一種三自由度電動汽車充電接口掃描定位方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及汽車自動充電領域，具體涉及一種三自由度電動汽車充電接口掃描定位方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會和科技的進步與發展，電動汽車已成為未來汽車產業以及整個動力技術領域的重要發展趨勢，目前，我國的電動汽車充電設施主要為非車載型充電裝置，已建成使用的有充電站和充電粧，使用方式均為手動式充電，智能化程度較低。國內現有的電動汽車自動充電裝置有基于視覺為電動汽車提供充電對接的裝置，利用圖像采集系統對圖像進行實時采集，通過計算機圖像處理系統獲取電動汽車插座的輪廓與中心信息，根據圖像處理所獲取的信息與對接鏈接裝置結合實現插頭與充電接口的對心校準，最后驅動裝置控制充電插頭直線前進，完成對接;有通過激光定位實現自動充電的裝置，利用激光測距儀傳感器組獲取汽車插座的位置信息，由電機驅動充電裝置將充電插頭插入充電插座中進行充電。目前的自主充電技術還存在很多缺點，如導航定位精度不夠理想、容錯及糾錯能力不夠強大，充電裝置的設計從結構上還不能為自動充電系統提供足夠大的容忍度，缺乏普遍環境適應性。
【發明內容】
[0003]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種三自由度電動汽車充電接口掃描定位方法，通過控制充電裝置在三個方向上的運動，達到精確定位、快速充電，解決了現有技術的不足。
[0004]技術方案:為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:1、一種三自由度電動汽車充電接口掃描定位方法:其特征在于，包括可在相互垂直的三個方向上移動的充電裝置和控制器，所述充電裝置包括充電伸出臂，在上下方向、左右方向和前后方向這三個方向內，每個方向上均設置有步進電機;充電伸出臂上有充電接口；步進電機控制充電伸出臂在該方向的移動;控制器控制升降速子程序、左右移動子程序、上下移動子程序和前后移動子程序;該方法包括以下步驟:
[0005]I)關閉狀態下，充電裝置處于收起狀態，充電伸出臂位于上下方向頂部;前后方向定義充電汽車位置為前方，此時充電伸出臂位于后方;左右方向上位于中央；當控制器收到自動充電信號后，驅動上下移動子程序，充電伸出臂下降到底部；
[0006]2)充電伸出臂下降到位后，控制器驅動前后移動子程序，將充電伸出臂向前，伸到待充電汽車的底盤下方，接觸到充電伸出臂上的限位開關之后停止運動；
[0007]3)檢測底盤高度:檢測充電伸出臂向前伸出后，充電伸出臂開始上升并調用升降速子程序，當充電臂上的限位開關接觸到汽車底盤之后，充電伸出臂停止上升，控制上下方向的步進電機翻轉，使充電伸出臂向下運動2_ ；
[0008]4)完成步驟3)后，控制器調動左右移動子程序，充電伸出臂向右移動，運動的同時對線性霍爾傳感器兩端電壓進行檢測，當充電伸出臂與霍爾傳感器的距離在閾值內，充電伸出臂開始低速并勻速運動;從閾值范圍內開始向霍爾傳感器的受電點運動的過程中，檢測到霍爾傳感器兩端的電壓從上升到下降，當檢測到電壓下降時，電機停止轉動，確定左右位置；
[0009]5)完成步驟4)后，控制器調用前后移動子程序，充電伸出臂向前運動;此時，若檢測到霍爾傳感器兩側電壓由上升到下降，電機停止轉動，控制器調用上下移動子程序;若檢測到電壓下降，則電機停止運轉并開始反轉，充電伸出臂向后移動;此時繼續檢測，若檢測到電壓由上升到下降，停止運動，否則繼續在前后方向移動；
[0010]6)經過步驟5)的前后位置調整，充電伸出臂運動到車輛上受電接口的正下方后，控制器調用充電伸出臂上下移動子程序，充電伸出臂上升，與待充電車輛的受電接口對接；當汽車ECU檢測到電動汽車已經開始充電，發送信號給控制器，控制器控制上下移動子程序停止，確定上下位置;此時開始對電動汽車進行充電。
[0011]進一步的，步驟4)具體包括以下步驟:
[0012]控制器調動左右移動子程序，充電伸出臂向右移動，運動的同時對線性霍爾傳感器兩端電壓進行檢測；
[0013]記錄控制器主控芯片的存儲器存儲初始位置時的AD采樣左右運動電壓值，并將霍爾傳感器采集到的AD信號通過中位值平均濾波算法進行濾波;充電裝置運動過程中，霍爾傳感器將采集到的當前時刻的電壓實時覆蓋控制器主控芯片儲存器原先存儲的霍爾傳感器兩端電壓，并將當前時刻的電壓與前一時刻的電壓進行比較:
[0014]下一時刻時刻電壓值等于前一時刻電壓值，繼續沿著運動方向運動；
[0015]下一時刻電壓大于當前時刻電壓值時，充電裝置開始低速并勻速運動；
[0016]下一時刻電壓小于前一時刻電壓時，充電裝置停止運動;確定左右位置。
[0017]進一步的，步驟5)具體包括以下步驟:
[0018]控制器調用前后移動子程序，充電伸出臂先后方向移動，運動的同時對線性霍爾傳感器兩端電壓進行檢測；
[0019]記錄控制器主控芯片的存儲器存儲初始位置時的AD采樣前后運動電壓值，并暫時固定在存儲器中，充電伸出臂向前運動，霍爾傳感器將采集到的當前時刻的電壓實時覆蓋控制器主控芯片儲存器原先存儲的霍爾傳感器兩端電壓，并將當前時刻的電壓與前一時刻的電壓進行比較:
[0020]若下一時刻電壓大于前一時刻，繼續向前運動；
[0021]若下一時刻電壓小于前一時刻，停止運動，控制器調用上下移動子程序；
[0022]若下一時刻的電壓值小于儲初始位置時的AD采樣前后運動電壓值，控制器發出指令向后運動。
[0023]進一步的，當汽車ECU檢測到電動汽車充電完成或車主需要用車按下充電裝置收起按鈕控后，控制器控制上下移子程序，使充電接口與受電接口脫離，充電臂下降到靠近地面處;控制器接收到充電完成或遙控收起信號使充電伸出臂下降到位后，前后移動電機啟動，控制充電伸出臂退回，前后移動平臺向后運動，接觸到限位開關后，前后移動電機停止運動;前后移動平臺后退到位后，自動充電裝置整體右移回到初始位置，當自動充電裝置接觸到限位開關之后步進電機停止運動；自動充電裝置收起。
[0024]有益效果:本發明能夠控制充電裝置在三個方向上靈活的移動，精確的與汽車的充電裝置對接，底座兩邊的滑動導軌可以有效降低前后移動平臺運動時的摩擦，底座為黃銅軸套，黃銅軸套則可有效降低自動充電裝置整體左右移動和充電伸出臂上下移動時的摩擦，使運動更加平穩順暢。彈簧可以在充電接口和受電接口對接時允許存在一定的位置偏差，降低對接難度。實現自動充電裝置充電接口的空間運動。自動充電裝置上的充電接口通過搜索定位方法自動尋找電動汽車上的受電接口進行充電。該過程完全由控制器和電機進行操作，無需人工干預。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明的關閉狀態圖
[0026]圖2為本發明運動狀態一個瞬間的示意圖
[0027]圖3為線性霍爾傳感器特性
[0028]圖4為步進電機轉速閉環控制系統
[0029]圖5為霍爾傳感器兩端電壓A/D轉換電路
[0030]圖6為左右移動時霍爾傳感器電壓判斷程序流程圖[0031 ]圖7為前后移動時霍爾傳感器電壓判斷程序流程圖
[0032]圖中:底座1、黃銅軸套1-1、導軌1-2、上下移動支撐桿2、上下移動絲杠2-1、充電伸出臂2-4、充電接口 2-3、彈簧2-4、上下移動步進電機2-5、前后移動支撐架3、前后移動步進電機3-1、左右移動支撐桿4、左右移動絲桿4-1、左右移動電機4-2、固定架4-3。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0034]霍爾傳感器屬于磁敏傳感器，