一种充电设备及其使用方法与流程

本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种充电设备，本发明还涉及适用于上述充电设备的一种使用方法。

背景技术：

近年来，随着新能源的发展，国网供电公司不断推动电动汽车配套设施建设，使得新能源汽车的发展趋势越发强劲，尤其是电动大巴车的发展，不少城市已完成公交车的全部电动化。目前电动大巴车(后续简称为电动车辆)采用充电设备进行充电，即在电动车辆的车顶上设置有受电设备，充电地点设置有悬置于高处的充电设备，当电动车辆行驶至充电地点时，停放在充电设备的下方，从而使得充电设备下降后能够与受电设备接触，进而实现对电动车辆的充电。

但是，此种充电方式，由于充电设备的电极板与受电设备的电极板搭接时有较高的相对位置要求，所以对电动车辆的停放位置有较高的要求，有时需要反复移动电动车辆，给充电操作带来了难度，用户体验较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种充电设备，其能够使充电操作更加简单、方便的实现，降低了充电操作的难度，令用户具有更好的使用体验。本发明还提供了上述充电设备的一种使用方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种充电设备，用于对电动车辆进行充电，包括：

水平设置的导轨；

设置在所述导轨上，并能够在所述导轨上滑动的移动小车；

驱动所述移动小车在所述导轨上滑动的水平驱动机构；

竖直升降机构，所述竖直升降机构与所述移动小车连接；

与所述竖直升降机构的底端连接，并能够与所述电动车辆的受电设备接触，以给所述电动车辆充电的充电接口装置。

优选的，上述充电设备中，还包括：

设置在所述充电接口装置上，用于检测所述受电设备位置的定位部件；

与所述定位部件通讯连接，并控制所述水平驱动机构和所述竖直升降机构工作的控制器。

优选的，上述充电设备中，所述充电接口装置包括：

与所述竖直升降机构连接的矩形连接架；

设置在所述矩形连接架上的正极板、负极板、接地极板和信号导引检测极板，所述正极板、所述负极板、所述接地极板和所述信号导引检测极板分别设置在所述矩形连接架的两个平行边上，并且所述正极板和所述负极板呈对角设置，所述接地极板和所述信号导引检测极板呈对角设置。

优选的，上述充电设备中，所述正极板和所述接地极板通过第一支撑梁与所述矩形连接架连接，所述负极板和所述信号引导检测极板通过第二支撑梁与所述矩形连接架连接，所述第一支撑梁和所述第二支撑梁位于所述矩形连接架的底部并与所述矩形连接架的两个平行边平行且对正设置，而且所述第一支撑梁、所述第二支撑梁与所述矩形连接架之间设置有缓冲装置和压力传感装置。

优选的，上述充电设备中，所述缓冲装置包括：

与所述矩形连接架连接的第一上弹簧支座；

与所述第一支撑梁或所述第二支撑梁连接的第一下弹簧支座；

设置在所述第一上弹簧支座与所述第一下弹簧支座之间的，用于传递压力的第一弹簧；

底端穿过所述第一支撑梁或所述第二支撑梁、顶端穿过所述矩形连接架的导向杆，所述导向杆与所述第一支撑梁或所述第二支撑梁固定连接，并与所述矩形连接支架滑动连接。

优选的，上述充电设备中，所述压力传感装置包括：

与所述第一支撑梁或所述第二支撑梁固定连接的第二下弹簧支座；

与所述第二下弹簧支座滑动连接的第二上弹簧支座；

设置在所述第二下弹簧支座和所述第二上弹簧支座之间，用于传递压力的第二弹簧；

设置在所述第二上弹簧支座的顶部，用于采集所述第二弹簧所受压力的压力传感器；

设置在所述压力传感器的顶部，用于与所述矩形连接架接触的顶针。

优选的，上述充电设备中，所述水平驱动机构包括：

固定设置在所述移动小车上的减速器；

连接在所述减速器上的水平驱动电机，所述水平驱动电机的输出轴与所述减速器的输入轴连接；

设置在所述减速器输出轴上的齿轮；

固定设置在所述导轨上，并与所述齿轮啮合的齿条，所述齿条的延伸方向与所述导轨的延伸方向相同。

优选的，上述充电设备中，所述竖直升降机构包括：

固定设置在所述移动小车上的升降机；

连接在所述升降机上，并驱动所述升降机的竖直驱动电机；

连接所述移动小车和所述充电接口装置，并在所述升降机带动下进行伸缩，以驱动所述充电接口装置升降的剪叉机构。

优选的，上述充电设备中，所述剪叉机构的顶端通过轴承与所述移动小车滑动连接，所述剪叉机构的底端通过光轴与所述充电接口装置转动连接；所述升降机为涡轮丝杠升降机。

一种充电设备的使用方法，适用于上述的充电设备，该方法包括以下步骤：

1)在待充电的电动车辆停放到充电区域后，所述定位部件对所述电动车辆上受电设备的位置进行检测，并将检测结果发送给所述控制器；

2)所述控制器根据检测结果，控制所述水平驱动机构工作，以使所述移动小车水平移动至所述充电接口装置与所述受电设备竖直对正的位置；

3)所述控制器控制所述竖直升降机构工作，以使所述充电接口装置下降，并与所述受电设备接触；

4)所述充电接口装置通过所述受电设备向所述电动车辆输送电能。

本发明提供的充电设备，具有水平导轨和在水平导轨上水平滑动的移动小车，而用于给电动车辆充电的充电接口装置与该移动小车连接，所以当移动小车在水平驱动机构的驱动下水平移动时，则能够带动充电接口装置也进行水平移动，同时该充电接口装置还通过竖直升降机构与移动小车连接，所以充电接口装置还能够通过竖直升降机构实现竖直升降，从而使得充电接口装置既能够水平移动又能够竖直升降，所以停放的充电车辆与充电设备之间即使存在水平位置偏差和竖直位置偏差，也不影响充电操作的正常进行，避免了对充电车辆的反复移动，令充电操作可以更加简单、方便的实现，降低了充电操作的难度，使得用户具有了更好的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的充电设备的主视图；

图2为图1的右视图；

图3为充电设备的轴测图；

图4为充电接口装置的仰视图；

图5为图1中a部分的放大示意图；

图6为图1中b部分的放大示意图；

图7为充电设备准备对电动车辆进行充电的结构示意图；

图8为充电设备正在对电动车辆进行充电的结构示意图。

在图1-图8中：

1-导轨，2-移动小车，3-定位部件，4-矩形连接架，5-正极板，6-负极板，7-接地极板，8-信号导引检测极板，9-第一支撑梁，10-第二支撑梁，11-第一上弹簧支座，12-第一下弹簧支座，13-第一弹簧，14-导向杆，15-第二下弹簧支座，16-第二上弹簧支座，17-第二弹簧，18-压力传感器，19-顶针，20-减速器，21-水平驱动电机，22-齿轮，23-齿条，24-升降机，25-竖直驱动电机，26-剪叉机构，27-传动件，28-受电设备，29-电动车辆，30-绝缘子。

具体实施方式

本发明提供了一种充电设备，其能够使充电操作更加简单、方便的实现，降低了充电操作的难度，令用户具有更好的使用体验。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图8所示，本发明实施例提供的充电设备，用于对电动车辆29(尤其是电动大巴车)进行充电，主要包括导轨1、移动小车2、水平驱动机构、竖直升降机24构和充电接口装置，其中，导轨1水平设置，并可以悬置于空中，使得整个充电设备始终位于电动车辆29的顶部，如图7和图8所示，另外导轨1也可以设置在水平的地面上，同时令滑动的设置在导轨1上的移动小车2具有足够的高度，以使与移动小车2连接的充电接口装置具有足够的高度而与位于电动车辆29顶部的受电设备28配合工作，当移动小车2在导轨1上滑动时，能够带动充电接口装置实现水平移动，而水平驱动机构则用于驱动移动小车2在导轨1上的移动，竖直升降机24构为移动小车2和充电接口装置的连接机构，通过该竖直升降机24构的工作，能够使得连接在移动小车2上的充电接口装置能够进行上升和下降，从而与位于电动车辆29顶部的受电设备28接触、分离，当充电接口装置与受电设备28接触时，电路导通，电动车辆29实现充电。另外，水平设置的导轨1，可以为沿图7和图8中箭头所示的左右方向设置的导轨，也可以是沿与左右方向垂直的前后方向设置的导轨，或者，导轨1既包括沿左右方向设置的第一导轨，也包括沿前后方向设置的第二导轨。

上述结构的充电设备，能够实现充电接口装置的水平和竖直移动，从而使得电动车辆29在停放时即使存在位置偏差，也无需再对电动车辆29进行移动，而是通过使充电接口装置水平移动，就可以保证充电操作的正常进行，从而降低了充电操作的难度。

为了进一步优化技术方案，本实施例提供的充电设备中，还包括：设置在充电接口装置上，用于检测受电设备28位置的定位部件3，如图4所示，以及与定位部件3通讯连接，并控制水平驱动机构和竖直升降机构24工作的控制器(图中未示出)。本实施例中，优选定位部件3可以为检测位置和距离的雷达、传感器等。具体的，当定位部件3检测到车顶的受电设备28相对于充电设备的水平距离和垂直距离时，则将检测结果传递给控制器，控制器通过驱动器控制水平驱动机构动作，使充电接口装置向左或向右运动，直至充电接口装置运动至充电设备电极板与受电设备28电极板可靠搭接的位置(即上下对正的位置)。定位部件3和控制器的设置，能够使得充电设备自动进行找准定位以及其他操作，令充电设备的智能程度更好，进一步方便了充电操作的进行。

如图1-图4所示，优选充电接口装置包括：与竖直升降机构24连接的矩形连接架4；设置在矩形连接架4上的正极板5(dc+极)、负极板6(dc-极)、接地极板7(pe极)和信号导引检测极板8(cp极)，正极板5、负极板6、接地极板7和信号导引检测极板8分别设置在矩形连接架4的两个平行边上，并且正极板5和负极板6呈对角设置，接地极板7和信号导引检测极板8呈对角设置，以保证与受电设备28的正常配合工作。上述结构中，四个电极板(将正极板5、负极板6、接地极板7、信号导引检测极板8统称为电极板)的位置并不是固定的，只要保证正极板5和负极板6呈对角布置，接地极板7和信号导引检测极板8呈对角布置即可。

进一步的，还令正极板和接地极板通过第一支撑梁9与矩形连接架连接，负极板和信号引导检测极板通过第二支撑梁10与矩形连接架连接，此第一支撑梁9和第二支撑梁10位于矩形连接架的底部并与矩形连接架的上述两个平行边平行且对正设置，同时还在第一支撑梁9、第二支撑梁10与矩形连接架之间设置有缓冲装置和压力传感装置，如图1、图3、图5和图6所示。通过第一支撑梁9和第二支撑梁10来分别将正极板和接地极板、负极板和信号引导检测极板连接到矩形连接架的底部，能够进一步提高各个电极板与电动车辆29上受电设备28的配合效果，同时也提高了各个极板的连接牢固性。而通过缓冲装置连接第一支撑梁9和矩形连接架、第二支撑梁10和矩形连接架，并在其之间设置压力传感装置，既能够保证各电极板与受电设备28的可靠连接，又能够方便对充电接口装置与受电设备28之间压力的检测。

第一支撑梁9和第二支撑梁10通过绝缘子30与正极板和接地极板、负极板和信号引导检测极板连接。

如图1、图3和图5所示，优选缓冲装置包括：与矩形连接架连接的第一上弹簧支座11；与第一支撑梁9或第二支撑梁10连接的第一下弹簧支座12；设置在第一上弹簧支座11与第一下弹簧支座12之间的，用于传递压力的第一弹簧13；底端穿过第一支撑梁9或第二支撑梁10、顶端穿过矩形连接架的导向杆14，该导向杆14与第一支撑梁9或第二支撑梁10固定连接，并与矩形连接支架滑动连接。此结构中，通过第一弹簧13的伸缩，能够避免各电极板与受电设备28接触时发生刚性碰撞，令极板与受电设备28损坏几率降低，工作寿命得到延长。

如图1、图3和图6所示，压力传感装置包括：与第一支撑梁9或第二支撑梁10固定连接的第二下弹簧支座15；与第二下弹簧支座15滑动连接的第二上弹簧支座16；设置在第二下弹簧支座15和第二上弹簧支座16之间，用于传递压力的第二弹簧17；设置在第二上弹簧支座16的顶部，用于采集第二弹簧17所受压力的压力传感器18；设置在压力传感器18的顶部，用于与矩形连接架接触的顶针19。在此结构中，压力传感器18可用来采集充电设备电极板与受电设备28的电极板之间的搭接压力，并将压力值传递给控制器，控制器将该压力值与预设值进行比对，当达到预设值时充电设备将停止下压，此时充电设备与受电设备28充分连接。而第二上弹簧支座16、第二下弹簧支座15、第二弹簧17和顶针19的设置，除了用于连接压力传感器18并保证其正常工作之外，还能够使得矩形连接架与第一支撑梁9、第二支撑梁10之间能够正常的进行缓冲，避免对其他部件的正常工作造成影响。具体的，压力传感器18测的压力值为电极板搭接压力值的1/3。

如图1-图3所示，优选水平驱动机构包括：固定设置在移动小车2上的减速器20；连接在减速器20上，并在控制器的控制下工作的水平驱动电机21，水平驱动电机21的输出轴与减速器20的输入轴连接；设置在减速器20输出轴上的齿轮22；固定设置在导轨1上，并与齿轮22啮合的齿条23，齿条23的延伸方向与导轨1的延伸方向相同。在工作时，水平驱动电机21驱动减速器20顺时针转动或逆时针转动，减速器20通过其自身输出轴带动齿轮22转动，由于齿轮22通过减速器20与移动小车2连接，齿条23固定在导轨1上，所以转动的齿轮22在与齿条23啮合的作用下向左或向右运动，进而带动减速器20及移动小车2向左或向右运动，从而使伸缩机构和电机接口装置向左或向右运动，如图7和图8所示。

如图1-图3所示，竖直升降机24构包括：固定设置在移动小车2上的升降机24，该升降机24优选为涡轮丝杠升降机24；连接在升降机24上，并驱动升降机24的竖直驱动电机25，该竖直驱动电机25也在控制器的控制下工作；连接移动小车2和充电接口装置，并在升降机24带动下进行伸缩，以驱动充电接口装置升降的剪叉机构26，该剪叉机构26通过传动件27与升降机24连接。此结构中，当需要对电动车辆29进行充电时，竖直驱动电机25驱动升降机24的丝杠向下运动，升降机24的丝杠带动传动件27向下运动，传动件27带动剪叉机构26向下展开，剪叉机构26带动充电接口装置向下移动，直至充电接口装置的电极板与受电设备28的电极板搭接，电路导通，充电开始；当充电完成后，竖直驱动电机25驱动升降机24的丝杠向上运动，升降机24的丝杠带动传动件27向上运动，传动件27带动剪叉机构26向上收缩，剪叉机构26带动充电接口装置向上移动，充电设备的电极板与受电设备28的电极板分离，直至充电接口装置恢复到初始位置。

更加优选的，为了保证工作的可靠性，移动小车2上还设有位置开关，用于限制丝杠上下移动的最大行程。

具体的，剪叉机构26的顶端通过轴承与移动小车2滑动连接，剪叉机构26的底端通过光轴与充电接口装置转动连接，以保证剪叉机构26能够正常的进行伸缩。

另外，本实施例还提供了一种充电设备的使用方法，其适用于上述的充电设备，该方法包括以下步骤：

1)在待充电的电动车辆29停放到充电区域后，定位部件3对电动车辆29上受电设备28的位置进行检测，并将检测结果发送给控制器；

2)控制器根据检测结果，控制水平驱动机构工作，以使移动小车2水平移动至充电接口装置与受电设备28竖直对正的位置；

3)控制器控制竖直升降机24构工作，以使充电接口装置下降，并与受电设备28接触；

4)充电接口装置通过受电设备28向电动车辆29输送电能。

本实施例提供的充电设备的具体使用方法为：

当待充电的电动车辆29停放到充电设备下方的预设位置后，定位部件3检测电动车辆29车顶的受电设备28相对于充电设备的水平距离和垂直距离，并将检测结果传递给控制器，控制器通过驱动器控制水平驱动电机21转动，并通过减速器20带动齿轮22进行转动，进而通过与齿条23配合驱动移动小车2水平移动，以使充电接口装置移动至充电设备的极板与受电设备28的极板可靠搭接的位置(即两者上下对正的位置)；然后控制器通过驱动器控制竖直驱动电机25转动，竖直驱动电机25驱动升降机24的丝杠向下运动，升降机24的丝杠带动传动件27向下运动，传动件27带动剪叉机构26向下展开，剪叉机构26带动充电接口装置向下运动，待充电接口装置的极板与受电设备28的极板搭接后，压力传感器18采集充电设备和受电设备28电极板之间的搭接压力，并将压力值传递给控制器，控制器将该压力值与预设值进行比对，当达到预设值时充电设备停止下压，当充电设备的电极板与受电设备28的电极板搭接成功后，控制器会控制导引检测模块(与信号导引检测极板8所对应的控制模块)对充电设备的电极板和受电设备28的电极板做检测，判断是否搭接正确，不正确将结束充电，导引检测成功后，充电设备开始对充电主回路做绝缘检测，绝缘检测成功后，充电设备将开始对电动车辆29进行充电。

充电结束后，充电设备进行收弓动作，即竖直驱动电机25驱动升降机24的丝杠向上运动，升降机24的丝杠带动传动件27向上运动，传动件27带动剪叉机构26向上收缩，剪叉机构26带动充电接口装置向上运动，充电设备的电极板与受电设备28的电极板分离，直至充电接口装置恢复到初始位置，车辆驶离充电区域结束充电过程。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，充电设备的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。