CN112590946B - 电动汽车充电口盖、电动汽车及充电桩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电动汽车充电口盖、电动汽车及充电桩。电动汽车充电口盖，包括：具有充电入口区域的充电口盖本体，所述充电口盖本体上设置有引导充电桩用于容纳充电桩充电插接件的充电头向所述充电入口区域运动的引导件，在所述充电头与所述充电口盖本体的接触运动过程中，所述引导件接纳所述充电头并限定所述充电头的允许运动范围本发明的充电桩充电头与充电口盖的配合，由充电口盖的引导件引导充电头，充电头的位置由引导件限定，从而无需传感器监控，降低成本，且安全可靠。

Description

电动汽车充电口盖、电动汽车及充电桩
技术领域
本发明涉及汽车相关技术领域，特别是一种电动汽车充电口盖、电动汽车及充电桩。
背景技术
充电桩是一种电动汽车的充电设备，其输入端与交流电网直接连接，输出端装有充电插头，用于为电动汽车充电。
充电口盖设置在电动汽车上，将充电桩的充电插接件，例如充电枪，插入充电口盖内，完成对电动汽车的充电。
然而，现有的充电桩一般使用充电枪手动插入充电口盖。而自动充电的方式，需要充电桩充电插接件与充电口盖配合，则必然需要考虑充电桩充电插接件与充电口盖的位置配合。
现有技术的充电桩与充电口盖的自动配合，需要大量传感器监测充电口盖的位置，成本较高，且不可靠。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术的充电桩与充电口盖的自动配合需要传感器检测位置，成本较高的技术问题，提供一种电动汽车充电口盖、电动汽车及充电桩。
本发明提供一种电动汽车充电口盖，包括：具有充电入口区域的充电口盖本体，所述充电口盖本体上设置有引导充电桩用于容纳充电桩充电插接件的充电头向所述充电入口区域运动的引导件，在所述充电头与所述充电口盖本体的接触运动过程中，所述引导件接纳所述充电头并限定所述充电头的允许运动范围。
进一步地，所述引导件所限定的允许运动范围从所述充电口盖本体的边缘向所述充电入口区域逐渐收窄。
更进一步地，所述充电口盖本体为第一充电口盖本体，所述第一充电口盖本体为碗形，所述第一充电口盖本体底部设置充电插接件入口，所述充电插接件入口为所述充电入口区域，所述引导件为设置在所述第一充电口盖本体上的第一引导槽，所述第一引导槽的入口设置在所述第一充电口盖本体的碗口边缘，所述第一引导槽的出口与所述充电插接件入口连接，所述第一引导槽从入口向出口逐渐收窄。
再进一步地，所述充电插接件入口设置有盖板装置，所述盖板装置包括：第一盖板、第二盖板、驱动所述第一盖板和所述第二盖板的盖板传动装置、以及引导通孔，所述第一盖板和所述第二盖板并排设置；
所述充电头的引导插接件从所述引导通孔插入并与所述盖板传动装置啮合，驱动所述盖板传动装置带动所述第一盖板和所述第二盖板背离运动打开所述充电插接件入口或者相对运动闭合所述充电插接件入口；
所述第一盖板和所述第二盖板上分别设置有缺口，在所述第一盖板和所述第二盖板闭合所述充电插接件入口时，所述第一盖板上的缺口与所述第二盖板上的缺口拼接形成所述引导通孔。
再进一步地，所述充电插接件入口设置有向远离所述碗口边缘方向延伸的引导筒，所述引导筒一端与所述充电插接件入口连接，另一端设置所述盖板装置，所述引导筒的筒壁设置有第二引导槽，所述第二引导槽的入口与所述第一引导槽的出口连接，所述第二引导槽的出口在所述第一盖板和所述第二盖板闭合时与所述引导通孔连接，所述第二引导槽从入口向出口逐渐收窄，且所述第二引导槽的入口宽度大于所述第一引导槽的出口宽度。
更进一步地，所述充电口盖本体为第二充电口盖本体，所述第二充电口盖本体包括依次连接的第一挡板、弧面以及第二挡板，所述第一挡板与所述第二挡板的边缘为充电头入口，所述弧面为所述充电入口区域，所述第一挡板和所述第二挡板为所述引导件，在沿着从充电头入口至所述弧面的方向上，所述第一挡板与所述第二挡板之间的距离逐渐减少。
本发明提供一种电动汽车，在所述电动汽车的车体上设置有如前所述的电动汽车充电口盖，所述电动汽车充电口盖后，设置与所述车体内的充电系统电连接的车载充电插接件。
进一步地，所述电动汽车充电口盖设置在所述车体的底部。
本发明提供一种充电桩，包括：充电桩底座、充电座、设置在所述充电座上的充电头、以及驱动所述充电头向远离所述充电座方向或靠近所述充电座方向运动的充电头驱动装置，所述充电头与电动汽车充电口盖的充电口盖本体接触时，由设置在所述充电口盖本体上的引导件引导，并推动所述充电座在所述充电桩底座内活动，所述充电头内设置有充电桩充电插接件，所述充电桩充电插接件在插接件驱动装置的驱动下沿所述充电头的延伸方向伸缩活动。
进一步地，还包括驱动所述充电座沿第一方向在所述充电桩底座内正向或反向运动的充电座驱动装置，所述充电桩底座内沿第二方向设置有滑槽，所述充电座沿所述滑槽滑动，所述第一方向垂直所述第二方向。
更进一步地，所述充电座上设置有支撑杆，所述充电头与所述支撑杆枢接，且所述充电头与所述支撑杆的枢接处设置有第一回正弹簧，所述第一回正弹簧为所述充电头驱动装置，所述第一回正弹簧向所述充电头施加驱动所述充电头向垂直所述充电座方向运动的预紧力，所述充电桩底座内沿所述第二方向设置有压杆，所述压杆中部弯曲形成容纳区，所述容纳区在所述充电头与所述充电座平行时容纳且压紧所述充电头。
进一步地，所述充电桩底座内沿第一方向设置有第一弹簧和第二弹簧，所述充电桩底座内沿第二方向设置有第三弹簧和第四弹簧，所述第一弹簧一端抵触所述充电桩底座的第一侧壁，另一端抵触所述充电座，所述第二弹簧一端抵触所述充电桩底座的第二侧壁，另一端抵触所述充电座，所述第三弹簧一端抵触所述充电桩底座的第三侧壁，另一端抵触所述充电座，所述第四弹簧一端抵触所述充电桩底座的第四侧壁，另一端抵触所述充电座，所述第一侧壁与所述第二侧壁相对设置，所述第三侧壁与所述第四侧壁相对设置，所述第一方向垂直所述第二方向。
进一步地，所述充电座上设置有能绕充电座平面法线旋转的旋转机构，所述充电头设置在所述旋转机构上，所述旋转机构设置有第二回正弹簧。
进一步地，所述充电头为第一充电头，所述充电桩充电插接件为第一充电桩充电插接件，所述第一充电头包括容纳所述第一充电桩充电插接件的第一充电头筒体、以及设置在所述第一充电头筒体外壁的引导插接件，所述引导插接件沿所述沿所述第一充电头筒体的延伸方向设置，至少一所述引导插接件远离所述第一充电头筒体的末端设置有引导齿条。
进一步地，所述充电头为第二充电头，所述充电桩充电插接件为第二充电桩充电插接件，所述第二充电头包括容纳所述第二充电桩充电插接件的第二充电头筒体、以及设置在所述第二充电头筒体外壁的第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和第二斜面的距离沿远离所述第二充电头筒体的位置向靠近所述第二充电头筒体的位置逐渐减少。
本发明的充电桩充电头与充电口盖的配合，由充电口盖的引导件引导充电头，充电头的位置由引导件限定，从而无需传感器监控，降低成本，且安全可靠。
附图说明
图1为本发明一实施例一种电动汽车充电口盖的结构示意图；
图2为本发明一实施例引导槽放大示意图；
图3为本发明一实施例一种电动汽车充电口盖的侧视图；
图4为本发明一实施例一种电动汽车充电口盖与充电桩的配合示意图；
图5为本发明一实施例充电桩的充电头未插入电动汽车充电口盖时的配合示意图；
图6为本发明一实施例充电桩的充电头插入电动汽车充电口盖时的配合示意图；
图7为本发明另一实施例一种电动汽车充电口盖的结构示意图；
图8为本发明另一实施例一种电动汽车充电口盖的正视图；
图9为本发明另一实施例一种电动汽车充电口盖的俯视图；
图10为本发明另一实施例一种电动汽车充电口盖与另一实施例的充电头的配合示意图；
图11为本发明另一实施例一种电动汽车充电口盖与另一实施例的充电头配合的俯视图；
图12为本发明一实施例充电头与充电座平行时的结构示意图；
图13为本发明一实施例充电头与充电座平行时的侧视图；
图14为本发明一实施例充电头与充电座垂直时的结构示意图；
图15为本发明一实施例充电头与充电座垂直时的侧视图；
图16为图15的充电底座的A位置截面图；
图17为本发明一实施例的充电头的结构示意图；
图18为本发明一实施例的充电头的正视图；
图19为本发明一实施例的充电头的俯视图；
图20为本发明一实施例的充电头的侧视图；
图21为本发明另一实施例的充电头的结构示意图；
图22为本发明另一实施例的充电头的俯视图；
图23为本发明另一实施例的充电头升起时的结构示意图；
图24为本发明另一实施例的充电头升起时的俯视图；
图25为本发明另一实施例的充电头降下时的俯视图；
图26为本发明另一实施例的充电头降下时另一角度示意图；
图27为本发明一实施例电动汽车充电口盖的安装示意图；
图28为本发明最佳实施例采用自动泊车的充电方法的充电开始工作流程图；
图29为本发明最佳实施例采用自动泊车的充电方法的充电结束工作流程图；
图30为本发明另一实施例的电动汽车充电口盖与车辆的安装示意图。
标记说明
1-第一充电口盖本体；11-充电插接件入口；12-第一引导槽；13-碗口边缘；14-盖板装置；141-第一盖板；1411-第一盖板齿条；142-第二盖板；1421-第二盖板齿条；143-盖板传动装置；1431-第一传动轴；1432-第二传动轴；1433-第三传动轴；1434-第一传动齿轮；1435-第一换向齿轮；1436-第二换向齿轮；1437-第三换向齿轮；1438-第四换向齿轮；1439-传动齿轮；144-盖板底座；1441-盖板滑槽；1442-盖板底座通孔；145-引导通孔；15-引导筒；151-垂直筒壁；152-倾斜筒壁；153-倾斜筒壁导槽；16-第二引导槽；2-第二充电口盖本体；21-第一挡板；211-第一位置；22-弧面；23-第二挡板；231-第二位置；24-充电头入口；25-旋转方向；3-充电桩底座；31-滑槽；32-压杆；33-第一弹簧；34-第二弹簧；35-第三弹簧；36-第四弹簧；37-第一侧壁；38-第二侧壁；39-第三侧壁；310-第四侧壁；311-旋转机构；312-轨道；4-充电座；41-支撑杆；42-第一回正弹簧；5-第一充电桩充电插接件；6-第一充电头；61-第一充电头筒体；62-引导插接件；63-引导齿条；64-充电插接件驱动齿轮；65-充电插接件驱动齿条；7-第二充电头；71-第二充电头筒体；72-三角引导件；73-第一立面；74-第二立面；75-第三立面；8-第二充电桩充电插接件；2701-电动汽车；2702-电动汽车充电口盖；2703-小三电系统；2704-电机；2705-电池包；3001-车头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示为本发明一实施例一种电动汽车充电口盖，包括：具有充电入口区域的充电口盖本体，所述充电口盖本体上设置有引导充电桩用于容纳充电桩充电插接件的充电头向所述充电入口区域运动的引导件，在所述充电头与所述充电口盖本体的接触运动过程中，所述引导件接纳所述充电头并限定所述充电头的允许运动范围。
具体来说，当电动汽车停至预设充电位置后，充电桩的充电头向充电口盖本体运动并与充电口盖本体接触。由于停车位置与充电位置之间不可避免地会有一定的误差，因此，充电头无法与精确定位。本发明通过引导件接纳所述充电头并限定所述充电头的允许运动范围，从而引导充电头到达充电入口区域。在充电头运动至所述充电入口区域后，所述充电桩充电插接件从所述充电头伸出并与车载充电插接件连接，完成充电。
本发明的电动汽车充电口盖实现车载充电插接件与充电桩的充电头的精确配对。在充电头与车载充电插接件的配对过程中，充电头的定位是被动式定位。相比于主动式(传感器+执行机构)的定位机构，本发明采用的是单一运动的方式，同时结合被动式运动，实现定位与匹配。免去了复杂和成本高昂的传感器和执行机构，可以在恶劣环境具有更加优异的稳定性，同时，成本大幅削减。
在其中一个实施例中，所述引导件所限定的允许运动范围从所述充电口盖本体的边缘向所述充电入口区域逐渐收窄。
具体来说，通过逐渐收窄的引导件，从而将充电头的允许运动范围逐渐收窄并引导至充电入口区域。
本发明的充电桩充电头与充电口盖的配合，由充电口盖的引导件引导充电头，充电头的位置由引导件限定，从而无需传感器监控，降低成本，且安全可靠。
实施例二
如图1至图6所示为本发明一实施例一种电动汽车充电口盖的结构示意图，包括：具有充电入口位置的充电口盖本体，所述充电口盖本体上设置有引导充电桩用于容纳充电桩充电插接件的充电头向所述充电入口位置运动的引导件，在所述充电头与所述充电口盖本体的接触运动过程中，所述引导件接纳所述充电头并限定所述充电头的允许运动范围，所述引导件所限定的允许运动范围从所述充电口盖本体的边缘向所述充电入口区域逐渐收窄；
所述充电口盖本体为第一充电口盖本体1，所述第一充电口盖本体1为碗形，所述第一充电口盖本体1底部设置充电插接件入口11，所述充电插接件入口11为所述充电入口区域，所述引导件为设置在所述第一充电口盖本体1上的第一引导槽12，所述第一引导槽12的入口设置在所述第一充电口盖本体1的碗口边缘13，所述第一引导槽12的出口与所述充电插接件入口11连接，所述第一引导槽12从入口向出口逐渐收窄，第一引导槽12可以为两个，且关于所述充电插接件入口11对称设置；
所述充电插接件入口11设置有盖板装置14，所述盖板装置14包括：第一盖板141、第二盖板142、驱动所述第一盖板141和所述第二盖板142的盖板传动装置143、以及盖板底座144，所述盖板底座144与充电插接件入口11连接，所述盖板底座144与所述充电插接件入口11之间设有盖板滑槽1441，所述第一盖板141和所述第二盖板142并排容置在所述盖板滑槽1441内，且在所述盖板传动装置143的驱动下，在所述盖板滑槽1441内滑动，所述盖板底座144底部设置有盖板底座通孔1442，所述第一盖板141和所述第二盖板142上分别设置有缺口，在所述第一盖板141和所述第二盖板142闭合时，所述第一盖板141上的缺口与所述第二盖板142上的缺口拼接形成引导通孔145；
所述充电头的引导插接件从所述引导通孔145插入并与所述盖板传动装置143啮合；
所述充电头的引导插接件向所述盖板底座144方向运动，驱动所述盖板传动装置143带动所述第一盖板141和所述第二盖板142背离运动，打开所述充电插接件入口11，并暴露所述盖板底座通孔1442，所述充电头的引导插接件向远离所述盖板底座144方向运动，驱动所述盖板传动装置143带动所述第一盖板141和所述第二盖板142相对运动，闭合所述充电插接件入口11，并封闭所述盖板底座通孔1442；
所述盖板传动装置143包括：第一传动轴1431、第二传动轴1432、第三传动轴1433，所述第一传动轴1431中间设置有与充电桩充电插接件的引导齿条63啮合的第一传动齿轮1434，所述第一传动轴1431两端分别设置第一换向齿轮1435和第二换向齿轮1436，第二传动轴1432与第一传动轴1431成90°角，第三传动轴1433与第一传动轴1431成90°角，第二传动轴1432一端设置与所述第一换向齿轮1435啮合的第三换向齿轮1437，另一端设置传动齿轮1439与第一盖板141底部的第一盖板齿条1411啮合，第三传动轴1433一端设置于所述第二换向齿轮1436啮合的第四换向齿轮1438，另一端设置传动齿轮1439与第二盖板142底部的第二盖板齿条1421啮合，换向齿轮优选为斜齿轮，从而实现换向；
所述充电插接件入口11设置有向远离所述碗口边缘13方向延伸的引导筒15，所述引导筒15一端与所述充电插接件入口11连接，另一端设置所述盖板装置14，所述引导筒15的筒壁设置有第二引导槽16，所述第二引导槽16的入口与所述第一引导槽12的出口连接，所述第二引导槽16的出口在所述第一盖板141和所述第二盖板142闭合时与所述引导通孔145连接，所述第二引导槽16从入口向出口逐渐收窄，且所述第二引导槽16的入口宽度大于所述第一引导槽12的出口宽度，第二引导槽16可以为两个，且关于所述充电插接件入口11对称设置；
所述引导筒15包括连接的垂直筒壁151以及向中心倾斜的倾斜筒壁152，所述垂直筒壁151一端充电插接件入口11连接，另一端与所述倾斜筒壁152的一端连接，所述倾斜筒壁152的另一端设置所述所述盖板装置14，所述第二引导槽16设置在所述垂直筒壁151上，所述倾斜筒壁152上设置有倾斜筒壁导槽153，所述倾斜筒壁导槽153一端与所述第二引导槽16的出口连接，另一端在所述第一盖板141和所述第二盖板142闭合时与所述引导通孔145连接。
具体来说，如图1至图6所示，第一充电口盖本体1为碗形，所述第一充电口盖本体1底部设置充电插接件入口11，所述充电插接件入口11为所述充电入口区域，所述引导件为设置在所述第一充电口盖本体1上的第一引导槽12，所述第一引导槽12的入口设置在所述第一充电口盖本体1的碗口边缘13，所述第一引导槽12的出口与所述充电插接件入口11连接，所述第一引导槽12从入口向出口逐渐收窄。在充电头向第一充电口盖本体1底部的充电插接件入口11运动的过程中，充电头被第一引导槽12引导，充电头的允许运动范围逐渐收窄，从而将充电头从第一引导槽12的入口引导至第一引导槽12的出口。在第一引导槽12的出口设置有第二引导槽16，第二引导槽16进一步引导充电头，引导筒15限定第一充电头筒体61两对称设置的引导插接件62的位置，并由第二引导槽16对引导插接件62逐渐限位，保证引导插接件62能够插入引导通孔145。如图6所示，当充电头到位后，第一充电头6的第一充电桩充电插接件5从第一充电头筒体61中伸出，带动引导插接件62向所述盖板底座144方向运动，引导插接件62的引导齿条63与第一传动齿轮1434啮合，驱动第一传动齿轮1434带动第一传动轴1431转动，并带动两端的第一换向齿轮1435和第二换向齿轮1436转动，从而通过第二传动轴1432和第三传动轴1433驱动设置在第一盖板141和第二盖板142底部的传动齿轮1439转动，并驱动第一盖板齿条1411和第二盖板齿条1421运动，带动所述第一盖板141和所述第二盖板142背离运动，暴露所述盖板底座通孔1442，第一充电桩充电插接件5从盖板底座通孔1442穿过并与车载充电插接件电连接，实现充电。充电桩充电插接件可以为充电公头，则车载充电插接件为充电母头，同样地，充电桩充电插接件可以为充电母头，则车载充电插接件为充电公头。
完成充电后，第一充电桩充电插接件5与车载充电插接件分离，从盖板底座通孔1442缩回，带动引导插接件62向远离所述盖板底座144方向运动，驱动所述盖板传动装置143带动所述第一盖板141和所述第二盖板142相对运动，封闭所述盖板底座通孔1442。
其中，第一盖板141和第二盖板142背离运动，即第一盖板141和第二盖板142向相背离方向运动。第一盖板141和第二盖板142相对运动，即第一盖板141和第二盖板142向相对方向运动到达同一位置。
其中，所述引导筒15包括连接的垂直筒壁151以及向中心倾斜的倾斜筒壁152，所述垂直筒壁151一端充电插接件入口11连接，另一端与所述倾斜筒壁152的一端连接，所述倾斜筒壁152的另一端设置所述所述盖板装置14，所述第二引导槽16设置在所述垂直筒壁151上，所述倾斜筒壁152上设置有倾斜筒壁导槽153，所述倾斜筒壁导槽153一端与所述第二引导槽16的出口连接，另一端在所述第一盖板141和所述第二盖板142闭合时与所述引导通孔145连接。
通过设置倾斜筒壁152，进一步限位引导插接件62，并通过倾斜筒壁导槽153引导至引导通孔145。引导通孔145由所述第一盖板141上的缺口与所述第二盖板142上的缺口拼接形成。引导通孔145上可以设置密封橡胶，以便在引导插接件62插入时，通过弹性形变弯曲，以让引导插接件62进入引导通孔145，并在引导插接件62离开时，通过弹性形变复位，密封引导通孔145。密封橡胶可以与第一盖板141上的缺口或所述第二盖板142上的缺口连接，以实现固定。
现有的充电口盖和充电桩充电图的定位需要单独的电机和执行机构及感应装置来定位，本实施例利用充电头的引导插接件和盖板传动装置的配合来完成充电口盖打开和关闭的过程，减少了感应装置及打开的软件逻辑、电机等，是种低成本的解决方案。
本实施例充电口盖和充电头配合使用了纯机械定位，不需要新增额外的识别定位的成本，能够吸收左右前后10cm的公差，并且采用两级的引导槽配合，使得充电枪和充电头配合更加准确，实现了低成本化。
实施例三
如图7至图11所示为本发明一实施例一种电动汽车充电口盖的结构示意图，包括：具有充电入口位置的充电口盖本体，所述充电口盖本体上设置有引导充电桩用于容纳充电桩充电插接件的充电头向所述充电入口位置运动的引导件，在所述充电头与所述充电口盖本体的接触运动过程中，所述引导件接纳所述充电头并限定所述充电头的允许运动范围，所述引导件所限定的允许运动范围从所述充电口盖本体的边缘向所述充电入口区域逐渐收窄；
所述充电口盖本体为第二充电口盖本体2，所述第二充电口盖本体2包括依次连接的第一挡板21、弧面22以及第二挡板23，所述第一挡板21与所述第二挡板23的边缘为充电头入口24，所述弧面22为所述充电入口区域，所述第一挡板21和所述第二挡板23为所述引导件，在沿着从充电头入口24至所述弧面22的方向上，所述第一挡板21与所述第二挡板23之间的距离逐渐减少。
具体来说，本发明另一实施例的充电口盖本体为第二充电口盖本体2，第二充电口盖本体2与另一实施例的第二充电头7配合，在第二充电头7余第二充电口盖本体2接触运动过程中，第一挡板21和第二挡板23作为引导件，第一挡板21和第二挡板23之间的距离逐渐收窄，从而限定第二充电头7的三角引导件72的位置，将第二充电头7的第二充电头筒体71引导至作为充电入口区域的弧面22。在第二充电头筒体71被引导至弧面22后，第二充电桩充电插接件8伸出，沿弧面22的延伸方向运动，穿过弧面22一端，与弧面22一端后的车载充电插接件电连接，实现充电。充电桩充电插接件可以为充电公头，则车载充电插接件为充电母头，同样地，充电桩充电插接件可以为充电母头，则车载充电插接件为充电公头。
本实施例通过第一挡板第二挡板与三角引导件的配合，实现对充电头的引导。
实施例四
如图12至图15所示，本发明一实施例一种充电桩，包括：充电桩底座3、充电座4、设置在所述充电座上的充电头、以及驱动所述充电头向远离所述充电座4方向或靠近所述充电座4方向运动的充电头驱动装置，所述充电头与电动汽车充电口盖的充电口盖本体接触时，由设置在所述充电口盖本体上的引导件引导，并推动所述充电座4在所述充电桩底座3内活动，所述充电头内设置有充电桩充电插接件，所述充电桩充电插接件在插接件驱动装置的驱动下沿所述充电头的延伸方向伸缩活动。
具体来说，充电头在充电头驱动装置的驱动下远离或靠近充电座4，当充电头向远离充电座4方向运动，即向电动汽车充电口盖运动，当其与充电口盖本体接触时，由设置在所述充电口盖本体上的引导件引导，并被引导件限位，从而向充电座4施加作用力，推动所述充电座4在所述充电桩底座3内活动。在充电头运动至充电口盖本体所限定的充电入口区域后，所述充电桩充电插接件从所述充电头伸出并与车载充电插接件连接，完成充电。
本发明的电动汽车充电口盖实现车载充电插接件与充电桩的充电头的精确配对。在充电头与车载充电插接件的配对过程中，充电头的定位是被动式定位。相比于主动式(传感器+执行机构)的定位机构，本发明采用的是单一运动的方式，同时结合被动式运动，实现定位与匹配。免去了复杂和成本高昂的传感器和执行机构，可以在恶劣环境具有更加优异的稳定性，同时，成本大幅削减。
实施例五
如图12至图15所示，本发明一实施例一种充电桩，包括：充电桩底座3、充电座4、设置在所述充电座上的充电头、驱动所述充电头向远离所述充电座4方向或靠近所述充电座4方向运动的充电头驱动装置、以及驱动所述充电座4沿第一方向在所述充电桩底座3内正向或反向运动的充电座驱动装置，所述充电头与电动汽车充电口盖的充电口盖本体接触时，由设置在所述充电口盖本体上的引导件引导，并推动所述充电座4在所述充电桩底座3内活动，所述充电头内设置有充电桩充电插接件，所述充电桩充电插接件在插接件驱动装置的驱动下沿所述充电头的延伸方向伸缩活动，所述充电桩底座3内沿第二方向设置有滑槽31，所述充电座4沿所述滑槽31滑动，所述第一方向垂直所述第二方向，所述充电座4上设置有支撑杆41，所述充电头与所述支撑杆41枢接，且所述充电头与所述支撑杆41的枢接处设置有第一回正弹簧42，所述第一回正弹簧42为所述充电头驱动装置，所述第一回正弹簧向所述充电头施加驱动所述充电头向垂直所述充电座4方向运动的预紧力，所述充电桩底座3内沿所述第二方向设置有压杆32，所述压杆32中部弯曲形成容纳区，所述容纳区在所述充电头与所述充电座4平行时容纳且压紧所述充电头，所述充电座上设置有能绕充电座平面法线旋转的旋转机构311，所述充电头通过支撑杆41设置在所述旋转机构311上，所述旋转机构311设置有第二回正弹簧。
具体来说，以第一充电头6为例，如图12和图13所示，在无需充电时，第一充电头6与充电座4平行，从而减少空间，同时压杆32中部弯曲形成容纳区，容纳并压紧第一充电头6。当需要充电时，如图14和图15所示，充电座驱动装置驱动充电座4在沿第一方向X运动，离开压杆32，第一充电头6在作为充电头驱动装置的第一回正弹簧42的预紧力的驱动下，旋转至垂直充电座4。在第一充电头6向垂直充电座4方向旋转的过程中，第一充电头6接触充电口盖本体，并由充电口盖本体的引导件引导限位。
以第一充电口盖本体1为例，第一充电头6在充电座驱动装置驱动下向第一方向X运动，第一充电头6向靠近第一充电口盖本体1方向旋转，接触第一充电口盖本体1，然后落入第一引导槽12，第一充电头6继续旋转运动，则引导插接件62将会接触第一引导槽12的槽壁，引导插接件62向槽壁施加作用力，槽壁向引导插接件62施加反作用力，从而推动第一充电头6在滑槽31内在第二方向Y运动，使得第一充电头6整体滑落至引导筒15，并随着第二引导槽16的引导进入充电入口区域，并打开第一盖板141和第二盖板142。在第一充电头6运动至所述充电入口区域后，第一充电桩充电插接件5从第一充电头6伸出并与车载充电插接件连接，完成充电。
同时，所述充电座上设置有能绕充电座4平面法线Z旋转的旋转机构311，所述第一充电头6通过支撑杆41设置在所述旋转机构311上，所述旋转机构311设置有第二回正弹簧。旋转机构311可以为转盘，转盘绕充电座4平面法线Z旋转，第二回正弹簧一端固定在充电座4上，一端与旋转机构311连接，驱动旋转机构311回正。在引导插接件62接触第一充电口盖本体1的过程中，由于车辆的位置并不能保证第一引导槽的中线平行于Y方向，因此，通过旋转机构311，使得第一充电头6绕充电座4平面法线Z旋转，从而消除角度误差。
当完成充电后，第一充电桩充电插接件5缩回第一充电头6，第一充电头6在充电座驱动装置驱动下向第一方向X的反方向运动，并由压杆32向第一充电头6施加作用力，使得第一充电头6向平行充电座4方向运动，并容纳在压杆32的容纳区中。
其中，充电座驱动装置可以为电机，充电座4安装在沿第一方向X设置的轨道312上，通过电机驱动充电座4沿轨道312正向或反向与运动。正向运动为沿第一方向运动，反向运动为沿第一方向的反方向运动。
插接件驱动装置可以为电机，通过电机驱动第一充电桩充电插接件5伸出。
当到达充电入口区域后，由于引导件的允许运动范围已经收窄，因此，此时充电座驱动装置驱动充电头时，其堵转电流会增大，因此，可以通过判断堵转电流的大小，来判断充电头是否已经到达充电入口区域。从而触发插接件驱动装置驱动充电桩充电插接件伸出。另外也可以在充电头的端部，例如引导插接件设置压力传感器，由于充电头在接触充电口盖本体后，与充电口盖本体接触直到到达充电入口区域，当到达充电入口区域，充电头与充电口盖本体的压力变小，从而触发插接件驱动装置驱动充电桩充电插接件伸出。
再一种方式，可以在充电口盖本体的充电入口区域设置到位传感器，当充电头到达充电入口区域时，向充电桩发送信息，通知充电桩，从而触发插接件驱动装置驱动充电桩充电插接件伸出。
如图17至图20所示为本发明一实施例一种充电头，所述充电头为第一充电头6，所述充电桩充电插接件为第一充电桩充电插接件5，所述第一充电头6包括容纳所述第一充电桩充电插接件5的第一充电头筒体61、以及设置在所述第一充电头筒体61外壁的引导插接件62，所述引导插接件62沿所述沿所述第一充电头筒体61的延伸方向设置，至少一所述引导插接件62远离所述第一充电头筒体61的末端设置有引导齿条63。
具体来说，第一充电桩充电插接件5容置在第一充电头筒体61内，第一充电桩充电插接件5上设置充电插接件驱动齿条65，第一充电头筒体61内设置充电插接件驱动齿轮64，充电插接件驱动齿轮64与作为插接件驱动装置的电机连接，由电机驱动，从而驱动第一充电桩充电插接件5沿所述第一充电头筒体61的延伸方向伸缩活动。
在第一充电头筒体61外壁设置引导插接件62，优选地，引导插接件62为两个，且对称设置，两个引导插接件62所在平面与充电座4平行。本实施例的第一充电头6与第一充电口盖本体1配合，通过引导插接件62开启或关闭第一盖板141和第二盖板142。
如图21至图22为本发明另一实施例一种充电头，所述充电头为第二充电头7，所述充电桩充电插接件为第二充电桩充电插接件8，所述第二充电头7包括容纳所述第二充电桩充电插接件8的第二充电头筒体71、以及设置在所述第二充电头筒体71外壁的三角引导件72，所述三角引导件72包括与所述第二充电头筒体71连接的第一立面73、与所述第二充电头筒体71连接的第二立面74、以及与所述第一立面73和所述第二立面74连接的第三立面75，在沿着从所述第三立面75至所述第二充电头筒体71的方向上，所述第一立面73与所述第二立面74之间的距离逐渐减少。
具体来说，第二充电桩充电插接件8容置在第二充电头筒体71内，同样地，可以在第二充电桩充电插接件8上设置充电插接件驱动齿条，在第二充电头筒体71内设置充电插接件驱动齿轮，充电插接件驱动齿轮与作为插接件驱动装置的电机连接，由电机驱动，从而驱动第二充电桩充电插接件8沿所述第二充电头筒体71的延伸方向伸缩活动。
本实施例的第二充电头7与第二充电口盖本体2配合。
实施例六
如图23至图26所示，一种充电桩，其特征在于，包括：充电桩底座3、充电座4、设置在所述充电座上的充电头、以及驱动所述充电头向远离所述充电座4方向或靠近所述充电座4方向运动的充电头驱动装置，所述充电头与电动汽车充电口盖的充电口盖本体接触时，由设置在所述充电口盖本体上的引导件引导，并推动所述充电座4在所述充电桩底座3内活动，所述充电头内设置有充电桩充电插接件，所述充电桩充电插接件在插接件驱动装置的驱动下沿所述充电头的延伸方向伸缩活动；
所述充电桩底座3内沿第一方向X设置有第一弹簧33和第二弹簧34，所述充电桩底座3内沿第二方向Y设置有第三弹簧35和第四弹簧36，所述第一弹簧33一端抵触所述充电桩底座3的第一侧壁37，另一端抵触所述充电座4，所述第二弹簧34一端抵触所述充电桩底座3的第二侧壁38，另一端抵触所述充电座4，所述第三弹簧35一端抵触所述充电桩底座3的第三侧壁39，另一端抵触所述充电座4，所述第四弹簧36一端抵触所述充电桩底座3的第四侧壁310，另一端抵触所述充电座4，所述第一侧壁37与所述第二侧壁38相对设置，所述第三侧壁39与所述第四侧壁310相对设置，所述第一方向垂直所述第二方向。
具体来说，本实施例的充电头驱动装置为电机。通过电机驱动充电头旋转以平行充电座4或垂直充电座4。以第一充电头6为例，如图23和图24所示，在需要充电时，充电头驱动装置驱动第一充电头6向垂直充电座4方向旋转，升起第一充电头6。第一充电头6接触充电口盖本体，并由充电口盖本体的引导件引导限位。
以第一充电口盖本体1为例，第一充电头6在充电头驱动装置驱动下，第一充电头6向靠近第一充电口盖本体1方向旋转，接触第一充电口盖本体1，然后落入第一引导槽12，第一充电头6继续旋转运动，则引导插接件62将会接触第一引导槽12的槽壁，引导插接件62向槽壁施加作用力，槽壁向引导插接件62施加反作用力，从而推动第一充电头6在滑槽31内在第一方向X或第二方向Y运动，使得第一充电头6整体滑落至引导筒15，并随着第二引导槽16的引导进入充电入口区域，并打开第一盖板141和第二盖板142。在第一充电头6运动至所述充电入口区域后，第一充电桩充电插接件5从第一充电头6伸出并与车载充电插接件连接，完成充电。
如图25和图26所示，当完成充电后，第一充电桩充电插接件5缩回第一充电头6，第一充电头6充电头驱动装置驱动下向平行充电座4方向运动。四个弹簧在预紧力作用下恢复平衡。
本实施例同样可以在所述充电座上设置能绕充电座平面法线旋转的旋转机构311，所述充电头设置在所述旋转机构311上，所述旋转机构311设置有第二回正弹簧，从而消除旋转误差。
本实施例采用弹簧实现对充电头的位置的被动控制，采用完全的机械方式，更为节省成本。
作为本发明一实施例，一种电动汽车，在所述电动汽车的车体上设置有如前所述的电动汽车充电口盖，所述电动汽车充电口盖后，设置与所述车体内的充电系统电连接的车载充电插接件。
具体来说，电动汽车充电口盖可以设置在车身或者车的底部。电动汽车充电口盖后，指的是车体内，电动汽车充电口盖前为车体外。
在其中一个实施例中，所述电动汽车充电口盖设置在所述车体的底部。
当将本发明第一充电口盖本体1安装在车体底部时，如图4、图5和图15所示，第一充电口盖本体1开口朝下，第一引导槽12的延伸方向为车辆的宽度方向。
对应的充电桩设置在车位内，且充电桩的第一方向X与车位长度方向平行，第二方向Y与车位宽度方向平行。
电动汽车充电口盖设置在车体底部，将前述充电桩设置在车位内，实现充电配合。具体来说，可以配合自动泊车方式，实现自动充电。
如图27所示，在电动汽车2701的底部设置有如前所述的电动汽车充电口盖2702，电动汽车充电口盖2702后设置与电池包2705电连接的车载充电插接件，充电桩的充电头穿过电动汽车充电口盖2702后为电池包2705进行充电，电池包2705为电机2704提供电能。具体来说，车载充电插接件可以通过小三电系统2703与电池包2705电连接。其中，小三电系统包括：高压配电盒(Power Distribution Unit，PDU)、直流/直流(DC/DC)转换器、以及车载充电机(On-Board Charger，OBC)
如图28所示为本发明最佳实施例采用自动泊车的充电方法的充电开始工作流程图，包括：
步骤S2801，电动汽车到达车位附近；
步骤S2802，车辆与充电桩匹配通信；
步骤S2803，底部充电桩下降；
步骤S2804，车辆识别车位；
步骤S2805，中控屏(DA)提示是否自动充电或者自动泊车不充电；
步骤S2806，用户选择自动充电；
步骤S2807，车辆自动泊车入位；
步骤S2808，入位后自动挂P挡；
步骤S2809，车辆下电；
步骤S2710，充电桩进行障碍物及风险检测；
步骤S2711，充电桩上升；
步骤S2712，底部充电口盖被动打开；
步骤S2713，通过导向装置接入接口；
步骤S2714，充电桩的充电装置与车辆握手，进行充电条件符合性确认；
步骤S2715，充电开始。
如图29所示为本发明最佳实施例采用自动泊车的充电方法的充电结束工作流程图，包括：
步骤S2901，充电进行中；
步骤S2902，车辆到达设定SOC、或者车主车上DA主动结束、或者车主通过手机APP主动结束；
步骤S2903，充电断开；
步骤S2904，充电桩下降；
步骤S2905，底部充电口盖闭合；
步骤S2906，DA提示车辆可以驶出；
步骤S2907，驾驶员驾驶车辆驶出；
步骤S2908，车辆与充电桩匹配通信信号消失；
步骤S2909，底部充电桩上升，充当地锁，充电结束。
如图30所示，在其中一个实施例中，对于本发明另一实施例的第二充电口盖本体2，可以安装在车头3001。
本发明提出充电头被动定位方案，利用较为简单的方案，使得匹配系统有更高的精度和稳定性，同时保证低成本。相比于主动式(传感器+执行机构)的定位机构，本方案采用的是单一运动的方式，同时结合被动式运动，实现定位与匹配。免去了复杂和成本高昂的传感器和执行机构，可以在恶劣环境具有更加优异的稳定性，同时，成本大幅削减。本发明提出被动的移动装置，用于匹配充电口与充电头的精确配对。相比于主动移动对准，被动方式作动机构少，结构简单，成本低廉。本发明提出的充电口盖，实现充电口自动开闭装置，闭合状态防止水和灰尘进入，打开状态可保证充电头与充电口的配合不干涉。相比于主动开闭式，本发明节省作动机构，成本更为低廉。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种充电桩，其特征在于，包括：充电桩底座(3)、充电座(4)、设置在所述充电座上的充电头、以及驱动所述充电头向远离所述充电座(4)方向或靠近所述充电座(4)方向运动的充电头驱动装置，所述充电头与电动汽车充电口盖的充电口盖本体接触时，由设置在所述充电口盖本体上的引导件引导，并推动所述充电座(4)在所述充电桩底座(3)内活动，所述充电头内设置有充电桩充电插接件，所述充电桩充电插接件在插接件驱动装置的驱动下沿所述充电头的延伸方向伸缩活动；
所述充电头为第一充电头(6)，所述充电桩充电插接件为第一充电桩充电插接件(5)，所述第一充电头(6)包括容纳所述第一充电桩充电插接件(5)的第一充电头筒体(61)、以及设置在所述第一充电头筒体(61)外壁的引导插接件(62)，所述引导插接件(62)沿所述第一充电头筒体(61)的延伸方向设置，至少一所述引导插接件(62)远离所述第一充电头筒体(61)的末端设置有引导齿条(63)；
还包括驱动所述充电座(4)沿第一方向在所述充电桩底座(3)内正向或反向运动的充电座驱动装置，所述充电桩底座(3)内沿第二方向设置有滑槽(31)，所述充电座(4)沿所述滑槽(31)滑动，所述第一方向垂直所述第二方向。
2.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述充电座(4)上设置有支撑杆(41)，所述充电头与所述支撑杆(41)枢接，所述充电头与所述支撑杆(41)的枢接处设置有第一回正弹簧(42)，所述第一回正弹簧(42)为所述充电头驱动装置，所述第一回正弹簧向所述充电头施加驱动所述充电头向垂直所述充电座(4)方向运动的预紧力，所述充电桩底座(3)内沿所述第二方向设置有压杆(32)，所述压杆(32)中部弯曲形成容纳区，所述容纳区在所述充电头与所述充电座(4)平行时容纳且压紧所述充电头。
3.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述充电桩底座(3)内沿第一方向设置有第一弹簧(33)和第二弹簧(34)，所述充电桩底座(3)内沿第二方向设置有第三弹簧(35)和第四弹簧(36)，所述第一弹簧(33)一端抵触所述充电桩底座(3)的第一侧壁(37)，另一端抵触所述充电座(4)，所述第二弹簧(34)一端抵触所述充电桩底座(3)的第二侧壁(38)，另一端抵触所述充电座(4)，所述第三弹簧(35)一端抵触所述充电桩底座(3)的第三侧壁(39)，另一端抵触所述充电座(4)，所述第四弹簧(36)一端抵触所述充电桩底座(3)的第四侧壁(310)，另一端抵触所述充电座(4)，所述第一侧壁(37)与所述第二侧壁(38)相对设置，所述第三侧壁(39)与所述第四侧壁(310)相对设置，所述第一方向垂直所述第二方向。
4.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述充电座上设置有能绕充电座平面法线旋转的旋转机构(311)，所述充电头设置在所述旋转机构(311)上，所述旋转机构(311)设置有第二回正弹簧。
5.一种充电桩，其特征在于，包括：充电桩底座(3)、充电座(4)、设置在所述充电座上的充电头、以及驱动所述充电头向远离所述充电座(4)方向或靠近所述充电座(4)方向运动的充电头驱动装置，所述充电头与电动汽车充电口盖的充电口盖本体接触时，由设置在所述充电口盖本体上的引导件引导，并推动所述充电座(4)在所述充电桩底座(3)内活动，所述充电头内设置有充电桩充电插接件，所述充电桩充电插接件在插接件驱动装置的驱动下沿所述充电头的延伸方向伸缩活动；
还包括驱动所述充电座(4)沿第一方向在所述充电桩底座(3)内正向或反向运动的充电座驱动装置，所述充电桩底座(3)内沿第二方向设置有滑槽(31)，所述充电座(4)沿所述滑槽(31)滑动，所述第一方向垂直所述第二方向；
所述充电头为第二充电头(7)，所述充电桩充电插接件为第二充电桩充电插接件(8)，所述第二充电头(7)包括容纳所述第二充电桩充电插接件(8)的第二充电头筒体(71)、以及设置在所述第二充电头筒体(71)外壁的三角引导件(72)，所述三角引导件(72)包括与所述第二充电头筒体(71)连接的第一立面(73)、与所述第二充电头筒体(71)连接的第二立面(74)、以及与所述第一立面(73)和所述第二立面(74)连接的第三立面(75)，在沿着从所述第三立面(75)至所述第二充电头筒体(71)的方向上，所述第一立面(73)与所述第二立面(74)之间的距离逐渐减少。
6.一种电动汽车充电口盖，其特征在于，包括：具有充电入口区域的充电口盖本体，所述充电口盖本体上设置有引导如权利要求1至4任一项所述的充电桩用于容纳充电桩充电插接件的充电头向所述充电入口区域运动的引导件，在所述充电头与所述充电口盖本体的接触运动过程中，所述引导件接纳所述充电头并限定所述充电头的允许运动范围；
所述引导件所限定的允许运动范围从所述充电口盖本体的边缘向所述充电入口区域逐渐收窄；
所述充电口盖本体为第一充电口盖本体(1)，所述第一充电口盖本体(1)为碗形，所述第一充电口盖本体(1)底部设置充电插接件入口(11)，所述充电插接件入口(11)为所述充电入口区域，所述引导件为设置在所述第一充电口盖本体(1)上的第一引导槽(12)，所述第一引导槽(12)的入口设置在所述第一充电口盖本体(1)的碗口边缘(13)，所述第一引导槽(12)的出口与所述充电插接件入口(11)连接，所述第一引导槽(12)从入口向出口逐渐收窄。
7.根据权利要求6所述的电动汽车充电口盖，其特征在于，所述充电插接件入口(11)设置有盖板装置(14)，所述盖板装置(14)包括：第一盖板(141)、第二盖板(142)、驱动所述第一盖板(141)和所述第二盖板(142)的盖板传动装置(143)、以及引导通孔(145)，所述第一盖板(141)和所述第二盖板(142)并排设置；
所述充电头的引导插接件从所述引导通孔(145)插入并与所述盖板传动装置(143)啮合，驱动所述盖板传动装置(143)带动所述第一盖板(141)和所述第二盖板(142)背离运动打开所述充电插接件入口(11)或者相对运动闭合所述充电插接件入口(11)；
所述第一盖板(141)和所述第二盖板(142)上分别设置有缺口，在所述第一盖板(141)和所述第二盖板(142)闭合所述充电插接件入口(11)时，所述第一盖板(141)上的缺口与所述第二盖板(142)上的缺口拼接形成所述引导通孔(145)。
8.根据权利要求7所述的电动汽车充电口盖，其特征在于，所述充电插接件入口(11)设置有向远离所述碗口边缘(13)方向延伸的引导筒(15)，所述引导筒(15)一端与所述充电插接件入口(11)连接，另一端设置所述盖板装置(14)，所述引导筒(15)的筒壁设置有第二引导槽(16)，所述第二引导槽(16)的入口与所述第一引导槽(12)的出口连接，所述第二引导槽(16)的出口在所述第一盖板(141)和所述第二盖板(142)闭合时与所述引导通孔(145)连接，所述第二引导槽(16)从入口向出口逐渐收窄，且所述第二引导槽(16)的入口宽度大于所述第一引导槽(12)的出口宽度。
9.一种电动汽车充电口盖，其特征在于，包括：具有充电入口区域的充电口盖本体，所述充电口盖本体上设置有引导如权利要求5所述的充电桩用于容纳充电桩充电插接件的充电头向所述充电入口区域运动的引导件，在所述充电头与所述充电口盖本体的接触运动过程中，所述引导件接纳所述充电头并限定所述充电头的允许运动范围；
所述引导件所限定的允许运动范围从所述充电口盖本体的边缘向所述充电入口区域逐渐收窄；
所述充电口盖本体为第二充电口盖本体(2)，所述第二充电口盖本体(2)包括依次连接的第一挡板(21)、弧面(22)以及第二挡板(23)，所述第一挡板(21)与所述第二挡板(23)的边缘为充电头入口(24)，所述弧面(22)为所述充电入口区域，所述第一挡板(21)和所述第二挡板(23)为所述引导件，在沿着从充电头入口(24)至所述弧面(22)的方向上，所述第一挡板(21)与所述第二挡板(23)之间的距离逐渐减少。
10.一种电动汽车，其特征在于，在所述电动汽车的车体上设置有如权利要求6至8任一项所述的电动汽车充电口盖，所述电动汽车充电口盖后，设置与所述车体内的充电系统电连接的车载充电插接件。
11.根据权利要求10所述的电动汽车，其特征在于，所述电动汽车充电口盖设置在所述车体的底部。
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