本發(fā)明涉及電動汽車的自動充電技術，尤其是涉及一種可收縮的自動充電機械臂及載有該機械臂的電動汽車。

背景技術：

隨著電動汽車的逐漸推廣和使用，電動汽車充電的安全性和便捷性成為電動汽車推廣過程中必須重視的問題，尤其是對于租賃專用的電動汽車，在無人值守的還車網(wǎng)點，如何保證用戶還車后車輛能及時、安全的補充電量，電動汽車自動充電機械臂可以解決該問題。

中國專利公開號cn104795868a公開了一種電動汽車自動充電系統(tǒng)，通過獨立移動式的充電插頭自動插拔裝置實現(xiàn)將電動汽車充電插頭插入或拔出充電插座中，解決了手動方式插拔充電插頭進行電動汽車充電作業(yè)存在的安全隱患,但是這類安裝于停車位上的自動充電裝置必須解決防水、防盜問題，維護工作量較大。目前國內車載式的自動充電裝置以及載有自動充電裝置的電動汽車還未見到。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種可收縮的自動充電機械臂及載有該機械臂的電動汽車。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種可收縮的自動充電機械臂，安裝在電動汽車上，所述的充電機械臂包括：

運動導軌，內嵌在電動汽車底盤的凹處；

滑塊，與運動導軌滑動連接，沿運動導軌長度方向滑動；

伸縮旋轉上臂，通過上臂旋轉軸與滑塊連接，所述的伸縮旋轉上臂繞上臂旋轉軸轉動，同時沿自身長度方向伸縮運動；

旋轉擺臂，與伸縮旋轉上臂末端連接，并繞伸縮旋轉上臂的軸線旋轉；

充電插頭，固定設置在旋轉擺臂的末端。

該自動充電機械臂還包括圖像定位裝置，該圖像定位裝置設置在充電插頭前半部的絕緣壁上，用于定位地面插座。

該自動充電機械臂還包括驅動部分，該驅動部分包括設置在滑塊上的第一驅動裝置、設置在上臂旋轉軸上的第二驅動裝置、分別設置在伸縮旋轉上臂上的第三驅動裝置和第四驅動裝置、以及設置在電動汽車上的控制裝置；

所述的控制裝置分別與第一驅動裝置、第二驅動裝置、第三驅動裝置、第四驅動裝置通過can總線連接，并控制上述驅動裝置。

所述的第一驅動裝置包括第一電機和與第一電機連接的第一傳動機構，通過電機驅動第一傳動機構，實現(xiàn)滑塊在運動導軌上平移。

所述的第二驅動裝置包括第二電機，控制伸縮旋轉上臂繞上臂旋轉軸軸轉動。

所述的第三驅動裝置包括第三電機和與第三電機連接的第三傳動機構，控制伸縮旋轉上臂沿伸縮旋轉上臂長度方向做伸縮運動。

所述的第四驅動裝置包括第四電機，控制旋轉擺臂沿伸縮旋轉上臂的軸線旋轉。

一種載有所述的可收縮的自動充電機械臂的電動汽車，包括自動充電機械臂、電動汽車本體和卡扣，所述的自動充電機械臂的驅動部分包括控制裝置；

所述的自動充電機械臂通過運動導軌設置在電動汽車縱向軸線上，且嵌在底盤的凹處，在非工作狀態(tài)時，所述的自動充電機械臂回到初始位置自動收縮成扁平狀緊貼汽車底盤，在汽車底盤上自動充電機械臂的初始位置配置至少2對卡扣，所述的卡扣通過can總線與控制裝置連接，控制卡扣的轉動固定收縮后的旋轉擺臂。

所述的卡扣包括車身連接件、旋轉軸和l型鋁板卡扣；

所述的車身連接件通過螺母與車身底盤固連，所述的旋轉軸與l型鋁板卡扣鉸接，旋轉軸轉動帶動l型鋁板卡扣轉動，扣住旋轉擺臂。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明實現(xiàn)了電動汽車的自動充電和自動斷電。將自動充電機械臂安裝汽車上，通過控制裝置的控制，機械臂能自動尋找停車位的插座，為該電動汽車充電；充電完成后自動斷開電源，返回至原位。整個過程無需人工操作，便捷安全：一方面避免了人工充電可能存在的安全隱患和錯誤操作；另一方面保障了電動汽車的充電需求，不會因為用戶遺忘充電而導致電動汽車續(xù)航里程不足。

(2)本發(fā)明的自動充電機械臂嵌入在汽車底盤上，保障了充電機械臂的安全， 極大程度上避免了非車載式充電機器人存在被盜竊、損壞的問題。

(3)本發(fā)明的自動充電機械臂，非工作狀態(tài)時，機械臂可收縮至扁平狀態(tài)且緊貼車身底盤，并用卡扣固定，占用空間位置較小，不影響車的行進。不影響電動汽車左右載重分布，對汽車行駛和其動力學特性影響可以忽略。

(4)針對大規(guī)模分時租賃電動汽車項目，本發(fā)明能夠通過管理中心監(jiān)測電池電量，為電量不足的汽車進行充電，防止出現(xiàn)顧客用車后不充電而導致其他顧客借用該續(xù)航里程不足的車輛情況出現(xiàn)，提高車輛的利用率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的車載自動充電機械臂結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的車載自動充電機械臂收縮狀態(tài)的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的具有自動充電機械臂工作狀態(tài)的電動車結構示意圖；

圖4為防振固定卡扣結構(非工作狀態(tài))示意圖；

圖5為防振固定卡扣工作狀態(tài)結構示意圖

圖1中標號所示：

101、運動導軌；102、滑塊；103、伸縮旋轉上臂；104、旋轉擺臂；105、充電插頭；106、第一驅動裝置；107、第二驅動裝置；108、第三驅動裝置；109、第四驅動裝置；110、圖像識別裝置；11、上臂旋轉軸；12、控制裝置。

圖3中標號所示：

1、自動充電機械臂；2、載有自動充電機械臂的電動汽車；3、充電插座。

圖4和圖5中標號所示：

207、車身連接件；208、旋轉軸；209、l型鋁板卡扣。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1和圖2所示，一種自動充電機械臂，主要包括機械部分和驅動部分和圖像定位裝置。

自動充電機械臂1的機械部分主要由運動導軌101、滑塊102、伸縮旋轉上臂103、旋轉擺臂104，充電插頭105、上臂旋轉軸11、圖像定位裝置110組成；自動充電機械臂1的驅動部分由設置在滑塊102上的第一促動裝置106、設置在上臂旋轉軸11上的第二促動裝置107、設置在伸縮旋轉上臂103上的第三促動裝置108、第四促動裝置109、設置在電動汽車上的控制裝置12組成。

運動導軌101固定在電動汽車2縱向軸線上(整車x方向)，且嵌在底盤的凹處；滑塊102和伸縮旋轉上臂103、旋轉擺臂104，充電插頭105通過第一促動裝置共同地在運動導軌101上平移(沿x軸方向)，伸縮旋轉上臂103與滑塊102通過上臂旋轉軸11連接，通過第二促動裝置107繞上臂旋轉軸11軸轉動(轉動角度范圍0-90°)，伸縮旋轉上臂103還通過第三促動裝置108沿伸縮旋轉上臂103長度方向做伸縮運動；旋轉擺臂104的一端與伸縮旋轉上臂103的末端連接，且通過第四促動裝置可使旋轉擺臂104沿伸縮旋轉上臂103的軸線旋轉；充電插頭105固定設置在旋轉擺臂104的末端，用于對接充電插座，在上述促動裝置的控制下，使得充電插頭105在尋找插座的過程中可以在電動汽車底盤與地面的空間內具有四個運動度，及沿x軸的平移、沿y軸的平移、沿z軸的升降、繞z軸的旋轉；

圖像定位裝置110設置在充電插頭105前半部的絕緣壁上，用于定位地面插座。

第一促動裝置106包括電機和與電機連接的齒輪齒條機構，通過電機驅動齒輪齒條傳動，實現(xiàn)滑塊102的平動；第二促動裝置107包括電機，控制伸縮旋轉上臂103的旋轉；第三促動裝置108塊包括電機和與電機連接的齒輪齒條機構，通過齒輪齒條傳動實現(xiàn)伸縮旋轉上臂103的伸縮運動；第四促動裝置109包括電機，控制旋轉擺臂104的旋轉；

控制裝置12分別與第一促動裝置106、第二促動裝置107、第三促動裝置108、第四促動裝置109通過can總線連接并控制上述促動裝置。

如圖3所示，一種載有自動充電機械臂的電動汽車，包括電動汽車本體2、自動充電機機械臂1、控制裝置12和卡扣201；控制裝置12安裝于電動汽車2上，自動充電機械臂1通過運動導軌101設置在電動汽車縱向軸線上(整車x方向)，且嵌在底盤的凹處，在非工作狀態(tài)時，自動充電機機械臂回到初始位置自動收縮成扁平狀緊貼汽車底盤，在汽車底盤上自動充電機機械臂的初始位置配置至少2對卡扣201，卡扣201通過can總線與控制裝置12連接，控制卡扣的轉動固定收縮后的旋轉擺臂104。

如圖4和圖5所示，卡扣201由車身連接件207、旋轉軸208和l型鋁板卡扣209組成，車身連接件207通過螺母與車身底盤固連，旋轉軸208與l型鋁板卡扣209鉸接，旋轉軸208轉動帶動卡扣轉動，扣住機械臂。

充電線纜在自動充電機機械臂內部走線，運動導軌101上的充電線纜采用定制扁平鍍銀線纜，便于運動時電纜的靈活跟隨。自動充電機機械臂結構件材料和卡扣皆采用鋁合金，運動導軌101與滑塊102的平動采用齒輪齒條傳動，運動導軌101結構采用不銹鋼板沖壓件，導軌與齒條均在此沖壓件上加工而成，實現(xiàn)傳動與導軌一體化的緊湊型、扁平化和輕量化的設計理念。大部分控制模塊的控制對象為電機，實現(xiàn)轉動或者通過齒輪齒條傳動實現(xiàn)平動。

本發(fā)明主要改進之處：

(1)本發(fā)明的自動充電機械臂為車載式，安裝于電動汽車底盤凹進處，不影響汽車行駛；

(2)自動充電機械臂非工作狀態(tài)時能夠收縮至與電動汽車底盤最低平面平齊，不影響汽車距地面最低高度。

本發(fā)明的工作原理如下：

功能：

當載有該機械臂的電動汽車停到指定車位后，控制裝置讀取電動汽車電池的電量，在電動汽車電量不足的情況下，控制自動機械臂的自動與地面充電插頭自動對接，實現(xiàn)充電。在電動汽車電量充足后，充電完成的情況下自動拔出插頭，機械臂收縮回到原位，通過這種方式實現(xiàn)電動汽車的自動、安全充電。

原理：

基本通信原理：本發(fā)明通過將自動充電機械臂安裝于電動汽車底盤下，通過can總線控制機械臂，監(jiān)測汽車電量并自動尋找地面上的充電插座為電動汽車充電。同時電動汽車上的控制裝置通過3g/4g無線模塊與運營中心進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)調度。

自動充電機械臂充電及斷電動作原理：當電動汽車停放于地面具有充電插座的停車位時，控制裝置通過can總線讀取電動汽車汽車電池電量，當電量低于設定閥值時，控制裝置12命令自動充電機械臂1準備充電，具體為：控制裝置12控制卡扣201張開釋放自動充電機械臂1，再命令圖像識別裝置110通過拍照定位地面充電插座3的位置，第一促動裝置106通過電機驅動齒輪齒條傳動，實現(xiàn)滑塊102 的平動，第二促動裝置107控制伸縮旋轉上臂103的旋轉，第三促動裝置108通過齒輪齒條傳動實現(xiàn)伸縮旋轉上臂103的伸縮運動,第四促動裝置109控制旋轉擺臂104旋轉，控制裝置12通過上述第一促動裝置106、第二促動裝置107、第三促動裝置108、第四促動裝置109控制自動充電機械臂的關節(jié)聯(lián)動尋找并插入位于車位上的充電插座3，接通充電電路，開始充電；當充電完畢后，控制裝置12命令第三促動裝置108使伸縮旋轉上臂103收縮，使充電插頭105從充電插座3中拔出，第二促動裝置107和第四促動裝置109分別控制旋轉上臂103和旋轉擺臂104旋轉，最終使自動充電機械臂2收縮至底盤下與導軌平行并緊貼導軌，此時安裝與底盤上各個位置處的防振固定卡扣201，通過電機控制旋轉軸208，使l型鋁板卡扣209自動扣住機械臂，防止機械臂在汽車行駛過程中與汽車底盤不緊貼而引起汽車車身振動，影響乘坐舒適性。

工作過程：

一種可收縮的自動充電機械臂的應用，能自動為載有該機械臂的電動汽車充電，具體的步驟為：

s1、載有自動充電機械臂的電動汽車停在有地面插座的停車位上；

s2、自動充電機械臂接收到電動汽車控制器下發(fā)的準備充電的指令；

s3、自動充電機械臂各關節(jié)聯(lián)動，通過圖像識別裝置自動尋找車位的充電插座；

s4、自動充電機械臂的充電插頭對接插座，鎖定自身位置；

s5、接通充電電路，為電動汽車充電，控制裝置通過can總線實時監(jiān)測充電狀態(tài)；

s6、充電完畢，斷開電源，拔出充電插頭；

s7、控制機械臂收縮，使其與導軌平面平行且緊貼導軌；

s8、防振固定卡扣自動卡緊機械臂。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。