CN111731138A - 一种面向多种车型的自动充电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向多种车型的自动充电装置及方法，自动充电装置包含充电桩壳体、充电桩盖、充电桩盖升起组件、充电枪组件、位置调节组件和电子控制单元。本发明面向无人及有人驾驶的混合动力汽车、纯电动汽车的自动充电，设置充电桩盖可延长用自动充电装置的使用寿命，采用两个移动副和一个转动副，节省了充电桩内部空间，节约资源，能根据充电口型号自动更换充电枪，适用于多种车型的充电模式，且工作可靠，响应快速，应用范围较广，可实现面向多种车型的自动充电功能。

Description

一种面向多种车型的自动充电装置及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车的智能充电桩领域，尤其涉及一种面向多种车型的自动充电装置及方法。

背景技术

在全球能源危机和环境危机严重的大背景下，我国政府积极推进新能源汽车的应用与发展，电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，未来的市场前景巨大，随着人工智能及车载网络的技术革新，无人车的发展速度也会异常迅猛，故建设面向有人及无人电动汽车的充电站这种发展电动汽车所必须的重要配套基础设施显得尤为重要。

2016年国家颁布电动汽车充电接口类型标准，将国内的充电接口统一标准，但对于2016年之前生产的电动汽车及国外电动汽车的充电接口例如：欧洲应用最广泛的接口类型Combo 插头、日本日产及三菱汽车等支持的CHAdeMO插头、Tesla插头、欧盟的Mennekes插头、CEE标准插头等在国内应用时就会出现与充电桩插口类型不匹配问题。基于以上背景，设计一种面向多种车型的自动充电装置是非常有必要的。

目前关于充电桩的自动充电调节装置已有很多，其中百度在线网络技术北京有限公司提出的无人驾驶的用电汽车、充电桩及用于其中的充电方法（专利号CN105811513A），该专利中的充电桩采用通信组件，用于接收无人驾驶的用电汽车发送的充电请求，为了明确充电枪充电的位置,通信组件接收无人驾驶的用电汽车的充电接口的坐标，并利用车上的测距仪进行反馈。但在此设计中并未考虑无人驾驶用电汽车的充电接口类型问题，只适用于一种充电接口，当来车为不同类型充电插座时，则存在不能充电的问题，适用性差。佛山市禾才科技服务有限公司提出的一种基于充电桩的汽车智能自动充电系统（专利号CN108162772A），该充电桩内安装有主控制器，接收传感器、到位传感器、充电桩电极汽车上设置有发送传感器、对中灯和汽车电极，驾驶员驾驶汽车对照充电桩电极和汽车电极调整位置，直至二者相碰充电。该装置需要在每一辆电动汽车上面安装发送传感器、对中灯和汽车电极，工作量巨大，且电极的对接调节由驾驶员目视调节，精确度较低，对于新手驾驶员来讲，困难较大，且耗时较长。

河南机电高等专科学校设计了一种自动管理的新能源汽车智能充电桩（专利号CN205509606U），该专利涉及到的充电桩部分采用了滑道、滑座、转座的结构，将整个充电桩安装在转座上，通过转座在滑座上的运动实现了整个充电桩的位置调节。然而此调节过程只适用于有人驾驶的车辆，并且充电桩可以滑动且沿轴向360度旋转的设计，使得装置占地面积大，且没有外围的保护措施，在实际操作时容易存在视觉盲区，忽略附近的儿童，存在安全隐患。南京航空航天大学提出的一种三自由度电动汽车自动充电装置及其控制方法（专利号CN105539190A），该专利利用空间中三个自由度设计了三个方向的移动平台，以实现汽车与充电桩的对接。但三个移动副的设计使得充电桩内部空间利用率变差，且该专利只涉及了如何实现充电过程，并未将结束后的调节过程进行说明，调节过程不完整。

厦门大学提出了一种动汽车自动充电系统及其控制方法（专利号CN106696747），该专利的机械调节部分通过在充电桩的外部安装了自动充电控制装置，通过将车驶入自动充电控制装置，装置则自行检测充电口的位置及实现对接的调节。但此装置占地面积较大，且一直暴露于外部环境中，滑轨需要及时清理，驾驶员驶入有可能压到滑轨，容易遭到破坏，使用寿命较短，只适用于充电口一致的车型，存在局限性。蔡淑彬申请的一种电动汽车自动充电系统（专利号CN10524497），该专利通过充电端与车载受电端的超声波或红外信号的对接，确认端口的匹配，将采用带锥形状的充电插头和带漏斗状的充电插座,将充电插头插进充电插座内。但通过对车载充电端口的改造使得成本增加，且没有更换充电枪的装置，造成已投入使用的车辆不能使用这新型充电端口，适用性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种面向多种车型的自动充电装置及方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种面向多种车型的自动充电装置，包含充电桩壳体、充电桩盖、充电桩盖升起组件、充电枪组件、位置调节组件和电子控制单元；

所述充电桩壳体为上下封闭、一个侧面开口的空心长方体，包含顶面、底面以及第一至第三侧面，其中，第一侧面平行于第三侧面，第二侧面和开口侧面平行；

充电桩盖升起组件包括升降伺服电机、齿轮、第三转角传感器、齿条、充电桩盖、第一导向滑轨和第二导向滑轨；

所述第一导向滑轨、第二导向滑轨平行设置在所述充电桩壳体开口的两个侧边上，且第一导向滑轨、第二导向滑轨上均设有能够自由滑动的滑块；

所述充电桩盖的两侧分别和所述第一导向滑轨、第二导向滑轨上的滑块对应固连，使得充电桩盖能够沿第一导向滑轨和第二导向滑轨自由滑动、关闭或打开充电桩壳体；

所述齿条固定在所述充电桩盖的内壁上、和所述第一导向滑轨平行；所述充电桩壳体的顶面上设有供所述齿条穿出的通孔；

所述升降伺服电机固定在所述充电桩壳体顶面的内壁上，其输出轴和所述齿轮的转轴同轴固连；所述齿轮和所述齿条啮合；所述升降伺服电机用于通过所述齿轮带动齿条上下运动进而带动充电桩盖上下滑动、关闭或打开充电桩壳体；

所述第三转角传感器设置在所述升降伺服电机的输出轴上，用于感应其驱动齿轮转动的角度，并将其传递给所述电子控制单元；

所述充电枪组件包括充电枪放置架和若干型号一一预先设定的充电枪；

所述充电枪放置架呈圆弧条状，一端通过固定件和所述充电桩壳体顶面的内壁固连，另一端通过固定件和所述充电桩壳体第三侧面的内壁固连，开口方向朝下；充电枪放置架上均匀设有若干和所述充电枪一一对应的充电枪放置座；

所述充电枪包含充电枪本体、充电枪导电座、充电枪吸附座、充电枪卡座和充电枪放置磁块；所述充电枪导电座、充电枪吸附座设置在所述充电枪本体的尾端，均呈凹槽状，其中，充电枪导电座用于将外部电源接入至充电枪本体，充电枪吸附座采用磁性金属制成；所述充电枪卡座为圆柱体，一端和所述充电枪本体的枪身底部固连，另一端和所述充电枪放置磁块固连；

所述充电枪放置座包含放置座壳体和放置座磁块；

所述放置座壳体包含放置枪壳体、放置卡座壳体和放置座底托，其中，放置枪壳体、放置卡座壳体均为两端开口的空心半圆柱体，放置枪壳体的内壁和其对应充电枪的充电枪本体枪身外轮廓相匹配，放置卡座壳体的内壁和其对应充电枪的充电枪卡座外轮廓相匹配；所述放置座底托为圆形挡板；所述放置卡座壳体一端和所述放置枪壳体相连，另一端和所述放置座底托同轴固连，形成用于放置其对应充电枪的充电枪本体枪身、充电枪卡座的半开放腔体；

所述放置座磁块设置在所述放置座底托上，用于在其对应充电枪的充电枪本体枪身、充电枪卡座放置其中时吸附住充电枪放置磁块进而固定座充电枪；

所述位置调节组件包括第一导向杆、第二导向杆、第一支撑杆、第一旋转电机、第一转角传感器、第二支撑杆、第二旋转电机、第二转角传感器、吸附板、导电凸台和吸附凸台；

所述第一导向杆、第二导向杆均包含导向轨、滚珠丝杠、导向伺服电机和位置传感器；

所述导向轨沿其长度方向设有滑槽、滑槽内设有能够沿着滑槽自由滑动的滑块，且该滑块沿导向轨方向设有和所述滚珠丝杠相匹配的螺纹通孔；所述滚珠丝杠设置在导向轨的滑槽中，滚珠丝杠的两端分别通过轴承和所述导向轨相连且滚珠丝杠和导向轨中的滑块螺纹相连；所述导向伺服电机固定在导向轨上，其输出轴和所述滚珠丝杠同轴固连，用于驱动滚珠丝杠转动进而带动导向轨内的滑块移动；所述位置传感器用于测量其所在导向杆的工作距离、即导向轨上的滑块和导向伺服电机输出轴端部之间的距离，并将其传递给所述电子控制单元；

所述第一导向杆固定在充电桩壳体底面的内壁上、平行于充电桩壳体的第一侧面，且第一导向杆上滑槽的开口朝上；

所述第一支撑杆和所述齿条平行设置，第一支撑杆的下端和所述第一导向杆上的滑块固连；

所述第一旋转电机的壳体固定在所述第一支撑杆的顶端，输出轴垂直于第一支撑杆且和第二导向杆导向轨的一端垂直固连，使得第二导向杆能够相对第一支撑杆转动且第二导向杆上滑槽的开口朝向充电桩盖；所述第一转角传感器设置在第一旋转电机的输出轴上，用于检测第一旋转电机的工作角度、即第二导向杆相对于第一支撑杆的旋转角度；

所述第二支撑杆和所述第一导向杆平行设置，一端和第二导向杆上的滑块固连，另一端和第二旋转电机的壳体固连；

所述第二旋转电机的输出轴和所述第二支撑杆同轴，且第二旋转电机的输出轴和所述吸附板的一面垂直固连；所述第二转角传感器设置在所述第二旋转电机的输出轴上，用于检测第二旋转电机的工作角度、即吸附板相对于第二支撑杆的旋转角度；

所述导电凸台、吸附凸台均设置在所述吸附板的另一面上，其中，所述吸附凸台为和所述充电枪吸附座相匹配的电磁铁、和所述电子控制单元电气相连，用于对充电枪吸附座进行吸附或松开；所述导电凸台和所述充电枪导电座相匹配且和所述电子控制单元电气相连，用于对充电枪导电座进行通电或断电；

所述电子控制单元分别和所述第一转角传感器、第二转角传感器、第三转角传感器、第一导向杆的位置传感器、第二导向杆的位置传感器、升降伺服电机、第一导向杆的导向伺服电机、第二导向杆的导向伺服电机、第一旋转电机、第二旋转电机、导电凸台、吸附凸台电气相连，用于接收第一转角传感器、第二旋转电机、第三转角传感器、第一导向杆的位置传感器、第二导向杆的位置传感器的感应信号并控制升降伺服电机、第一导向杆的导向伺服电机、第二导向杆的导向伺服电机、第一旋转电机、第二旋转电机、导电凸台、吸附凸台工作。

本发明还公开了一种该面向多种车型的自动充电装置的控制方法，包含以下步骤：

步骤A），预先设定充电枪型号和吸附位置对应表，所述充电枪型号和吸附位置对应表包含充电枪型号及其对应的第一导向杆的工作距离、第二导向杆的工作距离、第一旋转电机的工作角度、第二旋转电机的工作角度、推进距离；

步骤B），获取车辆所需充电枪的型号、以及车辆充电口相对充电桩壳体中心的位置；

步骤C），吸附充电枪：

步骤C.1），根据车辆所需充电枪的型号在所述充电枪型号和吸附位置对应表中匹配到其对应的第一导向杆的工作距离L1、第二导向杆的工作距离M1、第一旋转电机的工作角度θ1、第二旋转电机的工作角度β1、第一导向杆的推进距离N1；

步骤C.2），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的工作距离为L1；

控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为M1；

控制第一旋转电机工作，使其工作角度为θ1；

控制第二旋转电机工作，使其工作角度为β1；

步骤C.3），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的滑块朝充电桩壳体开口方向移动、移动距离为N1，使得导电凸台、吸附凸台分别插入所需型号充电枪的充电枪导电座、充电枪吸附座中；

步骤C.4），控制吸附凸台工作，使得吸附凸台吸住所需型号充电枪的充电枪吸附座；

步骤D），升起充电桩盖：

控制升降伺服电机工作，带动齿轮、齿条进行相应的运动，将充电桩盖升起，此过程中利用第二转角传感器作为反馈监测；

步骤E），控制充电枪插入充电口进行充电：

步骤E.1）根据车辆充电口相对充电桩壳体中心的位置计算出进行充电时第一导向杆的工作距离L2、第二导向杆的工作距离M2、第一旋转电机的工作角度θ2、第二旋转电机的工作角度β2；

步骤E.2），控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为M2；

控制第一旋转电机工作，使其工作角度为θ2；

控制第二旋转电机工作，使其工作角度为β2；

控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的工作距离为L2；

步骤E.3），控制导电凸台通电，进行充电；

步骤F），充电结束后进行复位：

步骤F.1），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的工作距离为L1；

步骤F.2），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的滑块朝充电桩壳体开口方向移动、移动距离为N1；

步骤F.3），控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为M1；

控制第二旋转电机工作，使其工作角度为β1；

步骤F.4），控制第一旋转电机工作，使其工作角度为θ1；

步骤F.5），控制导电凸台、吸附凸台断电；

步骤F.6），控制第二旋转电机工作，使其工作角度为0；

步骤F.7），控制第一旋转电机工作，使其工作角度为0；

步骤F.8），控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为0；

步骤F.9），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为0；

步骤F.10），充电桩盖复位：采集第二转角传感器信息并作为反馈监测，控制升降伺服电机工作，使得充电桩盖复位。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 适用性强：本发明采用充电枪更换装置，实现根据不同类型的车载充电口更换对应的充电枪与之匹配，可实现各类车型的充电，适用性强。

2. 调节精度高：本发明采用两个移动副和一个旋转副，实现充电枪在三维空间内任意点的移动，通过各类传感器的反馈监测控制伺服电机，使得调节对接过程更加精确。

3. 节省空间：本发明采用旋转副实现三维空间中的一个维度，节省了充电桩内部空间，方便安装更换充电枪的装置，以及其他电控单元等电子元器件的装置，空间利用率高。

4. 工作效率高：本发明采用伺服电机驱动滚珠丝杠的装置结构，可以实现位置、速度的闭环控制，能很好地完成小范围调节滚珠丝杠的移动平台，反馈调节效率高。

5. 使用寿命长：本发明采用设置充电桩盖的方式，通过将自动充电调节装置放置在充电桩盖内部，避免了装置暴露于外部环境造成损坏的隐患，装置使用寿命长。

附图说明

图1是本发明的一种面向多种车型的自动充电装置复位状态结构示意图；

图2是本发明的一种面向多种车型的自动充电装置工作状态结构示意图；

图3是本发明的一种面向多种车型的自动充电装置的充电枪放置架示意图；

图4是本发明中充电枪的结构示意图；

图5是本发明中充电枪的侧视图；

图6是本发明中充电枪放置座的结构示意图；

图7是本发明中位置调节组件的结构示意图；

图8是本发明中第二旋转电机、第三转角传感器、吸附板、吸附凸台、导电凸台相配合的结构示意图；

图9是本发明的总体流程图；

图10是本发明中步骤C的详细流程图；

图11是本发明中步骤D的详细流程图；

图12是本发明中步骤E的详细流程图；

图13是本发明中步骤F的详细流程图。

图中，1-升降伺服电机，2-齿轮，3-第二转角传感器，4-齿条，5-充电桩盖，6-电子控制单元，7-第一导向杆，8-第一导向杆的导向伺服电机，9-第一导向杆的位置传感器，10-第一支撑杆，11-电源模块，12-充电桩，13-第一转角传感器，14-第一旋转电机，15-第二导向杆，16-充电枪，161-充电枪导电座，162-充电枪吸附座，163-充电枪卡座，164-充电枪放置磁块，17-充电枪放置架，171-充电枪放置座，172-放置座磁块，173-放置座底托，18-第一导向滑轨，19-第二导向滑轨，20-第二支撑杆，21-充电线，22-第二旋转电机，23-第三转角传感器，24-吸附凸台，25-导电凸台，26-第二导向杆的位置传感器，27-第二导向杆的导向伺服电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1、图2所示，本发明公开了一种面向多种车型的自动充电装置，包含充电桩壳体、充电桩盖、充电桩盖升起组件、充电枪组件、位置调节组件和电子控制单元。

所述充电桩壳体为上下封闭、一个侧面开口的空心长方体，包含顶面、底面以及第一至第三侧面，其中，第一侧面平行于第三侧面，第二侧面和开口侧面平行；

充电桩盖升起组件包括升降伺服电机、齿轮、第三转角传感器、齿条、充电桩盖、第一导向滑轨和第二导向滑轨；

所述第一导向滑轨、第二导向滑轨平行设置在所述充电桩壳体开口的两个侧边上，且第一导向滑轨、第二导向滑轨上均设有能够自由滑动的滑块；

所述充电桩盖的两侧分别和所述第一导向滑轨、第二导向滑轨上的滑块对应固连，使得充电桩盖能够沿第一导向滑轨和第二导向滑轨自由滑动、关闭或打开充电桩壳体；

所述齿条固定在所述充电桩盖的内壁上、和所述第一导向滑轨平行；所述充电桩壳体的顶面上设有供所述齿条穿出的通孔；

所述升降伺服电机固定在所述充电桩壳体顶面的内壁上，其输出轴和所述齿轮的转轴同轴固连；所述齿轮和所述齿条啮合；所述升降伺服电机用于通过所述齿轮带动齿条上下运动进而带动充电桩盖上下滑动、关闭或打开充电桩壳体；

所述第三转角传感器设置在所述升降伺服电机的输出轴上，用于感应其驱动齿轮转动的角度，并将其传递给所述电子控制单元。

所述充电枪组件包括充电枪放置架和若干型号一一预先设定的充电枪。

如图3所示，所述充电枪放置架呈圆弧条状，一端通过固定件和所述充电桩壳体顶面的内壁固连，另一端通过固定件和所述充电桩壳体第三侧面的内壁固连，开口方向朝下；充电枪放置架上均匀设有若干和所述充电枪一一对应的充电枪放置座。

如图4、图5所示，所述充电枪包含充电枪本体、充电枪导电座、充电枪吸附座、充电枪卡座和充电枪放置磁块；所述充电枪导电座、充电枪吸附座设置在所述充电枪本体的尾端，均呈凹槽状，其中，充电枪导电座用于将外部电源接入至充电枪本体，充电枪吸附座采用磁性金属制成；所述充电枪卡座为圆柱体，一端和所述充电枪本体的枪身底部固连，另一端和所述充电枪放置磁块固连；

如图6所示，所述充电枪放置座包含放置座壳体和放置座磁块；

所述放置座壳体包含放置枪壳体、放置卡座壳体和放置座底托，其中，放置枪壳体、放置卡座壳体均为两端开口的空心半圆柱体，放置枪壳体的内壁和其对应充电枪的充电枪本体枪身外轮廓相匹配，放置卡座壳体的内壁和其对应充电枪的充电枪卡座外轮廓相匹配；所述放置座底托为圆形挡板；所述放置卡座壳体一端和所述放置枪壳体相连，另一端和所述放置座底托同轴固连，形成用于放置其对应充电枪的充电枪本体枪身、充电枪卡座的半开放腔体；

所述放置座磁块设置在所述放置座底托上，用于在其对应充电枪的充电枪本体枪身、充电枪卡座放置其中时吸附住充电枪放置磁块进而固定座充电枪。

如图7所示，所述位置调节组件包括第一导向杆、第二导向杆、第一支撑杆、第一旋转电机、第一转角传感器、第二支撑杆、第二旋转电机、第二转角传感器、吸附板、导电凸台和吸附凸台；

所述第一导向杆、第二导向杆均包含导向轨、滚珠丝杠、导向伺服电机和位置传感器；

所述导向轨沿其长度方向设有滑槽、滑槽内设有能够沿着滑槽自由滑动的滑块，且该滑块沿导向轨方向设有和所述滚珠丝杠相匹配的螺纹通孔；所述滚珠丝杠设置在导向轨的滑槽中，滚珠丝杠的两端分别通过轴承和所述导向轨相连且滚珠丝杠和导向轨中的滑块螺纹相连；所述导向伺服电机固定在导向轨上，其输出轴和所述滚珠丝杠同轴固连，用于驱动滚珠丝杠转动进而带动导向轨内的滑块移动；所述位置传感器用于测量其所在导向杆的工作距离、即导向轨上的滑块和导向伺服电机输出轴端部之间的距离，并将其传递给所述电子控制单元；

所述第一导向杆固定在充电桩壳体底面的内壁上、平行于充电桩壳体的第一侧面，且第一导向杆上滑槽的开口朝上；

所述第一支撑杆和所述齿条平行设置，第一支撑杆的下端和所述第一导向杆上的滑块固连；

所述第一旋转电机的壳体固定在所述第一支撑杆的顶端，输出轴垂直于第一支撑杆且和第二导向杆导向轨的一端垂直固连，使得第二导向杆能够相对第一支撑杆转动且第二导向杆上滑槽的开口朝向充电桩盖；所述第一转角传感器设置在第一旋转电机的输出轴上，用于检测第一旋转电机的工作角度、即第二导向杆相对于第一支撑杆的旋转角度；

所述第二支撑杆和所述第一导向杆平行设置，一端和第二导向杆上的滑块固连，另一端和第二旋转电机的壳体固连。

如图8所示，所述第二旋转电机的输出轴和所述第二支撑杆同轴，且第二旋转电机的输出轴和所述吸附板的一面垂直固连；所述第二转角传感器设置在所述第二旋转电机的输出轴上，用于检测第二旋转电机的工作角度、即吸附板相对于第二支撑杆的旋转角度；

所述导电凸台、吸附凸台均设置在所述吸附板的另一面上，其中，所述吸附凸台为和所述充电枪吸附座相匹配的电磁铁、和所述电子控制单元电气相连，用于对充电枪吸附座进行吸附或松开；所述导电凸台和所述充电枪导电座相匹配且和所述电子控制单元电气相连，用于对充电枪导电座进行通电或断电。

所述电子控制单元分别和所述第一转角传感器、第二转角传感器、第三转角传感器、第一导向杆的位置传感器、第二导向杆的位置传感器、升降伺服电机、第一导向杆的导向伺服电机、第二导向杆的导向伺服电机、第一旋转电机、第二旋转电机、导电凸台、吸附凸台电气相连，用于接收第一转角传感器、第二旋转电机、第三转角传感器、第一导向杆的位置传感器、第二导向杆的位置传感器的感应信号并控制升降伺服电机、第一导向杆的导向伺服电机、第二导向杆的导向伺服电机、第一旋转电机、第二旋转电机、导电凸台、吸附凸台工作。

如图9所示，本发明还公开了一种该面向多种车型的自动充电装置的控制方法，包含以下步骤：

步骤A），预先设定充电枪型号和吸附位置对应表，所述充电枪型号和吸附位置对应表包含充电枪型号及其对应的第一导向杆的工作距离、第二导向杆的工作距离、第一旋转电机的工作角度、第二旋转电机的工作角度、推进距离；

步骤B），获取车辆所需充电枪的型号、以及车辆充电口相对充电桩壳体中心的位置；

步骤C），如图10所示，吸附充电枪：

步骤C.1），根据车辆所需充电枪的型号在所述充电枪型号和吸附位置对应表中匹配到其对应的第一导向杆的工作距离L1、第二导向杆的工作距离M1、第一旋转电机的工作角度θ1、第二旋转电机的工作角度β1、第一导向杆的推进距离N1；

步骤C.2），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的工作距离为L1；

控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为M1；

控制第一旋转电机工作，使其工作角度为θ1；

控制第二旋转电机工作，使其工作角度为β1；

步骤C.3），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的滑块朝充电桩壳体开口方向移动、移动距离为N1，使得导电凸台、吸附凸台分别插入所需型号充电枪的充电枪导电座、充电枪吸附座中；

步骤C.4），控制吸附凸台工作，使得吸附凸台吸住所需型号充电枪的充电枪吸附座；

步骤D），如图11所示，升起充电桩盖：

控制升降伺服电机工作，带动齿轮、齿条进行相应的运动，将充电桩盖升起，此过程中利用第二转角传感器作为反馈监测；

步骤E），如图12所示，控制充电枪插入充电口进行充电：

步骤E.1）根据车辆充电口相对充电桩壳体中心的位置计算出进行充电时第一导向杆的工作距离L2、第二导向杆的工作距离M2、第一旋转电机的工作角度θ2、第二旋转电机的工作角度β2；

步骤E.2），控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为M2；

控制第一旋转电机工作，使其工作角度为θ2；

控制第二旋转电机工作，使其工作角度为β2；

控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的工作距离为L2；

步骤E.3），控制导电凸台通电，进行充电；

步骤F），如图13所示，充电结束后进行复位：

步骤F.1），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的工作距离为L1；

步骤F.2），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的滑块朝充电桩壳体开口方向移动、移动距离为N1；

步骤F.3），控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为M1；

控制第二旋转电机工作，使其工作角度为β1；

步骤F.4），控制第一旋转电机工作，使其工作角度为θ1；

步骤F.5），控制导电凸台、吸附凸台断电；

步骤F.6），控制第二旋转电机工作，使其工作角度为0；

步骤F.7），控制第一旋转电机工作，使其工作角度为0；

步骤F.8），控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为0；

步骤F.9），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为0；

步骤F.10），充电桩盖复位：采集第二转角传感器信息并作为反馈监测，控制升降伺服电机工作，使得充电桩盖复位。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种面向多种车型的自动充电装置，其特征在于，包含充电桩壳体、充电桩盖、充电桩盖升起组件、充电枪组件、位置调节组件和电子控制单元；

所述充电桩壳体为上下封闭、一个侧面开口的空心长方体，包含顶面、底面以及第一至第三侧面，其中，第一侧面平行于第三侧面，第二侧面和开口侧面平行；

充电桩盖升起组件包括升降伺服电机、齿轮、第三转角传感器、齿条、充电桩盖、第一导向滑轨和第二导向滑轨；

所述第一导向滑轨、第二导向滑轨平行设置在所述充电桩壳体开口的两个侧边上，且第一导向滑轨、第二导向滑轨上均设有能够自由滑动的滑块；

所述充电桩盖的两侧分别和所述第一导向滑轨、第二导向滑轨上的滑块对应固连，使得充电桩盖能够沿第一导向滑轨和第二导向滑轨自由滑动、关闭或打开充电桩壳体；

所述齿条固定在所述充电桩盖的内壁上、和所述第一导向滑轨平行；所述充电桩壳体的顶面上设有供所述齿条穿出的通孔；

所述升降伺服电机固定在所述充电桩壳体顶面的内壁上，其输出轴和所述齿轮的转轴同轴固连；所述齿轮和所述齿条啮合；所述升降伺服电机用于通过所述齿轮带动齿条上下运动进而带动充电桩盖上下滑动、关闭或打开充电桩壳体；

所述第三转角传感器设置在所述升降伺服电机的输出轴上，用于感应其驱动齿轮转动的角度，并将其传递给所述电子控制单元；

所述充电枪组件包括充电枪放置架和若干型号一一预先设定的充电枪；

所述充电枪放置架呈圆弧条状，一端通过固定件和所述充电桩壳体顶面的内壁固连，另一端通过固定件和所述充电桩壳体第三侧面的内壁固连，开口方向朝下；充电枪放置架上均匀设有若干和所述充电枪一一对应的充电枪放置座；

所述充电枪包含充电枪本体、充电枪导电座、充电枪吸附座、充电枪卡座和充电枪放置磁块；所述充电枪导电座、充电枪吸附座设置在所述充电枪本体的尾端，均呈凹槽状，其中，充电枪导电座用于将外部电源接入至充电枪本体，充电枪吸附座采用磁性金属制成；所述充电枪卡座为圆柱体，一端和所述充电枪本体的枪身底部固连，另一端和所述充电枪放置磁块固连；

所述充电枪放置座包含放置座壳体和放置座磁块；

所述放置座壳体包含放置枪壳体、放置卡座壳体和放置座底托，其中，放置枪壳体、放置卡座壳体均为两端开口的空心半圆柱体，放置枪壳体的内壁和其对应充电枪的充电枪本体枪身外轮廓相匹配，放置卡座壳体的内壁和其对应充电枪的充电枪卡座外轮廓相匹配；所述放置座底托为圆形挡板；所述放置卡座壳体一端和所述放置枪壳体相连，另一端和所述放置座底托同轴固连，形成用于放置其对应充电枪的充电枪本体枪身、充电枪卡座的半开放腔体；

所述放置座磁块设置在所述放置座底托上，用于在其对应充电枪的充电枪本体枪身、充电枪卡座放置其中时吸附住充电枪放置磁块进而固定座充电枪；

所述位置调节组件包括第一导向杆、第二导向杆、第一支撑杆、第一旋转电机、第一转角传感器、第二支撑杆、第二旋转电机、第二转角传感器、吸附板、导电凸台和吸附凸台；

所述第一导向杆、第二导向杆均包含导向轨、滚珠丝杠、导向伺服电机和位置传感器；

所述导向轨沿其长度方向设有滑槽、滑槽内设有能够沿着滑槽自由滑动的滑块，且该滑块沿导向轨方向设有和所述滚珠丝杠相匹配的螺纹通孔；所述滚珠丝杠设置在导向轨的滑槽中，滚珠丝杠的两端分别通过轴承和所述导向轨相连且滚珠丝杠和导向轨中的滑块螺纹相连；所述导向伺服电机固定在导向轨上，其输出轴和所述滚珠丝杠同轴固连，用于驱动滚珠丝杠转动进而带动导向轨内的滑块移动；所述位置传感器用于测量其所在导向杆的工作距离、即导向轨上的滑块和导向伺服电机输出轴端部之间的距离，并将其传递给所述电子控制单元；

所述第一导向杆固定在充电桩壳体底面的内壁上、平行于充电桩壳体的第一侧面，且第一导向杆上滑槽的开口朝上；

所述第一支撑杆和所述齿条平行设置，第一支撑杆的下端和所述第一导向杆上的滑块固连；

所述第一旋转电机的壳体固定在所述第一支撑杆的顶端，输出轴垂直于第一支撑杆且和第二导向杆导向轨的一端垂直固连，使得第二导向杆能够相对第一支撑杆转动且第二导向杆上滑槽的开口朝向充电桩盖；所述第一转角传感器设置在第一旋转电机的输出轴上，用于检测第一旋转电机的工作角度、即第二导向杆相对于第一支撑杆的旋转角度；

所述第二支撑杆和所述第一导向杆平行设置，一端和第二导向杆上的滑块固连，另一端和第二旋转电机的壳体固连；

所述第二旋转电机的输出轴和所述第二支撑杆同轴，且第二旋转电机的输出轴和所述吸附板的一面垂直固连；所述第二转角传感器设置在所述第二旋转电机的输出轴上，用于检测第二旋转电机的工作角度、即吸附板相对于第二支撑杆的旋转角度；

所述导电凸台、吸附凸台均设置在所述吸附板的另一面上，其中，所述吸附凸台为和所述充电枪吸附座相匹配的电磁铁、和所述电子控制单元电气相连，用于对充电枪吸附座进行吸附或松开；所述导电凸台和所述充电枪导电座相匹配且和所述电子控制单元电气相连，用于对充电枪导电座进行通电或断电；

所述电子控制单元分别和所述第一转角传感器、第二转角传感器、第三转角传感器、第一导向杆的位置传感器、第二导向杆的位置传感器、升降伺服电机、第一导向杆的导向伺服电机、第二导向杆的导向伺服电机、第一旋转电机、第二旋转电机、导电凸台、吸附凸台电气相连，用于接收第一转角传感器、第二旋转电机、第三转角传感器、第一导向杆的位置传感器、第二导向杆的位置传感器的感应信号并控制升降伺服电机、第一导向杆的导向伺服电机、第二导向杆的导向伺服电机、第一旋转电机、第二旋转电机、导电凸台、吸附凸台工作。

2.基于权利要求1所述的面向多种车型的自动充电装置的控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤A），预先设定充电枪型号和吸附位置对应表，所述充电枪型号和吸附位置对应表包含充电枪型号及其对应的第一导向杆的工作距离、第二导向杆的工作距离、第一旋转电机的工作角度、第二旋转电机的工作角度、推进距离；

步骤B），获取车辆所需充电枪的型号、以及车辆充电口相对充电桩壳体中心的位置；

步骤C），吸附充电枪：

步骤C.1），根据车辆所需充电枪的型号在所述充电枪型号和吸附位置对应表中匹配到其对应的第一导向杆的工作距离L1、第二导向杆的工作距离M1、第一旋转电机的工作角度θ1、第二旋转电机的工作角度β1、第一导向杆的推进距离N1；

步骤C.2），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的工作距离为L1；

控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为M1；

控制第一旋转电机工作，使其工作角度为θ1；

控制第二旋转电机工作，使其工作角度为β1；

步骤C.3），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的滑块朝充电桩壳体开口方向移动、移动距离为N1，使得导电凸台、吸附凸台分别插入所需型号充电枪的充电枪导电座、充电枪吸附座中；

步骤C.4），控制吸附凸台工作，使得吸附凸台吸住所需型号充电枪的充电枪吸附座；

步骤D），升起充电桩盖：

控制升降伺服电机工作，带动齿轮、齿条进行相应的运动，将充电桩盖升起，此过程中利用第二转角传感器作为反馈监测；

步骤E），控制充电枪插入充电口进行充电：

步骤E.1）根据车辆充电口相对充电桩壳体中心的位置计算出进行充电时第一导向杆的工作距离L2、第二导向杆的工作距离M2、第一旋转电机的工作角度θ2、第二旋转电机的工作角度β2；

步骤E.2），控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为M2；

控制第一旋转电机工作，使其工作角度为θ2；

控制第二旋转电机工作，使其工作角度为β2；

控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的工作距离为L2；

步骤E.3），控制导电凸台通电，进行充电；

步骤F），充电结束后进行复位：

步骤F.1），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的工作距离为L1；

步骤F.2），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第一导向杆的滑块朝充电桩壳体开口方向移动、移动距离为N1；

步骤F.3），控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为M1；

控制第二旋转电机工作，使其工作角度为β1；

步骤F.4），控制第一旋转电机工作，使其工作角度为θ1；

步骤F.5），控制导电凸台、吸附凸台断电；

步骤F.6），控制第二旋转电机工作，使其工作角度为0；

步骤F.7），控制第一旋转电机工作，使其工作角度为0；

步骤F.8），控制第二导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为0；

步骤F.9），控制第一导向杆的导向伺服电机工作，使得第二导向杆的工作距离为0；

步骤F.10），充电桩盖复位：采集第二转角传感器信息并作为反馈监测，控制升降伺服电机工作，使得充电桩盖复位。

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