CN205706219U - 一种车载自动充电机械臂及载有该机械臂的电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种车载自动充电机械臂及载有该机械臂的电动汽车，包括自动充电机械臂、电动汽车本体和固定卡扣，所述的自动充电机械臂的驱动部分包括控制装置；所述的自动充电机械臂通过滑轨安装于电动汽车本体车厢尾部的底盘下方，且使滑轨的长度方向与汽车行驶方式平行，所述的固定卡扣设置在汽车底盘上且分布在滑轨两侧，用于固定旋转机械臂，所述的控制装置设置于电动汽车本体上，通过CAN总线控制自动充电机械臂和固定卡扣的运动。与现有技术相比，本实用新型具有实现了电动汽车的自动充电和自动断电等优点。

Description

一种车载自动充电机械臂及载有该机械臂的电动汽车
技术领域
本实用新型涉及电动汽车的自动充电技术，尤其是涉及一种车载自动充电机械臂及载有该机械臂的电动汽车。
背景技术
随着电动汽车的逐渐推广和使用，电动汽车充电的安全性和便捷性成为电动汽车推广过程中必须重视的问题，尤其是对于租赁专用的电动汽车，在无人值守的还车网点，如何保证用户还车后车辆能及时、安全的补充电量，电动汽车自动充电机械臂可以解决该问题。
中国专利公开号CN104795868A公开了一种电动汽车自动充电系统，通过独立移动式的充电插头自动插拔装置实现将电动汽车充电插头插入或拔出充电插座中，解决了手动方式插拔充电插头进行电动汽车充电作业存在的安全隐患。但是这类安装于停车位上的自动充电装置必须解决防水、防盗问题，维护工作量较大。目前国内车载式的自动充电装置以及载有自动充电装置的电动汽车还未见到。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车载自动充电机械臂及载有该机械臂的电动汽车。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种车载自动充电机械臂，安装在电动汽车上，其特征在于，所述的机械臂包括：
滑轨，安装在电动汽车的底盘下方；
滑块，与滑轨活动连接，沿滑轨长度方向滑动；
机械臂接头，与滑块固定连接；
旋转机械臂，一端与机械臂接头连接，绕机械臂接头转动；
伸缩机械臂，一端与旋转机械臂另一端连接，进行纵向伸缩运动；
充电插头，设在伸缩机械臂另一端末端。
该车载自动充电机械臂还包括图像识别装置，该图像识别装置设置在伸缩机械臂末端靠近充电插头的侧壁上。
该车载自动充电机械臂还包括驱动部分，该驱动部分包括第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元和控制装置；
所述的控制装置分别通过CAN总线与第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元连接；
所述的第一驱动单元驱使滑块沿滑轨滑动，所述的第二驱动单元驱使旋转机械臂绕机械臂接头转动，所述的第三驱动单元驱使伸缩机械臂做伸缩运动。
所述的第一驱动单元包括第一驱动电机、齿轮和齿条，所述的齿条设置在滑轨上，所述的第一驱动电机和齿轮设置在滑块上。
所述的第二驱动单元包括第二驱动电机，该第二驱动电机设置在机械臂接头上。
所述的第三驱动单元为电机推杆或液压推杆装置，设置在伸缩机械臂内。
一种载有所述的机械臂的电动汽车，包括自动充电机械臂、电动汽车本体和固定卡扣，所述的自动充电机械臂的驱动部分包括控制装置；
所述的自动充电机械臂通过滑轨安装于电动汽车本体车厢尾部的底盘下方，且使滑轨的长度方向与汽车行驶方式平行，所述的固定卡扣设置在汽车底盘上且分布在滑轨两侧，用于固定旋转机械臂，所述的控制装置设置于电动汽车本体上，通过CAN总线控制自动充电机械臂和固定卡扣的运动。
所述的固定卡扣包括车身连接件、旋转轴和L型铝板卡扣，所述的车身连接件通过螺母与车身底盘固连，所述的旋转轴与L型铝板卡扣铰接，所述的旋转轴转动带动L型铝板卡扣转动，扣住旋转机械臂。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)本实用新型实现了电动汽车的自动充电和自动断电。将自动充电机械臂安装汽车上，通过控制装置的控制，机械臂能自动寻找停车位的插座，为该电动汽车充电；充电完成后自动断开电源，返回至原位。整个过程无需人工操作，便捷安全：一方面避免了人工充电可能存在的安全隐患和错误操作；另一方面保障了电动汽车的充电需求，不会因为用户遗忘充电而导致电动汽车续航里程不足。
(2)本实用新型的自动充电机械臂安装在汽车底盘上，保障了充电机械臂的安全，极大程度上避免了非车载式充电机器人存在被盗窃、损坏的问题。
(3)本实用新型的自动充电机械臂，非工作状态时，机械臂可收缩且紧贴车身底盘，占用空间位置较小，不影响车的行进。整个自动充电机械臂通过滑轨101嵌入安装于电动汽车2后备箱底面中心位置处，因此，该车载自动充电机械臂相当于后备箱的负重，约15kg，对汽车行驶动力学特性不会产生很大影响。
(4)本实用新型能够与电动汽车控制系统通信，当汽车停放于充电位置时，该实用新型可以监测汽车电量，若电量不足，及时充电，保证汽车充足的续航里程。
附图说明
图1为本实用新型的车载自动充电机械臂结构示意图；
图2为本实用新型的具有自动充电机械臂的电动车结构示意图；
图3为防振固定卡扣结构(非工作状态)示意图。
图1中标号所示：
1、自动充电机械臂；101、滑轨；102、滑块；103、机械臂连接头；104、旋转机械臂；105、伸缩机械臂；106、充电插头；107、第一驱动单元；108、第二驱动单元；109、第三驱动单元；110、图像识别装置；5为控制装置。
图2中标号所示：
2、电动汽车本体；3、充电插座；
图3中标号所示：
4、固定卡扣；401、车身连接件；402、旋转轴；403、L型铝板卡扣。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1和2所示，一种车载自动充电机械臂，主要包括机械部分、驱动部分、图像定位装置。
自动充电机械臂1的机械部分是4自由度的联动装置，如图1所示，由滑轨101、滑块102、机械臂接头103、旋转机械臂104、伸缩机械臂105、充电插头106组成。
滑轨101固定在载有该机械臂的电动汽车2的后备箱底面的行驶方向上(整车坐标系X方向)；滑块102与滑轨101活动连接，可沿滑轨101的长度方向滑动；机械臂接头103与滑块102固接，使得旋转机械臂104和伸缩机械臂105以及充电插头106可以在滑块102的带动下沿X轴平动；旋转机械臂104的一端与机械臂接头103活动连接，可绕接头转动(绕Z轴转动)；伸缩机械臂105的一端与旋转机械臂104的另一端固接，伸缩机械臂105可沿Z方向伸缩；伸缩机械臂105的末端设置有充电插头106；
图像识别装置110设置在伸缩机械臂105末端靠近充电插头106的侧壁上，用于拍照定位地面充电插座3。
自动充电机械臂的驱动部分由第一驱动单元107、第二驱动单元108、第三驱动单元109和控制装置5构成。
第一驱动单元107包括第一驱动电机和齿轮齿条，其中，齿条设置在滑轨101上，驱动电机和齿轮设置在滑块102上，第一驱动单元107能驱使滑块102沿滑轨101滑动；第二驱动单元108包括第二驱动电机，设置在机械臂接头103上，能够驱使旋转机械臂104绕机械臂接头103转动(Z轴方向)；第三驱动单元109为电机推杆或液压推杆装置，设置在伸缩机械臂105内，能驱使伸缩机械臂105做伸缩运动；控制装置5设置在电动汽车上，分别与第一驱动单元107、第二驱动单元108、第三驱动单元109通过CAN总线连接并控制上述驱动单元。
一种载有自动充电机械臂的电动汽车，包括自动充电机械臂1、电动汽车本体2、固定卡扣4、控制装置5，其中自动充电机械臂1通过滑轨101安装于电动汽车本体2车厢尾部的底盘下方，且使滑轨101的长度方向与汽车行驶方式平行，固定卡扣4设置在地车地盘上且分布在滑轨101两侧，用于固定旋转机械臂104，控制装置5设置于电动汽车本体2上，通过CAN总线控制自动充电机械臂1和固定卡扣4的运动。
固定卡扣4由车身连接件401、旋转轴402和L型铝板卡扣403组成，车身连接件401通过螺母与车身底盘固连，旋转轴402与L型铝板卡扣403铰接，旋转轴402转动带动卡扣403转动，扣住旋转机械臂104。
充电线缆在机械臂内部走线，滑轨1上的充电线缆采用定制扁平镀银线缆，便于运动时电缆的灵活跟随。机械臂结构件材料采用7075铝合金，滑轨1结构采用不锈钢板冲压件，导轨与齿条均在此冲压件上加工而成，实现传动与导轨一体化的紧凑型、扁平化和轻量化的设计理念。
本实用新型主要改进点如下：
(1)本实用新型的自动充电机械臂为车载式，安装于电动汽车尾部底盘下并紧贴底盘，不影响汽车行驶；
(2)本实用新型的自动充电机械臂具有伸缩功能，不充电时，带插头的机械臂末端手臂可以在竖直方向上收缩，减少底盘占位空间。
本实用新型的工作原理如下：
功能：
一种安装在电动汽车底盘上的自动充电机械臂，当载有该机械臂的电动汽车停到指定车位后，与电动汽车进行通讯，在电动汽车电量不足的情况下，自动与地面充电插头对接，实现充电。在电动汽车电量充足后，自动拔出插头，机械臂收缩至原位，并紧贴底盘，通过这种方式实现电动汽车的自动化、便捷化充电。
原理：
基本通信原理：本实用新型通过将自动充电机械臂安装于电动汽车尾箱底盘下，安装如附图(图2)所示，通过CAN总线实现机械臂控制装置与汽车自身总控制器进行数据交换，监测汽车电量，并控制机械臂运动，自动寻找地面上的充电插座为电动汽车充电。同时电动汽车上的总控制器(未画出)通过3G/4G无线模块与运营中心进行数据交换，实现大数据调度。
机械臂自动充电和断电的原理：当电动汽车停放于地面具有充电插座的停车位时，控制装置通过CAN总线读取电动汽车汽车电池电量，当电量低于设定阀值时，控制装置5命令机械臂1准备充电，具体为：控制装置5控制卡扣403张开释放自动充电机械臂1，命令图像识别装置110通过拍照定位地面插座3的位置，再控制第一驱动单元107、第二驱动单元108、第三驱动单元109实现机械臂各关节联动，其中，通过控制第一驱动单元107，使第一驱动电机驱动齿轮齿条，带动滑块2在滑轨1上滑动(X方向)；通过控制第二驱动单元108，使第二驱动电机驱使旋转机械臂104绕机械臂接头103的长度方向(Z轴)转动；通过控制第三驱动单元109，使电机推杆或液压推杆驱使伸缩机械臂105做伸缩运动(Z轴方向)；第一驱动单元107、第二驱动单元108、第三驱动单元109共同实现充电插头106的X-Y平面移动与定位；充电插头106与插座3对接后锁定，启动充电；当充电完毕后，控制装置5命令第三驱动单元109使伸缩机械臂105收缩，拔出充电插头106，然后命令第二驱动单元108和第一驱动单元107分别使旋转机械臂104和机械臂接头103运动到初始位置，最后命令旋转轴402旋转，使卡扣403旋转闭合，从而卡住机械臂104，防止机械臂在汽车行驶过程中与汽车底盘不紧贴而影响其自身和汽车的性能。
工作过程：
车载自动充电机械臂的应用，能自动为载有该机械臂的电动汽车充电，具体的步骤为：
S1、载有自动充电机械臂的电动汽车停在有地面插座的停车位上；
S2、机械臂接收到电动汽车总控制器下发的准备充电的指令；
S3、机械臂自动寻找车位上的插座；
S4、对接插座，锁定自身位置；
S5、接通充电电路，为电动汽车充电，控制装置通过CAN总线实时监测充电状态；
S6、充电完毕，断开电源，拔出充电插头；
S7、收缩机械臂，使自身收缩至与导轨平面平行且紧贴导轨并锁定；
S8、防振固定卡扣自动卡紧机械臂。

Claims (8)

1.一种车载自动充电机械臂，安装在电动汽车上，其特征在于，所述的机械臂包括：
滑轨(101)，安装在电动汽车(2)的底盘下方；
滑块(102)，与滑轨(101)活动连接，沿滑轨(101)长度方向滑动；
机械臂接头(103)，与滑块(102)固定连接；
旋转机械臂(104)，一端与机械臂接头(103)连接，绕机械臂接头(103)转动；
伸缩机械臂(105)，一端与旋转机械臂(104)另一端连接，进行纵向伸缩运动；
充电插头(106)，设在伸缩机械臂(105)另一端末端。
2.根据权利要求1所述的一种车载自动充电机械臂，其特征在于，还包括图像识别装置(110)，该图像识别装置(110)设置在伸缩机械臂(105)末端靠近充电插头(106)的侧壁上。
3.根据权利要求1所述的一种车载自动充电机械臂，其特征在于，还包括驱动部分，该驱动部分包括第一驱动单元(107)、第二驱动单元(108)、第三驱动单元(109)和控制装置(5)；
所述的控制装置(5)分别通过CAN总线与第一驱动单元(107)、第二驱动单元(108)、第三驱动单元(109)连接；
所述的第一驱动单元(107)驱使滑块(102)沿滑轨(101)滑动，所述的第二驱动单元(108)驱使旋转机械臂(104)绕机械臂接头(103)转动，所述的第三驱动单元(109)驱使伸缩机械臂(105)做伸缩运动。
4.根据权利要求3所述的一种车载自动充电机械臂，其特征在于，所述的第一驱动单元(107)包括第一驱动电机、齿轮和齿条，所述的齿条设置在滑轨(101)上，所述的第一驱动电机和齿轮设置在滑块(102)上。
5.根据权利要求3所述的一种车载自动充电机械臂，其特征在于，所述的第二驱动单元(108)包括第二驱动电机，该第二驱动电机设置在机械臂接头(103)上。
6.根据权利要求3所述的一种车载自动充电机械臂，其特征在于，所述的第三驱动单元(109)为电机推杆或液压推杆装置，设置在伸缩机械臂(105)内。
7.一种载有权利要求1所述的机械臂的电动汽车，其特征在于，包括自动充电机械臂(1)、电动汽车本体(2)和固定卡扣(4)，所述的自动充电机械臂(1)的驱动部分包括控制装置(5)；
所述的自动充电机械臂(1)通过滑轨(101)安装于电动汽车本体(2)车厢尾部的底盘下方，且使滑轨(101)的长度方向与汽车行驶方式平行，所述的固定卡扣(4)设置在汽车底盘上且分布在滑轨(101)两侧，用于固定旋转机械臂(104)，所述的控制装置(5)设置于电动汽车本体(2)上，通过CAN总线控制自动充电机械臂(1)和固定卡扣(4)的运动。
8.根据权利要求7所述的电动汽车，其特征在于，所述的固定卡扣(4)包括车身连接件(401)、旋转轴(402)和L型铝板卡扣(403)，所述的车身连接件(401)通过螺母与车身底盘固连，所述的旋转轴(402)与L型铝板卡扣(403)铰接，所述的旋转轴(402)转动带动L型铝板卡扣(403)转动，扣住旋转机械臂(104)。
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