电动车辆能量补充系统、方法和设备技术方案

一种电动车辆能量补充的方法，电动车辆包括一个或者多个车轮；电动机，驱动电动车辆的车轮并由电池供电；方法包括以下步骤：确定车辆的电池的状况；确定车辆的地理位置；基于车辆的电池的状况和车辆的地理位置，电池更换设备移动至预定地点为车辆更换电池。本发明专利技术还公开一种电动车辆能量补充的系统及设备，通过移动的电池更换设备，灵活方便的为电动车辆提供电池更换，解决了车辆用户的里程焦虑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动车辆的能量补充系统、方法和设备。
技术介绍
根据美国能源信息署EIA发布的国际能源展望，世界能源市场消耗量2005年到2030年预计增加50％。随着能源消耗的逐年增加，二氧化碳的排放量也将增加，目前二氧化碳排放中，25％来自于汽车。至2030年，将由2005年的281亿吨增至423亿吨。我国的二氧化碳排放目前已居全球第二，减排二氧化碳的压力将越来越大。其中汽车排放的污染已经成为城市大气污染的重要因素。我国目前已成为世界第四大汽车生产国和第三大汽车消费国。根据国务院发展研究中心的数据，2010年我国的汽车保有量已经超过6千万辆，2020年将达到1.4亿辆。由此产生的机动车燃油需求分别为1.38亿吨和2.56亿吨，为当年全国石油总需求的43％和57％。化石燃料动力车的节能减排和技术升级，以降低温室气体排放和提升空气质量，是紧迫和重要的任务。其中，大力发展电动车产业是关键手段之一。电动车辆常用的二次可充电电池包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池以及锂离子电池。相对传统的铅酸、镍氢和镉镍电池而言，锂离子电池的历史最短，但锂离子电池的性能最为优越，也最具有发展前景。但是，车用动力蓄电池的能量密度远低于石化燃料。汽油的能量密度可达12000Wh/Kg，而在目前的技术水平下，三元材料锂离子电池能量密度仅为120-200Wh/Kg，两者相差两个数量级。即使考虑到电动车辆能量转换效率(65％)远远高于汽油车能量转换效率(18％)，电动汽车的单次行驶里程也远低于汽油车。以相对成熟的纯电动汽车日产聆风(LEAF)为例，其在完全充电的情况下，可以实现160公里以上的续驶里程(USLA4模式)。大部分的消费者的每天驾驶里程低于这个里程。但是，考虑到里程安全(绝大多数用户需要在汽车电量或燃料消耗大部分的时候就会进行补充)，大多数人依然是每天或两天就会进行充电。相比而言，普通家用汽油车的油箱一般在40-70L左右，加满油后，可行驶大约500-800公里，足可以保证一到两周才加一次油。因此，电动汽车的充电频 率远高于汽油车，对人们使用习惯造成了极大的冲击。而且，对于长途旅行而言，单次行驶里程160公里也是不够的。针对电动汽车电池需要频繁进行能量补充的问题，业内主要解决通过提高车用蓄电池的能量密度，来延长电动汽车的续驶行驶里程，如电池制造商比亚迪新研发的车用电池的最高续驶里程可达450-500公里(40公里/小时匀速状态下的理想值)。电池的能量密度的提升，一定程度上减少了电动车辆进行能量补充的频率，但同时，也会进一步延长电池的(常规)充电时间。充电时间长是电动车辆频繁进行能量补充的另一个问题。蓄电池在放电工作之后，需要通过充电补充能量。车用蓄电池的常规充电方法一般采用小电流的恒压或恒流充电，充电电流相当低，典型的充电电流约为15A。按照常规的电源电压220v计算，将一个容量为16～26KWh的车用蓄电池充满电一般充电时间为5－8小时，甚至更长。这种小电流常规充电所需要的充电器及其安装费用低，整体充电成本低。而且这种方法可以使得电池的活性材料工作充分，电池的使用寿命长。但是，充满电池以获得大的续航里程需要对电动车辆进行较长时间的充电，对于紧急运行的需求难以及时满足。为了解决小电流充电的问题，人们开发了快速充电技术，又称应急充电。这种方法是以较大电流的恒压或恒流充电，一般充电电流为150～400A。这种模式充电时间短，通常可以在电动汽车停车的20分钟～2小时为其提供短时充电服务，但是快速充电充电效率较低，电池无法充满电，且频繁的快速充电会严重危害电池性能，同时充电电流大，对充电技术方法以及充电的安全性提出了更高的要求。采用快速充电模式，虽然充电时间已经远比常规充电模式短，但仍然不能满足电动车辆的用户对电池能量快速补充的需求。即使是最新的Tesla电动车，充电速度非常快，也至少需要30分钟充电时间才能够以达到80％的续航里程。这样的充电时间对于电动车辆的用户而言，是相当长的。实际上，消费者能够在充电上等待的耐心远远低于30分钟。还有一种能量补充模式是直接更换电动汽车电池模组，如Better Place公司所提出的车用蓄电池换电模式。这种模式通过设立专门换电站，直接更换电动汽车的电池组，以达到为其补充能量的目的。这种模式补充能量的耗时短，电池更换过程只需数分钟，解决了用户长时间的充电等待的问题。即使这样， 这种换电模式还是存在显著的问题。首先，电池换电站的建设和维护成本高昂，对于大的城市而言，大量的电池换电站的建设将对城市用地提出很高的需求。其次，电动车辆的用户在行驶过程中，必须将电动车辆开至电池换电站，才能实现能量补充。电动车辆的电量不足以支持车辆开到换电站时，车辆将无法进行能量补充。即使能够支持车辆开到换电站，电动车辆也会因换电的需要不得不改变预期的行驶路径。因此，有必要提供一种电动车辆的电池续航能力快速实现补充的方法和系统。
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的问题是提供一种快速补充电动车辆能量的方法。为解决上述问题，本专利技术的技术方案是：一种电动车辆能量补充的方法，所述电动车辆包括一个或者多个车轮；电动机，驱动电动车辆的车轮并由电池供电；所述方法包括以下步骤：确定车辆的电池的状况；确定车辆的地理位置；基于车辆的电池的状况和车辆的地理位置，服务中心指令电池更换设备移动至预定的地点为车辆更换电池。进一步的，根据车辆发出的电池更换请求确认预定的地点。进一步的，触发电动车辆上的换电钮，发送换电请求给服务中心，确定预定的地点。进一步的，车辆用户与服务中心交互沟通确认预定的地点。进一步的，电池更换设备移动至预定的地点之前，还包括以下步骤：确认目的地，基于电动车辆的电池状况和地理位置确认车辆的剩余里程，当所述目的地与剩余里程符合预设条件时，提供换电模式选择。进一步的，换电模式包括供应站换电模式、预定地点换电模式和停车点换电模式中的至少一种；供应站换电模式中，预定的地点为电池供应站；预定地点换电模式中，预定的地点为用户与服务中心约定的特定的地点；停车点换电模式中，预定的地点为电动车辆停止行驶的地点。进一步的，所述预设条件为电动车辆的当前位置与目的地之间的距离大于剩余里程。进一步的，电池更换设备移动至预定的地点之前，还包括以下步骤：基于电动车辆的电池状况和地理位置确认车辆的剩余里程，显示车辆的剩余里程。进一步的，所述方法进一步包括以下步骤，根据车辆的电池的状况，向车辆发出换电提醒。进一步的，所述方法还包括以下步骤，根据电动车辆发送的地理位置信息和车辆的电池的状况，预测特定范围内需要更换电池的电动车辆的数量和分布，服务中心根据预测结果制定换电计划。进一步的，以预定的地点为目的地，以电池更换设备当前的地理位置为起点，确定电池更换设备的行走路线。进一步的，所述电池更换设备处于精确定位模式，电池更换设备接收的定位信号与预设信号匹配，电池更换设备确认预定的车辆的具体的地理位置。进一步的，所述方法还包括以下步骤，预设特定的电子密钥，电池更换设备根据特定的电子密钥识别出预定的车辆并使预定的车辆的电池处于可更换模式。进一步的，电池更换设备按照预设的路径移动，为至少两辆电动车辆分别在至少两个预定的地点更换电池。进一步的，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动车辆能量补充的方法，所述电动车辆包括一个或者多个车轮；电动机，驱动电动车辆的车轮并由电池供电；其特征在于：所述方法包括以下步骤：确定车辆的电池的状况；确定车辆的地理位置；基于车辆的电池的状况和车辆的地理位置，服务中心指令电池更换设备移动至预定的地点为车辆更换电池。

【技术特征摘要】
2015.04.23 CN 201510197579X;2015.06.01 CN 201510291.一种电动车辆能量补充的方法，所述电动车辆包括一个或者多个车轮；电动机，驱动电动车辆的车轮并由电池供电；其特征在于：所述方法包括以下步骤：确定车辆的电池的状况；确定车辆的地理位置；基于车辆的电池的状况和车辆的地理位置，服务中心指令电池更换设备移动至预定的地点为车辆更换电池。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：预定的地点根据车辆发出的电池更换请求确认。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：电池更换设备自电动车辆的前、后、左、右任意一侧更换电池。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：预定的地点通过车辆用户与服务中心交互沟通确认。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：电池更换设备移动至预定的地点之前，还包括以下步骤：确认目的地，基于电动车辆的电池状况和地理位置确认车辆的剩余里程，当所述目的地与剩余里程符合预设条件时，提供换电模式选择。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：换电模式包括供应站换电模式、预定地点换电模式和停车点换电模式中的至少一种；供应站换电模式中，预定的地点为电池供应站；预定地点换电模式中，预定的地点为用户与服务中心约定的特定的地点；停车点换电模式中，预定的地点为电动车辆停止行驶的地点。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤，预设特定的电子密钥，电池更换设备根据特定的电子密钥识别出预定的车辆并使预定的车辆的电池处于可更换模式。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：电池更换设备按照预设的路径移动，为至少两辆电动车辆分别在至少两个预定的地点更换电池。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括电池更换设备按照预定的周期为预定的车辆更换电池。10.一种电动车辆能量补充系统，用于为电动车辆补充能量，其中，电动车辆，包括车体；收容于车体中的电池；一个或者多个车轮；电动机，驱动车轮并由电池供电；定位系统，用于确定电动车辆的地理位置；检测单元，用于确定电动车辆的电池的状况；所述电动车辆能量补充系统包括：服务中心，具有通信模块，发送换电指令给电池更换设备；电池更换设备，根据换电指令移动至预定的地点为预定的电动车辆更换电池。11.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所述电动车辆包括通信模块，用于发送电池更换请求以确认预定的地点。12.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所述电动车辆包括换电钮，通过触发换电钮发送换电请求以确认预定的地点。13.如权利要求10所述的系统，其特征在于：服务中心包括通信模块，服务中心通过通信模块与车辆用户交互沟通确认预定的地点。14.如权利要求10所述的系统，其特征在于：电动车辆包括客户端，客户端基于电动车辆行驶的目的地、电池状况和地理位置确认车辆的剩余里程，当所述目的地与剩余里程符合预设条件时，提供换电模式选择。15.如权利要求14所述的系统，其特征在于：换电模式包括供应站换电模式、预定地点换电模式和停车点换电模式中的至少一种；供应站换电模式中，预定的地点为电池供应站；预定地点换电模式中，预定的地点为用户与服务中心约定的特定的地点；停车点换电模式中，预定的地点为电动车辆停止行驶的地点。16.如权利要求14所述的系统，其特征在于：所述预设条件为电动车辆的当前位置与目的地之间的距离大于剩余里程。17.如权利要求10所述的系统，其特征在于：服务中心包括控制系统，控制系统预设特定的电子密钥，电池更换设备根据特定的电子密钥识别出预定的车辆并使预定的车辆的电池处于可更换模式。18.如权利要求10所述的系统，其特征在于：换电指令包括电池更换设备按照预设的路径移动，为至少两辆电动车辆分别在至少两个预定的地点更换电池。19.如权利要求12所述的系统，其特征在于：换电指令包括电池更换设备按照预定的周期为预定的车辆更换电池。20.一种电动车辆能量补充系统，用于为电动车辆补充能量，其中，电动车辆，包括车体；收容于车体中的电池；一个或者多个车轮；电动机，驱动车轮并由电池供电；所述电动车辆能量补充系统包括：电池更换设备，按照预定的换电计划为预定的电动车辆更换电池。21.如权利要求20所述的电动车辆能量补充系统，其特征在于，预定的换电计划包括对应于预定的电动车辆的约定的换电时间和约定的换电地点。22.如权利要求20所述的电动车辆能量补充系统，其特征在于，电池更换设备移动到预定的电动车辆所处的位置，自电动车辆的前、后、左、右任意一侧更换电池。23.一种电动车辆的能量补充方法，包括以下步骤：电池更换设备接收换电指令；电池更换设备根据换电指令，移动至第一预定地点，为第一预定车辆更换电池；电池更换设备根据换电指令，继续移动至第二预定地点，为第二预定...

【专利技术属性】
技术研发人员：高振东，曲其聪，
申请(专利权)人：苏州宝时得电动工具有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32