CN107054147A - 一种电动汽车自动充电桩和自动充电方法 - Google Patents

一种电动汽车自动充电桩和自动充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电动汽车设备领域，具体涉及一种电动汽车自动充电桩和自动充电方法。本发明的电动汽车自动充电桩，包括通电连接的桩体和充电枪，所述充电枪的前端具有充电插头，所述充电枪和桩体由自动控制系统控制，自动获取车辆充电插口位置，自动插入充电插口进行充电，充电完成后自动断电；所述自动控制系统包括车位传感器，图像传感器、距离传感器、移动伺服电机组、处理器和服务器；本发明的汽车自动充电桩和充电方法，能够自动为电动汽车充电并计费，勿需车主手动为车辆充电，省时省力，使用方便。

Description

一种电动汽车自动充电桩和自动充电方法
技术领域
本发明属于电动汽车设备领域，具体涉及一种电动汽车自动充电桩和自动充电方法。
背景技术
随着技术进步、政策扶持以及企业投入增加，我国的电动汽车产业规模越来越大，对于治理环境污染和减少尾气排放相当有利。
而电动汽车的充电问题影响电动汽车的发展，充电桩行业受制于场地条件的限制，并缺乏有效的管理模式。目前市面上拥有多种充电桩，给电动汽车充电的时候，都是带着充电枪线，有3米的，5米的，这种充电桩使用后都需要使用者将线缆放好，每次的插拔也很不方便；还有一种充电桩带有充电插座，同样插拔不方便。而且电动汽车充电时需要刷卡计费或者手机扫二维码计费使用，这样操作起来也比较费时。
充电耗时费力、支付难等问题已经成为严重制约新能源汽车推广的痛点。如何能够让充电桩更加方便的为电动汽车自动充电并且能够自动计费，然后用户可以方便地通过手机APP进行操作和查看计费使用情况，成为电动汽车专家研究的课题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种电动汽车自动充电桩，能够自动为电动汽车充电并计费，全面解决用户在充电时遇到的耗时费力和支付难的问题。
本发明的技术方案为：
一种电动汽车自动充电桩，包括通电连接的桩体和充电枪，所述充电枪的前端具有充电插头，其特征在于，所述充电枪和桩体由自动控制系统控制，自动获取车辆充电插口位置，自动插入充电插口进行充电，充电完成后自动断电；所述自动控制系统包括车位传感器，图像传感器、距离传感器、移动伺服电机组、处理器和服务器；
所述车位传感器固定在停车位上，用于感应车辆占位信息，并发送给处理器；
所述移动伺服电机组包括设置在充电枪上并可控制充电枪在相应方向上运动的X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，所述移动伺服电机组还包括旋转轴电机，所述充电插头固定于旋转轴电机的旋转轴上并可围绕其旋转；
所述图像传感器和距离传感器也设置在充电枪上，所述图像传感器用于读取车辆牌照或车身二维码信息，以及车辆充电插口位置的图像信息，并分别发送给处理器和距离传感器；所述距离传感器用于接收并根据车辆充电插口位置信息，获取车辆充电插口在三维方向上的实际距离信息，并发送给处理器；
所述处理器用于接收车辆占位信息，控制Z轴电机运行，使充电枪升起；所述处理器还用于接收车牌照或车身二维码信息，发送给服务器，获取车辆参数信息，并发送给桩体；所述处理器还用于接收车辆充电插口在三维方向上的实际距离信息，控制移动伺服电机组运行，使充电枪往车辆充电插口方向运动，并插入车辆充电插口；
所述桩体包括连接检测装置和继电器，用于接收车辆参数信息作好充电准备，当所述充电插头插入到车辆充电插口后，启动连接检测装置检测电路是否连接，并吸合继电器启动充电，当充电完成后，断开继电器切断电源输出；
所述服务器存储有车辆信息数据库，用于接收车牌照或车身二维码信息，将对应的车辆参数信息及充电插口位置信息发送给处理器。
所述自动控制系统还包括车轮定位器，所述车轮定位器固定在停车位上，用于车辆前轮卡位，使车辆停放在正确位置上，便于所述图像传感器读取信息。
所述自动控制系统还包括设置于充电枪上的光线传感器和辅助照明灯，所述光线传感器用于检测光线强度，如果光线暗时，开启辅助照明灯照明。
所述自动控制系统还包括计量模块和移动终端APP，所述计量模块用于在充电过程中实时计量充电电量，发送给处理器；所述处理器还用于与移动终端APP相连，根据充电电量计算充电费用，并将相关费用结算发送给移动终端APP；所述移动终端APP用于车主查看和支付相关费用。
所述移动伺服电机组配置减速机，所述X轴电机、Y轴电机和Z轴电机配置运动轴或伸缩杆，所述Z轴电机为带抱闸电机。
所述车位传感器为地磁传感器；所述充电枪为交流或直流枪。
所述处理器为PLC系统或数字信号处理器或单片机或CPU。
一种电动汽车自动充电方法，包括以下步骤：
步骤1：电动汽车驶入充电桩停车位，车位传感器感应到车辆占位信息，发送给处理器；
步骤2：处理器接收到车辆占位信息，控制Z轴电机运行，使充电枪升起；
步骤3：充电枪上的图像传感器读取车辆牌照或车身二维码信息，以及车辆充电插口位置的图像信息，并分别发送给处理器和距离传感器；
步骤4：处理器接收车牌照或车身二维码信息，发送给服务器；
步骤5：服务器接收车牌照或车身二维码信息，将对应的车辆参数信息发回处理器；
步骤6：处理器接收车辆参数信息，并发送给桩体；
步骤7：桩体接收车辆参数信息，作好充电准备，
步骤8：距离传感器接收并根据车辆充电插口位置的图像信息，获取车辆充电插口在三维方向上的实际距离信息，并发送给处理器；
步骤9：处理器接收车辆充电插口在三维方向上的实际距离信息，控制移动伺服电机组运行，使充电枪往车辆充电插口方向运动，并插入车辆充电插口；
步骤10：桩体启动连接检测装置检测电路是否连接；
步骤11：桩体吸合继电器启动充电；
步骤12：充电完成后，桩体断开继电器切断电源输出；
步骤13：充电插头从车辆充电插口拔出，充电枪在移动伺服电机组带动下，运动回到原始位置，继续待命。
还包括以下步骤：
步骤3的图像传感器读取车辆牌照或车身二维码信息时，光线传感器检测光线强度，如果光线较暗，开启辅助照明灯照明。
还包括以下步骤：
步骤11的充电过程中，计量模块实时计量充电电量，发送给处理器；
步骤12的充电完成后，处理器根据充电电量计算充电费用，并将相关费用结算发送给移动终端APP，车主在移动终端APP上查看和支付相关费用。
本发明的充电枪和桩体由自动控制系统控制，可以自动获取车辆充电插口位置，自动插入充电插口进行充电，充电完成后自动断电，还可以自动计量充电时间并完成计费，全面实现了车辆自动充电的全过程，勿需车主手动为车辆充电，省时省力，使用方便，体现了科技的进步。
附图说明
图1为本发明电动汽车自动充电桩俯视图；
图2为本发明充电枪结构图；
图3为本发明电动汽车自动充电方法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1和图2为本发明电动汽车自动充电桩的实施例。
参考图1和图2，本发明的电动汽车自动充电桩，包括通电连接的桩体11和充电枪10，充电枪10为交流或直流枪，充电枪的前端具有充电插头105，所述充电枪10和桩体11由自动控制系统控制，自动控制系统包括车位传感器111，图像传感器106、距离传感器107、移动伺服电机组、处理器、服务器、计量模块和移动终端APP，
停车位210上设置有车位传感器111和车轮定位器112，车位传感器111为地磁传感器，与处理器相连接。
移动伺服电机组包括具有数字功能的X轴电机101、Y轴电机102、Z轴电机103，旋转轴电机104，其中X轴电机101、Y轴电机102、Z轴电机103设置在充电枪10下端并可控制充电枪10在相应方向上运动，旋转轴电机104设置于充电插头105后方，充电插头105固定于旋转轴上并可围绕其旋转；
其中，X轴电机101、Y轴电机102和Z轴电机103配置运动轴或伸缩杆，可在相应方向上作伸缩运动，使充电枪逐渐向目标位移动，Z轴电机103为带抱闸电机，一旦电源断电，电机可立即抱紧锁死，防止充电枪从空中落下，砸坏下方的车辆或砸伤车主；移动伺服电机组都配置减速机，充电枪10到达目标位后可逐渐减速停止运动。
充电插头105的后端设置有图像传感器106、距离传感器107、光线传感器108和辅助照明灯109，图像传感器106、距离传感器107、光线传感器108都与处理器相连接。
桩体11包括连接检测装置和继电器，处理器为PLC系统或数字信号处理器或单片机或CPU，服务器存储有车辆信息数据库，处理器和服务器通过无线网络连接。
参考图3，本发明的电动汽车自动充电方法，包括以下步骤：
步骤1：电动汽车驶入充电桩停车位，车位传感器111感应到车辆占位信息，发送给处理器；
步骤2：处理器接收到车辆占位信息，控制Z轴电机103运行，使充电枪10升起；
步骤3：充电枪10上的图像传感器106读取车辆牌照或车身二维码信息，以及车辆充电插口位置的图像信息，并分别发送给处理器和距离传感器107；同时，光线传感器108检测光线强度，如果光线暗时，开启辅助照明灯109照明，便于图像传感器106读取数据；
步骤4：处理器接收车牌照或车身二维码信息，发送给服务器；
步骤5：服务器接收车牌照或车身二维码信息，将对应的车辆参数信息发回处理器，车辆参数信息包括充电电压、功率、频率等；
步骤6：处理器接收车辆参数信息，发送给桩体11；
步骤7：桩体11接收充电电压、功率、频率等信息，作好充电准备；
步骤8：距离传感器107接收并根据车辆充电插口位置的图像信息，获取车辆充电插口在三维方向上的实际距离信息，并发送给处理器；
步骤9：处理器接收车辆充电插口在三维方向上的实际距离信息，控制移动伺服电机组运行，使充电枪10往车辆充电插口方向运动，并插入车辆充电插口；
步骤10：桩体11启动连接检测装置检测电路是否连接；
步骤11：桩体11吸合继电器启动充电；计量模块实时计量充电电量，发送给处理器；
步骤12：充电完成后，桩体11断开继电器切断电源输出，处理器根据充电电量计算充电费用，并将相关费用发送给移动终端APP，车主在移动终端APP上支付费用；移动终端APP也可以发送停止充电命令给处理器，处理器将命令发送给桩体11，桩体11收到后断开继电器切断电源输出；
步骤13：充电插头105从车辆充电插口拔出，充电枪10在移动伺服电机组带动下，运动回到原始位置，继续待命。
以上公开的仅为本发明的实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车自动充电桩，包括通电连接的桩体(11)和充电枪(10)，所述充电枪的前端具有充电插头(105)，其特征在于，所述充电枪(10)和桩体(11)由自动控制系统控制，自动获取车辆充电插口位置，自动插入充电插口进行充电，充电完成后自动断电；所述自动控制系统包括车位传感器(111)，图像传感器(106)、距离传感器(107)、移动伺服电机组、处理器和服务器；
所述车位传感器(111)固定在停车位(210)上，用于感应车辆占位信息，并发送给处理器；
所述移动伺服电机组包括设置在充电枪(10)上并可控制充电枪(10)在相应方向上运动的X轴电机(101)、Y轴电机(102)和Z轴电机(103)，所述移动伺服电机组还包括旋转轴电机(104)，所述充电插头(10)固定于旋转轴电机(104)的旋转轴上并可围绕其旋转；
所述图像传感器(106)和距离传感器(107)也设置在充电枪(10)上，所述图像传感器(106)用于读取车辆牌照或车身二维码信息，以及车辆充电插口位置的图像信息，并分别发送给处理器和距离传感器(107)；所述距离传感器(107)用于接收并根据车辆充电插口位置信息，获取车辆充电插口在三维方向上的实际距离信息，并发送给处理器；
所述处理器用于接收车辆占位信息，控制Z轴电机(103)运行，使充电枪(10)升起；所述处理器还用于接收车牌照或车身二维码信息，发送给服务器，获取车辆参数信息，并发送给桩体(11)；所述处理器还用于接收车辆充电插口在三维方向上的实际距离信息，控制移动伺服电机组运行，使充电枪(10)往车辆充电插口方向运动，并插入车辆充电插口；
所述桩体(11)包括连接检测装置和继电器，用于接收车辆参数信息作好充电准备，当所述充电插头(10)插入到车辆充电插口后，启动连接检测装置检测电路是否连接，并吸合继电器启动充电，当充电完成后，断开继电器切断电源输出；
所述服务器存储有车辆信息数据库，用于接收车牌照或车身二维码信息，将对应的车辆参数信息发送给处理器。
2.根据权利要求1所述的电动汽车自动充电桩，其特征在于，所述自动控制系统还包括车轮定位器(112)，所述车轮定位器(112)固定在停车位(210)上，用于车辆前轮卡位，使车辆停放在正确位置上，便于所述图像传感器(106)读取信息。
3.根据权利要求1所述的电动汽车自动充电桩，其特征在于，所述自动控制系统还包括设置于充电枪上的(10)光线传感器(108)和辅助照明灯(109)，所述光线传感器(108)用于检测光线强度，如果光线暗时，开启辅助照明灯(109)照明。
4.根据权利要求1所述的电动汽车自动充电桩，其特征在于，所述自动控制系统还包括计量模块和移动终端APP，所述计量模块用于在充电过程中实时计量充电电量，发送给处理器；所述处理器还用于与移动终端APP相连，根据充电电量计算充电费用，并将相关费用结算发送给移动终端APP；所述移动终端APP用于车主查看和支付相关费用。
5.根据权利要求1所述的电动汽车自动充电桩，其特征在于，所述移动伺服电机组配置减速机，所述X轴电机(101)、Y轴电机(102)和Z轴电机(103)配置运动轴或伸缩杆，所述Z轴电机(103)为带抱闸电机。
6.根据权利要求1所述的电动汽车自动充电桩，其特征在于，所述车位传感器(111)为地磁传感器；所述充电枪(10)为交流或直流枪。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车自动充电桩，其特征在于，所述处理器为PLC系统或数字信号处理器或单片机或CPU。
8.一种电动汽车自动充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：电动汽车驶入充电桩停车位，车位传感器(111)感应到车辆占位信息，发送给处理器；
步骤2：处理器接收到车辆占位信息，控制Z轴电机(103)运行，使充电枪(10)升起；
步骤3：充电枪(10)上的图像传感器(106)读取车辆牌照或车身二维码信息，以及车辆充电插口位置的图像信息，并分别发送给处理器和距离传感器(107)；
步骤4：处理器接收车牌照或车身二维码信息，发送给服务器；
步骤5：服务器接收车牌照或车身二维码信息，将对应的车辆参数信息发回处理器；
步骤6：处理器接收车辆参数信息，并发送给桩体(11)；
步骤7：桩体(11)接收车辆参数信息，作好充电准备，
步骤8：距离传感器(107)接收并根据车辆充电插口位置的图像信息，获取车辆充电插口在三维方向上的实际距离信息，并发送给处理器；
步骤9：处理器接收车辆充电插口在三维方向上的实际距离信息，控制移动伺服电机组运行，使充电枪(10)往车辆充电插口方向运动，并插入车辆充电插口；
步骤10：桩体(11)启动连接检测装置检测电路是否连接；
步骤11：桩体(11)吸合继电器启动充电；
步骤12：充电完成后，桩体(11)断开继电器切断电源输出；
步骤13：充电插头(105)从车辆充电插口拔出，充电枪(10)在移动伺服电机组带动下，运动回到原始位置，继续待命。
9.根据权利要求9所述的电动汽车自动充电方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤3的图像传感器(10)读取车辆牌照或车身二维码信息时，光线传感器(108)检测光线强度，如果光线较暗，开启辅助照明灯(109)照明。
10.根据权利要求9所述的电动汽车自动充电方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤11的充电过程中，计量模块实时计量充电电量，发送给处理器；
步骤12的充电完成后，处理器根据充电电量计算充电费用，并将相关费用结算发送给移动终端APP，车主在移动终端APP上查看和支付相关费用。
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