电动汽车充电机器人 第一部分 通用技术要求.docx

ICS43.040.99CCST35T/CSEE团体标准T/CSEE代替T/XXX电动汽车充电机器人第一部分通用技术要求ElectricvehiclechargingrobotsPart1:GeneraItechnicalrequirements（征求意见稿）20XX-XX-XX 实施20XX-XX-XX发布中国电机工程学会发布前言III1范围12规范性引用文件13术语和定义14分类44.1分类方式45通用技术要求55. 1工作环境55.1.1 正常工作环境55.1.2 特殊工作环境55.2基本功能55.2.1基本功能概述55.2.2 车辆插头自动抓放65.2.3 车辆插头自动插拔65.2.4 充电过程管理65.2.5自主导航65.2.6手动控制65.2.7自检65.2.8离线运行65.2.9储能单元65.3主要性能75.3.1主要性能概述75.3.2移动精度75.3.3停车误差容忍度75.3.4通过性75.3.5噪声75.3.6车辆接口连接时间75.3.7车辆接口连接成功率85.3.8车辆接口连接精度85.3.9插拔力85.3.10电磁兼容85.3.11振动和冲击86安全86.1一般要求86.2急停86.3锁紧装置86.4移动碰撞保护86.5 手臂碰撞保护86.6 柔顺性96.7 储能单元96.8机械稳定性96.9声光报警9附录A（资料性）电动汽车充电机器人细分类型示例10附录B（资料性）车辆接口连接精度的测量方法13本文件按照中国电机工程学会标准管理办法的要求，依据GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电机工程学会提出。本文件由中国电机工程学会电力机器人专业委员会技术归口和解释。本文件起草单位：本文件主要起草人：本文件为首次制定。本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电机工程学会标准执行办公室（北京市西城区白广路二条1号，100761）0电动汽车充电机器人通用技术要求1范围本文件规定了电动汽车充电机器人的定义、分类、功能、性能和安全要求。本文件适用于停车场中为电动汽车提供充电服务的机器人。本标准不适用于电动汽车无线充电系统。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于木文件。GB/T12642-2013工业机器人性能规范及其试验方法GB/T12643-2013机器人与机器人装备词汇GB/T16754-2021机械安全急停功能设计原则GB/T18209.1-2010机械电气安全指示、标志和操作第1部分：关于视觉、听觉和触觉信号的要求GB/T18487.1-2015电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求GB/T19596电动汽车术语GB/T20234.1-2015电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求GBZT20234.2-2015电动汽车传导充电用连接装置第2部分：交流充电接口GB/T20234.3-2015电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口GB/T27930-2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议GB/T28569-2012电动汽车交流充电桩电能计量GBZT29318-2012电动汽车非车载充电机电能计量GB/T29482.1-2013工业机械数字控制系统第1部分通用技术条件GB/T36008-2018机器人与机器人装备协作机器人GB/T36276电力储能用锂离子电池GBZT37283服务机器人电磁兼容通用标准抗扰度要求和限值GB/T37284服务机器人电磁兼容通用标准发射要求和限值GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求GB/T38260-2019服务机器人功能安全评估GB/T38661-2020电动汽车用电池管理系统技术条件GB/T5226.1-2019机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB4943.1-2022音视频、信息技术和通信技术设备第1部分：安全要求IEC60529外壳防护等级（IP代码）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。GB/T12643-2013>GBZT19596、GBT20234.12015界定的及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了GB/T12643-2013、GB/T36239-2018中的一些术语和定义。3. 1电动汽车充电机器人electricvehiclechargingrobot充电机器人chargingrobot应用在电动汽车充电服务领域，辅助或替代人为电动汽车提供充电服务的机器人或机器人装置（以下简称“机器人”）。3.2储能单元electricenergystorageunit机器人配置的用于为电动汽车充电提供能量的蓄电池及其电池管理系统。3.3车辆接口连接精度vehiclecouplerconnectionaccuracy机器人从某初始位置自动连接车辆接口时，在车辆插头刚好触碰到插座接触面的时刻，车辆插头实到位姿的平均值与理想插入位姿的偏差.车辆接口连接精度包括位置准确度和姿态准确度，位置准确度是指理想插入位姿的位置与实到位置集群重心之差，姿态准确度是指理想插入位姿的姿态与实到姿态平均值之差。洋1：理想插入位姿（包括理想插入位置和理想插入姿态）是指在车辆插头刚好触碰到插座接触面的时刻，使插入操作误差为零的位姿（如图1所示，与Oi分别为车辆插头和车辆插座的几何中心，车辆插头和车辆插座的坐标系分别用QrXCyeZC和Oi-XiyiZ表示，此时XcKZc和Omzz两个坐标系的原点和坐标轴完全重合）,iT21车辆插头实到位姿是指机器人从某初始位置响应自动连接车辆接口指令，在车辆插头刚好触碰到插座接触面的时刻，车辆插头实际到达的位姿。车辆插头实到位姿由于受机器人识别定位误差、手臂执行误差等因素影响，OLXCyCZC和Oixz两个坐标系的原点和坐标轴可能不完全图1车辆接口连接精度3.4移动精度movingaccuracy机器人在行走面上移动时，实际到达位置与目标位置的最大偏差值。注：移动精度指位置，不包括姿态。3.5导航navigation依据定位和环境地图决定并控制行走方向。注：导航包括了为实现从位姿点到位姿点的运动和整片区域覆盖的路径规划。GB/T12643-2013,定义7.63.6机器人手臂roboticarm手臂arm一组互相连接的长形杆件和主动关节，用以定位车辆插头，并将车辆插头与车辆插座连接。GB/T12643-2013,定义3.23.7柔顺性compliance机器人或某辅助工具响应外力作用时的柔性。注：当此特性与传感反馈作用无关时，称之为被动柔性；反之，称之为主动柔性。GB/T12643-2013,定义5.3.93.8桩式pile-type固定式充电机器人的一种细分类型，此类机器人不能移动或移动范围较小，移动长度不超过Im。注：移动范围极小是指仅限在车位旁的有限固定空间内移动。3.9轨道式track-type固定式充电机器人的一种细分类型，此类机器人沿固定的轨道或轨迹移动来寻找车辆，移动范围较大，移动长度大于Im。注：预设轨道的设置方式可以是空中轨道、壁挂轨道、地面轨道。固定轨迹移动如磁条导航等。3.10储能单元electricenergystorageunit机器人配置的用于为电动汽车充电提供能量的蓄电池及其电池管理系统。3. 11蓄电池管理系统batterymanagementsystem监视蓄电池的状态（温度、电压、荷电状态等），可以为蓄电池提供通信、安全、电芯均衡及管理控制，并提供与应用设备通信接口的系统。GB/T19596,定义3.3.2.1.103.12一体式设计integrateddesign储能单元的一种设计方式,指储能单元集成于机器人内部,与机器人本体不可分离的一种设计方式。3.13分体式设计splitdesign储能单元的一种设计方式，指储能单元和机器人本体可分离从而带来服务效率提升的一种设计方式。3.14一对one-to-one机器人按服务模式进行分类的一种细分类型，一对一指当一台机器人为某一辆汽车提供充电服务时，只能等待这辆汽车的充电服务工作全部完成后才能为其他车辆提供服务。3.15一对多Onedo-many机器人按服务模式进行分类的一种细分类型，一对多指当一台机器人为某一辆汽车提供充电服务时，无需等待这辆汽车的充电服务工作全部完成就能够为其他车辆同时提供服务。3.16车辆插座vehicleinlet车辆接口中固定安装在电动汽车上，并通过电缆和车载充电机或车载动力蓄电池相互连接的部分。来源：GBZT20234.1-2015,3.4.13.17车辆插头vehicleconnector车辆接口中和充电线缆连接且可以移动的部分。对应于GBzTIl918l2014中的连接器。来源：GBZT20234.1-2015,3.4,23.18停车误差容忍度parkingerrortolerance与理想停车位置相比，用户停车时的最大允许误差，包括位置和角度，在该误差范围内，机器人可以顺利地为电动汽车提供充电服务。3.19碰撞保护collisionprotection外部的人或设备与机器人发生非预期物理碰撞触发的机器人安全保护功能。3.20控制平台controlplatform机器人服务商提供的用于机器人管理的基础设施及其上的服务软件的集合。3.21充电过程管理chargingprocessmanagement机器人按工作流程，实现充电服务全过程控制的功能，包括操作管理、通信管理、信息管理、安全管理。3.22手动控制manualmode以手动方式通过人机接口控制机器人动作和作业流程的一种操作模式。3.23离线运行Off-Iineoperation与控制平台失去通信连接时，机器人实现独立运行并为电动汽车提供充电服务的一种运行方式。4分类4.1分类方式电动汽车充电机器人可按移动性、服务模式进行分类，具体见表1。表1机器人分类分类方式具体类型示例按移动性分固定式桩式A.1轨道式空中轨道式A.2壁挂轨道式A3地面轨道式A.4移动式带储能单元储能单元一体式设计A.5储能单元分体式设计A.6不带储能单元A.7按服务模式分一对一-一对多5通用技术要求5.1 工作环境5.1.1 正常工作环境机器人应在以下环境中正常工作：a）温度：-20至+50（不带储能单元）或OC至+40（带储能单元）；b）相对湿度：5%至95%；c）海拔：2000米；d）防护等级：不低于IP32（室内）或IP54（室外）；机器人产品应在其产品说明书中对适用的温度、湿度、海拔、防护等级和其他工作环境作出详细说明。5.1.2 特殊工作环境若存在客户规定的特殊使用环境,应在机器人制造商和客户间达成。特殊工作环境包括,但不限于：a）与5.1.1规定的温度、湿度、海拔不同的数值，或暴露于极端气候条件；b）由灰尘、烟物、腐蚀物等引起的空气重污染；c）暴露于强电场或强磁场，或暴露于不同于电磁的传导和辐射干扰中；d）火灾或爆炸危险存在的区域；e）暴露于重度振动、冲击；f）特殊的电压或电流的使用条件5.2 基本功能5.2.1基本功能概述机器人的功能分可选功能和必选功能两种，具体见表2。表2机器人的可选功能和必选功能对应章条号功能名称固定式移动式桩式轨道式带储能单元不带储能单元5.2.2车辆插头自动抓放OO5.2.3车辆插头自动插拔*OO5.2.4充电过程管理*5.2.5自主导航一5.2.6手动控制5.2.7自检5.2.8离线运行OOOO5.2.9储能单元注：表示该分类机器人应配置的功能；。表示该分类机器人可选择配置的功能；一表示该分类机器人不涉及此功能。5.2.2车辆插头自动抓放机器人到达充电位置后，应自动完成识别、抓取车辆插头并将车辆插头从固定器上可靠抓取或放回的操作，且机器人应具备成功抓放车辆插头的检测功能。5.2.3车辆插头自动插拔机器人应自动识别车辆插座，并将车辆插头插入车辆插座或从车辆插座中将其拔出，且机器人应具备成功插入或拔出车辆插头的检测功能。机器人涉及的传导充电用连接装置应符合GB/T20234.1-2015,GB/T20234.2-2015和GB/T20234.3-2015要求。5.2.4充电过程管理机器人应具备全面、可靠的充电过程管理功能，包括对传导充电全过程、电能计量、人机交互、通信、安全等所有与充电服务相关的管理。机器人作为电动汽车传导充电系统应符合GB"18487.1-2015要求。若涉及电能计量，应参照GB/T28569-2012和GB/T29318-2012的相关要求执行。若涉及车辆对机器人充电过程的控制，通信应符合GB/T27930-2015要求。若涉及与控制平台的通信，应确保信息传输的可靠、及时。机器人可配置显示功能，以实时显示机器人在充电过程中的状态量，如电压、电流、SOC等信息。5.2.5自主导航机器人收到充电服务指令后，应能自主规划路径，到达指定的工作区域，完成充电服务后应能自主返回。5.2.6手动控制机器人应具备手动控制功能，必要时或紧急情况下可通过手动模式操控机器人。5.2.7自检机器人启动时应具备电源、通信、储能单元和充电等关键组件的自检功能,存在异常时应发出提示。5. 2.8离线运行当与控制平台的通信存在短时异常时，机器人宜具备并启动离线运行功能，并在离线运行期间保存业务数据，待通信恢复后可将离线数据续传给控制平台。6. 2.9储能单元带储能单元的机器人应具有安全可靠的蓄电池管理系统，它的基本功能要求参照GB/T3866I-2020中5.3要求执行。带储能单元的机器人宜具备热管理功能，通过自动启动制冷或加热装置实现蓄电池、功率器件等敏感组件的温度控制，以提升机器人的温度适应性。5.3主要性能5. 3.1主要性能概述机器人的性能分可选性能和必选性能两种，具体见表3。表3机器人的可选性能和必选性能对应章条号性能名称固定式移动式桩式轨道式带储能单元不带储能单元5.3.2移动精度5.3.3停车误差容忍度一534通过性5.3.5噪声*5.3.6车辆接口连接时间O*5.3.7车辆接口连接成功率O*5.3.8车辆接口连接精度*O5.3.9插拔力O5.3.10电磁兼容5.3.11振动和冲击*注：表示该分类机器人应具备的性能；。表示该分类机器人如果带手臂则应具备的性能；一表示该分类机器人不涉及此性能。6. 3.2移动精度机器人的移动精度宜不超过IOcm,且移动精度不应影响机器人为电动汽车提供正常的充电服务。7. 3.3停车误差容忍度机器人对停车误差容忍度：车辆长度方向和宽度方向的最大误差均不超过20cm,角度误差不超过±5°o8. 3.4通过性机器人应能在平整地面上平稳行驶，宜具有以下越障和爬坡能力：越障高度：可平稳越过停车场减速带，且机器人越障高度不低于Icm（带储能单元）或4cm（不带储能单元）。爬坡角度：机器人爬坡角度应不低于7。（带储能单元）或不低于15°（不带储能单元）。9. 3.5噪声机器人的噪声应符合GB/T38260-2019中C.7要求。10. 3.6车辆接口连接时间机器人从开始识别车辆插座的时刻起，直至完成车辆接口连接的时间宜小于50soT/CSEE11. 3.7车辆接口连接成功率机器人的车辆接口连接成功率应不低于99.8%o12. 3.8车辆接口连接精度机器人车辆接口连接精度应满足：位置准确度应不超过Imm、姿态准确度应不超过±1。车辆接口连接精度的测试方法参见附录Bo13. .9插拔力机器人在完成车辆插头插入和拔出车辆插座的操作时，所具备的插拔力宜满足：对于交流充电接口，机器人具备的最大插拔力不低于120N。对于直流充电接口，机器人具备的最大插拔力不低于180N：机器人在完成车辆插头插入和拔出车辆插座的操作时，应具备足够柔顺性，不应出现卡死现象。14. 3.10电磁兼容机器人的电磁兼容性能应符合GB/T37283和GB/T37284要求。15. .11振动和冲击机器人的振动和冲击性能应分别满足GBZT29482.1-2013的4.2.1和4.2.2要求。机器人的储能单元的振动要求应满足GBZT36545-2018的4.2.2要求。6安全7. 1一般要求机器人的设计应符合GB/T5226.1和GB4943.1要求。机器人安全相关控制系统宜经过安全评估，评估方法参照GB/T38260-2019执行。7.2 急停机器人应设置一个手动启动的急停功能，对应该功能的急停装置设计应符合GB/T16754-2021要求。7.3 锁紧装置当交流充电电流大于16A或直流充电时，车辆接口应具有锁止功能，该功能应符合GB/T20234.1-2015的相关要求。7.4 移动碰撞保护机器人应具备移动碰撞保护功能，在移动过程中遇到障碍物时，应停止或绕行来避免与障碍物发生物理碰撞。机器人应具备移动碰撞检测功能，发生碰撞后应立即停止并启动安全响应机制。应在产品说明书中阐明机器人的最大移动速度和制动距离。7.5 手臂碰撞保护机器人手臂应具备碰撞保护功能，当手臂在操作过程中与周围人或物体发生非预期物理碰撞时，功率和力限制应符合GBZT36008-2018中555.5要求，以确保对它们不会造成损害。7.6 柔顺性当机器人手臂与车辆插头采用固定连接方式时，在车辆插头与车辆插座完成连接后，手臂的柔顺性应满足：a）车辆插座和车辆插头的接触力应受到控制，以确保在非预期情况下车辆插座随车辆有微小位移时，车辆插头或车辆插座不会因力的作用而产生损坏；b）接触力的反应应足够快，使力保持在安全的力限制范围内。7.7 储能单元储能单元用锂离子电池的安全要求宜按GBTT36276第5章有关要求执行,其他类型蓄电池参照GB38031-2020执行。7.8 机械稳定性机器人在移动或进行充电操作过程中不应失衡。7.9 声光报警机器人应具备异常报警装置，如报警灯和声音报警器等，异常报警灯所产生的视觉信号和声音报警器所产生的听觉信号应符合GB/T18209.1-2010中4.2和4.3的相关规定。附录A（资料性）电动汽车充电机器人细分类型示例图A.1固定式-桩式图A.2固定式-轨道式-空中轨道式图A.3固定式-轨道式-壁挂轨道式(a)带手臂；(b)不带手臂图A.5移动式-储能单元一体式设计图A.6移动式-储能单元分体式设计图A.7移动式-不带储能单元附录B（资料性）车辆接口连接精度的测量方法8.1 测量仪器和装置测量仪器应满足GB/T12642-2013中第6.5条要求。使用模拟车辆插座进行车辆接口连接精度的测量，模拟车辆插座分为交流、直流两种，它们的结构尺寸应分别符合GB/T20234.2-2015和GB/T20234.3-2015要求。如图B.1所示，模拟车辆插座装设在专用支架上，模拟车辆插座的位置、角度应能够改变。其中，角度至少包含以下两个角度：在图1中,插座接触面绕K轴顺时针分别旋转5。和10。所得到的角度。模拟乍辆插座垂fi高度可调节设置在专用支架上水平位置可调节图B.1模拟车辆插座示意图8.2 测量步骤车辆接口连接精度的测量步骤如下：1）如图B.2所示，将机器人放置在模拟车辆插座装置前，车辆插头的初始位置设在模拟车辆插座的正前方，且Oc与Oi的距离为/（参见图1）,/取大于IOCm的整数，/需记录在测试报告中。此时以OC为中心，设置边长为5cm的立方体，该立方体所包络的空间为初始空间,每次测量完毕使Oc回到该初始空间内准备下次测量；图B.2初始位置示意图2）安装位姿测量传感器（如激光跟踪仪等）；3）使车辆插头按理想插入位姿插入，当OC与Oi重合时，相对于某一基准坐标系，记录此时位姿测量传感器的位姿坐标为（左，先，Zc）、姿态角为（生，bc，cc）;4）调节模拟车辆插座的角度（图1中绕轴顺时针依次旋转0。、5。和10。三个角度进行测量）并使机器人回到初始空间，使机器人执行车辆接口连接操作10次，每次在车辆插头刚好触碰到插座接触面的时刻，记录此时位姿测量传感器的位姿坐标（如肉Zi）和姿态角（¢,仇，ci）,其中i=l,2,310。图B.3测量示意图车辆接口连接精度的位置准确度d和姿态准确度a*、ay、az按下式计算:一一巴一X-io一10式中：又、泞吃是按步骤4）机器人重复执行车辆接口连接操作后所得各点集群重心的坐标。位置准确度为d=(x-xc)z+(y-yc)2+(z-zc)2姿态准确度为鹉4&=10生一型也A“10%.Mg10