CN111016726A - 一种基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统 - Google Patents

一种基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，包括充电通信控制单元、无人驾驶充电控制单元、无人驾驶车辆ECU控制单元、BMS电池管理系统、与BMS电池管理系统控制连接的动力电池、充电桩编号牌识别系统、安装在电动汽车上面的受电弓以及能够与自动快充车载控制系统建立信号连接的一体充电弓式充电桩。本发明针对现有技术中无人驾驶汽车自动充电传递功率不够大，充电电流小时间长，充电效率低，车辆停靠位置精度要求高，车企无线充电不兼容等技术问题进行改进。本方案保障了无人驾驶电动汽车快速充电、提高了充电的可靠性，提升了充电效率，减少了车辆对位停靠准确性的高要求，具有良好的社会效益和经济效益。

Description

一种基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统
技术领域
本发明属于新能源电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统。
背景技术
目前行业内无人驾驶的电动汽车的充电主要采用电磁感应式和磁场共振式无线充电方式。传递功率不够大；充电电流小时间长；充电效率低；车辆停靠位置精度要求高；在安全性方面也存在辐射泄漏的问题；行业内未形成统一的标准，各车企无线充电不兼容，为了缓解这一难题，节省更多人力，为无人驾驶电动汽车充电带来更多便利，提高系统的稳定性和安全性，本方案提出基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统。采用本发明公开的自动快充车载控制系统可实现以下技术效果：
1.使用无人驾驶汽车自动快充技术，解决车、桩、BMS三者互联互控问题，实现无人驾驶车辆馈电时自动充电功能。
2.使用充电桩号牌自动识别技术，辅助无人驾驶车辆完成对充电桩编号牌的识别。
3.使用双路无线通信，实现系统控制互联互控和充电通信互联独立。
4.使用视频监控技术，实现无人驾驶车辆充电过程实时监控。
5.使用车载充电监控技术和远程后台监控管理技术，实现无人驾驶车的充电数据管理及电池性能分析。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，以解决现有技术中无人驾驶汽车自动充电传递功率不够大，充电电流小时间长，充电效率低，车辆停靠位置精度要求高，存在辐射泄漏，车企无线充电不兼容等技术问题。
为实现上述目的，本发明的一种基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统的具体技术方案如下：
一种基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，包括充电通信控制单元、无人驾驶充电控制单元、无人驾驶车辆ECU控制单元、BMS电池管理系统、与BMS电池管理系统控制连接的动力电池、充电桩编号牌识别系统、安装在电动汽车上面的受电弓以及能够与自动快充车载控制系统建立信号连接的一体充电弓式充电桩；
其中，无人驾驶车辆ECU控制单元与BMS电池管理系统通过信号连接，BMS电池管理系统用来向无人驾驶车辆ECU控制单元反馈电池单体信息，无人驾驶车辆ECU控制单元根据反馈信息进行分析判断进行选择性充电；
无人驾驶充电控制单元与充电桩编号牌识别系统控制连接，用来辅助无人驾驶车辆完成对充电桩编号牌的识别；
充电通信控制单元、无人驾驶充电控制单元、BMS电池管理系统和受电弓通过控制信号连接，无人驾驶充电控制单元将识别到的充电桩编号牌信息发送给充电通信控制单元并建立通信指令，并由充电通信控制单元将通信指令发送给受电弓，再由受电弓发起充电信号连接；
一体充电弓式充电桩和充电通信控制单元通过无线信号连接，检测无异常后，一体充电弓式充电桩向受电弓发出充电请求，由充电通信控制单元确定充电方式，进行充电。
进一步的，选择性充电方式包括直流快充方式和无线慢充方式，BMS电池管理系统与受电弓控制连接，并可在两种充电方式中进行选择切换。
进一步的，自动快充车载控制系统还包括视频监控单元，视频监控单元与无人驾驶充电控制单元通信控制连接，在系统选择直流快充方式进行充电时，视频监控单元用来实现无人驾驶车辆充电过程实时监控。
进一步的，系统还包括远程后台监控管理单元，远程后台监控管理单元与无人驾驶充电控制单元通信控制连接，充电数据可通过所述远程后台监控管理单元向服务器发送充电数据信号，服务器根据接收到的充电数据进行保存和数据分析。
进一步的，受电弓设有WIFI183和WIFI284无线信号，无人驾驶充电控制单元将识别到的充电桩编号牌信息发送给所述充电通信控制单元并建立通信指令，由受电弓的WIFI284发起充电信号连接；车辆启动充电时，由一体充电弓式充电桩向受电弓的WIFI183发出充电请求。
进一步的，受电弓设有连接检测CP单元和车端超声波测距单元，连接检测CP单元和车端超声波测距单元分别与充电通信控制单元控制连接，连接检测CP单元和车端超声波测距单元用来检测充电信号连接状态是否正常。
进一步的，受电弓还设有温度检测及加热单元，温度检测及加热单元与充电通信控制单元控制连接，温度检测及加热单元用来检测受电弓的表面温度以及对受电弓进行加热。
进一步的，系统还包括车载控制屏系统，车载控制屏系统与充电通信控制单元控制连接，用来实时显示充电数据信息。
进一步的，直流快充方式的最大充电功率为440KW，最大充电电流为DC800A；无线慢充方式的无线充电功率最大为15KW。
相比较现有技术而言，本发明具有以下有益效果：
保障了无人驾驶电动汽车的快速充电、提高了充电安全性及系统运行的可靠性，兼容了非车载充电桩的国标充电协议，提升了充电效率，减少了车辆对位停靠准确性的高要求，具有良好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中标号说明：1、充电通信控制单元；2、无人驾驶充电控制单元；3、无人驾驶车辆ECU控制单元；4、BMS电池管理系统；5、动力电池；6、视频监控单元；7、充电桩编号牌识别系统；8、受电弓；81、直流快充母线；82、地面无线慢充；83、WIFI1；84、WIFI2；85、连接检测CP单元；86、温度检测及加热单元；87、车端超声波测距单元；88、车载控制屏系统；9、远程后台监控管理单元；10、一体充电弓式充电桩。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的理解。
如图1所示，本发明公开了一种基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，主要由无人驾驶车辆ECU控制单元3根据BMS电池管理系统4反馈的电池单体电压及SOC信息，计算出可驾驶里程，再根据驾驶轨迹及充电站位置进行选择性充电。
直流快充流程：当无人驾驶车辆选定最近无人值守自动充电站后，车辆将自动搜索空闲充电车位，并通过充电桩编号牌识别系统7获取桩编号，再由无人驾驶充电控制单元2给充电通信控制单元1无线通信连接指令，由受电弓8的WIFI2-84发起充电信号连接。一体充电弓式充电桩10接收到充电连接信号后，与车辆建立无线通信，启动视频监控单元6，并控制功率连接构件充电弓对接。一体充电弓式充电桩10和充电通信控制单元1通过连接检测CP单元85、车端超声波测距单元87检测连接无异常后自动启动车辆充电。车辆启动充电时，由一体充电弓式充电桩10向受电弓8的WIFI1-83按非车载充电桩国标协议发出充电请求，车、桩两边都准备就绪后，充电通信控制单元1根据充电方式选择直流快充母线81回路，BMS电池管理系统4将动力电池5的充电开关闭合并启动充电。如果温度检测及加热单元86检测到温度低于5℃时，就先自动启动加热功能加热至高于5℃时才启动充电。充电时的数据既通过车载控制屏系统88实时显示，又通过远程后台监控管理单元9向服务器发出数据，服务器收到数据后做出数据保存和数据分析，用户可通过APP、小程序或者公众号进行查看。
当系统出现充电完成、充电时间到、充电桩故障、BMS电池管理系统故障、无人驾驶车辆ECU控制单元3自动发出紧急停止指令这些情况时，系统将由无人驾驶充电控制单元2通过充电通信控制单元1向充电弓8的WIFI2-84向一体充电弓式充电桩10发出充电停止指令。一体充电弓式充电桩10收到停止充电命令后，立即停止功率输出，并向BMS电池管理系统4发出停止充电信号终止充电，在系统连接构件完全脱开车辆后，向车辆发出充电结束信号，解除行车保护信号，无人驾驶车辆自主离开。
无线慢充流程：当无人驾驶车辆选定最近无人值守自动充电站后，车辆将自动搜索空闲充电车位，并通过充电桩编号牌识别系统7获取桩编号，再由无人驾驶充电控制单元2发送给充电通信控制单元1，最后由受电弓8的WIFI2-84向一体充电弓式充电桩10发起充电信号连接。车、桩在充电匹配就绪后，充电通信控制单元1根据充电方式选择地面无线慢充82回路。BMS电池管理系统4将动力电池5的充电开关闭合并启动充电。充电时的数据既通过车载控制屏系统88实时显示，又通过远程后台监控管理单元9向服务器发出数据，服务器收到数据后做出数据保存和数据分析，用户可通过APP、小程序或者公众号进行查看。
当系统出现充电完成、充电时间到、充电桩故障、BMS电池管理系统4故障、无人驾驶车辆ECU控制单元3自动发出紧急停止指令这些情况时，系统将由无人驾驶充电控制单元2通过充电通信控制单元1向充电弓8的WIFI2-84向一体充电弓式充电桩10发出充电停止指令。一体充电弓式充电桩10收到停止充电命令后，立即停止功率输出，并向BMS电池管理系统4发出停止充电信号终止充电，车辆收到充电结束信号，解除行车保护信号，无人驾驶车辆自主离开。
本发明基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统是通过多个单元、模块组合和协调工作后构成一套稳定、可靠、安全的无人驾驶电动汽车直流快速充电系统。系统既有大功率充电弓充电方式，又兼容了无线充电方式。并能根据不同的使用需求进行智能切换，使这两种充电模式形成独立互补。基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统能达到完全无人控制效果，既填补了无人驾驶汽车大功率充电的行业空白，又兼容了原始的无线充电方式补充电量。该方案的主体可提供多个充电弓卡位或多个无线充电卡位，充电时只允许与一辆进行互联互控，先连者优先，后连者只提示系统在忙碌占用，不允许互联。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，其特征在于，包括充电通信控制单元(1)、无人驾驶充电控制单元(2)、无人驾驶车辆ECU控制单元(3)、BMS电池管理系统(4)、与所述BMS电池管理系统(4)控制连接的动力电池(5)、充电桩编号牌识别系统(7)、安装在电动汽车上面的受电弓(8)以及能够与所述自动快充车载控制系统建立信号连接的一体充电弓式充电桩(10)；
其中，所述无人驾驶车辆ECU控制单元(3)与所述BMS电池管理系统(4)通过信号连接，所述BMS电池管理系统(4)用来向所述无人驾驶车辆ECU控制单元(3)反馈电池单体信息，所述无人驾驶车辆ECU控制单元(3)根据反馈信息进行分析判断进行选择性充电；
所述无人驾驶充电控制单元(2)与所述充电桩编号牌识别系统(7)控制连接，用来辅助无人驾驶车辆完成对充电桩编号牌的识别；
所述充电通信控制单元(1)、无人驾驶充电控制单元(2)、BMS电池管理系统(4)和所述受电弓(8)通过控制信号连接，所述无人驾驶充电控制单元(2)将识别到的充电桩编号牌信息发送给所述充电通信控制单元(1)并建立通信指令，并由所述充电通信控制单元(1)将所述通信指令发送给所述受电弓(8)，再由所述受电弓(8)发起充电信号连接；
所述一体充电弓式充电桩(10)和所述充电通信控制单元(1)通过无线信号连接，检测无异常后，所述一体充电弓式充电桩(10)向所述受电弓(8)发出充电请求，由所述充电通信控制单元(1)确定充电方式，进行充电。
2.根据权利要求1所述的基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，其特征在于，所述选择性充电方式包括直流快充方式和无线慢充方式，所述BMS电池管理系统(4)与所述受电弓(8)控制连接，并可在两种充电方式中进行选择切换。
3.根据权利要求2所述的基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，其特征在于，所述自动快充车载控制系统还包括视频监控单元(6)，所述视频监控单元(6)与所述无人驾驶充电控制单元(2)通信控制连接，在系统选择直流快充方式进行充电时，所述视频监控单元(6)用来实现无人驾驶车辆充电过程实时监控。
4.根据权利要求1所述的基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，其特征在于，所述系统还包括远程后台监控管理单元(9)，所述远程后台监控管理单元(9)与所述无人驾驶充电控制单元(2)通信控制连接，充电数据可通过所述远程后台监控管理单元(9)向服务器发送充电数据信号，服务器根据接收到的充电数据进行保存和数据分析。
5.根据权利要求1所述的基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，其特征在于，所述受电弓(8)设有WIFI1(83)和WIFI2(84)无线信号，所述无人驾驶充电控制单元(2)将识别到的充电桩编号牌信息发送给所述充电通信控制单元(1)并建立通信指令，由受电弓(8)的WIFI2(84)发起充电信号连接；车辆启动充电时，由所述一体充电弓式充电桩(10)向所述受电弓(8)的WIFI1(83)发出充电请求。
6.根据权利要求1所述的基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，其特征在于，所述受电弓(8)设有连接检测CP单元(85)和车端超声波测距单元(87)，所述连接检测CP单元(85)和车端超声波测距单元(87)分别与所述充电通信控制单元(1)控制连接，所述连接检测CP单元(85)和所述车端超声波测距单元(87)用来检测充电信号连接状态是否正常。
7.根据权利要求1所述的基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，其特征在于，所述受电弓(8)还设有温度检测及加热单元(86)，所述温度检测及加热单元(86)与所述充电通信控制单元(1)控制连接，所述温度检测及加热单元(86)用来检测所述受电弓(8)的表面温度以及对所述受电弓(8)进行加热。
8.根据权利要求1所述的基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，其特征在于，所述系统还包括车载控制屏系统(88)，所述车载控制屏系统(88)与所述充电通信控制单元(1)控制连接，用来实时显示充电数据信息。
9.根据权利要求2所述的基于无人驾驶电动汽车的自动快充车载控制系统，其特征在于，所述直流快充方式的最大充电功率为440KW，最大充电电流为DC800A；所述无线慢充方式的无线充电功率最大为15KW。
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