本發(fā)明屬于新能源電動(dòng)車輛領(lǐng)域，涉及站臺(tái)式反向充電弓系統(tǒng)的控制領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)車輛反向充電弓在線充電裝置的定位系統(tǒng)及調(diào)整方法。

背景技術(shù)：

能源危機(jī)，以電動(dòng)車為代表的新能源車輛得到了迅猛發(fā)展，但電池容量和充電便捷性始終是制約電動(dòng)車輛發(fā)展的一個(gè)重大瓶頸。傳統(tǒng)的充電解決方案是當(dāng)電池容量較低時(shí)，人工插拔充電槍至車輛的充電接口處，然后地面或車載充電機(jī)開始對(duì)車輛充電，由于充電電壓都是高壓，人工插拔極易產(chǎn)生高壓觸電的安全事故，尤其是在雨雪等潮濕的天氣環(huán)境中直接插拔高壓充電槍對(duì)人身的安全威脅更大。

為了應(yīng)對(duì)人工直接插拔高壓充電槍的安全威脅和電池容量有限、續(xù)航里程較短的問(wèn)題，一些新能源車輛，尤其是固定線路長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的電動(dòng)公交車輛，通過(guò)車頂?shù)某潆姽褪须娊涣麟娋W(wǎng)或一些特制的站臺(tái)式直流充電架接觸，在運(yùn)行線路對(duì)車輛進(jìn)行在線的快速充電，也即所謂的在線公交。

但此種運(yùn)行方式，一方面由于每臺(tái)車輛都需背負(fù)一組大的充電弓系統(tǒng)，成本高昂，同時(shí)也占據(jù)了車輛寶貴的空間，另一方面在充電過(guò)程中缺乏安全可靠的定位控制方式，容易造成充電弓和電網(wǎng)或充電架接觸失敗從而無(wú)法進(jìn)行充電甚至引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。

而近年來(lái)的一些研究所采用反向充電弓的在線充電裝置如圖1所示，可以看到，在線充電裝置的充電弓不是裝在車輛上，而是反向的吊裝在站臺(tái)或充電站上，而車輛只需在頂部安裝兩條充電極板，當(dāng)車輛進(jìn)入充電站臺(tái)，并定位準(zhǔn)確后，充電弓就可以緩慢落下壓緊到相應(yīng)的正、負(fù)充電極板上，開始對(duì)車輛進(jìn)行快速充電，充電完成或無(wú)需充電時(shí)則將充電弓收起折疊。運(yùn)用反向充電弓系統(tǒng)，可以進(jìn)行全自動(dòng)化的充電操作同時(shí)降低了車輛的成本。而這其中車輛充電極板和充電弓之間的準(zhǔn)確定位控制是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)所在。

尤其是在充電弓站臺(tái)的建設(shè)完成后，充電弓的尺寸、行程參數(shù)，以及定位方式就固定了，對(duì)于多種不同的車型，如車輛高度不同、車輛充電極板位置或尺寸不同，定位系統(tǒng)無(wú)法普遍適用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種電動(dòng)車輛反向充電弓在線充電裝置的定位系統(tǒng)及調(diào)整方法，本發(fā)明有效解決了站臺(tái)式反向充電弓在線充電的定位，針對(duì)不同型號(hào)的車輛普遍適應(yīng)的問(wèn)題。

站臺(tái)式反向充電弓在線充電裝置如圖1所示，其包含安裝在站臺(tái)上的反向充電弓，和安裝在車輛頂部的充電極板，當(dāng)車輛進(jìn)入站臺(tái)并定位準(zhǔn)確后，反向充電弓降下壓緊充電極板開始對(duì)車輛進(jìn)行快速充電，當(dāng)充電完成后，反向充電弓折起收回。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種電動(dòng)車輛反向充電弓在線充電裝置的定位系統(tǒng)，包括車載部分和站臺(tái)部分，車載部分和站臺(tái)部分通過(guò)無(wú)線通信建立連接。

站臺(tái)部分包括站臺(tái)定位控制器、無(wú)線模塊、三個(gè)電機(jī)、兩個(gè)定位傳感器、橫板、豎桿，站臺(tái)部分各器件均安裝在站臺(tái)上，站臺(tái)定位控制器分別與無(wú)線模塊、三個(gè)電機(jī)相連，兩個(gè)定位傳感器平行安裝在橫板上，橫板又整體安裝在站臺(tái)的豎桿上，且橫板由一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)能在豎桿的豎向滑軌進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，以便進(jìn)行位置調(diào)整；橫板上裝有橫向的滑軌，兩個(gè)定位傳感器分別由另兩個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，能在橫向的滑軌內(nèi)滑動(dòng)，進(jìn)行位置調(diào)整。

車載部分包括車載定位控制器、車載無(wú)線模塊、定位操作和指示器、定位感應(yīng)傳感器，車載定位控制器、車載無(wú)線模塊、定位操作和指示器、定位感應(yīng)傳感器均安裝在車輛上，車載定位控制器分別與車載無(wú)線模塊、定位操作和指示器、定位感應(yīng)傳感器相連。

所述的定位感應(yīng)傳感器安裝在車輛側(cè)面，優(yōu)選的定位感應(yīng)傳感器安裝在充電極板下面絕緣基座上，長(zhǎng)度方向在充電極板長(zhǎng)度的中心位置處。

利用上述電動(dòng)車輛反向充電弓在線充電裝置的定位系統(tǒng)的調(diào)整方法，其特征在于：按以下步驟進(jìn)行：

(一)不同車型高度校準(zhǔn)方法：車型的高度H指的是車載定位感應(yīng)傳感器中心點(diǎn)離地高度距離，并允許一定的誤差，在此誤差范圍內(nèi)，傳感器都應(yīng)該可以感應(yīng)得到；將該車型的高度H通過(guò)程序?qū)懭胲囕d定位控制器中；為了適應(yīng)不同高度的車型，一般要求安裝定位傳感器的橫板豎向的在基準(zhǔn)位置上下的可調(diào)整范圍要足夠的大，當(dāng)然同時(shí)充電弓本身的工作范圍即可下降的最大高度也要足夠的大；

(二)不同車型長(zhǎng)度校準(zhǔn)方法：針對(duì)不同車型，不同的充電極板長(zhǎng)度，將車輛開進(jìn)充電站后，調(diào)整車輛的前后位置，使充電弓放下后恰好和車載充電極板的前邊緣接觸，此時(shí)開始將第一個(gè)定位傳感器從基準(zhǔn)位置沿滑軌向中心位置靠攏，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)定位傳感器和車載定位感應(yīng)傳感器恰好對(duì)應(yīng)，使車載定位感應(yīng)傳感器有感應(yīng)信號(hào)輸出時(shí)，計(jì)第一個(gè)定位傳感器的移動(dòng)距離為deltaL1；然后繼續(xù)調(diào)整車輛前后位置，使充電弓放下后恰好和車載充電極板的后邊緣接觸，此時(shí)開始將第二個(gè)定位傳感器從基準(zhǔn)位置沿滑軌向中心位置靠攏，當(dāng)?shù)诙€(gè)定位傳感器和車載定位感應(yīng)傳感器恰好對(duì)應(yīng)，是車載定位感應(yīng)傳感器有感應(yīng)信號(hào)輸出時(shí)，計(jì)第二個(gè)定位傳感器的移動(dòng)距離為deltaL2；將此2個(gè)定位傳感器運(yùn)動(dòng)距離寫入車載定位控制器中，優(yōu)選的，為了保證可靠，可以分別將得到的第一個(gè)定位傳感器的移動(dòng)距離為deltaL1和第二個(gè)定位傳感器的移動(dòng)距離為deltaL2分別加一定安全余量，再通過(guò)程序?qū)戃囕d定位控制器中；

(三)整體定位控制流程：

a司機(jī)進(jìn)站按下定位操作和指示器的充電準(zhǔn)備按鈕；

b車載定位控制器和站臺(tái)定位控制器建立無(wú)線通信連接；

c車載定位控制器將本車車型的高度信息H、定位傳感器移動(dòng)距離信息deltaL1和deltaL2通過(guò)無(wú)線模塊告知站臺(tái)定位控制器；

d站臺(tái)定位控制器根據(jù)獲取的車型信息，控制豎向電機(jī)使橫板由基準(zhǔn)位置至指定高度，控制兩個(gè)定位傳感器的橫向電機(jī)使兩個(gè)定位傳感器由基準(zhǔn)位置至指定位置；

e當(dāng)車載定位感應(yīng)傳感器有感應(yīng)信號(hào)輸出，或者有了一次感應(yīng)輸出尚未有第二次感應(yīng)輸出時(shí)，表明對(duì)應(yīng)位置合適，處于有效范圍內(nèi)，則通知司機(jī)停車；

f停車后車載定位控制器再次對(duì)定位信息核準(zhǔn)，如果繼續(xù)處于有效范圍內(nèi)，則通知降下充電弓開始充電；

g充電結(jié)束后，站臺(tái)定位控制器控制橫板和2個(gè)定位傳感器均自動(dòng)回到原始基準(zhǔn)位置，并解除和本臺(tái)車載定位控制器的無(wú)線連接，以便準(zhǔn)備對(duì)下一臺(tái)或下一車型的新能源車輛進(jìn)行充電。

為了擴(kuò)大調(diào)整范圍，一般要求安裝傳感器的橫板的橫向可調(diào)整尺寸要略大于車載充電極板的尺寸。

有益效果：

本發(fā)明可保證一套站臺(tái)反向充電弓裝置即可滿足各種不同車型的定位和充電需求，節(jié)約建設(shè)成本，提高系統(tǒng)智能化程度。

附圖說(shuō)明

圖1為站臺(tái)式反向充電弓在線充電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。

圖2為本發(fā)明的站臺(tái)定位部分示意圖。

圖3為本發(fā)明的車載定位部分示意圖。

圖4為本發(fā)明的定位系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。

圖5為本發(fā)明的實(shí)施案例示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明的各器件均為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，直接購(gòu)買。

而近年來(lái)的一些研究采用反向充電弓的在線充電裝置如圖1所示，可以看到，在線充電裝置的充電弓不是裝在車輛上，而是反向的吊裝在站臺(tái)或充電站上，而車輛只需在頂部安裝兩條充電極板，當(dāng)車輛進(jìn)入充電站臺(tái)，并定位準(zhǔn)確后，充電弓就可以緩慢落下壓緊到相應(yīng)的正、負(fù)充電極板上，開始對(duì)車輛進(jìn)行快速充電，充電完成或無(wú)需充電時(shí)則將充電弓收起折疊。運(yùn)用反向充電弓系統(tǒng)，進(jìn)行全自動(dòng)化的充電操作同時(shí)降低了車輛的成本。而這其中車輛充電極板和充電弓之間的準(zhǔn)確定位控制是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)所在。

一種電動(dòng)車輛反向充電弓在線充電裝置的定位系統(tǒng)，包括車載部分和站臺(tái)部分，車載部分和站臺(tái)部分通過(guò)無(wú)線通信建立連接；如圖2、圖4所示，站臺(tái)部分包括站臺(tái)定位控制器301、無(wú)線模塊302、三個(gè)電機(jī)(303，304，305)、兩個(gè)定位傳感器(106，107)、橫板103、豎桿102，站臺(tái)部分各器件均安裝在站臺(tái)上，站臺(tái)定位控制器301分別與無(wú)線模塊302、三個(gè)電機(jī)(303，304，305)相連，兩個(gè)定位傳感器(106，107)平行安裝在橫板103上，橫板103又整體安裝在站臺(tái)的豎桿102上，且橫板103由一個(gè)電機(jī)303帶動(dòng)能在豎桿102的豎向滑軌105進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，以便進(jìn)行位置調(diào)整；橫板103上裝有橫向的滑軌104，兩個(gè)定位傳感器(106，107)分別由另兩個(gè)電機(jī)(304，305)帶動(dòng)，能在橫板103的橫向滑軌104內(nèi)滑動(dòng)，進(jìn)行位置調(diào)整。

站臺(tái)部分的核心是站臺(tái)定位控制器301，站臺(tái)定位控制器301連接無(wú)線模塊302，以便和車載定位控制器308進(jìn)行無(wú)線的通信連接；站臺(tái)定位控制器301連接兩個(gè)橫向運(yùn)動(dòng)的電機(jī)(304，305),兩個(gè)橫向運(yùn)動(dòng)的電機(jī)(304，305)可根據(jù)站臺(tái)定位控制器301的指令分別帶動(dòng)兩個(gè)定位傳感器(106，107)在橫板103的橫向滑軌內(nèi)移動(dòng)進(jìn)行位置調(diào)整；同時(shí)，兩個(gè)橫向運(yùn)動(dòng)的電機(jī)(304，305)也可以將當(dāng)前的位置、移動(dòng)距離等信息反饋給站臺(tái)定位控制器301，以便站臺(tái)定位控制器301進(jìn)行位置的精準(zhǔn)控制；站臺(tái)定位控制器301同時(shí)還連接一臺(tái)豎向移動(dòng)的電機(jī)303,豎向移動(dòng)的電機(jī)303可以根據(jù)站臺(tái)定位控制器301的指令帶動(dòng)整個(gè)橫板103在豎向滑軌內(nèi)移動(dòng)進(jìn)行位置調(diào)整，同時(shí)可以將當(dāng)前的位置、移動(dòng)距離等信息反饋給站臺(tái)定位控制器301，以便站臺(tái)定位控制器301進(jìn)行豎向位置的精準(zhǔn)控制。

如圖3、圖4所示，車載部分包括車載定位控制器308、車載無(wú)線模塊309、定位操作和指示器310、定位感應(yīng)傳感器204，車載定位控制器308、車載無(wú)線模塊309、定位操作和指示器310、定位感應(yīng)傳感器204均安裝在車輛上，車載定位控制器308分別與車載無(wú)線模塊309、定位操作和指示器310、定位感應(yīng)傳感器204相連，且定位感應(yīng)傳感器204安裝在充電極板201下面絕緣基座202上，長(zhǎng)度方向在充電極板長(zhǎng)度的中心位置為宜，如圖3所示。其中201為車載的充電極板，202為充電極板下方的絕緣基座，203為車頂，204為定位感應(yīng)傳感器。

圖5是該方案一個(gè)比較典型的實(shí)施案例，其中所有移動(dòng)電機(jī)都用伺服電機(jī)，且支持CAN通信，和站臺(tái)定位控制器401之間通過(guò)一條CAN網(wǎng)絡(luò)連接，站臺(tái)定位控制器401一邊可以通過(guò)CAN來(lái)控制三個(gè)伺服電機(jī)(403，404，405)的運(yùn)動(dòng)從而調(diào)整2個(gè)定位傳感器(406，407)的橫向位置和整個(gè)傳感器橫板的豎向位置，一邊也可以通過(guò)CAN接收三個(gè)伺服電機(jī)(403，404，405)的位置反饋信息。車載端同樣利用一臺(tái)定位操作屏410通過(guò)CAN總線和車載定位控制器408相連，一邊可以進(jìn)行控制的操作輸入一邊可以進(jìn)行狀態(tài)的指示輸出。

整體操作流程如下：

司機(jī)進(jìn)站通過(guò)定位操作屏410輸出充電請(qǐng)求信號(hào)，車載定位控制器408接收到改請(qǐng)求信號(hào)后啟動(dòng)車載無(wú)線模塊409來(lái)建立和站臺(tái)的無(wú)線模塊402之間的無(wú)線連接；

如車載端和站臺(tái)端無(wú)線握手成功，即無(wú)線連接建立，則車載定位控制器發(fā)送車型的高度信息H、定位傳感器移動(dòng)距離信息deltaL1和deltaL2通過(guò)無(wú)線告知站臺(tái)定位控制器，該車型信息是在車輛出廠時(shí)已經(jīng)通過(guò)程序?qū)懭胲囕d定位控制器的；

站臺(tái)定位控制器獲取該車型的信息后，立馬控制豎向電機(jī)和2個(gè)橫向電機(jī)從基準(zhǔn)位置調(diào)整傳感器位置到要求位置；

車輛繼續(xù)前進(jìn)，如果車載定位感應(yīng)傳感器進(jìn)入站臺(tái)的2個(gè)定位傳感器的對(duì)應(yīng)區(qū)域，則車載定位感應(yīng)傳感器411即感應(yīng)出相應(yīng)信號(hào)輸出給車載控制器；

車載定位控制器如收到定位感應(yīng)傳感器的有效輸出信號(hào)，或者已經(jīng)收到一次有效信號(hào)，尚未收到第二次感應(yīng)的有效信號(hào)，表明車輛正處于有效位置范圍，則通過(guò)操作屏指示司機(jī)停車；

司機(jī)停車后，車載定位控制器繼續(xù)核對(duì)位置，如果仍處于有效位置范圍內(nèi)，則通過(guò)無(wú)線通知站臺(tái)定位控制器定位已經(jīng)OK，可以進(jìn)行下一步的充電操作。

所有通過(guò)調(diào)整定位傳感器與定位感應(yīng)傳感器的位置來(lái)適應(yīng)不同車型的充電需求的站臺(tái)式反向充電弓的在線充電系統(tǒng)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。