CN112788903B - 一种pdu机器人模块、移动式开关装置及功率分配器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及充电领域，具体涉及一种PDU机器人模块、移动式开关装置及功率分配器。一种PDU机器人模块，包括：载体，所述载体内置有电极单元；电极单元，所述电极单元包括输入电极和输出电极，所述输入电极和所述输出电极电连接；支架，所述支架设置在所述载体内部，所述输入电极的内端和所述输出电极的内端均与所述支架连接；驱动件，所述驱动件驱动所述支架做直线运动，以带动输入电极的外端和输出电极的外端同步自所述载体侧壁伸出。解决了现有技术中存在的充电堆采用继电器，需固定接线，灵活性差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及充电领域，具体涉及一种PDU机器人模块、移动式开关装置及功率分配器。
背景技术
在使用充电桩给电动汽车充电的场合，会遇到不同功率需求的电动汽车。当小型电动汽车需要功率较低时，充电桩会浪费自身的功率供给能力的资源，或者有大型电动汽车需要大于单个充电桩自身的功率供给能力时，充电时间会比较长。
现有的充电堆的柔性功率分配系统，核心单元PDU采用的是单个继电器/接触器组成MxN阵列方式，或是采用多个固定多触点的继电器/接触器的方式，本质上都是一种阵列方式的MxN的继电器组。直接采用继电器阵列的缺点在于，继电器用量多，成本高，需要MxN个复杂的控制线路，此种方案，从结构、电气、硬件、软件上都相当的复杂。采用定制的多路继电器，可以简化高压线路和结构，但简化不了控制线路，成本变高，定制化的多路继电器，通道数量固定，无法进行通道的扩展。当多个功率集中在一个多路继电器上时，单个多路继电器的发热量高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的充电堆采用继电器，需固定接线，灵活性差的技术问题，本发明提出了一种PDU机器人模块、移动式开关装置及功率分配器，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：
一种PDU机器人模块，包括：载体，所述载体内置有电极单元；电极单元，所述电极单元包括输入电极和输出电极，所述输入电极和所述输出电极电连接；支架，所述支架设置在所述载体内部，所述输入电极的内端和所述输出电极的内端均与所述支架连接；驱动件，所述驱动件驱动所述支架做直线运动，以带动输入电极的外端和输出电极的外端同步自所述载体侧壁伸出。
通过设置PDU机器人模块包括载体，载体中内置电极单元，并通过电极伸缩与外部通道接触，来控制PDU机器人模块的接通和断开电路。相较于继电器，本申请的开关模块通过伸缩控制通断，无需固定接线，灵活性好，适用性强。
进一步地，所述支架为两个，两个支架对称设置，所述驱动件驱动两个所述支架同步相向或相背直线运动，以带动所述输入电极和所述输出电极相对于所述载体同步伸缩。
进一步地，所述驱动件为伸缩驱动装置，所述驱动件包括驱动部和伸缩部，所述驱动部和所述伸缩部分别与两个支架连接。
进一步地，所述驱动件通过传动组件来驱动两个所述支架同步运动，所述传动组件包括丝杆和螺母，所述驱动件驱动所述丝杆转动，所述螺母为两个且与所述丝杆配合，两个螺母分别带动两个支架沿所述丝杆相向或相背运动。
进一步地，所述输入电极包括正电极Ⅰ和负电极Ⅰ，所述输出电极包括正电极Ⅱ和负电极Ⅱ，所述正电极Ⅰ与所述正电极Ⅱ电连接，所述负电极Ⅰ与所述负电极Ⅱ电连接，所有电极均呈圆柱状。
进一步地，还包括导向组件，所述导向组件包括至少一个导向柱，所述导向柱平行于所述支架的直线运动方向设置，所述支架套在所述导向柱的外周并沿所述导向柱做直线运动。
一种移动式开关装置，包括：PDU机器人模块；导轨，所述导轨与所述PDU机器人模块对应设置，所述PDU机器人模块沿所述导轨上滑动；驱动组件，所述驱动组件驱动所述PDU机器人模块沿所述导轨滑动。
进一步地，所述驱动组件包括驱动装置、齿轮和齿条，所述齿条平行于所述导轨设置，所述驱动装置设置在所述载体上并驱动所述齿轮转动，所述齿轮与所述齿条啮合。
一种功率分配器，包括：移动式开关装置；外部通道，所述外部通道包括输入通道和输出通道，所述输入通道和所述输出通道围绕导轨设置，所述移动式开关装置沿导轨运动至工作位后，电极单元伸出所述载体电连接所述输入通道和所述输出通道。
进一步地，所述移动式开关装置至少为两个，所述移动式开关装置与所述输入通道一一对应设置，所述移动式开关装置共用所述输出通道，所述导轨平行于所述输入通道设置。
基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：
1.本发明的PDU机器人模块，通过设置PDU机器人模块包括载体，载体中内置电极单元，并通过电极伸缩与外部通道接触，来控制PDU机器人模块的接通和断开电路。相较于继电器，本申请的开关模块通过伸缩控制通断，无需固定接线，灵活性好，适用性强；
2.本发明的PDU机器人模块，采用驱动件推动支架直线运动来带动电极单元相对于载体伸缩，机械式的驱动方式，可实现对电极单元的运动的精确控制；进一步限定支架为两个，并通过伸缩式驱动装置或者配合丝杆螺母的传动组件来驱动两个支架的同步相向或向背运动，可实现同一驱动件分别驱动两个支架同步相向或向背运动，进而实现电极的伸缩来进行外部通道的断开和闭合；此外，电极的形状可根据需要设定，可通过增大电极与外部通道的接触面积来提升外部通道的电流通过能力，无需更改整体结构；还设置有导向组件，在导向组件的导向作用下，支架仅会沿着导向柱做直线往复运动，带动电极单元直线伸缩，而不会发生旋转和偏离直线轨道的情况；
3.本发明的移动式开关装置，包括PDU机器人模块、导轨和驱动组件，可实现PDU机器人模块在驱动组件的带动下沿导轨运动至不同工位，可切换连接不同的输入通道和输出通道，满足自动充电设备电流自动分配功能；
4.本发明的功率分配器，通过对外部通道和移动式开关装置的数量和排布的设置，可根据需求依次增加该移动式开关装置的数量来满足要求，通过线缆并联可满足所有电流分流需求；可维护性好，结构独立性好，容易更换。
附图说明
图1为本发明实施例一的PDU机器人模块的结构示意图；
图2为PDU机器人模块内部结构示意图；
图3为PDU机器人模块的截面图；
图4为移动式开关装置的结构示意图；
图5为移动式开关装置的主视图；
图6为功率分配器的结构示意图；
图7为本发明实施例二的PDU机器人模块的结构示意图；
图8为本发明实施例三的PDU机器人模块的结构示意图；
图中：1-PDU机器人模块；11-载体；111-主框架；112-侧板；12-电极单元；13-支架；14-驱动件；141-驱动部；142-伸缩部；15-传动组件；151-丝杆；152-螺母；153-第一斜齿轮；154-第二斜齿轮；16-导向组件；161-导向柱；17-安装架；2-导轨；3-驱动组件；31-驱动装置；32-齿条；33-齿轮；4-滑块；5-外部通道；51-输入通道；52-输出通道。
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。
如图1-3所示，本实施例提供了一种PDU机器人模块1，包括载体11、电极单元12和驱动件14，电极单元12包括输入电极和输出电极，输入电极和输出电极之间电连接，输入电极和输出电极在驱动件14的驱动作用下自载体11伸出，以接通外部电路；当输入电极和输出电极在驱动件14的带动下缩回载体11内时，外部电路断开。
载体11可一体设置或分体设置，本实施例中为了安装方便，载体11为分体设置，载体11包括主框架111和侧板112，主框架111呈两端开口的筒状，侧板112位于主框架111的两端开口处并与主框架111固定连接。载体11上对应电极单元12的电极设置有多个通孔。
电极单元12设置在载体11内，电极单元12的外端可自载体11上的通孔伸出或缩回。具体地，电极单元12包括输入电极和输出电极，输入电极和输出电极的内端固定安装在支架13上，驱动件14驱动支架13直线运动以使输入电极和输出电极的外端自通孔伸出载体11外部。具体地，输入电极为两个，包括正电极Ⅰ和负电极Ⅰ，输出电极也为两个，包括正电极Ⅱ和负电极Ⅱ，正电极Ⅰ和正电极Ⅱ电连接，负电极Ⅰ和负电极Ⅱ电连接。优选地，各电极均呈圆柱状。本实施例中，支架13为两个，两个支架13对称设置在载体11的内部，通孔设置在两个侧板112上，输入电极和输出电极设置在两个支架13上，驱动件14驱动两个支架13同步相向或相背运动，以实现输入电极和输出电极的同步伸缩。优选地，支架13呈方形。
本实施例中，驱动件14通过传动组件15来带动两个支架13同步运动。传动组件15包括丝杆151和螺母152，螺母152为两个，驱动件14驱动丝杆151转动，丝杆151与两个螺母152螺纹配合，两个螺母152带动两个支架13沿丝杆151做同步相向或相背直线运动。具体地，传动组件15还包括第一斜齿轮153和第二斜齿轮154，驱动件14的驱动端设置有第一斜齿轮153，丝杆151为两个，两个丝杆沿同一轴线排列，两个丝杆151上均设置有第二斜齿轮154，两个第二斜齿轮154均与第一斜齿轮153啮合，当驱动件14带动第一斜齿轮153转动时，两个第二斜齿轮154可带动两个丝杆151沿相反的方向转动，两个丝杆151上分别套设有螺母152，两个支架13通过两个螺母152分别设置在两个丝杆151上。当两个丝杆151沿相反方向转动时，两个螺母152带动两个支架13沿两个丝杆151相向或相背运动。优选地，载体11的内部中部设置有安装架17，两个丝杆151的一端可转动地设置在安装架17上，另一端分别可转动地设置在两个侧板112上。驱动件14可选但不限于电机。
通过设置支架13呈方形，支架13的至少一个侧面与载体11的侧壁接触，可保证支架13沿丝杆151做直线运动，而不会发生偏转的情况。进一步地，为了防止支架13的偏转，还可设置导向组件16，导向组件16包括至少一个导向柱161，导向柱161与丝杆151平行，导向柱161的两端与两个侧板112连接，支架13套设在导向柱161的外部并可沿导向柱161滑动。在设置导向组件16的情况下，至少一个导向柱161和丝杆151配合即可防止支架13的偏转，因此可无需限定支架13的形状和与载体11是否接触。本实施例中导向组件16包括4个导向柱161，分别位于两个支架13的四个角的位置。
如图4-5所示，本实施例还提供了一种移动式开关装置，包括上述的PDU机器人模块1和导轨2，PDU机器人模块1可沿导轨2滑动以运动至不同的工作位。
PDU机器人模块1的载体11上安装有滑块4，PDU机器人模块1通过滑块4滑动安装在导轨2上。本实施例中，为了提高PDU机器人模块1运动的平稳定，设置导轨2为两个且相互平行，滑块4也为两个，两个滑块4固定设置在主框架111的外表面上，两个滑块4分别与两个导轨配合。
PDU机器人模块1在驱动组件3的驱动作用下沿导轨2滑动。驱动组件3包括驱动装置31、齿条32和齿轮33，驱动装置31的驱动端连接有齿轮33，齿条32与导轨2平行设置，齿轮33与齿条32啮合。具体地，驱动装置31固定设置在载体11的主框架111的外表面上，驱动装置31驱动齿轮33转动，齿条32位于两个导轨2之间，齿轮33与齿条32啮合以带动PDU机器人模块1沿导轨2滑动。
如图6所示，本实施例还提供了一种功率分配器，包括上述的移动式开关装置和外部通道5，外部通道5设置在移动式开关装置的外围，移动式开关装置中的PDU机器人模块1沿导轨2运动至不同位置以接通不同的外部通道5。
外部通道5包括输入通道51和输出通道52，其中，输入通道51至少为两组，输入通道51之间平行设置，输出通道52至少为一组，输出通道52之间平行设置，输入通道51和输出通道52呈十字交叉阵列排布。PDU机器人模块1的个数与输入通道51的组数相等且一一对应设置，至少两个PDU机器人模块1共用输出通道52，导轨2平行于输入通道51设置。
PDU机器人模块1沿导轨2运动至不同的输出通道52处，驱动件14驱动电极单元12自载体11伸出，输入电极与输入通道51相接，输出电极与输出通道52相接，如此接通输入通道51和输出通道52。优选地，输入通道51的组数不小于输出通道52的组数。如图6所示，输入通道51为6组，输出通道52为6组，PDU机器人模块1沿导轨2运动至不同的输出通道52处，可控制输入通道51和输出通道52之间的电路的通断。
进一步地，输入通道51和输出通道52均由铜排组成，每组输入通道51包括正铜排Ⅰ和负铜排Ⅰ，每组输出通道52包括正铜排Ⅱ和负铜排Ⅱ，工作状态下，正电极Ⅰ与正铜排Ⅰ相接，负电极Ⅰ与负铜排Ⅰ相接，正电极Ⅱ与正铜排Ⅱ相接，负电极Ⅱ与负铜排Ⅱ相接。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于传动组件15的结构不同。本实施例中，传动组件15包括丝杆151和螺母152，丝杆151为1个，螺母152为两个，丝杆151的两端可转动地安装在侧板112上，两个螺母152对称设置在丝杆151上，两个螺母152和丝杆151的两端反牙设置，以实现两个螺母152带动两个支架13同步相向或向背运动。
进一步地，驱动件14的驱动端连接有第一斜齿轮153，丝杆151上设置有第二斜齿轮154，第一斜齿轮153和第二斜齿轮154啮合。
实施例三
如图8所示，本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于，本实施例中可省去传动组件15，通过设置驱动件14为伸缩驱动装置即可。驱动件14包括驱动部141和伸缩部142，驱动部141和伸缩部142分别与两个支架13固定连接，通过驱动件14自身伸缩来带动两个支架13同步相向或相背运动。驱动件14可选但不限于气缸、液压缸、电缸、框架式电磁铁。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (10)
1.一种PDU机器人模块，其特征在于，包括：
载体(11)，所述载体(11)内置有电极单元(12)；
电极单元(12)，所述电极单元(12)包括输入电极和输出电极，所述输入电极和所述输出电极电连接；
支架(13)，所述支架(13)为两个，两个支架(13)对称设置，所述支架(13)设置在所述载体(11)内部，所述输入电极的内端和所述输出电极的内端均与所述支架(13)连接；
驱动件(14)，所述驱动件(14)驱动所述支架(13)做直线运动，以带动输入电极的外端和输出电极的外端同步自所述载体(11)侧壁伸出。
2.根据权利要求1所述的一种PDU机器人模块，其特征在于，所述驱动件(14)驱动两个所述支架(13)同步相向或相背直线运动，以带动所述输入电极和所述输出电极相对于所述载体(11)同步伸缩。
3.根据权利要求2所述的一种PDU机器人模块，其特征在于，所述驱动件(14)为伸缩驱动装置，所述驱动件(14)包括驱动部(141)和伸缩部(142)，所述驱动部(141)和所述伸缩部(142)分别与两个支架(13)连接。
4.根据权利要求2所述的一种PDU机器人模块，其特征在于，所述驱动件(14)通过传动组件(15)来驱动两个所述支架(13)同步运动，所述传动组件(15)包括丝杆(151)和螺母(152)，所述驱动件(14)驱动所述丝杆(151)转动，所述螺母(152)为两个且与所述丝杆(151)配合，两个螺母(152)分别带动两个支架(13)沿所述丝杆(151)相向或相背运动。
5.根据权利要求2所述的一种PDU机器人模块，其特征在于，所述输入电极包括正电极Ⅰ和负电极Ⅰ，所述输出电极包括正电极Ⅱ和负电极Ⅱ，所述正电极Ⅰ与所述正电极Ⅱ电连接，所述负电极Ⅰ与所述负电极Ⅱ电连接，所有电极均呈圆柱状。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种PDU机器人模块，其特征在于，还包括导向组件(16)，所述导向组件(16)包括至少一个导向柱(161)，所述导向柱(161)平行于所述支架(13)的直线运动方向设置，所述支架(13)套在所述导向柱(161)的外周并沿所述导向柱(161)做直线运动。
7.一种移动式开关装置，其特征在于，包括：
如权利要求1-6任一项所述的PDU机器人模块(1)；
导轨(2)，所述导轨(2)与所述PDU机器人模块(1)对应设置，所述PDU机器人模块(1)沿所述导轨(2)滑动；
驱动组件(3)，所述驱动组件(3)驱动所述PDU机器人模块(1)沿所述导轨(2)滑动。
8.根据权利要求7所述的一种移动式开关装置，其特征在于，所述驱动组件(3)包括驱动装置(31)、齿条(32)和齿轮(33)，所述齿条(32)平行于所述导轨(2)设置，所述驱动装置(31)设置在所述载体(11)上并驱动所述齿轮(33)转动，所述齿轮(33)与所述齿条(32)啮合。
9.一种功率分配器，其特征在于，包括：
如权利要求7-8任一项所述的移动式开关装置；
外部通道(5)，所述外部通道(5)包括输入通道(51)和输出通道(52)，所述输入通道(51)和所述输出通道(52)围绕导轨(2)设置，所述移动式开关装置沿导轨(2)运动至工作位后，电极单元(12)伸出所述载体(11)电连接所述输入通道(51)和所述输出通道(52)。
10.根据权利要求9所述的一种功率分配器，其特征在于，所述移动式开关装置至少为两个，所述移动式开关装置与所述输入通道(51)一一对应设置，所述移动式开关装置共用所述输出通道(52)，所述导轨(2)平行于所述输入通道(51)设置。
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