CN112009285B - 基于供电轨的轨道式充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于供能系统领域，具体涉及一种基于供电轨的轨道式充电系统，旨在为了解决电动汽车充电站充电设备配置的灵活性问题，本发明系统包括充电设备、轨道、行走装置、供电轨；行走装置少于充电设备；轨道包括第一轨道、一个或多个设置于停车充电位的第二轨道；第二轨道与第一轨道通过轨道切换装置连通；供电轨与外部供电装置连接，并沿轨道设置；行走装置包括驱动装置和第一行走轮组；充电设备设置有与轨道匹配第二行走轮组；行走装置与充电设备分别设置有相匹配的连接装置；行走装置、充电设备分别设置有受电靴。本发明可以沿轨道进行任意的充电设备调配，增加了充电站系统充电设备调度的灵活性。

Description

基于供电轨的轨道式充电系统

技术领域

本发明属于供能系统领域，具体涉及一种基于供电轨的轨道式充电系统。

背景技术

随着电动汽车在出行车辆的中的保有量越来越多，社会对电动汽车充电站数量、区域布局密度的需求也在日益增长。

目前固定的桩式充电电站系统，在高峰期使用时，灵活性不足，每个车位配置一个充电桩，如果电动车充满电，车主还未回来取车，对应的充电桩将被闲置；而且每个车位都进行充电桩配置，也带来了成本的增加，反过来说，也反应了到了服务能力上，也就是充电桩服务充电位的数量很固定，多少个充电桩服务多少个充电位，服务能力、服务效率被严格束缚。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决电动汽车充电站充电设备配置的灵活性，本发明提出了一种基于供电轨的轨道式充电系统，包括充电设备，还包括轨道、行走装置、供电轨；所述行走装置少于所述充电设备；

所述轨道包括第一轨道、一个或多个设置于停车充电位的第二轨道；所述第二轨道与所述第一轨道通过轨道切换装置连通；

所述供电轨与外部供电装置连接，并沿所述轨道设置；

所述行走装置包括驱动装置和第一行走轮组，所述第一行走轮组与所述轨道匹配，在所述驱动装置的驱动下可以沿所述轨道行走；

所述充电设备设置有第二行走轮组，所述第二行走轮组与所述轨道匹配；

所述行走装置与所述充电设备分别设置有相匹配的连接装置；

所述行走装置、所述充电设备分别设置有与所述供电轨相匹配的受电靴。

在一些优选实施方式中，所述第二轨道的两端分别与所述第一轨道连接，所述第二轨道与其两端之间的第一轨道部分构成环形结构。

在一些优选实施方式中，所述连接装置包括设置于所述行走装置的第一连接件、设置于所述充电设备的第二连接件；

所述第一连接件和所述第二连接件为相互匹配的电控磁吸装置。

在一些优选实施方式中，所述电控磁吸装置设置有弱电流检测电路，所述第一连接件和所述第二连接件磁吸状态下，所述弱电流检测电路导通。

在一些优选实施方式中，还包括中控设备，所述行走装置还包括信号接收电路；

所述中控设备与所述行走装置通过通信链路连接；

所述信号接收电路，用于获取所述中控设备发送的控制指令并传送给所述行走装置。

在一些优选实施方式中，还包括停车检测装置，用于检测所述停车充电位是否有车辆。

在一些优选实施方式中，所述轨道吊装于充电站上部；所述充电设备装设于所述行走装置的下部。

在一些优选实施方式中，所述第二轨道为设置于所述停车充电位上部的环形轨道。

在一些优选实施方式中，所述行走装置设置有机械臂；

所述机械臂配置为将所述充电设备的充电枪与待充电汽车的充电口连接/断开。

在一些优选实施方式中，所述行走装置还包括第一图像采集装置、第二图像采集装置；所述第一图像采集装置设置于所述行走装置本体，用于采集所述待充电车辆的图像，进行充电口的粗定位；所述第二图像采集装置设置于所述机械臂远离所述行走装置的端部，用于进行充电口的精确定位。

本发明的有益效果：

本发明通过轨道与可沿轨道移动的充电设备的组合方式，实现了充电设备的可移动性，可以沿轨道进行任意的充电设备调配，增加了充电站系统充电设备调度的灵活性；

基于充电设备的可移动性，可以配置少于充电车位的充电设备，降低了充电站建设的成本；

采用供电轨进行充电设备的供电，减少了供电线缆的铺设，降低了系统设计的复杂性，减少了系统建设的成本支出；

充电设备与行走装置的可分离设置，行走装置与轨道的可分离设置，降低了对现场维修人员的能力需求，出现较大故障后，只需将正常的充电设备或行走装置替换掉故障的充电设备或行走装置，实现了现场的快速维修，将替换掉的故障的充电设备或行走装置集中运送至维修中心进行集中维修，间接提高了维修效率，减低了维修成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一种实施例的基于供电轨的轨道式充电系统示意图；

图2是本发明一种实施例中行走装置与充电设备的连接示意图；

图3是本发明一种实施例中电动车充电方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合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。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的一种基于供电轨的轨道式充电系统，包括充电设备，还包括轨道、行走装置、供电轨；所述行走装置少于所述充电设备；

所述轨道包括第一轨道、一个或多个设置于停车充电位的第二轨道；所述第二轨道与所述第一轨道通过轨道切换装置连通；

所述供电轨与外部供电装置连接，并沿所述轨道设置；

所述行走装置包括驱动装置和第一行走轮组，所述第一行走轮组与所述轨道匹配，在所述驱动装置的驱动下可以沿所述轨道行走；

所述充电设备设置有第二行走轮组，所述第二行走轮组与所述轨道匹配；

所述行走装置与所述充电设备分别设置有相匹配的连接装置；

所述行走装置、所述充电设备分别设置有与所述供电轨相匹配的受电靴。

为了更清晰地对本发明基于供电轨的轨道式充电系统进行说明，下面结合附图对本方发明系统一种实施例进行展开详述。本发明附图仅为了辅助说明本发明技术方案，图中并未详细给出所有结构特征，例如供电轨、充电枪、机械臂等。

本发明一种实施例的基于供电轨的轨道式充电系统，如图1所示，包括充电设备3、轨道、行走装置4、供电轨；本实施例中，行走装置相当于一个搬运员，将充电设备运送至对应的位置，因此，一般可设置行走装置的数量少于所述充电设备。

轨道包括第一轨道1、一个或多个设置于停车充电位的第二轨道2；第一轨道为充电设备的调度输送通路，第二轨道为对应停车位的充电位置调整通路，用于对电动汽车充电时充电设备的停靠。

在具体实际的局部设计中，第一轨道可以根据停车位的设置进行铺设，需要将有停车位连通。本实施例中轨道可以为工字型轨道，也可以为轨道槽，通过一系列支撑立柱将轨道装设于停车位上部空间，该结构下充电设备装设于所述行走装置的下部，当然轨道还可以为其他结构，也可以安装于地面，优选的采用空中悬吊轨道的方式，这样避免了车轮对轨道的碾压，更有利于设备的保护。

轨道切换装置用于建立行走装置从第一轨道向第二轨道的轨道通路，轨道切换装置根据轨道的类型相匹配，在构建移动充电装置的调配路径后，通过电机驱动相应的轨道切换装置，形成对应的移动通路，以使被调配充电装置再行走装置的运送下到达对应的第二轨道处。针对不同类型轨道，均有成熟的轨道变线/切换技术和装置，此处不再展开详述。

供电轨与外部供电装置连接，并沿所述轨道设置；本实施例的基于供电轨的轨道式充电系统通过供电装置供电，供电装置与外部电力系统连接，为充电站提供电能，主要包括配电变压器、高／低压配电装置、计量装置和谐波治理装置；电力级别一般确定为2级，即采用双路供电。

如图2所示，行走装置4包括驱动装置和第一行走轮组，行走轮组与所述轨道匹配，在驱动装置的驱动下可以沿所述轨道行走；充电设备设置3有第二行走轮组，第二行走轮组与所述轨道匹配；行走装置与充电设备分别设置有相匹配的连接装置；本实施例中，行走装置为主动、充电装置为从动，在行走装置和充电装置通过连接装置连接后，行走装置可以拉动充电装置沿设定的轨道路径进行移动。

本实施例中优选的将第二轨道设置为置于停车位上方的环形轨道。采用停车位上方的设计，避免了车辆来回碾压造成轨道损坏的风险，采用环形结构的设计，可以完美解决电动汽车充电孔位置不统一带来的充电设备位置需求差异的问题，可以使充电设备到达电动车充电位的邻近轨道位置，同时该设计下使得充电设备自带充电枪电缆长度得到尽可能的缩短，降低了充电设备的整体重量，提高了行走装置运送充电设备时的负载，提高了运送的整体的灵活性，减少了移动能源的损耗，从而降低了充电站的能源消耗。

连接装置包括设置于行走装置的第一连接件、设置于充电设备的第二连接件；本实施例优选的将第一连接件和第二连接件设置为相互匹配的电控磁吸装置。第一连接件可以为电磁铁，第二连接件可以为电磁铁或者铁，在连接状态时，通过控制电路将电能转化为磁能，通过电磁铁与第二连接件进行磁吸连接。当然，电控磁吸装置还可以为电磁锁结构。

电控磁吸装置还设置有弱电流检测电路，当第一连接件和第二连接件磁吸状态下，弱电流检测电路导通，这样行走装置就可以自行判断其与被运送充电设备连接关系是否建立成功，以判断进行拖拉运送还是进行二次连接。

本实施例通过供电轨进行供电，供电轨沿轨道设置，行走装置、充电设备分别设置有与所述供电轨相匹配的受电靴，可以在行进过程中以及对电动车充电过程中从供电轨获取电能。

本实施例还设置有中控设备，行走装置、轨道切换装置均设置有信号接收电路，用于获取中控设备发送的控制指令并传送给行走装置、轨道切换装置；中控设备分别与各行走装置通过无线通信链路进行连接，与各轨道切换装置通过无线或有线通信链路进行连接，进行控制信息的传递。

在每个停车位均设置有停车检测装置，用于检测停车充电位是否有车辆；停车检测装置还包括信号发射电路，停车检测装置与中控设备通过通信链路连接，将停车检测装置的检测信号发送至中控设备。目前的停车检测技术已经比较成熟且存在多种检测方法，此处不再展开详述。

本实施例进一步在行走装置或充电设备上设置机械臂，机械臂配置为将所述充电设备的充电枪与待充电汽车的充电口连接/断开。通过机械臂的设置可以实现充电设备供电通路连接的自动化，同时实现了充电枪与电动车充电孔连接的自动化，为充电站各种充电策略的实施提供了可能。机械臂可以采用现有的机械臂结构进行设计，也可以通过目前以产品化的机械臂进行加装。

为了实现电路接口连接的自动化，其中一种方式是通过图像识别的方式对对接的端口位置进行计算，从而驱动机械臂夹持待接电缆端头进行对接。因此，行走装置还包括第一图像采集装置、第二图像采集装置；第一图像采集装置设置于所述行走装置本体，用于采集所述待充电车辆的图像，进行充电口的粗定位；第二图像采集装置设置于所述机械臂远离所述行走装置的端部，用于进行充电口的精确定位。

为了实现充电站对电动车充电的自动性，并提高机械手将充电枪插入电动车充电孔的精度与效率，本实施例还设置了一种充电插接设备，包括与充电孔延伸件、以及第一引导部，对应的充电枪的头部设置为与第一引导部相匹配的第二引导部。本实施例中，第一引导部为广口锥形桶结构，类似于一个开口的喇叭状，第二引导部为与上述广口锥形桶结构相匹配的锥台结构；充电孔延伸件一端设置于广口锥形桶结构的内底部，用于与充电枪电连接，另一端用于与充电车的充电孔电连接，并在两端分别与充电孔、充电枪连接后，使充电通路导通。这样，用户在车辆停泊在充电停车位后，将充电插接设备插入电动车的充电接口后，即可离开车辆，充电站在将充电设备运送到对应的轨道为之后，只需通过设置于行走装置或充电设备的摄像头进行粗定位，不用进行精确定位，只要锥台端部进入广口锥形桶结构内，即可通过其倾斜的内壁，在推进过程中即可将锥台引导至广口锥形桶结构的底部中央，进而实现充电枪通过充电孔延伸件与电动车充电孔充电通路连通。

基于本实施例的基于有轨移动充电设备的充电站系统的电动车充电方法，如图3所示，包括：

获取待充电电动车的停车位编号；

基于所述停车位编号确定目标第二轨道；

选择距离所述目标第二轨道入口轨道行程最近可用充电设备，作为目标充电设备；

选择距离所述目标充电设备轨道行程最近的行走装置作为目标行走装置；

构建目标行走装置与目标充电设备的轨道通路，作为第一路径；

目标行走装置沿第一路径行进至目标充电设备，并连接目标充电设备；

构建目标行走装置与目标第二轨道的轨道通路，作为第二路径；

目标行走装置拉动目标充电设备沿第二路径行进至目标第二轨道。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程及有关说明，可以参考前述系统实施例中的对应描述，在此不再赘述。

在一些优选实施例中，机械臂的远离行走装置的端部设置有爬壁装置，所述爬壁装置可以带动机械臂端部在汽车车体表面行走。在装设有爬壁装置的实施例中，只用在行行走装置上按照上述描述装设图像采集装置（第一图像采集装置）即可，无需在机械臂端部另行装设图像采集装置。爬壁装置背离车体的侧面上设置有三个标志点，中控设备中预存有三个标志点的相对充电枪安装位置的相对位置信息（即以机械臂上充电枪安装位置为原点的坐标系中，三个标志点的位置，改坐标系作为第一坐标系）。机械臂首先在第一图像采集装置的视场内获得电动汽车充电孔时，通过机械臂将爬壁装置贴附至上述视场内的车体上；然后基于第一图像采集装置获取的包含三个标志点、充电孔的图像，获取充电孔相对于充电枪安装位置的相对位置（即充电孔在第一坐标系中的位置信息，作为第一位置信息）；第三，基于第一位置信息通过爬壁机器人将充电枪移动至充电孔位置，进行插接充电。采用该方案的目的是为了最大化的简化机械臂的复杂度，降低成本，同时，减少一套图像采集装置，使系统定位算法得到进一步简化。

本实施例中，由于三个标志点在第一坐标系中的位置已知，基于该三个标志点对新加入点可以进行快速的定位，提高定位效率和定位精度。

本实施例中，爬壁装置可以是主动移动装置，还可以是被动移动装置；为主动移动装置时，爬壁装置与中控设备通信连接，基于中控设备的控制信号、通过爬壁装置内设的驱动装置进行移动；为被动移动装置时，爬壁装置在机械臂的驱动下沿车辆外壁进行移动。

特别地，根据本公开的实施例，上文电动车充电方法描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分909从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质911被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)901执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

术语“第一”、 “第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于供电轨的轨道式充电系统，包括充电设备，其特征在于，还包括轨道、行走装置、供电轨；所述行走装置少于所述充电设备；

所述轨道包括第一轨道、一个或多个设置于停车充电位的第二轨道；所述第二轨道与所述第一轨道通过轨道切换装置连通；

所述供电轨与外部供电装置连接，并沿所述轨道设置；

所述行走装置包括驱动装置和第一行走轮组，所述第一行走轮组与所述轨道匹配，在所述驱动装置的驱动下可以沿所述轨道行走；

所述充电设备设置有第二行走轮组，所述第二行走轮组与所述轨道匹配；

所述行走装置与所述充电设备分别设置有相匹配的连接装置；

所述行走装置、所述充电设备分别设置有与所述供电轨相匹配的受电靴。

2.根据权利要求1所述的基于供电轨的轨道式充电系统，其特征在于，所述第二轨道的两端分别与所述第一轨道连接，所述第二轨道与其两端之间的第一轨道部分构成环形结构。

3.根据权利要求1所述的基于供电轨的轨道式充电系统，其特征在于，所述连接装置包括设置于所述行走装置的第一连接件、设置于所述充电设备的第二连接件；

所述第一连接件和所述第二连接件为相互匹配的电控磁吸装置。

4.根据权利要求3所述的基于供电轨的轨道式充电系统，其特征在于，所述电控磁吸装置设置有弱电流检测电路，所述第一连接件和所述第二连接件磁吸状态下，所述弱电流检测电路导通。

5.根据权利要求1所述的基于供电轨的轨道式充电系统，其特征在于，还包括中控设备，所述行走装置还包括信号接收电路；

所述中控设备与所述行走装置通过通信链路连接；

所述信号接收电路，用于获取所述中控设备发送的控制指令并传送给所述行走装置。

6.根据权利要求5所述的基于供电轨的轨道式充电系统，其特征在于，还包括停车检测装置，用于检测所述停车充电位是否有车辆。

7.根据权利要求1所述的基于供电轨的轨道式充电系统，其特征在于，所述第二轨道为设置于所述停车充电位上部的环形轨道。

8.根据权利要求1所述的基于供电轨的轨道式充电系统，其特征在于，所述行走装置设置有机械臂；

所述机械臂配置为将所述充电设备的充电枪与待充电汽车的充电口连接/断开。

9.根据权利要求8所述的基于供电轨的轨道式充电系统，其特征在于，所述行走装置还包括第一图像采集装置、第二图像采集装置；所述第一图像采集装置设置于所述行走装置本体，用于采集所述待充电汽车的图像，进行充电口的粗定位；所述第二图像采集装置设置于所述机械臂远离所述行走装置的端部，用于进行充电口的精确定位。

Images