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专利号: 2021105998283
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于为电动车辆提供应急充电的充电车,包括车辆主体(1)、电源模块和自动插

电模块;其特征在于:电源模块包括安装在车辆主体(1)上的电池箱(6);电池箱(6)内的电池用于为自动插电模块供电,实现对外充电;

所述的自动插电模块包括导轨(9)、充电机械臂(7),以及一个或多个充电枪自动输送

柜;导轨(9)环绕安装在电池箱(6)或车辆主体(1)上;充电机械臂(7)上的滑动底座与导轨(9)滑动连接,并在动力元件电机的驱动下沿着导轨(9)移动;一个或多个充电枪自动输送柜安装在车辆主体(1);充电机械臂(7)的末端安装有直线推进器(7‑6);直线推进器(7‑6)的末端安装有在动力元件的驱动下旋转的连接螺杆;

所述的充电枪自动输送柜(8)包括机柜(8‑14)、充电枪(8‑2)、连接块(8‑15)、充电枪电缆(8‑3)、充电枪固定支架(8‑1)、卷筒(8‑6)、齿轮(8‑11)、齿条(8‑8)、第一步进电机(8‑9)、支撑轴(8‑12)和第二步进电机(8‑5);机柜(8‑14)与车辆主体上的安装槽滑动连接;充电枪固定架(8‑1)固定在机柜内,用于放置和定位充电枪(8‑2);卷筒(8‑6)支承在机柜(8‑14)内,并由动力元件驱动旋转;充电枪电缆(8‑3)的一端固定并绕置在卷筒(8‑6)上,另一端与充电枪(8‑2)连接;充电枪电缆(8‑3)与电池箱(6)内的电池电连接;机柜(8‑14)与齿条(8‑

8)的一端固定;齿条(8‑8)与车辆主体滑动连接;第一步进电机(8‑9)固定在车辆主体内,且输出轴与齿轮(8‑11)固定;齿轮(8‑11)与齿条啮合;支撑轴(8‑12)支承在机柜(8‑14)上;卷筒(8‑6)固定在支撑轴(8‑12)的外侧;第二步进电机(8‑5)固定在机柜(8‑14)内,且输出轴与支撑轴(8‑12)固定;

所述的连接块(8‑15)安装在充电枪(8‑2)的顶部;连接块(8‑15)上开设有朝向远离枪头一侧的螺纹孔;该螺纹孔的形状与直线推进器(7‑6)上的连接螺杆形状相匹配;当对外需要充电时,充电机械臂(7)将连接螺杆对接到连接块(8‑15)的螺纹孔上,并通过正向旋转连接螺杆,实现充电枪(8‑2)的抓取;充电枪插入被充电车辆后,反向旋转连接螺杆来使得充电机械臂(7)与充电枪(8‑2)分离。

2.根据权利要求1所述的一种用于为电动车辆提供应急充电的充电车,其特征在于:所

述的电源模块还包括散热风扇(5)、太阳能电池板(13)和充电口(10);所述电池箱(6)内安装有动力电池组(6‑2)、灭火器(6‑4)、烟雾报警器(6‑5)、散热孔(6‑6)、空气滤芯(6‑3)和电池箱控制单元;电池箱(6)上开设有一个或多个散热孔;各散热孔上均安装有散热风扇(5)和空气滤芯(6‑3);电池箱(6)的顶部覆盖有太阳能电池板(13);充电口(10)安装在车辆主体(1)的侧部,用于对接外部电源;动力电池组(6‑2)配备温度传感器和电压传感器;多个灭火器(6‑4)分别安装在电池箱(6)内侧边缘的不同位置,用于对电池箱进行全覆盖灭火;烟雾报警器(6‑5)安装在电池箱(6)内腔的顶部;所述的电池箱控制单元实时采集动力电池组(6‑2)中每块动力电池的电压值、电池箱内部多个温度传感器的温度值、动力电池组(6‑2)的总电压值、总电流值,并根据设定的阈值判定动力电池组(6‑2)工作是否正常;电池箱控制单元通过CAN总线与车辆主体(1)上的车载电脑进行通讯,获取各充电枪(8‑2)实时充电量。

3.根据权利要求1所述的一种用于为电动车辆提供应急充电的充电车,其特征在于:所

述的车辆主体(1)采用无人驾驶车辆;车辆主体(1)上安装有信息采集控制模块;所述的信息采集控制模块包括无人驾驶控制单元、超声波雷达(11)、毫米波雷达(12),以及均安装在车顶的摄像头(2)、激光雷达(3)和GPS/INS组合导航系统(4);车辆主体(1)的车头及车尾均安装有毫米波雷达(12)和超声波雷达(11);无人驾驶控制单元用于对车辆主体(1)、电池箱(6)内的动力电池和自动插电模块进行调度控制。

4.根据权利要求1所述的一种用于为电动车辆提供应急充电的充电车,其特征在于:所

述车辆主体(1)的后端及两侧均安装有充电枪自动输送柜(8);充电机械臂(7)能够沿着导轨(9)到达各充电枪自动输送柜(8)的正上方。

5.根据权利要求1所述的一种用于为电动车辆提供应急充电的充电车,其特征在于:所

述充电机械臂(7)包括滑动底座(7‑1)、第一臂杆(7‑2)、第二臂杆(7‑3)、减速齿轮组(7‑4)、调压伺服电机(7‑5)、充电械臂控制单元、摄像头传感器和超声波雷达传感器;滑动底座(7‑

1)底部安装有多个电动滚轮;各电动滚轮与导轨(9)滚动连接,驱动充电机械臂(7)沿导轨(9)滑动;所述第一臂杆(7‑2)的内端与滑动底座(7‑1)构成公共轴线水平且垂直于导轨(9)的转动副;第一臂杆(7‑2)的外端与第二臂杆(7‑3)的内端构成转动副;直线推进器(7‑6)的推进器缸体(76‑5)构成移动副;第一臂杆(7‑2)、第二臂杆(7‑3)和推进器缸体(76‑5)分别在动力元件的驱动下旋转,从而使推进器缸体(76‑5)移动到不同位置,以调节至不同姿态。

6.根据权利要求1所述的一种用于为电动车辆提供应急充电的充电车,其特征在于:所

述的直线推进器(7‑6)包括滑块(76‑2)、丝杠(76‑3)、油孔(76‑4)、推进器缸体(76‑5)、活塞杆(76‑6)、弹簧(76‑7)和液压油(76‑9);推进器缸体(76‑5)包括连通的驱动腔和伸缩腔;丝杠(76‑3)支承在推进器缸体(76‑5)的驱动腔内;滑块(76‑2)与推进器缸体(76‑5)的驱动腔滑动连接;滑块(76‑2)与丝杠(76‑3)构成螺旋副;丝杠(76‑3)由动力元件驱动旋转;活塞杆(76‑6)与推进器缸体(76‑5)的伸缩腔滑动连接;滑块(76‑2)与活塞杆(76‑6)之间的空间中填充有液压油(76‑9);活塞杆(76‑6)的外端伸出推进器缸体(76‑5)外,且安装有对接伺服电机(7‑7);对接伺服电机(7‑7)的输出轴与连接螺杆固定;活塞杆(76‑6)的光杆部分套置有弹簧(76‑7);弹簧(76‑7)的两端分别抵住活塞杆(76‑6)的内端、伸缩腔的端部;推进器缸体(76‑5)的外壁安装有摄像头传感器和超声波位移传感器。

7.根据权利要求1所述的一种用于为电动车辆提供应急充电的充电车,其特征在于:所

述的充电枪固定架(8‑1)呈上宽下窄的Y型结构;充电枪固定架(8‑1)采用磁性材料;充电枪(8‑2)的枪头位置设置有能够被充电枪固定架(8‑1)吸引的铁磁性材料或永磁体;初始状态下,充电枪(8‑2)放置充电枪固定架(8‑1)上,并与充电枪固定架(8‑1)之间通过磁力保持固定。

8.根据权利要求1所述的一种用于为电动车辆提供应急充电的充电车,其特征在于:每

个充电枪(8‑2)均匹配有环形彩带(14);环形彩带(14)形状与充电枪(8‑2)对应的充电孔轮廓对应;环形彩带(14)上下两部分采用不同颜色;环形彩带(14)用于贴在第一次充电的车辆上充电孔轮廓上,为充电枪(8‑2)定位时的视觉算法提供基准。

9.如权利要求1所述的一种用于为电动车辆提供应急充电的充电车的工作方法,其特

征在于:步骤一、当电动汽车车主需要移动充电服务时发出充电请求,充电车通过自动驾驶或工作人员驾驶的方式行驶到需要被充电的目标车辆处;

步骤二、车辆主体(1)上包括摄像头在内传感器识别被充电电动汽车的充电口位置,并

打开最接近目标车辆的充电枪自动输送柜(8);充电机械臂(7)沿着导轨(9)移动到打开的充电枪自动输送柜(8)的正上方;充电机械臂(7)带动连接螺杆移动至充电枪(8‑2)顶部的连接块(8‑15)的螺纹孔处;通过正向旋转连接螺杆和活塞杆(76‑6)轴向进给,使得充电枪(8‑2)与充电机械臂(7)的末端固定在一起,实现充电枪(8‑2)的精准抓取;

步骤三、直线推进器(7‑6)带动充电枪(8‑2)后移,将充电枪(8‑2)从充电枪固定支架(8‑1)上取出;接着,卷筒(8‑6)释放充电枪电缆(8‑3);同时,充电机械臂(7)带动充电枪(8‑

2)移动到目标车辆的充电口处,并插入目标车辆的充电口;之后,通过反向旋转连接螺杆,使得充电枪(8‑2)与充电机械臂(7)的末端分离;

步骤四、电池箱内的电池在充电枪(8‑2)与目标车辆正确连接后,向充电枪(8‑2)提供充电电流,为目标车辆充电;充电完成后,充电机械臂(7)通过连接螺杆重新抓取充电枪(8‑

2),并将充电枪(8‑2)回收到机柜(8‑14)中;

步骤五、当充电车停靠在基地且时间达到电网用电低谷期时,充电车在基地自动控制

充电机械臂(7)抓取基地充电桩上的充电枪移动到充电车的充电口(10)处,并插入充电车的充电口(10)给电池箱(6)中的电池充电,充电完毕后控制充电机械臂(7)取出充电枪并放回到充电桩上。