專利名稱:一種車載自動充電機(jī)械臂及載有該機(jī)械臂的電動汽車的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種車載自動充電機(jī)械臂及載有該機(jī)械臂的電動汽車，包括自動充電機(jī)械臂、電動汽車本體和固定卡扣，所述的自動充電機(jī)械臂的驅(qū)動部分包括控制裝置；所述的自動充電機(jī)械臂通過滑軌安裝于電動汽車本體車廂尾部的底盤下方，且使滑軌的長度方向與汽車行駛方式平行，所述的固定卡扣設(shè)置在汽車底盤上且分布在滑軌兩側(cè)，用于固定旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂，所述的控制裝置設(shè)置于電動汽車本體上，通過CAN總線控制自動充電機(jī)械臂和固定卡扣的運動。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有實現(xiàn)了電動汽車的自動充電和自動斷電等優(yōu)點。
【專利說明】
一種車載自動充電機(jī)械臂及載有該機(jī)械臂的電動汽車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電動汽車的自動充電技術(shù)，尤其是涉及一種車載自動充電機(jī)械臂及載有該機(jī)械臂的電動汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動汽車的逐漸推廣和使用，電動汽車充電的安全性和便捷性成為電動汽車推廣過程中必須重視的問題，尤其是對于租賃專用的電動汽車，在無人值守的還車網(wǎng)點，如何保證用戶還車后車輛能及時、安全的補充電量，電動汽車自動充電機(jī)械臂可以解決該問題。
[0003]中國專利公開號CN104795868A公開了一種電動汽車自動充電系統(tǒng)，通過獨立移動式的充電插頭自動插拔裝置實現(xiàn)將電動汽車充電插頭插入或拔出充電插座中，解決了手動方式插拔充電插頭進(jìn)行電動汽車充電作業(yè)存在的安全隱患。但是這類安裝于停車位上的自動充電裝置必須解決防水、防盜問題，維護(hù)工作量較大。目前國內(nèi)車載式的自動充電裝置以及載有自動充電裝置的電動汽車還未見到。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種車載自動充電機(jī)械臂及載有該機(jī)械臂的電動汽車。
[0005]本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]—種車載自動充電機(jī)械臂，安裝在電動汽車上，其特征在于，所述的機(jī)械臂包括:
[0007]滑軌，安裝在電動汽車的底盤下方；
[0008]滑塊，與滑軌活動連接，沿滑軌長度方向滑動；
[0009]機(jī)械臂接頭，與滑塊固定連接；
[0010]旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂，一端與機(jī)械臂接頭連接，繞機(jī)械臂接頭轉(zhuǎn)動；
[0011 ]伸縮機(jī)械臂，一端與旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂另一端連接，進(jìn)行縱向伸縮運動；
[0012]充電插頭，設(shè)在伸縮機(jī)械臂另一端末端。
[0013]該車載自動充電機(jī)械臂還包括圖像識別裝置，該圖像識別裝置設(shè)置在伸縮機(jī)械臂末端靠近充電插頭的側(cè)壁上。
[0014]該車載自動充電機(jī)械臂還包括驅(qū)動部分，該驅(qū)動部分包括第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元、第三驅(qū)動單元和控制裝置；
[0015]所述的控制裝置分別通過CAN總線與第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元、第三驅(qū)動單元連接；
[0016]所述的第一驅(qū)動單元驅(qū)使滑塊沿滑軌滑動，所述的第二驅(qū)動單元驅(qū)使旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂繞機(jī)械臂接頭轉(zhuǎn)動，所述的第三驅(qū)動單元驅(qū)使伸縮機(jī)械臂做伸縮運動。
[0017]所述的第一驅(qū)動單元包括第一驅(qū)動電機(jī)、齒輪和齒條，所述的齒條設(shè)置在滑軌上，所述的第一驅(qū)動電機(jī)和齒輪設(shè)置在滑塊上。
[0018]所述的第二驅(qū)動單元包括第二驅(qū)動電機(jī)，該第二驅(qū)動電機(jī)設(shè)置在機(jī)械臂接頭上。
[0019]所述的第三驅(qū)動單元為電機(jī)推桿或液壓推桿裝置，設(shè)置在伸縮機(jī)械臂內(nèi)。
[0020]—種載有所述的機(jī)械臂的電動汽車，包括自動充電機(jī)械臂、電動汽車本體和固定卡扣，所述的自動充電機(jī)械臂的驅(qū)動部分包括控制裝置；
[0021]所述的自動充電機(jī)械臂通過滑軌安裝于電動汽車本體車廂尾部的底盤下方，且使滑軌的長度方向與汽車行駛方式平行，所述的固定卡扣設(shè)置在汽車底盤上且分布在滑軌兩側(cè)，用于固定旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂，所述的控制裝置設(shè)置于電動汽車本體上，通過CAN總線控制自動充電機(jī)械臂和固定卡扣的運動。
[0022]所述的固定卡扣包括車身連接件、旋轉(zhuǎn)軸和L型鋁板卡扣，所述的車身連接件通過螺母與車身底盤固連，所述的旋轉(zhuǎn)軸與L型鋁板卡扣鉸接，所述的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動帶動L型鋁板卡扣轉(zhuǎn)動，扣住旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0024](I)本實用新型實現(xiàn)了電動汽車的自動充電和自動斷電。將自動充電機(jī)械臂安裝汽車上，通過控制裝置的控制，機(jī)械臂能自動尋找停車位的插座，為該電動汽車充電；充電完成后自動斷開電源，返回至原位。整個過程無需人工操作，便捷安全:一方面避免了人工充電可能存在的安全隱患和錯誤操作；另一方面保障了電動汽車的充電需求，不會因為用戶遺忘充電而導(dǎo)致電動汽車?yán)m(xù)航里程不足。
[0025](2)本實用新型的自動充電機(jī)械臂安裝在汽車底盤上，保障了充電機(jī)械臂的安全，極大程度上避免了非車載式充電機(jī)器人存在被盜竊、損壞的問題。
[0026](3)本實用新型的自動充電機(jī)械臂，非工作狀態(tài)時，機(jī)械臂可收縮且緊貼車身底盤，占用空間位置較小，不影響車的行進(jìn)。整個自動充電機(jī)械臂通過滑軌101嵌入安裝于電動汽車2后備箱底面中心位置處，因此，該車載自動充電機(jī)械臂相當(dāng)于后備箱的負(fù)重，約15kg，對汽車行駛動力學(xué)特性不會產(chǎn)生很大影響。
[0027](4)本實用新型能夠與電動汽車控制系統(tǒng)通信，當(dāng)汽車停放于充電位置時，該實用新型可以監(jiān)測汽車電量，若電量不足，及時充電，保證汽車充足的續(xù)航里程。
【附圖說明】

[0028]圖1為本實用新型的車載自動充電機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本實用新型的具有自動充電機(jī)械臂的電動車結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為防振固定卡扣結(jié)構(gòu)(非工作狀態(tài))示意圖。
[0031]圖1中標(biāo)號所示:
[0032]1、自動充電機(jī)械臂；101、滑軌；102、滑塊；103、機(jī)械臂連接頭；104、旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂；105、伸縮機(jī)械臂；106、充電插頭；107、第一驅(qū)動單元；108、第二驅(qū)動單元；109、第三驅(qū)動單元;110、圖像識別裝置;5為控制裝置。
[0033]圖2中標(biāo)號所示:
[0034]2、電動汽車本體;3、充電插座；
[0035]圖3中標(biāo)號所示:
[0036]4、固定卡扣;401、車身連接件;402、旋轉(zhuǎn)軸;403、L型鋁板卡扣。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0038]如圖1和2所示，一種車載自動充電機(jī)械臂，主要包括機(jī)械部分、驅(qū)動部分、圖像定位裝置。
[0039]自動充電機(jī)械臂I的機(jī)械部分是4自由度的聯(lián)動裝置，如圖1所示，由滑軌101、滑塊102、機(jī)械臂接頭103、旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂104、伸縮機(jī)械臂105、充電插頭106組成。
[0040]滑軌101固定在載有該機(jī)械臂的電動汽車2的后備箱底面的行駛方向上(整車坐標(biāo)系X方向)；滑塊102與滑軌101活動連接，可沿滑軌101的長度方向滑動;機(jī)械臂接頭103與滑塊102固接，使得旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂104和伸縮機(jī)械臂105以及充電插頭106可以在滑塊102的帶動下沿X軸平動;旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂104的一端與機(jī)械臂接頭103活動連接，可繞接頭轉(zhuǎn)動(繞Z軸轉(zhuǎn)動)；伸縮機(jī)械臂105的一端與旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂104的另一端固接，伸縮機(jī)械臂105可沿Z方向伸縮;伸縮機(jī)械臂105的末端設(shè)置有充電插頭106 ；
[0041]圖像識別裝置110設(shè)置在伸縮機(jī)械臂105末端靠近充電插頭106的側(cè)壁上，用于拍照定位地面充電插座3。
[0042]自動充電機(jī)械臂的驅(qū)動部分由第一驅(qū)動單元107、第二驅(qū)動單元108、第三驅(qū)動單元109和控制裝置5構(gòu)成。
[0043]第一驅(qū)動單元107包括第一驅(qū)動電機(jī)和齒輪齒條，其中，齒條設(shè)置在滑軌101上，驅(qū)動電機(jī)和齒輪設(shè)置在滑塊102上，第一驅(qū)動單元107能驅(qū)使滑塊102沿滑軌101滑動；第二驅(qū)動單元108包括第二驅(qū)動電機(jī)，設(shè)置在機(jī)械臂接頭103上，能夠驅(qū)使旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂104繞機(jī)械臂接頭103轉(zhuǎn)動(Z軸方向)；第三驅(qū)動單元109為電機(jī)推桿或液壓推桿裝置，設(shè)置在伸縮機(jī)械臂105內(nèi)，能驅(qū)使伸縮機(jī)械臂105做伸縮運動;控制裝置5設(shè)置在電動汽車上，分別與第一驅(qū)動單元107、第二驅(qū)動單元108、第三驅(qū)動單元109通過CAN總線連接并控制上述驅(qū)動單元。
[0044]—種載有自動充電機(jī)械臂的電動汽車，包括自動充電機(jī)械臂1、電動汽車本體2、固定卡扣4、控制裝置5，其中自動充電機(jī)械臂I通過滑軌101安裝于電動汽車本體2車廂尾部的底盤下方，且使滑軌101的長度方向與汽車行駛方式平行，固定卡扣4設(shè)置在地車地盤上且分布在滑軌101兩側(cè)，用于固定旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂104，控制裝置5設(shè)置于電動汽車本體2上，通過CAN總線控制自動充電機(jī)械臂I和固定卡扣4的運動。
[0045]固定卡扣4由車身連接件401、旋轉(zhuǎn)軸402和L型鋁板卡扣403組成，車身連接件401通過螺母與車身底盤固連，旋轉(zhuǎn)軸402與L型鋁板卡扣403鉸接，旋轉(zhuǎn)軸402轉(zhuǎn)動帶動卡扣403轉(zhuǎn)動，扣住旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂104。
[0046]充電線纜在機(jī)械臂內(nèi)部走線，滑軌I上的充電線纜采用定制扁平鍍銀線纜，便于運動時電纜的靈活跟隨。機(jī)械臂結(jié)構(gòu)件材料采用7075鋁合金，滑軌I結(jié)構(gòu)采用不銹鋼板沖壓件，導(dǎo)軌與齒條均在此沖壓件上加工而成，實現(xiàn)傳動與導(dǎo)軌一體化的緊湊型、扁平化和輕量化的設(shè)計理念。
[0047]本實用新型主要改進(jìn)點如下:
[0048](I)本實用新型的自動充電機(jī)械臂為車載式，安裝于電動汽車尾部底盤下并緊貼底盤，不影響汽車行駛；
[0049](2)本實用新型的自動充電機(jī)械臂具有伸縮功能，不充電時，帶插頭的機(jī)械臂末端手臂可以在豎直方向上收縮，減少底盤占位空間。
[0050]本實用新型的工作原理如下:
[0051]功能:
[0052]一種安裝在電動汽車底盤上的自動充電機(jī)械臂，當(dāng)載有該機(jī)械臂的電動汽車停到指定車位后，與電動汽車進(jìn)行通訊，在電動汽車電量不足的情況下，自動與地面充電插頭對接，實現(xiàn)充電。在電動汽車電量充足后，自動拔出插頭，機(jī)械臂收縮至原位，并緊貼底盤，通過這種方式實現(xiàn)電動汽車的自動化、便捷化充電。
[0053]原理:
[0054]基本通信原理:本實用新型通過將自動充電機(jī)械臂安裝于電動汽車尾箱底盤下，安裝如附圖(圖2)所示，通過CAN總線實現(xiàn)機(jī)械臂控制裝置與汽車自身總控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，監(jiān)測汽車電量，并控制機(jī)械臂運動，自動尋找地面上的充電插座為電動汽車充電。同時電動汽車上的總控制器(未畫出)通過3G/4G無線模塊與運營中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)調(diào)度。
[0055]機(jī)械臂自動充電和斷電的原理:當(dāng)電動汽車停放于地面具有充電插座的停車位時，控制裝置通過CAN總線讀取電動汽車汽車電池電量，當(dāng)電量低于設(shè)定閥值時，控制裝置5命令機(jī)械臂I準(zhǔn)備充電，具體為:控制裝置5控制卡扣403張開釋放自動充電機(jī)械臂I，命令圖像識別裝置110通過拍照定位地面插座3的位置，再控制第一驅(qū)動單元107、第二驅(qū)動單元108、第三驅(qū)動單元109實現(xiàn)機(jī)械臂各關(guān)節(jié)聯(lián)動，其中，通過控制第一驅(qū)動單元107，使第一驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動齒輪齒條，帶動滑塊2在滑軌I上滑動(X方向);通過控制第二驅(qū)動單元108，使第二驅(qū)動電機(jī)驅(qū)使旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂104繞機(jī)械臂接頭103的長度方向(Z軸)轉(zhuǎn)動;通過控制第三驅(qū)動單元109，使電機(jī)推桿或液壓推桿驅(qū)使伸縮機(jī)械臂105做伸縮運動(Z軸方向)；第一驅(qū)動單元107、第二驅(qū)動單元108、第三驅(qū)動單元109共同實現(xiàn)充電插頭106的X-Y平面移動與定位；充電插頭106與插座3對接后鎖定，啟動充電；當(dāng)充電完畢后，控制裝置5命令第三驅(qū)動單元109使伸縮機(jī)械臂105收縮，拔出充電插頭106，然后命令第二驅(qū)動單元108和第一驅(qū)動單元107分別使旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂104和機(jī)械臂接頭103運動到初始位置，最后命令旋轉(zhuǎn)軸402旋轉(zhuǎn)，使卡扣403旋轉(zhuǎn)閉合，從而卡住機(jī)械臂104，防止機(jī)械臂在汽車行駛過程中與汽車底盤不緊貼而影響其自身和汽車的性能。
[0056]工作過程:
[0057]車載自動充電機(jī)械臂的應(yīng)用，能自動為載有該機(jī)械臂的電動汽車充電，具體的步驟為:
[0058]S1、載有自動充電機(jī)械臂的電動汽車停在有地面插座的停車位上；
[0059]S2、機(jī)械臂接收到電動汽車總控制器下發(fā)的準(zhǔn)備充電的指令；
[0000]S3、機(jī)械臂自動尋找車位上的插座；
[0061] S4、對接插座，鎖定自身位置；
[0062 ] S5、接通充電電路，為電動汽車充電，控制裝置通過CAN總線實時監(jiān)測充電狀態(tài)；
[0063]S6、充電完畢，斷開電源，拔出充電插頭；
[0064]S7、收縮機(jī)械臂，使自身收縮至與導(dǎo)軌平面平行且緊貼導(dǎo)軌并鎖定；
[0065]S8、防振固定卡扣自動卡緊機(jī)械臂。
【主權(quán)項】
1.一種車載自動充電機(jī)械臂，安裝在電動汽車上，其特征在于，所述的機(jī)械臂包括: 滑軌(101)，安裝在電動汽車(2)的底盤下方； 滑塊(102)，與滑軌(101)活動連接，沿滑軌(101)長度方向滑動； 機(jī)械臂接頭(103)，與滑塊(102)固定連接； 旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂(104)，一端與機(jī)械臂接頭(103)連接，繞機(jī)械臂接頭(103)轉(zhuǎn)動； 伸縮機(jī)械臂(105)，一端與旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂(104)另一端連接，進(jìn)行縱向伸縮運動； 充電插頭(106)，設(shè)在伸縮機(jī)械臂(105)另一端末端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載自動充電機(jī)械臂，其特征在于，還包括圖像識別裝置(110)，該圖像識別裝置(110)設(shè)置在伸縮機(jī)械臂(105)末端靠近充電插頭(106)的側(cè)壁上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載自動充電機(jī)械臂，其特征在于，還包括驅(qū)動部分，該驅(qū)動部分包括第一驅(qū)動單元(107)、第二驅(qū)動單元(108)、第三驅(qū)動單元(109)和控制裝置(5)； 所述的控制裝置(5)分別通過CAN總線與第一驅(qū)動單元(107)、第二驅(qū)動單元(108)、第三驅(qū)動單元(I 09)連接； 所述的第一驅(qū)動單元(107)驅(qū)使滑塊(102)沿滑軌(101)滑動，所述的第二驅(qū)動單元(108)驅(qū)使旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂(104)繞機(jī)械臂接頭(103)轉(zhuǎn)動，所述的第三驅(qū)動單元(109)驅(qū)使伸縮機(jī)械臂(105)做伸縮運動。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種車載自動充電機(jī)械臂，其特征在于，所述的第一驅(qū)動單元(107)包括第一驅(qū)動電機(jī)、齒輪和齒條，所述的齒條設(shè)置在滑軌(101)上，所述的第一驅(qū)動電機(jī)和齒輪設(shè)置在滑塊(102)上。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種車載自動充電機(jī)械臂，其特征在于，所述的第二驅(qū)動單元(108)包括第二驅(qū)動電機(jī)，該第二驅(qū)動電機(jī)設(shè)置在機(jī)械臂接頭(103)上。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種車載自動充電機(jī)械臂，其特征在于，所述的第三驅(qū)動單元(109)為電機(jī)推桿或液壓推桿裝置，設(shè)置在伸縮機(jī)械臂(105)內(nèi)。7.—種載有權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂的電動汽車，其特征在于，包括自動充電機(jī)械臂(I)、電動汽車本體(2)和固定卡扣(4)，所述的自動充電機(jī)械臂(I)的驅(qū)動部分包括控制裝置(5); 所述的自動充電機(jī)械臂(I)通過滑軌(101)安裝于電動汽車本體(2)車廂尾部的底盤下方，且使滑軌(101)的長度方向與汽車行駛方式平行，所述的固定卡扣(4)設(shè)置在汽車底盤上且分布在滑軌(101)兩側(cè)，用于固定旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂(104)，所述的控制裝置(5)設(shè)置于電動汽車本體(2)上，通過CAN總線控制自動充電機(jī)械臂(I)和固定卡扣(4)的運動。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動汽車，其特征在于，所述的固定卡扣(4)包括車身連接件(401)、旋轉(zhuǎn)軸(402)和L型鋁板卡扣(403)，所述的車身連接件(401)通過螺母與車身底盤固連，所述的旋轉(zhuǎn)軸(402)與L型鋁板卡扣(403)鉸接，所述的旋轉(zhuǎn)軸(402)轉(zhuǎn)動帶動L型鋁板卡扣(403)轉(zhuǎn)動，扣住旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂(104)。
【文檔編號】H02J7/00GK205706219SQ201620371448
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】曹光宇, 金勇 , 喻杰, 何愛萍
【申請人】上海國際汽車城（集團(tuán)）有限公司