CN110303909A - 充电设备和具有其的车辆的供电设备、轨道交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电设备和具有其的车辆的供电设备、轨道交通系统，充电设备包括：蓄电装置、集电靴、电磁装置和供电装置。蓄电装置适于设于车辆，集电靴与蓄电装置之间电连接并可移动地设在车辆上，集电靴上设有磁吸件。电磁装置与磁吸件配合，供电装置用于对电磁装置进行供电，供电装置通过控制电磁装置的通电状态驱动集电靴在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置集电靴伸出车辆的车身，在第二位置集电靴延伸不超出所述车身。根据本发明的用于车辆的充电设备，可以实现车辆的自动充电，操作比较方便且可以大大提升充电效率，具有很强的实用性。

Description

充电设备和具有其的车辆的供电设备、轨道交通系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其是涉及一种充电设备和具有其的车辆的供电设备、轨道交通系统。

背景技术

在相关技术中，轨道交通车辆一般通过在线路的沿线设置接触轨或受电弓，通过将车上的集电靴与接触轨或受电弓接触，实现对车辆的供电。由于需要在线路的沿线设置接触轨或受电弓，因此，这种供电方式的成本较高。同时，一旦接触轨或受电弓的一个地方出现故障，会导致全线供电故障。

还有的轨道交通车辆上设有对轨道交通车辆提供电能的车辆蓄电装置，轨道交通车辆进站停车后，需要对车载蓄电装置进行充电。这种供电方式，需要人工将车载蓄电装置与地面充电桩进行连接以进行充电。充电完成后，需要人工再次将车载蓄电装置与充电桩断开，操作非常不方便，人工插拔不仅延长充电时间，而且还会有触电的危险。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于车辆的充电设备，所述充电设备具有操作方便、提升充电效率的优点。

本发明还提出了一种设有上述充电设备的车辆的供电设备。

本发明又提出了一种设有上述车辆的供电设备的轨道交通系统。

根据本发明实施例的用于车辆的充电设备，包括：蓄电装置，所述蓄电装置适于设于所述车辆，所述集电靴上设有磁吸件；电磁装置，所述电磁装置与所述磁吸件配合；用于对所述电磁装置进行供电的供电装置，所述供电装置通过控制所述电磁装置的通电状态驱动所述集电靴在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置所述集电靴伸出所述车辆的车身，在所述第二位置所述集电靴延伸不超出所述车身。

根据本发明实施例的用于车辆的充电设备，通过在集电靴上设置磁吸件，供电装置可以通过控制电磁装置的通电状态改变作用在磁吸件上的磁场力，由此可以控制磁吸件带动集电靴在第一位置和第二位置之间进行移动。充电设备的结构简单、操作方便且可以大大提升车辆的充电效率，具有很强的实用性。

在本发明的一些实施例中，所述导电线路上设有第一开关以控制所述电回路通断，所述连接组件为弹性件，所述弹性件的一端与所述磁吸件相连且所述弹性件的另一端定位在所述车辆上，所述电磁装置通电时驱动所述磁吸件移动至所述第一位置且所述弹性件被拉伸。

具体地，所述供电装置包括永磁同步电机和逆变器，所述逆变器分别与所述永磁同步电机和所述电磁装置相连。

在本发明的一些实施例中，所述连接组件包括固定部和移动部，所述移动部相对所述固定部可移动，所述固定部固定在所述车辆上，所述移动部的一端与所述磁吸件相连，所述电磁装置切换通入正向电流或反向电流时驱动所述磁吸件移动。

在本发明的一些实施例中，所述电磁装置包括电磁线圈，所述磁吸件为磁衔铁。

具体地，所述电磁装置还包括外壳，所述电磁线圈设在所述外壳内，所述弹性件的另一端设在所述外壳上。

根据本发明的一些实施例，所述集电靴和所述蓄电装置之间的导电路径上串联有第二开关以控制所述集电靴和所述蓄电装置之间的回路通断。

根据本发明的一些实施例，所述用于车辆的充电设备包括用于接收外部信号的电池管理系统，其中在所述电池管理系统接收到外部信号后控制所述所述集电靴移动。

在本发明的一些实施例中，所述用于车辆的充电设备包括用于采集所述蓄电装置的电压信号的电压霍尔传感器，所述电压霍尔传感器与所述电池管理系统通信连接，所述集电靴和所述蓄电装置之间的导电路径上串联有第二开关以控制所述集电靴和所述蓄电装置之间的回路通断，所述电池管理系统根据所述电压霍尔传感器采集的电压信号控制所述第二开关打开或关闭。

根据本发明实施例的车辆的供电设备，包括：充电桩；根据本发明上述实施例的充电设备，在所述第一位置所述集电靴与所述充电桩电连接。

根据本发明上述实施例的车辆的供电设备，通过设置上述充电设备，充电设备设有控制装置和连接组件，控制装置可以控制连接组件相对车身的运动。当车辆需要进行充电时，控制装置可以控制连接组件带动集电靴移动至第一位置，充电完成后，控制装置可以控制连接组件带动集电靴移动至第二位置。充电设备可以实现车辆的自动充电，操作方便且可以大大提升充电效率，由此可以进一步提升供电设备的实用性能。

根据本发明的一些实施例，所述连接组件为弹性件，所述充电桩上设有与所述集电靴配合的配合斜面。

根据本发明实施例的轨道交通系统，包括：车辆；根据本发明上述实施例的供电设备，所述充电设备设在所述车辆上，所述充电桩设在站台上。

根据本发明实施例的轨道交通系统，通过设置上述供电设备，供电设备内设置的充电设备可以实现车辆的自动充电，操作方便且可以大大提升充电效率，由此可以进一步提升轨道交通系统的运行效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的充电设备的整体结构示意图，其中集电靴处于第二位置；

图2是根据本发明实施例的充电设备的整体结构示意图，其中集电靴处于第一位置；

图3是根据本发明实施例的电磁装置与磁吸件、集电靴的配合结构示意图；

图4是根据本发明实施例的充电设备的充电过程的流程图；

图5是根据本发明实施例的充电设备的断电过程的流程图。

附图标记：

充电设备100，

集电靴10，

连接组件20，

控制装置30，

供电装置310，永磁同步电机310A，逆变器310B，

电磁装置320，外壳320A，电磁线圈320B，

磁吸件330，

导电线路40，第一连接线路410，第二连接线路420，第三连接线路430，第四连接线路440，第一主连接线路450，第二主连接线路460，第一开关470，第二开关480，第三开关490，

电池管理系统50，

电压霍尔传感器60，

蓄电装置70，

充电桩200，

配合斜面80。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的充电设备100，该充电设备100可以对车辆进行充电。

如图1-图2所示，根据本发明实施例的用于车辆的充电设备100，包括：蓄电装置70、集电靴10、电磁装置320和供电装置310。蓄电装置70设在车辆内，蓄电装置70可以为车内设备进行供电。可选地，车辆可以为单轨列车。

如图1-图2所示，集电靴10可以与蓄电装置70之间电连接，集电靴10通过连接组件20可移动地设在车辆上。具体而言，连接组件20的一端可以设在车辆的车身上，连接组件20的另一端与集电靴10相连，连接组件20可以相对车身进行移动以带动集电靴10移动至充电位置。当集电靴10移动至充电位置时，集电靴10可以采集电流并通过其与蓄电装置70之间的电连接对蓄电装置70进行充电。可选地，充电设备100内可以设置多个集电靴10，每个集电靴10均与蓄电装置70电连接，从而可以提升充电设备100的充电效率。

如图1-图2所示，集电靴10上可以设有磁吸件330，电磁装置320可以与磁吸件330配合，供电装置310可以用于对电磁装置320进行供电，供电装置310可以通过控制电磁装置320的通电状态以驱动集电靴10在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置集电靴10伸出车辆的车身，在第二位置集电靴10延伸不超出车身。具体而言，供电装置310可以对电磁装置320进行供电，由此可以使电磁装置320产生磁场，磁吸件330在磁场力的作用下可以带动集电靴10进行移动。其中，供电装置310可以改变电磁装置320的通电状态，由此可以改变作用在磁吸件330上的磁场力，进而可以使磁吸件330带动集电靴10在第一位置和第二位置之间移动。

例如，当车辆需要进行充电时，供电装置310对电磁装置320进行供电，在磁场力的作用下集电靴10移动至第一位置，此时集电靴10相对车身伸出一端距离以达到充电位置。当车辆充电完成后，供电装置310改变电磁装置320的供电状态，作用在磁吸件330上的磁场力发生变化，磁吸件330带动集电靴10移动至第二位置，此时集电靴10不超出车身，由此可以保证车辆的正常运行。

在图1-图2所示的一些具体示例中，供电装置310、电磁装置320和磁吸件330可以组成充电设备100的控制装置30，控制装置30可以控制集电靴10在第一位置和第二位置之间进行切换。电磁装置320通过导电线路40与供电装置310相连形成电回路，供电装置310通过导电线路40对电磁装置320进行供电。

可选地，导电线路40可以包括第一连接线路410、第二连接线路420、第一主连接线路450和第二主连接线路460。供电装置310的一端与第一主连接线路450相连，供电装置310的另一端与第二主连接线路460相连。第一连接线路410的一端与第一主连接线路450相连，第一连接线路410的另一端与电磁装置320的第一接线端相连。第二连接线路420的一端与第二主连接线路460相连，第二连接线路420的另一端与电磁装置320的第二接线端相连。由此，第一主连接线路450、第一连接线路410、电磁装置320、第二连接线路420、第二主连接线路460和供电装置310可以组成一个闭合的第一连接回路。供电装置310可以为电磁装置320供电，电磁装置320内的电流可以形成磁场，磁吸件330在磁场力的作用下可以在第一位置和第二位置之间进行移动。

例如，当车辆需要充电时，供电装置310可以给电磁装置320通电，电磁装置320形成的磁场可以对磁吸件330产生驱动其远离电磁装置320的磁场力，在磁场力的作用下，集电靴10可以移动至第一位置。当车辆充电完成后，供电装置310断电，磁场力消失，连接组件20可以带动集电靴10恢复至第二位置。

再例如，当车辆需要充电时，供电装置310可以给电磁装置320通入正向电流，正向电流形成的磁场可以产生驱动磁吸件330远离电磁装置320的磁场力，在磁场力的作用下，集电靴10可以移动至第一位置。当车辆充电完成后，供电装置310给电磁装置320通入反向电流，反向电流形成的磁场可以产生驱动磁吸件330靠近电磁装置320的磁场力，在磁场力的作用下，集电靴10恢复至第二位置。

由此，通过上述设计，可以通过控制供电装置310的电流方向或供电状态就可以实现充电设备100的自动充电，操作比较方便，可以大大降低车辆充电的人力需求。进一步地，由此还可以提升充电设备100的使用安全性，可以有效防止人工操作时的触电现象的发生。

根据本发明实施例的用于车辆的充电设备100，通过在集电靴10上设置磁吸件330，供电装置310可以通过控制电磁装置320的通电状态改变作用在磁吸件330上的磁场力，由此可以控制磁吸件330带动集电靴10在第一位置和第二位置之间进行移动。充电设备100的结构简单、操作方便且可以大大提升车辆的充电效率，具有很强的实用性。

如图1-图3所示，在本发明的一些实施例中，导电线路40上设有第一开关470以控制电回路通断，连接组件20可以为弹性件，弹性件的一端与磁吸件330相连，弹性件的另一端定位在车辆上，电磁装置320通电时驱动磁吸件330移动至第一位置且弹性件被拉伸，由此可以实现充电设备100的自动控制，操作方便。

具体而言，第一连接线路410和第二连接线路420上均可以设置第一开关470，第一开关470可以控制第一连接回路的开闭。当车辆需要进行充电时，两个第一开关470同时闭合，第一连接回路导通，供电装置310可以为电磁装置320进行供电。电磁装置320内的电流可以形成磁场，磁吸件330在磁场力的作用下可以移动至第一位置，此时弹性件被拉伸。当车辆充电完成后，第一开关470断开，电磁装置320内的电流消失，作用在磁吸件330上的磁场力消失，在弹性件的弹性力的作用下集电靴10自动移动至第二位置。可以理解的是，也可以设置一个第一开关470，第一开关470可以设在第一连接线路410上，也可以设在第二连接线路420上，可以根据实际需求选择设置，只要能够控制第一连接回路的开闭即可。

如图1-图2所示，在本发明的一些实施例中，供电装置310可以包括永磁同步电机310A和逆变器310B，逆变器310B分别与永磁同步电机310A和电磁装置320相连，由此可以使供电装置310的结构更加简单、节省使用成本。具体而言，永磁同步电机310A和逆变器310B的两端分别与第一主连接线路450和第二主连接线路460相连。逆变器310B具有正常的牵引模式和电制动回馈模式。当车辆进站时，车辆可以进入电制动回馈模式，刹车系统可以给永磁同步电机310A反向激励，永磁同步电机310A可以将机械能转化成电能，逆变器310B可以将永磁同步电机310A产生的三相交流电转化成直流电并通过第一连接回路流入到电磁装置320中。由此，无需额外设置电源为电磁装置320供电，更加节能环保。

在本发明的一些实施例中，连接组件20可以包括固定部(图中未示出)和移动部(图中未示出)，移动部可以相对固定部移动，固定部可以固定在车辆上，移动部的一端与磁吸件330相连，电磁装置320切换通入正向电流或反向电流时可以驱动磁吸件330移动，由此可以实现充电设备100的自动控制、操作比较方便。具体而言，移动部可以相对固定部左右移动。其中移动部的一端可以与固定部相连，移动部的另一端可以与磁吸件330相连。车辆需要进行充电时，供电装置310可以对电磁装置320进行供电。当供电装置310往电磁装置320内通入正向电流时，正向电流可以产生磁场，磁吸件330在该磁场的磁场力的作用下可以移动至第一位置。当车辆充电完成后，供电装置310往电磁装置320内通入反向电流，反向电流可以产生磁场，驱动磁吸件330在该磁场的磁场力的作用下可以移动至第二位置。

可选地，移动部可以为可伸缩件，固定部内具有容纳空间。当电磁装置320内通入正向电流时，移动部伸长，磁吸件330移动至第一位置时。当电磁装置320内通入反向电流时，磁吸件330移动至第二位置，移动部收缩并可以收纳在固定部的容纳空间内。由此，可以使连接组件20的结构更加紧凑、方便操作。

如图1-图3所示，在本发明的一些实施例中，电磁装置320包括电磁线圈320B，磁吸件330为磁衔铁，由此可以使控制装置30的结构更加合理，可以更好的控制充电设备100的运行。可以理解的是，电磁线圈320B可以根据磁衔铁的磁性选择缠绕方向，当第一连接回路导通时，电磁线圈320B内的电流可以产生驱动磁衔铁朝靠近第一位置方向移动的磁场力，从而可以驱动集电靴10移动至第一位置。

如图3所示，在本发明的一个具体示例中，电磁装置320还可包括外壳320A，电磁线圈320B设在外壳320A内，弹性件的另一端设在外壳320A上，由此可以使电磁装置320的结构更加简单、合理。具体而言，弹性件的一端可以与磁吸件330相连，弹性件的另一端可以与外壳320A相连。电磁线圈320B收纳在外壳320A内。当控制装置30工作时，连接组件20可以相对外壳320A进行移动，由此可以使控制装置30的结构更加紧凑。

如图1-图2所示，根据本发明的一些实施例，集电靴10和蓄电装置70之间的导电路径上串联有第二开关480以控制集电靴10和蓄电装置70之间的回路通断，由此可以灵活控制充电设备100的充电状态，操作比较方便。具体而言，充电设备100可以包括两个集电靴10，两个集电靴10位于车身的左右两侧。导电线路40还可以包括第三连接线路430和第四连接线路440，第三连接线路430的一端与第一主连接线路450相连，第三连接线路430的另一端与位于车身左侧的集电靴10相连。第四连接线路440的一端与第二主连接线路460相连，第四连接线路440的另一端与位于车身右侧的集电靴10相连。第三连接线路430和第四连接线路440上均设置一个第二开关480，第二开关480控制第三连接线路430和第四连接线路440的导通与断开。例如，当车身左右两侧的集电靴10运动至第一位置时，第三连接线路430和第四连接线路440上的第二开关480同时闭合，第一主连接线路450、第二主连接线路460、第三连接线路430、第四连接线路440和蓄电装置70形成第二连接回路，车辆开始充电。当车辆充电完成后，第一连接线路410和第二连接线路420上的第一开关470、第三连接线路430和第四连接线路440上的第二开关480同时断开，第一连接回路和第二连接回路断开，集电靴10移动至第二位置。

如图1-图2所示，根据本发明的一些实施例，充电设备100还包括用于接收外部信号的电池管理系统50，其中在电池管理系统50接收到外部信号后控制驱动集电靴10移动，由此可以实现充电设备100的自动控制、节省操作时间。具体而言，电池管理系统50可以和车辆的整车控制系统之间通信连接，整车控制系统可以根据车辆的行驶状况给电池管理系统50发送不同的控制信号。例如，当车辆进站时，整车控制系统可以将进站信号发送至电池管理系统50，电池管理系统50接收到进站信号后可以控制控制装置30驱动集电靴10移动至第一位置。当车辆即将出站时，整车控制系统可以将出站信号发送至电池管理系统50，电池管理系统50接收到出站信号后可以控制控制装置30驱动集电靴10移动至第二位置。

在本发明的一个具体示例中，电池管理系统50分别与第一开关470、第二开关480和车辆的整车控制系统通信连接，电池管理系统50可以根据整车控制系统发出的信号类型控制第一开关470和第二开关480的开闭状态。当电池管理系统50接收到整车控制系统发出的进站信号后，电池管理系统50可以控制第一开关470和第二开关480闭合，控制装置30可以驱动集电靴10移动至第一位置。当电池管理系统50接收到整车控制系统发出的出站信号或车辆充电完成后，电池管理系统50可以控制第一开关470和第二开关480断开，控制装置30可以驱动集电靴10移动至第二位置。由此，通过上述设计，可以实现充电设备100的自动化控制，可以提升车辆的充电效率。

如图1-图2所示，在本发明的一些实施例中，充电设备100还包括用于检测蓄电装置70的电压信号的电压霍尔传感器60，电压霍尔传感器60可以与电池管理系统50通信连接，集电靴10和蓄电装置70之间的导电路径上可以串联有第二开关480以控制集电靴10和蓄电装置70之间的回路通断，电池管理系统50可以根据电压霍尔传感器60采集的电压信号控制第二开关480打开或关闭，由此可以实现充电设备100的自动控制、节省操作时间。

例如，电压霍尔传感器60的左端可以与第一主连接线路450电连接，电压霍尔传感器60的右端可以与第二主连接线路460电连接，电压霍尔传感器60的前端可以与电池管理系统50电连接。可以在第一主连接线路450和第二主连接线路460上分别设有一个第三开关490，第一主连接线路450、蓄电装置70和第二主连接线路460组成第三连接回路。当车辆正常运行时，第三连接回路导通，蓄电装置70可以通过第三连接回路与车内设备供电。当车辆开始进站减速制动时，电池管理系统50接收到进站信号后控制第三开关490断开、第一开关470和第二开关480闭合，集电靴10移动至第一位置。当电池管理系统50检测到车速和电压霍尔传感器60的采集到蓄电装置70的电压值均满足充电需求时，电池管理系统50控制第三开关490闭合，充电设备100可以通过第二连接回路对蓄电装置70进行充电。当电池管理系统50接收到出站信号后，电池管理系统50控制第一开关470、第二开关480和第三开关490断开，集电靴10移动至第二位置。当集电靴10的电压值为0伏时，电池管理系统50控制第三开关490闭合，蓄电装置70开始对车内设备进行供电。

如图1-图2所示，根据本发明实施例的车辆的供电设备，包括充电桩200和根据本发明上述实施例的充电设备100。当集电靴10处于第一位置时，集电靴10和充电桩200进行电连接。当电池管理系统50检测到车辆速度和蓄电装置70的状态符合充电条件时，第三开关490闭合，充电桩200可以通过第三连接回路为蓄电装置70充电。

根据本发明上述实施例的车辆的供电设备，通过设置上述充电设备100，充电设备100设有控制装置30和连接组件20，控制装置30可以控制连接组件20相对车身的运动。当车辆需要进行充电时，控制装置30可以控制连接组件20带动集电靴10移动至第一位置，充电完成后，控制装置30可以控制连接组件20带动集电靴10移动至第二位置。充电设备100可以实现车辆的自动充电，操作方便且可以大大提升充电效率，由此可以进一步提升供电设备的实用性能。

如图1-图2所示，根据本发明的一些实施例，连接组件20可以为弹性件，充电桩200上设有与集电靴10配合的配合斜面80，由此可以提升供电设备的使用安全性。具体而言，充电桩200上的配合斜面80在从前往后的方向上向远离车辆轨道的方向延伸。当车辆开始进站制动时，车辆进入电制动回馈模式，电磁装置320内的电流产生的磁场力可以驱动车身左右两侧的集电靴10移动至第一位置。随着车辆的继续运行，左右两侧的集电靴10首先和对应的配合斜面80接触，车辆在向前运行的过程中，连接组件20逐渐被压缩，在连接组件20的弹性力的作用下可以使集电靴10与充电桩200之间紧密接触。当电池管理系统50检测到车辆速度和蓄电装置70的状态符合充电条件时，第三开关490闭合，充电桩200开始为蓄电装置70充电。

由此，通过上述设计，可以使集电靴10与充电桩200之间始终保持紧密接触，防止出现拉弧现象，进而可以提升供电设备的使用安全性，延长其实用寿命。

根据本发明实施例的轨道交通系统，包括车辆和根据本发明上述实施例的供电设备。其中充电设备100可以设在车辆上，充电桩200可以设在站台上。具体而言，充电桩200可以设在车辆轨道的左右两端。其中充电桩200可以包括正极充电桩和负极充电桩，其中正极充电桩与蓄电装置70的正极对应连接，负极充电桩与蓄电装置70的负极对应连接。例如如图1-图2所示，正极充电桩位于车辆轨道的左端，负极充充电桩位于车辆轨道的右端，其中正极充电桩通过第三连接线路430和第一主连接线路450与蓄电装置70的正极相连，负极充电桩通过第四连接线路440和第二主连接线路460与蓄电装置70的负极相连。

根据本发明实施例的轨道交通系统，通过设置上述供电设备，供电设备内设置的充电设备100可以实现车辆的自动充电，操作方便且可以大大提升充电效率，由此可以进一步提升轨道交通系统的运行效率。

下面参考图1-图5详细描述根据本发明具体实施例的供电设备，该供电设备可以用于轨道交通系统中。值得理解的是，下面描述仅是示例性的，而不是对本发明的具体限制。

如图1-图2所示，供电设备包括充电设备100和充电桩200。充电设备100设在单轨列车上，充电设备100包括集电靴10、连接组件20、控制装置30、导电线路40、电池管理系统50、电压霍尔传感器60和蓄电装置70。

如图1-图3所示，控制装置30包括电磁装置320、供电装置310和磁吸件330。电磁装置320包括外壳320A和电磁线圈320B，电磁线圈320B设在外壳320A内。连接组件20为弹簧，连接组件20设在电磁装置320的左右两端，连接组件20的一端与外壳320A相连，连接组件20的另一端与对应的集电靴10相连。集电靴10上设有磁吸件330，其中磁吸件330为磁衔铁，磁吸件330与连接组件20相连。供电装置310包括永磁同步电机310A和逆变器310B，逆变器310B分别与永磁同步电机310A和电磁装置320相连。

导电线路40包括第一连接线路410、第二连接线路420、第一主连接线路450、第二主连接线路460、第三连接线路430和第四连接线路440。供电装置310的一端与第一主连接线路450相连，供电装置310的另一端与第二主连接线路460相连。第一连接线路410的一端与第一主连接线路450相连，第一连接线路410的另一端与电磁装置320的第一接线端相连。第二连接线路420的一端与第二主连接线路460相连，第二连接线路420的另一端与电磁装置320的第二接线端相连。第一连接线路410和第二连接线路420均设有一个第一开关470。第一主连接线路450、第一连接线路410、电磁装置320、第二连接线路420、第二主连接线路460和供电装置310组成一个闭合的第一连接回路。

第三连接线路430的一端与第一主连接线路450相连，第三连接线路430的另一端与位于车身左侧的集电靴10相连。第四连接线路440的一端与第二主连接线路460相连，第四连接线路440的另一端与位于车身右侧的集电靴10相连。第三连接线路430和第四连接线路440上均设有一个第二开关480，第二开关480控制第三连接线路430和第四连接线路440的导通与断开。当车辆开始充电时，第三连接线路430和第四连接线路440上的第二开关480同时闭合，第一主连接线路450、第二主连接线路460、第三连接线路430、第四连接线路440和蓄电装置70形成第二连接回路。

如图1-图2所示，第一主连接线路450和第二主连接线路460上分别设有一个第三开关490，电压霍尔传感器60的左端与第一主连接线路450电连接，电压霍尔传感器60的右端与第二主连接线路460电连接，电压霍尔传感器60的前端与电池管理系统50电连接。第一主连接线路450、蓄电装置70和第二主连接线路460组成第三连接回路。

如图1-图2所示，充电桩200上设有与集电靴10配合的配合斜面80，配合斜面80在从前往后的方向上向远离车辆轨道的方向延伸。充电桩200可以包括正极充电桩和负极充电桩。正极充电桩位于车辆轨道的左端，负极充充电桩位于车辆轨道的右端，其中正极充电桩通过第三连接线路430和第一主连接线路450与蓄电装置70的正极相连，负极充电桩通过第四连接线路440和第二主连接线路460与蓄电装置70的负极相连。

具体而言，如图4-图5所示，当车辆将要进站时，车辆的整车控制系统接收到进站信号后，通过CAN通讯方式将进站信号发送至车辆内的各个控制系统。电池管理系统50接收到进站信号后，控制第三开关490断开、第一开关470和第二开关480闭合，第一连接回路导通。牵引系统接收到进站信号后，控制车辆进入电制动回馈模式，刹车系统给永磁同步电机310A反向激励，永磁同步电机310A将机械能转化成电能，逆变器310B可以将永磁同步电机310A产生的三相交流电转化成直流电并通过第一连接回路流入到电磁装置320中。电磁线圈320B内的电流形成磁场，磁吸件330在磁场力的作用下带动集电靴10移动至第一位置，此时弹性件被拉伸。随着车辆的继续运行，左右两侧的集电靴10首先和对应的配合斜面80接触，车辆在向前运行的过程中，连接组件20逐渐被压缩，在连接组件20的弹性力的作用下可以使集电靴10与充电桩200之间紧密接触。当电池管理系统50检测到车速小于1km/h且电压霍尔传感器60检测到蓄电装置70的电压小于100V时，电池管理系统50控制第三开关490闭合，充电设备100可以通过第二连接回路对蓄电装置70进行充电。

当车辆将要出站时，车辆的整车控制系统接收到出站信号后，通过CAN通讯方式将出站信号发送至车辆内的各个控制系统。电池管理系统50接收到出站信号后，电池管理系统50控制第一开关470、第二开关480和第三开关490断开，电磁装置320产生的磁场力消失，连接组件20可以依靠自身弹性力带动集电靴10恢复至第二位置。当电压霍尔传感器60的值变为0时，逆变器310B进入正常的牵引模式，电池管理系统50控制第三开关490闭合，第三连接回路导通，蓄电装置70开始为车内设备供电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种用于车辆的充电设备，其特征在于，包括：

蓄电装置，所述蓄电装置适于设于所述车辆；

集电靴，所述集电靴与所述蓄电装置之间电连接，所述集电靴通过连接组件可移动地设在所述车辆上，所述集电靴上设有磁吸件；

电磁装置，所述电磁装置与所述磁吸件配合；

用于对所述电磁装置进行供电的供电装置，

所述供电装置通过控制所述电磁装置的通电状态驱动所述集电靴在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置所述集电靴伸出所述车辆的车身，在所述第二位置所述集电靴延伸不超出所述车身。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的充电设备，其特征在于，所述导电线路上设有第一开关以控制所述电回路通断，所述连接组件为弹性件，所述弹性件的一端与所述磁吸件相连且所述弹性件的另一端定位在所述车辆上，所述电磁装置通电时驱动所述磁吸件移动至所述第一位置且所述弹性件被拉伸。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的充电设备，其特征在于，所述供电装置包括永磁同步电机和逆变器，所述逆变器分别与所述永磁同步电机和所述电磁装置相连。

4.根据权利要求1所述的用于车辆的充电设备，其特征在于，所述连接组件包括固定部和移动部，所述移动部相对所述固定部可移动，所述固定部固定在所述车辆上，所述移动部的一端与所述磁吸件相连，所述电磁装置切换通入正向电流或反向电流时驱动所述磁吸件移动。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的充电设备，其特征在于，所述电磁装置包括电磁线圈，所述磁吸件为磁衔铁。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的充电设备，其特征在于，所述电磁装置还包括外壳，所述电磁线圈设在所述外壳内，所述弹性件的另一端设在所述外壳上。

7.根据权利要求1中所述的用于车辆的充电设备，其特征在于，所述集电靴和所述蓄电装置之间的导电路径上串联有第二开关以控制所述集电靴和所述蓄电装置之间的回路通断。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于车辆的充电设备，其特征在于，包括用于接收外部信号的电池管理系统，其中在所述电池管理系统接收到外部信号后、控制所述集电靴移动。

9.根据权利要求8所示的用于车辆的充电设备，其特征在于，包括用于采集所述蓄电装置的电压信号的电压霍尔传感器，所述电压霍尔传感器与所述电池管理系统通信连接，所述集电靴和所述蓄电装置之间的导电路径上串联有第二开关以控制所述集电靴和所述蓄电装置之间的回路通断，所述电池管理系统根据所述电压霍尔传感器采集的电压信号控制所述第二开关打开或关闭。

10.一种车辆的供电设备，其特征在于，包括：

充电桩；

充电设备，所述充电设备为根据权利要求1-9中任一项所述的充电设备，在所述第一位置所述集电靴与所述充电桩电连接。

11.根据权利要求10所述的车辆的供电设备，其特征在于，所述连接组件为弹性件，所述充电桩上设有与所述集电靴配合的配合斜面。

12.一种轨道交通系统，其特征在于，包括：

车辆；

供电设备，所述供电设备为根据权利要求10或11所述的供电设备，所述充电设备设在所述车辆上，所述充电桩设在站台上。