一种电动汽车用线驱动柔性充电枪及充电方法与流程

2021-02-03 15:02:10|

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[0001]
本发明涉及充电枪领域，特别是涉及一种电动汽车用线驱动柔性充电枪及充电方法。

背景技术：

[0002]
2015年，印发的《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，指出充电基础设施是为电动汽车提供电能补给的各类充换电设施，是新型的城市基础设施。电动汽车的充电枪是充电基础设施的核心部件，其性能直接影响电动汽车充电效率。
[0003]
现有的充电枪面临以下几个关键问题：(1)充电枪多为手动模式。如果为电动汽车充电，需要将充电枪从固定充电桩取出，手动插入电动汽车充电口；充电完成后，仍需手动将充电枪拔出并放回固定充电桩，自动化水平低；(2)若采用自动充电枪，受制于驱动机械臂和充电线等结构的重力作用，必然会导致充电执行过程功耗增大，降低电动汽车充电效率；(3)现在个人卫生防疫防控面临诸多挑战，而充电枪的人为操作必然会造成感染几率增加。

技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种电动汽车用线驱动柔性充电枪及充电方法，实现充电枪的轻量化和自动化。
[0005]
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0006]
一种电动汽车用线驱动柔性充电枪，包括：控制箱、控制箱摄像头、驱动模块、刚性管、柔性机械臂、驱动绳索、充电枪头以及充电线；
[0007]
所述控制箱与所述驱动模块连接，所述控制箱用于控制所述驱动模块带动所述柔性机械臂以及所述充电枪头运动；
[0008]
所述控制箱摄像头位于所述控制箱表面，并与所述控制箱连接；所述控制箱摄像头用于获取待充电车辆的位置以及充电口的位置；
[0009]
所述驱动模块内置于所述控制箱，所述驱动模块与所述驱动绳索连接；
[0010]
所述刚性管与所述控制箱的底座固定连接；
[0011]
所述柔性机械臂与所述刚性管连通；所述柔性机械臂与所述刚性管采用线驱动形式；
[0012]
所述驱动绳索与所述柔性机械臂的柔性关节连接；所述驱动绳索在所述驱动模块的驱动下控制所述柔性机械臂伸缩；
[0013]
所述充电枪头位于所述柔性机械臂底部，并通过所述充电线与电源连接。
[0014]
可选的，所述驱动模块包括：驱动电机、联轴器、丝杠以及固定板；
[0015]
所述驱动电机的输入轴与所述控制箱连接，所述驱动电机的输出轴与所述联轴器连接，所述驱动电机用于将所述电力扭矩传递至所述联轴器；
[0016]
所述联轴器与所述丝杠连接，所述联轴器将接收的所述电力扭矩传递至所述丝
杠，所述丝杠将所述电力扭矩转化为直线方向的力或力矩；
[0017]
所述丝杠固定在所述固定板上，所述丝杠与所述驱动绳索连接。
[0018]
可选的，所述柔性机械臂包括：关节盘和弹簧；
[0019]
所述关节盘位于所述柔性机械臂的柔性关节处，且与所述驱动绳索连接；
[0020]
所述弹簧设置在所述柔性机械臂内部，所述弹簧用于支撑所述柔性机械臂。
[0021]
可选的，所述的电动汽车用线驱动柔性充电枪还包括：充电枪搭载摄像头；
[0022]
所述充电枪搭载摄像头设置在所述充电枪头上，并与所述控制箱连接；所述充电枪搭载摄像头用于获取所述充电口的位置。
[0023]
可选的，所述的电动汽车用线驱动柔性充电枪还包括：收纳模块；
[0024]
所述收纳模块位于所述控制箱的侧面上，所述控制箱用于在所述充电枪头未工作时，为所述充电枪头提供安置空间。
[0025]
可选的，所述的电动汽车用线驱动柔性充电枪还包括：挡板；
[0026]
所述挡板设置在所述充电枪头上，所述挡板用于将所述充电枪头固定在所述收纳模块上。
[0027]
一种电动汽车用线驱动柔性充电枪的充电方法，包括：
[0028]
获取待充电车辆的位置和充电口的位置；
[0029]
当所述待充电车辆的位置在设定范围内时，控制驱动模块开始工作，将所述充电枪头从收纳模块中脱离；
[0030]
根据所述待充电车辆的位置和所述充电口的位置，控制所述驱动模块带动柔性机械臂摆动，使所述充电枪头向所述充电口的位置运动；
[0031]
当所述充电枪头距离所述充电口的位置小于距离阈值时，利用所述驱动模块使所述充电枪头静止状态；
[0032]
利用充电枪搭载摄像头获取充电口的位置图像；
[0033]
根据所述充电口的位置图像，调整所述充电枪头与所述充电口的相对位置；
[0034]
根据所述相对位置进行所述充电枪头与所述充电口对接。
[0035]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0036]
本发明所提供的一种电动汽车用线驱动柔性充电枪及充电方法，利用绳线驱动方式驱动柔性机械臂，可以实现机械臂的多自由度运动，能够在空间范围内灵活运动。柔性机械臂实现结构材质的一体化和轻量化设计，从而对驱动电机提供的驱动力要求更小，机械臂的弯曲运动更灵活轻便。解决了传统的充电装置，需要人员从充电桩取下充电枪，为电动汽车充电的问题。提高电动汽车充电的自动化水平。
附图说明
[0037]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]
图1为本发明所提供的一种电动汽车用线驱动柔性充电枪结构示意图。
具体实施方式
[0039]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]
本发明的目的是提供一种电动汽车用线驱动柔性充电枪及充电方法，实现充电枪的轻量化和自动化。
[0041]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0042]
图1为本发明所提供的一种电动汽车用线驱动柔性充电枪结构示意图，如图1所示，本发明所提供的一种电动汽车用线驱动柔性充电枪，包括：控制箱 1、控制箱摄像头16、驱动模块、刚性管6、柔性机械臂7、驱动绳索8、充电枪头11以及充电线14。
[0043]
所述控制箱1与所述驱动模块连接，所述控制箱1用于控制所述驱动模块带动所述柔性机械臂7以及所述充电枪头11运动。所述驱动模块输出电力扭矩，是柔性机械臂7运动的动力源。
[0044]
所述控制箱摄像头16位于所述控制箱1表面，并与所述控制箱1连接；所述控制箱摄像头16用于获取待充电车辆的位置以及充电口的位置。
[0045]
所述驱动模块内置于所述控制箱1，所述驱动模块与所述驱动绳索8连接。
[0046]
所述刚性管6与所述控制箱1的底座固定连接。所述刚性管6减少一部分柔性机械臂7的运动距离，降低控制难度，所述刚性管6的内部中空用于充电线14穿过。
[0047]
所述柔性机械臂7与所述刚性管6连通；所述柔性机械臂7与所述刚性管 6采用线驱动形式。柔性机械臂7可在空间内各个角度进行伸缩弯曲运动，带动充电线14和充电枪头11到达车辆充电口位置。
[0048]
所述驱动绳索8与所述柔性机械臂7的柔性关节连接；所述驱动绳索8 在所述驱动模块的驱动下控制所述柔性机械臂7伸缩。
[0049]
所述充电枪头11位于所述柔性机械臂7底部，并通过所述充电线14与电源连接。
[0050]
作为一个具体的实施例，所述驱动模块包括：驱动电机2、联轴器3、丝杠4以及固定板5。
[0051]
所述驱动电机2的输入轴与所述控制箱1连接，所述驱动电机2的输出轴与所述联轴器3连接，所述驱动电机2用于将所述电力扭矩传递至所述联轴器 3。
[0052]
所述联轴器3与所述丝杠4连接，所述联轴器3将接收的所述电力扭矩传递至所述丝杠4，所述丝杠4将所述电力扭矩转化为直线方向的力或力矩。
[0053]
所述丝杠4固定在所述固定板5上，所述丝杠4与所述驱动绳索8连接。
[0054]
作为一个具体的实施例，所述柔性机械臂7包括：关节盘9和弹簧10。
[0055]
所述关节盘9位于所述柔性机械臂7的柔性关节处，且与所述驱动绳索8 连接。
[0056]
所述弹簧10设置在所述柔性机械臂7内部，所述弹簧10用于支撑所述柔性机械臂7。
[0057]
作为一个具体的实施例，所述的电动汽车用线驱动柔性充电枪还包括：充电枪搭载摄像头13。
[0058]
所述充电枪搭载摄像头13设置在所述充电枪头11上，并与所述控制箱1 连接；所述充电枪搭载摄像头13用于获取所述充电口的位置。
[0059]
作为一个具体的实施例，所述的电动汽车用线驱动柔性充电枪还包括：收纳模块15。
[0060]
所述收纳模块15位于所述控制箱1的侧面上，所述控制箱1用于在所述充电枪头11未工作时，为所述充电枪头11提供安置空间。
[0061]
作为一个具体的实施例，所述的电动汽车用线驱动柔性充电枪还包括：挡板12。
[0062]
所述挡板12设置在所述充电枪头11上，所述挡板12用于将所述充电枪头11固定在所述收纳模块15上。
[0063]
本发明所提供的一种电动汽车用线驱动柔性充电枪的充电方法，包括：
[0064]
s1，获取待充电车辆的位置和充电口的位置。
[0065]
s2，当所述待充电车辆的位置在设定范围内时，控制驱动模块开始工作，将所述充电枪头11从收纳模块15中脱离。
[0066]
s3，根据所述待充电车辆的位置和所述充电口的位置，控制所述驱动模块带动柔性机械臂7摆动，使所述充电枪头11向所述充电口的位置运动。
[0067]
s4，当所述充电枪头11距离所述充电口的位置小于距离阈值时，利用所述驱动模块使所述充电枪头11静止状态。
[0068]
s5，利用充电枪搭载摄像头13获取充电口的位置图像。
[0069]
s6，根据所述充电口的位置图像，调整所述充电枪头11与所述充电口的相对位置。
[0070]
s7，根据所述相对位置进行所述充电枪头11与所述充电口对接。
[0071]
作为一个具体的实施例，一种电动汽车用线驱动柔性充电枪的充电方法，具体包括以下步骤：
[0072]
1、当待充电车辆停靠在停车位后，控制箱摄像头16检测到待充电车辆及其充电口位置，控制的第二个柔性关节段的第二排驱动电机2开始转动，充电枪头11开始从收纳模块15自动脱出。
[0073]
2、根据检测到的充电口位置信息，柔性机械臂7开始摆动，每个柔性关节段由四根驱动绳索8连接，每根绳索由一个驱动电机2控制，所以两个柔性关节段由8个驱动电机2控制其运动。每个柔性关节段有两个自由度，控制该柔性关节段的驱动电机2交替转动，控制其运动方向。通过驱动电机2的配合，从而使两个柔性关节段运动配合在空间实现4自由度运动，使充电枪头11靠近充电口。
[0074]
3、当充电枪靠近充电口，驱动电机2控制柔性关节段处于静止状态，柔性机械臂7停止运动，位于充电枪上的摄像头检测充电口位置，从而控制驱动电机2转速，使柔性机械臂7缓慢运动，调整充电枪头11与车辆充电口相对位置，使其精确对准。
[0075]
4、精确对准后，驱动电机2控制柔性机械臂7继续运动，完成对接，进行充电；
[0076]
5、充电完成后，控制充电枪退出充电口，然后再由驱动电机2控制柔性机械臂7运动，使充电枪头11返回收纳模块15，柔性机械臂7一个工作过程完成。
[0077]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系
统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0078]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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