CN211543299U - 智能充电装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能充电装置及系统，所述智能充电装置包括：带动充电插头给车辆充电的机械臂；与电源连接并承载所述机械臂的充电底座；检测预设距离范围内的车辆以生成车辆充电信号的车辆检测单元；基于所述车辆充电信号控制所述机械臂给所述车辆电池充电的控制系统；与所述控制系统连接，用于检测车辆电池的充电状态的充电电流检测单元。当充电电流检测单元检测到车辆电池充满电时，控制系统控制机械臂动作，带动充电插头移出车辆的充电接口，停止给车辆电池充电。有效地解决了车辆电池在充满电的情况下仍然与电源连接导致车辆电池容量降低的技术问题，提高了车辆电池的使用寿命。

Description

智能充电装置及系统

技术领域

本实用新型涉及电动车辆充电技术领域，特别是涉及智能充电装置及系统。

背景技术

近年来，国家大力提倡新能源汽车技术的研发，因此新能源汽车得到大力发展。而电动汽车作为新能源汽车的重点研究对象，其发展也受到各大汽车公司的高度重视。充电技术作为电动汽车发展的关键技术之一，决定着电动汽车发展前景的好坏。

传统市场上电动汽车充电技术多采用充电桩充电，但基本上都是由用户手动操作充电，由于电动汽车充电时间较长，车辆电池经常在充满电的情况下仍然与充电电源连接，持续充电会降低电池的容量，并减少电池的使用寿命。

实用新型内容

基于此，有必要针对手动操作给车辆充电容易出现车辆电池在充满电的情况下仍然与电源连接，导致车辆电池的容量及使用寿命减少的问题，提供一种智能充电装置及系统。

本申请的一方面提供一种智能充电装置，包括：

机械臂，用于带动充电插头给车辆电池充电；

充电底座，用于与电源连接并承载所述机械臂；

车辆检测单元，用于检测预设距离范围内的车辆以生成车辆充电信号；

控制系统，用于基于所述车辆充电信号控制所述机械臂给所述车辆电池充电，当所述充电电流检测单元检测到所述车辆电池充满电时，所述控制系统控制所述机械臂带动所述充电插头移出车辆充电接口；

充电电流检测单元，用于检测所述车辆电池的充电状态。

上述智能充电装置，提供了用于承载充电插头的机械臂，该机械臂通过充电底座与电源连接，当车辆检测单元检测到有需要充电的电动车辆时会生成车辆充电信号，控制系统基于该车辆充电信号控制机械臂给车辆充电。当充电电流检测单元检测到车辆电池充满电时，控制系统控制机械臂动作，带动充电插头移出车辆的充电接口，停止给车辆电池充电。有效地解决了车辆电池在充满电的情况下仍然与电源连接导致车辆电池容量降低的技术问题，提高了车辆电池的使用寿命。

在其中一个实施例中，所述机械臂上设置有与所述控制系统连接的充电接口检测单元，用于检测车辆充电接口的位置。

在其中一个实施例中，所述机械臂上设置有与所述控制系统连接的对位单元，用于检测车辆充电接口的图像深度信息；所述控制系统基于所述图像深度信息获取所述充电接口的三维坐标，并控制所述机械臂带动所述充电插头准确插入所述充电接口。

在其中一个实施例中，所述智能充电装置还包括：

指示灯，用于指示是否充电完成。

在其中一个实施例中，所述智能充电装置还包括：

红外感知单元，与所述控制系统连接，红外感知单元，与所述控制系统连接，用于检测所述充电插头的拔出状态。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括旋转板与躯干关节，所述旋转板的一端与所述躯干关节的一端连接，所述旋转板的另一端与所述充电底座连接。

在其中一个实施例中，所述充电底座包括与所述控制系统连接的旋转机构，用于带动所述旋转板旋转。

在其中一个实施例中，所述躯干关节包括：

首关节，其一端用于承载充电插头；

中部关节，其一端通过第一转动轴与所述首关节的另一端连接；

尾关节，其一端通过第二转动轴与所述中部关节的另一端连接，所述尾关节的另一端通过支撑架与所述旋转板连接；

所述第一转动轴与所述第二转动轴分别与所述控制系统连接。

在其中一个实施例中，所述底座还包括：

移动装置，与所述控制系统连接，用于带动所述底座移动。

在其中一个实施例中，所述对位单元为CCD相机。

在其中一个实施例中，所述车辆检测单元为激光雷达。

在其中一个实施例中，所述充电接口检测单元为红外成像仪。

本申请的另一方面提供一种智能充电系统，包括：

至少两个根据任意一个本申请实施例中所述的智能充电装置；及

至少两个充电插头，用于分别给具有不同充电接口类型的车辆充电。

上述智能充电系统，提供了用于承载充电插头的机械臂，该机械臂通过充电底座与电源连接，当车辆检测单元检测到有需要充电的电动车辆时会生成车辆充电信号，控制系统基于该车辆充电信号控制机械臂给车辆充电。当充电电流检测单元检测到车辆电池充满电时，控制系统控制机械臂动作，带动充电插头移出车辆的充电接口，停止给车辆电池充电。有效地解决了车辆电池在充满电的情况下仍然与电源连接导致车辆电池容量降低的技术问题，提高了车辆电池的使用寿命。由于不同的智能充电装置可以承载有不同类型的充电插头，可以给具有不同类型充电接口的电动车辆充电，满足了多种类型电动车辆不同的充电需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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实施例的附图。

图1为本申请一个实施例中提供的一种智能充电装置的结构示意图。

图2为本申请另一个实施例中提供的一种智能充电装置的立体图。

图3为本申请一个实施例中提供的一种智能充电装置的主视图。

图4为本申请一个实施例中提供的一种充电插头的结构示意图。

图5为本申请一个实施例中提供的一种智能充电装置的左视图。

图6为本申请一个实施例中提供的一种智能充电装置的通信系统示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

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实用新型中的具体含义。

应当理解，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。例如，在不脱离本实用新型的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。

本申请的一个实施例中提供一种智能充电装置，如图1所示，包括：

机械臂10，用于带动充电插头11给车辆充电；

充电底座20，用于与电源连接及承载机械臂10；充电桩底座20可以与机械臂10通过内置的输电线路与电源连接；

车辆检测单元30，用于检测预设距离范围内的车辆以生成车辆充电信号，可以将车辆检测单元30设置于智能充电装置上，也可以将其设置于距离智能充电装置预设距离范围内的位置上；

控制系统40，用于基于所述车辆充电信号控制所述机械臂给所述车辆电池充电；

充电电流检测单元50，与控制系统40连接，用于检测车辆电池的充电状态；

其中，控制系统40被配置为若充电电流检测单元50检测到车辆电池电量充满，则控制机械臂10带动承载的充电插头11移出车辆充电接口，停止对车辆电池充电。

具体地，车辆检测单元30可以检测预设距离范围内的车辆，当需要充电的电动车辆行驶至该预设的距离范围内时，车辆检测单元30可以检测到该车辆，车辆检测单元30生成并发送车辆充电信号给控制系统40，控制系统40基于该车辆充电信号控制机械臂10执行预设的动作给该车辆充电。充电电流检测单元50用于检测智能充电装置是否正在充电，并检测是否充电完成。若机械臂10将充电插头11插入充电接口后开始充电，则机械臂的内部电路连接线中会有充电电流流过，充电电流检测单元检测到充电电流，说明正在充电，反之，则没有充电。当机械臂10将充电插头11插入充电接口给电动车辆电池充满电后，充电电流会稳定在较小的阈值以下。若充电电流检测单元50检测到充电电流小于预设的阈值，则可以判定已经充满电。当充电电流检测单元50检测到车辆电池充满电时，控制系统控制机械臂10动作，带动充电插头11移出车辆的充电接口，停止给车辆电池充电。本实施例中的车辆检测单元30可以为激光雷达。

具体地，可以设置待充电车辆的停车位置，当车辆行驶至该预设的停车位置时，车辆检测单元30生成并发送车辆充电信号给控制系统40，可以设置车辆行驶至该预设的停车位置时，车辆的充电接口的垂直高度与机械臂10的垂直高度相同，控制系统40基于该车辆充电信号控制机械臂10动作，如图1所示，控制系统可以控制机械臂10伸长至充电插头恰好插接在车辆充电接口中时停止动作，以对车辆进行充电。

上述实施例中的智能充电装置提供了用于承载充电插头的机械臂，该机械臂通过充电底座与电源连接。当车辆检测单元检测到有需要充电的电动车辆时会生成车辆充电信号，控制系统基于该车辆充电信号控制机械臂给车辆充电。省去了手动操作给车辆充电的环节，当车辆位于车辆检测单元检测的距离范围之内时，控制系统可以控制机械臂给车辆充电。当充电电流检测单元检测到车辆电池充满电时，控制系统控制机械臂动作，带动充电插头移出车辆的充电接口，停止给车辆电池充电。有效地解决了车辆电池在充满电的情况下仍然与电源连接导致车辆电池容量降低的技术问题，提高了车辆电池的使用寿命。并且有效解决了人工操作充电过程中因对操作流程不熟悉，容易造成误操作，可能会造成充电装置损坏，甚至引发漏电对用户造成人身伤害等问题，智能简便，充电效率高。

进一步地，上述实施例中的智能充电装置，如图2所示，机械臂上设置有充电接口检测单元12，与控制系统连接，用于检测车辆的充电接口。充电接口检测单元12可以设置于机械臂的顶端的外侧，当其检测到车辆的充电接口时，可以发送该充电接口的位置信息给控制系统，控制系统基于该充电接口的位置信息控制机械臂执行预设的动作，使得充电插头11插入该充电接口给车辆充电。

具体地，上述实施例中的智能充电装置，充电接口检测单元12可以采用红外成像仪，例如可以是菲力尔E53高级红外热像仪，E53高达43200像素分辨率，测温范围最高可达650摄氏度，具有优异的距离系数比，相对于传统的红外成像仪，E53可对较远距离范围内较小目标实现精确温度测量，还可以利用激光辅助自动调焦，精确识别热点。借助于充电接口检测单元检测到的车辆的充电接口的位置信息，机械臂可以更加精准地找到车辆充电接口，相对于没有充电接口检测单元12的智能充电装置，可以降低对待充电车辆的停车位置的要求。

进一步地，上述实施例中的智能充电装置，机械臂上设置有对位单元13，与控制系统连接，用于使充电插头11准确插入检测的充电接口。如图2所示，可以设置对位单元13于机械臂的顶端外侧，用于获得充电接口相对机械臂顶端的三维坐标，实现精准定位，以便于机械臂将充电插头11准确地插入检测的充电接口。

具体地，上述实施例中的智能充电装置，对位单元可以采用电荷耦合器件(ChargeCoupled Device,CCD)摄像头或其它可以获得图像深度信息的传感器，CCD摄像头分辨率为700TVL，CCD类型可以为1/3"SONY 960H Exview HAD CCDII，可选用3.6mm镜头。

进一步地，于上述实施例中，可以设置指示灯，用于指示是否充电完成。当充电电流小于预设的阈值时，可以点亮指示灯，或者变化指示灯的颜色，来告知人们车辆已经充满电。例如可以设置正常充电时，指示灯呈现绿色，告知人们车辆正在充电；当车辆电池充满电时，指示灯可以呈现红色，告知人们已经充满电。也可以设置正常充电时，指示灯不点亮，当车辆电池充满电时，指示灯点亮，告知人们已经充满电。

进一步地，上述实施例中的智能充电装置，如图3所示，还可以包括红外感知单元15，与控制系统连接，用于感知充电插头是否已经拔出充电接口。

如图4所示，在本申请的一个实施例中，可以设置红外感知单元包括红外信号发射端151与红外信号接收端152，其中，红外信号接收端152可以与控制系统连接。在本申请实施例中，可以在充电插头11的第一充电连接柱111和第二充电连接柱112附近分别设置红外信号发射端151与红外信号接收端152，其中，红外信号接收端152与控制系统连接。若充电插头11已经拔出充电接口，则第一充电连接柱111和第二充电连接柱112之间无遮挡物，红外信号接收端152可以接收到来自红外信号发射端151发射的红外线，若红外信号接收端152接收到来自红外信号发射端151发射的红外线，则发送信号至控制系统，说明充电插头11已经完全拔出充电接口。若充电插头11没有拔出充电接口，第一充电连接柱111和第二充电连接柱112之间有遮挡物，红外信号接收端152接收不到来自红外信号发射端151发射的红外线，控制系统接收不到来自红外信号接收端152的信号。在本实施例中，红外信号发射端151与红外信号接收端152的形状与大小可以设置成与充电接口的形状与大小相匹配的形式，可以在充电插头11插入充电接口充电时起到稳固充电插头11的作用。

进一步地，如图5所示，于上述实施例中的智能充电装置中，机械臂可以包括旋转板16与躯干关节；旋转板16的一端与躯干关节的一端连接；旋转板16的另一端与充电底座20连接。充电底座20可以包括与所述控制系统连接的旋转机构21，旋转板16可以连接于该旋转机构21，旋转机构21与控制系统连接。控制系统可以控制旋转机构21旋转，以带动旋转板16旋转，使得与旋转板16连接的机械臂可以360度旋转。

进一步地，上述实施例中的智能充电装置，如此图5所示，躯干关节包括首关节171、中部关节172与尾关节173。其中，首关节171的一端用于承载充电插头11，首关节171的另一端通过第一转动轴181与中部关节172的一端连接；尾关节173的一端通过第二转动轴182与中部关节172的另一端连接，尾关节173的另一端通过支撑架183与旋转板16连接，尾关节173可以随旋转板163旋转360度。第一转动轴181与第二转动轴182分别与控制系统连接，控制系统可以分别控制第一转动轴181与第二转动轴182旋转，使得首关节171可以可通过第一转动轴181实现180度上下移动，并使得中部关节172通过第二转动轴182可实现180度上下移动。

进一步地，于上述实施例中的智能充电装置中，充电底座还包括移动装置，可以与控制系统连接，用于带动充电底座移动。通过设置能够带动充电底座移动的移动装置，可以提高智能充电装置的灵活性，降低对需要充电车辆的停车位置的要求。

进一步地，如图5所示，于上述实施例中的智能充电装置中，首关节171顶端通过圆柱连接头19与充电插头11连接。其中，圆柱连接头19的一端与首关节171顶端连接，圆柱连接头19的另一端设有与充电插头11相匹配的接口，可以是卡接接口或者螺接接口，便于从圆柱连接头19上更换不同类型的充电插头11，以使得机械臂可以给不同类型的电动车辆充电。

进一步地，如图6所示，于上述实施例中的智能充电装置中，充电接口检测单元12、对位单元13、红外感知单元14、第一转动轴181、第二转动轴182、旋转机构21和/或移动装置分别与控制系统40通信连接，通信方式可以为(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)串口通信和/或以太网通信等,优选采用以太网通信。在本申请的实施例中，由于与控制系统40通信连接的元件较多，采用以太网通信速度更快，可以提高各元件与控制系统信息交换的速度，进而可以提高智能充电装置的灵活性及反应速度。

本申请实施例中的控制系统可以包括单片机、车载PLC、ARM、DSP、可编程逻辑控制器等中的至少一种。

本申请的一个实施例中提供一种智能充电系统，包括至少两个根据任意一个本申请实施例中所述的智能充电装置；以及至少两个不同类型的充电插头，用于给不同类型的车辆充电。由于在充电底座内布置有车辆检测单元，能够检测是否有待充电汽车的到来；当车辆检测单元检测到有需要充电的电动车辆时会生成车辆充电信号，控制系统基于该车辆充电信号控制机械臂给车辆充电。智能简便，充电效率高，有效解决了人工操作充电过程中因对操作流程不熟悉，容易造成误操作，可能会造成充电装置损坏，甚至引发漏电对用户造成人身伤害等问题。当充电电流检测单元检测到车辆电池充满电时，控制系统控制机械臂动作，带动充电插头移出车辆的充电接口，停止给车辆电池充电，有效地解决了车辆电池在充满电的情况下仍然与电源连接导致车辆电池容量降低的技术问题，提高了车辆电池的使用寿命。由于智能充电系统可以包括多个上述实施例中所述的智能充电装置，不同智能充电装置可以承载不同类型的充电插头，以满足不同的机器充电需求；在对应插头上还可以安装有指示灯，灯亮显示充电完成，便于人工识别；在每一个充电插头内可以安装有红外感知单元，与所述控制系统连接，能够感知充电插头是否已经完全拔出充电接口。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种智能充电装置，其特征在于，包括：

机械臂，用于带动充电插头给车辆电池充电；

充电底座，用于与电源连接并承载所述机械臂；

车辆检测单元，用于检测预设距离范围内的车辆以生成车辆充电信号；

控制系统，用于基于所述车辆充电信号控制所述机械臂给所述车辆电池充电，当充电电流检测单元检测到所述车辆电池充满电时，所述控制系统控制所述机械臂带动所述充电插头移出车辆充电接口；及

充电电流检测单元，用于检测所述车辆电池的充电状态。

2.根据权利要求1所述的智能充电装置，其特征在于：

所述机械臂上设置有与所述控制系统连接的充电接口检测单元，用于检测车辆充电接口的位置信息，所述控制系统基于所述位置信息控制所述机械臂移动。

3.根据权利要求2所述的智能充电装置，其特征在于：

所述机械臂上设置有与所述控制系统连接的对位单元，用于检测车辆充电接口的图像深度信息，所述控制系统基于所述图像深度信息获取所述充电接口的三维坐标，并控制所述机械臂带动所述充电插头准确插入所述充电接口。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的智能充电装置，其特征在于，还包括：

红外感知单元，与所述控制系统连接，用于检测所述充电插头的拔出状态。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的智能充电装置，其特征在于：

所述机械臂包括旋转板与躯干关节，所述旋转板的一端与所述躯干关节的一端连接，所述旋转板的另一端与所述充电底座连接。

6.根据权利要求5所述的智能充电装置，其特征在于：

所述充电底座包括与所述控制系统连接的旋转机构，用于带动所述旋转板旋转。

7.根据权利要求6所述的智能充电装置，其特征在于，所述躯干关节包括：

首关节，其一端用于承载所述充电插头；

中部关节，其一端通过第一转动轴与所述首关节的另一端连接；

尾关节，其一端通过第二转动轴与所述中部关节的另一端连接，所述尾关节的另一端通过支撑架与所述旋转板连接；

所述第一转动轴与所述第二转动轴分别与所述控制系统连接。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的智能充电装置，其特征在于，所述底座还包括：

移动装置，与所述控制系统连接，用于带动所述底座移动。

9.根据权利要求3所述的智能充电装置，其特征在于，所述对位单元为CCD相机。

10.一种智能充电系统，其特征在于，包括：

至少两个根据权利要求1-9任一项所述的智能充电装置；及

至少两个充电插头，用于分别给具有不同充电接口类型的车辆充电。

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