CN114559834B - 一种充电桩及自动充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种充电桩，用于对车辆进行充电，车辆上设有充电单元，充电桩包括：连接器和充电桩本体，连接器包括浮动机构、充电头和导向装置；浮动机构设置于充电桩本体上，且与充电桩本体活动连接；浮动机构具有容纳腔，充电头固定设置于容纳腔内，且至少部分伸出浮动机构外，浮动机构用于，在充电单元接触的情况下，带动充电头浮动；导向装置固定设置于浮动机构远离充电桩本体的一侧，导向装置至少部分凸出于充电头，导向装置用于，在充电单元接触的情况下，带动浮动机构浮动，以使充电头与充电单元对接。与现有技术相比，本实施例的充电桩避免了由于车辆的停车姿态而导致车辆上的充电头与充电桩的充电头不能接触的现象。
Description
技术领域
本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种充电桩及自动充电系统。
背景技术
随着工业自动化的发展，企业对工厂及物流仓储自动化提出了更高的要求，AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)应用而生，AGV是指装有电磁或光电等自动导引装置，能够沿规定地面路径自动导引行驶，具备人机交互、安全保护、移载功能以及电池为动力的搬运机器人。
AGV是一种纯电动的运输车，通常通过自动充电桩实现充电，目前，自动充电桩对AGV通常采用被动接触充电，AGV停车后，需要确保AGV的充电头与充电桩的充电头相对，这样，AGV的充电头才能与充电桩的充电头接触，充电桩才能对AGV进行充电。
然而，由于充电桩上的充电头是固定的，如果AGV停车后，AGV的停车姿态使其上的充电头与充电桩的充电头不能接触，则会导致AGV不能进行充电。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种充电桩及自动充电系统，以解决由于AGV的停车姿态使其上的充电头与充电桩的充电头不能接触而导致的AGV不能进行充电的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种充电桩，用于对车辆进行充电，所述车辆上设有充电单元，所述充电桩包括：连接器和充电桩本体，所述连接器包括浮动机构、充电头和导向装置；
所述浮动机构设置于所述充电桩本体上，且与所述充电桩本体活动连接；
所述浮动机构具有容纳腔，所述充电头固定设置于所述容纳腔内，且至少部分伸出所述浮动机构外，所述浮动机构用于，在所述充电单元接触的情况下，带动所述充电头浮动；
所述导向装置固定设置于所述浮动机构远离所述充电桩本体的一侧，所述导向装置至少部分凸出于所述充电头，所述导向装置用于，在所述充电单元接触的情况下，带动所述浮动机构浮动，以使所述充电头与所述充电单元对接。
进一步的，所述导向装置包括导向板，所述充电头包括正极充电头和负极充电头；
所述导向板的一端固定设置于所述浮动机构远离所述充电桩本体的一侧，另一端悬空设置，所述导向板位于所述正极充电头与所述负极充电头的中部位置；
所述正极充电头远离所述浮动机构的一端与所述负极充电头远离所述浮动机构的一端平齐；
所述导向板至少部分凸出于所述正极充电头和所述负极充电头，所述导向板用于，在所述充电单元接触的情况下，带动所述浮动机构浮动，以使所述正极充电头与所述充电单元的正极对接，以及，所述负极充电头与所述充电单元的负极对接。
进一步的，所述充电头包括连接段和对接段；
所述连接段固定设置于所述容纳腔内，所述对接段至少部分伸出所述浮动机构外，且其余部分位于所述容纳腔内，所述对接段与所述连接段浮动连接，所述对接段远离所述连接段的一端用于与所述充电单元对接。
进一步的，所述充电头还包括弹性段和套筒；
所述弹性段位于所述容纳腔内，所述连接段与所述对接段通过所述弹性段浮动连接；
所述套筒套设于所述弹性段外，用于限定所述弹性段在径向方向上的浮动。
进一步的，所述浮动机构包括壳体、弹性件和紧固件；
所述导向装置固定设置于所述壳体远离所述充电桩本体的一侧，所述壳体具有所述容纳腔，所述充电头至少部分伸出所述壳体外；
所述弹性件位于所述壳体与所述充电桩本体之间，所述壳体上设有安装孔，所述紧固件依次穿设所述安装孔、所述弹性件和所述充电桩本体，以连接所述壳体与所述充电桩本体；
所述弹性件与所述紧固件间隙配合，所述弹性件的一端抵接于所述壳体靠近所述充电桩本体的一侧，另一端抵接于所述充电桩本体上，以使所述壳体在所述充电单元接触的情况下可浮动。
进一步的，所述壳体包括浮动板和盖状结构；
所述浮动板的长度大于所述盖状结构的长度，所述盖状结构盖设于所述浮动板远离所述充电桩本体的一侧的中部区域，且与所述浮动板形成所述容纳腔；
所述安装孔设置于所述浮动板未与所述盖状结构连接的区域；
所述盖状结构远离所述浮动板的一侧与所述充电桩本体存在间距，所述间距用于向所述壳体提供浮动空间。
进一步的，所述连接器还包括支架；
所述支架位于所述充电桩本体与所述浮动机构之间，且设置于所述充电桩本体与所述浮动机构相对的位置上，所述支架与所述充电桩本体可拆卸连接；
所述浮动机构通过所述支架与所述充电桩本体活动连接。
进一步的，所述充电桩还包括无线通讯模块、标识件和测距仪，所述充电桩本体具有容纳空间；
所述无线通讯模块固定设置于所述容纳空间内，用于将所述充电桩本体与所述车辆网络连接；
所述标识件固定设置于所述充电桩本体上，向所述车辆反馈所述充电桩本体的位置信息，以使所述车辆根据所述位置信息调整到目标位置；
所述测距仪固定设置于所述容纳空间内，所述测距仪用于测量的一端伸出所述充电桩本体外，以便测量所述充电头与所述充电单元的距离。
相对于现有技术，本发明所述的充电桩具有以下优势：
在本发明实施例中，充电桩上的连接器包括浮动机构、导向装置和充电头，浮动机构设置于充电桩本体上，且与充电桩本体活动连接，浮动机构具有容纳腔，充电头固定设置于容纳腔内，充电头部分伸出浮动机构外，浮动机构在车辆上的充电单元接触的情况下，浮动机构受力，然后带动充电头浮动；导向装置固定设置于浮动机构远离充电桩本体的一侧，导向装置至少部分凸出充电头，导向装置在车辆上的充电单元接触的情况下，导向装置受力，然后可以带动浮动机构浮动，以使充电桩上充电头与车辆上的充电单元对接，从而对车辆进行充电。与现有技术相比，本实施例的充电桩避免了由于车辆的停车姿态而导致车辆上的充电头与充电桩的充电头不能接触的现象。
本发明的另一目的在于提出一种充电系统，包括车辆和上述充电桩；
所述车辆上设有充电单元，所述充电单元包括固定支架和导电板，所述固定支架固定于所述车辆上，所述导电板固定于所述固定支架上；
所述导电板与所述充电桩的充电头相匹配，以使所述导电板与所述充电头对接。
进一步的，所述导电板包括正极导电板和负极导电板；
所述正极导电板与所述充电头的正极充电头对应设置，所述负极导电板与所述充电头的负极充电头对应设置；
所述正极导电板和所述负极导电板分别固定于所述固定支架远离所述车辆的表面上，所述正极导电板和所述负极导电板凸出所述固定支架的长度相等，且凸出所述固定支架的长度大于等于100mm；
在所述导向板与所述正极导电板或所述负极导电板接触的情况下，所述导向板带动所述浮动机构浮动，以使所述正极导电板与所述正极充电头对接，以及，所述负极导电板与所述负极充电头对接。
相对于现有技术，本发明所述的自动充电系统具有以下优势：
所述自动充电系统与上述充电桩相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的充电桩的三维结构示意图；
图2为图1的正视图；
图3为图1的透视图；
图4为本发明实施例所述的车辆的三维结构示意图；
图5为本发明实施例所述的充电桩的连接器的爆炸结构示意图；
图6为本发明实施例所述的充电桩的连接器的侧视图；
图7为本发明实施例所述的车辆的充电单元的三维结构示意图。
附图标记说明：
10-充电桩，1-连接器，11-浮动机构，111-壳体，1111-浮动板，1112-盖状结构，112-弹性件，1121-子弹性件，113-紧固件，1131-子紧固件，114-螺母，115-安装孔，1151-子安装孔，2-充电桩本体，21-标识件，22-指示灯，23-通风口，24-急停按钮，25-风扇，12-充电头，121-正极充电头，122-负极充电头，123-连接段，124-对接段，125-套筒，13-导向装置，131-导向板，1311-导向段，132-固定板，133-侧板，14-支架，141-连接孔，142-第二通孔，15-电源模块，3-车辆，31-充电单元，311-固定支架，322-导电板，3221-正极导电板，3222-负极导电板，323-连接板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在5G的大时代，网购已经成为必然趋势，农村也得到了普及，网购需求量不言而喻。面临巨大的配送压力，尤其是末端配送，网购大范围为工薪阶层，白天需要工作，末端配送成了实际问题。无人驾驶物流车应运而生，其可以实现预约末端配送，并且，随时随地根据个人时间安排配送，大大节约了配送员的等待时间及快递公司的用人成本，同时还可以减轻小区的安全管理压力，尤其在疫情期间，无接触配送方式需求迫在眉睫。
随着环境污染和能源短缺等方面问题的日益严峻，电动汽车以其清洁无污染、能量效率高和能量来源多样化等优点成为汽车发展的新热点。基于此，无人驾驶配送车首选低压纯电动无人配送车从园区安全考虑，无人驾驶配送车的体积设计的较小，为了更多的载物，电量一般设计在6-8kwh，充满电一次可以行驶大约8小时左右。每车至少每天充一次电，如果车辆数目较多，就会面临充电的压力。
在先技术中，车辆进行充电的方式有三种，第一种是传导充电，主要通过充电枪对车辆进行充电，但需要人工操作才能完成，增加了人工成本；第二种是换电，挡车辆亏电后，车辆前往规定地点进行人工换电，增加了人工成本；第三种是无线充电，主要通过电磁感应、电磁共振、射频、微波等方式对对车辆进行充电，可是，周围磁场等的影响都可能导致充电失败，此外，还对人体健康带来不利的影响，由于无线充电技术尚处于研发阶段，技术还不够成熟，成本相对也是比较高的。
在实际应用中，车辆停车角度倾斜、轮胎欠压、车端充电头与桩端充电头接触之后车辆停止时的惯性冲击等都会影响车端充电头与桩端充电头的对接，从而导致车辆的充电失败。并且，由于现有技术车辆上的充电头凸出车辆的长度(小于30mm)较短，导致车辆上的充电头与充电桩上的充电头部容易对准。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
在本发明实施例中，参照图1至图4，图1示出了本发明实施例所述的充电桩的三维结构示意图，图2示出了图1的正视图，图3示出了图1的透视图，图4示出了本发明实施例所述的车辆的三维结构示意图，本发明提供了一种充电桩，用于对车辆3进行充电，车辆3上设有充电单元31，所述充电桩10具体可以包括：连接器1和充电桩本体2，连接器1包括浮动机构11、充电头12和导向装置13；浮动机构11设置于充电桩本体2上，且与充电桩本体2活动连接；浮动机构11具有容纳腔，充电头12固定设置于容纳腔内，且至少部分伸出浮动机构11外，浮动机构11用于，在充电单元31接触的情况下，带动充电头12浮动；导向装置13固定设置于浮动机构11远离充电桩本体2的一侧，导向装置13至少部分凸出于充电头12，导向装置13用于，在充电单元31接触的情况下，带动浮动机构11浮动，以使充电头12与充电单元31对接。
具体而言，本实施例的车辆3为纯电动的无人驾驶车辆3(下文简称车辆3)，所有车辆3信息以及充电桩10信息上传至TSP(Telematics Service Provider，汽车远程服务提供商)平台，TSP平台集合了位置服务、Gis服务和通信服务等现代计算机技术，可以提供导航、娱乐、资讯、安防、远程保养等服务。在实际应用中，车辆3上设有充电单元31，充电单元31包括正极和电极。
具体而言，如图1至图3所示，充电桩具体可以包括连接器1和充电桩本体2，充电桩本体2为箱体结构，连接器1具体可以包括浮动机构11、充电头12和导向装置13，浮动机构11设置于充电桩本体2上，且与充电桩本体2活动连接，浮动机构11具有容纳腔，充电头12固定设置于容纳腔内，充电头12至少部分伸出浮动机构11外，在实际应用中，当车辆3上的充电单元31接触到浮动机构11后，浮动机构11受力，以图示方向为准，浮动机构11可以在带动充电头12在上下(高度)、左右(长度)、前后(宽度)方向上浮动。
具体而言，如图1至图4所示，浮动机构11具有容纳腔，导向装置13固定设置于浮动机构11远离充电桩本体2的一侧，导向装置13至少部分凸出于充电头12，在实际应用中，充电单元31最先接触导向装置13，导向装置13可以带动浮动机构11浮动，浮动机构11带动充电头12浮动，以使充电桩10上的充电头12与车辆3的充电单元31对接，从而对车辆3进行充电。与现有技术相比，即使车辆3存在停车角度倾斜、轮胎欠压等情况导致车辆3上的充电单元31与预设的位置存在偏差，本实施例的浮动机构11则会在导向装置13的导引下浮动，以弥补其偏差，从而使浮动机构11可以带动充电头12与车辆3的充电单元31对接。例如：如果车辆3上的充电单元31在充电桩10的长度方向(横向)上向左倾斜3°，当导向装置13与充电单元31接触受力后，导向装置13带动浮动机构11也向左倾斜3°，实现角度补偿；如果车辆3上的充电单元31在充电桩10的宽度方向上向前倾斜3°，当导向装置13与充电单元31接触受力后，导向装置13带动浮动机构11也向前倾斜3°，实现角度补偿。需要说明的是，本实施例充电桩的浮动机构11的浮动范围是基于车辆3定位精度在±10cm，并存在停车角度偏差设置的，当然，本实施例对于浮动机构11具体的浮动范围可以不做限定，具体可以根据实际需求进行设定。需要说明的是，充电单元31与充电头12的对接可以理解为接触，也即，两者接触，充电桩10即可对车辆3进行充电。
在本发明实施例中，参照图5和图6，图5示出了本发明实施例所述的充电桩的连接器1的爆炸结构示意图，图6示出了本发明实施例所述的充电桩的连接器1的侧视图，导向装置13包括导向板131，充电头12包括正极充电头121和负极充电头122；导向板131的一端固定设置于浮动机构11远离充电桩本体2的一侧，另一端悬空设置，导向板131位于正极充电头121与负极充电头122的中部位置，正极充电头121远离浮动机构11的一端与负极充电头122远离浮动机构11的一端平齐；导向板131至少部分凸出于正极充电头121和负极充电头122，导向板131用于，在充电单元31接触的情况下，带动浮动机构11浮动，以使正极充电头121与充电单元31的正极对接，以及，负极充电头122与充电单元31的负极对接。
具体而言，如图5和图6所示，充电头12包括正极充电头121和负极充电头122，两个充电头12在高度方向上间隔设置。导向板131的一端固定设置于浮动机构11远离充电桩本体2的一侧，另一端悬空设置，在高度方向上，导向板131位于正极充电头121与负极充电头122的中部位置。正极充电头121远离浮动机构11的一端与负极充电头122远离浮动机构11的一端平齐，也即，正极充电头121伸出浮动机构11的部分的长度等于负极充电头122伸出浮动机构11的部分的长度。导向板131至少部分凸出于正极充电头121和负极充电头212，在实际应用中，充电单元31最先接触导向板131，导向板131可以带动浮动机构11浮动，浮动机构11带动正极充电头121和负极充电头122浮动，以使正极充电头121与充电单元31的正极对接，以及，负极充电头122与充电单元31的负极对接，从而对车辆3进行充电。
在本发明的一种可选实施例中，如图5和图6所示，导向装置13还包括固定板132和两个侧板133；两个侧板133间隔设置，侧板133的一端、固定板132分别固定设置于浮动机构11远离充电桩本体2的一侧，侧板133的另一端悬空设置，固定板132连接于两个侧板133之间，导向板131固定设置于固定板132远离浮动机构11一侧的中部位置，导向板131至少部分凸出侧板133，侧板133至少部分凸出正极充电头121和负极充电头122；正极充电头121、负极充电头122分别依次伸出浮动机构11和固定板132，正极充电头121伸出固定板132的部分位于导向板131与一个侧板133之间，负极充电头122伸出固定板132的部分位于导向板131与另一个侧板133之间。
具体而言，如图5和图6所示，导向装置13还包括固定板132和两个侧板133，两个侧板133间隔设置，侧板133的一端固定设置于浮动机构11远离充电桩本体2的一侧，侧板133的另一端悬空设置，固定板132固定设置于浮动机构11远离充电桩本体2的一侧，且连接于两个侧板133之间，导向板131固定设置于固定板132远离浮动机构11一侧的中部位置，从图中可以可出，导向装置13的形状类似于“山型”。导向板131至少部分凸出侧板133，侧板133至少部分凸出正极充电头121和负极充电头122，这样，导向板131与两个侧板133之间形成两个容纳槽，正极充电头121伸出固定板132的部分位于一个容纳槽(导向板131与一个侧板133所形成的)内，负极充电头12伸出固定板132的部分位于另一个容纳槽(导向板131与另一个侧板133所形成的)内。需要说明的是，导向装置13的结构与车辆3上的充电单元31的结构是相匹配的。
在本发明的一种可选实施例中，如图5所示，导向板131的另一端(远离固定板132的端面)上设有导向段1311，导向段1311的截面形状为三角形，并且，导向段1311远离导向板131的一端设有倒圆角。这样，当车辆3上的充电单元31与导向板131接触时，导向板131可以对浮动机构11的浮动方向起到更好的导向作用。需要说明的是，三角形可以为等腰三角形，等腰三角形的底设置于导向板131的另一端上，三角形也可以为等边三角形，本实施对三角形的具体形状可以不做限定。
在本发明的一种可选实施例中，如图5所述，充电头12包括连接段123和对接段124；连接段123固定设置于容纳腔内，对接段124至少部分伸出浮动机构11外，且其余部分位于容纳腔内，对接段124与连接段123浮动连接，对接段124远离连接段123的一端用于与充电单元31对接。
具体而言，如图5所示，沿充电桩本体2的宽度方向，充电头12包括连接段123、和对接段124，连接段123固定设置于容纳腔内，例如，可以在容纳腔内预埋螺母，连接段123与螺母螺纹连接，以固定连接段123的位置，并且螺纹连接也有利于安装和拆卸，当然，对于固定连接段123的位置，也可以采用其他方式，例如焊接、通过紧固件113等，本实施例对其可以不做限定。
具体而言，如图5所示，对接段124至少部分伸出浮动机构11外，也即，对接段124的其余部分位于容纳腔内，对接段124与连接段123浮动连接，对接段124远离连接段123的一端用于与充电单元31的电极对接，并在与充电单元31的电极接触的情况下可以沿充电桩的宽度方向浮动，与现有技术相比，可以避免车端充电头12与桩端充电头12接触之后车辆3停止时的惯性冲击对车端充电头12与桩端充电头12对接的影响，以使对接段124远离连接段123的一端与充电单元31的电极对接。
在本发明的一种可选实施例中，如图5所示，充电头12还包括弹性段(图中未示出)和套筒125；弹性段位于容纳腔内，连接段123与对接段124通过弹性段活动连接；套筒125套设于弹性段外，用于限定弹性段在径向方向上的浮动。
具体而言，充电头12还包括弹性段和套筒125，弹性段位于容纳腔内，连接段123与对接段124通过弹性段浮动连接，弹性段优选弹簧，受力时可以变形，力取消时可以恢复到原始状态，当然，弹性段也可以为橡胶等有弹性的部件，本实施例对于弹性段的具体结构可以不做限定。
具体而言，如图5所示，套筒125套设于弹性段外，以限定弹性段在径向方向上的浮动，从而确保对接段124远离连接段123的一端与充电单元31的电极的对接。为了提高套筒125的安装稳定性，套筒125除了套设于弹性段外，也可以套设在连接段123和对接段124的部分外壁外，套筒125的内壁分别与连接段123的部分外壁和对接段124的部分外壁螺纹连接或固定连接。
在本发明的一种可选实施例中，如图5和图6所示，浮动机构11包括壳体111、弹性件112和紧固件113；导向装置13固定设置于壳体111远离充电桩本体2的一侧，壳体111具有容纳腔，充电头12至少部分伸出壳体111外；弹性件112位于壳体111与充电桩本体2之间，壳体111上设有安装孔115，紧固件113依次穿设安装孔115、弹性件112和充电桩本体2，以连接壳体111与充电桩本体2；弹性件112与紧固件113间隙配合，弹性件112的一端抵接于壳体111靠近充电桩本体2的一侧，另一端抵接于充电桩本体2上，以使壳体111在充电单元31接触的情况下可浮动。
具体而言，如图5和图6所示，导向装置13固定设置于壳体111远离充电桩本体2的一侧，壳体111具有容纳腔，充电头12位于壳体111的容纳腔内，充电头12至少部分伸出壳体111外。弹性件112位于壳体111与充电桩本体2之间，壳体111上设有安装孔115，紧固件113可以依次穿设安装孔115、弹性件112和充电桩本体2，以连接壳体111与充电桩本体2。紧固件113可以选用螺栓，安装孔115则为螺纹孔，螺栓依次穿设安装孔115、弹性件112和充电桩本体2后，螺母114从螺栓靠近充电桩本体2的一端套设，对螺栓进行紧固连接，以连接壳体111与充电桩本体2。需要说明的是，本实施例对于紧固件113的具体类型可以不做限定，除了螺栓，还可以选用螺钉等，具体可以根据实际需求进行设定。弹性件112优选弹簧，当然，也可以为橡胶等有弹性的部件，本实施例对于弹性件112的具体结构可以不做限定。
在实际应用中，弹性件112与紧固件113间隙配合，弹性件112的一端抵接于壳体111靠近充电桩本体2的一侧，弹性件112的另一端抵接于充电桩本体2上，当壳体111在受力的情况下，壳体111通过弹簧带动充电头12浮动。
在本发明的一种可选实施例中，壳体111包括浮动板1111和盖状结构1112；浮动板1111的长度大于盖状结构1112的长度，盖状结构1112盖设于浮动板1111远离充电桩本体2的一侧的中部区域，且与浮动板1111形成容纳腔；安装孔115设置于浮动板1111未与盖状结构1112连接的区域；盖状结构1112远离浮动板1111的一侧与充电桩本体2存在间距，间距用于向壳体111提供浮动空间。
具体而言，如图1至图5所示，壳体111可以包括浮动板1111和盖状结构1112，盖状结构1112的形状类似于无盖的盒体，包括框体和底板，底板固定于框体远离浮动板1111的一侧，框体和底板为一体成型结构，以提高盖状结构1112的强度和刚度。在充电桩本体2的长度方向上，浮动板1111的长度大于盖状结构1112的长度，盖状结构1112盖设于浮动板1111远离充电桩本体2的一侧的中部区域，盖状结构1112与浮动板1111为围成容纳腔。这样，安装孔115可以设置于浮动板1111未与盖状结构1112连接的区域。并且，为了节省经济成本，在充电装本体的高度方向上，盖状结构1112的高度与浮动板1111的高度相适配。
具体而言，如图6所示，盖板结构1112远离浮动板1111的一侧与充电桩本体2存在间距，当导向装置13带动壳体111浮动时，该间距可以为壳体111提供浮动空间。
在本发明的一种可选实施例中，安装孔115为条形孔，紧固件113的截面形状为圆形；安装孔115的径向尺寸与紧固件113的直径相适配，安装孔115的轴向尺寸大于紧固件113的直径，以为壳体111提供浮动空间。
具体而言，安装孔115可以为条形孔，条形的形状可以为矩形，矩形的两端为半圆形状，安装孔115的形状可以看为是本领域常指的腰型孔。紧固件113的截面形状为圆形，安装孔115的径向尺寸(条形孔的宽度)与紧固件113的直径相适配，安装孔115的轴向尺寸(条形孔的长度)大于紧固件113的直径，这样，在车辆3的充电单元31接触导向装置13的情况下，导向装置13可以带动壳体111在高度方向上浮动，以弥补车辆3充电单元31在Z向的偏差。
在本发明的一种可选实施例中，充电桩本体2在与盖状结构1112相对的位置设有第一通孔，第一通孔用于给壳体111提供浮动空间。
具体而言，充电桩本体2在与盖状结构1112相对的位置设有第一通孔(图中未示出)，第一通孔的截面积大于盖状结构1112的截面积，这样，在壳体111向充电桩本体2的方向(向后)浮动时，第一通孔可以使盖状结构1112穿设，以为壳体111提供浮动空间。如图5所示，浮动板1111的形状为矩形，盖状结构1112的截面积也为矩形，因此，第一通孔的形状也为矩形。当然，本实施例对于浮动板1111和盖状结构1112的截面积的具体形状可以不做限定，其均可以为圆形、椭圆形等，具体形状可以跟根据实际情况进行设定，第一通孔的形状与其相适配即可。
在本发明的一种可选实施例中，如图5所示，紧固件113包括多个子紧固件113，弹性件112包括多个子弹性件1121，安装孔115包括多个子安装孔1151；多个子安装孔1151均匀设置于壳体111上；一个子紧固件113对应一个子弹性件1121和一个子安装孔1151，一个子紧固件1131依次穿设一个子安装孔1151、一个子弹性件1111和充电桩本体2。
具体而言，多个子安装孔1151均匀设置于壳体111上，如图5所示，多个子安装孔1151均匀设置于浮动板1111未与盖状结构1112连接的区域上，图中示出了四个安装孔1151，四个安装孔1151分别设置于靠近浮动板1111四个顶点的位置，当然，子安装孔1151的数目也可以为六个、八个等，本实施例对于子安装孔1151的具体数目可以不做限定。一个子紧固件1131依次穿设一个子安装孔1151、一个子弹性件1121和充电桩本体2，以使壳体111与充电桩本体2的连接更加稳固。
在本发明的一种可选实施例中，连接器1还包括支架14；支架14位于充电桩本体2与浮动机构11之间，且设置于充电桩本体2与浮动机构11相对的位置上，支架14与充电桩本体2可拆卸连接；浮动机构11通过支架14与充电桩本体2活动连接。
具体而言，如图1、图3至图6所示，连接器1还包括支架14，支架14位于充电桩本体2与浮动机构11之间，并且，设置于充电桩本体2与浮动机构11相对的位置上，为了使支架14方便拆卸与安装，支架14与充电桩本体2可拆卸连接。
具体而言，如图1、图3至图6所示，浮动机构11通过支架14与充电桩本体2活动连接，图中4和图5可以看出，连接器1可以作为一个单独的装置，进行批量生产，一个连接器1可拆卸地安装于一个充电桩本体2上。
进一步的，图中5和图6所示，支架14上在与安装孔115相对的位置设有连接孔141，也即，紧固件113依次穿设安装孔115、弹性件112、连接孔141和充电桩本体2，以使连接器1连接于充电桩本体2上。
进一步的，图中5和图6所示，支架14在与盖状结构1112相对的位置设有第二通孔142，第二通孔142用于给壳体111提供浮动空间。具体而言，第二通孔142的截面积等于第一通孔的截面积，这样，在壳体111向充电桩本体2的方向上(向后)浮动时，第二通孔142、第一通孔可以依次使盖状结构1112穿设，以为壳体111提供浮动空间。如图4所示，第二通孔142的形状为矩形，当然，本实施例对于第二通孔142具体形状可以不做限定，其可以为圆形、椭圆形等，具体形状可以跟根据实际情况进行设定，第二通孔142、第一通孔的形状与盖状结构1112相适配即可。
在本发明的一种可选实施例中，充电桩还包括无线通讯模块、标识件21和测距仪，充电桩本体2具有容纳空间；无线通讯模块固定设置于容纳空间内，用于将充电桩本体2与车辆3网络连接；标识件21固定设置于充电桩本体2上，向车辆3反馈充电桩本体2的位置信息，以使车辆3根据位置信息调整到目标位置；测距仪固定设置于容纳空间内，测距仪用于测量的一端伸出于充电桩本体2外，以便测量充电头12与充电单元31的距离。
具体而言，充电桩还包括无线通讯模块，无线通讯模块可以为WIFI模块或者电力线载波模块，无线通讯模块固定设置于容纳空间内，充电桩与车辆3通过无线通讯模块进行网络连接。在实际应用中，充电桩本体2和车辆3分别通过4G/5G模块与TSP平台网络连接，当有车辆3有充电需求时，TSP平台将车辆3有序分配到闲置的充电桩，车辆3驶入对应的充电桩车位附近时，无线通讯模块自动识别接收到车辆3发送的连接信号后，将充电桩与车辆3进行一对一网络连接。然后电池管理系统(BMS)发送充电指令给充电桩(充电桩上的控制器)，其中，BMS实时监测车辆3蓄电池的电能，及做好过温、过压、过流等异常保护，当蓄电池充满电或出现异常时，BMS向充电桩(充电桩上的控制器)发送断电指令。充电桩(充电桩上的控制器)接收到断电指令后，控制充电桩与小车的网络连接断开。BMS与充电桩之间设有信号转换器，信号转换器可以固定设置于充电桩的容纳腔内，BMS与充电桩之间的指令通过信号转换器转换，例如BMS与充电桩可以识别的信号不同，充电桩先将信号给信号转换器，信号转换器将其信号转换为BMS能识别的信号后在发给BMS；同理，车辆3先将信号发送给信号转换器，信号转换器将其信号转换为充电桩能识别的信号后在发给充电桩。
具体而言，充电桩本体2上固定设有标识件21，例如：标识件21为二维码，二维码内设有充电桩本上的位置信息，位置信息可以为充电桩本体2的中心坐标。在实际应用中，车辆3尾部上安装有360°可旋转摄像头及红外测距装置，在车辆3倒入靠近充电桩对应位置时，例如：车辆3尾部与充电桩本体2的中心坐标距离大于第一预设距离(例如1m)时，摄像头识别二维码，将识别获得的位置信息发给TSP平台，TSP平台获取车辆3的实时位置，计算车辆3实时位置与充电桩本体2的中心坐标的差值，将差值发送给车辆3，车辆3根据差值倒至目标位置(车辆3尾部与充电桩本体2的中心坐标距离等于第一预设距离)。
具体而言，测距仪固定设置于容纳空间内，测距仪用于测量的一端伸出充电桩本体2外，以方便测量充电头12与充电单元31的距离。测距仪可以为红外测距传感器，红外测距传感器是一种传感装置，是利用红外线为介质的测量系统，测量范围广，响应时间短。测距仪用于测量的一端为红外传感器发出红外线的一端，为了便于红外传感器测量充电头12与充电单元31的距离，侧量端显露于充电桩本体2外。在实际应用中，TSP平台网络实时监控车辆3的距离，当车辆3的充电单元31与充电头12的距离小于第二预设距离(0.15m)时，红外测距传感器测量充电头12与充电单元31的距离，红外测距传感器将其距离实时发送给TSP平台，TSP平台计算红外测距传感器测量的距离与第二预设距离的差值，然后将其差值反馈给车辆3，车辆3根据其差值倒至充电单元31与充电头12可以对接为止。需要说明的是，本实施例对于测距仪不局限于红外测距传感器，也可以其他可以测量距离的仪器或传感器，例如：激光测距仪，本实施例对测距仪的具体类型可以不做限定。
本发明实施例中，如图3所示，充电桩还包括电源模块15，电源模块15固定设置于容纳腔内，且与充电头12电连接，电源模块15主要在充电头12与充电单元31对接后，对车辆3进行充电。需要说明的是，电源模块15可以将220V的电压转换成小车需要的电压。并且，无线通讯模块和测距仪也与电源模块15电连接。
本发明实施例中，如图1所示，充电桩10还包括控制器和急停按钮24，控制器设置于充电桩本体2的容纳腔内，急停按钮24设置于充电桩本体2上，急停按钮24分别与电源模块15和控制器连接，具体的，急停按钮24连接在电源模块15的继电器上，在充电桩对车辆3进行充电过程中遇到充电异常的情况时，控制器可以控制急停按钮24将电源模块15的继电器断开，以使电源模块15停止对外输出电能。当然，急停按钮24在被按下的情况下，控制器也会控制急停按钮24将电源模块15的继电器断开，以使电源模块15停止对外输出电能。
本发明实施例中，如图1所示，充电桩10还包括指示灯22，指示灯22固定设置于充电桩本体2上，指示灯22与电源模块15和控制器电连接，指示灯22在控制器的控制器下可以根据充电桩的不同状态显示不同的颜色。例如，在充电桩接通电源模块15时，指示灯22显示红色；当充电桩启动时，指示灯22显示绿色；当充电桩接收到充电指令时，指示灯22显示黄色；当充电桩在对车辆3进行充电的过程中，黄色的指示灯22闪烁；当充电桩接收到充电完成指令时，黄色的指示灯22停止闪烁；当充电桩检测到车辆3离开充电桩车位时，充电桩为空闲状态，指示灯22显示绿色。需要说明的是，上述指示灯22在不同状态显示的颜色仅为一个示例，本实施例对此可以不做限定，具体可以根据实际需求进行设定。
本发明实施例中，如图1所示，充电桩本体2上还有通风口23，充电桩的容纳空间内在与通风口23相对的位置固定设有风扇25。风扇25分别与电源模块15和控制器电连接。在实际应用中，由于电源模块15在向外输电的时候会发热，电源模块15位于充电桩本体2内，充电桩本体2内的温度过高，会引起安全隐患。因此，为了避免安全隐患的发生，当充电桩接收到充电指令时，控制器可以控制风扇25打开，风扇25通风口23将热量排出充电桩本体2外。
相对于现有技术，本发明所述的充电桩具有以下优势：
在本发明实施例中，充电桩上的连接器包括浮动机构、导向装置和充电头，浮动机构设置于充电桩本体上，且与充电桩本体活动连接，浮动机构具有容纳腔，充电头固定设置于容纳腔内，充电头部分伸出浮动机构外，浮动机构在车辆上的充电单元接触的情况下，浮动机构受力，然后带动充电头浮动；导向装置固定设置于浮动机构远离充电桩本体的一侧，导向装置至少部分凸出充电头，导向装置在车辆上的充电单元接触的情况下，导向装置受力，然后可以带动浮动机构浮动，以使充电桩上充电头与车辆上的充电单元对接，从而对车辆进行充电。与现有技术相比，本实施例的充电桩避免了由于车辆的停车姿态而导致车辆上的充电头与充电桩的充电头不能接触的现象。
在本发明实施例中，还提供了了一种自动充电系统，自动充电系统包括车辆3和上述的充电桩；参照图4和图7，图7示出了本发明实施例的车辆3的充电单元31的三维结构示意图，车辆3上设有充电单元31，充电单元31包括固定支架311和导电板322，固定支架311固定于车辆3上，导电板322固定于固定支架311上；导电板322与充电桩的充电头12相匹配，以使导电板322与充电头12对接。
具体而言，充电桩的具体结构和工作原理上文已经详述，在此不再赘述。
具体而言，如图4所示，车辆3的尾部设有充电单元31，充电单元31的设置位置与充电桩上的充电头12相适配。如图7所示，充电单元31包括固定支架14和导电板322，固定支架14固定于车辆3的尾部，导电板322固定于固定支架14上，由于铜的导电性能好，价格便宜，因此，导电板322优选导电铜板，当然，本实施例对导电板322的具体材质可以不做限定，也可以为其他可以导电的材质，例如：铝、银、石墨、铁和铜合金等。在实际应用中，导电板322与充电桩的充电头12匹配设置，这样，才能使导电板322与充电头12对接。需要说明的是，导电板322与充电头12的对接可以理解为接触，也即，两者接触，充电桩的电源模块15可以对其进行充电。
在本发明实施例中，导电板322包括正极导电板3221和负极导电板3222；正极导电板3221与充电头的正极充电头121对应设置，负极导电板3222与充电头的负极充电头122对应设置；正极导电板3221和负极导电板3222分别固定于固定支架311远离车辆的表面上，正极导电板3221和负极导电板3222凸出固定支架311的长度相等，且凸出固定支架311的长度大于等于100mm；在导向板131与正极导电板3221或负极导电板3222接触的情况下，导向板131带动浮动机构11浮动，以使正极导电板3221与正极充电头121对接，以及，负极导电板3222与负极充电头122对接。
具体而言，如图7所示，正极导电板3221和负极导电板3222分别固定于固定支架311远离车辆的表面上，正极导电板3221和负极导电板3222凸出固定支架311的长度相等，并且两个导电板凸出固定支架311的长度大于等于100mm，与现有技术相比，本实施例通过将两个导电板的长度加长，以使两个导电板分别与对应的充电头更容易对接，从而可以弥补充电单元31在Y向的偏差。
在本发明的一种可选实施例中，充电单元31还包括两个连接板323；正极导电板3221通过一个连接板323固定于固定支架311远离车辆的表面上，负极导电板3222通过另一个连接板323固定于固定支架311远离车辆的表面上，此时，两个导电板凸出固定支架311的长度大于等于100mm，这样，通过两个连接板323来加长两个导电板的长度，两个导电板的厚度可以薄一点，例如，两个导电板的厚度可以为20mm、30mm等，本实施例对两个导电板的具体厚度可以不做限定，只要能起到导电的作用即可，其具体厚度可以根据实际情况设定。
具体而言，各导电板的形状与对应的充电头的形状相适配，连接板的形状与对应的导电板的形状相适配，以便正极导电板3221与正极充电头121进行对接。
具体而言，当两个导电板同时与两个充电头对接时，充电桩的导向板131插入两个子连接板3231之间，正极导向板131位于充电桩的导向板131与一个固定板132之间，负极导向板131位于充电桩的导向板131与另一个固定板132之间，这样，可以对两个导向板131的位置进行固定，以提高导向板131与充电头12对接的准确性。
具体而言，导向板131凸出充电桩的浮动机构11的长度大于连接板323凸出固定支架14的长度，这样，在导向板131与任一个导电板接触的情况下，可以带动充电桩的浮动机构11浮动，浮动机构11再带动两个充电头浮动，从而使正极导电板3221与正极充电头121对接，以及，负极导电板3222与负极充电头122对接。
相对于现有技术，本发明所述的充电系统具有以下优势：
在本发明实施例中，充电系统包括充电桩和车辆，充电桩上的连接器包括浮动机构、导向装置和充电头，浮动机构设置于充电桩本体上，且与充电桩本体活动连接，浮动机构具有容纳腔，充电头固定设置于容纳腔内，充电头部分伸出浮动机构外，浮动机构在车辆上的充电单元接触的情况下，浮动机构受力，然后带动充电头浮动；导向装置固定设置于浮动机构远离充电桩本体的一侧，导向装置至少部分凸出充电头，导向装置在车辆上的充电单元接触的情况下，导向装置受力，然后可以带动浮动机构浮动，以使充电桩上充电头与车辆上的充电单元对接，从而对车辆进行充电。与现有技术相比，本实施例的充电桩避免了由于车辆的停车姿态而导致车辆上的充电头与充电桩的充电头不能接触的现象。
并且，与现有技术相比，本实施例将车辆充电单元的导电板凸出固定支架的长度加长，以使导电板与充电头更容易对接，从而可以弥补充电单元在Y向的偏差。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种充电桩，用于对车辆(3)进行充电，所述车辆(3)上设有充电单元(31)，其特征在于，所述充电桩(10)包括：连接器(1)和充电桩本体(2)，所述连接器(1)包括浮动机构(11)、充电头(12)和导向装置(13)；
所述浮动机构(11)设置于所述充电桩本体(2)上，且与所述充电桩本体(2)活动连接；
所述浮动机构(11)具有容纳腔，所述充电头(12)固定设置于所述容纳腔内，且至少部分伸出所述浮动机构(11)外，所述浮动机构(11)用于，在所述充电单元(31)接触的情况下，带动所述充电头(12)浮动；
所述导向装置(13)固定设置于所述浮动机构(11)远离所述充电桩本体(2)的一侧，所述导向装置(13)至少部分凸出于所述充电头(12)，所述导向装置(13)用于，在所述充电单元(31)接触的情况下，带动所述浮动机构(11)浮动，以使所述充电头(12)与所述充电单元(31)对接；
所述充电头(12)包括连接段(123)、对接段(124)和弹性段；
所述连接段(123)固定设置于所述容纳腔内，所述对接段(124)至少部分伸出所述浮动机构(11)外，且其余部分位于所述容纳腔内，所述弹性段位于所述容纳腔内；
所述连接段(123)与所述对接段(124)通过所述弹性段浮动连接，所述对接段(124)远离所述连接段(123)的一端用于与所述充电单元(31)对接；
所述导向装置(13)包括导向板(131)，所述充电头(12)包括正极充电头(121)和负极充电头(122)；
所述导向板(131)的一端固定设置于所述浮动机构(11)远离所述充电桩本体(2)的一侧，另一端悬空设置，所述导向板(131)位于所述正极充电头(121)与所述负极充电头(122)的中部位置；
所述正极充电头(121)远离所述浮动机构(11)的一端与所述负极充电头(122)远离所述浮动机构(11)的一端平齐；
所述导向板(131)至少部分凸出于所述正极充电头(121)和所述负极充电头(122)，所述导向板(131)用于，在所述充电单元(31)接触的情况下，带动所述浮动机构(11)浮动，以使所述正极充电头(121)与所述充电单元(31)的正极对接，以及，所述负极充电头(122)与所述充电单元(31)的负极对接。
2.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述充电头(12)还包括套筒(125)；
所述套筒(125)套设于所述弹性段外，用于限定所述弹性段在径向方向上的浮动。
3.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述浮动机构(11)包括壳体(111)、弹性件(112)和紧固件(113)；
所述导向装置(13)固定设置于所述壳体(111)远离所述充电桩本体(2)的一侧，所述壳体(111)具有所述容纳腔，所述充电头(12)至少部分伸出所述壳体(111)外；
所述弹性件(112)位于所述壳体(111)与所述充电桩本体(2)之间，所述壳体(111)上设有安装孔(115)，所述紧固件(113)依次穿设所述安装孔(115)、所述弹性件(112)和所述充电桩本体(2)，以连接所述壳体(111)与所述充电桩本体(2)；
所述弹性件(112)与所述紧固件(113)间隙配合，所述弹性件(112)的一端抵接于所述壳体(111)靠近所述充电桩本体(2)的一侧，另一端抵接于所述充电桩本体(2)上，以使所述壳体(111)在所述充电单元(31)接触的情况下可浮动。
4.根据权利要求3所述的充电桩，其特征在于，所述壳体(111)包括浮动板(1111)和盖状结构(1112)；
所述浮动板(1111)的长度大于所述盖状结构(1112)的长度，所述盖状结构(1112)盖设于所述浮动板(1111)远离所述充电桩本体(2)的一侧的中部区域，且与所述浮动板(1111)形成所述容纳腔；
所述安装孔(115)设置于所述浮动板(1111)未与所述盖状结构(1112)连接的区域；
所述盖状结构(1112)远离所述浮动板(1111)的一侧与所述充电桩本体(2)存在间距，所述间距用于向所述壳体(111)提供浮动空间。
5.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述连接器(1)还包括支架(14)；
所述支架(14)位于所述充电桩本体(2)与所述浮动机构(11)之间，且设置于所述充电桩本体(2)与所述浮动机构(11)相对的位置上，所述支架(14)与所述充电桩本体(2)可拆卸连接；
所述浮动机构(11)通过所述支架与所述充电桩本体(2)活动连接。
6.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述充电桩还包括无线通讯模块、标识件(21)和测距仪，所述充电桩本体(2)具有容纳空间；
所述无线通讯模块固定设置于所述容纳空间内，用于将所述充电桩本体(2)与所述车辆(3)网络连接；
所述标识件(21)固定设置于所述充电桩本体(2)上，向所述车辆(3)反馈所述充电桩本体(2)的位置信息，以使所述车辆(3)根据所述位置信息调整到目标位置；
所述测距仪固定设置于所述容纳空间内，所述测距仪用于测量的一端伸出所述充电桩本体(2)外，以便测量所述充电头(12)与所述充电单元(31)的距离。
7.一种自动充电系统，其特征在于，所述自动充电系统包括：车辆(3)和权利要求1至6任一所述的充电桩；
所述车辆(3)上设有充电单元(31)，所述充电单元(31)包括固定支架(311)和导电板(322)，所述固定支架(311)固定于所述车辆(3)上，所述导电板(322)固定于所述固定支架(311)上；
所述导电板(322)与所述充电桩的充电头(12)相匹配，以使所述导电板(322)与所述充电头(12)对接。
8.根据权利要求7所述的自动充电系统，其特征在于，所述导向装置(13)包括导向板(131)，所述导电板(322)包括正极导电板(3221)和负极导电板(3222)；
所述正极导电板(3221)与所述充电头的正极充电头(121)对应设置，所述负极导电板(3222)与所述充电头的负极充电头(122)对应设置；
所述正极导电板(3221)和所述负极导电板(3222)分别固定于所述固定支架(311)远离所述车辆的表面上，所述正极导电板(3221)和所述负极导电板(3222)凸出所述固定支架(311)的长度相等，且凸出所述固定支架(311)的长度大于等于100mm；
在所述导向板(131)与所述正极导电板(3221)或所述负极导电板(3222)接触的情况下，所述导向板(131)带动所述浮动机构(11)浮动，以使所述正极导电板(3221)与所述正极充电头(121)对接，以及，所述负极导电板(3222)与所述负极充电头(122)对接。
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