一种智能电动公交车及其无线充电站台的制作方法

本发明属于汽车智能技术领域，具体讲是一种智能电动公交车及其无线充电站台。

背景技术：

汽车排放造成的大气污染和地球温室效应已影响到人类的生存，实现交通能源动力系统的转型是大势所趋。公交车作为城市公共交通的重要组成部分，在人们的日常生活中扮演着重要的角色，其作用不容小觑。目前混合动力公交车已经在许多城市得到普及，而实现纯电动公交车的完全普及依然有许多问题需要解决，由于公交车的使用环境和要求，其每天大部分时间都处于工作状态，并且单次行驶里程较长，这使续航问题在电动公交车上尤为突出，利用电动公交车停靠站台的时间，对电动公交车进行短时间大功率无线充电的方法是延长纯电动公交车续航里程的重要途径。

申请号为201110394450.x的公交电动汽车非接触充电装置，该发明利用非接触充电装置为公交电动车充电，主要解决了采用插头式的链接充电装置的缺点，使用时，驾驶员按照指示驾驶公交车，使公交车骑在非接触充电装置的区域，并在公交车停稳后打开充电装置开关，这种方法不仅增加了驾驶员的工作量而且存在一定的安全隐患；申请号为201610352603.7的电动公交车站台悬挂式无线充电系统，该发明利用电动公交车站台悬挂式无线充电系统为电动公交车充电，公交车进站时，通过控制高度调节臂，使接收线圈和发射线圈之间的气隙控制在预设值，位置感应调节系统根据接收线圈的位置，对发射线圈的位置进行调整，使发射线圈和接收线圈之间没有横向相对位移，保证最大传输效率和传输功率，位置调节过程缩短了电动公交车进站时可用于充电的时间，也影响了电动公交车的出行效率。

技术实现要素：

为了克服上述技术的缺点，本发明提出了一种智能电动公交车及其无线充电站台，在电动公交车即将进站时，利用辅助驾驶系统对电动公交车航向和车速进行控制，将电动公交车停在无线充电站台指定停车位置，并实施驻车制动；再利用无线充电系统为电动公交车充电；并利用预判系统根据交通信号灯信息和车流信息计算出充电时间，驾驶员参考计算出的充电时间，控制无线充电系统关闭，并在无线充电系统关闭后驾驶电动公交车驶出无线充电站台。

本发明的技术方案是采用一种智能电动公交车及其无线充电站台，主要包括：辅助驾驶系统、无线充电系统、预判系统。

本发明通过电动公交车上的can总线进行通信；

所述辅助驾驶系统包括信息采集单元、控制单元、执行机构和辅助驾驶开关装置；

所述信息采集单元包括摄像装置、激光雷达装置和方向盘转角传感器，用于采集规划路径信息、距离信息、指定停车位置信息、前方障碍物信息和方向盘转角信息；所述摄像装置安装在所述电动公交车的前部，用于对道路引导标识进行检测，并得到规划路径信息、距离信息和指定停车位置信息；所述道路引导标识为涂装在道路上的单实线、数字标识和指定停车位置标识；所述单实线用于提供规划路径信息；所述数字标识的数字为当前位置与指定停车位置之间的距离；所述数字标识用于提供距离信息；所述指定停车位置标识用于提供指定停车位置信息；所述指定停车位置为一个固定位置，应保证电动公交车在该位置时车身右侧距离站台边缘为第一距离；所述第一距离应保证乘客上下车的方便性，并保证电动公交车不会与站台发生剐蹭；所述道路引导标识被涂装在电动公交车进站前与所述指定停车位置相距第二距离的范围内；所述第二距离应保证所述辅助驾驶系统在这段距离内有足够的时间对电动公交车的航向和车速进行控制，使电动公交车停在指定停车位置，并实施驻车制动；所述激光雷达装置安装在所述电动公交车的前部，用于检测所述电动公交车前方的障碍物，并得到前方障碍物信息；所述方向盘转角传感器安装在转向轴上，用于检测当前方向盘的转角，并得到方向盘转角信息；

所述控制单元包括航向控制单元和车速控制单元；所述控制单元接收所述信息采集单元采集到的信息，并根据采集到的信息输出控制指令；所述航向控制单元包括航向控制输入模块、偏差计算模块、转向电机控制模块和航向控制输出模块；所述航向控制输入模块接收所述信息采集单元采集到的规划路径信息和方向盘转角信息，并将信息传递给所述偏差计算模块；所述偏差计算模块根据规划路径信息，计算出当前电动公交车的航向偏差和横向位置偏差，并计算出当前理想方向盘转角，再根据方向盘转角信息计算出方向盘转角偏差，并将计算结果传递给所述转向电机控制模块；所述航向偏差为电动公交车的行驶方向与所述摄像装置当前检测到的规划路径在与电动公交车车头平面的交点处的切线之间的夹角；所述横向位置偏差为电动公交车车头的中间位置与所述摄像装置当前检测到的规划路径与电动公交车车头平面的交点的水平距离；所述转向电机控制模块根据所述偏差计算模块的计算结果生成转向电机控制指令，并将指令传递给所述航向控制输出模块；所述航向控制输出模块输出转向电机控制指令，控制转向电机的工作，使电动公交车按照规划路径行驶；所述车速控制单元包括车速控制输入模块、车速计算模块、电机控制模块、epb控制模块和车速控制输出模块；所述车速控制输入模块接收所述信息采集单元采集到的距离信息、指定停车位置信息和前方障碍物信息，同时接收当前实际车速信息，并将信息传递给所述车速计算模块；所述车速信息由电动公交车原有的轮速传感器测得，并直接在总线上读取；所述车速计算模块根据距离信息、指定停车位置信息和前方障碍物信息计算出当前理想车速，再根据当前实际车速信息计算出车速偏差，并将计算结果传递给所述电机控制模块；所述电机控制模块根据所述车速计算模块的计算结果生成制动电机控制指令和驱动电机控制指令，并将指令传递给车速控制输出模块；所述车速计算模块根据距离信息、指定停车位置信息和车速信息判断电动公交车是否位于指定停车位置且车速为0，并将判定结果传递给所述epb控制模块；所述epb控制模块根据所述车速计算模块的判定结果生成epb控制指令，并将指令传递给车速控制输出模块；所述车速控制输出模块输出制动电机控制指令、驱动电机控制指令和epb控制指令，控制制动电机、驱动电机和epb的工作，使电动公交车按照理想车速行驶，在指定停车位置停车并实施驻车制动；所述控制单元根据实际反馈信息对输出控制指令进行实时修正，以实现对电动公交车运动的闭环控制；

所述执行机构包括转向电机、制动电机和epb；所述转向电机用于驱动转向轴转动；所述转向电机接收转向电机控制指令对方向盘转角进行控制；所述制动电机用于对制动踏板施加作用力；所述制动电机接收制动电机控制指令对作用于制动踏板上的作用力进行控制；所述epb接收epb控制指令执行epb的制动和释放；

所述辅助驾驶开关装置有开启状态和关闭状态，用于连接或断开控制单元输出模块与总线的通讯；所述辅助驾驶开关装置处于开启状态时，所述控制单元接收信息，并向总线发出控制指令；所述辅助驾驶开关装置处于关闭状态时，所述控制单元接收信息，但不向总线发出控制指令；所述辅助驾驶开关装置安装在驾驶员便于触及的范围内，以方便驾驶员操作；所述辅助驾驶开关装置在状态切换时会通过声音和指示灯提醒驾驶员；当所述电动公交车在驾驶员的控制下，骑行在所述道路引导标识的单实线上时，驾驶员便可以开启辅助驾驶开关装置，利用辅助驾驶系统对电动公交车的航向和车速进行控制，将电动公交车停在指定停车位置，并实施驻车制动，当驾驶员需要介入操作电动公交车时，驾驶员可以关闭辅助驾驶开关装置；所述辅助驾驶开关装置在实施驻车制动后自动切换为关闭状态；

所述无线充电系统包括电能接收装置、电能发射装置、高度调节装置和无线充电开关装置；所述电能接收装置安装在电动公交车车顶上方；所述电能发射装置安装在电动公交车无线充电站台顶棚下方；所述电能发射装置的安装位置应保证所述电动公交车在所述指定停车位置时，所述电能接收装置位于电能发射装置的正下方；所述高度调节装置安装在电动公交车无线充电站台顶棚与电能发射装置之间，用于根据电能接收装置的高度对电能发射装置的高度进行调整，提高充电效率；所述无线充电开关装置安装在电动公交车驾驶员便于触及的范围内，用于控制无线充电系统的开启或关闭；所述无线充电系统开启时，高度调节装置根据电能接收装置的高度对电能发射装置的高度进行调整，高度调节装置停止运动后，无线充电系统开始为公交车充电，并提醒驾驶员；所述无线充电系统关闭时，无线充电系统停止为公交车充电，高度调节装置复位，并提醒驾驶员；所述无线充电系统在实施驻车制动后自动开启；

所述预判系统包括预判系统输入模块、充电时间计算模块和预判系统输出模块；所述预判系统输入模块接收当前停靠站台与下一停靠站台之间的交通信号灯信息和车流信息，并将信息传递给所述充电时间计算模块；所述充电时间计算模块根据交通信号灯信息和车流信息，计算出充电时间；所述充电时间应尽可能保证所述电动公交车出站后，根据车流情况按照正常车速行驶至交通信号灯处时，交通信号灯为绿灯或者等待红灯的时间尽可能短；所述预判系统输出模块输出所述充电时间，并提供给电动公交车驾驶员，作为充电时间参考。

本发明的有益效果是：

1)利用辅助驾驶系统将电动公交车停在无线充电站台指定停车位置，并实施驻车制动，避免了公交站台的无线充电装置根据电动公交车的停车位置对无线充电发射装置的位置进行调整，增加了充电时间，同时简化了公交站台无线充电装置的结构。

2)利用辅助驾驶系统将电动公交车停靠在无线充电站台指定停车位置，从而使停车时车身右侧距离站台边缘的距离可控，减轻了驾驶员的疲劳，方便乘客上下车，而且使公交车的运行更安全、更高效。

3)利用交通信号灯信息和车流信息计算出充电时间，并供驾驶员参考，提高了公交车在站台停靠时的充电效率，进一步减轻驾驶员的疲劳，并实现对道路资源的更加合理的利用。

4)利用辅助驾驶系统对电动公交车的车速进行控制，这种更加具有预判性的制动减速和停车，降低了电动公交车的能耗，并有利于与制动能量回收系统配合工作，以实现更高的能量回收效率。

5)考虑到公交车即将进站时通常是沿着道路最右侧车道行驶，而不需要根据前方车辆对公交车进行变道调整，辅助驾驶系统在对车速进行控制时接收前方障碍物信息，而对航向进行控制时不接收前方障碍物信息，降低了控制系统的复杂程度，减少了传感器的使用数量。

附图说明

图1为本发明辅助驾驶系统示意图；

图2为本发明道路引导标识示意图；

图3为无线充电系统正面图；

图4为无线充电系统侧面图；

图5为公交车停车过程流程图；

图3和图4中，1、电能接收装置；2、电能发射装置；3、高度调节装置；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明一种智能电动公交车及其无线充电站台作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明通过电动公交车上的can总线进行通信；

如图1所示一种智能电动公交车及其无线充电站台的辅助驾驶系统，主要包括：信息采集单元、控制单元、执行机构和辅助驾驶开关装置；

所述信息采集单元包括摄像装置、激光雷达装置和方向盘转角传感器，用于采集规划路径信息、距离信息、指定停车位置信息、前方障碍物信息和方向盘转角信息；所述摄像装置安装在所述电动公交车的前部，用于对道路引导标识进行检测，并得到规划路径信息、距离信息和指定停车位置信息；所述激光雷达装置安装在所述电动公交车的前部，用于检测所述电动公交车前方的障碍物，并得到前方障碍物信息；所述方向盘转角传感器安装在转向轴上，用于检测当前方向盘的转角，并得到方向盘转角信息；

所述控制单元包括航向控制单元和车速控制单元；所述控制单元接收所述信息采集单元采集到的信息，并根据采集到的信息输出控制指令；所述航向控制单元包括航向控制输入模块、偏差计算模块、转向电机控制模块和航向控制输出模块；所述航向控制输入模块接收所述信息采集单元采集到的规划路径信息和方向盘转角信息，并将信息传递给所述偏差计算模块；所述偏差计算模块根据规划路径信息，计算出当前电动公交车的航向偏差和横向位置偏差，并计算出当前理想方向盘转角，再根据方向盘转角信息计算出方向盘转角偏差，并将计算结果传递给所述转向电机控制模块；所述航向偏差为电动公交车的行驶方向与所述摄像装置当前检测到的规划路径在与电动公交车车头平面的交点处的切线之间的夹角；所述横向位置偏差为电动公交车车头的中间位置与所述摄像装置当前检测到的规划路径与电动公交车车头平面的交点的水平距离；所述转向电机控制模块根据所述偏差计算模块的计算结果生成转向电机控制指令，并将指令传递给所述航向控制输出模块；所述航向控制输出模块输出转向电机控制指令，控制转向电机的工作，使电动公交车按照规划路径行驶；所述车速控制单元包括车速控制输入模块、车速计算模块、电机控制模块、epb控制模块和车速控制输出模块；所述车速控制输入模块接收所述信息采集单元采集到的距离信息、指定停车位置信息和前方障碍物信息，同时接收当前实际车速信息，并将信息传递给所述车速计算模块；所述车速信息由电动公交车原有的轮速传感器测得，并直接在总线上读取；所述车速计算模块根据距离信息、指定停车位置信息和前方障碍物信息计算出当前理想车速，再根据当前实际车速信息计算出车速偏差，并将计算结果传递给所述电机控制模块；所述电机控制模块根据所述车速计算模块的计算结果生成制动电机控制指令和驱动电机控制指令，并将指令传递给车速控制输出模块；所述车速计算模块根据距离信息、指定停车位置信息和车速信息判断电动公交车是否位于指定停车位置且车速为0，并将判定结果传递给所述epb控制模块；所述epb控制模块根据所述车速计算模块的判定结果生成epb控制指令，并将指令传递给车速控制输出模块；所述车速控制输出模块输出制动电机控制指令、驱动电机控制指令和epb控制指令，控制制动电机、驱动电机和epb的工作，使电动公交车按照理想车速行驶，在指定停车位置停车并实施驻车制动；所述控制单元根据实际反馈信息对输出控制指令进行实时修正，以实现对电动公交车运动的闭环控制；

所述执行机构包括转向电机、制动电机和epb；所述转向电机用于驱动转向轴转动；所述转向电机接收转向电机控制指令对方向盘转角进行控制；所述制动电机用于对制动踏板施加作用力；所述制动电机接收制动电机控制指令对作用于制动踏板上的作用力进行控制；所述epb接收epb控制指令执行epb的制动和释放；

所述辅助驾驶开关装置有开启状态和关闭状态，用于连接或断开控制单元输出模块与总线的通讯；所述辅助驾驶开关装置处于开启状态时，所述控制单元接收信息，并向总线发出控制指令；所述辅助驾驶开关装置处于关闭状态时，所述控制单元接收信息，但不向总线发出控制指令；所述辅助驾驶开关装置安装在驾驶员便于触及的范围内，以方便驾驶员操作；所述辅助驾驶开关装置在状态切换时会通过声音和指示灯提醒驾驶员；当所述电动公交车在驾驶员的控制下，骑行在所述道路引导标识的单实线上时，驾驶员便可以开启辅助驾驶开关装置，利用辅助驾驶系统对电动公交车的航向和车速进行控制，将电动公交车停在指定停车位置，并实施驻车制动，当驾驶员需要介入操作电动公交车时，驾驶员可以关闭辅助驾驶开关装置；所述辅助驾驶开关装置在实施驻车制动后自动切换为关闭状态。

如图2所示所述道路引导标识为涂装在道路上的单实线、数字标识和指定停车位置标识；所述单实线用于提供规划路径信息；所述数字标识的数字为当前位置与指定停车位置之间的距离；所述数字标识用于提供距离信息；所述指定停车位置标识用于提供指定停车位置信息；所述指定停车位置为一个固定位置，应保证电动公交车在该位置时车身右侧距离站台边缘为第一距离；所述第一距离应保证乘客上下车的方便性，并保证电动公交车不会与站台发生剐蹭；所述道路引导标识被涂装在电动公交车进站前与所述指定停车位置相距第二距离的范围内；所述第二距离应保证所述辅助驾驶系统在这段距离内有足够的时间对电动公交车的航向和车速进行控制，使电动公交车停在指定停车位置，并实施驻车制动。

如图3和图4所示所述无线充电系统包括电能接收装置1、电能发射装置2、高度调节装置3和无线充电开关装置；所述电能接收装置1安装在电动公交车车顶上方；所述电能发射装置2安装在电动公交车无线充电站台顶棚下方；所述电能发射装置2的安装位置应保证所述电动公交车在所述指定停车位置时，所述电能接收装置1位于电能发射装置2的正下方；所述高度调节装置3安装在电动公交车无线充电站台顶棚与电能发射装置2之间，用于根据电能接收装置1的高度对电能发射装置2的高度进行调整，提高充电效率；所述无线充电开关装置安装在电动公交车驾驶员便于触及的范围内，用于控制无线充电系统的开启或关闭；所述无线充电系统开启时，高度调节装置3根据电能接收装置1的高度对电能发射装置2的高度进行调整，高度调节装置3停止运动后，无线充电系统开始为公交车充电，并提醒驾驶员；所述无线充电系统关闭时，无线充电系统停止为公交车充电，高度调节装置3复位，并提醒驾驶员；所述无线充电系统在实施驻车制动后自动开启。

如图5所示，公交车停车过程包括：

步骤101，检测当前公交车的位置和车速，判断当前公交车是否位于指定停车位置且车速为0；

步骤102，如果当前公交车位于指定停车位置且车速为0，epb进行制动；

步骤103，辅助驾驶开关装置切换为关闭状态，无线充电系统开启。