一种旋转底盘式充电设备的控制系统及其控制方法与流程

[0001]
本发明涉及电动汽车充电设备技术领域，尤其是涉及一种旋转底盘式充电设备的控制系统及其控制方法。


背景技术：

[0002]
现有技术中充电汽车的自动充电机构，多为机械臂结构，结构复杂，操作麻烦，而底盘充电装置具有体积小、效率高、最大功率高等许多优势，受电接口在车辆底盘上，需要车载单元和地面单元的配合，地面单元中包含机械臂，相当于一种特殊定制的运动连接机构，充电接口安装在机械臂上，机械臂负责将充电接口顶升到车载受电接口处，并完成接口对接动作。对于底盘式充电结构而言，由于充电汽车的底部空间较小移动局限性较大，且算法复杂，维护困难，需要对现有的充电机械臂的结构和控制系统进行改进。


技术实现要素：

[0003]
本发明为了简化旋转底盘式充电设备的充电过程提升充电效率，提供了一种旋转底盘式充电设备的控制系统及其控制方法。
[0004]
根据本发明第一方面实施例的旋转底盘式充电设备的控制系统，包括：坐标定位单元、运动装置驱动单元和主控制单元，所述坐标定位单元用于监测所述旋转底盘式充电设备的充电端子的位置和充电汽车的充电接口的位置，所述运动装置驱动单元适于设在充电汽车下方的地面上，所述运动装置驱动单元连接所述充电端子并驱动所述充电端子在水平方向和竖直方向上移动，所述主控制单元信号连接所述坐标定位单元和所述运动装置驱动单元，并根据所述坐标定位单元的反馈信息控制所述运动装置驱动单元带动所述充电端子连接所述充电汽车的充电接口。
[0005]
根据本发明的一个实施例，所述运动装置驱动单元包括：沿中心轴线可转动设置的转动盘、滑动座、充电接座和连杆组件，所述转动盘上设有滑轨，所述滑动座可滑动地设在所述滑轨上，所述充电端子设在所述充电接座上，所述连杆组件相对于所述转动盘在第一位置和第二位置之间可转动地连接在所述充电接座与所述滑动座之间，用于控制所述充电接座相对于所述滑动座上下平动。
[0006]
根据本发明的一个实施例，其特征在于，还包括：环境检测单元和环境控制单元，所述环境检测单元设在所述充电接座上并与所述主控制单元信号连接，用于检测所述充电端子的环境状态，所述环境控制单元设在所述充电接座上并与所述主控制单元信号连接，用于根据所述环境检测单元的反馈信号调整所述充电端子的工作环境。
[0007]
根据本发明的一个实施例，所述环境检测单元包括：设在所述转动盘上的水浸传感器和湿度传感器、设在所述充电接座上的温度传感器，所述环境控制单元包括：设在所述转动盘内的气源组件、热源组件和除湿器。
[0008]
根据本发明的一个实施例，所述水浸传感器包括：上水浸传感器、中水浸传感器和下水浸传感器，所述上水浸传感器设在所述转动座的上表面上，所述中水浸传感器设在所
述转动座的内腔的中部，所述下水浸传感器设在所述转动座的内腔的底部。
[0009]
根据本发明第二方面实施例的旋转底盘式充电设备的控制系统的控制方法，连杆组件的长度为l，连杆组件的最大抬升角度为α，α＜90
°
所述控制方法包括：s1、利用坐标定位单元，以滑动座的初始位置为原点，以滑轨的长度方向为x轴，以竖直方向为z轴，检测充电接口的坐标参数(x，y，z)，连杆组件抬升β角度；s2、控制转动盘转动θ角度，滑动座在滑轨上滑动d长度，s3、滑动座滑动f长度，连杆组件转动θ角度，充电端子与充电接口对接，f＝l cosβ-l cosα，
[0010]
根据本发明的一个实施例，滑动组件的最大滑动距离为h，所述s1包括：s11、利用坐标定位单元，以滑动座的初始位置为原点，以滑轨的长度方向为x轴，以竖直方向为z轴，检测充电接口的坐标参数(x，y，z)；s12、判断与lcosα、h+lsinα的大小，当或时，发出警报提供充电汽车司机调整车辆位置；当时，连杆组件抬升角度β。
[0011]
根据本发明的一个实施例，还包括：运动检测反馈单元，所述监测反馈组件连接所述主控制单元用于监测所述运动装置驱动单元的位置状态。
[0012]
根据本发明的一个实施例，所述转动盘上设有连接所述主控制单元的步进电机，所述步进电机用于控制所述转动盘转动；所述滑动座上设有连接所述主控制单元的第一伺服电机和第二伺服电机，所述第一伺服电机用于控制所述滑动座沿所述滑轨滑动，所述第二伺服电机用于控制所述连杆组件相对于所述滑动座转动。
[0013]
根据本发明的一个实施例，所述连杆组件包括：盖板与平衡杆，所述平衡杆位于所述盖板的下方；所述充电接座的底部设有前后间隔开的第一连接点和第二连接点，所述滑动座的顶部设有前后相同间距间隔开的第三连接点和第四连接点，所述平衡杆连接在所述第一连接点和所述第三连接点之间，所述盖板连接在所述第二连接点与所述第四连接点之间。
[0014]
本发明的技术效果：根据本发明实施例的旋转底盘式充电设备的控制系统及其控制方法，先检测充电汽车的停车位置，然后根据充电汽车的充电接口和充电端子的位置调整充电汽车的位置，接着根据充电接口的位置控制运动装置驱动单元的运动路径实现充电端子与充电接口的对接。其中，运动装置驱动单元的运动路径包括抬升、滑动和转动对接三部，操作简单，控制方便，不仅可以实现充电端子与充电接口的精准对接，而且可以简化控制方法，降低了旋转底盘式充电设备的控制系统的生产成本和维护成本。
附图说明
[0015]
图1为本发明实施例的旋转底盘式充电设备的结构示意图；
[0016]
图2为本发明实施例的旋转底盘式充电设备的控制系统的结构示意图；
[0017]
图3为本发明实施例的控制系统的控制方法的步骤s1和s2的原理图；
[0018]
图4为本发明实施例的控制系统的充电区域的分布图；
[0019]
图5为本发明实施例的控制系统的控制方法的步骤s3的原理图；
[0020]
图6为本发明实施例的控制系统的控制方法的流程图。
[0021]
图中：
[0022]
1：转动盘；2：滑轨；3：滑动座；4：充电接座；5：连杆组件；6：盖板；7：平衡杆；8：充电端子。
具体实施方式
[0023]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0024]
下面参照如图1-6描述根据本发明实施例的旋转底盘式充电设备的控制系统及其控制方法。
[0025]
旋转底盘式充电设备的控制系统包括：坐标定位单元、运动装置驱动单元和主控制单元，坐标定位单元用于监测旋转底盘式充电设备的充电端子8的位置和充电汽车的充电接口的位置，运动装置驱动单元适于设在充电汽车下方的地面上，运动装置驱动单元连接充电端子8并驱动充电端子8在水平方向和竖直方向上移动，主控制单元信号连接坐标定位单元和运动装置驱动单元，并根据坐标定位单元的反馈信息控制运动装置驱动单元带动充电端子8连接充电汽车的充电接口。
[0026]
根据本发明实施例的旋转底盘式充电设备的控制系统，先利用坐标定位单元检测充电汽车的停车位置，然后根据充电汽车的充电接口和充电端子8的位置调整充电汽车的位置，接着根据充电接口的位置控制运动装置驱动单元的运动路径实现充电端子8与充电接口的对接。有利于提升充电端子8与充电接口的对接精度，进而提升充电效率。
[0027]
根据本发明的一个实施例，运动装置驱动单元包括：沿中心轴线可转动设置的转动盘1、滑动座3、充电接座4和连杆组件5，转动盘1上设有滑轨2，滑动座3可滑动地设在滑轨2上，充电端子8设在充电接座4上，连杆组件5相对于转动盘1在第一位置和第二位置之间可转动地连接在充电接座4与滑动座3之间，用于控制充电接座4相对于滑动座3上下平动。
[0028]
利用连杆组件5的转动控制充电接座4相对于滑动座3上下平动，不仅可以控制充电接座4上电极端子的高度，而且充电接座4上下平动过程中不会发生角度转动，只需调节充接座的位置便可实现充电极端子与电动汽车充电接口的对接，为电极端子连接电动汽车的充电接口提供了方便，防止充电接座4的仰俯角度的改变而影响电极端子与充电汽车的充电接口的对接准确度。再者，利用转动盘1的旋转与滑动座3的滑动配合控制充电接座4在水平方向上的位置调整，进而实现充电接座4在三维方向上的位置调整，提升了电极端子与电动汽车的充电接口的配合精度。
[0029]
根据本发明的一个实施例，其特征在于，还包括：环境检测单元和环境控制单元，环境检测单元设在充电接座4上并与主控制单元信号连接，用于检测充电端子8的环境状态，环境控制单元设在充电接座4上并与主控制单元信号连接，用于根据环境检测单元的反馈信号调整充电端子8的工作环境。
[0030]
如图2和6所示，通过设置环境监测单元和环境控制单元，可以对充电端子8的工作环境进行监测，并根据反馈信息判断充电端子8是否满足充电要求，然后利用环境控制单元对充电端子8的工作环境进行优化改善，由此可以防止雨水、潮湿等不利因素影响充电端子
8正常充电，有利于提升充电端子8的充电效率。
[0031]
根据本发明的一个实施例，环境检测单元包括：设在转动盘1上的水浸传感器和湿度传感器、设在充电接座4上的温度传感器，环境控制单元包括：设在转动盘1内的气源组件、热源组件和除湿器。
[0032]
通过设置水浸传感器、温度传感器、湿度传感器和加热组件，利用水浸传感器感应底盘充电装置内是否积水，若感应到有积水存在，启动气源组件和热源组件，利用气源组件和热源组件对底盘充电装置进行烘干处，防止积水导电造成安全事故，此外，利用温度传感器与水浸传感器配合，可以检测转动盘1上是否存在冰冻情况，若存在冰冻情况，利用加热组件加热融化冰冻，防止转动盘1被冰冻凝固而影响转动，由此可以提升底盘充电装置的工作环境和可靠性，若湿度传感器检测到转动盘1的湿度较大，可能会影响用电安全，可以利用除湿器对转动盘1进行除湿处理。
[0033]
根据本发明的一个实施例，水浸传感器包括：上水浸传感器、中水浸传感器和下水浸传感器，上水浸传感器设在转动座的上表面上，中水浸传感器设在转动座的内腔的中部，下水浸传感器设在转动座的内腔的底部。
[0034]
通过设置在转动盘1的不同位置设置上水浸传感器、中水浸传感器和下水浸传感器，进而可以利用上水浸传感器、中水浸传感器和下水浸传感器感应转动盘1的积水情况，例如当上水浸传感器工作时，说明积水量比较大，当下水浸传感器工作时，说明积水量不大，根据积水量控制气源组件、热源组件和除湿器的功率，可以提升干燥效率。
[0035]
根据本发明第二方面实施例的旋转底盘式充电设备的控制系统的控制方法，连杆组件5的长度为l，连杆组件5的最大抬升角度为α，α＜90
°
控制方法包括：s1、利用坐标定位单元，以滑动座3的初始位置为原点，以滑轨2的长度方向为x轴，以竖直方向为z轴，检测充电接口的坐标参数x，y，z，连杆组件5抬升β角度；如图3所示，连杆组件5移动至a1b1位置。s2、控制转动盘1转动θ角度，滑动座3在滑轨2上滑动d长度，s2、控制转动盘1转动θ角度，滑动座3在滑轨2上滑动d长度，如图5所示，连杆组件5移动至图中的a2b2位置。s3、滑动座3滑动f长度，连杆组件5转动θ角度，充电端子8与充电接口对接，f＝lcosβ-lcosα，如图3所示，连杆组件5从a1b1位置移动至a3b3位置，完成充电。
[0036]
根据本发明实施例的旋转底盘式充电设备的控制系统的控制方法，运动装置驱动单元的运动路径包括抬升、滑动和转动对接三部，操作简单，控制方便，不仅可以实现充电端子8与充电接口的精准对接，而且各算法较为简单，可以简化控制方法，降低了旋转底盘式充电设备的控制系统的生产成本和维护成本。
[0037]
如图3和4所示，根据本发明的一个实施例，滑动组件的最大滑动距离为h，s1包括：s11、利用坐标定位单元，以滑动座3的初始位置为原点，以滑轨2的长度方向为x轴，以竖直方向为z轴，检测充电接口的坐标参数x，y，z；s12、判断与lcosα、h+lsinα的大小，当或时，发出警报辅助充电汽车司机调整车辆位置至充电区域；当时，连杆组件5抬升角度β。
[0038]
连杆组件5抬升到最大充电角度时充电端子与转动轴的最大距离为a3点，最小距
离为a2点，两个点随转动盘1转动形成的圆环便是充电区域，利用坐标定位单元根据定位信息监测车辆停靠位置是否满足充电条件，若不满足便对车辆进行调整，由此可以防止旋转底盘式充电设备的控制系统的误操作，提升了充电效率。
[0039]
根据本发明的一个实施例，还包括：运动检测反馈单元，监测反馈组件连接主控制单元用于监测运动装置驱动单元的位置状态。通过设置监测反馈组件，当检测到转动盘1、滑动座3、充电接座4和连杆组件5的位置不在复位状态时，主控制单元控制转动盘1、滑动座3、充电接座4和连杆组件5移动至初始状态，为下次充电提供了方便，而且可以防止转动盘1、滑动座3、充电接座4和连杆组件5不在复位状态，活动指令缺少参考，由此可以提升充电端子8与充电接口的对接精度。而且运动检测反馈单元可以对转动盘1、滑动座3、充电接座4和连杆组件5的实时位置进行反馈，确保转动盘1、滑动座3、充电接座4和连杆组件5每一个步骤都运动指定的位置。
[0040]
根据本发明的一个实施例，转动盘1上设有连接主控制单元的步进电机，步进电机用于控制转动盘1转动；滑动座3上设有连接主控制单元的第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机用于控制滑动座3沿滑轨2滑动，第二伺服电机用于控制连杆组件5相对于滑动座3转动。
[0041]
利用步进电机控制转动盘1转动，利用第一伺服电机控制滑动座3滑动，利用第二伺服电机控制连杆组件5转动，不仅可以提升控制系统自动化程度，而且可以根据伺服电机的活动行程控制运动装置驱动单元的移动位置，进而保证充电端子8与充电接口对接。
[0042]
根据本发明的一个实施例，连杆组件5包括：盖板6与平衡杆7，平衡杆7位于盖板6的下方；充电接座4的底部设有前后间隔开的第一连接点和第二连接点，滑动座3的顶部设有前后相同间距间隔开的第三连接点和第四连接点，平衡杆7连接在第一连接点和第三连接点之间，盖板6连接在第二连接点与第四连接点之间。
[0043]
其中，第一连接点和第二连接点之间的距离等于第三连接点和第四连接点之间的距离，也就是说，第一连接点和第三连接点之间的连线与第二连接点和第四连接点之间的连线长度相同且平行。由此可以保证盖板6与平衡杆7平动，而且结构简单，容易实现，装配和维护过程较为简单。
[0044]
转动盘1的上表面设有滑槽，当连杆组件5位于第一位置时，盖板6与平衡杆7容纳在滑槽内，盖板6的上表面与转动盘1上表面平齐，平衡杆7设在盖板6与滑槽的地面之间，将连杆组件5容纳在滑槽内，不仅节省了连杆组件5的占用空间。而且车辆的底盘一般较低，由此可以防止不充电状态下连杆组件5配合碰撞造成损坏或损坏其他车辆，也可以防止充电车辆行驶到旋转式底盘充电装置上方时与连杆组件5发生碰撞。
[0045]
根据本发明的一个实施例，转动盘1包括：环形固定底座、转动座和驱动电机，环形固定底座上设有沿其周向分布的齿轮齿，转动座可转动地设在环形固定底座上，滑轨2设在转动座上，驱动电机设在转动座上，驱动电机上设有与环形固定底座的齿轮齿相互啮合的驱动齿轮。
[0046]
通过设置环形固定座，可以为转动座的转动提供方便，利用齿轮齿与驱动电机上的驱动齿轮配合，可以提升控制转动座转动，减少了人工操作的过程，提升了装置的自动化程度，而且利用控制装置定量控制驱动电机的工作量，有利于提升电极端子与电动车的充电接口的对接精度。
[0047]
其中，环形固定座包括：圆形底座和环形齿轮圈，圆形底座的底部设有用于固定在地面上的预埋件，环形齿轮圈与圆形底座同轴设置在圆形底座的顶部，齿轮齿设在环形齿轮圈的内周壁上。通过在圆形底座上设置预埋件，可以提升转动盘1的固定强度和稳定性，防止转动盘1转动过程中发生活动。而且将齿轮齿设在环形齿轮圈的内侧，可以为驱动齿轮配合提供方便，将驱动齿轮设在环形齿轮圈的内侧，提升了空间利用率，节省了占用空间。
[0048]
根据本发明的一个实施例，转动座包括：圆形转盘以及与圆形转盘同轴设置的第一环形连接圈和第二环形连接圈，圆形转盘同轴设置在圆形底座的上方，滑轨2设在圆形转盘上，第一环形连接圈和第二环形连接圈均连接在圆形转盘的底部，且第一环形连接圈和第二环形连接圈分别位于环形齿轮圈内外两侧，第一环形连接圈上设有齿轮缺口，驱动齿轮伸出齿轮缺口与环形齿轮圈上的齿轮齿配合，由此可以为驱动齿轮配合环形齿轮圈上的齿轮齿提供方便。
[0049]
通过设置同轴布置的第一环形连接圈和第二环形连接圈，利用第一环形连接圈和第二环形连接圈夹设环形齿轮圈，不仅可以提升转动座与环形固定座的配合稳定性，防止驱动齿轮与环形齿轮圈上的齿轮齿打滑。
[0050]
以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

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