CN114475296A - 电动车辆自主充电的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种对具有充电端口的电动车辆自主充电的方法。该方法包括：提供具有第一控制器和第二控制器的充电系统。第一控制器与充电器和可移动充电臂通信。可移动充电臂连接到充电器，并延伸到包括充电插头和摄像机的臂端。可移动充电臂具有限定充电区域的空闲位置，并且可通过预定数量的自由度移动以将充电插头与充电端口连接用于对电动车辆充电。第二控制器设置在车辆中并且与第一控制器通信。该方法还包括通过车辆移动将充电端口与充电区域对准，以及通过充电臂移动将充电插头与充电端口对准。该方法还包括将充电插头连接至充电端口以对电动车辆进行充电。

Description

电动车辆自主充电的系统和方法
技术领域
本公开涉及用于车辆的充电设备，具体涉及用于对电动车辆充电的自主充电系统和方法。
背景技术
随着电动车辆在该行业中变得越来越普遍，用于对电动车辆充电的充电设备正在得到改进。当前的充电设备(诸如无线充电)能量损耗高，效率低。而且，当前设备质量大，导致高制造成本和运营成本。
发明内容
因此，在当前设备达到其预期目的的同时，需要一种新的改进的用于电动车辆自主充电的系统和方法。
本公开的一个方面公开了一种对具有充电端口的电动车辆自主充电的方法。该方法包括：提供具有第一控制器和第二控制器的充电系统。第一控制器与充电器和可移动充电臂通信。可移动充电臂连接到充电器并且延伸到臂端。臂端包括充电插头和摄像机。可移动充电臂具有限定充电区域的空闲位置，并且可通过预定数量的自由度移动以将充电插头与充电端口连接用于对电动车辆充电。第二控制器设置在车辆中并且与第一控制器通信。
该方法还包括通过车辆移动将充电端口与充电区域对准，以及通过充电臂移动将充电插头对准充电端口。该方法还包括将充电插头连接到充电端口以对电动车辆进行充电。
在本公开该方面的一个实例中，将充电端口与充电区域对准的步骤包括：当充电端口与充电区域对准时，将第一信号发送到第一控制器。此外，将充电端口与充电区域对准的步骤包括：当接收到第一信号时，将充电臂从空闲位置移向充电端口，以使充电插头与充电端口对准。
在另一个实例中，将充电插头连接到充电端口的步骤包括：当充电插头与充电端口对准时，将充电插头连接到充电端口。
在另一实例中，将充电插头连接到充电端口的步骤包括：当充电完成时，将第二信号发送至第一控制器，并且当接收到第二信号时，将充电臂移动至空闲位置。
在该方面的又一实例中，可移动充电臂的自由度预定数为3。在另一实例中，可移动充电臂的自由度预定数为4。
在又一实例中，可移动充电臂在空闲位置处被设置在地下外壳中。在该实例中，地下外壳包括带有开口端的壳体，该开口端供可移动充电臂从空闲位置移动到充电位置。此外，开口端包括可移动盖，该可移动盖在充电臂处于空闲位置时处于关闭状态，并且在充电臂将要移动至充电位置时处于打开状态。
本公开的另一方面提供了一种对具有充电端口的电动车辆自主充电的方法。该方法包括提供具有第一控制器和第二控制器的充电系统。第一控制器与充电器和可移动充电臂通信。可移动充电臂连接到充电器。可移动充电臂延伸到臂端。臂端包括充电插头和摄像机。可移动充电臂具有限定充电区域的空闲位置，并且可通过预定数量的自由度移动以将充电插头与充电端口连接用于对电动车辆充电。第二控制器设置在车辆中并且与第一控制器通信。
该方法还包括通过车辆移动将充电端口与充电区域对准，并且当充电端口与充电区域对准时，将第一信号发送到第一控制器。此外，该方法还包括当接收到第一信号时，将充电臂从空闲位置移向充电端口，以使充电插头与充电端口对准。该方法还包括将充电插头连接到充电端口以对电动车辆进行充电。
在另一实例中，将充电插头连接到充电端口的步骤包括：当充电插头与充电端口对准时，将充电插头连接到充电端口以对电动车辆进行充电，并在充电完成时向第一控制器发送第二信号。将充电插头连接到充电端口的步骤还包括，当接收到第二信号时，将充电臂移动到空闲位置。
在另一实例中，可移动充电臂的自由度预定数量为3。在另一实例中，可移动充电臂的自由度预定数量为4。
本公开的另一方面公开了一种对具有充电端口的电动车辆自主充电的系统。该系统包括与设置在车辆中的第二控制器通信的第一控制器。该系统还包括可移动充电臂，该可移动充电臂连接到充电器以为可移动充电臂供电。可移动充电臂延伸到包括充电插头和摄像机的臂端。可移动充电臂具有限定充电区域的空闲位置，并且可通过预定自由度移动以将充电插头与充电端口连接用于对电动车辆充电。
该系统还包括与充电器和可移动充电臂通信的第一控制器，以及设置在车辆中并与第一控制器通信的第二控制器。在这个方面，充电端口被配置为通过车辆移动而与充电区域对准，并且充电插头被配置为通过充电臂的移动而与充电端口对准。在本公开的该方面中，充电插头被配置为连接至充电端口以对电动车辆进行充电。
在该方面的一个实例中，第二控制器被配置为在充电端口与充电区域对准时向第一控制器发送第一信号。此外，充电臂被配置为在接收第一信号时从空闲位置朝向充电端口移动以将充电插头对准于充电端口。
在另一实例中，充电臂被配置为当充电插头与充电端口对准时将充电插头连接到充电端口。
在另一实例中，第二控制器被配置为在充电完成时将第二信号发送至第一控制器，并且充电臂被配置为在接收第二信号时移动至空闲位置。
在另一实例中，可移动充电臂的自由度预定数量为3。此外，可移动充电臂的自由度预定数量为4。
在又一实例中，可移动充电臂在空闲位置处被设置在地下外壳中。地下外壳包括带有开口端的壳体，该开口端供可移动充电臂从空闲位置移动到充电位置。此外，开口端包括可移动盖，该可移动盖在充电臂处于空闲位置时处于关闭状态，并且在充电臂将要移动至充电位置时处于打开状态。
在又一实例中，可移动充电臂在空闲位置处被设置在地上外壳中。地上外壳包括带有开口端的壳体，该开口端供可移动充电臂从空闲位置移动到充电位置。开口端包括可移动盖，该可移动盖在充电臂处于空闲位置时处于关闭状态，并且在充电臂将要移动至充电位置时处于打开状态。
根据本文的描述，其他适用性领域将变得显而易见。应该理解，描述和具体实例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据本公开的一个实施方案的用于给电动车辆自主充电的系统的示意图；
图2是处于图1中的系统的空闲位置的可移动充电臂示例的侧视图；
图3a是处于图1中的系统的充电位置的可移动充电臂示例的侧视图；
图3b是根据一个实例的图1中的系统的滑动机构示例的顶视图；
图3c是图3b的滑动机构的侧视图；
图4是根据本公开的另一个实施例的用于电动车辆自主充电的系统的示意图；
图5是根据本公开的一个实例的电动车辆自主充电方法的流程图；
图6是根据本公开的另一个实例的电动车辆自主充电方法的流程图。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开内容、应用或用途。
本公开提供了电动车辆自主充电系统和方法。本文公开的系统和方法提供了以更少的能量损失(相对于无线充电)对电动车辆充电的更有效、更划算和更安全的方式。该系统和方法在充电之前涉及两步对准过程。
根据本公开的一个实施例，图1示出了用于对具有充电端口14的电动车辆12自主充电的系统10。如图1所示，系统10包括可移动充电臂20，其经由电力线24连接至充电器22以为可移动充电臂20供电。如图1-图3a所示，可移动充电臂20延伸到包括充电插头28和摄像机30的臂端26。充电插头28被配置为连接至充电端口14以对电动车辆12进行充电。摄像机30被配置为辅助充电插头28与充电端口14对准，如下文详述。在不脱离本公开的范围或精神的情况下，充电器22可以是AC充电器、DC充电器或任何其他合适的充电器22。在该实施例中，可移动充电臂20被收纳在限定充电区域的空闲位置(图2)中并且可移动以延伸至充电位置(图1和3a)为车辆12充电。
如图1所示，系统10还包括远离车辆12设置的第一控制器32和设置在车辆12中的第二控制器34。如下文详述，第一控制器32与第二控制器34通信。此外，第一控制器32连接到充电器22和可移动充电臂20以控制车辆12的充电和可移动充电臂20的运动。
在该实施例中，可移动充电臂20可经由预定的自由度移动，以将充电插头28与充电端口14连接对电动车辆12进行充电。在一个实例中，可移动充电臂20可以四个自由度移动。即，可移动充电臂20可相对于图3a的视图沿第一旋转轴θ1、第二旋转轴θ2、x轴和y轴移动。
如图3a所示，可移动充电臂20包括基座40和具有第一端44延伸到第二端46的中间分支42。中间分支42的第一端44可移动地连接到基座40，并且相对于图3a的视图可绕第一旋转轴θ1移动。可移动充电臂20还包括端部分支48，其具有延伸到臂端26的第三端50。如图所示，第三端50可移动地连接到中间分支42的第二端46，并且相对于图3a的视图可绕第二旋转轴θ2移动。
此外，可移动充电臂20相对于图3a的视图可沿x轴和y轴滑动移动。在该实例中，可移动充电臂20的基座40设置在滑动机构52上。如图3b和图3c所示，滑动机构52包括基板54，基板54具有设置在其上并平行于x轴布置的第一对滑块56。中间板58具有第一侧面60和第二侧面62，其中第一侧面60可滑动地设置在第一对滑块56上用于平行于x轴的线性移动。如图所示，相对的第二对滑块64设置在中间板58的第二侧面62上并且平行于y轴布置。端板66可滑动地设置在相对的第二对滑块64上用于平行于y轴的线性移动。如图所示，可移动充电臂20的基座40设置在端板66上用于相对于x轴和y轴的线性移动。
可移动充电臂20的旋转和线性移动可以通过设置在可移动充电臂20附近或内部的伺服控制电机(未示出)来实现。在该实例中，至少一个伺服控制电机与第一控制器32通信，并且连接到中间板58和端板66，以提供动力使充电臂20线性移动。此外，至少一个伺服控制电机与第一控制器32通信，并且连接到中间分支42和端部分支48，以提供动力使充电臂20旋转移动。应当理解，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可移动充电臂20的运动可以通过任何合适的方式来完成。即，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以使用任何其他合适的机构来旋转和线性地移动充电臂20。
如图1所示，可移动充电臂20在空闲位置处被设置在地下外壳70中。地下外壳70包括带有开口端74的壳体72，该开口端用于可移动充电臂从空闲位置移动到充电位置。此外，开口端74包括可移动盖76，该可移动盖76在充电臂处于空闲位置时处于关闭状态，并且在充电臂将要移动至充电位置时处于打开状态。
在操作中，充电端口14被配置为通过车辆12运动(限定第一对准)而与充电区域对准，并且充电插头28被配置为通过可移动充电臂20运动(限定第二对准)而与充电端口14对准。在一个实例中，第二控制器34被配置为当充电端口14与充电区域对准(第一对准)时向第一控制器32发送第一信号。优选地，通过任何适当的方式移动车辆12并确认对准，使充电端口14与充电区域对准。例如，充电端口14可通过驾驶员操纵车辆12而与充电区域对准，使得充电端口14在充电区域之内或相对地接近充电区域。邻近充电端口14设置的摄像机(未示出)可以将信号传输到车辆12中的驾驶员位置的显示器，从而确认对准。然而，应当理解，可以在不脱离本公开的范围或精神的情况下实施使车辆12运动并确认充电端口14与充电区域对准的任何其他合适的方法。
当第一控制器32接收到第一信号时，充电臂20被配置为从空闲位置朝向充电端口14移动，以将充电插头28与充电端口14对准(第二对准)。臂端26上的摄像机30被激活以感测充电插头28和充电端口14的对准。当摄像机30感测到充电插头与充电端口对准时，充电臂20被配置为将充电插头28连接至充电端口14。激活臂端26上的摄像机30，以帮助将充电插头28连接到充电端口14。
当充电完成时，第二控制器34被配置为向第一控制器32发送第二信号。当接收到第二信号时，充电臂20被配置为移动至空闲位置。再次激活摄像机30以帮助将充电插头28从充电端口14断开。
根据本公开的另一个实施例，图4示出了用于对具有充电端口114的电动车辆12自主充电的系统110。如图所示，系统110包括与图1中的系统10相同或相似的组件。例如，图4中的系统110包括类似于图1中的系统10的可移动充电臂20、充电器22、第一控制器32和第二控制器34的可移动充电臂120、充电器122、第一控制器132和第二控制器134。如图4所示，可移动充电臂120设置在地面上。地上系统110具有用于移动可移动充电臂120的相同或类似的机构。
图5示出了根据本公开的一个实例的对具有充电端口14的电动车辆12进行自主充电的方法210。如图所示，方法210包括在方框212中提供充电系统10。在该实例中，充电系统10是图1的系统10。即，充电系统10包括上面讨论的组件，例如第一控制器32、第二控制器34、充电器和可移动充电臂20。
如上所述，第一控制器32与充电器22和可移动充电臂20通信。可移动充电臂20连接到充电器22并且延伸到臂端26。臂端26包括充电插头28和摄像机30。可移动充电臂20具有限定充电区域的空闲位置，并且可通过预定数量的自由度移动以将充电插头28与充电端口14连接用于对电动车辆12充电。第二控制器34设置在车辆12中并且与第一控制器32通信。
在该实例中，方法210还包括：在方框214中，通过车辆12移动(限定第一对准)将充电端口14与充电区域对准。优选地，通过任何适当的方式移动车辆12并确认对准，使充电端口14与充电区域对准。例如，充电端口14可通过驾驶员操纵车辆12而与充电区域对准，使得充电端口14在充电区域之内或相对地接近充电区域。邻近充电端口14设置的摄像机可以将信号传输到车辆12中的驾驶员位置的显示器，从而确认对准。然而，应当理解，可以在不脱离本公开的范围或精神的情况下实施使车辆12运动并确认充电端口14与充电区域对准的任何其他合适的方法。当充电端口14与充电区域对准(第一对准)时，第二控制器34将第一信号发送到第一控制器32。
此外，方法210还包括：在方框216中，将充电插头28与充电端口14对准(限定第二对准)。在该实例中，当第一控制器32接收到第一信号时，充电臂20从空闲位置朝向充电端口14移动，以将充电插头28与充电端口14对准(第二对准)。优选地，摄像机30或臂端26上的传感器被激活以感测充电插头28和充电端口14的对准(第二对准)。在该实例中，臂端26上的摄像机30感测充电插头28何时与充电端口14对准。可替代地，车辆12上的摄像机可以感测充电插头28何时与充电端口14对准。
此外，方法210还包括：在方框220中，将充电插头28连接至充电端口14以对电动车辆12进行充电。在该实例中，当摄像机30感测到充电插头与充电端口对准时，充电臂20被移动以将充电插头28连接至充电端口14。优选地，激活臂端26上的摄像机30，以帮助将充电插头28连接到充电端口14。
当充电完成时，第二控制器34可向第一控制器32发送第二信号。当接收到第二信号时，充电臂20被移动以将充电插头28从充电端口14断开，并且被移动到空闲位置。再次激活摄像机30以帮助将充电插头28从充电端口14断开。
图6描绘了根据本公开的另一个实例的对具有充电端口14的电动车辆12进行自主充电的方法310。如图所示，方法310包括在方框312中提供充电系统10。在该实例中，充电系统10是图1的系统10。即，充电系统10包括上面讨论的组件，例如第一控制器32、第二控制器34、充电器和可移动充电臂20。
如上所述，第一控制器32与充电器22和可移动充电臂20通信。可移动充电臂20连接到充电器22并且延伸到臂端26。臂端26包括充电插头28和摄像机30。可移动充电臂20具有限定充电区域的空闲位置，并且可通过预定数量的自由度移动以将充电插头28与充电端口14连接用于对电动车辆12充电。第二控制器34设置在车辆12中并且与第一控制器32通信。
在该实例中，方法310还包括：在方框314中，通过车辆12移动将充电端口14与充电区域对准(限定第一对准)。优选地，通过任何适当的方式移动车辆12并确认对准，使充电端口14与充电区域对准。例如，充电端口14可通过驾驶员操纵车辆12而与充电区域对准，使得充电端口14在充电区域之内或相对地接近充电区域。邻近充电端口14设置的摄像机30可以将信号传输到车辆12中的驾驶员位置的显示器，从而确认对准。然而，应当理解，可以在不脱离本公开的范围或精神的情况下实施使车辆12运动并确认充电端口14与充电区域对准的任何其他合适的方法。
此外，方法310还包括：在方框316中，当充电端口14与充电区域对准时，向第一控制器32发送第一信号。即，当充电端口14与充电区域对准(第一对准)时，第二控制器34将第一信号发送到第一控制器32。
在该实例中，当第一控制器32接收第一信号时，方法310还包括：在方框318中，将充电臂20从空闲位置朝向充电端口14移动，以将充电插头28与充电端口14对准(第二对准)。优选地，摄像机30或臂端26上的传感器被激活以感测充电插头28和充电端口14的对准(第二对准)。在该实例中，臂端26上的摄像机30感测充电插头28何时与充电端口14对准。可替代地，车辆12上的摄像机可以感测充电插头28何时与充电端口14对准。
在该实例中，方法310还包括：在方框320中，将充电插头28连接至充电端口14以对电动车辆12进行充电。优选地，当臂端26上的摄像机30感测到充电插头28与充电端口14对准时，充电臂20被移动以将充电插头28连接至充电端口14。此外，激活臂端26上的摄像机30，以帮助将充电插头28连接到充电端口14。
本发明的描述本质上仅是示例性的，并且不脱离本发明的主旨的变型均旨在落入本发明的范围内。不应将这些变型视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种对具有充电端口的电动车辆自主充电的方法，所述方法包括：
提供具有第一控制器和第二控制器的充电系统，所述第一控制器与充电器和可移动充电臂通信，所述可移动充电臂连接到所述充电器并延伸到臂端，所述臂端包括充电插头和摄像机，所述可移动充电臂具有限定充电区域的空闲位置，并且可通过预定数量的自由度移动以将所述充电插头与所述充电端口连接用于为所述电动车辆充电，所述第二控制器设置在所述车辆中并与所述第一控制器通信；
通过车辆移动将所述充电端口与所述充电区域对准；
通过所述充电臂移动将所述充电插头与所述充电端口对准；以及
将所述充电插头连接到所述充电端口以对所述电动车辆进行充电。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述充电端口与所述充电区域对准的步骤包括：
当所述充电端口与所述充电区域对准时，向所述第一控制器发送第一信号；
当接收到所述第一信号时，将所述充电臂从所述空闲位置移向所述充电端口，以使所述充电插头与所述充电端口对准。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述充电插头连接到所述充电端口的步骤包括当所述充电端口与所述充电插头对准时，将所述充电插头连接到所述充电端口。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述充电插头连接到所述充电端口的步骤包括：
在充电完成时，向所述第一控制器发送第二信号；
当接收到所述第二信号时，将所述充电臂移动至所述空闲位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述可移动充电臂的自由度预定数量为3。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述可移动充电臂的自由度预定数量为4。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述可移动充电臂在空闲位置处被设置在地下外壳中，所述地下外壳包括具有开口端的壳体，所述开口端用于所述可移动充电臂从所述空闲位置移动到充电位置，所述开口端包括可移动盖，所述可移动盖当所述充电臂处于空闲位置时处于关闭状态，并且当所述充电臂将要移动至所述充电位置时处于打开状态。
8.一种对具有充电端口的电动车辆自主充电的方法，所述方法包括：
提供具有第一控制器和第二控制器的充电系统，所述第一控制器与充电器和可移动充电臂通信，所述可移动充电臂连接到所述充电器，所述可移动充电臂延伸到臂端，所述臂端包括充电插头和摄像机，所述可移动充电臂具有限定充电区域的空闲位置，并且可通过预定数量的自由度移动以将所述充电插头与所述充电端口连接用于为所述电动车辆充电，所述第二控制器设置在所述车辆中并与所述第一控制器通信；
通过车辆移动将所述充电端口与所述充电区域对准；
当所述充电端口与所述充电区域对准时，向所述第一控制器发送第一信号；
当接收到所述第一信号时，将所述充电臂从所述空闲位置移向所述充电端口，以使所述充电插头与所述充电端口对准。
将所述充电插头连接到所述充电端口以对所述电动车辆进行充电。
9.根据权利要求8所述的方法，其中移动所述充电臂的步骤包括将所述充电插头与所述充电端口对准。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述充电插头连接到所述充电端口的步骤包括：
当所述充电插头与所述充电端口对准时，将所述充电插头连接至所述充电端口以对所述电动车辆进行充电；
在充电完成时，向所述第一控制器发送第二信号；
当接收到所述第二信号时，将所述充电臂移动至所述空闲位置。
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