CN111409493A - 一种无载车板充电系统及充电方法 - Google Patents

Abstract

一种无载车板充电系统，包括充电控制单元、交直流充电设备、充电连接装置和车库控制单元，车库控制单元连接充电控制单元，充电控制单元连接交直流充电设备，交直流充电设备上连接有若干充电连接装置，充电连接装置连接新能源汽车；本发明所提出的充电系统及方法具有操作简单、安全可靠、成本低廉等优点，可以满足梳齿类无载车板立体车库停车及充电需求；同时具备充电系统、车库系统双向交互及互锁机制，可极大地提高充电过程安全性。

Description

一种无载车板充电系统及充电方法

技术领域

本发明属于充电系统技术领域，特别涉及一种无载车板充电系统及充电方法。

背景技术

目前实现立体车库无载车板充电方式有三种：

第一种无线充电，副边模块安装在新能源车体上，充电桩与原边模块连接，采用此种充电方式需得到车企的配合才行。

第二种采用固定式充电机器人，其采用机械臂自带国标枪头，或自带非标转接头的机器人，通过视觉定位及控制算法对需要充电的新能源车进行插枪充电。

第三种梳齿搬运中随搬运器交换的导电连接装置，在搬运过程中导电连接装置需要进行两次以上的交换。

目前立体车库无载车板充电存在的技术问题大致有以下几点：

固定式充电机机器人目前采用机械臂或自带非标转接头+视觉定位对车进行充电，由于不同车型充电口位置不同，其对机械臂自身的传动精度要求很高，需通过高精度视觉定位对充电口位置进行多次判断后将充电口坐标反馈给工控机，通过工控机算法进行处理后驱动机械臂进行插枪。由于目前视觉定位技术尚不成熟，且整机价格昂贵，市场推广较难。

梳齿搬运中随搬运器交换的导电连接装置，首先需要将充电枪插到车上，连接器的一端放在停车板上，搬运器上升后将车和连接器一同搬运，搬运到位后再将车和连接器同时放下，连接器与车位固定的连接器才能对接完成，此方式由于连接器需要两次交换，对定位要求非常高。

另外，充电系统与车库之间无信息交互及互锁机制，存在充电中车辆被移动的风险，有拉弧等安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无载车板充电系统及充电方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无载车板充电系统，包括充电控制单元、交直流充电设备、充电连接装置和车库控制单元，车库控制单元连接充电控制单元，充电控制单元连接交直流充电设备，交直流充电设备上连接有若干充电连接装置，充电连接装置连接新能源汽车；

充电控制单元控制整个交直流充电设备的启停，同时与车库控制单元进行充电状态信息交互；

交直流充电设备为后级充电连接装置提供充电功率及信号输出，同时与充电控制单元交互，实现充电信息上传；

充电连接装置用于建立交直流充电设备与新能源汽车之间的连接关系；

车库控制单元控制车库运行，同时与充电控制单元交互，获取充电状态。

进一步的，充电连接装置包括固定导电连接器和移动导电连接器；固定导电连接器固定设置在每个梳齿车位的固定位置，移动导电连接器设置在轮胎外圈，移动导电连接器能够与固定导电连接器插接导通；移动导电连接器设置有充电枪，充电枪连接新能源汽车。

进一步的，固定导电连接器包括母头连接器端和自适应机构，自适应机构的一端固定设置在每个梳齿车位的固定位置，自适应机构的另一端与母头连接器端固定连接；自适应机构用于纠正固定导电连接器和移动导电连接器对接时的误差；

移动导电连接器包括充电枪、轮胎夹持器和公头连接器端；轮胎夹持器夹在轮胎上，轮胎夹持器的端部设置有公头连接器端，公头连接器端通过枪线连接有充电枪；公头连接器端能够插进母头连接器端。

进一步的，车库控制单元通过RS485接口或以太网连接充电控制单元；充电控制单元通过can总线连接交直流充电设备。

进一步的，还包括人机界面，人机界面设置在车库控制单元上。

进一步的，一种无载车板充电系统的充电方法，包括以下步骤：

步骤1，用户在人机界面上选择“停车充电”选项，待车库入口门打开后，将车停放在车库入口处，车辆停好后，由用户或管理员加装移动导电连接器于车轮胎上，同时将枪头插到新能源汽车充电口上；

步骤2，车库控制单元根据用户界面“停车充电”指令分配充电车辆至某一车位上，在车辆到达车位的同时，充电连接装置的固定导电连接器和移动导电连接器实现对接；

步骤3，车库控制单元将车辆正常放置到位后，发出充电启动命令给充电控制单元，充电控制单元接收到充电启动命令后随控制交直流充电设备启动充电；

步骤4，启动充电成功后，进入正常充电状态，充电控制单元反馈充电中状态至车库控制单元，此时车库控制单元锁住本车位，等待用户取车；

步骤5，用户需要取车时，在人机界面上选择“取车”选项，此时车库控制单元依据人机界面“取车”指令首先发命令给充电控制单元停止充电，充电控制单元接收到命令后先控制交直流充电设备停止充电，并将结束充电状态反馈给车库控制单元，此时车库控制单元控制通过内部逻辑自动控制将新能源汽车搬运至车库入口处。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明的该充电系统通过充电连接装置精确对准充电，实现充电功率、信号从充电设备到新能源汽车充电口的可靠连接；同时借助于充电控制单元和车库控制单元的双向交互及互锁机制，确保充电过程安全可靠。本发明中的充电方法和系统可以实现梳齿类无载车板车库停车及充电功能，并且能极大地提高充电安全性。

本发明所提出的充电系统及方法具有操作简单、安全可靠、成本低廉等优点，可以满足梳齿类无载车板立体车库停车及充电需求；同时具备充电系统、车库系统双向交互及互锁机制，可极大地提高充电过程安全性。

附图说明

图1为本发明系统结构图；

图2梳齿车库充电连接器对接示意图；

图3固定导电连接器侧视图；

图4固定导电连接器拆分图；

图5移动导电连接器侧视图；

图6轮胎夹持器剖视图；

固定导电连接器1，移动导电连接器2，充电枪21，轮胎夹持器26，轮胎夹棒261，固定杆269，齿轮262，工作棘爪263，棘爪摇杆264，齿条267，止逆棘爪265，固定手柄268，手柄266，公头连接器端24，基准板23，锁紧旋钮22，连杆25，立板27，母头连接器端3，自适应机构4，Y轴导轨41，Y轴弹簧42，X轴导轨44，X轴弹簧43，角度调整弹簧45，Z轴导轨47，Z轴弹簧46。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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。

以下结合附图对本发明进一步说明：

请参阅图1至图6，一种无载车板充电系统，包括人机界面、充电控制单元、交直流充电设备、充电连接装置和车库控制单元；人机界面设置在车库控制单元上，车库控制单元连接充电控制单元，充电控制单元连接交直流充电设备，交直流充电设备上设置有若干充电连接装置，充电连接装置连接新能源汽车；

充电控制单元控制整个交直流充电设备的启停，同时与车库控制单元进行充电状态信息交互；此处的充电状态信息是指“充电中”或者“未充电”；

交直流充电设备为后级充电连接装置提供充电功率及信号输出，同时与充电控制单元交互，实现充电信息上传；充电信息包含充电状态、电压、电流、电量、告警信息等。

车库控制单元控制车库运行，同时与充电控制单元交互，获取充电状态。

充电连接装置包括固定导电连接器(即图1中的充电连接装置n-固定端)和移动导电连接器(即图1中的充电连接装置n-车辆端)；固定导电连接器固定设置在每个梳齿车位的固定位置，移动导电连接器设置在轮胎外圈，移动导电连接器能够与固定导电连接器插接导通；移动导电连接器设置有枪线及枪头，枪头连接新能源汽车。

固定导电连接器包括母头连接器端和自适应机构，自适应机构的一端固定设置在每个梳齿车位的固定位置，自适应机构的另一端与母头连接器端固定连接；自适应机构用于纠正固定导电连接器和移动导电连接器对接时的误差；

移动导电连接器包括充电枪、轮胎夹持器和公头连接器端；轮胎夹持器夹在轮胎上，轮胎夹持器的端部设置有公头连接器端，公头连接器端通过枪线连接有充电枪；公头连接器端能够插进母头连接器端。

自适应机构4包括Y轴导轨41、Y轴弹簧42、Y轴板、L型连接板、X轴导轨44、X轴弹簧43、X轴板、角度调整弹簧45、Z轴导轨47、Z轴弹簧46和Z轴板；Z轴板水平设置，Z轴板上平行设置有两个Z轴导轨47，两个Z轴导轨47上均设置有滑块，滑块与Z轴板端部固定连接有Z轴弹簧46；Z轴板上的两个滑块上固定设置有L型连接板，Y轴板上平行设置有两个Y轴导轨41，两个Y轴导轨41均设置有滑块，两个Y轴导轨41之间固定设置有弹簧导向杆，Y轴弹簧42套在弹簧导向杆上，Y轴弹簧42的一端顶在L型连接板上，Y轴导轨41上的滑块与L型连接板固定连接；X轴板上平行设置有两个X轴导轨44，两个X轴导轨44均设置有滑块，两个X轴导轨44之间设置有弹簧导向杆，X轴弹簧43套设在弹簧导向杆上，X轴导轨44上的滑块固定设置在Y轴板上，Y轴板的两端垂直设置有挡板，X轴弹簧43的端部顶在挡板上；母头连接器端3的一端通过若干角度调整弹簧45与X轴板固定连接。

Y轴板和X轴板上分别设置有两个弹簧导向杆，母头连接器端3通过四个角度调整弹簧45与X轴板固定连接。

轮胎夹持器26的端部通过若干连杆25连接公头连接器端24，连杆25上设置有长条形槽，公头连接器端24通过穿过长条形槽的锁紧旋钮22与立板27固定；公头连接器端24的下端固定设置有基准板23。

连杆25包括两个第一连杆和两个第二连杆，四个连杆分别设置在立板27的四个角；立板上端的两个第一连杆采用铰链接，下端的两个第二连杆与立板固定连接；长条形槽设置在第一连杆上。

轮胎夹持器26包括轮胎夹棒261、固定杆269、齿轮262、工作棘爪263、棘爪摇杆264、齿条267和止逆棘爪265；固定杆269为中空杆，固定杆269的一端垂直固定轮胎夹棒261，固定杆269内部设置有齿条267，齿条267的端部垂直设置有轮胎夹棒261；固定杆269侧壁上设置有开口，开口内通过齿轮轴设置有齿轮262，齿轮和齿条啮合，齿轮轴上还设置有棘爪摇杆264，棘爪摇杆264上设置有工作棘爪263，固定杆269开口处设置有止逆棘爪265，止逆棘爪265和工作棘爪263均与齿轮262接触。移动导电连接器由轮胎夹持器、公头连接器端、连杆、基准板、角度锁紧旋钮、充电枪组成(如图4)，其中轮胎夹持器是将公头连接器可靠的固定在轮胎上的一种锁紧装置，内部结构由齿轮、工作棘爪、棘轮摇杆、止逆棘爪、齿条、手柄、轮胎夹棒组成，当轮胎夹棒一端与轮胎贴紧后，推动棘轮摇杆，齿轮随之转动从而带动齿条和轮胎夹棒进行收缩，当棘轮摇杆往回拉时，止逆棘爪将齿轮锁止，防止逆转，经过多次往复运动将将轮胎夹紧。当需要解锁夹持器时，用左手将棘轮摇杆与固定手柄捏紧，使工作棘爪的背面与止逆棘爪的顶端贴合，此时止逆棘爪与齿轮脱离，此时用右手拉动手柄即可快速调整夹持器的夹持距离。为保证轮胎夹棒可靠的与轮胎外圈贴合，对轮胎夹棒的外圈设计多个凹槽，可增加与轮胎多点的压接力，提高与轮胎的整体夹持力，使其在与轮胎贴合时将轮胎橡胶面压变形，并对凹槽的棱边进行倒角，保证在贴合的同时不伤轮胎表面(如图5)。

轮胎夹棒261上等间距设置有若干条形槽，条形槽的棱边进行倒角设置；固定杆269的端部还设置有固定手柄268，齿条设置有轮胎夹棒261的一端设置有手柄266。

车库控制单元通过RS485接口或以太网连接充电控制单元；充电控制单元通过can总线连接交直流充电设备。

一种无载车板充电系统的充电方法，包括以下步骤：

步骤1，用户在人机界面上选择“停车充电”选项，待车库入口门打开后，将车停放在车库入口处，车辆停好后，由用户或管理员加装移动导电连接器于车轮胎上，同时将枪头插到新能源汽车充电口上；

步骤2，车库控制单元根据用户界面“停车充电”指令分配充电车辆至某一车位上，在车辆到达车位的同时，充电连接装置的固定导电连接器和移动导电连接器实现对接；

步骤3，车库控制单元将车辆正常放置到位后，发出充电启动命令给充电控制单元，充电控制单元接收到充电启动命令后随控制交直流充电设备启动充电；

步骤4，启动充电成功后，进入正常充电状态，充电控制单元反馈充电中状态至车库控制单元，此时车库控制单元锁住本车位，等待用户取车；

步骤5，用户需要取车时，在人机界面上选择“取车”选项，此时车库控制单元依据人机界面“取车”指令首先发命令给充电控制单元停止充电，充电控制单元接收到命令后先控制交直流充电设备停止充电，并将结束充电状态反馈给车库控制单元，此时车库控制单元通过内部逻辑自动控制将新能源汽车搬运至车库入口处。

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 (6)

1.一种无载车板充电系统，其特征在于，包括充电控制单元、交直流充电设备、充电连接装置和车库控制单元，车库控制单元连接充电控制单元，充电控制单元连接交直流充电设备，交直流充电设备上连接有若干充电连接装置，充电连接装置连接新能源汽车；

充电控制单元控制整个交直流充电设备的启停，同时与车库控制单元进行充电状态信息交互；

交直流充电设备为后级充电连接装置提供充电功率及信号输出，同时与充电控制单元交互，实现充电信息上传；

充电连接装置用于建立交直流充电设备与新能源汽车之间的连接关系；

车库控制单元控制车库运行，同时与充电控制单元交互，获取充电状态。

2.根据权利要求1所述的一种无载车板充电系统，其特征在于，充电连接装置包括固定导电连接器和移动导电连接器；固定导电连接器固定设置在每个梳齿车位的固定位置，移动导电连接器设置在轮胎外圈，移动导电连接器能够与固定导电连接器插接导通；移动导电连接器设置有充电枪，充电枪连接新能源汽车。

3.根据权利要求2所述的一种无载车板充电系统，其特征在于，固定导电连接器包括母头连接器端和自适应机构，自适应机构的一端固定设置在每个梳齿车位的固定位置，自适应机构的另一端与母头连接器端固定连接；自适应机构用于纠正固定导电连接器和移动导电连接器对接时的误差；

移动导电连接器包括充电枪、轮胎夹持器和公头连接器端；轮胎夹持器夹在轮胎上，轮胎夹持器的端部设置有公头连接器端，公头连接器端通过枪线连接有充电枪；公头连接器端能够插进母头连接器端。

4.根据权利要求1所述的一种无载车板充电系统，其特征在于，车库控制单元通过RS485接口或以太网连接充电控制单元；充电控制单元通过can总线连接交直流充电设备。

5.根据权利要求1所述的一种无载车板充电系统，其特征在于，还包括人机界面，人机界面设置在车库控制单元上。

6.一种无载车板充电系统的充电方法，其特征在于，基于权利要求1至5任意一项所述的一种无载车板充电系统，包括以下步骤：

步骤1，用户在人机界面上选择“停车充电”选项，待车库入口门打开后，将车停放在车库入口处，车辆停好后，由用户或管理员加装移动导电连接器于车轮胎上，同时将枪头插到新能源汽车充电口上；

步骤2，车库控制单元根据用户界面“停车充电”指令分配充电车辆至某一车位上，在车辆到达车位的同时，充电连接装置的固定导电连接器和移动导电连接器实现对接；

步骤3，车库控制单元将车辆正常放置到位后，发出充电启动命令给充电控制单元，充电控制单元接收到充电启动命令后随控制交直流充电设备启动充电；

步骤4，启动充电成功后，进入正常充电状态，充电控制单元反馈充电中状态至车库控制单元，此时车库控制单元锁住本车位，等待用户取车；

步骤5，用户需要取车时，在人机界面上选择“取车”选项，此时车库控制单元依据人机界面“取车”指令首先发命令给充电控制单元停止充电，充电控制单元接收到命令后先控制交直流充电设备停止充电，并将结束充电状态反馈给车库控制单元，此时车库控制单元控制通过内部逻辑自动控制将新能源汽车搬运至车库入口处。

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