CN112477679A - 一种可自主移动的电动汽车电池组、电池系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自主移动的电动汽车电池组、电池系统及控制方法，其中电池组包括电池模组，还包括设置于电池模组上的控制装置、环境感知装置、定位导航装置、驱动装置、通信模块；环境感知装置用于采集周围障碍物信息；定位导航装置用于确定该电动汽车电池组的位置信息；通信模块用于控制装置与云端服务器的相互通信；控制装置用于接收通信模块传输的云端服务器规划的行驶路径、环境感知装置发送的障碍物信息、定位导航装置发送的位置信息，并依据上述接收的信息向驱动装置发送控制信号；驱动装置用于接收控制信号并驱动该电动汽车电池组移动。实现了电动汽车电池组的自主移动，无需人工参与，节省了人工成本，增强了使用的便利性。

Description

一种可自主移动的电动汽车电池组、电池系统及控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种可自主移动的电动汽车电池组、电池系统及控制方法。

背景技术

续驶里程不足一直是制约纯电动汽车大规模应用的主要障碍之一。为了获得更长的续航里程，目前的普遍做法是在车上搭载更多的电池，并从提升电芯能量密度、提高电池系统成组效率和整车优化设计等方面来解决电量过多带来的整车重量增加、安装空间不足等问题。同时，为解决电量过多所导致的车辆购置成本显著增加的问题，工业界探索并实践了“车电分离”的换电模式。换电模式虽然能有效降低车辆的初始购置成本，但如果对整个电池包实施更换，不仅换电站占地空间较大，换电设备成本也很高。

中国专利CN2017108413345、CN2020101068952和CN2020200869874均提出了基于“部分换电”思想的双源电池包方案。双源电池包方案中的电动汽车可搭载主、副两个电池包，主电池包固定安装在车架上，以满足日常行驶的能量需求，副电池包则在驾驶者有更长的续驶里程需求时，通过机械快换结构可拆卸地安装到电动汽车内，与主电池包同时为车辆提供电能。不常使用的副电池包可通过换电站在车主之间流通，以提高其利用率。双源电池包方案可在不增加整车购置成本的同时很好地满足驾驶者多样化的里程需求。但在使用过程中，副电池包移动和拆装需要有人参与，限制了其使用的便利性。

发明内容

本发明提供了一种可自主移动的电动汽车电池组、电池系统及控制方法，以解决现有的副电池包不能自主移动的问题。

第一方面，提供了一种可自主移动的电动汽车电池组，包括电池模组，还包括设置于所述电池模组上的控制装置、环境感知装置、定位导航装置、驱动装置、通信模块；

所述环境感知装置、定位导航装置、驱动装置、通信模块均与所述控制装置连接；

所述环境感知装置用于采集周围障碍物信息发送至所述控制装置；

所述定位导航装置用于确定该电动汽车电池组的位置信息并发送至所述控制装置；

所述通信模块用于所述控制装置与云端服务器的相互通信；

所述控制装置用于接收通信模块传输的云端服务器规划的行驶路径、环境感知装置发送的障碍物信息、定位导航装置发送的位置信息，并依据上述接收的信息向所述驱动装置发送控制信号；

所述驱动装置用于接收所述控制装置发送的控制信号并依据控制信号驱动该电动汽车电池组移动。

进一步地，所述定位导航装置为GPS/北斗定位导航模块；或，

所述定位导航装置为设置于电池模组底部的RFID信息接收单元，所述RFID信息接收单元用于接收若干预设在结构化停车场的预设位置的RFID地址芯片发送的地址代码信息以确定该电动汽车电池组的位置。

进一步地，所述环境感知装置包括设置于所述电池模组顶部的伸缩杆、设置于所述伸缩杆顶部的若干雷达，所述若干雷达与所述控制装置连接。

进一步地，所述电池模组的顶部两端均设置有固定保护盖，两个所述固定保护盖之间设置有活动保护盖，还包括用于驱动所述活动保护盖滑动的驱动机构，所述驱动机构与所述控制装置连接。该结构防止在汽车行驶、电池拆卸、电池安装的过程中因振动对环境感知装置等设备造成损坏。

进一步地，还包括设置于所述电池模组上的报警装置，所述报警装置与所述控制装置连接。

进一步地，所述驱动装置包括两个前轮、两个后轮、两个直流减速电机、两个舵机，所述两个直流减速电机用于驱动所述两个后轮，所述两个舵机用于驱动所述两个前轮，所述两个直流减速电机、两个舵机均与所述控制装置连接。

进一步地，所述控制装置包括导航控制模块、直驶控制模块、转向控制模块、避撞控制模块，

所述导航控制模块用于接收所述定位导航装置发送的位置信息并据此控制所述驱动装置动作完成预期导航目的；

所述直驶控制模块用于控制该电动汽车电池组按直线行驶；

所述转向控制模块用于实现该电动汽车电池组的转向控制；

所述避撞控制模块用于接收所述环境感知装置发送的障碍物信息并据此完成避撞控制。

第二方面，提供了一种可自主移动的电动汽车电池系统，包括移动终端、云端服务器和如上所述的可自主移动的电动汽车电池组；所述移动终端与所述云端服务器之间及所述云端服务器与所述控制装置之间通信连接；且所述云端服务器存储有结构化停车场的数字地图，且所述云端服务器还用于规划电动汽车电池组的行驶路径，并把初始位置到目标位置规划好的行驶路径以位置坐标的形式下载到所述控制装置中。

第三方面，提供了一种如上所述的可自主移动的电动汽车电池系统的控制方法，包括：

移动终端发送控制指令给云端服务器；

云端服务器接收移动终端发送的控制指令后规划出行驶路径，并发送给控制装置；

控制装置控制电动汽车电池组移动至目的地。

进一步地，所述控制装置控制电动汽车电池组移动至目的地，包括：

导航控制：在结构化停车场中，停车场车位、道路尺寸、若干RFID地址芯片的预设位置、成排设置于车位顶角处的多个石柱的位置、相邻两个石柱之间的距离b均为已知信息，汽车倒入车位后，电动汽车电池组相对车位外边线的距离a是固定值；基于此，导航控制具体步骤包括：

A1：被拆卸的电动汽车电池组落在地面上，规定汽车车头的方向为正方向，且汽车停入车位后，汽车车头朝向车位外边线；

A2：控制装置控制驱动装置动作，使电动汽车电池组向车位外边线处移动距离a，到达第一位置；

A3：控制装置控制环境感知装置工作，探测周围环境中的障碍物信息；定位导航装置获取电动汽车电池组的位置信息并发送至控制装置；

A4：控制装置根据电动汽车电池组当前位置与下一目标位置坐标在数据地图中相对位置关系决定行驶的方向；

A5：行驶过程中遵循靠右行驶的规则；

直驶控制：

采用PID控制器对控制目标值x sinθ跟踪来实现电动汽车电池组按直线行驶，以目标值x sinθ与实时测量值x′sinθ′之间的差作为输入，以驱动装置中两个前轮的扭矩作为输出，控制电动汽车电池组按直线行驶，理论上，电动汽车电池组在行驶过程中与第一排石柱的距离为x，方位角为θ，电动汽车电池组距石柱的垂直距离始终为固定值x sinθ；环境感知装置探测到电动汽车电池组在行驶过程中与第一排石柱的实时距离为x′，实时方位角为θ′，直驶控制具体步骤包括：

B1：识别石柱，当环境感知装置探测到两个相同间距为b的障碍物时，确定探测到的障碍物为石柱；

B2：采用PID控制器对实际探测值x′sinθ′通过反馈控制的方式不断修正；具体包括：

B21：PID控制器把环境感知装置探测的数据x′sinθ′与其目标值x sinθ进行比较，得到差值x sinθ-x′sinθ′；

B22：将差值x sinθ-x′sinθ′作为输入值，使电动汽车电池组移动时参数x′sinθ′向目标值靠近；

B23：PID控制器输出两个前轮的扭矩，与转向方向一致的前轮扭矩为

另外一侧的前轮扭矩为

其中，T表示四个电机(两个驱动后轮直流减速电机、两个驱动前轮的舵机)总的需求扭矩，ΔT表示为了完成转向动作，电机(舵机的电机)需额外提供的差动扭矩；

转向控制：驱动装置中的两个前轮采用舵机控制，两个后轮采用直流减速电机驱动，通过改变舵机的驱动信号的占空比实现前轮不同角度的转向，通过改变输入直流减速电机的PWM脉冲信号占空比控制移动速度；

避撞控制：若环境感知装置探测到前方有障碍物阻挡电动汽车电池组的移动，则控制电动汽车电池组减速并向安全的方向移动并停靠；若环境感知装置探测到前方存在障碍物，但不阻挡电动汽车电池组的移动，则控制电动汽车电池组减速通过。

有益效果

本发明提出了一种可自主移动的电动汽车电池组、电池系统及控制方法，由控制装置接收云端服务器规划的行驶路径，并结合环境感知装置采集的周围障碍物信息和定位导航装置采集的位置信息，进而控制驱动装置使电动汽车电池组按规划的行驶路径移动，实现电动汽车电池组的自主移动，无需人工参与，可与现有的副电池包自动装卸机构配合使用，实现电动汽车电池组拆卸-移动-安装全过程的自动化处理，使用极其便捷，节省大量人工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种可自主移动的电动汽车电池组的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种可自主移动的电动汽车电池系统的结构框图；

图3是本发明实施例提供的一路径规划示意图；

图4是本发明实施例提供的电池组租赁流程图；

图5是本发明实施例提供的电池组移动示意图；

图6是本发明实施例提供的直驶控制原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1、图2所示，本发明实施例提供了一种可自主移动的电动汽车电池组，包括电池模组8，还包括设置于所述电池模组8上的控制装置10、环境感知装置1、定位导航装置9、驱动装置7、通信模块；

所述环境感知装置1、定位导航装置9、驱动装置7、通信模块均与所述控制装置10连接；

所述环境感知装置1用于采集周围障碍物信息发送至所述控制装置10；

所述定位导航装置9用于确定该电动汽车电池组的位置信息并发送至所述控制装置10；

所述通信模块用于所述控制装置10与云端服务器11的相互通信；

所述控制装置10用于接收通信模块传输的云端服务器11规划的行驶路径、环境感知装置1发送的障碍物信息、定位导航装置9发送的位置信息，并依据上述接收的信息向所述驱动装置7发送控制信号；

所述驱动装置7用于接收所述控制装置10发送的控制信号并依据控制信号驱动该电动汽车电池组移动。

具体实施时，根据使用场景的不同会采用不同的控制方案，如在露天停车场内，所述定位导航装置9可直接选择GPS/北斗定位导航模块，实现精准的定位和导航。而在一些地下停车场内，受信号影响，GPS/北斗定位导航模块难以适用该场景，基于此，本发明实施例还提供了一种既能适用于露天停车场，也能适用于地下停车场的方案。

首先，如图5所示，停车场为结构化停车场，停车场车位、道路尺寸L、若干RFID地址芯片的预设位置、成排设置于车位顶角处的多个石柱的位置、相邻两个石柱之间的距离b均为已知信息，规定所有汽车停车时均采取倒入车位的方式，汽车倒入车位限定位置后，电动汽车电池组相对车位外边线的距离a是固定值，若干RFID地址芯片分别对应内置于若干车位旁的地面，每个RFID地址芯片与一发送单元连接，每个RFID地址芯片均存储有唯一的地址代码(可为车位编号)，发送单元将对应RFID地址芯片存储的地址代码通过射频信号发送出去，RFID地址芯片相当于路标，其在该结构化停车场的数字地图中的坐标是已知的，进而可通过探测RFID地址芯片来确定位置。

基于上述应用场景，本实施例中，所述定位导航装置9为设置于电池模组8底部的RFID信息接收单元，所述RFID信息接收单元用于接收若干预设在结构化停车场的预设位置的RFID地址芯片发送的地址代码信息，以确定该电动汽车电池组的位置。云端服务器11内存储有结构化停车场的数字地图，本实施例中，云端服务器11规划的行驶路径以位置坐标(RFID地址芯片的地址代码或车位编号)的形式下载到控制装置10中，控制装置10将全局路线分解成为RFID地址芯片与RFID地址芯片间的片段，不断通过定位导航装置9探测RFID地址芯片来完成导航。

本实施例中，所述环境感知装置1用于采集周围障碍物的方向、距离等信息，其包括设置于所述电池模组8顶部的伸缩杆3、设置于所述伸缩杆3顶部的若干雷达，所述若干雷达与所述控制装置10连接。由于电动汽车电池组在运动过程中速度较慢，不具有快速响应能力，因此，需要电动汽车电池组在距离较远处发现障碍物，本实施例选择探测距离较远的毫米波雷达。电动汽车电池组高度比车辆底盘低，本实施例通过增加伸缩杆3来保证毫米波雷达达到合理的高度完成探测障碍物，即导航时，通过伸缩杆3将毫米波雷达的位置升高，进入车底时，伸缩杆3回缩，降低毫米波雷达的位置。伸缩杆3可选用液压伸缩杆、气压伸缩杆或可伸缩的机械臂等来实现。

可选地，所述电池模组8的顶部两端均设置有固定保护盖5，两个所述固定保护盖5之间设置有活动保护盖4，还包括用于驱动所述活动保护盖4滑动的驱动机构，所述驱动机构与所述控制装置10连接。需要探测周围障碍物时，控制装置10控制驱动机构将活动保护盖4滑动开启，然后控制伸缩杆3将若干雷达升高到预设高度，当不需要探测周围障碍物时，伸缩杆3回缩复位，然后控制装置10控制驱动机构反向动作，使活动保护盖4滑动闭合。具体实施时，驱动机构可选择使用电机及传动齿轮或皮带传动机构等来实现，控制电机正反转即可实现活动保护盖4的开闭。该结构防止在汽车行驶、电池拆卸、电池安装的过程中因振动对环境感知装置等设备造成损坏。

在电动汽车电池组移动过程中，为了提示周围车辆和行人，避免发生碰撞，在具体实施时，在所述电池模组上还设置有报警装置2，所述报警装置2与所述控制装置10连接。电动汽车电池组不能快速发现盲区出现的车辆和行人，通过设置报警装置2来保证移动过程中的安全。本实施例中，报警装置2包括LED灯6和警报铃21，LED灯6设置在电池模组8的侧面，警报铃21设置在电池模组8的顶部。电动汽车电池组移动时，LED灯6和警报铃21工作，提醒来往的车辆和行人，环境感知装置1探测到与障碍物的距离越近，控制装置10控制LED灯6的亮度增加和警报铃21的铃声增大。

本实施例中，所述驱动装置7设置于电池模组8的底部，具体包括两个前轮、两个后轮、直流减速电机、舵机，所述直流减速电机用于驱动所述两个后轮，所述舵机用于驱动所述两个前轮，所述直流减速电机、舵机均与所述控制装置连接。调节直流减速电机输入信号的占空比实现速度调节，调节舵机输入信号的占空比实现方向的调节。直流减速电机与两个后轮的连接方式及舵机与两个前轮的连接方式均为现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，所述控制装置10包括导航控制模块、直驶控制模块、转向控制模块、避撞控制模块，

所述导航控制模块用于接收所述定位导航装置9发送的位置信息并据此控制所述驱动装置7动作完成预期导航目的；具体为导航控制模块9根据接收的位置信息产生对应占空比的PWM信号给驱动装置7，驱动装置7产生相应的动作以完成预期的导航目的。

所述直驶控制模块用于控制该电动汽车电池组按直线行驶；当有GPS/北斗信号时，可采用GPS/北斗信号引导电动汽车电池组按直线移动；当应用场景为结构化停车场，直驶控制模块采用PID控制器对控制目标值x sinθ跟踪来实现电动汽车电池组按直线行驶，以目标值x sinθ与实时测量值x′sinθ′之间的差作为输入，以驱动装置7中两个前轮的扭矩作为输出，控制电动汽车电池组按直线行驶，理论上，电动汽车电池组在行驶过程中与第一排石柱的距离为x，方位角为θ，电动汽车电池组距石柱的垂直距离始终为固定值x sinθ；环境感知装置1探测到电动汽车电池组在行驶过程中与第一排石柱的实时距离为x′，实时方位角为θ′，直驶控制具体步骤包括：识别石柱，当环境感知装置1探测到两个相同间距为b的障碍物时，确定探测到的障碍物为石柱；采用PID控制器对实际探测值x′sinθ′通过反馈控制的方式不断修正。

所述转向控制模块用于实现该电动汽车电池组的转向控制；两个前轮采用舵机控制，两个后轮采用直流减速电机驱动，前轮通过改变舵机的占空比实现不同角度的转向，后轮通过产生PWM脉冲波形控制直流减速电机的转速，同时通过测速模块将实时转速脉冲信号反馈到转向控制模块中，转向控制模块通过运算处理后，输出可变的PWM脉冲占空比，从而实现直流减速电机实时差速控制。

所述避撞控制模块用于接收所述环境感知装置1发送的障碍物信息并据此完成避撞控制；若前方障碍物阻挡电动汽车电池组的移动，避撞控制模块控制电动汽车电池组减速，并向安全方向移动并停靠；若前方障碍物存在，但不阻挡电动汽车电池组的移动，避撞控制模块控制电动汽车电池组减速。在电动汽车电池组移动的过程中，避撞控制模块控制警报装置中LED灯6亮，警报铃21响。环境感知装置1探测障碍物的距离越近，调节警报铃21电压变大，声音增大。

如图2所示，本发明实施例还提供了一种可自主移动的电动汽车电池系统，包括移动终端12、云端服务器11和如上所述的可自主移动的电动汽车电池组；所述移动终端12与所述云端服务器11之间及所述云端服务器11与所述控制装置10之间通信连接；且所述云端服务器11存储有结构化停车场的数字地图，且所述云端服务器11还用于规划电动汽车电池组的行驶路径，并把初始位置到目标位置规划好的行驶路径以位置坐标的形式下载到所述控制装置10中。

其中，移动终端12，用于将用户的操作指令发送至所述控制装置10，接收所述控制装置10的反馈信息。其移动终端12包括基本信息、实时监控、模式设置等。

基本信息包括车主个人信息(姓名、身份证号、联系电话等)、车辆信息(车辆型号、车牌号、电池编码等)。实时监控包括车辆的电量信息等，云端服务器通过4G/5G将车辆电量信息发送至移动终端，方便车主对车辆电量状态进行远程监控。模式设置包括车主根据电池当前状态及个人电量需求，设置为可出租，需租赁两种模式。

移动终端12通过4G/5G将用户的基本信息发送并储存在云端服务器11中，当云端服务器11接收到用户在移动终端12发出的换电需求等操作指令时，云端服务器11完成可出租车辆和需租赁车辆的匹配。云端服务器11综合电池型号、两者之间的位置距离等方面因素，通过筛选得到最佳匹配方案。

云端服务器11，能够储存离线构建的结构化停车场的数字地图，求取电动汽车电池组的最短行驶路径数据。同时，云端服务器11接收控制装置实时传输的电池组状态信息和电动汽车电池组的位置信息。本实施例基于存储的停车场数字地图，采用动态规划算法求解得到初始位置与目标位置之间的最短行驶路径。云端服务器11完成路径规划后，把初始位置到目标位置规划好的路径以位置坐标(用车位编号表示)的形式下载到控制装置10中，如图3所示。

移动终端12将用户的用电需要通过4G/5G通信模块发给云端服务器11，云端服务器11将电池组的电量状态通过4G/5G发送至云端服务器11。云端服务器11通过4G/5G通信模块将换电指令和路径规划方案发送至控制装置10，控制装置10通过4G/5G通信模块将电动汽车电池组状态和车辆位置信息发送至云端服务器11。

使用上述电池系统时，需要租赁电池的车主将用电需求发送到移动终端12上的APP中，有多余电量的可出租车主若接收到信息后同意出租。移动终端12上的APP将需租赁车辆和可出租车辆的电池型号及距离进行对比，得到最佳匹配方案。车主可以先行设定“租赁电池”或者“出租电池”模式，系统将会自主规划时间进行匹配。匹配成功后，可出租和需租赁车辆上的副电池包，进行自拆卸、自安装，并将换下来的“缺电”电池根据车主的要求放回电池回收点或安装到原来可出租电池的车辆上。更换完成后，将成功更换的提示发送至车主移动终端12上的APP中。具体过程可参见图4。其他具体实现方案可参见前述实施例提供的一种可自主移动的电动汽车电池组，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了上述实施例所述的可自主移动的电动汽车电池系统的控制方法，包括：

移动终端12发送控制指令给云端服务器11；

云端服务器11接收移动终端12发送的控制指令后规划出行驶路径，并发送给控制装置10；

控制装置10控制电动汽车电池组移动至目的地。

其中，所述控制装置10控制电动汽车电池组移动至目的地，包括：

导航控制：如图5所示，在结构化停车场中，停车场车位、道路尺寸L、若干RFID地址芯片的预设位置、成排设置于车位顶角处的多个石柱的位置、相邻两个石柱之间的距离b均为已知信息，汽车倒入车位后，电动汽车电池组相对车位外边线的距离a是固定值；基于此，导航控制具体步骤包括：

A1：被拆卸的电动汽车电池组落在地面上，位置为A，规定汽车车头的方向为正方向，且汽车停入车位后，汽车车头朝向车位外边线；

A2：控制装置10控制驱动装置7动作，使电动汽车电池组向车位外边线处移动距离a，到达第一位置B；移动距离a能够保证电动汽车电池组移出汽车底盘下方；

A3：控制装置10控制环境感知装置1工作，探测周围环境中的障碍物信息；定位导航装置9获取电动汽车电池组的位置信息并发送至控制装置10；

A4：控制装置10根据电动汽车电池组当前位置与下一目标位置坐标在数据地图中相对位置关系决定行驶的方向；

A5：行驶过程中遵循靠右行驶的规则；如图5所示，若规划的行驶路径是向右行驶，则电动汽车电池组先到达第二位置C，再按照规划路径行驶，若需要转弯，控制装置10控制电动汽车电池组转向90度，转向方向与规划的行驶路径方向一致，完成转向后，按照规划行驶路径保持直行。

直驶控制：

采用PID控制器对控制目标值x sinθ跟踪来实现电动汽车电池组按直线行驶，以目标值x sinθ与实时测量值x′sinθ′之间的差作为输入，以前面驱动装置中两个前轮的扭矩作为输出，控制电动汽车电池组按直线行驶；将电动汽车电池组行驶的方向设为正方向，并将水平探测距离最近的石柱作为第一排石柱，第一排石柱随着电动汽车电池组的前进不断更替；理论上，电动汽车电池组在行驶过程中与第一排石柱的距离为x，方位角为θ，电动汽车电池组距石柱的垂直距离始终为固定值x sinθ；环境感知装置1探测到电动汽车电池组在行驶过程中与第一排石柱的实时距离为x′，实时方位角为θ′。具体控制原理如图6所示，直驶控制具体步骤包括：

B1：识别石柱，当环境感知装置1探测到两个相同间距为b的障碍物时，确定探测到的障碍物为石柱；

B2：采用PID控制器对实际探测值x′sinθ′通过反馈控制的方式不断修正；具体包括：

B21：PID控制器把环境感知装置探测的数据x′sinθ′与其目标值x sinθ进行比较，得到差值x sinθ-x′sinθ′；

B22：将差值x sinθ-x′sinθ′作为输入值，使电动汽车电池组移动时参数x′sinθ′向目标值靠近；

B23：PID控制器输出两个前轮的扭矩，与转向方向一致的前轮扭矩为

另外一侧的前轮扭矩为

其中，T表示四个电机(两个驱动后轮直流减速电机、两个驱动前轮的舵机)总的需求扭矩，ΔT表示为了完成转向动作，电机(舵机的电机)需额外提供的差动扭矩；

转向控制：驱动装置7中的两个前轮采用舵机控制，两个后轮采用直流减速电机驱动，通过改变舵机的驱动信号的占空比实现前轮不同角度的转向，通过改变输入直流减速电机的PWM脉冲信号占空比控制移动速度；

避撞控制：若环境感知装置探测到前方有障碍物阻挡电动汽车电池组的移动，则控制电动汽车电池组减速并向安全的方向移动并停靠；若环境感知装置探测到前方存在障碍物，但不阻挡电动汽车电池组的移动，则控制电动汽车电池组减速通过。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种可自主移动的电动汽车电池组，包括电池模组，其特征在于，还包括设置于所述电池模组上的控制装置、环境感知装置、定位导航装置、驱动装置、通信模块；

所述环境感知装置、定位导航装置、驱动装置、通信模块均与所述控制装置连接；

所述环境感知装置用于采集周围障碍物信息发送至所述控制装置；

所述定位导航装置用于确定该电动汽车电池组的位置信息并发送至所述控制装置；

所述通信模块用于所述控制装置与云端服务器的相互通信；

所述控制装置用于接收通信模块传输的云端服务器规划的行驶路径、环境感知装置发送的障碍物信息、定位导航装置发送的位置信息，并依据上述接收的信息向所述驱动装置发送控制信号；

所述驱动装置用于接收所述控制装置发送的控制信号并依据控制信号驱动该电动汽车电池组移动。

2.根据权利要求1所述的可自主移动的电动汽车电池组，其特征在于，所述定位导航装置为GPS/北斗定位导航模块；或，

所述定位导航装置为设置于电池模组底部的RFID信息接收单元，所述RFID信息接收单元用于接收若干预设在结构化停车场的预设位置的RFID地址芯片发送的地址代码信息以确定该电动汽车电池组的位置。

3.根据权利要求1所述的可自主移动的电动汽车电池组，其特征在于，所述环境感知装置包括设置于所述电池模组顶部的伸缩杆、设置于所述伸缩杆顶部的若干雷达，所述若干雷达与所述控制装置连接。

4.根据权利要求3所述的可自主移动的电动汽车电池组，其特征在于，所述电池模组的顶部两端均设置有固定保护盖，两个所述固定保护盖之间设置有活动保护盖，还包括用于驱动所述活动保护盖滑动的驱动机构，所述驱动机构与所述控制装置连接。

5.根据权利要求1所述的可自主移动的电动汽车电池组，其特征在于，还包括设置于所述电池模组上的报警装置，所述报警装置与所述控制装置连接。

6.根据权利要求1所述的可自主移动的电动汽车电池组，其特征在于，所述驱动装置包括两个前轮、两个后轮、两个直流减速电机、两个舵机，所述两个直流减速电机用于驱动所述两个后轮，所述两个舵机用于驱动所述两个前轮，所述两个直流减速电机、两个舵机均与所述控制装置连接。

7.根据权利要求1所述的可自主移动的电动汽车电池组，其特征在于，所述控制装置包括导航控制模块、直驶控制模块、转向控制模块、避撞控制模块，

所述导航控制模块用于接收所述定位导航装置发送的位置信息并据此控制所述驱动装置动作完成预期导航目的；

所述直驶控制模块用于控制该电动汽车电池组按直线行驶；

所述转向控制模块用于实现该电动汽车电池组的转向控制；

所述避撞控制模块用于接收所述环境感知装置发送的障碍物信息并据此完成避撞控制。

8.一种可自主移动的电动汽车电池系统，其特征在于，包括移动终端、云端服务器和如权利要求1至7任一项所述的可自主移动的电动汽车电池组；所述移动终端与所述云端服务器之间及所述云端服务器与所述控制装置之间通信连接；且所述云端服务器存储有结构化停车场的数字地图，且所述云端服务器还用于规划电动汽车电池组的行驶路径，并把初始位置到目标位置规划好的行驶路径以位置坐标的形式下载到所述控制装置中。

9.一种如权利要求8所述的可自主移动的电动汽车电池系统的控制方法，其特征在于，包括：

移动终端发送控制指令给云端服务器；

云端服务器接收移动终端发送的控制指令后规划出行驶路径，并发送给控制装置；

控制装置控制电动汽车电池组移动至目的地。

10.根据权利要求9所述的可自主移动的电动汽车电池系统的控制方法，其特征在于，所述控制装置控制电动汽车电池组移动至目的地，包括：

导航控制：在结构化停车场中，停车场车位、道路尺寸、若干RFID地址芯片的预设位置、成排设置于车位顶角处的多个石柱的位置、相邻两个石柱之间的距离b均为已知信息，汽车导入车位后，电动汽车电池组相对车位外边线的距离a是固定值；基于此，导航控制具体步骤包括：

A1：被拆卸的电动汽车电池组落在地面上，规定汽车车头的方向为正方向，且汽车停入车位后，汽车车头朝向车位外边线；

A2：控制装置控制驱动装置动作，使电动汽车电池组向车位外边线处移动距离a，到达第一位置；

A3：控制装置控制环境感知装置工作，探测周围环境中的障碍物信息；定位导航装置获取电动汽车电池组的位置信息并发送至控制装置；

A4：控制装置根据电动汽车电池组当前位置与下一目标位置坐标在数据地图中相对位置关系决定行使的方向；

A5：行驶过程中遵循靠右行驶的规则；

直驶控制：

采用PID控制器对控制目标值x sinθ跟踪来实现电动汽车电池组按直线行驶，以目标值x sinθ与实时测量值x′sinθ′之间的差作为输入，以驱动装置中两个前轮的扭矩作为输出，控制电动汽车电池组按直线行驶；理论上，电动汽车电池组在行驶过程中与第一排石柱的距离为x，方位角为θ，电动汽车电池组距石柱的垂直距离始终为固定值x sinθ；环境感知装置探测到电动汽车电池组在行驶过程中与第一排石柱的实时距离为x′，实时方位角为θ′，直驶控制具体步骤包括：

B1：识别石柱，当环境感知装置探测到两个相同间距为b的障碍物时，确定探测到的障碍物为石柱；

B2：采用PID控制器对实际探测值x′sinθ′通过反馈控制的方式不断修正；具体包括：

B21：PID控制器把环境感知装置探测的数据x′sinθ′与其目标值x sinθ进行比较，得到差值x sinθ-x′sinθ′；

B22：将差值x sinθ-x′sinθ′作为输入值，使电动汽车电池组移动时参数x′sinθ′向目标值靠近；

B23：PID控制器输出两个前轮的扭矩；

转向控制：驱动装置中的两个前轮采用舵机控制，两个后轮采用直流减速电机驱动；通过改变舵机的驱动信号的占空比实现前轮不同角度的转向，通过改变输入直流减速电机的PWM脉冲信号占空比控制移动速度；

避撞控制：若环境感知装置探测到前方有障碍物阻挡电动汽车电池组的移动，则控制电动汽车电池组减速并向安全的方向移动并停靠；若环境感知装置探测到前方存在障碍物，但不阻挡电动汽车电池组的移动，则控制电动汽车电池组减速通过。

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