CN108128195B - 一种架空轨道架式移动智能充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充电系统技术领域，具体涉及一种架空轨道架式移动智能充电系统，包括若干个充电桩、电缆供料装置、轨道架、机器人、若干个停车位和若干个充电接口，轨道架设置于若干个停车位的上方，电缆供料装置设置于轨道架的侧部，轨道架包括架体及设置于架体顶部的轨道，机器人滑动挂设于轨道，若干个所述充电接口均设置于所述架体上，且若干个所述充电接口分别对应于若干个停车位，若干个充电接口分别与若干个充电桩电连接。本发明节约了投入成本、管理方便、防盗性强、无需人工操作，重要的是实现了智能化、流水线化充电，提高了充电设备的使用寿命。

Description

一种架空轨道架式移动智能充电系统

技术领域

本发明涉及充电系统技术领域，具体涉及一种架空轨道架式移动智能充电系统。

背景技术

目前，石油能源不断匮乏，生态环境不断恶化。这些都对世界各国的汽车产业发展带来许多无法确定的因素。全球汽车工业为破解能源、环境制约，实现可持续发展，长期以来一直在积极探索和努力推动交通能源动力系统转型。特别是08年以来，面对金融危机、国际油价高位震荡和日益严峻的节能减排压力，世界汽车产业进入全面交通能源转型时期，发展电动汽车成为国际上取得高度共识的实现交通能源转型的技术路线，因而世界电动汽车产业进入了加速发展的新阶段。由于多年以来我国经济结构和发展速度的原因。能源和环境的压力，在我国更加突出，PM2.5已成为中国政府的考核标准。2014年的APEC北京会议，更加彰显了我国政府环境治理的决心和能力。据工信部统计，2014年我国新能源汽车累计生产8.39万辆。同比增长3倍。其中2014年12月我国生产新能源汽车2.72万辆，同比增长3倍。电动汽车产业的发展包括电动汽车以及能源供给系统的研究和开发，其中能源供给系统是指充电基础设施，供电、充电和电池系统及能源供给模式。作为电动汽车的附属关联产业，电动汽车充电技术成为一个新的科技领域，世界各国都加紧加快电动汽车充电技术的研究。并拟制作充电技术标准，为未来企业发展新能源汽车占据先机。我国通过“十城千辆”工程和新能源汽车产业技术创新工程等方面工作的有效组织和实施，在国家层面上，相关部委已建立了高效的部级协调运转机制，产业规划、科技计划、财政政策紧密结合，推动了我国电动汽车技术与产业创新的快速发展，取得了较为显著的成果，初步统计，到2014年底，在我国累计生产的各类节能与新能源汽车已经超过20万多辆。2014年国务院公布《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》，针对电动汽车应用中的充电难、用电贵、基础设施不配套等难题，提出加快充电设施建设的具体政策措施，扫清了电动汽车推广应用的一系列障碍。其中，国家发改委发布的《关于电动汽车用电价格政策有关问题的通知》明确，对经营性集中式充换电设施用电实行价格优惠，执行大工业电价，并且2020年前免收基本电费。居民家庭住宅、住宅小区等充电设施用电，执行居民电价。电动汽车充换电设施用电执行峰谷分时电价政策，鼓励用户降低充电成本。但是，目前电动汽车发展依然存在如下问题：一是制约新能源汽车大规模推广，仍然有很多技术面问题亟待解决，电池续航里程升级、充电时间过长、充电桩基建完善等制约发展的因素。以比亚迪E6为例，其最大续航里程300公里，单次充电时间超过五个小时，车主表示每次出门都需要计算好里程，存在焦虑情绪。二是电动汽车充电基础设施建设和运营带来的体制、机制问题，电动汽车的规模化发展需要完善的基础配套设施提供电能的补充，充电设施建设及运营环节对于电动汽车产业发展至关重要，充电基础设施建设及运营涉及到供电商、运营商和用户等各方面的利益关系。三是充电站或充电桩的商业开发及运营模式决定了新能源汽车推广的程度，保障运行安全和市场发展的空间。确定可行的商业运行模式，寻找合适的充电设施投资主体、运营主体和盈利方式，更快地推进电动汽车商业化已成为现在迫切需要和相关体制、机制改革的必然趋势。四是环境问题，环境限制不可能建设那多充电桩，电池组生产、运输、安装、处理、充电、更换、报废安全处理对环境提出了更高的要求，存在安全隐患。五是由于电动汽车起步阶段大量充电站桩咪表建设，会造成资源浪费，规划不足又会制约产业快速发展。以10%电动车比例思考，年10%增长率，充电桩一次规划建设到位，那么第一年闲置90%第二年闲置80%，到第五年闲置50%，加之前四年闲置的就达350%，资源利用浪费惊人，投资回报率太低，制约着社会资金参与电动汽车配套设施建设。加之现在燃油车保有量大，占用充电桩位置，不可能建设大量充电桩。由此，如何为电动汽车快速而经济地充电成为本领域技术人员亟需解决的行业难题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种架空轨道架式移动智能充电系统，该系统节约了投入成本、管理方便、防盗性强、无需人工操作，重要的是实现了智能充电，提高了充电设备的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种架空轨道架式移动智能充电系统，包括若干个充电桩、电缆供料装置、轨道架、机器人、若干个停车位和若干个充电接口，所述轨道架设置于若干个所述停车位的上方，所述电缆供料装置设置于所述轨道架的侧部，所述轨道架包括架体及设置于所述架体顶部的轨道，所述机器人滑动挂设于所述轨道，若干个所述充电接口均设置于所述架体上，且若干个所述充电接口分别对应于若干个停车位，若干个所述充电接口分别与若干个所述充电桩电连接。

作为本发明所述的架空轨道架式移动智能充电系统的一种改进，还包括固定体、空调和控制终端，若干个所述充电桩、所述空调和所述电缆供料装置均容置于所述固定体，若干个所述充电桩、所述电缆供料装置和所述空调均与所述控制终端电连接，所述轨道架设置于所述固定体的一侧。

作为本发明所述的架空轨道架式移动智能充电系统的一种改进，所述固定体包括固定框架、墙体和电控门，所述墙体装配于所述固定框架的侧壁，所述电控门与所述固定框架活动连接。

作为本发明所述的架空轨道架式移动智能充电系统的一种改进，所述固定框架内部安装有无线网络以及安防、消防设备，所述墙体上安装有广告屏。

作为本发明所述的架空轨道架式移动智能充电系统的一种改进，所述电缆供料装置包括箱本体、顶盖、电缆、托盘、顶起机构和自动机构，所述顶盖与所述箱本体铰接，所述顶起机构设置于所述箱本体的侧部，所述顶起机构的输出端连接于所述顶盖，所述电缆安置于所述托盘，所述托盘与所述自动机构连接。

作为本发明所述的架空轨道架式移动智能充电系统的一种改进，所述自动机构包括转动电机、第一转动齿、第二转动齿和连接链、所述第一转动齿连接于所述转动电机的输出端，所述第二转动齿通过所述连接链与所述第一转动齿连接，所述托盘的端部与所述连接链连接。

作为本发明所述的架空轨道架式移动智能充电系统的一种改进，所述机器人包括滑轮、固定座、两个转动座、第一机械手和第二机械手，所述滑轮的数量两组，每组两个，两个所述滑轮对称设置于所述固定座上，所述滑轮与所述轨道接触，两个所述转动座并排转动设置于所述固定座上，所述第一机械手和所述第二机械手分别连接于两个所述转动座上。

作为本发明所述的架空轨道架式移动智能充电系统的一种改进，所述第一机械手和所述第二机械手均包括第一臂、第二臂、转向电机、第一电机、第二电机、第三电机和抓取机构，所述转向电机转动连接于所述转动座，所述第一臂通过所述第一电机与所述转动座连接，所述第二臂通过所述第二电机与所述第一臂连接，所述抓取机构通过所述第三电机与所述第二臂连接。

作为本发明所述的架空轨道架式移动智能充电系统的一种改进，所述抓取机构包括固定板、抓取电机、第一传动齿、第二传动齿、两个第一连接杆、两个第二连接杆、第一抓取夹和第二抓取夹，所述抓取电机固定于所述固定板，所述第一传动齿与所述抓取电机的输出端连接，所述第二传动齿与所述第一传动齿啮合，其中一个所述第一连接杆的一端与所述第一传动齿转动连接，该第一连接杆的另一端与所述第一抓取夹连接，另外一个所述第一连接杆的一端与所述第二传动齿转动连接，该第一连接杆的另一端与所述第二抓取夹连接；其中一个所述第二连接杆的一端转动连接于一个所述第一连接杆的中部，该第二连接杆的另一端转动连接于所述固定板，另外一个所述第二连接杆的一端转动连接于另外一个所述第一连接杆的中部，该第二连接杆的另一端转动连接于所述固定板，所述第一抓取夹和第二抓取夹均设置为弧形结构，且它们的开口相对。

作为本发明所述的架空轨道架式移动智能充电系统的一种改进，所述轨道架设置为方形结构。

本发明的有益效果在于：本发明包括若干个充电桩、电缆供料装置、轨道架、机器人、若干个停车位和若干个充电接口，轨道架设置于若干个停车位的上方，电缆供料装置设置于轨道架的侧部，轨道架包括架体及设置于架体顶部的轨道，机器人滑动挂设于轨道，若干个所述充电接口均设置于所述架体上，且若干个所述充电接口分别对应于若干个停车位，若干个充电接口分别与若干个充电桩电连接。本发明节约了投入成本、管理方便、防盗性强、无需人工操作，重要的是实现了智能化、流水线化充电，提高了充电设备的使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的分解示意图；

图3为本发明中电缆供料装置的结构示意图；

图4为本发明中电缆供料装置的分解示意图；

图5为本发明中机器人的结构示意图之一；

图6为图5中A处放大图；

图7为本发明中机器人的结构示意图之二。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，也可以是电连接 ；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

如图1~7所示，一种架空轨道架式移动智能充电系统，包括若干个充电桩1、电缆供料装置2、轨道架3、机器人4、若干个停车位5和若干个充电接口6，轨道架3设置于若干个停车位5的上方，电缆供料装置2设置于轨道架3的侧部，轨道架3包括架体31及设置于架体31顶部的轨道32，机器人4滑动挂设于轨道32，若干个充电接口6均设置于架体31上，且若干个充电接口6分别对应于若干个停车位5，若干个充电接口6分别与若干个充电桩1电连接。本发明将轨道32设置在架体31上，节约了地面上的空间，而且在相应的架体31上可以设置雨棚，当需要充电的汽车开到停车位5时，可以实现遮阳挡雨的效果。

本发明还包括固定体7、空调8和控制终端9，若干个充电桩1、空调8和电缆供料装置2均容置于固定体7，若干个充电桩1、电缆供料装置2和空调8均与控制终端9电连接，轨道架3设置于固定体7的一侧。由于固定体7内设置有空调8，从而快速地实现对固定体7内的充电桩1进行降温散热，增长了充电桩1的使用寿命。固定体7包括固定框架71、墙体72和电控门73，墙体72装配于固定框架71的侧壁，电控门73与固定框架71活动连接。电控门73的设置起到了保护固定体7内部设备的效果，避免固定体7内的设备被盗情况的发生。固定框架71内部安装有无线网络以及安防、消防设备，使得本发明具有SOS一键报警功能，另外，本发明的报警设备与110\119联动，可以快速进行报警处理，提高了应急效率，墙体72上安装有广告屏721，可以通过广告屏721实现广告宣传的效果。

优选地，电缆供料装置2包括箱本体21、顶盖22、电缆23、托盘24、顶起机构25和自动机构26，顶盖22与箱本体21铰接，顶起机构25设置于箱本体21的侧部，顶起机构25为气缸机构或液压杆机构，顶起机构25的输出端连接于顶盖22，电缆23安置于托盘24，托盘24与自动机构26连接。

优选地，自动机构26包括转动电机261、第一转动齿262、第二转动齿263和连接链264、第一转动齿262连接于转动电机261的输出端，第二转动齿263通过连接链264与第一转动齿262连接，托盘24的端部与连接链264连接。

优选地，机器人4包括滑轮41、固定座42、两个转动座43、第一机械手44和第二机械手45，滑轮41的数量为两组，每组两个，两个滑轮41对称设置于固定座42上，滑轮41与轨道32接触，两个转动座43并排转动设置于固定座42上，第一机械手44和第二机械手45分别连接于两个转动座43上。第一机械手44和第二机械手45均包括第一臂441、第二臂442、转向电机447、第一电机443、第二电机444、第三电机446和抓取机构445，转向电机447转动连接于转动座43，第一臂441通过第一电机443与转动座43连接，第二臂442通过第二电机444与第一臂441连接，抓取机构445通过第三电机446与第二臂442连接。

优选地，抓取机构445包括固定板4451、抓取电机4452、第一传动齿4453、第二传动齿4454、两个第一连接杆4455、两个第二连接杆4456、第一抓取夹4457和第二抓取夹4458，抓取电机4452固定于固定板4451，第一传动齿4453与抓取电机4452的输出端连接，第二传动齿4454与第一传动齿4453啮合，其中一个第一连接杆4455的一端与第一传动齿4453转动连接，该第一连接杆4455的另一端与第一抓取夹4457连接，另外一个第一连接杆4455的一端与第二传动齿4454转动连接，该第一连接杆4455的另一端与第二抓取夹4458连接；其中一个第二连接杆4456的一端转动连接于一个第一连接杆4455的中部，该第二连接杆4456的另一端转动连接于固定板4451，另外一个第二连接杆4456的一端转动连接于另外一个第一连接杆4455的中部，该第二连接杆4456的另一端转动连接于固定板4451，第一抓取夹4457和第二抓取夹4458均设置为弧形结构，且它们的开口相对。

本发明的机器人4可进行图像识别，并进行相关的运行动作。当车辆需要充电时，在任何时间与任何地点，通过手机上的APP即可远程手动控制充电，从而实现智能式充电。当汽车的电池缺电时，手机上的充电管理系统会 通知机器人4进入充电模式，无需人工干预，机器人4会自动抓取电缆供料装置2内的电缆23，并沿着预设轨道32移动到车辆充电接口6端进行对接充电，一端连接至车辆的充电接口6，一端连接至停车位5附近的充电接口6从而实现充电。充电开始后，机器人4会自动回到固定体7内，处于待命状态，电控门73随之关闭。 车辆充完电后，付费功能启动，自动扣取相关帐户的充电费，扣费成功后，电控门73打开，机器人4运行至相关充电车辆处取出充电缆23，并回放到电缆供料装置2内，电控门73随之关闭。

优选地，轨道32的数量为两条，每条轨道32上均滑动设置有机器人4，使得相应的机器人4可以在对应的轨道32上移动，两条轨道32均设置为方形结构，轨道32与地面上若干个停车位5对应，将轨道32设置为方形结构是根据相应停车位5的形状而设计的，使得机器人4可以很方便将充电汽车和充电接口6连接起来。

本发明的工作原理在于：将需要充电的汽车开到相应的停车位5，此时启动对应轨道32上的机器人4，使得该机器人4在轨道32上移动到电缆供料装置2的附近，接着电缆供料装置2在顶起机构25的作用下使得顶盖22被顶起，与此同时电缆23在自动机构26的作用下被托盘24带到顶部，然后机器人4的抓取机构445抓取电缆23移动到需要充电的汽车的上方，最后将电缆23的一端连接到充电接口6，另一端连接到需要充电的汽车充电接口6，从而实现对汽车的充电。

相对于现有技术，本发明至少具有以下优点：

1）集中管理，以达到充电智能化，无需人工操作；2）降温快，提高了电缆及充电设备的使用寿命； 3）电缆集装系统智能化，方便管理； 4）超强的防盗性；5）减少了充电桩的数量，节约了制造成本，扩高了充电设备的使用率；节约了人工管理成本与相关的资源；6）相比传统充电桩，投入少，管理方便； 7）充电不受时间限制，可预约充电，亦可启动智能充电模式，在任何时间与任何地点即可启动充电模式，无需人工操作即可充电，解决了汽车充电的烦恼。

需要说明的是：本发明适用场包括新建设的充电基站、现有停车场的升级改造、路边停车位升级改造等，本发明仅需单轨道也可实现无障碍智能充电，同时还可以实现长距离铺设，提高本发明的适用性。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种架空轨道架式移动智能充电系统，其特征在于：包括若干个充电桩、电缆供料装置、轨道架、机器人、若干个停车位和若干个充电接口，所述轨道架设置于若干个所述停车位的上方，所述电缆供料装置设置于所述轨道架的侧部，所述轨道架包括架体及设置于所述架体顶部的轨道，所述机器人滑动挂设于所述轨道，若干个所述充电接口均设置于所述架体上，且若干个所述充电接口分别对应于若干个停车位，若干个所述充电接口分别与若干个所述充电桩电连接，所述充电系统还包括固定体、空调和控制终端，若干个所述充电桩、所述空调和所述电缆供料装置均容置于所述固定体，若干个所述充电桩、所述电缆供料装置和所述空调均与所述控制终端电连接，所述轨道架设置于所述固定体的一侧，所述固定体包括固定框架、墙体和电控门，所述墙体装配于所述固定框架的侧壁，所述电控门与所述固定框架活动连接。

2.根据权利要求1所述的架空轨道架式移动智能充电系统，其特征在于：所述固定框架内部安装有无线网络以及安防、消防设备，所述墙体上安装有广告屏。

3.根据权利要求1所述的架空轨道架式移动智能充电系统，其特征在于：所述电缆供料装置包括箱本体、顶盖、电缆、托盘、顶起机构和自动机构，所述顶盖与所述箱本体铰接，所述顶起机构设置于所述箱本体的侧部，所述顶起机构的输出端连接于所述顶盖，所述电缆安置于所述托盘，所述托盘与所述自动机构连接。

4.根据权利要求3所述的架空轨道架式移动智能充电系统，其特征在于：所述自动机构包括转动电机、第一转动齿、第二转动齿和连接链、所述第一转动齿连接于所述转动电机的输出端，所述第二转动齿通过所述连接链与所述第一转动齿连接，所述托盘的端部与所述连接链连接。

5.根据权利要求1所述的架空轨道架式移动智能充电系统，其特征在于：所述机器人包括滑轮、固定座、两个转动座、第一机械手和第二机械手，所述滑轮的数量两组，每组两个，两个所述滑轮对称设置于所述固定座上，所述滑轮与所述轨道接触，两个所述转动座并排转动设置于所述固定座上，所述第一机械手和所述第二机械手分别连接于两个所述转动座上。

6.根据权利要求5所述的架空轨道架式移动智能充电系统，其特征在于：所述第一机械手和所述第二机械手均包括第一臂、第二臂、转向电机、第一电机、第二电机、第三电机和抓取机构，所述转向电机转动连接于所述转动座，所述第一臂通过所述第一电机与所述转动座连接，所述第二臂通过所述第二电机与所述第一臂连接，所述抓取机构通过所述第三电机与所述第二臂连接。

7.根据权利要求6所述的架空轨道架式移动智能充电系统，其特征在于：所述抓取机构包括固定板、抓取电机、第一传动齿、第二传动齿、两个第一连接杆、两个第二连接杆、第一抓取夹和第二抓取夹，所述抓取电机固定于所述固定板，所述第一传动齿与所述抓取电机的输出端连接，所述第二传动齿与所述第一传动齿啮合，其中一个所述第一连接杆的一端与所述第一传动齿转动连接，该第一连接杆的另一端与所述第一抓取夹连接，另外一个所述第一连接杆的一端与所述第二传动齿转动连接，该第一连接杆的另一端与所述第二抓取夹连接；其中一个所述第二连接杆的一端转动连接于一个所述第一连接杆的中部，该第二连接杆的另一端转动连接于所述固定板，另外一个所述第二连接杆的一端转动连接于另外一个所述第一连接杆的中部，该第二连接杆的另一端转动连接于所述固定板，所述第一抓取夹和第二抓取夹均设置为弧形结构，且它们的开口相对。

8.根据权利要求1所述的架空轨道架式移动智能充电系统，其特征在于：所述轨道的数量为两条，两条所述轨道均设置为方形结构。

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