CN205930318U - 一种电动汽车的顶部充电系统 - Google Patents
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Abstract
一种电动汽车的顶部充电系统，属于电动汽车充电技术领域。其特征在于：包括充电区以及位于充电区的顶板（2）下方的待充电车辆（4），在顶板（2）的下方固定有用于输出充电电源的顶部充电装置（3），在待充电车辆（4）的顶部设置有与顶部充电装置（3）配合的充电电极。通过本申请的电动汽车的顶部充电系统，实现了电动汽车自上方进行充电，避免了现有技术中利用充电枪进行充电时，充电枪以及充电线容易造成损坏的缺陷。由于采用顶部充电时电源线不会在地面上进行拖拽，因此不会发生电源线出现破损的情况，因此充电的安全性大大提高。
Description
技术领域
一种电动汽车的顶部充电系统，属于电动汽车充电技术领域。
背景技术
随着当今社会环境的日益恶劣以及国家节能减排的大力号召，各种各样的新能源交通工具逐步进入人们视野，其中随着电动汽车技术的日趋发展，电动汽车已经被越来越多的人所接受。在现有技术中，无论是电动轿车还是电动汽车，其充电方式是相同的：司机将带充电车辆驶入固定的充电站或充电桩处，将充电站或充电桩处的充电枪插入电动汽车上的充电插孔内进行充电。这种充电方式具有如下缺陷：充电枪与充电桩之间由电源线连接，因此在充电时电源线一般拖在地面上，当有人员经过时，容易拉扯到电源线，造成电源线以及充电枪的损坏；电源线长期在地面上拖拽容易造成电源线的破损，容易造成漏电，危及人身安全。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种在电动汽车的顶部对电动汽车进行充电，避免了现有技术中利用充电枪进行充电时，充电枪以及充电线容易造成损坏的缺陷，同时充电安全性大大提高的电动汽车的顶部充电系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该电动汽车的顶部充电系统，其特征在于：包括充电区以及位于充电区的顶板下方的待充电车辆，在顶板的下方固定有用于输出充电电源的顶部充电装置，在待充电车辆的顶部设置有与顶部充电装置配合的充电电极。
优选的，所述的顶部充电装置包括与顶板位置相对固定的框架以及在框架范围内的移动充电组件，在框架中同时设置有用于驱动移动充电组件移动的驱动机构。
优选的，所述的框架为由两条X轴边框和两条Y轴边框间隔固定组成的矩形框架，所述的驱动机构包括驱动所述的移动充电组件在X轴方向移动的X轴驱动单元以及同时驱动X轴驱动单元以及移动充电组件在Y轴上移动的Y轴驱动单元。
优选的，所述的移动充电组件包括外壳，X轴驱动单元穿过外壳，在外壳的下方设置有两个充电输出组件，在外壳内设置有驱动充电输出组件在竖直方向伸缩的升降机构，充电输出组件与充电电极相对应。
优选的，在所述的外壳下部设置有连接板，在连接板的上部与所述的升降机构相连，连接板的下部设置有连接架，所述的充电输出组件固定在连接架的两端。
优选的，所述的充电输出组件包括自上而下依次连接的弹簧、万向节和充电板，充电电源从充电板中输出。
优选的，在所述的待充电车辆的车顶上设置有可开合的充电天窗，所述的充电电极设置在充电天窗的下部。
优选的，还包括车辆定位单元，用于确定待充电车辆顶部的充电电极在顶板下方的相对位置。
优选的，所述的车辆定位单元包括设置在顶板下表面的网格定位单元，网格定位单元与顶部充电装置上下对应，在网格定位单元中的每个网格内设置有感光元件，在待充电车辆的顶部设置有可照射到网格定位单元上的定位光源。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：
1、通过本申请的电动汽车的顶部充电系统，实现了电动汽车自上方进行充电，避免了现有技术中利用充电枪进行充电时，充电枪以及充电线容易造成损坏的缺陷。由于采用顶部充电时电源线不会在地面上进行拖拽，因此不会发生电源线出现破损的情况，因此充电的安全性大大提高。
2、通过网格定位单元对待充电车辆的充电天窗的位置进行定位，以便于顶部充电装置移动至充电天窗处对待充电车辆进行充电。
3、在本电动汽车的顶部充电系统中，充电电极与输出电极之间采用面接触的形式，因此大大降低了对充电天窗定位的精准度的要求，从而降低了控制器的运算压力。
4、通过设置弹簧可以在充电时使充电板与充电天窗下方的充电电极之间弹性接触，保证了充电的可靠性。
5、通过设置万向节，即使在充电板与充电天窗下方的充电电极存在一定的错位时，仍可保证充电板垂直压在充电天窗下方的充电电极上，进一步保证了充电的可靠性。
附图说明
图1为电动汽车的顶部充电系统结构示意图。
图2为电动汽车的顶部充电系统顶板仰视图仰视图。
图3为电动汽车的顶部充电系统待充电车辆俯视图。
图4为电动汽车的顶部充电系统顶部充电装置仰视图。
图5为电动汽车的顶部充电系统顶部充电装置充电单元的驱动组件结构示意图。
图6为电动汽车的顶部充电系统顶部充电装置充电单元结构示意图。
其中：1、立柱 2、顶板 3、顶部充电装置 4、待充电车辆 5、网格定位单元 6、充电天窗 7、车顶 8、Y轴边框 9、移动充电组件 10、X轴边框 11、滑轮 12、滑块 13、链条 14、Y轴驱动电机 15、X轴驱动电机 16、Y轴驱动轴 17、X轴驱动轴 18、X轴导向轴 19、外壳 20、升降导向轴 21、连接板 22、弹簧 23、万向节 24、充电板 25、升降驱动轴 26、连接架。
具体实施方式
图1~6是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~6对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，一种电动汽车的顶部充电系统，包括一个充电区，在充电区的顶部固定有顶部充电装置3，待充电车辆4驶入充电区内部之后，由顶部充电装置3从待充电车辆4的顶部为待充电车辆4进行充电。在本电动汽车的顶部充电系统中，充电区由顶板2以及设置在顶板2四角处的用于支撑顶板2的立柱1组成，上述的顶部充电装置3固定在顶板2的下部。在实际应用中，充电区可以通过多种手段实现，如将一个车库作为充电器。在本电动汽车的顶部充电系统中，同时设置有一个可对电动汽车的顶部充电系统的工作状态进行控制的控制器。
如图2所示，上述的顶部充电装置3包括一个矩形的边框，以及可在边框范围内移动的移动充电组件9，矩形的边框与顶板2之间相对位置固定。矩形的边框向上与设置在顶板2下表面的一个网格定位单元5相对应。如图3所示，在待充电车辆4的车顶7上设置有充电天窗6，在非充电时段，充电天窗6为关闭状态，在充电时段，充电天窗6打开并露出其下方的充电电极（图中未画出）。结合图2~3，待充电车辆4在驶入充电区之后使充电天窗6位于顶板2的网格定位单元5的下方，通过网格定位单元5对待充电车辆4的充电天窗6的位置进行定位，以便于顶部充电装置3移动至充电天窗6处对待充电车辆4进行充电。
对待充电车辆4的充电天窗6进行定位的具体原理为：
对网格定位单元5中设置的网格进行坐标设定，在完成坐标设定之后即确定了每个网格的坐标。设定一个移动充电组件9的起始位置，并在移动充电组件9所覆盖的范围内任取一点作为移动充电组件9在网格定位单元5中的起始坐标。在移动充电组件9中设置有输出电极（图中未画出），输出电极在移动充电组件9中的位置是相对固定的，因此同时确定了输出电极在网格定位单元5中的坐标。
在待充电车辆4的充电天窗6的下方除了上述的充电电极外同时设置有一个竖直向上的定位光源，在充电天窗6打开之后，定位光源发光并将光斑照射到网格定位单元5中，在网格定位单元5中的每个网格中均设置有一个光感元件（如光敏电阻、光电开关等），当定位光源发出的光斑照射到相应网格中的光感元件上之后，相应的光感元件触发，并向上述的控制器发出信号，控制器从而判断出定位光源所处的坐标，由于在充电天窗6定位光源与充电电极的相对位置固定，因此控制器判断出充电电极所处的位置，控制器根据充电电极所处的位置以及移动充电组件9中输出电极的位置，驱动移动充电组件9移动，使得移动充电组件9中输出电极移动至充电天窗6中充电电极的位置，从而实现了对充电天窗6的定位，以便于实现充电。在本电动汽车的顶部充电系统中，充电电极与输出电极之间采用面接触的形式，因此大大降低了对充电天窗6定位的精准度的要求，从而降低了控制器的运算压力。
如图4所示，在上述的顶部充电装置3中，包括由X轴边框10和Y轴边框8组成的矩形边框，并将边框的长边设置为Y轴边框8，短边设置为X轴边框10。移动充电组件9设置在X轴边框10和Y轴边框8的范围内，并将其中一角作为移动充电组件9的起始位置。在顶部充电装置3中，利用X轴边框10和Y轴边框8设置有移动充电组件9的驱动机构，用于实现移动充电组件9在边框范围内的移动，在每次充电完毕之后，由驱动机构驱动移动充电组件9移动至起始位置。
如图5所示，上述用于驱动移动充电组件9在边框范围内移动的驱动机构包括用于驱动移动充电组件9在X轴方向上移动的X轴驱动单元以及同时驱动X轴驱动单元以及移动充电组件9在Y轴上移动的Y轴驱动单元。
Y轴驱动单元包括Y轴驱动电机14、Y轴驱动轴16。上述的两条Y轴边框8的内侧设置为导轨结构，在两侧的两条导轨内分别设置有一条Y轴驱动轴16，Y轴驱动电机14的输出轴与其中任意一条Y轴驱动轴16连接，两条Y轴驱动轴16之间由链条13以链轮链条的传动方式连接，因此当Y轴驱动电机14转动时可以同时带动两条Y轴驱动轴16同步同速转动。Y轴驱动轴16为螺杆，上述的X轴驱动单元与Y轴驱动轴16之间采用螺纹螺杆的连接方式，因此Y轴驱动轴16在转动时可以实现X轴驱动单元在Y轴方向上的移动。Y轴驱动电机14由上述的控制器实现控制。
X轴驱动单元包括X轴驱动电机15、X轴驱动轴17以及分别设置在两条Y轴驱动轴16内侧导轨内的滑块12，在两侧滑块12的外侧均设置有一组滑轮11，便于滑块12在导轨内滑动。在X轴驱动轴17的两侧分别设置有一个X轴导向轴18，两条X轴导向轴18的两端同时与两侧的滑块12固定，X轴驱动轴17可转动的安装在两侧的滑块12内，X轴驱动电机15与X轴驱动轴17连接。X轴驱动电机15由上述的控制器实现控制。
X轴驱动轴17以及其两侧的X轴导向轴18同时穿过上述的移动充电组件9，且X轴驱动轴17为螺杆，并与移动充电组件9为螺纹螺杆的连接方式，因此X轴驱动轴17在转动时可以实现移动充电组件9在X轴方向上的移动。
通过上述的X轴驱动单元Y轴驱动单元，实现了移动充电组件9在X轴边框10和Y轴边框8组成的矩形边框内的移动。
如图6所示，移动充电组件9包括外壳19，X轴驱动轴17以及其两侧的X轴导向轴18同时穿过外壳19。在外壳19的下方设置有可沿竖直方向升降的连接板21。在外壳19的底部伸出有与连接板21固定的升降驱动轴25和升降导向轴20，升降驱动轴25位于中部，升降导向轴20设置有多条并分布在升降驱动轴25的外圈。在外壳19内设置有与升降驱动轴25连接并驱动连接板21升降的升降机构，升降机构可通过多种方式实现，如通过气缸实现或通过直线电机实现。升降机构由上述的控制器实现控制。
在连接板21的下表面设置有连接架26，连接架26的一端与连接板21连接，另一端在水平方向上向相反的方向延伸分别形成一个充电端。在每一侧的充电端上自上而下依次设置有弹簧22、万向节23以及充电板24。
充电板24即为上述的输出电极，两侧的输出电极分别连接充电电源的正极和负极，充电电源的正极和负极的分别通过电源线（图中未画出）与充电板24连接。通过设置弹簧22可以在充电时使充电板24与充电天窗6下方的充电电极之间弹性接触，保证了充电的可靠性。通过设置万向节23，即使在充电板24与充电天窗6下方的充电电极存在一定的错位时，仍可保证充电板24垂直压在充电天窗6下方的充电电极上，进一步保证了充电的可靠性。
具体工作过程及工作原理如下：
待充电车辆4驶入充电区内，并使得车顶7的充电天窗6处于顶板2的网格定位单元5的下方，此时充电天窗6打开并露出充电电极以及定位光源，定位光源发光并将光斑照射到网格定位单元5中，并将相应网格内的光感元件触发，光感元件处罚后向控制器发出信号，控制器从而判断出定位光源所处的坐标以及充电天窗6内充电电极的坐标。
控制器根据移动充电组件9在网格定位单元5中的起始坐标计算得到移动充电组件9在X轴和Y轴方向上分别移动的距离，并驱动X轴驱动电机15和和Y轴驱动电机14转动，使得移动充电组件9在X轴和Y轴方向上分别移动相应的距离，使得移动充电组件9中输出电极移动至充电天窗6中充电电极的上方。
控制器驱动移动充电组件9中的升降机构动作，使得连接板21向下移动，在移动充电组件9中输出电极将充电天窗6中充电电极压紧后开始充电，从而实现了从待充电车辆4的顶部对其进行充电。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种电动汽车的顶部充电系统，其特征在于：包括充电区以及位于充电区的顶板（2）下方的待充电车辆（4），在顶板（2）的下方固定有用于输出充电电源的顶部充电装置（3），在待充电车辆（4）的顶部设置有与顶部充电装置（3）配合的充电电极。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的顶部充电系统，其特征在于：所述的顶部充电装置（3）包括与顶板（2）位置相对固定的框架以及在框架范围内的移动充电组件（9），在框架中同时设置有用于驱动移动充电组件（9）移动的驱动机构。
3.根据权利要求2所述的电动汽车的顶部充电系统，其特征在于：所述的框架为由两条X轴边框（10）和两条Y轴边框（8）间隔固定组成的矩形框架，所述的驱动机构包括驱动所述的移动充电组件（9）在X轴方向移动的X轴驱动单元以及同时驱动X轴驱动单元以及移动充电组件（9）在Y轴上移动的Y轴驱动单元。
4.根据权利要求2或3所述的电动汽车的顶部充电系统，其特征在于：所述的移动充电组件（9）包括外壳（19），X轴驱动单元穿过外壳（19），在外壳（19）的下方设置有两个充电输出组件，在外壳（19）内设置有驱动充电输出组件在竖直方向伸缩的升降机构，充电输出组件与充电电极相对应。
5.根据权利要求4所述的电动汽车的顶部充电系统，其特征在于：在所述的外壳（19）下部设置有连接板（21），在连接板（21）的上部与所述的升降机构相连，连接板（21）的下部设置有连接架（26），所述的充电输出组件固定在连接架（26）的两端。
6.根据权利要求4所述的电动汽车的顶部充电系统，其特征在于：所述的充电输出组件包括自上而下依次连接的弹簧（22）、万向节（23）和充电板（24），充电电源从充电板（24）中输出。
7.根据权利要求1所述的电动汽车的顶部充电系统，其特征在于：在所述的待充电车辆（4）的车顶（7）上设置有可开合的充电天窗（6），所述的充电电极设置在充电天窗（6）的下部。
8.根据权利要求1所述的电动汽车的顶部充电系统，其特征在于：还包括车辆定位单元，用于确定待充电车辆（4）顶部的充电电极在顶板（2）下方的相对位置。
9.根据权利要求8所述的电动汽车的顶部充电系统，其特征在于：所述的车辆定位单元包括设置在顶板（2）下表面的网格定位单元（5），网格定位单元（5）与顶部充电装置（3）上下对应，在网格定位单元（5）中的每个网格内设置有感光元件，在待充电车辆（4）的顶部设置有可照射到网格定位单元（5）上的定位光源。
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