一种基于充电桩的汽车智能自动充电系统及其控制方法与流程

本发明涉及汽车智能充电技术领域，尤其涉及一种基于充电桩的汽车智能自动充电系统及其控制方法。

背景技术：

现有的汽车充电桩是仿造汽车加油站的加油枪设计的，需驾车人停车后从充电桩上拿起充电枪插入汽车体的充电孔内充电，充完电后再拔出充电枪放回充电桩。汽车加油与充电是不同的能源输送方式，电与油是完全不同的物理介质，物理特征不一样，汽车充电模仿加油的形式有许多缺陷；1、充电枪和充电孔都是大电流的电极，不安全，特别是下雨、潮湿和下雪天；2、每次充电都需驾车人下车拿起充电枪插入汽车体的充电孔，充完后还需驾车人拔出充电枪放回充电桩，很麻烦；3、充电时充电枪与充电桩是电缆连着的，充电枪和电缆挡道，车旁过往不方便；4、耽误驾车人时间。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种基于充电桩的汽车智能自动充电系统及其控制方法，实现无人自动充电，节省用户的时间且释放用户精力，保证安全性能更好且过道通畅。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于充电桩的汽车智能自动充电系统，所述充电桩内安装有主控制器，所述汽车上设置有发送传感器、对中灯和汽车电极；所述充电桩包括接收传感器、到位传感器、充电桩电极、电极传感器、第一指示灯和第二指示灯；

所述发送传感器和接收传感器相配合用于当用户按下“充电按钮”后准备充电并伸出汽车电极，以及当充电完成后结束充电并控制汽车电极和充电桩电极复位；

所述对中灯和接收传感器相配合用于定位汽车与充电桩之间的左右位置；

所述第一指示灯用于显示左右位置定位完成；

所述到位传感器用于定位汽车与充电桩之间的前后位置；

所述第二指示灯用于显示前后位置定位完成；

所述充电桩电极与主控制器电连接用于当左右、前后位置定位完成后，所述主控制器控制充电桩电极伸出与汽车电极相碰；

所述电极传感器用于当充电桩电极与汽车电极相碰后，发送信号“接上”至主控制器，所述主控制器控制继电器开始充电。

优选的，所述汽车电极和充电桩电极上分别设置有防护盖，所述防护盖用于当汽车电极和充电桩电极收回时封住电极孔，当汽车电极和充电桩电极伸出时覆盖着所述汽车电极和充电桩电极。

优选的，所述充电桩还包括基座、极限位置传感器和第三指示灯；所述基座上设置有到位传感器和极限位置传感器，且所述极限位置传感器位于到位传感器后方；所述极限位置传感器和第三指示灯相配合用于当汽车尾部遮住极限传感器时，提醒用户汽车已过位。

优选的，所述充电桩还包括桩体，所述接收传感器和对中灯分别设置于桩体中线处和汽车中线处。

优选的，所述充电桩前方还设置有保险堵，所述保险堵用于防止汽车撞到所述充电桩。

优选的，所述充电桩还包括伸缩装置，所述伸缩装置设置于基座上；所述伸缩装置包括第一连接条、第二连接条、气缸和支撑板；所述充电桩电极设置于支撑板正面；所述气缸与主控制器电连接，且所述气缸的输出端与支撑板背面中部相连；

所述第一连接条和第二连接条相互轴接于中部，且所述第一连接条的上端和第二连接条的上端分别与支撑板背面两侧相连，且所述第一连接条的下端和第二连接条的下端与基座相连，通过所述气缸推动支撑板使得升降机构带动支撑板上升时，所述第一连接条和第二连接条相交所得的上下夹角逐渐变小，两端夹角逐渐变大。

优选的，一种基于充电桩的汽车智能自动充电系统的控制方法，包括以下充电步骤：

步骤A1，准备充电时，用户按下“充电按钮”后，汽车电极伸出，发送传感器发出信号“通”至接收传感器来进行对中，用户驾驶汽车进行左右位置调节，当对中灯照射在接收传感器时，对中完成且第一指示灯发亮；

步骤A2，当对中完成后，用户继续驾驶汽车进行前后位置调节，当汽车尾部遮住所述到位传感器时，所述到位传感器发送“到位”信号至主控制器，同时所述第二指示灯发亮；

步骤A3，主控制器接收到“到位”信号后，即启动伸缩装置，所述伸缩装置带动充电桩电极向上移动，直至与汽车电极相碰时，所述电极传感器发送“接上”信号至主控制器，所述主控制器关闭伸缩装置且通过继电器开始充电；

步骤A4，当充电完成时，所述发送传感器发送“不通”信号至接收传感器，所述接收传感器反馈“不通”信号至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，且伸缩装置带动充电桩电极复位，同时汽车电极也复位，充电结束。

优选的，包括以下数据传输步骤：

步骤B1,在所述主控制器上安装wifi扩充板；

步骤B2，当开始充电时，所述主控制器通过wifi扩充板发送“充电开始”信息至用户的手机和商户的电脑上；

步骤B3，当结束充电时，所述主控制器通过wifi扩充板发送“充电结束”、“充电电量”和“充电费用”等信息至用户的手机和商户的电脑上。

优选的，包括以下临时结束充电步骤：

步骤C1，在汽车没有充电完成时，用户启动汽车，此时所述发送传感器发送“断开”信号至接收传感器；

步骤C2，所述接收传感器将“断开”信号反馈至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，充电桩电极下降复位，同时汽车电极自动收回。

优选的，包括以下特殊情况下结束充电步骤：

步骤D1，当充电时发生任何故障或者充电桩停电，充电桩电极在无电时下降回位，汽车电极自动收回；

步骤D2，在所述充电桩上还设置有温度传感器、水传感器及其它传感器，当遇到火灾、水灾等等极端情况时，温度传感器、水传感器及其它传感器感知后将继电器断电，所述充电桩电极下降复位且汽车电极收回复位。

本发明的技术效果：该智能自动充电系统通过在所述充电桩上设置接收传感器、到位传感器、第一指示灯和第二指示灯，当准备充电时，用户可通过驾驶汽车完成汽车与充电桩的对位，且在对位完成后，由充电桩内的主控制器控制充电桩电极和汽车电极相接触，并开始充电；通过充电桩电极与汽车电极相接的方式充电，替代了充电枪，整个过程只需要用户驾驶汽车进行定位即可，无需每次充电都需用户下车拿起充电枪插入汽车体的充电孔，充完后还需用户拔出充电枪放回充电桩，实现无人自动充电，且由于用户不接触充电枪则安全性能更好，节省了用户的时间且释放了用户精力，另外还避免了充电枪在充电时，充电枪和电缆挡道造成车旁过往不方便的问题，保证过道通畅。

附图说明

附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明其中一个实施例的汽车与充电桩的结构示意图一；

图2是本发明其中一个实施例的汽车与充电桩的结构示意图二；

图3是图1A处的局部放大图；

图4是本发明其中一个实施例的伸缩装置的结构示意图；

图5是本发明其中一个实施例的普通汽车电极的结构示意图；

图6是本发明其中一个实施例的下伸式汽车电极的结构示意图；

图7是本发明其中一个实施例的汽车智能自动充电的流程图。

其中：充电桩1，防护盖2，保险堵3，汽车4，接收传感器10，到位传感器11，充电桩电极12，极限位置传感器13，基座14，桩体15，伸缩装置16，对中灯40，电池41，汽车电极42，电磁伸缩体43，第一连接条160，第二连接条161，气缸162，支撑板163。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例的一种基于充电桩的汽车智能自动充电系统，所述充电桩1内安装有主控制器，所述汽车4上设置有发送传感器、对中灯40和汽车电极42；所述充电桩1包括接收传感器10、到位传感器11、充电桩电极12、电极传感器、第一指示灯和第二指示灯；

所述发送传感器和接收传感器10相配合用于当用户按下“充电按钮”后准备充电并伸出汽车电极42，以及当充电完成后结束充电并控制汽车电极42和充电桩电极12复位；

所述对中灯40和接收传感器10相配合用于定位汽车4与充电桩1之间的左右位置；

所述第一指示灯用于显示左右位置定位完成；

所述到位传感器11用于定位汽车4与充电桩1之间的前后位置；

所述第二指示灯用于显示前后位置定位完成；

所述充电桩电极12与主控制器电连接用于当左右、前后位置定位完成后，所述主控制器控制充电桩电极12伸出与汽车电极42相碰；

所述电极传感器用于当充电桩电极12与汽车电极42相碰后，发送信号“接上”至主控制器，所述主控制器控制继电器开始充电。

当用户驾驶汽车4停至充电桩1区域时，用户按下“充电按钮”，汽车电极42伸出，所述发送传感器开始工作并发送“通”信号至接收传感器10，所述接收传感器10接收到“通”信号后开始工作，此时用户可通过对中灯40与接收传感器10来显示汽车4与充电桩1之间的左右位置，用户驾驶汽车4来调整汽车4与充电桩1之间的左右位置，当对中灯40照射在接收传感器10时，第一指示灯发亮提醒用户左右位置已调节好，此时用户即可驾驶汽车4笔直的前后移动进行调整汽车4与充电桩1之间的前后位置，当汽车4尾部遮住到位传感器11时，第二指示灯发亮提醒用户前后位置已调节好，这时系统启动了伸缩装置16带动充电桩电极12升向汽车电极42，充电桩电极12与汽车电极42相碰后，启动继电器并开始充电，并在充电完成后，充电桩电极12和汽车电极42自动复位；

该智能自动充电系统通过在所述充电桩1上设置接收传感器10、到位传感器11、第一指示灯和第二指示灯，当准备充电时，用户可通过驾驶汽车4完成汽车4与充电桩1的对位，且在对位完成后，由充电桩1内的主控制器控制充电桩电极12和汽车电极42相接触，并开始充电；通过充电桩电极12与汽车电极42相接的方式充电，替代了充电枪，整个过程只需要用户驾驶汽车4进行定位即可，无需每次充电都需用户下车拿起充电枪插入汽车4体的充电孔，充完后还需用户拔出充电枪放回充电桩1，实现无人自动充电，且由于用户不接触充电枪则安全性能更好，节省了用户的时间且释放了用户精力，另外还避免了充电枪在充电时，充电枪和电缆挡道造成车旁过往不方便的问题，保证过道通畅。

更进一步的说明，所述汽车电极42和充电桩电极12上分别设置有防护盖2，所述防护盖2用于当汽车电极42和充电桩电极12收回时封住电极孔，当汽车电极42和充电桩电极12伸出时覆盖着所述汽车电极42和充电桩电极12。

所述防护盖2上具有弹性活页，使得所述防护盖2总是向着电极的方向靠，当电极收回时封住电极孔，当电极伸出时盖着电极起到防护作用，除此之外防护盖2还起着防尘的作用，避免灰尘接触电极。

更进一步的说明，所述充电桩1还包括基座14、极限位置传感器13和第三指示灯；所述基座14上设置有到位传感器11和极限位置传感器13，且所述极限位置传感器13位于到位传感器11后方；所述极限位置传感器13和第三指示灯相配合用于当汽车4尾部遮住极限传感器时，提醒用户汽车4已过位。

所述充电桩1还设置有极限位置传感器13和第三指示灯，当用户在驾驶汽车4倒退的过程中，汽车4的尾部遮住极限位置传感器13时，所述第三指示灯会发亮，及时告知用户汽车4已过位的问题，提醒用户此时需要驾驶汽车4向前撤回一些，直至汽车4尾部离开极限位置传感器13重新处于到位传感器11上方，第三指示灯熄灭，此时汽车4相对于充电桩1的前后位置已确定好，避免了汽车4相对于充电桩1过于接近导致汽车电极42和充电桩电极12不能良好相接甚至无法相接的现象发生。

更进一步的说明，所述充电桩1还包括桩体15，所述接收传感器10和对中灯40分别设置于桩体15中线处和汽车4中线处。

汽车4有宽窄大小，当对中灯40照射在接收传感器10时，就是汽车4的中线位置对上充电桩1的中线位置，进一步节省停车位空间。

更进一步的说明，所述充电桩1前方还设置有保险堵3，所述保险堵3用于防止汽车4撞到所述充电桩1。

所述充电桩1前方设置有保险堵3，当用户驾驶汽车4倒退时，在汽车4与充电桩1相撞前，所述汽车4后轮会先与保险堵3相碰，此时保险堵3会卡住汽车4后轮，使得汽车4无法继续后退，避免了用户在没有注意到第三指示灯的提醒下继续倒退汽车4，最后出现与充电桩1相撞的事情发生，保证用户的安全，避免了汽车4和充电桩1因碰撞而损坏的现象发生。

更进一步的说明，所述充电桩1还包括伸缩装置16，所述伸缩装置16设置于基座14上；所述伸缩装置16包括第一连接条160、第二连接条161、气缸162和支撑板163；所述充电桩电极12设置于支撑板163正面；所述气缸162与主控制器电连接，且所述气缸162的输出端与支撑板163背面中部相连；

所述第一连接条160和第二连接条161相互轴接于中部，且所述第一连接条160的上端和第二连接条161的上端分别与支撑板163背面两侧相连，且所述第一连接条160的下端和第二连接条161的下端与基座14相连，通过所述气缸162推动支撑板163使得升降机构带动支撑板163上升时，所述第一连接条160和第二连接条161相交所得的上下夹角逐渐变小，两端夹角逐渐变大。

因为各厂家款式的汽车4有不同的尾部高度，从150mm到400mm不等，因此要求充电桩电极12自动伸缩装置16能够升到150mm-400mm的高度，该伸缩装置16收起来时，所述第一连接条160和第二连接条161相交所得的上下夹角是最大的，两端夹角是最小的，此时伸缩装置16的高度只有130mm，而当所述第一连接条160和第二连接条161相交所得的上下夹角是最小的且两端夹角是最大的时候，所述第一连接条160和第二连接条161升起的高度最大，此时伸缩装置16的高度为450mm，既保证了伸缩装置16收起时，所述汽车4在倒退过程中，汽车4尾部不会出现碰撞到充电桩电极12的现象，又能满足各种尾部高度的汽车4，保证充电桩电极12一定可以与汽车电极42相接。

更进一步的说明，一种基于充电桩的汽车智能自动充电系统的控制方法，包括以下充电步骤：

步骤A1，准备充电时，用户按下“充电按钮”后，汽车电极42伸出，发送传感器发出信号“通”至接收传感器10来进行对中，用户驾驶汽车4进行左右位置调节，当对中灯40照射在接收传感器10时，对中完成且第一指示灯发亮；

步骤A2，当对中完成后，用户继续驾驶汽车4进行前后位置调节，当汽车4尾部遮住所述到位传感器11时，所述到位传感器11发送“到位”信号至主控制器，同时所述第二指示灯发亮；

步骤A3，主控制器接收到“到位”信号后，即启动伸缩装置16，所述伸缩装置16带动充电桩电极12向上移动，直至与汽车电极42相碰时，所述电极传感器发送“接上”信号至主控制器，所述主控制器关闭伸缩装置16且通过继电器开始充电；

步骤A4，当充电完成时，所述发送传感器发送“不通”信号至接收传感器10，所述接收传感器10反馈“不通”信号至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，且伸缩装置16带动充电桩电极12复位，同时汽车电极42也复位，充电结束。

通过该控制方法，用户只需要在车上通过充电桩1上的第一指示灯和第二指示灯完成汽车4与充电桩1之间的前后、左右位置之间的调节，当位置调节完成后，所述充电桩1的主控制器会控制伸缩装置16带动充电桩电极12与汽车电极42相接，并且充电桩电极12处还设置有一电极传感器，所述电极反馈“接上”信号至主控制器，主控制器关闭伸缩装置16且通过继电器开始充电，当充电完成后，所述汽车4上的发送传感器会发送“不通”信号至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，且伸缩装置16带动充电桩电极12复位，同时汽车电极42也复位，充电结束；

该控制方法实现无人智能自动充电，无论开始充电和结束充电都无需用户走出车门外逐一进行，用户只需按下“充电按钮”并定好位置即可，而且由于用户不接触充电枪则安全性能更好，节省了用户的时间且释放了用户精力，另外还避免了充电枪在充电时，充电枪和电缆挡道造成车旁过往不方便的问题，保证过道通畅。

更进一步的说明，包括以下数据传输步骤：

步骤B1,在所述主控制器上安装wifi扩充板；

步骤B2，当开始充电时，所述主控制器通过wifi扩充板发送“充电开始”信息至用户的手机和商户的电脑上；

步骤B3，当结束充电时，所述主控制器通过wifi扩充板发送“充电结束”、“充电电量”和“充电费用”等信息至用户的手机和商户的电脑上。

所述主控制通过wifi扩充板将数据发送至用户手机和商户电脑上，例如在开始充电时，所述主控制器会通过wifi扩充板发送“充电开始”信息至用户的手机和商户的电脑上，告知用户和商户该汽车4正在充电，并在充电结束后，所述用户手机和商户电脑上除了接收到“充电结束”、“充电电量”、“充电费用”和“车号车型”等数据信息并且储存，用户可在手机上进行支付，商户也能在电脑上查看到支付结果，既方便了用户和商户，同时给大数据提供了行业数据。

更进一步的说明，包括以下临时结束充电步骤：

步骤C1，在汽车4没有充电完成时，用户启动汽车4，此时所述发送传感器发送“断开”信号至接收传感器10；

步骤C2，所述接收传感器10将“断开”信号反馈至主控制器，所述主控制器控制继电器断电，充电桩电极12下降复位，同时汽车电极42自动收回。

当用户有事情需要用车时，只要用户一启动汽车4引擎，汽车4上的发送传感器就会发送“断开”信号至接收传感器10，此时将充电系统断电，汽车电极42自动收回，充电桩电极12下降自动回复到准备状态，无需用户去主动关闭充电桩电极12与汽车电极42之间的连接，用户只需像平常一样启动汽车4，并驾驶汽车4出门即可，充电桩电极12和汽车电极42均会自动收回，进一步方便用户的使用。

更进一步的说明，包括以下特殊情况下结束充电步骤：

步骤D1，当充电时发生任何故障或者充电桩1停电，充电桩电极12在无电时下降回位，汽车电极42自动收回；

步骤D2，在所述充电桩1上还设置有温度传感器、水传感器及其它传感器，当遇到火灾、水灾等等极端情况时，温度传感器、水传感器及其它传感器感知后将继电器断电，所述充电桩电极12下降复位且汽车电极42收回复位。

当充电时发生任何故障或者充电桩1停电，充电桩电极12在无电时下降回位，汽车电极42自动收回，又或者遇到火灾、水灾等等极端情况时，系统断电，且充电桩电极12和汽车电极42均会自动收回并返回原位，进一步保证汽车4和充电桩1的安全，避免在出现特殊情况时，充电桩1仍然在给汽车4充电，而造成更严重的灾难和问题发生。

更进一步的说明，另一种汽车电极42形式是下伸式电极，它对一些款式的车安全保护更好，用哪一种伸缩电极通过wifi-APP或传感器通讯自动告诉了充电桩控制器，控制器可以做出相应调整。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。