本发明总体上涉及磁性排队，更具体地，涉及电动自动驾驶车辆的磁性排队。
背景技术：
随着道路上车辆的数量和种类的不断增加，提高效率以减少交通拥堵的技术变得越来越重要。自动驾驶车辆的出现可能使交通拥堵更加严重，因为即使非驾驶员也可能会利用自动驾驶车辆的道路。
已经确定的一种减少交通拥堵的潜在解决方案称为车辆排队。替代汽车在高速公路上作为单个单元驾驶，一组自动驾驶车辆以无线方式交换信息，以使该组能够协调其移动。该组中的车辆传送它们的操作，以在道路上彼此紧密跟随。以这种方式运行的一组车辆可以减少其总体占用空间，这意味着道路上有更多的可用容量，从而使所有车辆的行驶效率更高。
技术实现要素：
在各种实施例中，提供了一种车辆耦接器系统，其允许电动自动驾驶车辆的排队。
在一个实施例中，车辆包括电池和车辆耦接器，该车辆耦接器包括具有电力端子和磁体的磁体载体块。电力端子由电池供电，磁体载体块能够以两种模式之一构造。在第一模式中，磁体载体块被构造成使得磁体被禁止磁性地耦接至第二车辆耦接器。在第二模式中，磁体载体块被构造成使得磁体能够磁性地耦接到第二车辆耦接器。
前述内容是概述，并因此必然包含细节的简化、概括和省略；因此，应当理解到，该概述仅是示例性的。其他的方法、结构和细节在下面的详细描述中阐述。该概述并非旨在限定本发明。本发明由权利要求书限定。
附图说明
附图示出了本发明的实施例，在附图中，相同的数字表示相同的部件。
图1示出了使用车辆耦接器的实施例的车辆排队；
图2示出了图1所示的车辆耦接器的横截面视图；
图3示出了车辆耦接器并且示出了处于未耦接位置(第一模式)的磁体载体块的位置；
图4示出了车辆耦接器并且示出了处于耦接位置(第二模式)的磁体载体块的位置；
图5-6示出了两个车辆耦接器彼此相互作用以物理耦接在一起以实现排队的示例；
图7示出了处于第一模式并且彼此磁性地脱开的两个车辆耦接器；
图8示出了处于第二模式并且彼此磁性地耦接的两个车辆耦接器；
图9示出了与车辆耦接器一起使用的控制器的实施例；
图10示出了两个车辆耦接在一起，并且启用了数据和功率传输；
图11示出了用于构造车辆耦接器的方法的实施例；
图12示出了使用车辆耦接器将两个车辆耦接在一起的方法的实施例。
具体实施方式
车辆耦接器能够物理地和电连接车辆以使得车辆能够排队。每个车辆耦接器都可以按比例缩放以适合不同尺寸的车辆，甚至电站。车辆耦接器可以被启用以耦接到另一车辆耦接器，或者被禁用以与另一车辆耦接器脱开。车辆耦接器利用强磁体耦接至另一车辆耦接器，从而不需要机械连接(例如，牵引杆或链条)。
图1示出了使用车辆耦接器的实施例的车辆排队。如图1所示，第一车辆1包括第一底盘3、电池5、控制器6、开关8和致动器7。第一车辆1还包括车辆耦接器10，该车辆耦接器具有壳体16和磁体载体块11。致动器7耦接到磁体载体块11以使该块在壳体16内来回移动。在一实施例中，壳体16由聚碳酸酯或其他合适的材料制成。
第二车辆2包括第二底盘4、电池23、控制器22、开关25和致动器24。第二车辆2还包括具有壳体21和磁体载体块块20的车辆耦接器9。致动器24耦接至磁体载体块20以使该块在壳体21内来回移动。
每个磁体载体块11，20包括用于实现磁体耦接的磁体。例如，当磁体载体块11移动到壳体16的边缘并且磁体载体块20移动到壳体21的边缘时，磁体的磁场形成将两个块保持在一起的磁性耦接。耦接的强度足够强，使得第一车辆1能够拉动第二车辆2而不会破坏磁性耦接。
现在参照放大部位34，第一磁体载体块11包括磁体12和13。第二磁体载体块20包括磁体27和28。磁体12与磁体27的极性相反，磁体13与磁体28的极性相反。强大的磁力将磁体拉在一起形成
在一实施例中，磁体的极性被构造成使得载体块以特定的自对准取向耦接在一起。该自对准操作有利于电端子的连接。例如，磁体载体块11包括电力端子14和15。磁体载体块20包括电力端子26和29。当载体块磁性地耦接在一起时，电力端子也电耦接。自对准功能可以预先构造电力端子的连接。端子14连接到端子27，端子15连接到端子29。可以使用任何数量的端子，并且可以使用电连接以通过磁性耦接的载体块传递电力或数据。
为了脱开载体块，致动器7移动致动器臂30以将载体块11拉离壳体16的端部。类似地，致动器24移动致动器臂31以将载体块20拉离壳体32的端部。因此，将载体块拉开直到磁性耦接断开。下面提供车辆耦接器及其提供车辆排队的操作的更详细描述。
图2示出了图1所示的车辆耦接器10的横截面视图。例如，该横截面视图是在横截面指示器33处截取的。车辆耦接器10物理地和电连接到安装在第二车辆上的另一车辆耦接器。无需机械连接。车辆耦接器10利用强磁体耦接到另一车辆耦接器，从而减少了使用机械零件的需要，这些机械零件需要更换并且由于机械疲劳随着时间的流逝被磨损。
如图2所示，车辆耦接器10包括磁体载体块11，该磁体载体块11包括第一磁体12、第二磁体13、第一电力端子14和第二电力端子15。在另一实施例中，磁体载体块11包括至少一个磁体和至少一个电力端子。在另一个实施例中，磁体载体块11包括用于连接两个车辆之间的数据线的数据端子(d1，d2)。
磁体载体块11包括由任何合适的材料制成的圆盘，该圆盘是足够结实的以承受由车辆耦接器10执行的磁性耦接/脱开和牵引功能。例如，磁体载体块11可以由复合材料、塑料、铝或任何其他适当强度的材料制成。在一实施例中，磁体载体块11包括钢背衬或固定在其后表面上的附加磁性板。钢背衬或磁性板增加了车辆耦接器10的磁场强度。
第一磁体12和第二磁体13包括结实的永磁体(例如钕)，其被设计为装配到磁体载体块11中的孔中。在一个示例中，采用稀土、钕铁硼磁体，例如n-42磁体。图2示出了朝向磁体载体块11的左端固定的第一磁体12和朝向磁体载体块11的右端固定的第二磁体13。在一实施例中，第一磁体12和第二磁体13通过使用结实的粘合剂，使得当它们与其他车辆耦接器中安装的磁体耦接/脱开时，它们不会移位。第一电力端子14和第二电力端子15被设计为装配到磁体载体块11中的孔中。例如，图2示出了朝向磁体载体块11的顶端固定的第一电力端子14(正)和朝向磁体载体块11的底端固定的第二电力端子15(负)。
在一实施例中，磁体和电力端子的前表面与磁体载体块11的前表面在同一平面上，以提供与另一个车辆耦接器的磁体载体块配合的光滑表面。另外，沿着磁体载体块11的前表面设置第一磁体12、第二磁体13、第一电力端子14和第二电力端子15允许两个车辆耦接器的磁体和电力端子之间更好的物理连接。另外，当两个磁体载体块被磁性地连接时，具有位于相应位置的两个磁体的两个磁体载体块将它们的电力端子对准以连接。
图3示出了车辆耦接器10并且示出了处于未耦接位置(第一模式)的磁体载体块11的位置。在一实施例中，壳体16是由非磁性材料(例如，塑料)制成的中空管，其包括内表面17、外表面18和开口19。壳体16的形状设计成允许磁体载体块11在壳体16内沿着内表面17滑动。例如，图3所示的磁体载体块11是圆盘，其直径略小于壳体16的内径。当磁体载体块11从开口19移动预定距离31时，车辆耦接器10将由于在开口19处出现的减小的磁场强度而不会耦接。例如，在第一模式中，由于磁体12-13位于与壳体16的开口19距离一水平距离31处，因此由第一磁体12和第二磁体13产生的磁场在开口19处减小。
在另一个示例中，车辆耦接器10具有非圆形的壳体，并且磁体载体块成形为沿着非圆形的壳体的内表面滑动。
图4示出了车辆耦接器10，并且示出了处于耦接位置(第二模式)的磁体载体块11的位置。例如，在第二模式下，使车辆耦接器10能够耦接至另一车辆的车辆耦接器。在该第二模式中，磁体载体块11被致动器移动，使得它被设置在开口19处。在该位置，车辆耦接器10能够连接到另一车辆的车辆耦接器。
为了移动磁体载体块11，致动器(未示出)驱动致动器臂30以使磁体载体块11沿着内表面17滑动，直到它到达开口19。在一个示例中，磁体载体块11经由轴附接到致动器。在另一个示例中，磁体载体块11附接到可伸缩的连接器。如关于图9更详细地解释的，致动器由控制器产生的控制信号控制。在一个实施例中，将磁体载体块11连接到致动器的轴的长度短于壳体16的长度。这防止了磁体载体块11延伸或移出壳体16的外部。
图5-6示出了两个车辆耦接器如何彼此相互作用以物理耦接在一起以实现排队的示例。
图5示出了处于第一模式且未彼此磁性地耦接的两个车辆耦接器。在图5所示的示例中，第一车辆耦接器10包括设置在具有开口19的第一壳体16内的第一磁体载体块11、第一磁体12、第二磁体13、第一电力端子14和第二电力端子15。第二车辆耦接器9包括设置在具有开口40的第二壳体21内的第二磁体载体块20。虽然图5中未示出，但是第二磁体载体块20包括第三磁体、第四磁体、第三电力端子和第四电力端子。
第二磁体载体块20与第一磁体载体块11相似，但是旋转了180度，使得当磁体载体块11和20在第二模式下耦接在一起时，相对的磁体和端子对准。因此，每个磁体载体块的电力端子应该被构造为使得当磁体载体块被耦接在一起时，配合的电力端子具有相同的极性。
图6示出了处于第二模式并且彼此磁性地耦接的两个车辆耦接器。当磁性地连接时，第一磁体载体块11和第二磁体载体块20正在彼此接触，与每个载体块相关的磁体和电力端子也是如此。例如，如图2所示，如图1所示，第一磁体12与第三磁体27对准，第二磁体13与第四磁体28对准。类似地，第一电力端子14与第三电力端子26对准，第二电力端子15与第四电力端子29对准。在第二模式下，磁体和电力端子的对准意味着车辆耦接器被磁性地耦接并电连接。然后，第一车辆可以拉动第二车辆，并且可以执行车辆之间的电力共享。
从第一模式过渡到第二模式的一种方法是通过使用两个致动器。例如，第一磁体载体块11由致动器臂30驱动，这使磁体载体块11移动更靠近开口19。类似地，第二磁体载体块20由致动器臂31驱动，这使磁体载体块20移动更靠近开口40。一旦磁体载体块11和20被设置在它们各自的开口19和40，则来自磁体的磁场就以特定的取向将载体块拉在一起，从而将电力端子耦接在一起。为了从第二模式过渡到第一模式，控制每个致动器臂以将每个磁体载体块11和20从它们各自的开口拉开，从而脱开载体块。
图7示出了使用挠性车辆安装件706安装到车辆的车辆耦接器。如图7所示，第一耦接器的壳体702使用柔性车辆安装件706附接到车辆。在该实施例中，柔性车辆安装件706允许壳体基于旋转轴线708沿“y”方向移动。注意，可以利用其他安装类型来允许壳体702在x、y和z方向上自由移动。示出了第二车辆耦接器的第二壳体704。两个车辆耦接器均处于未耦接状态(例如，模式1)。
图8示出了处于第二模式并且彼此磁性地耦接的图7所示的车辆耦接器。例如，每个耦接器的磁体载体块已移动到模式2位置。当耦接器一起移动更靠近时，柔性安装件706允许壳体702沿y方向移动以与第二车辆耦接器耦接。通过使用挠性安装件706，车辆耦接器可以在x、y和z方向上自由移动以磁性地耦接至另一车辆。柔性安装件706减少了在耦接之前对车辆进行完美对准的需要。
图9示出了与车辆耦接器一起使用的控制器900的实施例。例如，控制器900适合用作图1中所示的控制器6或控制器22。在一实施例中，控制器900包括控制电路902、存储器904、致动器接口906、开关接口908和电力计接口910，它们全部耦接以通过数据总线912进行通信。
控制电路902包括处理器、cpu、门阵列、可编程逻辑、存储器、逻辑和分立电路中的至少之一。控制电路902控制控制器900的其他功能块的操作。控制电路902使用通信信道922与车辆计算机通信以交换信息和指令。例如，控制电路902从车辆计算机接收指示在耦接操作期间如何移动磁体控制块的指令。控制电路902还向车辆计算机发送信息，例如电力计接口910接收到的功率读数。控制电路902还接收手动输入924，其可用于使用致动器接口906直接控制车辆耦接器。
存储器904包括ram、rom、可编程存储器和/或任何其他合适的存储器，以存储与控制器900相关联的信息。
致动器接口906包括任何合适的硬件或固件以与诸如图1所示的致动器7的致动器连接。致动器接口906输出致动器控制信号914以控制致动器的移动。致动器接口906接收指示致动器的当前位置的位置数据916，从而可以确定磁体载体块的位置。
开关接口908包括任何合适的硬件或固件以与诸如图1中所示的开关8的开关连接。开关接口902输出开关控制信号918，以控制开关的移动以断开或闭合。控制电路902可以使用开关接口908来控制车辆耦接器中的开关的状态。
电力计接口910包括任何合适的硬件或固件，以与诸如图10所示的电力计1002的电力计连接。电力计1002进行指示与电池5相关联的功率的方向和量的功率测量。电力计1002将功率测量值发送到电力计接口910以由控制电路902进行处理。例如，控制电路902使用通信通道922将功率测量结果发送到车辆计算机。
应当注意到，控制器900的功能和电路是示例性的，并且可以利用其他功能和电路。
图10示出了两个车辆磁性地耦接在一起并且启用了数据和功率传输。例如，第一车辆耦接器10磁性地耦接到第二车辆耦接器9。因此，车辆耦接器的磁体和电力端子分别被磁性地耦接和电耦接。在该图示中，开关8和25处于闭合位置，这允许电力在车辆之间流动。例如，来自电池5的电力可以流过开关8和25以对电池23充电。如果第二车辆2进一步耦接至第三车辆，则来自电池5的电力可以类似方式流至第三车辆。因此，当使用车辆耦接器的连接的电力端子将车辆磁性地耦接时，可以在任一方向上传输功率。
在另一个实施例中，包括测量车辆之间流动的功率的电力计1002，1004。该测得的功率可用于确定总体电池寿命或为车辆之间发送或接收的功率建立财务支付。在另一个实施例中，包括带宽监视器，该带宽监视器测量和监视车辆之间流动的数据传输。测得的数据用于为车辆之间发送或接收的数据建立财务支付。
图11示出了用于构造车辆耦接器的方法1100的实施例。例如，方法1100适用于构造如图1-8所示的车辆耦接器。
在方框1102处，选择了一个磁体载体块。例如，磁体载体块可以是柱形的或具有任何其他合适的形状。
在方框1104处，将磁体、电力端子和数据端子安装在磁体载体块上。例如，可能有两个磁体端子、两个电力端子和任意数量的数据端子。
在方框1106处，将导线附接到电源和数据端子。
在方框1108处，将磁体载体块安装在壳体中。
在方框1111处，使用允许壳体在所有方向上移动的可调节的安装件将壳体安装到车辆。
在方框1112处，电源线和数据线是车辆的合适的连接器。
在方框1114处，确认磁体载体块移动到模式1和模式2的位置。
应当注意到，方法1100的操作是示例性的，并且可以在这些实施例的范围内进行改变或修改。
图12示出了使用车辆耦接器将两个车辆耦接在一起的方法的实施例。例如，方法1200适用于如图1-8所示的车辆耦接器。
在方框1202处，第一车辆位于第二车辆的前方。每个车辆包括如本文所述的车辆耦接器。
在方框1204处，控制第一车辆的车辆耦接器以移动到模式2的位置以进行耦接。
在方框1206中，控制第二车辆的车辆耦接器移动到模式2的位置以进行耦接。
在方框1208处，第一车辆和第二车辆移动地更靠近在一起，直到发生自对准磁性地耦接。
在方框1210处，第一车辆使用磁性耦接拉动第二车辆。
在方框1212处，根据需要启用车辆之间的电力和数据传输。
应当注意到，方法1200的操作是示例性的，并且可以在实施例的范围内进行改变或修改。
尽管以上描述了某些特定实施例以说明本发明，但是本发明不限于特定实施例。因此，在不脱离权利要求书所阐述的本发明的范围的情况下，可以对所描述的实施例的各个特征进行各种修改、适配和组合。
1.一种车辆，包括：
电池；和
车辆耦接器，该车辆耦接器包括具有至少一个电力端子和至少一个磁体的磁体载体块，其中所述至少一个电力端子由电池供电，其中所述磁体载体块能够以两种模式之一构造，其中在第一模式下，至少一个磁体被禁止磁性地耦接到另一车辆耦接器，并且在第二模式下，至少一个磁体能够磁性地耦接到另一车辆耦接器。
2.如权利要求1所述的车辆，还包括：
壳体，其中，壳体具有内部、外部和开口，其中，磁体载体块设置在壳体的内部，其中，在第一模式下，磁体载体块设置成与壳体的开口相距一定距离，以及其中，在第二模式下，磁体载体块设置在壳体的开口处。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述磁体载体块具有第一磁体和第二磁体，其中，所述第一磁体与所述第二磁体相对，并且其中，所述第一磁体和所述第二磁体能够构造为在所述第二模式下磁性地耦接到设置在另一车辆耦接器上的外部磁体。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述至少一个电力端子包括第一电力端子和第二电力端子，其中所述第一电力端子与所述第二电力端子相对，并且其中所述第一电力端子和所述第二电力端子能够构造为在第二模式下为设置在另一车辆耦接器上的外部电池连接件供电。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述磁体载体块具有至少一个数据通信端子，并且其中，所述数据通信端子被构造为将数据信号从所述车辆传送到另一车辆。
6.根据权利要求1所述的车辆，还包括：
控制器，其中该控制器控制所述磁体载体块是处于第一模式还是处于第二模式。
7.一种系统，包括：
具有第一电池和第一磁体载体块的第一车辆，其中所述第一磁体载体块具有第一电力端子和第一磁体，其中所述第一电力端子由所述第一电池供电，并且其中，所述第一磁体载体块能够以两种模式之一构造；和
具有第二电池和第二磁体载体块的第二车辆，其中第二磁体载体块具有第二电力端子和第二磁体，其中第二电力端子由第二电池供电，其中第二磁体载体块能够以两种模式之一构造，其中在第一模式下，第二磁体载体块被禁止磁性地耦接到第一车辆的第一磁体载体块，并且在第二模式下，第二磁体载体块能够磁性地耦接到第一车辆的第一磁体载体块。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，当所述第一磁体载体块和所述第二磁体载体块二者都处于第二模式时，并且当所述第一磁体载体块和所述第二磁体载体块二者都被耦接在一起时，所述第一磁体被耦接到第二磁体并与该第二磁体接触，并且第一电力端子耦接到第二电力端子并与该第二电力端子接触。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，当所述第一磁体载体块和所述第二磁体载体块二者都处于所述第二模式时，以及当所述第一磁体载体块和所述第二磁体载体二者都被耦接在一起时，所述第一电池能够构造为经由第一电力端子和第二电力端子为设置在第二车辆上的部件供电。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，由所述第一电池供电的设置在所述第二车辆上的部件取自包括以下各项的组：功率转换器、所述第二电池、控制器和电机。
11.根据权利要求7所述的系统，其中，所述系统是车辆排队系统，其中，所述第一磁体载体块和所述第二磁体载体块是基本相似的结构。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述车辆排队系统不涉及所述第一车辆与所述第二车辆之间的任何无线通信，并且其中，所述车辆排队系统不涉及所述第一车辆与所述第二车辆之间的任何机械连接。
13.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一车辆具有第一壳体，其中，所述第一磁体载体块设置在所述第一壳体的内部，其中，所述第二车辆具有第二壳体，并且其中，所述第二磁体载体块设置在第二壳体的内部。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一壳体相对于所述第一车辆的第一底盘是可移动的，并且其中，所述第二壳体相对于所述第二车辆的第二底盘是可移动的。
15.根据权利要求7所述的系统，其中，当所述第一车辆和所述第二车辆二者都正在移动时，所述第一车辆和所述第二车辆是可操作的以经由所述第一磁体载体块和所述第二磁体载体块磁性地连接，并且其中，当第一车辆和第二车辆二者都正在移动时，第一车辆和第二车辆是可操作的以经由第一磁体载体块和第二磁体载体块进行电力分配。
16.一种方法，包括：
(a)将第一车辆的第一磁体载体块附接到第二车辆的第二磁体载体块，其中第一磁体载体块具有第一电力端子和第一磁体，其中第一电力端子由第一电池供电，其中第二磁体载体块具有第二电力端子和第二磁体，其中第二电力端子由第二电池供电。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
(b)控制电流在第一电力端子和第二电力端子之间流动。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，(a)发生在所述第一车辆和所述第二车辆正在移动时。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括：
(c)检测从第一车辆的第一电池通过第一电力端子传输到第二电力端子的能量的量；和
(d)使与第一车辆相关联的第一实体从与第二车辆相关联的第二实体接收支付，其中该支付基于在(c)中检测到的能量的量。
20.根据权利要求16所述的方法，还包括：
(b)控制数据在第一电力端子和第二电力端子之间流动；
(c)检测从第一车辆通过第一电力端子传输到第二电力端子的数据量；和
(d)使与第一车辆相关联的第一实体从与第二车辆相关联的第二实体接收支付，其中该支付基于在(c)中检测到的数据量。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一电池经由所述第一电力端子和所述第二电力端子为所述第二车辆的部件供电，并且其中，在(a)之后，所述第一磁体载体块和所述第二磁体载体块之间没有间隙。
22.根据权利要求16所述的方法，还包括：
(b)将信息从第一磁体载体块的第一数据端子传输到第二磁体载体块的第二数据端子。
23.一种方法，包括：
(a)将磁体附接到具有电力端子的磁体载体块；
(b)将磁体载体块设置在耦接到第一车辆的壳体内。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括：
(c)将电力端子耦接到第一车辆的供电轨。
25.根据权利要求23所述的方法，还包括：
(c)将第一车辆的磁体载体块耦接至第二车辆的另一磁体载体块。
26.一种车辆，包括：
电池；和
用于将车辆磁性地耦接至外部车辆以使该车辆与外部车辆同步移动的装置，并且其中该装置还用于从该车辆的电池为该外部车辆的一部分供电。
27.根据权利要求26所述的车辆，其中，所述装置是磁体载体块。
28.一种设备，包括：
壳体，该壳体被构造为安装到车辆，该壳体在一端具有开口；和
磁体载体块，该磁体载体块承载至少一个磁体，其中，所述磁体载体块在第一模式下能够在所述壳体内远离所述开口移动，并且其中所述磁体载体块在第二模式下能够靠近所述开口移动，使得至少一个磁体磁性地耦接到第二车辆。
技术总结