CN111016697A - 一种智能驾驶车互联充放电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种智能驾驶车互联充放电系统，用以提高智能驾驶车充放电的安全性和灵活性。智能驾驶车互联充电系统，包括：第一接口，与前车的第二接口连接，第一接口内设置有电气插头，用于在控制电路的控制下通过电气插头与前车第二接口内的充电插座之间进行充电或者放电；第二接口，与后车的第一接口连接，第二接口内设置有电气插座，用于在控制电路的控制下通过电气插座与后车第一接口内的充电插头之间进行充电或放电；通信模块，用于与其他智能驾驶车交互电量信息；控制电路，用于根据通信模块获取的、其他智能驾驶车的电量信息确定充放电状态；根据确定出的充放电状态，通过第一接口与前车进行充放电或者通过第二接口与后车进行充放电。

Description

一种智能驾驶车互联充放电系统
技术领域
本发明涉及智能驾驶技术领域，尤其涉及一种智能驾驶车互联充放电电系统。
背景技术
智能驾驶集环境感知、规划决策等功能于一体，集中运用了计算机、现代传感、自动控制等技术，是典型的高新技术综合体，可显著提高道路交通的安全性和通行效率，拥有广泛的发展前景。
目前，智能驾驶车普遍采用动力电池作为驱动力来源，多利用充电桩进行电力补充，图1显示了常用快速充电模式的基本结构。
其基本工作原理如下：
1.车辆快充口与快速充电桩连接后，整车控制器完成初始化并发出信号，唤醒动力电池进行低压自检；
2.低压自检完成后，动力电池通过数据采集终端将自检状态发送给整车控制器，整车控制器控制电池内部高压继电器闭合，同时动力电池发出信号给快速充电桩，快速充电桩内部继电器闭合；
3.快速充电桩通过充电接口为动力电池进行高压快速充电，此过程中，高压控制器起稳压、保护电路作用。
随着智能驾驶车的快速发展，其充电需求也越来越高。由于单个快速充电桩的建设需要配置10kV以上变压器，其建设受所在地区电力总容的限制，无法在用电量高的地区大密度建造。此外，利用固定充电桩进行充电，会导致智能驾驶车的运行区域常常受到限制，不利于智能驾驶车的大范围普及，如果行驶过程中电量不足，会在路上被迫停车。
此外，快充模式下的高压电源常导致拉弧及其他危害，可能会导致人员触电甚至伤亡等事故发生，因此，急需针对智能驾驶车寻求一种新型不受充电区域限制、安全的充电方式。
发明内容
本发明实施例提供一种智能驾驶车互联充放电系统，用以提高智能驾驶车充放电的安全性和灵活性。
本发明提供的智能驾驶车互联充电系统，包括：
第一接口，与前车的第二接口连接，所述第一接口内设置有电气插头，用于在控制电路的控制下通过所述电气插头与所述前车第二接口内的充电插座之间进行充电或者放电；
第二接口，与后车的第一接口连接，所述第二接口内设置有电气插座，用于在所述控制电路的控制下通过所述电气插座与所述后车第一接口内的充电插头之间进行充电或放电；
通信模块，用于与其他智能驾驶车交互电量信息；
控制电路，用于根据所述通信模块获取的、其他智能驾驶车的电量信息确定充放电状态；根据确定出的充放电状态，通过所述第一接口与前车进行充放电或者通过所述第二接口与后车进行充放电。
在一种实施方式中，所述第一接口设置于智能驾驶车的车头部位；所述系统还包括设置于所述车头部位的视觉传感器和激光传感器；其中：
所述视觉传感器和所述激光传感器用于对所述前车的第二接口进行定位，采用过盈配合方式完成第一接口与前车的第二接口的连接。
在一种实施方式中，所述第二接口设置于智能驾驶车的车尾部位；所述系统该包括设置于所述车尾部位的接触式传感器；
所述接触式传感器，用于监测第二接口与所述后车的第一接口是否成功连接。
在一种实施方式中，所述第一接口内设置有电气插头，所述第二接口内设置有电气插座，当所述第一接口与所述第二接口连接后，所述电气插头与所述电气插座连接。
在一种实施方式中，所述控制电路包括驱动控制开关、控制器模块、双向转换模块、充放电控制模块和电机控制开关，其中：
所述驱动控制开关，分别与双向转换模块、动力电池、控制器模块连接；
所述控制器模块，分别与充放电控制模块、双向转换模块以及所述驱动控制开关连接；
所述充放电控制模块，分别与所述电气插座、控制器模块和所述电机控制开关连接；
所述电机控制开关，分别与电机、动力电池以及所述充放电控制模块连接。
在一种实施方式中，所述驱动控制开关，具体用于在确定出为充电状态时，向控制器模块发送相应的充电指令；
所述控制器模块，用于控制电机控制开关断开电机与动力电池的连接，同时控制充放电控制模块切换为充电逻辑；
所述充放电控制模块，用于接收前车或者后车通过所述电气插座输送的电能，将接收到的电能传输到所述双向转换模块进行压力转换后向动力电池充电。
在一种实施方式中，所述驱动控制开关，还用于在充电结束后，向所述控制器模块发送充电结束指令；
所述控制器模块，还用于控制电机控制开关切换到电机控制状态；以及向所述充放电控制模块发送第一接头或第二接头释放连接指令。
在一种实施方式中，所述驱动控制开关，具体用于在确定出为放电状态时，向所述控制器模块发送放电指令；
所述控制器模块，用于控制充放电控制模块切换为放电逻辑，动力电池输出的电能经双向转换模块进行压力转换后，通过所述充放电控制模块连接的电气插座对所述前车或者所述后车进行充电。
在一种实施方式中，所述驱动控制开关，还用于在放电结束后，向所述控制器模块发送放电结束指令；
所述控制器模块，还用于向所述充放电控制模块发送第一接头或第二接头释放连接指令。
在一种实施方式中，所述双向转换模块包括双向直流电流DC/DC转换模块和/或双向DC/交流电流AC转换模块。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明提供的智能驾驶车互联充放电系统中，通过通信模块实现能源状态信息在车组间的实时共享，根据各车辆的能源状态信息，通过第一接口或者第二接口与其他车辆连接实现车辆间互联充放电，平衡车间电能，上述过程中，不受充电桩的制约，可以随时随地进行充放电的同时，还可以避免拉弧及其它危害的产生，提高了智能驾驶车充放电的安全性和灵活性。
附图说明
图1为现有技术的智能驾驶车常用快速充电模式结构；
图2a为根据本发明实施例的智能驾驶车互联充电系统结构示意图；
图2b为根据本发明实施例的智能驾驶车连接示意图；
图3a为根据本发明实施例的设置于车头部位的第一接口的第一种示意图；
图3b为根据本发明实施例的设置于车尾部位的第二接口的第一种示意图；
图3c为根据本发明实施例的设置于车头部位的第一接口的第二种示意图；
图3d为根据本发明实施例的设置于车尾部位的第二接口的第二种示意图；
图4为根据本发明实施例的控制电路结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
需要说明的是，本发明实施例中的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。
在本文中提及的“多个或者若干个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明实施例提供的智能驾驶车互联充电系统中，智能驾驶车可以通过机械接口彼此连接组成车组，并利用电气接口，使车组中电量高的车辆对电量较低的车辆进行电力补充，达到电力平衡的目的。如图2a所示，其为本发明实施例提供的智能驾驶车互联充电示意图，本发明实施例提供的智能驾驶车互联充电系统，包括：
第一接口201，与前车的第二接口连接，用于在控制电路的控制下通过所述电气插头与所述前车第二接口内的充电插座之间进行充电或者放电；
第二接口202，与后车的第一接口连接，所述第二接口内设置有电气插座，用于在所述控制电路的控制下通过所述电气插座与所述后车第一接口内的充电插头之间进行充电或放电；
通信模块203，用于与其他智能驾驶车交互电量信息；
控制电路204，用于根据所述通信模块203获取的、其他智能驾驶车的电量信息确定充放电状态；根据确定出的充放电状态，通过所述第一接口与前车进行充放电或者通过所述第二接口与后车进行充放电。
具体实施时，智能驾驶车互联充电系统该还包括能源管理模块，能源管理模块与控制电路和通信模块连接，用于检测智能驾驶车动力电池的电压、电流以及剩余电量等，并向控制电路和通信模块提供智能驾驶车的剩余电量；能源管理模块还用于从通信模块获取互联车组内其他智能驾驶车的剩余电量，并提供给控制电路。控制电路根据自身所在车辆以及其他车辆的剩余电量，评断自身为充电状态还是放电状态。
在一种实施方式中，控制电路可以根据自身所在智能驾驶车的剩余电量以及自身连接的前后两辆智能驾驶车的剩余电量确定自身的充放电状态，例如，如果自身电量低于连接的两辆车辆，则确定自身为充电状态，如果高于连接的两辆车辆，则确定自身为放电状态，
需要说明的是，具体实施时，各智能驾驶车辆在确定自身剩余电量大于第一阈值时，可以允许进入放电状态；以及在确定自身剩余电量低于第二阈值时，允许进入充电状态。具体实施时，也可以由人工辅助判断各个智能驾驶车的充放电状态，在一个实施例中，能量管理模块可以通过显示屏显示自身所在智能驾驶车以及通过通信模块接收到的其他智能驾驶车的剩余电量，用户根据显示的电量信息判断各个智能驾驶车的充放电状态，并通过控制电路的控制开关切换智能驾驶车的充放电状态。
具体实施时，如图3a所示，第一接口201可以设置于智能驾驶车的车头部位，其中，第一接口201为机械接口，其可以设置为凹槽形状，如图3b所示，第二接口202可以设置于智能驾驶车的车尾部位，第二接口202为机械接口，其可以设置为凸出形状。
具体实施时，为了实时监测车辆之间的连接过程，提高连接成功率，在一个实施例中，在智能驾驶车的车头部位还可以设置视觉传感器2011和激光传感器2012，如图3c所示，在车尾部位还可以设置接触式传感器2021，如图3d所示。基于此，可以通过在车头部位设置的视觉传感器2011和激光传感器2012对前车第二接口进行定位，采用过盈配合的方式完成车头处凹槽与前车车尾处凸出的连接；前车的第二接口利用接触式传感器监测对接是否完成，在车头凹槽内设置电气插头，前车车尾凸出处设置电气插座，当完成机械接口对接后，电气接口亦完成对接。
如图4所示，其为控制电路204的结构示意图。控制电路204包括驱动控制开关、控制器模块、双向转换模块、充放电控制模块和电机控制开关，其中：
所述驱动控制开关，分别与双向转换模块、动力电池、控制器模块连接；
所述控制器模块，分别与充放电控制模块、双向转换模块以及所述驱动控制开关连接；
所述充放电控制模块，分别与所述电气插座、控制器模块和所述电机控制开关连接；
所述电机控制开关，分别与电机、动力电池以及所述充放电控制模块连接。
具体实施时，根据各驾驶车车之间的剩余电量信息，以各车电量达到一致为优化目标，对充电策略进行优化。各驾驶车确认自己的充放电角色，通过充放电控制模块切换充放电逻辑。在充电完成后，各车广播自己的电量信息，并申请释放与前车或者后车的连接。
具体地，所述驱动控制开关，具体用于在确定出为充电状态时，向控制器模块发送相应的充电指令；所述控制器模块，用于控制电机控制开关断开电机与动力电池的连接，同时控制充放电控制模块切换为充电逻辑；所述充放电控制模块，用于接收前车或者后车通过所述电气插座输送的电能，将接收到的电能传输到所述双向转换模块进行压力转换后向动力电池充电；以及在充电结束后，向所述控制器模块发送充电结束指令；控制器模块控制电机控制开关切换到电机控制状态；以及向充放电控制模块发送第一接头或第二接头释放连接指令。
驱动控制开关，具体用于在确定出为放电状态时，向所述控制器模块发送放电指令；所述控制器模块，用于控制充放电控制模块切换为放电逻辑，动力电池输出的电能经双向转换模块进行压力转换后，通过所述充放电控制模块连接的电气插座对所述前车或者所述后车进行充电；以及所述驱动控制开关，还用于在放电结束后，向所述控制器模块发送放电结束指令；所述控制器模块，还用于向所述充放电控制模块发送第一接头或第二接头释放连接指令。
具体实施时，双向转换模块包括双向直流电流DC/DC转换模块和/或双向DC/交流电流AC转换模块。其中，双向DC/DC转换模块，可以将低压直流电转换为高压直流电，或高压直流电转换为低压直流电，采用升降压型DC/DC转换模块，保证一套系统可完成充电、放电两种功能；双向DC/AC转换模块：将高压直流电转换为三相交流电，或三相交流电转换为高压直流电，具备整流和有源逆变功能，保证一套系统可完成充电、放电两种功能。
本发明实施例提供的智能车辆互联充电系统，电量较低的智能驾驶车在形式过程中，可以通过车头传感器精确判断车间相互位置，将车头接口与其他车辆车尾接口相连接，实现互联充电；而且，多辆智能驾驶车互联后，还可以实现整个车组电量的均匀分配，提升车组整体运行性能。本发明实施例中，通过机械接口将车辆互相连接成车组，并利用电气接口，使车组中电量高的车辆对电量较低的车辆进行电力补充，达到电力平衡的目的。
上述过程中，通过在车头、车尾加装的视觉传感器、激光传感器、接触式传感器，自动完成车辆间充电对接过程，无需认为操作，提高车辆对接精度，同时，利用多类型控制器实现充放电扩机的自动判断、切换，通过双向电源模块实现高低压电的自动切换，提高了智能驾驶车充放电的灵活性和效率。而且，本发明实施例中，通过通信模块实现能源状态信息在车组间的实时共享，通过平衡车间电能的方式，实现车间互联充电，弥补了传统点公车电量不足时被迫停车的缺点。另外，本发明实施例采用模块化设计思想，各分系统间交联关系简单，一个分系统出现问题后，及时进行替换，提升了系统的可用性和可靠性。
本发明实施例提供了一种可供智能驾驶车辆实现互联充电的方法，可有效弥补传统充电采取的一车一桩方式所带来的不便，通过车间互联充电，平衡车间电能，进而扩展智能驾驶车的运行区域；尤其在城市充电设施短缺区域，通过车辆互联充电，可满足智能车辆实时、实地充电需求，弥补了传统电动车电量不足时被迫停车的缺点，有利于智能驾驶车的普及。
本发明中涉及的充放电系统结构简单，借助模块化设计，提升了系统鲁棒性；本发明中的充放电电压相比于传统充电桩充电的方式，其充放电电压较低，可有效避免拉弧及其他危害的产生，进而有效保障驾驶人员、充电车辆的安全。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种智能驾驶车互联充电系统，其特征在于，包括：
第一接口，与前车的第二接口连接，所述第一接口内设置有电气插头，用于在控制电路的控制下通过所述电气插头与所述前车第二接口内的充电插座之间进行充电或者放电；
第二接口，与后车的第一接口连接，所述第二接口内设置有电气插座，用于在所述控制电路的控制下通过所述电气插座与所述后车第一接口内的充电插头之间进行充电或放电；
通信模块，用于与其他智能驾驶车交互电量信息；
控制电路，用于根据所述通信模块获取的、其他智能驾驶车的电量信息确定充放电状态；根据确定出的充放电状态，通过所述第一接口与前车进行充放电或者通过所述第二接口与后车进行充放电。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一接口设置于智能驾驶车的车头部位；所述系统还包括设置于所述车头部位的视觉传感器和激光传感器；其中：
所述视觉传感器和所述激光传感器用于对所述前车的第二接口进行定位，采用过盈配合方式完成第一接口与前车的第二接口的连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二接口设置于智能驾驶车的车尾部位；所述系统该包括设置于所述车尾部位的接触式传感器；
所述接触式传感器，用于监测第二接口与所述后车的第一接口是否成功连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，当所述第一接口与所述第二接口连接后，所述电气插头与所述电气插座连接。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制电路包括驱动控制开关、控制器模块、双向转换模块、充放电控制模块和电机控制开关，其中：
所述驱动控制开关，分别与双向转换模块、动力电池、控制器模块连接；
所述控制器模块，分别与充放电控制模块、双向转换模块以及所述驱动控制开关连接；
所述充放电控制模块，分别与所述电气插座、控制器模块和所述电机控制开关连接；
所述电机控制开关，分别与电机、动力电池以及所述充放电控制模块连接。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述驱动控制开关，具体用于在确定出为充电状态时，向控制器模块发送相应的充电指令；
所述控制器模块，用于控制电机控制开关断开电机与动力电池的连接，同时控制充放电控制模块切换为充电逻辑；
所述充放电控制模块，用于接收前车或者后车通过所述电气插座输送的电能，将接收到的电能传输到所述双向转换模块进行压力转换后向动力电池充电。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述驱动控制开关，还用于在充电结束后，向所述控制器模块发送充电结束指令；
所述控制器模块，还用于控制电机控制开关切换到电机控制状态；以及向所述充放电控制模块发送第一接头或第二接头释放连接指令。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述驱动控制开关，具体用于在确定出为放电状态时，向所述控制器模块发送放电指令；
所述控制器模块，用于控制充放电控制模块切换为放电逻辑，动力电池输出的电能经双向转换模块进行压力转换后，通过所述充放电控制模块连接的电气插座对所述前车或者所述后车进行充电。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述驱动控制开关，还用于在放电结束后，向所述控制器模块发送放电结束指令；
所述控制器模块，还用于向所述充放电控制模块发送第一接头或第二接头释放连接指令。
10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述双向转换模块包括双向直流电流DC/DC转换模块和/或双向DC/交流电流AC转换模块。
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