CN116729160A - 一种全自动汽车充电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动汽车充电站，包括雨棚、导轨架、自动放线装置、充电枪、机械手、开盖装置和电控系统；导轨架位于雨棚的下方，自动放线装置、机械手和电控系统均设置于导轨架上，机械手用于抓取充电枪对汽车充电，电控系统分别与自动放线装置、充电枪和机械手连接；充电枪的导电线缠绕于自动放线装置上且充电枪与放线装置可拆卸连接，开盖装置设置于机械手远离导轨架的一端，以通过机械手控制开盖装置将汽车充电口盖顶开。本发明可以实现汽车的自动充电，全程无需人为参与，通过电控系统及相应的摄像头及传感器实现自动充电，避免了人为参与充电存在的隐患发生，充电完成后也能及时将充电枪放回，避免了电池的损伤。

Description

一种全自动汽车充电站

技术领域

本发明属于电动汽车充电技术领域，具体属于一种全自动汽车充电站。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，人们的生活节奏日益加快，新能源汽车作为一种经济节能、安全轻便的代步工具，逐渐受到人们的青睐，同时电动汽车的发展还解决了能源危机和环境污染等问题，而充电站作为电动汽车最重要的配套设施，相当于加油站，给电动汽车提供能源，具有非常重要的经济效益和社会效益。

通过充电桩使用充电枪的加电方式是当期最主流的方式，当驾驶员将车辆泊入车位后且需要充电时，需要完成从充电桩取枪、移枪、开车辆充电口盖、插枪等一系列操作，在驾车前或停止充电时，依次完成从车辆充电口摘枪、关闭车辆充电口盖、移枪、给充电桩还枪一系列操作；上述方式虽然能够对电车进行充电，但是存在一些不足与隐患：第一，用户需手拿充电枪进行充电，需要靠近高压充电桩，雨水天时在户外手拿充电枪会存在漏电的情况；第二，整个充电过程需要用户下车参与，无法实现自动化充电；第三，当充电完成后若用户不在现场，充电枪无法及时取下，一定程度上会造成汽车电池的损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种全自动汽车充电站，本申请提供如下技术方案：

一种全自动汽车充电站，包括雨棚、导轨架、自动放线装置、充电枪、机械手、开盖装置和电控系统；

所述导轨架位于所述雨棚的下方，所述自动放线装置、机械手和电控系统均设置于所述导轨架上，所述机械手用于抓取所述充电枪对汽车充电，所述电控系统分别与所述自动放线装置、充电枪和机械手连接；

所述充电枪的导电线缠绕于所述自动放线装置上且所述充电枪与所述放线装置可拆卸连接，所述开盖装置设置于机械手远离导轨架的一端，以通过机械手控制开盖装置将汽车充电口盖顶开。

在一个可能的实施例中，所述充电枪的数量不少于两个，且沿所述导轨架的导轨方向均匀设置数个充电枪，每一个所述充电枪均对应设置一个自动放线装置，所述导轨架上设置有驱动组件，所述机械手设置于所述驱动组件的底部，所述驱动组件用于带动机械手沿所述导轨架滑动，所述电控系统与所述驱动组件连接。

在一个可能的实施例中，所述导轨架包括相对设置的第一导轨条和第二导轨条，所述第一导轨条和所述第二导轨条结构相同，所述第一导轨条相对所述第二导轨条的内侧设置有导向轨，所述第二导轨条相对第一导轨条的内侧设置有直线齿条，所述导向轨和所述直线齿条之间设置所述驱动组件，所述驱动组件为驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过第一齿轮与所述直线齿条啮合，所述驱动电机的一侧通过滑块与所述导向轨配合，所述电控系统与所述驱动电机连接。

在一个可能的实施例中，还包括地锁装置，所述电控系统与所述地锁装置连接，所述地锁装置设置于雨棚的前方。

在一个可能的实施例中，所述导轨架的数量不少于两个，数个所述导轨架相互连接，每一个所述导轨架的两端均为空心结构，相邻的两个所述导轨架通过连接块连接，所述连接块的两端分别设置于相对应导轨架的空心结构内，并通过螺栓与相对应的所述导轨架连接，每一个所述导轨架的底部均设置所述充电枪。

在一个可能的实施例中，所述自动放线装置包括绕线架、绕线轮、绕线轴、旋转电机和齿轮组件，所述绕线架的一侧与所述导轨架连接，所述绕线轮通过绕线轴设置于所述绕线架上，所述绕线轴的一端通过齿轮组件与所述旋转电机连接，所述旋转电机设置于所述绕线架的一侧，所述充电枪设置于所述绕线架的另一侧，且所述充电枪的导电线缠绕于所述绕线轮上，所述电控系统与所述绕线电机连接。

在一个可能的实施例中，所述开盖装置包括固定块和顶针，所述固定块的一侧与所述机械手的端部连接，所述顶针设置于所述固定块上，所述顶针的两端用于将汽车充电口盖顶开。

在一个可能的实施例中，还包括摄像头组件，所述摄像头组件设置于所述机械手远离导轨架的一端。

在一个可能的实施例中，所述机械手用于抓取所述充电枪的一端设置有电磁铁，所述充电枪的顶部设置有磁性壳体，所述电控系统与所述电磁铁连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的全自动汽车充电站包括导轨架、自动放线装置、充电枪、机械手、开盖装置和电控系统，当车主将车泊入车位后，电控系统控制机械手将充电枪抓取，将充电枪从自动放线装置中取下，同时自动放线装置启动对充电枪进行放线，机械手将充电枪抓取至汽车充电口处，机械手通过相应的动作使用开盖装置将汽车充电口盖顶开，并将充电枪插入汽车充电口对汽车充电，充电完成后机械手取出充电枪，并用开盖装置将充电口盖抵住合上，自动放线装置绕线，机械手将充电枪放至自动放线装置上，完成充电，因此本发明可以实现汽车的自动充电，全程无需人为参与，通过电控系统及相应的摄像头及传感器实现自动充电，避免了人为参与充电存在的隐患发生，充电完成后也能及时将充电枪放回，避免了电池的损伤；同时本发明通过驱动组件驱动机械手沿导轨架滑动，实现单个机械手即可完成多个充电枪的取放，节约了充电站的运行成本，

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明导轨架的结构示意图。

图3是本发明机械手的结构示意图。

图4是图3的A处放大示意图。

图5是本发明自动放线装置的结构示意图。

图6是图5的B处放大示意图。

图7是本发明充电枪的内部结构示意图。

附图标记：1-雨棚；2-导轨架；3-自动放线装置；4-充电枪；5-机械手；6-开盖装置；7-电控系统；8-驱动组件；9-地锁装置；31-绕线轮；32-旋转电机；33-齿轮组件；34-安装座；35-卡槽；41-卡条；42-卡扣；43-弹簧；44-卡块。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参考图1-4所示，本实施例提供的一种全自动汽车充电站，包括雨棚1、导轨架2、自动放线装置3、充电枪4、机械手5、开盖装置6和电控系统7；

所述导轨架2位于所述雨棚1的下方，所述自动放线装置3、机械手5和电控系统7均设置于所述导轨架2上，所述机械手5用于抓取所述充电枪4对汽车充电，所述电控系统7分别与所述自动放线装置3、充电枪4和机械手5连接；

所述充电枪4的导电线缠绕于所述自动放线装置3上且所述充电枪4与所述放线装置可拆卸连接，所述开盖装置6设置于机械手5远离导轨架2的一端，以通过机械手5控制开盖装置6将汽车充电口盖顶开。

在上述实施例中，如图1-2所示，本发明的全自动汽车充电站为户外充电站，其包括雨棚1，雨棚1安装在户外，雨棚1的下方通过立柱安装导轨架2，导轨架2上安装自动放线装置3和机械手5，自动放线装置3用于收放充电枪4的导电线，同时自动放线装置3上设置有容纳安装座34，可以将充电枪4的端部插入安装座34内，机械手5安装在导轨架2，机械手5可以抓取充电枪4对汽车进行充电，机械手5的抓取端部处设置有开盖装置6，通过机械手5的控制可以使用开盖装置6将汽车充电口盖顶开，现有电车中汽车充电口盖大多数采用弹簧43卡扣42的形式，需要开盖时，只需要按压充电口盖即可弹出，这种具有弹簧43卡扣42的充电口盖的电车约占所有电车的60％-70％，在上述弹簧43卡扣42形式的电车中，其中有少部分车型(如特斯拉电车)需要先车主预先在车中打开电子锁方可按压弹出，充电口盖开启后可以将充电枪4放入进行充电，充电完成后机械手5将充电枪4取出并放回，为了实现本发明的自动充电，本发明中还设置了相应的电控系统7、摄像头组件和传感器组件，电控系统7包括配电箱及控制系统，配电箱可以安装在导轨架2的顶部外接电源，控制系统为计算机控制系统，可以对接手摄像头组件及传感器组件的信号并发送相应指令给各个设备，其中在机械手5的抓取端部处同时安装了摄像头组件和传感器组件，用于精确抓取充电枪4、对准充电口顶开充电盖等，导轨架2也具有相应的摄像头组件和传感器组件用于观察车位泊入及是否停车到位等，上述电控系统7、摄像头组件及传感器组件为现有技术，其结构及工作原理本申请中不做具体阐述，同时本发明的机械手5也为现有的成熟产品，机械手的端部设置有抓取结构，该抓取结构可采用现有技术中的抓取结构，用于抓取充电器，其结构及工作原理本申请中也不做具体阐述。

在上述实施例的可选方案中，所述充电枪4的数量不少于两个，且沿所述导轨架2的导轨均匀设置数个充电枪4，每一个所述充电枪4均对应设置一个自动放线装置3，所述导轨架2上设置有驱动组件8，所述机械手5设置于所述驱动组件8的底部，所述驱动组件8用于带动机械手5沿所述导轨架2滑动，所述电控系统7与所述驱动组件8连接；所述导轨架2包括相对设置的第一导轨条和第二导轨条，所述第一导轨条和所述第二导轨条结构相同，所述第一导轨条相对所述第二导轨条的内侧设置有导向轨，所述第二导轨条相对第一导轨条的内侧设置有直线齿条，所述导向轨和所述直线齿条之间设置所述驱动组件8，所述驱动组件8为驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过第一齿轮与所述直线齿条啮合，所述驱动电机的一侧通过滑块与所述导向轨配合，所述电控系统7与所述驱动电机连接。

所述导轨架2的数量不少于两个，数个所述导轨架2相互连接，每一个所述导轨架2的两端均为空心结构，相邻的两个所述导轨架2通过连接块连接，所述连接块的两端分别设置于相对应导轨架2的空心结构内，并通过螺栓与相对应的所述导轨架2连接，每一个所述导轨架2的底部均设置所述充电枪4。

在该可选方案中，如图1-2所示，通过在导轨架2上设置多个充电枪4及自动放线装置3，利用驱动组件8驱动机械手5，实现单个机械手5即可完成多个充电枪4的取放，节约了充电站的运行成本，同时导轨架2结构稳定，能够灵活拆装，自由组合通过一个机械手5就可以实现多个汽车的充电，具体的，导轨架2由多个导轨组拼接而成，每一个导轨组上设置有一个充电枪4，单独使用时配备一个机械手5(现有技术是这样的设计)，每一个导轨组又包括相对设置的第一导轨条和第二导轨条，为了实现多个导轨组的拼接同时实现单一机械手5对多个充电枪4的控制，需要在第一导轨条和第二导轨条的相对内侧面分别安装导向轨和齿条，同时第一导轨条和第二导轨条的两端部都为空心结构，该端部侧面还具有螺栓孔，当两条导轨组拼接时，通过将连接块的两端分别放入相对应的两个导轨组的空心结构内，利用螺栓从侧面将连接块和两个导轨组固定即可完成相邻两导轨组的拼接，相应的单个导轨组上的齿条和导向轨也会连接起来，利用连接块及空心结构才能保证齿条和导向轨的顺利拼接；第一导轨条和第二导轨条之间安装有驱动组件8，驱动组件8可以是驱动电机，电机的输出端转动连接齿轮，齿轮与齿条配合，电机的另一侧设置有导向轨配合的滑块，将滑块与导向轨配合，同时在电机的底部固定安装机械手5，当电机启动时，可以带动机械手5沿导轨组滑动；

在该可选方案中，还包括地锁装置9，所述电控系统7与所述地锁装置9连接，所述地锁装置9设置于雨棚1的前方。在雨棚1下方即泊车位前设置地锁装置9，地锁装置9为现有成熟产品，当用户准备将车泊入车位时，安装在导轨架2的摄像头组件将该车拍照并上传至电控系统7(云端服务器)，电控系统7判断该车是否为电车，若为电车即打开地锁装置9，用户可以将车泊入车位进行充电。

在上述实施例的可选方案中，所述自动放线装置3包括绕线架、绕线轮31、绕线轴、旋转电机32和齿轮组件33，所述绕线架的一侧与所述导轨架2连接，所述绕线轮31通过绕线轴设置于所述绕线架上，所述绕线轴的一端通过齿轮组件33与所述旋转电机32连接，所述旋转电机32设置于所述绕线架的一侧，所述充电枪4设置于所述绕线架的另一侧，且所述充电枪4的导电线缠绕于所述绕线轮31上，所述电控系统7与所述绕线电机连接。

在该可选方案中，自动放线装置3用于充电器的导电线收放，其通过电控系统7控制实现自动收放，具体的，如图5-7所示，自动放线装置3包括绕线架，绕线架通过支架安装在导轨架2的底部，绕线架上通过绕线轴安装在绕线轮31，绕线轮31上缠绕充电枪4的导电线，绕线架的底部具有放线孔，导电线绕线后从放线孔牵出与充电枪4连接，绕线架的侧面设置有安装座34，可以将充电枪4插入安装座34中进行收纳，具体的安装座34的顶部具有一小方形卡槽35，充电枪4的壳体顶部具有卡条41，卡条41内置于壳体内，卡条41的端部从充电枪4的前端部伸出并具有与卡槽35配合的倒L型卡扣42，卡条41的另一端向上穿出壳体并套设有弹簧43，穿出部分在充电枪4的壳体表面一体设置卡块44，卡条41的中部侧面通过转轴与壳体连接，因此将充电枪4的前端部放入安装座34内时，卡扣42与安装座34上的卡槽35配合，使得卡扣42勾住卡槽35，完成充电枪4在安装座34内的锁定，当需要将充电枪4取下时，只需要按压卡块44，弹簧43压缩，卡条41斜向上转动，使得卡扣42脱落卡槽35，此时可以将充电枪4取下，一次你只需要在机械手5的端部设置一按压块，当机械手5抓取充电枪4时，按压块同时挤压卡块44，便可将充电枪4取下，将充电枪4放回时，机械手5松开充电枪4，在弹簧43的反作用下，卡扣42斜向下转动扣入卡槽35中，完成充电枪4与安装座34的锁定；

为了实现自动收放线，在绕线轴上套设齿轮组件33，齿轮组件33包括相互啮合的大小齿轮，大齿轮内圈套设在绕线轴上，小齿轮与大齿轮啮合，小齿轮的内圈套设在旋转电机32的输出轴上，而旋转电机32安装在绕线架的一侧，因此通过电控系统7控制旋转电机32的正反转及转速既可实现充电枪4的自动收放线，当机械手5抓取充电枪4时，自动放线装置3配合使用即可。

在上述实施例的可选方案中，所述开盖装置6包括固定块和顶针，所述固定块的一侧与所述机械手5的端部连接，所述顶针设置于所述固定块上，所述顶针的两端用于将汽车充电口盖顶开。

在该选的方案中，开盖装置6包括固定块，固定块安装在机械手5的抓取端部处，顶针安装在固定块内，两端穿出固定块，顶针的两端均具有按压套，因此只控制机械手5做出相应的动作即可通过顶针的端部去挤压充电口盖，将充电口盖弹出打开。

在上述实施例的可选方案中，所述机械手5用于抓取所述充电枪4的一端设置有电磁铁，所述充电枪4的顶部设置有磁性壳体，所述电控系统7与所述电磁铁连接。该可选方案中，机械手5的端部设置有方形电磁铁且充电枪4的壳体顶部为磁性壳体，电控系统通过机械手5去抓取充电枪4，同时电磁铁启动产生磁力，利用磁力可以将充电枪吸附，继而将充电枪4抓取。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种全自动汽车充电站，其特征在于：包括雨棚、导轨架、自动放线装置、充电枪、机械手、开盖装置和电控系统；

所述导轨架位于所述雨棚的下方，所述自动放线装置、机械手和电控系统均设置于所述导轨架上，所述机械手用于抓取所述充电枪对汽车充电，所述电控系统分别与所述自动放线装置、充电枪和机械手连接；

所述充电枪的导电线缠绕于所述自动放线装置上且所述充电枪与所述放线装置可拆卸连接，所述开盖装置设置于机械手远离导轨架的一端，以通过机械手控制开盖装置将汽车充电口盖顶开。

2.根据权利要求1所述的一种全自动汽车充电站，其特征在于：所述充电枪的数量不少于两个，且沿所述导轨架的导轨方向均匀设置数个充电枪，每一个所述充电枪均对应设置一个自动放线装置，所述导轨架上设置有驱动组件，所述机械手设置于所述驱动组件的底部，所述驱动组件用于带动机械手沿所述导轨架滑动，所述电控系统与所述驱动组件连接。

3.根据权利要求2所述的一种全自动汽车充电站，其特征在于：所述导轨架包括相对设置的第一导轨条和第二导轨条，所述第一导轨条和所述第二导轨条结构相同，所述第一导轨条相对所述第二导轨条的内侧设置有导向轨，所述第二导轨条相对第一导轨条的内侧设置有直线齿条，所述导向轨和所述直线齿条之间设置所述驱动组件，所述驱动组件为驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过第一齿轮与所述直线齿条啮合，所述驱动电机的一侧通过滑块与所述导向轨配合，所述电控系统与所述驱动电机连接。

4.根据权利要求1所述的一种全自动汽车充电站，其特征在于：还包括地锁装置，所述电控系统与所述地锁装置连接，所述地锁装置设置于雨棚的前方。

5.根据权利要求1所述的一种全自动汽车充电站，其特征在于：所述导轨架的数量不少于两个，数个所述导轨架相互连接，每一个所述导轨架的两端均为空心结构，相邻的两个所述导轨架通过连接块连接，所述连接块的两端分别设置于相对应导轨架的空心结构内，并通过螺栓与相对应的所述导轨架连接，每一个所述导轨架的底部均设置所述充电枪。

6.根据权利要求1所述的一种全自动汽车充电站，其特征在于：所述自动放线装置包括绕线架、绕线轮、绕线轴、旋转电机和齿轮组件，所述绕线架的一侧与所述导轨架连接，所述绕线轮通过绕线轴设置于所述绕线架上，所述绕线轴的一端通过齿轮组件与所述旋转电机连接，所述旋转电机设置于所述绕线架的一侧，所述充电枪设置于所述绕线架的另一侧，且所述充电枪的导电线缠绕于所述绕线轮上，所述电控系统与所述绕线电机连接。

7.根据权利要求1所述的一种全自动汽车充电站，其特征在于：所述开盖装置包括固定块和顶针，所述固定块的一侧与所述机械手的端部连接，所述顶针设置于所述固定块上，所述顶针的两端用于将汽车充电口盖顶开。

8.根据权利要求1所述的一种全自动汽车充电站，其特征在于：还包括摄像头组件，所述摄像头组件设置于所述机械手远离导轨架的一端。

9.根据权利要求1所述的一种全自动汽车充电站，其特征在于：所述机械手用于抓取所述充电枪的一端设置有电磁铁，所述充电枪的顶部设置有磁性壳体，所述电控系统与所述电磁铁连接。