CN110803049A - 一种电动车辆自动化快速充电系统及充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车充电技术领域，具体来说是一种电动车辆自动化快速充电系统及充电方法，步骤一：电动车在司机的驾驶下停靠站台，激光雷达捕捉车体侧标签位置，运动控制单元将该信息传递给充电总控制器，充电总控制器开始自动连接车辆超级电容管理系统的热点网络；步骤二：充电总控制器已连接车辆超级电容管理系统的热点网络，车辆驾驶室显示与站台充电站已建立通讯连接，司机停好车辆，整车控制器关闭整车驱动动力，司机按下充电按钮，整个系统进入充电流程；充电装置采用IGBT作为开关器件的耐高电压、大电流隔离型DCDC方案，不采用传统的充电模块，提高系统可靠性；充电装置综合监控平台，可实现系统遥测遥控。

Description

一种电动车辆自动化快速充电系统及充电方法
技术领域
本发明涉及汽车充电技术领域，具体来说是一种电动车辆自动化快速充电系统及充电方法。
背景技术
在新能源领域，以电动车为代表的新能源车辆得到了迅猛的发展，但充电便捷性始终是制约电动车辆发展的一个重大瓶颈。传统的充电解决方案是人工插拔充电枪至车辆充电接口处，然后地面充电机或者车载充电机开始对车辆充电，由于充电电压都是高压，人工插拔极易产生高压触电的安全事故，尤其是在雨雪等潮湿的天气环境中直接插拔高压充电枪对人身的安全威胁更大。
传统上，手动连接车辆要求司机泊车并继而搬动物理的插入车辆。在转运中心，从公交车到充电站设备的距离可能很远，从而导致要让长度很长的粗笨高压线缆伸至车辆。这不仅是一种干扰，而且也不是司机的典型工作任务。
因此，需要用于连接电动车至充电站的改进系统和方法，还需要提供自动充电的控制策略的系统和方法。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中人工插拔高压大电流连接器不安全，同时充电口定位不够准确，充电识别等一系列问题，提供一种电动车辆自动化快速充电系统及充电方法。
为了实现上述目的，设计一种电动车辆自动化快速充电系统，包括车载部分和站台部分，其特征在于车载部分包括受电区，受电区由充电插座、伺服电机、机械导引滑台构成，当充电插头插入受电区，伺服电机会受受电引导控制箱控制，牵引机械导引滑台将充电插头插入充电插座内；一卷帘门，设置于受电区外侧，通过受电引导控制箱控制打开或关闭；高压配电柜，包括接触器、传感器、分线汇流排；超级电容储能单元，通过充电回路连接高压配电柜，由接触器控制；超级电容管理系统，接受整车控制器的充电放电调度指令，用于控制受电引导控制箱及高压配电柜，与站台充电装置无线通讯，实时传输充电状态，并通过通讯网络将充电信息上传云终端；
站台部分包括充电头，与自动自动连接装置连接；站台卷帘门，设置于充电头外侧；激光雷达，用于对车体侧充电区域的识别；自动连接装置接受运动控制单元的指令进行多维运动，将充电头插入到车体充电区域。
所述站台部分还包括充电机，充电机通过交流配电柜将交流输入整流为直流输出，通过直流配电箱将电缆输出到充电头中，充电总控制器负责对充电机及运动控制单元的统筹，并通过无线传输的形式与车载部分进行实时通讯，实现充电的自动控制。
一种电动车辆自动化快速充电系统及充电方法，其特征在于方法步骤具体如下：
步骤一：电动车在司机的驾驶下停靠站台，激光雷达捕捉车体侧标签位置，运动控制单元将该信息传递给充电总控制器，充电总控制器开始自动连接车辆超级电容管理系统的热点网络；
步骤二： 充电总控制器已连接车辆超级电容管理系统的热点网络，车辆驾驶室显示与站台充电站已建立通讯连接，司机停好车辆，整车控制器关闭整车驱动动力，司机按下充电按钮，整个系统进入充电流程；
步骤三： 超级电容管理系统检测到整车控制器给出的充电指令，并检查到驱动系统已停机，通知受电引导控制箱打开卷帘门，准备接受站台充电站的对接，充电总控制器通过激光雷达信号捕捉到受电区域，发出指令到运动控制单元，打开卷帘门，自动连接装置准备运动对接；
步骤四：运动控制单元控制自动连接装置充电头，并实时通过激光雷达信号，朝受电区运动；
步骤五：充电头放入受电区，受电引导控制箱将充电头引导插入到受电区插座，充电总控制器及超级电容管理系统通过硬线引导电路判断电路导通，机械可靠耦合；
步骤六：超级电容管理系统控制高压配电柜闭合内部接触器，充电总控制器控制闭合直流配电箱内部的直流断路器，双方确信供电安全，充电总控制器通知充电机开始整流，对车辆进行充电，超级电容接受站台电能；
步骤七： 超级电容管理系统检测到超级电容电量充满，或者接受到驾驶室的停止充电指令，通知充电总控制器停止充电过程，充电总控制器命令充电机停止整流过程，断开直流配电，超级电容管理系统断开直流配电，自动连接装置拔去充电插头，运行回站台内；
步骤八：充电总控制器、超级电容管理系统确认充电回路已安全断开，闭合卷帘门，超级电容管理系统通知整车控制器系统，通知司机充电已结束，可以驾驶离开，充电总控制器断开与整车控制器的网络连接，站台充电系统进入待机低功耗状态。
本发明同现有技术相比，其优点在于：
（1）充电装置安装在室外马路边，要求防潮，防盐雾，防尘，抗8级以上台风，设计使用寿命20年；
（2）充电装置采用IGBT作为开关器件的耐高电压、大电流隔离型DCDC方案，不采用传统的充电模块，提高系统可靠性；
（3）充电装置综合监控平台，可实现系统遥测遥控；
（4）充电装置采用自动化对接方案，站台侧通过自动连接装置与车体侧接口对接充电；
（5）充电装置不控整流技术，隔离DCDC并联充电技术，最大输出750V500A，电流上升时间1秒；
（6）充电装置采用各类总线通讯技术，其中充电单元与自动连接装置采用以太网总线技术，与车辆电容管理系统通讯采用无线通讯技术技术，远程平台采用高速透传加密云平台技术；
（7）全天候自动化充电装置可适应沿海地区的气候特点；
（8）采用全自动对接技术，利用先进的引导技术，并配有柔性对接引导机构，快速精准对接，安全可靠。
附图说明
图1是本发明示意图；
图中：1.卷帘门 2.受电区 3.受电引导控制箱 4.高压配电柜 5.超级电容储能单元6.超级电容管理系统 7.整车控制器 8.驾驶室充电启动按钮 9.充电插头 10.自动连接装置 11.直流配电箱 12.充电总控制器 13.运动控制单元 14.激光雷达识别系统 15.充电机 16.交流配电柜 17.车体侧 18.站台侧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：参见图1
车体侧部分包括车体设置的卷帘门、受电区、受电引导控制箱、高压配电柜、超级电容储能单元、超级电容管理系统、整车控制器、驾驶室充电启动按钮，由以上各器件子系统组成车辆侧充电对接系统。
站台侧部分主要由自动连接装置和充电机组成，其中机器人工作站包括卷帘门（用于车辆的防护保护）、充电插头、自动连接装置、直流配电箱、充电总控制器、运动控制单元、激光雷达识别系统；充电机部分由充电机交流配电柜组成。
实施例二：工作步骤如下
步骤一：电动车在司机的驾驶下停靠站台，激光雷达捕捉车体侧标签位置，运动控制单元将该信息传递给充电总控制器，充电总控制器开始自动连接车辆超级电容管理系统的热点网络；
步骤二：充电总控制器已连接电动车超级电容管理系统的热点网络，电动车驾驶室显示与站台充电站已建立通讯连接，司机停好车辆整车控制器系统关闭整车驱动动力，司机按下充电按钮，整个系统进入充电流程；
步骤三： 超级电容管理系统检测到整车控制器给出的充电指令，并检查到驱动系统已停机，通知受电引导控制箱打开卷帘门，准备接受站台充电站的对接，充电总控制器通过激光雷达信号捕捉到受电区域，发出指令到运动控制单元，打开卷帘门，自动连接装置准备运动对接；
步骤四：运动控制单元控制自动连接装置充电头，并实时通过激光雷达信号，朝受电区运动；
步骤五：充电头放入受电区，控制滑台供电接触器吸合，滑台上第一光电传感器识别车端受电座横轴位置并上传给侧充装置PLC，侧充装置PLC控制滑台横轴伺服电机到位，滑台上第二光电传感器识别车端受电座纵轴位置并上传给侧充装置PLC，侧充装置PLC控制滑台纵轴伺服电机到位，侧充装置PLC向竖轴运动，充电枪与充电座连接，充电总控制器及超级电容管理系统通过硬线引导电路判断电路导通，机械可靠耦合；
步骤六：超级电容管理系统控制高压配电柜闭合内部接触器，充电总控制器控制闭合直流配电箱内部的直流断路器，双方确信供电安全，充电总控制器通知充电机开始整流，对车辆进行充电，超级电容接受站台电能；
步骤七： 超级电容管理系统检测到超级电容电量充满，或者接受到驾驶室的停止充电指令，通知充电总控制器停止充电过程，充电总控制器命令充电机停止整流过程，断开直流配电，超级电容管理系统断开直流配电，自动连接装置拔去充电插头，运行回站台内；
步骤八：充电总控制器、超级电容管理系统确认充电回路已安全断开，闭合卷帘门，超级电容管理系统通知车控制器系统，通知司机充电已结束，可以驾驶离开，充电总控制器断开与超级电容管理系统的热点连接，站台充电系统进入待机低功耗状态。

Claims (3)

1.一种电动车辆自动化快速充电系统，包括车载部分和站台部分，其特征在于
车载部分包括
受电区，受电区由充电插座、伺服电机、机械导引滑台构成，当充电插头插入受电区，伺服电机会受受电引导控制箱控制，牵引机械导引滑台将充电插头插入充电插座内；
一卷帘门，设置于受电区外侧，通过受电引导控制箱控制打开或关闭；
高压配电柜，包括接触器、传感器、分线汇流排；
超级电容储能单元，通过充电回路连接高压配电柜，由接触器控制；
超级电容管理系统，接受整车控制器的充电放电调度指令，用于控制受电引导控制箱及高压配电柜，与站台充电装置无线通讯，实时传输充电状态，并通过通讯网络将充电信息上传云终端；
站台部分包括
充电头，与自动自动连接装置连接；
站台卷帘门，设置于充电头外侧；
激光雷达，用于对车体侧充电区域的识别；
自动连接装置接受运动控制单元的指令进行多维运动，将充电头插入到车体充电区域。
2.如权利要求1所述的一种电动车辆自动化快速充电系统，其特征在于所述站台部分还包括充电机，充电机通过交流配电柜将交流输入整流为直流输出，通过直流配电箱将电缆输出到充电头中，充电总控制器负责对充电机及运动控制单元的统筹，并通过无线传输的形式与车载部分进行实时通讯，实现充电的自动控制。
3.一种电动车辆自动化快速充电系统及充电方法，其特征在于方法步骤具体如下：
步骤一：电动车在司机的驾驶下停靠站台，激光雷达捕捉车体侧标签位置，运动控制单元将该信息传递给充电总控制器，充电总控制器开始自动连接车辆超级电容管理系统的热点网络；
步骤二： 充电总控制器已连接车辆超级电容管理系统的热点网络，车辆驾驶室显示与站台充电站已建立通讯连接，司机停好车辆，整车控制器关闭整车驱动动力，司机按下充电按钮，整个系统进入充电流程；
步骤三： 超级电容管理系统检测到整车控制器给出的充电指令，并检查到驱动系统已停机，通知受电引导控制箱打开卷帘门，准备接受站台充电站的对接，充电总控制器通过激光雷达信号捕捉到受电区域，发出指令到运动控制单元，打开卷帘门，自动连接装置准备运动对接；
步骤四：运动控制单元控制自动连接装置充电头，并实时通过激光雷达信号，朝受电区运动；
步骤五：充电头放入受电区，受电引导控制箱将充电头引导插入到受电区插座，充电总控制器及超级电容管理系统通过硬线引导电路判断电路导通，机械可靠耦合；
步骤六：超级电容管理系统控制高压配电柜闭合内部接触器，充电总控制器控制闭合直流配电箱内部的直流断路器，双方确信供电安全，充电总控制器通知充电机开始整流，对车辆进行充电，超级电容接受站台电能；
步骤七： 超级电容管理系统检测到超级电容电量充满，或者接受到驾驶室的停止充电指令，通知充电总控制器停止充电过程，充电总控制器命令充电机停止整流过程，断开直流配电，超级电容管理系统断开直流配电，自动连接装置拔去充电插头，运行回站台内；
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