本發(fā)明涉及電動汽車充電領(lǐng)域，尤其涉及一種電動汽車自動充電裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

電動汽車(bev)是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛，由于對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車較小，其前景被廣泛看好。電能是電動汽車主要能源。目前，電動汽車需要進行充電時，多通過人工手動插接充電頭和充電口的方式實現(xiàn)充電。該方式存在需要人工參與，效率低等問題。在普通的充電站，人工手動插接充電頭和充電口雖然可以實現(xiàn)，但是無法實現(xiàn)自動充電，存在操作繁瑣，人機體驗差等問題。另外，在一些特殊的充電場景中，如需要對停放在立體車庫中的電動汽車充電時，在高達數(shù)十米的全自動升降立體車庫中并沒有為新能源電動汽車充電作業(yè)預(yù)留人工上下的通道，手工插接充電頭和充電口的充電方式顯然是不可行的。因此，在電動汽車充電場景中，實現(xiàn)全自動插接充電頭和充電口的充電裝置和方法成為迫切的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供了一種電動汽車自動充電裝置及其控制方法，自動將充電頭對準充電口并插入，實現(xiàn)自動充電。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是：一種電動汽車自動充電裝置，包括一水平伸縮的機構(gòu)平臺、設(shè)置于機構(gòu)平臺上的充電樁和支撐板，所述支撐板豎向設(shè)置，并且所述支撐板上端還設(shè)置有一轉(zhuǎn)動臂，所述轉(zhuǎn)動臂上固定連接一滑動導(dǎo)軌，所述滑動導(dǎo)軌上設(shè)有一滑塊，所述滑塊上固定連接有充電頭和圖像采集單元，所述充電頭與所述充電樁電連，并且所述充電頭與電動汽車的充電口相匹配，所述支撐板經(jīng)設(shè)置于機構(gòu)平臺上的液壓驅(qū)動桿驅(qū)動向充電口靠近，所述充電樁、圖像采集單元、滑動導(dǎo)軌和液壓驅(qū)動桿經(jīng)一控制單元控制。

進一步的，所述充電頭與電動汽車的充電口接觸的表面上設(shè)有一壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述控制單元電連。

進一步的，所述轉(zhuǎn)動臂經(jīng)電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)動臂經(jīng)一轉(zhuǎn)軸與所述電機的輸出軸固定連接，所述電機經(jīng)電機驅(qū)動模塊與所述控制單元電連。

進一步的，所述圖像采集單元由一個以上的攝像頭組成，所述攝像頭設(shè)置于充電頭的周側(cè)。

進一步的，所述機構(gòu)平臺設(shè)置于立體車庫內(nèi)，與立體車庫的升降機構(gòu)配合同步升降；所述機構(gòu)平臺為水平設(shè)置的剪叉式伸縮臺，所述剪叉式伸縮臺由水平依次連接的第一剪叉組件和第二剪叉組件組成，所述支撐板固定于第一剪叉組件上，所述充電樁固定于所述第二剪叉組件上，所述液壓驅(qū)動桿的固定座固定于所述第二剪叉組件上，所述液壓驅(qū)動桿的驅(qū)動桿與所述第一剪叉組件固定連接。

進一步的，所述滑動軌道包括一長條形的殼體、沿殼體長度方向設(shè)置的軌道槽、設(shè)置于軌道槽內(nèi)的皮帶以及用于驅(qū)動皮帶的減速電機，所述減速電機經(jīng)一電機驅(qū)動模塊與所述控制單元電連，所述滑動設(shè)置于所述皮帶上。

本發(fā)明還提供一種如上述所述的電動汽車自動充電裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟s1：待電動汽車停至停放區(qū)域內(nèi)后，啟動位于停放區(qū)域內(nèi)的自動充電裝置；

步驟s2：通過控制單元驅(qū)動轉(zhuǎn)動臂轉(zhuǎn)動，同時開啟位于轉(zhuǎn)動臂上圖像采集單元，圖像采集單元在滑動導(dǎo)軌上移動進行圖像采集，獲取充電口的位置，使得充電頭對準充電口；

步驟s3：通過控制單元控制液壓驅(qū)動桿，使得支撐板向充電口靠近，將充電頭插入充電口內(nèi)；

步驟s4：待充電完成后，驅(qū)動支撐板，使得充電頭從充電口拔出，驅(qū)動轉(zhuǎn)動臂恢復(fù)至水平狀態(tài)。

進一步的，在步驟s2中，通過以下步驟獲取充電口的位置：

步驟s21：所述圖像采集單元為攝像頭，設(shè)定目標充電口位置范圍為ta，攝像頭視場范圍為sp，轉(zhuǎn)動臂上攝像頭轉(zhuǎn)動過程中sp能夠掃描的視場空間范圍為ma，ta位于ma內(nèi)；

步驟s22：通過控制單元控制轉(zhuǎn)動臂和滑動導(dǎo)軌帶動攝像頭以sp的步長移動，進行圖像采集；

步驟s23：控制單元將攝像頭采集的圖像信息，利用圖像匹配方法檢測ta是否落入sp中；

步驟s24：若當前圖像檢測到ta落入sp中，則確定充電口的具體位置，驅(qū)動機械臂和滑動導(dǎo)軌使得充電頭對準充電口；否則攝像頭繼續(xù)以sp的步長移動，進行圖像采集。

進一步的，在所述步驟s21中，大于ta。

進一步的，步驟s4中，通過以下步驟確定充電口ta的具體位置：

步驟s241：計算ta在sp中的空間位置；

步驟s242：微調(diào)轉(zhuǎn)動臂和滑動導(dǎo)軌，使得ta落入虛擬靶位pd中，其中pd與ta為同心圓。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：通過控制單元驅(qū)動轉(zhuǎn)動臂以及滑動導(dǎo)軌使得圖像采集單元在移動的過程中獲取充電口的位置，驅(qū)動支撐板將充電頭對準充電口，實現(xiàn)自動充電；本發(fā)明提供的充電裝置可替代人工插拔充電頭的動作，提高充電的效率。可以將自動充電裝置設(shè)置于立體車庫中，與立體車庫配合實現(xiàn)電動汽車的自動充電。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進一步說明。

圖1為本發(fā)明實施例的自動充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的液壓驅(qū)動桿的安裝示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例的充電頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例的獲取充電口位置的流程圖。

圖5為本發(fā)明實施例的通過攝像頭獲取充電口的示意圖。

圖6為本發(fā)明實施例的確定充電口位置的流程圖。

圖7為本發(fā)明實施例中充電口匹配到虛擬靶位的示意圖。

圖中：1-充電樁；2-機構(gòu)平臺；20-第一剪叉組件；21-第二剪叉組件；3-液壓驅(qū)動桿；4-支撐板；5-轉(zhuǎn)動臂；6-滑動導(dǎo)軌；7-滑塊；8-充電頭；9-攝像頭；10-壓力傳感器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進一步說明。

如圖1～3所示，本實施例的一種電動汽車自動充電裝置，包括一水平伸縮的機構(gòu)平臺2、設(shè)置于機構(gòu)平臺2上的充電樁1和支撐板4，所述支撐板4豎向設(shè)置，并且所述支撐板4上端還設(shè)置有一轉(zhuǎn)動臂5，所述轉(zhuǎn)動臂5上固定連接一滑動導(dǎo)軌6，所述滑動導(dǎo)軌6上滑動設(shè)有一滑塊7，所述滑塊7上固定連接有一充電頭8和圖像采集單元，所述充電頭8與所述充電樁1電連，并且所述充電頭8與電動汽車的充電口相匹配，所述支撐板4經(jīng)設(shè)置于機構(gòu)平臺2上的液壓驅(qū)動桿3驅(qū)動向充電口靠近，所述充電樁1、圖像采集單元、滑動導(dǎo)軌6和液壓驅(qū)動桿3經(jīng)一控制單元控制。

從上述可知，本發(fā)明的有益效果在于：采用圖像采集與充電領(lǐng)域相結(jié)合，通過控制圖像采集單元移動獲取充電口的位置，使得充電頭8對準充電口，實現(xiàn)自動充電，方便快捷，節(jié)約充電的時間，提高充電效率。如圖1中，圖中的箭頭方向為充電頭8調(diào)整方向，通過滑動導(dǎo)軌6、轉(zhuǎn)動臂5以及機構(gòu)平臺2對充電頭8進行調(diào)整，使得充電頭8對準充電口。

在本實施例中，所述充電頭8與電動汽車的充電口接觸的表面上設(shè)有一壓力傳感器10，所述壓力傳感器10與所述控制單元電連。通過壓力傳感器10檢測充電頭8表面的受到的壓力，判斷充電頭8是否插入至充電口，控制單元實時采集壓力傳感器10的輸出信號，當檢測到壓力反饋時，停止液壓驅(qū)動桿3，打開充電樁1的開關(guān)，給電動汽車充電。

在本實施例中，所述轉(zhuǎn)動臂5經(jīng)電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)動臂5經(jīng)一轉(zhuǎn)軸與所述電機的輸出軸固定連接，所述電機經(jīng)電機驅(qū)動模塊與所述控制單元電連。通過電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動臂5轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)圖像采集單元的圖像采集。

在本實施例中，所述圖像采集單元由一個以上的攝像頭9組成，所述攝像頭9設(shè)置于充電頭8的周側(cè)?？梢栽O(shè)置一個或多個攝像頭9進行圖像采集，獲取充電口的位置信息。

在本實施例中，所述機構(gòu)平臺2設(shè)置于立體車庫內(nèi)，與立體車庫的升降機構(gòu)配合同步升降；所述機構(gòu)平臺2為水平設(shè)置的剪叉式伸縮臺，所述剪叉式伸縮臺由水平依次連接的第一剪叉組件20和第二剪叉組件21組成，所述支撐板4固定于第一剪叉組件20上，所述充電樁1固定于所述第二剪叉組件22上，所述液壓驅(qū)動桿3的固定座固定于所述第二剪叉組件2上，所述液壓驅(qū)動桿3的驅(qū)動桿與所述第一剪叉組件20固定連接。將機構(gòu)平臺2設(shè)置于立體車庫中，所述機構(gòu)平臺2固定或通過升降機構(gòu)達到停車位(包括立體車庫車位)的充電口側(cè)，對停放至該立體車庫的電動汽車進行充電，本發(fā)明的自動充電裝置根據(jù)電動汽車的停放位置，通過立體車庫的升降機構(gòu)移動至電動汽車旁側(cè)，通過機構(gòu)平臺水平伸縮、轉(zhuǎn)動臂的轉(zhuǎn)動以及滑動導(dǎo)軌的移動調(diào)整充電口的位置，使得充電口對準充電頭，進行充電，更加快捷便利。本發(fā)明提供的自動充電裝置可以應(yīng)用在立體車庫上，在立體車庫的每個車位上配備一臺本發(fā)明提供的自動充電裝置，也可以與立體車庫的升降機構(gòu)配合實現(xiàn)同步升降。

在本實施例中，所述滑動軌道包括一長條形的殼體、沿殼體長度方向設(shè)置的軌道槽、設(shè)置于軌道槽內(nèi)的皮帶以及用于驅(qū)動皮帶的減速電機，所述減速電機經(jīng)一電機驅(qū)動模塊與所述控制單元電連，所述滑動設(shè)置于所述皮帶上。通過減速電機驅(qū)動皮帶，通過皮帶帶動滑動在軌道槽內(nèi)移動，方便攝像頭9進行多角度多方位的圖像采集。

如圖4-7所示，本發(fā)明還提供一種如上述所述的電動汽車自動充電裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟s1：待電動汽車停至停放區(qū)域內(nèi)后，啟動位于停放區(qū)域內(nèi)的自動充電裝置；

步驟s2：通過控制單元驅(qū)動轉(zhuǎn)動臂5轉(zhuǎn)動，同時開啟位于轉(zhuǎn)動臂5上圖像采集單元，圖像采集單元在滑動導(dǎo)軌6上移動進行圖像采集，獲取充電口的位置，使得充電頭8對準充電口；

步驟s3：通過控制單元控制液壓驅(qū)動桿3，使得支撐板4向充電口靠近，將充電頭8插入充電口內(nèi)；

步驟s4：待充電完成后，驅(qū)動支撐板4，使得充電頭8從充電口拔出，驅(qū)動轉(zhuǎn)動臂5恢復(fù)至水平狀態(tài)。

在本實施例中，在步驟s2中，通過以下步驟獲取充電口的位置：

步驟s21：所述圖像采集單元為攝像頭9，設(shè)定目標充電口位置范圍為ta，攝像頭9視場范圍為sp，轉(zhuǎn)動臂5上攝像頭9轉(zhuǎn)動過程中sp能夠掃描的視場空間范圍為ma，ta位于ma內(nèi)；

步驟s22：通過控制單元控制轉(zhuǎn)動臂5和滑動導(dǎo)軌6帶動攝像頭9以sp的步長移動，進行圖像采集；

步驟s23：控制單元將攝像頭9采集的圖像信息，利用圖像匹配方法檢測ta是否落入sp中；

步驟s24：若當前圖像檢測到ta落入sp中，則確定充電口的具體位置，驅(qū)動機械臂和滑動導(dǎo)軌6使得充電頭8對準充電口；否則攝像頭9繼續(xù)以sp的步長移動，進行圖像采集。

在本實施例中，在所述步驟s21中，大于ta。

在本實施例中，步驟s4中，通過以下步驟確定充電口ta的具體位置：

步驟s241：計算ta在sp中的空間位置；

步驟s242：微調(diào)轉(zhuǎn)動臂5和滑動導(dǎo)軌6，使得ta落入虛擬靶位pd中，其中pd與ta為同心圓。

通過圖像ta與虛擬靶位pd位置的偏差微調(diào)機械臂，使得ta落入虛擬靶位pd內(nèi)，或與pd為同心圓關(guān)系。這時表明充電頭8與充電口已經(jīng)對準。

本發(fā)明自動充電裝置的具體實施過程：

將本發(fā)明的自動充電裝置設(shè)置于立體車庫內(nèi)，機構(gòu)平臺2與立體車庫的升降機構(gòu)同步移動。

當沒有電動汽車停靠在該車庫時，整個裝置處于初始狀態(tài)，液壓驅(qū)動桿3收縮，支撐板4遠離電動汽車?？繀^(qū)域，轉(zhuǎn)動臂5水平放置，滑塊7位于轉(zhuǎn)動臂5靠近轉(zhuǎn)軸部分。

當控制單元檢測到立體車庫將電動汽車送到該立體車庫后，控制轉(zhuǎn)動臂5繞轉(zhuǎn)軸進行0~180°的轉(zhuǎn)動，同時，減速電機驅(qū)動滑動導(dǎo)軌6中的皮帶，使得滑塊7帶動攝像頭9在滑動導(dǎo)軌6上進行來回運動，控制單元通過圖像處理的方式實時處理攝像頭9采集到的二維圖像數(shù)據(jù)，定位電動汽車上充電口的位置。當控制單位檢測到充電插頭的位置，立刻停止對轉(zhuǎn)動臂5和滑塊7的驅(qū)動；同時通過攝像頭9采集到的圖像數(shù)據(jù)計算出充電頭8離電動汽車的距離，并驅(qū)動液壓驅(qū)動桿3，使得支撐板4靠近電動汽車。與此同時，控制單元實時采集位于充電頭8頭部的壓力傳感器10的信號，當檢測到壓力反饋時，停止驅(qū)動液壓驅(qū)動桿3，打開充電樁1的開關(guān)，給電動汽車充電。當控制單元檢測到電動汽車充電完成后，驅(qū)動液壓驅(qū)動桿3，使得支撐板4遠離電動汽車，恢復(fù)初始狀態(tài)。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種電動汽車自動充電裝置及其控制方法，實現(xiàn)自動充電，方便快捷，節(jié)約充電的時間，提高充電效率，可以應(yīng)用于立體車庫、電動汽車充電站等充電領(lǐng)域。

上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。