一种接触压力自动控制充电弓系统的制作方法

本实用新型涉及电动车辆充电技术领域，具体为一种接触压力自动检测充电弓系统。

背景技术：

电动汽车大功率充电是为了缩短充电时间、提高车主充电消费体验、解决充电焦虑感而提出的新型充电技术。大功率充电由于充电时间短，满足电动汽车续航里程400～500公里的快速补电要求，大大提高了车主的消费体验。

在大功率充电解决方案中，充电弓因为其接口的通用性，充电过程的自动化而得到快速发展。充电弓配备一个可展开的的手臂与待充电汽车车顶受电弓接触，当手臂展开时，会连接至已经停放好的电动汽车受电弓顶部，同时这条手臂将连接到电网，给新能源电动汽车充电。

但是，现有技术中，充电弓与受电弓接触时，无法实时监测接触压力并对接触阈值进行自动控制，使用行程控制和限位开关的方式无法实现主动的安全防护，需要根据使用情况不断调教系统才能保障接触的压力，否则会由于压力过大损坏车辆和设备，或因为压力过小导致无法正常充电。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种接触压力自动控制充电弓系统，用以解决接触压力的自动控制问题，将被动的安全检测转变为主动的安全防御，同时降低运行维护成本。

实现上述目的的技术方案是：一种接触压力自动控制充电弓系统，包括：升降弓机构、驱动升降弓机构升降的驱动机构、与驱动机构连接的主电源以及控制驱动机构动作的控制单元；其特征在于：所述充电弓系统还包括压力传感器、DC/DC变换器、压力变送器，DC/DC变换器的输入端连接供电电源、输出端分别与压力传感器、压力变送器连接，压力传感器用于检测升降弓机构与电动车辆的受电弓的接触压力；

所述压力变送器包括DC/DC变换器、模数转换器、寄存器、数据收发器，所述模数转换器与压力传感器连接、用于将压力传感器发送的模拟信号转换为数字信号，寄存器与模数转换器连接、用于存储模数转换器发送的数字信号，所述数据收发器分别与寄存器、控制单元连接、用于将寄存器储存的数字信号发送至控制单元，控制单元根据信号数值判定升降弓机构与电动车辆受电弓的接触程度、并控制驱动机构动作。

本实用新型的工作原理：

当充电弓与电动车辆建立通信连接并接收到充电请求，控制单元通过驱动机构驱动升降弓机构降弓，使接触板与电动车辆的受电弓接触，接触板与电动车辆的受电弓接触后，压力变送器将压力传感器的压力值检测结果换算和发送给控制单元，使接触板与电动车辆的受电弓接触达到设定阈值时，控制单元控制驱动机构停止动作并开始充电。充电完成后，驱动机构驱动升降弓机构升弓复位。

本实用新型的可达到的有益效果：

1）本实用新型公开的的充电弓系统，采用大功率充电技术，充电时间短，全程智能化，大大提高了车主的消费体验。

2）本实用新型公开的充电弓系统接触压力自动控制技术，解决了充电全过程中充电弓与电动汽车的对接问题，避免了压力过低的充电安全问题和压力过大时候的设备或车辆损坏问题，实现了对充电弓与车辆对接的实时量化处理，进一步的，实现了充电弓与车辆接触的数字化、智能化控制。

进一步地，升降弓机构包括有充电弓支架、直流正极充电接触板、直流负极充电接触板、信号端充电接触板和接地端充电接触板，直流正极充电接触板、直流负极充电接触板、信号端充电接触板和接地端充电接触板分别通过绝缘板连接在充电弓支架上，绝缘板与充电弓支架之间分别设置有弹簧组件，所述直流正极充电接触板、直流负极充电接触板所对应的绝缘板的两侧分别安装有压力传感器，每个压力传感器对应一个模数转换器和一个寄存器。

本实用新型在所述直流正极充电接触板、直流负极充电接触板所对应的绝缘板的两侧分别安装有压力传感器，当直流正极充电接触板、直流负极充电接触板对应的压力传感器均达到设定的最低接触阙值但未超过最高接触阙值时，控制驱动机构停止动作，当任何一个压力传感器的信号值超过最高阙值，将作为压力异常处理，即控制驱动机构升起升降弓机构。

进一步地，信号端充电接触板和接地端充电接触板所对应的绝缘板的两侧分别安装有压力传感器。

当直流正极充电接触板、直流负极充电接触板、信号端充电接触板和接地端充电接触板对应的所有压力传感器均达到设定的最低接触阙值但未超过最高接触阙值时，控制驱动机构停止动作。当任何一个压力传感器的信号值超过最高阙值，将作为压力异常处理，即控制驱动机构升起升降弓机构，保证了升降弓机构与受电弓之间的可靠接触，确保安全充电。

进一步地，因为直流电源在供电过程中，电压会以额定电压为中心小幅度变化，所述控制单元、驱动机构和压力变送器的输入电压为宽压输入，主电源的输出电压在宽压输入电压范围之内。

进一步地，驱动机构为直线推杆，直线推杆对应有推杆控制器，推杆控制器通过CAN通讯连接控制单元。

进一步地，控制单元与数据收发器之间通过RS485总线通讯连接。

附图说明

图1为第一实施例的系统原理图；

图2为第一实施例中的升降弓机构的接触板的俯视图；

图3为第一实施例中的升降弓机构1的结构示意图；

图4为第一实施例中的压力传感器、DC/DC变换器、压力变送器的系统原理图；

图5为第一实施例中的压力传感器、DC/DC变换器、压力变送器的系统原理图。

具体实施方式

第一实施例

如图1-4所示，现有技术中的充电弓系统包括升降弓机构1、用于驱动升降弓机构1的驱动机构2、与驱动机构2连接的主电源3、以及控制驱动机构动作的控制单元4，主电源3为220V交流转24V直流电源，其中本实施例中的驱动机构为直线推杆，直线推杆对应有推杆控制器，推杆控制器通过CAN通讯连接控制单元4。

如图2、3所示，现有升降弓机构1包括有充电弓支架1.1、直流正极充电接触板1.2、直流负极充电接触板1.3、信号端充电接触板1.4和接地端充电接触板1.5，其俯视图如图2所示，直流正极充电接触板1.2、直流负极充电接触板1.3位于对角线上，信号端充电接触板1.4用于接收电动车辆反馈的数据信号，比如电动车辆的电量数据，接地端充电接触板1.5用于接地。

直流正极充电接触板1.2、直流负极充电接触板1.3、信号端充电接触板1.4和接地端充电接触板1.5分别通过绝缘板1.6连接在充电弓支架1.1上，绝缘板1.6与充电弓支架1.1之间分别设置有弹簧组件5，弹簧组件5包括连接在绝缘板1.6上的导杆5.1，导杆5.1的上端穿过充电弓支架1.1、并连接有限位螺钉5.2，绝缘板1.6与充电弓支架1.1之间的导杆5.1上穿置有弹簧5.3。

本实用新型的主要改进点在于：所述充电弓系统还包括压力传感器6、DC/DC变换器8、压力变送器7，DC/DC变换器8的输入端与主电源3的输出端连接、输出端分别与压力传感器6、压力变送器7连接，压力传感器6安装在直流正极充电接触板1.2、直流负极充电接触板1.3所对应的绝缘板1.6的上端两侧，压力传感器6用于检测升降弓机构1与电动车辆的受电弓的接触压力，

如图4所示，压力变送器7包括模数转换器7.2、寄存器7.3、数据收发器7.4，每个压力传感器6对应连接有一个模数转换器7.2，模数转换器7.2用于将压力传感器6发送的模拟信号转换为数字信号，每个模数转换器7.2对应连接一个寄存器7.3，寄存器7.3用于存储模数转换器7.2发送的数字信号，数据收发器7.4分别与寄存器7.3、控制单元4连接，其中数据收发器7.4与控制单元4之间通过RS485总线通讯连接，数据收发器7.4用于将寄存器7.4储存的数字信号发送至控制单元4，控制单元4根据信号数值判定升降弓机构1与电动车辆受电弓的接触程度、并控制驱动机构2动作。

本实施例所述控制单元4、驱动机构2和压力变送器7的输入电压为宽压输入，主电源3的输出电压在宽压输入电压范围之内。

本实用新型工作时，当充电弓系统与电动车辆建立通信连接并接收到充电请求后，控制单元4通过驱动机构2驱动升降弓机构1降弓，使直流正极充电接触板1.2、直流负极充电接触板1.3、信号端充电接触板1.4和接地端充电接触板12.5与电动车辆的受电弓接触，同时压力变送器7将压力传感器6的压力值检测结果发送给控制单元4，当直流正极充电接触板1.2、直流负极充电接触板1.3对应的压力传感器6均达到设定的最低接触阙值但未超过最高接触阙值时，控制驱动机构2停止动作，当任何一个压力传感器6的信号值超过最高阙值，将作为压力异常处理，即控制驱动机构2升起升降弓机构1。

第二实施例

如图5所示，第二实施例的结构原理与第一实施例基本相同，不同点在于：直流正极充电接触板1.2、直流负极充电接触板1.3、信号端充电接触板1.4和接地端充电接触板1.5所对应的绝缘板1.6的上端两侧均设置有压力传感器6。每个压力传感器6对应连接有一个模数转换器7.2，每个模数转换器7.2对应连接一个寄存器7.3，数据收发器8分别与寄存器7.3、控制单元4连接。

当直流正极充电接触板1.2、直流负极充电接触板1.3、信号端充电接触板1.4和接地端充电接触板1.5对应的所有压力传感器6均达到设定的最低接触阙值但未超过最高接触阙值时，控制驱动机构2停止动作。当任何一个压力传感器6的信号值超过最高阙值，将作为压力异常处理，即控制驱动机构2升起升降弓机构1，保证了升降弓机构1与受电弓之间的可靠接触，确保安全充电。