[发明专利]无人驾驶车辆相互借电系统及其控制方法

权利要求书

1.无人驾驶车辆相互借电系统，其特征在于，包括：

车辆智能终端：包括控制器、人机交互模块、无线网络通讯模块；

车联网云平台：用于接收车辆传来的充电需求、车辆GPS定位、行驶目的地、电池SOC信息，匹配合适的电能供应车辆，并为双方车辆规划行驶路径和使双方车辆信息实现互通；

GPS定位模块：实时监测车辆位置，并将位置信息发送给车辆智能终端；

BMS电池管理模块：实时监测电池SOC，并将信息反馈给车辆智能终端；

毫米波雷达：位于无人驾驶车辆头部和尾部，用于观测两车之间的距离和位置信息，并将信息传输给各自车辆智能终端；

电磁连接模块：包括车辆前端伸出的插接磁柱机构和尾端的电磁插孔机构，在进行无线充电前，通过毫米波雷达进行位置校准，充电需求车的插接磁柱与供电车的电磁插孔实现电磁接合，从而使两辆车实现固连，此时两辆车之间间距为5~10cm，为下一步的无线充电做准备；

无线充电摸块：采用电磁感应充电技术，包括能量发射端线圈和能量接收端线圈，在发射端线圈上通有一定频率的交流电，使次级线圈生成电流，此时发射端会将产生的能量传输到接收端，从而实现能源转移，能量发射端和能量接收端分别分布在车辆尾部、头部，用于电能的发送和接收；

所述控制器接收BMS电池管理模块传来的电池SOC信息，当电量不足以支撑到达目的地时，通过无线网络通讯模块将充电需求、车辆GPS定位、行驶目的地、电池SOC信息发送到车联网云平台，并和车联网云平台实现信息互通；所述人机交互模块向乘客展示车辆的行驶信息，并且接收乘客输入的目的地信息并传输给控制器。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆相互借电系统，其特征在于，所述电磁连接模块的插接磁柱机构包括插接底板、置于插接底板上的插接柱和插接柱四周的缓冲装置，所述插接柱内开有插接孔，插接孔内安装有压力传感器，插接柱中心有电磁转子装置；所述电磁插孔机构包括带有容腔的插接箱体、容腔内壁开有缓冲槽、容腔底部有插接凸起以及置于中心的电磁枢盘，插接柱置于插接箱体的容腔内，插接孔与插接凸起配合，缓冲装置置于缓冲槽内，电磁转子装置与电磁枢盘配合。

3.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆相互借电系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：乘客通过车辆智能终端的人机交互模块输入目标地点，无人驾驶车辆按规划好的路径行驶，所述BMS电池管理模块将检测到的电池SOC信息传递给车辆智能终端的控制器，所述控制器将预估剩余电量所支持的里程，若剩余电量不足以支持车辆到达目标地点，则通过人机交互模块提示乘客需要充电；

S2：充电需求车辆通过车辆智能终端向车联网云平台发送充电需求，车辆智能终端通过无线网络传输模块与车联网云平台实现信息实时交互，车联网云平台根据充电需求车的定位、剩余电量、目标地点信息与车联网云平台所有车辆进行匹配，匹配完成后，基于省电原则为双方车辆规划行驶路径，使两辆车尽快汇合，双方行驶路径存在段重合路段，此重合路段即为两辆车充电路段；

S3：充电需求车和供电车通过规划行驶路径导航行驶到充电路段时，通过GPS定位模块调整两车行驶位置至队列行驶状态；

S4：通过毫米波雷达将两辆车的车距和位置信息传输给控制器，控制器进行整车控制，调整并校准位置，通过电磁连接模块，实现两辆车的“握手”操作；

S5：无线充电模块在两辆车实现“握手”后，接受控制器的指令，开始工作进行电能传输；

S6：BMS电池管理模块记录电能传输量，并反馈给车辆智能终端，当传输能量达到设定值Wg，控制器控制无线充电模块中断电能传输，并解除电磁连接；

S7：计算充电需求车此时电量是否能支持车辆到达目的地，若不满足则返回上述步骤S2，继续寻找供电车进行充电。

4.根据权利要求3所述的无人驾驶车辆相互借电系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中充电需求车和供电车的匹配过程，包括以下步骤：

S21：供电车为电量充足的无人驾驶车辆，定义冗余电量Wr为电池总电量W减去供电车到达目的地所需电量Wa，可供电能Wg为供电车可以提供的电量如公式（1）和（2），其中供电车供电后，冗余电能不能低于总电能的10%；

Wa+Wr=W （1）

Wg=Wr-0.1W （2）

S22：当充电需求车电量不足时，计算到达目的地所需电量Wx，并将信息发送至车辆网云平台；

S23：车联网云平台将以充电需求车的位置为中心，按路程距离的远近，把周围的潜在供电车辆分为a1、a2、a3…ak（k∈N），对应的距离d1d2d2…dk；

S24：基于省电原则采取多段充电方式，按距离充电需求车远近，车联网云平台先选取供电车a1并采集其电池信息，车联网云平台为供电车a1和充电需求车模拟规划行驶路径，计算在规划后路径行驶和原路径行驶相比多耗费的电能Wh，供电车的电池电量减去消耗的电能Wh，求得此时供电车a1电池电量W和冗余电量Wr，其可提供的电能为Wg；

S25：充电需求车所需电量Wx加上Wh，此时充电需求车到达目的地所需电能Wx’，此时应同时满足以下基本要求：

供电车a1冗余电量应占电池总电量20%以上；充电需求车在新规划的路径上行驶需要的电量Wx’不能超过原需要电能的120%；Wx’减去供电车a1提供的电能Wg后应小于Wx，即Wr≥0.2W并且Wx’≤1.2Wx且Wx’-WgWx；

若满足要求则执行步骤S3，否则返回步骤S24依次选取a2、a3…ak执行上述步骤。