WO2019128755A1 - 基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法，电动运载工具根据充电桩的位置信息及充电桩蓄能模块的实时蓄能电量信息，选择能满足自身充电电量需求的附近充电桩前往充电。采用该方法的系统包括充电桩，其具有控制模块、定位模块、蓄能模块和通讯模块；电动运载工具具有通讯单元；控制模块分别采集充电桩定位信息和实时蓄能电量信息，通过通讯模块发送到电动运载工具的通讯单元。该导航方法及系统能根据充电桩分布和蓄能电量合理引导电动运载工具进行充电，并能为电动运载工具动态规划出行充电方案，避免了电动运载工具途中无电停驶和长时间低效等待充电的问题，使充电桩蓄能电量得到合理分配利用，避免能源闲置和浪费。

Description

基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法及系统 技术领域

本发明涉及电动运载工具充电导航领域，尤其涉及基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法及系统。

背景技术

随着在世界范围内绿色环保理念的深化，包括电动车、无人机等的电动运载工具发展势头迅猛，但限制电动运载工具特别是电动车推广的主要问题还是续航里程不长以及充电补给设施不齐全，导致电动车经常出现半途中电量不足、无法及时得到电能补给而给用户带来麻烦。在城市郊区、广大农村和野外地区，充电设施的缺失使得电动车无法出城下乡的问题尤为突出。现有电动车的充电导航，只是在电子地图上给出一个充电点，规划一条快速到达充电点的路径，没有考虑充电站点中一些蓄能电桩的电量情况，容易造成在空电量蓄能电桩长时间低效等待的情况。而在农村正大力发展的脱离电网运行的、基于清洁能源路灯的带蓄能充电装置，也由于难以得知蓄能电量而未能在充电补给领域得到有效利用。

电池驱动的无人机和电动船，同样由于充电设施的不足且无法知道蓄能电桩的蓄能电量导致不能及时合理选择充电时间和地点，造成续航里程短和频繁往返充电影响工作效率。

技术问题

本发明提供一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法及系统，能根据电动运载工具自身剩余电量和能耗情况，结合蓄能充电桩分布和蓄能情况合理引导电动运载工具到能满足自身充电电量需求的附近充电桩进行充电，并能为电动运载工具动态规划出行充电方案，避免了电动运载途中无电停驶和长时间低效等待充电的问题，使充电桩蓄能电量得到合理分配利用，避免能源闲置和浪费。

技术解决方案

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法，所述充电桩带有蓄能模块，所述电动运载工具根据充电桩的位置信息及其蓄能模块的实时蓄能电量信息，选择能满足自身充电电量需求的附近充电桩前往充电。

还包括导航模块引导所述电动运载工具前往充电桩进行充电，具体方法为：所述充电桩向导航模块发送本电桩位置信息以及所述实时蓄能电量信息，所述导航模块根据接收到的充电桩的位置信息及其蓄能模块的实时蓄能电量信息，引导所述电动运载工具前往能满足自身充电电量需求的附近充电桩进行充电。

还包括电量导航服务器和导航模块相互配合，引导所述电动运载工具前往充电桩进行充电，具体方法为：所述充电桩向电量导航服务器发送本电桩的位置信息及其蓄能模块的实时蓄能电量信息，所述电动运载工具通过导航模块向所述电量导航服务器发送所述电动运载工具的实时位置信息及其充电电量需求，所述电量导航服务器为所述电动运载工具匹配能满足其充电电量需求的附近充电桩，并将所述匹配充电桩的位置信息及其蓄能模块的实时蓄能电量信息发送给所述导航模块，由所述导航模块引导所述电动运载工具前往充电。

还包括电量导航服务器为所述电动运载工具制定充电规划方案，具体方法为：所述充电桩向电量导航服务器发送自身状态检测信息，该自身状态检测信息包括本电桩位置信息及其蓄能模块的实时蓄能电量信息；所述电动运载工具通过导航模块向所述电量导航服务器发送目的地信息、电动运载工具的实时剩余电量和能耗信息；所述电量导航服务器根据收到的信息制定充电规划方案并发送给所述导航模块，所述导航模块按所述充电规划方案引导所述电动运载工具到指定的充电桩进行充电。

还包括电量导航服务器为所述电动运载工具动态规划出行充电方案，具体方法为：所述充电桩向电量导航服务器发送自身状态检测信息，该自身状态检测信息包括本电桩位置信息及其蓄能模块的实时蓄能电量信息；所述电动运载工具通过导航模块向所述电量导航服务器发送目的地信息、电动运载工具的电量和能耗信息；所述电量导航服务器获取所述充电桩所在区域气象信息，通过分析分别预测充电桩蓄能模块蓄电时间、电动运载工具充电时间、路况能耗及行驶平均时间，动态规划出行充电方案，并预测所述电动运载工具全程耗时，提供给所述导航模块，所述导航模块按所述出行充电方案引导所述电动运载工具出行。

一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航系统，采用所述的基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法，所述充电桩带有控制模块、定位模块、蓄能模块和通讯模块；所述电动运载工具有通讯单元；所述控制模块分别采集所述定位模块的定位信息和实时采集所述蓄能模块的蓄能电量信息，通过所述通讯模块发送到所述电动运载工具的通讯单元。

还包括导般模块，所述导航模块与所述电动运载工具的通讯单元连接。

还包括电量导航服务器，所述导般模块通过通讯单元连接所述电量导航服务器，所述充电桩的控制模块通过所述通讯模块连接所述电量导航服务器。

所述充电桩还设有气象监测单元，所述气象监测单元连接所述充电桩的控制模块；所述蓄能模块的供电电源与蓄能模块之间电连接控制开关，所述控制开关由所述充电桩的控制模块控制；所述充电桩还设有自身状态监测单元，所述自身状态监测单元实时监测所述充电桩蓄能模块的温度、电量、输入端及输出端的电参数并通过所述控制模块发送给电量导航服务器。

所述充电桩为带有蓄能模块的电网供电充电桩、带有蓄能模块的新能源充电桩和分布式新能源路灯附带的蓄能充电桩；所述新能源为风能发电、太阳能发电、潮汐能发电、水力发电或可燃气体发电；所述蓄能模块的供电电源为电网、风能发电装置、太阳能发电装置、潮汐能发电装置、水力发电装置、可燃气体发电装置中的一种或多种；所述充电桩有交流充电接口和直流充电接口中的一种或两种。

有益效果

本发明的优点在于：

１、本发明的方法和系统，适应性强，能够广泛运用于包括电动车、无人机、电动船等电动运载工具充电，实现了将各种蓄能电桩特别是电量不稳定的分布式新能源电桩整合到一起加以运用，极大扩充了电动运载工具的充电设施分布范围。

２、本发明的方法和系统，能根据电动运载工具自身剩余电量和能耗情况，结合蓄能充电桩分布和蓄能情况合理规划充电方案后智能导航控制充电，提高充电效率，有效延展了电动运载工具的续航里程，同时充电桩蓄能电量也得到了合理分配利用，避免能源闲置和浪费。

３、本发明的方法和系统，能根据气象智能选择充电桩蓄能模块的供电电源，保证蓄能模块的电量，延长其使用寿命。

４、本发明的方法和系统，能为电动运载工具动态规划出行充电方案，避免了电动运载工具途中无电停驶和长时间低效等待充电的问题，保证电动运载工具低成本、高时效、顺利完成行程。

附图说明

图1为本发明实施例1的系统框架示意图。

图2为本发明实施例2和实施例3的系统框架示意图。

图３为本发明实施例４的系统框架示意图。

本发明的最佳实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的技术方案作详细说明，但不构成对本发明权利要求保护范围的限制。

实施例1：

如图1所示，一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航系统，所述电动运载工具包括电动车、无人机或电动船。所述充电桩为多个，包括带有蓄能模块的电网供电充电桩、带有蓄能模块的新能源充电桩和分布式新能源路灯附带的蓄能充电桩。所述蓄能模块的供电电源为电网、风能发电装置、太阳能发电装置、潮汐能发电装置、水力发电装置、可燃气体发电装置中的一种或多种。蓄能模块用于存储电能，例如用蓄电池或超级电容。所述充电桩有交流充电接口或直流充电接口或者两种都有，还可选择设置无人机专用充电接口。

所述充电桩带有控制模块、定位模块、蓄能模块和通讯模块；所述电动运载工具有通讯单元；所述控制模块分别采集所述定位模块的定位信息和实时采集所述蓄能模块的蓄能电量信息，通过所述通讯模块以有线连接或无线连接方式发送到所述电动运载工具的通讯单元。

所述电动运载工具根据通讯单元接收到的充电桩的位置信息及其蓄能模块的实时蓄能电量信息，以及自身剩余电量情况，根据蓄能模块的实时蓄能电量信息判断对应充电桩的空闲状态，选择能满足自身充电电量需求的附近充电桩前往充电。

为了实现智能导航，还可以在电动运载工具中设置导航模块，通讯单元将接收到的充电桩的位置信息及充电桩蓄能模块的实时蓄能电量信息传送给导航模块，同时导航模块接收所述电动运载工具的剩余电量信息和定位信息，导航模块根据接收到的信息判断空闲且能满足自身充电电量需求的附近充电桩，通过导航模块上装载的电子地图或地理坐标引导所述电动运载工具前往所述附近充电桩充电。

实施例2：

如图2所示，一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航系统，所述电动运载工具包括电动车、无人机或电动船。所述充电桩为多个，包括带有蓄能模块的电网供电充电桩、带有蓄能模块的新能源充电桩和分布式新能源路灯附带的蓄能充电桩。所述蓄能模块的供电电源为电网、风能发电装置、太阳能发电装置、潮汐能发电装置、水力发电装置、可燃气体发电装置中的一种或多种，蓄能模块用于存储电能，例如用蓄电池或超级电容。所述充电桩有交流充电接口或直流充电接口或者两种都有，还可选择设置无人机专用充电接口。

本发明导航系统还包括电量导航服务器；所述充电桩带有控制模块、定位模块、蓄能模块和通讯模块；所述控制模块分别采集所述定位模块的定位信息和实时采集所述蓄能模块的蓄能电量信息，通过所述通讯模块以有线连接或无线连接方式发送到所述电量导航服务器。

所述电动运载工具设有导航模块、通讯单元和定位装置；所述导航模块连接所述通讯单元。导航模块采集所述电动运载工具蓄电池的剩余电量信息和定位信息，通过所述通讯单元发送给所述电量导航服务器，所述电量导航服务器根据接收到的充电桩蓄能模块的实时蓄能电量信息判断对应充电桩的空闲状态，为所述电动运载工具匹配能满足其充电电量需求的附近充电桩。并将所述匹配充电桩的位置信息及其蓄能模块的实时蓄能电量信息发送给所述导航模块，由所述导航模块通过电子地图引导所述电动运载工具前往所述匹配充电桩充电。

实施例3：

如图2所示，一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航系统，系统构成如实施例2。

为了提高电量导航的效率，所述导航模块同时向电量导航服务器发送本电动运载工具目的地信息或工作行程规划以及本电动运载工具蓄电池电量信息和能耗信息要素如电动运载工具型号、载重等，电量导航服务器计算出电动运载工具的耗能情况并推算预计可续航里程，并根据附近充电桩的实时蓄能电量信息作出充电规划方案发送给导航模块，导航模块通过电子地图或地理坐标引导电动运载工具到充电规划方案指定的蓄能充电桩进行充电。确保电动运载工具能在电量耗尽前到达下一个可提供充电电量的充电桩进行充电。

实施例4：

如图３所示，一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航系统，一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航系统，所述电动运载工具包括电动车、无人机或电动船。所述充电桩为多个，包括带有蓄能模块的电网供电充电桩、带有蓄能模块的新能源充电桩和分布式新能源路灯附带的蓄能充电桩。所述蓄能模块的供电电源为电网、风能发电装置、太阳能发电装置、潮汐能发电装置、水力发电装置、可燃气体发电装置中的一种或多种，蓄能模块用于存储电能，例如用蓄电池或超级电容。所述充电桩有交流充电接口或直流充电接口或者两种都有，还可选择设置无人机专用充电接口。

本发明导航系统还包括电量导航服务器；所述充电桩带有控制模块、定位模块、蓄能模块和通讯模块；所述控制模块分别连接所述定位模块、所述蓄能模块和所述通讯模块，所述通讯模块以有线连接或无线连接方式连接所述电量导航服务器。所述电动运载工具设有导航模块、通讯单元和定位装置；所述导航模块连接所述通讯单元。

考虑到天气对电动运载工具出行和充电的影响，所述充电桩还设有气象监测单元，监测当地如雨雪、风力、日照等气象。所述气象监测单元连接所述充电桩的控制模块；所述蓄能模块的供电电源与蓄能模块之间电连接控制开关，所述控制开关的控制端连接所述充电桩的控制模块。所述气象监测单元将监测的气象信息发送给充电桩的控制模块，控制模块将气象信息发送到电量导航服务器。同时控制模块结合接收到的蓄能模块的实时蓄能电量信息，通过控制控制开关选择相应的供电电源为蓄能模块充电，如天气晴日照强但风力低时，通过控制开关选择太阳能发电装置为蓄能模块充电。

所述充电桩还设有自身状态监测单元，所述自身状态监测单元实时监测所述充电桩蓄能模块的温度、电量、输入端及输出端的电参数如电压、电流等自身状态检测信息，发送给所述控制模块，所述控制模块将接收到的蓄能模块的自身状态检测信息发送给电量导航服务器。

利用本发明导航系统为电动运载工具提供动态的出行充电方案：

所述电动运载工具通过导航模块将出行目的地、电动运载工具的型号、定位信息、电动运载工具蓄电池电量状态信息、载重及能耗等信息发送给所述电量导航服务器。所述电量导航服务器综合收到的各种信息，结合交通路况信息，在电动运载工具大量历史工作数据的基础上应用大数据分析，预测充电桩在未来一段时间气象条件下的蓄电时间和蓄电进度，为所述电动运载工具动态规划出合理的出行充电方案，并预测出电动运载工具全程耗时，所述导航模块按所述电量导航服务器提供的出行充电方案通过电子地图引导所述电动运载工具出行。该出行充电方案能满足所述电动运载工具出行全程的电量续航要求，同时通过合理规划和调度使充电桩所蓄电量得到及时有效有序利用。

实施例１至实施例４的所述充电桩还设有支付开启控制模块，所述支付开启控制模块连接所述控制模块；用户可以通过支付开启控制模块现场支付购买充电电量为电动运载工具定量充电。在实施例４中，支付方式还可以采用以下方式：由电量导航服务器提供所述电动运载工具的规划充电量给运营平台，运营平台依据该规划充电量向用户收取相应费用并将已收费信息反馈给电量导航服务器，电量导航服务器通过充电桩的控制模块控制支付开启控制模块开启定量充电服务。已售给指定电动运载工具的电量将不会安排发售给其他电动运载工具进行充电。

为了提高监控，所述的充电桩还设有监视摄像头、红外监控装置或WIFI或蓝牙或雷达等用户侦知模块，用以确定电动运载工具与充电桩的接近状态和工作状态。

本发明的导航系统，还可以通过将所述电量导航服务器的接口嵌入相关应用软件中，如旅游电子地图、社交电子地图、商业电子地图、服务机器人管理软件等，用于旅游推介、社交、商业活动等应用。

Claims (10)

1. 一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法，其特征在于：所述充电桩带有蓄能模块，所述电动运载工具根据充电桩的位置信息及所述蓄能模块的实时蓄能电量信息，选择能满足自身充电电量需求的附近充电桩前往充电。
2. 如权利要求1所述的一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法，其特征在于，还包括导航模块，所述导航模块引导所述电动运载工具前往充电桩进行充电，具体方法为：所述充电桩向所述导航模块发送本电桩位置信息以及所述蓄能模块的实时蓄能电量信息，所述导航模块根据接收到的充电桩的位置信息及所述蓄能模块的实时蓄能电量信息，引导所述电动运载工具前往能满足自身充电电量需求的附近充电桩进行充电。
3. 如权利要求1所述的一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法，其特征在于，还包括电量导航服务器和导航模块相互配合，引导所述电动运载工具前往充电桩进行充电，具体方法为：所述充电桩向所述电量导航服务器发送本电桩的位置信息及所述蓄能模块的实时蓄能电量信息，所述电动运载工具通过所述导航模块向所述电量导航服务器发送所述电动运载工具的实时位置信息及其充电电量需求，所述电量导航服务器为所述电动运载工具匹配能满足其充电电量需求的附近充电桩，并将所述匹配充电桩的位置信息及所述蓄能模块的实时蓄能电量信息发送给所述导航模块，由所述导航模块引导所述电动运载工具前往充电。
4. 如权利要求1所述的一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法，其特征在于，还包括电量导航服务器为所述电动运载工具制定充电规划方案，具体方法为：所述充电桩向电量导航服务器发送自身状态检测信息，该自身状态检测信息包括本电桩位置信息及所述蓄能模块的实时蓄能电量信息；所述电动运载工具通过导航模块向所述电量导航服务器发送目的地信息、电动运载工具的实时剩余电量和能耗信息；所述电量导航服务器根据收到的信息制定充电规划方案并发送给所述导航模块，所述导航模块按所述充电规划方案引导所述电动运载工具到指定的充电桩进行充电。
5. 如权利要求1－4之一所述的一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法，其特征在于，还包括电量导航服务器为所述电动运载工具动态规划出行充电方案，具体方法为：所述充电桩向电量导航服务器发送自身状态检测信息，该自身状态检测信息包括本电桩位置信息及所述蓄能模块的实时蓄能电量信息；所述电动运载工具通过导航模块向所述电量导航服务器发送目的地信息、电动运载工具的电量和能耗信息；所述电量导航服务器获取所述充电桩所在区域气象信息，通过分析分别预测充电桩蓄能模块蓄电时间、电动运载工具充电时间、路况能耗及行驶平均时间，动态规划出行充电方案，并预测所述电动运载工具全程耗时，提供给所述导航模块，所述导航模块按所述出行充电方案引导所述电动运载工具出行。
6. 一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航系统，其特征在于：采用如权利要求1所述的基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航方法，所述充电桩带有控制模块、定位模块、蓄能模块和通讯模块；所述电动运载工具有通讯单元；所述控制模块分别采集所述定位模块的定位信息和实时采集所述蓄能模块的蓄能电量信息，通过所述通讯模块发送到所述电动运载工具的通讯单元。
7. 如权利要求6所述的一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航系统，其特征在于：还包括导般模块，所述导航模块与所述电动运载工具的通讯单元连接。
8. 如权利要求7所述的一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航系统，其特征在于：还包括电量导航服务器，所述导般模块通过所述通讯单元连接所述电量导航服务器，所述控制模块通过所述通讯模块连接所述电量导航服务器。
9. 如权利要求8所述的一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航系统，其特征在于：所述充电桩还设有气象监测单元，所述气象监测单元连接所述充电桩的控制模块；所述蓄能模块的供电电源与蓄能模块之间电连接控制开关，所述控制开关由所述充电桩的控制模块控制；所述充电桩还设有自身状态监测单元，所述自身状态监测单元实时监测所述蓄能模块的温度、电量、输入端及输出端的电参数并通过所述控制模块发送给电量导航服务器。
10. 如权利要求6至9之一所述的一种基于蓄能充电桩电量引导的电动运载工具导航系统，其特征在于：所述充电桩为带有蓄能模块的电网供电充电桩、带有蓄能模块的新能源充电桩和分布式新能源路灯附带的蓄能充电桩；所述新能源为风能发电、太阳能发电、潮汐能发电、水力发电或可燃气体发电；所述蓄能模块的供电电源为电网、风能发电装置、太阳能发电装置、潮汐能发电装置、水力发电装置、可燃气体发电装置中的一种或多种；所述充电桩有交流充电接口和直流充电接口中的一种或两种。