CN117445734A - 一种电动汽车有序充电管理平台及其运维方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车有序充电管理平台及其运维方法。本发明为了克服现有技术中车辆乱停放、长时间占用充电车位和充电站不能及时维护的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种电动汽车有序充电管理平台及其运维方法。本发明通过无人车完成连接电源操作、AGV牵引车牵引活动式停车板移动车辆和利用控制终端接收充电站内的故障信息。本发明实现了为车辆自动充电的功能，解放人力，自动化程度高，使得充电站管理更加方便，及时解放资源，充电站的容纳率得到提升，同时充电站内部管理更加有序，使得充电站维护效率得到提高，为用户提供更好的服务。

Description

一种电动汽车有序充电管理平台及其运维方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车有序充电管理平台及其运维方法。

背景技术

随着新能源汽车发展，新能源汽车越来越多，新能源汽车充电站也变得越来越难以管理，用户将车辆乱停放的问题越来越明显，有些用户在车辆充满电后不离开，长时间占用充电车位资源，影响后续用户正常充电，同时充电站容易发生故障，有些故障不能够及时发现，或者维护人员得不到消息提示，导致充电站不能够及时维护，影响用户的充电体验。

因此亟需研发一种电动汽车有序充电管理平台及其运维方法，来克服现有技术中的缺点。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明为了克服现有技术中车辆乱停放、长时间占用充电车位和充电站不能及时维护的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种电动汽车有序充电管理平台及其运维方法。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种电动汽车有序充电管理平台，包括有控制系统、AGV牵引车、无人车和活动式停车板，其中控制系统包括有以下模块：

监控模块，对车辆的进出信息进行监控，采集充电站内部图像，为AGV牵引车的路线规划提供图像支持；

数据处理模块，通过监控模块采集到的图像，为AGV牵引车规划路线，同时判断充电站内部设备的状态；

控制终端，用于工作人员接收充电站内的异常信息；

无人车管理模块，用于控制无人车和接收无人车发送的信息；

AGV控制模块，控制AGV小车牵引活动式停车板的移动；

用户交互模块，将充电产生的账单发送至用户，接收用户对充电站内部设备损坏的反馈，为用户提供交互。

进一步地，当车辆驶入充电站时，将车辆停放在活动式停车板即可，通过监控模块判断车辆所在位置和活动停车板的位置，对于原始图像中的每个像素点(i,j)进行计算，计算原始图像与结构元素进行膨胀操作后的像素值，将膨胀操作后的像素值与原始图像中的像素值相减，得到提取后的车辆外边界图像，电动汽车有序充电管理平台的定位模块以此获取车辆和障碍物的外轮廓位置并上传至充电桩控制器，通过膨胀操作计算像素点的具体公式为：

其中A表示原始图像，B表示结构元素，⊕表示膨胀操作符，B(i,j)表示提取后的边界图像像素值，(A⊕B)(i,j)表示对原始图像进行膨胀操作后的像素值，A(i,j)表示原始图像的像素值，判断用户是否将车辆停放的边界超出活动停车板的边界，当用户将车辆停放至活动式停车板上时，AGV牵引车牵引活动式停车板至距离入口最近的充电桩附近，由无人车将充电桩的充电枪和汽车充电口连接，进行充电,当车辆电量充满后，由无人车将充电桩的充电枪和汽车充电口分离，AGV牵引车牵引活动式停车板至充电桩待驶离区域，等待用户将车辆驶离充电站。

进一步地，所述数据处理模块为AGV牵引车规划从起始位置到充电桩附近的安全路线，首先从监控模块获取充电站内部图像，将图像二值化，设定阈值划分图像中物体的边缘，分析图像中的边缘信息，获取障碍物的轮廓信息,设定AGV牵引车当前位置为A，充电桩附近为B点，连接AB获得直线L，将直线L上的某一个障碍物外轮廓在直线L两侧距离直线L最远的C点和D点比较，若点C离直线L的距离近，则将直线L穿越障碍物轮廓的部分修改为过障碍物C点一侧的外轮廓，多个障碍物则多次修改，以此为AGV牵引车规划出避开障碍物的最近路线。

进一步地，所述无人车带有摄像头，所述摄像头设置有图像采集模块，图像采集模块控制摄像头拍摄图像，所述图像采集模块采集到图像后发送给数据处理模块，数据处理模块将图像转化为灰度图像，设置矩形框大小，利用矩形遍历图像，提取矩形范围内的图像，以像素为单位遍历矩形范围内的图像，判断矩形范围内图像像素明暗变化波段，与现有充电口灰度图像像素的明暗变化进行均方误差计算，具体公式为：

MSE＝(1/n)*∑(xi-yi)^2

其中xi代表系统保存图像的第i个像素灰度值,yi代表无人车获取到的汽车充电口第i个像素灰度值,n代矩形框内的像素总量，当差异值小于用户预设的数值时，设为无人车找到汽车充电口的位置，数据处理模块操控无人车将充电桩充电器插入汽车充电口完成连接电源操作。

进一步地，所述用户交互模块能够在用户和车辆有序充电管理平台提供交互，当充电站内部充电位置已满时，告知用户充电站内部车位已满，通过充电桩接收车辆电池管理系统发送的电池充电状态和电池充电需求这两个报文，结合充电桩充电效率，计算出最快充满电量的车辆充电位置的释放时间，同时获取充电站内部最快释放的充电位置的时间，通过用户交互模块告知用户。

进一步地，所述用户交互模块能够在用户和电动汽车有序充电管理平台提供交互，当车辆充满电量后向用户发送提示信息，告知车辆电量已满，尽快驶离车辆。

本发明还提供了这样一种电动汽车有序充电管理平台运维方法，执行步骤为：

S1、数据处理模块获取其他模块反馈来的信息，对充电站内部状态进行检测，其他模块包括有用户交互模块、监控模块和无人车管理模块；

S2、数据处理模块通过对比监控模块获取的图像和其他模块反馈的图像数据进行判断，对其他模块反馈的图像数据进行二次确认；

S3、数据处理模块将确认后的故障信息发送至控制终端，交由控制终端进行接收；

S4、控制终端接收数据处理模块比对后的结果，将获取到的故障信息发送给用户，通知工作人员前去维护。

进一步地，数据处理模块接收其他模块反馈来的信息有以下来源：

A1、用户交互模块接收用户的反馈信息；

A2、监控模块采集充电站内部装置损坏的图像；

A3、监控模块监测到车辆充满电后长时间未离开；

A4、无人车自行充电时充电桩损坏。

进一步地，用户在用户交互模块反馈的内容为图像数据，用户反馈后上传至数据处理模块，监控模块根据用户反馈的图像信息再次采集充电站内部的图像信息，数据处理模块比对用户反馈图像和监控模块采集到的图像，寻找用户反馈图像所在位置，定位到用户反馈位置，查询该位置历史图像，将两张图像进行灰度化处理，设定阈值划分出物体的边缘部分，判断两张图像的边缘数量和位置，判断是否具有损坏，同时获取故障发生位置，并汇报至控制终端。

进一步地，控制终端接收数据处理模块将检测到的故障信息，通知工作人员发生故障的充电站，同时发送了该故障的位置和维修时间，限定工作人员在规定时间内前去维护。

(3)有益效果

本发明通过将车辆停放在活动式停车板，AGV牵引车牵引活动式停车板至充电桩附近，当车辆电量充满后，AGV牵引车牵引活动式停车板至充电站待驶离区域，等待用户将车辆驶离充电站，使得充电站管理更加方便，及时解放资源，充电站的容纳率得到提升，同时充电站内部管理更加有序。

本发明通过控制终端接收数据处理模块将检测到的故障信息，通知工作人员发生故障的充电站，同时发送了该故障的位置和维修时间，限定工作人员在规定时间内前去维护，使得充电站维护效率得到提高，为用户提供更好的服务。

附图说明

图1为本发明的各个模块示意图。

图2为本发明的运行流程示意图。

图3为本发明的运维流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本发明提供了这样一种电动汽车有序充电管理平台，如图1所示，包括有控制系统、AGV牵引车、无人车和活动式停车板，其中控制系统包括有以下模块：

监控模块，对车辆的进出信息进行监控，采集充电站内部图像，为AGV牵引车的路线规划提供图像支持；

数据处理模块，通过监控模块采集到的图像，为AGV牵引车规划路线，同时判断充电站内部设备的状态；

控制终端，用于工作人员接收充电站内的异常信息；

无人车管理模块，用于控制无人车和接收无人车发送的信息；

AGV控制模块，控制AGV小车牵引活动式停车板的移动；

用户交互模块，将充电产生的账单发送至用户，接收用户对充电站内部设备损坏的反馈，为用户提供交互。

如图2所示流程，当车辆驶入充电站时，用户将车辆停放在活动式停车板即可，通过监控模块判断车辆所在位置和活动停车板的位置，对于原始图像中的每个像素点(i,j)，计算原始图像与结构元素进行膨胀操作后的像素值，将膨胀操作后的像素值与原始图像中的像素值相减，得到提取后的车辆外边界图像，电动汽车有序充电管理平台的定位模块以此获取车辆和障碍物的外轮廓位置并上传至充电桩控制器，其所述公式为：

B(i-j)＝(A⊕B)(i,j)-A(i,j)

其中A表示原始图像，B表示结构元素，⊕表示膨胀操作符，B(i,j)表示提取后的边界图像像素值，(A⊕B)(i,j)表示对原始图像进行膨胀操作后的像素值，判断用户是否将车辆的边界是否超出活动停车板的边界，当用户将车辆停放至活动式停车板上时，AGV牵引车牵引活动式停车板至距离入口最近的充电桩附近，由无人车将充电桩的充电枪和汽车充电口连接，将车辆停放在活动式停车板即可，AGV牵引车牵引活动式停车板至充电桩附近，由无人车将充电桩的充电枪和车辆充电口连接，进行充电，提高了充电站的自动化水平，减少人工操作，使得充电站车辆停放更加有序。

当充电站内部充电位置已满时，告知用户充电站内部车位已满，通过充电桩接收车辆电池管理系统发送的电池充电状态和电池充电需求这两个报文，结合充电桩充电效率，计算出最快充满电量的车辆充电位置的释放时间，同时获取充电站内部最快释放的充电位置的时间，通过用户交互模块告知用户，避免用户长时间等待。

监控模块主要对车辆的进出信息进行监控，采集充电站内部图像，并上传至数据处理模块，为AGV牵引车路线规划提供支持，电动汽车有序充电管理平台的数据处理模块为AGV牵引车规划从起始位置到充电桩附近的安全路线，数据处理模块首先将图像二值化，设定阈值划分图像中物体的边缘，分析图像中的边缘信息，获取障碍物的轮廓信息,设定AGV牵引车当前位置为A，充电桩附近为B点，连接AB获得直线L，将直线L上的某一个障碍物外轮廓在直线L两侧距离直线L最远的C点和D点比较，若点C离直线L的距离近，则将直线L穿越障碍物轮廓的部分修改为过障碍物C点一侧的外轮廓，多个障碍物则多次修改，以此为AGV牵引车规划出避开障碍物的最近路线，这种路线规划算法计算简单，复杂度低，可以为用户及时规划路线，同时充电站内部人员较少，无需使用动态算法，提高充电站的充电效率。

当AGV牵引车牵引活动式停车板至充电桩附近时，由无人车完成充电站与汽车的充电连接，所述无人车带有摄像头，所述摄像头设置有图像采集模块，图像采集模块控制摄像头拍摄图像，所述图像采集模块采集到图像后发送给电动汽车有序充电管理平台的数据处理模块，数据处理模块将图像转化为灰度图像，设置矩形框大小，利用矩形遍历图像，提取矩形范围内的图像，以像素为单位遍历矩形范围内的图像，判断矩形范围内图像像素明暗变化波段，与现有充电口灰度图像像素的明暗变化进行差异计算，具体公式为：

MSE＝(1/n)*∑(xi-yi)^2

其中xi代表系统保存图像的第i个像素灰度值值,yi代表无人车获取到的汽车充电口第i个像素灰度值,n代矩形框内的像素总量，当差异值小于用户预设的数值时，设为无人车找到汽车充电口的位置，数据处理模块操控无人车将充电桩充电器插入汽车充电口完成连接电源操作；同时无人车可对自己完成充电操作。提高了充电站的自动化水平，减少人工操作，使得充电站车辆停放更加有序。

当车辆电量充满后，由无人车将充电桩的充电枪和汽车充电口分离，AGV牵引车牵引活动式停车板至充电桩待驶离区域，等待用户将车辆驶离充电站，及时释放充电站资源，提高充电站的资源利用率，扩大充电站的容纳量，有利于提高充电站的营业水平。

当车辆电量充满之后，所述电动汽车有序充电管理平台的用户交互模块能够在用户和电动汽车有序充电管理平台提供交互，用户交互模块向用户发送提示信息，告知车辆电量已满，尽快驶离车辆，提高充电站的释放效率，避免出现用户不知道汽车充电情况，减少长时间用户未将车辆驶离的情况出现，提高充电站的车辆容纳数。

实施例2

本发明提供了这样一种电动汽车有序充电管理平台运维方法，如图3所示，所述电动汽车有序充电管理平台的运维方法执行步骤为：

S1、数据处理模块获取其他模块反馈来的信息，对充电站内部状态进行检测，其他模块包括有用户交互模块、监控模块和无人车管理模块；

S2、数据处理模块通过对比监控模块获取的图像和其他模块反馈的图像数据进行判断，对其他模块反馈的图像数据进行二次确认；

S3、数据处理模块将确认后的故障信息发送至控制终端，交由控制终端进行接收；

S4、控制终端接收数据处理模块比对后的结果，将获取到的故障信息通过控制终端发送给用户，通知工作人员前去维护。

电动汽车有序充电管理平台的数据处理模块根据其他模块反馈来的信息进行检测，包括以下信息来源：

A1用户交互模块接收用户的反馈信息，；

A2监控模块采集充电站内部装置损坏的图像，将获取到的图像内容与原有保存的内容进行对比，监测差异值获取损坏位置；

A3监控模块监测到车辆充满电后长时间未离开，根据车辆位置和变化判断是否为AGV牵引车或活动式停车板损坏；

A4无人车自行充电时充电桩损坏，无人机充电时判断当前充电桩是否能够正常充电。

值得注意的是，用户在用户交互模块反馈的内容为图像数据，当用户在用户交互模块反馈信息时，用户反馈后上传至数据处理模块，监控模块根据用户反馈的图像信息再次采集充电站内部的图像信息，数据处理模块比对用户反馈图像和监控模块采集到的图像，寻找用户反馈图像位置，定位到用户反馈位置，查询该位置历史图像，将两张图像进行灰度化处理，设定阈值划分出物体的边缘部分，判断两张图像的边缘数量和位置，判断是否具有损坏，同时获取故障发生位置，并汇报至控制终端。

当数据处理模块检测到故障信息后，将该充电车位设置为故障，同时将故障信息发送至控制终端，避免再次为用户分配到该充电桩位置，导致用户不能够正常充电，为用户的充电安全提供保障。

控制终端接收数据处理模块将检测到的故障信息，通知工作人员发生故障的充电站，规定时间内前去维护，为充电站工作人员设置了维护时间，避免出现拖拉的情况，提高了充电站的维护效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动汽车有序充电管理平台，其特征在于，包括有控制系统、AGV牵引车、无人车和活动式停车板，其中控制系统包括有以下模块：

监控模块，对车辆的进出信息进行监控，采集充电站内部图像，为AGV牵引车的路线规划提供图像支持；

数据处理模块，通过监控模块采集到的图像，为AGV牵引车规划路线，同时判断充电站内部设备的状态；

控制终端，用于工作人员接收充电站内的异常信息；

无人车管理模块，用于控制无人车和接收无人车发送的信息；

AGV控制模块，控制AGV小车牵引活动式停车板的移动；

用户交互模块，将充电产生的账单发送至用户，接收用户对充电站内部设备损坏的反馈，为用户提供交互。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车有序充电管理平台，其特征在于，当车辆驶入充电站时，将车辆停放在活动式停车板即可，通过监控模块判断车辆所在位置和活动停车板的位置，对于原始图像中的每个像素点(i,j)进行计算，计算原始图像与结构元素进行膨胀操作后的像素值，将膨胀操作后的像素值与原始图像中的像素值相减，得到提取后的车辆外边界图像，电动汽车有序充电管理平台的定位模块以此获取车辆和障碍物的外轮廓位置并上传至充电桩控制器，通过膨胀操作计算像素点的具体公式为：

B(i,j)＝(A⊕B)(i,j)-A(i,j)

其中A表示原始图像，B表示结构元素，⊕表示膨胀操作符，B(i,j)表示提取后的边界图像像素值，(A⊕B)(i,j)表示对原始图像进行膨胀操作后的像素值，A(i,j)表示原始图像的像素值，判断用户是否将车辆停放的边界超出活动停车板的边界，当用户将车辆停放至活动式停车板上时，AGV牵引车牵引活动式停车板至距离入口最近的充电桩附近，由无人车将充电桩的充电枪和汽车充电口连接，进行充电,当车辆电量充满后，由无人车将充电桩的充电枪和汽车充电口分离，AGV牵引车牵引活动式停车板至充电桩待驶离区域，等待用户将车辆驶离充电站。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车有序充电管理平台，其特征在于，所述数据处理模块为AGV牵引车规划从起始位置到充电桩附近的安全路线，首先从监控模块获取充电站内部图像，将图像二值化，设定阈值划分图像中物体的边缘，分析图像中的边缘信息，获取障碍物的轮廓信息,设定AGV牵引车当前位置为A，充电桩附近为B点，连接AB获得直线L，将直线L上的某一个障碍物外轮廓在直线L两侧距离直线L最远的C点和D点比较，若点C离直线L的距离近，则将直线L穿越障碍物轮廓的部分修改为过障碍物C点一侧的外轮廓，多个障碍物则多次修改，以此为AGV牵引车规划出避开障碍物的最近路线。

4.根据权利要求2所述的一种电动汽车有序充电管理平台，其特征在于，所述无人车带有摄像头，所述摄像头设置有图像采集模块，图像采集模块控制摄像头拍摄图像，所述图像采集模块采集到图像后发送给数据处理模块，数据处理模块将图像转化为灰度图像，设置矩形框大小，利用矩形遍历图像，提取矩形范围内的图像，以像素为单位遍历矩形范围内的图像，判断矩形范围内图像像素明暗变化波段，与现有充电口灰度图像像素的明暗变化进行均方误差计算，具体公式为：

MSE＝(1/n)*∑(xi-yi)^2

其中xi代表系统保存图像的第i个像素灰度值,yi代表无人车获取到的汽车充电口第i个像素灰度值,n代矩形框内的像素总量，当差异值小于用户预设的数值时，设为无人车找到汽车充电口的位置，数据处理模块操控无人车将充电桩充电器插入汽车充电口完成连接电源操作。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车有序充电管理平台，其特征在于，所述用户交互模块能够在用户和车辆有序充电管理平台提供交互，当充电站内部充电位置已满时，告知用户充电站内部车位已满，通过充电桩接收车辆电池管理系统发送的电池充电状态和电池充电需求这两个报文，结合充电桩充电效率，计算出最快充满电量的车辆充电位置的释放时间，同时获取充电站内部最快释放的充电位置的时间，通过用户交互模块告知用户。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车有序充电管理平台，其特征在于，所述用户交互模块能够在用户和电动汽车有序充电管理平台提供交互，当车辆充满电量后向用户发送提示信息，告知车辆电量已满，尽快驶离车辆。

7.一种电动汽车有序充电管理平台运维方法，其特征在于，所述电动汽车有序充电管理平台运维方法执行步骤为：

S1、数据处理模块获取其他模块反馈来的信息，对充电站内部状态进行检测，其他模块包括有用户交互模块、监控模块和无人车管理模块；

S2、数据处理模块通过对比监控模块获取的图像和其他模块反馈的图像数据进行判断，对其他模块反馈的图像数据进行二次确认；

S3、数据处理模块将确认后的故障信息发送至控制终端，交由控制终端进行接收；

S4、控制终端接收数据处理模块比对后的结果，将获取到的故障信息发送给用户，通知工作人员前去维护。

8.根据权利要求7所述的一种电动汽车有序充电管理平台运维方法，其特征在于，数据处理模块接收其他模块反馈来的信息有以下来源：

A1、用户交互模块接收用户的反馈信息；

A2、监控模块采集充电站内部装置损坏的图像；

A3、监控模块监测到车辆充满电后长时间未离开；

A4、无人车自行充电时充电桩损坏。

9.根据权利要求8所述的一种电动汽车有序充电管理平台运维方法，其特征在于，用户在用户交互模块反馈的内容为图像数据，用户反馈后上传至数据处理模块，监控模块根据用户反馈的图像信息再次采集充电站内部的图像信息，数据处理模块比对用户反馈图像和监控模块采集到的图像，寻找用户反馈图像所在位置，定位到用户反馈位置，查询该位置历史图像，将两张图像进行灰度化处理，设定阈值划分出物体的边缘部分，判断两张图像的边缘数量和位置，判断是否具有损坏，同时获取故障发生位置，并汇报至控制终端。

10.根据权利要求7所述的一种电动汽车有序充电管理平台运维方法，其特征在于，控制终端接收数据处理模块将检测到的故障信息，通知工作人员发生故障的充电站，同时发送了该故障的位置和维修时间，限定工作人员在规定时间内前去维护。