CN110789390A - 一种轨道式移动充电系统及其调度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轨道式移动充电系统及其调度控制方法，其中车位确认为占用状态时，升起地锁确认充电，交互终端向调度控制器提交申请，目的地附近存在空闲充电设备，交互终端给空闲充电设备分配任务并启动沿轨道运行；空闲充电设备沿轨道运行，空闲充电设备前方路径确认不故障，则调度空闲充电设备进入轨道标记轨道占用；前方充电设备停留区确认空闲，则继续运行，空闲充电设备确认到达目标车位，则调度空闲充电设备进入目标车位，并开始充电至充电完成；此时通知车主可进行取车，预设时间内未完成支付，继续计收停车管理费；预设时间内已完成支付，则降下地锁运行结束；本发明所提供的是一种适用于大型地下停车场、高速服务区停车场的技术方案，提高了充电设备的利用率。
Description
技术领域
本发明属于充电桩自动充电技术领域，具体涉及一种轨道式移动充电系统及其调度控制方法。
背景技术
伴随着新能源汽车的高速发展，充电设施的完善与高效利用也备受关注。目前，我国充电设施保有量位居世界前列，基本为固定式充电设施，而充电设施的利用率却不容乐观，根据相关统计资料显示，我国充电设施的平均利用率在15%，部分地区甚至低于10%。目前，移动式充电设施的解决方案，基本上为单个移动充电设施，并未解决多个移动充电设施的合理调度、管理、分配问题。
发明内容
本发明主要解决当具备多个移动充电设施以及待充电个体时的合理调度、管理、分配问题。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种轨道式移动充电系统调度控制方法，获取车位占用状态并传输至交互终端；
基于车位处于被占用状态，升起地锁，判断车辆于预设时间内是否申请充电；
响应于所述车辆确认充电，所述交互终端向调度控制器提交申请，判断目的地附近是否存在空闲充电设备；
响应于目的地附近存在空闲充电设备，所述交互终端给所述空闲充电设备分配任务并启动沿轨道运行；
基于所述空闲充电设备沿轨道运行，判断所述空闲充电设备前方路径是否故障；
响应于所述空闲充电设备前方路径确认不故障，则调度所述空闲充电设备进入轨道，标记轨道占用，并判断前方充电设备停留区是否空闲；
响应于前方所述充电设备停留区不空闲，则持续寻找空闲充电设备停留区；
响应于前方所述充电设备停留区确认空闲，则继续运行，并判断是否到达目标车位；
响应于所述空闲充电设备确认到达目标车位，则调度所述空闲充电设备进入所述目标车位，并开始充电至充电完成；
基于所述车辆充电完成，通知车主可进行取车，判断车主于预设时间内是否完成支付；
响应于预设时间内未完成支付，继续计收停车管理费；
响应于预设时间内已完成支付，则降下地锁，判断预设时间内所述车辆是否离开；
响应于所述车辆于预设时间内离开，运行结束。
较佳的，响应于所述车辆于预设时间内未申请充电，则所述交互终端开始计收车位管理费；
基于所述交互终端计费中途收到充电申请，则停止计收车位管理费，向调度控制器提交充电申请；
响应于目的地附近不存在空闲充电设备，判断所述空闲设备停留区是否有设备；
响应于所述空闲设备停留区存在设备，则分配充电任务至所述设备并运行；
响应于所述空闲设备停留区不存在设备，则返回结果于车辆，判断预设时间内车辆是否离开车位；
响应于预设时间内所述车辆离开车位，运行结束；
响应于预设时间内所述车辆未离开车位，则返回所述车辆于预设时间内是否申请充电。
较佳的，响应于所述空闲充电设备前方路径故障，判断充电设备是否故障；
响应于所述充电设备故障，标记为单侧轨道故障，直至故障解除；
响应于所述充电设备未故障，标记为两侧轨道故障，直至故障解除；
基于对所述轨道进行故障标记，判断其他有充电设备运行的路经是否包含故障点；
响应于其他有充电设备运行的路经不包含故障点，调度新设备完成充电任务；
响应于其他有充电设备运行的路经存在故障点，取消充电设备本次任务返回停留区，并向平台报警。
较佳的，基于所述空闲充电设备未到达目标车位时，判断前方路径是否空闲；
响应于前方路径处于空闲状态，则调度充电设备进入前方轨道，并标记轨道占用；
响应于前方路径处于被占用状态，获取所述调度控制器预存的充电设备任务类别与任务优先级信息；
基于所述调度控制器预存的充电设备任务类别与任务优先级信息，判断前方被占用路径是否需要避让。
较佳的，响应于前方被占用路径需要避让，调度所述充电设备至避让轨道，等待前方轨道路径解锁；
响应于前方被占用路径不需要避让，调度反向充电设备进行避让。
较佳的，响应于预设时间内车辆未离开，升起地锁，继续计收停车管理费。
较佳的，还包括调度控制器、移动充电设备、轨道转换器、位置识别码、交互终端、检车器和地锁；
所述调度控制器和所述轨道转换器连接，接收所述轨道转换器调度请求，并输出控制指令；
所述移动充电设备：可以运行在所述轨道上并与所述轨道转换器连接，同时可识别设置于所述轨道上的位置识别码；
所述轨道转换器：可以在电机的带动下在各条轨道间横向移动，并且与充电车位通过轨道连接用于将移动充电设备输送到充电车位，并预留避让轨道用于移动充电设备间的运行路径冲突避让；
所述交互终端通讯：可与各部分模块进行信号传输，分别与所述轨道转换器、所述检车器和所述地锁连接；
所述检车器：与所述交互终端连接，用于将车位占用状态传送到操作终端；
所述地锁：设置于所述充电车位的入口处与所述交互终端连接，执行所述交互终端升降地锁命令，所述地锁在车位空闲时处于降下状态，保证车辆可以驶入充电车位；
所述调度控制器：查询是否有空闲充电设备可用，并将结果返回给操作终端。
较佳的，所述调度控制器内置路径管理模块、任务管理模块、充电设备队列管理模块、冲突检测与消解模块和调度控制模块；
所述路径管理模块：依据预先配置的设备连接网络拓扑图，使用多种算法同时管理某段路径的占用、空闲与故障状态；
所述任务管理模块：用于初始化或修改充电设备的任务信息；
所述充电设备队列管理模块：依据所述充电设备在运行时上传的运行工况信息建立并管理所述充电设备相关运行信息；
所述冲突检测与消解模块：用于检测各个充电设备在运行时是否存在路径冲突，并依据相关算法解决冲突；
所述调度控制模块：依据上述各模块提供的信息调度控制充电设备与轨道转换器，完成充电设备调度。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.对充电设备正常与故障情况下的调度方法均给出了描述，提高了充电设备的利用率
2.对充电车位进行合理的管理，提高了充电专用车位的利用率，为运营商增加了收益。
3.避免大量建造固定式充电设备，降低了充电场站的建造成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图 1 为本发明实施例的方法流程图；
图 2 为本发明实施例的轨道布置示意图；
图 3 为本发明实施例的系统外部模块图；
图4为本发明实施例的调度控制器系统模块图。
图中，1充电车位、2轨道、3调度控制器、31路径管理模块、32任务管理模块、33充电设备队列管理模块、34冲突检测与消解模块、35调度控制模块、4移动充电设备、5轨道转换器、6交互终端、7检车器、8地锁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所提供的是一种适用于大型地下停车场、高速服务区停车场的技术方案 ：如图2-4所示的一种轨道式移动充电系统及其调度控制方法，包括充电车位1、轨道2、调度控制器3、移动充电设备4、轨道转换器5、交互终端6、检车器7和地锁8；
所述调度控制器3与轨道转换器5通讯连接，接收轨道转换器5调度请求，并输出控制指令；
所述移动充电设备4由电机驱动的可移动底盘，底盘上可固定充电设备，底盘侧方安装轨道识别码读取传感器，可以运行在所述轨道2上并与轨道转换器5通讯连接，同时可识别设置于轨道2上的位置识别码；
所述轨道2沿充电车位1铺设，每两排充电车位1中间铺设一条轨道2，并在轨道2上设置位置识别码，轨道2末端设置为空闲移动充电设备4停留区，并各设置若干台常驻充电设备；所述轨道转换器5为一段可以由电机驱动的移动轨道，可以在电机的带动下在各条轨道2间横向移动，其上可设置1到2个转换位置，如果设置两个转换位置则为一主一备，并且与充电车位1通过轨道2连接，用于将移动充电设,4输送到充电车位1，并预留避让轨道用于移动充电设备4间的运行路径冲突避让；
所述交互终端6通讯分为三端，一端与轨道转换,5通讯连接，另一端与检车器7通讯连接，最后一端与地锁8通讯连接；
所述检车器7与交互终端6通讯连接，用于将车位占用状态传送到操作终端；
所述地锁8设置于充电车位1的入口处与交互终端6通讯连接，执行交互终端6升降地锁8命令，地锁8在车位空闲时处于降下状态，车辆可以驶入充电车位1；
当有车辆停入充电车位1后，检车器7检测有车辆占用车位，通知交互终端6升地锁；
车主通过交互终端6输入充电参数、充电时间或充电金额、手机号等信息并确认，同时交互终端6向调度控制器3申请充电设备；
调度控制器3查询是否有空闲充电设备可用，并将结果返回给操作终端。
调度控制器3内置路径管理模块31、任务管理模块32、充电设备队列管理模块33、冲突检测与消解模块34、调度控制模块35。
其中路径管理模块31依据预先配置的设备连接网络拓扑图，使用图论深度优先搜索算法、广度优先搜索算法以及Dijkstra最短路径搜索算法自动建立路径库，同时管理某段路径的占用、空闲与故障状态；
任务管理模块32用于初始化或修改某台充电设备的任务信息；
充电设备队列管理模块33依据充电设备在运行时上传的运行工况信息建立并管理充电设备相关运行信息；
冲突检测与消解模块34用于检测各个充电设备在运行时是否存在路径冲突，并依据相关算法解决冲突；
调度控制模块35依据上述各模块提供的信息调度控制充电设备与轨道转换器5，完成充电设备调度。
如图1运行流程所示，当调度控制器3接收到交互终端6的充电设备申请命令后，依据充电设备队列管理模块33中记录的充电设备的任务信息是否为空闲，位置信息是否位于申请车位附近，查找请求充电的车位附近有无空闲充电设备，如果查找到附近有空闲充电设备，调度器通过任务分配模块给空闲充电设备重新分配任务信息，任务信息内容包括目的地信息、任务类别、任务优先级，其中目的地为每个充电车位1的唯一识别码、任务类别分为空闲任务和充电任务、任务优先级按照距离目的地的距离，距离越远优先级越高，然后通过调度控制模块35控制移动充电设备4向目的地运行。
如果附近无空闲充电设备，则在轨道末端的空闲设备停留区中选择一台到达目标车位距离最近的充电设备，初始化任务信息，任务信息内容包括目的地信息、任务类别、任务优先级，然后通过调度控制模块35控制移动充电设备4向目的地运行；
充电设备沿轨道2向目的地运行，识别轨道2上的位置码，并将当前运行状态信息实时上报到调度控制器3，运行信息包括当前目的地、任务类别、任务优先级、位置信息、故障状态等；
设置于轨道2上的位置识别码的作用分为两种：
一种用于定位充电设备当前位置，当车辆上报此类识别码的位置信息时，控制器查询缓存的车辆队列，判断充电设备前方路径是否被其他充电设备占用、空闲或故障，如果是占用，则控制充电设备停止运行，直到前方路径空闲，如果为故障则运行下面所述的故障调度流程，如果是空闲，充电设备可以继续运行，并标记路径占用。
另一种为路径申请码，此类码设置于轨道转换器5两边，当充电设备上报此类码的位置信息时，调度控制器3将控制充电设备停止运行，然后根据充电设备上传的任务信息通过路径管理模块31判断充电设备的目的地是否是当前轨道转换器5连接的充电车位1，如果是则控制轨道转换器5将充电设备调度至目标车位，如果不是，先通过冲突检测与消解模块34检测前方路径是否为占用、空闲与故障。
如果是占用，则根据充电设备队列管理模块33中记录的充电设备任务类别与任务优先级信息判定是否需要避让，避让原则为空闲任务避让充电任务、低优先级任务避让高优先级任务，如果均相同则按照在任务队列中的排列顺序，顺序靠后的避让，如果需要避让将充电设备调度至避让轨道2，等待前方轨道2路径解锁，反之，将调度反向充电设备进行避让；
如果是空闲，则调度充电设备进入前方轨道2，并标记轨道2占用；如果是故障，则运行下面所述故障调度流程。
当充电设备在运行过程中产生故障停止运行，调度控制器3通过充电设备队列管理模块33判定设备故障位置。
如果是在轨道2上，此段轨道2将在路径管理模块31中标记为故障状态，直到故障解除，位于故障点前方的设备不受影响，后方且运行路径包含故障点的设备将取消本次任务，任务标记为空闲，并返回空闲设备停留区，紧接着调度控制器3将查询故障点前方是否有空闲设备可以用于完成本次充电任务以及被取消的任务，如果有则按照原任务优先级顺序以及在任务队列中的先后顺序调度新的设备去完成充电任务，否则，则通知车主无法完成充电请求，并向平台报警；
如果故障位置位于轨道转换器5上，调度控制器3判断是否有备用转换位置可用。
如果有，则调度控制器3在附近和空闲设备停留区查找是否有空闲设备可以用于完成本次充电任务，如果有则调度新的设备去完成充电任务，否则，通知车主无法完成充电请求，并向平台报警；
如果无，则轨道转换器5两边的轨道2路径将被标记为故障状态，直到故障解除，位于故障点两边且运行路径包含故障点的设备将取消本次任务，任务标记为空闲，并返回空闲设备停留区或被重新调度去完成由于故障而取消的任务，同时通知无法完成充电请求的车主，并向平台报警；
如果轨道转换器5故障，则轨道转换器5两边的轨道2路径将被标记为故障状态，直到故障解除，位于故障点两边且运行路径包含故障点的设备将取消本次任务，任务标记为空闲，并返回空闲设备停留区或被重新调度去完成由于故障而取消的任务，如果有未完成调度的充电设备位于故障轨道转换器5上，则取消本次任务，任务标记为空闲，待故障解除后自动返回空闲设备停留区，同时通知无法完成充电请求的车主，并向平台报警；
无论是在运行的充电设备故障或是轨道转换器5故障，对于故障发生后的充电任务申请，由于轨道末端均设有空闲充电设备停留区与常驻充电设备，此时对于充电车位发起的充电设备申请，控制调度器3将以故障点为分界点，分别在两边查找空闲充电设备，并完成调度，直到故障解除。
当车位上的充电设备结束充电后，将通知调度控制器3充电完成，充电控制器将给充电设备分配到达充电车位最近的空闲设备停留区的任务，并控制充电设备返回空闲充电设备停留区；同时交互终端6将给车主事先预留的手机号发送充电完成信息，提示车主取车，如果在预设的时间内车主仍未取走车辆，则开始记收停车管理费。
当无需充电的车辆占用充电车位后，在预设的时间内没有取走车辆，也将收取停车管理费用，在计费期间如果车主申请充电请求，将停止计费并开始申请充电调度流程；当车主完成充电费用与停车管理费用的支付后，交互终端6控制地锁8降下，允许车辆驶离充电车位1。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种轨道式移动充电系统调度控制方法，其特征在于：
获取车位占用状态并传输至交互终端；
基于车位处于被占用状态，升起地锁，判断车辆于预设时间内是否申请充电；
响应于所述车辆确认充电，所述交互终端向调度控制器提交申请，判断目的地附近是否存在空闲充电设备；
响应于目的地附近存在空闲充电设备，所述交互终端给所述空闲充电设备分配任务并启动沿轨道运行；
基于所述空闲充电设备沿轨道运行，判断所述空闲充电设备前方路径是否故障；
响应于所述空闲充电设备前方路径确认不故障，则调度所述空闲充电设备进入轨道，标记轨道占用，并判断前方充电设备停留区是否空闲；
响应于前方所述充电设备停留区不空闲，则持续寻找空闲充电设备停留区；
响应于前方所述充电设备停留区确认空闲，则继续运行，并判断是否到达目标车位；
响应于所述空闲充电设备确认到达目标车位，则调度所述空闲充电设备进入所述目标车位，并开始充电至充电完成；
基于所述车辆充电完成，通知车主可进行取车，判断车主于预设时间内是否完成支付；
响应于预设时间内未完成支付，继续计收停车管理费；
响应于预设时间内已完成支付，则降下地锁，判断预设时间内所述车辆是否离开；
响应于所述车辆于预设时间内离开，运行结束。
2.根据权利要求1所述轨道式移动充电系统调度控制方法，其特征在于：
响应于所述车辆于预设时间内未申请充电，则所述交互终端开始计收车位管理费；
基于所述交互终端计费中途收到充电申请，则停止计收车位管理费，向调度控制器提交充电申请；
响应于目的地附近不存在空闲充电设备，判断所述空闲设备停留区是否有设备；
响应于所述空闲设备停留区存在设备，则分配充电任务至所述设备并运行；
响应于所述空闲设备停留区不存在设备，则返回结果于车辆，判断预设时间内车辆是否离开车位；
响应于预设时间内所述车辆离开车位，运行结束；
响应于预设时间内所述车辆未离开车位，则返回所述车辆于预设时间内是否申请充电。
3.根据权利要求1所述轨道式移动充电系统调度控制方法，其特征在于：
响应于所述空闲充电设备前方路径故障，判断充电设备是否故障；
响应于所述充电设备故障，标记为单侧轨道故障，直至故障解除；
响应于所述充电设备未故障，标记为两侧轨道故障，直至故障解除；
基于对所述轨道进行故障标记，判断其他有充电设备运行的路经是否包含故障点；
响应于其他有充电设备运行的路经不包含故障点，调度新设备完成充电任务；
响应于其他有充电设备运行的路经存在故障点，取消充电设备本次任务返回停留区，并向平台报警。
4.根据权利要求1所述轨道式移动充电系统调度控制方法，其特征在于：
基于所述空闲充电设备未到达目标车位时，判断前方路径是否空闲；
响应于前方路径处于空闲状态，则调度充电设备进入前方轨道，并标记轨道占用；
响应于前方路径处于被占用状态，获取所述调度控制器预存的充电设备任务类别与任务优先级信息；
基于所述调度控制器预存的充电设备任务类别与任务优先级信息，判断前方被占用路径是否需要避让。
5.根据权利要求4所述轨道式移动充电系统调度控制方法，其特征在于：
响应于前方被占用路径需要避让，调度所述充电设备至避让轨道，等待前方轨道路径解锁；
响应于前方被占用路径不需要避让，调度反向充电设备进行避让。
6.根据权利要求1所述轨道式移动充电系统调度控制方法，其特征在于：
响应于预设时间内车辆未离开，升起地锁，继续计收停车管理费。
7.一种轨道式移动充电系统，包括充电车位（1）、轨道（2），其特征在于：
还包括调度控制器（3）、移动充电设备（4）、轨道转换器（5）、交互终端（6）、检车器（7）和地锁（8）；
所述调度控制器（3）和所述轨道转换器（5）连接，接收所述轨道转换器（5）调度请求，并输出控制指令；
所述移动充电设备（4）：可以运行在所述轨道（2）上并与所述轨道转换器（5）连接，同时可识别设置于所述轨道（2）上的位置识别码；
所述轨道转换器（5）：可以在电机的带动下在各条轨道（2）间横向移动，并且与充电车位（1）通过轨道（2）连接，用于将移动充电设备（4）输送到充电车位（1），并预留避让轨道（2）用于移动充电设备（4）间的运行路径冲突避让；
所述交互终端（6）：可与各部分模块进行信号传输，分别与所述轨道转换器（5）、所述检车器（7）和所述地锁（8）连接；
所述检车器（7）：与所述交互终端（6）连接，用于将车位占用状态传送到操作终端；
所述地锁（8）：设置于所述充电车位（1）的入口处与所述交互终端（6）连接，执行所述交互终端（6）升降地锁命令，所述地锁（8）在车位空闲时处于降下状态，保证车辆可以驶入充电车位（1）；
所述调度控制器（3）：查询是否有空闲充电设备可用，并将结果返回给操作终端。
8.根据权利要求7所述轨道式移动充电系统，其特征在于：
所述调度控制器（3）内置路径管理模块（31）、任务管理模块（32）、充电设备队列管理模块（33）、冲突检测与消解模块（34）和调度控制模块（35）；
所述路径管理模块（31）：依据预先配置的设备连接网络拓扑图，使用多种算法同时管理某段路径的占用、空闲与故障状态；
所述任务管理模块（32）：用于初始化或修改充电设备的任务信息；
所述充电设备队列管理模块（33）：依据所述充电设备在运行时上传的运行工况信息建立并管理所述充电设备相关运行信息；
所述冲突检测与消解模块（34）：用于检测各个充电设备在运行时是否存在路径冲突，并依据相关算法解决冲突；
所述调度控制模块（35）：依据上述各模块提供的信息调度控制充电设备与轨道转换器（5），完成充电设备调度。
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