本發(fā)明涉及電動(dòng)車輛技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種電動(dòng)車輛在線充電管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，純電動(dòng)車多數(shù)采用鈦酸鋰電池、超級(jí)電容等儲(chǔ)能裝置，這些儲(chǔ)能裝置因其具有充放電效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，在純電動(dòng)車領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。但是，現(xiàn)有的儲(chǔ)能裝置能量密度交底，單次充電后的續(xù)航里程太短，而且受限于車身空間，并不能在車輛中安裝過(guò)多的儲(chǔ)能裝置?；谏鲜龅脑?，純電動(dòng)車會(huì)頻繁采用在線充電系統(tǒng)進(jìn)行充電。

由于充電系統(tǒng)、車輛調(diào)度系統(tǒng)和供電電網(wǎng)之間并未互聯(lián)，現(xiàn)有的在線充電系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別車輛歸屬信息，也不能統(tǒng)計(jì)每輛車輛的充電數(shù)據(jù)。因此，目前的在線充電系統(tǒng)并不能對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行充電管理，特別是不能完成充電電費(fèi)的統(tǒng)計(jì)。

因此，亟需一種能夠統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)充電電費(fèi)的電動(dòng)車輛在線充電管理系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于解決現(xiàn)有電動(dòng)車輛的在線充電系統(tǒng)不能對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行充電管理，特別是不能統(tǒng)計(jì)充電電費(fèi)的技術(shù)缺陷。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電動(dòng)車輛在線充電管理系統(tǒng)，包括：

車道控制設(shè)備，其包括設(shè)置在站臺(tái)的ETC識(shí)別裝置和設(shè)置在車輛上的ETC標(biāo)簽，其中，ETC識(shí)別裝置用于讀取存儲(chǔ)在ETC標(biāo)簽中的車輛屬性信息；

管理服務(wù)器，其根據(jù)車輛屬性信息識(shí)別出允許充電的車輛，控制設(shè)置在站臺(tái)的充電設(shè)備為車輛充電，且記錄車輛的充電行為。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述車輛屬性信息包括車輛身份編號(hào)和/或車輛歸屬信息，所述管理服務(wù)器識(shí)別待充電車輛的車輛身份編號(hào)和/或車輛歸屬信息的有效性。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述管理服務(wù)器中存儲(chǔ)與車輛身份編號(hào)和/或車輛歸屬信息 對(duì)應(yīng)的有效充電時(shí)間段信息，根據(jù)所述有效充電時(shí)間段信息和當(dāng)前時(shí)間識(shí)別待充電車輛的車輛身份編號(hào)和/或車輛歸屬信息的有效性。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述車輛屬性信息包括車載控制器的網(wǎng)絡(luò)地址，所述管理服務(wù)器獲取車載控制器的網(wǎng)絡(luò)地址并轉(zhuǎn)發(fā)至受電弓控制器，使得受電弓控制器與車載控制器建立無(wú)線路由。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述車輛屬性信息包括車輛型號(hào)，所述管理服務(wù)器提供與車輛型號(hào)對(duì)應(yīng)的車輛模型數(shù)據(jù)，通過(guò)受電弓控制器與車載控制器之間建立的無(wú)線路由將車輛模型數(shù)據(jù)顯示在設(shè)置在車輛中的顯示器上。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述管理服務(wù)器還根據(jù)車輛型號(hào)向受電弓控制器發(fā)送操作指令，用于調(diào)整受電弓的降落狀態(tài)來(lái)適應(yīng)車輛外形。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述管理服務(wù)器記錄受電弓控制器從充電機(jī)獲取的充電狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)充電狀態(tài)參數(shù)來(lái)計(jì)算電動(dòng)車輛的充電量。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述充電狀態(tài)參數(shù)包括充電電壓、充電電流和充電時(shí)間。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述管理服務(wù)器還統(tǒng)計(jì)電動(dòng)車輛的充電次數(shù)。

本發(fā)明的實(shí)施例將ETC應(yīng)用到在線充電系統(tǒng)中，車輛進(jìn)站充電時(shí)，可通過(guò)ETC系統(tǒng)識(shí)別來(lái)車的電子標(biāo)簽，從而讀取車輛的車型外形尺寸CAD信息、歸屬信息，實(shí)時(shí)調(diào)整在線充電方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)誤差的有效充電。此外，車輛充電結(jié)束后，地面充電系統(tǒng)通過(guò)ETC讀取的車輛標(biāo)簽信息，可實(shí)現(xiàn)對(duì)每輛車、每個(gè)公交公司進(jìn)行電費(fèi)統(tǒng)計(jì)。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車輛在線充電系統(tǒng)的位置分布示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車輛在線充電管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)車輛在線充電管理系統(tǒng)與充電系統(tǒng)配合使用的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的受電弓的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的受電弓翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的曲線圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的受電弓動(dòng)力學(xué)控制原理圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的車載顯示屏的顯示圖像示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。

以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。并且在不相沖突的情況下，本發(fā)明的實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。

本申請(qǐng)的實(shí)施例將電子收費(fèi)系統(tǒng)(Electronic Toll Collection System，簡(jiǎn)稱ETC)設(shè)置在電動(dòng)車輛的充電站內(nèi)。在行駛站臺(tái)上架網(wǎng)供電，在車輛到站停車時(shí)通過(guò)升降受電弓來(lái)對(duì)車輛充電。利用ETC系統(tǒng)識(shí)別來(lái)車的電子標(biāo)簽，通過(guò)電子標(biāo)簽確定車輛的歸屬，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電量的計(jì)費(fèi)統(tǒng)計(jì)；通過(guò)電子標(biāo)簽還能讀取車輛的外形尺寸信息，調(diào)整受電弓的工作狀態(tài)與車輛外形相適應(yīng)，保證對(duì)車輛的安全充電。

首先對(duì)本實(shí)施例中車輛的在線充電系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。將充電機(jī)和受電弓由車載安裝移植到地面站臺(tái)安裝，形成基于站臺(tái)模式的在線充電技術(shù)，避免充電機(jī)與受電弓受整車環(huán)境的限制，并能極大提升在線充電系統(tǒng)的使用性與可靠性。

圖1為該在線充電系統(tǒng)的位置分布示意圖。在電動(dòng)車輛上安裝用于充電的電池組，而把充電機(jī)(圖1中未示出)和受電弓安裝在站臺(tái)上，這樣可以減輕整車重量、騰出車上空間。從而將現(xiàn)有技術(shù)中每輛車必須配備一套充電機(jī)和受電弓，轉(zhuǎn)化為在首末站點(diǎn)建立一套充電系統(tǒng)，平均每10臺(tái)車配備一套充電機(jī)和受電弓，使整個(gè)充電系統(tǒng)成本大幅度降低。

本實(shí)施例提供一種基于ETC的電動(dòng)車輛在線充電管理系統(tǒng)。如圖2所示，該系統(tǒng)主要包括車道控制設(shè)備和管理服務(wù)器。車道控制設(shè)備包括設(shè)置在站臺(tái)的ETC識(shí)別裝置315和設(shè)置在車輛上的ETC標(biāo)簽326，其中，ETC識(shí)別裝置用于讀取存儲(chǔ)在ETC標(biāo)簽中的車輛屬性信息。管理服務(wù)器319根據(jù)車輛屬性信息識(shí)別出允許充電的車輛，控制設(shè)置在站臺(tái)的充電設(shè)備為車輛充電，且記錄車輛的充電行為。

上述在線充電管理系統(tǒng)與在線充電系統(tǒng)配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛充電行為的管理。如圖3所示，該在線充電系統(tǒng)主要包括站臺(tái)設(shè)備和車載設(shè)備。站臺(tái)設(shè)備設(shè)置在站臺(tái)上，包括充電機(jī)311、受電弓控制器312和受電弓313，充電機(jī)311通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)與受電弓控制器312連接。車載設(shè)備設(shè)置在電動(dòng)車輛的車身上，包括電極板321和車載控制器322。

其中，受電弓313安裝在車輛充電通道的正上方。受電弓控制器312與車載控制器322建立無(wú)線路由。電動(dòng)車輛的整車控制器323通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)與車載控制器322連接，進(jìn)而通過(guò)所述無(wú)線路由與充電弓控制器312交換充電數(shù)據(jù)，整車控制器323在確定滿足充電條件之后控制受電弓控制器312執(zhí)行降弓操作，使得受電弓313與車載設(shè)備的電極板321接觸，進(jìn)而充電機(jī)311通過(guò)受電弓313和電極板321向電池管理系統(tǒng)324充電。

此外，整車控制器323在確定已完成充電、充電故障或者退出充電狀態(tài)的情況下，并確認(rèn)滿足斷電條件之后，控制受電弓控制器312執(zhí)行升弓操作，從而完成完整的充電過(guò)程。

在一個(gè)優(yōu)選的示例中，管理服務(wù)器319記錄受電弓控制器312從充電機(jī)獲取的充電狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)充電狀態(tài)參數(shù)來(lái)計(jì)算電動(dòng)車輛的充電量。這些充電狀態(tài)參數(shù)包括充電電壓、充電電流和充電時(shí)間。更有選的，管理服務(wù)器還統(tǒng)計(jì)電動(dòng)車輛的充電次數(shù)。

本實(shí)施例還安裝有圖像監(jiān)控設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別，引導(dǎo)駕駛員在站臺(tái)安全準(zhǔn)確泊車充電。如圖3所示，站臺(tái)設(shè)備還包括攝像機(jī)314，用于采集車輛實(shí)時(shí)圖像和受電弓狀態(tài)圖像。受電弓控制器312調(diào)取與車輛車型一致的模擬圖像，與車輛實(shí)時(shí)圖像和受電弓狀態(tài)圖像進(jìn)行疊加處理形成實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像，用于顯示受電弓與電極板的相對(duì)位置狀態(tài)。

車載設(shè)備320還包括顯示單元325，車載控制器322通過(guò)所述無(wú)線路由接收所述實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像并顯示在顯示單元的顯示器上，其中，在受電弓與電極板的位置匹配后，整車控制器323控制受電弓控制器312執(zhí)行降弓操作。

本實(shí)施例的系統(tǒng)利用ETC實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的管理。在圖3中，ETC識(shí)別裝置315設(shè)置在站臺(tái)上，ETC標(biāo)簽326安裝在車身上。其中，當(dāng)電動(dòng)車輛進(jìn)入充電通道時(shí)，ETC識(shí)別裝置識(shí)別車輛的ETC標(biāo)簽。管理服務(wù)器319接收ETC識(shí)別裝置315識(shí)別出來(lái)的車輛屬性信息。車輛屬性信息包括車輛身份編號(hào)和/或車輛歸屬信息，管 理服務(wù)器識(shí)別待充電車輛的車輛身份編號(hào)和/或車輛歸屬信息的有效性。

在一個(gè)優(yōu)選的示例中，管理服務(wù)器319中存儲(chǔ)與車輛身份編號(hào)和/或車輛歸屬信息對(duì)應(yīng)的有效充電時(shí)間段信息，根據(jù)所述有效充電時(shí)間段信息和當(dāng)前時(shí)間識(shí)別待充電車輛的車輛身份編號(hào)和/或車輛歸屬信息的有效性。

在一個(gè)示例中，車輛屬性信息包括車載控制器322的網(wǎng)絡(luò)地址，管理服務(wù)器319獲取車載控制器322的網(wǎng)絡(luò)地址并轉(zhuǎn)發(fā)至受電弓控制器312，使得受電弓控制器與車載控制器建立無(wú)線路由。受電弓控制器312確認(rèn)所述ETC標(biāo)簽為合法標(biāo)簽后，才能建立與車載控制器322的無(wú)線連接。

為了保證車輛安全?？?，在進(jìn)入充電通道之后整車控制器323還控制車輛的行駛速度。具體來(lái)說(shuō)，在受電弓控制器312建立與車載控制器322的無(wú)線連接后，整車控制器323限定車輛的最高行駛速度，防止車輛速度過(guò)高不便于停車；相應(yīng)的，在受電弓控制器完成升弓操作之后，整車控制器323解除對(duì)車輛最高行駛速度的限制。

需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)施例中受電弓控制器312利用翻轉(zhuǎn)電缸控制受電弓313的弓頭下降到車頂電極板321的位置，并利用壓緊電缸使受電弓313的弓頭與電極板之間保持接觸。并且，在受電弓313由高位下降到低位的過(guò)程中，在初始階段快速翻轉(zhuǎn)到接近車頂?shù)奈恢?，且在接近車頂后降低翻轉(zhuǎn)速度以減小受電弓與電極板接觸時(shí)產(chǎn)生的沖擊力。

圖4為本實(shí)施例的受電弓的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)電動(dòng)車輛在站臺(tái)?？课恢煤线m后，弓頭通過(guò)兩側(cè)的翻轉(zhuǎn)電缸下降到車頂?shù)臉O板位置，隨后通過(guò)壓緊電缸保證弓頭與極板壓緊，優(yōu)選的，壓力保持在80～120N。升降弓過(guò)程的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)既要保證快速升降以減少總充電時(shí)間，又要在運(yùn)動(dòng)末端減速以緩沖受電弓與極板接觸時(shí)的沖擊力，從而避免支架變形損壞。其運(yùn)動(dòng)曲線如圖5所示。

受電弓弓頭對(duì)車頂電極板的壓緊運(yùn)動(dòng)是為了在車輛出現(xiàn)較大的俯仰、側(cè)擺或道路不平的情況下，對(duì)受電弓與車頂間導(dǎo)流極板施加一定的正壓力，以保證上下極板有足夠的接觸率，從而滿足大電流通電要求。該正壓力又不可過(guò)大，否則導(dǎo)致銅質(zhì)極板變形。

由于不同車型因高度和外形尺寸不同，對(duì)于不同類型的車輛受電弓下降的高度并不相同。針對(duì)這一問(wèn)題，在ETC標(biāo)簽中的車輛屬性信息包括車輛型號(hào)，管理服務(wù)器319根據(jù)車輛型號(hào)向受電弓控制器312發(fā)送操作指令，用于調(diào)整受電弓的 降落狀態(tài)來(lái)適應(yīng)車輛外形。

受電弓運(yùn)動(dòng)的控制原理如圖6所示，本實(shí)施例采用將伺服電機(jī)與絲杠一體化集成產(chǎn)品的電動(dòng)缸作為執(zhí)行元件，將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)CAN總線與閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)高精確位置、速度與推力動(dòng)作。

此外，站臺(tái)設(shè)備還設(shè)置有冗余攝像機(jī)316，通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)連接到機(jī)房監(jiān)控室。

因?yàn)檎九_(tái)受電弓313與車頂電極板321均在駕駛員視線之外，為實(shí)現(xiàn)駕駛員快速、準(zhǔn)確進(jìn)入充電工作位，就需要一套全天候的圖像處理方案予以輔助駕駛。具體來(lái)說(shuō)，受電弓控制器312通過(guò)攝像機(jī)314捕捉車頂視頻圖像，并根據(jù)車輛圖形信息、車輛實(shí)時(shí)行駛信息與實(shí)時(shí)圖像，生成受電弓模擬降落位置，通過(guò)模擬降落點(diǎn)與實(shí)時(shí)圖像合并，并確認(rèn)匹配狀態(tài)。車載顯示器324優(yōu)選為雙顯示屏，左側(cè)顯示車頂極板實(shí)物圖像和模擬受電弓弓頭降落位置；右側(cè)顯示模擬車輛位置圖像和模擬受電弓降落位置。

當(dāng)站臺(tái)設(shè)備310與車載設(shè)備320完成握手確認(rèn)后，受電弓控制器312將從管理服務(wù)器中調(diào)取該車輛車型的二維CAD簡(jiǎn)化模型及車頂標(biāo)識(shí)信息，再根據(jù)站臺(tái)設(shè)備安裝位置，就可計(jì)算出受電弓在該車車頂上的降落點(diǎn)位置并形成降落點(diǎn)的模擬圖像。

受電弓控制器312將攝像頭拍攝的圖像與受電弓降落點(diǎn)的模擬圖像進(jìn)行疊加，形成實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)圖像。同時(shí)受電弓控制器312采集整車控制器發(fā)送的車速信息，形成車頂面的模擬運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)，該運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)也將與受電弓降落點(diǎn)的模擬圖像進(jìn)行疊加，形成模擬動(dòng)畫(huà)圖像，以引導(dǎo)駕駛員糾正車輛方向。

車載控制器322通過(guò)無(wú)線路由傳輸實(shí)時(shí)圖像和模擬圖像進(jìn)行還原、劃分，實(shí)時(shí)輸出到前端顯示屏324上，如圖7所示。左邊實(shí)時(shí)顯示車頂極板實(shí)物圖像和模擬受電弓弓頭降落位置，當(dāng)受電弓模擬降落位置位于圖框邊界內(nèi)后，顯示器實(shí)時(shí)進(jìn)行提醒“ok”，并提醒司機(jī)可停車充電。右邊根據(jù)車速顯示實(shí)時(shí)模擬車頂圖像和模擬受電弓降落位置，司機(jī)可根據(jù)此模擬圖像實(shí)時(shí)進(jìn)行車輛位置的調(diào)整，以便受電弓降落位置能快速準(zhǔn)確。

為了適應(yīng)不同的車型，管理服務(wù)器提供與車輛型號(hào)對(duì)應(yīng)的車輛模型數(shù)據(jù)，通過(guò)受電弓控制器與車載控制器之間建立的無(wú)線路由將車輛模型數(shù)據(jù)顯示在設(shè)置在車輛中的顯示器上。

因此，本實(shí)施例提供的在線充電系統(tǒng)將充電機(jī)與受電弓由車載安裝移植到地 面安裝，形成基于站臺(tái)模式的在線充電技術(shù)，避免了充電機(jī)與受電弓受整車環(huán)境的限制，并能充分與當(dāng)前其它成熟的地面系統(tǒng)相融合，極大的提高在線充電系統(tǒng)使用性能與可靠性。

通過(guò)站臺(tái)安裝圖像監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別，從而引導(dǎo)駕駛員在站臺(tái)安全準(zhǔn)確泊車充電?？山鉀Q跨步電壓與架網(wǎng)線常通電的安全隱患，采用wifi進(jìn)行通訊，解決站臺(tái)充電機(jī)和車輛分離充電的問(wèn)題。運(yùn)用伺服電機(jī)和雙電缸作為執(zhí)行元件，結(jié)構(gòu)方便有效，通過(guò)CAN總線與閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)高精確位置、速度與推力動(dòng)作。另外雙電缸還能起到冗余保護(hù)的作用。

本實(shí)施例將ETC應(yīng)用到在線充電系統(tǒng)中，車輛進(jìn)站充電時(shí)，可通過(guò)ETC系統(tǒng)識(shí)別來(lái)車的電子標(biāo)簽，從而讀取車輛的車型外形尺寸CAD信息、歸屬信息，實(shí)時(shí)調(diào)整在線充電方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)誤差的有效充電。此外，車輛充電結(jié)束后，地面充電系統(tǒng)通過(guò)ETC讀取的車輛標(biāo)簽信息，可實(shí)現(xiàn)對(duì)每輛車、每個(gè)公交公司進(jìn)行電費(fèi)統(tǒng)計(jì)。

雖然本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。