CN113459815B - 充电弓 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电弓，所述充电弓包括：控制器；底座；伸缩机构，伸缩机构的一端与底座相连，控制器控制伸缩机构的另一端在初始位置和充电位置之间可上下移动；至少一个第一电流极板，第一电流极板设在伸缩机构的另一端，当伸缩机构的另一端位于充电位置时第一电流极板适于与第二电流极板接触；多个弹性件，多个弹性件连接在伸缩机构的另一端与第一电流极板之间，在伸缩机构的另一端在从初始位置向充电位置运动的过程中当多个弹性件压缩的合力达到第一电流极板与第二电流极板之间的最小合适接触压力时伸缩机构停止移动。根据本发明的充电弓，授流极板和取流极板的接触压力可以保持在预定范围内，无需设置压力传感器，结构简单，可靠性较高。

Description

充电弓

技术领域

本发明涉及充电技术领域，尤其是涉及一种充电弓。

背景技术

随着汽车工业的迅速发展，为了缓解石油短缺的局面，电动汽车得到了广泛的推广和普及。在电动汽车的使用过程中，需要对其进行充电。当电动汽车充电时，通常使充电弓的充电接口与电动汽车的受电接口连接，以完成电能的传输。

相关技术中，充电弓的充电接口处设有压力传感器，以保证充电接口能以合适的压力接触电动汽车的受电接口。然而，这种压力控制的方式需要依赖于压力传感器的精度，可靠性较低，且使整个充电弓的结构复杂，成本较高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种充电弓，所述充电弓可以无需设置压力传感器，结构简单，可靠性较高。

根据本发明实施例的充电弓，包括：控制器；底座；伸缩机构，所述伸缩机构的一端与所述底座相连，所述控制器与所述伸缩机构连接，以控制所述伸缩机构的另一端相对于所述伸缩机构的所述一端在初始位置和充电位置之间可上下移动；至少一个第一电流极板，所述第一电流极板设在所述伸缩机构的所述另一端，当所述伸缩机构的所述另一端位于所述充电位置时所述第一电流极板适于与第二电流极板接触，所述第一电流极板和所述第二电流极板中的其中一个为授流极板、另一个为取流极板；多个弹性件，多个所述弹性件连接在所述伸缩机构的所述另一端与所述第一电流极板之间，在所述伸缩机构的所述另一端在从所述初始位置向所述充电位置运动的过程中当多个所述弹性件压缩的合力达到所述第一电流极板与所述第二电流极板之间的最小合适接触压力时所述伸缩机构停止移动。

根据本发明实施例的充电弓，通过在伸缩机构的上述另一端与第一电流极板之间连接有多个弹性件，并且使伸缩机构的上述另一端在从初始位置向充电位置运动的过程中当多个弹性件压缩的合力达到第一电流极板与第二电流极板之间的最小合适接触压力时伸缩机构停止移动，通过多个弹性件压缩的合力使第一电流极板和第二电流极板的接触压力保持在预定范围内，可以无需设置压力传感器，结构简单，可靠性较高，且弹性件的成本较低，从而可以降低整个充电弓的成本。

根据本发明的一些实施例，所述第一电流极板和所述第二电流极板之间的最小合适接触压力为F₁、最大合适接触压力为F₂，当所述伸缩机构的所述另一端位于所述充电位置时，所述多个所述弹性件提供的压力之和为F，其中，所述F、F₁、F₂满足：F₁＜F＜F₂。

根据本发明的一些实施例，当所述伸缩机构的所述另一端位于所述初始位置时所述多个所述弹性件预压缩的合力为F₃，所述多个所述弹性件均产生最大压缩时的合力为F₄，所述F₁、F₂、F、F₃、F₄满足：F₁＜F₃＜F＜F₄＜F₂。

根据本发明的一些实施例，当所述伸缩机构的所述另一端位于所述初始位置时，所述第一电流极板与所述第二电流极板的最小距离为L₁，所述第二电流极板高度的最大值与最小值之差为L₂，所述伸缩机构的所述另一端从所述初始位置移动至所述充电位置的所述伸缩机构的伸缩量为X、每个所述弹性件的压缩量为L，其中，所述L₁、L₂、X、L满足：X-L₂-L₁≤L≤X-L₁。

根据本发明的一些实施例，所述伸缩机构的最大伸缩量为L₃，其中，所述L₃满足：L₃≥L₁。

根据本发明的一些实施例，所述充电弓还包括：定时器，所述定时器与所述控制器相连，所述定时器用于计算所述伸缩机构的升降时间，所述伸缩机构的所述另一端在所述初始位置和所述充电位置之间匀速升降；和/或位置检测装置，所述位置检测装置与所述控制器电连接，当所述伸缩机构的所述另一端到达所述充电位置时所述位置检测装置反馈到位信号至所述控制器以控制所述伸缩机构停止移动。

根据本发明的一些实施例，所述底座上设有止挡件，当所述伸缩机构的所述另一端向上移动至与所述止挡件接触时，所述控制器控制所述伸缩机构的所述另一端停止移动。

根据本发明的一些实施例，所述第一电流极板为多个，多个所述第一电流极板间隔设置。

根据本发明的一些实施例，所述伸缩机构的所述另一端设有支撑板，所述支撑板的底部连接有间隔设置的多个绝缘件，多个所述绝缘件与多个所述弹性件一一对应，多个所述弹性件连接在所述绝缘件与对应的所述第一电流极板之间。

根据本发明的一些实施例，所述弹性件为弹簧、板簧或橡胶块。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的充电弓的立体图；

图2是图1中所示的充电弓的主视图；

图3是图1中所示的充电弓的侧视图；

图4是充电弓在伸缩机构的另一端位于初始位置和充电位置时的结构示意图；

图5是在伸缩机构的另一端位于初始位置时充电弓与车辆的示意图。

附图标记：

100：充电弓；

1：底座；2：伸缩机构；

21：支撑板；211：绝缘件；

3：第一电流极板；4：弹性件；5：动力源；

200：车辆。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的充电弓100。充电弓100可以应用于车辆200例如电动汽车。在本申请下面的描述中，以充电弓100应用于车辆200为例进行说明。

如图1-图4所示，根据本发明实施例的充电弓100，包括控制器(图未示出)、底座1、伸缩机构2、至少一个第一电流极板3和多个弹性件4。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

具体而言，伸缩机构2的一端(例如，图1-图4中的上端)与底座1相连，控制器与伸缩机构2连接，以控制伸缩机构2的另一端(例如，图1-图4中的下端)相对于伸缩机构2的上述一端在初始位置和充电位置之间可上下移动。第一电流极板3设在伸缩机构2的上述另一端，当伸缩机构2的上述另一端位于充电位置时第一电流极板3适于与第二电流极板(图未示出)接触。第一电流极板3和第二电流极板中的其中一个为授流极板、另一个为取流极板。

多个弹性件4连接在伸缩机构2的上述另一端与第一电流极板3之间，在伸缩机构2的上述另一端在从初始位置向充电位置运动的过程中当多个弹性件4压缩的合力达到第一电流极板3与第二电流极板之间的最小合适接触压力伸缩机构2停止移动。其中，第一电流极板3可以为一个，也可以为多个。

例如，在图1-图5的示例中，伸缩机构2的上端连接在底座1上，伸缩机构2的下端可以相对于伸缩机构2的上端在初始位置和充电位置之间上下移动。在下面的描述中，以第一电流极板3为授流极板，第二电流极板为取流极板为例进行说明。其中，底座1为充电弓100的固定端和与土建基础连接的接口，可以为整个充电弓100提供稳定的支撑。

伸缩机构2的下端设有第一电流极板3，且伸缩机构2的下端与第一电流极板3之间连接有多个弹性件4。当车辆200充电时，伸缩机构2的下端在控制器的控制下从初始位置相对于伸缩机构2的上端向下移动。当第一电流极板3与车辆200的第二电流极板接触时，第一电流极板3与第二电流极板产生接触压力，伸缩机构2的下端继续向下移动，此时多个弹性件4压缩的合力逐渐增大，当多个弹性件4压缩的合力达到第一电流极板3与第二电流极板之间的最小合适接触压力时，伸缩机构2的下端移动至充电位置并停止移动。当车辆200充电完成后，伸缩机构2的下端在控制器的控制下带动第一电流极板3向上移动，并最终移动至初始位置。

其中，初始位置指的是第一电流极板3处于未充电状态时伸缩机构2的上述另一端的标准停放位置，该位置可以是预先设置好的。由此，通过设置上述的多个弹性件4，与现有的充电弓100相比，可以无需设置压力传感器，通过多个弹性件4压缩的合力使第一电流极板3和第二电流极板的接触压力保持在预定范围内，结构简单，可靠性较高，且弹性件4的成本较低，从而可以降低整个充电弓100的成本。

根据本发明实施例的充电弓100，通过在伸缩机构2的上述另一端与第一电流极板3之间连接有多个弹性件4，并且使伸缩机构2的上述另一端在从初始位置向充电位置运动的过程中当多个弹性件4压缩的合力达到第一电流极板3与第二电流极板之间的最小合适接触压力时伸缩机构2停止移动，通过多个弹性件4压缩的合力使第一电流极板3和第二电流极板的接触压力保持在预定范围内，可以无需设置压力传感器，结构简单，可靠性较高，且弹性件4的成本较低，从而可以降低整个充电弓100的成本。

在本发明的一些实施例中，第一电流极板3和第二电流极板之间的最小合适接触压力为F₁、最大合适接触压力为F₂，当伸缩机构2的上述另一端位于充电位置时，上述多个弹性件4提供的压力之和为F，其中，F、F₁、F₂满足：F₁＜F＜F₂。由此，通过上述设置，当伸缩机构2的上述另一端位于充电位置时，上述多个弹性件4提供的压力之和F位于第一电流极板3和第二电流极板之间的最小合适接触压力F₁和最大合适接触压力F₂之间，使第一电流极板3和第二电流极板的接触压力保持在预定范围内，在保证授流性能良好的同时，避免第一电流极板3和第二电流极板由于接触压力过大而损坏。

进一步地，当伸缩机构2的上述另一端位于初始位置时上述多个弹性件4预压缩的合力为F₃，多个弹性件4均产生最大压缩时的合力为F₄，F₁、F₂、F、F₃、F₄满足：F₁＜F₃＜F＜F₄＜F₂。例如，多个弹性件4安装时有一定的预压缩，预压缩的合力为F₃＞F₁，多个弹性件4均产生最大压缩时，压力之和F₄＜F₂。如此设置，使弹性件4提供的压力之和F处于合理的范围内，且可以保证第一电流极板3与第二电流极板之间接触良好、授流稳定。

在本发明的一些实施例中，参照图4和图5，当伸缩机构2的上述另一端位于初始位置时，第一电流极板3与第二电流极板的最小距离为L₁，第二电流极板高度的最大值与最小值之差为L₂，弹性件4伸缩机构2的上述另一端从初始位置移动至充电位置的伸缩机构2的伸缩量为X、每个弹性件4的压缩量为L，其中，L₁、L₂、X、L满足：X-L₂-L₁≤L≤X-L₁。

具体地，例如，结合图4和图5，第二电流极板通常位于车辆200的车顶上，由于车辆200的轮廓尺寸等不同，且在各个充电工况下，考虑安装制造误差、车辆200的姿态、外界额外荷载等多种因素，当伸缩机构2的下端位于初始位置时(如图4中的虚线所示)，不同车辆200的车顶高度不同，从而使第二电流极板的高度不同，第二电流极板高度的最大值与最小值之差为L₂。第一电流极板3与第二电流极板之间的距离不同，当车辆200的高度较高时，第一电流极板3与第二电流极板之间距离的较小，当车辆200的高度较低时，第一电流极板3与第二电流极板之间的距离较大。考虑限界、车辆200的通过性能、安全性、美观性等多种因素后，使用充电弓100充电的车辆200在充电工况下的最高状态时，第一电流极板3与第二电流极板的最小距离为L₁。

当伸缩机构2的上述另一端从初始位置下降距离为X时，弹性件4会产生压缩，当车辆200的高度不同时，弹性件4的压缩量可能不同，弹性件4的压缩量L满足：X-L₂-L₁≤L≤X-L₁。可选地，当每个弹性件4的最大压缩量为S时，需保证当伸缩机构2的上述另一端位于充电位置时，X-L₁-L₂＞0，使弹性件4产生超过预压缩量的压缩；同时，X-L₁≤S，使弹性件4可以在其有效工作范围内工作，不发生并紧、超限压缩的情况。因此，L₁+L₂＜X≤L₁+S。由此，通过使弹性件4的压缩量L满足：X-L₂-L₁≤L≤X-L₁，弹性件4的弹性变形可以吸收车辆200姿态和安装制造公差引起的车辆200高度变化，同时还可以进一步保证第一电流极板3与第二电流极板之间的压力保持在合理范围内。

进一步地，伸缩机构2的最大伸缩量为L₃，其中，L₃满足：L₃≥L₁。如此，可以保证充电弓100具有较高的可靠性，使第一电流极板3与车辆200的第二电流极板可以很好地接触。

在本发明的一些实施例中，充电弓100还包括定时器(图未示出)，定时器与控制器相连，定时器用于计算伸缩机构2的升降时间，伸缩机构2的上述另一端在初始位置和充电位置之间匀速升降。由此，通过设置上述的定时器，使伸缩机构2的上述另一端移动的时间一定，由于伸缩机构2的上述另一端的移动速度一定，可以保证伸缩机构2的上述另一端从初始位置移动至充电位置的伸缩机构2的伸缩量为固定值，从而可以保证第一电流极板3与第二电流极板的接触压力在合理范围内。

在本发明的另一些实施例中，充电弓100还包括位置检测装置(图未示出)，位置检测装置与控制器电连接，当伸缩机构2的上述另一端到达充电位置时位置检测装置反馈到位信号至控制器以控制伸缩机构2停止移动。由此，通过设置上述的位置检测装置，使伸缩机构2的上述另一端到达充电位置时可以及时停止移动，避免授流装置和取流装置之间的接触压力过大。

当然，充电弓100可以同时包括定时器与位置检测装置。如此，可以更好地控制授流装置和取流装置之间的接触压力，防止接触压力过大。

可选地，位置检测装置可以为红外传感器或磁控开关。如此设置，位置检测装置的灵敏度较高，具有较高的可靠性。当然，位置检测装置还可以为其他类型的位置检测装置，而不限于红外传感器或磁控开关。

在本发明的再一些实施例中，底座1上设有止挡件(图未示出)，当伸缩机构2的上述另一端向上移动至与止挡件接触时，控制器控制伸缩机构2的上述另一端停止移动。例如，结合图1-图4，伸缩机构2可以由动力源5例如电机驱动移动，当伸缩机构2的上述另一端从充电位置向上移动至与止挡件接触时，可以通过电机的扭矩、堵转电流、零速检测等方式判断伸缩机构2的上述另一端到位，从而控制器控制伸缩机构2停止移动。由此，充电弓100可以从充电位置准确移动至初始位置，且结构简单，操作方便，容易实现。

可选地，参照图1-图5，第一电流极板3为多个，多个第一电流极板3间隔设置。例如，图1中显示了四个第一电流极板3用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了本申请技术方案之后、显然可以理解将该方案应用到其它数量的第一电流极板3的技术方案中，这也落入本发明的保护范围之内。

在本发明的一些具体实施例中，参照图1并结合图2和图4，伸缩机构2的上述另一端设有支撑板21，支撑板21的底部连接有间隔设置的多个绝缘件211，多个所述绝缘件与多个所述弹性件一一对应，多个弹性件4连接在绝缘件211与对应的第一电流极板3之间。例如，在图1的示例中，支撑板21设在伸缩机构2的下端，支撑板21的底部连接有八个绝缘件211。八个绝缘件211分别设在支撑板21的宽度方向的两侧，每侧包括沿支撑板21的长度方向延伸的彼此间隔开的四个绝缘件211。八个绝缘件211与八个弹性件4一一对应。由此，通过设置上述的支撑板21和绝缘件211，支撑板21可以为第一电流极板3提供支撑，绝缘件211可以将不同极性和功能的第一电流极板3相互间进行绝缘，保证授流的稳定性。

可选地，结合图1-图4，弹性件4可以为弹簧、板簧或橡胶块等。由此，弹性件4可以具有较好的弹性，从而通过弹性件4有限度的弹性变形控制第一电流极板3与第二电流极板之间的压力，且成本较低。

可选地，充电弓100还包括动力源5，动力源5适于驱动伸缩机构2的上述另一端在初始位置和充电位置之间移动。其中，动力源5可以采用包括但不限于电缸、气缸、液压缸、电机等驱动机构。伸缩机构2为能够将动力源5的伸缩或旋转运动转化为伸缩机构2的上述另一端上下方向的伸缩运动的机构，优选可以放大运动伸缩幅度的叉臂、摆杆结构，也可采用电缸直推的结构。

当第一电流极板3为取流极板，第二电流极板为授流极板时，弹性件4可以位于取流极板上，以取流极板的弹性件4来吸收安装和制造公差。此时充电弓100可以安装至车辆200上，即充电弓100上升与固定的电能输送极板或轨道接触取电，在此方案中，弹性件4也可选择设置在车辆200部分或地面输电结构部分。如此设置，同样可以使第一电流极板3和第二电流极板的接触压力保持在预定范围内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种充电弓，其特征在于，包括：

控制器；

底座；

伸缩机构，所述伸缩机构的一端与所述底座相连，所述控制器与所述伸缩机构连接，以控制所述伸缩机构的另一端相对于所述伸缩机构的所述一端在初始位置和充电位置之间可上下移动；

至少一个第一电流极板，所述第一电流极板设在所述伸缩机构的所述另一端，当所述伸缩机构的所述另一端位于所述充电位置时所述第一电流极板适于与第二电流极板接触，所述第一电流极板和所述第二电流极板中的其中一个为授流极板、另一个为取流极板；

多个弹性件，多个所述弹性件连接在所述伸缩机构的所述另一端与所述第一电流极板之间，在所述伸缩机构的所述另一端在从所述初始位置向所述充电位置运动的过程中当多个所述弹性件压缩的合力达到所述第一电流极板与所述第二电流极板之间的最小合适接触压力时所述伸缩机构停止移动；所述最小合适接触压力指的是能够保证所述第一电流极板与所述第二电流极板授流的最小接触压力。

2.根据权利要求1所述的充电弓，其特征在于，所述第一电流极板和所述第二电流极板之间的最小合适接触压力为F₁、最大合适接触压力为F₂，

当所述伸缩机构的所述另一端位于所述充电位置时，所述多个所述弹性件提供的压力之和为F，其中，所述F、F₁、F₂满足：F₁＜F＜F₂；所述最大合适接触压力指的是避免所述第一电流极板和所述第二电流极板由于接触压力过大而损坏的最大接触压力。

3.根据权利要求2所述的充电弓，其特征在于，当所述伸缩机构的所述另一端位于所述初始位置时所述多个所述弹性件预压缩的合力为F₃，所述多个所述弹性件均产生最大压缩时的合力为F₄，所述F₁、F₂、F、F₃、F₄满足：F₁＜F₃＜F＜F₄＜F₂。

4.根据权利要求1所述的充电弓，其特征在于，当所述伸缩机构的所述另一端位于所述初始位置时，所述第一电流极板与所述第二电流极板的最小距离为L₁，所述第二电流极板高度的最大值与最小值之差为L₂，所述伸缩机构的所述另一端从所述初始位置移动至所述充电位置的所述伸缩机构的伸缩量为X、每个所述弹性件的压缩量为L，其中，所述L₁、L₂、X、L满足：X-L₂-L₁≤L≤X-L₁。

5.根据权利要求4所述的充电弓，其特征在于，所述伸缩机构的最大伸缩量为L₃，其中，所述L₃满足：L₃≥L₁。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的充电弓，其特征在于，还包括：

定时器，所述定时器与所述控制器相连，所述定时器用于计算所述伸缩机构的升降时间，所述伸缩机构的所述另一端在所述初始位置和所述充电位置之间匀速升降；和/或

位置检测装置，所述位置检测装置与所述控制器电连接，当所述伸缩机构的所述另一端到达所述充电位置时所述位置检测装置反馈到位信号至所述控制器以控制所述伸缩机构停止移动。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的充电弓，其特征在于，所述底座上设有止挡件，当所述伸缩机构的所述另一端向上移动至与所述止挡件接触时，所述控制器控制所述伸缩机构的所述另一端停止移动。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的充电弓，其特征在于，所述第一电流极板为多个，多个所述第一电流极板间隔设置。

9.根据权利要求8所述的充电弓，其特征在于，所述伸缩机构的所述另一端设有支撑板，所述支撑板的底部连接有间隔设置的多个绝缘件，多个所述绝缘件与多个所述弹性件一一对应，多个所述弹性件连接在所述绝缘件与对应的所述第一电流极板之间。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的充电弓，其特征在于，所述弹性件为弹簧、板簧或橡胶块。