CN111845393A - 一种一体式直流充电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式直流充电机，包括充电插头和充电机主体；充电插头包括内芯组件，内芯组件包括内芯外壳、扭板、限位板、若干组充电芯和若干个弹性件；限位板和扭板分别设置在内芯外壳的轴向两端；限位板与内芯外壳固定连接，扭板可转动地设置在内芯外壳上；若干组充电芯设置在内芯外壳内，限位板上设置有对应于若干组充电芯的导向孔，扭板上设置有对应于若干组充电芯的卡位孔；任一个弹性件设置在所对应的一组充电芯上；在扭板的转动运动的带动下，任一组充电芯的头部穿过限位板对应的导向孔或顶在限位板的非导向孔设置位置上。该充电机能够自动适配汽车的充电接口类型，具有良好的使用便利性。

Description

一种一体式直流充电机

技术领域

本发明涉及充电设备领域，特别涉及一种一体式直流充电机。

背景技术

随着电动汽车的大量普及使用，公共充电桩的需求日益增加。现阶段公共充电桩的设置难点在于由于没有统一的接口标准，虽然公众区域的公共充电桩数量越来越多，但在实际使用中发现，充电桩均是由汽车厂商或相关企业所设置的，由于不同牌子的电动汽车的充电接头的结构不一致，每一款公共充电桩只能满足部分特定车型的充电需求。而实际上，通过对多款公共充电桩的结构研究发现，充电桩本身的组成结构以及相关的供电方式是大致相同的，一般区别特征主要在于供电电压的差异。因此，有必要通过对公众充电桩进行结构上的优化，以提高公众充电桩的使用普适性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种直流充电机，能够对不同充电接口进行适配充电，以提高充电机的普适性。

相应的，本发明提供了一种一体式直流充电机，包括充电插头和充电机主体；

所述充电插头包括内芯组件，所述内芯组件包括内芯外壳、扭板、限位板、若干组充电芯和若干个弹性件；

所述内芯外壳为圆筒结构，所述限位板和所述扭板分别设置在所述内芯外壳的轴向两端；所述限位板与所述内芯外壳固定连接，所述扭板可转动地设置在所述内芯外壳上；

所述若干组充电芯设置在所述内芯外壳内，所述限位板上设置有对应于所述若干组充电芯的导向孔，所述扭板上设置有对应于所述若干组充电芯的卡位孔；

任一组所述充电芯的尾部穿过所对应的一个卡位孔并通过电线与所述充电机主体连接；任一个所述弹性件设置在所对应的一组充电芯上，且任一个所述弹性件具有驱动所对应的充电芯朝远离所述扭板方向运动的形变恢复力；

在所述扭板的转动运动的带动下，任一组所述充电芯的头部穿过所述限位板对应的导向孔或顶在所述限位板的非导向孔设置位置上。

可选的实施方式，任一组所述充电芯上设置有控制所述充电芯在对应导向孔中伸出长度的限位组件。

可选的实施方式，所述扭板在第一限位位置和第二限位位置之间转动；

所述扭板在运动区间内运动至第一限位位置时，任一组所述充电芯的头部顶在所述限位板的非导向孔设置位置上；

所述扭板在运动区间内运动至第二限位位置时，任一组所述充电芯的头部穿过所述限位板对应的导向孔。

可选的实施方式，任一组与所述扭板不同轴的充电芯的头部在朝向所述第一限位位置的一侧设置有导向斜面；

与所述扭板轴线同轴的充电芯在对应于所述导向孔的位置上设置有螺纹。

可选的实施方式，所述内芯组件还包括保护板，所述保护板紧贴设置在所述限位板远离所述扭板的一侧上；

所述保护板与所述扭板同步转动，所述保护板上设置有若干个与所述扭板上的卡位孔相对应的通过孔；

在所述任一组所述充电芯的头部穿过所述限位板对应的导向孔时，所述保护板的通过孔与相对应的导向孔正对；

在所述任一组所述充电芯的头部顶在所述限位板的非导向孔设置位置上时，所述保护板的非通过孔设置区域封闭所有导向孔。

可选的实施方式，所述扭板基于第一双向棘轮机构设置在所述内芯外壳上，所述第一双向棘轮机构包括第一电控棘爪。

可选的实施方式，所述充电插头还包括驱动端盖，所述驱动端盖包括位于中部的内盖和环绕设置在所述内盖外的外盖；

所述驱动端盖设置在所述内芯外壳所述扭板所在一侧的端面上，所述内盖与所述扭板连接固定，所述外盖与所述内芯外壳连接固定。

可选的实施方式，所述充电插头还包括连接环，所述连接环外壁设置有螺纹；

所述连接环与所述外盖基于第二双向棘轮机构连接，所述第二双向棘轮机构包括第二电控棘爪。

可选的实施方式，所述连接环上设置有安装感应器。

可选的实施方式，在所述扭板上设置有若干组用于感应充电芯伸缩状态的感应器，每一组所述感应器分别与其中一组充电芯对应设置；所述若干组感应器分别与充电机主体连接。

综上，本发明提供了一种一体式直流充电机，该充电机能够自动适配汽车的充电接口类型，具有良好的使用便利性。

附图说明

图1示出了本发明实施例的一体式直流充电机三维结构示意图；

图2示出了本发明实施例的充电插头的三维结构示意图；

图3示出了本发明实施例的连接环与内芯外壳的剖面结构示意图；

图4示出了本发明实施例的连接环结构示意图；

图5示出了本发明实施例的扭板三维结构第一示意图；

图6示出了本发明实施例的扭板三维结构第二示意图；

图7示出了本发明实施例的充电芯与扭板的配合结构示意图；

图8示出了本发明实施例的充电芯的三维结构示意图；

图9示出了本发明实施例的一体式直流充电机工作流程图；

图10示出了本发明实施例的充电插头与充电芯点阵图的关系结构图；

图11示出了本发明实施例的充电机主体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明的技术方案进行进一步详细的阐述。

图1示出了本发明实施例的一体式直流充电机三维结构示意图。本发明实施例的一体式直流充电机包括充电插头2和充电机主体1，充电插头2和充电机主体1之间基于电缆3连接。

充电机主体1的结构与充电插头2的结构对应设置，本发明实施例先对充电插头2的结构进行说明。此外，由于本发明实施例为该发明的一个具体的实施例，为了便于理解，有关部件的说明顺序与权利要求书具有一定的差异性，且需要结合整个实施例说明内容对该技术方案进行理解。

基本的，所述充电插头包括内芯组件和驱动端盖，所述内芯组件包括内芯外壳、扭板、限位板、若干组充电芯和若干个弹性件。

驱动端盖

图2示出了本发明实施例的充电插头的三维结构示意图。所述充电插头包括驱动端盖4，所述驱动端盖4包括位于中部的内盖401和环绕设置在所述内盖外的外盖402，所述驱动端盖4设置在所述内芯外壳7所述扭板(有关扭板的设置后续进行说明)所在一侧的端面上，所述内盖4与所述扭板连接固定，所述外盖402与所述内芯外壳7连接固定。

内盖401和外盖402之间相互不存在直接的连接关系，由于内盖401是与扭板连接一体的，外盖402是与内芯外壳7连接一体的，而扭板和内芯外壳7之间具有配合关系(后续说明)，相对应的，内盖401和外盖402之间可基于扭板和内芯外壳7的配合关系实现特定的配合；具体实施中，为了美观和提高密封性，外盖402内侧壁与内盖401外壁紧贴设置。

具体的，所述充电插头还包括连接环5，所述连接环5外壁设置有螺纹。

此外，结合附图图2所示的充电插头结构(图3中未示出把手6)，在本发明实施例中，外盖402为用户对充电插头进行运动控制的驱动部件，为了便于用户操作，外盖402上设置有若干个把手6。

连接环与外盖

图3示出了本发明实施例的连接环与内芯外壳7的剖面结构示意图，图4示出了本发明实施例的连接环结构示意图。具体的，在本发明实施例中，内芯外壳7与外盖402采用一体结构，所述连接环5与所述外盖402基于第二双向棘轮机构连接，所述第二双向棘轮机构包括第二电控棘爪502。具体的，第二双向棘轮机构的作用是控制所述连接环5与所述外盖402之间的相对转动自由度，具体操作中，外盖402相对于连接环5为主动件，通过对第二电控棘爪502锁止方向的控制，可使所述连接环5和所述外盖402仅能相对单旋向转动，再结合连接环5外壁的螺纹旋向，可实现外盖402作为主动件带动连接环5运动并使连接环5的螺纹与外部的螺纹进行紧配、且紧配后无法卸下的功能，保证了充电插头使用过程中不易被误取下，造成安全隐患。具体的，为了准确说明旋向，本发明实施例以螺纹上紧的旋向作为第二方向正向，螺纹松脱的旋向作为第二方向负向。

具体的，本发明实施例的第二双向棘轮机构的结构为：在外盖402的图3所示一侧的壁上沿圆周方形加工出若干第二凹槽(通槽)404，在连接环5内壁上的相应位置上设置第二电控棘爪502，具体的，第二电控棘爪502具有两个可摆动并受电磁控制的第二卡位件，两个卡位件均可伸入至所述第二凹槽404内，且相应的，每一个第二卡位件通过设置相对的锁止面和导入面，通过所述锁止面负责其中一个旋向的限位。

此外，在本发明实施例中，在外盖的图示位置上设置有安装感应器21，安装感应器21的作用是用于获取外盖是否安装到位(即连接环的螺纹是否扭到位)，以供充电机主体进行识别。

以上对连接环的结构及相应的运动连接结构进行说明。

内芯外壳

结合附图图3所示出的内芯外壳结构，具体的，本发明内芯外壳7为圆筒结构，内芯外壳7的作用为对充电芯进行包围保护以及对其他零件提供必要的支撑。

具体实施中，本发明实施例所涉及的需要安装在内芯外壳7上的部件包括限位板8、扭板和卡板，其中，所述限位板和所述扭板分别设置在所述内芯外壳的轴向两端，所述卡板安装在所述限位板和所述扭板之间。

具体的，在内芯外壳7内壁上设置有扭板槽701，用于供扭板配合；扭板槽701内还设置有运动限位槽702；在内芯外壳7内壁上还设置有卡板槽703，卡板槽703用于供卡板(卡板的作用后续进行说明)配合。

本发明实施例的限位板8与内心外壳7采用一体结构，限位板8上设置有若干个导向孔801，若干个导向孔801分别于若干组充电芯相对应。

扭板

图5示出了本发明实施例的扭板三维结构第一示意图，图6示出了本发明实施例的扭板三维结构第二示意图。所述扭板9上设置有对应于所述若干组充电芯的卡位孔903，充电芯相对应的卡位在对应的卡位孔903中。具体的，本发明实施例的扭板9的作用是用于代工充电芯在转动(位于轴线位置的充电芯为自转，其余的充电芯为空间转动)；结合内芯外壳的结构说明，本发明实施例的扭板9配合在内芯外壳的扭板槽702中，扭板9被所述扭板槽702限位，扭板9能够沿自身轴线自转。

具体实施中，由于充电芯的轴线长度较长，为了保持充电芯之间的相对位置，在充电芯的中段位置上，增设一个卡板10，卡板10配合在扭板9的卡板槽703中，卡板10上对应于充电芯相应的设置有若干个配合孔1000。

进一步的，由于限位板8为带孔结构，在非工作状态下，充电芯的头部顶在限位板8的非导向孔801位置上，则导向孔801被打开，容易被外界杂志入侵，造成安全隐患；因此，为了保证在非工作状态下充电插头的使用安全，本发明实施例的内芯组件还包括保护板11，所述保护板11紧贴设置在所述限位板8远离所述扭板9的一侧上；所述保护板11与所述扭板9同步转动，所述保护板11上设置有若干个与所述扭板9上的卡位孔903相对应的通过孔1100。

在所述任一组所述充电芯的头部穿过所述限位板8对应的导向孔1000时，所述保护板11的通过孔1100与相对应的导向孔801正对；在所述任一组所述充电芯的头部顶在所述限位板8的非导向孔801设置位置上时，所述保护板11的非通过孔1100设置区域封闭所有导向孔801。

具体的，为了保证扭板9和保护板11的同步转动以及实现扭板9的往复活动限位，本发明实施例提供了一种实施结构：扭板9沿径向延伸出连接块901，连接块901穿过运动限位槽702(运动限位槽702的弧度为预设弧度)，连接块901的外伸末端沿轴线延伸形成连接杆901并与保护板11连接。在运动限位槽701对连接块901的限位下，扭板9相对于内芯外壳7的转动角度被限制在一定范围内，并可进行往复运动。具体的，为了便于理解，对所述扭板的运动做出以下限定：所述扭板在第一限位位置和第二限位位置之间转动；所述扭板在运动区间内运动至第一限位位置时，任一组所述充电芯的头部顶在所述限位板的非导向孔设置位置上；所述扭板在运动区间内运动至第二限位位置时，任一组所述充电芯的头部穿过所述限位板对应的导向孔。

具体的，为了对充电芯的运动情况进行获取，对应于每一组充电芯分别设置有一个传感器12，在本发明实施例上，内盖401通过连接柱905与扭板9运动，内盖401与扭板9保持同步运动，即内盖401与扭板9上的卡位孔903保持相对固定，因此，本发明实施例在内盖401的图示方向对应于每一个卡位孔903安装有所述传感器12，传感器12的作用是用于获取充电芯的伸出状态，可选的，传感器12的类型可以为霍尔传感器、距离传感器等传感器。

此外，在内盖401的图示方向上设置有把手6，具体的，在本发明实施例中，用户是通过把手6(外盖402)对整个充电插头的运动进行控制的，因此，同样的，为了保证充电状态下充电插头的充电芯不会轻易给改变当前状态，本发明实施例的限位板9(即内盖401)与内芯外壳7(即外盖402)之间基于第一双向棘轮机构连接，所述第一双向棘轮机构包括第一电控棘爪。

具体的，本发明实施例的第一双向棘轮机构结构为：在限位板9的表面周缘沿圆周方向设置有第一凹槽(通槽)904，在内芯外壳7的内壁的对应位置上设置有第一电控棘爪(图3的剖面结构中因剖面原因第一电控棘爪未示出，可参照第二电控棘爪的实施方式进行实施)；通过第一电控棘爪的控制，可控制限位板9(即内盖401)与内芯外壳7(即外盖402)之间的传动关系。

充电芯

图7示出了本发明实施例的充电芯与扭板的配合结构示意图，图8示出了本发明实施例的充电芯的三维结构示意图。具体的，在本发明实施例中，充电芯20尾部设置有充电芯电线301，充电芯电线301通过集线汇聚成电缆3后连接至充电机主体上。充电芯202滑动配合在扭板的卡位孔、卡板的配合孔上，并示当前扭板与限位板(未示出)的相对位置，充电芯202头部顶在限位板的非导向孔设置位置上或穿过限位板的导向孔以及保护板的卡位孔。

具体的，为了保证充电芯202的自动化伸出，每一根充电芯202上还对应设置有一个弹性件。任一个所述弹性件设置在所对应的一组充电芯上，且任一个所述弹性件具有驱动所对应的充电芯朝远离所述扭板方向运动的形变恢复力；具体实施中，可在充电芯30的尾部与内盖之间设置弹簧实现。

具体的，为了保证充电芯202的自动化缩回，任一组所述充电芯的头部在朝向所述第一限位位置的一侧设置有导向斜面21。在充电芯伸出所述导向孔和卡位孔使，导向斜面21始终保持不脱离与限位板的接触，从而使充电芯在伸出状态切换为缩回状态时，充电芯不会被卡住导致无法缩回。需要说明的是，设置导向斜面21的设置方式仅适用于处于非轴线位置(扭板轴线所在位置)的充电芯，处于轴线位置的充电芯可通过设置螺纹的形式配合在导向孔中，通过螺纹实现伸缩控制功能。

图9示出了本发明实施例的一体式直流充电机工作流程图；具体的，本发明实施例的一体式直流充电机运行方法为：

S101：基于预设方式获取充电车主身份信息后，解锁所述锁紧机构；

充电机在使用时，最基本的操作动作为从充电机主体上取下充电插头，然后将充电插头插入至汽车的充电接口后，充电主体开始向充电插头输电，以供汽车进行充电。

一方面，充电机一般需通过车主自行进行操作，充电机的使用安全问题也需要进行关注，另一方面，由于充电机还涉及到扣费的问题，因此，有必要对充电过程所涉及的操作动作进行合理的规范限制。

具体的，本发明实施例所采用的锁紧机构为第二棘轮机构(电动控制)和连接环外的螺纹。

具体的，在本发明实施例中，初始状态下，充电插头基于锁紧机构锁紧在充电机主体上，锁紧机构的作用是用于将充电插头锁在充电机主体上或锁在汽车的充电结构上，以避免意外被拔出造成安全隐患。在本发明实施例中，默认状态下，第二棘轮机构的棘爪均不进行限位工作，通过把手带动外盖，外盖处于空转状态，无法带动连接环运动，从而无法解除连接环的螺纹与充电机主体的配合。因此，在初始状态下，将充电插头基于锁紧机构锁紧在充电机主体上，可避免充电插头被恶意拔出或误拔出，保证了充电机的对外安全性和自身安全性。

如车主需要进行充电，充电机需要通过预设的方式获取车主身份信息，待确认车主身份信息后解除锁紧装置，使锁紧装置处于关闭状态，以拔出充电插头。

具体的，“通过预设的方式获取车主身份信息”中的预设的方式包括人脸识别、身份证信息读取、第三方软件扫码登录等方式，具体的，因尽量避免使用实体按键等方式获取车主身份信息，实体按键等具体实体结构的设置容易发生损坏导致设备不能使用，且实体按键等具体实体结构需要通过接触操作，会存在一定的安全卫生问题。具体的，人脸识别需要通过摄像头实现、身份证信息读取需要通过读卡器实现、第三方软件扫码登录需要通过张贴或显示特定的二维码实现，具体所采用的车主身份信息获取手段可基于现有技术进行相应的硬件以及软件配套设置，本发明实施例仅用于说明其理论实现方式。

具体的，在获取车主身份信息的过程中，需要通过充电机与云端服务器进行通信，以确定并核验车主身份信息，因此，充电机需要通过一定的网络硬件配置以实现网络连接功能，关于网络组件的硬件实现方式可参照现有技术，本发明实施例不额外进行说明。

S102：在所述安装感应器被触发至预设状态时，充电插头的锁紧机构被触发开启；

具体的，锁紧机构是供充电插头进行物理上的锁紧，防止充电插头在被误拔出造成安全隐患；而锁紧机构的运动应该是闭环的且智能的，而不是手动进行操控的，因此，在本发明实施例中，锁紧机构的开启动作和关闭动作的执行是通过安装感应器的触发情况进行调节的。

具体的，安装感应器主要用于获取充电插头的安装情况，判定充电插头的当前所处位置，以执行不同的工作步骤。具体的，安装感应器可以为霍尔传感器等触发式的传感器，相应的，在汽车的充电接口的相应位置上，需要设置相应的用于触发安装感应器的被感应结构；安装感应器和被感应结构需要满足条件：仅有在充电插头安装至汽车的充电结构的准确位置上时，安装感应器才能够被被感应结构触发；在安装感应器被触发时，表面充电插头安装到位，此时，充电插头的锁紧机构被触发开启，充电插头不可从汽车的充电接口上拔出。

只有在充电插头锁紧完成后，即等价于在安装感应器被触发时，才能够执行后续的充电步骤，以保证使用车主的安全性。

此时，第一棘轮机构相应启动，外盖可对内盖(扭板)进行传动，直至达到第二限位位置后，第一棘轮机构的第一棘爪脱离限位，外盖无法对内盖进行传动。

S103：基于感应器阵列获取充电插头上每一组充电芯的实时状态并构建实时充电芯点阵图；

具体的，该步骤涉及到一种具有特殊结构的充电插头，基本的，该充电插头在一定空间内(通常为圆筒状空间内)同轴设置有若干组充电芯，充电芯是可沿轴向伸缩的；在具体实施中，伸出的充电芯可组合形成一个充电公头，以适配不同汽车上的充电插头(母头)，后续的步骤是基于该充电插头的结构进行实现的，有关充电插头具体的物理结构可参照后续说的实施例说明。具体的，充电芯的尺寸大小限制着充电插头的适应性以及适配精度。

基本的，每一组充电芯的伸缩状态是通过每一组充电芯所对应的感应器进行获取的，所有的感应器组合形成感应器阵列。

参照附图图10所示出的本发明实施例的充电插头与充电芯点阵图的关系结构图，具体的，通过具体的充电插头结构，每一组充电芯的设置位置是已知的，首先根据每一组充电芯的设置位置，以点阵的形式进行复现，构造一个用于模拟的充电插头结构的点阵图，具体的，给每一组充电芯一个标记点，标记点具有唯一的识别信息A。具体的，所述标记点的识别信息可以为编号数字、点阵坐标等数据，本发明实施例为了形象生动的说明，将点阵与充电芯的空间位置相关联；本质上，只要每一组充电芯具有唯一的标记点，只要整个系统中的数据都按照相同的规则进行处理，即后续所用到的用于插头类型匹配的数据均以同样的规则进行处理，那么在数据的处理过程中不会产生识别错误。

具体的，每一组充电芯的标记点还具有一组数据是关于充电芯状态B的，通过感应器阵列的设置，可将充电插头上每一组充电芯的状态关联至每一组充电芯上。

通过对每一组充电芯的标记点以及对应状态的汇总，可得到一幅用于标识充电插头的每一组充电芯当前状态的实时充电芯点阵图。

本质上，是一个关于每一组充电芯当前状态的数据集合。具体实施中，可对每一组充电芯分配一个固定的内存存放地址，充电芯的当前状态以预设形式(如0或1)储存在对应的内存存放地址中，后续程序的数据读取均以内存存放地址-内存存放地址的对应关系进行每一组充电芯状态数据的获取。

具体的，在本发明实施例中，初始状态下，根据充电插头中充电芯的数量以及每一组充电芯的位置预构建空白充电芯点阵图，此时空白充电芯点阵图上是没有有关充电芯状态的信息的。

通过感应器阵列的数据获取，反馈每一组充电芯的状态，从而使空白充电芯点阵图上的标记点具有对应的状态信息，将所述每一组充电芯的实时状态以预设方式改写所述标记点的记录信息以生成所述实时充电芯点阵图。

具体的，根据充电芯的运行远离，所述实时状态包括伸出状态和默认状态，所述感应器对应所述伸出状态生成第一信号，所述感应器对应所述默认状态生成第二信号；

将所述每一组充电芯的实时状态以预设方式改写所述标记点的记录信息以生成所述实时充电芯点阵图包括：

基于统一规则以第一字符标识第一信号和以第二字符标识第二信号，并根据每一组充电芯的实施状态，将所述标记点的记录信息改写为第一字符或第二字符。

在本发明实施例中，在数据上，可选用1或0的形式分别对第一信号和第二信号进行标识，而在所述实时充电芯点阵图中，可用空心(空白图案)或实心(填充图案)的方式对充电芯的实时状态进行标识。

采用图案方式进行标识的好处在于，在后续步骤中可用图像处理的方式对充电插头当前所呈现的充电插头类型进行识别，且本发明实施例的图片化处理是根据传感器阵列所获取的，传感器阵列所获取的数据与视觉设备所获取的数据相比，一方面，由于不存在数据干扰，准确性更高，可实际反映充电插头的真实情况，另一方面，于用户操作而言，不需要通过额外的动作即可完成充电插头的类型识别，智能化程度更高。

S104：基于所述实时充电芯点阵图识别充电插头类型；

实时充电芯点阵图可完全反映当前的充电插头的结构形态(充电芯的伸出情况)，通过对实时充电芯点阵图的分析可得到当前汽车的充电接口类型。

具体的，首先需要对实时充电芯点阵图进行基本的分析，以识别出基本的充电插头形态。

具体的，对所述实时充电芯点阵图中的标记点进行筛选，记录信息为第二信号的标记点所包围的若干个区域中的任一个区域为一个插针区域。具体的，标记点记录信息为第一字符标识则表示充电芯伸出状态，标记点记录信息为第二字符标识则表示充电芯为默认状态。

具体的，本发明实施例不直接读取记录信息为第一信号的标记点，而是通过记录信息为第二信号标记点进行插针区域的确认。基本的，从图像处理方面而言，记录信息为第二信号的标记点所组成的连续区域为一个色块，通过对一个色块的边缘进行提取，比起对多个色块的边缘进行提取执行速度更快。需要说明的是，若存在紧贴边缘设置的插针区域，那么，实际上，除了图2所示的标记点外还有一圈虚拟的外轮廓(即包围所有标记点的外轮廓)标记点，通过记录信息为第二信号的标记点所组成的连续区域的轮廓提取以及外轮廓的复合，可完全确立插针区域。

具体的，插针区域的确立，以类似倒模的形式反映出当前使用该充电插头的汽车的充电汽车的插座形态，因此，基于所述若干个插针区域可识别出充电插头类型。

具体的，为了加快充电插头的识别速度，本发明实施例提供了一种可行的实施方式，具体的，包括：

基于插针区域数量筛选充电插头类型数据库，得到第一充电插头类型数据组合。最基本的，先确认插针区域的数量，以插针区域的数量对充电插头类型数据库进行筛选后，得到符合条件的若干个充电插头类型数据，组成第一充电插头类型数据组合(集合)。

基于每一个插针区域的外形筛选所述第一充电插头类型数据组合，得到第二插头类型组合；其次，通过每一个插针区域的外形对第一充电插头类型数据组合(集合)进行筛选，得到第二插头类型组合(集合)。具体的，在一次识别过程中，每一个插针区域都会有一个特定的外形轮廓，相应的，在充电插头类型数据库的构建的时候，对所有汇总的充电插头的每一根插针的外形轮廓进行记录，以供该步骤进行匹配。最基本的，例如，在一次识别过程中，插针区域的数量为三个，分别对应于三根插针，三个插针区域的轮廓形状分别为圆形、圆形、方形(三个图形均有具体的尺寸限制)，那么，通过插针区域的外形的筛选，可进一步减少可能的充电插头的总量，以提高后续的图案匹配的速度。

基于若干个插针区域的相对位置筛选所述第二插头类型组合，确认所述充电插头类型。最终，通过若干个插针区域的相对位置筛选所述第二插头类型组合，确认所述充电插头类型。具体的，由于插针是一个具有一定空间体积的具体部件，在该步骤中，需要以一个特定的点对插针的位置进行标识。具体的，对于不同截面形状的插针，应该预设一套固定的定位逻辑，以一个点来标识插针位置。如对于截面形状为圆形的插针以及插针区域，均以圆心所在点作为位置标识，对于截面形状为方形的插针以及插针区域，均以对角线所在地安作为位置标识；有关不同截面形状的插针以及不同轮廓形状的插针区域的插针位置标记点的确定方式应该是统一的，以保证能够匹配到相应的数据结果。

具体的，若干个插针区域的相对位置可根据相对矢量坐标的方式进行确定，即以其中一个插针区域(插针)点为基点，计算各个插针区域(插针)的位置标记点相对于所述基点的相对矢量位置，然后再与第二插头类型组合(集合)中的插头类型进行逐一比对。需要说明的是，有关于位置标记点的相对矢量位置的计算，还需要结合具体的插针区域的轮廓进行匹配，而不是忽略插针区域的轮廓进行任一的矢量计算，即特定外形轮廓的插针区域相对于特定外形轮廓的插针区域的相对矢量位置才是该步骤所要进行筛选的内容；由于在前述步骤中已对充电插头类型数据库进行了筛选，该步骤中虽然所涉及的运算量较大，但是运算的数量较少，执行速度较快。

此外，需要说明的是，本发明实施例有关充电插头类型的识别过程中，是不包括以下情况的充电插头类型的识别：两种或多种充电插头具有相同插针结构但不同插针具有不同供电的方式。一方面，厂家都会对自家所生产的充电插头结构进行相应的专利保护以及技术公开，以防止别的厂家的盗用和仿用，厂家在对充电插头结构进行设计时，也会避免与现有产品相冲突，因此，基本上不会存在上述所述的两种或多种充电插头具有相同插针结构但不同插针具有不同供电的方式的情况；另一方面，厂家在设计充电插头技术时，若在采用与别的厂家相同结构的充电插头，一般也不会对其供电方式进行改变，以避免用户混插造成安全事故，蒙受大量的经济损失。

因此，通过上述步骤，可获取到当前进行充电作业的充电插头类型。

S105：基于所述充电插头类型和所述实时充电芯点阵图调节每一组充电芯的供电线路并开始充电。

具体的，在确认了充电插头类型后，需要对充电插头上的充电芯的供电进行调整，才能实现充电插头的充电功能。

具体的，该步骤需要建立在特定结构的充电机主体上。

参照图11所示出的本发明实施例的充电机主体结构示意图。具体的，充电机主体内部最基本的组成是转换结构，每一个转换结构需要将供电输入转换为特定的电压后进行输出；在本发明实施例中，转换结构的数量为多个，每一个转换结构对应一种输出转换电压，具体的转换结构可参照现有技术的转换结构，本发明实施例不注意进行说明。需要注意的是，转换结构的数量和输出电压是通过调查市面上的充电接口的供电要求进行设置的，具体实施中因尽可能满足市场上的大部分汽车的供电需求。

具体的，在本发明实施例的充电机主体结构中，还包括与充电芯数量相对应的选择结构，具体的，选择机构的输入端分别与所有的转换结构连接，选择机构的输出端与对应的充电芯连接。具体的，选择机构的作用是使相对应的转换结构与充电芯连接，以供充电芯得到合适的电压供应。

具体的，选择结构可以为多路选择开关，由于转换结构通常会是高压强电，因此，一般还需要继电器参与控制，具体实施中，有关电路接入选择的具体结构可参照现有技术实施。

针对已确定的充电插头类型，每一根插针的充电电压在充电插头类型数据库中是有记录的，具体实施中，通过插针所规定的充电电压，对相应插针所对应的插针区域内的充电芯进行相应的电压转换(基于相对应的选择结构)，从而使本发明实施例的充电插头能够完全模拟出与汽车充电接口相对应的插头结构，以实现充电的目的。

在充电芯的电压调节完成后，开始对汽车进行充电。

S106：在充电结束后，解锁所述锁紧机构。

充电机主体内部停止供电并对充电插头的锁紧机构进行解除，第一棘轮机构和第二棘轮机构同时恢复作业，通过带动外盖的转动可同步使扭板运动至第一限位位置和使连接环的螺纹连接松脱。用户可从汽车的充电接口上拔出并将充电插头插回至充电机主体上。具体的，在本发明实施例中，充电插头上设置有安装传感器，安装传感器的作用除了具有判定充电插头在汽车的充电接口上安装是否到位的功能外，还可以用于判定充电插头是否在充电机主体上安装到位，一般的，只有在用户将充电插头准确插入指充电机主体后，一次充电作业才算结束(计费结束)，以保证设备的正常使用流转，防止充电插头长期暴露在外界环境中造成损坏。

综上，本发明提供了一种一体式直流充电机，该充电机能够自动适配汽车的充电接口类型，具有良好的使用便利性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种一体式直流充电机，其特征在于，包括充电插头和充电机主体；

所述充电插头包括内芯组件，所述内芯组件包括内芯外壳、扭板、限位板、若干组充电芯和若干个弹性件；

所述内芯外壳为圆筒结构，所述限位板和所述扭板分别设置在所述内芯外壳的轴向两端；所述限位板与所述内芯外壳固定连接，所述扭板可转动地设置在所述内芯外壳上；

所述若干组充电芯设置在所述内芯外壳内，所述限位板上设置有对应于所述若干组充电芯的导向孔，所述扭板上设置有对应于所述若干组充电芯的卡位孔；

任一组所述充电芯的尾部穿过所对应的一个卡位孔并通过电线与所述充电机主体连接；任一个所述弹性件设置在所对应的一组充电芯上，且任一个所述弹性件具有驱动所对应的充电芯朝远离所述扭板方向运动的形变恢复力；

在所述扭板的转动运动的带动下，任一组所述充电芯的头部穿过所述限位板对应的导向孔或顶在所述限位板的非导向孔设置位置上。

2.如权利要求1所述的一体式直流充电机，其特征在于，任一组所述充电芯上设置有控制所述充电芯在对应导向孔中伸出长度的限位组件。

3.如权利要求1所述的一体式直流充电机，其特征在于，所述扭板在第一限位位置和第二限位位置之间转动；

所述扭板在运动区间内运动至第一限位位置时，任一组所述充电芯的头部顶在所述限位板的非导向孔设置位置上；

所述扭板在运动区间内运动至第二限位位置时，任一组所述充电芯的头部穿过所述限位板对应的导向孔。

4.如权利要求3所述的一体式直流充电机，其特征在于，任一组与所述扭板不同轴的充电芯的头部在朝向所述第一限位位置的一侧设置有导向斜面；

与所述扭板轴线同轴的充电芯在对应于所述导向孔的位置上设置有螺纹。

5.如权利要求1所述的一体式直流充电机，其特征在于，所述内芯组件还包括保护板，所述保护板紧贴设置在所述限位板远离所述扭板的一侧上；

所述保护板与所述扭板同步转动，所述保护板上设置有若干个与所述扭板上的卡位孔相对应的通过孔；

在所述任一组所述充电芯的头部穿过所述限位板对应的导向孔时，所述保护板的通过孔与相对应的导向孔正对；

在所述任一组所述充电芯的头部顶在所述限位板的非导向孔设置位置上时，所述保护板的非通过孔设置区域封闭所有导向孔。

6.如权利要求1至5任一项所述的一体式直流充电机，其特征在于，所述扭板基于第一双向棘轮机构设置在所述内芯外壳上，所述第一双向棘轮机构包括第一电控棘爪。

7.如权利要求6所述的一体式直流充电机，其特征在于，所述充电插头还包括驱动端盖，所述驱动端盖包括位于中部的内盖和环绕设置在所述内盖外的外盖；

所述驱动端盖设置在所述内芯外壳所述扭板所在一侧的端面上，所述内盖与所述扭板连接固定，所述外盖与所述内芯外壳连接固定。

8.如权利要求7所述的一体式直流充电机，其特征在于，所述充电插头还包括连接环，所述连接环外壁设置有螺纹；

所述连接环与所述外盖基于第二双向棘轮机构连接，所述第二双向棘轮机构包括第二电控棘爪。

9.如权利要求8所述的一体式直流充电机，其特征在于，所述连接环上设置有安装感应器。

10.如权利要求1所述的一体式直流充电机，其特征在于，在所述扭板上设置有若干组用于感应充电芯伸缩状态的感应器，每一组所述感应器分别与其中一组充电芯对应设置；所述若干组感应器分别与充电机主体连接。

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