CN109895644A - 弓形移动充电桩及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弓形移动充电桩及其充电方法，所述充电桩包括外壳，在所述外壳上设有第一凹槽，所述第一凹槽正对第一齿轮，第一齿轮连接第一电机，所述第一电机驱动第一齿轮转动，进而驱动所述充电桩进行水平方向移动；所述外壳的一端滑动连接有充电滑杆，所述充电滑杆的一端设有插头，所述充电滑杆上设有第二凹槽，所述第二凹槽正对第二齿轮，第二齿轮连接第二电机，所述第二电机驱动第二齿轮转动，进而驱动所述充电桩在充电滑杆上上下移动。本发明结构简单、操作方便，可实现对接快速，节约人力及充电时间。

Description

弓形移动充电桩及其充电方法

技术领域

本发明涉及车辆充电技术领域，尤其是涉及一种弓形移动充电桩及其充电方法。

背景技术

随着对环境的要求越来越高，电动汽车必将取代现有汽车。相比现有汽车普遍需要在加油站加油不同的是，电动汽车需要在充电桩上进行充电，而且充电时间较加油耗时较长。当汽车驶近充电桩时，需要靠近充电桩，以方便电源插头及插座可以接触。这种操作需要工作人员或者司机进行人工操作，才可实现对准，需要专人进行处理，且也需要耗费一定的时间。

而目前现有技术还提供一种无线充电桩，由于无线充电技术需要二次能量转换，即将网电进行降压或直流电转交流电，并进行至少一次较高频率的开关控制，以变换输出交流电，因此大功率的交流/直流转换是进行电能的二次性无线传输原因，其电磁的空间磁损率很大，最终导致无线充电由于功率较低只能实现慢充。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，提供一种弓形移动充电桩及其充电方法，对接快速，可节省人力，节约充电时间。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

提供一种弓形移动充电桩，所述弓形移动充电桩包括一端相互连接的水平外壳及竖直外壳，所述水平外壳与所述竖直外壳构成L形；

在所述水平外壳内安装设有充电桩主体，所述充电桩主体上设有第一凹槽，所述第一凹槽正对第一齿轮，第一齿轮连接第一电机，所述第一电机驱动第一齿轮转动，进而驱动所述充电桩在所述水平外壳内进行水平方向移动；

所述充电桩主体的一端滑动连接有充电滑杆，所述充电滑杆的一端设有插头，所述充电滑杆上设有第二凹槽，所述第二凹槽正对第二齿轮，第二齿轮连接第二电机，所述第二电机驱动第二齿轮转动，进而驱动所述充电滑杆沿着充电桩主体上下移动。

其中，所述充电滑杆的另一端连接有一弹簧的一端，所述弹簧的另一端与一铁杆滑动连接。

其中，所述弹簧的另一端连接有一挂钩，所述挂钩勾住所述铁杆，并在所述铁杆上滑动。

其中，所述第一凹槽及第二凹槽均为多个，且均为等距排列。

其中，在所述外壳的底部设有缺口，缺口从底部的一端贯穿到正对的另一端。

其中，所述插头内连接有电线，所述电线布设于所述充电滑杆内，并与第二凹槽隔开。

其中，所述外壳上安装有传感器，所述传感器获取车辆上插头的平面坐标。

其中，所述充电桩主体的底部固定设有滑轮；所述竖直外壳的另一端为底座，所述底座上固定设有滑轮。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种利用弓形移动充电桩进行充电的方法，至少包括如下步骤：

S1：传感器识别驶入摄像范围内的汽车，并获得汽车插座的平面坐标（x, y）及汽车高度h，即汽车插座坐标为（x, y, h）；

S2：根据插座坐标（x, y, h），启动第一电机及第二电机，以分别驱动第一齿轮及第二齿轮，进而驱动充电桩从初始位置起在水平方向及竖直方向的移动；

S3：在充电桩的插头移动到汽车插座的正上方时，进行对接，以实现充电。

其中，还包括S4：在充电完成后，自动断开对接，充电桩返回初始位置。

区别于现有技术，采用本发明具备如下有益效果：

本发明中，在充电桩上分别设置能水平方向和竖直方向移动的凹槽，分别通过齿轮，驱动充电桩的移动，使得充电桩上的插头可以与汽车插座对接，实现充电。通过上述方式，可以实现对接快速，并节省人力，节约充电时间。

附图说明

图1为本发明实施例中弓形移动充电桩的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中弓形移动充电桩的仰视结构示意图；

图3为本发明实施例中弓形移动充电桩步进电机原理示意图；

图4为本发明实施例中利用蓄电池供弓形移动充电桩前后移动的示意图；

图5为本发明实施例中弓形移动充电桩整体移动的示意图；

图中标号如下：

1、弓形移动充电桩；2、充电桩主体；3、第一凹槽；4、第一齿轮；5、第一电机；6、充电滑杆；7、插头；8、第二凹槽；9、第二齿轮；10、第二电机；11、弹簧；12、铁杆；13、挂钩；14、滑轮；15、缺口；

100、水平外壳；200、竖直外壳；210、底座。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

如图1至图5所示，本发明的一个实施例为一种弓形移动充电桩，所述弓形移动充电桩1包括一端相互连接的水平外壳100及竖直外壳200，二者成L形。在一个实施例中，水平外壳100及竖直外壳200可以是焊接的，也可以是一体成型的。水平外壳100内安装有充电桩主体2，而竖直外壳200是将水平外壳架高，以起到支撑水平外壳，进而支撑充电桩主体2。

在一个实施例中，所述竖直外壳200的另一端为底座210，所述底座210上固定设有滑轮14。

在所述充电桩主体2上开设有多个等距排列的第一凹槽3，所述第一凹槽3正对第一齿轮4，第一齿轮4连接第一电机5，所述第一电机5驱动第一齿轮4转动，进而驱动所述充电桩主体2在水平外壳100内进行水平方向移动（如图中的左右方向）；

所述充电桩主体2的一端滑动连接有充电滑杆6，所述充电滑杆6的一端设有插头7，用于与汽车插座对接，实现充电。所述充电滑杆6上设有多个等距排列的第二凹槽8，所述第二凹槽8正对第二齿轮9，第二齿轮9连接第二电机10，所述第二电机10驱动第二齿轮9转动，进而驱动所述充电滑杆6在充电桩主体2上进行竖直方向移动（如图中的上下移动）。

需要说明的是，两个齿轮可为相同或不同类型的齿轮，只需其外齿可以与对应的凹槽匹配咬合，在转动时，可以拖动凹槽平移即可。而电机优选为步进电机，可通过蓄电池供电，带动电机轴转动。在另一个实施例中，可以不需要蓄电池，直接给电机通过电线供电。在另一个实施例中，可以同时使用电线及蓄电池给电机供电，当停电时，可使用蓄电池保存的电量临时给电机供电。

如图4所示，图4可作为驱动充电桩主体前后方向移动的底座210，在该图中，蓄电池可以至于图中中间方框的位置处，两侧方框可以为电机，每个电机分别连接两个滑轮14，其可作为图1中充电滑杆下的补充部分，可以与其一体成型，也可通过焊接与充电滑杆连接，实现前后方向的移动，（如图中垂直于纸面的移动）。

在充电桩整体移动时，无论是水平方向还是竖直方向，或者两个方向同时移动，为了减小摩擦力，所述充电滑杆可通过一弹簧11连接铁杆12。在另一实施例中，可在弹簧11与铁杆12之间连接挂钩13，当充电桩移动时，挂钩13可以在铁杆12上滑动，优选地，所述铁杆12焊接在所述水平外壳100的顶部。应当说明的是，弹簧11可以在电机停止运转时，拉住（制动）充电滑杆，不至于滑轨掉落，其次在电机运转时，可以拉长充电滑杆内的插头。优选地，在一个实施例中，充电滑杆整体呈圆柱状。

为了整体移动充电桩主体2时比较平顺，可在充电桩主体2的底部设置滑轮14，优选为4个滑轮，并沿着滑轮的位移方向，相应地设置两条平行导轨，以减少移动时的摩擦力。

其中，为更好的容纳汽车，可在所述充电桩主体2的底部设置缺口15，缺口15的形状可呈矩形，从充电桩主体1底部的一端贯穿到正对的另一端。当充电桩移动到目标位置后，充电桩下滑，像帽子一般扣在汽车顶部。充电滑杆内的插头可以与汽车插座不仅可实现接触良好，而且还能避免不必要的晃动。

在一个实施例中，所述插头内连接有电线，所述电线布设于所述充电滑杆内，并与第二凹槽隔开。这样，充电桩在充电滑杆内移动时，齿轮的外齿就不会压迫或者挤压到电线。

其中，所述外壳上安装有传感器，所述传感器获取车辆上插头的平面坐标。

在一个利用弓形移动充电桩进行充电的具体实施例中，至少包括如下步骤：

S1：传感器识别驶入摄像范围内的汽车，并获得汽车插座的平面坐标（x, y）及汽车高度h，即汽车插座坐标为（x, y, h）；

传感器可以是摄像机，设置在充电桩的外壳上，用于不间断的摄像，在驶入其摄像范围内的汽车停稳后，摄像机拍摄汽车插座的图片，并汽车的品牌型号等信息。优选地，在一个实施例中，汽车插座位于汽车顶部，传感器或充电桩内部也具有可感应的定位系统，用于获取汽车插座的平面坐标（x, y），而汽车品牌型号可以通过预存在系统内的汽车类别数据库，可获得车身的高度h。则汽车插座的坐标（x, y, h）就确定下来了。

具体地，利用拍摄照片和实际情况的比例关系计算出插座在空间中平面坐标：x=a,y=b.通过识别汽车车牌号读取汽车的高度h。令z=h。即实现对插座在空间位置的定位（a,b,h）。

S2：根据插座坐标（x, y, h），启动第一电机及第二电机，以分别驱动第一齿轮及第二齿轮，进而驱动充电桩从初始位置起在水平方向及竖直方向的移动；

电机优选为步进电机，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。在实际操作中，插头和插座的设计尽量尺寸大一些，有助于减缓对对接准确度的要求。

步进电机控制器是一种能够发出均匀脉冲信号的电子产品，它发出的信号进入步进电机驱动器后，会由驱动器转换成步进电机所需要的强电流信号，带动步进电机运转。步进电机控制器能够准确的控制步进电机转过每一个角度。

在一个具体实施例中，可使用3个电机同时工作，其中两个电机分别驱动两个齿轮，另一个电机可用于驱动充电桩底部的滑轮。具体地如下表所示：

表示脉冲数，k取决于步进电机的型号；r 表示滑轮的半径；表示电机线速度；

（x,y,z）分别代表充电桩从初始位置到目标位置的各方向的移动位移（m）。表示步进电机的转速。

步骤S2根据坐标（x, y, h），移动（包括水平方向和/或竖直方向）充电桩，以将设置在充电滑杆内的插头对准汽车顶部的插座。

S3：在充电桩的插头移动到汽车插座的正上方时，进行对接，以实现充电。

这样的操作，无需人工干预即可实现。不仅对接迅速，而且其充电效率也较高，减少人工操作的时间，可提高对接精确度的同时，还便于维护。

在一个实施例中，在充电桩与汽车完成充电后，可自动断开对接，充电桩根据上述位移信息，沿着相同的方向，逆向返回初始位置，以等候下一辆车。

其整个过程均实现自动化、智能化，无需进行人工操作，方便车主充电的同时，也减少了充电桩配备的人员，并最终实现无人充电桩的目标。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种弓形移动充电桩，其特征在于，

所述弓形移动充电桩包括一端相互连接的水平外壳及竖直外壳，所述水平外壳与所述竖直外壳构成L形；

在所述水平外壳内安装设有充电桩主体，所述充电桩主体上设有第一凹槽，所述第一凹槽正对第一齿轮，第一齿轮连接第一电机，所述第一电机驱动第一齿轮转动，进而驱动所述充电桩主体在所述水平外壳内进行水平方向移动；

所述充电桩主体的一端滑动连接有充电滑杆，所述充电滑杆的一端设有插头，所述充电滑杆上设有第二凹槽，所述第二凹槽正对第二齿轮，第二齿轮连接第二电机，所述第二电机驱动第二齿轮转动，进而驱动所述充电滑杆沿着充电桩主体上下移动。

2.根据权利要求1所述的弓形移动充电桩，其特征在于，所述充电滑杆的另一端连接有一弹簧的一端，所述弹簧的另一端与一铁杆滑动连接。

3.根据权利要求2所述的弓形移动充电桩，其特征在于，所述弹簧的另一端连接有一挂钩，所述挂钩勾住所述铁杆，并在所述铁杆上滑动。

4.根据权利要求1-3任一项所述的弓形移动充电桩，其特征在于，所述第一凹槽及所述第二凹槽均为多个，且均为等距排列。

5.根据权利要求1-3任一项所述的弓形移动充电桩，其特征在于，在所述外壳的底部设有缺口，缺口从底部的一端贯穿到正对的另一端。

6.根据权利要求2或3所述的弓形移动充电桩，其特征在于，所述插头内连接有电线，所述电线布设于所述充电滑杆内，并与第二凹槽隔开。

7.根据权利要求1-3任一项所述的弓形移动充电桩，其特征在于，所述外壳上安装有传感器，所述传感器获取车辆上插头的平面坐标。

8.根据权利要求1-3任一项所述的弓形移动充电桩，其特征在于，所述充电桩主体的底部固定设有滑轮；所述竖直外壳的另一端为底座，所述底座上固定设有滑轮。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述的弓形移动充电桩进行充电的方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

S1：传感器识别驶入摄像范围内的汽车，并获得汽车插座的平面坐标（x, y）及汽车高度h，即汽车插座坐标为（x, y, h）；

S2：根据插座坐标（x, y, h），启动第一电机及第二电机，以分别驱动第一齿轮及第二齿轮，进而驱动充电桩从初始位置起在水平方向及竖直方向的移动；

S3：在充电桩的插头移动到汽车插座的正上方时，进行对接，以实现充电。

10.根据权利要求9所述的利用弓形移动充电桩进行充电的方法，其特征在于，还包括S4：在充电完成后，自动断开对接，充电桩返回初始位置。