整合感測系統提升安全效率 智慧充電樁異常偵測降風險
近年綠能意識抬頭，帶動綠能產業持續成長。電動車(EV)被視為未來綠能交通的重要一環，銷量也逐年上升。根據市場數據顯示，電動車市場的年均成長率達到25%，預計到2030年全球電動車數量將突破2億輛，如圖1所示。
圖1 電動車2025預估銷量圖
隨著電動車銷量快速上升，充電樁的供應卻遠遠不足，充電樁與電動車的比例依然維持在1:10，這使得充電樁逐漸成為車主選擇停車位置的考量之一。然而，駕駛者不可能隨時移動車輛，導致許多充電停車格被長期地占據，加劇了充電樁供應不足的問題，過度充電導致起火的情況也層出不窮，這些問題都嚴重影響了電動車的普及與便利性。
為了解決充電樁不足以及過熱的問題，本文試著提出一個解決方案—可以移動的充電樁機器人。移動式充電樁機器人讓駕駛者不必特地尋找具有充電樁的車位，停在一般車位就能進行充電，解決了充電停車格被長期占用的問題。此外，機器人配備智慧監測系統，能夠監控充電過程並防止過度充電，降低過熱及火災風險。
這種設計不僅提升充電的便利性，也增加了充電樁的使用效率。對於停車場運營商和電動車車主而言，這款充電樁機器人有顯著的商業吸引力，它解決了充電設施不足的問題，還為電動車充電帶來了靈活、安全的解決方案，滿足市場對於高效充電設備日益成長的需求。
本充電樁的五大特色功能，如圖2所示。
圖2 系統功能特色圖
充電樁機器人的運作原理
本文以盛群HT32F52352微控制器為核心，以實現充電樁機器人的自主移動和監控功能。充電樁機器人使用太陽能板收集環境中的能量，並將其儲存至內部的電池中，同時，充電樁機器人會自行移動到電動車旁為其充電。
機器人內部的光感測模組和溫濕度偵測模組會監控周圍環境的變化，當環境不利於充電(例如光照不足或天氣惡劣)時，微控制器將控制機器人自行移動到合適的位置待機，以保持能量的最佳利用。此外，當偵測到異常溫度變化時，系統會透過連接的設備通知用戶，以避免危險發生。
系統功能與硬體結構介紹
本文內含多種系統，如圖3所示，包括電能供給系統，負責提供太陽能源為車輛充電。日光判斷系統會自動感測光照度判斷目前天氣是否適合充電，若充電效率過低則返回待機，並等待下次適合外出充電的時機。雨天預測系統將開發板加入AI迴歸分析模型，搭配溫溼度感測模組，可以預判接下來是否下雨。異溫感測系統則是利用溫溼度感測模組，檢測機器人充電的當下是否有溫度異常問題，並立即回報車主。BLE藍牙模組負責將感測器偵測數據資料、以及降雨機率的預測結果傳輸至手機APP和人機介面，數據結果會完整展示於手機APP與雲端系統THINGSPEAK。
圖3 系統架構圖
以下介紹硬體裝置及功能用途：
盛群HT32F52352開發板
本文利用盛群HT32F52352開發板，透過接收溫濕度偵測模組感測之數據進行AI預測是否下雨，並將資訊透過藍牙BLE5.2傳送至手機。
溫濕度偵測模組
本文利用數位型溫濕度偵測模組，偵測周圍異常溫度及濕度，並利用杜邦線連結HT32F52352及模組，以此感測周遭環境之溫濕度數據。
光感測模組
本文另使用簡易型光敏電阻感測器監測周圍環境光強度，判斷是否適合進行充電。一旦光強度低於理想臨界值，機器人會自動回到待機位置；當光強度高於理想臨界值時，再外出充電，以達到即時監控環境及高機動性的成果。
直流減速馬達與L298N馬達驅動模組
本文使用TT直流減速馬達，可以降低馬達轉速並提高馬達轉動力矩，提供自走車轉動動力，使小車移動。再搭配兩個L298N馬達驅動板，控制四個直流減速馬達，並根據HT32F52352傳送的訊號來控制馬達轉動速度，再透過馬達轉動方向的差異，驅使小車前進、後退。
麥克納姆輪
本文採用四顆麥克納姆輪，使充電樁可前後移動。輪子周圍另鑲有多顆與中心呈45度角的小滾輪，使車輛在前進和後退時可以保持穩定。每顆輪子各自由一顆直流減速馬達控制轉速及方向，實現充電樁在不同方向間自由移動。所有輪子朝同一方向旋轉時，其合力方向總和可實現機器人的前進或後退，可見圖4所示。
圖4 機器人行進方向控制
日光判斷系統與電源控制
本文使用光感測模組檢測周圍環境光照度，並將結果回傳至微控制器，判斷目前的太陽光照是否達到適合充電的最低臨界值(設定為2900)，若有達到，HT32F52352會驅動直流減速馬達轉動，使充電樁移動到戶外進行充電，若低於臨界值則返回室內待機，一段時間後再次出門採集數據，充電樁移動流程，如圖5所示。
圖5 充電樁移動流程
本文所採用的高效單晶太陽能電池板，可作為充電樁充電來源，並使用DFRobot太陽能電源控制板，將充電樁獲得之能量分配給電動車的電池，同時進行電量管理與保護，確保系統在充足電力下運作，防止電池過充或過放電而導致事故的發生。
雨天預測系統
本文將BME33M251溫濕度感測模組與微控制器HT32F52352整合，以預測降雨機率，再利用BME33M251感測器之Data...
2025 年 08 月 12 日
