CN113400975A - 一种新能源汽车自动充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新能源汽车自动充电系统，包含车位控制单元、充电控制单元和驾驶员APP；所述车位控制单元包括车库、多个并排设置在车库内的停车区域；所述充电控制单元包括多个设置在相邻停车区域之间的充电枪、多个设置在停车区域正上方的激光扫描仪、设置在多个停车区域后方的X轴伺服模组、设置在X轴伺服模组驱动端的Y轴伺服模组、设置在Y轴伺服模组驱动端的多自由度机器臂；所述多自由度机器臂的驱动端分别设置有电动夹爪、视觉传感器和开关盖手指；本发明通过车位控制单元能对车辆进出管控，通过充电控制单元不仅能分别夹取多个充电枪给多辆汽车进行充电，且能自动打开或关闭充电盖，自动化程度高。

Description

一种新能源汽车自动充电系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车充电技术领域，特指一种新能源汽车自动充电系统。
背景技术
随着新能源汽车的高速发展，充电桩的全面建设迫不容缓。传统的新能源汽车充电一般采用手工充电的方式，需要将汽车开到指定位置后,人员下车手动打开汽车充电口并将充电接头手动插入，再接通电源，操作复杂，且离开时很容易忘记拔下充电接头，直接发动汽车，对汽车充电口及充电设备造成损害，更有可能造成人员受伤。
目前市场上也出现了新能源汽车自动充电装置，如现有技术201510235350.0公开的一种电动汽车自动充电系统，现有技术201610124284.4公开的一种新能源汽车充电装置，现有技术201820608154.2公开的一种移动式充电桩及充电桩系统，现有技术201922144852.9公开的一种新能源汽车全自动安全充电桩，现有技术202011133919.X公开的一种电动汽车的充电机械臂和自动化智能充电装置，现有技术虽然能对种新能源汽车自动充电，但存在以下问题：1、现有技术均将充电头设置在机械臂上，导致一次只能对一辆新能源汽车进行充电,充电效率低，如果需要同时对多辆新能源汽车进行充电，则需要多个机械臂，不仅大大增加了制造成本，且增加了控制难度；2、现有技术在充电前或充电后，需要人为的打开或关闭充电盖，自动化程度低；再如现有技术202010557439.X公开的一种用户侧新能源汽车储能充电站，通过在机器臂上设置夹具，虽然能夹取充电头进行自动插拔，但存在以下问题：1、机器臂通过夹具夹取充电头进行自动插拔时，由于不同型号的新能源汽车的充电口位置不同，有的在头部，有的在两侧，机器臂容易与电源线缠绕；2、协作自动小车与多自由度机械臂的分级运动控制与协同作业配合时，由于不同型号的新能源汽车的大小不同，且每个人的停车位置不同，大大增加了协作自动小车的控制难度；3、现有技术在充电前或充电后，还是需要人为的打开或关闭充电盖，自动化程度低。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种新能源汽车自动充电系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新能源汽车自动充电系统，包含车位控制单元、充电控制单元和驾驶员APP；
所述车位控制单元包括车库、多个并排设置在车库内的停车区域；
所述充电控制单元包括多个设置在车库内且位于停车区域后方的充电桩、多个设置在车库内且位于相邻停车区域之间的充电枪支架、多个设置在充电枪支架上的充电枪、多根设置在车库顶部分别用于连接充电桩和充电枪的电源线、多个设置在车库顶部且位于停车区域正上方的激光扫描仪、设置在多个停车区域和充电桩之间的X轴伺服模组、设置在X轴伺服模组驱动端且与X轴伺服模组垂直放置的Y轴伺服模组、设置在Y轴伺服模组驱动端的多自由度机器臂；
所述多自由度机器臂的驱动端分别设置有电动夹爪、视觉传感器和开关盖手指。
优选的，所述视觉传感器包括一个初定位相机和二个精定位相机；所述初定位相机用于拍照获取新能源汽车上充电盖的位置；二个所述精定位相机用于拍照获取充电盖内充电口的位置。
优选的，所述多自由度机器臂的驱动端设置有用于检测充电枪插入深度的激光位移传感器。
优选的，所述电动夹爪和开关盖手指分别朝外倾斜设置在多自由度机器臂驱动端的两侧；所述视觉传感器和激光位移传感器设置在电动夹爪和开关盖手指之间。
优选的，所述X轴伺服模组包括至少两条平行设置在多个停车区域和充电桩之间的导轨、滑动设置在导轨上的移动台、用于驱动移动台沿导轨移动的驱动机构；所述Y轴伺服模组设置在移动台上，且与导轨垂直放置。
优选的，所述驱动机构包括水平固定设置且与导轨平行放置的同步带、竖直设置在移动台一侧且与导轨平行放置的安装板、水平设置在安装板上且与导轨垂直放置的伺服电机、设置在伺服电机驱动端的主动轮、两个转动设置在安装板上且分别位于主动轮上方两侧的导向轮；所述同步带分别绕过主动轮底部和两个导向轮顶部。
优选的，所述车库入口在多个停车区域的正前方均设置有电动安全门。
优选的，所述车库内在每个电动安全门的两侧均设置有相对放置的安全光栅。
优选的，所述车库内在每个停车区域内均设置有声光报警器。
优选的，所述车库内在每个停车区域内均设置有停车阻挡块。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明通过X轴伺服模组、Y轴伺服模组、多自由度机器臂和电动夹爪，能分别夹取多个充电枪给多辆汽车进行充电，不仅大大提高了充电效率，且能够避免用户肢体与充电设备的直接接触，可以防止触电隐患，具有一定的安全性；
2、本发明通过X轴伺服模组、Y轴伺服模组、多自由度机器臂和开关盖手指，能自动打开或关闭充电盖，自动化程度高。
3、本发明通过将充电枪设置在相邻停车区域之间，不仅能给相邻停车区域的新能源汽车进行充电，且能大大缩短充电枪与新能源汽车充电口的距离，节省插拔时间；
4、本发明通过将连接充电桩和充电枪的电源线设置在车库顶部，能有效防止于多自由度机器臂发生缠绕。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明所述的新能源汽车自动充电系统的框架图；
附图2为本发明中电动安全门关门状态下的主视图；
附图3为本发明中去除部分车库后的结构示意图；
附图4为图3的侧面图；
附图5为本发明中X轴伺服模组、Y轴伺服模组和多自由度机器臂的结构示意图；
附图6为本发明中多自由度机器臂的结构示意图；
附图7为图5中A处局部放大图；
附图8为本发明中驱动机构的结构示意图；
附图9为本发明中充电枪支架和充电枪的结构示意图。
其中：1、车位控制单元；11、车库；12、电动安全门；13、停车区域；14、安全光栅；15、声光报警器；16、停车阻挡块；2、充电控制单元；21、充电桩；22、充电枪支架；23、激光扫描仪；24、X轴伺服模组；241、重型导轨；242、移动台；243、驱动机构；2431、同步带；2432、安装板；2433、伺服电机；2434、主动轮；2435、导向轮；2436、防护罩；25、Y轴伺服模组；26、六轴机器臂；261、电动夹爪；262、精定位相机；263、激光位移传感器；264、初定位相机；265、开关盖手指；27、充电枪；28、电源线；3、驾驶员APP；4、云服务器；5、新能源汽车。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图1-9为本发明所述的新能源汽车自动充电系统，包含车位控制单元1、充电控制单元2、驾驶员APP3和云服务器4；
所述车位控制单元1用于车辆进出管控，包括车库11、多个并排设置在车库11内的停车区域13；
所述充电控制单元2用于停车引导、充电枪取放、接受开始充电信号和充电完成信号发生等，包括多个设置在车库11内且位于停车区域13后方的充电桩21、多个设置在车库11内且位于相邻停车区域13之间的充电枪支架22、多个设置在充电枪支架22上的充电枪27、多根设置在车库11顶部分别用于连接充电桩21和充电枪27的电源线28、多个设置在车库11顶部且位于停车区域13正上方的激光扫描仪23、设置在多个停车区域13和充电桩21之间的X轴伺服模组24、设置在X轴伺服模组24驱动端且与X轴伺服模组24垂直放置的Y轴伺服模组25、设置在Y轴伺服模组25驱动端的六轴机器臂26；所述六轴机器臂26的驱动端分别设置有电动夹爪261、视觉传感器和开关盖手指265。
所述驾驶员APP3用于充电预约、充电开始和结束控制；
所述车位控制单元1、充电控制单元2、驾驶员APP3均与云服务器4连接。
进一步，所述激光扫描仪23为基恩士SZ-V系列安全激光扫描仪，具有超长保护区，最大保护范围可达8.4m，而且安装简单，便于维护，在充电过程中实时检测，防止人员等进入。
进一步，所述视觉传感器包括一个初定位相机264和二个精定位相机262；所述初定位相机264用于拍照获取新能源汽车5上充电盖的位置；二个所述精定位相机262用于拍照获取充电盖内充电口的位置；本发明通过一个初定位相机264和二个精定位相机262，能精准取新能源汽车5上充电盖的位置和充电盖内充电口的位置，便于充电枪27精准插入充电口内。
进一步，所述六轴机器臂26的驱动端设置有用于检测充电枪27插入深度的激光位移传感器263；本发明通过激光位移传感器263能对充电枪27的插入深度二次确认，保证充电枪27与充电口充分接触。
进一步，所述电动夹爪261和开关盖手指265分别朝外倾斜设置在六轴机器臂26驱动端的两侧；所述视觉传感器和激光位移传感器263设置在电动夹爪261和开关盖手指265之间；本发明通过将电动夹爪261和开关盖手指265分别朝外倾斜设置在六轴机器臂26驱动端的两侧，避免电动夹爪261夹取充电枪27时，充电枪27与开关盖手指265发送干涉，或者开关盖手指265打开充电盖时，电动夹爪261夹与充电盖发送干涉。
进一步，所述X轴伺服模组24包括两条平行设置在多个停车区域13和充电桩21之间的重型导轨241、滑动设置在两条重型导轨241上的移动台242、用于驱动移动台242沿两条重型导轨241移动的驱动机构243；所述Y轴伺服模组25设置在移动台242上，且与重型导轨241垂直放置；本发明通过驱动机构243能驱动移动台242沿两条重型导轨241移动，带动Y轴伺服模组25和多自由度机器臂移动到新能源汽车5充电口的一侧进行充电。
进一步，所述驱动机构243包括水平固定设置且与重型导轨241平行放置的同步带2431、竖直设置在移动台242一侧且与重型导轨241平行放置的安装板2432、水平设置在安装板2432上且与重型导轨241垂直放置的伺服电机2433、设置在伺服电机2433驱动端的主动轮2434、两个转动设置在安装板2432上且分别位于主动轮2434上方两侧的导向轮2435；所述同步带2431分别绕过主动轮2434底部和两个导向轮2435顶部；本发明由于同步带2431水平固定设置，当伺服电机2433驱动主动轮2434转动时，在反作用力下，能驱动移动台242沿两条重型导轨241移动，具有结构简单紧凑、维护方便、成本低等优点。
进一步，所述驱动机构243还包括设置在安装板2432上的防护罩2436；所述主动轮2434和两个导向轮2435均位于防护罩2436内，起到保护作用。
进一步，所述车库11入口在多个停车区域13的正前方均设置有电动安全门12，便于管控车辆进出。
进一步，所述车库11内在每个电动安全门12的两侧均设置有相对放置的安全光栅14，用于检测是否有车辆进出。
进一步，所述车库11内在每个停车区域13内均设置有声光报警器15，起到声光报警器15作用，用于提醒驾驶员。
进一步，所述车库11内在每个停车区域13内均设置有停车阻挡块16，起到限位作用，防止倒车时与X轴伺服模组24、Y轴伺服模组25和多自由度机器臂发生碰撞。
工作时：
第一步：通过驾驶员APP3进行充电预约；
第二步：充电控制系统接收到驾驶员APP3预约充电信号，发送车辆信息(如车辆型号、车牌号等)到车位控制系统，同时发送车位号到驾驶员APP3；
第三步：车位控制系统打开对应车位号的电动安全门12；
第四步：驾驶员将新能源汽车5开入对应车位号的停车区域13内；此时，车位控制系统自动识别车牌是否正确，如果进入的车牌号与预约的车牌号不一致，则声光报警器15亮红灯并发出语音提醒驾驶员；如果进入的车牌号与预约的车牌号一致，则激光扫描仪23工作，引导驾驶员将新能源汽车5停到停车区域13内，如果新能源汽车5未停到停车区域13内，则声光报警器15亮红灯并发出语音提醒驾驶员，如果新能源汽车5停在停车区域13内，则声光报警器15亮绿灯，发送停车OK信号到车位控制系统；
第五步：车位控制系统提示车内人员离开充电区域，并关闭电动安全门12；
第六步：驾驶员APP3给充电控制系统发送开始充电信号
第七步：当充电控制系统收到开始充电信号后，先通过X轴伺服模组24驱动Y轴伺服模组25到达新能源汽车5充电口的一侧，再通过Y轴伺服模组25驱动六轴机器臂26到达新能源汽车5充电口一侧的充电盖旁边，然后通过六轴机器臂26驱动开关盖手指265拨开充电盖，最后通过六轴机器臂26驱动电动夹爪261夹取充电枪27插入新能源汽车5充电口，给新能源汽车5进行充电；其中六轴机器臂26在驱动开关盖手指265拨开充电盖时，可通过初定位相机264拍照获取新能源汽车5上充电盖的位置，而六轴机器臂26在将充电枪27插入新能源汽车5充电口时，可通过二个精定位相机262拍照获取充电盖内充电口的位置，同时激光位移传感器263对充电枪27的插入深度二次确认，保证充电枪27与充电口充分接触；
第八步：当充电完成后，充电控制系统发送充电结束信号给驾驶员APP3，同时通过六轴机器臂26驱动电动夹爪261夹取充电枪27从新能源汽车5充电口拔出，并置于充电枪支架22上，再通过六轴机器臂26驱动开关盖手指265关闭充电盖；
第九步：驾驶员APP3发送离开信号到车位控制系统，车位控制系统打开电动安全门12，最后驾驶员将新能源汽车5开出停车区域13。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源汽车自动充电系统，其特征在于：包含车位控制单元、充电控制单元和驾驶员APP；
所述车位控制单元包括车库、多个并排设置在车库内的停车区域；
所述充电控制单元包括多个设置在车库内且位于停车区域后方的充电桩、多个设置在车库内且位于相邻停车区域之间的充电枪支架、多个设置在充电枪支架上的充电枪、多根设置在车库顶部分别用于连接充电桩和充电枪的电源线、多个设置在车库顶部且位于停车区域正上方的激光扫描仪、设置在多个停车区域和充电桩之间的X轴伺服模组、设置在X轴伺服模组驱动端且与X轴伺服模组垂直放置的Y轴伺服模组、设置在Y轴伺服模组驱动端的多自由度机器臂；
所述多自由度机器臂的驱动端分别设置有电动夹爪、视觉传感器和开关盖手指。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车自动充电系统，其特征在于：所述视觉传感器包括一个初定位相机和二个精定位相机；所述初定位相机用于拍照获取新能源汽车上充电盖的位置；二个所述精定位相机用于拍照获取充电盖内充电口的位置。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车自动充电系统，其特征在于：所述多自由度机器臂的驱动端设置有用于检测充电枪插入深度的激光位移传感器。
4.根据权利要求3所述的新能源汽车自动充电系统，其特征在于：所述电动夹爪和开关盖手指分别朝外倾斜设置在多自由度机器臂驱动端的两侧；所述视觉传感器和激光位移传感器设置在电动夹爪和开关盖手指之间。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车自动充电系统，其特征在于：所述X轴伺服模组包括至少两条平行设置在多个停车区域和充电桩之间的导轨、滑动设置在导轨上的移动台、用于驱动移动台沿导轨移动的驱动机构；所述Y轴伺服模组设置在移动台上，且与导轨垂直放置。
6.根据权利要求5所述的新能源汽车自动充电系统，其特征在于：所述驱动机构包括水平固定设置且与导轨平行放置的同步带、竖直设置在移动台一侧且与导轨平行放置的安装板、水平设置在安装板上且与导轨垂直放置的伺服电机、设置在伺服电机驱动端的主动轮、两个转动设置在安装板上且分别位于主动轮上方两侧的导向轮；所述同步带分别绕过主动轮底部和两个导向轮顶部。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的新能源汽车自动充电系统，其特征在于：所述车库入口在多个停车区域的正前方均设置有电动安全门。
8.根据权利要求8所述的新能源汽车自动充电系统，其特征在于：所述车库内在每个电动安全门的两侧均设置有相对放置的安全光栅。
9.根据权利要求8所述的新能源汽车自动充电系统，其特征在于：所述车库内在每个停车区域内均设置有声光报警器。
10.根据权利要求9所述的新能源汽车自动充电系统，其特征在于：所述车库内在每个停车区域内均设置有停车阻挡块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113910955A (zh) * 2021-10-29 2022-01-11 河北省机电一体化中试基地有限公司 一种用于立体车库的电动汽车自动充电系统
CN115284917A (zh) * 2022-07-22 2022-11-04 国网天津市电力公司 一种电动汽车充电口内外封盖的自动开闭控制装置
CN117301926A (zh) * 2023-11-17 2023-12-29 上海挚达科技发展股份有限公司 一种可移动充电装置及其控制方法

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