一種立體式電動車智慧充電停車庫的研發

高道港　邱峰　孫迎麗　袁夢　韓梓淵　朱宇

摘 要：如今，隨著交通行業的快速發展，城市的面貌日新月異，隨之而來的交通問題——停車難也成為城市亟待解決的“老大難”。在升降類停車庫的基礎上，文章介紹了一種中心對稱四層立體機構停車庫的設計方案，該方案包括立體停車庫的框架、出庫和入庫的工作原理、結構設計特點及控制部分。關鍵詞：立體式停車庫;智慧充電;電動車中圖分類號：U491 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）08-245-03

Abstract：?Nowadays， with the rapid development of the transportation industry， the appearance of the city is changing with each passing day， and the accompanying transportation problem， the difficulty of parking， has also become the "big problem" that the city needs to solve urgently. On the basis of elevator parking garages， this article introduces a design scheme of a centrally symmetrical four-story three-dimensional parking garage. The plan includes the framework of the three-?dimensional parking garage， the working principles of outbound and inward storage， structural design features， and control parts .Keywords：?Three-dimensional parking garage;?Smart charging;?Electric vehicleCLC NO.： U491 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）08-245-03

1?立體停車庫研究狀況

目前，由于大力倡議的創新發展以及高新技術的逐步提升，國民經濟發展水平空前提高，大眾家庭也有經濟能力購買各類代步工具，汽車成為人們首選的工具。然而國內汽車保有量的快速增長也給城市帶來了較為困難的問題，由于城市內的停車空間有限，無法滿足日益增長的需求，停車難、停車慢、占道停車、環保性差等已然成為社會熱點。此外，共享單車的興起與快速發展使得城市經常出現亂停亂放的現象，不僅影響人們的正常出行，也使城市形象大打折扣。為更好地利用城市的有限空間，針對亂停亂放的電動車，設計出了一款能夠極大節省占地面積的立體式電動車智慧充電停車庫。

2?智慧充電立體停車庫的框架結構和工作原理

2.1?智慧充電立體停車庫的框架結構

智慧充電立體停車庫為中心對稱四層立體結構，如圖1所示。車庫的四層分為底層、中下層、中上層和頂層。入庫時，所有車輛均從底層依次進入，每層依次入庫一輛車，為使車庫的載重在托盤上分布均勻，防止因車庫倒轉、過多旋轉、車庫偏載而造成的結構形變，車輛將由兩邊位置向中間位置駛入。車庫的整體架構采用的是圓管鑲套的連接方式，方便起見，文中以部分零件連接方式呈現，如圖2所示，這種連接方式不僅便于拆卸和安裝，而且還便于排查車庫的緊固問題，大大降低了我們的檢修成本。

2.2?智慧充電立體停車庫的工作原理

2.2.1?車輛的入庫工作原理

用戶將車輛推入車庫外的過渡板中，使車輛固定。當控制系統啟動時，過渡板的旋轉機構（豎置的磁扭力電機）將過渡板旋轉180°，送到底層前的入庫預備停放踏板上。通過控制系統將過渡板上的車輛送入相應空閑車位上。過渡板上的護欄將車輛限位，防止左右晃動，結合護欄框架結構的優越性，再加裝橫向擋板，即可有效的防止車輛前后竄動。

2.2.2?車輛的出庫工作原理

車輛出庫時，用戶只需要輸入自己車輛停放車位號，此時控制系統啟動，指定位置的過渡板就會自動的旋轉到底層，做好出庫準備?？刂葡到y將車輛運送出托盤到出庫預備停放踏板，此時用戶即可到預備停放踏板上取車。

2.2.3?車輛的智慧充電方式

停放車輛的過渡板上配備充電插孔，準備存車時插孔處于不通電狀態，用戶可將充電線的插頭端插進插頭孔。當系統按照指令將停放過渡板的車輛送入指定位置時，托盤處的凸槽與過渡板處的凹槽接合（凹槽與凸槽處皆為導電材料），此時插孔出于通電狀態，車輛開始充電。

考慮到車庫采用的旋轉機構，傳統的布線方式難以實現供電。因此在中心軸一端定制工業級的導電滑環換向器機構，如圖6所示，能有效的因車庫旋轉造成的線路排布問題，實現了信號的傳輸和電動車充電功能。車庫提供了電動車常規充電和快速充電兩種模式，避免了室內充電帶來的重大生命財產安全威脅，滿足市民的同需求，使充電更加人性化。

3?智慧充電立體停車庫結構設計及特點

3.1?車庫整機旋轉機構

整機旋轉機構負責托盤的換層和車輛存取，采用的是渦輪蝸桿減速電機，如圖7所示。渦輪蝸桿減速電機的運作為車庫旋轉提供主動力，并帶動中齒輪轉動，從而帶動大齒輪轉動，大齒輪與車庫整機的中心軸鏈接在一起，最后實現整機的圓周運動。由于傳動比的放大，電機所需的扭矩大大縮小，選擇功率較小的電機即可實現控制，這樣不僅節省造價成本，而且還便于控制。此外，渦輪蝸桿減速電機有著先天性的“自鎖”優勢，因而有益于防止車庫的倒轉和過多旋轉。當整機斷電時，不會因為失去動力而發生意外財產損失。如遇電源斷電的特殊情況，啟動手搖驅動模式，如圖8所示，這樣也可以實現車輛出庫的功能。

3.2?防擺減震機構

在托盤的穩定性上，對托盤的運動軌跡進行專門研究。鑒于托盤的中心始終做圓周運動，故采用防擺減震機構。本結構結合摩天輪旋轉的防擺原理（摩天輪在旋轉的時候，觀光艙在半空中會發生輕微水平方向的擺動），添加定向導軌，如圖9所示。定向導軌不僅可以消除托盤水平晃動的問題，使托盤上的車輛平穩旋轉，還可以導向，從而達到減震的目的。

3.3?存車和取車的控制

為增強立體車庫的可操作性，因而采用以STM32芯片為核心的主控制單元。其功能實現主要包括人機交互界面功能、橫置電機和豎直電機的控制等。當用戶存車時，用戶按照控制界面的要求在過渡板上擺放好車輛，點擊確認，控制系統啟動。隨后主控單元會根據車庫現有車輛的停車位置，計算出下一輛車的停車位置，通過界面輸出車位，同時啟動電機驅動模塊，將過渡板送入指定位置，存車界面如圖所示。當用戶取車時，輸入車位號，點擊確認，控制系統啟動。主控單元根據輸入的車位號驅動電機將所在過渡板送到用戶取車處，過程原理同取車過程，取車界面如圖所示。

4?總結

智慧充電立體停車庫不同于絕大多數立體停車庫。其結構設計方面的創新和智慧充電方式是有效確保立體停車庫安全性能和綜合性能的關鍵。其占地面積小、空間利用率高的優點是緩解城市的停車難、停車慢、占道停車、環保性差等問題的重要優勢。目前，我們的立體式停車庫適用于小區、學校、廣場和公司等地方。該車庫不僅具有停取車輛的功能，還具有充電功能，便于停車管理，防止偷車事件發生。該立體式智慧充電車庫結構對稱美觀，經過適當的裝飾，可以作為城市美化的亮麗一角。

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