CN111098727A - 一种应用于充电站的无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车充电领域，具体涉及一种应用于充电站的无线充电系统。本发明通过控制支架上设置的移动拍摄装置依次扫描各个待充电车辆，同时控制移动充电装置与移动拍摄装置同步移动，根据扫描到的车牌信息判断当前扫描到的车辆是否为优先级最高的车辆，如果是则控制移动充电装置移动至该车辆处为其充电。本发明能够实现充电过程无人值守，用户发送充电请求后便可离开；同时用户仅需将车辆停泊于充电车位即可，无需考虑充电装置的对准问题，使用户停车操作更加方便；本发明能够实现为多辆汽车进行充电，并且不需要在停车场地面下预先铺设导轨或埋设无线充电发射端，基础建设相对简单，安装和调整较为方便。

Description

一种应用于充电站的无线充电系统

技术领域

本发明涉及电动汽车充电领域，具体涉及一种应用于充电站的无线充电系统。

背景技术

随着环保政策的逐渐推广与加强，电动汽车市场保有量迅速增长，对充电技术也提出了更多的需求。目前市场上的充电设施仍以传导式充电为主，如充电枪形式、受电弓形式等。但在停车场、集中充电站等场所，为提高充电设施的利用率，通常会采用一个充电桩服务两个或多个充电车位的方式，当有多辆电动汽车需要充电时，采用传导式充电通常需要人工换枪、挪车，给操作人员带来了极大的不便，这一问题在夜间充电时体现的更加明显。

公布号为CN105932754A的中国专利申请文件公开了一种移动充电装置及其充电系统，其方案公开了一种移动充电装置，该移动充电装置能够自动与车辆底部的充电接收装置进行校准，然后充电。但是该方案中一个充电装置只针对一辆汽车进行充电，难以实现对多辆汽车进行充电。

公布号为CN106274546A的中国专利申请文件公开了一种停车场所智能充电管理系统的充电管理方法。该方法通过识别车辆身份和电量信息，按照优先级从高到低为车辆进行充电。但是该方案需要通过总的监控系统寻找相应的车辆，然后才能进行定位和发送充电指令，进而控制移动充电装置移动到车辆下方，这就需要对监控和定位进行复杂的算法计算，还必须考虑移动充电装置带线移动的限制，实现起来比较困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于充电站的无线充电系统，用以解决现有无线充电系统结构复杂、定位困难，导致充电效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种应用于充电站的无线充电系统，包括至少一排停车位，在至少一排停车位的前方和/或后方设置支架；所述支架上方设有轨道，所述轨道上导向移动装配有至少一个移动拍摄装置，所述移动拍摄装置上设置有摄像头；每个所述移动拍摄装置的下方设置有一个移动充电装置，所述移动充电装置上设有充电发射线圈；所述移动充电装置通过充电线缆连接充电机；所述移动充电装置与所述移动拍摄装置沿所述轨道的延伸方向同步移动。

本发明通过控制支架上设置的移动拍摄装置依次扫描各个待充电车辆，同时控制移动充电装置与移动拍摄装置同步移动，根据扫描到的车牌信息判断当前扫描到的车辆是否为优先级最高的车辆，如果是则控制移动充电装置移动至该车辆处为其充电。

进一步的，所述移动拍摄装置包括游车，所述游车设置在所述轨道上并沿所述轨道移动。

本发明通过设置游车在轨道上运行，从而实现移动拍摄装置沿轨道进行移动。

进一步的，所述游车上设置有线缆卷绕装置；充电线缆的一端连接所述移动充电装置，另一端通过线缆卷绕装置连接游车并沿轨道布设。

本发明通过设置线缆卷绕装置，便于移动充电装置移动过程中对线缆进行收放操作，使移动充电装置顺利运动。

进一步的，所述游车上设置有电机，所述电机包括游车驱动电机和线缆卷放电机。

本发明通过在游车上设置电机，从而驱动游车的运动和线缆的收放。

进一步的，还包括电机线缆，电机线缆一端连接游车上的电机，另一端沿轨道布设后连接电源。

本发明通过设置电机线缆为游车上的电机供电，使电机能够正常工作。

进一步的，所述轨道上设置有吊环，所述吊环沿轨道滑动装配；所述充电线缆和电机线缆串设在吊环中。

本发明通过在轨道上设置吊环，线缆串设在吊环中从而实现沿轨道设置，使线缆不会垂落。

进一步的，所述无线充电系统还包括控制装置，所述控制装置控制连接所述移动拍摄装置、移动充电装置，采样连接所述摄像头。

本发明通过控制装置控制移动拍摄装置移动并采样摄像头的数据，通过对数据的分析发出响应的控制指令控制移动充电装置进行移动。

本发明能够实现充电过程无人值守，用户发送充电请求后便可离开；同时用户仅需将车辆停泊于充电车位即可，无需考虑充电装置的对准问题，使用户停车操作更加方便；本发明能够实现为多辆汽车进行充电，并且不需要在停车场地面下预先铺设导轨或埋设无线充电发射端，基础建设相对简单，安装和调整较为方便。

附图说明

图1是本发明系统实施例1的结构示意图；

图2是本发明系统实施例1中服务两排或两列停车位时的位置示意图；

图3是本发明系统实施例1中移动拍摄装置与移动充电装置的结构示意图；

图4是本发明系统实施例1中的移动拍摄装置的结构示意图；

图5是本发明系统实施例1的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明提供了一种无线充电系统，该无线充电系统应用于充电站中，实现对电动汽车的有序充电。

系统实施例1

如图1所示为本实施例中无线充电系统结构示意图，包括：充电车位11(S1～Sn)、供电装置12、供电轨道支架13、线缆自动收放装置14、车牌视觉识别装置15、具有自动对准功能的运载小车16、无线充电发射端17以及导向移动装置18，还包括充电管理系统、车载客户端和手机客户端，充电管理系统属于后台管理系统，车载客户端和手机客户端均在用户侧。另外，该无线充电系统服务的电动汽车需具备无线充电接收端，优选接收端置于汽车底部，在其他实施例中也可以设置在车辆的侧面或顶部，此时充电发射装置也相应的做出改变。

图1中，移动拍摄装置由线缆自动收放装置14、车牌视觉识别装置15及导向移动装置18组成，移动充电装置由具有自动对准功能的运载小车16及无线充电发射端17组成。

本实施例中的车辆身份标识优选车辆的车牌，对应的身份信息即为车牌号，在其他实施方式中，身份标识也可以是提前设置在车辆上的其他标识物或器件，根据这些标识物或者器件设置对应的身份信息。

充电车位11：如图1中S1～Sn所示，用于停放电动汽车，车位的数量可以根据需要进行改变，车位的排列方式可以进行调整，但要保持车辆停放后车头或车尾的车牌位于同一方向。

供电装置12：通过电性连接为移动拍摄装置和移动充电装置供电。

供电轨道支架13：该支架具有滑动轨道，用于移动拍摄装置的导向移动。该支架为移动拍摄装置、移动充电装置与供电装置12之间的电性连接提供通道。该支架建设简单、维修方便，可根据车位布置在两行或两列车位之间，以服务更多车辆，如图2所示。另外，该支架可根据需要搭载两个或两个以上的移动拍摄装置及移动充电装置，以便同时为两辆或多辆电动汽车充电，提高充电效率。在其他实施方式中，供电轨道上的移动机构可以采用其他的实现方式，例如可以采用与轨道滑动连接的小车。

线缆自动收放装置14：连接供电轨道支架13的导向移动装置18，跟随导向移动装置18在供电轨道支架13上移动和停止，并可根据充电管理系统的指令收放线缆，该线缆用于为具有自动对准功能的运载小车16和无线充电发射端17供电。根据实际需要可为每个供电轨道支架13配置两个或两个以上的线缆自动收放装置14。

车牌视觉识别装置15：主要由摄像头和无线通讯装置组成，搭载在导向移动装置18上，通过摄像头扫描并识别车牌号，利用无线通讯装置将视频信息发送给充电管理系统。配置数量与线缆自动收放装置14相同。

具有自动对准功能的运载小车16：按照充电管理系统发出的指令将无线充电发射端17移动到相应的电动汽车底部，并与车载无线充电接收端进行自动对准，为电动汽车进行无线充电，待充电完成后，按照充电管理系统发出的指令将无线充电发射端17移出已完成充电的电动汽车底部，等待下一步指令。该小车通过全方位移动机构驱动，实现小车在任意方向上进行移动，现已有多种较为成熟的全方位移动机构，如球轮驱动式、全轮转向式、麦克纳姆轮式等，可根据需要选择其中的一种方式进行驱动。该小车与充电管理系统之间通过无线或有线通讯装置进行信息交互。现已有多种自动对准技术，如视频定位识别、RFID、无线电定位等，该小车的自动对准功能可根据实际需求从中选用，这里不再赘述。配置数量与线缆自动收放装置14相同。

无线充电发射端17：通过与位于车底部的无线充电接收端磁耦合，为电动汽车提供电能。

无线充电管理系统：响应用户在车载客户端或手机客户端发出的充电请求，根据充电请求的优先级对需要充电的电动汽车进行排序，向供电轨道支架13发送指令，移动或停止线缆自动收放装置14，处理车牌视觉识别装置15发送的视频信息，控制线缆自动收放装置14对线缆进行收放，向具有自动对准功能的运载小车16发送指令并处理小车发送的信息。

车载客户端：安装在驾驶座附近，如仪表盘、中控台等，用于向无线充电管理系统发送充电请求，所发送的充电请求包含预先存储的车牌信息。

手机客户端：其形式包括无线充电系统专用的手机应用程序(APP)，或者是嵌入到微信、支付宝等其他任何手机应用程序(APP)的小程序，用于向无线充电管理系统发送充电请求和实时查看充电状态，所发送的充电请求包含预先存储的车牌信息。

如图3所示为本实施例中移动拍摄装置与移动充电装置示意图，包括供电轨道支架13、电机供电游缆A1、高频交流电供电游缆A2、游缆挂环A3、游车A4、游车驱动电机A5、线缆卷放电机A6、线缆卷放盘A7、线缆卷放盘支架A8、线缆卷放盘滚轴A9、视觉采集系统A10、控制与电能变换装置A11、高频供电线缆A12、移动充电装置A13。

电机供电游缆A1：电性连接供电装置12、游车驱动电机A5、线缆卷放电机A6及控制与电能变换装置A11，为游车驱动电机A5、线缆卷放电机A6及控制与电能变换装置A11提供电能。该游缆带载在游缆挂环A3上，随游车A4的移动自由伸缩。

高频交流电供电游缆A2：电性连接供电装置12与线缆卷放盘A7，为高频供电线缆A12、移动充电装置A13提供高频交流电。该游缆与电机供电游缆A1有一定区别，原因是无线电能传输需要高频交流电，而游车驱动电机A5、线缆卷放电机A6及控制与电能变换装置A11所需要的电能可以采用更加方便的380伏特或220伏特交流市电。该游缆带载在游缆挂环A3上，随游车A4的移动自由伸缩。

游缆挂环A3：用于搭载电机供电游缆A1、高频交流电供电游缆A2，可在供电轨道支架13自由滑动。

游车A4：搭载游车驱动电机A5、线缆卷放电机A6、线缆卷放盘A7、线缆卷放盘支架A8、线缆卷放盘滚轴A9、视觉采集系统A10、控制与电能变换装置A11及高频供电线缆A12。该游车根据控制与电能变换装置A11发出的指令，通过游车驱动电机A5在供电轨道支架13上沿轨道移动。

游车驱动电机A5：根据控制与电能变换装置A11发出的指令，驱动游车A4在供电轨道支架13上沿轨道移动。

线缆卷放电机A6：根据控制与电能变换装置A11发出的指令，驱动线缆卷放盘A7卷动，实现对高频供电线缆A12的收放。

线缆卷放盘A7：用于收放高频供电线缆A12，通过线缆卷放盘滚轴A9固定在线缆卷放盘支架A8上。

线缆卷放盘支架A8：将线缆卷放盘A7固定在游车A4中部，搭载视觉采集系统A10，并为视觉采集系统A10和控制与电能变换装置A11提供电线及信号线通道。

线缆卷放盘滚轴A9：连接线缆卷放盘A7和线缆卷放盘支架A8，实现线缆卷放盘A7的卷动。

视觉采集系统A10：扫描并识别车牌号，并将扫描的视频信息实时传送给控制与电能变换装置A11。

控制与电能变换装置A11：通过无线通讯装置与充电管理系统进行信息交互，向充电管理系统发送视觉采集系统A10传送过来的视频信息，并根据充电管理系统的指令控制游车驱动电机A5、线缆卷放电机A6及移动充电装置A13。另外，该装置具备电能变换电路，将电机供电游缆A1提供的一部分电能转化为视觉采集系统A10等低压器件使用的电能，这类电能电路在电力电子设备中非常常见，这里不再赘述。

高频供电线缆A12：为移动充电装置A13提供高频交流电能。

移动充电装置A13：由图1中具有自动对准功能的运载小车16及无线充电发射端17组成，根据控制与电能变换装置A11的指令为无线充电车辆进行充电。该移动充电装置具备全方位移动能力，并可根据指令随移动拍摄装置同步移动。

图4所示为本实施例中的移动拍摄装置结构示意图，包括轨道B1、游缆接线口B2、高频交流电供电游缆接线盒B3、高频交流电供电游缆A2、游车驱动电机A5、线缆卷放电机A6、线缆卷放盘A7、线缆卷放盘支架A8、线缆卷放盘滚轴A9、视觉采集系统A10、游车驱动轮之间的连接轴A15、控制与电能变换装置A11及高频供电线缆A12。其中，高频交流电供电游缆A2、游车驱动电机A5、线缆卷放电机A6、线缆卷放盘A7、线缆卷放盘支架A8、线缆卷放盘滚轴A9、视觉采集系统A10、控制与电能变换装置A11及高频供电线缆A12已在前文中说明，这里不再详细描述。

轨道B1：集成在供电轨道支架13上，为移动拍摄装置提供导向轨道。

游缆接线口B2：用于将电机供电游缆A1、高频交流电供电游缆A2接入移动拍摄装置。

高频交流电供电游缆接线盒B3：用于高频交流电供电游缆A2与高频供电线缆A12间的电性连接，该接线盒采用常见的电刷式电性连接结构，以使线缆卷放盘A7能够自由收放高频供电线缆A12。

下面对本实施例中系统的工作原理进行详细说明，如图5所示。

用户首先将车停入充电车位11(以停入车位S3为例进行说明)，然后通过手机客户端或车载客户端发送充电请求，该充电请求通过无线通讯方式传送给无线充电管理系统，无线充电管理系统获取车辆的车牌号，同时根据该充电请求为车辆分配优先级(例如按照请求时间的先后)，并排入充电队列。

无线充电管理系统在充电队列中选取优先级最高的充电请求，并向线缆自动收放装置14和具有自动对准功能的运载小车16发送移动指令，向车牌识别装置15发送视频扫描车牌指令。

为方便描述，假设此时位于S3车位的待充电车辆已处于充电队列最高优先级。如图1中虚线所示，线缆自动收放装置14和具有自动对准功能的运载小车16接收到移动指令后，按照无线充电管理系统指定方向(图1中虚线箭头方向)慢速移动。同时，车牌识别装置15扫描并通过无线通讯装置实时发回车牌信息。无线充电管理系统根据车牌识别装置15反馈的车牌信息，判定线缆自动收放装置14和具有自动对准功能的运载小车16是否已经移动到充电请求优先级最高的待充电车辆所停泊的充电车位处。若车牌信息不符合，则发送指令给线缆自动收放装置14、车牌识别装置15和具有自动对准功能的运载小车16，使其继续移动查询；若车牌信息符合，则发送指令给线缆自动收放装置14、车牌识别装置15和具有自动对准功能的运载小车16，使其停止移动，准备充电。

无线充电管理系统向线缆自动收放装置14和具有自动对准功能的运载小车16发送充电指令，线缆自动收放装置14开始释放线缆，同时，运载小车16调整车轮行进方向并利用自动对准系统将无线充电发射端17与车载无线充电接收端进行对接，并开始无线充电。

当充电完成时或用户通过客户端发送充电终止请求时，无线充电管理系统向线缆自动收放装置14和具有自动对准功能的运载小车16发送终止充电指令。线缆自动收放装置14慢速回收线缆，同时具有自动对准功能的运载小车16慢速退回至线缆自动收放装置14正下方附近位置。

无线充电管理系统查询充电队列中是否还有充电请求未响应，若有充电请求未响应，则按照上述过程为充电队列里面剩余车辆中充电请求优先级最高的待充电车辆进行无线充电；若充电队列中已无充电请求，则向线缆自动收放装置14和具有自动对准功能的运载小车16发送移动指令，线缆自动收放装置14和具有自动对准功能的运载小车16慢速返回至预设初始位置，并等待下一次无线充电管理系统的指令。

在其他实施方式中，可以不设置线缆自动收放装置14，运载小车16和无线充电发射端17直接电连接供电装置12。

本实施例中运载小车16与轨道上的移动机构同步移动，实现同步移动的方式可以有多种，例如建立空间坐标系，确定运载小车16、移动机构以及停车位的坐标位置，然后控制运载小车16以及移动机构在坐标系中按照具体坐标进行移动；或者在供电轨道下地面上的对应位置设置路径标识，运载小车16对路径标识进行识别，从而跟随移动机构进行移动。

在其他实施方式中，可以设置运载小车16初始位置位于移动拍摄装置正下方附近且车轮行进方向与供电轨道支架13平行，此时高频供电线缆A12为基本收紧状态，控制与电能变换装置A11根据充电管理系统发出的指令控制运载小车16与游车A4同时向同一方向以同样的速度移动，移动到优先级最高的车辆对应的停车位时，控制与电能变换装置A11控制游车A4停止移动并控制运载小车16调整车轮方向后，控制线缆自动收放装置14以合适的速度释放高频供电线缆A12以配合运载小车16进入车底进行充电。当充电完成后，控制与电能变换装置A11控制线缆自动收放装置14以合适的速度卷收高频供电线缆A12，配合运载小车16退回至移动拍摄装置正下方附近，并控制运载小车16调整车轮行进方向与供电轨道支架13平行，等待下一步指令。

本发明不局限于上述给出的实施方式，例如在其他实施例中，在车辆上贴设标号代替车牌号，充电时识别该号码即可，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种应用于充电站的无线充电系统，其特征在于：包括至少一排停车位，在至少一排停车位的前方和/或后方设置支架；所述支架上方设有轨道，所述轨道上导向移动装配有至少一个移动拍摄装置，所述移动拍摄装置上设置有摄像头；每个所述移动拍摄装置的下方设置有一个移动充电装置，所述移动充电装置上设有充电发射线圈；所述移动充电装置通过充电线缆连接充电机；所述移动充电装置与所述移动拍摄装置沿所述轨道的延伸方向同步移动。

2.根据权利要求1所述的应用于充电站的无线充电系统，其特征在于：所述移动拍摄装置包括游车，所述游车设置在所述轨道上并沿所述轨道移动。

3.根据权利要求2所述的应用于充电站的无线充电系统，其特征在于：所述游车上设置有线缆卷绕装置；充电线缆的一端连接所述移动充电装置，另一端通过线缆卷绕装置连接游车并沿轨道布设。

4.根据权利要求3所述的应用于充电站的无线充电系统，其特征在于：所述游车上设置有电机，所述电机包括游车驱动电机和线缆卷放电机。

5.根据权利要求4所述的应用于充电站的无线充电系统，其特征在于：还包括电机线缆，电机线缆一端连接游车上的电机，另一端沿轨道布设后连接电源。

6.根据权利要求5所述的应用于充电站的无线充电系统，其特征在于：所述轨道上设置有吊环，所述吊环沿轨道滑动装配；所述充电线缆和电机线缆串设在吊环中。

7.根据权利要求6所述的应用于充电站的无线充电系统，其特征在于：所述无线充电系统还包括控制装置，所述控制装置控制连接所述移动拍摄装置、移动充电装置，采样连接所述摄像头。

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