电动汽车自动充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种充电装置，具体涉及一种电动汽车自动充电系统。
【背景技术】
[0002]电动汽车节能环保，不污染环境，是未来汽车的主流形态，也是当前汽车工业发展的重点和研宄热点。电动汽车的充电装置是保证电动汽车正常使用的重要设备。现有的电动汽车充电装置包括了各类交流和直流充电粧和充电站。使用这些充电装置时，需要使用者手动将充电装置上的充电插头插入电动汽车的充电插座内，然后启动充电，而在充电完成后，同样需要使用者手动移除充电插头并将其放置在充电装置上。在交流充电装置的充电插头上，除了有供电触头外，还有保护接地触头、控制确认触头、充电连接确认触头等共计7个触头。而在直流充电装置的充电插头上，除了供电触头外，还有保护接地触头等共计9个触头。在充电过程中，首先接通保护接地触头，最后接通控制确认触头与充电连接确认触头，在脱开的过程中，首先断开充电连接确认触头和控制确认触头，最后断开保护接地触头。触头的接通与断开通过内部开关电路进行控制。通过手动方式插拔充电插头进行电动汽车充电作业一方面存在一定安全隐患，另一方面降低了电动汽车的使用体验，便捷性不够。
【发明内容】
[0003]本发明针对使用电动汽车充电装置时需要手动插拔充电插头进行充电作业的问题，提出一种智能化的电动汽车自动充电系统，该系统能够自动识别停泊在充电车位上的电动汽车并自动定位充电插座，通过自动充插拔电插头完成充电过程。
[0004]本发明是这样实现的:
一种电动汽车自动充电系统，包括充电控制器、充电粧、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粧、汽车充电插座识别定位装置、充电插头自动插拔装置连接；
所述充电粧包括粧体，以及粧体内的电气模块和计量模块，所述电气模块包括与交流电网连接的充电插座，所述电气模块与计量模块连接；
所述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；所述超声波传感器实时探测汽车泊车信号，并将该泊车信号传递给充电控制器，当充电控制器接收到超声波传感器传来的泊车信号时，充电控制器控制激光测距传感器组的开启，激光测距传感器组的激光测距传感器采集汽车泊车姿态，并将该姿态信息传递给充电控制器；所述CCD图像传感器将采集的充电插座所在侧的汽车侧面图像数据传递给图像对位处理器，图像对位处理器将接收的图像信息与预先存储在图像对位处理器中的参考图像进行比较，算出实际汽车插座位置与参考图像的汽车插座位置的偏移值，并将该偏移值传送给充电控制器，充电控制器根据上述数据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。
[0005]按上述方案，所述充电插头自动插拔装置包括底座、升降台、机械大臂、机械小臂，以及机械小臂上的充电插头；
所述底座安设在底座导轨上，底座通过水平伺服电机在底座导轨上实现直线移动；所述升降台通过旋转台与底座连接，所述升降台上设有机械臂支座，所述机械大臂通过铰链与机械臂支座顶端相连，机械大臂在旋转伺服电机的驱动下绕铰链转动，当不进行充电时，机械大臂折叠在机械臂支座的存放槽内；所述机械大臂上设有导轨，所述机械小臂置于导轨上，机械小臂与直线伺服电机连接，充电控制器控制直接伺服电机，使直接伺服电机控制机械小臂在导轨上移动，以实现机械小臂上的充电插头与电动汽车上的汽车充电插座自动插拔；
所述充电控制器控制旋转台的旋转角度，充电控制器控制升降台的升降高度，充电控制器控制底座的水平移动。
[0006]按上述方案，所述电气模块输出的电压为交流220V、交流380V和\或直流380V。
[0007]按上述方案，所述电气模块还包括电源转接端子排和安全防护装置。
[0008]按上述方案，所述机械臂支座上设有横梁，所述超声波传感器和激光测距传感器组置于横梁上，所述激光测距传感器组包括2个分别置于横梁两侧的激光测距传感器。
[0009]按上述方案，所述底座通过丝杆与水平伺服电机连接；所述升降台通过导柱安设在旋转台上；所述旋转台通过转盘安设在底座上；充电插头通过插头紧固装置固定在机械小臂上。
[0010]本发明中的充电控制器由PLC可编程控制器构成，与充电粧、汽车充电插座识别定位装置和充电插头自动插拔装置相连接，收集数据并发送控制指令。
[0011]本发明中的粧体采用落地式安装结构，计量模块包括电能表和计费管理系统等。充电粧与交流电网相连接，根据需要提供直流或交流工作电压。其中交流充电的工作电压根据需要可选择使用380V或220V的交流电，额定电流为32A，频率50Hz，直流充电的工作电压为380V，符合国内充电粧的相关规范要求。充电粧也与充电控制器相连接，由充电控制器进行充电过程的启停控制和充电过程监测。
[0012]本发明中的超声波传感器处于常开状态，实时探测汽车泊车信号并反馈给充电控制器，当发现汽车停入车位时，充电控制器则控制开启激光测距传感器组，激光测距传感器组采集汽车泊车姿态，并将该姿态信息传递给充电控制器，充电控制根据该信号驱动伺服电机调整充电插头自动插拔装置的角度，使其与汽车侧面保持平行状态。CCD图像传感器采集充电插座所在侧的汽车侧面图像数据，然后将该图像数据传递给图像对位处理器，该图像数据与在系统安装时预先存储在图像对位处理器中的参考图像进行比对分析，算出实时采集图像上的插座位置与参考图像中插座位置的偏移值，然后图像对位处理器将该偏移值传送给充电控制器，再由充电控制器控制充电插头自动插拔装置的伺服电机动作，调整充电插头位置，将充电插头移动至和充电插座相配合的位置，然后插入充电插座中，充电控制器检测插头插入信号，在收到插头插入确认信号和控制确认信号后，启动充电作业，为电动汽车充电。在充电过程中，充电控制器对充电过程进行监测，确保充电过程顺利进行。当充电完成后，充电控制器控制充电插头自动插拔装置的伺服电机，使充电插头拔出充电插座。
[0013]本发明中，底座安装在底座导轨上，通过水平伺服电机驱动可以直线移动。升降台安装在底座上，通过垂直伺服电机驱动可进行小幅度升降，以满足充电插头在高度方向上的有限调节。机械大臂安装在升降台上方的机械臂支座顶端，通过旋转伺服电机控制机械大臂转动。机械小臂安装在机械大臂上，通过直线伺服电机控制机械小臂的伸出与缩回。插头紧固装置安装在机械小臂的末端，将充电插头固定在机械小臂上，通过机械小臂的伸缩，完成将充电插头插入和拔出汽车充电插座的动作。充电插头自动插拔装置可完成空间三个自由度上的平移运动以及两个方向的旋转运动，从而实现充电插头和充电插座的自动对位和插拔动作。
[0014]在汽车接近车位，超声波传感器对汽车停泊状态进行监测，当感应到汽车在车位上停泊好的信号后，启动充电插头自动插拔装置使其处于预备状态，使原本折起的机械大臂旋转至和地面平行的状态，同时启动激光测距传感器组，实时测量汽车侧面三个测量点与激光测距传感器平面间的距离，分析汽车纵向轴线与激光测距传感器平面的夹角，实现对汽车停泊姿态的判断。激光测距传感器的数据通过RS485通讯接口与充电控制器进行通讯，并由充电控制器发送控制指令给充电插头自动插拔装置进行姿