CN219651020U - 一种新能源汽车侧向充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新能源汽车侧向充电装置，包括设置于或隐藏于车身侧面或车身上面的侧向可延展机构、与道路旁边侧向布置的充电网接触实现电性导通的受电弓，侧向可延展机构设置有机械臂，以及与车身活动铰接的制动基座，以及调姿连接座，该新能源汽车侧向充电装置可多车辆排成队列不停车共同充电，解决充电站排队等待、充电车辆较多造成拥堵的问题；可在堵车路段且电能不足的情况下驶入充电专用车道，解决电量耗尽抛锚的问题；侧向可延展机构可动态控制受电弓与充电网的每根电线接触压力均等，通电连续稳定，配合车载电控系统给电池稳定地充电，可广泛应用在国内高速的长途路段、充电桩安装量较低的服务区前或后路段、车流量剧增的高速路段。

Description

一种新能源汽车侧向充电装置

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种新能源汽车侧向充电装置。

背景技术

随着国内新能源汽车的快速发展，搭载三元锂电池或者磷酸铁锂电池成为当下新能源汽车的主流蓄电电池。但是基于当下电池技术水平受限。车载电池的续航里程仅能达到700km。鲜有电池续航里程可以超过800km的纯电汽车。即便是现在新研发的钠离子电池、半固态电池或固态电池，在没有完全得到市场验证、充分的技术论证之前，都难以广泛地应用在新能源汽车上。

因此，当下对新能源汽车的充电需求很高，各个地方都建有充电站，无论是交流慢速充电还是高压直流快速充电，都难以匹敌传统燃油汽车加油仅需三到五分钟补能的高效率。即便是现在高压直流快充，对新能源汽车的充电时间也需要超过半小时。在充电桩数量不够的情况下，大批量的新能源汽车需要排队充电。大大拉长了车辆补能的时长，降低了交通驾乘的便捷性、舒适性和通达性。

有的汽车厂商提出了换电策略，但在运营过程中发现了很多问题，对于企业来说换电站的铺设成本非常高，一个中等规模的换电站投资成本在300万以上，而且换电的成本并不低而且换电站极高的建造成本，后续在使用成本上也会被均摊到购车用户。换电站概念目前还没被大面积接受，就是企业、用户的双向高成本投入，阻碍了这一产业的发展。并且偏远城镇、山区、乡下都难以对换电站进行规模化建造，管理成本也较高。

特别被纯电车主诟病的是，纯电汽车行驶在高速公路上，相邻两座服务区距离较远，而车辆仅剩的续航里程难以达到下一个服务区，导致车辆高速路上中途抛锚。除此之外，高速路段的服务区目前已经建设的充电桩数量依然有限。对于节假日高速路上车辆较多的情形下，排队充电也是当下车主对于新能源汽车最大的顾虑。排队考验车主耐心，增加路途耗时；还有尤为关键的问题：温度寒冷的北方地区，新能源汽车的普及率普遍较低，原因是目前新能源纯电汽车的电池会在温度较低的环境下续航达成率极低，即便是新研发出续航里程更高的钠离子蓄电池，在理论续航里程达到800～1000km的情况下，依然难以获得较高的续航达成率。因此纯电新能源汽车续航里程焦虑依然存在。

为了提高纯电续航里程问题，目前纯电动新能源汽车厂商采取的主要方式有插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle，简称PHEV)，就是介于纯电动汽车与燃油汽车两者之间的一种新能源汽车，但是随着新能源汽车向前发展的步伐加快，燃油发动机必然会被新潮淘汰，纯电行驶的车辆未来必将成为主流。因此在城市道路、跨市域、跨省域通行的交通需求下，在较长的路途里程范围内可以及时得到电能的补充，这将会使纯电汽车发展提速，提振人们对纯电新能源汽车的市场信心。

因此，若在高速路段架设可供新能源汽车快速补能的充电方案，可以大大补充新能源车主续航里程，仿佛置身于城市道路上，可供行驶的里程不多的情况下，可以就近10km范围内找到充电桩，十分的方便，减少车主焦虑。但又不能在高速路段停车充电补能，容易导致车辆拥堵，甚至发生交通事故。为此我们有必要设计一种不停车快速充电补能、提升纯电动汽车续航里程的新方案。

实用新型内容

本实用新型目的是：为了能让纯电新能源汽车在高速路段得到快速补能，无需顾虑纯电续航里程是否可以到达下一服务区的充电站，无需顾虑服务区内充电桩数量是否够用，无需顾虑排队等待充电的耗时，无需顾虑停车充电增加的路途耗时，无需顾虑充电网不全适配高低尺寸不同的车辆的问题，无需顾虑严寒温度环境下纯电续航达成率低的问题，我们设计了一款新能源汽车侧向充电装置，通过配合高速路段路旁护栏外提供的充电网，采取侧向翻转机构伸展出的受电弓与电线滑动接触的方式，给纯电新能源汽车的电池提供不停车充电的补能服务，使车载电池得到快速补能，提升续航里程。

为解决上述问题采取的技术方案是：

一种新能源汽车侧向充电装置，包括设置于或隐藏于车身侧面或车身上面的侧向可延展机构、与道路旁边侧向布置的充电网接触实现电性导通的受电弓，

所述侧向可延展机构采用可折叠或可延伸的机械结构，包括但不限于剪叉式折叠、折线式折叠、伸缩气缸延伸或伸缩液压缸延伸的其中一种或多种组合的机械结构。

所述侧向可延展机构至少设置有一只可延展的机械臂，以及与车身活动铰接的制动基座，以及与受电弓活动铰接的调姿连接座，所述机械臂内部设置有调整制动基座与调姿连接座间距的延展组件，延展组件包括但不限于电动推杆、伸缩气缸或伸缩液压缸，所述制动基座内设置有带动机械臂旋转的传动组件，传动组件采用电机、齿轮齿条传动组件、蜗轮蜗杆传动组件中的一种传动方式，制动基座与机械臂配合实现调姿连接座相对于充电网的电线的位置保持不变，所述调姿连接座采用扭簧或电机来控制受电弓与充电网的每根电线接触压力均等，使得车辆在道路上行驶发生偏移时，可以自动调整侧向可延展机构来让受电弓与充电网的电线以稳定压力持续接触。

所述侧向可延展机构设置有用于监测受电弓与充电网的电线接触压力的压力传感器，反馈给车载控制系统，再给侧向可延展机构发送控制信号，并自动调整延展姿态，使受电弓与充电网的电线以稳定压力持续接触，通电连续稳定，配合车载电控系统给电池稳定充电补能。

进一步地，所述侧向可延展机构通过车载雷达或车载摄像头获得路面或路旁作为位置基准的路线标识，来控制传动组件动态调整受电弓位置，使受电弓与充电网的电线以稳定压力持续接触。

进一步地，所述受电弓采用既顺滑又耐磨的特制石墨板。

实施本实用新型的有益效果是：

1.该新能源汽车侧向充电装置可广泛应用在国内高速的长途路段、间距较远的服务区路段、充电桩安装量较低的服务区前或后路段、节假日车流量剧增的高速路段，以及其他管理规范的城市路段；

2.适用于高低尺寸不同的新能源纯电汽车的充电补能，克服现有轻轨电车、轨道交通、城铁、高铁采取的竖直方向电线接触网较高，轿车难以触碰到的问题；

3.护栏外提供的充电网较为安全，充电电压可控，在充电技术不断完善的安全保障下，可采用低速行驶下的交流慢充，也可以采取高速行驶下的直流快充；充电十分钟，续航百公里不是梦；

4.可多车辆排成队列不停车共同充电，解决充电站排队等待、充电车辆较多造成拥堵的问题；

5.可在堵车路段且电能不足的情况下驶入充电专用车道，解决电量耗尽而抛锚的问题；

6.侧向可延展机构带动受电弓侧向翻转，受电弓和电线均保持在2米以上高度，可以避免路面动物触电、防止儿童触碰等危险事故的发生；

7.侧向可延展机构可动态控制受电弓与充电网的每根电线接触压力均等，使得车辆在道路上行驶发生偏移时，可以自动调整受电弓与充电网的电线以稳定压力持续接触，通电连续稳定，配合车载电控系统给电池稳定地充电补能；

8.可以减少车主对纯电新能源汽车续航里程的主要焦虑，提振国内新能源汽车的市场信心，快速发展国内新能源汽车技术，引领国际新能源汽车技术向上越阶。

附图说明

图1为实施例1新能源汽车侧向翻转充电尾翼的结构示意图；

图2为实施例1新能源汽车侧向翻转充电尾翼逐渐展开的结构示意图；

图3为实施例1新能源汽车侧向翻转充电尾翼的受电弓与电线接触的结构示意图；

图4为实施例1所述充电尾翼的俯视剖视图；

图5为图4中A处的局部放大图；

图6为图4中B处的局部放大图；

图7为图4中C处的局部放大图；

图8为实施例1所述充电尾翼的截面剖视图；

图9为实施例2所述充电尾翼的俯视剖视图；

图10为机械臂动态调整受电弓位置的结构示意图；

其中，1-尾翼本体，2-左支架，3-锁止组件，4-右支架，5-第一制动基座，6-第二制动基座，7-机械臂，8-调姿连接座，9-绝缘部，10-充电滑板，11-接地滑板，12-充电线，13-接地线，14-弹性支撑杆，15-吊弦，16-电线杆，17-护栏，18-滑板护壳，19-受电弓调姿座，20-第一力矩电机，21-蜗轮蜗杆组件，22-锁止座，23-第二空心转轴，24-锁紧螺套，25-第二力矩电机，26-充电线缆，27-第一力矩电机控制导线，28-接地导线，29-扭簧，30-充电导线，31-受电弓隐藏槽，32-蜗轮，33-蜗杆，34-第一空心转轴，35-走线孔，36-空心腔，37-车壳，38-电动推杆，39-第三力矩电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的说明书附图，以实施例的方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

请参阅图1至图3，本实施例提出一种新能源汽车侧向翻转充电尾翼，包括设置在车身上面的尾翼本体1、左支架2、右支架4，以及可侧向翻转的机械臂7和与道路旁边侧向布置的充电网接触实现电性导通的受电弓。

参阅图2和图3，所述右支架4是可活动翻转的，右支架4内设置有第一制动基座5，第一制动基座5带动尾翼本体1旋转；所述左支架2是可释放的，左支架2内设置有第二制动基座6。所述第二制动基座6带动机械臂7旋转，所述机械臂7另一端活动连接有受电弓。可根据道路旁边侧向布置的充电网在左侧还是右侧同理交替设置右支架4和左支架2的机构。

参阅图7，所述第一制动基座5设置第一力矩电机20、蜗轮蜗杆组件21、第一空心转轴34，第一力矩电机20带动蜗轮蜗杆组件21啮合传动，蜗轮32与第一空心转轴34同轴连接，第一空心转轴34与尾翼本体1固连，进而带动尾翼本体1侧向翻转，所述第一空心转轴34中心穿套有充电线12缆和其他电气元件的通讯通电导线。第一空心转轴34两侧设置轴承座，轴承座与车身配合，保证尾翼本体1侧向翻转动作稳定。

参阅图5，所述第二制动基座6设置在左支架2底部，包括第二力矩电机25、第二空心转轴23、锁紧螺套24和锁止座22，所述第二力矩电机25设置在左支架2内，中心采用第二空心转轴23作为旋转主轴，第二空心转轴23内穿套有充电线缆和其他电气元件的通讯通电导线，第二空心转轴23与机械臂7一端通过锁紧螺套24定位连接，在第二力矩电机25保持一定扭矩力度带动下，机械臂7稳定匀速旋转。所述锁止座22对称设置在左支架2底部两侧，可与车身内部两侧对应位置设置的对顶组件将锁止座22顶推锁止固定，对顶组件为电动推杆38、伸缩气缸或伸缩液压缸直线相向顶推的锥型硬质橡胶。需要充电补能时，对顶组件释放锁止座22；不充电的情况下，对顶组件锁紧锁止座22，尾翼本体1机构稳定、无异响，仅起到抵消部分升力，减小汽车上浮，降低风阻影响，使汽车可以紧贴着道路行驶，提高行驶的稳定性等尾翼的常规作用。

参阅图5、图6和图9，所述机械臂7隐藏于尾翼本体1内部，机械臂7另一端与受电弓通过受电弓调姿座19活动连接，所述受电弓调姿座19内设置有扭簧29，所述扭簧29使受电弓与机械臂7之间保持初始充电姿态的扭力，并可以根据机械臂7摆动姿态调整受电弓保持与充电网的每根电线接触良好。

参阅图10，通过第一力矩电机20的传动，带动尾翼本体1侧向翻转一定角度，和第二力矩电机25的传动带动机械臂7旋转一定角度，两次角度变化可以保持受电弓位置和姿态不变，以补偿车辆在充电专用车道上向左或向右行驶的偏移量。

参阅图4、图6和图8，所述受电弓包括充电滑板10、绝缘部9和接地滑板11，以及滑板护壳18，所述充电滑板10与接地滑板11之间设置绝缘部9，充电滑板10与充电导线30连接，接地滑板11与接地导线28连接，充电导线30和接地导线28均穿过受电弓调姿座19进入机械臂7内，所述滑板护壳18套设在充电滑板10、绝缘部9和接地滑板11外部，且仅裸露与充电网的电线接触滑动摩擦的一侧面，所述滑板护壳18与受电弓调姿座19固连，保持结构稳定可靠。

实施例2：

参阅图9，本实施例提出一种新能源汽车侧向翻转充电尾翼，包括设置在车身上面的尾翼本体1、左支架2、右支架4，以及可侧向翻转的机械臂7和与道路旁边侧向布置的充电网接触实现电性导通的受电弓，本实施例与实施例1的区别技术特征在于：所述机械臂7内设置有电动推杆38，所述电动推杆38的底座与机械臂7固连，电动推杆38的顶推杆与受电弓调姿座19固连，所述受电弓调姿座19内设置有第三力矩电机39，并配合第三空心转轴和第二锁紧螺套24将滑板护壳18定位连接，将充电导线30和接地导线28穿过第三空心转轴后进入机械臂7内，并穿过电动推杆38的空心顶推杆后穿入第二空心转轴23。

该实施例2相比于实施例1的优势在于：

可利用第一力矩电机20的传动、第二力矩电机25的传动和机械臂7内电动推杆38的传动，调整更大的车身行驶偏移量，且第三力矩电机39可以精确调整受电弓与充电网的电线接触姿态，使受电弓与每根电线接触压力均等。

必要时，可主动控制受电弓竖直方向上下循环滑移，保证充电滑板10和接地滑板11与电线的接触面每一处都摩擦均匀，磨损均匀；也可以使充电网的电线根据自重下垂的弧度结构，被动地使充电滑板10和接地滑板11与电线的接触面每一处都摩擦均匀，磨损均匀。当然，下垂的电线最高点和最低点都应当落入充电滑板10和接地滑板11可以接触的高度范围。

实施例3：

参阅图3，本实施例提出一种新能源汽车侧向翻转充电尾翼，包括设置在车身上面的尾翼本体1、左支架2、右支架4，以及可侧向翻转的机械臂7和与道路旁边侧向布置的充电网接触实现电性导通的受电弓，本实施例与实施例1和实施例2的区别技术特征在于：所述充电滑板10与滑板护壳18之间，以及接地滑板11与滑板护壳18之间均设置有压力传感器(图中未示出)。

该实施例3相比于实施例1和实施例2的优势在于：

由于充电网的电线水平方向的受力相对均匀可测，通过检测充电滑板10与充电线12的接触力度、接地滑板11与接地线13的接触力度，只要接触力度超过压力测定的阈值，车载控制系统自动调整控制尾翼本体1和机械臂7的翻转姿态和位移量，补偿受电弓相对与电线的高度差、位移量。

基于以上3种实施例，本新能源汽车侧向充电装置可以设置在车身的后备箱盖上，也可以设置在车身后视窗上，还可以设置在车身顶棚天窗位置和车身侧面，可隐藏，可表露。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种新能源汽车侧向充电装置，其特征在于：包括设置于或隐藏于车身侧面或车身上面的侧向可延展机构、与道路旁边侧向布置的充电网接触实现电性导通的受电弓，所述侧向可延展机构设置有与车身活动铰接的制动基座，以及与受电弓活动铰接的调姿连接座。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车侧向充电装置，其特征在于：所述侧向可延展机构采用可折叠或可延伸的机械结构，包括但不限于剪叉式折叠、折线式折叠、伸缩气缸延伸或伸缩液压缸延伸的其中一种或多种组合的机械结构。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车侧向充电装置，其特征在于：所述侧向可延展机构至少设置有一只可延展的机械臂，所述机械臂内部设置有调整制动基座与调姿连接座间距的延展组件，延展组件包括但不限于电动推杆、伸缩气缸或伸缩液压缸。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车侧向充电装置，其特征在于：所述制动基座内设置有带动机械臂旋转的传动组件，传动组件采用电机、齿轮齿条传动组件、蜗轮蜗杆传动组件中的一种传动方式，所述调姿连接座采用扭簧或电机来控制受电弓与充电网的每根电线接触压力均等。

5.根据权利要求4所述的新能源汽车侧向充电装置，其特征在于：所述侧向可延展机构设置有用于监测受电弓与充电网的电线接触压力的压力传感器，所述侧向可延展机构通过车载雷达或车载摄像头获得路面或路旁作为位置基准的路线标识，来控制传动组件动态调整受电弓位置。

6.一种新能源汽车侧向充电装置，包括设置在车身上面的尾翼本体、左支架、右支架，其特征在于：还包括设置于尾翼本体内部或外部的可侧向翻转、延伸的机械臂，以及与道路旁边侧向布置的充电网接触实现电性导通的受电弓。

7.根据权利要求6所述的新能源汽车侧向充电装置，其特征在于：所述右支架是可活动翻转的，右支架内设置有第一制动基座，第一制动基座带动尾翼本体旋转，所述左支架是可释放的，左支架内设置有第二制动基座，所述第二制动基座带动机械臂旋转。

8.根据权利要求7所述的新能源汽车侧向充电装置，其特征在于：所述第一制动基座设置第一力矩电机、蜗轮蜗杆组件、第一空心转轴，第一力矩电机带动蜗轮蜗杆组件啮合传动，蜗轮与第一空心转轴同轴连接，第一空心转轴与尾翼本体固连，带动尾翼本体侧向翻转，所述第二制动基座包括第二力矩电机、第二空心转轴、锁紧螺套和可与车身定位锁定的锁止座，所述第二力矩电机设置在左支架内，中心采用第二空心转轴作为旋转主轴，第二空心转轴与机械臂一端定位连接，机械臂另一端与用于调整受电弓姿态的受电弓调姿座连接。

9.根据权利要求6所述的新能源汽车侧向充电装置，其特征在于：所述受电弓调姿座内设置有用于调整受电弓姿态的第三力矩电机。

10.根据权利要求6所述的新能源汽车侧向充电装置，其特征在于：所述受电弓包括充电滑板、绝缘部和接地滑板，所述充电滑板与接地滑板之间设置绝缘部，充电滑板与充电导线连接，接地滑板与接地导线连接，所述充电滑板与滑板护壳之间，以及接地滑板与滑板护壳之间均设置有压力传感器。