CN111628351A - 一种充电连接结构及充电机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车充电技术领域，具体涉及一种被配置在机械抬臂执行端的充电连接结构，包括第一连接座和第二连接座，所述第一连接座的第一端被配置为充电端，所述第一连接座的第二端和所述第二连接座的第一端活动连接且通过锁止模块进行锁止，所述第二连接座的第二端配置于所述执行端，所述充电端对接完成后，所述第一连接座和第二连接座的锁止约束解除以使两者相互脱离。本发明提供的一种充电连接结构，在充电过程中，能够补偿车辆底盘的位移，避免由于车辆底盘位移导致车载单元设备和地面单元设备的损坏。

Description

一种充电连接结构及充电机构
技术领域
本发明涉及汽车充电技术领域，具体涉及一种充电连接结构及充电机构。
背景技术
电动汽车充电的传统方式是：在特定的充电地点，用户手持充电插头，然后将充电插头插入到汽车的充电口中，继而对电动汽车进行充电，这种操作方式不仅繁琐而且极易造成安全隐患。
目前，已经有很多公司在研究电动汽车的自动充电方案，其中，采用六自由度机器人的自动充电方案造价太高，暂时没有量产的可能性，另有一些新的方案，比如底盘自动充电，即从汽车的底部进行充电，结构相对简单，可大范围使用。
底盘自动充电方式又分为：车载端向下运动与地面端对接、车载端和地面端同时相向运动对接和地面端向上运动与车载端对接三种方式，此处的车载端是指被配置在车载单元上的母端连接器，地面端是指被配置在地面单元上的公端连接器。三种底盘自动充电方式中，地面端向上运动对接车载端的充电方式，主要是通过机械臂来实现，具体是将公端连接器安装在地面单元的机械臂上，然后通过机械臂抬升来对接车载单元的母端连接器，从而进行充电，此处的机械臂可以是第“201910578617.4”号、名称为“一种底盘机械臂开机异常检测处理方法、系统及装置”的发明公开的机械臂。
但是，这种采用机械臂对接的底盘充电方式仍然存在一定的问题：在充电过程中，汽车底盘经常会有上下的位移或者前后左右的偏移，会带动车载单元的母端连接器移动，而公端连接器是固定于地面单元的机械抬臂执行端，母端连接器的移动会导致车载单元或者地面单元设备的损坏。
发明内容
本发明为解决现有技术中，由于充电过程中汽车移动导致地面单元设备或车载单元设备易发生损坏的技术问题，提出了一种充电连接结构，应用这种充电连接结构能够补偿车辆底盘的位移，避免车辆底盘位移导致地面单元设备和车载单元设备的损坏。
本发明的技术方案：
一种充电连接结构，被配置在机械抬臂的执行端，包括：
第一连接座，所述第一连接座的第一端被配置为充电端；
第二连接座，所述第二连接座的第一端和所述第一连接座的第二端活动连接且通过锁止模块进行锁止，所述第二连接座的第二端配置于所述执行端，所述充电端对接完成后，所述第一连接座和第二连接座的锁止约束解除以使两者相互脱离。
进一步地，所述第一连接座的第二端具有用于连接第二连接座的连接口，所述连接口内具有锁止槽或锁止凸起，所述第二连接座的第一端设推拉电磁锁，所述推拉电磁锁的锁舌与所述锁止槽或锁止凸起配合以锁止所述第一连接座和第二连接座，所述推拉电磁锁复位时锁止约束解除。
进一步地，所述第二连接座的第一端还设有开关模块，所述开关模块和所述锁止模块的控制器电性连接。
进一步地，所述推拉电磁锁至少为三个且均匀排布在所述第二连接座的第一端的外周向上，所述连接口的内壁设置与三个所述推拉电磁锁对应的锁止槽或锁止凸起。
进一步地，所述第二连接座上设有容纳腔，所述容纳腔内固定安装所述推拉电磁锁，所述推拉电磁锁的锁舌上套设有提供复位力的复位弹簧。
进一步地，所述第二连接座的第一端外周形成为锥形连接面，所述连接口具有与所述锥形连接面匹配的斜面。
进一步地，所述锁舌具有与所述斜面匹配的外斜面。
进一步地，所述第二连接座的第二端通过柔性组件连接于所述执行端。
进一步地，所述柔性组件包括：
弹簧片，所述弹簧片的第一端固定连接于所述第二连接座的第二端，所述弹簧片的第二端固定连接于柔性座，所述弹簧片的第一端和第二端之间为弹性部分；
柔性座，包括座体和活动件，所述座体具有容腔，所述活动件可在所述容腔内自由活动且其外周由多个伸缩弹簧限位，所述活动件的安装面与所述弹簧片的第二端固定连接，同时所述容腔上设置有盖板。
本发明的另一方面，提供一种充电机构，包括如上述任意一项所述的充电连接结构；
进一步地，所述充电机构还包括：
公端连接器，所述公端连接器固定在所述充电连接结构上，所述公端连接器的第一端面设有多个公端电极环和中置的导向突起，所述导向突起包括直段定位部和锥段定位部，所述锥段定位部上形成锥形导向面；
母端连接器，所述母端连接器固定在车载单元，所述母端连接器的第一端面设有多个与所述公端电极环配合的母端电极环和与所述导向突起相对的导向通口，对接时所述导向突起的锥形导向面先与所述导向通口接触以初定位,所述直段定位部进入所述导向通口时进行二次定位。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明的充电连接结构，在充电之前，第一连接座和第二连接座处于锁止状态，当机械抬臂执行端的公端连接器和车载单元的母端连接器对接完成后，第一连接座和第二连接座的锁止约束解除以使两者相互脱离，本发明通过设置推拉电磁锁来实现第一连接座和第二连接座的脱离，并使该脱离距离大于汽车底盘的位移，从而能够补偿汽车在充电过程中的上下位移和前后左右偏移，避免因为汽车的位移而导致车载单元设备和地面单元设备的损坏；
(2)本发明在第二连接座的第一端设有开关模块，开关模块和推拉电磁锁的控制器电性连接，当充电完成后，第二连接座在机械抬臂的作用下抬升和第一连接座连接并触发开关模块动作时，电磁锁启动以锁止第一连接座和第二连接座，本发明通过设置开关模块来确定第一连接座和第二连接座是否连接到位，在连接到位时控制器控制电磁锁锁舌弹出，使得第一连接座和第二连接座的锁止更加方便和准确；
(3)本发明的第二连接座的第一端外周形成为锥形连接面，第一连接座的连接口具有与锥形连接面相匹配的斜面，在充电完成后，机械抬臂带动第二连接座与第一连接座连接，由于汽车会产生前后左右方向的位移，第二连接座不能完全对准第一连接座，会有一定的前后左右的偏差，此时第二连接座便可通过锥形连接面和第一连接座的斜面先行接触，进行导向定位，防止第二连接座和第一连接座平面接触导致无法连接；
(4)本发明的第二连接座的第二端通过柔性组件连接于机械抬臂的执行端，在充电完成后，机械抬臂带动柔性组件和第二连接座抬升与第一连接座连接，当第二连接座的锥形连接面和第一连接座的斜面接触后，机械抬臂带动柔性组件和第二连接座继续往上运动，在此过程中，第二连接座会有前后左右方向的移动，此时柔性座中的活动件和伸缩弹簧的配合能够弥补该位移，防止对接不上和机械抬臂的损坏；
(5)本发明的柔性组件中包含有弹簧片，由于汽车底盘会有一定的不平，会导致第一连接座上的公端连接器与车载端母端连接器无法完全对接，从而导致充电故障，本发明通过压缩弹簧片可以弥补汽车底盘的不平，使得上述公端连接器和母端连接器完全对接，避免充电故障，同时也不会损坏机械抬臂；
(6)本发明的充电机构中，公端连接器和母端连接器内部均设有环形电极，使得载流能力大大提升，另外，本实施例的公端连接器上设有导向凸起，在和母端连接器对接时，通过导向凸起的锥形导向面和母端连接器的导向通口进行初定位，防止公端连接器和母端连接器对接不上，同时活动件和伸缩弹簧可弥补公端连接器在水平方向上产生的位移，能避免该位移导致公端连接器和母端连接器的损坏。
附图说明
图1为本发明实施例一的充电连接结构的剖面示意图；
图2为本发明实施例一的充电连接结构的第一视角的结构示意图；
图3为本发明实施例一的充电连接结构的第二视角的结构示意图；
图4为本发明实施例一的充电连接结构和公端连接器的剖面示意图；
图5为本发明实施例二的充电机构的公端连接器的结构示意图；
图6为本发明实施例二的充电机构的母端连接器的结构示意图。
其中，
第一连接座1，充电端11；
第二连接座2，推拉电磁锁21，锁舌22，开关模块23，复位弹簧24；
柔性组件3，弹簧片31，柔性座32，座体321，活动件322，伸缩弹簧323，盖板324；
公端连接器41，公端电极环411，导向凸起412，母端连接器42，母端电极环421，导向通口422，触指423；
机械抬臂5，执行端51。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例一：
如图1-4所示，本实施例的充电连接结构包括第一连接座1、第二连接座2和柔性组件3，其中，第一连接座1的第一端被配置为充电端11，第一连接座1的第二端和第二连接座2的第一端活动连接且通过锁止模块进行锁止，第二连接座2的第二端连接柔性组件3，柔性组件3被配置于机械抬臂5的执行端51。具体地，第一连接座1的第一端为充电端11，用于固定连接公端连接器41，第一连接座1的第二端具有连接口，连接口内壁边缘形成有锁止凸起，第二连接座2的第一端设有锁止模块，本实施例的锁止模块采用推拉电磁锁21，第二连接座2的第二端连接于柔性组件3中的柔性座32，柔性座32固定连接于地面单元的机械抬臂5的执行端51。
在充电之前，第一连接座1和第二连接座2处于锁止状态，在需要充电时，机械抬臂5带动第二连接座2和第一连接座1同时上升以使公端连接器41和车载单元的母端连接器对接，对接完成时，控制器控制推拉电磁锁21复位即锁舌22缩回，第一连接座1和第二连接座2的锁止约束解除，机械抬臂5可带动第二连接座2脱离第一连接座1；充电完成后，机械抬臂5带动第二连接座2和第一连接座1连接，连接完成后，控制器控制推拉电磁锁21的锁舌22弹出，通过连接口的锁止凸起可锁止第一连接座1和第二连接座2。
由上述内容可知，本实施例通过设置推拉电磁锁21来实现第一连接座1和第二连接座2的脱离，机械抬臂5带动第二连接座2与第一连接座1脱离后，设置第二连接座2脱离第一连接座1的距离大于汽车移动产生的位移，即汽车无论是上下位移还是前后左右偏移都不会触碰到第二连接座2，避免因为汽车的位移而导致车载单元和/或地面单元设备的损坏，当然此处的锁止模块也可采用电机锁或电插锁等。
进一步地，本实施例的第二连接座2的第一端还设有开关模块23，开关模块23为接触开关，接触开关和推拉电磁锁21的控制器电性连接，当充电完成后，机械抬臂5带动第二连接座2和第一连接座1连接，当第二连接座2的接触开关触碰到第一连接座1且动作时，推拉电磁锁21的控制器控制电磁锁的锁舌22弹出，以锁止第一连接座1和第二连接座2，机械抬臂5便可带动第一连接座1和第二连接座2一起和车载单元脱离，本实施例通过设置接触开关来确定第一连接座1和第二连接座2是否连接到位，在连接到位时控制器控制电磁锁锁舌22弹出，使得第一连接座1和第二连接座2的锁止更加方便和准确，当然此处的接触开关也可用微动开关或接近开关代替。
进一步地，本实施例的第二连接座2的第一端外周形成为锥形连接面，第一连接座1的连接口具有与该锥形连接面匹配的斜面，在充电完成后，机械抬臂5带动第二连接座2与第一连接座1连接，由于汽车会产生前后左右方向的位移，第二连接座2不能完全对准第一连接座1，会有一定的前后左右的偏差，此时第二连接座2便可通过锥形连接面和第一连接座1的斜面先行接触，进行导向定位，如果没有设置相匹配的锥形连接面和斜面，那么第二连接座2很可能无法和第一连接座1连接到位。
进一步地，本实施例的柔性座32包括座体321和活动件322，座体321具有容纳活动件322的容腔，活动件322可在容腔内活动且其外周由四个均匀分布的伸缩弹簧323限位，活动件322的安装面通过弹簧片31和第二连接座2连接，同时容腔上设置有盖板324，座体321固定连接在机械抬臂5的执行端51，在上述第二连接座2的锥形连接面和第一连接座1的斜面接触后，机械抬臂5带动座体321和第二连接座2继续往上运动，在此过程中，第二连接座2会有前后左右方向的移动，此时柔性座32中的活动件322和伸缩弹簧323配合能够弥补该位移，防止对接不上，同时防止机械抬臂5的损坏。
进一步地，本实施例的弹簧片31的第一端固定连接于第二连接座2的第二端，弹簧片31的第二端固定连接于柔性座32的活动件322，弹簧片31的第一端和第二端之间为弹性部分，由于汽车底盘会有一定的倾斜，那么固定在车载单元的母端连接器也会有一定的倾斜，而机械抬臂5执行端51的第二连接座2、第一连接座1和公端连接器41均是处于水平状态，此时公端连接器41和车载单元的母端连接器便无法实现完全对接，而本实施例的弹簧片31可以弥补汽车底盘的不平，在公端连接器41和母端连接器对接时，通过压缩弹簧片31使得第二连接座2、第一连接座1和公端连接器41均产生和母端连接器相应的倾斜角，从而使得公端连接器41和母端连接器实现完全对接，避免出现充电故障，同时也不会损坏机械抬臂5。
优选地，本实施例的锁舌22也具有与上述第一连接座1的斜面相匹配的外斜面，如果锁舌22远离电磁锁的一端不设置为相匹配的斜面，那么在锁舌22伸出时，需要伸出更长的距离才能实现锁止，这样电磁锁就需要相应加长，本实施例在锁舌22上设置外斜面，减小了电磁锁的尺寸，节约一定的成本。
优选地，本实施例的第二连接座2上设有容纳腔，容纳腔内固定安装推拉电磁锁21，推拉电磁锁21的锁舌22上套设有提供复位力的复位弹簧24，复位弹簧24可以辅助锁舌22缩回，同时在锁舌22伸缩时起到缓冲作用。
优选地，本实施的推拉电磁锁21为三个且均匀排布在第二连接座2的第一端的外周向上，三个推拉电磁锁21和第二连接座2上的锁止凸起相配合，三个电磁锁的配合使得第一连接座1和第二连接座2的锁止更加稳定，此处可在连接口内壁开设三个和推拉电磁锁21配合的锁止槽来代替上述锁止凸起，当然也可采用四个或者更多的推拉电磁锁21，均匀排布在第二连接座2第一端的外周向上。
综上所述，本实施例提供的一种充电连接结构，能够补偿充电过程中车辆底盘发生的位移，从而避免车辆底盘位移导致地面单元设备和车载单元设备的损坏。
实施例二：
本实施例提供一种充电机构，本实施例的充电机构包括实施例一的充电连接结构，同时还包括固定在充电连接结构上的公端连接器41和固定在车载单元的母端连接器42，如图5-6所示，公端连接器41的第一端面设有多个公端电极环411和中置的导向突起412，导向突起412包括直段定位部和锥段定位部，锥段定位部上形成锥形导向面；母端连接器42的第一端面设有多个与公端电极环411配合的母端电极环421和与导向突起412相对的导向通口422，母端电极环421上还设有触指423，用于和公端电极环411电连接，在公端连接器41通过机械抬臂5抬升和母端连接器42找准对接时，会有一定水平方向的位置偏差，使得公端连接器41和母端连接器42无法对接，本实施例中，公端连接器41通过导向突起412的锥形导向面先与导向通口422接触以初定位,直到直段定位部进入导向通口422时进行二次定位，在初定位至二次定位过程中，由活动件322和伸缩弹簧323配合来弥补公端连接器41在水平方向上产生的位移。
需要说明的是，本实施例公端连接器41的电源连接线需预留一部分长度，用于弥补第二连接座2和第一连接座1分离后产生的上下位移。
本实施例的充电机构中，公端连接器41和母端连接器42内部均设有环形电极，使得载流能力大大提升，另外，本实施例的公端连接器41上设有导向凸起412，在和母端连接器42对接时，通过导向凸起412的锥形导向面和母端连接器的导向通口422进行初定位，防止公端连接器41和母端连接器42对接不上，同时活动件322和伸缩弹簧323可弥补公端连接器41在水平方向上产生的位移，能避免该位移导致公端连接器41和母端连接器42的损坏。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种充电连接结构，被配置在机械抬臂(5)的执行端(51)，其特征在于，包括：
第一连接座(1)，所述第一连接座(1)的第一端被配置为充电端(11)；
第二连接座(2)，所述第二连接座(2)的第一端和所述第一连接座(1)的第二端活动连接且通过锁止模块进行锁止，所述第二连接座(2)的第二端配置于所述执行端(51)，所述充电端(11)对接完成后，所述第一连接座(1)和第二连接座(2)的锁止约束解除以使两者相互脱离。
2.根据权利要求1所述的一种充电连接结构，其特征在于，所述第一连接座(1)的第二端具有用于连接第二连接座(2)的连接口，所述连接口内具有锁止槽或锁止凸起，所述第二连接座(2)的第一端设推拉电磁锁(21)，所述推拉电磁锁(21)的锁舌(22)与所述锁止槽或锁止凸起配合以锁止所述第一连接座(1)和第二连接座(2)，所述推拉电磁锁(21)复位时锁止约束解除。
3.根据权利要求1所述的一种充电连接结构，其特征在于，所述第二连接座(2)的第一端还设有开关模块(23)，所述开关模块(23)和所述锁止模块的控制器电性连接。
4.根据权利要求2所述的一种充电连接结构，其特征在于，所述推拉电磁锁(21)至少为三个且均匀排布在所述第二连接座(2)的第一端的外周向上，所述连接口的内壁设置与三个所述推拉电磁锁(21)对应的锁止槽或锁止凸起。
5.根据权利要求4所述的一种充电连接结构，其特征在于，所述第二连接座(2)上设有容纳腔，所述容纳腔内固定安装所述推拉电磁锁(21)，所述推拉电磁锁(21)的锁舌(22)上套设有提供复位力的复位弹簧(24)。
6.根据权利要求2所述的一种充电连接结构，其特征在于，所述第二连接座(2)的第一端外周形成为锥形连接面，所述连接口具有与所述锥形连接面匹配的斜面。
7.根据权利要求6所述的一种充电连接结构，其特征在于，所述锁舌(22)具有与所述斜面匹配的外斜面。
8.根据权利要求1所述的一种充电连接结构，其特征在于，所述第二连接座(2)的第二端通过柔性组件(3)连接于所述执行端(51)。
9.根据权利要求8所述的一种充电连接结构，其特征在于，所述柔性组件(3)包括：
弹簧片(31)，所述弹簧片(31)的第一端固定连接于所述第二连接座(2)的第二端，所述弹簧片(31)的第二端固定连接于柔性座(32)，所述弹簧片(31)的第一端和第二端之间为弹性部分；
柔性座(32)，包括座体(321)和活动件(322)，所述座体(321)具有容腔，所述活动件(322)可在所述容腔内自由活动且其外周由多个伸缩弹簧(323)限位，所述活动件(322)的安装面与所述弹簧片(31)的第二端固定连接，同时所述容腔上设置有盖板(324)。
10.一种充电机构，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的充电连接结构。
11.根据权利要求10所述的一种充电机构，其特征在于，所述充电机构还包括：
公端连接器(41)，所述公端连接器(41)固定在所述充电连接结构上，所述公端连接器(41)的第一端面设有多个公端电极环(411)和中置的导向突起(412)，所述导向突起(412)包括直段定位部和锥段定位部，所述锥段定位部上形成锥形导向面；
母端连接器(42)，所述母端连接器(42)固定在车载单元，所述母端连接器(42)的第一端面设有多个与所述公端电极环(411)配合的母端电极环(421)和与所述导向突起(412)相对的导向通口(422)，对接时所述导向突起(412)的锥形导向面先与所述导向通口(422)接触以初定位,直到所述直段定位部进入所述导向通口(422)时进行二次定位。
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