阅读说明：本技术 一种用于汽车的智能化充能装置及充能方法 (Intelligent energy charging device and method for automobile ) 是由 臧利国 周冲 陈伟 辛江慧 许丽娇 王保升 于 2019-12-04 设计创作，主要内容包括：一种用于汽车的智能化充能装置及充能方法,包括支架和充能平台,所述充能平台设置于所述支架的底部,所述支架的上方设有滑轨部件,所述滑轨部件的下方设有充能机械臂装置,所述支架的四角内侧位置设有视觉识别装置,所述支架的一侧设有侧向移动滑轨,所述侧向移动滑轨上设有交互机械臂装置和所述抓取机械臂装置,所述支架的前后两侧设有拦车杆装置,所述拦车杆装置包括入口拦车杆和出口拦车杆,所述支架的立柱上设有控制系统,本发明通过自动控制完成传统加油站、加气站、充电桩充能过程,避免了人工操作的安全隐患,提高汽车充能的效率与便捷性。(The invention discloses an intelligent energy charging device and an energy charging method for an automobile, which comprise a support and an energy charging platform, wherein the energy charging platform is arranged at the bottom of the support, a slide rail part is arranged above the support, an energy charging mechanical arm device is arranged below the slide rail part, a visual recognition device is arranged at the inner side positions of four corners of the support, a lateral moving slide rail is arranged on one side of the support, an interactive mechanical arm device and a grabbing mechanical arm device are arranged on the lateral moving slide rail, vehicle blocking rod devices are arranged on the front side and the rear side of the support and comprise an entrance vehicle blocking rod and an exit vehicle blocking rod, and a control system is arranged on a stand column of the support.)

一种用于汽车的智能化充能装置及充能方法

技术领域

本发明属于汽车充能技术领域，具体涉及一种用于汽车的智能化充能装置及充能方法。

背景技术

随着汽车工业发展，汽车正在迅速普及，中国已经连续十年成为全球最大的汽车生产国和第一大新车市场，并在2019年成为世界上汽车保有量最大的国家。汽车数量众多，这对汽车充能站的数量提出了较高要求。

对于传统燃油汽车而言，目前的加油站多以人工手动加油、收费的方式进行加油，往往工作人员数量较少，但前来加油的车辆很多，容易发生很多车辆排队加油的现象，对于加油站而言，此过程增加了人工成本，同时加油的效率不高。

对于电动汽车而言，新能源汽车充电桩正在往高压方向走，充电时，其输出电压高达220V、380V甚至400V以上，以此引发的安全问题令人担忧。驾驶者驾驶车辆进入充能站，需要下车或者借助工作人员进行手动操作，这种充能方式对于用户而言较为不方便且安全性较低。

对于氢燃料电池汽车与天然气汽车而言，目前气体燃料多以注入高压气形式进行充能，其中，天然气加气气压高达20Mpa，而氢燃料加气气压更是高达35 MPa或70MPa，这对加气过程的气密性与安全性提出较高要求，并且对加气站的工作人员的工作能力提出较高要求，从而进一步增加不必要的人工成本。

与此同时，汽车加油站、充气站、充电站往往分开建立，导致油电混合动力汽车、油气混合动力汽车等新能源汽车不能于一个充能站内完成能源补充，充能过程繁琐不便。

发明内容

（一）解决的技术问题

本发明提供了一种汽车智能化充能装置及充能方法，避免手动充能的安全性问题并提高了充能便捷度，除此之外，让车主有了更为便捷的充能体验，推动传统汽车及新能源汽车的发展和普及。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于汽车的智能化充能装置，包括支架和充能平台，所述充能平台设置于所述支架的底部，所述支架的上方设有滑轨部件，所述滑轨部件的下方设有充能机械臂装置，所述支架的四角内侧位置设有视觉识别装置，所述支架的一侧设有侧向移动滑轨，所述侧向移动滑轨上设有交互机械臂装置和所述抓取机械臂装置，所述支架的前后两侧设有拦车杆装置，所述拦车杆装置包括入口拦车杆和出口拦车杆，所述支架的立柱上设有控制系统。

进一步的，所述充能机械臂装置包括充能机械臂、对接感应装置和充能枪，所述充能机械臂的活动端设有对接感应装置，所述对接感应装置的前端设有充能枪。

进一步的，所述交互机械臂装置包括交互机械臂，所述交互机械臂的活动端设有人机交互屏，所述人机交互屏上设有语音提示喇叭、距离感应器和显示器。

进一步的，所述抓取机械臂装置包括抓取机械臂，所述抓取机械臂的活动端设有机械手。

进一步的，所述滑轨部件包括X方向滑轨、Y方向滑轨、滑动部件，所述X方向滑轨通过两个所述滑动部件与所述Y方向滑轨滑动连接，所述充能机械臂装置通过所述滑动部件与所述X方向滑轨滑动连接。

进一步的，所述视觉识别装置上设有充能区停车视觉识别装置和充能接口盖板视觉识别装置。

进一步的，所述充能平台中间设有充能区域。

一种用于汽车的智能化充能方法，包括以下步骤：

步骤（1）：入口拦车杆初始保持打开状态，系统自检判断装置是否故障，若装置故障，则关闭入口拦车杆；若装置无故障，则保持入口拦车杆打开状态；

步骤（2）：装置无故障，入口拦车杆打开，驾驶者驾驶车辆进入充能平台，充能区停车视觉识别装置通过控制系统判断车辆是否完全进入充能区域，若判断车辆没有进入，则继续等待驾驶者驶入，同时人机交互屏的语音提示喇叭发出提示音，提醒驾驶者继续移动车辆，直至车辆完全停入充能区域；

步骤（3）：当判定车辆完全进入充能区域后，交互机械臂装置通过距离感应器测得人机交互屏与驾驶者之间的距离，并将显示器移动至距离车辆驾驶座一侧外部15~30cm的位置；

步骤（4）：驾驶者无需下车，与显示器进行语音交互或进行触屏操作，选择所需的充能模式。

步骤（5）：驾驶者支付完成后，驾驶者于车内解锁车辆充能接口盖板后，充能接口盖板视觉识别装置通过识别车辆侧面打开的小面积盖状物判断充能接口位置，将数据传递给控制系统，控制系统计算出车辆的充能接口的准确位置；

步骤（6）：控制系统控制抓取机械臂装置打开充能接口盖板，充能机械臂装置移动至充能接口上方并伸展充能机械臂，通过对接感应装置分析校核对接信息，完成充能枪与车辆充能接口的准确对接后进行充能。

步骤（7）：控制系统检测到充能完成后，通过控制充能机械臂使充能枪与充能口分离，抓取机械臂装置关闭车辆充能接口盖板，充能机械臂装置、抓取机械臂装置、交互机械臂装置收回，出口挡车杆打开，车辆驶出；

步骤（8）：充能区停车视觉识别装置别出车辆位置，若不再处于充能区域，入口挡车杆打开，汽车充能装置恢复到初始状态，完成整个充能过程。

（三）有益效果

本发明提供一种用于汽车的智能化充能装置及充能方法，本发明通过自动控制完成传统加油站、加气站、充电桩充能过程，避免了人工操作的安全隐患，提高汽车充能的效率与便捷性，让车主有了更为便捷的充能体验，推动传统汽车及新能源汽车的发展和普及。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的第一种实施例的充能机械臂装置与滑轨部件的示意图；

图3为本发明的交互机械臂装置的示意图；

图4为本发明的人机交互屏的示意图；

图5为本发明的抓取机械臂装置的示意图；

图6为本发明的工作流程示意图；

图7为本发明的第二种实施例的充能机械臂装置与滑轨部件的示意图；

图8为本发明的第三种实施例的充能机械臂装置与滑轨部件的示意图；

图9为本发明的侧向移动滑轨滑动示意图；

图10为本发明的视觉识别装置的示意图；

附图标记为：充能机械臂装置1、充能机械臂1-1、对接感应装置1-2、充***1-3、充电枪1-4、加油枪1-5、交互机械臂装置2、交互机械臂2-1、人机交互屏2-2、语音提示喇叭2-3、距离感应器2-4、显示器2-5、抓取机械臂装置3、抓取机械臂3-1、机械手3-2、视觉识别装置4、充能区停车视觉识别装置4-1、充能接口盖板视觉识别装置4-2、充能平台5、充能区域5-1、拦车杆装置6、入口拦车杆6-1、出口拦车杆6-2、滑轨部件7、X方向滑轨7-1、Y方向滑轨7-2、滑动部件7-3、侧向移动滑轨8、支架9、控制系统10。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

结合附图1，本发明提供的一种用于汽车的智能化充能装置，包括支架9和充能平台5，充能平台5设置于支架9的底部，支架9的上方设有滑轨部件7，滑轨部件7的下方设有充能机械臂装置1，支架9的四角内侧位置设有视觉识别装置4，支架9的一侧设有侧向移动滑轨8，侧向移动滑轨8上设有交互机械臂装置2和抓取机械臂装置3，支架9的前后两侧设有拦车杆装置6，拦车杆装置6包括入口拦车杆6-1和出口拦车杆6-2，支架9的立柱上设有控制系统10；充能机械臂装置1包括充能机械臂1-1、对接感应装置1-2和充能枪，充能机械臂1-1的活动端设有对接感应装置1-2，对接感应装置1-2的前端设有充能枪；交互机械臂装置2包括交互机械臂2-1，交互机械臂2-1的活动端设有人机交互屏2-2，人机交互屏2-2上设有语音提示喇叭2-3、距离感应器2-4和显示器2-5；抓取机械臂装置3包括抓取机械臂3-1，抓取机械臂3-1的活动端设有机械手3-2；滑轨部件7包括X方向滑轨7-1、Y方向滑轨7-2、滑动部件7-3，X方向滑轨7-1通过两个滑动部件7-3与Y方向滑轨7-2滑动连接，充能机械臂装置1通过滑动部件7-3与X方向滑轨7-1滑动连接；视觉识别装置4上设有充能区停车视觉识别装置4-1和充能接口盖板视觉识别装置4-2；充能平台5中间设有充能区域5-1。

结合附图2，为本发明的第一个实施例，气体充能，充能机械臂装置1包括充能机械臂1-1、充***1-3、对接感应装置1-2，充能机械臂1-1具有沿X、Y、Z轴的旋转自由度和沿Z轴的移动自由度；对接感应装置1-2包括了气密性检测功能，可进行对接后的气密性检测；充能机械臂装置1安装于滑轨部件7的滑动部件7-3上。

结合附图7，为本发明的第二个实施例，插电充能，充能机械臂装置1包括充能机械臂1-1、充电枪1-4、对接感应装置1-2，充能机械臂1-1具有沿X、Y、Z轴的旋转自由度和沿Z轴的移动自由度；充能机械臂装置1安装于滑轨部件7的滑动部件7-3上。

结合附图8，为本发明的第三个实施例，燃油充能，充能机械臂装置1包括充能机械臂1-1、加油枪1-5、对接感应装置1-2，充能机械臂1-1具有沿X、Y、Z轴的旋转自由度和沿Z轴的移动自由度；充能机械臂装置1安装于滑轨部件7的滑动部件7-3上。

结合附图3，交互机械臂装置2，包括交互机械臂2-1、人机交互屏2-2。

结合附图4，人机交互屏2-2，包括距离感应器2-4、语音提示喇叭2-3，具有触摸与语音识别功能的显示器2-5。

结合附图5，抓取机械臂装置3，包括抓取机械臂3-1、机械手3-2，机械手3-2安装于抓取机械臂3-1的前端，本发明可采用两种自由度的机械手3-2分别用来打开翻盖式充能接口盖板和旋转式充能接口盖板。

结合附图9，侧向移动滑轨8包括置于两侧的平行于车辆行驶方向的Y方向滑轨7-2和安装于轨道上的滑动部件7-3。

拦车杆装置6，包括入口拦车杆6-1、出口拦车杆6-2，入口拦车杆6-1安装于入口处，出口拦车杆6-2安装于出口处。

本发明使用的具体流程为：

步骤（1）：入口拦车6-1杆初始保持打开状态，系统自检判断装置是否故障，若装置故障，则关闭入口拦车杆6-1；若装置无故障，则保持入口拦车杆6-1打开状态；

步骤（2）：装置无故障，入口拦车杆6-1打开，驾驶者驾驶车辆进入充能平台5，充能区停车视觉识别装置4-1通过控制系统10判断车辆是否完全进入充能区域5-1，若判断车辆没有进入，则继续等待驾驶者驶入，同时人机交互屏2-2的语音提示喇叭2-3发出提示音，提醒驾驶者继续移动车辆，直至车辆完全停入充能区域5-1；

步骤（3）：当判车辆完全进入充能区域5-1后，交互机械臂装置1通过距离感应器2-4测得人机交互屏2-2与驾驶者之间的距离，并将显示器2-5移动至距离车辆驾驶座一侧外部15~30cm的位置；

步骤（4）：驾驶者无需下车，与显示器2-5进行语音交互或进行触屏操作，选择所需的充能模式；充能模式包括：数显模式与金额模式，包括充能100%、90%、80%、70%、60%、50%等模式；金额模式按照驾驶者所支付的金额数目换算所需要充能的数量；

步骤（5）：驾驶者支付完成后，驾驶者于车内解锁车辆充能接口盖板后，充能接口盖板视觉识别装置4-2通过识别车辆侧面打开的小面积盖状物判断充能接口位置，将数据传递给控制系统10，控制系统10计算出车辆的充能接口的准确位置；

步骤（6）：控制系统控10制抓取机械臂装置3打开充能接口盖板，充能机械臂装置1移动至充能接口上方并伸展充能机械臂1-1，通过对接感应装置1-2分析校核对接信息，完成充能枪与车辆充能接口的准确对接后进行充能。

步骤（7）：加油枪1-5采用目前加油站常用加油枪，检测到油箱中液面抵达枪口，则立即停止供油；充电枪1-4可用从整车电池管理系统中提取数据，若已经达到驾驶者所需电量，则立即停止供电，加***1-3可用从整车气瓶管理系统中提取数据，若已经达到驾驶者所需气量，则立即停止加气，控制系统10检测到充能完成后，通过控制充能机械臂1-1使充能枪与充能口分离，抓取机械臂装置3关闭车辆充能接口盖板，充能机械臂装置1、抓取机械臂装置3、交互机械臂装置2收回，出口挡车杆6-2打开，车辆驶出；

步骤（8）：充能区停车视觉识别装置4-1别出车辆位置，若不再处于充能区域5-1，入口挡车杆6-1打开，汽车充能装置恢复到初始状态，完成整个充能过程。

本发明通过自动控制完成传统加油站、加气站、充电桩充能过程，避免了人工操作的安全隐患，提高汽车充能的效率与便捷性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。