一种三自由度电动汽车充电接口扫描定位方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及汽车自动充电领域，具体涉及一种三自由度电动汽车充电接口扫描定位方法。
【背景技术】
[0002]随着社会和科技的进步与发展，电动汽车已成为未来汽车产业以及整个动力技术领域的重要发展趋势，目前，我国的电动汽车充电设施主要为非车载型充电装置，已建成使用的有充电站和充电粧，使用方式均为手动式充电，智能化程度较低。国内现有的电动汽车自动充电装置有基于视觉为电动汽车提供充电对接的装置，利用图像采集系统对图像进行实时采集，通过计算机图像处理系统获取电动汽车插座的轮廓与中心信息，根据图像处理所获取的信息与对接链接装置结合实现插头与充电接口的对心校准，最后驱动装置控制充电插头直线前进，完成对接;有通过激光定位实现自动充电的装置，利用激光测距仪传感器组获取汽车插座的位置信息，由电机驱动充电装置将充电插头插入充电插座中进行充电。目前的自主充电技术还存在很多缺点，如导航定位精度不够理想、容错及纠错能力不够强大，充电装置的设计从结构上还不能为自动充电系统提供足够大的容忍度，缺乏普遍环境适应性。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种三自由度电动汽车充电接口扫描定位方法，通过控制充电装置在三个方向上的运动，达到精确定位、快速充电，解决了现有技术的不足。
[0004]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:1、一种三自由度电动汽车充电接口扫描定位方法:其特征在于，包括可在相互垂直的三个方向上移动的充电装置和控制器，所述充电装置包括充电伸出臂，在上下方向、左右方向和前后方向这三个方向内，每个方向上均设置有步进电机;充电伸出臂上有充电接口；步进电机控制充电伸出臂在该方向的移动;控制器控制升降速子程序、左右移动子程序、上下移动子程序和前后移动子程序;该方法包括以下步骤:
[0005]I)关闭状态下，充电装置处于收起状态，充电伸出臂位于上下方向顶部;前后方向定义充电汽车位置为前方，此时充电伸出臂位于后方;左右方向上位于中央；当控制器收到自动充电信号后，驱动上下移动子程序，充电伸出臂下降到底部；
[0006]2)充电伸出臂下降到位后，控制器驱动前后移动子程序，将充电伸出臂向前，伸到待充电汽车的底盘下方，接触到充电伸出臂上的限位开关之后停止运动；
[0007]3)检测底盘高度:检测充电伸出臂向前伸出后，充电伸出臂开始上升并调用升降速子程序，当充电臂上的限位开关接触到汽车底盘之后，充电伸出臂停止上升，控制上下方向的步进电机翻转，使充电伸出臂向下运动2_ ；
[0008]4)完成步骤3)后，控制器调动左右移动子程序，充电伸出臂向右移动，运动的同时对线性霍尔传感器两端电压进行检测，当充电伸出臂与霍尔传感器的距离在阈值内，充电伸出臂开始低速并匀速运动;从阈值范围内开始向霍尔传感器的受电点运动的过程中，检测到霍尔传感器两端的电压从上升到下降，当检测到电压下降时，电机停止转动，确定左右位置；
[0009]5)完成步骤4)后，控制器调用前后移动子程序，充电伸出臂向前运动;此时，若检测到霍尔传感器两侧电压由上升到下降，电机停止转动，控制器调用上下移动子程序;若检测到电压下降，则电机停止运转并开始反转，充电伸出臂向后移动;此时继续检测，若检测到电压由上升到下降，停止运动，否则继续在前后方向移动；
[0010]6)经过步骤5)的前后位置调整，充电伸出臂运动到车辆上受电接口的正下方后，控制器调用充电伸出臂上下移动子程序，充电伸出臂上升，与待充电车辆的受电接口对接；当汽车ECU检测到电动汽车已经开始充电，发送信号给控制器，控制器控制上下移动子程序停止，确定上下位置;此时开始对电动汽车进行充电。
[0011]进一步的，步骤4)具体包括以下步骤:
[0012]控制器调动左右移动子程序，充电伸出臂向右移动，运动的同时对线性霍尔传感器两端电压进行检测；
[0013]记录控制器主控芯片的存储器存储初始位置时的AD采样左右运动电压值，并将霍尔传感器采集到的AD信号通过中位值平均滤波算法进行滤波;充电装置运动过程中，霍尔传感器将采集到的当前时刻的电压实时覆盖控制器主控芯片储存器原先存储的霍尔传感器两端电压，并将当前时刻的电压与前一时刻的电压进行比较:
[0014]下一时刻时刻电压值等于前一时刻电压值，继续沿着运动方向运动；
[0015]下一时刻电压大于当前时刻电压值时，充电装置开始低速并匀速运动；
[0016]下一时刻电压小于前一时刻电压时，充电装置停止运动;确定左右位置。
[0017]进一步的，步骤5)具体包括以下步骤:
[0018]控制器调用前后移动子程序，充电伸出臂先后方向移动，运动的同时对线性霍尔传感器两端电压进行检测；
[0019]记录控制器主控芯片的存储器存储初始位置时的AD采样前后运动电压值，并暂时固定在存储器中，充电伸出臂向前运动，霍尔传感器将采集到的当前时刻的电压实时覆盖控制器主控芯片储存器原先存储的霍尔传感器两端电压，并将当前时刻的电压与前一时刻的电压进行比较:
[0020]若下一时刻电压大于前一时刻，继续向前运动；
[0021]若下一时刻电压小于前一时刻，停止运动，控制器调用上下移动子程序；
[0022]若下一时刻的电压值小于储初始位置时的AD采样前后运动电压值，控制器发出指令向后运动。
[0023]进一步的，当汽车ECU检测到电动汽车充电完成或车主需要用车按下充电装置收起按钮控后，控制器控制上下移子程序，使充电接口与受电接口脱离，充电臂下降到靠近地面处;控制器接收到充电完成或遥控收起信号使充电伸出臂下降到位后，前后移动电机启动，控制充电伸出臂退回，前后移动平台向后运动，接触到限位开关后，前后移动电机停止运动;前后移动平台后退到位后，自动充电装置整体右移回到初始位置，当自动充电装置接触到限位开关之后步进电机停止运动；自动充电装置收起。
[0024]有益效果:本发明能够控制充电装置在三个方向上灵活的移动，精确的与汽车的充电装置对接，底座两边的滑动导轨可以有效降低前后移动平台运动时的摩擦，底座为黄铜轴套，黄铜轴套则可有效降低自动充电装置整体左右移动和充电伸出臂上下移动时的摩擦，使运动更加平稳顺畅。弹簧可以在充电接口和受电接口对接时允许存在一定的位置偏差，降低对接难度。实现自动充电装置充电接口的空间运动。自动充电装置上的充电接口通过搜索定位方法自动寻找电动汽车上的受电接口进行充电。该过程完全由控制器和电机进行操作，无需人工干预。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的关闭状态图
[0026]图2为本发明运动状态一个瞬间的示意图
[0027]图3为线性霍尔传感器特性
[0028]图4为步进电机转速闭环控制系统
[0029]图5为霍尔传感器两端电压A/D转换电路
[0030]图6为左右移动时霍尔传感器电压判断程序流程图[0031 ]图7为前后移动时霍尔传感器电压判断程序流程图
[0032]图中:底座1、黄铜轴套1-1、导轨1-2、上下移动支撑杆2、上下移动丝杠2-1、充电伸出臂2-4、充电接口 2-3、弹簧2-4、上下移动步进电机2-5、前后移动支撑架3、前后移动步进电机3-1、左右移动支撑杆4、左右移动丝杆4-1、左右移动电机4-2、固定架4-3。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0034]霍尔传感器属于磁敏传感器，