CN213109028U - 一种自动充电装置及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动充电装置及电动汽车，自动充电装置安装在电动汽车上，该自动充电装置包括：机械臂、充电接口、识别单元及控制单元；机械臂的末端设置在电动汽车上，机械臂的前端设置有所述充电接口，所述充电接口与电动汽车的电池连接；识别单元设置在充电接口的前端，用于检测电源接口的位置信息；控制单元与识别单元连接，用于获取位置信息，并基于位置信息输出驱动信号；机械臂还与控制单元连接，用于根据驱动信号移动，以使充电接口与电源接口完成对接，本申请提供的自动充电装置，能够自主完成电源接口的寻找和对接，进而实现充电过程的自动化，解决了现有技术中仍需驾驶人下车手动取枪进行手动充电的技术问题。

Description

一种自动充电装置及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种自动充电装置及电动汽车。

背景技术

随着电动汽车技术的发展，电动汽车受到越来越多人的青睐，且电动汽车的充电体验更是受到了前所未有的关注。

目前，在给电动汽车充电时，通常需要驾驶人驱车前往适合自身充电标准的充电站，选择充电设备(充电桩)，在获取了充电权限后，由驾驶人从充电设备上取下充电枪，再插入车辆的充电口内，以实现对车辆进行充电。

但是，现有充电站的充电桩设备，需要驾驶人下车手动取充电枪，既不安全也不便捷，尤其是对于瘦小的人士，充电过程不够友好，用户体验不佳。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种自动充电装置及电动汽车，解决了现有充电站的充电桩设备，需要驾驶人下车手动取充电枪，既不安全也不便捷的技术问题。

一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种自动充电装置，安装在电动汽车上，所述自动充电装置包括：机械臂、充电接口、识别单元及控制单元；所述机械臂的末端设置在所述电动汽车上，所述机械臂的前端设置有所述充电接口，所述充电接口与所述电动汽车的电池连接；所述识别单元设置在所述充电接口的前端，用于检测充电桩的电源接口的位置信息；所述控制单元与所述识别单元连接，用于获取所述位置信息，并基于所述位置信息输出驱动信号；所述机械臂还与所述控制单元连接，用于根据所述驱动信号移动，以使所述充电接口与所述电源接口完成对接。

在一个实施例中，所述识别单元包括：摄像头单元；所述摄像头单元，用于获取所述电源接口对应的第一图像，所述第一图像包括N个光源点，并根据所述N个光源点的位置分布获得所述位置信息，所述N个光源点由设置在所述电源接口上的N个参考光源产生，所述N个参考光源不在同一直线上，N 为大于2的正整数。

在一个实施例中，所述摄像头单元包括镜头和图像处理模块；所述镜头，用于获取所述第一图像；所述图像处理模块，用于根据所述第一图像确定所述 N个参考光源的位置分布，并基于所述N个参考光源的位置分布获得所述位置信息；其中，所述充电接口包括多个第一触点，所述多个第一触点以第一位置为中心等间距设置在所述充电接口上；所述电源接口包括多个第二触点，所述多个第二触点以第二位置为中心等间距设置在所述电源接口上；所述镜头设置在所述第一位置，所述N个参考光源等间距布置在所述电源接口上，并形成正多边形，所述正多边形以所述第二位置为中心，且当所述第一位置和所述第二位置在同一直线上时，所述第一触点和所述第二触点对准。

在一个实施例中，所述电动汽车上设置有充电容腔，所述充电容腔的开口朝向所述电动汽车的宽度方向；所述机械臂包括：第一伸缩传动机构、导轨及伸缩臂；所述导轨，沿所述电动汽车的长度方向设置；所述第一伸缩传动机构与所述控制单元及所述导轨连接，所述第一伸缩传动机构用于在所述控制单元的控制下，带动所述导轨沿所述电动汽车的宽度方向伸缩，以从所述充电容腔内伸出或缩回所述充电容腔内；所述伸缩臂的前端设置有所述充电接口，所述伸缩臂的末端可滑动设置在所述导轨上，所述伸缩臂与所述控制单元连接，所述伸缩臂用于在所述控制单元的作用下，带动所述充电接口朝所述电源接口移动。

在一个实施例中，所述第一伸缩传动机构，包括：第一驱动装置、滚珠丝杠副、第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆及支撑件；所述第一驱动装置的输入端与所述控制单元连接；所述第一驱动装置的输出端与所述滚珠丝杠副的输入端连接；所述第一支撑杆的第一端与所述滚珠丝杠副的输出端转动连接，所述第一支撑杆的第二端与所述导轨转动连接；所述第二支撑杆的第一端与所述充电容腔铰接，所述第二支撑杆的第二端与所述导轨转动连接；所述第三支撑杆的第一端与所述充电容腔铰接，所述第三支撑杆的第二端与所述导轨转动连接；所述支撑件设置在所述充电容腔的底面与所述导轨的底面之间。

在一个实施例中，所述导轨的侧面沿长度方向设置有第一凹槽；不充电时，所述伸缩臂容纳于所述第一凹槽内，充电时，所述伸缩臂可从所述第一凹槽内伸出，并可带动所述充电接口朝所述电源接口移动。

在一个实施例中，所述机械臂，还包括：滑动件及主摆动关节；所述滑动件设置在所述导轨上，并与所述控制单元连接，所述滑动件可以在所述导轨上滑动；所述滑动件通过所述主摆动关节与所述伸缩臂的末端连接，所述滑动件用于在所述控制单元的控制下带动所述伸缩臂沿所述电动汽车的长度方向移动；所述主摆动关节与所述控制单元连接，所述主摆动关节用于在所述控制单元的控制下带动所述伸缩臂绕所述伸缩臂的末端摆动，以使所述伸缩臂从所述第一凹槽内伸出或缩回所述第一凹槽内。

在一个实施例中，所述伸缩臂包括顺序连接的多个关节，每个所述关节至少包括：舵机、滚动轴承及关节臂，所述舵机与所述控制单元连接，所述滚动轴承套设在所述舵机的转动轴上，所述关节臂的末端与所述滚动轴承的内环连接；所述多个关节中，第一个关节的滚动轴承的外环与所述主摆动关节固定连接，最末一个关节的关节臂的前端与所述充电接口连接，其他关节中的关节臂的前端与下一个关节的滚动轴承的外环连接。

在一个实施例中，所述充电接口，包括：插头底座、插针、支撑柄、安装轴及第二伸缩传动机构；所述插头底座的前端面设置有所述识别单元及所述插针，所述插头底座的末端与所述机械臂的前端连接，所述安装轴及所述第二伸缩传动机构均设置在插头底座内；所述安装轴的末端与所述第二伸缩传动机构连接，所述第二伸缩传动机构与所述控制单元连接，所述第二伸缩传动机构用于在所述控制单元的控制下带动所述安装轴沿轴向伸出或缩回；所述插头底座的侧面设置有第二凹槽，所述支撑柄铰接在所述插头底座的侧部，所述安装轴的周面设置有第一凸缘和第二凸缘，所述支撑柄的一端卡设在所述第一凸缘和所述第二凸缘之间，所述安装轴伸出时，所述支撑柄可绕铰接点朝缩回所述第二凹槽的方向旋转，所述安装轴缩回时，所述支撑柄可绕铰接点朝着出所述第二凹槽的方向旋转。

另一方面，本申请通过本申请的一实施例，提供如下技术方案：

一种电动汽车，所述电动汽车上设置有充电容腔，所述电动汽车还包括：上述任一项所述的自动充电装置，其中，当所述自动充电装置处于非工作状态时，所述自动充电装置容纳于所述充电容腔内；当所述自动充电装置处于工作状态时，所述自动充电装置在所述控制单元的控制下从所述充电容腔内伸展出来，并且在所述识别单元的辅助下完成所述充电接口与所述电源接口的对接。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本申请实施例中，公开了一种安装在电动汽车上的自动充电装置，通过设置在充电接口前端的识别单元，实时探测电源接口的位置信息，并将电源接口的位置信息发送给控制单元，控制单元基于位置信息输出驱动信号给机械臂，以使机械臂移动，进而带动设置在机械臂前端的充电接口与充电桩的电源接口完成对接，使得电流能够在充电接口与电源接口对接完成后，通过充电接口向电动汽车的电池进行供电。如此，能够自主完成电源接口的寻找和对接，进而自动实现充电，充电过程安全快捷，无需驾驶人下车取充电枪，所以解决了现有充电站的充电桩设备，需要驾驶人下车手动取充电枪，既不安全也不便捷的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例中的一种自动充电装置的结构框图；

图2为本申请实施例中的电源接口的第二触点及参考光源的位置示意图；

图3为本申请实施例中的充电接口的外部结构图；

图4为本申请实施例中的机械臂的结构示意图；

图5为本申请实施例中的第一伸缩传动机构的结构示意图；

图6为本申请实施例中的伸缩臂容纳于第一凹槽内的状态图；

图7为本申请实施例中的伸缩臂的连接关系图；

图8为本申请实施例中的充电接口的内部结构示意图；

图9为本申请实施例中的充电接口与电源接口的配合示意图；

图10为本申请实施例中的一种电动汽车的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供本申请实施例通过提供一种自动充电装置及电动汽车，解决了现有充电站的充电桩设备，仍然需要驾驶人下车手动取充电枪，既不安全也不便捷，尤其是对于瘦小的人士，充电过程显然不友好，用户体验不佳的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

在本申请实施例中，公开了一种安装在电动汽车上的自动充电装置，通过设置在充电接口前端的识别单元，实时探测电源接口的位置信息，并将电源接口的位置信息发送给控制单元，控制单元基于位置信息输出驱动信号给机械臂，以使机械臂移动，进而带动设置在机械臂前端的充电接口与充电桩的电源接口完成对接，使得电流能够在充电接口与电源接口对接完成后，通过充电接口向电动汽车的电池进行供电。如此，能够自主完成电源接口的寻找和对接，进而自动实现充电，充电过程安全快捷，无需驾驶人下车取充电枪，所以解决了现有充电站的充电桩设备，需要驾驶人下车手动取充电枪，既不安全也不便捷的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

如图1和10所示，本实施例提供了一种自动充电装置100，安装在电动汽车200上，该自动充电装置100包括：机械臂2、充电接口3、识别单元4及控制单元1；

机械臂2的末端设置在电动汽车200上，机械臂2的前端设置有充电接口 3，用于与充电桩的电源接口300对接，形成电流通路。

充电接口2与电动汽车200的电池连接，实际应用中，充电接口2通过充电线缆与电动汽车200的电池连接，用于将充电桩输入的电流传输给电动汽车 200的电池进行供电，该充电线缆在敷设的时候，可以隐设在整个自动充电装置100的内部，也可以沿着整个机械臂2设置在外部，此处不进行限制。

识别单元4设置在充电接口3的前端，用于检测电源接口300的位置信息，实际应用中，该识别单元4可以是基于视觉定位的图像采集单元，例如：摄像头，也可以是基于信号感应的感应装置，该感应装置包括信号的产生部分和信号的感应部分，对应设置在充电接口3处及充电桩的电源接口300处，当然，也可以交换设置，此处不进行限制。另外，由于电源接口300的绝对位置是固定的，因此，此处的位置信息是充电接口3相对于电源接口300所处的位置的信息。

控制单元1与识别单元4连接，用于获取位置信息，并基于位置信息输出驱动信号，识别单元4反馈的位置信息，对于控制单元1来说，构成了反馈机制，控制单元1根据识别单元4获取的位置信息，就能够得知当前时刻充电接口3相对于电源接口300来说，所处的方位及在该方位上与电源接口300的间距，进而能够持续根据识别单元4获取的实时的位置信息，不断调整输出的驱动信号，以调整充电接口3与电源接口300的相对位置，直到对准；需要说明的是，控制单元1可以设置在机械臂2内，也可以设置在电动汽车200内，此处不进行限制。

机械臂2还与控制单元1连接，用于根据驱动信号移动，以使充电接口3 与电源接口300完成对接，具体的，机械臂2内部具有多个驱动装置，控制单元1与驱动装置连接，驱动装置响应于驱动信号，进而带动机械臂2移动。

作为一种可选的实施例，识别单元4包括：摄像头单元；

摄像头单元，用于获取电源接口300对应的第一图像，第一图像包括N个光源点，并根据N个光源点的位置分布获得位置信息，N个光源点由设置在电源接口300上的N个参考光源310产生，N个参考光源310不在同一直线上， N为大于2的正整数。

本实施例中，摄像头单元获取的电源接口300的第一图像，携带有N个光源点，表明电源接口300上的参考光源310产生的光为摄像头单元在任何时间均能够识别并拍摄的光，考虑夜晚光线不利于摄像头识别的问题，参考光源310 可以采用人工合成的高稳定光源,抗干扰能力强，而不是采用容易受自然环境影响的光源来作为参照物进行定位，作为一个示例，参考光源310可以为产生红外线的光源。

具体实施过程中，在充电桩的电源接口300上设置参考光源310，以产生摄像头单元在夜晚也能够清晰识别的光源点作为标识，摄像头单元可通过拍摄携带有N个光源点的第一图像，结合标准图像(充电接口3正对电源接口300 时的图像)，对N个光源点的位置分布进行分析，即可得知充电接口3与电源接口300的相对位置。

作为一个示例，当需要充电时，控制单元1通过无线通讯的方式与充电桩通信，控制电源接口300上的参考光源310产生光线。

作为一种可选的实施例，如图2所示，摄像头单元包括镜头和图像处理模块；

镜头41，用于获取第一图像，为拍摄到尽可能多的范围，镜头可选用超广角镜头；

图像处理模块，用于根据第一图像确定N个参考光源的位置分布，并基于所述N个参考光源的位置分布获得位置信息，其中，

如图2、3所示，充电接口3包括多个第一触点32，所述多个第一触点32 以第一位置为中心等间距设置在充电接口3上；

电源接口300包括多个第二触点320，所述多个第二触点320以第二位置为中心等间距设置在电源接口300上；

镜头41(图中黑色区域)设置在第一位置，N个参考光源310等间距布置在电源接口300上，并形成正多边形，正多边形以第二位置为中心，且当第一位置和第二位置在同一直线上时，第一触点32和第二触点320对准。

本实施例中，将镜头41设置在第一位置，并且N个参考光源310等间距布置在电源接口300上，形成正多边形，同时，正多边形以第二位置为中心，且当第一位置和第二位置在同一直线上时，第一触点32和第二触点320对准，本实施例中，第一图像的标准图像应该是：若将N个光源点中相邻两个点连线， N个光源点将构成正多边形。因此，当镜头41对电源接口300进行拍摄获得的第一图像中，若N个光源点构成的多边形不是正多边形，例如：标准图像中为正方形，而第一图像为梯形，则表明摄像头未处于电源接口300的正前方，第一触点32未对准第二触点320。本实施例通过优选镜头41、N个参考光源 310的设置位置，以简化图像处理模块根据N个光源点的位置分布得到位置信息的计算过程。

作为一个示例，图像处理模块，用于根据N个光源点的位置分布获取位置信息的过程，首先可以是判断N个光源点构成的多边形是否为正多边形，若不是正多边形，进一步根据近大远小的原则，确定充电接口3与电源接口300的相对位置，例如：若第一图像中N个光源点构成的多边形为上小下大的等腰梯形，说明当前充电接口3处于电源接口300的正前上方。

实际实施过程中，也可以数据库存储海量的光源点的各种位置分布与电源接口300的位置信息的一一对应的关联数据，在得到第一图像后，通过分析第一图像的N个光源点的位置分布并在数据中进行比对，可得到电源接口300 的位置信息；还可以通过拍摄大量的图像进行模型训练，以训练出电源接口300 的位置信息与N个光源点的位置分布之间的模型，在得到第一图像后，通过分析第一图像的N个光源点的位置分布并输入模型，得到电源接口300的位置信息。

作为一种可选的实施例，如图4及5所示，电动汽车200上设置有充电容腔210，充电容腔210类似于U形槽，且U形槽的开口朝向所述电动汽车200 的宽度方向；

所述机械臂2包括：第一伸缩传动机构、导轨22及伸缩臂23；

所述导轨22，沿所述电动汽车200的长度方向设置，在不充电时，所述导轨22在所述容纳于所述电动汽车200的充电容腔210内，充电时，所述导轨 22可从所述充电容腔210内伸出，电动汽车200的充电容腔210的开口朝着电源接口300的方向；

所述第一伸缩传动机构与所述控制单元1及所述导轨22连接，所述第一伸缩传动机构用于在所述控制单元1的控制下，带动所述导轨22沿所述电动汽车200的宽度方向伸缩，以从所述充电容腔210内伸出或缩回所述充电容腔 210内，具体的，当不充电时，所述导轨22在第一伸缩传动机构的作用下缩回电动汽车200的充电容腔210内，充电时，所述导轨22在第一伸缩传动机构的作用下从所述充电容腔210内伸出；

所述伸缩臂23的前端设置有所述充电接口3，所述伸缩臂23的末端可滑动设置在所述导轨22上，所述伸缩臂23与所述控制单元1连接，所述伸缩臂23用于在所述控制单元1的作用下，带动所述充电接口3朝所述电源接口300 移动。

具体的，伸缩臂23的末端可滑动设置在沿电动汽车200的长度方向导轨 22上，伸缩臂23可根据识别单元4反馈的位置信息，调整充电接口3与电源接口300在电动汽车200的长度方向上的间距，本实施例中，通过导轨22的方式保证了伸缩臂23在电动汽车200的长度方向的移动，相对于现有技术来说，能够避免对伸缩臂23在电动汽车200的长度方向的自由度进行设计，减少了伸缩臂23的设计复杂度、控制难度。

作为一种可选的实施例，如图5所示，所述第一伸缩传动机构具体包括第一驱动装置211、滚珠丝杠副212、第一支撑杆213、第二支撑杆214、第三支撑杆215及支撑件216；

所述第一驱动装置211的输入端与所述控制单元1连接；

所述第一驱动装置211的输出端(例如：电机的转动轴)与所述滚珠丝杠副212的输入端连接，此处，所述滚珠丝杠副212的输入端为可以为丝杆或螺母中的其中一个，所述滚珠丝杠副212的输出端可以为丝杆或螺母中的另一个，图5中展示了所述滚珠丝杠副212的输入端为丝杆，所述滚珠丝杠副212的输出端为螺母的情况；

所述第一支撑杆213的第一端与所述滚珠丝杠副212的输出端转动连接，所述第一支撑杆213的第二端与所述导轨22靠近所述电动汽车200的一面(即导轨22的背面)转动连接；

所述第二支撑杆214的第一端与所述充电容腔210的后壁面(即导轨22 的背面的相对面)铰接，所述第二支撑杆214的第二端与所述导轨22靠近所述电动汽车200的一面(即导轨22的背面)转动连接；

所述第三支撑杆215的第一端与所述充电容腔210的后壁面(即导轨22 的背面的相对面)铰接，所述第三支撑杆215的第二端与所述导轨22靠近所述电动汽车200的一面(即导轨22的背面)转动连接；

本实施例中，控制单元1控制第一驱动装置211驱动滚珠丝杠副212的输入端转动，带动滚珠丝杠副212的输出端在竖直方向上移动，进而带动第一支撑杆213往内收回(图上的左边)或往外展开(图上的右边)，展开的过程中导轨22会被第一支撑杆213向外侧推开，同时第二支撑杆214、第三支撑杆 215也会辅助导轨22向外展开，收回的过程中导轨22会被第一支撑杆213向内拉回，同时第二支撑杆214、第三支撑杆215也会辅助导轨22收回。

所述支撑件216设置在所述充电容腔210的底面与所述导轨22的底面之间，以支撑导轨22自身重量，以保证第一支撑杆213能够带动导轨22在电动汽车200的宽度方向移动，避免其自重使其处于自然下垂的状态，而无法达到带动导轨22在电动汽车200的宽度方向移动的效果。本实施例中，转动连接可以为铰接。

作为一种可选的实施例，如图4和6所示，所述导轨22的侧面沿长度方向设置有第一凹槽221；

不充电时，所述伸缩臂23容纳于所述第一凹槽221内，充电时，所述伸缩臂23可从所述第一凹槽221内伸出，并可带动所述充电接口3朝所述电源接口300移动。

本实施例中，在不充电时，伸缩臂23容纳于导轨22的侧面沿长度方向设置的第一凹槽221内，充电时，所述伸缩臂23可从第一凹槽221内伸出，并可带动所述充电接口3朝所述电源接口300移动，能够整体减小机械臂2的占用空间。

作为一种可选的实施例，如图4、6、7所示，所述机械臂2，还包括：滑动件24及主摆动关节25；

所述滑动件24可滑动设置在所述导轨22上，并与所述控制单元1连接；

所述滑动件24通过所述主摆动关节25与所述伸缩臂23的末端连接，所述滑动件24用于在所述控制单元1的控制下带动所述伸缩臂23沿所述电动汽车200的长度方向移动；

所述主摆动关节25与所述控制单元1连接，所述主摆动关节25用于在所述控制单元1的控制下带动所述伸缩臂23绕所述伸缩臂23的末端摆动，以使所述伸缩臂23从所述第一凹槽221内伸出或缩回所述第一凹槽221内，具体的，主摆动关节25可带动所述伸缩臂23绕所述伸缩臂23的末端在水平方向上摆动，主摆动关节25与控制单元1连接，在控制单元1的控制下进行旋转摆动。

具体的，滑动件24包括滑块及滑块驱动装置，其中，滑块套设在导轨22 上，伸缩臂23的末端通过主摆动关节25与滑块连接，滑块驱动装置与控制单元1连接，滑块驱动装置用于在控制单元1的控制下，带动滑块在导轨22上移动，进而带动与滑块连接的伸缩臂23沿所述电动汽车200的长度方向移动。

本实施例中，若电动汽车200的长度方向为三维坐标的X轴方向，电动汽车200的宽度方向为三维坐标的Y轴方向，高度方向为三维坐标的Z轴方向，主摆动关节25旋转的中心与Y轴平行，进而带动伸缩臂23在XOZ面进行旋转摆动，以使所述伸缩臂23从所述第一凹槽221内伸出或缩回所述第一凹槽 221内。

具体实施过程中，主摆动关节25可以由舵机、与舵机输出轴连接的连接板、舵机支架，舵机通过舵机支架与滑块连接，连接板与伸缩臂23连接。

作为一种可选的实施例，如图7所示，所述伸缩臂23包括顺序连接的多个关节231，每个所述关节231至少包括：舵机(图中未示出)、滚动轴承2311 及关节臂2312，所述舵机与所述控制单元1连接，所述滚动轴承2311套设在所述舵机的转动轴上，所述关节臂2312的末端与所述滚动轴承2311的内环连接；

所述多个关节中，第一个关节的滚动轴承2311的外环与所述主摆动关节 25固定连接，最末一个关节的关节臂的前端与所述充电接口3连接，其他关节中的关节臂2312的前端与下一个关节的滚动轴承2311的外环连接。

作为一个示例，关节数量为4个，分别为第一关节、第二关节、第三关节、第四关节。

第一关节包括第一舵机、第一滚动轴承及第一关节臂，第一滚动轴承的内环与第一关节臂的末端连接，第一滚动轴承的外环与所述主摆动关节25固定连接，以实现伸缩臂23与主摆动关节25的连接。

第二关节包括第二舵机、第二滚动轴承及第二关节臂，第二滚动轴承的内环与第二关节臂的末端连接，第二滚动轴承的外环与所述第一关节臂的前端固定连接，以实现第二关节与第一关节的连接。

第三关节包括第三舵机、第三滚动轴承及第三关节臂，第三滚动轴承的内环与第三关节臂的末端连接，第三滚动轴承的外环与所述第二关节臂的前端固定连接，以实现第三关节与第二关节的连接。

第四关节包括第四舵机、第四滚动轴承及第四关节臂，第四滚动轴承的内环与第四关节臂的末端连接，第四滚动轴承的外环与所述第三关节臂的前端固定连接，以实现第四关节与第三关节的连接，第四关节臂的前端与充电接口3 连接。

上述第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机均与控制单元1连接，在控制单元1的控制下进行旋转，以使第一关节臂、第二关节臂、第三关节臂、第四关节臂摆动以形成折线或直线，以改变伸缩臂23的长度及充电接口3的位置。本实施例中，第一关节臂、第二关节臂、第三关节臂、第四关节臂在电动汽车200的宽度和高度所在的面内进行摆动，若电动汽车200的长度方向为三维坐标的X轴方向，电动汽车200的宽度方向为三维坐标的Y轴方向，高度方向为三维坐标的Z轴方向，第一关节臂、第二关节臂、第三关节臂、第四关节臂可在YOZ面内摆动，本实施例无需复杂的自由度，进而简化了伸缩臂 23的设计难度和控制难度。

具体实施过程中，每一个关节还可以在本实施例的基础上设置护板、底座、支架、辅助连接件等机构，以便于更好的实现关节之间、关节内部部件之间的连接，或是出于更加美观、稳定的角度，此处不进行限制。

作为一种可选的实施例，如图8、9所示，充电接口3，包括：插头底座 31、插针32、支撑柄33、安装轴34及第二伸缩传动机构；

所述插头底座31的前端面设置有所述识别单元4及所述插针32(本实施例中第一触点32为插针32)，所述插头底座31的末端与所述机械臂2的前端连接，所述安装轴34及所述第二伸缩传动机构均设置在插头底座31内；

所述安装轴34的末端与所述第二伸缩传动机构连接，所述第二伸缩传动机构与所述控制单元1连接，所述第二伸缩传动机构用于在所述控制单元1的控制下带动所述安装轴34沿轴向伸出或缩回，具体的，第二伸缩传动机构具体包括：伸缩件351及抱闸电机352，抱闸电机与控制单元1连接，在控制单元1的控制下，带动伸缩件沿轴向做伸缩运行，以使插针32沿轴向从壳体内伸出或缩回壳体内；

所述插头底座31的侧面设置有第二凹槽311，所述支撑柄33铰接在所述插头底座31的侧部，所述安装轴34的周面设置有第一凸缘341和第二凸缘342，所述支撑柄33的一端卡设在所述第一凸缘341和所述第二凸缘342之间，如图8所示，所述安装轴34伸出时，所述支撑柄33可绕铰接点朝缩回所述第二凹槽311的方向旋转，如图9所示，所述安装轴34缩回时，所述支撑柄33可绕铰接点朝着出所述第二凹槽311的方向旋转。

具体实施过程中，识别单元4设置在壳体的前端面的中心，插针32以插头底座31的前端面的中心为圆心，沿环形等间隔设置在插头底座31的前端面，对应的，如图3所示，电源接口300上应该配套设置有与插针32对应的插孔 320(本实施例中第二触点320为插孔320)，沿环形等间隔设置的插针32和插孔320，在任意方向均能够较容易对准插入。

对应的，如图9所示，电源接口300的前端设置有容纳充电接口3的对接腔室330，对接腔室330的前端(靠近充电接口3的一端)向中心方向垂直延伸有凸台340，对接腔室330的后壁面设置有与插针32对应的插孔320。

本实施例中，当充电接口3与电源接口300对接好(即充电接口3的插头底座31部分或全部插入电源接口300的对接腔室330)需要充电时，第二伸缩传动机构用于在控制单元1的控制下带动所述安装轴34沿轴向缩回(即在图中向下运动)，支撑柄33展开，支撑柄33的末端支撑在对接腔室330前端的凸台340上，以保证充电接口3与电源接口300的稳固连接，不易脱落，当充电完成时，第二伸缩传动机构用于在控制单元1的控制下带动所述安装轴34沿轴向缩回(即在图中向上运动)，支撑柄33收回，支撑柄33回到第二凹槽 311中，此时充电接口3可以在伸缩臂23的带动下，退出电源接口300。

实际应用中，第二伸缩传动机构可以由抱闸电机352和滚珠丝杠副构成，抱闸电机352的输出轴与滚珠丝杠副212的螺母连接，带动螺母做回旋运动，进而带动滚珠丝杠副的丝杆在轴向上做直线往复移动。

作为一种可选的实施例，如图2、8、9所示，插头底座31的前端面还可以设置弹性触针36，弹性触针36与控制单元1连接，当充电接口3插入电源接口300的对接腔室330内对接好时，弹性触针36的末端收到电源接口300 的后壁面的压力而压缩，并发出对接完成信号，控制单元1根据对接完成信号控制第二伸缩传动机构动作，进而使支撑柄33展开。

作为一种可选的实施例，如图2、8、9所示，插头底座31的前端面还可以设置弹性部件37，弹性部件37在自然状态下的长度大于插针32的长度，当充电接口3与电源接口300对接好时，弹性部件37处于压缩状态，当无需充电时，弹性部件37在恢复形变的过程中，可以辅助充电接口3退出电源接口 300的对接腔室330内。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

在本申请实施例中，公开了一种安装在电动汽车上的自动充电装置，通过设置在充电接口前端的识别单元，实时探测电源接口的位置信息，并将电源接口的位置信息发送给控制单元，控制单元基于位置信息输出驱动信号给机械臂，以使机械臂移动，进而带动设置在机械臂前端的充电接口与充电桩的电源接口完成对接，使得电流能够在充电接口与电源接口对接完成后，通过充电接口向电动汽车的电池进行供电。如此，能够自主完成电源接口的寻找和对接，进而自动实现充电，充电过程安全快捷，无需驾驶人下车取充电枪，所以解决了现有充电站的充电桩设备，需要驾驶人下车手动取充电枪，既不安全也不便捷的技术问题。

实施例二

如图10所示，本实施例提供了一种电动汽车200，电动汽车200上设置有充电容腔210，电动汽车200还包括：

实施例一任一项的自动充电装置100，其中，

当自动充电装置100处于非工作状态时，自动充电装置100容纳于充电容腔210内；

当自动充电装置100处于工作状态时，自动充电装置100在控制单元的控制下从充电容腔210内伸展出来，并且在识别单元的辅助下完成充电接口与电源接口的对接。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

在本申请实施例中，公开了一种安装在电动汽车上的自动充电装置，通过设置在充电接口前端的识别单元，实时探测电源接口的位置信息，并将电源接口的位置信息发送给控制单元，控制单元基于位置信息输出驱动信号给机械臂，以使机械臂移动，进而带动设置在机械臂前端的充电接口与充电桩的电源接口完成对接，使得电流能够在充电接口与电源接口对接完成后，通过充电接口向电动汽车的电池进行供电。如此，能够自主完成电源接口的寻找和对接，进而自动实现充电，充电过程安全快捷，无需驾驶人下车取充电枪，所以解决了现有充电站的充电桩设备，需要驾驶人下车手动取充电枪，既不安全也不便捷的技术问题。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种自动充电装置，其特征在于，安装在电动汽车上，所述自动充电装置包括：机械臂、充电接口、识别单元及控制单元；

所述机械臂的末端设置在所述电动汽车上，所述机械臂的前端设置有所述充电接口，所述充电接口与所述电动汽车的电池连接；

所述识别单元设置在所述充电接口的前端，用于检测充电桩的电源接口的位置信息；

所述控制单元与所述识别单元连接，用于获取所述位置信息，并基于所述位置信息输出驱动信号；

所述机械臂还与所述控制单元连接，用于根据所述驱动信号移动，以使所述充电接口与所述电源接口完成对接。

2.如权利要求1所述的自动充电装置，其特征在于，所述识别单元包括：摄像头单元；

所述摄像头单元，用于获取所述电源接口对应的第一图像，所述第一图像包括N个光源点，并根据所述N个光源点的位置分布获得所述位置信息，所述N个光源点由设置在所述电源接口上的N个参考光源产生，所述N个参考光源不在同一直线上，N为大于2的正整数。

3.如权利要求2所述的自动充电装置，其特征在于，所述摄像头单元包括镜头和图像处理模块；

所述镜头，用于获取所述第一图像；

所述图像处理模块，用于根据所述第一图像确定所述N个参考光源的位置分布，并基于所述N个参考光源的位置分布获得所述位置信息；

其中，

所述充电接口包括多个第一触点，所述多个第一触点以第一位置为中心等间距设置在所述充电接口上；

所述电源接口包括多个第二触点，所述多个第二触点以第二位置为中心等间距设置在所述电源接口上；

所述镜头设置在所述第一位置，所述N个参考光源等间距布置在所述电源接口上，并形成正多边形，所述正多边形以所述第二位置为中心，且当所述第一位置和所述第二位置在同一直线上时，所述第一触点和所述第二触点对准。

4.如权利要求1所述的自动充电装置，其特征在于，所述电动汽车上设置有充电容腔，所述充电容腔的开口朝向所述电动汽车的宽度方向；

所述机械臂包括：第一伸缩传动机构、导轨及伸缩臂；

所述导轨，沿所述电动汽车的长度方向设置；

所述第一伸缩传动机构与所述控制单元及所述导轨连接，所述第一伸缩传动机构用于在所述控制单元的控制下，带动所述导轨沿所述电动汽车的宽度方向伸缩，以从所述充电容腔内伸出或缩回所述充电容腔内；

所述伸缩臂的前端设置有所述充电接口，所述伸缩臂的末端可滑动设置在所述导轨上，所述伸缩臂与所述控制单元连接，所述伸缩臂用于在所述控制单元的作用下，带动所述充电接口朝所述电源接口移动。

5.如权利要求4所述的自动充电装置，其特征在于，所述第一伸缩传动机构，包括：第一驱动装置、滚珠丝杠副、第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆及支撑件；

所述第一驱动装置的输入端与所述控制单元连接；

所述第一驱动装置的输出端与所述滚珠丝杠副的输入端连接；

所述第一支撑杆的第一端与所述滚珠丝杠副的输出端转动连接，所述第一支撑杆的第二端与所述导轨转动连接；

所述第二支撑杆的第一端与所述充电容腔铰接，所述第二支撑杆的第二端与所述导轨转动连接；

所述第三支撑杆的第一端与所述充电容腔铰接，所述第三支撑杆的第二端与所述导轨转动连接；

所述支撑件设置在所述充电容腔的底面与所述导轨的底面之间。

6.如权利要求4所述的自动充电装置，其特征在于，所述导轨的侧面沿长度方向设置有第一凹槽；

不充电时，所述伸缩臂容纳于所述第一凹槽内，充电时，所述伸缩臂可从所述第一凹槽内伸出，并可带动所述充电接口朝所述电源接口移动。

7.如权利要求6所述的自动充电装置，其特征在于，所述机械臂，还包括：滑动件及主摆动关节；

所述滑动件设置在所述导轨上，并与所述控制单元连接，所述滑动件可以在所述导轨上滑动；

所述滑动件通过所述主摆动关节与所述伸缩臂的末端连接，所述滑动件用于在所述控制单元的控制下带动所述伸缩臂沿所述电动汽车的长度方向移动；

所述主摆动关节与所述控制单元连接，所述主摆动关节用于在所述控制单元的控制下带动所述伸缩臂绕所述伸缩臂的末端摆动，以使所述伸缩臂从所述第一凹槽内伸出或缩回所述第一凹槽内。

8.如权利要求7所述的自动充电装置，其特征在于，所述伸缩臂包括顺序连接的多个关节，每个所述关节至少包括：舵机、滚动轴承及关节臂，所述舵机与所述控制单元连接，所述滚动轴承套设在所述舵机的转动轴上，所述关节臂的末端与所述滚动轴承的内环连接；

所述多个关节中，第一个关节的滚动轴承的外环与所述主摆动关节固定连接，最末一个关节的关节臂的前端与所述充电接口连接，其他关节中的关节臂的前端与下一个关节的滚动轴承的外环连接。

9.如权利要求1所述的自动充电装置，其特征在于，所述充电接口，包括：插头底座、插针、支撑柄、安装轴及第二伸缩传动机构；

所述插头底座的前端面设置有所述识别单元及所述插针，所述插头底座的末端与所述机械臂的前端连接，所述安装轴及所述第二伸缩传动机构均设置在插头底座内；

所述安装轴的末端与所述第二伸缩传动机构连接，所述第二伸缩传动机构与所述控制单元连接，所述第二伸缩传动机构用于在所述控制单元的控制下带动所述安装轴沿轴向伸出或缩回；

所述插头底座的侧面设置有第二凹槽，所述支撑柄铰接在所述插头底座的侧部，所述安装轴的周面设置有第一凸缘和第二凸缘，所述支撑柄的一端卡设在所述第一凸缘和所述第二凸缘之间，所述安装轴伸出时，所述支撑柄可绕铰接点朝缩回所述第二凹槽的方向旋转，所述安装轴缩回时，所述支撑柄可绕铰接点朝着出所述第二凹槽的方向旋转。

10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车上设置有充电容腔，所述电动汽车还包括：

如权利要求1～9任一项所述的自动充电装置，其中，

当所述自动充电装置处于非工作状态时，所述自动充电装置容纳于所述充电容腔内；

当所述自动充电装置处于工作状态时，所述自动充电装置在所述控制单元的控制下从所述充电容腔内伸展出来，并且在所述识别单元的辅助下完成所述充电接口与所述电源接口的对接。

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