一种电动汽车自动充电车位系统
技术领域
本发明涉及电动汽车配套设施领域，尤其是涉及一种电动汽车自动充电车位系统。
背景技术
现有的电动汽车充电位与传统的燃油电动汽车停车位相似，仅仅是加装了一个电动汽车充电装置，用于满足电动汽车充电需求。而在实际使用过程中，车主将会遇上寻找空余车位困难，车位被非预约车辆非法占用，付费需下车扫描二维码，下雨天手动充电存在安全问题等问题。此外，在炎热天气下，电动汽车在充电过程中还可能出现自燃现象，现有停车位均没有检测自燃的相关装置，只有依靠人力去巡逻发现，容易造成车辆甚至整个充电场的安全事故。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动汽车自动充电车位系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电动汽车自动充电车位系统，包括：
电动汽车车位管理系统，用以实现对车位的管理，包括感应电动汽车发送的请求信号，引导电动汽车车主前往空闲车位，防止非预约车辆非法占用车位，充电时间、费用的计量和用户付费。
电动汽车自动充电控制系统，用以通过电动汽车车位管理系统感应的电动汽车请求信息，利用自动充电机械臂式充电装置对电动汽车进行自动充电。
安全保障系统，用以为电动汽车在充电过程中提供安全保障，包括在电池充满后自动断开自动充电机械臂式充电装置，以及在车辆发生自燃情况时自动报警并自动断开自动充电机械臂式充电装置，并开启灭火设备。
智能移动终端，用以发送电动汽车请求信息至电动汽车车位管理系统，包括电动汽车停车位的预约、封锁，及在车辆抵达停车位后进行停车位解锁，并发出控制指令控制电动汽车自动充电控制系统对电动汽车进行充电。
优选地，所述的电动汽车车位管理系统包括电动汽车停车位和设于电动汽车停车位一端的停车位控制终端箱，所述的停车位控制终端箱上设有电子显示屏，所述的停车位控制终端箱的内部包括中央处理器模块及分别与中央处理器模块连接的GPS定位模块和无线通信模块，电子显示屏、电动汽车自动充电控制系统分别与中央处理器模块连接。
优选地，所述的电动汽车自动充电控制系统包括用以感应电动汽车停车位上驶入的电动汽车的超声波测距传感器，安装在停车位控制终端箱上的自动充电机械臂式充电装置，用以控制自动充电机械臂式充电装置的微处理器以及存储各车型充电口位置信息的后台数据库，超声波测距传感器与微处理器连接，微处理器与自动充电机械臂式充电装置连接，微处理器与中央处理模块、后台数据库分别连接。
优选地，所述的自动充电机械臂式充电装置包括依次连接的底部固定旋转关节、第一关节舵机、第一支架、第二关节舵机、第二支架、第三关节舵机、第三支架、第四关节舵机和用以插入电动汽车充电口进行充电的机械臂尾部充电头，所述的底部固定旋转关节固定在停车位控制终端箱上，各个舵机分别与微处理器连接，所述的机械臂尾部充电头上设有红外测距传感器。
优选地，所述的安全保障系统包括安装在电动汽车停车位上的停车位顶棚，安置在停车位顶棚上的消防花洒和火警检测器。
优选地，所述的智能移动终端包括指令控制单元和无线通信单元，所述的指令控制单元通过无线通信单元与中央处理器实现信息交互，用于发送车辆型号信息至中央处理器，并进行电动汽车停车位的预约，以及在电动汽车抵达停车位后进行停车位解锁，并发出控制指令控制电动汽车自动充电控制系统对汽车进行充电，所述的指令控制单元设有充电按钮模块和停车位解锁按钮模块。
优选地，所述的智能移动终端采用智能手机。
一种电动汽车自动充电车位系统的工作原理为：
S1、电动汽车车主通过智能移动终端预约空闲车位的使用权并利用GPS定位模块获得到达指定空闲充电车位的引导路线。
S2、在到达指定车位后通过智能移动终端解除停车位封锁状态，自动充电机械臂式充电装置从水平于车位的伸直封锁状态变为垂直于车位的伸直解锁状态。
S3、电动汽车自动充电控制系统根据各测距传感器的数据对每个关节舵机分别控制，从而使相应的关节进行移动，达到自动充电的效果，具体包括下列步骤：
31)车主进入电动汽车充电场后，根据智能移动终端自动选择适合车主充电孔的车位并引导车主到达相应空闲的车位，根据智能移动终端地图引导进入指定空余充电位，车主将车辆开到指定充电位后，通过智能移动终端解除充电机械臂的封锁状态，并在智能移动终端上进行车辆型号的选择，并点击充电按钮；
32)电动汽车自动充电控制系统的微处理器接收到中央处理器发送的车辆型号信息及充电命令后，自动在后台数据库中调取相应车辆型号的充电口位置信息，控制自动充电机械臂式充电装置，将机械臂的末端移动到相应的充电口的高度；
33)各超声波测距传感器对驶入停车位的电动汽车进行测距，获取车辆在停车位内的位置信息，结合后台数据库中不同车辆的参数信息，保持机械臂尾部充电头的末端停留在充电口的高度，控制其他机械臂舵机以将机械臂移动到充电口大致位置；
获取车辆在停车位内的位置信息具体包括以下步骤：
(1)超声波测距传感器将感应到的距离信息发送至中央处理模块，中央处理模块对车辆位置距离车库边缘的位置进行测定，判断出车辆位置，并将判断的结果发送至微处理器，微处理器由后台数据库中匹配车型的充电口的位置，结合当前测定的车辆在车位中的位置，计算得出充电口在车位坐标系中的位置；
(2)微处理器以停车位控制终端箱的某一位置为原点建立起车位的空间直角坐标系，根据超声波测距传感器返回的测距数据获取车辆在该坐标系中的当前坐标值，作为车辆的实时位置；
(3)根据车辆的实时位置和后台数据库中相应型号车辆的充电口数据，将在车辆空间直角坐标系中得出的充电口固有位置数据转化到车位空间直角坐标系中，从而获取充电口在车位空间直角坐标系中的坐标值。
34)通过红外测距传感器测量机械臂尾部充电头与充电口的距离，通过不断缩小与充电口间距离误差的方式，最终将机械臂尾部充电头插入到充电口中；
35)当中央处理器检测到充电完毕或车主主动撤销充电命令，自动充电机械臂式充电装置将按照记忆路径反向收回机械臂，待车主结清账单并将车辆开走后，机械臂自动进入封锁车位状态。
S4、车主将电动汽车停入停车位后，在智能移动终端上确认开始充电后，中央处理器模块将自动开始计时充电时间和费用。
S5、电子显示屏在机械臂尾部充电头为电动汽车充电时滚动显示充电百分比，充电时间以及充电费用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明通过车位管理系统，车主可以知晓当前车位位置，使用状态，且车主可以实时获得充电时长，充电状态等信息，方便车主自主在手机APP上监控充电情况；
2)利用本发明的电动汽车自动充电控制系统可以实现对车辆的自动充电，避免了在下雨天等恶劣天气下触电的可能性，提高了车主的安全性；
3)本发明的安全保障系统设置在停车位顶棚上，可通过火警检测器自动检测车辆是否由自燃现象并提供报警，此外可利用消防花洒进行自动灭火，提高了车辆及整个汽车充电位的安全性。
附图说明
图1为本发明系统的外部结构示意图；
图2为本发明系统中的自动充电机械臂式充电装置的结构示意图；
图3为自动充电机械臂式充电装置的机械臂尾部充电头的结构示意图；
图4为本发明系统各模块连接框图；
图5为本发明系统的运行流程图；
图中标号所示：
1、电动汽车停车位，2、超声波测距传感器，3、停车位控制终端箱，4、电子显示屏，5、自动充电机械臂式充电装置，6、消防花洒，7、火警检测器，8、停车位顶棚，9、红外测距传感器，51、底部固定旋转关节，52、第一关节舵机，53、第一支架，54、第二关节舵机，55、第二支架，56、第三关节舵机，57、第三支架，58、第四关节舵机，59、机械臂尾部充电头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种电动汽车自动充电车位系统，包括电动汽车车位管理系统、电动汽车自动充电控制系统、安全保障系统和智能移动终端。
如图1所示，电动汽车车位管理系统包括电动汽车停车位1和设于电动汽车停车位1一端的停车位控制终端箱3。停车位控制终端箱3的外部安装有电子显示屏4，停车位控制终端箱3的内部包括中央处理器模块、GPS定位模块和无线通信模块。中央处理器模块与GPS定位模块、无线通信模块分别相连。电子显示屏4和自动充电机械臂式充电装置5分别与中央处理器模块连接。中央处理器模块用于自动开始计时充电时间和费用，GPS定位模块用于向智能移动终端发送停车位控制终端箱3的地理位置，无线通信模块用于为中央处理器模块与智能移动终端实现无线通信。
电动汽车自动充电控制系统包括三个超声波测距传感器2，安装在停车位控制终端箱3上的自动充电机械臂式充电装置5，用以控制自动充电机械臂式充电装置5的微处理器以及存储各车型充电口位置信息的后台数据库。微处理器与中央处理模块、后台数据库连接。三个超声波测距传感器2与微处理器连接，微处理器与自动充电机械臂式充电装置5连接。三个超声波测距传感器2分别安装在电动汽车停车位1的左右两侧及端部的中间位置，用于精确获知车辆在车位内的具体位置，为后续控制自动充电装置提供信息支持。
自动充电机械臂式充电装置5包括依次连接的底部固定旋转关节51、第一关节舵机52、第一支架53、第二关节舵机54、第二支架55、第三关节舵机56、第三支架57、第四关节舵机58和机械臂尾部充电头59。底部固定旋转关节51固定在停车位控制终端箱3上，机械臂尾部充电头59上设有红外测距传感器9。各个舵机分别与微处理器连接，通过微处理器的控制，实现自动充电机械臂式充电装置从水平于车位的伸直封锁状态变为垂直于车位的伸直解锁状态之间的转换。
安全保障系统包括停车位顶棚8、多个消防花洒6和一个火警检测器7。停车位顶棚8安装在电动汽车停车位1上方，多个消防花洒6和一个火警检测器7安装在停车位顶棚8上。
智能移动终端设有指令控制单元和无线通信单元，指令控制单元通过无线通信单元与中央处理器实现信息交互，用于发送车辆型号信息至中央处理器，并进行电动汽车停车位的预约进行封锁，以及可在车辆抵达停车位后进行停车位解锁，并发出控制指令控制电动汽车自动充电控制系统对汽车进行充电。指令控制单元可设置充电按钮模块和停车位解锁按钮模块。
本实施例中智能移动终端采用智能手机，并通过APP实现与中央处理器的信息交互。具体操作内容为：
根据停车位控制终端箱的GPS定位模块和无线通信模块，结合中央处理器模块使：1)车主可以通过手机APP来预约空闲车位的使用权并获得到达指定空闲充电车位的引导路线；2)在到达指定车位后通过手机APP解除停车位封锁状态，例如使自动充电机械臂式充电装置从水平于车位的伸直封锁状态变为垂直于车位的伸直解锁状态；3)自动充电控制系统根据各测距传感器的数据对每个关节舵机分别控制，从而使相应的关节进行移动，达到自动充电的效果；4)车主将车辆停入停车位后，在手机APP上确认开始充电后，中央处理器模块将自动开始计时充电时间和费用；5)停车位控制终端箱上的电子显示屏，在机械臂尾部充电头为电动汽车充电时，会滚动显示充电百分比，充电时间以及充电费用。
自动充电的主要步骤如下：
步骤一：车主进入电动汽车充电场后，根据手机APP自动选择适合车主充电孔的车位并引导车主到达相应空闲的车位，根据手机地图引导进入指定空余充电位。车主将车辆开到指定充电位后，通过手机解除充电机械臂的封锁状态，并在手机上进行车辆型号的选择，并点击充电按钮。
步骤二：电动汽车自动充电控制系统的微处理器接收到中央处理器发送的车辆型号信息及充电命令后，自动在后台数据库中调取相应车辆型号的充电口位置信息，控制自动充电机械臂式充电装置，将机械臂的末端移动到相应的充电口的高度。
步骤三：各超声波测距传感器对开入停车位的电动车进行测距，得到车辆在车位内的位置信息，再结合不同车辆参数信息，保持机械臂的末端停留在充电口的高度，控制其他机械臂舵机以将机械臂移动到充电口大致位置。
步骤四：通过红外测距传感器精确测量与充电口的距离，通过不断缩小与充电口间距离误差的方式，最终将充电头插入到充电口中。
步骤五：当检测到充电完毕或车主主动撤销充电命令，则机械臂将按照记忆路径反向收回机械臂。待车主结清账单并将车辆开走后，机械臂自动进入封锁车位状态。
上述的步骤三通过车位地面四周的超声波测距传感器获取车辆在车位内的位置信息的具体过程为：
超声波测距传感器将感应到的距离信息发送至中央处理模块，中央处理模块对车辆位置距离车库边缘的位置进行测定，判断出车辆位置，并将判断的结果发送至微处理器，微处理器由后台数据库中匹配车型的充电口的位置结合当前测定的车辆在车位中的位置，由此计算得出充电口在车位坐标系中的位置。
以停车位控制终端箱的某一位置为原点建立起车位的空间直角坐标系，根据超声波测距传感器返回的测距数据就可以得出车辆在该坐标系中的当前坐标值，称之为车辆的“实时位置”。
依据车辆的“实时位置”和后台数据库中相应型号车辆的充电口数据，将在车辆空间直角坐标系中得出的充电口固有位置数据转化到车位空间直角坐标系中，从而得到充电口在车位空间直角坐标系中的坐标值。
本发明的安全保障系统可以为车主，电动汽车以及整个充电场在充电过程中提供安全保障。
设置在顶棚上的火警检测器将不断探测正在充电的电动汽车是否有发生自燃现象，若没有，则继续充电；若发生自燃现象，则首先机械臂尾部充电头自动停止充电并自动报警，接着开启消防花洒扑灭产生的明火。以此防止造成车辆更大的损失以及整个充电场的安全性问题。
此外，在检测到电池充电量已满之后，将会自动断开自动充电机械臂尾部充电头与电动汽车充电口的连接，防止电池过冲对电池造成损害。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
