车辆探测装置以及充电桩故障检测系统和充电桩的制作方法

1.本发明涉及充电桩智能管理技术领域，尤其是基于距离的车辆探测装置、充电桩故障检测系统及充电桩。


背景技术：

2.电动汽车作为一种新能源车被越来越多的消费者所接受，随着电动汽车的增加，在一些公共的停车场通常会设置有电动汽车专用的停车位,并在该停车位设置有充电桩,方便电动汽车在停车的同时对电池进行充电。然而,在实际使用中,目前充电桩的布置存在数量多、地域广且较为分散的特点，并且，充电桩通常设备在室外，充电桩故障率较高，充电桩运营者需要投入较大的人力、物力和财力进行充电桩的维护,给众多充电桩运营者带来不少的困扰。因此，目前充电桩的故障率居高不下的情况，严重影响了充电用户的充电体验，也间接影响了消费者对电动汽车的消费选择。
3.现有技术中，对充电桩的故障检测通常还是采用人工定期检修方式，对所布置的充电桩进行大面积的巡检，巡检中发现故障再进行维修。人工定期检修的方式虽然能够准确的寻找出发生故障的充电桩，然而，该方式的检测具有一定的盲目性，需要定期投入较多的人力，难以保证故障发现和排查检修的及时性。
4.目前，一些充电桩制造及运营者开始尝试在充电桩系统中加入能够实现充电故障自动检测和诊断的故障检测系统，这些故障检测系统通常是在充电桩在非充电状态下对充电桩电路元件及构成的回路进行定时检测，检测出异常信号后生成故障信息。或者，在充电桩处于充电状态下对充电电流、电压数据进行检测，发现数据异常后生成故障新信息，或者根据历史充电数据记录判断充电桩健康状态，以预判充电桩故障。然而，在目前的充电桩常见故障中，相当一部分的故障类型是难以通过目前的故障自动检测系统检测出的，比如，一些在充电交互过程中才会再现的故障，或者，一些难以通过目前的检测方式检测出的充电枪跳枪故障、卡枪故障等。这些故障类型虽然并非是充电线路本身的故障，但是也会导致用户无法实现正常充电，严重影响用户对充电桩的使用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于至少部分的解决上述现有技术问题，提供车辆探测装置、充电桩故障检测系统及充电桩。
6.本发明的目的是这样实现的：提供一种车辆探测装置，包括第一距离探测单元、第二距离探测单元和处理单元；第一距离探测单元的探测方向与第二距离探测单元的探测方向平行，且第一距离探测单元和第二距离探测单元在垂直于探测方向的水平方向上具有一定的间隔距离；处理单元用于根据第一距离探测单元和第二距离探测单元的测距数据判断是否存在车辆。
7.优选的，所述间隔距离的数值设置为1m
ꢀ‑
2.2m中的任一参数。
8.优选的，第一距离探测单元和第二距离探测单元均具有探测阈值模块，所述探测阈值模块用于设置距离探测单元的探测距离阈值，所述探测距离阈值设置为3
‑
6m中的任一参数。
9.优选的，所述处理单元包括差值检测模块和车辆检测模块；差值检测模块用于检测获取所述测距数据，并在持续检测到第一距离探测单元和第二距离探测单元有同时测距数据输出时，计算生成多个同时测距数据的差值；车辆检测模块用于将多个所述差值的绝对值分别与设定的差值阈值进行比较，当差值的绝对值均小于所述差值阈值时，生成车辆存在信号。
10.优选的，所述差值阈值配置为20
‑
50cm中的任一参数。
11.本发明提供一种充电桩故障检测系统，包括操作信号获取单元、计时单元、故障检测单元、充电检测单元以及以上所述的车辆探测装置；操作信号获取单元用于获取充电操作信号；计时单元用于在所述车辆存在信号的触发下进行计时；充电检测单元用于检测充电桩是否有充电电流或充电电压输出；故障检测单元包括第一故障检测模块，第一故障检测模块用于：在操作信号获取单元获取到充电操作信号后的第一设定时间内，充电检测单元未检测到充电电流或充电电压输出时，生成故障嫌疑判断，且在故障嫌疑判断的累计次数超过两次时，生成故障信息。
12.优选的，故障检测单元包括第二故障检测模块，第二故障检测模块用于：在检测到当前用户进行了附近充电桩充电操作时，生成当前充电桩故障信息。
13.优选的，故障检测单元包括第三故障检测模块，第三故障检测模块用于：在操作信号获取单元获取到充电操作信号后的第二设定时间内检测到车辆离开信号时，生成故障信息。
14.优选的，包括用于设置在充电桩上充电枪侧的红外热释电传感器，红外热释电传感器与故障检测单元连接。
15.优选的，包括交互单元，交互单元用于记录操作信号获取单元获取充电操作信号时对应的计时单元的计时值，并将所述计时值与设定的时间阈值进行比较，当计时值小于所述时间阈值时，生成交互信息。
16.优选的，充电操作信号包括充电枪的提枪操作信号、扫码操作信号、界面操作信号。
17.本发明还提供一种充电桩，包括以上所述的充电桩故障检测系统。
18.本发明的有益效果体现在：所提供的充电桩故障检测系统基于对用户停车行为及充电使用过程的检测，能够及时、有效的判断充电桩是否存在故障，并且所发现的故障不限于某种特定的故障类型，一定程度上能够代表充电桩的整体故障。此外，充电桩故障检测系统基于有效、稳定的车辆探测装置，保证了故障判断的有效性。进一步的，本发明的实施成本相对较低，有利于推广应用。
19.附图说明：图1为本发明实施例的车辆探测装置结构框图；图2为本发明实施例的车辆探测装置使用场景示意图；
图3为正常停车状态下车辆在车位中的形态示意图；图4为距离探测单元的最大探测距离示意图；图5为车位内存在行人干扰的形态示意图；图6为倾斜停车状态下车辆在车位中的形态示意图;图7为本发明实施例的充电桩故障检测系统结构框图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
21.请参阅图1
‑
7所示，本发明提供的具体实施例如下：本实施例提供一种车辆探测装置，包括第一距离探测单元、第二距离探测单元和处理单元；第一距离探测单元1的探测方向与第二距离探测单元2的探测方向平行，且第一距离探测单元和第二距离探测单元在垂直于探测方向的水平方向上具有一定的间隔距离l1；处理单元用于根据第一距离探测单元和第二距离探测单元的测距数据判断是否存在车辆。
22.参阅图2所示，作为本实施例的一种典型的应用场景，所提供的基于距离的车辆探测装置可应用于探测停车场的停车位上是否存在停放车辆3，即停车位是否处于被车辆3占用的状态。因而，本实施例中的第一距离探测单元1和第二距离探测单元2通常被设置于充电桩上，或者靠近充电桩的位置，并离地面具有一定高度。第一距离探测单元1和第二距离探测单元2可采用距离检测传感器，能够对处于其有效探测范围内的物体实现距离探测，作为优选的，距离探测单元可采用红外测距传感器或者超声波距离传感器。进一步的，结合应用场景，本实施例中的第一距离探测单元1和第二距离探测单元2分别用于感应探测车辆3的左右两端，因此，可将第一距离探测单元和第二距离探测单元的探测方向分别指向车位内靠近左右两侧车位线4处，第一距离探测单元1和第二距离探测单元2的探测方向可设置为平行，第一距离探测单元和第二距离探测单元在垂直于探测方向的水平方向上具有一定的间隔距离l1，从而可通过第一距离探测单元和第二距离探测单元实现一定宽度的探测。
23.进一步可以理解的是，当处理单元同时接收到第一距离探测单元和第二距离探测单元的测距数据时，表明车位内第一距离探测单元1和第二距离探测单元2的探测方向上均存在物体，而该情况在很大概率下对应的就是车位内存在车辆3。作为对比，在相关的现有技术中，作为一种传统的方式，采用在车位处埋设地磁感应器对车辆进行感应，该方式通常需要在车位建成前预先在铺设地磁感应器，否则，后期增设较为不便，且施工成本高；此外，还包括基于摄像头对车位进行拍摄以获取车位图像，进一步对图像分析处理以识别车位内是否存在车辆，该方式投入成本相对较高；同时，为降低成本，还出现了基于红外或者超声波探测装置进行车辆感应探测的方案，通过一个对准车位内的探测装置，实现车位内存在物体的探测，该方式存在的问题就是容易出现误检测，比如当闲置车位内出现行人时，会误检测为车辆。本实施例中通过设置两个距离探测单元，可形成一定宽度的探测，有效避免了
装置对行人或者其它干扰物的误检测，极大提升了检测结果的可靠性。
24.进一步优选的，参阅图3所示，所述的间隔距离l1的数值可设置为1m
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2.2m中的任一参数，该间隔距离在一定程度上可理解为通过第一距离探测单元1和第二距离探测单元2实现的宽度的探测。可以理解的是，所述间隔距离可依据车位宽度l3或者车辆的宽度l2进行合理设置，本实施例中将间隔距离l1设置为不小于1m，可有效避免对出现在空闲车位内的小于1m宽度物体的误检测，比如行人，同时，间隔距离不大于2.2m的目的在于避免误检测到车位外的物体而干扰到检测结果。
25.作为一种优选的实施例，第一距离探测单元和第二距离探测单元均具有探测阈值模块，所述探测阈值模块用于设置距离探测单元的探测距离阈值，所述探测距离阈值设置为3
‑
6m中的任一参数。可以理解的是，距离探测单元的探测距离阈值是指距离探测单元实施探测的最大距离，也就是说，距离探测单元设置为在小于探测距离阈值的距离范围内可对物体实现有效的距离探测，而对于大于探测距离阈值处的物体不进行探测。参阅图4所示，还应该说明的是，为适应不同类型车辆的停车需求，目前公共停车场的停车位的长度通常在5
‑
7m左右，本实施例中将所述的探测距离阈值（图4中的m）设置在3
‑
6m中的任一参数，可以实现距离探测单元对车位内车辆的有效探测，同时，避免了对应停车位以外的物体对检测产生干扰，比如停在对向车位的停车车辆或者行驶路过的车辆3的干扰。作为进一步的优选，将探测距离阈值设置为停车位长度的2/3，也就是说，当车辆驶入车位的1/3，距离探测单元就能够探测到车辆，表明该车辆大概率要进入该车位进行停车，而并非是过路的车辆3。
26.参阅图1所示，在一些优选的实施例中，所述处理单元包括差值检测模块和车辆检测模块；差值检测模块分别与第一距离探测单元和第二距离探测单元电性连接，以检测获取测距数据，差值检测模块配置为在持续检测到第一距离探测单元和第二距离探测单元有同时测距数据输出时，计算生成多个同时测距数据的差值；也就是说，当第一距离探测单元和第二距离探测单元同时探测到物体并产生测距数据时，计算生成第一距离探测单元和第二距离探测单元的测距数据的差值；车辆检测模块用于将多个所述差值的绝对值分别与设定的差值阈值进行比较，当差值的绝对值均小于所述差值阈值时，生成车辆存在信号。
27.可以理解的是，在一些实施例中，通过设置两个距离探测单元形成一定宽度的探测，能够在很大程度上有效避免了车辆探测装置对非车辆干扰物的误检测。然而，在实际的停车场景下，依然还是会存在两个距离探测单元均探测到物体，但是所探测到的物体并非车辆的情况出现，鉴于此，在本实施例中，将差值检测模块配置为在持续检测到第一距离探测单元和第二距离探测单元有同时测距数据输出时，才会计算生成多个同时测距数据的差值，该设置方式可以避免动态物体穿过车位时造成误检测的情况，参阅图5所示，比如，多个行人6穿过车位行走时，出现两个距离探测单元同时探测到测距数据的情况并非小概率事件，然而，由于行人通常只是路过，其导致两个两个距离探测单元同时探测到测距数据的状态不具有持续性，而基于停车目的的车辆驶入车位后，两个距离探测单元能够同时持续的探测到车辆。进一步的，为减少误检测的同时，确保检测效率，可设置差值检测模块持续检测的时间为60
‑
90s。进一步的，当两个距离探测单元能够同时持续的探测到物体形成测距
数据时，实际探测到物体并非车辆情况也是具有一定概率的，因此，为进一步的减少误检测的发生，差值检测模块计算生成第一距离探测单元和第二距离探测单元的测距数据的差值，再通过车辆检测模块将该差值的绝对值设定的差值阈值进行比较，当差值的绝对值均小于所述差值阈值时，生成车辆存在信号。在实际停车场景下，车辆通常为倒车进入车库，在还未形成车辆与车位线平行时，两个距离探测单元所探测到的测距数据通常具有一定的差值，表明车辆正在驶入车位。本实施例中设置为差值的绝对值均小于所述差值阈值时，生成车辆存在信号，可较好的指向车辆停车所形成的特定特征，提升检测结果的精准度。
28.作为进一步的优选，所述差值阈值设置为20
‑
50cm中的任一参数。可以理解的是，当差值的绝对值大于本实施例所设定差值阈值时，基本上可以排除探测到的物体为车辆的情况，而设置为差值的绝对值允许在为一个范围内波动的目的在于较好的对应实际的停车情况，因为基于车辆驾驶者的驾驶技术差异，难免出现停车完成后车身与两侧的车位线不平行的情况，参阅图6所示的停车状态，图中s为第一距离探测单元和第二距离探测单元在该状态下的测距数据的差值。因此，将所述差值阈值设置在20
‑
50cm范围内的数值，可以达到较好的均衡，确保检测结果的准确性。
29.参阅图7所示，本发明实施例还提供一种充电桩故障检测系统，包括操作信号获取单元、计时单元、故障检测单元、充电检测单元以及以上所述的车辆探测装置；操作信号获取单元用于获取充电操作信号；计时单元用于在所述车辆存在信号的触发下进行计时；充电检测单元用于检测充电桩是否有充电电流或充电电压输出；故障检测单元包括第一故障检测模块，第一故障检测模块用于：在操作信号获取单元获取到充电操作信号后的第一设定时间内，充电检测单元未检测到充电电流或充电电压输出时，生成故障嫌疑判断，且在故障嫌疑判断的累计次数超过两次时，生成故障信息。
30.应该说明的是，本实施例中操作信号获取单元所获取的充电操作信号是用以表征用户进行了相关的充电操作，也就是说充电操作信号的产生表明了用户具有充电意愿。作为一种可执行的方式，充电操作信号的来源可基于用户对充电枪的提枪操作而产生，比如，充电操作信号为操作充电枪后产生的开关信号，可具体设置为：在充电枪侧设置充电按压开关，用户按压所述开关后产生开关信号，操作信号获取单元获取该开关信号并以该信号作为充电操作信号。作为另一种可执行的方式，充电操作信号的来源可基于用户通过移动终端的app对设置在充电桩上的充电二维码进行的扫码操作而产生。作为又一种可执行的方式，充电操作信号的来源可基于用户对充电桩的界面操作系统进行交互操作而产生，具体可设置为操作信号获取单元获取用户对界面操作系统的界面操作而产生的操作信号，并以该信号作为充电操作信号。
31.进一步应该说明的是，以上实施例方案中，在车辆探测装置的车辆检测模块产生车辆存在信号后，表明了车辆已停入车位，在车辆存在信号的触发下，计时单元开始进行计时，该计时可作为车辆停车时长的依据。进一步的，充电检测单元用于检测充电桩是否有充电电流或充电电压输出，可表征用户是否成功进行了充电。
32.还可以理解的是，如果出现操作信号获取单元获取到充电操作信号后的第一设定时间内，充电检测单元未检测到充电电流或充电电压输出，表明了用户在停车完成后进行了相应的充电操作，但是在设定时间内充电桩还没有开始进行充电，原因可能有很大概率
是充电桩出现了充电故障，当然，也有小概率是因为部分用户的充电操作不熟练，或者操作后用户进行了短时暂停等其它原因，因此，此时生成的是故障嫌疑判断。为进一步增加故障嫌疑判断的可靠性，将所述第一设定时间设置为不低于10分钟，由此，可以极大的排除以上提到的小概率的情况，从而使得造成的原因与充电桩故障的对应性更强。进一步的，当故障嫌疑判断的累计生成次数为多次时，则极大的增大了充电桩存在充电故障的可能性。为达到故障检出的准确性和及时性的平衡，结合实际经验，推荐当故障嫌疑判断的累计生成次数超过3次即生成故障信息。
33.在一些优选的实施例中，故障检测单元还包括第二故障检测模块，第二故障检测模块用于：在检测到当前用户进行了附近充电桩充电操作时，生成当前充电桩故障信息。可以理解的是，用户在进行充电前通常需要进行刷卡、扫描二维码或者通过移动端的app进行相应的充电操作，用户在当前充电桩进行充电操作后，用户的操作记录和身份即可被充电桩故障检测系统所记录，当该用户进行了附近充电桩充电操作时，其操作记录和身份同样被再次记录，第二故障检测模块可对两次操作记录的用户身份进行对比，当判断为同一用户时，生成当前充电桩的故障信息。可以理解的是，该判断方式基于用户的特定操作行为进行判断，而造成用户进行该操作行为的原因在实际中很大概率对应的就是当前充电桩出现了充电故障，因此，通过第二故障检测模块可较为高效、准确的检测出充电桩故障，并且检测结果也较为可靠。
34.在一些优选的实施例中，故障检测单元包括第三故障检测模块，第三故障检测模块用于：在操作信号获取单元获取到充电操作信号后的第二设定时间内检测到车辆离开信号时，生成故障信息。进一步的，所述第二设定时间优选为不大于5分钟，作为更优的选择，第二设定时间设置为1
‑
5分钟范围内的任一时间值。可以理解的是，在操作信号获取单元获取到充电操作信号后，表明用户具有充电意图，而在进行充电操作后在短时间内即开车离开，很大概率表明了当前充电桩出现了充电故障，导致了用户充电不成功。进一步的，所述车辆离开信号可通过所述的车辆探测装置产生，比如，当车辆探测装置的第一距离探测单元和/或第二距离探测单元未探测到测距数据时，车辆探测装置输出车辆离开信号。本实施例中，通过第三故障检测模块可较为高效、准确的检测出充电桩故障，并且检测结果也较为可靠。
35.在一些优选的实施例中，充电桩故障检测系统还包括用于设置在充电桩上充电枪侧的红外热释电传感器，用于感应检测是否有行人靠近充电桩。进一步的，作为一种实施方式，为增强用户是否进行充电操作的可靠性判断，以在操作信号获取单元获取到充电操作信号后，是否同时获取到红外热释电传感器的输出信号作为辅助判断条件。具体的，第一故障检测模块配置为：在操作信号获取单元获取到充电操作信号，并且红外热释电传感器产生输出信号后的第一设定时间内，充电检测单元未检测到充电电流或充电电压输出时，生成故障嫌疑判断。另一种具体的，第三故障检测模块配置为：在操作信号获取单元获取到充电操作信号，并且红外热释电传感器产生输出信号后的第二设定时间内检测到车辆离开信号时，生成故障信息。
36.在一些优选的实施例中，充电桩故障检测系统还包括交互单元，交互单元用于记录操作信号获取单元获取充电操作信号时对应的计时单元的计时值，并将所述计时值与设定的时间阈值进行比较，当计时值小于所述时间阈值时，生成交互信息，所述交互信息用于
提醒用户当前车位为充电桩专用车位，无充电需求需离开，或者警告用户不充电停车需加收停车费用等。
37.本发明还提供一种充电桩，包括以上所述的充电桩故障检测系统。
38.在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
39.在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，
“‑”
和“~”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“a
‑
b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。“a~b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。
40.在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。