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车辆和车辆顶部充电设备、系统及其控制方法

阅读:683发布:2020-05-11

专利汇可以提供车辆和车辆顶部充电设备、系统及其控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本公开涉及一种车辆和车辆顶部充电设备、系统及其控制方法,所述车辆顶部充电设备包括:副边装置(1),与车辆 蓄 电池 (3)连接,用于与充电桩(15)中的原边装置(2)电感耦合以实现非 接触 式感应充电;以及 位置 调整机构,用于将所述副边装置(1)连接到 车顶 ,并且能够调整所述副边装置(1)相对于所述原边装置(2)的位置。通过上述技术方案,本公开提供的车辆顶部充电设备能够降低对车辆的 定位 精度 要求,并减小甚至避免漏电 风 险、延长使用寿命。,下面是车辆和车辆顶部充电设备、系统及其控制方法专利的具体信息内容。

1.一种车辆顶部充电设备,其特征在于,所述车辆顶部充电设备包括:
副边装置(1),与车辆电池(3)连接,用于与充电桩(15)中的原边装置(2)电感耦合以实现非接触式感应充电;以及
位置调整机构,用于将所述副边装置(1)连接到车顶,并且能够调整所述副边装置(1)相对于所述原边装置(2)的位置。
2.根据权利要求1所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述副边装置(1)包括充电模和用于封装该充电模块的封装模块。
3.根据权利要求1所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述车辆顶部充电设备还包括固定基座(4),所述固定基座(4)固定于所述车顶,所述位置调整机构连接所述副边装置(1)和所述固定基座(4)。
4.根据权利要求3所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述位置调整机构至少能够调整所述副边装置(1)在车辆的Z方向上的位置。
5.根据权利要求4所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述位置调整机构包括机械臂(51)和驱动装置,所述机械臂(51)具有相对的近端(511)和远端(512),所述副边装置(1)设置于所述远端(512),所述近端(511)通过第一铰接轴(41)铰接于所述固定基座(4),所述第一铰接轴(41)的轴线与所述车辆的Z向大致垂直,所述驱动装置驱动所述机械臂(51)绕所述第一铰接轴(41)转动。
6.根据权利要求5所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述驱动装置包括液压油缸(52)和用于驱动该液压油缸(52)的液压达(53),所述液压油缸(52)包括连接于所述固定基座(4)的缸体(521)和连接于所述机械臂(51)的活塞杆(522)。
7.根据权利要求5所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述位置调整机构包括传感器(6),用于检测所述机械臂(51)与平面之间的夹角。
8.根据权利要求5所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述副边装置(1)连接有用于向所述车辆蓄电池(3)传递电能电缆(7),所述电缆(7)通过夹持件(71)固定于所述机械臂(51)上。
9.根据权利要求5所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述副边装置(1)通过第二铰接轴(54)铰接于所述远端(512),该第二铰接轴(54)垂直于所述Z向,所述车辆顶部充电设备还包括调平机构,该调平机构用于致动所述副边装置(1)绕所述第二铰接轴(54)转动,以调整所述副边装置(1)的姿态为水平。
10.根据权利要求9所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述调平机构包括步进电机(81),用于驱动所述副边装置(1)绕所述第二铰接轴(54)转动。
11.根据权利要求10所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述步进电机(81)的输出端设置有主动轮(811),所述第二铰接轴(54)设置有从动轮(541),所述主动轮(811)与所述从动轮(541)相互啮合
12.根据权利要求9所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述远端(512)设置有用于承托所述副边装置(1)的支撑架(55),所述支撑架(55)通过所述第二铰接轴(54)铰接于所述远端(512)。
13.根据权利要求3所述的车辆顶部充电设备,其特征在于,所述固定基座(4)通过固件(42)可拆卸地连接于所述车顶。
14.一种车辆顶部充电系统,其特征在于,所述车辆顶部充电系统包括:
车辆顶部充电设备,该车辆顶部充电设备为权利要求1-13中任意一项所述的车辆顶部充电设备;
位置检测模块,用于检测所述副边装置(1)相对于所述原边装置(2)的位置;
无线通信模块(10),该无线通信模块(10)用于与所述原边装置(2)进行信息交互,以建立或断开所述副边装置(1)与所述原边装置(2)之间的电感耦合,和启动或结束所述原边装置(2)与所述副边装置(1)之间的功率传输;以及
制模块(11),该控制模块(11)与所述位置调整机构、所述位置检测模块和所述无线通信模块(10)连接,并且根据所述位置检测模块所检测的位置信息控制所述位置调整机构将所述副边装置(1)的位置调整到有效充电区域中,以使得所述无线通信模块(10)与所述原边装置(2)能够进行上述信息交互。
15.根据权利要求14所述的车辆顶部充电系统,其特征在于,所述位置检测模块包括读写器(9),该读写器(9)用于识别所述原边装置(2)中的多个电子标签(21),所述读写器(9)读取所述电子标签(21)中所记录的信息并将该信息解码并发送至所述控制模块(11),所述控制模块(11)根据解码后的信息计算所述副边装置(1)相对于所述原边装置(2)的位置。
16.根据权利要求15所述的车辆顶部充电系统,其特征在于,所述读写器(9)设置在所述副边装置(1)的中心位置,所述电子标签(21)设置有三个,且三个所述电子标签(21)之间的连线所构成的三角形的中心为所述原边装置(2)的中心位置。
17.根据权利要求14所述的车辆顶部充电系统,其特征在于,所述车辆顶部充电系统还包括充电按钮(12),用于开启或结束充电。
18.一种车辆,其特征在于,所述车辆包括权利要求1-13中任一项所述的车辆顶部充电装置或权利要求14-17中任意一项所述的车辆顶部充电系统。
19.一种车辆顶部充电的控制方法,其特征在于,使用权利要求14-17中任意一项所述的车辆顶部充电系统,所述车辆顶部充电的控制方法包括:
通过所述位置检测模块检测所述副边装置(1)相对于所述原边装置(2)的位置并发送该位置信息给所述控制模块(11);
所述控制模块(11)根据所述位置信息控制所述位置调整机构将处于闲置位置的所述副边装置(1)朝向所述有效充电区域移动;
所述无线通信模块(10)与所述原边装置(2)进行信息交互,并建立所述副边装置(1)与所述原边装置(2)之间的电感耦合,并且,当所述副边装置(1)的位置到达所述充电区域中的预设充电位置时,启动所述原边装置(2)与所述副边装置(1)之间的功率传输,反之,则返回所述通过所述位置检测模块检测所述副边装置(1)相对于所述原边装置(2)的位置并发送该位置信息给所述控制模块(11)的步骤;
当充电完成或中断时,所述控制模块(11)控制所述位置调整机构将位于所述预设充电位置的所述副边装置(1)移动到所述闲置位置。
20.根据权利要求19所述的车辆顶部充电的控制方法,其特征在于,所述副边装置(1)在所述预设充电位置时,与所述原边装置(2)之间沿竖直方向的距离为大于10cm且小于或等于20cm。
21.一种车辆顶部充电的控制方法,其特征在于,使用权利要求14-17中任意一项所述的车辆顶部充电系统,所述车辆顶部充电的控制方法包括:
通过所述控制模块(11)控制所述位置调整机构将所述副边装置(1)移动至相对于车辆的预设位置;
通过所述位置检测模块检测位于所述预设位置的所述副边装置(1)相对于所述原边装置(2)的位置;
当所述无线通信模块(10)与所述原边装置(2)进行信息交互并建立所述副边装置(1)与所述原边装置(2)之间的电感耦合,并且,所述副边位置(1)位于所述充电区域时,启动所述原边装置(2)与所述副边装置(1)之间的功率传输,反之,则发出警告;
当充电完成或中断时,所述控制模块(11)控制所述位置调整机构将位于所述预设充电位置的所述副边装置(1)移动到所述闲置位置。
22.根据权利要求19-21中任意一项所述的车辆顶部充电的控制方法,其特征在于,所述有效充电区域以这种方式界定:
所述副边装置(1)与所述原边装置(2)之间的重叠度大于70%,并且,所述副边装置(1)于所述原边装置(2)之间沿竖直方向的距离小于或等于100cm。

说明书全文

车辆和车辆顶部充电设备、系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本公开涉及车辆充电技术领域,具体地,涉及一种车辆顶部充电设备、车辆顶部充电系统、车辆顶部充电控制方法以及车辆。

背景技术

[0002] 随着科技发展,使用绿色能源的电车越来越多地普及到了人们的生活中,逐渐替代传统的燃油车。通常在路面上设置充电桩,以便于对这些电车进行充电。
[0003] 传统的充电结构是电车中设置受电装置,充电桩中设置供电装置,受电装置上设置有受电端子,供电装置上设置有供电端子,通过受电端子和供电端子之间的物理连接,能够建立受电装置和供电装置之间的耦合,进而实现供电装置向受电装置的功率传输。
[0004] 因此,在充电之前,需要精确地定位车辆,否则无法建立上述物理连接。但由于车辆的高度以及身长存在着差异,且充电环境复杂多变,车辆的定位难度较大,易撞坏车辆上的受电装置和充电桩上的供电装置。另外,受电装置的受电端子和供电装置的供电端子长期裸露在外部,容易受到腐蚀,存在严重漏电的险,且端子接触时会产生相互摩擦,严重影响端子寿命。发明内容
[0005] 本公开的目的是提供一种车辆和车辆顶部充电设备、系统及其控制方法,以降低对车辆的定位精度要求,并减小甚至避免漏电风险、延长使用寿命。
[0006] 为了实现上述目的,本公开的第一方面提供一种车辆顶部充电设备,所述车辆顶部充电设备包括:
[0007] 副边装置,与车辆电池连接,用于与充电桩中的原边装置电感耦合以实现非接触式感应充电;以及
[0008] 位置调整机构,用于将所述副边装置连接到车顶,并且能够调整所述副边装置相对于所述原边装置的位置。
[0009] 可选地,所述副边装置包括充电模和用于封装该充电模块的封装模块。
[0010] 可选地,所述车辆顶部充电设备还包括固定基座,所述固定基座固定于车顶,所述位置调整机构连接所述副边装置和所述固定基座。
[0011] 可选地,所述位置调整机构至少能够调整所述副边装置在车辆Z方向上的位置。
[0012] 可选地,所述位置调整机构包括机械臂和驱动装置,所述机械臂具有相对的近端和远端,所述副边装置设置于所述远端,所述近端通过第一铰接轴铰接于所述固定基座,所述第一铰接轴的轴线与所述车辆的Z向大致垂直,所述驱动装置驱动所述机械臂绕所述第一铰接轴转动。
[0013] 可选地,所述驱动装置包括液压油缸和用于驱动该液压油缸的液压达,所述液压油缸包括连接于所述固定基座的缸体和连接于所述机械臂的活塞杆。
[0014] 可选地,所述位置调整机构包括传感器,用于检测所述机械臂与平面之间的夹角。
[0015] 可选地,所述副边装置连接有用于向所述车辆蓄电池传递电能电缆,所述电缆通过夹持件固定于所述机械臂上。
[0016] 可选地,所述副边装置通过第二铰接轴铰接于所述远端,该第二铰接轴垂直于所述Z向,所述车辆顶部充电设备还包括调平机构,该调平机构用于致动所述副边装置绕所述第二铰接轴转动,以调整所述副边装置的姿态为水平。
[0017] 可选地,所述调平机构包括步进电机,用于驱动所述副边装置绕所述第二铰接轴转动。
[0018] 可选地,所述步进电机的输出端设置有主动轮,所述第二铰接轴设置有从动轮,所述主动轮与所述从动轮相互啮合
[0019] 可选地,所述远端设置有用于承托所述副边装置的支撑架,所述支撑架通过所述第二铰接轴铰接于所述远端。
[0020] 可选地,所述固定基座通过固件可拆卸地连接于所述车顶。
[0021] 通过上述技术方案,本公开第一方面提供的车辆顶部充电设备通过原边装置和副边装置之间的电感耦合,可实现车辆和充电桩之间非接触式充电,因此,通过位置调整机构,能够将副边装置移动至充电区域内进行充电,因此,本公开提供的车辆顶部充电设备采用非接触式充电的方式,不仅能够降低对车辆的定位精度要求,对车辆停车位置和车体状态要求低,操作简单,而且减小甚至避免漏电风险、延长使用寿命。
[0022] 在上述技术方案的基础上,本公开的第二方面提供一种车辆顶部充电系统,所述车辆顶部充电系统包括:
[0023] 车辆顶部充电设备,该车辆顶部充电设备为上述所述的车辆顶部充电设备;
[0024] 位置检测模块,用于检测所述副边装置相对于所述原边装置的位置;
[0025] 无线通信模块,该无线通信模块用于与所述原边装置进行信息交互,以建立或断开所述副边装置与所述原边装置之间的电感耦合,和启动或结束所述原边装置与所述副边装置之间的功率传输;以及
[0026] 控制模块,该控制模块与所述位置调整机构、所述位置检测模块和所述无线通信模块连接,并且根据所述位置检测模块所检测的位置信息控制所述位置调整机构将所述副边装置的位置调整到有效充电区域中,以使得所述无线通信模块与所述原边装置能够进行上述信息交互。
[0027] 可选地,所述位置检测模块包括读写器,该读写器用于识别所述原边装置中的多个电子标签,所述读写器读取所述电子标签中所记录的信息并将该信息解码并发送至所述控制模块,所述控制模块根据解码后的信息计算所述副边装置相对于所述原边装置的位置。
[0028] 可选地,所述读写器设置在所述副边装置的中心位置,所述电子标签设置有三个,且三个所述电子标签之间的连线所构成的三角形的中心为所述原边装置的中心位置。
[0029] 可选地,所述车辆顶部充电系统还包括充电按钮,用于开启或结束充电。
[0030] 通过上述技术方案,本公开第二方面提供的车辆顶部充电系统包括本公开第一方面提供的车辆顶部充电设备,因此,可以通过原边装置和副边装置之间的电感耦合,实现车辆和充电桩之间非接触式充电;而通过位置检测模块可以获知副边装置的实时位置,并根据该位置信号控制模块可以控制位置调整机构将副边装置移动至充电区域内进行充电,因此,本公开提供的车辆顶部充电系统采用非接触式充电的方式,不仅能够降低对车辆的定位精度要求,对车辆停车位置和车体状态要求低,操作简单,而且减小甚至避免漏电风险、延长使用寿命。
[0031] 在上述技术方案的基础上,本公开还提供一种车辆,所述车辆包括上述车辆顶部充电装置或上述车辆顶部充电系统。
[0032] 在上述技术方案的基础上,本公开的第三方面提供一种车辆顶部充电的控制方法,使用上述车辆顶部充电系统,所述车辆顶部充电的控制方法包括:
[0033] 通过所述位置检测模块检测所述副边装置相对于所述原边装置的位置并发送该位置信息给所述控制模块;
[0034] 所述控制模块根据所述位置信息控制所述位置调整机构将处于闲置位置的所述副边装置朝向所述有效充电区域移动;
[0035] 所述无线通信模块与所述原边装置进行信息交互,并建立所述副边装置与所述原边装置之间的电感耦合,并且,当所述副边装置的位置到达所述充电区域中的预设充电位置时,启动所述原边装置与所述副边装置之间的功率传输,反之,则返回所述通过所述位置检测模块检测所述副边装置相对于所述原边装置的位置并发送该位置信息给所述控制模块的步骤;
[0036] 当充电完成或中断时,所述控制模块控制所述位置调整机构将位于所述预设充电位置的所述副边装置移动到所述闲置位置。
[0037] 可选地,所述副边装置在所述预设充电位置时,与所述原边装置之间沿竖直方向的距离为大于10cm且小于或等于20cm。
[0038] 通过上述技术方案,本公开第三方面提供的车辆顶部充电的控制方法包括本公开第二方面提供的车辆顶部充电系统,因此,可以通过原边装置和副边装置之间的电感耦合,实现车辆和充电桩之间非接触式充电;而通过位置检测模块可以获知副边装置的实时位置,并根据该位置信号控制模块可以控制位置调整机构将副边装置移动至充电区域内进行充电,因此,本公开提供的车辆顶部充电的控制方法采用非接触式充电的方式,不仅能够降低对车辆的定位精度要求,对车辆停车位置和车体状态要求低,操作简单,而且减小甚至避免漏电风险、延长使用寿命。
[0039] 另外,本公开的第四方面提供另一种车辆顶部充电的控制方法,使用上述车辆顶部充电系统,所述车辆顶部充电的控制方法包括:
[0040] 通过所述控制模块控制所述位置调整机构将所述副边装置移动至相对于车辆的预设位置;
[0041] 通过所述位置检测模块检测位于所述预设位置的所述副边装置相对于所述原边装置的位置;
[0042] 当所述无线通信模块与所述原边装置进行信息交互并建立所述副边装置与所述原边装置之间的电感耦合,并且,所述副边位置位于所述充电区域时,启动所述原边装置与所述副边装置之间的功率传输,反之,则发出警告;
[0043] 当充电完成或中断时,所述控制模块控制所述位置调整机构将位于所述预设充电位置的所述副边装置移动到所述闲置位置。
[0044] 可选地,所述有效充电区域以这种方式界定:
[0045] 所述副边装置与所述原边装置之间的重叠度大于70%,并且,所述副边装置于所述原边装置之间沿竖直方向的距离小于或等于100cm。
[0046] 通过上述技术方案,本公开第四方面提供的车辆顶部充电的控制方法包括本公开第二方面提供的车辆顶部充电系统,因此,可以通过原边装置和副边装置之间的电感耦合,实现车辆和充电桩之间非接触式充电;而通过位置检测模块可以获知副边装置的实时位置,并根据该位置信号控制模块可以控制位置调整机构将副边装置移动至充电区域内进行充电,因此,本公开提供的车辆顶部充电的控制方法采用非接触式充电的方式,不仅能够降低对车辆的定位精度要求,对车辆停车位置和车体状态要求低,操作简单,而且减小甚至避免漏电风险、延长使用寿命。
[0047] 本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明
[0048] 附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:
[0049] 图1为本公开实施例所述的车辆顶部充电设备的立体结构示意图;
[0050] 图2为本公开实施例所述的车辆顶部充电设备的另一立体结构示意图;
[0051] 图3为本公开实施例所述的车辆顶部充电设备另一立体结构示意图,其中,示出了角度传感器;
[0052] 图4为本公开实施例所述的车辆顶部充电设备中的副边装置的结构示意图;
[0053] 图5为本公开实施例所述的车辆顶部充电设备中的原边装置的结构示意图;
[0054] 图6为本公开实施例所述的车辆顶部充电设备中的副边装置处于闲置位置的示意图;
[0055] 图7为本公开实施例所述的车辆顶部充电设备中的副边装置处于上升状态的示意图;
[0056] 图8为本公开实施例所述的车辆顶部充电设备中的副边装置与原边装置处于耦合状态的示意图;
[0057] 图9为本公开实施例所述的车辆顶部充电系统框图
[0058] 图10为本公开实施例所述的顶部充电装置的充电流程图
[0059] 图11为本公开另一实施例所述的顶部充电装置的充电流程图。
[0060] 附图标记说明
[0061] 1-副边装置,2-原边装置,21-电子标签,3-车辆蓄电池,4-固定基座,41-第一铰接轴,42-紧固件,51-机械臂,511-近端,512-远端,52-液压油缸,521-缸体,522-活塞杆,53-液压马达,54-第二铰接轴,541-从动轮,55-支撑架,6-角度传感器,7-电缆,71-夹持件,81-步进电机,811-主动轮,9-读写器,10-无线通信模块,11-控制模块,12-充电按钮,13-BMS,14-配电模块,15-充电桩,151-无线通信模块,152-供电支架

具体实施方式

[0062] 以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。
[0063] 在本公开中,在未作相反说明的情况下,“第一、第二”等词的使用目的在于区分不同的部件,并不具有顺序性和重要性。但上述词语仅用于解释和说明本公开,并不用于限制。
[0064] 根据本公开第一方面的具体实施方式,提供一种车辆顶部充电设备,该车辆顶部充电设备包括:
[0065] 副边装置1,与车辆蓄电池3连接,用于与充电桩15中的原边装置2电感耦合以实现非接触式感应充电;以及
[0066] 位置调整机构,用于将副边装置1连接到车顶,并且能够调整副边装置1相对于原边装置2的位置。
[0067] 通过上述技术方案,本公开第一方面提供的车辆顶部充电设备通过原边装置2和副边装置1之间的电感耦合,可实现车辆和充电桩15之间非接触式充电,因此,通过位置调整机构,能够将副边装置1移动至充电区域内进行充电,因此,本公开提供的车辆顶部充电设备采用非接触式充电的方式,不仅能够降低对车辆的定位精度要求,对车辆停车位置和车体状态要求低,操作简单,而且减小甚至避免漏电风险、延长使用寿命。
[0068] 在本公开提供的具体实施方式中,车辆顶部充电设备还包括固定基座4,固定基座4固定于车顶,位置调整机构连接副边装置1和固定基座4。
[0069] 其中,固定基座4通过紧固件42可拆卸地连接于车顶。
[0070] 在本公开提供的具体实施方式中,副边装置1包括充电模块和用于封装该充电模块的封装模块。充电模块均使用封装模块进行封装,封装模块可以采用陶瓷等绝缘材料将充电模块封装,使高压器件无外漏,有效隔绝外部环境对高压器件的腐蚀,减小甚至避免漏电风险,绝缘可靠性高。同时原边装置2和副边装置1之间不需要硬件接触,器件之间无接触磨损,副边装置1升起高度调节好之后,不会出现副边装置1撞坏原边装置2的现象,有效延长车辆顶部充电设备使用寿命。
[0071] 在本公开提供的具体实施方式中,位置调整机构至少能够调整副边装置1在车辆Z方向上的位置。可选地,位置调整机构可以独立调整副边装置1在车辆X、Y、Z三个方向上的位置,也可以调整副边装置1在车辆X、Z或Y、Z方向上的位置,此处不做限制。其中,X方向指车辆的长度方向,Y方向指车辆的宽度方向,Z方向指车辆的高度方向。
[0072] 在本公开提供的具体实施方式中,参考图1和图2所示,位置调整机构包括机械臂51和驱动装置,机械臂51具有相对的近端511和远端512,副边装置1设置于远端512,近端
511通过第一铰接轴41铰接于固定基座4,第一铰接轴41的轴线与车辆的Z向大致垂直,驱动装置驱动机械臂51绕第一铰接轴41转动,机械臂51与水平面产生夹角,机械臂51带动副边装置1上升至一定高度后,与原边装置2电感耦合以实现充电。
[0073] 其中,机械臂51可以构造为伸缩式机械臂。可选地,机械臂51可以通过多个桁架式的臂节相互套设,利用伸缩缸以实现机械臂51可伸缩。另外,机械臂51也可以通过折叠的方式实现可伸缩。
[0074] 在本公开提供的具体实施方式中,参考图1所示,驱动装置包括液压油缸52和用于驱动该液压油缸52的液压马达53,液压油缸52包括连接于固定基座4的缸体521和连接于机械臂51的活塞杆522。其中,活塞杆522的一端与机械臂51连接,活塞杆522的另一端设置于液压油缸52中。参考图6至图8所示,通过液压马达53将液体压进液压油缸52中,液压油缸52中的活塞杆522伸出,使机械臂51绕第一铰接轴41转动至闲置位置,具体参考图6中所示;通过液压马达53抽取液压油缸52中的液体,液压油缸52中的活塞杆522缩回,拉动机械臂51上升(参考图7中所示),机械臂51承托副边装置1升起至预设充电位置,参考图8中所示。
[0075] 在本公开提供的具体实施方式中,参考图3所示,位置调整机构包括角度传感器6,用于检测机械臂51与水平面之间的夹角。其中,角度传感器6设置于第一铰接轴41中,实时检测机械臂51与水平面之间的夹角。
[0076] 为了将原边装置2传输至副边装置1的电能传递至车辆,副边装置1连接有用于向车辆蓄电池3传递电能的电缆7,电缆7通过夹持件71固定于机械臂51上。
[0077] 参考图9所示,原边装置2固定于充电桩15的供电支架152上,当副边装置1升至预设充电位置并开始充电时,原边装置2通过与副边装置1进行功率传输将电能传输至配电模块14,再通过配电模块14将高压电分配给车辆中的高压部件,例如车辆蓄电池3。
[0078] 在本公开提供的具体实施方式中,副边装置1通过第二铰接轴54铰接于远端512,该第二铰接轴54垂直于所述Z向,为了避免副边装置1撞坏原边装置1,车辆顶部充电设备还包括调平机构,该调平机构与下文中将描述的控制模块11连接,用于致动副边装置1绕第二铰接轴54转动,以调整副边装置1的姿态为水平。其中,调平机构还包括步进电机81,用于驱动副边装置1绕第二铰接轴54转动,步进电机81与角度传感器6结合使用可以精确控制副边装置1的状态,使副边装置1始终处于水平状态。
[0079] 在本公开提供的具体实施方式中,参考图2所示,步进电机81的输出端设置有主动轮811,第二铰接轴54设置有从动轮541,主动轮811与从动轮541相互啮合。当机械臂51开始上升时,角度传感器6开始检测并读取机械臂51与水平面之间的角度M,控制模块11控制步进电机81传动的角度m=M*N/n,使得副边装置1始终保持水平状态。其中,N为从动轮541的齿数,n为主动轮811的齿数。
[0080] 在本公开提供的具体实施方式中,远端512设置有用于承托副边装置1的支撑架55,支撑架55通过第二铰接轴54铰接于远端512,副边装置1通过焊接螺栓或螺钉等方式连接于支撑架55,且副边装置1通过支撑架55绕第二铰接轴54转动。
[0081] 根据本公开第二方面的具体实施方式,提供一种车辆顶部充电系统,车辆顶部充电系统包括:
[0082] 车辆顶部充电设备,该车辆顶部充电设备为上述车辆顶部充电设备;
[0083] 位置检测模块,用于检测副边装置1相对于原边装置2的位置;
[0084] 无线通信模块10,该无线通信模块10用于与原边装置2进行信息交互,以建立或断开副边装置1与原边装置2之间的电感耦合,和启动或结束原边装置2与副边装置1之间的功率传输;以及
[0085] 控制模块11,该控制模块11与位置调整机构、位置检测模块和无线通信模块10连接,并且根据位置检测模块所检测的位置信息控制位置调整机构将副边装置1的位置调整到有效充电区域中,以使得无线通信模块10与原边装置2能够进行上述信息交互。
[0086] 通过上述技术方案,本公开第二方面提供的车辆顶部充电系统包括本公开第一方面提供的车辆顶部充电设备,因此,可以通过原边装置2和副边装置1之间的电感耦合,实现车辆和充电桩15之间非接触式充电;而通过位置检测模块可以获知副边装置1的实时位置,并根据该位置信号控制模块11可以控制位置调整机构将副边装置1移动至充电区域内进行充电,因此,本公开提供的车辆顶部充电系统采用非接触式充电的方式,不仅能够降低对车辆的定位精度要求,对车辆停车位置和车体状态要求低,操作简单,而且减小甚至避免漏电风险、延长使用寿命。
[0087] 在本公开第二方面提供的具体实施方式中,位置检测模块包括读写器9,该读写器9用于识别原边装置2中的多个电子标签21,读写器9读取电子标签21中所记录的信息并将该信息解码并发送至控制模块11,控制模块11根据解码后的信息计算副边装置1相对于原边装置2的位置。
[0088] 启动充电之后,读写器9被供电,副边装置1产生磁场,原边装置1上的电子标签21进入磁场,接收读写器9发出的信号,通过感应电流所获得的能量将存储于电子标签21上的信息发送给读写器9,读写器9读取信息并解码后,送至控制模块11,控制模块11利用三边测量法计算副边装置1的中心孔距离电子标签21的距离。在副边装置1靠近原边装置2的过程中建立电感耦合。
[0089] 其中,读写器9设置在副边装置1的中心位置,电子标签21设置有三个,且三个电子标签21之间的连线所构成的三角形的中心为原边装置2的中心位置。可选地,原边装置2上可以设置多个但不仅限于3个电子标签21,多个电子标签21之间的连线所构成的多边形的中心为原边装置2的中心位置。
[0090] 在本公开第二方面提供的具体实施方式中,所述车辆顶部充电系统还包括充电按钮12,用于一键开启或结束充电,其中,充电按钮12与BMS(电池管理系统)13连接。当一键按下充电按钮12后,车辆通过无线通信模块10向充电桩15中的无线通信模块151发出充电指令,启动原边装置2与副边装置1之间的功率传输;再次按下充电按钮12后,结束原边装置2与副边装置1之间的功率传输。
[0091] 在上述方案的基础上,本公开还提供一种车辆,车辆包括本公开第一方面提供的车辆顶部充电装置或本公开第二方面提供的车辆顶部充电系统。
[0092] 根据本公开第三方面,提供一种使用本公开第二方面提供的车辆顶部充电系统的车辆顶部充电的控制方法,参考图10中所示,所述车辆顶部充电的控制方法包括:
[0093] 在步骤S1中,通过位置检测模块检测副边装置1相对于原边装置2的位置并发送该位置信息给控制模块11。其中,在该步骤S1中,启动充电之后,读写器9被供电,副边装置1产生磁场,原边装置1上的电子标签21进入副边装置1所产生的磁场,接收读写器9发出的信号,通过感应电流所获得的能量将存储于电子标签21上的信息发送给读写器9,读写器9读取信息并解码后,送至控制模块11,控制模块11利用三边测量法计算副边装置1的中心孔距离电子标签21的距离。
[0094] 在步骤S2中,控制模块11根据位置信息控制位置调整机构将处于闲置位置的副边装置1朝向有效充电区域移动。其中,在该步骤S2中,若使用图1至图8所示的实施例中的车辆顶部充电设备,则当机械臂51开始上升时,角度传感器6开始检测并读取机械臂51与水平面之间的角度M,控制模块11控制步进电机81传动的角度m=M*N/n,使得副边装置1始终保持水平状态。其中,N为从动轮541的齿数,n为主动轮811的齿数。
[0095] 在步骤S3中,无线通信模块10与原边装置2进行信息交互,并建立副边装置1与原边装置2之间的电感耦合,并且,判断副边装置1的位置是否到达充电区域中的预设充电位置,如果是,进行步骤S4;如果否,则返回步骤S1。
[0096] 在步骤S4中,启动原边装置2与副边装置1之间的功率传输。
[0097] 通过上述技术方案,本公开第三方面提供的车辆顶部充电的控制方法包括本公开第二方面提供的车辆顶部充电系统,因此,可以通过原边装置2和副边装置1之间的电感耦合,实现车辆和充电桩15之间非接触式充电;而通过位置检测模块可以获知副边装置1的实时位置,并根据该位置信号控制模块11可以控制位置调整机构将副边装置1移动至充电区域内进行充电,因此,本公开提供的车辆顶部充电的控制方法采用非接触式充电的方式,不仅能够降低对车辆的定位精度要求,对车辆停车位置和车体状态要求低,操作简单,而且减小甚至避免漏电风险、延长使用寿命。
[0098] 在本公开第三方面提供的具体实施方式中,当充电完成或中断时,控制模块11控制位置调整机构将位于预设充电位置的副边装置1移动到闲置位置。
[0099] 其中,副边装置1在预设充电位置时,与原边装置2之间沿竖直方向的距离为大于10cm且小于或等于20cm。副边装置1位于预设充电位置时,原边装置2与副边装置1之间的功率传输效率最佳,且副边装置1在上升至预设充电位置的过程中,不会与原边装置2产生碰撞。
[0100] 根据本公开第四方面,提供一种使用本公开第二方面提供的车辆顶部充电系统的、与本公开第三方面不同的车辆顶部充电的控制方法,参考图11中所示,车辆顶部充电的控制方法包括:
[0101] 在步骤S1中,通过控制模块11控制位置调整机构将副边装置1移动至相对于车辆的预设位置。其中,在该步骤S1中,若使用图1至图8所示的实施例中的车辆顶部充电设备,则当机械臂51开始上升时,角度传感器6开始检测并读取机械臂51与水平面之间的角度M,控制模块11控制步进电机81传动的角度m=M*N/n,使得副边装置1始终保持水平状态。其中,N为从动轮541的齿数,n为主动轮811的齿数。
[0102] 在步骤S2中,通过位置检测模块检测位于预设位置的副边装置1相对于原边装置2的位置。其中,在该步骤S2中,当启动充电之后,读写器9被供电,副边装置1产生磁场,原边装置1上的电子标签21进入副边装置1所产生的磁场,接收读写器9发出的信号,通过感应电流所获得的能量将存储于电子标签21上的信息发送给读写器9,读写器9读取信息并解码后,送至控制模块11,控制模块11利用三边测量法计算副边装置1的中心孔距离电子标签21的距离。
[0103] 在步骤S3中,当无线通信模块10与原边装置2进行信息交互并建立副边装置1与原边装置2之间的电感耦合,并且,判断副边位置1是否位于充电区域时,如果是,则进行下一步骤S4;如果否,则进行步骤S5。
[0104] 在步骤S4中,启动原边装置2与副边装置1之间的功率传输。
[0105] 在步骤S5中,发出副边装置1偏离充电区域警告。
[0106] 通过上述技术方案,本公开第四方面提供的车辆顶部充电的控制方法包括本公开第二方面提供的车辆顶部充电系统,因此,可以通过原边装置2和副边装置1之间的电感耦合,实现车辆和充电桩15之间非接触式充电;而通过位置检测模块可以获知副边装置1的实时位置,并根据该位置信号控制模块11可以控制位置调整机构将副边装置1移动至充电区域内进行充电,因此,本公开提供的车辆顶部充电的控制方法采用非接触式充电的方式,不仅能够降低对车辆的定位精度要求,对车辆停车位置和车体状态要求低,操作简单,而且减小甚至避免漏电风险、延长使用寿命。
[0107] 在本公开第四方面提供的具体实施方式中,当充电完成或中断时,控制模块11控制位置调整机构将位于预设充电位置的副边装置1移动到闲置位置。
[0108] 其中,在本公开第三方面和第四方面提供的具体实施方式中,有效充电区域均可以以这种方式界定:
[0109] 副边装置1与原边装置2之间的重叠度大于70%,并且,副边装置1于原边装置2之间沿竖直方向的距离小于或等于100cm。
[0110] 以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0111] 另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0112] 此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。
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