CN212543402U - 智能小车弹性充电装置及其构成的充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能小车弹性充电装置及其构成的充电系统，包括弹性充电装置以及智能小车，在充电桩侧部设置有弹性正极充电接头和弹性负极充电接头；智能小车上设置有充电头(+)和充电头(‑)，用于与弹性充电装置的正极充电接头和负极充电接头对接；需要充电时，智能小车底部的RFID读卡器检测读取该射频标签信息，并上传给智能小车的控制系统，通过运动补偿，实现精确定位；智能小车停靠后，在电磁推杆的推送下，充电头伸出，进行充电对接，由智能小车的控制系统通过数传电台，向充电桩上的感应开关下发指令使回路导通，充电结束后，充电桩关闭充电电源，智能小车控制电磁推杆回位。

Description

智能小车弹性充电装置及其构成的充电系统

技术领域

本实用新型属于自动化技术领域，具体涉及一种智能小车弹性充电装置及其构成的充电系统。

背景技术

智能小车、机器人等自主作业装备应用越来越广泛。按原有的连接供电线缆的供电方式已经无法适应机器人的供电需求，所以采用电池供电驱动，但电池电量具有一定的使用期限，当电量用完后，必须更换电池或进行充电才能继续使用。

传统电池充电的方式采用人工作业，人工充电模式不仅耗费人力而且自动化程度低，不利于装备自主化持续性工作。在实际应用中，要求免人力免维护24小时运行的设备越来越多；自动充电技术是解决智能小车续航问题的有效方式。

充电插头与充电桩承接板进行准确对接的问题是核心问题；现有的接触式的充电方式，无法适应长期频繁的充电操作，同时在智能小车与充电桩靠近接触时，由于智能小车存在一定的运动惯性，当智能小车接触到充电桩时，无法第一时间停止运动，使其容易与充电桩发生剧烈碰撞，进而导致充电桩或机器人的损坏，进而降低了两者的使用安全性。采用CCD图形定位识别，结合三轴移动平台来实现准确对位，这样自动对位装置的结构复杂，成本高昂。因此，需要对现有的自动对位装置进行进一步优化。

部分充电方式还存在漏电或误触的危险，充电系统的安全性不高。现有的智能小车自动充电方案没有电刷之间对接成功的反馈，大部分都是基于一种智能小车调试定位准确为先验条件的开环控制，不能确保电刷间正确的贴合导通，有产生电弧和短路的风险。

电刷成功对接的自适应差，现有智能小车自动充电电刷都是固定在只有一个活动维度的构件上，当车体位姿不对时，可能产生电刷之间只有线接触上，在充电回路导通后会产生电弧，烧蚀电刷以及更大的危害。

因此，如何提供一种能克服上述弊端的自动充电系统就成了业内需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能小车弹性充电装置及其构成的充电系统，本实用新型采用地面纠偏导轨和RFID标签结合的方式，能精确的实现智能小车所带充电头与充电桩电极的对接，实现自动充电。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种智能小车弹性充电装置，包括充电桩，在充电桩侧部设置有正极充电接头和负极充电接头；

正极充电接头包括第一外丝套筒、第一内丝螺母、第一弹性模块和正极触头，第一外丝套筒的一端与充电桩固定连接，第一外丝套筒的另一端与第一内丝螺母通过螺纹连接，第一内丝螺母与第一弹性模块一端连接，第一弹性模块另一端与正极触头连接；

负极充电接头包括第二外丝套筒、第二内丝螺母、第二弹性模块和负极触头，第二外丝套筒的一端与充电桩固定连接，第二外丝套筒的另一端与第二内丝螺母通过螺纹连接，第二内丝螺母与第二弹性模块一端连接，第二弹性模块另一端与负极触头连接；

所述正极触头包括第一导电铜排、正极接触片、第一磁铁，第一导电铜排通过导线与充电桩中的正极输出电源连接，正极接触片安装在第一导电铜排外侧面，正极接触片为凸出弧形结构，所述第一磁铁嵌装在正极接触片内；

所述负极触头包括第二导电铜排、负极接触片、第二磁铁，第二导电铜排通过导线与充电桩中的负极输出电源连接，负极接触片安装在第二导电铜排外侧面，负极接触片为凸出弧形结构，所述第二磁铁嵌装在负极接触片内。

在上述技术方案中，所述正极触头的第一导电铜排铰接在第一弹性模块外端，所述负极触头的第二导电铜排铰接在第二弹性模块外端，这样能够使正极触头和负极触头具有一定的活动量，进行自适应姿态调整，以更好的实现与待充电设备形成良好贴合接触。

在上述技术方案中，所述第一弹性模块和第二弹性模块的结构相同，第一弹性模块包括空心内杆、空心外套筒和弹簧，所述空心内杆的前端与第一内丝螺母连接，空心外套筒滑动套装在空心内杆上，并且在空心内杆和空心外套筒之间设置有限位台，防止空心内杆和空心外套筒脱离，所述空心外套筒外端设置有安装板，所述正极触头的第一导电铜排铰接该安装板上，并且在该安装板上设置有穿线孔，充电桩的正极输出电源线经过第一外丝套筒、空心内杆、空心外套筒和安装板的穿线孔与第一导电铜排背面连接，实现内部走线；所述弹簧套装在空心内杆和空心外套筒上并位于第一内丝螺母和安装板之间。

一种智能小车充电系统，包括弹性充电装置以及智能小车，智能小车上设置有充电头(+)和充电头(-)，用于与弹性充电装置的正极充电接头和负极充电接头对接；

充电头(+)5采用导电铜块，并内嵌第三磁铁，并且该导电铜块的外表面为与正极接触片配合的凹槽型，充电头(+)通过第一电磁推杆连接在智能小车侧部；所述充电头(-)采用导电铜块，并内嵌第四磁铁，并且该导电铜块的外表面为与负极接触片配合的凹槽型，充电头(-)通过第二电磁推杆连接在智能小车侧部；

所述智能小车底端设置有纠偏导轨，沿纠偏导轨行驶；充电桩布置在偏导轨一侧合适位置，使智能小车的充电头(+)和充电头(-)被电磁推杆推出后能够与充电桩上的正极充电接头和负极充电接头对接；

在智能小车的底部设置有RFID读卡器，RFID读卡器与智能小车的控制系统连接，在智能小车的行驶轨迹上靠近充电桩位置设置射频标签。

在上述技术方案中，所述RFID读卡器能够在距离射频标签直至10cm处获取卡片信息，给与智能小车充足的安全停止距离。

在上述技术方案中，充电头(+)和充电头(-)与正极充电接头和负极充电接头位于同一高度。

在上述技术方案中，充电桩上配置有用于控制充电回路导通的感应开关。

在上述技术方案中，在正极接触片和负极接触片上设置有薄膜压力传感器用于感知是否与智能小车的充电头(+)和充电头(-)对接。

智能小车充电系统的工作方法如下：

智能小车沿着纠偏导轨行驶，需要充电时，当走至射频标签时，智能小车底部的RFID读卡器检测读取该射频标签信息，并上传给智能小车的控制系统，通过运动补偿，实现精确定位；智能小车停靠后，在第一电磁推杆和第二电磁推杆的推送下，充电头(+)和充电头(-)伸出，直至接触到与之对应的正极接触片和负极接触片，由薄膜压力传感器确定对接是否满足要求；由智能小车的控制系统通过无线通讯模块向充电桩的控制系统发送控制指令，进而向感应开关下发指令，使充电回路导通，实现充电；充电结束后，充电桩关闭充电电源，同时智能小车控制系统控制第一电磁推杆和第二电磁推杆回位。

本实用新型的优点和有益效果为：

(1)使得充电对接更加精准、连接更为稳固。

(2)在充电桩的充电接头上设置了弹性部件，使得充电接头和用电小车之间的刚性碰撞变成柔性接触，进而保护了导电电极与电极触头，且还延长了本产品的使用寿命。

(3)充电对接时，导电的通断实现了远程控制，使得本产品的充电过程还可受控于外部控制系统的控制，从而提高了本产品的使用安全性。

综上，本实用新型采用地面纠偏导轨和RFID标签结合的方式，能精确的实现智能小车与充电桩的充电接头对接；实现自动地给智能小车充电，提高工作效率。具有广泛的应用推广前景。

附图说明

图1是本实用新型的充电桩和智能小车构成的充电系统的整体结构示意图。

图2是本实用新型中的正极充电接头的剖面示意图。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

参见附图1，一种智能小车弹性充电装置，包括充电桩1，在充电桩1侧部设置有正极充电接头2和负极充电接头3。

正极充电接头2包括第一外丝套筒21、第一内丝螺母22、第一弹性模块23和正极触头24，第一外丝套筒21的一端与充电桩1固定连接，第一外丝套筒21的另一端与第一内丝螺母22通过螺纹连接，第一内丝螺母22与第一弹性模块23一端连接，第一弹性模块23另一端与正极触头24连接。

负极充电接头3包括第二外丝套筒31、第二内丝螺母32、第二弹性模块33和负极触头34，第二外丝套筒31的一端与充电桩1固定连接，第二外丝套筒31的另一端与第二内丝螺母32通过螺纹连接，第二内丝螺母32与第二弹性模块33一端连接，第二弹性模块33另一端与负极触头34连接。

所述正极触头24包括第一导电铜排241、正极接触片242、第一磁铁243，第一导电铜排通过导线与充电桩中的正极输出电源连接，正极接触片安装在第一导电铜排外侧面，正极接触片为凸出弧形结构，所述第一磁铁嵌装在正极接触片内。

所述负极触头34包括第二导电铜排341、负极接触片342、第二磁铁343，第二导电铜排通过导线与充电桩中的负极输出电源连接，负极接触片安装在第二导电铜排外侧面，负极接触片为凸出弧形结构，所述第二磁铁嵌装在负极接触片内。

正极接触片和负极接触片用于与待充电设备接触形成电连接，从而实现充电。

进一步的说，所述正极触头24的第一导电铜排铰接在第一弹性模块23外端，所述负极触头34的第二导电铜排铰接在第二弹性模块33外端，这样能够使正极触头24和负极触头34具有一定的活动量，以更好的实现与待充电设备形成良好接触。

实施例二

在实施例一的基础上进一步的说，本实施例具体介绍一下第一弹性模块和第二弹性模块的结构。所述第一弹性模块和第二弹性模块的结构相同，参见附图2，下面以正极充电接头2为例详细介绍其结构。

第一弹性模块包括空心内杆231、空心外套筒232和弹簧233，所述空心内杆231的前端与第一内丝螺母22连接，空心外套筒232滑动套装在空心内杆231上，并且在空心内杆和空心外套筒之间设置有限位台a，防止空心内杆和空心外套筒脱离，所述空心外套筒外端设置有安装板234，所述正极触头24的第一导电铜排铰接该安装板234上，并且在该安装板上设置有穿线孔b，充电桩的正极输出电源线0经过第一外丝套筒21、空心内杆231、空心外套筒232和安装板的穿线孔b与第一导电铜排背面连接，实现内部走线；所述弹簧233套装在空心内杆231和空心外套筒232上并位于第一内丝螺母22和安装板234之间，为空心内杆231和空心外套筒232提供弹性分离力。

实施例三

参见附图1，一种智能小车充电系统，包括实施例一所述的弹性充电装置以及智能小车4，智能小车4上设置有充电头(+)5和充电头(-)6，用于与弹性充电装置的正极充电接头和负极充电接头对接。

充电头(+)5采用导电铜块，并内嵌第三磁铁51，并且该导电铜块的外表面为与正极接触片242配合的凹槽型，充电头(+)通过第一电磁推杆7连接在智能小车侧部；所述充电头(-)6采用导电铜块，并内嵌第四磁铁61，并且该导电铜块的外表面为与负极接触片342配合的凹槽型，充电头(-)通过第二电磁推杆8连接在智能小车侧部；通过第一电磁推杆和第二电磁推杆能够分别驱动充电头(+)和充电头(-)横向移动，从而实现充电头(+)和充电头(-)分别与弹性充电装置的正极充电接头和负极充电接头对接，实现充电桩对智能小车的充电工作。弹性充电装置及充电头(+)和充电头(-)的内嵌磁铁具有一定的自动牵引与导向作用，使得二者的耦合对接更加精准、连接更为稳固。

所述智能小车底端设置有纠偏导轨9，沿纠偏导轨行驶、停止；充电桩1根据需要布置在偏导轨9一侧合适位置，使智能小车的充电头(+)和充电头(-)被电磁推杆推出后能够与充电桩上的正极充电接头和负极充电接头对接。

在智能小车的底部设置有RFID读卡器10，RFID读卡器与智能小车的控制系统连接，在智能小车的行驶轨迹上靠近充电桩位置设置射频标签11，当智能小车的RFID读卡器检测到该射频标签11后，智能小车的控制系统控制智能小车停止，然后控制第一电磁推杆和第二电磁推杆伸长，将充电头(+)和充电头(-)推向充电桩上的正极充电接头和负极充电接头实现对接。

进一步的说，所述RFID读卡器10能够在距离射频标签11直至10cm处获取卡片信息，给与智能小车充足的安全停止距离。

进一步的说，充电头(+)和充电头(-)与正极充电接头和负极充电接头位于同一高度。

进一步的说，充电桩1上配置有用于控制充电回路导通的远程感应开关。

进一步的说，在正极接触片和负极接触片上设置有薄膜压力传感器，用于感知是否与智能小车的充电头(+)和充电头(-)对接。

智能小车沿着纠偏导轨行驶，需要充电时(即智能小车的控制系统通过检测智能小车电池组的电量是否低于设定的阈值来判定是否需要充电)，当走至一个射频标签11时，智能小车底部的RFID读卡器10检测读取该射频标签11信息，并上传给智能小车的控制系统，通过运动补偿，实现精确定位；智能小车停靠后，在第一电磁推杆和第二电磁推杆的推送下，充电头(+)和充电头(-)伸出，直至接触到与之对应的正极接触片和负极接触片，由薄膜压力传感器确定对接是否满足要求；由智能小车的控制系统通过数传电台，向充电桩上的感应开关下发指令，使回路导通，实现充电。充电结束后，充电桩关闭充电电源，同时智能小车控制系统控制第一电磁推杆和第二电磁推杆回位。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能小车弹性充电装置，其特征在于：包括充电桩，在充电桩侧部设置有正极充电接头和负极充电接头；

正极充电接头包括第一外丝套筒、第一内丝螺母、第一弹性模块和正极触头，第一外丝套筒的一端与充电桩固定连接，第一外丝套筒的另一端与第一内丝螺母通过螺纹连接，第一内丝螺母与第一弹性模块一端连接，第一弹性模块另一端与正极触头连接；

负极充电接头包括第二外丝套筒、第二内丝螺母、第二弹性模块和负极触头，第二外丝套筒的一端与充电桩固定连接，第二外丝套筒的另一端与第二内丝螺母通过螺纹连接，第二内丝螺母与第二弹性模块一端连接，第二弹性模块另一端与负极触头连接；

所述正极触头包括第一导电铜排、正极接触片、第一磁铁，第一导电铜排通过导线与充电桩中的正极输出电源连接，正极接触片安装在第一导电铜排外侧面，正极接触片为凸出弧形结构，所述第一磁铁嵌装在正极接触片内；

所述负极触头包括第二导电铜排、负极接触片、第二磁铁，第二导电铜排通过导线与充电桩中的负极输出电源连接，负极接触片安装在第二导电铜排外侧面，负极接触片为凸出弧形结构，所述第二磁铁嵌装在负极接触片内。

2.根据权利要求1所述的智能小车弹性充电装置，其特征在于：所述正极触头的第一导电铜排铰接在第一弹性模块外端。

3.根据权利要求1所述的智能小车弹性充电装置，其特征在于：所述负极触头的第二导电铜排铰接在第二弹性模块外端。

4.根据权利要求1所述的智能小车弹性充电装置，其特征在于：所述第一弹性模块和第二弹性模块的结构相同，第一弹性模块包括空心内杆、空心外套筒和弹簧，所述空心内杆的前端与第一内丝螺母连接，空心外套筒滑动套装在空心内杆上，并且在空心内杆和空心外套筒之间设置有限位台，防止空心内杆和空心外套筒脱离，所述空心外套筒外端设置有安装板，所述正极触头的第一导电铜排铰接该安装板上，并且在该安装板上设置有穿线孔，充电桩的正极输出电源线经过第一外丝套筒、空心内杆、空心外套筒和安装板的穿线孔与第一导电铜排背面连接，实现内部走线；所述弹簧套装在空心内杆和空心外套筒上并位于第一内丝螺母和安装板之间。

5.一种智能小车充电系统，其特征在于：包括权利要求1所述的弹性充电装置以及智能小车，智能小车上设置有正极充电头和负极充电头，用于与弹性充电装置的正极充电接头和负极充电接头对接；

正极充电头采用导电铜块，并内嵌第三磁铁，并且该导电铜块的外表面为与正极接触片配合的凹槽型，正极充电头通过第一电磁推杆连接在智能小车侧部；所述负极充电头采用导电铜块，并内嵌第四磁铁，并且该导电铜块的外表面为与负极接触片配合的凹槽型，负极充电头通过第二电磁推杆连接在智能小车侧部；

所述智能小车底端设置有纠偏导轨，沿纠偏导轨行驶；充电桩布置在偏导轨一侧合适位置，使智能小车的正极充电头和负极充电头被电磁推杆推出后能够与充电桩上的正极充电接头和负极充电接头对接；

在智能小车的底部设置有RFID读卡器，RFID读卡器与智能小车的控制系统连接，在智能小车的行驶轨迹上靠近充电桩位置设置射频标签。

6.根据权利要求5所述的智能小车充电系统，其特征在于：正极充电头和负极充电头与正极充电接头和负极充电接头位于同一高度。

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