CN105730264B - 一种服务于多车位智能柔性充电系统和充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种服务于多车位智能柔性充电系统，包括设置在停车场内的中心控制区域、充电停车位、移动机器人、自封闭插座口及出入口自动放行装置,中心控制区域位于停车场中心区域，所述充电停车位围绕中心控制区域呈环形层层布置，在每个充电停车位的一侧设置一个自封闭插座口，穿过停车场中心设置两条互相垂直的主通道，主通道的尾端设置出入口，出入口安装有出入口自动放行装置，所述移动机器人与中心控制区域交互，在停车场内自主运动，使用充电线连接停车场内自封闭接口和汽车充电口，提供充电服务。本发明相对于传统的固定充电桩式充电系统，合理的配置了各方面资源，为车主带来了极大的便利、大大的降低了成本。

Description

一种服务于多车位智能柔性充电系统和充电方法

技术领域

本发明属于互联网技术、机器人技术和信息处理技术的交叉领域，具体涉及一种服务于多车位智能柔性充电系统和充电方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，汽车成为了许多家庭出行的工具，但问题随之出现。现目前，在我国许多城市都面临着停车难得问题，停车位极度短缺。近年来，绿色节能技术的提倡、发展加之国家的大力支持，新能源汽车的市场占有率越来越高，其中以混合动力和纯电动汽车为主。这就需要在停车场增加充电车位，但停车场空间是一定的，实际上是以牺牲了燃油车位为代价的。这样很多燃油车不得不停在配备充电桩的车位上，而充电桩的调配极不方便，这样的配置形同虚设，造成了极大的浪费。此外，充电桩数量有限，先到先得，基本无灵活性。有些充电汽车即使已经充满电，但没能及时开走，这将导致该充电桩不能有效地为其他车辆提供服务。总结来说，现阶段传统的充电模式因操作性的落后，无法做到客户随时随地的预约和查询等自助服务。此外，传统的停车位配备的充电桩布局不合理，不能合理的去调配车位及时有效地为有需求的电动汽车服务，用户的体验效果极其不好。如果单纯增加充电桩的数量，不仅大大增加成本，而且使资源极大的被浪费掉，用户也不能实时查询到充电信息及该车电池健康信息。

新能源汽车的大力提倡和市场占有率的大大提高是今后汽车行业发展的必然趋势。发明一个能够自由灵活的适用于多车位的智能柔性充电系统不仅可以节约成本，也能为给车主带来自主便利的服务，最大限度地提升多类车位停车站的服务能力。因此，研究一种服务于多车位的智能柔性自动充电系统是非常具有应用前景的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种服务于多车位智能柔性充电系统和充电方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

首先，本发明提供了一种服务于多车位智能柔性充电系统，包括设置在停车场内的中心控制区域、充电停车位、移动机器人、自封闭插座口及出入口自动放行装置,其特征在于，所述停车场呈圆环形，中心控制区域位于停车场中心区域，所述充电停车位围绕中心控制区域呈环形层层布置，在每个充电停车位的一侧设置一个自封闭插座口，穿过停车场中心设置两条互相垂直的主通道，主通道的尾端设置出入口，出入口安装有出入口自动放行装置，所述移动机器人与中心控制区域交互，在停车场内自主运动，使用充电线连接停车场内自封闭接口和汽车充电口，提供充电服务；还包括有移动终端，车主通过移动终端查询预约停车位、实时跟踪充电过程及完成存款缴费。

具体地，上述中心控制区域至少包括：服务器模块、配电系统、供电系统、多媒体服务端；所述服务器模块负责与移动终端、移动机器人及出入口自动放行装置进行通信和提供服务，所述配电系统负责自动为车位充电接口上电和断电、检测充电情况和电池健康状况，所述供电系统提供电网供电以及配合新能源用电来源，所述多媒体服务端，为用户提供无线网络服务和多媒体信息播放服务。

具体地，上述移动机器人包括：运动控制模块、通信模块、视觉系统和充电线库；其中，运动控制模块负责移动机器人行走运动控制和接线机构运动控制，通信模块负责与中心控制区域交互；视觉系统用于移动机器人自主导航定位、检测和识别自封闭充电插口和汽车充电口以及测算出充电口相对于机器人坐标原点的位姿，从而确保机器人可以自主接线和卸载充电线；充电线库主要用于携带多款充电线。

具体地，上述自封闭插座口在没有接线的情况下处于封闭并且断电状态，当接线时，有外力抵压才会打开，接线完毕之后才会上电，从而保护充电插座口并确保其安全性。

其次，本发明还提供了一种服务于多车位智能柔性充电方法，包括如下步骤：

1).车主通过移动终端查询车位信息，预约自选停车位并选择是否有充电需求，车主按照需求进行预定并获得预约车位号；

2).停车场的中心控制区域的服务器模块按照预定情况更新停车场停车情况数据库，在车主预定时段内为车主预留停车位；

3).汽车行至停车场入口，出入口自动放行装置自动进行车辆身份识别，并对比数据库是否为预约车辆：如已经预约且有充电需求，则自动放行并且发信息给服务器模块，服务器模块通知移动机器人准备到指定地点为车辆充电，如无需求则不通知；

4).车主将汽车停放到指定位置，移动机器人从其他地方自主导航移动到指定车辆处，自主使用充电线连接停车场内自封闭接口和汽车充电口，完成接线服务；充电线接线完毕，移动机器人向服务器模块发送连接完毕信息，并根据服务列表继续服务于其他有需求车辆；

5).中心控制区域的配电系统自动为该停车位上电，并实时检测车辆的充电情况；若充电过程出现故障或者充满后，中心控制区域配电系统自动为该车位断电，服务器发送汽车充电信息报告、费用及电池健康报告信息给车主通知其来领车；

6).移动机器人根据服务器模块发送的指令，自动导航定位到充满电的停车位区域，然后自动卸载充电线，完成该车辆充电服务；

7).车主驾驶汽车到达出入口，自动放行系统自动识别该车辆信息并且查询该车辆数据库费用信息，如果为正则自动放行，否则需要缴费放行。

具体地，上述步骤4)中，移动机器人自主使用充电线连接停车场内自封闭接口和汽车充电口的方法为：移动机器人精确定位到充电位置，自动检测并识别停车位一角的自封闭插座口及车身充电口；移动机器人携带多根充电线库，自动接线机构定位完毕后，夹紧充电线一侧，将充电线接入自封闭插座口；移动机器人自动检测和识别车身充电口并计算充电口的位姿，自动接线机构调整位姿将充电线另一侧接入到汽车充电口。

具体地，上述服务于多车位智能柔性充电方法中，如果充电过程中用户需要紧急断电，紧急提车亦可自主申请断电，然后将充电线拔出放在指定位置，待机器人自动收回。

本发明的有益效果是：通过采用互联网技术和移动机器人技术，车主可以在任何时段任何地方通过移动终端进行停车位的查询和预约、缴费并实时自助查询车辆的充电情况等自助服务；移动机器人通过自动定位导航技术能够及时自助导航到指定位置并自动检测汽车充电口的位置和姿态，然后将携带充电线自动接入充电口和插座口为汽车自助充电；在充电过程中，中心控制区域配电系统时监控汽车的充电状态及汽车电池寿命情况。待汽车电充满后及时给车主发送提车通知、费用信息及汽车电池寿命报告，然后通知移动机器人拔去充电线回放到机器人自身携带的充电线库中供其他车辆使用，移动机器人按服务器指令为其他需要服务的汽车提供服务，从而最大化机器人的利用效率，避免了因充电桩不能充分的利用而导致的资源浪费；与此同时，出入口自动放行系统可以自动识别车辆身份、与中心控制区域通信并实现车辆的自助放行。从而为车主带来了极大的便利、合理利用了各方面资源、大大的降低了成本。

附图说明

图1是服务于多车位的智能柔性充电系统的停车场布局示意图；

图2是服务于多车位智能柔性充电方法的流程图；

图3是充电汽车接线示意图；

图4是移动机器人包含模块示意图；

图5是中心控制区域包含模块示意图；

图6是汽车充电实时监控及车辆缴费信息数据库。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

首先，如图1、4、5所示，本发明实施例提供了一种服务于多车位智能柔性充电系统，安装设置在停车场内，所述停车场呈圆环形，在停车场内设置有中心控制区域(8)、充电停车位(2)、移动机器人(13)、自封闭插座口(3)及出入口自动放行装置(1、7、9、10)，其中，中心控制区域(8)位于停车场中心区域，所述充电停车位(2)围绕中心控制区域(8)呈环形层层布置，图1中展示了三个环形停车区(4、5、6)，充电停车位(2)的一侧设置一个自封闭插座口(3)，穿过停车场中心设置两条互相垂直的主通道，主通道的尾端设置四个出入口，出入口安装有出入口自动放行装置(1、7、9、10)，所述移动机器人(13)与中心控制区域交互(8)，在停车场内自主运动，车辆(12)驶入停车场的充电停车位(2)后,使用充电线(11)连接停车场内自封闭接口(3)和汽车充电口(14)，提供充电服务；此外，所述服务于多车位智能柔性充电系统还包括有移动终端，车主通过移动终端查询预约停车位、实时跟踪充电过程及完成存款缴费。

在本实施例中，中心控制区域为整个充电系统的核心控制区域，包括提供移动终端服务、为移动机器人分配任务、为汽车供断电、提供无线网络服务、存储电能、与出入口自动放行系统通讯等功能；移动机器人则自主为车辆接线充电，等充满后自动卸载充电线；停车位呈环形层层分布，最大化利用停车场的空间，每个停车位一侧配备自封闭插座口一个；自封闭插座口不用时处于断电封闭状态，保证安全性能。

在本实施例中，参考图5所示，上述中心控制区域(8)至少包括：服务器模块、配电系统、供电系统、多媒体服务端；服务器模块负责移动终端服务，供用户查询账户信息和车辆充电信息；与机器人通信，负责为机器人分配任务及接收机器人的反馈信息；与出入口自动放行系统通信，主要提供查询服务，如果车辆符合条件则能够自动放行。配电系统主要负责电能的分配，即按照需求为车位进行上电和断电服务；充电监控，主要用于实时监控汽车车辆的充电信息；电池状况检测，用于检测电池的健康状况以及故障信息，从而及时发现断电。供电系统主要是系统电能的来源，该系统电能来源于多途径。主要有电网供电和新能源光伏、风能综合供电，从而降低电能成本。其中，光伏和风能发电装置布局可以个性化，从而打造出区域标志性建筑物。多媒体服务端主要负责区域无线网络服务和多媒体信息播放模块。这样，可以为用户在区域内提供无线网络服务，从而实现自主查询缴费等。多媒体信息播放模块可以在该智能充电系统区域内布置一定的数字标牌，用于播放通知、广告等传媒信息，从而获取额外的收入来源。也能提供更好的用户体验。

在本实施例中，参考图4所示，上述移动机器人(13)包括：运动控制模块、通信模块、视觉系统和充电线库；其中，运动控制模块主要用于移动机器人行走运动控制和接线机构运动控制，确保移动机器人安全移动和顺利接线；通信模块负责与中心控制区域服务器交互，用于接收服务器的任务指令并向服务器反馈工作情况；视觉系统主要配合RFID射频识别技术用于移动机器人自主导航定位，视觉系统还能够检测和识别自封闭充电插口和汽车充电口以及测算出充电口相对于机器人坐标原点的位姿，机器人通过计算出末端执行器理论位姿，通过机器人运动学逆问题可以得到各个关节的位姿，由运动控制模块驱动电机完成，从而确保机器人可以自主接线和卸载充电线；充电线库主要用于携带多款充电线，以满足不同种类的汽车充电口接线要求。

在本实施例中，参考图3所示，为所述充电汽车具体充电接线，该系统的停车位一侧设计自封闭插座(3)一个，在不用的时候处于断电且自封闭状态。移动机器人(13)携带多款充电线库，能够自动导航定位、检测和识别充电插座口和汽车充电口(14)并计算出该充电口的位姿。移动机器人自动接线装置能够根据该充电口位姿调整姿态将充电线顺利接入。接入完毕之后，将通知服务器。中心控制区域配电系统则自动给该车位上电，对充电汽车(12)进行充电并进行实时的检测。待充电完毕或者有充电故障则自动进行断电，移动机器人根据服务列表服务于其他机器人。

在本实施例中，上述自封闭插座口在没有接线的情况下处于封闭并且断电状态，当接线时，有外力抵压才会打开，接线完毕之后才会上电，从而保护充电插座口并确保其安全性。

所述服务器中汽车充电实时监控及车辆缴费信息数据库如图6所示。该服务器车辆数据库至少包括车辆身份信息、预约情况、充电情况、电池状况、应缴费信息和余额信息。这些数据提供给用户实时查询，也供出入口自动放行系统参考。如果符合条件则自动放行，否则需要补充条件。

其次，参考图2所示，本发明实施例还提供了一种服务于多车位智能柔性充电方法，结合流程图，包括如下步骤：

1).车主通过移动终端查询车位信息，预约自选停车位并选择是否有充电需求，车主按照需求进行预定并获得预约车位号；

2).停车场的中心控制区域的服务器模块按照预定情况更新停车场停车情况数据库，在车主预定时段内为车主预留停车位；

3).当用户驾驶汽车行驶到停车场任意出入口处，出入口自动放行系统自动识别车辆的身份信息，并且查询该车辆是否已经预约相关停车位，如果已经预约则自动打开门禁放行，如果没有则需要车主预约完毕才能放行；

4).出入口自动放行装置根据识别的车辆信息，通知中心控制区域的服务器模块，该车辆已经进入停车场，服务器模块则给将该信息添加给移动机器人服务列表，排队等候服务；

5).车主将汽车停放到指定位置，移动机器人从其他地方自主导航移动到指定车辆处，移动机器人将从其他工作位置自主导航定位到该服务区域，准备为充电汽车进行接线充电；

6).所述移动机器人能够精确定位到服务汽车车位，且该移动机器人自身携带多款汽车充电线库，以满足不同汽车需求；

7).待移动机器人定位完毕之后，该移动机器人将自动检测并且识别停车位一侧的自封闭充电插座口，移动机器人的自动接线机构调整位姿，将充电线一头接入到该自封闭充电插座口。

8).移动机器人将自动检测、识别汽车车身的充电插口，并计算出该充电插口的位姿。随后，该移动机器人的自动接线装置调整位姿将充电线另一头垂直接入到车身的充电口；

9).待充电线接线完毕，移动机器人将向中心控制区域服务器模块报告接线完毕，然后根据服务列表服务于其他有需要的汽车。此后，中心控制区域配电系统将自动给该充电插口上电，并自动检测出该汽车充电信息以及充电汽车电池的健康状况检测。

10).待中心控制区域检测到车辆充电完毕或者充电过程有故障之后，配电系统将自动给该车辆断电，以防止过充，从而确保充电安全。若在充电过程中，用户需要紧急断电提车或者其他原因需要断电亦可提出紧急要求，系统将自动断电。用户可以自主卸载充电线放至指定位置，移动机器人将自主回收。若充满电自然断电，服务器也将通知移动机器人将该充电汽车的充电线卸下。然后服务器将制作该车辆电池信息、充电信息及费用等信息报告，发送给用户，提醒用户可以前来提车。

11).当用户提取车辆驶至出入口时，出入口自动放行系统将自动识别该车辆身份信息，并查询该车辆数据库，若余额信息为正则自动放心，否则需要缴费放行。

结合图1-6可知，本发明服务于多车位智能柔性充电系统，通过采用互联网技术和移动机器人技术，车主可以在任何时段任何地方通过移动终端进行停车位的查询和预约、缴费并实时自助查询车辆的充电情况等自助服务；移动机器人通过自动定位导航技术能够及时自助导航到指定位置并自动检测汽车充电口的位置和姿态，然后将携带充电线自动接入充电口和插座口为汽车自助充电；在充电过程中，中心控制区域配电系统时监控汽车的充电状态及汽车电池寿命情况。待汽车电充满后及时给车主发送提车通知、费用信息及汽车电池寿命报告，然后通知移动机器人拔去充电线回放到机器人自身携带的充电线库中供其他车辆使用，移动机器人按服务器指令为其他需要服务的汽车提供服务，从而最大化机器人的利用效率，避免了因充电桩不能充分的利用而导致的资源浪费；与此同时，出入口自动放行系统可以自动识别车辆身份、与中心控制区域通信并实现车辆的自助放行。从而为车主带来了极大的便利、合理利用了各方面资源、大大的降低了成本。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。尽管按照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (3)

1.一种服务于多车位智能柔性充电方法，其特征在于，包括如下步骤：

1).车主通过移动终端查询车位信息，预约自选停车位并选择是否有充电需求，车主按照需求进行预定并获得预约车位号；

2).停车场的中心控制区域的服务器模块按照预定情况更新停车场停车情况数据库，在车主预定时段内为车主预留停车位；

3).汽车行至停车场入口，出入口自动放行装置自动进行车辆身份识别，并对比数据库是否为预约车辆：如已经预约且有充电需求，则自动放行并且发信息给服务器模块，服务器模块通知移动机器人准备到指定地点为车辆充电，如无需求则不通知；

4).车主将汽车停放到指定位置，移动机器人从其他地方自主导航移动到指定车辆处，自主使用充电线连接停车场内自封闭接口和汽车充电口，完成接线服务；充电线接线完毕，移动机器人向服务器模块发送连接完毕信息，并根据服务列表继续服务于其他有需求车辆；

5).中心控制区域的配电系统自动为该停车位上电，并实时检测车辆的充电情况；若充电过程出现故障或者充满后，中心控制区域配电系统自动为该车位断电，服务器发送汽车充电信息报告、费用及电池健康报告信息给车主通知其来领车；

6).移动机器人根据服务器模块发送的指令，自动导航定位到充满电的停车位区域，然后自动卸载充电线，完成该车辆充电服务；

7).车主驾驶汽车到达出入口，自动放行系统自动识别该车辆信息并且查询该车辆数据库费用信息，如果为正则自动放行，否则需要缴费放行。

2.如权利要求1所述的一种服务于多车位智能柔性充电方法，其特征在于，所述步骤4)中，移动机器人自主使用充电线连接停车场内自封闭接口和汽车充电口的方法为：移动机器人精确定位到充电位置，自动检测并识别停车位一角的自封闭插座口及车身充电口；移动机器人携带多根充电线库，自动接线机构定位完毕后，夹紧充电线一侧，将充电线接入自封闭插座口；移动机器人自动检测和识别车身充电口并计算充电口的位姿，自动接线机构调整位姿将充电线另一侧接入到汽车充电口。

3.如权利要求1所述的一种服务于多车位智能柔性充电方法，其特征在于，充电过程中用户需要紧急断电，紧急提车亦可自主申请断电，然后将充电线拔出放在指定位置，待机器人自动收回。