CN111490381B - 旋转式连接单元、连接通道选择装置和充电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋转式连接单元、连接通道选择装置和充电设备，旋转式连接单元包括：底座组件，底座组件包括底板、底座侧壁和第一接触件组，底座侧壁上开设有进线口；上盖组件，上盖组件包括上盖板、上盖侧壁、第二接触件组和可伸缩接触件组，第二接触件组分别与第一接触件组和可伸缩接触件组相接；旋转机构，旋转机构设置于底座组件与上盖组件之间，用于控制上盖组件相对于底座组件旋转；伸缩控制机构，伸缩控制机构设置于底座组件与上盖组件相配合后形成的空腔内，伸缩控制机构用于控制可伸缩接触件组伸出上盖侧壁之外或缩进上盖侧壁之内。本发明结构简单且易于控制，能够提高供、受电装置之间电气连接的效率、灵活性与稳定性，并能够降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及充电装置技术领域，具体涉及一种旋转式连接单元、一种连接通道选择装置和一种充电设备。
背景技术
随着国家对新能源领域的扶持力度的逐年增大，电动汽车的普及量也日益增长，作为电动汽车充补电设施的充电设备越来越多的出现在人们的日常生活中。
现有的充电设备主要分为交流桩和直流桩，其中直流桩由于功率较大，因而可以满足电动汽车紧急补电的迫切需求。但是在实际的场站使用场景中，很少有充电桩都需要满负荷运载的情况出现，同时短时的大功率起伏会对供电网络造成影响。为了避免这种情况，由此充电桩能够智能地根据场站充电车辆不同的SOC状态等，对充电功率合理分配至关重要。另一方面，随着经济的发展，土地资源也变得稀缺，尽可能的减少充电桩对场站大小的硬性要求，也是一条必然的设计发展之路，在此环境下，大功率的一机多枪的整流柜，应运而生。如何实现大功率一机多枪整流柜的功率分配，软件是一部分，电气方面也是关键的环节，解决电气件之间的连接，对实现功率的智能分配不可或缺。
目前充电桩实现功率分配基本上是选用的直流接触器或者IGBT单元之类的电子开关来实现功率模块(包括至少一个电源或电源转换模块，如AC/DC等，能够提供一路电源输出)与充电枪之间电路的通断，进行功率的分配。这种分配方式技术较为成熟，但是由于本身线路设计的原因，需要有大量的电子开关来根据复杂的需求进行反复的通断，稳定性也会因此下降。另一方面，大量的电子开关也直接地提高了设备的成本，以及后期的维护成本。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种旋转式连接单元、连接通道选择装置和充电设备，结构简单且易于控制，能够提高功率分配的效率、灵活性与稳定性，并能够降低成本。
本发明采用的技术方案如下：
一种旋转式连接单元，包括：底座组件，所述底座组件包括底板、底座侧壁和第一接触件组，所述底座侧壁上开设有进线口，所述第一接触件组通过穿过所述进线口的导电线缆连接到供电装置；上盖组件，所述上盖组件包括上盖板、上盖侧壁、第二接触件组和可伸缩接触件组，所述第二接触件组分别与所述第一接触件组和所述可伸缩接触件组相接；旋转机构，所述旋转机构设置于所述底座组件与所述上盖组件之间，所述旋转机构用于控制所述上盖组件相对于所述底座组件旋转；伸缩控制机构，所述伸缩控制机构设置于所述底座组件与所述上盖组件相配合后形成的空腔内，所述伸缩控制机构用于控制所述可伸缩接触件组伸出所述上盖侧壁之外或缩进所述上盖侧壁之内，其中，所述可伸缩接触件组在伸出所述上盖侧壁之外时，一端的触点与相应位置处连接到受电装置的导电件相接。
所述底板和所述上盖板均呈圆形。
所述第一接触件组包括至少一组正极触头和负极触头，每组中的所述正极触头和所述负极触头关于圆形底板的圆心中心对称，所述正极触头与所述底座侧壁间具有间隙，所述负极触头贴设于所述底座侧壁上，所述正极触头面向所述底座侧壁的一侧具有弹性触点，所述负极触头背向所述底座侧壁的一侧具有弹性触点。
所述第二接触件组包括正极导电片和负极导电片，所述正极导电片环绕贴设于所述上盖侧壁的下沿内侧，所述负极导电片环绕贴设于所述上盖侧壁的下沿外侧。
所述可伸缩接触件组包括正极伸缩柱和负极伸缩柱，所述正极伸缩柱的另一端与所述正极导电片相接，所述负极伸缩柱的另一端与所述负极导电片相接。
当所述底座组件与所述上盖组件相配合时，所述正极触头的弹性触点与所述正极导电片过盈接触，所述负极触头的弹性触点与所述负极导电片过盈接触。
所述旋转机构包括设置于所述上盖板上的轴承和与所述底板相接并插设于所述轴承内的轴。
一种连接通道选择装置，包括：多个旋转式连接单元，多个所述旋转式连接单元同旋转轴顺次排布；多个安装基板，所述多个安装基板与所述多个旋转式连接单元一一对应设置，每个所述旋转式连接单元固定安装于对应的一个安装基板上；多个条状导电件，所述多个所述条状导电件沿预设圆的周向平行、等间距顺次排布，其中，所述预设圆为所述上盖组件相对于所述底座组件旋转时，伸出所述上盖侧壁之外的可伸缩接触件组一端的触点所形成的圆。
所述的连接通道选择装置还包括多个输出导电件，所述多个输出导电件与所述多个条状导电件一一对应设置，每个所述输出导电件的一端与对应的一个条状导电件相接、另一端用于连接到受电装置，所述多个输出导电件中一部分的另一端处于同一直线上、另一部分的另一端处于同一条直线上。
所述条状导电件和所述输出导电件均为铜排。
所述旋转式连接单元中的第一接触件组连接到功率模块，所述输出导电件连接到充电枪。
一种充电设备，包括上述连接通道选择装置。
本发明的有益效果：
本发明的旋转式连接单元，通过底座组件相对于上盖组件的旋转，及可伸缩接触件组的伸缩，能够实现供电装置与不同位置处的受电装置之间的导电连接，结构简单且易于控制，能够提高供、受电装置之间电气连接的效率、灵活性与稳定性，并能够降低成本；
本发明的连接通道选择装置，通过将多个旋转式连接单元同旋转轴顺次排布，并在外围设置多个条状导电件，在至少一个旋转式连接单元的底座组件相对于上盖组件旋转时，能够实现该至少一个旋转式连接单元所连接的供电装置与至少一个受电装置间连接通道的接通，从而实现功率的分配，结构简单且易于控制，能够提高功率分配的效率、灵活性与稳定性，并能够降低成本；
本发明的充电设备，能够实现高效率、高灵活性与高稳定性的功率分配，结构简单、成本较低。
附图说明
图1为本发明一个实施例的旋转式连接单元的外部结构示意图；
图2为本发明一个实施例的旋转式连接单元的内部结构示意图；
图3为本发明一个实施例的底座组件的结构示意图；
图4为本发明一个实施例的上盖组件的结构示意图；
图5为本发明一个实施例的连接通道选择装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示，本发明实施例的旋转式连接单元1包括底座组件10、上盖组件20、旋转机构30和伸缩控制机构40。其中，底座组件10包括底板11、底座侧壁12和第一接触件组13，底座侧壁12上开设有进线口14，第一接触件组13通过穿过进线口的导电线缆连接到供电装置；上盖组件20包括上盖板21、上盖侧壁22、第二接触件组23和可伸缩接触件组24，第二接触件组23分别与第一接触件组13和可伸缩接触件组24相接；旋转机构30设置于底座组件10与上盖组件20之间，旋转机构30用于控制上盖组件20相对于底座组件10旋转；伸缩控制机构40设置于底座组件10与上盖组件20相配合后形成的空腔内，伸缩控制机构40用于控制可伸缩接触件组24伸出上盖侧壁22之外或缩进上盖侧壁22之内，其中，可伸缩接触件组24在伸出上盖侧壁22之外时，一端的触点与相应位置处连接到受电装置的导电件相接。
在本发明的一个实施例中，底板11和上盖板21均呈圆形。
如图3所示，第一接触件组13包括至少一组正极触头和负极触头，每组中的正极触头和负极触头关于圆形底板11的圆心中心对称，正极触头与底座侧壁12间具有间隙，负极触头贴设于底座侧壁12上，正极触头面向底座侧壁12的一侧具有突出的弹性触点01+，负极触头背向底座侧壁12的一侧具有突出的弹性触点01-。
如图4所示，第二接触件组23包括正极导电片02+和负极导电片02-，正极导电片02+环绕贴设于上盖侧壁22的下沿内侧，负极导电片02-环绕贴设于上盖侧壁22的下沿外侧。其中，正负极导电片可选用导电性较强的材料，例如铜片，上盖侧壁22的下沿的厚度应满足正负极导电片的电气安全距离。
在本发明的一个实施例中，当底座组件10与上盖组件20相配合时，正极触头的弹性触点01+与正极导电片02+过盈接触，负极触头的弹性触点01-与负极导电片02-过盈接触，以实现电能的传导。
在本发明的另一个实施例中，正极触头的弹性触点01+、负极触头的弹性触点01-还可分别通过碳刷的方式分别对应与正极导电片02+、负极导电片02-相连接，以实现电能的传导。
优选地，第一接触件组13包括多组正负极触头，例如图中示出的3组正负极触头，能够提高与导电片接触的可靠性，并能够增大接触面积，有效防止接触失败或虚接，提高导电性能。
如图1所示，可伸缩接触件组24包括正极伸缩柱和负极伸缩柱。正极伸缩柱的另一端与正极导电片02+相接，负极伸缩柱的另一端与负极导电片02-相接。
如图2所示，旋转机构30包括设置于上盖板21上的轴承31和与底板11相接并插设于轴承31内的轴32。在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，旋转机构30还可包括固定于圆形底板11中心处的轴安装部33，如图2所示，轴32可包括大轴径的端部和小轴径的主体，小轴径的主体可插入轴承31，且一端固定于安装部33，可通过驱动器，例如电机驱动轴32与轴承31的相对转动，从而实现上盖组件20相对于底座组件10的旋转。
伸缩控制机构40可以为任意能够控制可伸缩接触件组24伸出上盖侧壁22之外或缩进上盖侧壁22之内的机构，例如可以为包括电磁铁和弹簧的组合机构，通过电磁铁的上电吸附可伸缩接触件组24缩进上盖侧壁22之内，并通过电磁铁的失电和通过弹簧将可伸缩接触件组24弹出上盖侧壁22之外。或者可以为包括电机的机构，通过电机的运转将控制伸缩接触件组24伸出上盖侧壁22之外或缩进上盖侧壁22之内。
根据本发明实施例的旋转式连接单元，通过底座组件相对于上盖组件的旋转，及可伸缩接触件组的伸缩，能够实现供电装置与不同位置处的受电装置之间的导电连接，结构简单且易于控制，能够提高供、受电装置之间电气连接的效率、灵活性与稳定性，并能够降低成本。
基于上述实施例的旋转式连接单元，本发明还提出一种连接通道选择装置。
如图5所示，本发明实施例的连接通道选择装置包括多个上述实施例的旋转式连接单元1、多个安装基板2(中间位置处的安装基板未示出)和多个条状导电件3。其中，多个旋转式连接单元1同旋转轴顺次排布；多个安装基板2与多个旋转式连接单元1一一对应设置，每个旋转式连接单元1固定安装于对应的一个安装基板2上；多个条状导电件3沿预设圆的周向平行、等间距顺次排布，其中，预设圆为上盖组件20相对于底座组件10旋转时，伸出上盖侧壁22之外的可伸缩接触件组24一端的触点所形成的圆。
进一步地，如图5所示，连接通道选择装置还可包括多个输出导电件4，多个输出导电件4与多个条状导电件3一一对应设置，每个输出导电件4的一端与对应的一个条状导电件3相接、另一端用于连接到受电装置，多个输出导电件4中一部分的另一端处于同一直线上、另一部分的另一端处于同一条直线上。具体地，如图5所示，多个条状导电件3可纵向排布，多个输出导电件4可横向排布，且相邻的输出导电件4之间间隔一定距离，多个输出导电件4中一部分与另一部分呈两侧对称分布，从而满足电气安全距离，并方便与受电装置间的接线操作。
进一步地，如图5所示，安装基板2的面积可大于上述预设圆的面积，从而可将各个条状导电件3插入固定于安装基板2上，实现整体结构的稳定。
在本发明的一个具体实施例中，条状导电件3和输出导电件4均为铜排。
在本发明的一个具体实施例中，旋转式连接单元1中的第一接触件组13连接到功率模块，输出导电件4连接到充电枪。其中，每个旋转式连接单元1中的第一接触件组13连接到一组功率模块的正负极，顺次排布的多个条状导电件3中相邻的两个可分别通过相应的输出导电件4连接到一个充电枪的正负极。
以连接通道选择装置包含12个旋转式连接单元1、12个安装基板2、24个条状导电件3和24个输出导电件4为例，共可连接12组功率模块和12个充电枪。通过多个旋转式连接单元1上盖组件20的旋转、可伸缩接触件组24的伸出，能够实现多组功率模块与一个或多个充电枪连接通道的接通，从而实现多对一或多对多的能量输出。举例而言，当12个旋转式连接单元1上盖组件20旋转到同一角度，且可伸缩接触件组24均伸出接触到该角度位置处的两个条状导电件3时，能够实现12组功率模块与该两个条状导电件3对应的一个充电枪连接通道的接通，从而实现12组功率模块同时向该充电枪输出能量；当12个旋转式连接单元1上盖组件20中6个旋转到一个相同角度、另6个旋转到另一个相同角度，且可伸缩接触件组24均伸出，使得6个旋转式连接单元1的可伸缩接触件组24接触到该一个角度位置处的两个条状导电件3、另6个旋转式连接单元1的可伸缩接触件组24接触到该另一个角度位置处的两个条状导电件3时，能够实现6组功率模块与一个充电枪连接通道的接通、另6组功率模块与另一个充电枪连接通道的接通，从而实现6组功率模块同时向一个充电枪输出能量、另6组功率模块同时向另一个充电枪输出能量。
根据本发明实施例的连接通道选择装置，通过将多个旋转式连接单元同旋转轴顺次排布，并在外围设置多个条状导电件，在至少一个旋转式连接单元的底座组件相对于上盖组件旋转时，能够实现该至少一个旋转式连接单元所连接的供电装置与至少一个受电装置间连接通道的接通，从而实现功率的分配，结构简单且易于控制，能够提高功率分配的效率、灵活性与稳定性，并能够降低成本。
基于上述实施例的连接通道选择装置，本发明还提出一种充电设备。
本发明实施例的充电设备，包括本发明上述实施例的连接通道选择装置，及与上述实施例的连接通道选择装置相连的功率模块、充电枪等，其具体的实施方式可参照上述实施例，在此不再赘述。
根据本发明实施例的充电设备，能够实现高效率、高灵活性与高稳定性的功率分配，结构简单、成本较低。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (12)
1.一种旋转式连接单元，其特征在于，包括：
底座组件，所述底座组件包括底板、底座侧壁和第一接触件组，所述底座侧壁上开设有进线口，所述第一接触件组通过穿过所述进线口的导电线缆连接到供电装置；
上盖组件，所述上盖组件包括上盖板、上盖侧壁、第二接触件组和可伸缩接触件组，所述第二接触件组分别与所述第一接触件组和所述可伸缩接触件组相接；
旋转机构，所述旋转机构设置于所述底座组件与所述上盖组件之间，所述旋转机构用于控制所述上盖组件相对于所述底座组件旋转；
伸缩控制机构，所述伸缩控制机构设置于所述底座组件与所述上盖组件相配合后形成的空腔内，所述伸缩控制机构用于控制所述可伸缩接触件组伸出所述上盖侧壁之外或缩进所述上盖侧壁之内，其中，所述可伸缩接触件组在伸出所述上盖侧壁之外时，一端的触点与相应位置处连接到受电装置的导电件相接。
2.根据权利要求1所述的旋转式连接单元，其特征在于，所述底板和所述上盖板均呈圆形。
3.根据权利要求2所述的旋转式连接单元，其特征在于，所述第一接触件组包括至少一组正极触头和负极触头，每组中的所述正极触头和所述负极触头关于圆形底板的圆心中心对称，所述正极触头与所述底座侧壁间具有间隙，所述负极触头贴设于所述底座侧壁上，所述正极触头面向所述底座侧壁的一侧具有弹性触点，所述负极触头背向所述底座侧壁的一侧具有弹性触点。
4.根据权利要求3所述的旋转式连接单元，其特征在于，所述第二接触件组包括正极导电片和负极导电片，所述正极导电片环绕贴设于所述上盖侧壁的下沿内侧，所述负极导电片环绕贴设于所述上盖侧壁的下沿外侧。
5.根据权利要求4所述的旋转式连接单元，其特征在于，所述可伸缩接触件组包括正极伸缩柱和负极伸缩柱，所述正极伸缩柱的另一端与所述正极导电片相接，所述负极伸缩柱的另一端与所述负极导电片相接。
6.根据权利要求4所述的旋转式连接单元，其特征在于，当所述底座组件与所述上盖组件相配合时，所述正极触头的弹性触点与所述正极导电片过盈接触，所述负极触头的弹性触点与所述负极导电片过盈接触。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的旋转式连接单元，其特征在于，所述旋转机构包括设置于所述上盖板上的轴承和与所述底板相接并插设于所述轴承内的轴。
8.一种连接通道选择装置，其特征在于，包括：
多个根据权利要求1-7中任一项所述的旋转式连接单元，多个所述旋转式连接单元同旋转轴顺次排布；
多个安装基板，所述多个安装基板与所述多个旋转式连接单元一一对应设置，每个所述旋转式连接单元固定安装于对应的一个安装基板上；
多个条状导电件，所述多个所述条状导电件沿预设圆的周向平行、等间距顺次排布，其中，所述预设圆为所述上盖组件相对于所述底座组件旋转时，伸出所述上盖侧壁之外的可伸缩接触件组一端的触点所形成的圆。
9.根据权利要求8所述的连接通道选择装置，其特征在于，还包括多个输出导电件，所述多个输出导电件与所述多个条状导电件一一对应设置，每个所述输出导电件的一端与对应的一个条状导电件相接、另一端用于连接到受电装置，所述多个输出导电件中一部分的另一端处于同一直线上、另一部分的另一端处于同一条直线上。
10.根据权利要求9所述的连接通道选择装置，其特征在于，所述条状导电件和所述输出导电件均为铜排。
11.根据权利要求9或10所述的连接通道选择装置，其特征在于，所述旋转式连接单元中的第一接触件组连接到功率模块，所述输出导电件连接到充电枪。
12.一种充电设备，其特征在于，包括根据权利要求8-11中任一项所述的连接通道选择装置。
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Address after: Room 354, No. 18, Xinya Road, Wujin high tech Industrial Development Zone, Changzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Guochuang mobile energy innovation center (Jiangsu) Co.,Ltd. Address before: Room 354, No. 18, Xinya Road, Wujin high tech Industrial Development Zone, Changzhou City, Jiangsu Province Applicant before: National innovation energy automobile intelligent energy equipment innovation center (Jiangsu) Co.,Ltd. |
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