CN108116265A - 一种电动汽车智能三维自动充电桩及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车智能三维自动充电桩，包括充电桩、伸缩充电装置和主控制器，伸缩充电装置设置于充电桩，主控制器设置于充电桩的内部；充电桩包括到位传感器、基座和接收传感器，基座设于充电桩的底部，到位传感器设于基座；伸缩充电装置设于基座，伸缩充电装置上设有电极，电极可在伸缩充电装置上滑动。本发明的目的在于提出一种电动车悬挂式智能自动充电桩，实现无人自动充电，在天气恶劣时即使人不出车外也可充电付款；安全性好，因为人不碰电枪，且电极不外露；可以采用更高电压充电，由于充电的时间与充电电压成反比，电压越高充电越快，可成倍的节省充电时间；不减少车四周的活动空间，过道通畅；释放驾车人的时间和精力。

Description

一种电动汽车智能三维自动充电桩及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车智能充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车智能三维自动充电桩及其控制方法。

背景技术

现有的汽车充电桩是仿造汽车加油站的加油枪设计的，需驾车人停车后从充电桩上拿起充电枪插入汽车体的充电孔内充电，充完电后再拔出充电枪放回充电桩。汽车加油与充电是不同的能源输送方式，电与油是完全不同的物理介质，物理特征不一样，汽车充电模仿加油的形式有许多缺陷；1、充电枪和充电孔都是大电流的电极，不安全，特别是下雨、潮湿和下雪天；2、每次充电都需驾车人下车拿起充电枪插入汽车体的充电孔，充完后还需驾车人拔出充电枪放回充电桩，很麻烦；3、充电时充电枪与充电桩是电缆连着的，充电枪和电缆挡道，车旁过往不方便；4、耽误驾车人时间。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题提出一种电动汽车智能三维自动充电桩及其控制方法。

为了达到此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动汽车智能三维自动充电桩，包括充电桩、伸缩充电装置和主控制器，所述伸缩充电装置设置于所述充电桩，所述主控制器设置于所述充电桩的内部；

所述充电桩包括到位传感器、基座和接收传感器，所述基座设置于所述充电桩的底部，所述到位传感器设置于所述基座；

所述伸缩充电装置设置于所述基座，所述伸缩充电装置上设有电极，所述电极可在所述伸缩充电装置上滑动，所述电极设有电极传感器；

汽车上设置有自动伸缩电极、电池和发送传感器，所述自动伸缩电极的一端连接于所述电池；

所述发送传感器和所述接收传感器相配合用于当用户按下充电按钮后准备充电并伸出所述自动伸缩电极，以及当充电完成后结束充电并控制所述自动伸缩电极和所述伸缩充电装置复位；

所述伸缩充电装置与主控制器电连接用于当定位完成后，所述主控制器控制所述伸缩充电装置升至汽车的所述自动伸缩电极下方，所述电极在所述伸缩充电装置上滑动并与所述自动伸缩电极相碰；

所述电极传感器用于当所述电极与所述自动伸缩电极相碰后，发送信号至主控制器，所述主控制器控制继电器开始充电。

更优的，所述到位传感器包括纵向到位传感器和横向到位传感器，所述横向到位传感器设置于所述纵向到位传感器的一侧，所述纵向到位传感器的一侧还设有极限位置传感器。

更优的，所述基座的前方设置有保险堵，所述保险堵用于防止汽车撞到所述充电桩。

更优的，所述伸缩充电装置包括升降机构、升降气缸、支撑板、电极座滑台、丝杆螺母付和滑动气缸；

所述升降机构为多个剪式机构组成，所述升降机构的一端固定于所述基座，所述升降机构的另一端连接于所述支撑板，所述升降气缸的一端固定于所述基座，所述升降气缸的输出端连接于所述支撑板，所述滑动气缸设置于所述支撑板的一侧，所述滑动气缸的输出端连接于所述丝杆螺母付，所述电极座滑台设置于所述丝杆螺母付，所述电极设置于所述电极座滑台内。

更优的，所述自动伸缩电极上设有弹性防护盖，所述弹性防护盖用于当所述自动伸缩电极收回时封住电极孔，当所述自动伸缩电极伸出时覆盖所述自动伸缩电极。

更优的，一种电动汽车智能三维自动充电桩的控制方法，包括以下充电步骤：

步骤A1，准备充电时，用户按下“充电按钮”后，汽车自动伸缩电极伸出，发送传感器发出信号“通”至接收传感器来进行对中，用户驾驶汽车进行左右位置调节，当横向到位传感器检测到汽车位于正中位置时，横向到位传感器发送“到位”信号至主控制器；

步骤A2，当对中完成后，用户继续驾驶汽车进行前后位置调节，当汽车尾部遮住所述纵向到位传感器时，所述纵向到位传感器发送“到位”信号至主控制器；

步骤A3，主控制器接收到“到位”信号后，即启动伸缩充电装置，所述伸缩充电装置带动电极向上移动，电极在电极座滑台内通过滑动气缸的驱动向汽车的自动伸缩电极靠近，直至与汽车自动伸缩电极相碰时，所述电极传感器发送“接上”信号至主控制器，所述主控制器关闭升降气缸和滑动气缸且通过继电器开始充电；

步骤A4，当充电完成时，所述发送传感器发送“不通”信号至接收传感器，所述接收传感器反馈“不通”信号至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，且伸缩充电装置带动电极复位，同时汽车自动伸缩电极也复位，充电结束。

更优的，包括以下数据传输步骤：

步骤B1,在所述主控制器上安装wifi扩充板；

步骤B2，当开始充电时，所述主控制器通过wifi扩充板发送“充电开始”信息至用户的手机和商户的电脑上；

步骤B3，当结束充电时，所述主控制器通过wifi扩充板发送“充电结束”、“充电电量”和“充电费用”等信息至用户的手机和商户的电脑上。

更优的，包括以下临时结束充电步骤：

步骤C1，在汽车没有充电完成时，用户启动汽车，此时所述发送传感器发送“断开”信号至接收传感器；

步骤C2，所述接收传感器将“断开”信号反馈至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，伸缩充电装置的电极下降复位，同时汽车自动伸缩电极收回。

更优的，包括以下特殊情况下结束充电步骤：

步骤D1，当充电时发生任何故障或者充电桩停电，电极在无电时下降回位，汽车自动伸缩电极收回；

步骤D2，在充电桩上还设置有温度传感器、水传感器及其它传感器，当遇到火灾、水灾等等极端情况时，温度传感器、水传感器及其它传感器感知后将继电器断电，电极下降复位且汽车自动伸缩电极收回复位。

本发明的有益效果：

1.实现无人自动充电，在天气恶劣时即使人不出车外也可充电付款；

2.安全性好，因为人不碰电枪，且电极不外露；

3.可以采用更高电压充电，由于充电的时间与充电电压成反比，电压越高充电越快，可成倍的节省充电时间；

3.不减少车四周的活动空间，过道通畅；

4.释放驾车人的时间和精力。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的示意图；

图2为本发明的一个实施例的俯视图；

图3为本发明的一个实施例的伸缩充电装置的结构图；

图4为本发明的一个实施例的示意图；

其中：充电桩1；到位传感器11；纵向到位传感器111；横向到位传感器112；基座12；极限位置传感器13；伸缩充电装置2；升降机构21；升降气缸22；支撑板23；电极座滑台24；丝杆螺母付25；滑动气缸26；电极3；汽车4；自动伸缩电极5；电池6；保险堵7；弹性防护盖8。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例方式来进一步说明本发明的技术方案。

一种电动汽车智能三维自动充电桩，包括充电桩1、伸缩充电装置2和主控制器，所述伸缩充电装置2设置于所述充电桩1，所述主控制器设置于所述充电桩1的内部；所述充电桩1包括到位传感器11、基座12和接收传感器，所述基座12设置于所述充电桩1的底部，所述到位传感器11设置于所述基座12；所述伸缩充电装置2设置于所述基座12，所述伸缩充电装置2上设有电极3，所述电极3可在所述伸缩充电装置2上滑动，所述电极3设有电极传感器；汽车4上设置有自动伸缩电极5、电池6和发送传感器，所述自动伸缩电极5的一端连接于所述电池6；所述发送传感器和所述接收传感器相配合用于当用户按下充电按钮后准备充电并伸出所述自动伸缩电极5，以及当充电完成后结束充电并控制所述自动伸缩电极5和所述伸缩充电装置2复位；所述伸缩充电装置2与主控制器电连接用于当定位完成后，所述主控制器控制所述伸缩充电装置2升至汽车的所述自动伸缩电极5下方，所述电极3在所述伸缩充电装置2上滑动并与所述自动伸缩电极5相碰；所述电极传感器用于当所述电极3与所述自动伸缩电极5相碰后，发送信号至主控制器，所述主控制器控制继电器开始充电。

如图1-3所示，当用户驾驶汽车4停至充电桩1区域时，用户按下“充电按钮”，汽车自动伸缩电极5伸出，所述发送传感器开始工作并发送“通”信号至接收传感器，所述接收传感器接收到“通”信号后开始工作，此时用户可通过到位传感器11来显示汽车4与充电桩1之间的左右位置，用户驾驶汽车来调整汽车与充电桩1之间的左右位置，这时系统启动了伸缩充电装置2带动电极3上升并向所述自动伸缩电极5滑动，电极3与自动伸缩电极5相碰后，启动继电器并开始充电，并在充电完成后，电极3和自动伸缩电极5自动复位；

本发明通过在所述充电桩1上设置接收传感器和到位传感器11，当准备充电时，用户可通过驾驶汽车完成汽车与充电桩1的对位，且在对位完成后，由充电桩1内的主控制器控制电极3和自动伸缩电极5相接触，并开始充电；通过电极3与自动伸缩电极5相接的方式充电，替代了充电枪，整个过程只需要用户驾驶汽车进行定位即可，无需每次充电都需用户下车拿起充电枪插入汽车体的充电孔，充完后还需用户拔出充电枪放回充电桩，实现无人自动充电，且由于用户不接触充电枪则安全性能更好，节省了用户的时间且释放了用户精力，另外还避免了充电枪在充电时，充电枪和电缆挡道造成车旁过往不方便的问题，保证过道通畅。

更进一步的说明，所述到位传感器11包括纵向到位传感器111和横向到位传感器112，所述横向到位传感器112设置于所述纵向到位传感器111的一侧，所述纵向到位传感器111的一侧还设有极限位置传感器13。

更进一步的说明，所述基座12的前方设置有保险堵7，所述保险堵7用于防止汽车4撞到所述充电桩1。所述充电桩1前方设置有保险堵7，当用户驾驶汽车4倒退时，在汽车4与充电桩1相撞前，所述汽车4后轮会先与保险堵7相碰，此时保险堵7会卡住汽车4后轮，使得汽车4无法继续后退，避免了用户在没有注意到位传感器11的提醒下继续倒退汽车4，最后出现与充电桩1相撞的事情发生，保证用户的安全，避免了汽车4和充电桩1因碰撞而损坏的现象发生。

更进一步的说明，所述伸缩充电装置2包括升降机构21、升降气缸22、支撑板23、电极座滑台24、丝杆螺母付25和滑动气缸26；所述升降机构21为多个剪式机构组成，所述升降机构21的一端固定于所述基座12，所述升降机构21的另一端连接于所述支撑板23，所述升降气缸22的一端固定于所述基座12，所述升降气缸22的输出端连接于所述支撑板23，所述滑动气缸26设置于所述支撑板23的一侧，所述滑动气缸26的输出端连接于所述丝杆螺母付25，所述电极座滑台24设置于所述丝杆螺母付25，所述电极3设置于所述电极座滑台24内。

如图3所示，因为各厂家款式的汽车有不同的尾部高度，从150mm到400mm不等，因此要求充电桩电极伸缩充电装置2能够升到150mm-400mm的高度，该伸缩充电装置2收起来时，所述升降机构21所得的上下夹角是最大的，两端夹角是最小的，此时伸缩充电装置2的高度只有130mm，而当所述升降机构21所得的上下夹角是最小的且两端夹角是最大的时候，所述升降机构21升起的高度最大，此时伸缩充电装置2的高度为450mm，既保证了伸缩充电装置2收起时，所述汽车在倒退过程中，汽车尾部不会出现碰撞到充电桩电极3的现象，又能满足各种尾部高度的汽车，保证充电桩电极3一定可以与汽车自动伸缩电极5相碰。

更进一步的说明，所述自动伸缩电极5上设有弹性防护盖8，所述弹性防护盖8用于当所述自动伸缩电极5收回时封住电极孔，当所述自动伸缩电极5伸出时覆盖所述自动伸缩电极5。如图4所示，所述弹性防护盖8上具有弹性活页，使得所述弹性防护盖8总是向着电极的方向靠，当电极收回时封住电极孔，当电极伸出时盖着电极起到防护作用，除此之外弹性防护盖8还起着防尘的作用，避免灰尘接触电极。

更进一步的说明，一种电动汽车智能三维自动充电桩的控制方法，其特征在于：包括以下充电步骤：

步骤A1，准备充电时，用户按下“充电按钮”后，汽车自动伸缩电极伸出，发送传感器发出信号“通”至接收传感器来进行对中，用户驾驶汽车进行左右位置调节，当横向到位传感器检测到汽车位于正中位置时，横向到位传感器发送“到位”信号至主控制器；

步骤A2，当对中完成后，用户继续驾驶汽车进行前后位置调节，当汽车尾部遮住所述纵向到位传感器时，所述纵向到位传感器发送“到位”信号至主控制器；

步骤A3，主控制器接收到“到位”信号后，即启动伸缩充电装置，所述伸缩充电装置带动电极向上移动，电极在电极座滑台内通过滑动气缸的驱动向汽车的自动伸缩电极靠近，直至与汽车自动伸缩电极相碰时，所述电极传感器发送“接上”信号至主控制器，所述主控制器关闭升降气缸和滑动气缸且通过继电器开始充电；

步骤A4，当充电完成时，所述发送传感器发送“不通”信号至接收传感器，所述接收传感器反馈“不通”信号至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，且伸缩充电装置带动电极复位，同时汽车自动伸缩电极也复位，充电结束。

通过该控制方法，用户只需要在车上通过充电桩1上的到位传感器11完成汽车4与充电桩1之间的前后、左右位置之间的调节，当位置调节完成后，所述充电桩1的主控制器会控制伸缩充电装置2带动电极3与汽车自动伸缩电极5相接，并且电极3处还设置有一电极传感器，所述电极反馈“接上”信号至主控制器，主控制器关闭伸缩充电装置2且通过继电器开始充电，当充电完成后，所述汽车4上的发送传感器会发送“不通”信号至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，且伸缩充电装置2带动电极3复位，同时汽车自动伸缩电极5也复位，充电结束；

该控制方法实现无人智能自动充电，无论开始充电和结束充电都无需用户走出车门外逐一进行，用户只需按下“充电按钮”并定好位置即可，而且由于用户不接触充电枪则安全性能更好，节省了用户的时间且释放了用户精力，另外还避免了充电枪在充电时，充电枪和电缆挡道造成车旁过往不方便的问题，保证过道通畅。

更进一步的说明，包括以下数据传输步骤：

步骤B1,在所述主控制器上安装wifi扩充板；

步骤B2，当开始充电时，所述主控制器通过wifi扩充板发送“充电开始”信息至用户的手机和商户的电脑上；

步骤B3，当结束充电时，所述主控制器通过wifi扩充板发送“充电结束”、“充电电量”和“充电费用”等信息至用户的手机和商户的电脑上。

所述主控制通过wifi扩充板将数据发送至用户手机和商户电脑上，例如在开始充电时，所述主控制器会通过wifi扩充板发送“充电开始”信息至用户的手机和商户的电脑上，告知用户和商户该汽车正在充电，并在充电结束后，所述用户手机和商户电脑上除了接收到“充电结束”、“充电电量”、“充电费用”和“车号车型”等数据信息并且储存，用户可在手机上进行支付，商户也能在电脑上查看到支付结果，既方便了用户和商户，同时给大数据提供了行业数据。

更进一步的说明，包括以下临时结束充电步骤：

步骤C1，在汽车没有充电完成时，用户启动汽车，此时所述发送传感器发送“断开”信号至接收传感器；

步骤C2，所述接收传感器将“断开”信号反馈至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，伸缩充电装置的电极下降复位，同时汽车自动伸缩电极收回。

当用户有事情需要用车时，只要用户一启动汽车4引擎，汽车4上的发送传感器就会发送“断开”信号至接收传感器，此时将充电系统断电，汽车自动伸缩电极5自动收回，电极3通过所述伸缩充电装置2下降自动回复到准备状态，无需用户去主动关闭电极3与汽车自动伸缩电极5之间的连接，用户只需像平常一样启动汽车4，并驾驶汽车4出门即可，电极3和汽车自动伸缩电极5均会自动收回，进一步方便用户的使用。

更进一步的说明，包括以下特殊情况下结束充电步骤：

步骤D1，当充电时发生任何故障或者充电桩停电，电极在无电时下降回位，汽车自动伸缩电极收回；

步骤D2，在充电桩上还设置有温度传感器、水传感器及其它传感器，当遇到火灾、水灾等等极端情况时，温度传感器、水传感器及其它传感器感知后将继电器断电，电极下降复位且汽车自动伸缩电极收回复位。

当充电时发生任何故障或者充电桩1停电，电极3在无电时下降回位，自动伸缩电极5自动收回，又或者遇到火灾、水灾等等极端情况时，系统断电，且充电桩电极3和汽车自动伸缩电极5均会自动收回并返回原位，进一步保证汽车和充电桩1的安全，避免在出现特殊情况时，充电桩1仍然在给汽车充电，而造成更严重的灾难和问题发生。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动汽车智能三维自动充电桩，其特征在于：包括充电桩、伸缩充电装置和主控制器，所述伸缩充电装置设置于所述充电桩，所述主控制器设置于所述充电桩的内部；

所述充电桩包括到位传感器、基座和接收传感器，所述基座设置于所述充电桩的底部，所述到位传感器设置于所述基座；

所述伸缩充电装置设置于所述基座，所述伸缩充电装置上设有电极，所述电极可在所述伸缩充电装置上滑动，所述电极设有电极传感器；

汽车上设置有自动伸缩电极、电池和发送传感器，所述自动伸缩电极的一端连接于所述电池；

所述发送传感器和所述接收传感器相配合用于当用户按下充电按钮后准备充电并伸出所述自动伸缩电极，以及当充电完成后结束充电并控制所述自动伸缩电极和所述伸缩充电装置复位；

所述伸缩充电装置与主控制器电连接用于当定位完成后，所述主控制器控制所述伸缩充电装置升至汽车的所述自动伸缩电极下方，所述电极在所述伸缩充电装置上滑动并与所述自动伸缩电极相碰；

所述电极传感器用于当所述电极与所述自动伸缩电极相碰后，发送信号至主控制器，所述主控制器控制继电器开始充电。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能三维自动充电桩，其特征在于：所述到位传感器包括纵向到位传感器和横向到位传感器，所述横向到位传感器设置于所述纵向到位传感器的一侧，所述纵向到位传感器的一侧还设有极限位置传感器。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能三维自动充电桩，其特征在于：所述基座的前方设置有保险堵，所述保险堵用于防止汽车撞到所述充电桩。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能三维自动充电桩，其特征在于：所述伸缩充电装置包括升降机构、升降气缸、支撑板、电极座滑台、丝杆螺母付和滑动气缸；

所述升降机构为多个剪式机构组成，所述升降机构的一端固定于所述基座，所述升降机构的另一端连接于所述支撑板，所述升降气缸的一端固定于所述基座，所述升降气缸的输出端连接于所述支撑板，所述滑动气缸设置于所述支撑板的一侧，所述滑动气缸的输出端连接于所述丝杆螺母付，所述电极座滑台设置于所述丝杆螺母付，所述电极设置于所述电极座滑台内。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能三维自动充电桩，其特征在于：所述自动伸缩电极上设有弹性防护盖，所述弹性防护盖用于当所述自动伸缩电极收回时封住电极孔，当所述自动伸缩电极伸出时覆盖所述自动伸缩电极。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种电动汽车智能三维自动充电桩的控制方法，其特征在于：包括以下充电步骤：

步骤A1，准备充电时，用户按下“充电按钮”后，汽车自动伸缩电极伸出，发送传感器发出信号“通”至接收传感器来进行对中，用户驾驶汽车进行左右位置调节，当横向到位传感器检测到汽车位于正中位置时，横向到位传感器发送“到位”信号至主控制器；

步骤A2，当对中完成后，用户继续驾驶汽车进行前后位置调节，当汽车尾部遮住所述纵向到位传感器时，所述纵向到位传感器发送“到位”信号至主控制器；

步骤A3，主控制器接收到“到位”信号后，即启动伸缩充电装置，所述伸缩充电装置带动电极向上移动，电极在电极座滑台内通过滑动气缸的驱动向汽车的自动伸缩电极靠近，直至与汽车自动伸缩电极相碰时，所述电极传感器发送“接上”信号至主控制器，所述主控制器关闭升降气缸和滑动气缸且通过继电器开始充电；

步骤A4，当充电完成时，所述发送传感器发送“不通”信号至接收传感器，所述接收传感器反馈“不通”信号至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，且伸缩充电装置带动电极复位，同时汽车自动伸缩电极也复位，充电结束。

7.根据权利要求6所述的一种电动汽车智能三维自动充电桩的控制方法，其特征在于，包括以下数据传输步骤：

步骤B1,在所述主控制器上安装wifi扩充板；

步骤B2，当开始充电时，所述主控制器通过wifi扩充板发送“充电开始”信息至用户的手机和商户的电脑上；

步骤B3，当结束充电时，所述主控制器通过wifi扩充板发送“充电结束”、“充电电量”和“充电费用”等信息至用户的手机和商户的电脑上。

8.根据权利要求6所述的一种电动汽车智能三维自动充电桩的控制方法，其特征在于，包括以下临时结束充电步骤：

步骤C1，在汽车没有充电完成时，用户启动汽车，此时所述发送传感器发送“断开”信号至接收传感器；

步骤C2，所述接收传感器将“断开”信号反馈至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，伸缩充电装置的电极下降复位，同时汽车自动伸缩电极收回。

9.根据权利要求6所述的一种电动汽车智能三维自动充电桩的控制方法，其特征在于，包括以下特殊情况下结束充电步骤：

步骤D1，当充电时发生任何故障或者充电桩停电，电极在无电时下降回位，汽车自动伸缩电极收回；

步骤D2，在充电桩上还设置有温度传感器、水传感器及其它传感器，当遇到火灾、水灾等等极端情况时，温度传感器、水传感器及其它传感器感知后将继电器断电，电极下降复位且汽车自动伸缩电极收回复位。