CN111806265A - 电动推送式充电桩及推送方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动推送式充电桩及推送方法，电动推送式充电桩至少包括桩体、绕线组件、充电组件和充电电缆，充电组件至少包括充电插头、推送部和卡紧部，推送部和卡紧部按照彼此耦合的方式设置于充电插头上，在充电插头插入车辆的充电孔的过程中，充电孔能够对推送部施加反作用力以使得推送部工作，推送部工作后能够为卡紧部和充电孔的卡紧过程提供所需的驱动力。推送方法至少包括如下步骤：在充电插头上设置彼此耦合的推送部和卡紧部；将推送部配置为：在充电插头插入充电孔中的过程中，充电孔能够对推送部施加反作用力，使得推送部能够为卡紧部和充电孔的卡紧过程提供所需的驱动力。本申请不需要额外的触发部件，能够及时将充电插头弹出。

Description

电动推送式充电桩及推送方法
技术领域
本发明属于汽车充电设备技术领域，具体涉及一种电动推送式充电桩及推送方法。
背景技术
新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车.包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低，充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。现有技术如公开号CN110949165A的专利文献，其公开了一种电动推送式充电桩，所述电动推送式充电桩包括外壳及安装板，所述安装板与由驱动机构驱动的推拉组件连接，所述驱动机构驱动所述推拉组件运动，以实现所述安装板及充电体向所述外壳内侧拉入或向所述外壳的外侧推送，所述外壳上还铰接有活动门，所述活动门通过带动组件与所述驱动机构连接，所述驱动机构驱动所述活动门转动，以实现所述活动门在所述安装板向所述外壳内侧移动时运动延迟、在所述安装板向外推送时与所述安装板同时移动。通过设置的外壳对充电体起到有效的保护作用，通过设置的驱动机构驱动推拉组件及带动组件运动，以实现活动门的自动开启及充电体的自动推出。然而，现有技术以活动门的方式封闭使用组件，具有诸多不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够将充电插头迅速弹出、能够避免充电插头摔坏的电动推送式充电桩及推送方法。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种电动推送式充电桩，至少包括桩体、绕线组件、充电组件和充电电缆，充电组件至少包括充电插头、推送部和卡紧部，推送部和卡紧部按照彼此耦合的方式设置于充电插头上，在充电插头插入车辆的充电孔的过程中，充电孔能够对推送部施加反作用力以使得推送部工作，其中，推送部工作后能够为卡紧部和充电孔的卡紧过程提供所需的驱动力。推送部至少包括固定连接至充电插头的第一固定板和滑动连接至充电插头的第二固定板，所述第一固定板和第二固定板通过若干个压缩弹簧连接，其中，在第二固定板沿充电插头移动的情况下，压缩弹簧能够被压缩以储存弹性势能。第一固定板上设置有第一磁铁，第二固定板上设置有第二磁铁，在第一固定板和第二固定板之间的距离达到最小值以使得压缩弹簧能够产生弹性作用力F1的情况下，第一磁铁和第二磁铁能够抵靠接触以产生磁性吸附力F2。卡紧部至少包括彼此连接的第一充气气囊和充气机构，充气机构能够耦合至第二固定板，第二固定板的移动能够触发充气机构工作，使得第一充气气囊能够充气膨胀。在第一充气气囊充气膨胀后与充电孔的内壁贴合的情况下，第一充气气囊和充电孔之间能够形成摩擦阻力F3。磁性吸附力F2小于弹性作用力F1，磁性吸附力F2与摩擦阻力F3之和大于弹性作用力F1。沿充电插头的周向上间隔布置有至少三个第一充气气囊，每一个第一充气气囊均能够耦合至充气机构，充气机构至少包括设置于腔体、活塞和推杆，腔体设置于充电插头中，活塞滑动设置于腔体中，活塞经推杆连接至第二固定板。在实际使用过程中，当第一充气气囊受到挤压时，摩擦阻力将减小，最终使得F2+F3＜F1，此时第二固定板将在压缩弹簧的弹性势能的作用下向右运动，进而将充电插头从充电孔的自动弹出。上述过程中，弹出的触发是通过第一充气气囊的受力完成的，现有技术中，弹出的触发需要通过单独的控制器及驱动机构完成，进而导致额外的制造成本，同时，也会存在响应延迟而导致弹出不及时的风险。而本申请是通过第一充气气囊完成的，其受力能够实时改变第二固定板的受力情况，一者，不需要额外的触发部件，进而制造成本能够降低，二者，不具有延迟，能够及时将充电插头弹出。
活塞将腔体分隔为彼此不连通的第一腔体和第二腔体，充电插头上设置于第二充气气囊，第一腔体与第一充气气囊连通，第二腔体与第二充气气囊连通。在充电插头被弹出时，第二充气气囊能够进行充气，进而当充电插头掉落在地面上时，第一充气气囊和第二充气气囊能够首先触地，进而避免了充电插头的损坏。
一种电动推送式充电桩的推送方法，至少包括如下步骤：S1，在充电插头上设置彼此耦合的推送部和卡紧部；S2，将推送部配置为：在充电插头插入充电孔中的过程中，充电孔能够对推送部施加反作用力，使得推送部能够为卡紧部和充电孔的卡紧过程提供所需的驱动力；S3，将推送部配置为：至少包括能够产生相对滑动，以及经过压缩弹簧连接的第一固定板和第二固定板，在第一固定板上设置第一磁铁，在第二固定板上设置第二磁铁；S4，在推送部与充电孔之间能够形成摩擦阻力F3，压缩弹簧被压缩后能够产生弹性作用力F1，第一磁铁和第二磁铁之间能够产生磁性吸附力F2的情况下，将弹性作用力F1、磁性吸附力F2和摩擦阻力F3配置为：F2+F3>F1；S5，在卡紧部受到外力作用时，弹性作用力F1、磁性吸附力F2和摩擦阻力F3彼此之间的关系能够通过如下公式限定：F2+F3＜F1。
本发明由于采用了第二充气气囊以及彼此耦合的推送部和卡紧部，因而具有如下有益效果：1. 本申请是通过第一充气气囊完成的，其受力能够实时改变第二固定板的受力情况，一者，不需要额外的触发部件，进而制造成本能够降低，二者，不具有延迟，能够及时将充电插头弹出。2. 在充电插头被弹出时，第二充气气囊能够进行充气，进而当充电插头掉落在地面上时，第一充气气囊和第二充气气囊能够首先触地，进而避免了充电插头的损坏。因此，本发明是一种能够将充电插头迅速弹出、能够避免充电插头摔坏的电动推送式充电桩及推送方法。
附图说明
图1为电动推送式充电桩的整体结构示意图；
图2为图1中部位A的局部放大示意图；
图3为第二固定板与推杆的连接方式示意图；
图4为绕线组件的结构示意图。
附图标号：桩体1，绕线组件2，充电组件3，充电电缆4，驱动电机2a，旋转轴2b，绕线盘2c，充电插头3a，推送部3b，卡紧部3c，第一固定板3b-1，第二固定板3b-2，压缩弹簧5，第一磁铁6，第二磁铁7，第一充气气囊3c-1，充气机构3c-2，腔体3c2-1，活塞3c2-2，推杆3c2-3，第二充气气囊8，第一腔体301，第二腔体302。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1：
如图1至图4所示，本申请提供一种电动推送式充电桩，至少包括桩体1、绕线组件2、充电组件3和充电电缆4。绕线组件2转动设置于桩体1内。充电电缆4的一端连接至绕线组件2。充电电缆4的另一端连接至充电组件3。充电组件3用于与车辆进行连接，进而实现车辆的充电。当绕线组件2转动时，充电电缆4能够缠绕于绕线组件2上，进而能够实现充电电缆4的收放。桩体1内可以设置有蓄电池或者其能够直接与220V民用电连接，进而通过充电电缆4与桩体1的电连接便能够将充电所需的电能传输至充电组件3。
绕线组件2至少包括驱动电机2a、旋转轴2b和绕线盘2c。旋转轴2b按照能够转动的方式设置于桩体1中。例如，桩体1内设置有固定基座，固定基座上设置滚动轴承。旋转轴2b的一端嵌套设置于滚动轴承中。旋转轴2b的另一端连接至驱动电机2a。通过驱动电机2a的通工作便能带动旋转轴2b的旋转。绕线盘2c设置于旋转轴2b上，进而当旋转轴2b转动时，其能够同步转动。充电电缆4可以连接至绕线盘2c，进而当绕线盘2c旋转时，充电电缆4能够缠绕于绕线盘2c上。
充电组件3至少包括充电插头3a、推送部3b和卡紧部3c。推送部3b和卡紧部3c均设置于充电插头3a上。充电插头3a呈圆柱状，在使用时，其可以插入车辆的充电孔中。推送部3b和卡紧部3c彼此耦合，使得充电插头3a在插入车辆的充电孔中的过程中，推送部3b会受到充电孔的反作用力而工作，进而为卡紧部3c提供卡紧所需的驱动力。具体的，推送部3b至少包括均呈圆环状的第一固定板3b-1和第二固定板3b-2。充电插头3a嵌套于第一固定板3b-1和第二固定板3b-2中。第一固定板3b-1与充电插头3a固定连接。第二固定板3b-2与充电插头3b滑动连接，使得第二固定板3b-2能够沿充电插头3a的延伸方向滑动。例如，充电插头3a的外表面上设置有滑动槽，第二固定板3b-2上设置有凸起，凸起嵌套于滑动槽中便能够实现第二固定板3b-2的滑动。第一固定板3b-1和第二固定板3b-2之间通过若干个压缩弹簧5连接。当第二固定板3b-2朝向第一固定板3b-1滑动时，压缩弹簧5能够被压缩而储存弹性势能。第一固定板3b-1上设置有第一磁铁6。第二固定板3b-2上设置有第二磁铁7。在第一固定板3b-1和第二固定板3b-2之间达到最小距离时，第一磁铁6和第二磁铁7能够刚好彼此接触而进行相互吸附。假设压缩弹簧5的性系数为k。第二固定板3b-2移动距离为x后，第一固定板3b-1和第二固定板3b-2之间的距离达到最小值。此时压缩弹簧5产生的弹性作用力F1=kx。假设第一磁铁6和第二磁铁7相互抵靠接触后产生的磁性吸附力为F2。则F2小于F1，使得在无外力作用下，第一固定板3b-1和第二固定板3b-2会保持位置的相对固定。
卡紧部3c至少包括至少两个第一充气气囊3c-1和至少两个充气机构3c-2。第一充气气囊3c-1按照周向环绕的方式设置于充电插头3a上。每一个第一充气气囊3c-1均能够连接至充气机构3c-2，通过充气机构3c-2能够实现第一充气气囊3c-1的充气和放气。具体的，充气机构3c-2至少包括设置于充电插头3a中的腔体3c2-1、活塞3c2-2和推杆3c2-3。活塞3c2-2滑动设置于腔体3c2-1中。推杆3c2-3的一端连接至活塞3c2-2，推杆3c2-3另一端连接至第二固定板3b-2，进而在第二固定板3b-2移动时便能够带动活塞3c2-2同步移动。腔体3c2-1能够与第一充气气囊3c-1连通，进而当活塞3c2-2移动以使得腔体3c2-1的体积减时，腔体3c2-1中的气体能够进入第一充气气囊3c-1中。第一充气气囊3c-1充气膨胀后，其会对车辆的充电孔的内壁产生压力进而实现充电插头3a的卡紧固定。假设第一充气气囊3c-1与车辆的充电孔之间的摩擦系数为m。第一充气气囊3c-1充气膨胀后的内部压强为p。第一充气气囊3c-1与充电孔的接触面积为S。则第一充气气囊3c与充电孔之间的摩擦阻力F3=ps，弹性作用力F1、磁性吸附力F2和摩擦阻力F3之间应满足关系式：F2+F3>F1，使得在第一充气气囊3c-1中的气体被排出时，第二固定板3b-2将在压缩弹簧5的弹性势能的作用下移动。此时第二固定板3b-2和第一固定板3b-1之间的距离将增大，进而实现充电插头与充电孔的自动分离。
充电插头3a上还设置有第二充气气囊8。活塞3c2-2设置于腔体3c2-1中后能够将腔体3c2-1分隔为彼此不连通的第一腔体301和第二腔体302。第一腔体301能够与第一充气气囊3c-1连通。第二腔体302能够与第二充气气囊8连通。第二充气气囊8的能够呈圆环状，在其充气膨胀后，其外径能够大于第一固定板或第二固定板。
本申请还提供一种电动推送式充电桩的推送方法，至少包括如下步骤：S1，在充电插头3a上设置彼此耦合的推送部3b和卡紧部3c；S2，将推送部3b配置为：在充电插头3a插入充电孔中的过程中，充电孔能够对推送部3b施加反作用力，使得推送部3b能够为卡紧部3c和充电孔的卡紧过程提供所需的驱动力；S3，将推送部3b配置为：至少包括能够产生相对滑动，以及经过压缩弹簧5连接的第一固定板3b-1和第二固定板3b-2，在第一固定板3b-1上设置第一磁铁6，在第二固定板3b-2上设置第二磁铁7；S4，在推送部3b与充电孔之间能够形成摩擦阻力F3，压缩弹簧5被压缩后能够产生弹性作用力F1，第一磁铁6和第二磁铁7之间能够产生磁性吸附力F2的情况下，将弹性作用力F1、磁性吸附力F2和摩擦阻力F3配置为：F2+F3>F1；S5，在卡紧部3c受到外力作用时，弹性作用力F1、磁性吸附力F2和摩擦阻力F3彼此之间的关系能够通过如下公式限定：F2+F3＜F1。
实施例2：
本实施例的电动推送式充电桩能够用于为例如是新能源汽车等电动汽车充电，在使用时，驾驶人员首先将车辆的充电孔开启，桩体1上可以设置有刷卡装置，当驾驶者将充电卡靠近刷卡装置时，两者会产生感应以完成身份认证和识别，此时充电插头3a能够处于通电状态（例如，桩体1中可以设置有控制器，当其检测到刷卡操作时，便会将充电插头3a接入220V民用电系统中）。随后，驾驶者可以握住充电插头3a并对其进行拖拽，使得充电电缆4从绕线组件2上脱离，此时便可以将充电插头3a插入车辆的充电孔中。
在充电插头3a插入充电孔的过程中，第二固定板3b-2的右侧首先与充电孔的底部接触，进而在充电插头继续插入充电孔的过程中，充电孔会对第二固定板3b-2施加向左的作用力以使得第一固定板3b-1和第二固定板3b-2之间的距离减小。当充电插头3a插到底后，第二固定板3b-2与第一固定板3b-1之间的距离达到最小值，进而使得第一磁铁6和第二磁铁5相互抵靠接触而产生磁性吸附力F2。同时，压缩弹簧5被压缩以产生弹性作用力F1。在第二固定板3b-2向左运动的过程中，其能够通过推杆3c2-3带动活塞3c2-2向左同步运动，进而使得第一腔体301中的气体注入第一充气气囊3c-1中。同时，第二充气气囊8中的气体将被吸入第二腔体302中。第一充气气囊301膨胀后将对充电孔的内壁产生挤压力，进而形成摩擦阻力F3。弹性作用力F1、磁性吸附力F2和摩擦阻力F3之间应满足关系式：F2+F3>F1，使得第二固定板3b-2的位置保持固定不动。
现有车辆上的充电孔呈倾斜状布置，即，充电孔的延伸方向与水平面具有小于90°的夹角。充电插头3a插入充电孔后，其不会处于地面平行的水平姿态，进而当使用者遗忘拔掉充电插头而直接将车开走时，车辆产生的拉扯力将会使得充电插头和充电孔相互挤压，严重时将产生互锁，进而导致直接将充电桩拉倒的情况。在该过程中，第一充气气囊3c-1将会受到挤压，此时摩擦阻力F3将减小，并且活塞3c2-2会受到向右的推动力，进而第二固定板的平衡状态将被打破，即，此时F2+F3＜F1，压缩弹簧5的弹性势能被释放，使得第二固定板3b-2向右运动，最终将充电插头3a从充电孔中自动弹出。

Claims (10)

1.一种电动推送式充电桩，至少包括桩体（1）、绕线组件（2）、充电组件（3）和充电电缆（4），其特征在于，所述充电组件（3）至少包括充电插头（3a）、推送部（3b）和卡紧部（3c），所述推送部（3b）和所述卡紧部（3c）按照彼此耦合的方式设置于所述充电插头（3a）上，在所述充电插头（3a）插入车辆的充电孔的过程中，所述充电孔能够对所述推送部（3b）施加反作用力以使得所述推送部（3b）工作，其中，所述推送部（3b）工作后能够为所述卡紧部（3c）和所述充电孔的卡紧过程提供所需的驱动力。
2.根据权利要求1所述的电动推送式充电桩，其特征在于，所述推送部（3b）至少包括固定连接至所述充电插头（3a）的第一固定板（3b-1）和滑动连接至所述充电插头（3a）的第二固定板（3b-2），所述第一固定板（3b-1）和所述第二固定板（3b-2）通过若干个压缩弹簧（5）连接，其中，在所述第二固定板（3b-2）沿所述充电插头（3a）移动的情况下，所述压缩弹簧（5）能够被压缩以储存弹性势能。
3.根据权利要求2所述的电动推送式充电桩，其特征在于，所述第一固定板（3b-1）上设置有第一磁铁（6），所述第二固定板（3b-2）上设置有第二磁铁（7），在第一固定板（3b-1）和第二固定板（3b-2）之间的距离达到最小值以使得压缩弹簧（5）能够产生弹性作用力F1的情况下，所述第一磁铁（6）和所述第二磁铁（7）能够抵靠接触以产生磁性吸附力F2。
4.根据权利要求3所述的电动推送式充电桩，其特征在于，所述卡紧部（3c）至少包括彼此连接的第一充气气囊（3c-1）和充气机构（3c-2），所述充气机构（3c-2）能够耦合至所述第二固定板（3b-2），所述第二固定板（3b-2）的移动能够触发充气机构（3c-2）工作，使得所述第一充气气囊（3c-1）能够充气膨胀。
5.根据权利要求4所述的电动推送式充电桩，其特征在于，在所述第一充气气囊（3c-1）充气膨胀后与充电孔的内壁贴合的情况下，所述第一充气气囊（3c-1）和所述充电孔之间能够形成摩擦阻力F3。
6.根据权利要求5所述的电动推送式充电桩，其特征在于，所述磁性吸附力F2小于弹性作用力F1，所述磁性吸附力F2与所述摩擦阻力F3之和大于所述弹性作用力F1。
7.根据权利要求6所述的电动推送式充电桩，其特征在于，沿充电插头（3a）的轴向上间隔布置有至少三个第一充气气囊（3c-1），每一个第一充气气囊（3c-1）均能够耦合至所述充气机构（3c-2），所述充气机构（3c-2）至少包括设置于腔体（3c2-1）、活塞（3c2-2）和推杆（3c2-3），所述腔体（3c2-1）设置于充电插头（3a）中，所述活塞（3c2-2）滑动设置于所述腔体（3c2-1）中，所述活塞（3c2-2）经所述推杆（3c2-3）连接至所述第二固定板（3b-2）。
8.根据权利要求7所述的电动推送式充电桩，其特征在于，所述活塞（3c2-2）将所述腔体（3c2-1）分隔为彼此不连通的第一腔体（301）和第二腔体（302），所述充电插头（3a）上设置于第二充气气囊（8），所述第一腔体（301）与所述第一充气气囊（3c-1）连通，所述第二腔体（302）与所述第二充气气囊（8）连通。
9.一种基于权利要求1～8任一项所述的电动推送式充电桩的推送方法，其特征在于，所述推送方法至少包括如下步骤：
S1，在充电插头（3a）上设置彼此耦合的推送部（3b）和卡紧部（3c）；
S2，将推送部（3b）配置为：在所述充电插头（3a）插入充电孔中的过程中，充电孔能够对所述推送部（3b）施加反作用力，使得所述推送部（3b）能够为所述卡紧部（3c）和所述充电孔的卡紧过程提供所需的驱动力。
10.根据权利要求9所述的推送方法，其特征在于，所述推送方法还包括如下步骤：
S3，将所述推送部（3b）配置为：至少包括能够产生相对滑动，以及经过压缩弹簧（5）连接的第一固定板（3b-1）和第二固定板（3b-2），在所述第一固定板（3b-1）上设置第一磁铁（6），在所述第二固定板（3b-2）上设置第二磁铁（7）；
S4，在所述推送部（3b）与所述充电孔之间形成摩擦阻力F3，所述压缩弹簧（5）被压缩后产生弹性作用力F1，所述第一磁铁（6）和所述第二磁铁（7）之间产生磁性吸附力F2的情况下，将弹性作用力F1、磁性吸附力F2和摩擦阻力F3配置为：F2+F3>F1；
S5，在所述卡紧部（3c）受到外力作用时，弹性作用力F1、磁性吸附力F2和摩擦阻力F3彼此之间的关系能够通过如下公式限定：F2+F3＜F1。
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