CN111619390B - 智能停车充电管理系统 - Google Patents

Abstract

智能停车充电管理系统，包括停车场和停车场管理系统，其特征在于：将停车场划分为若干个停车位群组(1)，所述的停车位群组(1)由若干个邻近的停车位置构成，其中各个停车位置都能够用于停放电动汽车；在各个停车位群组(1)中设置充电终端系统；停车场管理系统对各个充电终端系统进行统一调度管理；通过扩大充电装置的辐射范围，使得充电装置可以对多个停车位提供充电服务、提高充电设施的利用效率，属于电动汽车充电系统的技术领域。

Description

智能停车充电管理系统

技术领域

本发明涉及一种智能停车充电管理系统，提供了一种移动式灵活充电系统，通过扩大充电装置的辐射范围，使得充电装置可以对多个停车位提供充电服务、提高充电设施的利用效率，属于电动汽车充电系统的技术领域。

背景技术

现有电动汽车充电桩通常采用“一桩一位”的形式，即一台充电桩对应一个停车位。而“一桩一位”的形式存在很多的问题：

1、燃油车占位：由于很多城市都存在一定的停车位缺口，因此燃油车占用带有充电桩的停车位的现象时有发生；若采用地锁等占位措施，虽然可以实现预约充电、专位专用，但也降低了停车位资源的利用率、得不偿失；

2、由于停车操作并不能做到规范化、且各个电动汽车的充电接口的具体位置也有所差异，因此充电桩往往处于一个不便于与电动汽车连接的位置，不仅不便于操作、操作过程也容易对线缆造成损伤；而且，用户在充电之前还需要在充电桩交互界面进行一些操作，完成充电信息的对接；以上两点都降低了充电的便利性、增加了操作的时间；完成上述步骤的时间约为30-60秒；当然，如果遇到当前充电桩有故障的情况，更会浪费大量的时间；

3、公共充电桩利用率低：大量公共充电桩的利用率不足15%，有些甚至低于10%；而使用率低下也一定程度上导致充电桩不能得到很好的养护、损坏率上升；随着单桩功率的增大：优点是，充电速度提升；缺点是：初始投资增加、设备闲置时间增加、对电网的影响变大；因此大规模采用大功率快充设备并不可取；

4、私有/专用充电桩安装困难：现有政策是安装私有充电桩首先必须有固定停车位，这对于原本就存在停车难问题的小区而言、等于是雪上加霜；

并且，随着电动汽车保有量和充电桩数量的增加，若按照规划到2030年电动汽车保有量将达到30%，但是传统燃油车仍然有很大的保有量；因此上述问题不仅得不到缓解、矛盾更会日益突出。

发明内容

针对现有的技术的问题，本发明提供了一种集中管理的移动式灵活充电系统；本发明的技术方案是：

智能停车充电管理系统，包括停车场和停车场管理系统，其特征在于：将停车场划分为若干个停车位群组，所述的停车位群组由若干个邻近的停车位置构成，其中各个停车位置都能够用于停放电动汽车；在各个停车位群组中设置充电终端系统；停车场管理系统对各个充电终端系统进行统一调度管理；

充电终端系统包括：充电主控制模块、移动充电模块、监控模块；

充电主控制模块：用于管理用户充电请求和管理充电过程，安装在对应的停车位群组的附近；

监控模块：与充电主控制模块相连接，用于监测对应的停车位群组的运行情况、查找空闲停车位置；（通常采用高位摄像监控装置，监控内容包括车位使用情况、充电过程是否有异常情况，如发热、冒烟、起火等）

移动充电模块：其中包括充电接口组件，移动充电模块可以移动到停车位群组中各个停车位置的附近；充电主控制模块与移动充电模块之间通过可伸缩的电力线缆保持连接；

当产生充电需求时，将移动充电模块移动到指定的停车位置附近，再通过充电接口组件与该停车位置中停放的电动汽车进行对接并进行充电；

需要说明的是：各个充电终端系统所管辖的停车位群组中的停车位置允许有部分重叠，例如位于停车位群组的外侧边缘的位置的停车位；

进一步的，充电主控制模块可以同时连接若干个移动充电模块3，并对其进行统一调度管理；即可同时对停车位群组中若干个停车位置提供充电服务。

进一步的，所述的智能停车充电管理系统采用预约停车充电的运行模式，电动汽车在停车前即发出充电请求信息，停车场管理系统通过各个充电终端系统中的监控模块查找空闲停车位置，并将空闲停车位置信息发送给电动汽车，在电动汽车停车的时间段中，将移动充电模块移动到指定的停车位置附近，当电动汽车停车之后，则通过充电接口组件与电动汽车连接并进行充电操作。

进一步的，各个充电终端系统所对应的停车位群组至少包含包含十个停车位置，各个充电终端系统中包含最多五个移动充电模块，各个移动充电模块的充电功率设置为小于2千瓦；各个移动充电模块独立运行，可以同时为停车位群组中不同停车位置中的电动汽车进行充电。

需要说明的是：为了降低投资，并根据电动汽车保有量将长期低于30%的情况，一个充电终端系统管理10-20个停车位置是比较合理和高效的；而充电终端系统中所配置的移动充电模块数量远低于所管理的停车位置的数量，也是十分必要的；

此时，远端的停车位置与充电主控制模块之间的距离有可能达到几十米，为保证系统的安全性、并使得移动充电模块良好的运行，可伸缩的电力线缆应采用较小的直径、以支持电力线缆频繁的伸缩、收放的工作模式；因此，为缩减电力线缆的直径、并降低超长线缆在长时间充电过程中的发热的现象、将各个移动充电模块的充电功率设置为小于2千瓦；

并且，上述设计也是针对于大量日均行驶里程不足50公里的乘用车做出的，乘用车通常每天仅需要补充8-10KWH的电量即可，即仅利用谷电时段、采用1KW的充电功率就足以满足用户日常补电需求；当然其前提条件是充电必须非常便利、即尽量能够做到“即停即充”。而本发明的技术方案目的就是解决充电设施安装和使用的便利性、同时降低成本，从而大范围的实现“便捷充电”。

以现阶段为例，电动汽车的保有量不到10%，假设一个充电终端系统管辖20个停车位置，则在充电终端系统中配置1-2个移动充电模块即可；

当电动汽车的保有量逐渐升高到15-20%时，则在充电终端系统中配置2-3个移动充电模块；

当电动汽车的保有量逐渐升高到25-30%时，则在充电终端系统中配置4-5个移动充电模块；

若在充电终端系统中连接过多的移动充电模块，则各个移动充电模块的线缆管理的复杂度会有所增加，不利于系统的稳定运行；

因此，随着传统燃油车禁售措施的实施，电动汽车的保有量占比将迅速提升，此时应逐渐增加充电终端系统的密度和数量、以满足应用需求。

所述的智能停车充电管理系统采用预约停车充电的运行模式，电动汽车在停车前即发出充电请求信息，停车场管理系统通过各个充电终端系统中的监控模块查找空闲停车位置，并将空闲停车位置信息发送给电动汽车，在电动汽车停车的时间段中，将移动充电模块移动到指定的停车位置附近，当电动汽车停车之后，则通过充电接口组件与电动汽车连接并进行充电操作。

本发明的智能停车充电管理系统的运行方法，具体包括以下流程：

S1：当电动汽车进入或准备进入停车场停车、并且有充电需求时，由电动汽车（如电动汽车控制系统、驾驶员手机或其他车载智能终端等）通过网络发出充电请求信息；

S2：停车场管理系统接收到充电请求信息后，对各个充电终端系统的状态进行检索、分析，并预定一个可用的空闲停车位置；具体的检索条件是：

第一，充电终端系统中应具有空闲的移动充电模块；第二，通过充电终端系统中的监控模块检测所管辖的停车位群组中具有空闲的停车位置；

并且，停车场管理系统根据充电请求信息完成用户身份验证、充电请求对接等准备工作，还可以根据充电请求信息为电动汽车优先选择便利的停车位置，或者选定与该电动汽车对应的专用停车位置；

S3：停车场管理系统将预定的空闲停车位置信息发送到电动汽车；

S4：电动汽车根据空闲停车位置信息的指引，行驶到指定停车位置停车；同时，该停车位置对应的充电终端系统运行，将其中一个空闲的移动充电模块移动到该停车位置；

S5：当电动汽车停车后，移动充电模块也已经处于电动汽车附近的位置；此时，将移动充电模块中的充电接口组件与电动汽车连接、并进行充电操作。

进一步的，停车场管理系统通过移动充电模块实现对空闲停车位置的锁定，即将移动充电模块运动到空闲停车位置的内部并停驻、使得该停车位置处于被临时占用的状态；当有预约车辆到达该停车位置后，移动充电模块再移动到停车位置的外围，使得预约车辆可以停泊在该停车位置中；具体应用场景包括：

第一，当电动汽车发出充电请求信息、并完成停车充电位置的预定后，电动汽车到达停车位置需要一些时间；在此期间，通过移动充电模块对指定停车位置进行锁定，可以防止该停车位置被其他车辆占用；

第二，当停车场中的停车数量较多、停车位供给不足时，若需要优先保证电动汽车停车或充电的需求，则可以通过移动充电模块临时锁定若干个空闲车位，仅对电动汽车开放。

本发明的优点：

1、突破“一桩一位”的限制，实现“一桩多位”，避免了燃油车占位的管理难题；

2、消除“安装充电桩时必须有固定停车位”的限制条件，有利于私有/专用充电桩的推广应用；

3、通过网络预约和移动充电模块智能定位，用户停车之后完成充电连接操作的时间缩短为5-10秒；用户充电体验大幅改善；

4、只需要建设少量的充电设施，就可以覆盖停车场所的大量停车位置，贴合电动汽车保有量较低的实际情况；从而支持对电动汽车的“即停即充”；既降低了总体投资、也有助于提升充电设施利用率；

5、可以循序渐进配置充电设施：当电动汽车保有量逐渐增加时，只需要在各个充电终端系统中逐渐增加移动充电模块的数量、或加大充电终端系统的密度，就可以实现充电应用的扩展；

6、当实现“即停即充”后，电动汽车的经济性和便利性会显著提升、并全面超越传统燃油车，而用户的里程焦虑也可以消除。

附图说明

附图1：实施例1的车辆预备进场状态示意图（包括局部放大的B-B向剖视图）；

附图2：实施例1的预约占位状态示意图；

附图3：实施例1的车辆停车入库状态示意图（包括两个局部放大的B1-B1向剖视图）；

附图4：实施例1的停车充电状态示意图（有线充电）；

附图5：实施例1的停车充电状态示意图（无线充电）；

附图6：实施例2的车辆预备进场状态示意图（包括局部放大的C-C向剖视图）；

附图7：实施例2的车辆停车入库状态示意图

（包括两个局部放大C1-C1向剖视图和一个局部放大D-D向剖视图）；

附图8：实施例2的停车充电状态示意图（有线充电）；

附图9：本发明的智能停车充电管理系统的运行流程图；

其中，M1虚线箭头方向为移动充电模块运动方向；M2虚线箭头方向为电动汽车运动方向。

具体实施方式

以下，结合实施例及附图对本发明的方案进行进一步说明。

实施例1：

如图1-5所示，本发明的充电终端系统中的移动充电模块3为移动式智能小车。

其中，充电终端系统中包括电力线缆绕线机构5；

在充电主控制模块2中设置电力线缆绕线机构5a，或/和，在移动充电模块3中设置电力线缆绕线机构5b；用于电力线缆4的伸长或收纳；通过电力线缆4的伸长或收纳，使得移动充电模块3能够移动到停车位群组1中任意一个停车位置、并通过电力线缆4与充电主控制模块2一直保持连接状态；具体的：

当充电主控制模块2与移动充电模块3之间距离增加时，电力线缆绕线机构5正向运行，使收纳在电力线缆绕线机构5中的电力线缆4逐渐伸长；

当充电主控制模块2与移动充电模块3之间距离减少时，电力线缆绕线机构5反向运行，使电力线缆4收缩、并收纳回到电力线缆绕线机构5之中。

移动充电模块3在运动过程中与电力线缆绕线机构5协同运行，使得电力线缆4伸展的长度与充电主控制模块2与移动充电模块3之间的有效距离基本保持一致。既不能释放出多余的线缆、以减少不确定性；也不能释放较少的线缆、导致线缆被拉扯的情况发生。

需要说明的是，移动充电模块3与电动汽车的车载充电接口相连接的具体方式包括：

1、移动充电模块3中包含充电插头3a，将充电插头3a与电动汽车车载充电插座相连接；

2、充电动汽车中包含车载充电插头，将充电插头与移动充电模块3上的充电插座相连接；

3、采用无线模式，将移动充电模块3的无线充电输出组件移动到电动汽车的无线充电接收组件的位置处，完成对接和充电。

智能停车充电管理系统的具体运行过程如下：

首先，将充电主控制模块2设置在停车位群组1的中部位置；

S1：当电动汽车进入或准备进入停车场停车、并且有充电需求时，由电动汽车（如电动汽车控制系统、驾驶员手机或其他车载智能终端等）通过网络发出充电请求信息；

此时，如图1所示，移动充电模块3位于初始位置；

S2：停车场管理系统接收到充电请求信息后，对各个充电终端系统的状态进行检索、分析，并预定一个可用的空闲停车位置；

S3：停车场管理系统将预定的空闲停车位置信息发送到电动汽车；

此时，如图1的箭头方向所示，电动汽车向该停车位置运动，同时移动充电模块3也向预定的空闲停车位置移动；

S4：电动汽车根据空闲停车位置信息的指引，行驶到指定停车位置停车；同时，该停车位置对应的充电终端系统运行，将其中一个空闲的移动充电模块移动到该停车位置；

此时，如图3所示，电动汽车停车到位，同时移动充电模块3也到达预定位置；

S5：当电动汽车停车后，移动充电模块也已经处于电动汽车附近的位置；此时，将移动充电模块中的充电接口组件与电动汽车连接、并进行充电操作；

此时，如图4所示，将移动充电模块3中充电插头3a与电动汽车的充电接口对接，进行充电操作。

进一步的，移动充电模块3中包含摄像监控组件、用于识别车辆的身份信息和监控车辆的运动过程；当车辆停泊在指定停车位置时，通过摄像监控组件监测电动汽车的停车过程，并对移动充电模块3进行小范围移动、然后停驻在便于充电接口组件与电动汽车对接充电的位置。

由于各个电动汽车的车载充电接口位置不同、停车方位各有差别，因此移动充电模块进行位置微调是非常必要的。如图4所示，当电动汽车充电接口偏左侧时，运动模块的停驻位置也处于车位偏左侧的位置，便于实现充电连接。

进一步的，移动充电模块3中包含信息提示组件，当移动充电模块运动到指定停车位置时，启动信息提示组件、通过屏幕显示，或/和，声音提示对车辆进行引导提示。如图2所示，用一个显示屏幕提示预约车辆的车牌信息（如图中的A123456）；或者用扬声器播报预约车辆的车牌信息等等。

并且，停车场管理系统可以通过移动充电模块3实现对空闲停车位置的锁定，如图2所示，将移动充电模块3运动到空闲停车位置的内部并停驻、使得该停车位置处于被临时占用的状态。

另外，如图5所示，将移动充电模块3中的有线充电组件替换为无线充电输出组件，在车身下方接近底盘的位置设置车载无线充电接收组件；移动充电模块3可以直接移动到车辆下方位置或将无线充电组件从主体延伸出来，放置在车辆下方、与车载无线充电接收组件对接，进行无线充电。

需要说明的是，附图中的停车位群组1是一种简化的表述形式，实际上各个停车位置上都有可能停放着车辆；另外，停车位的排列可以是非规则的排列组合。

采用“移动式智能小车”方案，优点是：结构简单、路径灵活、适合不规则的地形和路径、成本低；缺点是：防护性能较差；该方案比较适合在封闭式的停车场所实施。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图6-8所示，本实施例的充电终端系统采用架空轨道结构。

具体的，沿着停车位群组的边缘设置架空轨道；包括：顶棚7a、支撑结构7b、轨道7c、运动机构7d；由顶棚7a和支撑结构7b构成外部框架，其中设置若干条轨道7c，各条轨道7c上设有运动机构7d，运动机构7d可以沿轨道7c做往复运动。运动机构7d与移动充电模块3固定连接。

需要指出的是，图中展示的轨道7c为直线轨道，但根据实际情况也可以采用非直线轨道。

如图6所示，充电主控制模块2处于停车位群组1的中间位置，系统中设置了左右各两条轨道7c，对应的设置四个移动充电模块3、分别有两个可以在左侧区域或右侧区域内移动，此时移动充电模块3均处于初始位置、各组电力线缆都收纳在电力线缆绕线机构5a；

如图7所示，当发生充电需求时，运动机构7d带动移动充电模块3向指定的停车位置移动、同时电力线缆绕线机构5a将电力线缆4放长；为便于移动，移动过程中移动充电模块3处于收缩状态；当移动充电模块3到达指定工作位置后，将移动充电模块3转变为伸展状态，以便于用户取用充电接口组件3a；

然后，如图8所示，将充电接口组件3a与电动汽车连接，进行充电操作。

架空轨道结构的优点是：

1、通过设置顶棚、支撑结构等外部框架，对其中的线缆、轨道、运动机构、充电接口进行保护，使用方便；

2、在轨道的附近设置固定和保护线缆的结构，使得线缆在收放过程中始终保持平顺；

3、便于设置若干条轨道、应用扩展性好；

缺点是：结构相对比较复杂、成本较高；

该方案适合于环境条件比较复杂的地面停车场所、或者是停车位布局不规则的场景。

本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (1)

1.智能停车充电管理系统，包括停车场和停车场管理系统，其特征在于：将停车场划分为若干个停车位群组(1)，所述的停车位群组(1)由若干个邻近的停车位置构成，其中各个停车位置都能够用于停放电动汽车；在各个停车位群组(1)中设置充电终端系统；停车场管理系统对各个充电终端系统进行统一调度管理；

充电终端系统包括：充电主控制模块(2)、移动充电模块(3)、监控模块(6)；

充电主控制模块(2)：用于管理用户充电请求和管理充电过程，安装在对应的停车位群组(1)的附近；

监控模块(6)：与充电主控制模块(2)相连接，用于监测对应的停车位群组(1)的运行情况、查找空闲停车位置；

移动充电模块(3)：其中包括充电接口组件(3a)，移动充电模块(3)可以移动到停车位群组(1)中各个停车位置的附近；充电主控制模块(2)与移动充电模块(3)之间通过可伸缩的电力线缆(4)保持连接；

所述的智能停车充电管理系统采用预约停车充电的运行模式，电动汽车在停车前即发出充电请求信息，停车场管理系统通过各个充电终端系统中的监控模块(6)查找空闲停车位置，并将空闲停车位置信息发送给电动汽车；在电动汽车停车的时间段中，将移动充电模块(3)移动到指定的停车位置附近，并对车辆的停车过程进行引导提示；

将移动充电模块(3)运动到空闲停车位置的内部并停驻、能够使得该停车位置处于被临时占用的状态；移动充电模块(3)中包含信息提示组件，当移动充电模块(3)运动到指定停车位置之中时，启动信息提示组件、通过屏幕显示，或/和，声音提示对车辆的停车过程进行引导提示；当预约车辆被引导到达该停车位置后，移动充电模块(3)再移动到停车位置的外围，使得预约车辆可以停泊在该停车位置中；

当电动汽车停车之后，则通过充电接口组件(3a)与电动汽车连接并进行充电操作。

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