CN114954085B - 车辆移动充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆移动充电装置，可用于车辆在低速移动状态下的充电，包括基座、可旋转底座和充电连接装置，充电连接装置包括第一支架臂、第二支架臂、第三支架臂和推力装置；第三支架臂末端上侧设有充电连接头；充电时，可旋转底座控制充电连接装置旋转至指定位置，推力装置启动，带动充电连接头上升与汽车充电部连接进行充电；本发明采用碳刷的形式，简化头部，节省空间，适应大尺寸连接，尤其对于大型重载车辆在恶劣的行驶环境下的连接能力较为稳定，能够较好的解决大尺寸连接带来的远端晃动力的传递延迟、阻力的反馈放大效应等问题，整个系统的设计兼顾刚性和柔性的平衡，伸缩柔顺、稳定、安全性好。

Description

车辆移动充电装置

技术领域

本发明属于移动充电技术领域，具体涉及一种车辆移动充电装置。

背景技术

随着国家节能减排的日益重视，燃油车辆将会逐步被更加清洁的能源车辆取代，电车将是以后发展的重中之重。电车的驱动往往需要电池的供能，电池和电池充电系统将成为该系统的主要技术集中点。无论是基于电磁导航的无人驾驶小车（Automated GuidedVehicle）或者取电驱动系统的电缆供电输电方式，都将需要将市电传到至车载电池，而这中间，将会有定点充电或者移动供电之分。

移动供电的形式各式各样，现有的移动供电设备通常轻质化，小型化，在公交领域能很好地适应，但在重载（50吨）大尺寸（10米）范畴内，就不太适应了。当前的移动充电解决方案通常是采用弹簧提供补偿力矩，在道路状况比较好的情况下，可以持续提供稳定的基本恒定的力矩，但在路况比较糟糕的工程领域，就使得压力不稳定，甚至有脱开的风险。并且，为了大补偿能力导电，往往采用横跨的导电弓形式，需要稳定的轨道提供行驶路径，但工程机械往往没有固定的轨道运行，也无法架设覆盖面更广的导电线，所以需要小型化的电刷取代尺寸比较大的长条状导电接触线。另外，由于移动充电对于充电接触部的磨损较为严重，需要经常更换价格不菲的充电接头，使用成本高。

有鉴于此，有必要提供一种兼容性好，使用成本低、充电稳定性好的移动充电装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在较大尺寸范畴内的，能够兼容多种型号车辆，对低速重载移动车辆进行供电的装置和解决方案。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种车辆移动充电装置，可用于车辆在低速移动状态下的充电，包括基座、可旋转底座和充电连接装置，可旋转底座通过若干绝缘子与基座连接；可旋转底座包括支架和底板，支架通过转轴可旋转的与底板连接；充电连接装置安装在支架上；充电连接装置包括第一支架臂、第二支架臂、第三支架臂和推力装置；

所述第一支架臂末端与支架中部或后部铰接，推力装置包括缸体和推杆，缸体的底部与支架铰接，推杆的活动端与支架后部铰接；

所述第二支架臂设于第一支架臂下方，第三支架臂设于第一支架臂上方；第二支架臂包括连杆和旋臂，连杆末端与支架前端铰接；旋臂包括旋转部以及与旋转部连接并呈V型布置的第一连接板和第二连接板，旋臂通过旋转部与第一支架臂前端铰接，第一连接板设于第一支架臂上侧，第二连接板设于第一支架臂下侧，第一连接板末端与第三支架臂固定连接，第二连接板末端与连杆前端铰接；

所述第三支架臂前端与第一连接板固定连接，第三支架臂末端上侧设有充电连接头；充电时，可旋转底座控制充电连接装置旋转至指定位置，推力装置启动，带动充电连接头上升与汽车充电部连接进行充电。

优选的是，所述充电连接头包括电连接板，电连接板通过导电板安装在第三支架臂上，导电板与电源线连接。

优选的是，所述电连接板为碳刷。

优选的是，所述电连接板两侧各设有若干弹性导电装置；弹性导电装置包括一对可导电的伸缩杆，伸缩杆上端架设有一个横轴，横轴上可旋转的设有耐磨导电材料制成的辊子。

优选的是，所述弹性导电装置在不受外力状态下，辊子上端至少高于碳刷上端5mm。

优选的是，所述导电板底部的一侧设有弹簧，另一侧与第三支架臂铰接；电连接板分为第一碳刷和第二碳刷，第一碳刷可旋转的设于导电板上表面近弹簧一侧，第二碳刷固定于导电板上表面远离弹簧一侧。

优选的是，所述导电板上部两侧设有支杆，支杆上端架设有一个转轴，第一碳刷设于转轴上，第一碳刷可以转轴为轴心转动；第一碳刷为至少上端面呈平面的柱体，正常充电时，第一碳刷的上端面与第二碳刷的上端面共面；

优选的是，所述第一碳刷呈上端面为平面，底部为弧面的柱体，或

第一碳刷为多棱柱体。

优选的是，所述导电板两侧设有护板，护板上缘高于电连接板上表面。

优选的是，所述旋转部内设有恒力扭簧器。

本发明至少具有以下优点：

1.采用碳刷的形式，简化头部，节省空间，并且，以碳刷作为导电载体，在成本和寿命方面有所平衡，优质价廉。

2.适应大尺寸（10米以下）连接，尤其对于大型重载车辆在恶劣的行驶环境下的连接能力较为稳定，能够较好的解决大尺寸连接带来的远端晃动力的传递延迟、阻力的反馈放大效应等问题，整个系统的设计兼顾刚性和柔性的平衡，伸缩柔顺、稳定、安全性好。

3.采用分体式碳刷，解决电连接不稳定问题的同时，还可根据不同碳刷的磨损程度有选择的进行更换，有效降低成本。

附图说明

图1为一种车辆移动充电装置的立体结构示意图。

图2为图1中车辆移动充电装置的正视图。

图3为图1中旋臂的立体结构示意图。

图4为图1中充电连接头的立体结构示意图。

图5为第二种充电连接头的结构示意图。

图6为第三种充电连接头在正常充电状态下的结构示意图。

图7为图6中充电连接头在第一碳刷与车辆的充电连接点短暂分离状态下的结构示意图。

图中标号为：1-基座，2-可旋转底座，3-充电连接装置，4-绝缘子，5-支架，6-底板，7-转轴，8-第一支架臂，9-第二支架臂，10-第三支架臂，11-推力装置，1101-缸体，1102-推杆，12-连杆，13-旋臂，1301-旋转部，1302-第一连接板，1303-第二连接板，14-充电连接头，15-电连接板，1501-第一碳刷，1502-第二碳刷，16-导电板，17-护板，18-弹性导电装置，1801-伸缩杆，1802-辊子，19-电源线，20-弹簧，21-支杆,A-第一碳刷上端面。

实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

如图1-4所示，一种车辆移动充电装置，可用于车辆在低速移动状态下的充电，包括基座1、可旋转底座2和充电连接装置3，可旋转底座通过若干绝缘子4与基座连接；可旋转底座包括支架5和底板6，支架通过转轴7可旋转的与底板连接；充电连接装置安装在支架上；充电连接装置包括第一支架臂8、第二支架臂9、第三支架臂10和推力装置11；

所述第一支架臂8末端与支架中部或后部铰接，推力装置包括缸体1101和推杆1102，缸体的底部与支架铰接，推杆的活动端与支架后部铰接；

所述第二支架臂9设于第一支架臂下方，第三支架臂10设于第一支架臂上方；第二支架臂包括连杆12和旋臂13，连杆末端与支架前端铰接；旋臂包括旋转部1301以及与旋转部连接并呈V型布置的第一连接板1302和第二连接板1303，旋臂通过旋转部与第一支架臂前端铰接，第一连接板设于第一支架臂上侧，第二连接板设于第一支架臂下侧，第一连接板末端与第三支架臂固定连接，第二连接板末端与连杆前端铰接；

所述第三支架臂前端与第一连接板固定连接，第三支架臂末端上侧设有充电连接头14；通过这种巧妙的杠杆结构和多连杆设置，使得本装置可适应大尺寸（10米以下）的移动充电需求。

充电时，可旋转底座控制充电连接装置旋转至指定位置，推力装置启动，带动充电连接头上升与汽车充电部连接进行充电。推力装置可选用推力变现较好的电缸、油缸等。

所述充电连接头包括电连接板15，电连接板通过导电板16安装在第三支架臂上，导电板与电源线19连接。

所述电连接板为碳刷。碳刷导电性好，并且还能起到很好的自润滑效果，减少磨损，能防止充电连接头与车辆之间出现相对移动时刺耳金属鸣音的出现；具体的，碳刷可使用含碳量适中的配方熔铸，兼顾导电性和耐磨性，碳刷中的碳粉作为润滑和导电的主要载体，以“牺牲”自身来保护充电接触部位。

所述导电板两侧设有护板17，护板上缘高于电连接板上表面。护板起到限位作用，防止充电时连接点在水平方向的横向移动。

所述旋转部内可设置卷簧、扭力弹簧等，优选卷簧结构的恒力扭簧器。恒力扭簧器可对充电连接头提供较为恒定的压力，有助于保证连接的稳定性。

实施例2

实践中发现，由于恒力扭簧对第三支架臂所能提供的压力不能过大，否则可能会导致车辆充电接触部位的损坏或加速磨损；在车辆移动状态下，由于地面不平，发动机振动、刹车等原因会导致车辆自身抖动，此时由于恒力扭簧不能提供足够的压力而导致碳刷短时脱离碳刷，造成短暂的电压不稳甚至瞬时的供电中断，有可能引发电弧而引起局部高温灼烧，对碳刷或汽车充电部造成较为轻微的损伤。本实施例通过设置弹性导电装置，可解决移动充电过程中，充电连接头与车辆的短时分离问题，使电压不稳的情况得以改善。

如图5所示，与实施例1类似，其区别之处在于，所述电连接板两侧各设有若干弹性导电装置18；弹性导电装置包括一对可导电的伸缩杆1801，伸缩杆上端架设有一个横轴，横轴上可旋转的设有耐磨导电材料制成的辊子1802。伸缩杆对辊子的压力以与恒力扭簧对电连接板所提供的压力相接近或低于恒力扭簧对电连接板所提供的压力为宜。

所述弹性导电装置在不受外力状态下，辊子上端至少高于碳刷上端5mm。这使得在碳刷短时与车辆充电部脱离接触期间，辊子迅速抬升与车辆充电部接触形成电连接。

实施例3

如图6-7所示，与实施例1类似，其区别之处在于，所述导电板底部的一侧设有弹簧20，另一侧与第三支架臂铰接；电连接板分为第一碳刷1501和第二碳刷1502，第一碳刷可旋转的设于导电板上表面近弹簧一侧，第二碳刷固定于导电板上表面远离弹簧一侧。

所述导电板上部两侧设有支杆21，支杆上端架设有一个转轴，第一碳刷设于转轴上，第一碳刷可以转轴为轴心转动；第一碳刷为至少上端面呈平面的柱体，正常充电时，第一碳刷的上端面与第二碳刷的上端面共面；

本实施例中，所述第一碳刷呈上端面A为平面，底部为弧面的柱体，更具体的，第一碳刷采用一根圆柱形棒，削去约1/3的弧面以加工出平面，此时第一碳刷的重心靠下，可自然的保持平面朝上的状态；正常充电时，第一碳刷的上端面与第二碳刷的上端面均作为充电连接面；第二碳刷短时与车辆充电部脱离接触期间，弹簧迫使第一碳刷所在一侧的导电板迅速抬升，第一碳刷的上端面与车辆充电部接触形成电连接。

第一碳刷和第二碳刷的磨损程度不同，一般来说，第二碳刷承受的磨损更大，寿命更短，分开设置，可减少第一碳刷的更换频次，降低成本。

实施例4

与实施例3类似，其区别之处在于，所述第一碳刷为多棱柱体。

相对于圆柱体，多棱柱体可使第一碳刷始与车辆充电部保持更大的接触面积，因此电压、电流相对也更稳定；并且，多棱柱体具有多个面可供磨损，使用寿命更长。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (5)

1.一种车辆移动充电装置，可用于车辆在低速移动状态下的充电，其特征在于，包括基座、可旋转底座和充电连接装置，可旋转底座通过若干绝缘子与基座连接；可旋转底座包括支架和底板，支架通过转轴可旋转的与底板连接；充电连接装置安装在支架上；充电连接装置包括第一支架臂、第二支架臂、第三支架臂和推力装置；

所述第一支架臂末端与支架中部或后部铰接，推力装置包括缸体和推杆，缸体的底部与支架铰接，推杆的活动端与支架后部铰接；

所述第二支架臂设于第一支架臂下方，第三支架臂设于第一支架臂上方；第二支架臂包括连杆和旋臂，连杆末端与支架前端铰接；旋臂包括旋转部以及与旋转部连接并呈V型布置的第一连接板和第二连接板，旋臂通过旋转部与第一支架臂前端铰接，第一连接板设于第一支架臂上侧，第二连接板设于第一支架臂下侧，第一连接板末端与第三支架臂固定连接，第二连接板末端与连杆前端铰接；

所述第三支架臂前端与第一连接板固定连接，第三支架臂末端上侧设有充电连接头；充电时，可旋转底座控制充电连接装置旋转至指定位置，推力装置启动，带动充电连接头上升与汽车充电部连接进行充电；

所述充电连接头包括电连接板，电连接板通过导电板安装在第三支架臂上，导电板与电源线连接；

所述电连接板为碳刷；

所述导电板底部的一侧设有弹簧，另一侧与第三支架臂铰接；电连接板分为第一碳刷和第二碳刷，第一碳刷可旋转的设于导电板上表面近弹簧一侧，第二碳刷固定于导电板上表面远离弹簧一侧；

所述导电板上部两侧设有支杆，支杆上端架设有一个转轴，第一碳刷设于转轴上，第一碳刷可以转轴为轴心转动；第一碳刷为至少上端面呈平面的柱体，正常充电时，第一碳刷的上端面与第二碳刷的上端面共面；

所述第一碳刷呈上端面为平面，底部为弧面的柱体，或

第一碳刷为多棱柱体。

2.根据权利要求1所述的车辆移动充电装置，其特征在于，所述电连接板两侧各设有若干弹性导电装置；弹性导电装置包括一对可导电的伸缩杆，伸缩杆上端架设有一个横轴，横轴上可旋转的设有耐磨导电材料制成的辊子。

3.根据权利要求2所述的车辆移动充电装置，其特征在于，所述弹性导电装置在不受外力状态下，辊子上端至少高于碳刷上端5mm。

4.根据权利要求1所述的车辆移动充电装置，其特征在于，所述导电板两侧设有护板，护板上缘高于电连接板上表面。

5.根据权利要求1所述的车辆移动充电装置，其特征在于，所述旋转部内设有恒力扭簧器。