CN111923776A - 一种无人值守机器人充电站及充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无人值守机器人充电站，包括充电桩、在线监查单元、自动充电机器人、控制柜、远程操作控制终端；充电桩配置有多组充电枪，每组充电枪对应不同电动汽车的充电孔；在线监查单元无线连接充电桩，用于监查充电桩及侧面的状态情况；控制柜无线连接充电桩，发出信号通过RS485线路或无线连接自动充电机器人进行车辆的充电、断电工作；远程操作控制终端，无线连接充电桩、在线监查单元、自动充电机器人、控制柜，用于远程发出工作信号。同时，还提供了上述充电站的充电方法，通过本地自动或远程操作两种形式，不需人工到达现场，完成车辆自动充电，远程紧急断电，避免意外发生，实现车辆充电工作的有效统筹安排。

Description

一种无人值守机器人充电站及充电方法
技术领域
本发明属于新能源汽车充电设备领域，特别涉及一种无人值守机器人充电站及充电方法。
背景技术
随着我国社会经济的不断进步和深入发展，在国家政策鼓励和支持下，新能源汽车应用日益广泛，充电站和充电桩等配套设施建设也得到了快速发展，随之而来的充电站和充电桩的保有数量大幅度增长，根据交通部《关于促进绿色消费的指导意见》要求，2020年重点城市将全面使用新能源公交车替代现有燃油公交，新能源公交充电站数量将在未来几年内极大增加。
电动汽车、动力电池等技术的快速发展，带动着电动汽车充电需求也呈现多元化、智能化、高效化的发展趋势，人们对充电操作提出了更为精细化和便捷化的要求。目前大量存在的公交充电场站，仍采用有人值守的方式对电动公交车进行充电，值班人员需求量大，工作时间长，运行成本高，而且受设备老化，户外天气环境等因素影响，人员充电操作中还存在高压触电风险。因此亟需研发新的无人值守自动充电技术，降低人工投入和消除安全隐患。
同时，充电站的建设布点通常比较分散，尤其是位于郊区或者高速公路服务区的充电站，充电设施日常巡检工作耗费的人力较多，经费支出压力较大。巡检工作人员的工作任务大，需要完成站内充电设备及辅助设施的日常检查，以及实现站内简易故障的远程诊断与排除，也是充电设施运维单位亟需考虑的问题。
发明内容
为了解决上述对电动汽车、充电电池，尤其是公交充电场站的工作人员充电及巡检工作量、效率低、解决及排除简易故障难的技术难题，本发明提供了一种无人值守机器人充电站，包括充电桩、在线监查单元、自动充电机器人、控制柜、远程操作控制终端；所述充电桩配置有多组充电枪，每组充电枪对应不同电动汽车的充电孔；所述在线监查单元无线连接充电桩，用于监查充电桩及侧面的状态情况；所述控制柜无线连接充电桩，发出信号通过RS485线路或无线连接自动充电机器人进行车辆的充电、断电工作；所述远程操作控制终端，无线连接充电桩、在线监查单元、自动充电机器人、控制柜，用于远程发出工作信号。
作为改进，还包括机器人行走滑道，同一个充电桩，配置至少一组自动充电机器人，每一组自动充电机器人沿机器人行走滑道给两侧的电动汽车充电、断电。
作为改进，每一组自动充电机器人沿机器人行走滑道工作时，周向工作半径为0.5-2.1m，工作高度为0.5-2m，机器人的臂展为1.0m-2.2m。
作为改进，还包括摄像定位装置，通过固定支架固定安装在自动充电机器人上，用于自动充电机器人将充电枪与待充电车辆充电孔对齐。
作为改进，远程操作控制终端为本地交互终端或移动式终端，通过无线WIFI、CAN/以太网、4G/5G中任一种进行人机交互终端控制自动充电机器人，或查看充电站内设备运转数据，或发出实时的工作指导信号。
作为改进，充电桩设置为多组，每组充电桩配置一组机器人行走滑道，充电桩顶部设置有保护雨棚，每组机器人行走滑道上间隔地设置有机器人停靠位置的刹车片。
作为改进，所述在线监查单元，用于检查及传送充电桩外观信息、保护雨棚状态信息、停靠充电车辆数量及位置信息、正在充电车辆数量及位置信息、充电完成车辆数量及位置信息、等候充电车辆数量及位置信息。
作为改进，所述远程操作控制终端用于发出远程操作工作信号，包括语音对讲单元、紧急远程停电单元、远程操作控制柜单元，均无线连接控制柜和/或自动充电机器人和/或充电桩。
有益效果：本发明提供的无人值守机器人充电站，通过设置无人值守的自动充电机器人接收控制柜发出工作信号后，沿机器人行走滑道依次在充电桩抓取充电枪，移动至待充电停靠位置的刹车片处，在机器人的工作范围内进行对准电动汽车充电孔，完成充电后断电取回充电枪，进行等待。另外，通过设置在线监控单元完成对充电及充电过程外的信息的监控，传送至远程操作控制终端。
远程操作控制终端通过多种形式，不需人工到达现场，可以远程人机协作完成工作，能够发出远距离操作现场的充电桩、机器人，能够进行紧急断电，避免意外发生，也能够进行充电车辆的统计与统筹安排。
附图说明
图1为本发明无人值守机器人充电器功能原理图。
图2为本发明机器人的工作范围示意图。
图3为本发明的控制柜的信息交互示意图。
具体实施方式
下面对本发明附图结合实施例作出进一步说明。
一种无人值守机器人充电站，包括充电桩、在线监查单元、自动充电机器人、控制柜、远程操作控制终端；所述充电桩配置有多组充电枪，每组充电枪对应不同电动汽车的的充电孔；所述在线监查单元无线连接充电桩，用于监查充电桩及侧面的状态情况；所述控制柜无线连接充电桩，发出信号通过RS485线路或无线连接自动充电机器人进行车辆的充电、断电工作；所述远程操作控制终端，无线连接充电桩、在线监查单元、自动充电机器人、控制柜，用于远程发出工作信号。
还包括机器人行走滑道，同一个充电桩，配置至少一组自动充电机器人，每一组自动充电机器人沿机器人行走滑道给两侧的电动汽车充电、断电。
每一组自动充电机器人沿机器人行走滑道工作时，周向工作半径为0.5-2.1m，工作高度为0.5-2m，机器人的臂展为1.0m-2.2m，能够极好地完成停靠在机器人行走滑道两侧的待充车辆，进行定位充电工作。见图2中，周向工作半径为2085mm，机器人工作高度为1045mm，能够进行360°旋转操作。
在插拔充电枪时，限定机器人能提供的插拔力大于140N小于2000N；由于电缆具有一定的重量，机器人托举充电枪进行充电时，机器人的承载重量为大于20KG小于50KG，定位精度为-0.1～0.1mm，精度极好。
远程操作控制终端为本地交互终端或移动式终端，通过无线WIFI、CAN/以太网、4G/5G中任一种进行人机交互终端控制自动充电机器人，或查看充电站内设备运转数据，或发出实时的工作指导信号。
充电桩设置为多组，每组充电桩配置一组机器人行走滑道，充电桩顶部设置有保护雨棚，每组机器人行走滑道上间隔地设置有机器人停靠位置的刹车片。
所述在线监查单元，用于检查及传送充电桩外观信息、保护雨棚状态信息、停靠充电车辆数量及位置信息、正在充电车辆数量及位置信息、充电完成车辆数量及位置信息、等候充电车辆数量及位置信息，完成自动查看、巡查，节省了人工排班，解决了劳动量大、工作效率不高的问题。
所述远程操作控制终端用于发出远程操作工作信号，包括语音对讲单元、紧急远程停电单元、远程操作控制柜单元，均无线连接控制柜和/或自动充电机器人和/或充电桩，语音对讲单元用于采用语音对话模式对充电桩附近的装置进行语音沟通、指导；紧急远程停电单元，用于发送意外或不正常断电需要时，进行立即远程停电处理；远程操作控制柜单元，用于完成远程控制基本操作，得到充电信号时，实现远程后台处理，远程全权操作控制柜内的操作过程，充电。
一种无人值守机器人充电站的充电方法，采用述充电站进行充电，具体的步骤为：
S01.待充电车辆驶入充电位，通过人机交换操作发出充电指令，控制柜得到充电指令后，定时启动充电操作，按照自动或手动控制充电，优先顺序为本地手动控制充电＞本地设置自动充电＞远程操作控制终端控制充电；
S02.车辆根据充电控制指令，打开充电舱盖，控制柜发出工作指令，自动充电机器人通过机器人行走滑道抓取充电桩上的充电枪，根据摄像定位装置，移动至距离车辆插座垂直距离200-500mm的工作区域，进行三维定位，进行对准插枪工序操作，确认充电枪到位后，机器人松开充电枪，传送信号至控制柜，充电桩进行充电操作；
S03充电过程机器人手臂退回原位，充电桩通过功率输出值计算进行自动充电；
S04充电结束后，机器人得到控制柜的工作信号，通过机器人行走滑道回到充电位置，进行拔枪操作工序，拔枪结束后将充电枪放回充电枪原位，车辆接收到控制柜的工作指令，自动关闭充电仓盖，完成一次充电。
S03中，自动充电期间发生停止充电的方式为以下两种但不限于这两种：(1)车辆电池充满或达到车辆停止充电条件，车辆主动停止充电，充电桩停止输出，并将状态上送至控制柜；(2)控制柜发出充电停止指令并通知充电桩结束充电，或在充电桩上直接操作停止充电，或远程控制终端发出指令给控制柜和/或充电桩，进行断电、或停止充电。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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和改进，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)

1.一种无人值守机器人充电站，其特征在于：包括充电桩、在线监查单元、自动充电机器人、控制柜、远程操作控制终端；所述充电桩配置有多组充电枪，每组充电枪对应同一组型号的充电电池的充电孔；所述在线监查单元无线连接充电桩，用于监查充电桩及侧面的状态情况；所述控制柜无线连接充电桩，发出信号通过RS485线路或无线连接自动充电机器人进行车辆的充电、断电工作；所述远程操作控制终端，无线连接充电桩、在线监查单元、自动充电机器人、控制柜，用于远程发出工作信号。
2.根据权利要求1所述的无人值守机器人充电站，其特征在于：还包括机器人行走滑道，同一个充电桩，配置至少一组自动充电机器人，每一组自动充电机器人沿机器人行走滑道给两侧的充电孔充电、断电。
3.根据权利要求2所述的无人值守机器人充电站，其特征在于：每一组自动充电机器人沿机器人行走滑道工作时，周向工作半径为0.5-2.1m，工作高度为0.5-2m，机器人的臂展为1.0m-2.2m。
4.根据权利要求2所述的无人值守机器人充电站，其特征在于：还包括摄像定位装置，通过固定支架固定安装在自动充电机器人上，用于自动充电机器人将充电枪与待充电车辆充电孔对齐。
5.根据权利要求1所述的无人值守机器人充电站，其特征在于：远程操作控制终端为本地交互终端或移动式终端，通过无线WIFI、CAN/以太网、4G/5G中任一种进行人机交互终端控制自动充电机器人，或查看充电站内设备运转数据，或发出实时的工作指导信号。
6.根据权利要求2所述的无人值守机器人充电站，其特征在于：充电桩设置为多组，每组充电桩配置一组机器人行走滑道，充电桩顶部设置有保护雨棚，每组机器人行走滑道上间隔地设置有机器人停靠位置的刹车片。
7.根据权利要求2所述的无人值守机器人充电站，其特征在于：所述在线监查单元，用于检查及传送充电桩外观信息、保护雨棚状态信息、停靠充电车辆数量及位置信息、正在充电车辆数量及位置信息、充电完成车辆数量及位置信息、等候充电车辆数量及位置信息。
8.根据权利要求2所述的无人值守机器人充电站，其特征在于：所述远程操作控制终端用于发出远程操作工作信号，包括语音对讲单元、紧急远程停电单元、远程操作控制柜单元，均无线连接控制柜和/或自动充电机器人和/或充电桩。
9.一种无人值守机器人充电站的充电方法，其特征在于：采用权利要求1-8所述充电站进行充电，具体的步骤为：
S01.待充电车辆驶入充电位，通过人机交换操作发出充电指令，控制柜得到充电指令后，定时启动充电操作，按照自动或手动控制充电，优先顺序为本地手动控制充电＞本地设置自动充电＞远程操作控制终端控制充电；
S02.车辆根据充电控制指令，打开充电舱盖，控制柜发出工作指令，自动充电机器人通过机器人行走滑道抓取充电桩上的充电枪，根据摄像定位装置，移动至距离车辆插座垂直距离200-500mm的工作区域，进行三维定位，进行对准插枪工序操作，确认充电枪到位后，机器人松开充电枪，传送信号至控制柜，充电桩进行充电操作；
S03充电过程机器人手臂退回原位，充电桩通过功率输出值计算进行自动充电；
S04充电结束后，机器人得到控制柜的工作信号，通过机器人行走滑道回到充电位置，进行拔枪操作工序，拔枪结束后将充电枪放回充电枪原位，车辆接收到控制柜的工作指令，自动关闭充电仓盖，完成一次充电。
10.根据权利要求9所述的一种无人值守机器人充电站的充电方法，其特征在于：S03中，自动充电期间发生停止充电的方式为以下两种但不限于这两种：(1)车辆电池充满或达到车辆停止充电条件，车辆主动停止充电，充电桩停止输出，并将状态上送至控制柜；(2)控制柜发出充电停止指令并通知充电桩结束充电，或在充电桩上直接操作停止充电，或远程控制终端发出指令给控制柜和/或充电桩，进行断电、或停止充电。
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