CN105922884B - 一种车库智能无线充电机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车库智能无线充电机器人系统，包括设置在汽车前引擎盖上的受电盘，受电盘内部设有受电耦合线圈，受电盘还连接有向汽车充电的电缆，受电盘上方设有与受电盘相配合的送电盘，送电盘内部设有与受电耦合线圈相配合的送电耦合线圈，受电盘边缘处设有对位色环，送电盘上端设有送电盘安装板，在送电盘安装板边缘处设有至少两个对位镜头，在安装楼板上还设有充电基座，且充电基座上设有用于送电盘粗定位的全局镜头；本发明实现自动化完成充放电，摆脱线缆束缚，而且可以通过网络自由的制定开始和结束时间，充放电的速度和程度，利用峰谷电价优惠，在充电过程中不需要限制停车位置精度就能保证稳定的电力转化效率。

Description

一种车库智能无线充电机器人系统

技术领域

本发明涉及无线充电机器人系统，具体的说是一种车库智能无线充电机器人系统。

背景技术

在“节能低碳”呼声愈高的今天，发展新能源车逐渐成为当前汽车工业的潮流所趋，各类新能源技术的研发如雨后春笋般涌现，2008年9月以来，面对金融危机、油价高涨和日益严峻的节能减排压力，大力发展新能源汽车成为世界汽车工业竞争的一个新焦点，在此过程中，电动汽车逐渐成为新能源汽车的代表和世界各主要汽车制造强国政府确定的战略产业方向。目前市场上电动汽车的数量和品牌越来越多，其中比重最大的是公交或旅游巴士，个人购买的比例较小，主要原因是地面车位不够，充电实施市场布局不合理和不够网络化，电动汽车续航里程不足等，比如在商务集中区，城市中心地带，明显不能满足停车位和充电的需求。目前企业车桩升级改造的意愿和效率都比较低，行业又涌入了大量企业。而以下问题又导致新国标实施无法及时落地：设备质量参差不齐，充电设施的安全性、一致性难以得到保证；新老版本的车辆、充电设施存在多种组合，兼容性与互联互通难以实现；消费者、运营商、物业、保险公司等无法识别新旧国标充电桩，用户体验难以保证。

根据相关调研机构资料，70%的消费者每天至少为一个设备充电一次。设备不仅应该支持无线充电技术，而且应该有足够的热点供其充电。一旦基础设施部署到位，其普及将会水到渠成。从Nikola Tesla首次传输电力至今已经超过100年，但我们依然远远未释放能量转换的全部潜力。停车公共设施只有提供更加完备的无线充电模式，车辆才能自行充电,这既是车库的需求,也是电动汽车的需求。

汽车充电网络建设模式，在充电设施推进过程中，亟待突破的难题就是充电服务网络布点问题。电力部门依托现有的停车场设施，因地制宜地建设微电网、分布式、综合化的可充、可换全功能充电站，可避免充电模式存在的两个短板：一是充电时间长，二是停车环境有限。而高效完善的电池充电服务，是电动汽车推广应用的先决条件。现在市场上的充电设备多为固定式有线充电设备，为厂家或客户自建并针对特定的车型，多为露天固定安装，这样就会造成车位利用率不高，易受天气等环境影响，自然老化加快，需要人工操作，容易由于误操作、摆放不到位、忘记拔插头或等原因造成损失，容易招偷盗，破坏影响设备完整率，诸如以上原因造成目前市场充电服务网络的不完善，影响了电动汽车的推广和实用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种车库智能无线充电机器人系统，实现自动化完成充放电，摆脱线缆束缚，而且可以通过网络自由的制定开始和结束时间，充放电的速度和程度，利用峰谷电价优惠，在充电过程中不需要限制停车位置精度就能保证稳定的电力转化效率，使用范围广，能很好的解决停车难和充电难等发展过程中的堵点和痛点，并且该车库智能无线充电机器人系统结构简单，成本低，工作效率高，使用寿命长，操作简单方便。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种车库智能无线充电机器人系统，包括用于向电动汽车充电的受电盘，通过近场感应给受电盘充电的送电盘，以及用于使送电盘接近受电盘并达到两者最大耦合度的对位机器人；所述对位机器人包括在所述受电盘边缘处的对位色环，用于控制送电盘工作的充电基座，用于将送电盘与受电盘相互耦合的支撑架，所述充电基座设置在车位上方的安装楼板上，在所述充电基座中间位置设有全局镜头，在所述安装楼板上设有能移动的支撑架，所述支撑架一端设有送电盘安装板，在所述送电盘安装板边缘处至少设有两个对位镜头，所述送电盘安装板与送电盘连接；通过所述全局镜头进行拍照初步定位后，通过所述支撑架移动所述送电盘至所述受电盘上方位置，通过所述对位镜头与所述对位色环精确定位使受电盘与送电盘达到最大耦合度定位要求。

这样，通过本发明的技术方案，采用近场感应充电，充电效率高，时间短，先通过全局镜头快速将送电盘引导至受电盘上方，进行初步定位，然后再通过送电盘安装板上设置对位镜头和在受电盘上设置对位色环反复进行图像对比，实现送电盘与受电盘快速精确定位，能实现受电耦合线圈与送电耦合线圈的最大耦合面积，提高充电速度，节约时间，该结构设计合理，操作方便，使用寿命长。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的车库智能无线充电机器人系统，支撑架包括设置在安装楼板上的用于供机器人行走的导轨，机器人包括安装座，在安装座上设有旋转驱动电机，旋转驱动电机的输出轴上设有第一齿轮，在安装座还设有与第一齿轮相啮合的第二齿轮，第二齿轮驱动端设有与安装座平行设置的旋转安装架，旋转安装架靠近第二齿轮的一端设有第一安装凸台，另一端设有第二安装凸台，第一安装凸台转动连接有摆动连杆，第二安装凸台上设有用于驱动摆动连杆转动的驱动电推杆，摆动连杆远离第一安装凸台的一端与送电盘安装板连接，通过旋转驱动电机驱动旋转安装架在水平方向转动，从而实现送电盘在水平方向移动，并且通过驱动电推杆驱动摆动连杆转动实现送电盘在高度方向调节，这样使得送电盘能调节到任意的位置，方便送电盘与受电盘精确定位，该结构简单，操作方便，采用驱动电推杆能牢牢固定摆动连杆的位置，保证汽车充电顺利进行，增加安全性和可靠性。

前述的车库智能无线充电机器人系统，导轨为线性圆柱导轨，安装座通过行走轮固定在线性圆柱导轨上，行走轮上设有外齿，且两个行走轮上的外齿相互啮合，在安装座上设有驱动电机，驱动电机输出轴上设有与外齿相啮合的齿轮，这样通过驱动电机驱动外齿转动，从而驱动安装座在线性圆柱导轨来回移动，结构简单，操作方便，使用寿命长，移动精度高。

前述的车库智能无线充电机器人系统，送电盘安装板通过柔性接触弹簧与送电盘连接，通过柔性接触弹簧能使送电盘具有一定的倾斜能力，能降低送电盘与受电盘的安装精度，方便操作，提高工作效率，降低成本。

前述的车库智能无线充电机器人系统，受电盘与送电盘均为圆形，受电盘上端面设有截面为圆锥形凹槽，送电盘下端面形状与圆锥形凹槽相配合，采用圆形结构，加工简单，安装方便，并且通过设置圆锥形凹槽能快速精确定位，提高安装速度，降低安装难度，操作方便。

前述的车库智能无线充电机器人系统，受电盘下端面通过可调节吸盘固定在汽车前引擎盖上，受电盘上端面还设有气泡水平仪，通过可调节吸盘方便调节受电盘的高度和位置，并且以气泡水平仪为调节参考，操作简单，观察直观，降低安装难度。

前述的车库智能无线充电机器人系统，在送电盘安装板边缘处对称设有两个对位镜头，对位镜头对称设置能提高图像对比速度，简化程序，加工简单。

前述的车库智能无线充电机器人系统，摆动连杆包括两个平行设置的连杆，两个连杆、第一安装凸台、送电盘安装板之间形成平行四边形连接结构，采用平行四边形结构，连接稳定可靠，能在摆动连杆移动的过程中保证送电盘保持水平。

本发明的有益效果是：采用近场感应充电，充电效率高，时间短，先通过全局镜头快速将送电盘引导至受电盘上方，进行初步定位，然后再通过送电盘安装板上设置对位镜头和在受电盘上设置对位色环反复进行图像对比，实现送电盘与受电盘快速精确定位，能实现受电耦合线圈与送电耦合线圈的最大耦合面积，提高充电速度，节约时间，该结构设计合理，操作方便，使用寿命长，采用通用的电力接口对电动汽车进行无线充电，在摆脱电缆的同时可适应不同品牌，不同充电模式的汽车，无需在汽车底盘安装相应的无线充电模块，减轻了车辆自重；同时在立体车库中无需在比较薄的楼板停车道上预埋固定的送电底盘，不影响搬运器运行，不降低存车净空间，可针对任意停车位进行高效的自动化近场无线充电，将停车与充电两大难题在一个方案中一并解决。

附图说明

图1、图2、图3均为本发明的结构示意图；

图4为图2中B的局部放大示意图；

图5为图3中C的局部放大示意图

图6、图7、图8、图9均为本发明中受电盘和送电盘的结构示意图；

图10为图8中A的局部放大示意图；

图11为实施例1的现场安装结构示意图；

图12为实施例2的现场安装结构示意图；

其中：1-受电盘，2-受电耦合线圈，3-电缆，4-送电盘，5-送电耦合线圈，6-对位镜头，7-送电盘安装板，8-柔性接触弹簧，9-安装楼板，10-导轨，11-安装座，12-旋转驱动电机，13-第一齿轮，14-第二齿轮，15-旋转安装架，16-第一安装凸台，17-第二安装凸台，18-摆动连杆，19-驱动电推杆，20-行走轮，21-外齿，22-驱动电机，23-齿轮，24-充电基座，25-全局镜头，26-对位色环，27-圆锥形凹槽，28-可调节吸盘，29-气泡水平仪，18-1-连杆。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明：

结合现有停车库的车位布局，基本上可以归纳为两种情况：1. 巷道单边单排，2.巷道单边双排；针对这两种情况本发明针对性提供两种不同的充电位布局：

实施例1

本实施例提供的一种针对巷道单边单排的车库智能无线充电机器人系统，包括设置在汽车前引擎盖上的受电盘1，受电盘1内部设有受电耦合线圈2，受电盘1还连接有向汽车充电的电缆3，受电盘1上方设有与受电盘1相配合的送电盘4，送电盘4内部设有与受电耦合线圈2相配合的送电耦合线圈5，受电盘1边缘处设有对位色环26，送电盘4上端设有送电盘安装板7，在送电盘安装板7边缘处对称设有两个对位镜头6，通过对位色环26和对位镜头6实现受电盘1与送电盘4快速精确定位，送电盘安装板7通过支撑架固定在车位上方的安装楼板9上，在安装楼板9上还设有充电基座24，且充电基座24上设有用于送电盘4粗定位的全局镜头25；

支撑架包括设置在安装楼板9上的用于供机器人行走的导轨10，机器人包括安装座11，在安装座11上设有旋转驱动电机12，旋转驱动电机12的输出轴上设有第一齿轮13，在安装座11还设有与第一齿轮13相啮合的第二齿轮14，第二齿轮14驱动端设有与安装座11平行设置的旋转安装架15，旋转安装架15靠近第二齿轮14的一端设有第一安装凸台16，另一端设有第二安装凸台17，第一安装凸台16转动连接有摆动连杆18，第二安装凸台17上设有用于驱动摆动连杆18转动的驱动电推杆19，摆动连杆18远离第一安装凸台16的一端与送电盘安装板7连接；

导轨10为线性圆柱导轨10，安装座11通过行走轮20固定在线性圆柱导轨10上，行走轮20上设有外齿21，且两个行走轮20上的外齿21相互啮合，在安装座11上设有驱动电机22，驱动电机22输出轴上设有与外齿21相啮合的齿轮23；

送电盘安装板7通过柔性接触弹簧8与送电盘4连接，通过柔性接触弹簧能使送电盘具有一定的倾斜能力，能降低送电盘与受电盘的安装精度，方便操作，提高工作效率，降低成本；

受电盘1与送电盘4均为圆形，受电盘1上端面设有截面为圆锥形凹槽27，送电盘4下端面形状与圆锥形凹槽27相配合，采用圆形结构，加工简单，安装方便，并且通过设置圆锥形凹槽能快速精确定位，提高安装速度，降低安装难度，操作方便；受电盘1下端面通过可调节吸盘28固定在汽车前引擎盖上，受电盘1上端面还设有气泡水平仪29；摆动连杆18包括两个平行设置的连杆18-1，两个连杆18-1、第一安装凸台16、送电盘安装板7之间形成平行四边形连接结构。

这样针对巷道单边单排类车库布局，进行一对一无线充电服务，需要说明的是，车库巷道一般为数十米长，可以并排停放几十辆车，可以通过拼接方式来实现整个巷道充电导轨的组装，可以沿巷道两侧平行布置，充分利用现有的空间位置，在具体实现方式上也可以将充电基座24设置为滑动式结构，也可以根据实际需要机动增减无线充电基座的数量。

本实施例的工作过程：先将受电盘1放置于汽车前引擎盖上上，然后通过调节吸盘28和气泡水平仪29将受电盘1调整至水平位置，然后通过全局镜头25进行图像采集并进行对比，将送电盘4利用驱动电机22和旋转驱动电机12移动至受电盘1上方，然后通过对位色环26和对位镜头6的图像对比，实现受电盘1与送电盘4快速精确定位，利用驱动电推杆19将送电盘4与受电盘1耦合并固定，然后充电基座24开始进行充电，充电完成后送电盘4返回至初始位置。

实施例2

本实施例提供的一种针对巷道单边双排类车库布局的车库智能无线充电机器人系统，车库智能无线充电机器人系统结构与实施例1完全相同，其中行走轮20上还设有预压紧弹簧使行走轮20与导轨10紧密贴合，针对巷道单边双排类车库布局，这类车库的空间利用率很高，采用固定充电基座24，利用所停车辆的间距，在所停车辆间距的上方安装固定充电基座24，充电基座24内部布置四个独立的控制单元，可同时对前后左右四辆车按照不同的充电阶段以不同模式进行充电服务；导轨10固定在充电基座24前后方向按照左右分别安装，形成四个分别对车辆充电的无线充电机器人单元，且共用一个充电基座24，每个充电过程独立控制，这样能降低成本，节约空间。

这样集中布局在车位密度比较高的车库中，并且充分利用车位间的间隙地带，在不影响现有车库运行基础上对所停车辆进行一体化集中的布局，减少了现有车库的改造难度和成本的同时充电设备的制造安装成本也降到最低，在车位分布上可区块规划出充电区域，便于整合现有资源解决停车难和充电难的双重困局。

综上所述针对充电位布局既可以对车辆进行常规充电也可以进行临时大电流补电，在实施过程中根据不同的应用场合可组合安装，同时采用近场感应充电，充电效率高，时间短，先通过全局镜头快速将送电盘引导至受电盘上方，进行初步定位，然后再通过送电盘安装板上设置对位镜头和在受电盘上设置对位色环反复进行图像对比，实现送电盘与受电盘快速精确定位，能保证受电耦合线圈与送电耦合线圈的对位精度，保证最大化的耦合面积，提高充电速度，节约时间，该结构设计合理，操作方便，使用寿命长。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种车库智能无线充电机器人系统，包括用于向电动汽车充电的受电盘，通过近场感应给受电盘充电的送电盘，以及用于使送电盘接近受电盘并达到两者最大耦合度的对位机器人；其特征在于：所述对位机器人包括在所述受电盘边缘处的对位色环，用于控制送电盘工作的充电基座，用于将送电盘与受电盘相互耦合的支撑架，所述充电基座设置在车位上方的安装楼板上，在所述充电基座中间位置设有全局镜头，在所述安装楼板上设有能移动的支撑架，所述支撑架一端设有送电盘安装板，在所述送电盘安装板边缘处至少设有两个对位镜头，所述送电盘安装板与送电盘连接；通过所述全局镜头进行拍照初步定位后，通过所述支撑架移动所述送电盘至所述受电盘上方位置，通过所述对位镜头与所述对位色环精确定位使受电盘与送电盘达到最大耦合度定位要求；

所述支撑架包括设置在安装楼板上的用于供机器人行走的导轨，所述机器人包括安装座，在所述安装座上设有旋转驱动电机，所述旋转驱动电机的输出轴上设有第一齿轮，在所述安装座还设有与第一齿轮相啮合的第二齿轮，所述第二齿轮驱动端设有与安装座平行设置的旋转安装架，所述旋转安装架靠近第二齿轮的一端设有第一安装凸台，另一端设有第二安装凸台，所述第一安装凸台转动连接有摆动连杆，第二安装凸台上设有用于驱动摆动连杆转动的驱动电推杆，所述摆动连杆远离第一安装凸台的一端与送电盘安装板连接；

所述导轨为线性圆柱导轨，所述安装座通过行走轮固定在线性圆柱导轨上，所述行走轮上设有外齿，且两个行走轮上的外齿相互啮合，在所述安装座上设有驱动电机，所述驱动电机输出轴上设有与外齿相啮合的齿轮；

所述摆动连杆包括两个平行设置的连杆，两个连杆、第一安装凸台、送电盘安装板之间形成平行四边形连接结构。

2.根据权利要求1所述的车库智能无线充电机器人系统，其特征在于：所述送电盘安装板通过柔性接触弹簧与送电盘连接。

3.根据权利要求1所述的车库智能无线充电机器人系统，其特征在于：所述受电盘与送电盘均为圆形，所述受电盘上端面设有截面为圆锥形凹槽，所述送电盘下端面形状与圆锥形凹槽相配合。

4.根据权利要求1所述的车库智能无线充电机器人系统，其特征在于：所述受电盘下端面通过可调节吸盘固定在汽车前引擎盖上，所述受电盘上端面还设有气泡水平仪。

5.根据权利要求1所述的车库智能无线充电机器人系统，其特征在于：在所述送电盘安装板边缘处对称设有两个对位镜头。