CN108973724B - 适用于多种电动汽车的全自动充电***及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于多种电动汽车的全自动充电***及其实现方法，该***包括服务器、手机软件、控制***、顶棚、滑轨、滑块、机械臂、全自动对接模块、立柱；立柱与顶棚相连并构成一个充电作业空间；滑轨与顶棚相连、滑块与滑轨相连，滑块在伺服电机驱动的驱动下在圆角矩形滑轨上滑动；滑块与机械臂相连并带动机械臂沿滑轨的路径移动；滑块与机械臂通过伺服电机驱动完成机械臂轴向旋转动作；机械臂各关节处均有伺服电机驱动完成机械臂的屈伸动作；机械臂与全自动对接模块相连。本发明的全自动充电***可实现全自动地完成电动汽车充电操作，减少人工操作，降低了人员触电的风险。

Description

适用于多种电动汽车的全自动充电***及其实现方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及适用于多种电动汽车的全自动充电***及其实现方法。

背景技术

随着经济快速发展，人们的生活水平不断提高，汽车已经成为人们工作生活中的必须品。但传统的以化石燃料为能源的汽车不仅消耗着宝贵的石油资源，还造成了空气污染等环境问题。电动汽车使用电能驱动，绿色环保，已经成为未来汽车发展的主要方向。绝大多数电动汽车内置大容量电池以储存电能，电能不足时需要及时充电，电动汽车充电技术应运而生。

虽然目前已经有了相应的标准，统一了充电接口的结构，对充电电压、电流等做出了一定限制，提高了充电设施的通用性，增加了充电过程的安全性。但是随着电动汽车品牌、种类的增多，传统的电动汽车充电技术存在着一定的缺陷。

实际中，使用充电桩进行充电时仍需要手动操作充电电缆及插头，充电结束后需要手动将插头拔出并回收电缆，便捷性不高，操作不当还可能会导致触电危险。国家标准中的充电插头为快速充电和慢速充电两种插头，两种插头结构差异较大，无法通用。

虽然目前已有相关专利用于解决上述问题，但这些专利中仍存在着一定的缺陷：

公告号为CN 204068367U、专利名称为“电动汽车自动充电***”的专利申请文件中，公开了“一种电动汽车自动充电***，充电桩一侧固定连接有机械手臂，机械手臂上活动安装有电动汽车插电端头，定位车库的前端固定安装有汽车前轮定位块，在汽车前轮定位块上设置有定位开关，电动汽车插电端头上设置有充电插头，在充电插头上依次设置有第一感应探头、第二感应探头、第三感应探头和第四感应探头，在电动汽车充电端头上设置有充电插口，充电插口的外侧设置有分别与第一感应探头、第二感应探头、第三感应探头和第四感应探头对应的第五感应探头、第六感应探头、第七感应探头和第八感应探头；实现电动汽车的全自动充电，方便快捷”的技术方案

但是该装置的“机械手臂”位于车库左侧，利用车库地面上的“汽车前轮定位块”来限制“机械手臂”与电动汽车的相对位置，而其“机械手臂”的活动范围有限，仅能原地转动，不能做车身长度方向上的移动，因此该设计方案限制了该装置的应用范围。且目前电动汽车大小各异，充电接口在车身上的位置各不相同，该装置无法对充电口位于车身侧面，但是位置超过“机械手臂”工作范围的电动汽车充电，也不能对充电口位于车身前端或者后端的电动汽车充电。且该装置未涉及解决多种充电接口的问题。

公告号为CN 106696747A、名称为“一种电动汽车自动充电***及其控制方法”的专利申请文件中公开了“一种电动汽车自动充电***及其控制方法，从车辆泊车入位开始监测，到车辆充电完成后断开充电连接复位装置并生成用户账单，包括充电插头对接和充电过程实时监控，软件***部分全程监控充电过程涉及到的各项数据，控制硬件机械部分运行完成下一步动作，硬件部分完成指令后将新的信号量传回软件部分参与新指令运算，软硬结合，提高整个充电***的***性和智能性；使用基于机器视觉和机器学习算法的充电接口对接方案，保证对接的可行性和准确度；使用三维度长行程的丝杆导轨机构，增加充电接头的可活动范围，适应多种车型；为自动充电***配备支付扫码器，通过手机端支付工具的支付条形码扫码功能即可完成相关费用的支付，使支付更智能”的技术方案。

虽然该***使用了多个伺服电机带动不同的丝杆结构用于调整充电插头与汽车充电接口的相对位置、角度，但是该装置竖直的机构构成了一个平面，充电插头在平面上运动，但当车身侧面与该竖直平面不平行时，竖直平面需要带动充电插头向车身移动，但是当车身与该竖直平面夹角较大时，竖直平面的一端已经与车身接触，不能继续缩短充电插头与汽车充电接口之间的距离，此时若充电插头与汽车充电接口的相对位置较远或者角度较大时，“插拔装置”在距离上、角度上的调整范围有限，充电插头无法***电动汽车的充电接口。且受限于该***的结构设计方案，使用该***进行充电时，需要将电动汽车的充电口位置尽可能地停靠在充电装置附近，并且带有充电口的电动汽车车身侧面需要尽可能平行地停靠在装置前，这带来了使用上的不便。且该装置也未涉及多种充电接口的问题。

公告号为CN 104795868B、名称为“电动汽车自动充电***”的专利申请文件中公开了“一种电动汽车自动充电***，包括充电控制器、充电桩、汽车充电插座识别定位装置、充电插头自动插拔装置，所述充电控制器与充电桩、汽车充电插座识别定位装置、充电插头自动插拔装置连接；充电桩包括桩体，以及桩体内的电气模块和计量模块；汽车充电插座识别定位装置包括超声波传感器、激光测距传感器组、CCD图像传感器、图像对位处理器；所述超声波传感器、激光测距传感器组与充电控制器连接；CCD图像传感器通过图像对位处理器与充电控制器连接，充电控制器控制充电插头自动插拔装置，使充电插头自动插拔装置上的充电插头与电动汽车上的充电插座实现自动插拔。本发明可自动将充电插头***或拔出电动汽车的充电插座中”的技术方案。

但该装置仍存在一定不足：一方面，该装置固定在地面上，使用该装置进行充电时，需要特别注意电动汽车停放位置及方向，将电动汽车的充电口停靠在该装置的附近，电动汽车的充电接口位置各不相同，这带来了操作上的不便；并且受限于该装置的活动范围，电动汽车与该装置的相对位置需要限制在一定范围内，这对驾驶员的驾驶技术提高了要求。同时，该专利仍未涉及解决多种充电接口的问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种适用于多种电动汽车的全自动充电***及其实现方法，可实现全自动地完成电动汽车充电操作，减少人工操作，降低了人员触电的风险，减少了因人为的操作不当引起的设备损坏，提高了充电过程的安全性、便捷性，同时还针对市场上的电动汽车种类多样，充电接口位置、结构存在较大差异，快速、慢速充电接口无法通用等问题，实现在不增加使用者的操作难度的情况下，自动化地完成电动汽车充电操作，提高了使用的便利性。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

适用于多种电动汽车的全自动充电***，包括服务器、嵌于移动客户端的应用软件、控制***及充电装置本体，所述充电装置本体由顶棚、滑轨、滑块、机械臂、全自动对接模块、立柱构成；所述立柱与顶棚相连且起到支撑顶棚的作用，立柱与顶棚构成一个充电作业空间；所述滑轨呈环状安装于顶棚底面，滑轨上安装有滑块，且滑块在伺服电机驱动的驱动下在滑轨上滑动；所述滑块上安装有机械臂，滑块带动机械臂沿滑轨的路径移动，且滑块与机械臂通过伺服电机驱动完成机械臂轴向的旋转动作；所述机械臂包括多个可自由活动的关节，且机械臂的各关节处均有伺服电机驱动完成机械臂的屈伸动作，机械臂与全自动对接模块相连；所述全自动对接模块包含多种标准的充电插头；所述服务器分别与控制***及移动客户端通信连接，服务器用于转接控制***与移动客户端的应用软件之间的信息数据；所述控制***用于识别车辆信息、确定充电方案、控制充电装置本体对车辆完成自动充电；所述移动客户端的应用软件用于向服务器发送充电方案及充电设置信息、接收充电信息、完成充电付费；

在本发明的适用于多种电动汽车的全自动充电***中，机械臂包括多个可自由活动的关节，机械臂与滑块相连，能够自由摆动和轴向旋转，滑块沿着顶棚下固定的环状导轨移动，该***的机械臂工作范围覆盖了整个停车区域，在使用本发明的适用于多种电动汽车的全自动充电***时，没有停车方向、停车角度、车型、充电接口位置的限制，只要车主将电动汽车停在该充电***工作区域内，且只要电动汽车充电接口位于停车区域内，本发明的全自动充电***可自动识别车辆信息，机械臂自动移动到电动车汽车充电接口附近，调整机械臂各关节，将全自动对接模块移动在汽车充电接口附近，全自动对接模块自动完成充电接口保护盖打开并将充电插头***充电接口，充电完成后全自动对接模块与充电接口脱离并关闭充电接口保护盖，整个过程全部实现自动化；

同时，在本发明的适用于多种电动汽车的全自动充电***的全自动对接模块中包含多种符合国家标准的充电插头，因此本发明的全自动充电***在使用时不会受到充电接口类型限制，全自动对接模块通过旋转的方式切换不同的充电插头，车主在充电开始前可以选择需要的充电方式，全自动对接模块自动地切换到对应的充电插头，机械臂自动地移动到对应的电动汽车充电接口附近，从而实现了一套装置适应多种电动汽车接口结构。

进一步地，所述充电方案至少包含充电时间、充电速度、充电费用，和/或所述充电设置信息至少包含车辆信息、充电接口位置、充电接口结构，和/或所述充电信息至少包含充电电流数据、充电电压数据。

进一步地，所述全自动对接模块包括对接头切换模块、快速充电插头、慢速充电插头、吸盘机械手，快速充电插头、慢速充电插头及吸盘机械手分别与对接头切换模块相连。

进一步地，所述对接头切换模块包括中心轴、旋转底座、旋转伺服电机、伸缩伺服电机、伸缩杆；所述吸盘机械手包括真空泵、橡胶吸盘支杆、橡胶吸盘、橡胶管；

所述快速充电插头、慢速充电插头及吸盘机械手分别与旋转底座相连，且快速充电插头、慢速充电插头及吸盘机械手旋转至最上方的工作位置时成为作业部与伸缩杆通过与转动方向相同的沟槽实现契合，伸缩杆做伸缩运动时带动当前契合的作业部实现伸缩运动，旋转伺服电机带动旋转底座在中心轴上转动来实现快速充电插头、慢速充电插头及吸盘机械手的切换，伸缩伺服电机带动伸缩杆做伸出或收回运动；

所述橡胶吸盘支杆与橡胶吸盘相连，橡胶吸盘支杆与真空泵相连，真空泵通过橡胶管与橡胶吸盘连接，通过真空泵的吸气及吹气实现吸盘机械手对车辆的充电接口保护盖的抓取及释放操作。

进一步地，所述控制***包括主控模块、检测模块、运动控制模块、通信模块、充电控制模块；所述主控模块分别与检测模块、运动控制模块、通信模块、充电控制模块相连；所述运动控制模块分别与滑块、机械臂的各关节处及全自动对接模块中的伺服电机相连；

所述检测模块相连用于电动汽车入库检测、车身姿态检测、充电接口空间位置确定、机械臂受力检测、充电电流检测、充电电压检测、充电功率检测；所述运动控制模块用于实现运动指令发送及运动状态接收；所述通信模块用于连接服务器；所述充电控制模块用于完成电能转换及电能输出。

进一步地，所述检测模块包括车辆监测摄像头、机械臂监测摄像头、对接检测摄像头、机械臂压力传感器、滑块压力传感器、对接压力传感器、充电电流传感器、充电电压传感器；

所述车辆监测摄像头安装于顶棚下方，车辆监测摄像头用于检测充电作业空间内车辆状态及获取车辆信息；

所述机械臂监测摄像头与滑块相连，机械臂监测摄像头用于检测机械臂及全自动对接模块整体上的运动状态；

所述对接检测摄像头与全自动对接模块相连，对接检测摄像头用于检测全自动对接模块的运动状态；

所述机械臂压力传感器安装于机械臂的各关节处，机械臂压力传感器用于检测机械臂的各关节承受的外力；

所述滑块压力传感器安装于滑块中，块压力传感器用于检测机械臂整体载重及滑块沿滑轨滑动受力；

所述对接压力传感器安装于自动对接模块中，对接压力传感器用于检测充电接口连接紧密程度；

本发明的全自动充电***中，机械臂各关节、滑块、全自动对接模块中设置有压力传感器，以用于检测机械臂各关节、滑块、全自动对接模块等处受到的压力情况，从而识别充电车辆的移动情况，车辆移动超过承受范围时，全自动对接模块自动断开连接，若充电过程中汽车发生移动，例如驾驶员在充电插头***的情况下启动汽车，此时机械臂能够及时检测到车辆的移动，并自动将充电插头脱离，保护充电***及电动汽车充电接口不受损害，实现了整个过程全部实现自动化，提高了整个充电***的安全性。

进一步地，在所述机械臂压力传感器、滑块压力传感器、对接压力传感器内均预设有压力值安全阈值，在充电过程中，机械臂压力传感器、上述滑块压力传感器或对接压力传感器检测到的压力值超过对应的压力值安全阈值时，则终止充电过程。

进一步地，所述移动客户端为手机，且在手机的所述应用软件上绑定了车主的车辆车牌号，并以绑定的车辆车牌号作为车主信息识别、账户扣费的识别号码，且在所述服务器内保存了车主身份信息、车辆信息、充电接口位置、充电接口结构、默认充电方案、账户金额信息。

同时，本发明还公开了上述的适用于多种电动汽车的全自动充电***的实现方法，具体包含以下步骤：

A.建立服务器与控制***的通信连接，车辆监测摄像头实时监测是否有车辆驶入充电作业空间；

B.车辆监测摄像头在检测到有车辆驶入充电作业空间时识别车牌号码，控制***根据车牌号码与服务器连接，确定车主身份信息、车辆充电接口结构、账户信息，并等待接收充电方案；

C.服务器监测在预设等待时间阈值内是否收到车主通过应用软件上传的充电方案及充电设置信息，若超过等待时间阈值仍未收到充电方案及充电设置信息则将默认充电方案发送至控制***；

D.控制***收到充电方案后，先通过车辆监测摄像头检测汽车姿态信息，确定车辆在充电站内的空间位置及方向，结合收到的充电接口位置、充电接口结构信息，通过运动控制模块移动机械臂到充电接口附近并展开；控制模块通过机械臂监测摄像头识别机械臂与车辆的位置关系来进一步控制机械臂靠近充电接口；控制模块通过对接检测摄像头识别到的车辆充电接口保护盖位置信息来控制全自动对接模块完成充电接口保护盖打开、并将充电方案选中的充电插头***车辆充电接口；

E.充电控制模块开始为车辆充电、检测模块监测充电电流、电压信息，并将监测到的信息通过服务器传递到车主的应用软件中；

F.充电完车后，参照与步骤D中充电步骤相反顺序完成充电插头拔出、充电接口保护盖关闭、机械臂复位的动作，同时服务器根据充电电流、电压信息计算出本次充电使用电能总量，生车费用信息并发送至应用软件中，车主确认后，充电费用将从车主账户中扣除。

进一步地，若在充电过程中，车辆发生异常位移或者车主在充电状态下开动车辆导致所述机械臂压力传感器或滑块压力传感器检测到压力值超过压力值安全阈值，所述控制***则控制机械臂及全自动对接模块脱离车辆，并将报警信息发送到应用软件中，等待车主下一步操作；若车主选择继续开始新的充电计划，则返回步骤D重新开始充电；若车主开动车辆且车辆监测摄像头检测到车辆驶出充电站，则直接结束本次充电。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

第一，使用本发明的全自动充电***时，不会受到停车方向、停车角度、车型、充电接口位置的限制，只要车主将电动汽车停在该充电***工作区域内，只要电动汽车充电接口位于停车区域内，该充电***自动识别车辆信息，机械臂自动移动到电动车汽车充电接口附近，调整机械臂各关节，将全自动对接模块移动在汽车充电接口附近，全自动对接模块自动完成充电接口保护盖打开并将充电插头***充电接口，充电完成后全自动对接模块与充电接口脱离并关闭充电接口保护盖，整个过程全部实现自动化；

第二，使用本发明的全自动充电***时，不会受到充电接口类型限制，本发明的全自动充电***中全自动对接模块包含多种符合国家标准的充电插头，充电插头固定在旋转底座中，通过旋转的方式切换不同的充电插头，并使用伸缩杆将选中的充电插头推出，车主在充电开始前可以选择需要的充电方式，全自动对接模块自动地切换到对应的充电插头，机械臂自动地移动到对应的电动汽车充电接口附近。一套装置适应多种电动汽车接口结构；

第三，在本发明的全自动充电***中，其机械臂各关节，滑块，全自动对接模块中设置有压力传感器，可用于检测机械臂各关节，滑块，全自动对接模块等处受到的压力情况，从而识别充电车辆的移动情况，车辆移动超过承受范围时，全自动对接模块自动断开连接。若充电过程中汽车发生移动，例如驾驶员在充电插头***的情况下启动汽车，此时机械臂能够及时检测到车辆的移动，并自动将充电插头脱离，保护充电***及电动汽车充电接口不受损害，实现了整个过程全部实现自动化，提高了整个充电***的安全性；

第四，本发明的全自动充电***的控制设备、电能转换装置等均位于顶棚内，取消了传统的充电桩、充电机柜等装置，提高了空间利用率，方便大规模集成，同时也方便了车辆进入充电区域，且多个充电停车位并排布置时，可以适当减少立柱的数量，优化立柱的布置方式，也进一步提高了空间利用率，方便了车辆的出；。

第五，本发明的全自动充电***中，正在充电的电动汽车，机械臂，全自动对接模块都位于顶棚之下，控制设备、电能转换装置等位于顶棚内，整个装置，特别是充电接口部位避免直接暴露在雨水及太阳直射等环境下，避免了雨水的渗入导致的漏电等危险情况，提高了充电***的安全性，同时也避免了装置的老化及损坏。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的全自动充电***的整体结构示意图。

图2是本发明的一个实施例的全自动充电***中控制***的结构示意图。

图3是本发明的一个实施例的全自动充电***中全自动对接模块的内部组件示意图。

附图标记：1-滑块，2-机械臂，3-全自动对接模块，31-对接头切换模块，311-中心轴，312-旋转底座，313-旋转伺服电机，314-伸缩伺服电机，315-伸缩杆，32-快速充电插头，33-慢速充电插头，34-吸盘机械手，341-真空泵，342-橡胶吸盘支杆，343-橡胶吸盘，344-橡胶管，4-顶棚，5-圆角矩形滑轨，6-立柱，300-控制***，301-主控模块，302-检测模块，3021-车辆监测摄像头，3022-机械臂监测摄像头，3023-对接检测摄像头，3024-机械臂压力传感器，3025-滑块压力传感器，3026-对接压力传感器，3027-充电电流传感器，3028-充电电压传感器，303-运动控制模块，304-通信模块，305充电控制模块。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例：

实施例一：

如图1所示，一种适用于多种电动汽车的全自动充电***，包括服务器、手机软件、控制***300、顶棚4、圆角矩形滑轨5、滑块1、机械臂2、全自动对接模块3、立柱6。

上述立柱6与上述顶棚4相连，并起到支撑上述顶棚4的作用；上述立柱6与上述顶棚4构成一个充电作业空间。上述圆角矩形滑轨5与上述顶棚4相连，且位于上述顶棚4下面；上述滑块1与上述圆角矩形滑轨5相连，上述滑块1在伺服电机驱动的驱动下在上述圆角矩形滑轨5上滑动。

上述滑块1与上述机械臂2相连，带动上述机械臂2沿上述圆角矩形滑轨5的路径移动；上述滑块1与上述机械臂2通过伺服电机驱动，完成上述机械臂2轴向旋转动作；机械臂2包括多个可自由活动的关节，上述机械臂2的各关节处均有伺服电机驱动，完成上述机械臂2的屈伸动作；上述机械臂2与上述全自动对接模块3相连。

如图3所示，上述全自动对接模块3主要包括对接头切换模块31、快速充电插头32、慢速充电插头33、吸盘机械手34；上述对接头切换模块31主要包括中心轴311、旋转底座312、旋转伺服电机313、伸缩伺服电机314、伸缩杆315。上述吸盘机械手34主要包括真空泵341、橡胶吸盘支杆342、橡胶吸盘343、橡胶管344。

上述快速充电插头32、上述慢速充电插头33及上述吸盘机械手34分别与旋转底座312相连，上述旋转伺服电机313带动上述旋转底座312在上述中心轴311上转动以实现切换快速充电插头32、慢速充电插头33及上述吸盘机械手34的功能。

上述快速充电插头32、上述慢速充电插头33或上述吸盘机械手34旋转至最上方的工作位置时成为作业部与上述伸缩杆315通过与转动方向相同的沟槽实现契合，上述伸缩杆315做伸缩运动时带动当前契合的作业部实现伸缩运动，沟槽结构不影响上述旋转底座旋转312。

上述伸缩伺服电机314带动上述伸缩杆315做伸出或收回运动实现上述充电插头32、33及上述吸盘机械手34伸出及收回动作。

上述橡胶吸盘支杆342与上述橡胶吸盘343相连，上述橡胶吸盘支杆342与上述真空泵341相连，上述真空泵341通过橡胶管344与上述橡胶吸盘343连接，通过上述真空泵341的吸气及吹气实现上述吸盘机械手34对汽车充电接口保护盖的抓取及释放操作。

如图2所示，上述控制***300包括主控模块301、检测模块302、运动控制模块303、通信模块304、充电控制模块305；上述主控模块301、上述运动控制模块303、上述通信模块304、上述充电控制模块305均位于上述顶棚4内部。

上述主控模块301与上述检测模块302相连，完成电动汽车入库检测、车身姿态检测、充电接口空间位置确定、机械臂受力检测、充电电流、电压、功率检测功能。上述主控模块301与上述运动控制模块303相连，实现运动指令发送及运动状态接收功能；上述主控模块301与上述通信模块304相连、上述通信模块304与上述服务器通过网络相连，上述中心服务器与上述手机软件通过网络相连、实现充电计划发送、充电状态监测、账单推送、支付扣费、消息通知功能；上述主控模块301与上述充电控制模块305相连，完成电能转换、电能输出功能。

上述检测模块302包括车辆监测摄像头3021、机械臂监测摄像头3022、对接检测摄像头3023、机械臂压力传感器3024、滑块压力传感器3025、对接压力传感器3026、充电电流传感器3027、充电电压传感器3028。

上述车辆监测摄像头3021与上述顶棚4相连，且位于上述顶棚4下方，用于检测上述充电作业空间内车辆状态及获取车辆信息。上述机械臂监测摄像头3022与上述滑块相连，用于检测上述机械臂2及上述全自动对接模块3整体上的运动状态；上述对接检测摄像头3023与上述全自动对接模块3相连，用于检测上述全自动对接模块3的运动状态。上述机械臂压力传感器3024位于上述机械臂2各关节处，用于检测上述机械臂2各关节承受的外力；上述滑块压力传感器3025位于上述滑块1中，用于检测上述机械臂2整体载重及上述滑块1沿上述圆角矩形滑轨5滑动受力；上述对接压力传感器3026位于上述自动对接模块3中，用于检测充电接口连接紧密程度；

充电过程中，上述机械臂压力传感器3024、上述滑块压力传感器3025及上述对接压力传感器3026检测到的压力值超过安全阈值时，充电过程终止，上述全自动对接模3块与汽车脱离，上述机械臂2折叠收回。

上述运动控制模块303与上述滑块1、上述机械臂2各关节处及上述全自动对接模块3中的伺服电机相连。

上述手机软件安装在车主手机上，并绑定该车主的电动汽车车牌号，作为车主信息识别、账户扣费的识别号码，上述车辆监测摄像头3021可根据车牌号码确认车主身份，以完成充电方案接收、账户扣费、消息推送的功能。上述服务器保存了车主身份信息、车辆信息、充电接口位置、充电接口结构、默认充电方案、账户金额信息等。

使用本发明的全自动充电***时，车主将电动汽车停在该充电***工作区域内，该充电***自动识别车辆信息，通过服务器接收手机软件中充电方案信息或直接使用服务器中默认充电方案，机械臂自动移动到电动车汽车充电接口附近，全自动对接模块自动完成充电接口保护盖打开并将充电插头***充点接口，充电完成后全自动对接模块与充电接口脱离并关闭充电接口保护盖，整个过程全部实现自动化。

实施例二

本实施例为实施例一中的全自动充电***进行自动充电的具体实现流程：

该***的工作方式如下：

(1)无车辆充电时，整个***进入低功耗待机状态，上述机械臂处于折叠状态，上述控制***中维持上述通信模块与上述服务器的连接，用于服务器监测充电***状态；上述车辆监测摄像头保持工作状态，监测是否有车辆驶入充电站；

(2)当电动汽车驶入充电站后，上述车辆监测摄像头检测到车辆后，唤醒***其他部分；同时，上述车辆监测摄像头识别车牌号码，上述控制***根据该号码与上述服务器连接，确定车主身份信息，确定车辆充电接口结构，账户信息，等待接收充电方案；

(3)车主在将汽车停稳后，可使用上述手机软件，设置充电时间、充电速度、充电费用等信息，上述手机软件将用户设置信息发送至上述服务器，上述服务器将收到的充电方案及车辆信息、充电接口位置、充电接口结构等形成充电方案，发送到上述控制***中；

(4)若车主在将车辆停稳后，没有使用上述手机软件设置充电方案，上述服务器将默认充电方案发送到上述控制***中；

(5)上述控制***收到充电方案后，先通过上述车辆监测摄像头检测汽车姿态信息，确定车辆在充电站内的空间位置及方向，结合收到的充电接口位置、充电接口结构信息，利用上述运动控制模块移动机械臂到充电接口附近并展开；上述控制模块利用上述机械臂监测摄像头识别到的上述机械臂与车辆的位置关系，进一步控制上述机械臂靠近充电接口；上述控制模块利用上述对接检测摄像头，控制上述全自动对接模块完成充电接口保护盖打开、并将充电方案选中的充电插头***车辆充电接口；

(6)上述充电控制模块开始为车辆充电、上述检测模块监测充电电流、电压等信息，并将该信息通过上述服务器传递到车主的上述手机软件中；

(7)充电完车后，该***按照上述步骤(5)的相反顺序，完成充电插头拔出、充电接口保护盖关闭、机械臂复位等动作，上述服务器将根据充电电流、电压信息计算出本次充电使用电能总量，生车费用信息，发送至上述手机软件中，车主确认后，充电费用将从车主账户中扣除，***再次进入步骤(1)所述的待机状态，；

(8)若在充电过程中，车辆发生异常位移，或者车主在充电状态下开动车辆，上述机械臂压力传感器及上述滑块压力传感器检测到压力值超过阈值，上述控制***进入紧急脱离模式，迅速控制上述机械臂及全自动对接模块脱离车辆，保护***安全，并将报警信息发送到上述手机软中，等待车主下一步操作；若为车辆发生异常位移，车主排除车辆异常后，可选择继续开始新的充电计划，该***按照步骤(5)重新开始充电，充电费用累加；若为车主在充电状态下开动车辆，上述车辆监测摄像头检测到车辆驶出充电站，***按照步骤(7)，结束本次充电。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.适用于多种电动汽车的全自动充电***，其特征在于，包括服务器、嵌于移动客户端的应用软件、控制***及充电装置本体，所述充电装置本体由顶棚、滑轨、滑块、机械臂、全自动对接模块、立柱构成；

所述立柱与顶棚相连且起到支撑顶棚的作用，立柱与顶棚构成一个充电作业空间；所述滑轨呈环状安装于顶棚底面，滑轨上安装有滑块，且滑块在伺服电机驱动的驱动下在滑轨上滑动；所述滑块上安装有机械臂，滑块带动机械臂沿滑轨的路径移动，且滑块与机械臂通过伺服电机驱动完成机械臂轴向的旋转动作；所述机械臂包括多个可自由活动的关节，且机械臂的各关节处均有伺服电机驱动完成机械臂的屈伸动作，机械臂与全自动对接模块相连；所述全自动对接模块中包含多种标准的充电插头；

所述服务器分别与控制***及移动客户端通信连接，服务器用于转接控制***与移动客户端的应用软件之间的信息数据；所述控制***用于识别车辆信息、确定充电方案、控制充电装置本体对车辆完成自动充电；所述移动客户端的应用软件用于向服务器发送充电方案及充电设置信息、接收充电信息、完成充电付费；

所述全自动对接模块包括对接头切换模块、快速充电插头、慢速充电插头、吸盘机械手，快速充电插头、慢速充电插头及吸盘机械手分别与对接头切换模块相连；

所述对接头切换模块包括中心轴、旋转底座、旋转伺服电机、伸缩伺服电机、伸缩杆；所述吸盘机械手包括真空泵、橡胶吸盘支杆、橡胶吸盘、橡胶管；

所述快速充电插头、慢速充电插头及吸盘机械手分别与旋转底座相连，且快速充电插头、慢速充电插头及吸盘机械手旋转至最上方的工作位置时成为作业部与伸缩杆通过与转动方向相同的沟槽实现契合，伸缩杆做伸缩运动时带动当前契合的作业部实现伸缩运动，旋转伺服电机带动旋转底座在中心轴上转动来实现快速充电插头、慢速充电插头及吸盘机械手的切换，伸缩伺服电机带动伸缩杆做伸出或收回运动；

所述橡胶吸盘支杆与橡胶吸盘相连，橡胶吸盘支杆与真空泵相连，真空泵通过橡胶管与橡胶吸盘连接，通过真空泵的吸气及吹气实现吸盘机械手对车辆的充电接口保护盖的抓取及释放操作。

2.根据权利要求1所述的适用于多种电动汽车的全自动充电***，其特征在于，所述充电方案至少包含充电时间、充电速度、充电费用，和/或所述充电设置信息至少包含车辆信息、充电接口位置、充电接口结构，和/或所述充电信息至少包含充电电流数据、充电电压数据。

3.根据权利要求1所述的适用于多种电动汽车的全自动充电***，其特征在于，所述控制***包括主控模块、检测模块、运动控制模块、通信模块、充电控制模块；所述主控模块分别与检测模块、运动控制模块、通信模块、充电控制模块相连；所述运动控制模块分别与滑块、机械臂的各关节处及全自动对接模块中的伺服电机相连；

所述检测模块相连用于电动汽车入库检测、车身姿态检测、充电接口空间位置确定、机械臂受力检测、充电电流检测、充电电压检测、充电功率检测；所述运动控制模块用于实现运动指令发送及运动状态接收；所述通信模块用于连接服务器；所述充电控制模块用于完成电能转换及电能输出。

4.根据权利要求3所述的适用于多种电动汽车的全自动充电***，其特征在于，所述检测模块包括车辆监测摄像头、机械臂监测摄像头、对接检测摄像头、机械臂压力传感器、滑块压力传感器、对接压力传感器、充电电流传感器、充电电压传感器；

所述车辆监测摄像头安装于顶棚下方，车辆监测摄像头用于检测充电作业空间内车辆状态及获取车辆信息；

所述机械臂监测摄像头与滑块相连，机械臂监测摄像头用于检测机械臂及全自动对接模块整体上的运动状态；

所述对接检测摄像头与全自动对接模块相连，对接检测摄像头用于检测全自动对接模块的运动状态；

所述机械臂压力传感器安装于机械臂的各关节处，机械臂压力传感器用于检测机械臂的各关节承受的外力；

所述滑块压力传感器安装于滑块中，块压力传感器用于检测机械臂整体载重及滑块沿滑轨滑动受力；

所述对接压力传感器安装于自动对接模块中，对接压力传感器用于检测充电接口连接紧密程度。

5.根据权利要求4所述的适用于多种电动汽车的全自动充电***，其特征在于，在所述机械臂压力传感器、滑块压力传感器、对接压力传感器内均预设有压力值安全阈值，在充电过程中，机械臂压力传感器、上述滑块压力传感器或对接压力传感器检测到的压力值超过对应的压力值安全阈值时，则终止充电过程。

6.根据权利要求5所述的适用于多种电动汽车的全自动充电***，其特征在于，所述移动客户端为手机，且在手机的所述应用软件上绑定了车主的车辆车牌号，并以绑定的车辆车牌号作为车主信息识别、账户扣费的识别号码，且在所述服务器内保存了车主身份信息、车辆信息、充电接口位置、充电接口结构、默认充电方案、账户金额信息。

7.根据权利要求6所述的适用于多种电动汽车的全自动充电***的实现方法，其特征在于，具体包含以下步骤：

A.建立服务器与控制***的通信连接，车辆监测摄像头实时监测是否有车辆驶入充电作业空间；

B.车辆监测摄像头在检测到有车辆驶入充电作业空间时识别车牌号码，控制***根据车牌号码与服务器连接，确定车主身份信息、车辆充电接口结构、账户信息，并等待接收充电方案；

C.服务器监测在预设等待时间阈值内是否收到车主通过应用软件上传的充电方案及充电设置信息，若超过等待时间阈值仍未收到充电方案及充电设置信息则将默认充电方案发送至控制***；

D.控制***收到充电方案后，先通过车辆监测摄像头检测汽车姿态信息，确定车辆在充电站内的空间位置及方向，结合收到的充电接口位置、充电接口结构信息，通过运动控制模块移动机械臂到充电接口附近并展开；控制模块通过机械臂监测摄像头识别机械臂与车辆的位置关系来进一步控制机械臂靠近充电接口；控制模块通过对接检测摄像头识别到的车辆充电接口保护盖位置信息来控制全自动对接模块完成充电接口保护盖打开、并将充电方案选中的充电插头***车辆充电接口；

E.充电控制模块开始为车辆充电、检测模块监测充电电流、电压信息，并将监测到的信息通过服务器传递到车主的应用软件中；

F.充电完车后，参照与步骤D中充电步骤相反顺序完成充电插头拔出、充电接口保护盖关闭、机械臂复位的动作，同时服务器根据充电电流、电压信息计算出本次充电使用电能总量，生车费用信息并发送至应用软件中，车主确认后，充电费用将从车主账户中扣除。

8.根据权利要求7所述的适用于多种电动汽车的全自动充电***的实现方法，其特征在于，若在充电过程中，车辆发生异常位移或者车主在充电状态下开动车辆导致所述机械臂压力传感器或滑块压力传感器检测到压力值超过压力值安全阈值，所述控制***则控制机械臂及全自动对接模块脱离车辆，并将报警信息发送到应用软件中，等待车主下一步操作；

若车主选择继续开始新的充电计划，则返回步骤D重新开始充电；若车主开动车辆且车辆监测摄像头检测到车辆驶出充电站，则直接结束本次充电。

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