CN111137154A - 自动充电系统、自动充电装置及车辆的受电座 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种自动充电系统、自动充电装置及车辆的受电座，属于电动汽车充电技术领域。自动充电系统包括自动充电装置上的充电枪头、伸缩装置和车辆的受电座，所述伸缩装置与所述充电枪头之间连接有柔性件；所述充电枪头和所述受电座中其中一方设置有导向件，另一方设置有可与所述导向件适配以使所述充电枪头与所述受电座对准的定位孔，所述定位孔靠近所述导向件的一端还连通有用于引导所述导向件插入所述定位孔的导向槽。本发明无需识别装置也能自动充电，具有结构简单、成本低的优点。

Description

自动充电系统、自动充电装置及车辆的受电座
技术领域
本发明属于电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种自动充电系统、自动充电装置及车辆的受电座。
背景技术
随着智能化的发展，无人驾驶电动汽车开始普及，电动汽车的充电一直是人们关注的重点。目前的充电方式主要还是通过充电桩，由人工手动插枪为电动汽车充电，但是由于充电桩枪线较重导致插枪费力，用户使用体验差；随着智能化的发展，以及无人驾驶泊车技术的成熟，人们对于无人充电的需求也越发强烈。
中国发明专利申请CN109301601A公开了一种柔性连接结构及自动充电装置，该柔性连接结构安装于充电桩与充电枪头之间，柔性连接结构包括安装于充电桩上的第一安装板、与第一安装板平行安装的第二安装板、及安装于第一安装板和第二安装板之间的万向轴，第一安装板和/或第二安装板上安装有若干用于形变或复位的弹性件。此充电装置利用弹性件柔性连接结构可以根据充电插座的位姿随动变形，充电结束后柔性连接结构能够自动复位，解决了因充电插座位姿判断精度带来的插接问题。上述自动充电装置的主要连接原理是通过汽车移动使得车端的插座与充电枪头插合，对于汽车的泊车位置精度要求较高，其柔性连接结构较复杂，而且充电枪通过柔性连接结构安装在充电桩的外面，在使用状态下容易受到户外环境的影响。
中国实用新型专利CN208069458U公开了一种智能伸缩和定位大功率充电装置，利用自动识别装置、自动伸缩结构与自动充电枪实现自动充电，实现新能源汽车的智能化充电，安全、节省人力成本。该充电装置的工作原理是通过自动识别装置对汽车充电座定位识别，然后通过多级固定杆移动充电枪找准充电座进行充电。自动识别装置容易受到户外天气的影响，会有识别不精准的现象，且多级固定杆或者机械臂的结构较复杂、成本也较高。
发明内容
本发明针对上述的技术问题，提出一种自动充电系统、自动充电装置及车辆的受电座，无需识别装置也能满足自动充电要求，具有结构简单、成本低的优点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
作为本发明的一个方面，提供一种自动充电系统，包括自动充电装置和车辆的受电座，所述自动充电装置包括充电枪头和伸缩装置，所述伸缩装置与所述充电枪头之间连接有柔性件；所述充电枪头和所述受电座中其中一方设置有导向件，另一方设置有可与所述导向件适配以使所述充电枪头与所述受电座对准的定位孔，所述定位孔靠近所述导向件的一端还连通有用于引导所述导向件插入所述定位孔的导向槽。
作为优选，所述导向槽具有相对的第一端和第二端，所述导向槽的第二端与所述定位孔连接，所述导向槽的第一端轮廓被定义为允许所述导向件偏离所述定位孔的预设范围，所述导向槽的形状由第一端轮廓向所述定位孔平滑渐变的曲面围成。
作为优选，所述导向槽为锥状或者喇叭状，或者，所述导向槽的第一端轮廓为腰形。
作为优选，所述柔性件为弹簧或者橡胶管。
作为优选，还包括控制装置，以及用于判断所述受电座是否在充电范围的对比判断装置；所述控制装置用于与所述对比判断装置通讯，并控制所述充电枪头向在充电范围内的所述受电座伸出，其中，所述对比判断装置设置于所述自动充电装置上。
作为优选，还包括控制装置，以及用于检测所述充电枪头与所述受电座插合到位的到位检测装置，所述控制装置用于与所述到位检测装置通讯，并根据所述到位检测装置的信号控制所述伸缩装置停止动作，其中，所述到位检测装置设置于所述充电枪头或/和所述受电座上。
作为本发明的另一个方面，提供一种自动充电装置，包括充电枪头和伸缩装置，所述伸缩装置与所述充电枪头之间连接有柔性件；
所述充电枪头上设置有可与受电座端的定位孔适配以使所述充电枪头与受电座对准的导向件，或者，所述充电枪头上设置有可与受电座的导向件适配以使所述充电枪头与受电座对准的定位孔，所述定位孔远离所述柔性件的一端连通有用于引导所述导向件插入所述定位孔的导向槽。
作为本发明的又一方面，提供一种车辆的受电座，所述受电座上设置有可与充电枪头的导向件适配以使所述受电座与充电枪头对准的定位孔，所述定位孔的一端连通有用于引导充电枪头的导向件插入所述定位孔的导向槽；或者，所述受电座上设置有可与充电枪头的定位孔适配以使所述受电座与充电枪头对准的导向件。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明通过在伸缩装置和充电枪头之间设置柔性件，充电枪头在插入不同停靠位置的车辆端受电座时，由于柔性件的可变形性质，使得柔性件会跟随充电枪头的位置进行自适应的调整，相较于现有技术中通过机械臂或者柔性结构的形式，本发明只需在伸缩装置和充电枪头之间设置一个柔性件即可，具有结构简单、成本低的优点；本发明通过在充电枪头和受电座上设置一组导向件、定位孔，通过导向件和定位孔的配合，可实现充电枪头与受电座的对准插合；车辆在停车时，会出现受电座与充电枪头位置偏离的情况，本发明通过设置与定位孔连通的导向槽，充电枪头直线伸出后与导向槽的内壁接触，然后沿着导向槽的内壁插入定位孔中，由于导向槽引导导向件插入定位孔的作用，相较于现有技术通过自动识别装置识别受电座的位置，本发明不需要自动识别装置即可完成充电枪头与受电座的自动插合。
2、本发明通过设置导向槽的第一端轮廓范围，以及导向槽内壁向定位孔的平滑渐变连接，来满足所允许的受电座偏离充电枪头的范围，只要充电枪头的直线延伸使得导向件落入导向槽内，导向件沿着导向槽的内壁就可以进入定位孔内，可通过设计导向槽的第一端轮廓来适应所允许的受电座偏离充电枪头的范围，具有通用性和适应性强的优点。
3、本发明通过对比判断装置可以判断出车辆是否在可充电范围，即导向件是否能够伸入导向槽内，如果判断出车辆是在可充电范围，再通过控制装置控制充电枪头的充电操作。偶然的，如果车辆定位系统故障或者其他原因导致车辆所停的位置偏离出自动充电装置的充电范围，通过对比判断模块可避免此种情况下，充电枪头伸出与受电座无法插合的情形。
4、本发明通过到位检测装置来检测充电枪头与受电座是否插合到位，在检测到插合到位后通过控制装置控制伸缩装置停止运动，可以避免插合到位后，受电座继续受到充电枪头的作用力造成磨损的问题。
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为本发明所提供自动充电系统的结构示意图；
图2为本发明所提供车辆的受电座的结构示意图；
图3为本发明所提供自动充电装置与车辆的受电座连接状态的立体图；
图4为本发明所提供自动充电装置与车辆的受电座非连接状态的立体图；
以上各图中：10、自动充电装置；11、充电枪头；12、伸缩装置；13、柔性件；14、导向件；15、对比判断模块；20、受电座；21、定位孔；22、导向槽；23、充电接口。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的发明构思为：车辆在停车进行充电时，不可避免地会出现车辆受电座偏离充电枪头直线伸出方向的问题，这就要求充电枪头能够灵活变换方向与受电座对准插合，本发明在充电枪头和伸缩装置之间连接了柔性件，柔性件使得充电枪头改变了刚性连接时的固定伸出方向，充电枪头在进行方向改变时，柔性件可跟随充电枪头进行自适应调整；在充电枪头和受电座中的一方设置导向件，另一方设置定位孔，当导向件插入定位孔时，即表明充电枪头已对准受电座上的充电接口，关于如何使得在车辆位置偏离充电枪头一定范围的情况下依然能够实现自动充电，本发明的构思是在定位孔的前端(靠近导向件的方向)设置导向槽，其中，导向槽与定位孔连通，充电枪头在伸缩装置的带动下直线伸出之后导向杆触碰到导向槽的内壁并沿着导向槽的内壁进入定位孔内，从而实现充电枪头与受电座插合充电。本发明解决了现有技术中由识别装置对车辆上的受电座进行位置识别，然后通过机械臂或者多级连杆的结构驱动自动装置上的充电枪头移动到受电座处，所导致的识别装置在受户外环境影响时定位不够精确，机械臂或者多级连杆的结构复杂，成本较高的技术问题。本发明无需识别装置也能实现自动充电，且结构简单、成本低。
为了更好地理解上述技术方案，下面结合附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
参见图1、图2所示，本发明提供一种自动充电系统，包括自动充电装置10和车辆的受电座20。
自动充电装置10包括伸缩装置12和充电枪头11，伸缩装置12和充电枪头11之间设置有柔性件13，即柔性件13的一端与伸缩装置12连接，柔性件13的另一端与充电枪头11连接；充电枪头11上还设置有导向件14。
具体地，伸缩装置12为一移动块，滑动连接于自动充电装置10上，伸缩装置12由气缸驱动进行直线伸缩移动。
具体地，柔性件13为弹簧或者橡胶管，柔性件13受力时可以产生形变，不受力时可以自动复位。在受电座20偏离充电枪头11的直线伸出方向时，为了保证充电枪头11能够对插上受电座20的充电接口23，充电枪头11在从自动充电装置10伸出之后需要倾斜移动方向，柔性件13可以跟随充电枪头11的位置进行形状的调整。
如图1中所示，本实施例中，导向件14可以为圆柱销形式，固定连接在充电枪头11的上下两侧，且导向件14向外凸出于充电枪头11，其作用是保证在需要充电对插时，导向件14先于充电枪头11接触到受电座20；相应于充电枪头11上的导向件14，受电座20上开设有定位孔21，定位孔21位于充电接口23的上下两侧，在导向件14插入定位孔21时，可以保证充电枪头11与受电座20上的充电接口23精确对准。
在车辆停车后，如果受电座20刚好与充电枪头11对准，充电枪头11在伸缩装置12的带动伸出之后，先是导向件14插入定位孔22内，然后充电枪头11与受电座20上的充电接口23对接；不可避免的，有些情况下，在车辆停车后，受电座20偏离充电枪头11的伸出方向使得导向件14未能插入定位孔21内。为了解决此问题，本发明构思是在定位孔21的外端连通导向槽22，导向槽22的作用是引导偏离定位孔21的导向件14向定位孔21方向移动。在预定偏离范围内，充电枪头11在伸缩装置12的带动伸出之后，导向件14先是接触到导向槽22的内壁，导向件14继续受到来自伸缩装置的推力，进而导向件14沿着导向槽22的内壁进入定位孔21内，实现充电枪头11与受电座20上的充电接口23的对准。
上述实施例是以充电枪头11端设置导向件14，受电座20端设置定位孔21为例进行地说明，对于本领域技术人员来说，很容易理解的，也可以将定位孔21设置在充电枪头11端，导向件14设置在受电座20端，此处不再详述。
其有益效果为：本发明通过在伸缩装置12和充电枪头11之间设置柔性件13，充电枪头11在插入不同停靠位置的车辆端受电座20时，由于柔性件13的可变形性质，使得柔性件13会跟随充电枪头11的位置进行自适应的调整，相较于现有技术中通过机械臂或者柔性结构的形式，本发明只需在伸缩装置12和充电枪头11之间设置一个柔性件13即可，具有结构简单、成本低的优点；本发明通过在充电枪头11和受电座20上设置一组导向件14、定位孔21，通过导向件14和定位孔21的配合，可实现充电枪头11与受电座20的对准插合；车辆在停车时，会出现受电座20与充电枪头11位置偏离的情况，本发明通过设置与定位孔21连通的导向槽22，充电枪头11直线伸出后，导向件14与导向槽22的内壁接触，然后沿着导向槽22的内壁插入定位孔21中，由于导向槽22引导导向件14插入定位孔21的作用，相较于现有技术通过自动识别装置识别受电座20的位置，本发明不需要自动识别装置即可完成充电枪头11与受电座20的自动插合。
另外，参见图3、图4所示，本发明的充电枪头11在不使用的情况下，可以容纳进自动充电装置10内部，在需要充电使用时，才会从自动充电装置10内伸出与车辆的受电座20对接充电。相较于现有技术中充电枪头11暴露在外的情况，本发明可以对充电枪头11起到保护作用，使其免受户外环境影响。
具体地，为方便描述，导向槽22远离定位孔21的一端定义为第一端，导向槽22与定位孔21连接的一端定义为第二端，导向槽22的第一端轮廓设定为允许导向件14偏离定位孔21的最大范围，也就是说，导向件14直线伸出之后都能落入第一端轮廓内。
其有益效果为：通过设置导向槽22的第一端轮廓范围，以及导向槽22内壁向定位孔21的平滑渐变连接，来满足所允许的受电座20偏离充电枪头11的范围，只要充电枪头11的直线延伸使得导向件14落入导向槽22的第一端轮廓内，导向件14沿着导向槽22的内壁就可以进入定位孔21，可以根据实际情况设计导向槽22的第一端轮廓来适应所允许的受电座20偏离充电枪头11的范围，具有通用性和适应性强的优点。
导向槽22的内壁由第一端轮廓向定位孔21平滑渐变的曲面围成，例如，导向槽22可以是锥形，也可以是喇叭形。多数情况下，受电座20的高度与充电枪头11的高度相同，受电座20相对充电枪头11的偏离一般是在水平方向上，基于此，可以将导向槽22的第一端轮廓设置为如图2所示的腰形，导向件14沿着导向槽22左右两端的锥形内壁进入定位孔21。腰形轮廓的设计相较于锥形、喇叭形，可以节省导向槽22占用受电座20的空间，减小受电座20的体积。
偶然情况下，如果车辆定位系统故障或者其他原因导致车辆所停的位置偏离出充电枪头11的充电范围，即充电枪头11上的导向件14在直线延伸方向不能落入受电座20的导向槽22内，自动充电装置10不能够为受电座20充电，为了解决这一问题，自动充电装置10上设置有对比判断装置15，对比判断装置15可以为CCD图像传感器或者激光扫描器，用于判断受电座20是否在充电范围，对比判断装置15还与自动充电装置10内的控制装置电性连接，如果对比判断装置15判断出车辆是在可充电范围时，与控制装置通讯，由控制装置控制充电枪头11的充电操作；如果对比判断装置15判断出车辆不在可充电范围时，与控制装置通讯，由控制装置控制充电枪头11不进行充电操作。此处对比判断装置15与现有技术中位置识别装置不同，对比判断模块不需要很精准的确定受电座的位置，只需要判断出车辆是否在可充电范围即可。
通过对比判断装置可以判断出车辆是否在可充电范围，如果判断出车辆是在可充电范围，再通过控制装置控制充电枪头11的充电操作。偶然的，如果车辆所停的位置偏离出充电枪头11的充电范围，通过对比判断模块可避免此种情况下，充电枪头11伸出而与受电座20无法插合的情形。
进一步地，在充电枪头11与受电座20插合到位后，充电枪头11依然会受到伸缩装置12传递的推力，为了避免充电枪头11推动受电座20造成不必要的磨损或破坏，自动充电系统还包括到位检测装置，到位检测装置为安装在充电枪头11或者受电座20上的限位开关，在充电枪头11与受电座20插合到位后，会触发限位开关，限位开关与控制装置通讯，由控制装置控制驱动伸缩装置的气缸停止驱动。或者通过检测充电枪头11和受电座20两端的电压进行到位控制。
通过到位检测装置来检测充电枪头11与受电座20是否插合到位，在检测到插合到位后通过控制装置控制伸缩装置12停止运动，可以避免插合到位后，受电座20受到充电枪头11的作用力造成磨损的问题。
基于上述自动充电系统，自动驾驶汽车的自动充电流程为：
发送充电指令：车辆停车后将受电座处的防护盖打开，并向自动充电装置发送启动充电指令；
判断可充电范围：自动充电装置接收到充电指令并判断车辆是否在可充电范围，如果不在可充电范围，自动充电装置向车辆发送信号，车辆进行位置调整并重新进入“发送充电指令”步骤；如果判断车辆在可充电范围，则进入对插充电步骤；
对插插合：自动充电装置伸出充电枪头，导向件沿着导向槽插入定位孔内使得充电枪头与车端的受电座对准插合；
充电：通过到位检测装置检测充电枪头和受电座是否插合到位，如果插合到位，则控制伸缩装置停止运动，进行电能传输，如果未插合到位，则进行“对插插合步骤”；
完成充电：车辆充电完成之后，向自动充电装置发送停止充电指令，自动充电装置收回充电枪头，到位检测装置无信号预定时间之后，车辆将受电座的防护盖合上。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种自动充电系统，包括自动充电装置和车辆的受电座，所述自动充电装置包括充电枪头和伸缩装置，其特征在于：所述伸缩装置与所述充电枪头之间连接有柔性件；所述充电枪头和所述受电座中其中一方设置有导向件，另一方设置有可与所述导向件适配以使所述充电枪头与所述受电座对准的定位孔，所述定位孔靠近所述导向件的一端还连通有用于引导所述导向件插入所述定位孔的导向槽。
2.根据权利要求1所述的自动充电系统，其特征在于：所述导向槽具有相对的第一端和第二端，所述导向槽的第二端与所述定位孔连接，所述导向槽的第一端轮廓被定义为允许所述导向件偏离所述定位孔的预设范围，所述导向槽的形状由第一端轮廓向所述定位孔平滑渐变的曲面围成。
3.根据权利要求2所述的自动充电系统，其特征在于：所述导向槽为锥状或者喇叭状，或者，所述导向槽的第一端轮廓为腰形。
4.根据权利要求1所述的自动充电系统，其特征在于：所述柔性件为弹簧或者橡胶管。
5.根据权利要求1所述的自动充电系统，其特征在于：还包括控制装置，以及用于判断所述受电座是否在充电范围的对比判断装置；所述控制装置用于与所述对比判断装置通讯，并控制所述充电枪头向在充电范围内的所述受电座伸出，其中，所述对比判断装置设置于所述自动充电装置上。
6.根据权利要求1所述的自动充电系统，其特征在于：还包括控制装置，以及用于检测所述充电枪头与所述受电座插合到位的到位检测装置，所述控制装置用于与所述到位检测装置通讯，并根据所述到位检测装置的信号控制所述伸缩装置停止动作，其中，所述到位检测装置设置于所述充电枪头或/和所述受电座上。
7.一种自动充电装置，其特征在于：包括充电枪头和伸缩装置，所述伸缩装置与所述充电枪头之间连接有柔性件；
所述充电枪头上设置有可与受电座端的定位孔适配以使所述充电枪头与受电座对准的导向件，或者，所述充电枪头上设置有可与受电座的导向件适配以使所述充电枪头与受电座对准的定位孔，所述定位孔远离所述柔性件的一端连通有用于引导所述导向件插入所述定位孔的导向槽。
8.一种车辆的受电座，其特征在于：所述受电座上设置有可与充电枪头的导向件适配以使所述受电座与充电枪头对准的定位孔，所述定位孔的一端连通有用于引导充电枪头的导向件插入所述定位孔的导向槽；或者，所述受电座上设置有可与充电枪头的定位孔适配以使所述受电座与充电枪头对准的导向件。
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