一种电动汽车充电臂水平旋转控制方法

一种电动汽车充电臂水平旋转控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车自动充电的方法。

背景技术

本发明为一种电动汽车充电臂水平旋转控制方法。一般传统电动汽车充电连接是人工操作，充电时是将充电电缆端的充电插头与插座插接在一起。本发明具有使电动汽车充电前旋转自动充电臂端充电插头水平角度，使自动充电臂端充电插头垂直中心线与电动汽车端充电插座垂直中心线对齐，以实现无人守职充电站充电插头和插座之间的自动连接。

发明内容

发明要解决的问题

本发明是实现电动汽车自动充电前将自动充电臂端的充电插头垂直中心线与电动汽车端充电插座垂直中心线对齐，主要解决自动充电臂各个支臂什么时候开始转动、转动控制设施的模式和操作、充电插头垂直中心线与电动汽车端充电插座垂直中心线对齐时操作停止，以及完成充电后使自动充电臂回复到初始位置。

解决问题的方案

本发明提供的电动汽车充电臂水平旋转控制方法的技术方案是，有一个停车通道挡墙、一个后轮限定槽、一个后轮挡块、一个自动充电臂、一个自动充电臂安装基座、一个自动充电臂垂直升降组件外壳、一个第一支臂转动轴、一个第一支臂、一个第二支臂转动轴、一个第二支臂、一个第三支臂转动轴、一个第三支臂、一个自动充电插头伸缩部件、一个电动汽车侧壁自动充电插座口、一个激光垂直线接收组件、一个激光垂直线发射组件、一个红外通信组件、一个第三支臂激光垂直线接收组件、一个高速电机、一个高速电机固定件、一个主动齿轮、一个第三支臂旋转同步电机、一个同步电机固定件、一个齿轮箱、一个从齿轮、一个轴承、一个透光开口、一个反射镜、一个聚焦镜、一个激光接收组件、一个激光接收组件固定件、一个第二支臂旋转同步电机、一个第一支臂旋转同步电机、两个第一支臂和第二支臂旋转限位板、一个中央处理器、一个I/O控制电路、一个通信电路、一个信号监测电路、一个输出驱动电路、一个充电控制电路、一个中心管理服务器，其特征是电动汽车倒车进入停车通道，一侧后轮触及后轮限定槽底，另一侧后轮触及后轮挡块停车，自动充电臂位于电动汽车充电插座口一侧边沿，离充电插座最近位置，同步电机在中央处理器控制下带动自动充电臂垂支臂低速旋转，高速电机在中央处理器控制下带动激光垂直线接收组件高速旋转，以在水平面内任意角度接收垂直激光线，激光垂直线接收组件接到垂直激光线后，中央处理器控制第二或第一支臂同步电机停止运转，自动充电臂垂支臂停止旋转，中央处理器控制第三支臂同步电机反方向运转，第三支臂激光垂直线接收组件接收到垂直激光线后，中央处理器控制第三支臂同步电机停止运转，第三支臂充电插头垂直中心线正对电动汽车充电插座垂直中心线，完成充电臂水平对准。

本发明的优点

    本发明具有使电动汽车充电前将充电插头垂直中心线与电动汽车端充电插座垂直中心线对齐，以实现无人守职充电站充电插头和插座之间的自动连接，完成充电后使充电臂自动回复到初始位置。

    附图说明

    下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1：本发明提供的电动汽车与自动充电臂位置结构图；

1-电动汽车、2-自动充电臂安装基座、3-自动充电臂垂直升降组件外壳、4-第一支臂转动轴、5-第一支臂、6-第二支臂转动轴、7-第二支臂、8-第三支臂转动轴、9-第三支臂、10-自动充电插头伸缩部件、11-电动汽车侧壁自动充电插座口、12-激光垂直线接收组件；

图2：本发明提供的电动汽车充电插座结构图；

13-激光垂直线发射组件、14-激光水平线发射组件、15-红外通信组件；

图3：本发明提供的自动充电臂第三支臂前端结构图；

16-第三支臂激光垂直线接收组件、17-激光水平线接收组件、18-红外通信组件；

图4：本发明提供的第三支臂旋转控制结构图；

19-高速电机、20-高速电机固定件、21-主动齿轮、24C-第三支臂旋转同步电机、30-同步电机固定件、31-齿轮箱、37C-第三支臂初始位置红外光发射组件、38C-第三支臂初始位置红外光接收组件；

图5：本发明提供的图4中的A放大图；

22-从齿轮、23-轴承、25-透光开口、26-反射镜、27-聚焦镜、28-激光接收组件、29-激光接收组件固定件；

图6：本发明提供的第二支臂旋转控制结构图；

24B-第二支臂旋转同步电机、37B-第二支臂初始位置红外光发射组件、38B-第二支臂初始位置红外光接收组件；

图7：本发明提供的第一支臂旋转控制结构图；

24A-第一支臂旋转同步电机、37A-第一支臂初始位置红外光发射组件、38A-第一支臂初始位置红外光接收组件；

图8：本发明提供的第一支臂和第二支臂旋转限位结构图；

图9：本发明提供的图8中A-A剖视图；

39-第一支臂和第二支臂旋转限位板、40-限位挡板、41-触动开关、42-安装孔、43-旋转轴透过孔；

图10：本发明提供的电动汽车停车通道位置限定结构图；

33-停车通道挡墙、34-后轮限定槽、35-后轮挡块、36-自动充电臂；

图11：本发明提供的自动充电臂初始状态与激光垂直线位置A图；

图12：本发明提供的第二支臂旋转对齐激光垂直线位置A图；

图13：本发明提供的第三支臂旋转对齐激光垂直线位置A图；

图14：本发明提供的自动充电臂初始状态与激光垂直线位置B图；

图15：本发明提供的第二支臂旋转最大角度未能对齐激光垂直线位置B图；

图16：本发明提供的第一支臂旋转对齐激光垂直线位置B图；

图17：本发明提供的第三支臂旋转对齐激光垂直线位置B图；

图18：本发明提供的电动汽车端控制电路方框图；

中央处理器、I/O控制电路、通信电路、信号监测电路、输出驱动电路、充电控制电路、中心管理服务器、用户输入电路、显示驱动电路、显示屏、语音提示电路；

图19：本发明提供的电动汽车充电臂水平旋转控制电路方框图；

中央处理器、I/O控制电路、通信电路、信号监测电路、输出驱动电路、充电控制电路、中心管理服务器。     

具体实施方式

    以下参照附图详细说明本发明的实施方式：

图1为本实施例的电动汽车与自动充电臂位置结构图，包括电动汽车1、自动充电臂安装基座2、自动充电臂垂直升降组件外壳3、第一支臂转动轴4、第一支臂5、第二支臂转动轴6、第二支臂7、第三支臂转动轴8、第三支臂9、自动充电插头伸缩部件10、电动汽车侧壁自动充电插座口11、激光垂直线接收组件12；

图2为本实施例的提供的电动汽车充电插座结构图，包括激光垂直线发射组件13、激光水平线发射组件14、红外通信组件15；

图3为本实施例的提供的自动充电臂第三支臂前端结构图，包括第三支臂激光垂直线接收组件16、激光水平线接收组件17、红外通信组件18；

图4为本实施例的提供的第三支臂旋转控制结构图，包括高速电机19、高速电机固定件20、主动齿轮21、第三支臂旋转同步电机24C、同步电机固定件30、齿轮箱31、第三支臂初始位置红外光发射组件37C、第三支臂初始位置红外光接收组件38C；

图5为本实施例的提供的图4中的A放大图，包括从齿轮22、轴承23、透光开口25、反射镜26、聚焦镜27、激光接收组件28、激光接收组件固定件29；

图6为本实施例的提供的第二支臂旋转控制结构图，包括第二支臂旋转同步电机24B、第二支臂初始位置红外光发射组件37B、第二支臂初始位置红外光接收组件38B；

图7为本实施例的提供的第一支臂旋转控制结构图，包括第一支臂旋转同步电机24A、第一支臂初始位置红外光发射组件37A、第一支臂初始位置红外光接收组件38A；

图8图9为本实施例的提供的第一支臂和第二支臂旋转限位结构图，包括第一支臂和第二支臂旋转限位板39、限位挡板40、触动开关41、安装孔42、旋转轴透过孔43；

图10为本实施例的提供的电动汽车停车通道位置限定结构图；

停车通道挡墙33、后轮限定槽34、后轮挡块35、自动充电臂36；

图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17为本实施例的提供的充电臂水平对齐控制方法原理图，包括自动充电臂初始状态与激光垂直线位置A图、第二支臂旋转对齐激光垂直线位置A图、第三支臂旋转对齐激光垂直线位置A图、自动充电臂初始状态与激光垂直线位置B图、第二支臂旋转最大角度未能对齐激光垂直线位置B图、第一支臂旋转对齐激光垂直线位置B图、第三支臂旋转对齐激光垂直线位置B图；

图18为本实施例的提供的电动汽车端控制电路方框图，包括中央处理器、I/O控制电路、通信电路、信号监测电路、输出驱动电路、充电控制电路、中心管理服务器、用户输入电路、显示驱动电路、显示屏、语音提示电路；

图19为本实施例的提供的本发明提供的电动汽车充电臂水平旋转控制电路方框图，包括中央处理器、I/O控制电路、通信电路、信号监测电路、输出驱动电路、充电控制电路、中心管理服务器。   

    本发明提供的电动汽车充电臂水平旋转控制设施具体实施例步骤如下：

步骤1：后轮限定槽位于电动汽车充电停车通道末端，前方具有一个凹槽，电动汽车充电时倒车至一侧后轮进入凹槽，触及凹槽底；

步骤2：后轮挡块位于后轮限定槽一侧，是一个条形体，电动汽车充电时倒车至另一侧后轮触及后轮挡块前边沿；

步骤3：自动充电臂位于电动汽车充电停车通道后轮限定槽一侧，固定在充电电动汽车充电插座口最近边沿地面上，控制电缆预埋在地面里，与电动汽车充电臂水平旋转控制电路连接；

步骤4：激光垂直线发射组件位于充电插座中心垂直线上，使发射的激光线与充电插座中心十字坐标垂直轴重合，与电动汽车内控制电路连接；

步骤5：高速电机位于第二支臂前端外壳内，通过高速电机固定件固定在第二支臂前端外壳上，高速电机主轴与主动齿轮连接，高速电机与电动汽车充电臂水平旋转控制电路输出驱动电路连接；

步骤6：主动齿轮为高速电机主轴齿轮，与从齿轮吻合；

步骤7：从齿轮中心固定有激光垂直线接收组件一端外壳；

步骤8：激光垂直线接收组件为一圆管，圆管下端封闭，上端开口，固定于从齿轮中心，中间外壳与轴承内环固定；

步骤9：透光开口位于激光垂直线接收组件圆管下端侧面，是一个开口，激光垂直线发射组件的激光线可透过此开口；

步骤10：反射镜位于激光垂直线接收组件圆管内底端位置，面对透光开口，与底边线成45⁰角；

步骤11：聚焦镜固定在激光垂直线接收组件圆管内，位于将反射的激光光线聚焦于激光接收组件接收窗口的最佳位置；

步骤12：激光接收组件位于激光垂直线接收组件圆管上端开口处，正好处于使激光接收窗口处于聚焦镜焦点，与电动汽车充电臂水平旋转控制电路信号监测电路连接；

步骤13：第三支臂旋转同步电机位于第二支臂前端外壳内，通过同步电机固定件固定在第二支臂前端外壳上，同步电机主轴与齿轮箱一个齿轮连接，同步电机与电动汽车充电臂水平旋转控制电路输出驱动电路连接；

步骤14：齿轮箱位于第三支臂旋转同步电机固定件上，其中一个齿轮与第三支臂旋转同步电机主轴连接，一个齿轮中心轴与第三支臂转动轴固定；

步骤15：第一支臂和第二支臂旋转限位板通过安装孔固定旋转该支臂的同步电机端的支臂上面外壳上，连接被旋转支臂的转动轴穿过旋转轴透过孔；

步骤16：限位挡板为第一支臂和第二支臂旋转限位板的边沿折边，与中心线为30⁰夹角，用于第一支臂和第二支臂最大旋转角限位；

步骤17：触动开关与电动汽车充电臂水平旋转控制电路监测电路连接，固定在限位挡板上，第一支臂和第二支臂旋转到设定的最大旋转角60⁰时，均可使触动开关闭合；

步骤18：第一支臂初始位置红外光发射组件固定于第一支臂末端外壳内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路红外发射电路连接；

步骤19：第一支臂初始位置红外光接收组件固定于自动充电臂支撑筒上端面的外壳内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路信号监测电路连接；

步骤20：第二支臂初始位置红外光发射组件固定于第二支臂末端外壳内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路红外发射电路连接；

步骤21：第二支臂初始位置红外光接收组件固定于第一支臂前端外壳内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路信号监测电路连接；

步骤22：第三支臂初始位置红外光发射组件固定于第三支臂末端外壳内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路红外发射电路连接；

步骤23：第三支臂初始位置红外光接收组件固定于第二支臂前端外壳内，位于支臂纵向轴心线上，与充电臂控制电路信号监测电路连接。

本发明提供的电动汽车充电臂水平旋转控制方法具体实施例步骤如下：

步骤1：中心管理服务器位于充电站管理中心，当中心管理服务器确定电动汽车充电用户为合法用户和需充电数量后，向电动汽车端控制电路发送激光垂直线发射组件驱动信号，中央处理器将向输出驱动电路发送激光垂直线发射激励信号，激光垂直线发射组件向充电臂方向发射激光线；

步骤2：中心管理服务器向电动汽车充电臂水平旋转控制电路发送充高速电机启动信号，高速电机旋转，激光垂直线接收组件在高速电机作用下高速旋转；

步骤3：中央处理器向第二支臂同步电机发送启动信号，同步电机以低转速旋转，第二支臂在第二支臂同步电机作用下旋转，比如向XOZ平面负X方向旋转，如果旋转角度为α时激光垂直线接收组件接收到激光线，α小于等于每个支臂设定的最大旋转角30⁰，自动充电臂可在XOZ平面Z轴方向最大偏转角度为120⁰；

步骤4：电动汽车充电臂水平旋转控制电路信号监测电路监测到激光线信号，将收到信息发送给中央处理器；

步骤5：中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第二支臂同步电机停止运转信号，第二支臂同步电机停止转动；

步骤6：中央处理器给第三支臂同步电机发送与同步电机旋转方向相反的旋转信号，输出驱动电路控制第三支臂同步电机作与同步电机旋转方向相反的旋转，使第三支臂向XOZ平面的正X方向旋转；

步骤7：第三支臂旋转与第二支臂反方向角度为α时，第三支臂前端的第三支臂激光垂直线接收组件接收到激光线信号；

步骤8：电动汽车充电臂水平旋转控制电路信号监测电路监测到激光线信号，将收到信息发送给中央处理器；

步骤9：中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第三支臂同步电机停止运转信号，第三支臂同步电机停止转动；

步骤10：中央处理器向输出驱动电路发送高速电机停止运转信号，高速电机停止转动，第三支臂充电插头垂直中心线正对电动汽车充电插座垂直中心线，完成充电臂水平对准；

步骤11：第二支臂在第二支臂同步电机作用下旋转，比如向XOZ平面负X方向旋转，如果旋转角度为最大角度β时，激光垂直线接收组件未接收到激光线，中央处理器向第二支臂同步电机发送停止运转信号，第二支臂同步电机停止运转；

步骤12：中央处理器向第一支臂同步电机发送运转信号，第一支臂同步电机运转；

步骤13：第一支臂旋转带动第二支臂和第三支臂旋转，第一支臂旋转角度ω激光垂直线接收组件接收到激光线，ω小于等于每个支臂设定的最大旋转角30⁰；

步骤14：电动汽车充电臂水平旋转控制电路信号监测电路监测到激光线信号，将收到信息发送给中央处理器；

步骤15：中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第一支臂同步电机停止运转信号，第一支臂同步电机停止转动；

步骤16：中央处理器给第三支臂同步电机发送与同步电机旋转方向相反的旋转信号，输出驱动电路控制第三支臂同步电机作与同步电机旋转方向相反的旋转，使第三支臂向XOZ平面的正X方向旋转；

步骤17：第三支臂旋转与第二支臂反方向角度为（β+ω）时，第三支臂前端的第三支臂激光垂直线接收组件接收到激光线信号；

步骤18：电动汽车充电臂水平旋转控制电路信号监测电路监测到激光线信号，将收到信息发送给中央处理器；

步骤19：中央处理器处理监测电路传送来的激光线信息，给输出驱动电路发送第三支臂同步电机停止运转信号，第三支臂同步电机停止转动；

步骤20：中央处理器向输出驱动电路发送高速电机停止运转信号，高速电机停止转动，第三支臂充电插头垂直中心线正对电动汽车充电插座垂直中心线，完成充电臂水平对准；

步骤21：充电完毕，中央处理器依A、B、C顺序向红外发射电路发送支臂回归初始位置信号，各支臂初始位置红外光发射组件发光；

步骤22：中央处理器依A、B、C顺序向各支臂同步电机发送上述旋转的反方向旋转信号，各支臂同步电机旋转；

步骤23：各支臂初始位置红外光接收组件接收到发光时，信号监测电路收到信号后将信息发送给中央处理器，中央处理器处理后发送各支臂同步电机停止运转信号，各支臂同步电机停止运转，各支臂回复到初始位置，即纵轴均指向Z轴方向。

步骤24：中央处理器发送红外光发射组件停止发光信号，各支臂初始位置红外光发射组件停止发光。

    以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。