CN109878354B - 一种自动充电装置及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动充电装置，包括：自动行走模块，其被配置为根据自动充电装置与电动车辆之间的路线行进到电动车辆；电源模块，其被配置为储存和提供电能；以及对接装置，其被配置为能够与充电接口和/或电动车辆对接，其中充电接口具有用于与电动车辆电连接的第一连接端、以及用于自动充电装置电连接的第二连接端。本发明还涉及一种运行自动充电装置的方法以及一种自动充电系统。通过本发明，可以实现自动行走，由此极大地提高充电效率并降低充电成本。

Description

一种自动充电装置及其运行方法

技术领域

本发明总体上涉及电动车辆领域，具体而言，涉及一种自动充电装置。此外，本发明还涉及一种用于运行这样的自动充电装置的方法。

背景技术

由于环保、节能、整车轻便以及国家优惠政策等诸多优点，电动车辆近年来受到越来越多消费者的青睐。从长远来看，电动车辆的推广是减少温室气体排放和降低城市环境污染的有效措施。然而，目前电动车辆推广的一个较大障碍是充电问题。

为了解决电动车辆的充电问题，在许多停车场都设立了充电桩。这样的充电桩是安装在电动车专用车位内的不可移动的固定设施，因此电动车辆需要在停车场内寻找这样的专用车位。随着电动车辆的增多，电动车专用车位越来越紧张，这给电动车出行带来不便。另外，设立电动车专用车位需要较大建设成本或改造成本，这给专用车位的普及带来较大阻力。

目前，为了解决充电难题，出现了充电车。充电车是指可以给电动车辆充电的移动小车。充电车的一个技术难点是如何完全自动化地执行充电。然而，目前的充电车的局限性在于，需要人工地将充电车移动到电动车辆附近，然后进行人工地将电动车辆连接到充电桩。由于不具有自动行走和自动对接功能，使得这样的充电车涉及过高的人力成本，而且人工定位过程既费时又存在较大误差，造成充电效率较低。

发明内容

从现有技术出发，本发明的任务是提供一种自动充电装置及其运行方法，通过该自动充电装置和/或该方法，可以实现自动行走，由此极大地提高充电效率并降低充电成本。

在本发明的第一方面，该任务通过一种自动充电装置来解决，该自动充电装置包括：

自动行走模块，其被配置为根据自动充电装置与待充电设备之间的路线行进到待充电设备；

电源模块，其被配置为储存和提供电能；以及

对接装置，其被配置为能够与充电接口和/或电动车辆对接，其中充电接口具有用于与电动车辆电连接的第一连接端、以及用于充电装置电连接的第二连接端。

应当指出，尽管本发明是以电动车辆为例来阐述的，但是本发明也可以应用于其它领域，例如作为楼宇、医院、学校等场所的储备能源，可在任意时刻给这些场所供给能量。在本发明中，电动车辆涵盖了电动汽车、电动摩托车、以及电动自行车等用电交通工具。自动充电装置的对接装置可以是用于与充电接口或电动车辆连接的电连接装置、如电插头等，在这种情况下，可以由客户或工作人员将移动到位的充电装置的对接装置人工地连接到充电接口或电动车辆，这种人工对接方式的优点是简单、且可以节省时间，但需要人员在场。另一方面，对接装置也可以是自动对接装置、如根据本发明的自动对接与分离装置，在这种情况下，由移动到位的充电装置自动地与充电接口或电动车辆对接，这种机械对接方式的优点是安全、全自动化而无需人员在场，然而在一些特殊情况下，可能发生对准困难，因此有时需要执行人工对准。充电接口是连接充电装置与电动车辆的中间装置、如充电桩，其中充电接口具有用于与电动车辆电连接的第一连接端、以及用于充电装置电连接的第二连接端。

在本发明的一个优选方案中规定，所述对接装置具有自动对接和分离装置，其被配置为执行第一连接器与能够与第一连接器电接触的第二连接器之间的对接和分离，其中第一连接器和第二连接器用于传输电能。通过该优选方案，可以实现自动的对接和分离。第一或第二连接器可以电连接到充电接口或电动车辆或者是充电接口或电动车辆的一部分。

在本发明的一个扩展方案中规定，自动充电装置还具有定位模块，其被配置为确定自动充电装置与电动车辆之间的路线。通过该扩展方案，可以由充电装置自身进行路线确定。但是在其它实施例中，也可以由用户设备上的移动应用或者远程服务器来确定路线信息。

在本发明的一个优选方案中，自动行走模块还包括:

自动驾驶模块，其被配置为根据所述路线确定行驶操作；

整车底盘，其被配置为执行所述行驶操作；以及

激光雷达传感器和/或超声波雷达传感器，其中自动驾驶模块根据所述激光雷达传感器和/或超声波雷达传感器的传感器信号确定的所述路线中的障碍物重新确定行驶操作和/或更新所述路线。行驶操作例如包括行进、转向、刹车、停止等等。路线确定流程例如为：通过GPS或电子地图程序，可计算从充电装置当前位置到待充电车辆的(最优)路线，或者在停车场内也可以设置各种电子标记、如射频标签或无线信号发射点，使得充电装置可以精确地找到相应车位。行驶操作或路线的实时更新流程例如为：通过激光雷达传感器和/或超声波雷达传感器例如可以获得四周或路线上的雷达图像；然后通过分析雷达图像可以得知路线上是否存在障碍物、如人员、移动或临时障碍物等；在存在不可绕过的障碍物的情况下，通过GPS或电子地图程序计算从充电装置当前位置到待充电车辆的其它路线；或者在可绕过障碍物的情况下，确定转向、停车等待等附加或替换的行驶操作。不可绕过的障碍物例如包括阻塞大部分道路的固定障碍物，而可绕过障碍物例如包括行人、移动中的障碍物等等。通过该优选方案，可以实现路线的实时更新，从而获得更好的鲁棒性和容错性。

在本发明的另一扩展方案中规定，自动充电装置还包括：

计费模块，所述计费模块包括电表，其中所述电表被配置为测量放电过程中给电动车辆提供的电能量，并且控制器还被配置为根据费率和所述电能量计算充电费用；以及

远程通信模块，其被配置为远程地接收充电指令并且远程地发送充电费用。

通过该扩展方案，可以实现远程下单和远程计费，由此完全免除人力投入的必要。电表例如可以是计量电能的智能电表，通信模块例如可以是WiFi模块、蓝牙模块、蜂窝通信模块等等。远程通信模块还可以附加地传输其它信号、如充电信号、放电信号、操作完成信号、故障信号、低电量信号等等。

在本发明的一个优选方案中规定，电源模块包括：

电能变换单元，其被配置为能够将从电网获取的交流电能转换成直流电能并且能够将由储能电池组储存的直流电能转换成交流电能或直流电能；

储能电池组，其被配置为能够在充电状态下被充电并且在放电状态下被放电；

充放电连接端，其被配置为连接充电电源或者电动车辆或负载；

充电开关，包括第一充电开关和第二充电开关，其中第一充电开关布置在充放电连接端与电能变换单元的输入端之间的连接路线中，并且第二充电开关布置在电能变换单元的输出端与储能电池组之间的连接路线中，其中在第一充电开关和第二充电开关闭合的情况下能够对储能电池组进行充电；以及

放电开关，包括第一放电开关和第二放电开关，其中第一放电开关布置在储能电池组与电能变换单元的输入端之间的连接路线中，并且第二放电开关布置在电能变换单元的输出端与充放电连接端之间的连接路线中，其中在第一放电开关和第二放电开关闭合的情况下能够对储能电池组进行放电。

通过该优选方案，消除了使用多个电能变换单元来进行充放电操作的需要，而是可以使用单个电能变换单元进行充电和放电操作二者，这既降低了器件成本，也降低了线缆成本，同时还降低了充放电设备的空间需求，使得充放电设备可以朝低成本、紧凑化方向发展；此外，只需一个端口来进行充放电操作二者，由此降低了端口数目，使得成本降低、用户操作简单化。

在本发明的另一优选方案中规定，所述电源模块还包括控制器，其被配置为执行下列动作：

在接收到表示执行充电操作的充电信号的情况下闭合第一充电开关和第二充电开关；以及

在接收到表示执行放电操作的放电信号的情况下闭合第一放电开关和第二放电开关。

通过该优选方案，可以实现自动化的远程充放电操作，由此免去现场人力投入的需要。控制器可以用软件、硬件和/或固件来实现。控制器也可以集成在电能变换单元中。充电信号和放电信号例如可以通过远程通信模块来接收，并通过该模块发送表示操作完成的反馈信号。

在本发明的一个扩展方案中，自动充电装置还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块配置为给自动驾驶模块、计费模块、远程通信模块、自动行走模块和/或自动对接和分离装置提供电能。通过该扩展方案，可以减少电池的数量，从而简化充电装置的结构并缩小所占空间。

在本发明的一个优选方案中规定，所述自动对接和分离装置包括：

主动装置，其具有执行机构、卡爪和第一连接器，其中所述卡爪在主动装置与被动装置未对接的情况下能够在执行机构的带动下从主动装置伸出并与被动装置咬合并且在执行机构的带动下缩回以使主动装置的第一连接器与被动装置的第二连接器对接，并且所述卡爪在主动装置与被动装置对接的情况下能够在执行机构的带动下将被动装置的第一连接器与主动装置的第二连接器分离；以及

被动装置，其具有能够与第一连接器配合的第二连接器，所述被动装置能够以可松开的方式与卡爪咬合。

在该优选方案中，通过主动装置的卡爪伸出以与被动装置卡锁，从而实现对接，可以在无需插头和插座准确对准的情况下实现可靠的对接，因为卡爪可以实现较大的捕获范围和容易的卡锁，并且卡爪具有更好的灵活性和机动性。

在本发明的另一优选方案中规定，主动装置还包括横向运动机构和纵向运动机构，其中横向运动机构包括横向运动导轨和横向驱动同步带并且纵向运动机构包括纵向运动导轨和纵向驱动同步带，并且执行机构包括横向执行机构和纵向执行机构，其中卡爪能够分别被横向执行机构和纵向执行机构通过横向同步带和纵向同步带带动以便沿着横向运动导轨和纵向运动导轨分别横向地和纵向地移动。在该优选方案中，通过设置横向和纵向移动机构，可以实现卡爪的横向和纵向移位，从而提供自适应对准能力并且有利于分离操作。在此应当指出，在本发明中，“横向”和“纵向”是两个相对垂直的方向，而不一定是指水平和竖直方向。例如，“横向”是指横向于卡爪的长度的方向，而“纵向”是卡爪的长度方向。

在本发明的第二方面，前述任务通过一种用于运行根据本发明的自动充电装置的方法来解决，该方法包括：

由自动行走模块或服务器或用户设备上的移动应用确定自动充电装置与电动车辆之间的路线；

根据所述路线行驶到电动车辆，其中所述电动车辆与第二连接器连接；

将自动充电装置与充电接口或电动车辆对接，充电接口具有用于与电动车辆电连接的第一连接端、以及用于自动充电装置电连接的第二连接端；以及

由电源模块对电动车辆进行充电。

在本发明的一个优选方案中规定，将自动充电装置与充电接口或电动车辆对接包括：

由自动对接和分离装置执行第一连接器与第二连接器之间的对接；以及

在充电完成后由自动对接和分离装置执行第一连接器与第二连接器之间的分离。

通过该优选方案，可以实现自动对接和分离。

在本发明的一个扩展方案中规定，该方法还包括：

由自动行走模块根据激光雷达传感器和/或超声波雷达传感器的传感器信号确定所述路线中的障碍物；以及

由自动行走模块在存在不可绕过障碍物的情况下更新所述路线并且在可绕过障碍物的情况下重新确定行驶操作。

通过该扩展方案，可以实现自适应的路线调整，从而提高系统的鲁棒性和容错性。

在本发明的一个优选方案中规定，自动对接和分离装置执行第一连接器与第二连接器之间的对接包括：

由自动对接和分离装置伸出卡爪；

由自动对接和分离装置移动所述卡爪使得其与被动装置的第二连接器咬合；

由自动对接和分离装置缩回卡爪；以及

由自动对接和分离装置使第一连接器与第二连接器对接。

在该优选方案中，通过伸出卡爪以与被动装置卡锁，从而实现对接，可以在无需插头和插座准确对准的情况下实现可靠的对接，因为卡爪可以实现较大的捕获范围和容易的卡锁，并且卡爪具有更好的灵活性和机动性。

在本发明的一个扩展方案中规定，该方法还包括：

由用户设备上的移动应用从用户接收下单指令；

在充电完成后由移动应用从自动充电装置接收计费信息；以及

由移动应用向用户显示计费信息。

通过该扩展方案，可以实现在移动设备上的下单和付费操作，由此实现更好的远程自动化操作。

在本发明的另一优选方案中规定，所述自动充电装置还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块包括：

输入端子，其被配置为接收输入电能；

转换模块，其被配置为对输入电能进行转换；

吸收电路，其被配置为吸收驱动电机在制动和下坡时产生的能量以防止辅助电源模块的输出端子出现过电压；以及

输出端子，其被配置为输出电能。

通过该优选方案，自动充电装置或辅助电源模块不再需要采用较大体积的铅酸蓄电池，从而简化充电装置的结构并缩小所占空间。

在本发明的第三方面，前述任务通过一种自动充电系统来解决，该系统包括：

自动充电装置，包括：

自动行走模块，其被配置为根据自动充电装置与电动车辆之间的路线行进到电动车辆；

电源模块，其被配置为储存和提供电能；

对接装置，其被配置为能够与充电接口和/或电动车辆对接，其中充电接口具有用于与电动车辆电连接的第一连接端、以及用于自动充电装置电连接的第二连接端；以及

远程通信模块，其被配置为与服务器远程地通信；用户设备上的移动应用，其被配置为执行下列动作：

从用户接收用户凭证并将用户凭证发送给服务器进行认证；

从用户接收下单指令并将下单指令发送给服务器，所述下单指令包括电动车辆的位置以及充电量；

在充电完成后从服务器接收计费信息；以及

向用户显示计费信息；以及服务器，其被配置为执行下列动作：

对用户凭证进行认证；

将下单指令传送给相应自动充电装置；

确定自动充电装置与电动车辆之间的路线并将所述路线发送给自动充电装置；以及

在充电完成后计算计费信息并将所述计费信息发送给移动应用。

本发明至少具有下列有益效果：(1)通过本发明，可以实现自动行走和自动对接以及自动充电，由此极大地减少人力投入，由此有利于自动充电装置的普及，而且由于近年来云计算和人工智能的兴起，可实现自动充电装置的精确定位和精确的自动化远程控制；(2)通过使用单个电能变换单元进行充电和放电操作二者，消除了使用多个电能变换单元来进行充放电操作的需要，这既降低了器件成本，也降低了线路成本，同时还降低了充放电设备的空间需求，使得充放电设备可以朝低成本、紧凑化方向发展，而且，由于这种结构，本发明只需一个端口来进行充放电操作二者，由此降低了端口数目，使得成本降低、用户操作简单化；(3)在本发明中，既可以人工地实现对接，也可以通过机器实现自动对接、即通过主动装置的卡爪伸出以与被动装置卡锁实现对接，由此可以在无需插头和插座准确对准的情况下实现可靠的对接，因为卡爪可以实现较大的捕获范围和容易的卡锁，并且卡爪具有更好的灵活性和机动性。

附图说明

下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本发明。

图1示出了根据本发明的自动充电系统的示意图；

图2示出了根据本发明的自动充电装置的示意图；

图3a-图3c示出了根据本发明的自动对接和分离装置的示意图；

图3d示出了根据本发明的自动对接和分离装置的被动装置302的截面图；

图4示出了根据本发明的电源模块的示意图；以及

图5示出了根据本发明的辅助电源模块的示意图。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

最后，还应当指出，尽管本发明是以电动汽车充电的场景示出的，但是本发明不限于此，而是还可以用于其它电动交通工具、如电动单车、电动摩托等的充电。而且在本发明中，插头和插座的位置可以互换，并且其它形式的连接器也是可设想的。此外，尽管本发明是以移动充电车为例说明的，但是本发明同样适用于其它移动充电装置、无人机充电装置等等。

最后，在本发明中，术语“传感器”应当被理解为涵盖了某类传感器的全部传感器，例如摄像头可包括单目摄像头、双目摄像头、深度摄像头等等；激光雷达可包括单线激光雷达、多线激光雷达等等。

图1示出了根据本发明的自动充电系统100的示意图。

如图1所示，自动充电系统100包括自动充电装置102、用户移动设备102上的移动应用103、以及服务器105。自动充电装置101可以通过无线接入设备、如Wi-Fi路由器106接入因特网104，从而与服务器105通信。自动充电装置101也可可以通过其它无线接入设备、与服务器105通信，或者直接与服务器105通信、如通过蜂窝无线连接。用户设备102也接入因特网104以便与服务器105通信。为了提高安全性，用户设备102与服务器105之间以及自动充电装置101与服务器105之间的通信可以是加密通信。用户设备102可以是诸如智能手机、平板计算机、膝上型计算机之类的移动设备，也可以是台式机等固定设备。在其它实施例中，服务器105、自动充电装置101和用户设备102之间的通信通过企业网、专用网络、局域网等来实现。

下面阐述自动充电系统100的各组件：

·自动充电装置101，包括：

自动行走模块(未示出)，其被配置为根据自动充电装置101与电动车辆、如电动车辆之间的路线行进到电动车辆。自动行走模块例如包括自动驾驶模块、整车底盘以及激光雷达传感器和/或超声波雷达传感器，其中自动驾驶模块被配置为根据所述路线确定行驶操作，整车底盘被配置为执行所述行驶操作，并且自动驾驶模块根据所述激光雷达传感器和/或超声波雷达传感器的传感器信号确定所述路线中的障碍物重新确定行驶操作和/或更新所述路线。行驶操作或路线的实时更新流程例如为：通过激光雷达传感器和/或超声波雷达传感器例如可以获得四周或路线上的雷达或超声图像；然后通过分析所述图像可以得知路线上是否存在障碍物、如人员、移动或临时障碍物等；在存在不可绕过的障碍物的情况下，通过GPS或电子地图程序计算从充电装置当前位置到待充电车辆的其它路线；或者在可绕过障碍物的情况下，确定转向、停车等待等附加或替换的行驶操作。不可绕过的障碍物例如包括阻塞大部分道路的固定障碍物，而可绕过障碍物例如包括行人、移动中的障碍物等等。所述自动驾驶模块例如可以包括定位导航模块、路径规划模块、以及控制执行模块。

所述定位导航模块例如通过下列步骤a-e来执行定位导航：

a.定位导航模块在运动过程中利用激光雷达点云数据、并辅助以里程计等其他传感器信息，进行车体位置和航向的确定，并创建地图进行实时更新。

b.在车库地面预设磁线，定位导航模块通过磁性传感器检测行进线路，并辅助以激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器进行其他环境感知操作。

c.在车库预设多个无线信号发射点，定位导航模块通过固定射频标签与移动射频标签之间距离的几何关系，推算车辆的实时位置信息，并辅助以激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器进行其它环境感知操作。

d.在车库地面预设车道线标记，定位导航模块通过摄像头感知车道线位置，进行路径跟踪操作，此处的车道线标记不局限于传统公路上的车道线，应当包括其他连续的、离散的、规则的、不规则的能提供导航信息的标记。

e.在车库预设轨道，充电装置通过导轨架、滚轮等装置在导轨上移动，此处的导轨不局限于铺设在地面的导轨，应当包括其他可与移动充电桩连接并提供移动指引的壁挂式、悬挂式导轨。

f.定位导航模块从摄像头、激光雷达感知周围环境图像、点云数据，并通过无线通信装置将其传输至控制中心，控制中心根据所接收的环境信息，远程遥控智能移动充电桩至参考位置。

g.定位导航模块根据GPS提供的位置信息以及电子地图进行定位导航，并辅助以激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器进行其他环境感知操作。路径规划模块例如可以包括：

全局路径决策模块，其根据定位导航子模块提供的先验地图信息，规划出一条避开已知障碍物，连接起始点与目标点的可通行路径；

局部路径决策模块，其根据全局路径规划提供的路径信息，通过激光雷达、摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、红外测距仪等传感器，实时感知行驶途中出现的障碍物等信息，并执行避障操作。避障操作包括：减速、停车、修改全局路径规划提供的路径，舍弃全局路径规划提供的路径并重新规划新的路径。

电源模块，其被配置为储存和提供电能。通过本发明的电源模块，可以采用单个电能变换单元来实现充放电二者，并且可以使用单个端口来进行充放电。关于电源模块的进一步细节，请参阅图4及其描述。

自动对接和分离装置，其被配置为执行第一连接器与能够与第一连接器电接触的第二连接器之间的对接和分离，其中第一连接器和第二连接器用于传输电能。本发明的自动对接和分离装置采用卡爪实现准确和可靠的对接和分离。关于自动对接和分离装置的进一步细节，请参阅图3a-图3d。

远程通信模块，其被配置为与服务器远程地通信。远程通信模块例如可以是无线通信模块、如Wi-Fi模块、蓝牙模块、ZigBee模块、红外通信模块等等。

可选的计费模块，其被配置为对因电动车辆的充电产生的费用进行计费、计费模块例如可以包括智能电表。

·用户设备上的移动应用103，其被配置为执行下列动作：

从用户接收用户凭证并将用户凭证发送给服务器进行认证或鉴权。用户凭证例如可以是字符口令、语音、指纹等。

在认证成功的情况下从用户接收下单指令并将下单指令发送给服务器105，所述下单指令包括电动车辆的位置以及充电量。所述位置例如可以包括停车场的车位号或者具体地图定位信息。

在充电完成后从服务器105接收计费信息。

向用户显示计费信息。计费信息例如可以在移动应用103上显示。

·服务器105，其被配置为执行下列动作：

对用户凭证进行认证。

将下单指令传送给相应自动充电装置101。例如，服务器105既可以直接向自动充电装置101发送下单指令，也可以向其发送具体参数、如充电时间、电动车辆的位置等等。

确定自动充电装置101与电动车辆之间的路线并将所述路线发送给自动充电装置101。路线确定既可以由专门的服务商来执行，也可以由服务器105来计算。路线确定流程例如为：通过GPS或电子地图程序，可计算从充电装置当前位置到待充电车辆的(最优)路线，或者在停车场内也可以设置各种电子标记、如射频标签或无线信号发射点，使得充电装置101可以通过识别所述电子标记来精确地找到相应车位。

在充电完成后计算计费信息并将所述计费信息发送给移动应用103。用户在移动应用103上收到计费信息后进行确认和支付。

图2示出了根据本发明的自动充电装置101的示意图。

如图2所示，自动充电装置101主要包括自动行走模块206、对接与分离装置205、电源模块(包括储能电池202和充电控制盒203)以及车体构成。

下面阐述自动充电装置101的工作流程。

用户在移动应用103上下单，服务器105根据用户下单信息、自动充电装置101本身信息等通过调度算法下达充电指令给自动充电装置101。

自动充电装置101的主控板209接收充电指令，通过自动行走模块206创建路径以行走到目标点、即电动车辆。

在行走过程中，例如2个激光雷达201和例如8个超声波雷达204实时监测道路障碍物状况，如若发现前进道路被阻挡，则自动行走模块206会重新规划路径，直至到达目标点。

在到达目标点后，自动对接和分离装置205自动与电动车辆、如电动汽车进行连接，其中在电源模块的充电控制盒203确定各部件连接成功后，准备工作正确完成，电源模块的储能电池202开始放电以对电动车辆进行充电。

充电控制盒203检测充电过程中的数据，并通过主控板209实时将数据同步到服务器105和/或云端，在储能电池202放电完成/或达到用户目标电量之后，自动对接和分离装置205自动地与电动汽车断连接，并等待主控板(9)下达指令、如回恢复室给充电装置101补电(为了避免与电动车辆的充电混淆，给充电装置的充电也可称为“补电”)、或去下一个目标点给电动车辆进行充电。

在以上流程任何一个部分出现故障时，均可通过急停装置208停止进程。

本发明至少具有下列有益效果：(1)通过本发明，可以实现自动行走和自动对接以及自动充电，由此极大地减少人力投入，由此有利于自动充电装置的普及，而且由于近年来云计算和人工智能的兴起，可实现自动充电装置的精确定位和精确的自动化远程控制；(2)通过使用单个电能变换单元进行充电和放电操作二者，消除了使用多个电能变换单元来进行充放电操作的需要，这既降低了器件成本，也降低了线路成本，同时还降低了充放电设备的空间需求，使得充放电设备可以朝低成本、紧凑化方向发展，而且，由于这种结构，本发明只需一个端口来进行充放电操作二者，由此降低了端口数目，使得成本降低、用户操作简单化；(3)在本发明中，既可以人工地实现对接，也可以通过机器实现自动对接，即通过主动装置的卡爪伸出以与被动装置卡锁实现对接，由此可以在无需插头和插座准确对准的情况下实现可靠的对接，因为卡爪可以实现较大的捕获范围和容易的卡锁，并且卡爪具有更好的灵活性和机动性。

图3a-图3c示出了根据本发明的自动对接和分离装置205的示意图，其中图3a示出了根据本发明的自动对接和分离装置205的示意图，图3b示出了根据本发明的自动对接和分离装置205的主动装置301的示意图，图3c示出了根据本发明的自动对接和分离装置205的主动装置301的执行机构的示意图；以及图4示出了根据本发明的自动对接和分离装置205的被动装置302的截面图。

图3a示出了根据本发明的自动对接和分离装置205的示意图。

如图1所示，自动对接和分离装置205包括主动装置301和被动装置302。主动装置301具有执行机构(未示出，详见图3b)和卡爪303。在此，卡爪303包括两个卡爪，以用于稳定抓取。卡爪303在此被构造为V形内凹，以便在与被动装置302配合时实现自动找心和配准。主动装置100可选地包括连接器、如插头304，而被动装置302具有可与主动装置相配合的连接器、如插座305，其中在对接过程中，实现插头与插座之间的连接，从而实现充电、放电等操作。被动装置302例如可以安装在移动充电桩处，用于实现与主动装置301之间的对接。被动装置102具有容差装置以用于提供对被动装置302与主动装置301之间的相对移动的耐受性，例如：通过球轴与套管的连接实现被动装置302的插座的俯仰运动、偏航运动、小角度滚转运动这三种容差；通过推力弹簧，实现插座的前后运动容差设计；通过顶升弹簧，实现插头上下运动的容差设计。

可移动充电桩通过背部塑料盒安装电子元器件实现温度报警和控制，通过中心圆盘的螺孔安装被动装置，从而实现被动装置的可移动，通过四周线槽安装充电线。

对接和分离的过程如下：卡爪303在主动装置301与被动装置302未对接的情况下在执行机构的带动下从主动装置301伸出并与被动装置302咬合并且在执行机构的带动下缩回以使主动装置301与被动装置302对接，并且所述卡爪303在主动装置301与被动装置302已经对接的情况下能够在执行机构的带动下将被动装置302与主动装置301分离、如推离或抽离或断开。在此，“咬合”是指机械接触并卡锁，使得卡爪303能够在缩回主动装置时与被动装置相对固定，并且所述卡锁能够在分离时松开。执行机构的带动过程例如为：首先，两个卡爪303横向地(即横向于其长度方向)向两边移动以张开，使得两个卡爪303之间的空间可以容纳被动装置302或其插座305，然后纵向地(即在其长度方向上)移动以将被动装置302或其插座305包围，最后两个卡爪103横向地向内移动以与被动装置302或其插座305卡锁。卡爪303的移动范围可以设置为较大，以以便在主动装置301与被动装置302存在较大错位时仍然实现可靠的对接。在此应当指出，卡爪303的数目仅仅是示例性的，在其它实施例中，可以设置其它数目的卡爪、如一个或三个卡爪。

图3b示出了根据本发明的自动对接和分离装置的主动装置301的示意图。

主动装置301是可移动的、主动与被动装置302对接的装置。在本发明中，主动装置301可以在极其有限的空间内(如380mm*293mm*165mm)，最大化的实现了大范围捕捉与对接，可以实现在以插头为中心的一定横向范围(如±93mm)内实现捕捉与对接。

如图3b所示，主动装置301包括下列部件(其中一些部件是可选的)：

·壳体403，其被配置为容纳主动装置401的各部件。壳体403可以由硬质材料、如塑料、金属制成以提供一定强度。

·卡爪303，在此配置有两个卡爪303以实现更稳定的对接。卡爪303具有连接在其端部的支臂406。支臂406用于承载卡爪403的用于卡锁的凹形头部。卡爪403的凹形头部通过支臂与横向运动导轨401和纵向运动导轨402连接，以实现卡爪403的横向和纵向运动。

·运动机构，包括横向运动机构和纵向运动机构，其中横向运动机构包括横向运动导轨401和横向驱动装置408，而纵向运动机构包括纵向运动导轨402和纵向驱动装置407。驱动装置可以是电机、如步进电机。横向和纵向导轨401和402分别成对设置以便为两个卡爪303提供引导。横向驱动装置408和纵向驱动装置407分别通过横向驱动同步带和纵向驱动同步带(未示出)来驱动卡爪横向和纵向移动。运动机构可选地配备有横向运动行程开关404和纵向运动行程开关405以用于限制横向和纵向运动的范围。行程开关404和405例如成对地设置在相应导轨的端部处或中间某处。行程开关作为信号的触发点，控制各向运动的行程，保护系统安全运行，避免电机飞车对结构件造成损害。

·插头410，其被配置为能够与被动装置的插座对接。插头410例如居中地布置在两个卡爪303之间。插头410可选地具有对接探测器409以用于检测插头与插座是否成功对接。对接探测器409可以是磁传感器、接近传感器、霍尔传感器、压力传感器等等，其中在插头与插座对接成功后，传感器提供相应信号。

·控制器411，其例如被配置为对主动装置301进行定位，使得主动装置301与被动装置302大致对准。该定位过程例如可以通过GPS信号、图像处理以及测距来实现。此外，控制器411还可选地可以执行异常情况处理、对接或断开信号的远程接收和处理、用户鉴权、充电计费等操作。

·电源412，其例如包括多个可充电电池或蓄电池。电源412被配置为给对接的机动车辆充电，或者可选地还可以给主动装置301和/或被动装置302的各部件、尤其是驱动装置进行供电。电源412在此是可选的，相反，自动对接和分离装置205也可以由自动充电装置101的电源模块来供电。

图3c示出了根据本发明的自动对接和分离装置的主动装置301的执行机构500的示意图。

执行机构500用于提供卡爪303的横向和纵向运动能力，其中横向运动是通过电机驱动同步带轮转动，利用同步带上下两层之间的相对运动，带动支臂和卡爪运动，以实现卡爪的抱紧和张开从而自动对心；纵向运动能够实现卡爪的伸出和收回，为插头与插座的对接和分离提供动力。

下面阐述执行机构500的各部件(其中一些部件是可选的)：

·纵向运动机构，其包括纵向运动导轨402、纵向运动行程开关405、纵向驱动装置407、纵向驱动同步带504、以及导轨支架503。纵向运动机构用于为卡爪303提供纵向、即平行于卡爪长度方向的运动能力。为此，纵向驱动装置407、如电机驱动纵向驱动同步带504转动，纵向驱动同步带504又带动卡爪303沿着纵向运动导轨402移动。纵向运动行程开关405布置在纵向运动导轨402上的相应位置处(如端部或中间某处)，以限制纵向移位的范围。导轨支架503用于支承纵向运动导轨402。

·横向运动机构，其包括横向运动导轨408、横向驱动同步带(未示出)、横向运动行程开关404、横向运动导轨安装板502、横向驱动装置(未示出)。横向运动机构用于为卡爪303提供横向、即横向于(如垂直于)卡爪长度方向的运动能力。为此，横向驱动装置、如电机驱动横向驱动同步带转动，横向驱动同步带又带动卡爪303沿着横向运动导轨408移动。横向运动行程开关404布置在横向运动导轨408上的相应位置处(如端部或中间某处)，以限制横向移位的范围。横向运动导轨安装板502用于支承横向运动导轨408。

图3d示出了根据本发明的自动对接和分离装置的被动装置302的截面图。

被动装置302采用多关节柔性设计方案，可以增加对公差的耐受能力，并可降低结构的复杂性。在本发明中，插座305具有5个自由度，分别为：

(1)(2)插座305在球轴607与限位套管604之间进行俯仰运动(即图中上下运动)和偏航运动(即垂直附图方向上的运动)；

(3)插座305绕自身中心轴的小角度滚转运动；

(4)利用推力弹簧609的弹性伸缩，实现插座305的前后运动；

(5)利用顶升弹簧610的弹性伸缩，实现插座305的上下运动。

通过设置这些自由度，可实现插头与插座之间的高度自适应的对接，而且结构简单，加工成本大大降低。

下面阐述被动装置302的各部件(其中一些部件是可选的)：

·插座305，其用于与主动装置301的插头连接以传输电能、如充电和放电。其它形式的连接器也是可设想的。此外，主动装置301也可以采用插座，并且被动装置302采用插头。插座305通过插头固定座606被固定，其中二者之间例如形状配合而相互固定，而插头固定座606又通过固定件、如螺钉或螺母与导向管605固定连接。

·容差装置，其用于为插座305提供多个自由度。容差组件包括下列组件。球轴607套接在插座305上以便为插座305提供一定的活动能力。球轴607的开口例如可以在水平和竖直方向上具有一定尺寸，以提供对插座305的活动限制。喇叭口608与球轴607接触或接合。喇叭口608具有喇叭状或圆锥形的外形以用于接收插座305的推力以实现前后运动，其中喇叭口605具有用于推动推力弹簧608的突起部。推力弹簧609的另一端抵靠在推力弹簧导向座603上以为推力弹簧609的弹力提供反作用力。推力弹簧导向座603又与导向组件固定座611接触或接合以实现各导向组件的固定。导向固定座611在垂直方向上与顶升弹簧610接触以便推动顶升弹簧610来实现在导向组件301的方向上的上下运动。顶升弹簧610的另一端可以与相应部件的端部接触以提供弹力的反作用力。限位套管604套接在球轴607、喇叭口608、以及推力弹簧导向座603的一部分上并与其相对固定，以便为这些组件提供固定部和容纳部。

·安装和支承组件，其用于提供安装能力和支承。对外安装座602布置在外侧，以用于提供外部安装能力。工装支架612布置于被动装置302的下部，以用于支承被动装置302的各组件。工装支架612上的滑足612用于提供被动装置302的移动性。

通过主动装置301的卡爪303伸出以与被动装置卡锁，从而实现对接，可以在无需插头和插座准确对准的情况下实现可靠的对接，因为卡爪303可以实现较大的捕获范围和容易的卡锁(例如，通过横向和纵向移动来捕获被动装置并与之卡锁或解锁)；本发明的自动对接和分离装置205的被动装置302具有多个自由度，由此可实现多个方向上的容差，从而有利于顺利对接；在本发明中，卡爪302采用内凹结构，可容易地与被动装置302卡锁到位并可实现容易的解锁而无需额外的调整步骤，从而实现可靠的对接和分离。

图4示出了根据本发明的电源模块700的示意图。电源模块700可以被配置为给电动车辆、如电动车辆充电。在一个实施例中，电源模块700包括一个或多个大容量蓄电池以供给电动车辆充电。

如图4所示，电源模块700包括下列部件：

·电能变换单元701，其被配置为能够将从电网获取的交流电能转换成直流电能并且能够将由储能电池组702储存的直流电能转换成交流电能或直流电能。电能变换单元701例如具有AC/DC转换器(如三相AC/DC转换器)以及DC/AC或DC/DC转换器。

·储能电池组702，其被配置为能够在充电状态下被充电并且在放电状态下被放电。储能电池组102可以包括单个电池或多个电池。在多个电池的情况下，所述电池可以串联或并联连接。储能电池组702例如可以是蓄电池或锂离子电池。

·充放电连接端703，其被配置为连接充电电源或者电动车辆或负载。充电电源或者电动车辆例如可以是充电电源、如电网、蓄电池等。负载可以是各种用电器、如移动设备或电器。

·充电开关，包括第一充电开关701a和第二充电开关701b，其中第一充电开关701a布置在充放电连接端703与电能变换单元701的输入端IN之间的连接线路中，并且第二充电开关701b布置在电能变换单元701的输出端OUT与储能电池组702之间的连接线路中，其中在第一充电开关701a和第二充电开关701b闭合的情况下能够由例如连接在充电连接端703上的电网对储能电池组702进行充电(参见充电电流方向)。

·放电开关，包括第一放电开关702a和第二放电开关702b，其中第一放电开关702a布置在储能电池组702与电能变换单元701的输入端IN之间的连接线路中，并且第二放电开关702a布置在电能变换单元的输出端OUT与充放电连接端703之间的连接线路中，其中在第一放电开关702a和第二放电开关闭合702b的情况下能够对储能电池组进行放电，例如以供给连接在充放电连接端703上的电池充电或给连接在其上的负载供电。第一充电开关701a、第二充电开关701b、第一放电开关702a和第二放电开关702b是接触器、如继电器，由此实现电子化的开关通断。

下面阐述本发明的电源模块700的工作流程。

充电过程：人工地或者在控制器的控制下闭合第一充电开关701a和第二充电开关701b，交流电流或直流电流从交流电网或其它电源进入电能变换单元701，并被转换成适于给储能电池组702充电的电流以及电压。

放电过程：人工地或者在控制器的控制下闭合第二放电开关702a和第二放电开关702b，电流储能电池组702进入电能变换单元701，并被转换成适于给连接在充放电连接端703上的电负载供电或电池充电或者馈送入交流电网以给电网供电。

通过该电源模块700，消除了使用多个电能变换单元来进行充放电操作的需要，而是可以使用单个电能变换单元701进行充电和放电操作二者，这既降低了器件成本，也降低了线路成本，同时还降低了充放电设备的空间需求，使得充放电设备可以朝低成本、紧凑化方向发展；此外，只需一个端口来进行充放电操作二者，由此降低了端口数目，使得成本降低、用户操作简单化。

图5示出了根据本发明的辅助电源模块800的示意图。辅助电源模块800包括输入端子801、转换模块802、输出端子803及吸收电路804。所述辅助电源模块800例如可以由储能电池组经由输入端子801来供电，所述辅助电源模块800输出的低压直流电源(例如48V)经由输出端子803为自动驾驶模块、计费模块、远程通信模块、自动行走模块和/或自动对接和分离装置等供电。自动行走模块包括至少一个电机驱动器805及至少一个驱动电机806。吸收电路804被配置为吸收驱动电机806在制动和/或下坡时产生的能量，防止辅助电源模块800的输出端子803过压。过压吸收模块804可采用直流斩波电路，或其它有源/无源过压保护装置。通过该扩展方案，自动充电装置或辅助电源模块800不再需要采用较大体积的铅酸蓄电池，从而简化充电装置的结构并缩小所占空间。

虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本发明的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims (16)

1.一种自动充电装置，包括：

自动行走模块，其被配置为根据自动充电装置与电动车辆之间的路线行进到电动车辆；

对接装置，其被配置为能够与充电接口和/或电动车辆对接，其中充电接口具有用于与电动车辆电连接的第一连接端、以及用于与 自动充电装置电连接的第二连接端,所述对接装置包括：

主动装置，其具有执行机构、两个卡爪和第一连接器，其中所述两个卡爪在主动装置与被动装置未对接的情况下能够在执行机构的带动下从主动装置伸出并与被动装置咬合并且在执行机构的带动下缩回以使主动装置的第一连接器与被动装置的第二连接器对接，并且所述卡爪在主动装置与被动装置对接的情况下能够在执行机构的带动下将主动装置的第一连接器与被动装置的第二连接器分离，其被配置为执行下列动作：

在横向于卡爪的长度方向上向两边移动以张开，使得两个卡爪之间的空间能够容纳被动装置或其插座；

沿卡爪的长度方向移动以将被动装置或其插座包围；

在横向于卡爪的长度方向上向内移动以与被动装置或其插座卡锁；以及

缩回以使主动装置与被动装置对接；

所述执行机构包括：

横向运动机构，其包括横向驱动装置、横向运动导轨、两个横向驱动同步带、以及横向运动行程开关，所述两个卡爪通过支臂分别连接至所述横向运动导轨上，所述横向驱动装置被配置为驱动所述两个横向驱动同步带转动，进而带动所述支臂沿着横向运动导轨在横向于卡爪的长度方向上移动，实现卡爪的抱紧及张开，所述横向运动行程开关安装于所述横向运动导轨的中部或端部；以及

纵向运动机构，其包括两个纵向运动导轨、纵向驱动装置、纵向运动行程开关、以及两个纵向驱动同步带，所述横向运动机构通过横向运动导轨安装板安装至所述纵向运动导轨上，所述纵向驱动装置被配置为驱动纵向驱动同步带转动，进而带动所述横向运动机构沿着纵向运动导轨沿卡爪的长度方向移动，实现卡爪的伸出及收回，所述纵向运动行程开关安装于所述纵向运动导轨的两端；以及

被动装置，其采用多关节柔性设计，具有能够与第一连接器配合的第二连接器，所述被动装置能够以可松开的方式与卡爪咬合；以及

电源模块，其被配置为储存和提供电能。

2.根据权利要求1所述的自动充电装置，其中所述对接装置具有自动对接和分离装置，其被配置为执行第一连接器与能够与第一连接器电接触的第二连接器之间的对接和分离，其中第一连接器和第二连接器用于传输电能。

3.根据权利要求1所述的自动充电装置，还具有定位模块，其被配置为确定自动充电装置与电动车辆之间的路线。

4.根据权利要求2所述的自动充电装置，其中自动行走模块包括：

自动驾驶模块，其被配置为根据所述路线确定行驶操作；

整车底盘，其被配置为执行所述行驶操作；以及

激光雷达传感器和/或超声波雷达传感器，其中自动驾驶模块根据所述激光雷达传感器和/或超声波雷达传感器的传感器信号确定的所述路线中的障碍物重新确定行驶操作和/或更新所述路线。

5.根据权利要求4所述的自动充电装置，其中自动驾驶模块包括：

定位导航模块，其被配置为确定自动充电装置的位置和电动车辆的位置；

路径规划模块，其被配置为根据自动充电装置的位置和电动车辆的位置确定从自动充电装置到电动车辆之间的路线；以及

控制执行模块，其被配置为生成控制指令，所述控制指令用于控制自动充电装置沿所述路线行驶。

6.根据权利要求1所述的自动充电装置，还包括：

计费模块，所述计费模块包括电表，其中所述电表被配置为测量放电过程中给电动车辆提供的电能量，并且控制器还被配置为根据费率和所述电能量计算充电费用；以及

远程通信模块，其被配置为远程地接收充电指令并且远程地发送充电费用。

7.根据权利要求1所述的自动充电装置，其中电源模块包括：

电能变换单元，其被配置为能够将从电网获取的交流电能转换成直流电能并且能够将由储能电池组储存的直流电能转换成交流电能或直流电能；

储能电池组，其被配置为能够在充电状态下被充电并且在放电状态下被放电；

充放电连接端，其被配置为连接充电电源或者电动车辆或负载；

充电开关，包括第一充电开关和第二充电开关，其中第一充电开关布置在充放电连接端与电能变换单元的输入端之间的连接路线中，并且第二充电开关布置在电能变换单元的输出端与储能电池组之间的连接路线中，其中在第一充电开关和第二充电开关闭合的情况下能够对储能电池组进行充电；以及

放电开关，包括第一放电开关和第二放电开关，其中第一放电开关布置在储能电池组与电能变换单元的输入端之间的连接路线中，并且第二放电开关布置在电能变换单元的输出端与充放电连接端之间的连接路线中，其中在第一放电开关和第二放电开关闭合的情况下能够对储能电池组进行放电。

8.根据权利要求7所述的自动充电装置，其中所述电源模块还包括控制器，其被配置为执行下列动作：

在接收到表示执行充电操作的充电信号的情况下闭合第一充电开关和第二充电开关；以及

在接收到表示执行放电操作的放电信号的情况下闭合第一放电开关和第二放电开关。

9.根据权利要求1所述的自动充电装置，还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块包括：

电源转换模块，用于将储能电池组的电能进行转换，为自动行走模块、自动对接和分离装置、自动驾驶模块、计费模块、和/或远程通信模块供电；以及

过压吸收模块，用于吸收自动充电装置在制动和/或下坡时产生的能量以避免电源转换模块的输出端产生过电压。

10.根据权利要求1所述的自动充电装置，还包括辅助电源模块，所述辅助电源模块包括：

输入端子，其被配置为接收输入电能；

转换模块，其被配置为对输入电能进行转换；

吸收电路，其被配置为吸收驱动电机在制动和/或下坡时产生的能量以防止辅助电源模块的输出端子出现过电压；以及

输出端子，其被配置为输出电能。

11.一种用于运行根据权利要求1至10之一所述的自动充电装置的方法，包括：

由服务器确定自动充电装置与电动车辆之间的路线；

根据所述路线行驶到电动车辆，其中所述电动车辆与第二连接器电连接；

将自动充电装置与充电接口或电动车辆对接，其中充电接口具有用于与电动车辆电连接的第一连接端、以及用于与 自动充电装置电连接的第二连接端，其中所述对接包括：

由卡爪在横向于卡爪的长度方向上向两边移动以张开，使得两个卡爪之间的空间能够容纳被动装置或其插座，其中由横向运动机构致使卡爪在横向于卡爪的长度方向上运动；

由卡爪沿卡爪的长度方向移动以将被动装置或其插座包围，其中由纵向运动机构致使卡爪沿卡爪的长度方向移动以使卡爪接近被动装置；以及

由卡爪在横向于卡爪的长度方向上向内移动以与被动装置或其插座卡锁；以及

由卡爪缩回以使主动装置与被动装置对接；以及

由电源模块对电动车辆进行充电。

12.根据权利要求11所述的方法，将自动充电装置与充电接口或电动车辆对接包括：

由自动对接和分离装置执行第一连接器与第二连接器之间的对接；以及

在充电完成后由自动对接和分离装置执行第一连接器与第二连接器之间的分离。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

由自动行走模块根据激光雷达传感器和/或超声波雷达传感器的传感器信号确定所述路线中的障碍物；以及

在存在不可绕过障碍物的情况下更新所述路线并且在可绕过障碍物的情况下重新确定行驶操作。

14.根据权利要求12所述的方法，其中由自动对接和分离装置执行第一连接器与第二连接器之间的对接包括：

由自动对接和分离装置伸出卡爪；

由自动对接和分离装置移动所述卡爪使得其与被动装置的第二连接器咬合；

由自动对接和分离装置缩回卡爪；以及

由自动对接和分离装置使第一连接器与第二连接器对接。

15.根据权利要求11所述的方法，其中该方法还包括：

由用户设备上的移动应用从用户接收下单指令；

在充电完成后由移动应用从自动充电装置接收计费信息；以及

由移动应用向用户显示计费信息。

16.一种自动充电系统，包括：

自动充电装置，包括：

自动行走模块，其被配置为根据自动充电装置与电动车辆之间的路线行进到电动车辆；

电源模块，其被配置为储存和提供电能；

对接装置，其被配置为能够与充电接口和/或电动车辆对接，其中充电接口具有用于与电动车辆电连接的第一连接端、以及用于与 自动充电装置电连接的第二连接端,所述对接装置包括：

主动装置，其具有执行机构、两个卡爪和第一连接器，其中所述两个卡爪在主动装置与被动装置未对接的情况下能够在执行机构的带动下从主动装置伸出并与被动装置咬合并且在执行机构的带动下缩回以使主动装置的第一连接器与被动装置的第二连接器对接，并且所述卡爪在主动装置与被动装置对接的情况下能够在执行机构的带动下将主动装置的第一连接器与被动装置的第二连接器分离，其被配置为执行下列动作：

在横向于卡爪的长度方向上向两边移动以张开，使得两个卡爪之间的空间能够容纳被动装置或其插座；

沿卡爪的长度方向移动以将被动装置或其插座包围；

在横向于卡爪的长度方向上向内移动以与被动装置或其插座卡锁；以及

缩回以使主动装置与被动装置对接；

所述执行机构包括：

横向运动机构，其包括横向驱动装置、横向运动导轨、两个横向驱动同步带、以及横向运动行程开关，所述两个卡爪通过支臂分别连接至所述横向运动导轨上，所述横向驱动装置被配置为驱动所述两个横向驱动同步带转动，进而带动所述支臂沿着横向运动导轨在横向于卡爪的长度方向上移动，实现卡爪的抱紧及张开，所述横向运动行程开关安装于所述横向运动导轨的中部或端部；以及

纵向运动机构，其包括两个纵向运动导轨、纵向驱动装置、纵向运动行程开关、以及两个纵向驱动同步带，所述横向运动机构通过横向运动导轨安装板安装至所述纵向运动导轨上，所述纵向驱动装置被配置为驱动纵向驱动同步带转动，进而带动所述横向运动机构沿着纵向运动导轨沿卡爪的长度方向移动，实现卡爪的伸出及收回，所述纵向运动行程开关安装于所述纵向运动导轨的两端；以及

被动装置，其采用多关节柔性设计，具有能够与第一连接器配合的第二连接器，所述被动装置能够以可松开的方式与卡爪咬合；以及

远程通信模块，其被配置为与服务器远程地通信；

用户设备上的移动应用，其被配置为执行下列动作：

从用户接收用户凭证并将用户凭证发送给服务器进行认证；

从用户接收下单指令并将下单指令发送给服务器，所述下单指令包括电动车辆的位置以及充电量；

在充电完成后从服务器接收计费信息；以及

向用户显示计费信息；以及

服务器，其被配置为执行下列动作：

对用户凭证进行认证；

将下单指令传送给相应自动充电装置；

确定自动充电装置与电动车辆之间的路线并将所述路线发送给自动充电装置；以及

在充电完成后计算计费信息并将所述计费信息发送给移动应用。

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