一种上置式汽车充电装置的制作方法

电动汽车充电装置与电网连接，输入端与供电网连接，输出端装有充电插头插入电动汽车充电口为其充电。充电电缆用于连接电动汽车充电接口与充电桩，从而对电动汽车进行电力传输。现有的充电桩按安装位置划分一般可分为立式充电装置及壁挂式，分别固定于地面和墙面，充电电缆和充电插头（也称为充电枪）挂在充电桩外部。

对于大量现有已建成的室内停车场或地下停车场，由于空间的限制，很多情况下难以地面或墙面上寻找到能设置充电桩的位置，必须考虑将充电桩设置在停车位的顶部。将充电桩设置在停车位的顶部，可以节约停车场的空间，这种设计对于新规划建设的停车场也有极大的益处。

因此，本领域的技术人员致力于研究一种顶置式充电桩及其配套的上置式充电电缆，充电桩本体置于建筑物顶部并非难点，其主要困难在于在需要充电时，操作人员能方便地取下充电电缆和充电枪，而不充电时，充电电缆及充电枪又不会悬吊拦阻在停车位半空中或垂落在地面，造成车辆驶入驶出时对电缆及充电枪的碰撞或碾压，造成车辆的毁伤或电缆及充电插头的毁伤。

背景技术：

电动汽车充电装置与电网连接，输入端与供电网连接，输出端装有充电插头插入电动汽车充电口为其充电。充电电缆用于连接电动汽车充电接口与充电桩，从而对电动汽车进行电力传输。现有的充电桩按安装位置划分一般可分为立式充电装置及壁挂式，分别固定于地面和墙面，充电电缆和充电插头（也称为充电枪）挂在充电桩外部。

对于大量现有已建成的室内停车场或地下停车场，由于空间的限制，很多情况下难以地面或墙面上寻找到能设置充电桩的位置，必须考虑将充电桩设置在停车位的顶部。将充电桩设置在停车位的顶部，可以节约停车场的空间，这种设计对于新规划建设的停车场也有极大的益处。

因此，本领域的技术人员致力于研究一种顶置式充电桩及其配套的上置式充电电缆，充电桩本体置于建筑物顶部并非难点，其主要困难在于在需要充电时，操作人员能方便地取下充电电缆和充电枪，而不充电时，充电电缆及充电枪又不会悬吊拦阻在停车位半空中或垂落在地面，造成车辆驶入驶出时对电缆及充电枪的碰撞或碾压，造成车辆的毁伤或电缆及充电插头的毁伤。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是，顶置式充电桩在需要充电时，操作人员能方便地取下充电电缆和充电枪，而不充电时，充电电缆及充电枪又不会悬吊拦阻在停车位半空中或垂落在地面，造成车辆驶入驶出时对电缆及充电枪的碰撞或碾压，造成车辆的毁伤或电缆及充电枪的毁伤。

为实现上述目的，本发明提出了一种上置式汽车充电装置，包括有电缆转盘（1）、电缆（2）、牵引绳转盘（3）、牵引绳（4）、挂架（5）、电缆穿引装置（6），其特征在于，所述挂架（5）固定在汽车停车位的建筑空间顶部，充电插头（8）设置在所述电缆（2）第二端，电缆（2）的第一端与充电桩电源输出作电气连接；所述挂架（5）上设置有两个转轴（5-1、5-2）；

所述电缆转盘（1）通过轴承安装在所述转轴（5-1）上，可围绕转轴（5-1）旋转，电缆转盘（1）包括卷轴（1-1）和盘面（1-2），所述电缆（2）第一端固定在盘面（1-2）上，并卷绕在卷轴（1-1）上，盘面（1-2）上固定设置涡卷弹簧（1-3）、棘轮（1-4），涡卷弹簧（1-3）、棘轮（1-4）围绕卷轴（1-1）旋转，涡卷弹簧（1-3）第一端固定在转轴（5-1）上，第二端固定在盘面（1-2）的外边缘，与棘轮（1-4）的棘齿配套设有止回作用的棘爪（1-5），棘爪（1-5）的活动转轴（1-5-1）固定在挂架（5）上，棘爪（1-5）的第一端（1-5-2）朝向棘轮（1-4）的棘齿，挂架（5）上还设有直拉弹簧（1-5-4），直拉弹簧（1-5-4）一端与棘爪连接，另一端固定在挂架（5）上，直拉弹簧（1-5-4）牵引棘爪（1-5）嵌入棘轮（1-4），使棘轮只能单向转动；

所述牵引绳转盘（3）通过轴承安装在在所述转轴（5-2）上，可围绕转轴（5-2）旋转，牵引绳转盘（3）包括卷轴（3-1）和盘面（3-2），所述牵引绳（4）第一端固定在盘面（3-2）上，并卷绕在卷轴（3-1）上，盘面（3-2）上设置有涡卷弹簧（3-3），涡卷弹簧（3-3）围绕卷轴（3-1）旋转，涡卷弹簧（3-3）第一端固定在转轴（5-2）上，第二端固定在盘面（3-2）的外边缘，所述棘爪（1-5）的第二端（1-5-3）设有滑轮（1-5-5），牵引绳（4）的中段与滑轮（1-5-5）相连，拉动牵引绳可牵动棘爪（1-5）克服直拉弹簧（1-5-4）的拉力而脱离嵌入棘轮（1-4）的状态；

所述电缆（2）在靠近第二端处的电缆外壁处设有突出电缆外壁的限位卡口（2-1），限位卡口（2-1）为有u形缺口的突出体，u形缺口大小为牵引绳直径的102%~120%，可容纳所述牵引绳（4）穿过，所述牵引绳（4）第二端穿过限位卡口（2-1），所述牵引绳（4）第二端向下垂落，牵引绳第二端终点与地面距离小于1.5米，在牵引绳（4）上靠近的第二端处设有突出体，称为限位节（4-1），限位节（4-1）的体积大于限位卡口（2-1）的u形缺口，而不能穿越u形缺口；

所述电缆穿引装置（6）固定在所述挂架（5）上，位于所述电缆转盘（1）下方，所述电缆穿引装置（6）为中空的且上下底面没有封闭的圆柱形结构，圆柱形结构内空直径为所述电缆（2）直径的102%~110%，恰可容纳电缆（2）穿过，所述电缆穿引装置（6）空心圆柱结构的下端底面与水平面相对倾斜20°~70°，在所述电缆穿引装置（6）的下端底面最高点处的圆柱面上开有垂直方向矩形空槽（6-1），空槽（6-1）的垂直高度大于限位节（4-1）的高度的10%，空槽（6-1）的水平宽度为限位卡口（2-1）与电缆外壁相连接区域宽度的102%~120%，所述电缆（2）在电缆穿引装置内上下滑动时限位卡口（2-1）可滑入空槽（6-1）；

所述电缆穿引装置（6）的空槽（6-1）的正上方的圆柱面上设有在水平方向突出的牵引绳引导环（6-2），牵引绳引导环（6-2）与凹槽（6-1）的最高点之间上下距离为限位节（4-1）的高度的100%~120%，牵引绳引导环（6-1）为环形结构，环形的内直径大于所述牵引绳（4）的直径，同时小于限位节（4-1）的体积横截面，使所述牵引绳（4）可穿过而同时限位节不可穿过；

所述牵引绳（4）第二端穿过牵引绳引导卡口（6-1），从上至下依次排列为牵引绳引导卡口（6-1）、限位节（4-1）、所述电缆（2）的限位卡口（2-1）。

进一步的，所述的棘轮（1-4)的棘齿（1-4-1）与棘爪（1-5）之间的接触面为电气绝缘材料，其上设置有一组电气接触片a（1-4-2），与电缆（2）第二端的电缆芯线形成电气连接，所述棘爪（1-5）上与棘齿（1-4-1）之间的接触面为电气绝缘材料，接触面上对应设置一组电气接触片b（1-5-3），与输入电源（7）形成电气连接，电气接触片a和电气接触片b一一对应，当棘齿（1-4-1）与棘爪（1-5）相接触时，电气接触片a（1-4-2）与电气接触片b（1-5-3）接触形成电气连接。

进一步的，所述的电缆外壁的限位卡口（2-1）配套设置有位置信号检测器件，当电缆回缩，电缆外壁的限位卡口（2-1）进入空槽（6-1）时发出位置信号（p）；所述吊架（5）上设置电磁铁机械（1-5-4），电磁铁机械（1-5-4）与棘爪（1-5）相连接，电磁铁机械（1-5-4）启动时推动棘爪（1-5）脱离棘轮（1-4），电磁铁机械（1-5-4）停止时，直拉弹簧（1-5-4）牵引棘爪（1-5）嵌入棘轮（1-4）；电磁铁机械（1-5-4）按以下逻辑启停：位置信号（p）为真，或者交流或直流充电接口的充电连接确认信号（cc）为真时，停止电磁铁机械（1-5-4）；交流或直流充电接口的cc信号为假，且位置信号为假，则启动整定了某一时间的延时器（t），延时器经延时后发出信号，启动电磁铁机械（1-5-4）。

本发明采用上置方式使充电桩、充电电缆及充电枪安装在停车位的建筑物顶部，节省了空间；充电电缆及充电枪挂于汽车停车位上方，能避免被车辆碰撞碾压而引发安全事故或汽车损伤。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的电缆转盘、牵引绳转盘、挂架的零件图；

图2是本发明的一个较佳实施例的电缆转盘、牵引绳转盘、挂架的组合装配图；

图3是本发明的一个较佳实施例的电缆穿引装置、牵引绳、电缆的零件图；

图4是本发明的一个较佳实施例的电缆穿引装置、牵引绳、电缆的组合装配图；

图5是本发明的一个较佳实施例的棘轮、棘爪的电气接触片零件图；

图6是本发明的一个较佳实施例的电缆穿引装置上设置有动断型行程开关示意图；

图7是本发明的一个较佳实施例的电磁铁机械的工作电气原理图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本发明实施例上置式充电装置包括有电缆转盘（1）、牵引绳转盘（3）和挂架（5）。挂架（5）悬挂固定在建筑物内停车位的空间顶部，图1a中示意了挂架（5）上有转轴（5-1、5-2）用于安装电缆转盘（1）、牵引绳转盘（3），本实施例中示意了两根转轴处于同轴方向，其他实施例中两个转轴也可以位于不同的轴线方向，两个转轴也可以合并为一根转轴，此处不做限制。图1b中示意了的电缆转盘（1），电缆（2）卷绕在卷轴（1-1）上（图中未示意出电缆），盘面（1-2）上设置涡旋弹簧（1-3）、棘轮（1-4），涡卷弹簧（1-3）第一端固定在转轴（5-1）上，第二端固定在盘面（1-2）的外边缘，当电缆，当电缆（2）被拉长离开卷轴（1-1）时，涡旋弹簧（1-3）可进行蓄力以备需要时驱动转轴转动将电缆拉回。图1c中示意了电缆转轴（1）的盘面（1-2）上设置的棘轮（1-4），本实施例中示意的棘轮有两个棘齿，其他实施例中的棘齿也可以是一个或多个，此处不做棘齿的数量限制。牵引绳转盘在图中未示出，其结构与电缆转盘结构类似，也有涡旋弹簧，可驱动转轴转动将牵引绳拉回，但是没有棘轮。

如图2所示，本发明实施例上置式充电装置的电缆转盘（1）、牵引绳转盘（3）和挂架（5）的装配形式。图2a、b、c从多个视角示意了棘爪（1-5）的转轴（1-5-1）与挂架（5）连接，棘爪（1-5）的第一端（1-5-2）朝向棘轮（1-4），棘爪（1-5）的第二端（1-5-3）设置弹簧（1-5-4），弹簧（1-5-4）一端与棘爪第二端（1-5-3）连接，另一端与挂架连接，弹簧（1-5-4）牵引棘爪（1-5）嵌入棘轮（1-4），所述棘爪（1-5）的第二端（1-5-3）设有滑轮（1-5-5），牵引绳（4）的中段与滑轮（1-5-5）相连，拉动牵引绳可牵动棘爪（1-5）运动以脱离棘轮（1-4）。本实施例中在挂架上设置了棘爪限位挡块（1-5-4），用于限制棘爪（1-5）的运动范围，防止棘爪（1-5）脱离弹簧（1-5-4）的控制。

如图3所示，本发明实施例上置式充电装置包括有电缆穿引装置（6），以及电缆（2）和牵引绳（2）上的配套部件。图3a和图3b从不同的视角中示意了电缆穿引装置（6）为桶形结构，上端平面平行与水平面，下端平面与水平面倾斜20°~70°，所述电缆穿引装置（6）下端平面的最高点处设垂直方向凹槽（6-1）。牵引绳引导环（6-2）位置位于空槽（6-1）的正上方，与凹槽（6-1）的最高点之间上下距离为限位节（4-1）的高度。图3c中示意了牵引绳（4）靠近的第二端处设有限位节（4-1）。图3d中示意了电缆（2）的末端及充电枪（8），电缆（2）第二端设置限位卡口（2-1），限位卡口（2-1）形状为u形。图3e中放大显示了u形限位卡口的形状。

如图4所示，本发明实施例上置式充电装置的电缆穿引装置（6）、电缆（2）和牵引绳（2）的配合形式（图4a）。图4b放大示意了电缆（2）穿过电缆穿引装置（6），牵引绳（4）穿过牵引绳引导环（6-1），牵引绳（4）的限位节（4-1）位于牵引绳引导环（6-1）下方，电缆（2）的限位卡口（2-1）位于牵引绳（4）的限位节（4-1）的下方。图4c示意了电缆转盘（1）、牵引绳转盘（3）的涡卷弹簧缩紧后，电缆（2）和牵引绳（4）上升到最高位置后，电缆（2）的限位卡口（2-1）、牵引绳（4）的限位节（4-1）、牵引绳引导环（6-1）三者之间的配合关系，即牵引绳穿过牵引绳引导环（6-1），牵引绳引导环（6-1）卡住限位节（4-1），牵引绳穿过限位卡口（2-1）的u形缺口，限位节（4-1）卡住限位卡口（2-1）。

充电装置处于初始状态时，电缆和牵引绳因为涡卷弹簧的张力而完全卷绕在卷轴上；电缆的第二端末端的充电枪悬吊在电缆穿引装置（6）下方，距地面高度较高，车辆驶入驶出时不会触及；牵引绳的第二端末端悬吊在靠近地面处，由于牵引绳较为轻柔，所以在车辆驶入驶出时，不会因为牵引绳触及到车辆而对车辆造成伤害。

以下叙述开始充电作业时，操作人员以及相应部件的动作过程：①操作人员向下拉动牵引绳的第二端末端，由于牵引绳的限位节卡住电缆的限位卡口，牵引绳将电缆一同向下拉动，此时电缆转盘（1）、牵引绳转盘（3）的涡卷弹簧分别开始卷紧蓄力。②当操作人员拉动牵引绳到一定长度，可触及到位于电缆第二端末端的充电枪时，操作人员抓住充电枪继续下拉，而后松开牵引绳，牵引绳由于牵引绳转盘（3）的涡卷弹簧的蓄力作用，向上回缩，当牵引绳的限位节被电缆穿引装置（6）的牵引绳引导环（6-1）拦阻时，牵引绳不再继续向上回缩。③操作人员继续下拉充电电缆，下拉过程中，由于电缆转盘（1）的棘轮和棘爪作用，使电缆的回缩距离被限制在一定范围，因此操作人员无需连续用力拉拽电缆。④操作人员下拉电缆使充电枪至车辆充电插座位置，将充电枪插入充电插座即可开始充电。

以下叙述停止充电作业时，操作人员以及相应部件的动作过程：①操作人员先把充电枪从车辆的充电插座拔出，轻轻将牵引绳下拉一小段距离，保持不动，使牵引绳能牵动电缆转盘（1）的棘爪离开棘轮，此时由于电缆转盘（1）的涡卷弹簧的蓄力作用使电缆转盘反向旋转，带动充电电缆和充电枪向上回缩，直至充电电缆的限位卡口进入电缆穿引装置的凹槽，限位卡口被凹槽顶端限制，电缆停止回缩。②由于电缆穿引装置的下端平面与水平面倾斜20°~70°，充电电缆的限位卡口会在向上运动过程中，在电缆穿引装置的下端平面的斜向力量作用推向凹槽方向，可以修正充电电缆在被拉出后发生了扭转，充电电缆的限位卡口不能对准电缆穿引装置的凹槽的情况。③操作人员松开牵引绳，牵引绳在牵引绳转盘的涡卷弹簧的蓄力作用下向上回卷到牵引绳转盘中，停止充电作业全部完成。

如图5a所示，棘轮（1-4)的棘齿（1-4-1）的接触面为电气绝缘材料，其上设置有一组电气接触片a（1-4-2），与电缆（2）第二端形成电气连接；如图5b所示，棘爪（1-5）的接触面为电气绝缘材料，其上对应设置一组电气接触片b（1-5-3），与输入电源（7）形成电气连接，电气接触片a和电气接触篇b一一对应，当棘齿（1-4-1）与棘爪（1-5）相接触时，电气接触片a（1-4-2）与电气接触片b（1-5-3）接触形成电气连接。图5的实施例中示意了gbt20234.2-2015交流充电接口的7个电气连接的接触片位于一个棘齿和一个棘爪中的情况。各个电气连接片可以分散设置在多个棘齿和棘爪中，只需要保证电气接口一一对应。此处并不限制于把所有的电气接触片置于一对棘齿和棘爪中，也不限制一组电气接触片只有7个。

如图6和图7所示，实现电磁铁机械（1-5-4）动作逻辑的一种器件设置图和工作电气原理图。如图6所示，电缆穿引装置（6）上设置有动断型行程开关（6-1-1），位于的空槽（6-1）侧部，与电缆外壁的限位卡口（2-1）的位置相配合，在电缆回缩时，电缆外壁的限位卡口（2-1）进入空槽（6-1）后可触压行程开关（6-1-1）使其动作。

如图7所示，在开始充电作业前，电缆处于回缩状态，电缆外壁的限位卡口（2-1）进入凹槽（6-1）使动断型行程开关sq（6-1-1）处于分断位置，电磁铁机械（1-5-4）不会启动。当操作人员拉下电缆，行程开关sq（6-1-1）闭合，操作人员没有把充电枪插入充电插座时，没有充电枪的充电连接确认信号cc，动断型中间继电器ka闭合，操作人员若离开现场不继续进行操作，经过设定的时间后，时间继电器kt启动，电磁铁机械（1-5-4）启动，推动棘爪（1-5）脱离棘轮（1-4），已蓄力的涡旋弹簧（1-3）驱动电缆转盘（1）转动将充电电缆及充电枪拉回，从而避免出现意外的机械损坏或电气损害。当充电电缆完全回位时，电缆外壁的限位卡口（2-1）进入凹槽（6-1）使动断型行程开关sq（6-1-1）处于分断位置，电磁铁机械（1-5-4）停止，棘爪（1-5）继续嵌入棘轮（1-4）。在正常操作情况时，操作人员只要在设定的时间内完成把充电枪插入充电插座的动作，充电接口的充电连接确认信号cc驱动中间继电器ka断开，电磁铁机械（1-5-4）不会启动，棘爪（1-5）一直嵌入在棘轮（1-4）内，电缆不会回缩。本实施例采用了电气开关和继电器的实施方式，并不限制采用其他电路和器件实现电磁铁机械（1-5-4）动作逻辑。