CN107298023A - 车辆充电连接器 - Google Patents

Abstract

一种车辆充电装置10，包括第一车辆充电连接器12和第二充电连接器13，所述第一和第二车辆充电连接器12、13中的一个可安装至一车辆200，而第一和第二车辆充电连接器中的另一个可安装至一充电架210，所述第一车辆充电连接器12包括第一细长导体16和第二细长导体18，第一和第二细长导体16、18各自具有一接触区，所述接触区具有靠近另一导体的近端和远离另一导体的远端，所述第一和第二细长导体16、18布置为彼此平行并且在所述导体16、18纵轴平行的方向彼此间隔开，所述第二细长导体18的接触区(46)具有一纵向范围，其短于所述第一细长导体16接触区的纵向范围，所述第二车辆充电连接器14包括第三和第四细长导体32、34，第三和第四细长导体32、34具有彼此平行的纵轴，并且第三和第四细长导体32、34朝垂直于所述第三和第四细长导体32、34纵轴的方向彼此间隔开，所述第三和第四细长导体32、34之间的间距大于所述第二导体18接触区的远端和第一导体16接触区的近端之间的距离，且短于所述第二细长导体18的近端和第一细长导体16的远端之间的距离。

Description

车辆充电连接器

分案申请

本申请为申请号201480034376、申请日2014年6月24日、题为“车辆充电连接器”的分案申请。

技术领域

本发明涉及车辆充电连接器。

背景技术

电动车，特别是电动公车是众所周知的。比起由柴油发动机提供动力的公车，电动公车能够提供更安静且更少污染的城市公共交通，改善市中心的空气质量和噪音水平。然而，各种现实问题阻碍了电动车技术的广泛采用。

一些电动车，如有轨电车，直接从电网接收电能，例如通过架空电缆接收电能。然而，安装有轨电车系统需要大量的前期投入，且一旦安装，就不能轻易改变电车路线。电动公车通过在公车上携带的电池内储存电能来避免这些问题。公车上携带的电池必须定期充电。

一种对电动公车内的电池充电的方法包括使用一具有导体的架空充电架，该导体通过安装至公共汽车顶部上的接收导体输送电能。GB2416113公开了这样一种装置。在此种装置中，在公车的顶部上设置两个可移动的集电弓，其中一个在另一个后面。可从公车向上移动该集电弓以接合充电架上的充电导体，从而对公车的电池充电。

当对车辆充电时，已知的是提供“引导(pilot)”连接使充电器和被充电的车辆之间连通。此外，该引导连接用来在充电开始前测试导体充电的连续性。

虽然设计上述充电装置以在车辆的定位上允许一定量的限度，但是车辆可能被停放在其限度的最边缘。在这种状态下，充电器上的充电导体会被电连接至车辆上的接收导体，但是该连接不足够可靠，不能实现高电流下的安全充电。充电导体和其对应的电荷接收部件之间可能只有一小块接触区。然而，当使用引导连接器进行低电流测试时，这将不是显而易见的。如果连接不良就开始充电，将会有过热、损坏设备和可能起火的危险。

GB2416113中的充电装置的另一个问题在于其依赖移动部件使车辆从充电站结合和松开。如果公车上顶部上的集电弓由于某种原因不能移动，例如由于电源、电机或控制电子器件发生故障，那么在不损坏组件的情况下不能将公车移出充电站。

本发明的目的是减少或者基本解决上述问题。

发明内容

一种车辆充电装置，包括第一和第二连接器，所述第一和第二连接器中的一个可安装至一车辆，另一个连接器可安装至一充电架，

所述第一连接器包括第一和第二细长导体，第一和第二细长导体各自具有一接触区，所述接触区具有靠近另一导体的近端以及远离另一导体的远端，所述第一和第二细长导体纵向间隔开并且被彼此平行或同轴布置，

所述第二细长导体的接触区具有一纵向范围，其短于所述第一细长导体接触区的纵向范围，以及

所述第二连接器包括第三和第四细长导体，第三和第四细长导体具有彼此平行的纵轴，并且第三和第四细长导体在其纵轴垂直的方向彼此间隔开，

所述第三和第四细长导体之间的间距大于所述第二细长导体接触区的远端和所述第一细长导体接触区的近端之间的距离，并且短于所述第二细长导体接触区的近端和所述第一细长导体接触区的远端之间的距离。

所述第三和第四细长导体之间的间距可比所述第二导体接触区的远端和所述第一导体接触区的近端之间的距离长至少2.5cm，优选至少5cm。同样，所述第三和第四细长导体之间的间距可比所述第二细长导体接触区的近端和所述第一细长导体接触区的远端之间的距离短至少2.5cm，优选5cm。

在使用中，所述第一连接器的第一细长导体可接触所述第二连接器的第三细长导体，所述第一连接器的第二细长导体可接触所述第二连接器的第四细长导体。

所述第二细长导体的位置和较短的范围确保只有当通过所述第一细长导体进行强且稳定的连接时，才通过所述第二细长导体进行一连接。如果所述第一细长导体被这样定位使得其仅仅在所述第三细长导体的最边缘与第三细长导体接触，则所述第二细长导体将根本不会接触所述第四细长导体。当所述第一车辆充电连接器被关于所述第二车辆充电连接器这样定位使得所述第一细长导体在所述第一细长导体的任一端向内的一点与所述第三细长导体接触，所述第二和第四细长导体之间的电连接才能进行。在此位置，将实现最大的接触区，从而确保最大电导率。这个两端向内的位置还确保了用于所述连接器在充电过程期间的任何移动的一定程度的限度。

所述第一细长导体可适用于提供与所述第三细长导体的高功率连接，所述第二细长导体可适用于提供与所述第四细长导体的低功率连接。例如，所述第一和第三细长导体可提供一用于电能输送至充电电池的连接，同时所述第二和第四细长导体可提供一接地或引导连接。

所述第一连接器可安装至一车辆，所述第二连接器可安装至一充电架。或者所述第一连接器可安装至一充电架，所述第二连接器可安装至一车辆。不管以哪种方式，当正在使用所述充电装置并且车辆正在接收电荷时，所述第一连接器的细长导体优选基本垂直于所述车辆的纵轴，而所述第二连接器的导体优选基本平行于所述车辆的纵轴。

通过这种方式，所述充电装置提供一合理程度的前后及侧向限度，使得司机能够快速把车辆停放在充电架下并且启动充电。当连接所述第二和第四细长导体(可能为一引导连接)时，所述第一细长导体被确保在所述第三细长导体的边缘内与所述第三细长导体交接，从而形成良好的稳定连接。

所述充电架可以是架空的充电架并且所述连接器中的一个可被安装至一车辆顶部。

最优选地，所述第一连接器安装至一车辆顶部，所述第二连接器安装至一充电架。这种布置为更优选的，这是因为所述第一连接器能够容易以一轻量的形式实施，以提高车辆的运行效率。

所述第一车辆连接器可进一步包括第五和第六细长导体，

所述第五和第六细长导体各自具有一接触区，所述接触区具有靠近第五和第六导体中的另一个的近端以及远离第五和第六导体中的另一个的远端，

所述第六细长导体的接触区具有一纵向范围，其短于第五细长导体接触区的纵向范围，

所述第五和第六细长导体与所述第一和第二细长导体平行，以及

所述第二连接器进一步包括第七和第八细长导体，所述第七和第八细长导体具有彼此平行的纵轴，

所述第七和第八细长导体在第七和第八细长导体的纵轴垂直的方向彼此间隔开，

所述第七和第八细长导体之间的间距大于第六导体接触区的远端和第五导体接触区的近端之间的距离，并且短于第六细长导体接触区的近端和第五细长导体接触区的远端之间的距离。

换句话说，可重复布置第一、第二、第三和第四细长导体以在两个连接器中的每一个各形成四个细长导体。使用一个在另一个后面的复制布置可重复该装置。给定情况下合理的装置将取决于车辆的尺寸以及其顶部上可用的空间、充电架上在高度和大小方面的任何限制等。

可用所述第一和第三细长导体提供正极充电连接；可用所述第二和第四细长导体提供引导连接；可用所述第五和第七细长导体提供负极充电连接；以及可用所述第六和第八细长导体提供接地连接。

当成功检测引导和接地连接之间的连续性时，可以保证良好的正和负充电连接。

所述第一和第二细长导体可彼此沿同一行布置。设置所述第五和第六细长导体可也彼此沿同一行布置。在所述第一和第二细长导体之间可设置一绝缘体，以及在所述第五和第六细长导体之间可设置一绝缘体。通过这种方式，所述第一及第二细长导体和一绝缘体可形成一连续的杆，以及所述第五及第六导体和一绝缘体可形成另一连续的杆。然而，还可设想，作为一种替代，可在所述第一和第二导体之间、和/或在所述第五和第六导体之间设置一气隙。

无论所述第一和第二连接器中哪一个是车辆安装的连接器，车辆安装的连接器或充电架安装的连接器的任一个可以是可移动的。而另一连接器可以一固定位置安装至所述车辆或充电架。在使用中，任何一个可移动的连接器可被移动以接触固定的连接器。

最优选地，所述第一和第二连接器均是可移动的，并且在使用中朝彼此移动以接触彼此。这种方式具有如下优点，即如果两个移动机械装置中的任一个由于某些原因发生故障，那么车辆将不会被卡在充电架内，这是因为通过任何一个不受损坏或发生故障的移动机械装置其可自由脱离。

至少一个在枢转臂上可移动可安装的连接器可大体以一弧形在一缩回和一伸出位置之间移动。

在所述伸出位置处的枢转连接器可被朝所述伸出位置偏置，但是在施加至所述连接器的力的作用下可朝所述缩回位置枢转。通过这种方式，甚至当所述可移动连接器的移动机械装置已经发生故障并且另一连接器安装在一固定位置或也已经发生故障时，车辆能脱离充电架。在这种情形下，若所述枢转连接器被安装至车辆，所述车辆可被朝一方向驱动，其中安装所述枢转臂至车辆的安装点处于最前，所述细长导体尾随其后。如果所述枢转连接器为充电架的一部分，那么所述车辆可被朝一方向驱出所述机架，其中所述细长导体处于最前，所述枢转臂尾随其后。

所述第二细长导体和，若设置的，第六细长导体的接触区可分别垂直偏离所述第一和第五细长导体的接触区。

所述第四和，若设置的，第八细长导体可朝一静止位置偏置，并且可朝一方向移出所述静止位置，该方向垂直于所述第四细长导体的纵轴并且还垂直于所述第三和第四细长导体之间的间距。

一偏置且可移动的第四(和/或第八)导体确保了在高功率充电连接之前首先进行引导和接地连接。此特征还确保了若所述第一和第二导体没有形成一完全直线、和/或当所述第五和第六导体没有形成一完全直线(可能因为某些导体已经被损坏)时进行良好的连接。此外，所述偏置且可移动的导体提供用于当车辆停放在一侧向斜坡时与充电架的良好连接。

所述第四细长导体的接触区短于所述第三细长导体的接触区，并且所述第三和第四细长导体的接触区可并行布置，所述第四细长导体接触区的两端位于第三细长导体接触区两端内。

所述第三和第四细长导体的接触区可具有基本与所述第三和第四导体本身平行的细长范围。

同样，所述第二导体较短的接触区确保了在充电装置停放限度的侧向极限值处的所述第一和第三导体的良好连接，所述第四导体较短的接触区确保了在充电装置停放限度的纵向极限值处的所述第一和第三导体的良好连接。

若设置了第八细长导体，则所述第八细长导体的接触区同样地可短于所述第七细长导体。设置所述第四和，若设置的，第八细长导体可具有一宽度，所述宽度垂直于其纵轴并且与所述第三和第四细长导体之间的间距平行，该宽度小于所述第三和，若设置的，第七细长导体所设置的相应的宽度。

所述第三细长导体可通过第一绝缘体与所述第七细长导体隔开，所述第四细长导体可通过第二绝缘体与所述第八细长导体隔开。通过这种方式，所述第二连接器可包括一对平行杆，其中一根杆包括所述第三细长导体、第一绝缘体以及第七细长导体，而另一根杆包括所述第四细长导体、第二绝缘体以及第八细长导体。

所述第二绝缘体可具有与所述第三、第四、第七和第八细长导体平行的长度，该长度长于所述第一绝缘体相应的长度，从而提供如上所述的较短的第四和第八导体具有其两端位于所述第三和第七导体两端内。

至少一个所述第一和第二绝缘体的外表面可向内地设置在安装各自导体接触区的所述第三、第四、第七、以及第八细长导体外表面。通过这种方式，所述第二车辆充电连接器的接触表面可具有一插入的绝缘部分。

根据本发明的第二方面，提供了一车辆充电连接器，包括第一细长导体和第二细长导体，所述第一和第二细长导体各自具有一接触区，所述接触区具有靠近另一导体的近端和远离另一导体的远端，所述第一和第二细长导体被纵向间隔开并且彼此平行或同轴布置，所述第二细长导体的接触区具有一纵向范围，该纵向范围短于所述第一细长导体接触区的纵向范围。

本发明第二方面的更好的和/或可选的特征在所附权利要求30至47中说明。

根据本发明的第三方面，提供了一种车辆充电连接器，包括第一和第二细长导体，所述第一和第二细长导体具有彼此平行的纵轴，并且所述第一和第二细长导体在垂直于第一和第二细长导体纵轴的方向彼此间隔开，所述第二细长导体的接触区短于所述第一细长导体的接触区，并且所述第一和第二细长导体并行布置，其中所述第二细长导体接触区的两端位于第一细长导体接触区两端内。

本发明第三方面的更好的和/或可选的特征在所附权利要求49至5中说明。

根据本发明的第四方面，提供了一种车辆充电连接器，包括第一和第二细长导体，所述第一和第二细长导体具有彼此平行的纵轴，并且所述第一和第二细长导体在垂直于其纵轴的方向彼此间隔开，所述第二细长导体朝一静止位置偏置，并且其可在其纵轴以及第一和第二细长导体之间的间距垂直的方向移出所述静止位置。

本发明第四方面的更好的和/或可选的特征在所附权利要求10至80中说明。

附图说明

为更好地理解本发明，并更清晰地展示其如何实际运行，现在将以示例性方式参考附图，其中：

图1所示为使用中、正在对公车充电的车辆充电装置的立体图；

图2所示为图1中的车辆充电装置的俯视图；

图3所示为从前面观察图1中的车辆充电装置的立体图，其中车辆与充电架分离；以及

图4所示为形成图1中充电装置部件的充电导体的示意性俯视图。

具体实施方式

首先参考图1，车辆充电装置总体以10表示。该车辆充电装置包括第一连接器12和第二连接器13。第一和第二连接器12、13各自包括四根细长导体，也就是总共八根导体。在此实施例中，第一连接器12安装在公车200的顶部，而第二连接器13则设置在架空的充电架210上。

第一连接器12包括第一、第二、第五和第六细长导体16、18、20、22。第一和第二细长导体彼此布置在同一行，各自从绝缘固定件24的相反方向延伸。同样，第五和第六细长导体20、22彼此布置在同一行，从另一绝缘固定件26的相反方向延伸。

第一和第二细长导体16、18，连同他们相应的固定件24形成公车顶部上大致水平的杆，且经由可动臂28枢转地安装至公车的顶部。同样，第五和第六细长导体20、22以及固定件26通过可动臂30安装至公车上。

可以操作可动臂28和30以在如图1所示的一伸出位置和缩回位置之间移动第一、第二、第五和第六细长导体16、18、20、22，其中在所述缩回位置处，枢转臂28、30以及细长导体16、18、20、22全部布置在公车200正好顶部上方的一基本水平的平面上。可通过例如电机移动臂28、30。然而，当臂28、30在伸出位置时，从上面对细长导体16、18、20、22施加一作用力能将臂28、30朝缩回位置向下按压。对臂28、30偏压使其进入伸出位置，因而当移除所施加的力时，臂28、30将从伸出位置弹回。

当臂28、30处于缩回位置时，可将其锁定在公车200顶部，以防止由于对导体16、18、20、22直接施加力而导致的任何移动。通过操作电机或其它移动机构，臂28、30只能从缩回位置移动至伸出位置，并且只能被锁定在缩回位置。

第二连接器13包括第三、第四、第七和第八细长导体32、34、36、38。如图所示，第一细长导体16与第三细长导体32连接，第二细长导体18与第四细长导体34连接，第五细长导体20与第七细长导体35连接，以及第六细长导体22与第八细长导体38连接。

第一和第三细长导体16、32以及第五和第七20、26细长导体提供高功率充电连接。第二和第四18、34以及第六和第八22、38细长导体提供低功率引导和接地连接。如图清楚所示，第四和第八细长导体34、38基本上薄于第三和第七细长导体32、36。

第一绝缘体40设置在第三和第七细长导体32、36之间，第二绝缘体42设置在第四和第八细长导体34、38之间。第三细长导体32、第一绝缘体40以及第七细长导体36形成一杆，第四细长导体34、第二绝缘体42以及第八细长导体38形成一杆，两根杆彼此平行且彼此间隔约50cm。

第一和第二绝缘体40、42薄于分别连接至其的导体32、34、36、38。通过这种方式，该绝缘体形成杆的腰部。特别是，第二车辆充电连接器12的接触表面具有导电部件间的插入绝缘部分。该接触表面面向图中的公车200。

现参考图2，其从上方展示了第一连接器12和第二连接器13。在此图中，第三、第四、第七以及第八细长导体32、34、36、38和第一以及第二绝缘体40、42的相对长度和宽度均清晰可见。特别是，第八细长导体38的两端处于第七细长导体36的两端内，如线AA和BB所示。第二绝缘体42长于第一绝缘体40。

现参考图3，其展示了处于部分伸出位置的第一连接器12的枢转臂28、30。第二充电导体13的偏置装置也在此图中说明。第四和第八细长导体34、38经由弹簧安装至充电架210上，且以低于第三和第七细长导体32、36水平若干厘米悬挂在弹簧上。当伸出第一连接器12以碰到第二连接器13时，第二和第六细长导体18、22将向上推动第四和第八细长导体34、38。其结果是，第四和第八细长导体34、38将紧靠弹簧44移动。通过这种方式，当车辆接合进充电站时，将自动调整第三和第七细长导体32、36以及第四和第八细长导体34、38之间的垂直偏移。如果车辆停放在一平整表面上并且导体未受损坏，那么在进行充电时，第四和第八细长导体34、38将会被抬升至与第三和第七细长导体32、36同一高度。

移动第四和第八细长导体34、38紧靠弹簧44所需的力约为10至15牛顿。枢转臂28、30可以通过约80牛顿的力推动第二和第六细长导体18、22。因此，当在进行充电时，第一和第二连接器12、13彼此互推的力约为6牛顿，这足以提供良好的电接触。

第一和第二细长导体16、18的设置最好如图4中所示。第一和第二细长导体16、18从中央的绝缘固定件24的任一侧延伸。从固定件24延伸的第一和第二导体16、18的整体程度是相似的。然而，相对于第一细长导体16，在第二细长导体18上可以形成与第二充电连接器13电连接的实际接触区46是减少的。第一细长导体的接触区基本跨过导体16的整个长度延伸。第二细长导体18的接触区46具有比第一细长导体16的接触区整体较短的长度。

第二细长导体18的接触区46与第三和第四导体(32、34)之间的间距一起限定在第一细长导体16上的工作区48。工作区48位于第一细长导体16的端部内，以确保稳定地连接至第一细长导体16。

应当理解的是接触区的这种布置能够以多种不同的方式实施。例如，可以形成第二细长导体18的接触区46作为导体表面上的上升区域，或者作为由绝缘材料包围的导电部分。或者，可延伸中央固定件24并且缩短第二细长导体18，其中接触区46沿第二细长导体18的整个长度延伸。

仅通过示例的方式提供上述实施例，并且各种变形和修改将对本领域技术人员是显而易见的，且不脱离由所附权利要求所限定的本发明范围。

Claims (16)

1.一种车辆充电连接器，包括第一细长导体和第二细长导体，所述第一细长导体和第二细长导体具有彼此平行的纵轴，并且所述第一细长导体和第二细长导体在垂直于其纵轴的方向彼此间隔开，所述第二细长导体朝一静止位置偏置，其中所述第二细长导体垂直偏离横穿所述第一细长导体纵轴的一平面，并且当施加一作用力至所述第二细长导体时，所述第二细长导体能够在与其纵轴以及第一细长导体和第二细长导体之间的间距垂直的方向移出所述静止位置至所述第二细长导体处于横穿所述第一细长导体纵轴的平面的一位置。

2.根据权利要求1所述的车辆充电连接器，其中所述第一细长导体适用于进行高功率连接，所述第二细长导体适用于进行低功率连接。

3.根据权利要求1或2所述的车辆充电连接器，其能够安装至一充电架。

4.根据权利要求3所述的车辆充电连接器，其能够安装至架空的充电架。

5.根据权利要求1或2所述的车辆充电连接器，其能够安装至一车辆。

6.根据权利要求5所述的车辆充电连接器，其能够安装至一车辆顶部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆充电连接器，进一步包括第三细长导体和第四细长导体，所述第三细长导体和第四细长导体具有彼此平行的纵轴，所述第三细长导体和第四细长导体在垂直于第三细长导体和第四细长导体纵轴的方向彼此间隔开，并且所述第三细长导体和第四细长导体与所述第一细长导体和第二细长导体间隔开，所述第四细长导体朝一静止位置偏置，其中所述第四细长导体偏离所述第一细长导体，并且当施加一作用力至所述第四细长导体时，所述第四细长导体能够在与其纵轴以及第三细长导体和第四细长导体之间的间距垂直的方向移出所述静止位置至所述第三细长导体和第四细长导体以及垂直于任一导体所画的线处于同一平面内的位置。

8.根据权利要求3或4所述的车辆充电连接器，其能够移动地安装至一充电架。

9.根据权利要求8所述的车辆充电连接器，其中所述第一细长导体和第二细长导体能够朝一方向移动，该方向垂直于第一细长导体和第二细长导体的纵轴并且也垂直于第一细长导体和第二细长导体之间的间距。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的车辆充电连接器，其中所述第二细长导体的接触区短于第一细长导体的接触区，并且其中所述第一细长导体和第二细长导体的接触区并行布置，所述第二细长导体接触区的两端位于所述第一细长导体接触区两端内。

11.根据权利要求7所述的车辆充电连接器，其中所述第四细长导体的接触区短于所述第三细长导体的接触区，并且其中所述第三细长导体和第四细长导体的接触区并行布置，所述第四细长导体接触区的两端位于所述第三细长导体接触区两端内。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的车辆充电连接器，其中所述第二细长导体具有垂直于其纵轴并且与所述第一细长导体和第二细长导体之间的间距平行的一宽度，该宽度小于所述第一细长导体相应的宽度。

13.根据权利要求7或11所述的车辆充电连接器，其中所述第四细长导体具有垂直于其纵轴并且与所述第三细长导体和第四细长导体之间的间距平行的一宽度，该宽度小于所述第三细长导体相应的宽度。

14.根据权利要求7、11或13中任一项所述的车辆充电连接器，其中所述第一细长导体和第三细长导体通过第一绝缘体彼此隔开，所述第二细长导体和第四细长导体通过第二绝缘体彼此隔开。

15.根据权利要求14所述的车辆充电连接器，其中所述第二绝缘体具有与所述第一细长导体、第二细长导体、第三细长导体和第四细长导体平行的一长度，该长度长于所述第一绝缘体相应的长度。

16.根据权利要求14或15所述的车辆充电连接器，其中至少一个所述第一绝缘体和第二绝缘体的外表面向内地设置在安装各自导体接触区的所述第一细长导体和第三细长导体、或第二细长导体和第四细长导体的相应外表面。