可移动智能充电桩及自动充电方法与流程

1.本发明涉及充电桩领域，尤其涉及一种可移动智能充电桩及自动充电方法。


背景技术：

2.随着世界汽车产业进入全面的交通能源转型期，新能源车进入了加速发展的新阶段。电动车作为新能源车，其在出行车辆的占比也越来越大，社会对电动车充电站数量、区域布局密度的需求也在日益增长。
3.电动车是以电能驱动的新能源车，需要进行不断充电，但是车端充电必须要将车停到固定的停车位，并且将充电线手动与充电桩连接，才能完成充电准备阶段，在充电过程中，存在各种远程以及本地预约充电功能，充电完成后，车端充电终止，但是充电线需要被手动终止，否则充电桩资源被占用。特别是在充电站或者具有充电功能的停车场，占用充电桩资源影响充电效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种可移动智能充电桩及自动充电方法，以解决现有充电桩不能自动移动和自动插拔充电，导致充电桩充电利用率低的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种可移动智能充电桩，包括充电桩本体、通过自动插拔装置安装在充电桩本体上的充电枪、安装在充电枪前端的图像采集模块以及安装在充电桩本体的底部的行走机构；自动插拔装置、图像采集模块以及行走机构分别与充电桩控制器信号连接；
6.行走机构用于根据行走指令驱动充电桩本体按照预设路线移动到指定充电位置；图像采集模块用于根据图像采集指令采集待充电车辆的充电口及充电口内的充电连接器的图像信息；自动插拔装置用于首先根据粗调指令将充电枪移动至充电口区域的前方，然后根据微调指令调整充电枪与充电口内的充电连接器对接，在充电完成后，再根据拔出指令拔出充电枪；充电桩控制器用于接收充电请求信息并根据充电请求信息控制行走机构、图像采集模块和自动插拔装置工作。
7.进一步地，自动插拔装置包括充电枪壳体，充电枪安装在充电枪壳体内，充电枪壳体的前端设有与充电枪适形配合的导向口；充电枪壳体内设有用于对充电枪的位置和姿态进行微调整的微调装置；充电枪壳体通过用于对充电枪的位置进行粗调整的粗调装置安装在充电桩本体上。
8.进一步地，微调装置包括用于驱动充电枪沿着充电枪壳体轴向移动的第一轴向调节机构、用于驱动充电枪沿着轴心转动的旋转调节机构以及用于调节充电枪姿态的姿态调节机构；第一轴向调节机构、旋转调节机构、姿态调节机构和粗调装置分别与充电桩控制器连接。
9.进一步地，第一轴向调节机构包括沿着充电枪的轴向布置在充电枪的侧壁上的第一齿条、安装在充电枪壳体内侧且与第一齿条相配合的第一齿轮以及用于驱动第一齿轮的
第一电机；旋转调节机构包括绕着充电枪的周向布置在充电枪的侧壁上的第二齿条、安装在充电枪壳体内侧且与第二齿条相配合的第二齿轮以及用于驱动第二齿轮的第二电机；姿态调节机构包括若干第一椭圆轮、若干第二椭圆轮以及用于分别驱动若干第一椭圆轮和若干第二椭圆轮的若干第三电机和若干第四电机，第一椭圆轮沿着充电枪的周向均匀布置在充电枪壳体内侧的中部，第一椭圆轮沿着充电枪的周向均匀布置在充电枪壳体内侧的前端；第一齿轮和第二齿轮为弹性齿轮，第一椭圆轮和第二椭圆轮均为弹性椭圆轮。
10.进一步地，弹性齿轮为充气式橡胶齿轮，弹性椭圆轮为充气式橡胶椭圆轮；充气式橡胶齿轮和充气式橡胶椭圆轮通过充气泵进行充气，充气泵与气式橡胶轮之间连接有充气阀。
11.进一步地，粗调装置包括高度调节机构和外壳体，充电枪壳体安装在外壳体内且充电枪壳体的前端由外壳体的前端延伸至外壳体外，充电枪壳体与外壳体之间设有用于驱动充电枪壳体沿着外壳体轴向移动的第二轴向调节机构；外壳体通过高度调节机构安装在充电枪载体上。
12.本发明还提供了一种利用上述可移动智能充电桩进行自动充电的方法，包括：
13.s1：根据充电请求信息，确定充电时间和充电量；
14.s2：驱动可移动智能充电桩在充电时间前达到指定充电位置，在可移动智能充电桩达到指定充电位置后，启动充电协议，待充电车辆的充电口打开；
15.s3：控制图像采集模块采集待充电车辆的充电口图像信息，然后利用图像识别原理根据充电口图像信息识别充电口的位置信息，再根据位置信息生成粗调指令；
16.s4：控制自动插拔装置根据粗调指令将充电枪移动至充电口区域的前方；
17.s5：控制图像采集模块采集待充电车辆的充电口内的充电连接器图像信息，然后利用图像识别原理根据充电连接器图像信息识别充电连接器的位姿信息，再根据位姿信息生成微调指令；
18.s6：控制自动插拔装置根据微调指令调整充电枪与充电口内的充电连接器对接并充电；
19.s7：在充电完成后，控制自动插拔装置进行复位，拔出充电枪。
20.进一步地，用户通过远程预约或者本地预约方式向充电桩控制器发送充电请求信息。
21.进一步地，该方法还包括：
22.s8：向用户远程发送触点完成信号，提醒用户充电完成。
23.本发明的有益效果为：可实现充电桩自动移动和充电枪自动对准充电，当收到充电请求信息，能够驱动充电桩移动到指定充电位置，然后利用图像识别技术，自动调整移动充电枪位置，通过采用粗调和微调相结合的方式，能自动插拔充电枪，可方便用户实现无人值守充电，通过提交预约充电记录，可以按时按量充电，既能充分利用峰值电价，又能实现充电资源最大化利用。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本技术的示意性实施例及其说明
用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
25.图1为本发明一个实施例的原理图。
26.图2为本发明一个实施例的结构示意图。
27.其中：1、充电枪；11、第一齿条；12、第二齿条；13、摄像头；2、充电枪壳体；21、第三齿条；3、第一齿轮；4、第二齿轮；5、第一椭圆轮；51、第二椭圆轮；6、第三齿轮；7、外壳体；8、第四齿轮；9、充电桩；91、第四齿条；92、充电模块；93、行走机构。
具体实施方式
28.如图1公开了一种可移动智能充电桩，包括充电桩本体9、通过自动插拔装置安装在充电桩本体9上的充电枪1、安装在充电枪1前端的图像采集模块以及安装在充电桩本体9的底部的行走机构93；自动插拔装置、图像采集模块以及行走机构93分别与充电桩控制器信号连接；行走机构93用于根据行走指令驱动充电桩本体9按照预设路线移动到指定充电位置；图像采集模块用于根据图像采集指令采集待充电车辆的充电口及充电口内的充电连接器的图像信息；自动插拔装置用于首先根据粗调指令将充电枪1移动至充电口区域的前方，然后根据微调指令调整充电枪1与充电口内的充电连接器对接，在充电完成后，再根据拔出指令拔出充电枪1；充电桩控制器用于接收充电请求信息并根据充电请求信息控制行走机构93、图像采集模块和自动插拔装置工作。
29.本充电桩可实现自动移动拔插充电，当收到充电请求信息，能够驱动充电桩移动到指定充电位置，然后利用图像识别技术，自动调整移动充电枪1位置，能自动插拔充电枪1，可方便用户实现无人值守充电，通过提交预约充电记录，可以按时按量充电，既能充分利用峰值电价，又能实现充电资源最大化利用。充电桩的移动路线可利用定位模块(如gps、北斗或uwb)进行定位并结合地图进行路径规划，也可以采用电磁导轨对其移动线路进行控制。
30.根据本技术的一个实施例，自动插拔装置包括充电枪壳体1，充电枪1安装在充电枪壳体1内，充电枪壳体1的前端设有与充电枪1适形配合的导向口；充电枪壳体1内设有用于对充电枪1的位置和姿态进行微调整的微调装置；充电枪壳体1通过用于对充电枪1的位置进行粗调整的粗调装置安装在充电桩本体9上。本发明通过采用粗调装置和微调装置相配合的方式，结合图像识别技术对充电枪1进行调整，首先通过识别电动车的充电口位置，然后通过粗调装置将充电枪1调整到充电口附近区域的前方；再利用安装在充电枪1前端的图像采集装置采集充电口内充电连接器的图像并分析充电连接器的位置和角度，最后通过微调装置调整充电枪1位置使其进行矢量移动与充电口内的充电连接器对准连接；在充电完成后在通过复位粗调装置和微调装置即可实现充电枪1的自动拔。
31.根据本技术的一个实施例，微调装置包括用于驱动充电枪1沿着充电枪壳体1轴向移动的第一轴向调节机构、用于驱动充电枪1沿着轴心转动的旋转调节机构以及用于调节充电枪1姿态的姿态调节机构；第一轴向调节机构、旋转调节机构、姿态调节机构和粗调装置分别与充电桩控制器连接。在进行微调整时，主要包括充电枪1的轴向位置微调、充电枪1的旋转角度微调和充电枪1的姿态调节机构(即倾斜角度)微调。当分析得到充电连接器的位置和角度后，利用充电桩控制器同时控制第一轴向调节机构、旋转调节机构、姿态调节机构使充电枪1进行矢量移动完成对接。
32.根据本技术的一个实施例，第一轴向调节机构包括沿着充电枪1的轴向布置在充电枪1的侧壁上的第一齿条11、安装在充电枪壳体1内侧且与第一齿条11相配合的第一齿轮3以及用于驱动第一齿轮3的第一电机；在进行充电枪1的轴向位置微调时，通过第一电机驱动第一齿轮3转动，从而带动充电枪1沿着充电枪壳体12轴向滑动，可实现充电枪1与车辆充电口内的充电连接器之间的水平距离配合调整。
33.旋转调节机构包括绕着充电枪1的周向布置在充电枪1的侧壁上的第二齿条12、安装在充电枪壳体1内侧且与第二齿条12相配合的第二齿轮4以及用于驱动第二齿轮4的第二电机；在进行充电枪1的旋转角度微调时，通过第二电机驱动第二齿轮4转动，从而带动充电枪1沿着轴心旋转，可实现充电枪1与车辆充电口内的充电连接器之间的平面角度配合调整。
34.姿态调节机构包括若干第一椭圆轮5、若干第二椭圆轮51以及用于分别驱动若干第一椭圆轮5和若干第二椭圆轮51的若干第三电机和若干第四电机，第一椭圆轮5沿着充电枪1的周向均匀布置在充电枪壳体1内侧的中部，第一椭圆轮5沿着充电枪1的周向均匀布置在充电枪壳体1内侧的前端；。在进行充电枪1的姿态调节机构(即倾斜角度)微调时，通过第三电机和第四电机分别调整各个第一椭圆轮5和第二椭圆轮51的旋转角度，使充电枪1的姿态与车辆充电口内的充电连接器的角度相配合。
35.上述第一齿轮3和第二齿轮4为弹性齿轮，第一椭圆轮5和第二椭圆轮51均为弹性椭圆轮，通过采用弹性齿轮和弹性椭圆轮，可避免出现卡死的情况。
36.根据本技术的一个实施例，弹性齿轮为充气式橡胶齿轮，弹性椭圆轮为充气式橡胶椭圆轮；充气式橡胶齿轮和充气式橡胶椭圆轮通过充气泵进行充气，充气泵与气式橡胶轮之间连接有充气阀。通过调整充气式橡胶和充气式橡胶椭圆轮气压，使其满足对充电枪1的支撑力，充气式比较柔和，磨损也相对较小，齿轮齿条之间的错位容错功能也更好；此外，充气式橡胶齿轮和充气式橡胶椭圆轮重量轻，充气式橡胶椭圆轮占地空小，可以节约径向空间。
37.根据本技术的一个实施例，粗调装置包括高度调节机构和外壳体7，充电枪壳体1安装在外壳体7内且充电枪壳体1的前端由外壳体7的前端延伸至外壳体7外，充电枪壳体1与外壳体7之间设有用于驱动充电枪壳体1沿着外壳体7轴向移动的第二轴向调节机构；外壳体7通过高度调节机构安装在充电枪1载体上。在进行微调整时，主要包括充电枪1的轴向位置微调、充电枪1的旋转角度微调和充电枪1的姿态调节机构(即倾斜角度)微调。当分析得到充电连接器的位置和角度后，利用充电桩控制器同时控制第一轴向调节机构、旋转调节机构、姿态调节机构使充电枪1进行矢量移动完成对接。
38.根据本技术的一个实施例，外壳体7包括主套筒和以及可伸缩套筒；可伸缩套筒连接在主套筒的前端，可伸缩套筒包括至少两个滑动套接的活动套筒，活动套筒可随着主套筒轴向运行而自由伸缩，第二轴向调节机构包括固定在主套筒中部的第三齿轮6、沿着充电枪壳体1的轴向布置在充电枪壳体1的侧壁且与第三齿轮6相配合的第三齿条21以及用于驱动第三齿轮6的第五电机。在进行充电枪1的轴向位置粗调时，通过第五电机驱动第三齿轮6转动，从而带动充电枪1沿着主套筒轴向滑动，可实现充电枪1与车辆充电口内的充电连接器之间的水平距离配合粗调整，外壳体77不仅可随调整伸缩，还可有利于对充电枪1保持支撑。
39.根据本技术的一个实施例，高度调节机构包括直立设置充电枪1载体上的第四齿条91、安装在主套筒上且与第四齿条91相配合的第四齿轮8以及用于驱动第四齿轮8的第六电机。在进行充电枪1的高度位置粗调时，通过第六电机驱动第四齿轮8转动，从而带动充电枪1沿着齿条上下移动，可实现充电枪1与车辆充电口内的充电连接器之间的高度配合粗调整。
40.本发明还提供了一种利用上述可移动智能充电桩进行自动充电的方法，包括：
41.s1：根据充电请求信息，确定充电时间和充电量；
42.s2：驱动可移动智能充电桩在充电时间前达到指定充电位置，在可移动智能充电桩达到指定充电位置后，启动充电协议，待充电车辆的充电口打开；
43.s3：控制图像采集模块采集待充电车辆的充电口图像信息，然后利用图像识别原理根据充电口图像信息识别充电口的位置信息，再根据位置信息生成粗调指令；
44.s4：控制自动插拔装置根据粗调指令将充电枪1移动至充电口区域的前方；
45.s5：控制图像采集模块采集待充电车辆的充电口内的充电连接器图像信息，然后利用图像识别原理根据充电连接器图像信息识别充电连接器的位姿信息，再根据位姿信息生成微调指令；
46.s6：控制自动插拔装置根据微调指令调整充电枪1与充电口内的充电连接器对接并充电；
47.s7：在充电完成后，控制自动插拔装置进行复位，拔出充电枪1。
48.根据本技术的一个实施例，用户通过远程预约或者本地预约方式向充电桩控制器发送充电请求信息。
49.根据本技术的一个实施例，该方法还包括：
50.s8：向用户远程发送触点完成信号，提醒用户充电完成。
51.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种可移动智能充电桩，其特征在于，包括充电桩本体、通过自动插拔装置安装在充电桩本体上的充电枪、安装在充电枪前端的图像采集模块以及安装在充电桩本体的底部的行走机构；所述自动插拔装置、图像采集模块以及行走机构分别与充电桩控制器信号连接；所述行走机构用于根据行走指令驱动充电桩本体按照预设路线移动到指定充电位置；所述图像采集模块用于根据图像采集指令采集待充电车辆的充电口及充电口内的充电连接器的图像信息；所述自动插拔装置用于首先根据粗调指令将充电枪移动至充电口区域的前方，然后根据微调指令调整充电枪与充电口内的充电连接器对接，在充电完成后，再根据拔出指令拔出充电枪；所述充电桩控制器用于接收充电请求信息并根据充电请求信息控制行走机构、图像采集模块和自动插拔装置工作。2.根据权利要求1所述的可移动智能充电桩，其特征在于，所述自动插拔装置包括充电枪壳体，充电枪安装在充电枪壳体内，充电枪壳体的前端设有与充电枪适形配合的导向口；所述充电枪壳体内设有用于对充电枪的位置和姿态进行微调整的微调装置；所述充电枪壳体通过用于对充电枪的位置进行粗调整的粗调装置安装在充电桩本体上。3.根据权利要求1所述的可移动智能充电桩，其特征在于，所述微调装置包括用于驱动充电枪沿着充电枪壳体轴向移动的第一轴向调节机构、用于驱动充电枪沿着轴心转动的旋转调节机构以及用于调节充电枪姿态的姿态调节机构；所述第一轴向调节机构、旋转调节机构、姿态调节机构和粗调装置分别与充电桩控制器连接。4.根据权利要求2所述的可移动智能充电桩，其特征在于，所述第一轴向调节机构包括沿着充电枪的轴向布置在充电枪的侧壁上的第一齿条、安装在充电枪壳体内侧且与第一齿条相配合的第一齿轮以及用于驱动第一齿轮的第一电机；所述旋转调节机构包括绕着充电枪的周向布置在充电枪的侧壁上的第二齿条、安装在充电枪壳体内侧且与第二齿条相配合的第二齿轮以及用于驱动第二齿轮的第二电机；所述姿态调节机构包括若干第一椭圆轮、若干第二椭圆轮以及用于分别驱动若干第一椭圆轮和若干第二椭圆轮的若干第三电机和若干第四电机，第一椭圆轮沿着充电枪的周向均匀布置在充电枪壳体内侧的中部，第一椭圆轮沿着充电枪的周向均匀布置在充电枪壳体内侧的前端；所述第一齿轮和第二齿轮为弹性齿轮，第一椭圆轮和第二椭圆轮均为弹性椭圆轮。5.根据权利要求6所述的可移动智能充电桩，其特征在于，所述弹性齿轮为充气式橡胶齿轮，弹性椭圆轮为充气式橡胶椭圆轮；充气式橡胶齿轮和充气式橡胶椭圆轮通过充气泵进行充气，充气泵与气式橡胶轮之间连接有充气阀。6.根据权利要求6所述的可移动智能充电桩，其特征在于，所述粗调装置包括高度调节机构和外壳体，所述充电枪壳体安装在外壳体内且充电枪壳体的前端由外壳体的前端延伸至外壳体外，所述充电枪壳体与外壳体之间设有用于驱动充电枪壳体沿着外壳体轴向移动的第二轴向调节机构；所述外壳体通过高度调节机构安装在充电枪载体上。7.根据权利要求6所述的可移动智能充电桩，其特征在于，所述充电桩上设有安装在充电桩本体的壳体上且与充电桩控制器信号连接的人机交互单元。8.一种利用权利要求1-7任一所述的可移动智能充电桩进行自动充电的方法，其特征在于，包括：s1：根据充电请求信息，确定充电时间和充电量；s2：驱动可移动智能充电桩在充电时间前达到指定充电位置，在可移动智能充电桩达
到指定充电位置后，启动充电协议，待充电车辆的充电口打开；s3：控制图像采集模块采集待充电车辆的充电口图像信息，然后利用图像识别原理根据所述充电口图像信息识别充电口的位置信息，再根据所述位置信息生成粗调指令；s4：控制自动插拔装置根据粗调指令将充电枪移动至充电口区域的前方；s5：控制图像采集模块采集待充电车辆的充电口内的充电连接器图像信息，然后利用图像识别原理根据所述充电连接器图像信息识别充电连接器的位姿信息，再根据所述位姿信息生成微调指令；s6：控制自动插拔装置根据微调指令调整充电枪与充电口内的充电连接器对接并充电；s7：在充电完成后，控制自动插拔装置进行复位，拔出充电枪。9.根据权利要求8所述的自动充电方法，其特征在于，用户通过远程预约或者本地预约方式向充电桩控制器发送充电请求信息。10.根据权利要求8所述的自动充电方法，其特征在于，该方法还包括：s8：向用户远程发送触点完成信号，提醒用户充电完成。

技术总结
本发明公开了一种可移动智能充电桩及自动充电方法，充电桩包括充电桩本体、通过自动插拔装置安装在充电桩本体上的充电枪、安装在充电枪前端的图像采集模块以及安装在充电桩本体的底部的行走机构；所述自动插拔装置、图像采集模块以及行走机构分别与充电桩控制器信号连接；利用上述充电桩可实现充电桩自动移动和充电枪自动对准充电，当收到充电请求信息，能够驱动充电桩移动到指定充电位置，然后利用图像识别技术，自动调整移动充电枪位置，通过采用粗调和微调相结合的方式，能自动插拔充电枪，可方便用户实现无人值守充电，通过提交预约充电记录，可以按时按量充电，既能充分利用峰值电价，又能实现充电资源最大化利用。又能实现充电资源最大化利用。又能实现充电资源最大化利用。


技术研发人员：景华斌 王恒达 颜伏伍 赵健 曾磊
受保护的技术使用者：重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/8/28