CN111873837A - 一种电动汽车的多功能充电桩结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车的多功能充电桩结构，属于电动汽车的充电桩领域，包括柜体1、电源装置2、接电公头10、接头固定板9、四个直线驱动模组3、校准条纹8、控制器17、识车摄像头13、对位摄像头12和本地数据库18;利用四个直线驱动模组的组合和相互搭配，实现接电公头的移动、翻转等功能，通过简单的机械控制，实现机械臂控制的功能，能够实现充电接口自动化插接效果；另外，本方案中由控制器对汽车的型号和停车位置进行识别，并能够根据这些识别的数据进行更加准确的接电公头的位置控制，从而有效的保证接电的精准性；同时，实现接电有效性。

Description

一种电动汽车的多功能充电桩结构
技术领域
本发明涉及一种电动汽车的多功能充电桩结构，属于电动汽车的充电桩领域。
背景技术
电动汽车充电站设备是给电动汽车建立完善的配套设施，包括充电站、充电桩、电池调度、计费监控及电池维护设备等系统，是电动汽车推广的基础设施，属于新兴产业之一。
随着汽车工业的高速发展，全球汽车总保有量不断增加，汽车所带俩的环境污染、能源短缺、各国政府不惜投入大量人力、物力寻求解决这个问题的途径。基于上述原因，电动汽车逐渐成为人们关注的热点之一。电动汽车具有高效、节能、低噪声、零排放等显著优点，在环保和节能方面具有不可比拟的优势，因此它是解决上述问题最有效的途径之一。目前电动汽车技术的研发已成为各国政府和汽车行业的热点，电动汽车必将成为21世纪的绿色交通工具。
电动汽车主要有纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车三种类型，电动汽车充电系统为电动汽车运行提供能量补给是电动汽车的重要基础支撑系统，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。谁掌握了电动汽车的能源供给谁就掌握了电动汽车的未来；近年来我国死人汽车拥有量以每年20%的速度在增长，从2006年起。中国成为了仅次于美国的全国第二大轿车市场，业内人士认为，目前中国汽车保有量每千人不到30辆，与世界平均水平每千人120辆相差甚远，市场发展潜力巨大，特别是死人汽车消费，在未来20年里将高速增长，随着近年来国际节能减排的呼声和实行低碳革命的开始，以及电动汽车行业的迅速发展，可以预见电动汽车将会普及。
而随着电动汽车的普及，充电桩的数量问题和使用规范问题成为了未来需要解决的重大问题；虽然现有的电动汽车充电桩在部分发达地区都有使用，但是，仍然存在数量不足的情况；此外，随着互联网的普及，充电桩的自动化进程也逐渐进入人们的视野，在此方面具有较高的需求；因此，提高充电桩的自动化充电性能成为了现在公司亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，解决上述问题，设计了本发明，能够实现充电接头的自动插接到电动汽车的充电接口上。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种电动汽车的多功能充电桩结构，包括：
柜体，设置于电动汽车停车位的侧边处，在柜体的前侧设置有前面板，在前面板的顶部设置有倾斜朝下的上斜台、在前面板的侧边处设置有倾斜朝向停车位入口的侧斜台；
电源装置，设置于柜体并用于向电动汽车输出标准的充电电能；
接电公头，其柄部通过线缆与电源装置的电能输出端连接，并用于连接电动汽车的充电接口；
接头固定板，固定在接电公头的柄部并能够带动接电公头在前面板的前后左右上下上移动和偏转转动；
四个直线驱动模组，呈星形的分布在前面板的内侧，接头固定板的四个角分别通过一连杆与对应的直线驱动模组连接，连杆的两端分别通过万向连接器与直线驱动模组和接头固定板可转动的连接；
校准条纹，设置在柜体前侧的停车位地面上；
控制器，设置于柜体内并能够通过通信模块与云端服务器通信，该控制器从云端服务器下载电动汽车的充电接口信息，充电接口信息包括电动汽车的型号与充电接口的高度、倾斜程度和插接深度；
识车摄像头，设置在侧斜台上并能够对倒车入库中的电动汽车拍照，拍照数据发送至控制器并由控制器识别电动汽车的型号；
对位摄像头，设置在上斜台上并对停车状态的电动汽车进行拍照，该拍照数据发送至控制器并由控制器根据校准条纹识别电动汽车的停车信息，停车信息包括电动汽车的停车深度和电动汽车与柜体之间的停车距离；
本地数据库，与控制器电连接并用于存储充电接口信息；
控制器根据识车摄像头识别的电动汽车型号从本地数据库中调取充电接口信息，并根据对位摄像头的拍照数据计算电动汽车的停车信息；控制器根据充电接口信息和停车信息控制四个直线驱动模组，四个直线驱动模组通过连杆控制接电公头移动和偏转以对接电动汽车上的充电口。
优选的，所述直线驱动模组的外壳固定在前面板的内侧壁上，直线驱动模组上可移动的滑块穿过设置在前面板上的通槽伸出前面板外；滑块能够通过推动接头固定板移动或偏转。
优选的，直线驱动模组包括第一直线驱动模组、第二直线驱动模组、第三直线驱动模组和第四直线驱动模组；第一直线驱动模位于第三直线驱动模组的对侧，第二直线驱动模组位于第四直线驱动模组的对侧；第一直线驱动模组和第二直线驱动模组前移、第三直线驱动模组和第四直线驱动模组后移时可控制接电公头向下移动。
优选的，第一直线驱动模组和第三直线驱动模组位置不变、第二直线驱动模组前移并通过接头固定板带动第四直线驱动模组后移时可控制接电公头向下偏转。
优选的，在前面板的中部设置有穿线通孔，线缆的一端穿过该穿线通孔并伸出前面板外以连接接电公头。
优选的，在穿线通孔的内侧设置有滚轮收线机构，该滚轮收线机构包括上滚轮和下滚轮，上滚轮和下滚轮的中部分别设置有沿其周向布置的凹槽，上滚轮和下滚轮的凹槽配合套于线缆外，上滚轮同轴连接有减速器，该减速器连接有收线电机；收线电机通过上滚轮正向或反向转动以将线缆推出就柜体或拉入柜体。
优选的，所述校准条纹包括多条纵向条纹和多条横向条纹，横向条纹与纵向条纹配合形成十字形坐标系；纵向条纹平行于电动汽车倒车方向；横向条纹的宽度和相邻横向条纹之间的间距恒定。
优选的，其充电方法包括以下步骤：
步骤1：电动汽车倒车入库过程中，由识车摄像头对电动汽车进行拍照，拍照信息发送到控制器上，控制器分析电动汽车的型号，并根据本地数据库匹配充电接口信息；
步骤2：电动汽车停车后，由对位摄像头对电动汽车进行拍照，该拍照信息发送到控制器上，控制器对比拍照信息上的校准条纹和本地数据库中的校准条纹信息计算电动汽车的停车信息；
步骤3：控制器根据充电接口的高度、倾斜程度、插接深度、停车深度、停车距离等信息控制四个直线驱动模组分别移动，并调节接电公头的位置和倾斜度从而使得接电公头能够插入充电接口中。
本发明的有益效果为：
1、本方案中，利用四个直线驱动模组的组合和相互搭配，实现接电公头的移动、翻转等功能，通过简单的机械控制，实现机械臂控制的功能，能够实现充电接口自动化插接效果；
2、另外，本方案中由控制器对汽车的型号和停车位置进行识别，并能够根据这些识别的数据进行更加准确的接电公头的位置控制，从而有效的保证接电的精准性；同时，实现接电有效性；
3、本方案中，还设置有滚轮收线机构，该滚轮收线机构能够对线缆进行收放，从而有效的保证在使用后，对线缆的收纳，从而在什么的在不使用的充电桩充电的时候，能够将线缆收纳到柜体内，从而保护线缆。
附图说明
图1为多功能充电桩结构的结构示例图；
图2为充电桩结构的前侧视图；
图3为多功能充电桩结构的控制原理图。
附图标记：1-柜体，2-电源装置，3-直线驱动模组，301-第一直线驱动模组，302-第二直线驱动模组，303-第三直线驱动模组，304-第四直线驱动模组，4-上斜台，5-连杆，6-滚轮收线机构，7-线缆，8-校准条纹，9-接头固定板，10-接电公头，11-前面板，12-对位摄像头，13-识车摄像头，14-侧斜台，15-云端服务器，16-通信模块，17-控制器，18-本地数据库。
具体实施方式
实施例1
如附图所示，一种电动汽车的多功能充电桩结构，包括柜体1、电源装置2、接电公头10、接头固定板9、四个直线驱动模组3、校准条纹8、控制器17、识车摄像头13、对位摄像头12和本地数据库18。
柜体1设置于电动汽车停车位的侧边处，在柜体1的前侧设置了前面板11、在前面板11的顶部设置了倾斜朝下的上斜台4、在前面板11的侧边处设置了倾斜朝向停车位入口的侧斜台14。
接电公头10设置在前面板11的前侧，并且与电动汽车的充电接口相匹配，在前面板11上设置有穿线通孔，接电公头10的柄部连接有线缆7，该线缆7的一端穿过该穿线通孔并伸入到柜体1内与电源装置2的电能输出端连接。
电源装置2设置在柜体1内并用于向电动汽车输出标准的电压和电流。
四个直线驱动模组3呈星形的分布在前面板11的内侧，直线驱动模组3的外壳固定在前面板11的内侧壁上，直线驱动模组3上可移动的滑块穿过设置在前面板11上的通槽伸出前面板11外；直线驱动模组3包括第一直线驱动模组301、第二直线驱动模组302、第三直线驱动模组303和第四直线驱动模组304；第一直线驱动模位于第三直线驱动模组303的对侧，第二直线驱动模组302位于第四直线驱动模组304的对侧；四个直线驱动模组3的主要作用是控制接头固定板9沿前面板11的前后左右上下上移动和以及偏转转动动作；接电公头10是固定在接头固定板9上的，接电公头10与接头固定板9同步移动和偏转；接头固定板9的四个角分别通过一连杆5与对应的直线驱动模组3连接，连杆5的两端分别通过万向连接器与直线驱动模组3的可移动滑块和接头固定板9可转动的连接。
当第一直线驱动模组301和第二直线驱动模组302前移、第三直线驱动模组303和第四直线驱动模组304后移时可控制接电公头10向下移动，反之则向上移动；当第一直线驱动模组301和第四直线驱动模组304前移、第二直线驱动模组302和第三直线驱动模组303后移时可控制接电公头10向右移动，反之则向左移动；当四个直线驱动模组3同步前移或后移，能够控制接电公头10远离或靠近前面板11；当第一直线驱动模组301和第三直线驱动模组303位置不变、第二直线驱动模组302前移并通过接头固定板9带动第四直线驱动模组304后移时可控制接电公头10向下偏转，选取不同的直线驱动模组3移动能够控制接电公头10向上、左、右等方向移动。
在柜体1内还设置有控制器17，该具有以下功能：1、能够通过通信模块16与云端服务器15通信，该控制器17从云端服务器15下载电动汽车的充电接口信息并存储到本地数据库18上，充电接口信息包括电动汽车的型号与充电接口的高度、倾斜程度和插接深度等事先采集和录入的信息；2、控制器17能够通过识车摄像头13识别电动汽车的型号；3、控制器17能够根据对位摄像头12的拍照数据计算电动汽车的停车信息，停车信息包括电动汽车的停车深度和电动汽车与柜体1之间的停车距离等；4、能够根据识别到的电动汽车的型号读取本地数据库18中对应型号的充电接口信息；5、控制器17能够根据充电接口信息和停车信息分别控制四个直线驱动模组3，四个直线驱动模组3通过连杆5控制接电公头10移动和偏转以对接电动汽车上的充电口。
识车摄像头13设置在侧斜台14上并朝向停车位入口处，电动汽车在倒车入库过程中，识车摄像头13对电动汽车进行拍照，拍照数据发送至控制器17并由控制器17识别电动汽车的型号。
对位摄像头12设置在上斜台4上并对停车状态的电动汽车进行拍照，该拍照数据发送至控制器17并由控制器17根据校准条纹8识别电动汽车的停车信息。
校准条纹8，设置在柜体1前侧的停车位地面上；校准条纹8包括多条纵向条纹和多条横向条纹，横向条纹与纵向条纹配合形成十字形坐标系；纵向条纹平行于电动汽车倒车方向；横向条纹的宽度和相邻横向条纹之间的间距恒定。
在穿线通孔的内侧设置有滚轮收线机构6，该滚轮收线机构6包括上滚轮和下滚轮，上滚轮和下滚轮的中部分别设置有沿其周向布置的凹槽，上滚轮和下滚轮的凹槽配合套于线缆7外，上滚轮同轴连接有减速器，该减速器连接有收线电机；收线电机通过上滚轮正向或反向转动以将线缆7推出就柜体1或拉入柜体1。
实施例2
实施例1中的充电桩结构的充电方法，包括以下步骤：
步骤1：电动汽车倒车入库过程中，由识车摄像头13对电动汽车进行拍照，拍照信息发送到控制器17上，控制器17分析电动汽车的型号，并根据本地数据库18匹配充电接口信息；
步骤2：电动汽车停车后，由对位摄像头12对电动汽车进行拍照，该拍照信息发送到控制器17上，控制器17对比拍照信息上的校准条纹8和本地数据库18中的校准条纹8信息计算电动汽车的停车信息；
步骤3：控制器17根据充电接口的高度、倾斜程度、插接深度、停车深度、停车距离等信息控制四个直线驱动模组3分别移动，并调节接电公头10的位置和倾斜度从而使得接电公头10能够插入充电接口中。
上述实施例仅仅是为了清楚的说明所做的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电动汽车的多功能充电桩结构，其特征在于,包括：
柜体(1)，设置于电动汽车停车位的侧边处，在柜体(1)的前侧设置有前面板(11)，在前面板(11)的顶部设置有倾斜朝下的上斜台(4)、在前面板(11)的侧边处设置有倾斜朝向停车位入口的侧斜台(14)；
电源装置(2)，设置于柜体(1)并用于向电动汽车输出标准的充电电能；
接电公头(10)，其柄部通过线缆(7)与电源装置(2)的电能输出端连接，并用于连接电动汽车的充电接口；
接头固定板(9)，固定在接电公头(10)的柄部并能够带动接电公头(10)在前面板(11)的前后左右上下上移动和偏转转动；
四个直线驱动模组(3)，呈星形的分布在前面板(11)的内侧，接头固定板(9)的四个角分别通过一连杆(5)与对应的直线驱动模组(3)连接，连杆(5)的两端分别通过万向连接器与直线驱动模组(3)和接头固定板(9)可转动的连接；
校准条纹(8)，设置在柜体(1)前侧的停车位地面上；
控制器(17)，设置于柜体(1)内并能够通过通信模块(16)与云端服务器(15)通信，该控制器(17)从云端服务器(15)下载电动汽车的充电接口信息，充电接口信息包括电动汽车的型号与充电接口的高度、倾斜程度和插接深度；
识车摄像头(13)，设置在侧斜台(14)上并能够对倒车入库中的电动汽车拍照，拍照数据发送至控制器(17)并由控制器(17)识别电动汽车的型号；
对位摄像头(12)，设置在上斜台(4)上并对停车状态的电动汽车进行拍照，该拍照数据发送至控制器(17)并由控制器(17)根据校准条纹(8)识别电动汽车的停车信息，停车信息包括电动汽车的停车深度和电动汽车与柜体(1)之间的停车距离；
本地数据库(18)，与控制器(17)电连接并用于存储充电接口信息；
控制器(17)根据识车摄像头(13)识别的电动汽车型号从本地数据库(18)中调取充电接口信息，并根据对位摄像头(12)的拍照数据计算电动汽车的停车信息；控制器(17)根据充电接口信息和停车信息控制四个直线驱动模组(3)，四个直线驱动模组(3)通过连杆(5)控制接电公头(10)移动和偏转以对接电动汽车上的充电口。
2.如权利要求1所述的电动汽车的多功能充电桩结构，其特征在于，所述直线驱动模组(3)的外壳固定在前面板(11)的内侧壁上，直线驱动模组(3)上可移动的滑块穿过设置在前面板(11)上的通槽伸出前面板(11)外；滑块能够通过推动接头固定板(9)移动或偏转。
3.如权利要求2所述的电动汽车的多功能充电桩结构，其特征在于，直线驱动模组(3)包括第一直线驱动模组(301)、第二直线驱动模组(302)、第三直线驱动模组(303)和第四直线驱动模组(304)；第一直线驱动模位于第三直线驱动模组(303)的对侧，第二直线驱动模组(302)位于第四直线驱动模组(304)的对侧；第一直线驱动模组(301)和第二直线驱动模组(302)前移、第三直线驱动模组(303)和第四直线驱动模组(304)后移时可控制接电公头(10)向下移动。
4.如权利要求3所述的电动汽车的多功能充电桩结构，其特征在于，第一直线驱动模组(301)和第三直线驱动模组(303)位置不变、第二直线驱动模组(302)前移并通过接头固定板(9)带动第四直线驱动模组(304)后移时可控制接电公头(10)向下偏转。
5.如权利要求1所述的电动汽车的多功能充电桩结构，其特征在于，在前面板(11)的中部设置有穿线通孔，线缆(7)的一端穿过该穿线通孔并伸出前面板(11)外以连接接电公头(10)。
6.如权利要求5所述的电动汽车的多功能充电桩结构，其特征在于，在穿线通孔的内侧设置有滚轮收线机构(6)，该滚轮收线机构(6)包括上滚轮和下滚轮，上滚轮和下滚轮的中部分别设置有沿其周向布置的凹槽，上滚轮和下滚轮的凹槽配合套于线缆(7)外，上滚轮同轴连接有减速器，该减速器连接有收线电机；收线电机通过上滚轮正向或反向转动以将线缆(7)推出就柜体(1)或拉入柜体(1)。
7.如权利要求1所述的电动汽车的多功能充电桩结构，其特征在于，所述校准条纹(8)包括多条纵向条纹和多条横向条纹，横向条纹与纵向条纹配合形成十字形坐标系；纵向条纹平行于电动汽车倒车方向；横向条纹的宽度和相邻横向条纹之间的间距恒定。
8.如权利要求1所述的电动汽车的多功能充电桩结构，其特征在于，其充电方法包括以下步骤：
步骤1：电动汽车倒车入库过程中，由识车摄像头(13)对电动汽车进行拍照，拍照信息发送到控制器(17)上，控制器(17)分析电动汽车的型号，并根据本地数据库(18)匹配充电接口信息；
步骤2：电动汽车停车后，由对位摄像头(12)对电动汽车进行拍照，该拍照信息发送到控制器(17)上，控制器(17)对比拍照信息上的校准条纹(8)和本地数据库(18)中的校准条纹(8)信息计算电动汽车的停车信息；
步骤3：控制器(17)根据充电接口的高度、倾斜程度、插接深度、停车深度、停车距离等信息控制四个直线驱动模组(3)分别移动，并调节接电公头(10)的位置和倾斜度从而使得接电公头(10)能够插入充电接口中。
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