一种新能源汽车分布式智能充电系统及方法

1.本发明涉及新能源汽车充电技术领域，尤其涉及一种新能源汽车分布式智能充电系统及方法。


背景技术：

2.新能源汽车相比较传统的油车而言，可以改善能源紧缺与环境污染等问题，其发展已成必然趋势。随着中国新能源汽车市场的崛起，配套充电设施作为新能源汽车发展的重要基础保障，加大其建设投入已成为必然。2020年，电动汽车充电桩被纳入新基建，迎来了关键的发展阶段。充电桩的需求量近年来也呈现出突破式的增长。但目前新能源汽车充电桩面临着三大难题：第一是“建”桩难，基建的基础条件较差，纠纷多；第二是“找”桩难，充电桩分布数量少、区域分布不均匀，也不支持预约导致时间的浪费，当用户需要使用充电桩时，却找不到充电桩，影响用户体验；第三是“用”桩难，用户经常会遇到需用桩的时候，常常出现明明有空闲桩位却被其他不需充电的汽车或者油车占用等情况，导致用户无法充电，充电桩利用率低下，容易造成资源浪费。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种新能源汽车分布式智能充电系统及方法。
4.这种新能源汽车分布式智能充电系统，包括充电码、充电车设备和地面基座系统；所述充电车设备包括可变配件系统、供能系统和自行系统；自行系统包括自行底座和充电机械臂，自行底座前侧设置充电机械臂；供能系统设置于自行系统上部，供能系统包括电池或电网线圈模组；可变配件系统设置在电池上；所述地面基座系统包括电池充电座或电网基座，电池充电座与电池相配合，电网基座与电网线圈模组相配合。
5.作为优选：充电机械臂端部设有快充头，快充头上设有微型摄像头，快充头外侧设有抓手；自行底座内部设有锂电池组、无线模块、数据主板和动力模块；自行底座前端设有前置摄像头，自行底座左右两侧设有可换轮胎，自行底座后端设有磁吸接口。
6.作为优选：电池或电网线圈模组设置于自行底座上，其中电池为宽电池或窄电池；电池端面上设有工作指示灯和充电座拖杆接口；电网线圈模组端面上设有工作指示灯。
7.作为优选：可变配件系统包括太阳能电池板模块和电子广告屏模块；电池上部固定有模块化拓展配件，模块化拓展配件顶面设有磁吸卡口b，模块化拓展配件侧面设有螺栓固定口b。
8.作为优选：模块化拓展配件上部装有太阳能电池板模块，太阳能电池板模块包括太阳能电池板边框、太阳能电池板和磁吸卡扣a，太阳能电池板设于太阳能电池板边框内，太阳能电池板边框底面设有磁吸卡扣a，磁吸卡扣a与磁吸卡口b配合连接。
9.作为优选：电池一侧设有电子广告屏模块，电子广告屏模块包括电子广告屏边框、电子广告屏和螺栓固定口a，电子广告屏设于电子广告屏边框内，电子广告屏边框顶部设有
螺栓固定口a，螺栓固定口a与螺栓固定口b配合连接。
10.作为优选：电池充电座前端设有磁吸充电接口，磁吸充电接口与自行底座后端的磁吸接口接合；电池充电座上设有拉杆滑轨，拉杆滑轨上设有拉杆，拉杆上设有拉杆接口，拉杆接口与电池上的充电座拖杆接口接合；电池充电座上设有工作指示灯。
11.作为优选：电网基座通过电缆线连接电网线圈模组，电网线圈模组内部设有电缆线线圈的伸缩结构；电网基座上设有工作指示灯。
12.这种新能源汽车分布式智能充电系统的充电码、电池与电池充电座相互配合的针对新能源汽车充电方法，包括以下步骤：
13.s1、手机app通过云端服务器收集充电车设备的空闲充电时间，并在手机app上予以显示；
14.s2、用户通过手机app查看后预约充电车设备的空闲充电时间进行充电；
15.s3、手机app收集用户需求与新能源汽车的定位点后，通过云端服务器对充电车设备下达充电指令；
16.s4、指定时间内，充电车设备到达所要充电的新能源汽车的定位点处，识别所要充电的新能源汽车车牌号或所在的车位号；
17.s5、使用快充头上的微型摄像头识别粘贴在新能源汽车充电口盖外侧的充电码；
18.s6、使用充电机械臂上的抓手打开新能源汽车充电口盖，快充头插入充电口进行充电；
19.s7、充电结束后，于手机app上对用户进行告知；
20.s8、当充电车设备的电池电量不足时，充电车设备来到电池充电座前，自行底座后端的磁吸接口与电池充电座前端的磁吸充电接口接合，电池充电座上的拉杆的拉杆接口插入电池的充电座拖杆接口中，将电池拖入电池充电座的充电槽中，拉杆沿着电池充电座上的拉杆滑轨向内移动，将电池拖入到达指定位置，工作指示灯亮起，开始充电；脱开无电池的自行底座到达另一个已充好电的电池前方，由拉杆将已充电完毕的电池推入自行底座上，自行底座驶离换电场所，换电完成。
21.这种新能源汽车分布式智能充电系统的充电码、电网线圈模组与电网基座相互配合的针对新能源汽车充电方法，包括以下步骤：
22.s1、手机app通过云端服务器收集充电车设备的空闲充电时间，并在手机app上予以显示；
23.s2、用户通过手机app查看后预约充电车设备的空闲充电时间进行充电；
24.s3、手机app收集用户需求与新能源汽车的定位点后，通过云端服务器对充电车设备下达充电指令；
25.s4、指定时间内，充电车设备以直线移动的形式，电网线圈模组与电网基座通过电缆线连接，通过伸缩电缆线到达所要充电的新能源汽车的定位点处，识别所要充电的新能源汽车车牌号或所在的车位号；
26.s5、使用快充头上的微型摄像头识别粘贴在新能源汽车充电口盖外侧的充电码；
27.s6、使用充电机械臂上的抓手打开新能源汽车充电口盖，快充头插入充电口进行充电；
28.s7、充电结束后，于手机app上对用户进行告知。
29.本发明的有益效果是：
30.1.使用地点的智能化分布：在地点分布上，分布式的充电车设备能够通过导航和智能预约系统在整个区域内部实现自动化分配，一站式解决了建桩、找桩和占桩的难题，减少寻找时间，提升使用效率。
31.2.使用时间的数字化分布：用户可以通过app或者小程序挑选可预约的空闲时间段进行充电，界面会有明显的充电提示；预约充电的方式解决了用户与设备的时间冲突，实现人找桩到桩找人的转变，无需用户等待。
32.3.使用场景的模块化功能应用分布：将电池与电池充电座组合使用，电网线圈模组与电网基座组合使用，通过模块化形式组合，满足不同的场景需求，并形成了相应的解决方案；模块化的产品设计可以使其适应更多的场景，如老旧小区、公共停车场、高速公路等。
附图说明
33.图1是充电车设备的整体结构示意图；
34.图2是窄电池的细节示意图；
35.图3是自行底座前面的示意图；
36.图4是自行底座背面的示意图；
37.图5是充电机械臂的细节示意图；
38.图6是充电码的示意图；
39.图7是电池充电座的示意图；
40.图8是充电车于电池充电座处换电的示意图；
41.图9是电网线圈模组与电网基座配套使用的充电车工作示意图；
42.图10是本发明的系统原理图。
43.附图标记说明：10、工作指示灯；100、充电码；210、太阳能电池板模块；211、太阳能电池板边框；212、太阳能电池板；213、磁吸卡扣a；220、电子广告屏模块；221、电子广告屏边框；222、电子广告屏；223、螺栓固定口a；310、窄电池；311、磁吸卡口b；312、模块化拓展配件；313、螺栓固定口b；314、充电座拖杆接口；320、宽电池；330、电网线圈模组；331、电缆线；410、自行底座；411、前置摄像头；412、可换轮胎；413、磁吸接口；420、充电机械臂；421、微型摄像头；422、快充头；423、抓手；510、电池充电座；511、拉杆；512、磁吸充电接口；513、拉杆接口；514、拉杆滑轨；520、电网基座。
具体实施方式
44.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
45.本发明对于现有定点新能源汽车充电桩、现有移动新能源汽车充电桩的各种问题进行了改良设计，通过对组件模块的系统化、模块化，使得产品系统能够更大限度地适应不同的使用场景，在降低成本的同时增强了移动式新能源汽车充电设备的场景适应能力，也使产品能够快速地低成本地进行产品迭代；通过程序控制充电车设备的行进路线，自动对
新能源汽车进行充电，减少了用户大量的等待时间；通过换电系统，使充电车设备快速达到电量满格的状态，大大提升充电的效率，减少充电的时间成本。
46.实施例一
47.本技术实施例一提供一种新能源汽车分布式智能充电系统，包括充电车设备和地面基座系统。本实施例中，充电车设备中的供能系统采用电池，地面基座系统采用电池充电座。
48.所述充电车设备为自主移动的为新能源汽车充电的设备，包括可变配件系统、供能系统、自行系统。
49.自行系统包括自行底座410和充电机械臂420，自行底座410前侧设置充电机械臂420，充电机械臂420端部设有快充头422，快充头422上设有微型摄像头421，快充头422外侧设有抓手423，充电机械臂能调节抓手的方向，微型摄像头用于识别粘贴在新能源汽车充电口盖外侧的充电码100，抓手打开充电口盖，快充头插入充电口进行充电，即对新能源汽车进行直流电的充能。其中充电码用作识别充电口的标识。
50.自行底座410内部设有锂电池组、无线模块、数据主板、动力模块；所述无线模块，用于与网络进行数据交互，对充电车进行定位；所述数据主板，用于对前置摄像头输入的图像信息进行分析，得到准确的车牌号或车位号；所述动力模块，用于驱动充电车的轮子，使其按照程序所设计的路线进行移动。
51.自行底座410前端设有前置摄像头411，用于输入并传输路况图像、车牌号与停车位号码。自行底座410左右两侧设有可换轮胎412，自行底座410后端设有磁吸接口413。
52.供能系统设置于自行系统上部，本实施例中供能系统采用电池，电池设置于自行底座410上，用于对充电车设备的正常工作提供电能，内部为锂电池组，主要应用于小区、公共停车场等场景。电池为宽电池320或窄电池310，宽电池与窄电池的电池容量不同，电池尺寸也不同；窄电池携电容量较小，宽度较窄，能够更容易通过有障碍物的狭窄区域；宽电池携电容量较大，对于通行路面的要求较高，需要保证较为宽敞的通行区域。
53.电池端面上设有工作指示灯10，电池端面上还设有充电座拖杆接口314。
54.可变配件系统设置在电池上，包括太阳能电池板模块、电子广告屏模块、多功能雨篷等附加设备。
55.电池上部固定有模块化拓展配件312，模块化拓展配件312顶面设有磁吸卡口b311，模块化拓展配件312侧面设有螺栓固定口b313。
56.模块化拓展配件312上部装有太阳能电池板模块210，太阳能电池板模块210包括太阳能电池板边框211、太阳能电池板212和磁吸卡扣a213，太阳能电池板212设于太阳能电池板边框211内，太阳能电池板边框211底面设有磁吸卡扣a213，磁吸卡扣a213与磁吸卡口b311配合连接，太阳能电池板作为充电车设备电能的补充电能来源，使其在露天的小区环境中能够运行更长的时间。
57.电池一侧设有电子广告屏模块220，电子广告屏模块220包括电子广告屏边框221、电子广告屏222和螺栓固定口a223，电子广告屏222设于电子广告屏边框221内，电子广告屏边框221顶部设有螺栓固定口a223，螺栓固定口a223与螺栓固定口b313配合连接。
58.所述地面基座系统包括电池充电座510，用于对宽电池或窄电池进行电能的补充。电池充电座510前端设有磁吸充电接口512，磁吸充电接口512与磁吸接口413接合；电池充
电座510上设有拉杆滑轨514，拉杆滑轨514上设有拉杆511，拉杆511上设有拉杆接口513，拉杆接口513与充电座拖杆接口314接合。电池充电座510上设有工作指示灯10。
59.实施例二
60.本技术实施例二提供一种新能源汽车分布式智能充电系统，包括充电车设备和地面基座系统。本实施例中，充电车设备中的供能系统采用电网线圈模组，地面基座系统采用电网基座。
61.所述充电车设备为自主移动的为新能源汽车充电的设备，包括可变配件系统、供能系统、自行系统。
62.自行系统包括自行底座410和充电机械臂420，自行底座410前侧设置充电机械臂420，充电机械臂420端部设有快充头422，快充头422上设有微型摄像头421，快充头422外侧设有抓手423，充电机械臂能调节抓手的方向，微型摄像头用于识别粘贴在新能源汽车充电口盖外侧的充电码100，抓手打开充电口盖，快充头插入充电口进行充电，即对新能源汽车进行直流电的充能。其中充电码用作识别充电口的标识。
63.自行底座410内部设有锂电池组、无线模块、数据主板、动力模块；所述无线模块，用于与网络进行数据交互，对充电车进行定位；所述数据主板，用于对前置摄像头输入的图像信息进行分析，得到准确的车牌号或车位号；所述动力模块，用于驱动充电车的轮子，使其按照程序所设计的路线进行移动。
64.自行底座410前端设有前置摄像头411，用于输入并传输路况图像、车牌号与停车位号码。自行底座410左右两侧设有可换轮胎412。
65.供能系统设置于自行系统上部，本实施例中供能系统采用电网线圈模组330，电网线圈模组330设置于自行底座410上，用于对充电车设备的正常工作提供电能，内部有可伸缩的线圈结构，主要应用于场地较小的规范化停车场等场景。
66.电网线圈模组330端面上设有工作指示灯10。
67.所述地面基座系统包括电网基座520，用于对电网线圈模组提供不间断的电能。电网基座520通过电缆线331连接电网线圈模组330，电网线圈模组330内部具有电缆线线圈的伸缩结构，在直线移动过程中，电缆线能够伸长和缩短。电网基座520上设有工作指示灯10。
68.如图10所示，所述新能源汽车分布式智能充电系统，包括充电车设备、地面基座系统、充电码、手机app和云端服务器。
69.所述的可变配件系统、供能系统、自行系统采用模块化的方式能够组合成为自主移动的为新能源汽车充电的充电车设备；所述的自行系统用于搭载供能系统，并按照程序指令进行自主移动和对新能源汽车进行充电操作，自行系统包括自行底座和充电机械臂；所述的供能系统用于整个自主移动充电设备正常工作的电能供应，有两种模块可交替使用，一种为电池模组，一种为电网线圈模组，二者不能同时使用；所述的可变配件系统用于搭载在供能系统上，包括太阳能电池板、电子广告屏、多功能雨篷等附加设备。
70.所述的地面基座系统用于为供能系统进行电能的补充和供应，有电池充电座或电网基座两种方式可以选择，选择何种地面基座系统取决于选择何种供能系统。
71.所述的手机app通过用户操作收集用户需求信息，与云端服务器交互获得充电车活动信息，及时向用户和充电车设备进行双向的信息反馈。
72.实施例三
73.在实施例一的基础上，本技术实施例三提供一种新能源汽车分布式智能充电系统的工作方法，该工作方法采用电池充电座进行换电，包括以下步骤：
74.s1、手机app通过云端服务器收集充电车设备的空闲充电时间，并在app上予以显示；
75.s2、用户通过手机app查看后预约充电车设备的空闲充电时间进行充电；
76.s3、手机app收集用户需求与新能源汽车的定位点后，通过云端服务器对充电车设备下达充电指令；
77.s4、指定时间内，充电车设备到达用户新能源汽车的定位点附近，识别用户的新能源汽车车牌号或所在的车位号；
78.s5、使用快充头422上的微型摄像头421识别粘贴在新能源汽车充电口盖外侧的充电码100；
79.s6、使用充电机械臂420上的抓手423打开新能源汽车充电口盖，快充头422插入充电口进行充电；
80.s7、充电结束后，于手机app上对用户进行告知；
81.s8、当充电车设备的电池电量不足时，按照此时定位与程序设定，自主回到电池充电座510附近进行换电，具体如下：充电车设备来到电池充电座510前，自行底座410后端的磁吸接口413与电池充电座510前端的磁吸充电接口512接合，电池充电座510上的拉杆511的拉杆接口513插入电池的充电座拖杆接口314中，将电池拖入电池充电座510的充电槽中，拉杆511沿着电池充电座510上的拉杆滑轨514向内移动，将电池逐渐拖入到达指定位置，工作指示灯10亮起，开始充电；脱开无电池的自行底座410到达另一个已充好电的电池前方，由拉杆511将已充电完毕的电池推入自行底座410上，自行底座410驶离换电场所，换电完成。
82.实施例四
83.在实施例二的基础上，本技术实施例四提供一种新能源汽车分布式智能充电系统的工作方法，能实现为规范化小型停车场里的新能源汽车自动充电的功能，包括以下步骤：
84.s1、手机app通过云端服务器收集充电车设备的空闲充电时间，并在app上予以显示；
85.s2、用户通过手机app查看后预约充电车设备的空闲充电时间进行充电；
86.s3、手机app收集用户需求与新能源汽车的定位点后，通过云端服务器对充电车设备下达充电指令；
87.s4、指定时间内，充电车设备以直线移动的形式，电网线圈模组330与电网基座520通过电缆线331连接，通过伸缩电缆线到达用户新能源汽车的定位点附近(电缆线不会影响道路通行，其主要应用在规范停车场区域，设置于两排背靠背停车位的中间位置)，识别用户的新能源汽车车牌号或所在的车位号；
88.s5、使用快充头422上的微型摄像头421识别粘贴在新能源汽车充电口盖外侧的充电码100；
89.s6、使用充电机械臂420上的抓手423打开新能源汽车充电口盖，快充头422插入充电口进行充电；
90.s7、充电结束后，于手机app上对用户进行告知。
91.本发明的新能源汽车分布式智能充电系统，用户只需要拿出手机，在app上选择可预约充电时间段，轻松下单；充电车设备收到信号开始根据定位进行找车；到指定地点后，前置摄像头开始识别车牌或车位号等有效图像信息；找到车后，机械臂的隐藏摄像头开始识别车身上的识别码，采用抓手灵活打开充电口，插入接口开始充电。充电完毕后自行开始为下一辆汽车充电，当自身电量用完后返回至电池充电座处自行进行换电池操作，然后可继续进行充电工作。本发明有效解决了老式充电桩利用率低下、用户找桩用桩难等问题。