CN111465524A - 动态车辆充电 - Google Patents

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CN111465524A CN201780097502.2A CN201780097502A CN111465524A CN 111465524 A CN111465524 A CN 111465524A CN 201780097502 A CN201780097502 A CN 201780097502A CN 111465524 A CN111465524 A CN 111465524A
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马赞·哈穆德
凯文·莱登
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Abstract

一种用于从充电提供车辆(CPV)接收充电的系统和一种使用所述系统的方法。一种方法包括：在目标车辆处从充电提供车辆(CPV)接收消息，所述消息标识会合位置；在所述位置处或其后在自主跟随模式下操作；以及在电池处从所述CPV接收充电。

Description

动态车辆充电
背景技术
具有电动推进系统的车辆在需要再充电之前可驱动车辆大约250分钟。用户(或考虑购买电动车辆的人)可能经历所谓的里程焦虑-即，担心车辆中的充电量不足以使用户：到达他/她的目的地，返回到家用充电站，或者到达卫星充电站(例如，即使车辆在出发前已经充满电)。
附图说明
图1是充电提供车辆(charge-providing vehicle，CPV)经由机械臂向道路上的充电接收车辆(charge-receiving vehicle，CRV)输送电能的示意图。
图2是CPV经由具有不同充电端口的机械臂向道路上的CRV无线地输送电能的示意图。
图3是CRV的充电接收系统的示意图，所述充电接收系统尤其包括：电力管理系统和控制电力管理系统的计算机。
图4是电力管理系统的示例的示意图。
图5是电力管理系统的电力插座的示例的示意图。
图6是相对于CRV的车身围绕至少一条轴线枢转的电力插座的示例。
图7至图8是示出用于从CPV接收充电的过程的流程图，所述过程可由充电接收系统的计算机执行。
图9是CRV在与CPV会合以在地理围栏区域内动态地接收充电的过程中的示意图。
具体实施方式
描述了一种用于充电接收车辆的充电接收系统。使用所述系统，可实施一种或多种方法。根据一个示例，一种方法包括：在目标车辆处从充电提供车辆(CPV)接收消息，所述消息标识会合位置；在所述位置处或其后在自主跟随模式下操作；以及在电池处从所述CPV接收充电。
根据上述至少一个示例，所述方法还包括：在接收所述消息之前，向所述CPV传输充电请求。
根据上述至少一个示例，所述请求包括电池充电数据。
根据上述至少一个示例，所述数据包括电池标识符和对当前充电水平的指示。
根据上述至少一个示例，所述请求包括当前位置数据和路线数据。
根据上述至少一个示例，所述位置形成具有阈值最小曲线半径的道路路段的一部分。
根据上述至少一个示例，所述路段与所述电池的充电持续时间相对应。
根据上述至少一个示例，所述方法还包括：在所述模式期间，在所述目标车辆上的插座处接收所述CPV的机械臂的充电端口；以及将致动器移动到锁定位置以保持所述端口。
根据上述至少一个示例，所述方法还包括：基于在所述插座处检测到大于阈值的力、扭矩或应变，将所述致动器移动到解锁位置。
根据上述至少一个示例，所述插座的连接器围绕至少一条轴线枢转。
根据上述至少一个示例，所述方法还包括：在所述模式期间，经由所述CPV的机械臂，在所述目标车辆处经由包括无线充电线圈的插座接收无线充电。
根据上述至少一个示例，所述插座位于所述目标车辆的下侧上。
根据上述至少一个示例，所述方法还包括：在发起所述模式之前，向所述目标车辆内的驾驶员提供将对所述目标车辆的转向控制移交给计算机的通知。
根据上述至少一个示例，在所述模式下，在第一阈值内维持所述目标车辆与所述CPV之间的间隔，并且以第二阈值维持所述目标车辆与所述CPV之间的侧向对齐。
根据上述的至少一个示例，所述目标车辆在所述跟随模式期间及其后在完全自主模式下操作。
根据上述至少一个示例，所述方法还包括：在终止所述模式之前，向所述目标车辆内的驾驶员提供承担对所述目标车辆的转向控制的通知。
根据上述至少一个示例，所述充电是在所述电池处经由直流快速充电电路接收的。
根据上述至少一个示例，所述电池是400伏电池或800伏电池。
根据上述至少一个示例，所述会合位置在预定地理围栏区域内，所述CRV在所述预定地理围栏区域内接收充电。
根据至少一个另外的说明性示例，描述了一种系统。所述系统包括：处理器；以及存储器，所述存储器存储能由所述处理器执行的指令，所述指令包括用于：在目标车辆处从充电提供车辆(CPV)接收消息，所述消息标识地理围栏区域的至少一部分；在所述区域内在自主跟随模式下操作；然后在电池处从所述CPV接收充电。
根据所述至少一个示例，公开了一种计算机，所述计算机被编程为执行上述一种或多种方法的示例的任何组合。
根据所述至少一个示例，公开了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储可由计算机处理器执行的指令的计算机可读介质，其中所述指令包括上述一种或多种方法的示例的任何组合。
现在转向附图(其中相似标号指示相似或相同部件、特征和/或方面)，示出了充电提供车辆(CPV)12，其向目标或充电接收车辆(CRV)14提供充电。CRV 14包括充电接收系统16，所述充电接收系统16使得CRV 14能够在两个车辆12、14都在移动时(例如，以动态模式)从CPV 12接收充电。例如，一些车辆-例如，依赖于电能来推进的车辆-可能在到达期望目的地之前或在到达合适的充电设施之前耗尽其能量储备。此外，CRV 14可能够-在充电量为空之前-确定其将无法到达最近的充电站。充电接收系统16部分地促进电能(从CPV 12)到CRV14的输送和接收。根据至少一个示例(参见图3至图4)，充电接收系统16包括：电力管理系统20，所述电力管理系统20被配置为从CPV 12接收充电；计算机22，所述计算机22被编程为控制系统16的至少一些方面并在静态和/或动态充电事件期间执行对车辆14的自主控制；人机接口(HMI)装置24，所述人机接口(HMI)装置24用于促进充电事件期间对车辆转向、加速和/或制动的移交；以及远程信息处理模块26，所述远程信息处理模块26用于与基础设施、包括CPV 12的其他车辆等通信。如下文将解释的，CRV 14可：使用远程信息处理模块26发送充电请求；响应于所述请求，经由模块26接收指示会合位置28(参见图9)的消息；手动地或自主地前进到会合位置28；并且在会合位置28处进入自主跟随模式，从而允许CPV 12与CRV14静态地或动态地对接并使用电力管理系统20静态地或动态地递送充电。在一些情况下，CRV 14可由人类操作员驾驶到会合位置28。在这些情况下，进入跟随模式可能需要将车辆转向、加速和/或制动控制移交给计算机22-并且这也可动态地发生(即，不需要车辆14停止来进入跟随模式)。可实施此过程，使得CRV 14上的乘客和/或货物不会因CRV 14需要停止并对电池电源再充电(例如，在前往其目的地的途中)而延迟。此外，CPV 12的可用性可缓解消费者里程焦虑。
充电接收车辆(CRV)14可以是包括充电接收系统16的任何合适的车辆；例如，它可以是适于存储充电量并且至少部分地使用所存储充电量来操作车辆的任何车辆。CRV的非限制性示例是电池电动车辆(BEV)、仅电池电动车辆(BOEV)、纯电动车辆等。图1至图2将车辆14示出为乘用车辆。然而，这仅是示例。其他车辆示例包括任何合适的卡车、运动型多用途车(SUV)、休闲车、公共汽车等。
如下文将更多描述的，CRV 14的计算机22可促进车辆在一种或多种自主模式下的操作，所述一种或多种自主模式由汽车工程师协会(Society of Automotive Engineer，SAE)定义(SAE已经以0-5级定义操作)。更特别地，计算机22可存储和执行以硬件、软件、固件、它们的组合等体现的逻辑指令或指令集，从而使得计算机22可在有用户辅助(部分自主)或没有用户辅助(完全自主)的情况下操作车辆14。例如，在0-2级，人类驾驶员监测或控制大多数驾驶任务，通常没有来自CRV 14的帮助。例如，在0级(“无自动化”)，人类驾驶员负责所有车辆操作。在1级(“驾驶员辅助”)，CRV 14有时辅助转向、加速或制动，但驾驶员仍然负责绝大部分的车辆控制。在2级(“部分自动化”)，CRV 14可在某些情形下控制转向、加速和制动而无需人类交互。在3-5级，CRV 14承担更多驾驶相关任务。在3级(“条件性自动化”)，CRV 14可在某些情形下掌控转向、加速和制动，并且掌控对驾驶环境的监测。然而，3级可能需要驾驶员偶尔进行干预。在4级(“高自动化”)，CRV 14可处理与在3级相同的任务，但在某些驾驶模式下并不依赖于驾驶员进行干预。在5级(“完全自动化”)，CRV 14可处理所有任务而无需任何驾驶员干预。在至少一个示例中，CRV 14的计算机22促进车辆在4级和/或5级的操作-例如像下文所述的自主跟随模式可被视为4级或5级操作。此外，如下文所论述，前述自主模式中的一种或多种下的操作可利用多个计算机；因此，计算机22可表示单个计算装置或多个计算装置。
充电提供车辆(CPV)12可由人类操作员驾驶，或者如图1至图2所示，可在完全自主模式下操作(例如，甚至没有驾驶员舱室)。应当理解，在一些示例中，CPV 12可从CRV 12导航到CRV 12-例如，从而向多个车辆提供充电服务。根据至少一些示例，CPV 12可包括机械臂30，所述机械臂30在其远侧端部处具有充电端口32(图1)。机械臂30可能够从CPV 12延伸到CRV 14，并且充电端口32可用于向CRV 14递送充电。图2示出：在一些示例中，替代地或与之结合地，机械臂30可携载无线充电端口32′-例如，以便向CRV 14提供感应充电。
现在转向图3至图5，这些图示出了电力管理系统20的各方面。根据至少一个示例，系统20包括电池34，所述电池34耦接到直流(DC)快速充电电路36并且还耦接到一个或多个电力插座38、40。如本文所用，术语电池意指单个电池单元或多个电池单元，或者替代地或与之结合地，用于电能的单个存储单元或多个此类存储单元。电池34可以是任何合适的电能存储装置，其可在向一个或多个车辆系统(例如，动力传动系统、传动系统、车辆照明系统等)提供电力的同时重复地充电和放电。电池34的非限制性示例包括铅酸型电池、锂型电池、超级电容器型电池等。电池34的非限制性示例包括400V电池、800V电池等(例如，具有100-200千瓦时(kWh)能量的容量)。
DC快速充电电路36可以是被配置为加快直流电从CPV 12到CRV 14的传输的电路。DC快速充电电路36、其电路部件(例如，包括一个或多个电容式元件等)、其部件布置、与电池34的耦接等是技术人员已知的。根据一些示例，已知DC快速充电电路36可在少于20分钟的时间内向电池34输送满电量的80％或更多。当然，存在其他示例(例如，在少于30分钟、少于45分钟、少于60分钟等的时间内提供满电量的80-100％)。
电力插座38可以是适于经由火线电接触(live electrical contact)接收电力的任何装置。根据一个示例，插座38包括连接器46，所述连接器46具有适于接收(机械臂30的)充电端口32的至少两个端子I1、I2。根据至少一个示例，连接器46位于凹部48中，并且连接器46的基部50与其远侧端部52相比更宽，使得连接器46向端部52渐缩。在至少一个示例中，插座38还包括致动器54，所述致动器54可-由计算机22-在锁定位置(例如，其将充电端口32保持在充电位置)与解锁位置(例如，其允许机械臂30将充电端口32朝向和远离插座38移动)之间移动。
根据一个示例，插座38可根据ChaDemo或DCFC标准来制造。因此，致动器54可形成连接器46的一部分，或者在其他示例中，可在连接器46外部。
插座38可位于车辆14的前端F中-例如，在车辆保险杠、车辆格栅或车身55的任何部分上。在至少一个示例中，插座38的至少一部分可相对于车身55在至少一条、两条或三条轴线上枢转。例如，图6示出在两条轴线上枢转(例如，相对于常规车辆轴线和旋转，沿着y轴或(相对于车辆14的)横向轴线俯仰并且围绕z轴或(相对于车辆14的)竖直轴线横摆)的连接器46。无论插座38是否相对于车身55枢转，当端子I1、I2与合适的电源供应器(例如，在CPV 12上)接触时，都可直接地或如图所示经由DC快速充电电路36向电池34提供充电。
根据至少一个示例(图4至图5)，插座38还包括传感器56，所述传感器56检测插座38上的阈值力、扭矩和/或应变。传感器56可以是压力传感器、应变计或可向计算机22提供电输出的任何其他合适的检测器。如下文将更详细解释的，使用来自输出的传感器数据，当计算机22确定大于预定阈值的力、扭矩、应变等时，那么计算机22可触发脱离对接程序(例如，停止由CPV 12进行的动态充电)。
替代地或与电力插座38结合地，电力管理系统20可包括无线电力插座40(同样参见图2)。图4示出包括基板58的插座40的示例，所述基板58携载无线充电线圈60(例如，嵌入在基板58中)。线圈60可具有任何合适量的匝、一个或多个匝直径、一个或多个匝布置等。
插座40可位于车辆14的下侧U上。在至少一个示例中，位置也更靠近前端F。以这种方式，如下文将更多解释的，CRV 14可跟随前方的CPV 12，并且CPV 12可将机械臂30(并且更特别地，充电端口32′)延伸到CRV 14的前部下侧U下方-例如，将充电端口32′定位成与插座40的目标区域62相距阈值距离。根据一个示例，目标区域62与线圈60的中心相对应；然而，这不是必需的。无线充电可能还需要将充电端口32′定位在插座40的表面66的阈值间隔或间隙64内。根据至少一个示例，最大间隙64是六英寸；然而，这仅是示例(也存在其他示例)。
根据至少一个示例，出于将交流和感应电流转换为直流电的目的，可在插座40与DC快速充电电路36之间耦接逆变器70。根据说明性示例，CPV 12通过其端口32′提供交流(AC)，并且可在线圈60中(无接触地)感应出交流。然后，逆变器70将此AC电转换为DC电。因此，逆变器70可向电路36输送DC电，所述电路36进而向电池34提供充电。
如以上所论述的，电力管理系统20可耦接到计算机22并且至少部分地由计算机22控制。如图3所示，计算机22可包括至少一个处理器72(示出一个)和存储器74。处理器72可被编程为处理和/或执行数字指令以实施本文所述任务中的至少一些。处理器72的非限制性示例包括微处理器、微控制器或控制器、专用集成电路(ASIC)等-仅举数例。并且数字存储的指令-可存储在存储器74中并且可由处理器72执行-的一些非限制性示例包括：确定电池34的充电水平；基于所述确定发送对再充电的充电请求；在接收到对充电请求的响应之后，在前往会合位置28的途中与CPV 12重复地通信；按CPV 12所指示移动到会合位置28；在由CPV 12指示时进入自主跟随模式；作为进入跟随模式的一部分，将对车辆转向、加速和/或制动的控制移交给计算机22；在跟随模式下(即，在CPV 12和CRV 14两者正在移动时)参与动态对接程序；经由CPV 12的机械臂30和充电端口32(或32′)从CPV 12动态地接收有线或无线充电(即，在CPV 12和CRV 14两者正在移动时)；当动态充电完成时，将对车辆转向、加速和/或制动的控制从计算机22移交给人类驾驶员(例如，退出跟随模式)；以及参与动态脱离对接程序，其中(在适用时)计算机22将致动器54移动到解锁位置，并且CPV 12将机械臂30移动远离CRV 14。替代和/或除了这些示例还可使用的指令以及指令序列的另外的示例在下文一个或多个过程中进行描述。
存储器74可包括任何非暂时性计算机可用或可读介质，所述非暂时性计算机可用或可读介质可包括一个或多个存储装置或制品。示例性非暂时性计算机可用存储装置包括常规硬盘、固态存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)以及任何其他易失性或非易失性介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘以及其他永久性存储器，而易失性存储器例如还可包括动态随机存取存储器(DRAM)。这些存储装置是非限制性示例；例如，其他形式的计算机可读介质也是存在的并且包括磁性介质、压缩光盘ROM(CD-ROM)、数字视频盘(DVD)、其他光学介质、任何合适的存储器芯片或盒式磁带，或者计算机可从中读取的任何其他介质。如以上所论述，存储器74可存储一个或多个计算机程序产品，所述一个或多个计算机程序产品可体现为软件、固件或可由处理器72执行的其他编程指令。
HMI装置24(图3)可包括通信地耦接到计算机22的任何合适的输入和/或输出装置诸如开关、旋钮、控件等-例如在车辆14的车辆仪表板上、在车辆14的的方向盘上、在车辆14的舱室内等。在一个非限制性示例中，HMI装置24可包括交互式触摸屏或显示器，所述交互式触摸屏或显示器向车辆用户提供导航信息(例如，包括文本、图像等)并允许用户输入期望目的地以便车辆14在完全自主模式下运送用户。在至少一个示例中，CRV 14的用户可经由HMI设备24请求充电，可使用HMI装置24处的输入和/或输出数据来进行车辆控制的移交，并且可使用HMI装置24处的输入和/或输出数据接收从计算机22对车辆控制的移交(退出跟随模式)。应当理解，HMI装置24和移交程序不是必需的。例如，CRV 14可以是完全自主(例如，5级)BEV车辆-例如，充当出租车或其他合适的交通工具。在这些情况下，发送充电请求、动态跟随模式执行和动态对接/脱离对接程序可在没有用户交互的情况下发生。
远程信息处理模块26可包括被配置为与其他电子装置诸如远程服务器、其他远程信息处理模块(例如，在CPV 12上)等无线通信的任何合适的远程信息处理计算电子器件。远程信息处理模块26可利用蜂窝技术(例如，LTE、GSM、CDMA和/或其他蜂窝通信协议)、短程无线通信技术(例如，使用Wi-Fi、蓝牙、低功耗蓝牙(BLE)、专用短程通信(DSRC)和/或其他短程无线通信协议)，或它们的组合。此类通信也包括所谓的车辆对车辆(V2V)通信和车辆对基础设施(V2I)通信-所有这些都将是本领域技术人员所理解的。如下文将更详细解释的，CRV 14可使用远程信息处理模块26和/或HMI装置24向CPV 12请求充电。作为响应，CRV14可经由模块26接收关于合适的会合位置28(例如，在地理围栏区域78(再次参见图9)内)的信息，使得CRV 14可抵达会合位置28并从CPV 12接收充电。如本文所用，会合位置28是形成地理围栏区域78的一部分的地理区域；更特别地，位置28相对于CRV 14和/或CPV 12(一旦在区域78内)的行进(或前进)方向在地理围栏区域78的起点附近。因此，作为一个示例，如果地理围栏区域78包括道路路段80(例如，长度为20-50英里)，则会合位置28可在地理围栏区域78的第一阈值部分(例如，前5英里等)内。这些距离仅是示例；也可替代地使用其他合适的距离。根据至少一个示例，CPV 12基于合适的动态充电条件-例如，是相对笔直的道路路段(例如，具有450米的最小曲线半径)、相对恒定的行车流量(例如，平均速度变化不超过阈值等)-选择地理围栏区域78。
返回图3，CRV 14还可包括耦接到计算机22的传感器套件82，所述传感器套件82包括促进从CPV 12接收充电的多个不同传感器。例如，套件82可包括CRV 14可用来识别其位置、会合位置28、地理围栏区域78等的位置确定单元84。位置确定单元84可利用地理地图数据(例如，道路位置数据、交叉路口位置数据、交通数据、车辆事故数据、限速数据等)，并且可包括全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)或其他类似装置。传感器套件82还可包括一个或多个成像装置，诸如毫米无线电探测和测距(RADAR)装置86、一个或多个光探测和测距(LiDAR)装置88和/或一个或多个相机90。相机90可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)装置、电荷耦合装置(CCD)、图像增强器等)。这些仅是示例；其他传感器类型也是可能的(例如，包括车辆速度传感器、车辆加速度传感器、接近传感器(例如，位于CRV 14的前端F处或其附近)等)。
来自这些传感器和其他传感器的传感器数据可提供给计算机22，以促进CRV 14相对于CPV 12的动态跟随模式的执行，从而促进接收由CPV 12执行的动态对接程序等。例如，在跟随模式下，计算机22可控制车辆间隔94(例如，CRV 14与CPV 12之间；参见图1至图2)，使得车辆间隔94在阈值范围内，并且还控制车辆对准96(例如，同样是车辆12、14之间)，使得CRV 14在阈值范围内居中位于CPV 12后方。间隔94、对准96和相应阈值范围可基于机械臂30的可延伸长度(例如，非限制性长度示例包括一英尺至十五英尺之间的长度)。
计算机22、HMI装置24、远程信息处理模块26、传感器套件82和其他电子器件可经由有线或无线通信网络100彼此耦接。在至少一个示例中，连接网络100包括控制器局域网(CAN)总线、以太网、局域互连网(LIN)、光纤连接等中的一者或多者。也存在其他示例。例如，替代地或与例如CAN总线结合地，网络100可包括一个或多个离散的有线或无线连接。
现在转向图7至图8，这些图示出了在CRV 14处从CPV 12接收动态充电的过程700(例如，包括动态对接程序和动态脱离对接程序)的流程图。其他实现方式可包括静态对接、静态充电和静态脱离对接程序。再一些其他实施方式可包括以下的任何合适的组合：动态对接程序、静态对接程序、动态充电、静态充电、动态脱离对接程序和静态脱离对接程序。
过程700可开始于指令或逻辑框705-框705和本文所述的其他框包括可由计算机22执行的指令。框705可包括：CRV 14经由远程信息处理模块26向CPV 12(或与其相关联的远程服务器)传输充电请求。在一些情况下，可经由任何合适的无线通信链路来传输此请求。在一些示例中，CRV 14经由蜂窝通信或经由短程无线通信(例如，DSRC等)向CPV 12传输请求。请求也可以其他方式在CPV 12处接收(例如，从移动装置或从基于web的界面等发送)。
请求可包括电池充电数据-例如，可向CPV 12标识如何、何时等向CRV 14提供充电服务的信息。例如，请求可包括：CRV 14(或移动装置、用户等)的标识符；CRV 14是请求静态充电(例如，CPV 12和CRV 14在充电期间停车)还是动态充电(CPV 12和CRV 14)；关于车载电池34的信息(例如，电池标识符、限定满电量电压电平的数据、限定目前或当前充电水平的数据、电池34耗尽电量之前的估计时间、电力容量等)；充电插座38、40的类型和/或其他充电接口数据；CRV 14的当前位置；与CRV位置相关联的时间戳；CRV 14的目的地；CRV 14的预测路线；其他合适的数据；或它们的任何组合。
框710可包括：CRV 14经由远程信息处理模块26接收消息，所述消息包括与CPV 12会合以使得它可接收充电的地方。例如，响应于在框705中传输充电请求，CRV 14可接收包括会合位置28的消息。在至少一些示例中，特定CPV 12可基于CRV 14的航向110、基于特定CPV 12的航向112、基于CPV 12在CRV 14未偏离其预定路线超过阈值的情况下拦截CRV 14的能力、基于沿着CRV的路线的交通拥堵程度等来确定对CRV 14作出响应。相应地，会合位置28可以是沿着CRV的先前预测路线的(例如，或者可与之具有微小偏差)-例如，以便使CRV14到达其预定目的地的延迟最小化。
在至少一个示例中，框710还可包括关于地理围栏区域78的数据-例如，其中会合位置28在地理围栏区域78的起点附近。同样，图9是说明性的。在此示例中，CPV 12可位于道路114上，并且CRV 14可位于道路116上。在图9的示例中，CPV 12可确定它和CRV 14将要合并到道路80上，并且道路80的一部分包括合适的地理围栏区域78-例如，因此，至少部分地基于此信息，CPV 12可确定在位置28处与车辆14会合。
在一些情况下，框710的消息还可包括关于预期CPV 12抵达位置28的时间、CRV 14将抵达位置28的预测时间、CPV 12用于确定时间的CRV 14的预计路线信息等的信息。在一些示例中，CRV 14可(向CPV 12)确实预计抵达、时间、路线信息等。
在至少一个示例中，地理围栏区域78适当地足够大以允许CPV 12将电池34充电至期望水平(例如，在车辆12、14离开区域78之前)。例如，如由CPV 12(基于电池充电数据)确定的，CPV 12可确定电池34将需要充电30分钟，因此CPV 12可-基于行进速率-确定具有合适距离的道路路段(例如，道路80)，以使得在所述路段期间能够实现满电量。此外，为了使由CPV 12与CRV 14之间的动态对接引起的复杂性最小化，CPV 12可基于道路78路段具有450m的最小半径来确定地理围栏区域78)。因此，可使机械臂30的CPV控制简化。
在框715中，CRV 14可导航并向会合位置28行进。如前所述，位置28可以是沿着CRV14的先前预测路线的；或者，位置28可与之具有微小偏差。当然，在一些情况下，不可避免的是，偏差是更加显著的(例如，导致CRV 14产生一些延迟)-例如，当CRV 14将耗尽电池电量时权衡CPV 12所请求的偏差量。此外，较大的偏差可以是基于地理区域中可用CPV 12的数量、CPV 12可用于拦截车辆14的道路数目等。
在框720中，在CRV 14向会合位置28前进时-例如，在CPV 12根据航向112沿着道路114移动时并且CRV 14经由航向110沿着道路116以及沿着道路80移动时，CRV 14可与CPV12重复地通信。在一些情况下，可更改会合位置28-例如，以避免使CRV 14延迟。
在框725中，计算机22(使用传感器套件82和任何其他电子器件或数据)可确定它是否可与CPV 12建立视线(LOS)。如果否，则CRV 14可继续向会合位置28行进(循环回到框715)，继续向其预定目的地行进，继续在地理围栏区域78内行进，和/或继续与CPV 12无线地通信(循环回到框720)。当未建立LOS时，CRV 14可将其地理位置、时间戳等传达给CPV12。当建立了LOS时，过程700可前进到框730。在至少一个示例中，计算机22(使用来自套件82的传感器数据)标识视线内的CPV 12，并且过程前进到框730。并且在至少一个示例中，车辆14的人类操作员在视觉上标识CPV 12，并且过程前进到框730。
一旦建立了LOS(并且当车辆12、14在地理围栏区域78内时)，在框730中，计算机22就可(从CPV 12)接收进入自主跟随模式的指示。例如，CRV 14可经由远程信息处理模块26接收进入自主跟随模式的无线命令。根据一个示例，CRV 14在完全自主驾驶模式下操作，并且计算机22指示车辆动力传动系统和转向系统将CRV 14移动到CPV 12后方且在其车辆长度内。在其他示例中，车辆驾驶员可经由HMI装置24接收将CRV 14移动到相对于CPV 12或在其后方的预定位置的指令-并且驾驶员可相应地这样做。框730还可包括：计算机22使用远程信息处理模块26传输对命令的确认(ACK)。
根据一个示例，CRV 14可在CPV 12的阈值接近度内移动，并且CRV 14在此接近度内可触发CPV 12发出跟随模式命令。例如，接近度可包括在CPV 12后方的一个或两个车辆长度内等。
如本文所用，跟随模式是由CRV 14上的计算机22控制和执行的自主驾驶模式，其使得计算机22能够承担对转向、加速和制动的控制，其中，在所述模式下，计算机22控制车辆14移动以维持其与CPV 12之间的预定纵向间隔或间隙94(例如，在纵向距离阈值内)，并且计算机22还控制车辆14移动以维持其与CPV 12之间的预定侧向对齐96(例如，也在侧向位移阈值内(例如，对于62英里/小时的速度，
Figure BDA0002525787790000151
的最大侧向加加速度(jerk)(假设为良性加加速度))。在一些情况下，计算机22可-在维持CRV 14与CPV 12之间的最大纵向距离和最大横向位移的同时-(至少部分地)通过跟踪CPV 12、跟踪一个或多个CPV特征和/或通过跟踪CPV 12的移动来执行跟踪模式。根据一个示例，跟随模式实现队列技术，其中计算机22控制CRV 14跟随作为队列领头车辆的CPV 12。
当车辆14适当地定位时，CRV 14可进入跟随模式(例如，框730前进到框745)。然而，在其中人类操作员正在控制CRV 14的情形下，过程700首先可从框730前进到框735。在框735中，计算机22可经由HMI装置24提供移交通知-例如，关于控制从驾驶员到计算机22的移交。明确地，通知可包括驾驶员将对转向、加速和/或制动的控制让给CRV计算系统。
在随后的框740中，在进入跟随模式之前，计算机22可能需要从驾驶员接收他/她期望移交车辆控制的确认(ACK)。确认可经由一个或多个手动开关致动、语音控制等来接收。在至少一个示例中，需要冗余(例如，需要至少两个确认指示)。
在一个或多个确认后，在框745中，CRV 14可进入跟随模式，并且经由计算机22控制，在CPV 12的预定纵向范围和预定横向范围内自主地驱动CRV 14。跟随模式可允许人类驾驶员在再充电事件期间暂时地休息。
在随后的框750中，CRV 14可参与动态对接程序。例如，CPV 12可将充电端口32移动成与插座38进行物理接触。在至少一个示例中，计算机22可感测到所述接触或者可感测到电压电势(在端口32处)或者可感测到使用电力管理系统20进行的电力传输，并且作为响应，计算机22可相应地向CPV 12发送消息。应当理解，当CRV 14处于对接位置时，它没有被拖曳(即，车辆14并不经由CPV 12的机械臂30来牵拉)；实际上，机械臂30可被编程为几乎不对连接器46施加力。
在其他示例中，框750可包括：-例如，光学地和/或基于检测通量-检测充电端口32′相对于插座40的接近度。类似地，计算机22可(向CPV 12)传达端口32′与目标区域62的对准。
任选地，在随后的框755中，当端口32被定位成使得其端子与端子I1、I2接触时，计算机22可使致动器54从解锁位置移动到锁定位置-例如，从而保持更好的电接触。在其他端口32示例中(或在端口32′示例中)，过程700可从框750直接前进到框760。
在框760中，电力管理系统20可开始经由端口32或端口32′接收充电。经由插座38或40接收的电流可由DC快速充电电路36处理，之后作为充电提供给电池34。
框765可在框750(充电端口对接)之后的任何时间发生。在框765中，计算机22可监测插座38上的力(和/或扭矩、应变等)。当力、扭矩、应变等大于预定阈值时，则过程700可前进到框770(例如，向CPV 12提供指示：CRV正在终止跟随模式并且将致动器54从锁定位置致动到解锁位置以使得端口32可与插座38脱离接触-从而避免损坏插座38)。当力、扭矩、应变等不大于预定阈值时，则过程700可前进到框775。
在框775中，计算机22可确定电池34的充电是否完成。计算机22可通过测量电池34的电压、监测来自CPV 12的电流等来确定这一点。在至少一个示例中，总充电时间可少于30分钟；然而，这不是必需的。此外，完全充电可包括将电池34充电至稍微小于100％(例如，充电至80％、充电至90％等)、将电池34充电至某个预定能量容量(例如，使得车辆14能够到达其目的地)。当充电完成时，过程前进到框780，并且当过程未完成时，过程700可循环回到框760并重复前述指令中的至少一些。
在框780中，可参与动态脱离对接程序。例如，CPV 12可在车辆12、14正在道路80上移动时将充电端口32移出与插座38的物理接触或将其移动远离插座40。在至少一个示例中，计算机22可基于在视觉上感测到的输入(例如，来自传感器套件82)发送无线确实消息：机械臂30处于其收起位置(或至少不再以阻碍其他道路车辆(包括不再碍阻CRV 14)的方式延伸)。
在随后的框785中，计算机22可接收终止跟随模式的指示。在一种情况下，此指示可以是基于在计算机22处从传感器套件82接收的传感器数据。在其他示例中，指示可以是来自CPV 12的消息。指示的组合也是可能的。
在框790中，计算机22可发起另一移交程序-例如，这次是从计算机22到CRV 14的驾驶员。替代地，框790可在以上论述的框770之后。类似于以上描述，计算机22可经由HMI装置24向车辆驾驶员提供移交通知-例如，控制从计算机22到驾驶员的移交。明确地，通知可包括预期驾驶员将重新承担对转向、加速和/或制动的控制。
在随后的框795中，在重新承担转向、加速和/或制动之前，计算机22可能需要从驾驶员接收他/她准备好接收和重新承担车辆控制的确认(ACK)。像之前一样，确认可经由一个或多个手动开关致动、语音控制等来接收。并且同样地，在至少一个示例中，可能需要冗余(例如，两个或更多个确认)。
在框795后的框800中，计算机22可退出自主跟随模式。因此，驾驶员可再次承担对车辆14的控制-然而，电池34可具有额外的充电量(例如，足以到达其期望目的地的充电量)。在发生紧急脱离对接(例如，由于连接器46上不当的力、扭矩或应变)的情况下，那么可重复过程700的一部分，使得车辆14可接收足够的充电量。
当然，在框800中，在其中CRV 14作为完全自主车辆操作的情况期间，退出跟随模式可包括维持计算机22控制，但不一定跟随CPV 12。在框800之后，过程可结束。
从上述说明性过程应当理解，计算机22可编程有指令，所述指令允许在其变速器处于驾驶模式以及停车模式时对电池34进行充电。在至少一个示例中，在动态充电期间从CPV 12接收的电能可用于给CRV电气系统(例如，动力传动系统、转向、照明、HVAC等)供电，而从CPV 12接收的过量电力可用于对电池34进行充电。因此，电力管理系统20可包括开关或其他电路，使得在充电期间，CRV电气系统不从电池34汲取电流。然后，一旦按期望对电池34进行充电，则电力管理系统20可停止从CPV 12接收电力并且再次允许电池34给车辆系统供电。
如上文部分地所描述，也存在过程700的其他示例。例如，对接和/或脱离对接程序可在车辆12、14静止(例如，处于停车模式)时发生。在这些情况下(如上所述)，车辆可在完全自主模式下或经由人类操作员操作。
在过程700的另一示例中，CPV 12初始地可确定执行动态对接程序；然而，在拦截时，条件可能已经改变和/或CPV 12可能已经接收到指示充电递送应当在车辆12、14静止时发生的新信息。
因此，已经描述了一种用于车辆的充电接收系统。所述充电接收系统可包括电力管理系统和用于控制电力管理系统和自主驾驶的计算机。根据至少一种实现方式，充电接收系统用于从充电提供车辆接收对车载电池的外出充电(on-the-go charging)。
通常，所描述的计算系统和/或装置可采用许多计算机操作系统中的任一种，这些计算机操作系统包括但绝不限于以下版本和/或变型的操作系统：Ford
Figure BDA0002525787790000191
应用程序、AppLink/Smart Device Link中间件、
Figure BDA0002525787790000192
Automotive操作系统、Microsoft
Figure BDA0002525787790000193
操作系统、Unix操作系统(例如，由加州红木海岸的Oracle公司发布的
Figure BDA0002525787790000194
操作系统)、由纽约阿蒙克市的国际商业机器公司发布的AIX UNIX操作系统、Linux操作系统、由加州库比蒂诺的Apple有限公司发布的Mac OSX和iOS操作系统、由加拿大滑铁卢的黑莓股份有限公司发布的BlackBerry OS以及由谷歌股份有限公司和开放手机联盟开发的Android操作系统，或由QNX软件系统公司供应的
Figure BDA0002525787790000195
CAR信息娱乐平台。计算装置的示例包括但不限于车辆上计算机、计算机工作站、服务器、台式计算机、笔记本计算机、膝上型计算机或手持式计算机，或某一其他计算系统和/或装置。
计算装置通常包括计算机可执行指令，其中所述指令可由诸如上面列出的那些的一个或多个计算装置执行。计算机可执行指令可由使用多种编程语言和/或技术创建的计算机程序来编译或解译，这些编程语言和/或技术单独地或组合地包括但不限于JavaTM、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl等。这些应用程序中的一些可在虚拟机(诸如Java虚拟机、Dalvik虚拟机等)上编译和执行。通常，处理器(例如，微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并且执行这些指令，由此执行一个或多个过程，包括本文所述过程中的一个或多个。此类指令和其他数据可使用多种计算机可读介质来存储和传输。
计算机可读介质(也称为处理器可读介质)包括参与提供可由计算机(例如，由计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的任何非暂时性(例如，有形)介质。这种介质可采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可包括例如通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。此类指令可由一种或多种传输介质来传输，所述传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成耦接到计算机的处理器的系统总线的电线。常见形式的计算机可读介质包括例如软磁盘、软盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、带有穿孔图案的任何其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其他存储器芯片或存储器盒、或者计算机可从中读取的任何其他介质。
数据库、数据存储库或本文所描述的其他数据存储装置可包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机构，包括分层数据库、文件系统中的一组文件、呈专用格式的应用数据库、关系型数据库管理系统(RDBMS)等。每个这样的数据存储装置总体上包括在采用计算机操作系统(诸如以上所提及那些中的一种)的计算装置内，并且经由网络以多种方式中的任一种或多种来访问。文件系统可从计算机操作系统访问，并且可包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑和执行所存储程序的语言(诸如以上提及的PL/SQL语言)之外，RDBMS通常还采用结构化查询语言(SQL)。
在一些示例中，系统元件可实现为一个或多个计算装置(例如，服务器、个人计机算等)上的存储在与其相关联的计算机可读介质(例如，磁盘、存储器等)上的计算机可读指令(例如，软件)。计算机程序产品可包括存储在计算机可读介质上用于执行本文所述的功能的此类指令。
处理器经由电路、芯片或其他电子部件来实现，并且可包括一个或多个微控制器、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个专用电路(ASIC)、一个或多个数字信号处理器(DSP)、一个或多个客户集成电路等。处理器可被编程来处理传感器数据。处理数据可包括处理由传感器捕获的视频馈送或其他数据流，以确定主车辆的道路车道和任何目标车辆的存在。如下所述，处理器根据传感器数据来指示车辆部件进行致动。处理器可并入控制器(例如，自主模式控制器)中。
存储器(或数据存储装置)经由电路、芯片或其他电子部件来实现，并且可包括以下中的一者或多者：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、快闪存储器、电可编程存储器(EPROM)、电可编程可擦除存储器(EEPROM)、嵌入式多媒体卡(eMMC)、硬盘驱动器、或任何易失性或非易失性介质等。存储器可存储从传感器收集的数据。
已经以说明性方式描述了本公开，并且应当理解，已经使用的术语意图在本质上是描述性的而不是限制性的字词。鉴于以上教义，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以与具体所描述不同的方式来实践。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：
在目标车辆处从充电提供车辆(CPV)接收消息，所述消息标识会合位置；
在所述位置处或其后在自主跟随模式下操作；以及
在电池处从所述CPV接收充电。
2.如权利要求1所述的方法，其还包括：在接收所述消息之前，向所述CPV传输充电请求。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述请求包括电池充电数据。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述数据包括电池标识符和对当前充电水平的指示。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述请求包括当前位置数据和路线数据。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述位置形成具有阈值最小曲线半径的道路路段的一部分。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述路段与所述电池的充电持续时间相对应。
8.如权利要求1所述的方法，其还包括：在所述模式期间，在所述目标车辆上的插座处接收所述CPV的机械臂的充电端口；以及将致动器移动到锁定位置以保持所述端口。
9.如权利要求8所述的方法，其还包括：基于在所述插座处检测到大于阈值的力、扭矩或应变，将所述致动器移动到解锁位置。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述插座的连接器围绕至少一条轴线枢转。
11.如权利要求1所述的方法，其还包括：在所述模式期间，经由所述CPV的机械臂，在所述目标车辆处经由包括无线充电线圈的插座接收无线充电。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述插座位于所述目标车辆的下侧上。
13.如权利要求1所述的方法，其还包括：在发起所述模式之前，向所述目标车辆内的驾驶员提供将对所述目标车辆的转向控制移交给计算机的通知。
14.如权利要求1所述的方法，在所述模式下，在第一阈值内维持所述目标车辆与所述CPV之间的间隔，并且以第二阈值维持所述目标车辆与所述CPV之间的侧向对齐。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述目标车辆在所述跟随模式期间及其后在完全自主模式下操作。
16.如权利要求1所述的方法，其还包括：在终止所述模式之前，向所述目标车辆内的驾驶员提供承担对所述目标车辆的转向控制的通知。
17.如权利要求1所述的方法，其中所述充电是在所述电池处经由直流快速充电电路接收的。
18.如权利要求1所述的方法，其中所述电池是400伏电池或800伏电池。
19.如权利要求1所述的方法，其中所述会合位置在预定地理围栏区域内，所述目标车辆在所述预定地理围栏区域内接收所述充电。
20.一种系统，其包括：
处理器；以及
存储器，所述存储器存储能由所述处理器执行的指令，所述指令包括用于：
在目标车辆处从充电提供车辆(CPV)接收消息，所述消息标识地理围栏区域的至少一部分；
在所述区域内在自主跟随模式下操作；然后
在电池处从所述CPV接收充电。
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