儲能式可移動汽車充電機器人的開發與應用研究

摘要：本研究旨在開發和驗證儲能式可移動汽車充電機器人這一創新技術，通過實驗測試數據和實際應用案例，展示其在充電效率、續航能力和充電速度等方面的優勢。研究結果表明，該機器人在城市內短距離移動和多點服務方面具有顯著優勢，能夠為未來電動汽車的普及提供有效的充電解決方案。本文不僅為理論研究提供了實證支持，還為未來大規模應用奠定了基礎。

關鍵詞：儲能式；可移動汽車；充電機器人；應用

一、儲能式可移動充電機器人技術方案

（一）技術實現方式

為了實現上述設計理念，儲能式可移動充電機器人采用了一系列先進的技術和設計。

1. 儲能系統

機器人的核心是其高效儲能系統，通常采用鋰電池或固態電池。這些電池具有高能量密度和長壽命，能夠儲存大量電能，確保能夠為多輛電動汽車提供充電服務。

2. 移動平臺

機器人配備了自主移動平臺，通常包括電動驅動系統、智能避障傳感器和導航系統。通過GPS、激光雷達和攝像頭等傳感器，機器人能夠實時感知周圍環境，自主規劃路徑，避開障礙物，精準到達目標車輛。

3. 充電接口

為了適應不同車型，機器人配備了多種類型的充電接口，并且具備自動對接功能。通過機械臂和精確的控制算法，機器人能夠準確連接到車輛的充電口，開始充電過程。

4. 通信系統

機器人內置無線通信模塊，能夠與用戶手機、后臺管理系統以及其他機器人進行實時通信。用戶可以通過手機APP 預約充電服務，實時查看充電狀態，后臺系統則可以監控機器人運行狀態，進行遠程控制和維護。

5. 安全系統

為了確保充電過程的安全，機器人配備了多重安全保護機制，包括過充保護、過熱保護和短路保護等。此外，機器人還具備自動斷電功能，當檢測到異常情況時能夠立即停止充電，防止事故發生[2] 。

（二）核心技術參數

儲能式可移動充電機器人的核心技術參數決定了其性能和應用效果。以下是關鍵參數圖2 ：

其中，電池容量通常在50-100 kWh 之間，這樣能夠滿足多輛電動汽車的充電需求。

充電功率要求達到50-150 kW，能夠在30 分鐘內為大多數電動汽車充電至80%。

續航能力要求單次充電后能夠移動數十公里，確保在大范圍內提供充電服務。

定位精度，要求誤差在厘米級，確保能夠準確對接到車輛充電口。

充電接口類型， 要求支持多種標準， 如CCS、CHAdeMO 和GB/T，適配不同品牌和型號的電動汽車。

二、實驗和數據支持：驗證儲能式可移動汽車充電機器人的可行性

為了驗證儲能式可移動汽車充電機器人這一技術方案的可行性，本文通過實驗測試數據和實際應用案例，展示其實際效果和用戶反饋。這不僅能為理論研究提供實證支持，還能為未來大規模應用奠定基礎。

（一）實驗測試數據

在儲能式可移動汽車充電機器人開發過程中，進行了多項實驗測試，主要包括充電效率、續航能力、充電速度和操作便捷性等方面的數據采集和分析[3] 。

1. 充電效率

實驗結果顯示，儲能式可移動充電機器人的充電效率顯著高于傳統固定充電樁。通過優化電池管理系統和充電控制算法，該機器人在充電過程中能最大限度地減少能量損失，充電效率達到95% 以上。而傳統固定充電樁的充電效率通常在85% 至90% 之間。

2. 續航能力

通過對多種電動汽車進行充電測試，儲能式可移動充電機器人在一次充滿電的情況下，能夠為至少5 輛電動汽車提供50% 電量的充電服務。這一數據表明，該機器人在城市內短距離移動和多點服務方面具有顯著優勢。

3. 充電速度

實驗中，儲能式可移動充電機器人采用直流快充技術，為一輛電動汽車從20% 電量充至80% 電量的時間平均為25 分鐘。而普通交流慢充方式則需要數小時。這種快速充電能力可以極大地提高用戶的便捷性和充電體驗。

4. 操作便捷性

實驗還對用戶操作便捷性進行了評估。通過人機界面和自動導航系統，該機器人能夠精準定位到目標車輛并自動完成充電操作。用戶只需通過手機APP 預約充電服務，無需手動操作，大大簡化了充電過程。

（二）實地應用案例

為了進一步驗證儲能式可移動汽車充電機器人的實際應用效果，我們選擇了幾個典型應用場景進行了實地測試，包括商業中心停車場、住宅小區和高速公路服務區等。

1. 商業中心停車場

在某大型商業中心停車場，部署了兩臺儲能式可移動充電機器人。一個月的試運行數據顯示，充電機器人的使用頻率和用戶滿意度均達到預期。其中，90% 的用戶對充電速度和便捷性表示滿意，并愿意繼續使用該服務。這些數據表明，儲能式可移動充電機器人在商業中心停車場的應用具有廣闊的前景。

2. 住宅小區

在某高檔住宅小區，充電機器人為居民提供了便捷的充電服務。試運行期間，機器人共完成充電服務120 次，平均每天充電4 次，滿足了居民的充電需求。用戶反饋顯示，充電機器人解決了小區內充電樁不足的問題，提升了電動汽車的使用便利性。

3. 高速公路服務區

在某高速公路服務區，儲能式可移動充電機器人為長途行駛的電動汽車提供了應急充電服務。試運行期間，機器人共為過往車輛提供了30 次充電服務，平均每次充電時間為30 分鐘。用戶反饋顯示，充電機器人在高速公路服務區的應用，極大地緩解了長途行駛中的充電焦慮。

總之，在所有實驗和實地應用測試中，用戶反饋是檢驗儲能式可移動充電機器人實際效果的重要指標。通過對用戶的調查和訪談，收集了大量的反饋意見和建議。用戶對儲能式可移動充電機器人的充電速度、便捷性和智能化操作表示高度認可。部分用戶提出了提高充電服務覆蓋范圍和增加機器人數量的建議，這為未來的改進和推廣提供了重要參考。

參考文獻：

[1] 徐建明， 蔡奇正， 馬益普. 基于ROS 的電動汽車充電操作移動機器人系統[J]. 浙江工業大學學報， 2021， 49（6）：11.

[2] 王強， 唐俊. 自動充電機器人在新能源汽車領域的應用與發展[J]. 時代汽車， 2024.

[3] 劉文奇， 胡曉羽. 電動汽車自動充電機器人導航程序設計及應用[J]. 包鋼科技， 2021.05.024.