CN109435750A - 固定车位的自动充电装置及自动充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定车位的自动充电装置及自动充电系统，所述自动充电装置包括充电枪头、基座、固定安装与充电枪头和基座之间的杆件机构、安装于充电枪头上的定位模块、及用于驱动杆件机构的驱动单元，所述定位模块用于获取充电口的空间位姿信息，所述驱动单元根据定位模块获取的空间位姿信息驱动杆件机构，进行充电枪头位姿的主动调整。本发明中通过定位模块获取充电口的空间位姿信息，杆件机构能够实现充电枪头的插接和自动适应车身位姿并进行主动调整，解决了充电枪头在插接时的卡死现象。

Description

固定车位的自动充电装置及自动充电系统

技术领域

本发明涉及电动工具(电动汽车等)充电设备技术领域，特别是涉及一种固定车位的自动充电装置及自动充电系统。

背景技术

伴随着电动汽车快速发展，电动汽车正快速普及，电动汽车快速充电成为汽车工业和能源产业发展的重点。随着自动泊车技术的成熟，可自主泊车的电动汽车已经开始应用，对自动充电装置及系统的需求越来越迫切。但在电动汽车使用中还有极大影响用户体验的重要一环没有解决，那就是无人值守自动充电的问题。

常规的自动充电系统中，通常采用商用的关节机械臂实现充电枪头与充电口的自动连接，成本较高，阻碍了自动充电系统在工程中的大量应用。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种固定车位的自动充电装置及自动充电系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固定车位的自动充电装置及自动充电系统，以实现充电枪头的插接和自动适应车身位姿并进行主动调整。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种固定车位的自动充电装置，所述自动充电装置包括充电枪头、基座、固定安装与充电枪头和基座之间的杆件机构、安装于充电枪头上的定位模块、及用于驱动杆件机构的驱动单元，所述定位模块用于获取充电口的空间位姿信息，所述驱动单元根据定位模块获取的空间位姿信息驱动杆件机构，实现充电枪头的插接和自动适应车身位姿并进行主动调整。

作为本发明的进一步改进，所述充电枪头内设有动力单元，所述动力单元用于驱动充电枪头沿充电枪头的插接方向运动。

作为本发明的进一步改进，所述基座可沿水平面内的第一方向和/或第二方向滑动，所述第一方向和第二方向相互垂直。

作为本发明的进一步改进，所述杆件机构包括第一杆件、第二杆件、第三杆件中的一种或多种，所述第一杆件沿水平面内第一方向可旋转设置，所述第二杆件沿水平面内第二方向可旋转设置，所述第三杆件沿竖直方向可旋转设置。

作为本发明的进一步改进，所述杆件机构中第一杆件、第二杆件的旋转角度范围为-70°～70°，第三杆件的旋转角度范围为-45°～45°。

作为本发明的进一步改进，所述定位模块为视觉定位模块或激光定位模块。

作为本发明的进一步改进，所述杆件机构包括位于充电枪头下方的第三杆件、及位于第三杆件下方的若干第二杆件。

作为本发明的进一步改进，所述杆件机构包括位于充电枪头下方的第三杆件、及位于第三杆件下方的若干第一杆件和/或若干第二杆件。

作为本发明的进一步改进，所述杆件机构包括位于充电枪头后方的第一杆件、位于第一杆件下方的第三杆件、及位于第三杆件下方的若干第二杆件。

本发明另一实施例提供的技术方案如下：

一种自动充电系统，所述自动充电系统包括：

上述的固定车位的自动充电装置，及

充电插座，所述充电插座上设有充电接口，用于和充电枪头的充电口进行插接。

本发明的有益效果是：

通过定位模块获取充电口的空间位姿信息，杆件机构能够实现充电枪头的插接和自动适应车身位姿并进行主动调整，解决了充电枪头在插接时的卡死现象；

本发明能够有效解决自动驾驶和低速自动泊车的后级用车体验问题，为电动汽车的使用提供低成本、高效、安全的自动化充电解决方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中自动充电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例5中自动充电系统的结构示意图；

图3为本发明实施例10中自动充电系统的结构示意图；

图4为本发明实施例14中自动充电系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本文使用的例如“左”、“左侧”、“右”、“右侧”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“左侧”的单元将位于其他单元或特征“右侧”。因此，示例性术语“左侧”可以囊括左侧和右侧这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

本发明一实施例中公开了一种固定车位的自动充电装置，自动充电装置包括充电枪头、基座、固定安装与充电枪头和基座之间的杆件机构、安装于充电枪头上的定位模块、及用于驱动杆件机构的驱动单元，定位模块用于获取充电口的空间位姿信息，驱动单元根据定位模块获取的空间位姿信息驱动杆件机构，实现充电枪头的插接和自动适应车身位姿并进行主动调整。

本发明另一实施例中还公开了一种自动充电系统，该自动充电系统包括：

固定车位的自动充电装置，及

充电插座，充电插座上设有充电接口，用于和充电枪头的充电口进行插接。

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，在各实施例中，第一方向为X方向，即充电枪头的插拔方向，第二方向为Y方向，垂直于插接方向，第三方向为Z方向，即竖直方向。

实施例1：

参图1所示，在本实施例中自动充电系统包括自动充电装置及充电插座10，充电插座10上设有充电口(未图示)，用于和充电枪头进行插接。

以下对本实施例中的自动充电装置进行详细说明，值得注意的是，本实施例中的自动充电装置可作为自动充电系统的一部分，也可以为一单独的实施例。

本实施例中的自动充电装置包括充电枪头21、基座22、固定安装于与充电枪头和基座之间的杆件机构、安装于充电枪头上的定位模块23、及用于驱动杆件机构的驱动单元(未图示)，定位模块用于获取充电口的空间位姿信息，驱动单元根据定位模块获取的空间位姿信息驱动杆件机构，实现充电枪头的插接和自动适应车身位姿并进行主动调整。

具体地，本实施例中的基座22可沿Y方向滑动，定位模块23为视觉定位模块，其固定安装于充电枪头21上方。杆件机构包括位于充电枪头下方的第三杆件243、及位于第三杆件下方的第二杆件2421、2422、2423，每个杆件均对应设有驱动单元，通过各驱动单元驱动实现杆件的旋转。

第二杆件2421、2422、2423沿水平面内第二方向(Y方向)可旋转设置，旋转角度范围为-70°～70°，第三杆件243沿第三方向(Z方向)可旋转设置，旋转角度范围为-45°～45°。

通过基座22及杆件机构构成三自由度机械臂，驱动充电枪头21实现充电插接动作，充电枪头插入动作由第二杆件2421、2422、2423和第三杆件243的联动协调运动实现。

本实施例中自动充电装置的工作原理如下：

首先，视觉定位模块对充电插座10上设有充电口实现空间位置的定位和车身姿态变化的感知(即获得充电口的空间坐标X、Y、Z、Rx、Ry和Rz)；

然后，通过第二杆件2421、2422、2423和第三杆件243的联动协调运动自动适应车身位姿(即自动调整车身偏航角度Ry和Rz)，使得充电枪头21在插接充电口时，不致使充电枪卡死。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于，本实施例中的充电枪头21自身带有动力单元，该动力单元能够驱动充电枪头沿X向运动。第二杆件2421、2422、2423和第三杆件243实现联动协调运动，仅为完成将充电枪头送到充电口位置。充电枪头插入充电口的动作由充电枪头自身所带的动力单元完成，其他与实施例1相同，此处不再进行赘述。

实施例3：

与实施例1的不同之处在于，本实施例中的定位模块23为激光定位模块，自动充电系统能够通过激光定位模块对充电口10实现空间位置的定位和车身姿态的变化的感知(即获得充电口的空间坐标X、Y、Z、Ry和Rz)，其他与实施例1相同，此处不再进行赘述。

实施例4：

与实施例3的不同之处在于，本实施例中的基座为固定设置，充电枪头21自身带有动力单元，该动力单元能够驱动充电枪头沿X向运动。第二杆件2421、2422、2423和第三杆件243实现联动协调运动，仅为完成将充电枪头送到充电口位置。充电枪头插入充电口的动作由充电枪头自身所带的动力单元完成，其他与实施例3相同，此处不再进行赘述。

实施例5：

参图2所示，在本实施例中自动充电系统包括自动充电装置及充电插座10，充电插座10上设有充电口(未图示)，用于和充电枪头进行插接。

以下对本实施例中的自动充电装置进行详细说明，值得注意的是，本实施例中的自动充电装置可作为自动充电系统的一部分，也可以为一单独的实施例。

本实施例中的自动充电装置包括充电枪头21、基座22、固定安装于充电枪头和基座之间的杆件机构、安装于充电枪头上的定位模块23、及用于驱动杆件机构的驱动单元(未图示)，定位模块用于获取充电口的空间位姿信息，驱动单元根据定位模块获取的空间位姿信息驱动杆件机构，实现充电枪头的插接和自动适应车身位姿并进行主动调整。

具体地，本实施例中的基座22为固定设置，定位模块23为视觉定位模块，其固定安装于充电枪头21上方。杆件机构包括位于充电枪头下方的第三杆件243、位于第三杆件下方的第二杆件2421、2422、2423和第一杆件2411、2412、2413，其中，杆件的位置从上向下依次为第三杆件243、第二杆件2421、第一杆件2411、2412、2413、及第二杆件2422、2423，每个杆件均对应设有驱动单元，通过各驱动单元驱动实现杆件的旋转。

第一杆件2411、2412、2413沿水平面内第二方向(X方向)可旋转设置，旋转角度范围为-70°～70°，第二杆件2421、2422、2423沿水平面内第二方向(Y方向)可旋转设置，旋转角度范围为-70°～70°，第三杆件243沿第三方向(Z方向)可旋转设置，旋转角度范围为-45°～45°。

通过控制第一杆件2411、2412、2413进行联动协调运动，可驱动充电枪头沿实现Y向和Z向移动；通过控制第二杆件2421、2422、2423进行联动协调运动，可驱动充电枪头沿实现X向和Z向移动；通过控制第二杆件2421、2422、2423实现联动协调运动，完成驱动充电枪头21实现充电插接动作。

本实施例中自动充电装置的工作原理如下：

首先，视觉定位模块对充电插座10上设有充电口实现空间位置的定位和车身姿态变化的感知(即获得充电口的空间坐标X、Y、Z、Rx、Ry和Rz)；

然后，通过第一杆件2411、2412、2413、第二杆件2421、2422、2423和第三杆件243的联动协调运动自动适应车身位姿(即自动调整车身偏航角度Ry和Rz)，使得充电枪头21在插接充电口时，不致使充电枪卡死。

插接过程中，充电枪头21插入充电口的动作由第二杆件2421、2422、2423的联动协调运动实现。

实施例6：

与实施例5的不同之处在于，本实施例中的充电枪头21自身带有动力单元，该动力单元能够驱动充电枪头沿X向运动，而不是实施例5中通过由第二杆件2421、2422、2423的联动协调运动实现。第一杆件2411、2412、2413、第二杆件2421、2422、2423和第三杆件243实现联动协调运动，仅为完成将充电枪头送到充电口位置。充电枪头插入充电口的动作由充电枪头自身所带的动力单元完成，其他与实施例5相同，此处不再进行赘述。

实施例7：

与实施例5的不同之处在于，本实施例中的定位模块23为激光定位模块，自动充电系统能够通过激光定位模块对充电口10实现空间位置的定位和车身姿态的变化的感知(即获得充电口的空间坐标X、Y、Z、Ry和Rz)，其他与实施例5相同，此处不再进行赘述。

实施例8：

与实施例7的不同之处在于，本实施例中的充电枪头21自身带有动力单元，该动力单元能够驱动充电枪头沿X向运动，而不是实施例5中通过由第二杆件2421、2422、2423的联动协调运动实现。第一杆件2411、2412、2413、第二杆件2421、2422、2423和第三杆件243实现联动协调运动，仅为完成将充电枪头送到充电口位置。充电枪头插入充电口的动作由充电枪头自身所带的动力单元完成，其他与实施例7相同，此处不再进行赘述。

实施例9：

与实施例5的不同之处在于，第二杆件2421布置在第一杆件2413与第二杆件2422之间，第一杆件2411布置在第三杆件243下面，杆件的位置从上向下依次为第三杆件243、第一杆件2411、2412、2413、及第二杆件2421、2422、2423，其他与实施例5均相同，可以实现与实施例5相同的功能和性能，达到相同的自动充电效果，此处不再进行赘述。

实施例10：

参图3所示，在本实施例中自动充电系统包括自动充电装置及充电插座10，充电插座10上设有充电口(未图示)，用于和充电枪头进行插接。

以下对本实施例中的自动充电装置进行详细说明，值得注意的是，本实施例中的自动充电装置可作为自动充电系统的一部分，也可以为一单独的实施例。

本实施例中的自动充电装置包括充电枪头21、基座22、固定安装于充电枪头和基座之间的杆件机构、安装于充电枪头上的定位模块23、及用于驱动杆件机构的驱动单元(未图示)，定位模块用于获取充电口的空间位姿信息，驱动单元根据定位模块获取的空间位姿信息驱动杆件机构，实现充电枪头的插接和自动适应车身位姿并进行主动调整。

具体地，本实施例中的基座22可沿X方向滑动，定位模块23为视觉定位模块，其固定安装于充电枪头21上方。杆件机构包括位于充电枪头下方的第三杆件243、位于第三杆件243下方的第二杆件242及位于第二杆件242下方的第一杆件2411、2412、2413，每个杆件均对应设有驱动单元，通过各驱动单元驱动实现杆件的旋转。

第一杆件2411、2412、2413沿水平面内第二方向(X方向)可旋转设置，旋转角度范围为-70°～70°，能够实现Y、Z方向的运动，并可驱动充电枪头21实现Y、Z方向的移动直至到达目标点坐标；第二杆件242沿第二方向(Y方向)可旋转设置，旋转角度范围为-45°～45°；第三杆件243沿第三方向(Z方向)可旋转设置，旋转角度范围为-45°～45°。

本实施例中自动充电装置的工作原理如下：

首先，视觉定位模块对充电插座10上设有充电口实现空间位置的定位和车身姿态变化的感知(即获得充电口的空间坐标X、Y、Z、Rx、Ry和Rz)；

然后，通过第一杆件2411、2412、2413和第二杆件242及第三杆件243的联动协调运动自动适应车身位姿(即自动调整车身偏航角度Ry和Rz)，使得充电枪头21在插接充电口时，不致使充电枪卡死。

插接过程中，充电枪头21插入充电口的动作由基座22沿X方向的运动实现。

实施例11：

与实施例10的不同之处在于，本实施例中的充电枪头21自身带有动力单元，该动力单元能够驱动充电枪头沿X向运动。基座22沿X轴方向的运动，仅为完成将充电枪头送到充电口位置。充电枪头插入充电口的动作由充电枪头自身所带的动力单元完成，其他与实施例10相同，此处不再进行赘述。

实施例12：

与实施例10的不同之处在于，本实施例中的定位模块23为激光定位模块，自动充电系统能够通过激光定位模块对充电口10实现空间位置的定位和车身姿态的变化的感知(即获得充电口的空间坐标X、Y、Z、Ry和Rz)，其他与实施例10相同，此处不再进行赘述。

实施例13：

与实施例12的不同之处在于，本实施例中的基座为固定设置，充电枪头21自身带有动力单元，该动力单元能够驱动充电枪头沿X向运动。基座22沿X轴方向的运动，仅为完成将充电枪头送到充电口位置。充电枪头插入充电口的动作由充电枪头自身所带的动力单元完成，其他与实施例12相同，此处不再进行赘述。

实施例14：

参图4所示，本实施例中与实施例1的不同之处在于，在充电枪头21的后方增加了第一杆件241，第一杆件241可实现绕X向的旋转运动，旋转角度范围为-45°～45°。通过控制第三杆件243和第二杆件2421、2422、2423的联动协调运动自动适应车身位姿(即调整车身偏航角度Rx、Ry和Rz)，使得充电枪头21在插接充电口时相对实施例1更为顺畅。

应当理解的是，杆件机构的杆件数量及安装方式、基座的安装方式并不限于上述实施例中的描述，凡是通过定位模块和杆件机构实现充电枪头位姿主动调整的实施方案均属于本发明所保护的范围。

由以上技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

通过定位模块获取充电口的空间位姿信息，杆件机构能够实现充电枪头的插接和自动适应车身位姿并进行主动调整，解决了充电枪头在插接时的卡死现象；

本发明能够有效解决自动驾驶和低速自动泊车的后级用车体验问题，为电动汽车的使用提供低成本、高效、安全的自动化充电解决方案。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种固定车位的自动充电装置，其特征在于，所述自动充电装置包括充电枪头、基座、固定安装与充电枪头和基座之间的杆件机构、安装于充电枪头上的定位模块、及用于驱动杆件机构的驱动单元，所述定位模块用于获取充电口的空间位姿信息，所述驱动单元根据定位模块获取的空间位姿信息驱动杆件机构，实现充电枪头的插接和自动适应车身位姿并进行主动调整。

2.根据权利要求1所述的固定车位的自动充电装置，其特征在于，所述充电枪头内设有动力单元，所述动力单元用于驱动充电枪头沿充电枪头的插接方向运动。

3.根据权利要求1所述的固定车位的自动充电装置，其特征在于，所述基座可沿水平面内的第一方向和/或第二方向滑动，所述第一方向和第二方向相互垂直。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的固定车位的自动充电装置，其特征在于，所述杆件机构包括第一杆件、第二杆件、第三杆件中的一种或多种，所述第一杆件沿水平面内第一方向可旋转设置，所述第二杆件沿水平面内第二方向可旋转设置，所述第三杆件沿竖直方向可旋转设置。

5.根据权利要求4所述的固定车位的自动充电装置，其特征在于，所述杆件机构中第一杆件、第二杆件的旋转角度范围为-70°～70°，第三杆件的旋转角度范围为-45°～45°。

6.根据权利要求1所述的固定车位的自动充电装置，其特征在于，所述定位模块为视觉定位模块或激光定位模块。

7.根据权利要求4所述的固定车位的自动充电装置，其特征在于，所述杆件机构包括位于充电枪头下方的第三杆件、及位于第三杆件下方的若干第二杆件。

8.根据权利要求4所述的固定车位的自动充电装置，其特征在于，所述杆件机构包括位于充电枪头下方的第三杆件、及位于第三杆件下方的若干第一杆件和/或若干第二杆件。

9.根据权利要求4所述的固定车位的自动充电装置，其特征在于，所述杆件机构包括位于充电枪头后方的第一杆件、位于第一杆件下方的第三杆件、及位于第三杆件下方的若干第二杆件。

10.一种自动充电系统，其特征在于，所述自动充电系统包括：

权利要求1～9中任一项所述的固定车位的自动充电装置，及

充电插座，所述充电插座上设有充电接口，用于和充电枪头的充电口进行插接。