CN110015068A - 用于电动车辆的充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动车辆的充电系统，该充电系统包括：至少一个移动式充电装置，所述移动式充电装置包括适于与外部电源连接的第一电能接收接口、适于与待充电的电动车辆的第二电能接收接口连接的第一电能输出接口、以及与所述第一电能接收接口和所述第一电能输出接口连接的、用于储存电能以给电动车辆供电的蓄电池；和控制单元，所述控制单元配置成对所述移动式充电装置的移动、所述第一电能接收接口与所述外部电源的连接、所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口的连接进行控制。通过根据本发明的用于电动车辆的充电系统，使得充电过程简便、快速并且自动化。

Description

用于电动车辆的充电系统

技术领域

本发明涉及电动车技术领域，特别涉及用于电动车的充电系统。

背景技术

目前，现有技术中普遍使用固定的充电桩通过电缆对电动车进行充电，充电桩的电缆的充电插头需要由电动车使用者插入和拔出电动车的充电接口从而对电动车进行充电。为了使用固定的充电桩对电动车进行充电，需要将电动车停放在正确的位置和方向、将充电插头正确地插入以进行充电，这使得充电过程费时费力。

另外，现有的用于电动车辆的移动式充电装置需要通过充电电缆接收来自电源的电能，使得移动式充电装置的活动范围受限，不能够在例如特定的充电车位被占用之类的情况下，对停车场内距离电源较远的需要充电的电动车辆进行充电。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种充电系统，其通过提供带有大容量蓄电池的移动式充电装置，其中该移动式充电装置通过控制单元能实现与电源的自主连接以及与待充电车辆的自动连接，从而使得充电过程简便、快速并且自动化。

为此，本发明提供一种用于电动车辆的充电系统，其包括：至少一个移动式充电装置，移动式充电装置包括适于与外部电源连接的第一电能接收接口、适于与待充电的电动车辆的第二电能接收接口连接的第一电能输出接口，以及与第一电能接收接口和第一电能输出接口连接的、用于储存电能以给电动车辆供电的蓄电池；和控制单元，该控制单元配置成对移动式充电装置的移动、第一电能接收接口与外部电源的连接、第一电能输出接口与第二电能接收接口的连接进行控制。通过提供自带电池的移动式充电装置，使得移动式充电装置不需要充电线缆也能给电动车辆充电，活动范围不受线缆长度的限制，能自由到达停车场内的任意位置。

在一个方案中，所述移动式充电装置上设置有定位单元，该定位单元用于：确定移动式充电装置相对于待充电的电动车辆的正确停止位置，并与位于该第二电能接收接口处的对应定位装置配合，来确定该第一电能输出接口的用于与该第二电能接收接口进行连接的位置；确定该外部电源的位置，并且基于该外部电源的位置来确定移动式充电装置相对于外部电源的正确停止位置和第一电能接收接口的用于与所述外部电源进行电连接的位置。通过提供这样的定位单元，使得移动式充电装置和外部电源以及待充电车辆均能更好地实现自主连接或自动连接。

在一个方案中，所述定位单元包括与所述控制单元连接的位置传感器，所述位置传感器适合检测所述移动式充电装置的位置，并与设置在所述第二电能接收接口处的对应定位装置配合，来确定所述第一电能输出接口的、用于与所述第二电能接收接口连接的位置。

根据本发明的一个方案，所述移动式充电装置还包括连接到所述控制单元的电池管理单元，所述控制单元配置成：当经由所述电池管理单元检测到所述蓄电池的电量低于第一阈值时，经由所述电池管理单元使所述第一电能输出接口断开与所述第二电能接收接口的连接，并使所述移动式充电装置移动到所述外部电源处，且通过所述第一电能接收接口与所述外部电源的连接以对所述蓄电池进行充电。

在一个方案中，所述控制单元配置成当经由所述电池管理单元检测到所述蓄电池正在被充电并且所述蓄电池的电量超过第二阈值时，经由所述电池管理单元使所述第一电能接收接口断开与所述外部电源的连接，并且根据需要使所述移动式充电装置移动至待充电的电动车辆处对所述电动车辆进行充电。

在本发明的一个优选方案中，该移动式充电装置具有基部和充电臂，所述第一电能输出接口设置在所述充电臂的自由端，所述控制单元配置成：当检测到所述移动式充电装置没有对电动车辆进行充电时，使所述充电臂缩回到并且保持在所述基部中，并且当检测到所述移动式充电装置要对电动车辆进行充电时，使所述充电臂从所述基部伸出，使得所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口连接。在这里，充电臂优选可枢转地连接到基部，不仅可以相对于基部竖向枢转，而且可以水平枢转，使得充电臂不仅可以上下移动，还可以水平移动，例如能够进行360°旋转，从而能够使所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口更容易连接。

在一个优选方案中，在该充电臂上的该第一电能输出接口周围设置有铁磁性部件，在所述第二电能接收接口周围设置有电磁铁，并且所述控制单元配置成：当检测到所述移动式充电装置要对电动车辆进行充电时，使所述电磁铁被激励，以使得所述电磁铁与所述铁磁性部件配合，以通过使所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口紧密连接来使所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口连接。当然，作为替代，也可以想到在第一电能输出接口周围设置有电磁铁，而第二电能接收接口周围设置有铁磁性部件。

在一个方案中，所述移动式充电装置还设置有与控制单元连接的检测传感器，并且所述控制单元配置成：在对电动车辆的充电过程中通过所述检测传感器检测到电动车辆的运动、对所述移动充电装置的意外外力作用或者所述移动充电装置的意外位移时，断开所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口之间的电能传输。

在一个方案中，所述移动式充电装置上设置有触摸屏以用于从电动车辆使用者接收与充电相关的请求以及显示与充电相关的信息，并且所述移动式充电装置上设置有投影仪以在充电过程中将与充电相关的信息投影到电动车辆外的地面上，并且所述控制单元还包括信息收发单元，所述控制单元还配置成：基于经由所述信息收发单元从电动车辆使用者的终端接收的与充电相关的请求，控制与所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口的连接，经由所述信息收发单元向所述电动车辆使用者的终端发送与充电相关的信息，并且在充电结束后向所述电动车辆使用者的终端发送账单信息。

本发明还提供一种固定式充电装置，该固定式充电装置被连接到电网并且包括：外部电源，该外部电源配置成与上述的充电系统的移动式充电装置的第一电能接收接口相配合以用于给所述移动式充电装置的蓄电池进行充电；和电源定位装置，该电源定位装置与所述充电系统的移动式充电装置配合，以使所述充电系统确定所述移动式充电装置相对于所述外部电源的正确停止位置，并且使所述充电系统确定移动式充电装置的第一电能接收接口的、用于与所述外部电源进行连接的位置。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于电动车辆的充电系统在停车场中的示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的用于电动车辆的充电系统的示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的移动式充电装置的俯视图，其中移动式充电装置的充电臂处于缩回状态；

图4示出了图3所示的移动式充电装置的侧视图；和

图5示出了根据本发明的一个实施例的移动式充电装置的结构示意图，其中移动式充电装置的充电臂处于伸出状态。

具体实施方式

下面参照附图描述根据本发明实施例的用于电动车辆的充电系统。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下述的特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于电动车辆的充电系统，该充电系统可以设置在停车场(P)内，并且可以包括至少一个移动式充电装置1和控制单元2。在停车场内还设有用于容纳至少一个移动式充电装置1的固定充电装置3(也可以称为充电基站)，该固定充电装置3可以包括用于给移动式充电装置1充电的外部电源4。自身充满电或者不需要对电动车辆进行充电工作的(即待机的)移动式充电装置1可以等待在固定充电装置3内。固定充电装置3可设有电源定位装置，电源定位装置与充电系统的移动式充电装置配合以使充电系统确定所述移动式充电装置相对于所述外部电源的正确停止位置和所述移动式充电装置的第一电能接收接口的用于与所述外部电源进行连接的位置。

图2示出了根据本发明的一个实施例的用于电动车辆的充电系统的示意图。具体来说，充电系统可以包括至少一个移动式充电装置1(图中仅示意性地示出三个)和控制单元2，每个移动式充电装置可以包括第一电能接收接口1a、第一电能输出接口1b、蓄电池13、定位单元1c、电池管理单元1d、检测传感器1e、触摸屏1f和投影仪1g。该第一电能接收接口1a适合与外部电源4连接，第一电能输出接口1b适合与位于待充电的电动车辆5例如底部的第二电能接收接口(未示出)连接。蓄电池13与第一电能接收接口1a和第一电能输出接口1b连接、用于储存电能以给电动车辆5供电。应当理解，蓄电池也可以例如通过变压来给移动式充电装置自身供电。

在上述实施例中，所述定位单元1c用于：确定移动式充电装置1相对于待充电的电动车辆5的正确停止位置，并与位于第二电能接收接口处的对应定位装置(未示出)配合来确定第一电能输出接口1a的用于与所述第二电能接收接口进行连接的位置；确定所述外部电源4的位置，并且基于所述外部电源4的位置来确定所述移动式充电装置1相对于所述外部电源4的正确停止位置和第一电能接收接口1a的用于与外部电源4进行连接的位置。在本文，“正确停止位置”是通过移动式充电装置1移动而到达的、能够使第一电能输出接口1b与电动车辆的第二电能接收接口正确连接的位置，或者指能够使第一电能接收接口1a与外部电源4正确连接的位置。“正确停止位置”可以位于能够使第一电能输出接口1b与电动车辆的第二电能接收接口正确连接的特定范围内，或者位于能够使第一电能接收接口1a与外部电源4正确连接的特定范围内。

在另一个实施例中，上述定位单元可以包括与控制单元2连接的位置传感器，该位置传感器适合检测移动式充电装置1的位置，并与设置在所述第二电能接收接口处的对应定位装置配合，来确定所述第二电能接收接口的用于与第一电能输出接口进行连接的位置。作为替代，定位单元可包括与第二电能接收接口处的对应定位装置配合的机械限位结构，该特定机械限位结构促使移动式充电装置和第一电能输出接口移动至各自的正确位置而停止。

在图2所示的实施例中，电池管理单元1d连接到控制单元2，控制单元2配置成：当经由电池管理单元1d检测到所述蓄电池的电量低于第一阈值时，经由电池管理单元1d使第一电能输出接口1b断开与第二电能接收接口的连接，使移动式充电装置1移动到外部电源4处，并且通过第一电能接收接口1a与外部电源4的连接以对所述蓄电池13进行充电。优选地，控制单元2配置成当经由电池管理单元1d检测到蓄电池13正在被充电并且蓄电池的电量超过第二阈值时，经由电池管理单元1d使第一电能接收接口1a断开与外部电源4的连接，并且根据需要使移动式充电装置1移动至待充电的电动车辆5处对所述电动车辆进行充电。在这里，电池管理单元可以为通用的电池管理系统。为保证电池安全可靠地运行，电池管理系统例如能够准确估测动力电池组的荷电状态，动态监测动力电池组的工作状态以及单体电池间的均衡。控制单元如此配置，能够提高移动式充电装置的利用率，防止其蓄电池出现过充电和过放电，延长蓄电池的使用寿命。

在上述实施例中，检测传感器1e连接到控制单元2，并且控制单元2配置成在对电动车辆5的充电过程中通过检测传感器1e检测到电动车辆的运动、对移动充电装置1的意外外力作用或者移动充电装置的意外位移时，断开第一电能输出接口1b与第二电能接收接口之间的电能传输。

在移动式充电装置上设置触摸屏1f是有利的，该触摸屏1f用于从电动车辆使用者接收与充电相关的请求(例如，开始充电请求、断开充电请求、按特定时间或特定充电速度开始充电的请求、或者结算请求)、以及显示与充电相关的信息(例如，剩余充电时间、充电进度、已充电电量、充电速度、充电费用、检测到的电池信息等)，并且投影仪1g可以在充电过程中将与充电相关的信息投影到电动车辆外的地面上，以使得电动车使用者可以容易地看到这些信息。

优选地，控制单元2还可以包括信息收发单元，所述控制单元还配置成：基于经由所述信息收发单元从电动车辆使用者的终端接收的与充电相关的请求(例如，开始充电请求、断开充电请求、或者按特定时间或特定充电速度开始充电的请求)，控制与所述第一电能输出接口1b与所述第二电能接收接口的连接，经由所述信息收发单元向所述电动车辆使用者的终端发送与充电相关的信息(例如，剩余充电时间、充电进度、已充电电量、充电速度、充电费用、检测到的电池信息等)，并且在充电结束后向所述电动车辆使用者的终端发送账单信息。

本领域技术人员应当理解，虽然图1和图2中示出控制单元并没有设置在移动式充电装置1上，但作为替代，也可以将控制单元集成在移动式充电装置上。可选地，控制单元2可以部分位于服务器或者云端并且与移动式充电装置1通信连接。

图3和图4示出了根据本发明的一个实施例的用于电动车辆的充电系统的移动式充电装置。从图中可以看出，该移动式充电装置1可以包括基部11、可枢转地安装到该基部11上的充电臂12、蓄电池13、第一电能接收接口1a、第一电能输出接口1b、行走轮15以及驱动该行走轮15移动的马达14。该充电臂12具有枢转地连接到基部11的连接端121以及能够移动离开基部11的自由端122，该第一电能输出接口1b设置在充电臂12的自由端122处。

在图3所示的实施例中，可以看出，移动式充电装置1的基部11是扁平的并构造为其俯视投影为细长跑道形。优选地，为了使移动式充电装置1能够顺利移动到待充电电动车辆5的底盘下方，基部11还根据需要被构造成高度低于特定电动车辆5的底盘高度。

从图4中可以看出，基部11的顶部表面为平坦的，基部11的侧面为与所述顶部表面平滑相接的曲面。如此配置的移动式充电装置可以具有类似于减速带的构型，从而具有抗压性能。并且，为了改善移动式充电装置1的抗压性能，基部的材料可以选择成更抗压的材料。如此配置，使得车辆能够平稳的从移动式充电装置上经过并且保护移动式充电装置的内部元件免受损坏。作为替代，基部也可以设置成其它合适的形状，例如盘形。相应地，蓄电池13的形状也应设计成与基部的形状相匹配。在设计基部的形状和尺寸时，应该平衡考虑蓄电池的容量和移动式充电装置的尺寸，基本原则是在尽量保证提供大容量蓄电池的同时，使移动式充电装置的尺寸尤其是高度尺寸尽量小。

虽然图中示出的移动式充电装置1的行走机构为行走轮15。然而，应当理解，行走轮15也可以替换为履带，使得移动式充电装置1可以例如在停车场内自由移动。这些为现有技术中常见的，在这里不再赘述。可选地，在固定充电设施3内还可以设有用于清洁移动式充电装置的清洁装置，例如用于清洁其轮胎或履带等。

图5示出了移动式充电装置的充电臂12处于伸出状态的结构示意图。当所述移动式充电装置1不需要对电动车辆充电时，所述充电臂12缩回到并且保持在所述基部中(参见图3)；当移动式充电装置1需要对电动车辆5进行充电时，充电臂12从基部11向上枢转伸出。在这里，充电臂12优选不仅可以相对于基部11竖向枢转，而且可以水平枢转，使得充电臂12不仅可以上下移动，还可以水平移动，例如能够进行360°旋转，从而能够使位于充电臂12的自由端122处的第一电能输出接口1b与例如位于电动车辆底部的所述电能接收接口更容易连接。

在一个实施例中，还可以在充电臂12上的第一电能输出接口1b周围设置铁磁性部件，而在第二电能接收接口周围设置电磁铁，控制单元配置成：当检测到所述移动式充电装置要对电动车辆进行充电时，使所述电磁铁被激励而产生电磁力，使得所述电磁铁与所述铁磁性部件磁力配合，使第一电能输出接口与第二电能接收接口实现紧密连接。作为替代，也可以在第一电能输出接口1b周围设置有电磁铁，而第二电能接收接口周围设置有铁磁性部件。

对于本发明中的移动式充电装置来说，适用的外部电源从家用或企业用电等常规电力装置取电，因此成本较低。外部电源可以设置有与移动式充电装置1的第一电能接口配合的特定转接头。并且，移动式充电装置1也可以配置有与多种电源适配的转接头。在本发明的一个实施例中，移动式充电装置1的第一电能接收接口1a能与外部电源4实现直接连接，但在必要的情况下，也可以经由充电电缆连接到外部电源4。

在这里，术语“连接”可以包括传导式接合例如充电插头-充电插座式的接合，例如通过充电插头按特定角度和深度被插入充电插座中以使得线脚实现传导接触的接合。传导式接合可以包括现有的接口标准之一，例如IEC接口标准(包括Type 1-北美、Type 2-德国、和Type 3-意大利等)和中国的GB接口标准。术语“连接”还可以包括无线充电的供电端与电能接收端之间的非传导式耦合。例如，连接可以包括供电线圈与接收端线圈的感应式耦合、无线电波收发或磁场共振等。“连接”还可以通过根据供电端与接收端的特定标准建立通信连接以对电能传输的开始、结束和输电过程进行控制来实现。

每个电动车的充电过程都通过云端连接被集中地控制，并且控制单元会考虑由电动车辆使用者设定的每个电动车的充电百分比需求，并将充电状态反馈至电动车辆使用者的终端(例如移动设备)。移动式充电装置1可以通过电动车辆底部的Barcode/QR码识别电动车辆使用者，并且在充电结束后通过线上支付工具向电动车使用者发送账单。可选地，也可以通过其它方式进行电动车使用者的识别。

在根据本发明的用于电动车辆的充电系统中，至少一个移动式充电装置1可由控制单元集中控制从而同时为多台电动车辆提供高效的充电服务。本发明的用于电动车辆的充电系统可以被应用于任何停车场，并且移动式充电装置可以移动到停车场内的任何位置。通过使用这种移动式充电装置，电动车辆的使用者不需插入和拔出充电插头，并且，本发明中的用于电动车的充电系统能够为多台电动车同时提供无电缆式或电缆式充电服务，从而使得充电过程简便、快速并且自动化。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于电动车辆的充电系统，其特征在于，该充电系统包括：

至少一个移动式充电装置，所述移动式充电装置包括适于与外部电源连接的第一电能接收接口、适于与待充电的电动车辆的第二电能接收接口连接的第一电能输出接口、以及与所述第一电能接收接口和所述第一电能输出接口连接的、用于储存电能以给电动车辆供电的蓄电池；和

控制单元，所述控制单元配置成对所述移动式充电装置的移动、所述第一电能接收接口与所述外部电源的连接、所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口的连接进行控制。

2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述移动式充电装置上设置有定位单元，所述定位单元用于：

确定所述移动式充电装置相对于待充电的电动车辆的正确停止位置，并与位于所述第二电能接收接口处的对应定位装置配合，来确定所述第一电能输出接口的用于与所述第二电能接收接口进行连接的位置；和

确定所述外部电源的位置，并且基于所述外部电源的位置，来确定所述移动式充电装置相对于所述外部电源的正确停止位置和所述第一电能接收接口的用于与所述外部电源进行连接的位置。

3.根据权利要求2所述的充电系统，其特征在于，所述定位单元包括与所述控制单元连接的位置传感器，所述位置传感器适合检测所述移动式充电装置的位置，并与设置在所述第二电能接收接口处的对应定位装置配合，来确定所述第一电能输出接口的、用于与所述第二电能接收接口连接的位置。

4.根据权利要求3所述的充电系统，其特征在于，所述移动式充电装置还包括连接到所述控制单元的电池管理单元，所述控制单元配置成：当经由所述电池管理单元检测到所述蓄电池的电量低于第一阈值时，经由所述电池管理单元使所述第一电能输出接口断开与所述第二电能接收接口的连接，使所述移动式充电装置移动到所述外部电源处，并且通过所述第一电能接收接口与所述外部电源的连接以对所述蓄电池进行充电。

5.根据权利要求4所述的充电系统，其特征在于，所述控制单元配置成当经由所述电池管理单元检测到所述蓄电池正在被充电并且所述蓄电池的电量超过第二阈值时，经由所述电池管理单元使所述第一电能接收接口断开与所述外部电源的连接，并且根据需要使所述移动式充电装置移动至待充电的电动车辆处对所述电动车辆进行充电。

6.根据权利要求5所述的充电系统，其特征在于，所述移动式充电装置具有基部和充电臂，所述第一电能输出接口设置在所述充电臂的自由端，所述控制单元配置成：当检测到所述移动式充电装置没有对电动车辆进行充电时，使所述充电臂缩回到并且保持在所述基部中，并且当检测到所述移动式充电装置要对电动车辆进行充电时，使所述充电臂从所述基部伸出，使得所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口连接。

7.根据权利要求6所述的充电系统，其特征在于，在所述充电臂上的所述第一电能输出接口周围设置有铁磁性部件，并且所述第二电能接收接口周围设置有电磁铁，并且所述控制单元配置成：当检测到所述移动式充电装置要对电动车辆进行充电时，使所述电磁铁被激励，以使得所述电磁铁与所述铁磁性部件配合，以通过使所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口紧密连接来使所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口连接。

8.根据权利要求7所述的充电系统，其特征在于，所述移动式充电装置还设置有与控制单元连接的检测传感器，并且所述控制单元配置成：在对电动车辆的充电过程中通过所述检测传感器检测到电动车辆的运动、对所述移动充电装置的意外外力作用或者所述移动充电装置的意外位移时，断开所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口之间的电能传输。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的充电系统，其特征在于，所述移动式充电装置上设置有触摸屏以用于从电动车辆使用者接收与充电相关的请求以及显示与充电相关的信息，并且所述移动式充电装置上设置有投影仪以在充电过程中将与充电相关的信息投影到电动车辆外的地面上，并且所述控制单元还包括信息收发单元，所述控制单元还配置成：基于经由所述信息收发单元从电动车辆使用者的终端接收的与充电相关的请求，控制与所述第一电能输出接口与所述第二电能接收接口的连接，经由所述信息收发单元向所述电动车辆使用者的终端发送与充电相关的信息，并且在充电结束后向所述电动车辆使用者的终端发送账单信息。

10.一种固定式充电装置，其特征在于，所述固定式充电装置被连接到电网并且包括：

外部电源，所述外部电源配置成与根据权利要求1至9中任一项所述的充电系统的移动式充电装置的第一电能接收接口相配合以用于给所述移动式充电装置的蓄电池进行充电；和

电源定位装置，所述电源定位装置与所述充电系统的移动式充电装置配合，以使所述充电系统确定所述移动式充电装置相对于所述外部电源的正确停止位置，并且使所述充电系统确定所述移动式充电装置的第一电能接收接口的用于与所述外部电源进行连接的位置。