CN107972515A - 一种电动汽车行车互补充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车行车互补充电方法，将行驶中的电动汽车作为电源，为急需充电的电动汽车充电；远程服务器根据电动汽车的电量状态信息判断发出充电请求的两台电动汽车处于何种充电工作模式，允许进行充电的两台电动汽车通过汽车首尾安装的充电连接装置进行首尾机械连接，根据供电模式调节电动汽车的充电参数，由供电模式的电动汽车向充电模式的汽车进行行进中的充电；利用安装有行车充电系统的电动汽车，进行能量互补，将剩余能量较多车辆的能源，传输到剩余能量较少的车辆。特别适用于共享汽车、租车、车队等具有相同型号车辆且车辆行驶路线有交集的情况。

Description

一种电动汽车行车互补充电方法

技术领域

本发明涉及电动汽车充电技术领域，特别涉及一种电动汽车行车互补充电方法。

背景技术

随着当今社会对能源和环境的关注度不断提高，越来越多的以电驱动、电池储能为核心的电动汽车将替代传统汽车。电动汽车的保有量将越来越多。

数据表明电动汽车的年增长率已经超过60％，以电动大巴、电动中小型车等电动汽车为代表的众多电动车辆服务于社会、家庭。众所周知，电动汽车在行驶过程中将消耗储能系统中的能量，而如何补充缺失电能是目前电动汽车热门研究技术之一。如果电动汽车处于静止状态，可以通过充电桩技术，利用电网能量为电动汽车充电。

通常电动汽车续航里程超过160km、随着技术的进步电动汽车续航里程正向着500-1000km发展。而目前充电桩的密度较低。并且随着电动汽车长期的使用，单体电池的一致性下降，使得电动汽车的续航里程变短，存在行驶过程中缺失电能，或剩余的电量不足以支撑到下一个充电地点的可能。

在电动汽车行车充电领域，专利201621167997.0，201310265571.3，提出了利用改变道路的方式，利用无线充电使得电动汽车能够实现不停车充电。专利201710057212.7，201410248110.X，201410812680.7等，提出了一种利用移动车进行充电的方法，将储能系统安置在可移动的车辆上，可以实现在未配备固定式充电桩的地区为电动汽车进行充电。

采用充电车道的方式进行行车充电需要对路段进行改造，植入导轨、线圈等装置，总体造价高昂。采用移动充电车的方式进行充电方式，充电车能够弥补固定充电桩无法移动的不足，可以将充电地点扩展到没有建设充电桩的地点，但并不能实现行车充电功能。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种电动汽车行车互补充电方法，利用安装有行车充电系统的电动汽车，进行能量互补，将剩余能量较多车辆的能源，传输到剩余能量较少的车辆。特别适用于共享汽车、租车、车队等具有相同型号车辆且车辆行驶路线有交集的情况。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种电动汽车行车互补充电方法，将行驶中的电动汽车作为电源，为急需充电的电动汽车充电；包括如下步骤：

步骤一、行进中的电动汽车向远程服务器发出行车充电请求同时上报自身信息，自身信息包括：当前电量、当前车速、供电模式请求指令、充电模式请求指令；

步骤二、远程服务器根据电动汽车的电量状态信息判断发出充电请求的两台电动汽车处于何种充电工作模式，所述的充电工作模式包括：主供电模式、辅供电模式和充电模式；

步骤三、远程服务器经过判断后允许进行充电的两台电动汽车通过汽车首尾安装的充电连接装置进行首尾机械连接，两台汽车通过调节位置连接到一起，连接到位后，充电连接装置内部的充电电极的电气连接同时接通；

步骤四、远程服务器根据供电模式调节电动汽车的充电参数，由主供电模式或辅供电模式的电动汽车向充电模式的汽车进行行进中的充电；

步骤五、充电结束，断开充电连接装置的机械连接，充电过程完成。

所述的步骤二的充电工作模式判断方法具体为：

步骤201、远程服务器根据汽车的电能信息首先判断汽车是供电模式还是充电模式，电能大于供电电能设定值即为供电模式，电能小于充电电能设定值即为充电模式；

步骤202、远程服务器将距离较近的电动汽车划分为一个充电组汽车，服务器将处于供电模式的汽车中的携带电能最高的电动汽车设置其为主供电模式，其余的车辆为辅供电模式。

所述的步骤三的机械连接方法具体为：

步骤301、安装于前车汽车尾部的前车充电连接装置与安装于后车汽车头部的后车汽车充电连接装置行进中对接；

步骤302、前车充电连接装置与后车汽车充电连接装置进行容差配合后，由两个装置内部的电磁铁互相吸合使两车完成机械连接；

步骤303、后车充电连接装置中的电极板在丝杠电机的带动下，向前伸出，使电极插入前车充电连接装置前部，与前车车头上的电极插座相连接，完成电气连接。

所述的步骤四的充电方法为采用双向能源变换的充电方法，具体包括如下步骤：

步骤401、在电动汽车中安装充电控制装置，充电控制装置包括与汽车电池BMS系统相连接的双向能源变换装置，双向能源变换装置还通过前部充电接触器连接汽车前端的充电对接电极插头，通过后部充电接触器连接汽车后端的充电对接电极插座，同时在汽车前端的充电接口与汽车后端的充电接口之间还连接一个短路接触器；

步骤402、双向能源变换装置中设计有与前部充电接触器及后部充电接触器相连接、用于充电时使用的前端斩波滤波单元和通过BMS接触器与BMS系统相连接的后端斩波滤波单元，后端斩波滤波单元通过变压器和前端斩波滤波单元连接；

步骤403、由汽车VCU整车控制器控制整个充电过程：

处于主供电模式的汽车，BMS接触器闭合，主供电模式汽车设定输出电压，汽车VCU整车控制器将设定的输出电压传送到辅供电模式汽车及充电模式汽车；前部充电接触器吸合，对前车进行充电，或后部接触器吸合，对后部汽车进行充电；

处于辅供电模式汽车，BMS接触器闭合，同时调节其自身的前端斩波滤波单元电源到主供电模式汽车设定的输出电压，如果主供电模式汽车的输出电压与辅供电模式汽车输出的电压一致，则辅供电模式汽车的短路接触器闭合，使辅供电模式的汽车的前端充电对接电极与后端的充电对接电极插座形成短接的通路，可以实现主供电模式汽车与辅供电模式汽车共同提供能量；

处于充电模式的汽车，其短路接触器断开、前部接触器或后部接触器闭合，调节后斩波滤波单元电压到自身的BMS系统输出电压，即调节到自身的电池母线电压，如果充电模式汽车的后斩波滤波单元与自身的电池母线电压相等，则BMS接触器闭合，开始充电，充电过程中根据设定的充电电流，调节后斩波滤波单元；

步骤404、当充电电量达到设定值时，处于充电模式汽车的后斩波滤波单元调节自身的充电电流到零，同时断开其BMS接触器，之后断开其前部接触器，切断其电磁装置电源，使得其机械离断使得车辆分离；处于辅充电模式的汽车断开其短路接触器，切断其电磁装置电源，使得其机械离断使得车辆分离。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的一种电动汽车行车互补充电方法，利用安装有行车充电系统的电动汽车，进行能量互补，将剩余能量较多车辆的能源，传输到剩余能量较少的车辆。特别适用于共享汽车、租车、车队等具有相同型号车辆且车辆行驶路线有交集的情况。

附图说明

图1为本发明的一种电动汽车行车互补充电方法流程图；

图2为本发明的一种电动汽车行车互补充电方法的控制系统图；

图3为本发明的充电连接装置的机械连接结构原理图；

图4为本发明的充电连接装置的机械连接结构立体总图；

图5为本发明的充电连接装置的机械连接结构的主视图；

图6为本发明的充电连接装置的机械连接结构的侧视图；

图7为本发明的充电连接装置的机械连接结构的剖视图；

图8为本发明的充电连接装置的前车固定装置结构图；

图9为本发明的充电连接装置的前车容差连接装置的立体图1；

图10为本发明的充电连接装置的前车容差连接装置的立体图2；

图11为本发明的充电连接装置的前车容差连接装置的侧视图；

图12为本发明的充电连接装置的后车容差连接及固定装置的立体结构图；

图13为本发明的充电连接装置的后车容差连接及固定装置的侧视图；

图14为本发明的充电连接装置的电极装置结构立体总图；

图15为本发明的充电连接装置的电极装置结构平面图；

图16为本发明的与电极装置中的丝杠相连接的电机安装结构爆炸图；

图17为本发明的充电控制装置电气连接结构图。

其中：1-前车固定装置 2-缓冲装置 3-前车容差连接装置 4-后车容差连接及固定装置 5-电极装置 6-法兰1 7-圆筒座 8-容差座 9-圆筒 10-扇形孔 11-电磁铁1 12-电极孔1 13-法兰2 14-连接筒 15-容差台 16-电磁铁2 17-电极孔2 18-电极板 19-丝杠20-电极1 21--电极2 22-导向柱 23-电机 24-电机安装座 25-齿轮26-后车安装座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，为本发明的电动汽车行车互补充电方法流程图，如图2所示，为本发明的控制系统图，如图3所示，为本发明的电动汽车行车互补充电方法的机械连接结构原理图。

一种电动汽车行车互补充电方法，将行驶中的电动汽车作为电源，为急需充电的电动汽车充电；包括如下步骤：

步骤一、行进中的电动汽车向远程服务器发出行车充电请求同时上报自身信息，自身信息包括：当前电量、当前车速、供电模式请求指令、充电模式请求指令；

步骤二、远程服务器根据电动汽车的电量状态信息判断发出充电请求的两台电动汽车处于何种充电工作模式，所述的充电工作模式包括：主供电模式、辅供电模式和充电模式；

步骤三、远程服务器经过判断后允许进行充电的两台电动汽车通过汽车首尾安装的充电连接装置进行首尾机械连接，两台汽车通过调节位置连接到一起，连接到位后，充电连接装置内部的充电电极的电气连接同时接通；

步骤四、远程服务器根据供电模式调节电动汽车的充电参数，由主供电模式或辅供电模式的电动汽车向充电模式的汽车进行行进中的充电；

步骤五、充电结束，断开充电连接装置的机械连接，充电过程完成。

所述的步骤二的充电工作模式判断方法具体为：

步骤201、远程服务器根据汽车的电能信息首先判断汽车是供电模式还是充电模式，电能大于供电电能设定值即为供电模式，电能小于充电电能设定值即为充电模式；

步骤202、远程服务器将距离较近的电动汽车划分为一个充电组汽车，服务器将处于供电模式的汽车中的携带电能最高的电动汽车设置其为主供电模式，其余的车辆为辅供电模式。

【步骤二具体实施例】：

远程服务器根据汽车上传的信息设定汽车模式。例如，如果电动汽车自身能量大于70％并且允许为其他车辆提供动力那么允许进入供电模式，如果电动汽车自身能量小于35％并且请求进行充电那么允许进入充电模式。进行供电请求及充电请求的汽车上传自己的位置信息，服务器将距离较近的电动汽车划分为一个充电组汽车。服务器将处于供电模式的汽车中的携带能量最高的电动汽车设置其为主供电模式，其余的车辆为辅供电模式。

所述的步骤三的机械连接方法具体为：

步骤301、安装于前车汽车尾部的前车充电连接装置与安装于后车汽车头部的后车汽车充电连接装置行进中对接；

步骤302、前车充电连接装置与后车汽车充电连接装置进行容差配合后，由两个装置内部的电磁铁互相吸合使两车完成机械连接；

步骤303、后车充电连接装置中的电极板在丝杠电机的带动下，向前伸出，使电极插入前车充电连接装置前部，与前车车头上的电极插座相连接，完成电气连接。

【步骤三具体实施例】：

如图3所示，为本发明的电动汽车行车互补充电方法的机械连接结构原理图。

如图4所示，为本实施例的电动汽车行车互补充电方法的机械连接结构立体总图。

图4中，包括前车充电连接装置和后车汽车充电连接装置，前车充电连接装置包括前车固定装置1、缓冲装置2和前车容差连接装置3。后车汽车充电连接装置包括后车容差连接及固定装置4和电极装置5。缓冲装置2包括水平弹簧2-1和垂直弹簧2-2。

图5和图6为图4的平面主视图和侧视图，图7为剖视图。

如图8所示，为所述的前车固定装置1结构图，前车固定装置1包括与汽车尾部相连的法兰6和与法兰6固接的圆筒座7。

如图9-11所示，为所述的前车容差连接装置3的结构图，包括锥台型容差座8和与锥台型容差座8固接的圆筒9，圆筒9插入前车固定装置1的圆筒座7中通过水平弹簧2-1和垂直弹簧2-2与前车固定装置1相连。

前车容差连接装置3的锥台型容差座8与圆筒9连接部分设有扇形孔10和电磁铁11，中间还设有电极孔12。

如图12-13所示，为后车容差连接及固定装置4的结构图，包括与后车车头连接的法兰13、与法兰13固接的连接筒14和与连接筒14固接的锥台型容差台15，连接筒14固接的容差台15的连接部分中，设有电磁铁16和电极孔17。

如图14-15所示，为电极装置5的结构图，包括电极板18和安装在电极板18中心的丝杠19以及电极板18两端的电极20和21，电极装置5还设有导向柱22。

如图16所示，电极板18中的丝杠19通过轴承和齿轮25与电机23相连接，电机23安装在电机安装座24上，电机安装座24可以安装在前车容差连接装置3内，也可以在后车的汽车前部增加一个圆筒型汽车尾部安装座26，将电机安装座24安装在汽车尾部安装座26内，汽车尾部安装座26与前车容差连接装置3通过法兰连接。

行进中的两台电动车行进中对接时，由后车容差连接及固定装置4中的容差台15逐渐靠近并插入前车容差连接装置3中，由两个部分的电磁铁11和电磁铁16互相吸合完成充电装置的机械对接。

在行进中的两台电动车完成充电连接装置的机械连接后，丝杠19由安装在连接筒14内的丝杠电机带动向前伸出，将电极20和21通过前车充电连接装置的电极孔12伸出，最终插入固定在前车上的电极插座内。完成电气对接。

本实施例设计的固定装置用于与车体固定、缓冲装置用于吸收车体对接带来的冲击能量、容差装置用于车体对接时由于位置误差带来了无法准确对接问题。

所述的步骤四的充电方法为采用双向能源变换的充电方法，具体包括如下步骤：

步骤401、在电动汽车中安装充电控制装置，充电控制装置包括与汽车电池BMS系统相连接的双向能源变换装置，双向能源变换装置还通过前部充电接触器连接汽车前端的充电对接电极插头，通过后部充电接触器连接汽车后端的充电对接电极插座，同时在汽车前端的充电接口与汽车后端的充电接口之间还连接一个短路接触器；

步骤402、双向能源变换装置中设计有与前部充电接触器及后部充电接触器相连接、用于充电时使用的前端斩波滤波单元和通过BMS接触器与BMS系统相连接的后端斩波滤波单元，后端斩波滤波单元通过变压器和前端斩波滤波单元连接；

步骤403、由汽车VCU整车控制器控制整个充电过程：

处于主供电模式的汽车，BMS接触器闭合，主供电模式汽车设定输出电压，汽车VCU整车控制器将设定的输出电压传送到辅供电模式汽车及充电模式汽车；前部充电接触器吸合，对前车进行充电，或后部接触器吸合，对后部汽车进行充电；

处于辅供电模式汽车，BMS接触器闭合，同时调节其自身的前端斩波滤波单元电源到主供电模式汽车设定的输出电压，如果主供电模式汽车的输出电压与辅供电模式汽车输出的电压一致，则辅供电模式汽车的短路接触器闭合，使辅供电模式的汽车的前端充电对接电极与后端的充电对接电极插座形成短接的通路，可以实现主供电模式汽车与辅供电模式汽车共同提供能量；

处于充电模式的汽车，其短路接触器断开、前部接触器或后部接触器闭合，调节后斩波滤波单元电压到自身的BMS系统输出电压，即调节到自身的电池母线电压，如果充电模式汽车的后斩波滤波单元与自身的电池母线电压相等，则BMS接触器闭合，开始充电，充电过程中根据设定的充电电流，调节后斩波滤波单元；

步骤404、当充电电量达到设定值时，处于充电模式汽车的后斩波滤波单元调节自身的充电电流到零，同时断开其BMS接触器，之后断开其前部接触器，切断其电磁装置电源，使得其机械离断使得车辆分离；处于辅充电模式的汽车断开其短路接触器，切断其电磁装置电源，使得其机械离断使得车辆分离。

【步骤四具体实施例】：

如图2所示，为本发明的控制系统图，系统所涉及的调节单元包括VCU控制器(整车控制器)、无线通信单元、BMS系统(电池管理系统)、电驱动系统、蓄电池及行车充电系统。行车充电系统包括汽车对接前部接口、前部接触器、双向能源变换系统化、后部接触器、汽车对接后部接口。还包括高压连接线、电磁装置、测距定位装置。高压连接线包括电源正、电源负及车身地。电磁装置用于提供吸力使得车辆连接后不会离断，且当吸力消失后汽车能够分离。测距定位装置用于辅助车辆的连接。

如图17所示，为本实施例的充电控制装置电气连接结构图，充电控制装置包括与汽车电池BMS系统相连接的双向能源变换装置，双向能源变换装置还通过前部充电接触器连接汽车前端的充电对接电极插头，通过后部充电接触器连接汽车后端的充电对接电极插座，同时在汽车前端的充电接口与汽车后端的充电接口之间还连接一个短路接触器；图中设计了双向能源变换装置、前部充电接触器、后部充电接触器和短路接触器及其连接结构。

其中，双向能源变换装置中设计了与前部充电接触器及后部充电接触器相连接、用于充电时使用的前端斩波滤波单元和通过BMS接触器与BMS系统相连接的后端斩波滤波单元，后端斩波滤波单元通过变压器和前端斩波滤波单元连接。

VCU整车控制器控制整车运动速度并通过通信连接线进行充电组汽车之间的数据高速交换。VCU整车控制器发速度指令到电驱动系统使得充电组汽车按照主供电模式汽车的速度行驶。VCU整车控制器给充电电流、电压等指令到斩波单元控制模块。斩波单元控制模块控制前斩波滤波单元及后斩波滤波单元输出电压或电流。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (4)

1.一种电动汽车行车互补充电方法，将行驶中的电动汽车作为电源，为急需充电的电动汽车充电；其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、行进中的电动汽车向远程服务器发出行车充电请求同时上报自身信息，自身信息包括：当前电量、当前车速、供电模式请求指令、充电模式请求指令；

步骤二、远程服务器根据电动汽车的电量状态信息判断发出充电请求的两台电动汽车处于何种充电工作模式，所述的充电工作模式包括：主供电模式、辅供电模式和充电模式；

步骤三、远程服务器经过判断后允许进行充电的两台电动汽车通过汽车首尾安装的充电连接装置进行首尾机械连接，两台汽车通过调节位置连接到一起，连接到位后，充电连接装置内部的充电电极的电气连接同时接通；

步骤四、远程服务器根据供电模式调节电动汽车的充电参数，由主供电模式或辅供电模式的电动汽车向充电模式的汽车进行行进中的充电；

步骤五、充电结束，断开充电连接装置的机械连接，充电过程完成。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车行车互补充电方法，其特征在于，所述的步骤二的充电工作模式判断方法具体为：

步骤201、远程服务器根据汽车的电能信息首先判断汽车是供电模式还是充电模式，电能大于供电电能设定值即为供电模式，电能小于充电电能设定值即为充电模式；

步骤202、远程服务器将距离较近的电动汽车划分为一个充电组汽车，服务器将处于供电模式的汽车中的携带电能最高的电动汽车设置其为主供电模式，其余的车辆为辅供电模式。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车行车互补充电方法，其特征在于，所述的步骤三的机械连接方法具体为：

步骤301、安装于前车汽车尾部的前车充电连接装置与安装于后车汽车头部的后车汽车充电连接装置行进中对接；

步骤302、前车充电连接装置与后车汽车充电连接装置进行容差配合后，由两个装置内部的电磁铁互相吸合使两车完成机械连接；

步骤303、后车充电连接装置中的电极板在丝杠电机的带动下，向前伸出，使电极插入前车充电连接装置前部，与前车车头上的电极插座相连接，完成电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车行车互补充电方法，其特征在于，所述的步骤四的充电方法为采用双向能源变换的充电方法，具体包括如下步骤：

步骤401、在电动汽车中安装充电控制装置，充电控制装置包括与汽车电池BMS系统相连接的双向能源变换装置，双向能源变换装置还通过前部充电接触器连接汽车前端的充电对接电极插头，通过后部充电接触器连接汽车后端的充电对接电极插座，同时在汽车前端的充电接口与汽车后端的充电接口之间还连接一个短路接触器；

步骤402、双向能源变换装置中设计有与前部充电接触器及后部充电接触器相连接、用于充电时使用的前端斩波滤波单元和通过BMS接触器与BMS系统相连接的后端斩波滤波单元，后端斩波滤波单元通过变压器和前端斩波滤波单元连接；

步骤403、由汽车VCU整车控制器控制整个充电过程：

处于主供电模式的汽车，BMS接触器闭合，主供电模式汽车设定输出电压，汽车VCU整车控制器将设定的输出电压传送到辅供电模式汽车及充电模式汽车；前部充电接触器吸合，对前车进行充电，或后部接触器吸合，对后部汽车进行充电；

处于辅供电模式汽车，BMS接触器闭合，同时调节其自身的前端斩波滤波单元电源到主供电模式汽车设定的输出电压，如果主供电模式汽车的输出电压与辅供电模式汽车输出的电压一致，则辅供电模式汽车的短路接触器闭合，使辅供电模式的汽车的前端充电对接电极与后端的充电对接电极插座形成短接的通路，可以实现主供电模式汽车与辅供电模式汽车共同提供能量；

处于充电模式的汽车，其短路接触器断开、前部接触器或后部接触器闭合，调节后斩波滤波单元电压到自身的BMS系统输出电压，即调节到自身的电池母线电压，如果充电模式汽车的后斩波滤波单元与自身的电池母线电压相等，则BMS接触器闭合，开始充电，充电过程中根据设定的充电电流，调节后斩波滤波单元；

步骤404、当充电电量达到设定值时，处于充电模式汽车的后斩波滤波单元调节自身的充电电流到零，同时断开其BMS接触器，之后断开其前部接触器，切断其电磁装置电源，使得其机械离断使得车辆分离；处于辅充电模式的汽车断开其短路接触器，切断其电磁装置电源，使得其机械离断使得车辆分离。