自动行驶伺服充电平台对电动运载工具进行追踪伺服,可在运动中为电动运载工具传输电力。
优选的,控制中心还接收到电动运载工具的行程和/或所指定的会合时间、地点信息,给出自动行驶伺服充电平台的控制指令和行程规划。
优选的,自动行驶伺服充电平台优先在指定的会合时间、会合地点等待待充电电动运载工具。
优选的,控制中心还接收各自动行驶伺服充电平台的电量信息。
优选的,在充电服务结束后,自动行驶伺服充电平台断开与电动运载工具的连接,并将其自身移动到选定的目的地。
优选的,自动行驶伺服充电平台与电动运载工具会合后,自动行驶伺服充电平台追踪电动运载工具,两者通过无线或有线方式建立连接,自动行驶伺服充电平台与电动运载工具的运动同步,自动行驶伺服充电平台处于伺服状态,在运动中为电动运载工具传输电力。
本发明有益效果在于:由于伺服充电递送系统的出现,现有的电动运载工具只要保持其电池容量在一般使用范围即可,可以大大降低整车成本,提高电池组的使用效率;伺服充电递送系统能够及时为电动运载工具提供充电服务,有效的提高电动运载工具的续航能力,摆脱对固定充电站的依赖,不用担心远程行驶的问题;自动行驶伺服充电平台能够追踪电动运载工具,可以在电动运载工具工作/行进时进行充电,无需等待且不中断车辆的操作;本发明的伺服充电递送系统还可以用于电动运载工具之外电动交通工具充电,例如无人机。平台除能提供充电服务外,还能提供其他自动递送服务。
附图说明
图1是本发明伺服充电递送系统的结构图;
图2是用于本发明的伺服充电递送系统的电动运载工具的系统框图;
图3是本发明的伺服充电递送系统的自动行驶伺服充电平台的系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
如图1所示,本发明的伺服充电递送系统包括控制中心和多个自动行驶伺服充电平台(AMPS),各平台与控制中心保持联络并随时按其指令,前往指定地点提供指定的服务。可为多个电动运载工具(DEV)提供充电服务。
如图2所示,用于本发明的伺服充电递送系统的电动运载工具包括中央控制单元(CPU)、存储单元、监测单元、交互单元、通信单元和定位导航单元,CPU与存储单元、监测单元、交互单元、通信单元和定位导航单元连接,对电动运载工具进行控制。其中,本发明的定位导航单元优选GPS单元,GPS单元对电动运载工具进行GPS定位,将定位信息发送给CPU;监测单元实时监测电动运载工具电量,并将电动运载工具电量信息发送给CPU;存储单元存储电动运载工具的行程信息和预设的电量阈值;交互单元用于显示电动运载工具的行车状态,包括时间、速度、电量信息、位置等,还可由驾驶者手动发出充电请求、指定与自动行驶伺服充电平台的会合地点、指定与自动行驶伺服充电平台的会合时间以及预设电量阈值;CPU将从监测单元获取的电动运载工具电+量信息与存储器中的电量阈值进行比较,当电动运载工具电量低于电动运载工具电量阈值时,通过通信单元向伺服充电递送系统的控制中心发送充电请求,或者CPU从交互单元接收到手动请求信号,通过通信单元向伺服充电递送系统的控制中心发送充电请求,与此同时,还将电动运载工具的电量信息、GPS定位信息及行程信息、会合地点信息和/或会合时间信息发送给控制中心。
如图3所示,本发明的自动行驶伺服充电平台包括CPU、蓄电/发电单元、通信单元、GPS单元、自动驾驶单元和充电组件,CPU与蓄电/发电单元、通信单元、GPS单元和自动驾驶单元连接,对自动行驶伺服充电平台进行控制,蓄电/发电单元在CPU的控制下为自动行驶伺服充电平台提供电力并通过充电组件对待充电电动运载工具进行充电,自动行驶伺服充电平台所包含的部件尤其可根据需求情况再进行适当选择,例如,自动行驶伺服充电平台还可以包括附加的行李空间,能够装载额外的应急用具、水、食物等,可用于自动送货。其中,蓄电/发电单元为自动行驶伺服充电平台提供电力,以及为电动运载工具进行充电,根据该平台的使用情况(地点、条件等)、所服务的电动运载工具的状况,蓄电/发电组件可以是多种容量规格的蓄电池/蓄电系统或者多种类型、功率的发电装置,同时将电量信息发送给CPU;GPS单元对自动行驶伺服充电平台进行GPS定位,将定位信息发送给CPU;充电组件能够采用有线或无线方式为电动运载工具充电;自动驾驶单元用于自动驾驶自动行驶伺服充电平台,能够按CPU的导航指令,根据各种传感器获取的信息将平台行驶至指定地点和/或在伺服状态下根据待充电电动运载工具的驾驶信号使自动行驶伺服充电平台在与之保持适当距离的情况下行驶,具有导航和避免碰撞功能以及多种操作模式,例如自主、追踪和远程控制,通过自主或远程控制,驱动或传送其本身到会合地,追踪电动运载工具,使得电动运载工具与自动行驶伺服充电平台同步移动。CPU通过通信单元将蓄电/发电单元的电量信息、自动行驶伺服充电平台的GPS定位信息发送给伺服充电递送系统的控制中心,并从控制中心接收为电动运载工具充电的控制指令和行程规划信息。
根据待充电电动运载工具的具体需求,充电组件可采用可伸缩无线电磁感应(EM)充电天线,在自动行驶伺服充电平台和电动运载工具行进期间充电,自动行驶伺服充电平台会相对于电动运载工具中的接收天线,将可伸缩无线电磁感应(EM)充电天线保持在期望的位置。充电组件也可采用可折叠支撑框架的可伸缩有线充电线缆/插座,充电时伸出,充电完成后缩回。此外,为了保持充电时电动运载工具与自动行驶伺服充电平台间的稳定性,自动行驶伺服充电平台还可具有与电动运载工具连接的机械锁定装置。
伺服充电递送系统的控制中心接收到电动运载工具的充电请求及电量、位置、行程和/或会合(时间、地点)信息,同时接收系统中各自动行驶伺服充电平台的位置信息、电量信息,结合路况信息对电动运载工具和自动行驶伺服充电平台的上述信息进行处理,给出自动行驶伺服充电平台的行程规划。例如,可以优先按照驾驶者约定的会合时间、地点操控自动行驶伺服充电平台前往充电,也可以根据电动运载工具电量情况及位置、行程信息以及周边自动行驶伺服充电平台状态,操控满足需求的自动行驶伺服充电平台在电动运载工具行车轨迹上对其进行跟踪,确保在电动运载工具电量消耗到较低水平前能够对其进行充电操作。
当一个自动行驶伺服充电平台从控制中心接收到为电动运载工具充电的控制指令和行程规划信息后,可以在规定的时间、会合点等待待充电电动运载工具,或者按照控制中心给出的行程规划,处于自动驾驶模式,在待充电电动运载工具的行程路径上对其进行跟踪,直到自动行驶伺服充电平台与电动运载工具会合。自动行驶伺服充电平台与电动运载工具会合后,自动行驶伺服充电平台追踪电动运载工具,两者通过无线(例如感应传输和接收天线)或有线(例如插头与插座)方式建立连接,自动行驶伺服充电平台与电动运载工具的运动同步,自动行驶伺服充电平台处于伺服状态,能够根据电动运载工具的驾驶状态信号(刹车、油门、转向灯)来调节自身的行驶(在这种情况下,一般是电动运载工具牵引着自动行驶伺服充电平台),或者能够根据电动运载工具的行程规划信息来调节自身的行驶(在这种情况下,自动行驶伺服充电平台可以牵引着电动运载工具),在运动中为电动运载工具传输电力。在充电服务结束后,自动行驶伺服充电平台断开与电动运载工具的连接,并将其自身移动到选定的目的地,进行电池更换等维护操作,等待控制中心新的指令。
本发明实施例的一种典型应用是,本发明的自动行驶伺服充电平台布置在城市之间的主干道上,当电动运载工具需要在超出电池续航能力的远距离城市间或出城行驶时,电动运载车辆在出城位置与一个自动行驶伺服充电平台会合同步,由自动行驶伺服充电平台对其进行供电/充电,当电动运载车辆到达入城位置时与自动行驶伺服充电平台分离,进入城市区域。因此,能够有效的提高了电动运载车辆的续航能力,同时还避免了自动行驶伺服充电平台在城市区域内部产生交通拥堵和事故。
对于电动农业或工业车辆,希望在自动行驶伺服充电平台和电动运载工具之间进行机械连接,使得自动行驶伺服充电平台能够为电动运载工具提供额外的牵引力和机械功率。在这种情况下,自动行驶伺服充电平台能够进行电力充电,同时机械锁止到电动运载工具,并受电动运载工具控制。此外,由于电动农业或工业车辆耗电量较大,可以根据电动农业或工业车辆的电量信息,采用多个自动行驶伺服充电平台顺序充电的方式。
需要说明的是,可以以本发明上述的伺服充电递送系统的方式实施本发明,由控制中心控制多个自动行驶伺服充电平台对多个电动运载工具提供充电服务,而本发明的单个自动行驶伺服充电平台也可以为特定的电动运载工具提供一对一服务。在这种情况下,自动行驶伺服充电平台的CPU通过通信单元直接从待充电电动运载工具接收充电请求和/或电量、位置信息,根据情况,为仅为该待充电电动运载工具提供充电服务。
以上,对本发明的实施方式进行了说明。但是,本发明不限定于上述实施方式,例如不限于自动移动的平台。凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于电动运载工具的自动行驶伺服充电平台,包括中央控制单元、蓄电/发电单元、通信单元、定位导航单元、自动驾驶单元和充电组件,其特征在于:
中央控制单元与蓄电/发电单元、通信单元、定位导航单元和自动驾驶单元连接,对自动行驶伺服充电平台进行控制,蓄电/发电单元通过充电组件对电动运载工具进行充电,其中,
蓄电/发电单元为自动行驶伺服充电平台提供电力,并通过充电组件对待充电电动运载工具进行充电,同时将电量信息发送给中央控制单元;
定位导航单元对自动行驶伺服充电平台进行定位,将定位信息发送给中央控制单元,辅助中央控制单元进行导航;
自动驾驶单元根据中央控制单元的导航信息,自动驾驶自动行驶伺服充电平台;
中央控制单元通过通信单元将自动行驶伺服充电平台的定位信息发送给外部控制中心或者待充电电动运载工具,并从外部控制中心或者电动运载工具接收控制指令和行程规划信息,
所述行程规划信息由外部控制中心根据电动运载工具的充电请求及电量、位置、行程和会合信息、以及各自动行驶伺服充电平台的位置信息和电量信息,结合路况信息对电动运载工具和自动行驶伺服充电平台的上述信息进行处理给出,
自动行驶伺服充电平台为电动运载工具充电时,自动驾驶单元控制自动行驶伺服充电平台伺服追踪电动运载工具,在伺服状态下,自动驾驶单元能够根据电动运载工具的驾驶状态信号来调节自身的行驶。
2.如权利要求1所述的自动行驶伺服充电平台,其特征在于:充电组件能够采用有线或无线方式为电动运载工具充电。
3.如权利要求2所述的自动行驶伺服充电平台,其特征在于:充电组件为可伸缩无线电磁感应充电天线。
4.如权利要求2所述的自动行驶伺服充电平台,其特征在于:充电组件为可折叠支撑框架的可伸缩有线充电线缆/插座。
5.如权利要求1所述的自动行驶伺服充电平台,其特征在于:还具有与待充电车辆连接的机械锁定装置。
6.如权利要求1所述的自动行驶伺服充电平台,其特征在于:自动驾驶单元能够根据中央控制单元的导航信息,自动驾驶自动行驶伺服充电平台在会合时间到达指定地点。
7.如权利要求1所述的自动行驶伺服充电平台,其特征在于:自动行驶伺服充电平台还包括行李空间。
8.如权利要求1所述的自动行驶伺服充电平台,其特征在于:中央控制单元通过通信单元还将蓄电/发电单元的电量信息发送给外部控制中心或者待充电电动运载工具。
9.一种伺服充电递送系统,包括控制中心和多个如权利要求1-8之一所述的自动行驶伺服充电平台,所述自动行驶伺服充电平台的中央控制单元向外部控制中心发送和接收数据,为多个电动运载工具提供充电服务,其特征在于:
控制中心接收电动运载工具的充电请求及电量、位置信息和各自动行驶伺服充电平台的位置信息、电量信息,结合路况信息对上述信息进行处理,给出选定的自动行驶伺服充电平台的控制指令和行程规划;
当自动行驶伺服充电平台从控制中心接收到上述控制指令和行程规划信息后,按照控制中心给出的行程规划,自动驾驶,在待充电电动运载工具的行程路径上对其进行跟踪,与其会合,自动行驶伺服充电平台对电动运载工具进行追踪伺服,可在运动中为电动运载工具传输电力。
10.如权利要求9所述的伺服充电递送系统,其特征在于:控制中心还接收到电动运载工具的行程和/或所指定的会合时间、地点信息,给出自动行驶伺服充电平台的控制指令和行程规划。
11.如权利要求10所述的伺服充电递送系统,其特征在于:自动行驶伺服充电平台优先在指定的会合时间、会合地点等待待充电电动运载工具。
12.如权利要求9或10所述的伺服充电递送系统,其特征在于:控制中心还接收各自动行驶伺服充电平台的电量信息。
13.如权利要求9所述的伺服充电递送系统,其特征在于:在充电服务结束后,自动行驶伺服充电平台断开与电动运载工具的连接,并将其自身移动到选定的目的地。
14.如权利要求9所述的伺服充电递送系统,其特征在于:自动行驶伺服充电平台与电动运载工具会合后,自动行驶伺服充电平台追踪电动运载工具,两者通过无线或有线方式建立连接,自动行驶伺服充电平台与电动运载工具的运动同步,自动行驶伺服充电平台处于伺服状态,在运动中为电动运载工具传输电力。
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