本發(fā)明涉及一種用于輔助電動車輛相對于充電站定位的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及實(shí)施該方法的充電站和電動車輛。

所涉及的電動車輛能夠是被引導(dǎo)型的或不是被引導(dǎo)型的，例如有軌電車或公共汽車，或者也可以是用于個人或共享使用的單獨(dú)機(jī)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電動車輛需要車載電能儲存裝置以對其電力傳動系供電。對車載儲能系統(tǒng)充電意味著這些系統(tǒng)從充電站接收電能。在目前可用的能量傳遞技術(shù)中，那些實(shí)施機(jī)電耦合系統(tǒng)的技術(shù)是已知的。

文獻(xiàn)ep1938438公開了布置在公共汽車/有軌電車的車頂上并且旨在連接到配備到車站的插座以進(jìn)行充電的臂的原理。

還從文獻(xiàn)ep2393165已知一種用于充電的連接系統(tǒng)，其利用在進(jìn)入接收錐時脫離以便僅允許接收錐的底部處的插頭出來的各種同心管。

所有這些機(jī)電耦合和連接設(shè)備涉及對待充電車輛相對于充電站的定位的控制。已知幾種機(jī)械解決方案，其旨在優(yōu)化車輛相對于車站的定位。能夠特別提及文獻(xiàn)us8,324,858、us2013/0197803和us2014/0084859。

然而，這些文獻(xiàn)中提出和公開的技術(shù)方案實(shí)施起來復(fù)雜并且昂貴。特別是，因?yàn)樗鼈冃枰薷默F(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，所以涉及大量投資。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是通過提出一種用于輔助具有能量儲存裝置的電動車輛相對于充電站定位的方法來克服當(dāng)前遇到的困難，電動車輛和充電站被布置成在它們之間形成允許將電能從充電站傳遞到儲存裝置的臨時機(jī)電耦合。

根據(jù)本發(fā)明，該方法包括：在充電站處檢測電動車輛適于臨時耦合的定位的階段，以及在車輛處，向站發(fā)送充電命令的階段，所述站對充電命令的處理以定位檢測為條件，并且命令進(jìn)行臨時耦合和之后的能量傳遞。

更具體地，提出了根據(jù)本發(fā)明的輔助方法，其中，充電站包括用于供應(yīng)電能的裝置，其配備有第一機(jī)電耦合裝置和用于致動第一耦合裝置的裝置，并且電動車輛包括配備有第二機(jī)電耦合裝置的、用于接收電能的裝置，第一和第二裝置被布置成能夠耦合以獲得從充電站到電動車輛的電能傳遞。

根據(jù)本發(fā)明，所述方法的該特定實(shí)施例包括，從充電站，檢測所述電動車輛基本上在預(yù)定空間位置上相對于充電站的固定，所述檢測準(zhǔn)許接收從電動車輛發(fā)送的充電命令信號，由此接收的充電命令信號然后被處理，以生成施加到所述致動裝置的連接命令。

充電站被布置為允許：(i)所述電動車輛基本在預(yù)定空間位置上相對于充電站的固定，(ii)致動裝置的稱為連接命令的命令，使第一耦合裝置與第二耦合裝置進(jìn)入機(jī)電連接，(iii)致動裝置的稱為斷開命令的命令，使第一耦合裝置與第二耦合裝置斷開。

因此，利用本發(fā)明，可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施上獲得容易安裝的穩(wěn)健、可靠、具有成本效益的系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的方法還能夠有利地包括：對電動車輛的充電結(jié)束進(jìn)行檢測，該檢測準(zhǔn)許接收行駛命令信號，由此接收的行駛命令信號被處理，以生成斷開命令。

在本發(fā)明的有利型式中，所述方法還能夠包括：對在斷開時第一耦合裝置的行程結(jié)束進(jìn)行檢測；行程結(jié)束的檢測準(zhǔn)許電動車輛移動。

在本發(fā)明的優(yōu)選型式中，所述方法還能夠包括：用信號指示是否準(zhǔn)許電動車輛相對于充電站行駛，該用信號指示根據(jù)對固定、充電結(jié)束和行程結(jié)束的檢測而改變。

根據(jù)本發(fā)明的方法還有利地包括：根據(jù)對固定、充電結(jié)束和行程結(jié)束的檢測來控制電動車輛的行駛。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于輔助具有能量儲存裝置的電動車輛相對于充電站定位的系統(tǒng)，用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的輔助方法，電動車輛和充電站被布置成在它們之間形成允許電能從充電站傳遞到儲存裝置的臨時機(jī)電耦合。

根據(jù)本發(fā)明，輔助系統(tǒng)包括：

-在充電站處，

o用于檢測電動車輛適于臨時耦合的定位的裝置，

o用于命令臨時機(jī)電耦合的裝置，和

o用于命令從所述站到車輛的能量傳遞的裝置，以及

-在車輛處，

o用于向所述站發(fā)送充電命令的裝置，

用于命令臨時機(jī)電耦合的裝置和用于傳遞能量的裝置的實(shí)施以定位檢測為條件。

在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，提出了一種輔助系統(tǒng)，其中，充電站包括用于供應(yīng)電能的裝置，其配備有第一機(jī)電耦合裝置和用于致動第一耦合裝置的裝置，并且電動車輛包括配備有第二機(jī)電耦合裝置的、用于接收電能的裝置，第一和第二裝置被布置成能夠耦合以獲得從充電站到電動車輛的電能傳遞。

根據(jù)本發(fā)明的該特定實(shí)施例，輔助系統(tǒng)包括：在充電站內(nèi)用于檢測所述電動車輛基本上在預(yù)定空間位置上相對于充電站的固定并且發(fā)送固定信息的裝置，用于接收從電動車輛發(fā)送的充電命令信號的裝置，以及用于處理由此接收的所述固定信息和充電命令信號，以生成施加到致動裝置的連接命令的裝置。

根據(jù)本發(fā)明的輔助系統(tǒng)還能夠有利地包括：用于接收電動車輛充電結(jié)束信息的裝置，用于接收從電動車輛發(fā)送的行駛命令信號的裝置，以及用于處理由此接收的行駛命令信號，以生成施加到致動裝置的斷開命令的裝置。

還能夠設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的輔助系統(tǒng)還包括：用于檢測斷開時第一耦合裝置的行程結(jié)束的裝置，行程結(jié)束的檢測準(zhǔn)許電動車輛行駛。

根據(jù)本發(fā)明的輔助系統(tǒng)還能夠包括：用于用信號指示是否準(zhǔn)許電動車輛相對于充電站行駛的裝置，這些信號指示裝置連接到用于處理固定、充電結(jié)束和行程結(jié)束信息的裝置。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提出了用于給電動車輛充電的充電站，包括：用于供應(yīng)電能的裝置，其配備有第一機(jī)電耦合裝置和用于致動第一耦合裝置的裝置，電動車輛包括配備有第二機(jī)電耦合裝置的、用于接收電能的裝置，第一和第二耦合裝置被布置成能夠耦合以獲得從充電站到電動車輛的電能傳遞。

根據(jù)本發(fā)明的該又一方面，所述充電站包括：用于檢測所述電動車輛相對于充電站的固定的裝置，用于接收從電動車輛發(fā)送的充電命令信號的裝置，以及用于處理充電命令信號的裝置，以以固定為條件命令第一耦合裝置的致動裝置直到第一耦合裝置與第二耦合裝置連接。

充電站因此布置成允許：

i)所述電動車輛基本在預(yù)定空間位置上相對于充電站的固定，

ii)致動裝置的稱為連接命令的命令，使得第一耦合裝置與第二耦合裝置進(jìn)入機(jī)電連接，

iii)致動裝置的稱為斷開命令的命令，使得第一耦合裝置與第二耦合裝置斷開。

根據(jù)本發(fā)明的充電站還能夠有利地包括：用于接收由電動車輛內(nèi)的發(fā)送裝置發(fā)送的充電結(jié)束信號的裝置，以及用于處理充電結(jié)束信號的裝置以命令第一耦合裝置的致動裝置斷開，直到檢測到由行程結(jié)束檢測裝置發(fā)送的、第一耦合裝置的行程結(jié)束。

還能夠設(shè)置充電站還包括：用于用信號指示是否準(zhǔn)許電動車輛相對于充電站行駛的裝置，這些信號指示裝置連接到用于處理固定、充電結(jié)束和行程結(jié)束信息的裝置。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提出了一種利用來自根據(jù)本發(fā)明的充電站的電能充電的電動車輛，所述充電站包括：用于供應(yīng)電能的裝置，其配備有第一機(jī)電耦合裝置和用于致動第一耦合裝置的裝置，所述電動車輛包括配備有第二機(jī)電耦合裝置的、用于接收電能的裝置，第一和第二耦合裝置被布置為能夠耦合以獲得從充電站到電動車輛的電能傳遞。

根據(jù)本發(fā)明，該車輛的特征在于，它還包括：用于將充電命令發(fā)送到充電站的裝置，用于檢測充電結(jié)束并生成充電結(jié)束信息的裝置，用于將所述充電結(jié)束信息發(fā)送到充電站的裝置，以及用于向充電站發(fā)送行駛命令的裝置。

根據(jù)本發(fā)明的這種電動車輛還能夠有利地包括：用于檢測所述電動車輛基本在預(yù)定空間位置上相對于充電站的固定的可移動裝置，用于檢測固定的可移動裝置與連接到充電站的用于檢測固定的靜態(tài)裝置協(xié)作，以生成固定信息。

用于檢測固定的可移動裝置還能夠被設(shè)置為包括：反射鏡，其被設(shè)置用于接收和反射由光電管發(fā)射的光束，該光電管配備在用于檢測固定的靜態(tài)裝置上，所述反射鏡和所述光電管分別放置在所述電動車輛上或其中以及充電站上，以獲得在基本上預(yù)定的縱向位置上的縱向固定檢測。

在本發(fā)明的特別有益的實(shí)施例中，車輛還能夠包括具有人機(jī)界面的駕駛室，所述人機(jī)界面特別含有相應(yīng)的充電和行駛命令、這些命令的相應(yīng)狀態(tài)以及相應(yīng)的固定和充電結(jié)束信息。

根據(jù)本發(fā)明的這種車輛還能夠包括：用于接收第一耦合裝置的行程結(jié)束信息的裝置，以及用于阻止所述電動車輛在充電站行駛直到已經(jīng)接收到所述行程結(jié)束信息的裝置。人機(jī)界面還能夠含有行程結(jié)束信息。

在本發(fā)明的特定型式中，根據(jù)本發(fā)明的電動車輛還能夠包括：用于檢測靠近第二耦合裝置的第一耦合裝置的存在的裝置，以及響應(yīng)于存在檢測裝置的檢測而阻止所述電動車輛在充電站行駛的裝置。

人機(jī)界面還能夠包括含有檢測信息。

第二機(jī)電耦合裝置能夠有利地包括：陰耦合接收錐，其相對于所述電動車輛的縱向軸線大致橫向定向，并且布置成接收放置在連接到充電站的第一機(jī)電耦合裝置的端部處的陽耦合部分。

因此，提出了一種安全的輔助定位系統(tǒng)，這是因?yàn)殡妱榆囕v的車頂上的臂的進(jìn)入錐具有比反射鏡更大的公差。

附圖說明和具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考下面闡述的附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的可能實(shí)施例：

-圖1是根據(jù)本發(fā)明的位于充電站前方的電動車輛的后視圖；

-圖2是圖1中的電動車輛和充電站的仰視圖；

-圖3是在根據(jù)本發(fā)明的電動車輛和充電站內(nèi)的、根據(jù)本發(fā)明的用于輔助定位的系統(tǒng)的框圖；以及

-圖4示出根據(jù)本發(fā)明的電動車輛的充電過程的各個步驟，其實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的定位輔助方法。

由于這些實(shí)施例決不是限制性的，因此可以設(shè)想本發(fā)明的變型，其僅包括與以下描述的其他特征分離的特征的選集(即使該選集從包括這些其他特征的句子分離)，只要該特征選集足以賦予技術(shù)優(yōu)點(diǎn)或?qū)⒈景l(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)區(qū)分開。該選集包括沒有結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)或者僅具有一部分結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的至少一個優(yōu)選功能特征，只要該部分結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)單獨(dú)足以賦予技術(shù)優(yōu)點(diǎn)或相對于現(xiàn)有技術(shù)區(qū)分本發(fā)明。

參考圖1和圖2，電動車輛v(例如電動公共汽車或有軌電車類型)到達(dá)配備有充電功能的站s。電動車輛v在其上部配備有陰型的機(jī)電耦合裝置20，其被設(shè)置為接收將被儲存在車載儲存單元(這些圖中未示出)中的電能。圖1和圖2所示的車輛對應(yīng)于左側(cè)駕駛，但重要的是注意，本發(fā)明不限于這種配置，并且對于左側(cè)或右側(cè)駕駛都能實(shí)施。

電動車輛v還在相對于站s的側(cè)部配備有旨在反射檢測光束的反射鏡24。

充電站s在其上部包括用于致動可移動的陽型機(jī)電耦合部件11的裝置100，所述部件設(shè)置為耦接到與電動車輛v連結(jié)的耦合裝置20。

對于在當(dāng)前描述的示例中實(shí)施的機(jī)電耦合系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以有用地參考文獻(xiàn)ep2393165的教導(dǎo)。

站s還配備有三色燈信號指示系統(tǒng)16和設(shè)置用于檢測車輛v的定位的光電管14，所述信號指示系統(tǒng)被布置為對電動車輛v的駕駛員可見。

對于允許充電過程的主要條件是車輛v以相對于站a同時在縱向(軸線x)和橫向(軸線y)上適當(dāng)?shù)姆绞蕉ㄎ?。為了確保橫向定位，靠近站s延伸的道路17具有兩條平行帶180、181，允許駕駛員將他的車輛v正確地停在預(yù)定的橫向位置yo。

對于縱向定位，能夠在與站s毗鄰的路面上設(shè)置參考標(biāo)記。車輛v的駕駛員借助于后視鏡來估計(jì)該參考標(biāo)記相對于前輪的中心的位置。還能夠設(shè)置使用放置在車輛的側(cè)窗上的照相機(jī)或透鏡。

還能夠在道路17上設(shè)置兩條橫向帶170、171，以通過將車輛v的前輪放置在這兩條橫向帶之間(圖2)來輔助車輛v的駕駛員進(jìn)行其縱向定位。

道路17因此能夠配備有：

-具有著色的參考標(biāo)記，以幫助沿y橫向?qū)?zhǔn)車輛，

-物理塊，其允許駕駛員感覺到車輛沿x的正確縱向定位。

應(yīng)當(dāng)注意，沿x的定位公差是漸進(jìn)的：

-視覺參考標(biāo)記：約+/-50mm。

-光學(xué)傳感器：+/-80mm。

-耦合錐：+/-100mm。

這種漸進(jìn)公差通常防止沿x的不正確定位。

一旦反射鏡24反射由光電管14發(fā)射的光束時，就達(dá)到最佳縱向定位xo。

參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的定位輔助系統(tǒng)1分布在車輛v和充電站s之間。

由此，在該輔助的背景下，除了反射鏡24之外，車輛v還包括：用于與站s通信的無線收發(fā)單元23，用于檢測在耦合裝置20的接收錐28附近的可移動陽耦合部件110的存在的單元27，用于檢測與能量儲存裝置(dse)200相關(guān)聯(lián)的充電結(jié)束的單元25，能夠由駕駛員致動以命令充電和命令行駛的遙控器21，以及設(shè)置在車輛v的駕駛室內(nèi)的人機(jī)界面26。

通過根據(jù)本發(fā)明的輔助系統(tǒng)1，除了信號指示系統(tǒng)16和光電管14之外，站s還包括：用于檢測與致動裝置100相關(guān)聯(lián)的行程結(jié)束的單元15，用于與車輛v通信的無線收發(fā)單元13，以及被設(shè)置為接收源自遙控器的紅外信號的紅外接收器單元18。

在功能上，車輛v包括電力傳動系(cte)210以及控制和處理單元(uct)22，其中所述電力傳動系連接到與其一起執(zhí)行能力傳遞的能量儲存裝置200，所述控制和處理單元從充電結(jié)束檢測單元25接收的充電結(jié)束信號dc，從存在檢測單元27接收存在檢測信號pr，以及接收從站s經(jīng)由收發(fā)單元13、23發(fā)送的行程結(jié)束fc信號。應(yīng)當(dāng)注意，還能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)將站設(shè)置為不發(fā)送信號。配備在車輛上的控制和處理單元則僅處理由車載設(shè)備生成或由遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)傳輸?shù)男盘枴?/p>

控制和處理單元22被設(shè)置為生成圖形信息、例如圖標(biāo)以及生成發(fā)到電力傳動系210的阻止行駛br信號，所述圖形信息表示用于定位和充電操作的目標(biāo)信息并且被配置為顯示在人機(jī)界面26上。

功能上，除了電能供應(yīng)裝置10外，站s還包括：致動裝置100和信號指示系統(tǒng)16、控制和處理單元12，所述控制和處理單元在輸入端接收：

-由光電管14發(fā)送的縱向固定cx的信號，

-經(jīng)由紅外接收器單元18源自能夠由車輛v的駕駛員致動的遙控器21的充電命令sc和行駛命令sr信號，

-經(jīng)由建立在站s和車輛v之間的無線收發(fā)通道13、23源自能量儲存裝置200的充電結(jié)束dc檢測信號，以及

-源自行程結(jié)束檢測單元15的、可移動耦合部件11在返回到致動裝置100內(nèi)后的行程結(jié)束fc信號。

控制和處理單元12被設(shè)置為響應(yīng)于上述信號的處理而生成以下信號：

-發(fā)到致動裝置100的充電命令cc信號，用于命令可移動耦合部件11的展開，

-發(fā)到致動裝置100的斷開命令cd信號，用于命令可移動耦合部件11的斷開，以及

-當(dāng)機(jī)電耦合已正確就位并且站的控制和處理單元12已正確地接收源自車輛v的充電命令時，致動能量供應(yīng)裝置10的信號ac。

還能夠設(shè)置集成在充電結(jié)束時可移動耦合臂的自動撤回。這確保安全操作，這是因?yàn)樵隈{駛員的動作和臂的完全撤回之間沒有等待時間。該等待時間不是自然的，并且是可能變化的。駕駛員因此等待以臂的行程結(jié)束為條件的燈信號。

現(xiàn)在將參照圖4和前述附圖，來描述根據(jù)本發(fā)明的輔助方法的各個步驟，同時描述站的和車輛的不同單元和部件之間的功能關(guān)系。下表總結(jié)了遇到的不同情況、信號指示燈的關(guān)聯(lián)代碼及車輛駕駛員的理解。

用于命令信號指示燈的通用規(guī)則如下：

-所有的充電站告警都顯示為閃爍的橙色，

-在沒有車輛的情況下取消閃爍的橙色，

-在即使在駕駛員用遙控器取消之后，但充電站的告警仍然存在的情況下，閃爍的橙色被激活，

-燈為紅色直到臂已完全縮回。

站信號指示燈代碼

在階段1中，車輛v正在接近站s。駕駛員在橫向上定位車輛以獲得相對于站s的合適的橫向位置yo。信號指示系統(tǒng)16關(guān)閉，向駕駛員指示他仍然能夠在道路17上行駛。

在階段2中，駕駛員通過使用后視鏡得到視覺標(biāo)記輔助，使車輛v接近其最佳縱向位置xo。當(dāng)反射鏡24與光電管14相對(階段3)時，后者發(fā)送固定x檢測的信號cx，該信號由站s的控制和處理單元處理，從而因此改變信號指示系統(tǒng)16上顯示的信號指示，其變?yōu)殚W爍的綠色。駕駛員因此被告知已經(jīng)正確地到達(dá)合適的位置，并且他能夠停止他的車輛。

駕駛員然后能夠致動(階段4)他的遙控器21的充電命令按鈕。紅外充電命令信號sc然后由紅外接收器單元18接收并且由控制和處理單元12處理，控制和處理單元12向致動裝置100返回充電命令信號cc。這具有啟動可移動耦合臂11的橫向展開的效果，臂11將接合在車輛v的耦合裝置20的連接錐28中。從該展開階段5的開始和臂的移動起，信號指示系統(tǒng)變?yōu)榧t色，并且將在隨后的整個充電階段期間保持紅色，且直到臂完全撤回為止。

當(dāng)可移動耦合臂11的端部110正確地接合在接收錐28中時，進(jìn)行電連接，并且進(jìn)行從站s到車輛的能量儲存裝置200的電能傳遞(階段6)。在該階段的整個持續(xù)時間中，信號指示系統(tǒng)16保持紅色。

當(dāng)達(dá)到能量儲存裝置200的目標(biāo)充電水平(階段7)時，充電結(jié)束檢測單元25發(fā)送充電結(jié)束信號dc，該充電結(jié)束信號在本地傳輸?shù)杰囕vv內(nèi)的控制和處理單元22。該信號也通過無線通信通道13、23傳輸?shù)匠潆娬緎。信號指示保持紅色，從而向駕駛員指示在該階段還不允許任何駕駛。充電結(jié)束信息顯示在車輛v的人機(jī)界面26上，并且在站處通過控制和處理單元12進(jìn)行處理，導(dǎo)致電源的停用。

在充電過程的綜合管理模式中，達(dá)到設(shè)定的時間限制導(dǎo)致在充電結(jié)束時自動斷開，同時可移動耦合臂分開。

在駕駛員干預(yù)模式中，當(dāng)被通知充電過程結(jié)束時，駕駛員則能夠致動(階段8)他的遙控器21上的“請求行駛”按鈕，所述遙控器然后發(fā)送請求行駛紅外信號sr，該信號由充電站s經(jīng)由紅外接收器單元18接收，然后由控制和處理單元12處理，以向致動裝置100傳輸斷開命令cd信號。

然后，后者啟動耦合臂11的脫離，臂11離開耦合錐28(階段9)。在該階段9和上一階段期間，信號指示保持紅色，這是因?yàn)榭梢苿玉詈媳廴匀徽归_并且過早行駛將有損害車輛的風(fēng)險(xiǎn)。

在車輛處設(shè)置有斷開后的時間延遲：在該時間期間阻止行駛，以確保駕駛員不闖燈。

當(dāng)可移動耦合臂11到達(dá)致動裝置100中的行程結(jié)束(階段10)時，由行程結(jié)束檢測器15發(fā)送行程結(jié)束fc信號，該信號由控制和處理單元12接收和處理，然后控制和處理單元12發(fā)送綠色信號指示，從而向駕駛員指示他能夠使車輛v再次行駛。

除了涉及駕駛員通過使用遙控器的手動干預(yù)的方案之外，能夠基于其它命令接口或甚至方法的自動化來設(shè)想根據(jù)本發(fā)明的輔助方法的其它實(shí)施例。

因此，遙控器21的使用能夠由駕駛員在儀表板上或人機(jī)界面上的動作代替。例如，該動作能夠利用觸摸屏的或非接觸姿勢識別類型的屏幕。

此外，能夠設(shè)置當(dāng)耦合臂被檢測到靠近安裝在車輛的車頂上的接收錐時機(jī)械和/或電氣鎖定系統(tǒng)來加強(qiáng)定位方法的安全性。

還能夠設(shè)想其它變型實(shí)施例，諸如實(shí)施燈代碼的簡化的實(shí)施例，以便于駕駛員的理解。

當(dāng)然，本發(fā)明不限于剛剛描述的內(nèi)容，并且能夠設(shè)想除了剛剛描述的那些之外的許多其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不限于車輛或充電站的特定配置和幾何形狀。車輛能夠特別地結(jié)合不同的能量源或不同的牽引類型。充電站還能夠提供除充電功能之外的附加服務(wù)。