狀態(tài)時，機(jī)械大臂9折疊在機(jī)械臂支座8內(nèi)。而當(dāng)電動汽車16駛?cè)胲囄?7，充電插頭自動插拔裝置啟動，機(jī)械大臂9向汽車方向旋轉(zhuǎn)90°使其呈水平狀態(tài)。安裝在機(jī)械大臂9上的機(jī)械小臂11則在直線伺服電機(jī)的驅(qū)動下沿機(jī)械大臂9上的導(dǎo)軌21移動，靠近或遠(yuǎn)離電動汽車16，調(diào)節(jié)充電插頭13和充電插座18間在汽車寬度方向上的距離，在視覺對位系統(tǒng)的協(xié)助和充電控制器的動作控制下，使充電插頭13自動插入或拔出充電插座18中。
[0027]本發(fā)明中，電動汽車16停泊入車庫17中。根據(jù)家庭所使用的電動汽車充電插座所處的車身位置，將電動汽車自動充電系統(tǒng)預(yù)先安裝在合適的范圍內(nèi)，使得充電插頭自動插拔裝置的工作范圍能夠完全覆蓋正常停車狀態(tài)下汽車充電插座的所有可能位置。在電動汽車自動充電系統(tǒng)時，需要進(jìn)行兩項初始化工作。一個是對充電插頭和充電插座在完全對位閉合的狀態(tài)下，通過調(diào)節(jié)緊固裝置固定充電插頭在機(jī)械小臂上的固定傾角，以確保正確的插入角，使充電插頭可以無阻滯的插入和拔出充電插座。二是在充電插頭和充電插座在完全對正且保持一定的汽車寬度方向間距的狀態(tài)下，通過CCD圖像傳感器記錄充電插頭對正的參考圖像，為視覺對位系統(tǒng)在工作狀態(tài)下進(jìn)行充電插頭位置的判斷提供參考基準(zhǔn)。
[0028]圖4是充電插座與充電插頭的相對位置參量說明圖。電動汽車停泊入車位時，汽車的車身中軸線LI與底座導(dǎo)軌的平行中線L3之間不一定平行，而是存在一個夾角β，同時，充電插頭13和汽車上的充電插座18之間也存在三個方向上的位置差異，分別是汽車長度方向的位置差SI，汽車寬度方向的位置差S2和汽車高度方向的位置差S3。汽車的車身中軸線LI與底座導(dǎo)軌的平行中線L3之間的偏角差異β可通過驅(qū)動旋轉(zhuǎn)臺來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺的角度進(jìn)行補(bǔ)償，調(diào)節(jié)值為β。充電插頭和充電插座之間在長度方向的位置差SI，可通過調(diào)節(jié)底座在底座導(dǎo)軌上的位置進(jìn)行補(bǔ)償，在導(dǎo)軌上的調(diào)節(jié)量為S4=c=a/cOSf3 ;寬度方向上的位置差S2，可調(diào)節(jié)機(jī)械小臂的伸展量進(jìn)行補(bǔ)償，調(diào)節(jié)值為S2 ;高度方向上的位置差S3，可調(diào)節(jié)升降臺的高度進(jìn)行補(bǔ)償，調(diào)節(jié)值為S3。
[0029]當(dāng)電動汽車16駛?cè)胲噹毂怀暡▊鞲衅魈綔y到后，在充電控制器的指令下啟動兩個激光測距傳感器和CCD圖像傳感器。通過兩個激光測距傳感器所測得的與車身間的距離可獲得汽車車身中軸線LI與底座導(dǎo)軌的平行中線L3之間的夾角β，充電控制器驅(qū)動與旋轉(zhuǎn)臺連接的電機(jī)，使其轉(zhuǎn)動β角度，并通過激光測距傳感器確認(rèn)LI和L3處于平行狀態(tài)。再通過視覺對位系統(tǒng)所獲得的實(shí)時圖像與系統(tǒng)安裝時預(yù)存的參考圖像進(jìn)行比對分析，獲得充電插頭和充電插座的三個相對位移量SI, S2和S3，則分別控制底座在導(dǎo)軌上移動S4=c=a/cos0的位移量，升降臺移動S3的位移量，機(jī)械小臂伸展S2的位移量，并在視覺對位系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下，使得充電插頭插入充電插座之中。充電控制器在獲得充電插頭就位以及充電準(zhǔn)備工作就緒的狀態(tài)信號后，啟動充電粧進(jìn)行充電。在充電過程中，充電控制器對充電狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)充電電壓或電流等異常，則立即切斷與充電粧的連接，緊急關(guān)閉充電。而在正常充電結(jié)束后，則首先斷開與充電粧的連接，然后控制機(jī)械小臂收縮使充電插頭脫離充電插座，并控制旋轉(zhuǎn)臺、升降臺以及底座的移動，使充電插頭自動插拔裝置回歸初始位置并處于待機(jī)狀態(tài)，為下一次充電作業(yè)做好準(zhǔn)備。
【主權(quán)項】
1.電動汽車自動充電系統(tǒng)，其特征在于:包括充電控制器、充電粧、汽車充電插座識別定位裝置、充電插頭自動插拔裝置，所述充電控制器與充電粧、汽車充電插座識別定位裝置、充電插頭自動插拔裝置連接； 所述充電粧包括粧體，以及粧體內(nèi)的電氣模塊和計量模塊，所述電氣模塊包括與交流電網(wǎng)連接的充電插座，所述電氣模塊與計量模塊連接； 所述汽車充電插座識別定位裝置包括超聲波傳感器、激光測距傳感器組、CCD圖像傳感器、圖像對位處理器；所述超聲波傳感器實(shí)時探測汽車泊車信號，并將該泊車信號傳遞給充電控制器，當(dāng)充電控制器接收到超聲波傳感器傳來的泊車信號時，充電控制器控制激光測距傳感器組的開啟，激光測距傳感器組的激光測距傳感器采集汽車泊車姿態(tài)，并將該姿態(tài)信息傳遞給充電控制器；所述CCD圖像傳感器將采集的充電插座所在側(cè)的汽車側(cè)面圖像數(shù)據(jù)傳遞給圖像對位處理器，圖像對位處理器將接收的圖像信息與預(yù)先存儲在圖像對位處理器中的參考圖像進(jìn)行比較，算出實(shí)際汽車充電插座位置與參考圖像的汽車充電插座位置的偏移值，并將該偏移值傳送給充電控制器，充電控制器根據(jù)上述數(shù)據(jù)控制充電插頭自動插拔裝置，使充電插頭自動插拔裝置上的充電插頭與電動汽車上的充電插座實(shí)現(xiàn)自動插拔。
2.如權(quán)利要求1所述的電動汽車自動充電系統(tǒng)，其特征在于:所述充電插頭自動插拔裝置包括底座、升降臺、機(jī)械大臂、機(jī)械小臂，以及機(jī)械小臂上的充電插頭； 所述底座安設(shè)在底座導(dǎo)軌上，底座通過水平伺服電機(jī)在底座導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)直線移動；所述升降臺通過旋轉(zhuǎn)臺與底座連接，所述升降臺上設(shè)有機(jī)械臂支座，所述機(jī)械大臂通過鉸鏈與機(jī)械臂支座頂端相連，機(jī)械大臂在旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的驅(qū)動下繞鉸鏈轉(zhuǎn)動，當(dāng)不進(jìn)行充電時，機(jī)械大臂折疊在機(jī)械臂支座的存放槽內(nèi)；所述機(jī)械大臂上設(shè)有導(dǎo)軌，所述機(jī)械小臂置于導(dǎo)軌上，機(jī)械小臂與直線伺服電機(jī)連接，充電控制器控制直線伺服電機(jī)，使直線伺服電機(jī)控制機(jī)械小臂在導(dǎo)軌上移動，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械小臂上的充電插頭與電動汽車上的汽車充電插座自動插拔； 所述充電控制器控制旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)角度，充電控制器控制升降臺的升降高度，充電控制器控制底座的水平移動。
3.如權(quán)利要求1所述的電動汽車自動充電系統(tǒng)，其特征在于:所述電氣模塊輸出的電壓為交流220V、交流380V和\或直流380V。
4.如權(quán)利要求1或3所述的電動汽車自動充電系統(tǒng)，其特征在于:所述電氣模塊還包括電源轉(zhuǎn)接端子排和安全防護(hù)裝置。
5.如權(quán)利要求2所述的電動汽車自動充電系統(tǒng)，其特征在于:所述機(jī)械臂支座上設(shè)有橫梁，所述超聲波傳感器和激光測距傳感器組置于橫梁上，所述激光測距傳感器組包括2個分別置于橫梁兩側(cè)的激光測距傳感器。
6.如權(quán)利要求2所述的電動汽車自動充電系統(tǒng)，其特征在于:所述底座通過絲桿與水平伺服電機(jī)連接；所述升降臺通過導(dǎo)柱安設(shè)在旋轉(zhuǎn)臺上；所述旋轉(zhuǎn)臺通過轉(zhuǎn)盤安設(shè)在底座上；充電插頭通過插頭緊固裝置固定在機(jī)械小臂上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動汽車自動充電系統(tǒng)，包括充電控制器、充電樁、汽車充電插座識別定位裝置、充電插頭自動插拔裝置，所述充電控制器與充電樁、汽車充電插座識別定位裝置、充電插頭自動插拔裝置連接；充電樁包括樁體，以及樁體內(nèi)的電氣模塊和計量模塊；汽車充電插座識別定位裝置包括超聲波傳感器、激光測距傳感器組、CCD圖像傳感器、圖像對位處理器；所述超聲波傳感器、激光測距傳感器組與充電控制器連接；CCD圖像傳感器通過圖像對位處理器與充電控制器連接，充電控制器控制充電插頭自動插拔裝置，使充電插頭自動插拔裝置上的充電插頭與電動汽車上的充電插座實(shí)現(xiàn)自動插拔。本發(fā)明可自動將充電插頭插入或拔出電動汽車的充電插座中。
【IPC分類】H02J7-02, H02J7-00
【公開號】CN104795868
【申請?zhí)枴緾N201510235350
【發(fā)明人】馬琳偉, 何毅斌, 陳緒兵, 徐建民
【申請人】武漢工程大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年5月11日