CN107225975B - 电动汽车充电弓安装结构 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车充电弓安装结构，包括立式底座、充电弓支架，充电弓支架的底面安装有两个充电电极，在立式底座上端和充电弓支架之间连接有上摆杆和下摆杆；上摆杆和下摆杆的摆轴都安装在立式底座上端，上摆杆和下摆杆的摆动端分别与所述充电弓支架铰接；所述充电弓支架底面的两个充电电极一前一后排列布置；每个充电电极和充电弓支架之间还垫有复位弹簧；当充电弓支架的两个充电电极处于非充电状态而不受外界向上作用力时，所述位于前方的充电电极的下表面比位于后方的充电电极的下表面高。本发明在不需要充电时不会位于马路路面的正上方，减少对马路景观的影响，并避免被超高违章的车辆刮擦，且能确保安全。

Description

电动汽车充电弓安装结构

技术领域

本发明属于电动汽车充电设备的技术领域，具体涉及一种电动汽车充电弓的安装结构。

背景技术

目前，电动汽车正逐渐推广，尤其是在城市公共交通领域中，越来越多的公交汽车采用了电动汽车。由于电动汽车的电能有限，因此需要在马路停靠站点充电，目前国内大多数电动汽车使用充电枪从车厢侧面实现充电电源与充电车辆连接，近年来则另有一部分电动汽车采用从车厢顶面实现充电电源与充电车辆的连接形式。为了从车厢顶面实现充电，会使用到互相配合的充电弓和受电弓。电动汽车的充电弓将两个充电电极安装在一个充电弓支架的底面，充电弓则依靠立式底座支撑而悬吊在一个高于车厢顶部的空间位置；充电弓安装在马路上时，其立式底座必定位于马路的步道上，而不会位于马路路面上，以免妨碍车辆通行。与充电弓配合的受电弓安装在电动车的车厢顶面，受电弓支架顶部设有两个裸露的受电电极。

充电时，电动汽车行驶到充电弓下面后暂停，接着，使充电弓的两个充电电极与受电弓的两个受电电极从竖向互相靠近并压在一起而接触，实现电气连接和充电。充电弓的充电电极、电动汽车的受电电极一般都为长条形的金属，且充电弓的充电电极的长向一般垂直于电动汽车的受电电极的长向，两者形成十字形交叉接触，这样，汽车的停靠位置就可以有较大幅度的允许误差范围，充电时的汽车停靠位置准确度要求不严。

现有电动汽车充电弓主要有固定式充电弓与下降式充电弓两种。

固定式充电弓是指：充电弓固定不动，而受电车辆上的受电弓可竖向移动调节；当汽车停置于充电弓支架下方并准备充电时，利用受电车辆上的竖向位置调节机构使受电弓竖向上升接触到充电弓的充电电极；充电后受电车辆上的竖向位置调节机构使受电弓竖向下降。显然，固定式充电弓需要让每台汽车都配备有受电弓的竖向位置调节机构，因而成本较高。

下降式充电弓是指：充电弓设有竖向位置调节机构；当汽车停置于充电架下方并准备充电时，受电车辆上的受电弓固定不动，利用充电弓的竖向位置调节机构使充电弓的充电电极下降而接触到受电车辆上的受电电极；充电后利用竖向位置调节机构使充电弓上升。由于充电弓的数量比电动汽车的数量少得多，因而下降式充电弓成本较低。

另外，现有充电弓的两个充电电极都是左右并排布置（即是横向并排布置）。与此对应配套的是，现有电动汽车的受电弓两个受电电极都是左右并排布置（即横向并排布置）。这是因为，充电时，充电弓的充电电极与电动汽车的受电电极之间需要弹性接触，而不能采用硬碰硬的方式，为此，每个充电电极和充电弓支架之间需要垫有复位弹簧，复位弹簧对充电电极施加向下压力，复位弹簧的形变使充电电极和充电弓支架之间的竖向相对位置能够微调，充电时，充电电极的复位弹簧受到电动汽车的受电电极施加的向上压力而被压缩，且充电电极的下表面接触电动汽车的受电电极上表面， 而充电完成后，受电电极离开充电电极，充电电极的复位弹簧向下伸展，充电电极的竖向位置将会下降，因此，假设将充电弓2的两个充电电极3布置成为一前一后的关系（相应的汽车受电弓92的两个受电电极91也布置成为一前一后的关系，如图1所示，在图1中，汽车的前方方向如箭头所示），则万一汽车在充电过程中意外发动前进，或者充电完成后充电弓意外没有收起且汽车已发动向前行进，行进方向如图1、图2箭头所示，就会导致前面的充电电极3（即图2中图面右侧的充电电极3）卡入到两个受电电极91的纵向间隙里面，继而将会导致前面的充电电极3与后面的受电电极91（即图2中图面左侧的受电电极91）发生冲突碰撞，最终强行扯坏前方的充电电极3或后方的受电电极91，严重时还会使整个充电弓支架2撞倒，并发生砸人或者触电的严重事故。反之，如果两个充电电极左右并排布置（即是横向并排布置），则即使汽车发生意外前进后，也不会存在充电电极与受电电极两者互相的冲突碰撞的危险。

由于上述原因，现有充电弓的两个充电电极都是左右并排布置（即是横向并排布置），且对称布置在车厢顶面左右两侧。

另外，比较大型的充电汽车大都为公共汽车，公共汽车的车体宽度大，所以，对于停靠在马路右边的公共汽车而言，其车厢顶面左侧的受电电极，与马路路面右边沿的距离通常至少达到三米左右，相应的，充电弓的充电电极与马路路面右边沿的距离通常至少达到三米左右。由于充电弓难以大幅度移动，因此，现有下降式充电弓存在不足：充电弓在上升后（非充电状态）或下降后（充电状态），其投影位置都位于马路路面正上方，即位于汽车行驶轨迹线的正上方，这样，既严重影响马路的景观，又存在较大安全隐患，具体地说，当马路上出现有载物严重超高的违章汽车时，充电弓就有被刮倒的安全隐患，严重时会出现触电事故。

本申请文件中，考虑哪个方向是横向、哪个方向是纵向时，以充电弓工作时，受电汽车的前后方向为纵向，受电汽车的左右方向为横向。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种电动汽车充电弓安装结构,它在不需要充电时不会位于马路路面的正上方，减少对马路景观的影响，并避免被超高违章的车辆刮擦，且即使充电汽车充电时发生意外启动前进后，也不会发生充电电极与受电电极两者互相的冲突碰撞问题，确保安全。

其目的可以按以下方案实现：一种电动汽车充电弓安装结构，包括立式底座、充电弓支架，充电弓支架的底面安装有两个充电电极，其主要特点在于，在立式底座上端和充电弓支架之间连接有上摆杆和下摆杆；上摆杆和下摆杆的摆轴都安装在立式底座上端，上摆杆和下摆杆的摆动端分别与所述充电弓支架铰接，上摆杆的摆轴为上摆轴，下摆杆的摆轴为下摆轴，上摆杆与充电弓支架之间的铰接轴为上铰接轴，下摆杆与充电弓支架之间的铰接轴为下铰接轴；上摆轴、下摆轴、上铰接轴、下铰接轴四者互相平行且延伸方向为纵向；上摆轴中心轴线和下摆轴中心轴线之间的距离等于上铰接轴中心轴线和下铰接轴中心轴线之间的距离，上摆轴中心轴线和下摆轴中心轴线两者确定的平面平行于上铰接轴中心轴线和下铰接轴中心轴线两者确定的平面；在立式底座上部还设有驱动上摆杆和下摆杆绕各自摆轴摆动的摆动驱动机构；所述充电弓支架底面的两个充电电极一前一后排列布置；每个充电电极和充电弓支架之间还垫有复位弹簧，复位弹簧对充电电极施加向下压力，复位弹簧的形变使充电电极和充电弓支架之间的竖向相对位置能够微调，且位于前方的充电电极微调的最大幅度为d；当充电弓支架的两个充电电极处于非充电状态而不受外界向上作用力时，所述位于前方的充电电极的下表面比位于后方的充电电极的下表面高，两者的高差为h,并且h＞d。

较好的是，所述h≥2d 。

更好的是，所述h≥2厘米。

所谓“充电弓支架的两个充电电极处于非充电状态而不受外界向上作用力”，实际上是指两个充电电极没有受到电动汽车受电电极的向上压力，也没有受到其它外界的向上作用力，此时在复位弹簧的作用下，两个充电电极相对于充电弓支架处于其活动范围的最下方。

本发明具有以下优点和效果：

一、本发明 充电弓支架的摆动方式为横向摆动；在不需要充电时，可以驱动充电弓支架摆动，由于上摆轴、下摆轴的延伸方向为纵向，因而充电弓支架向上摆动也将产生横向移动，即垂直于车辆行驶方向横向移动，该移动方向也垂直于马路延伸方向，因此充电弓支架在不需要充电时可以横向摆动到接近于立式底座的正上方，不会位于马路路面的正上方，减少对马路景观的影响，更重要的是避免被超高的车辆刮擦，确保安全。

二、充电弓支架不管摆动到什么角度，充电弓支架与地面的相对姿势都不会改变，即两个充电电极一直保持朝下的姿势不变，这样进一步带来两方面的作用，1、确保充电弓支架的底面的充电电极不会被雨直接淋到；2、不管受电汽车的车厢多高，充电弓支架摆动到车厢顶面后，充电电极的下表面都保持朝下正下方，因此可以适用于任何不同高度的汽车。

三、所述充电弓支架的底面的充电电极一前一后排列布置，可以使充电弓支架的横向尺寸大幅度缩小，相应的汽车的两个受电电极可以都布置在车厢的右侧边沿，由此可大幅度减少充电电极与马路路面边沿的横向距离，大幅度减少充电弓支架绕摆轴转动的力臂长度（实践中可以减少到1米以下），减少横向摆动所需力矩，大幅度减少上摆杆、下摆杆的悬挑受力，使整个安装结构轻巧，节省成本，也为横向摆动设计提供了前提可能（如果横向摆动幅度需要在三米以上，则整个结构受力很大，将会非常庞大、笨重）。

四、当充电弓支架的两个充电电极处于非充电状态而不受外界向上作用力时，所述位于前方的充电电极的下表面比位于后方的充电电极的下表面高，两者的高度差为h,并且h大于d （d为前方的充电电极微调的最大幅度）；这样，即使汽车在充电过程中意外发动向前行进，或者充电完成后充电弓支架意外没有收起且汽车发动向前行进，也能够避免充电弓支架的充电电极与汽车的受电电极发生互卡碰撞。

附图说明

图1是假设按传统思路将两个充电电极布置成为一前一后的关系后的充电状态示意图。

图2是图1所示的汽车发生意外前进后的变化状态示意图。

图3是本发明一种具体实施例在充电弓支架向上摆动后的横向剖面结构示意图。

图4是图3所示状态的左视结构示意图。

图5是本发明一种具体实施例在充电弓支架向下摆动后的结构示意图。

图6是图3所示结构的上部放大示意图。

图7是图6所示结构在纵向投影上的几何关系解析示意图。

图8是图5所示结构安装在马路上并进行充电状态时的横向剖面示意图。

图9是图3所示结构安装在马路上并且充电完成后的横向剖面状态示意图。

图10是图8所示状态的俯视示意图。

图11是图9所示状态的俯视示意图。

图12是图8中右上角的局部放大示意图。

图13是图6中A-A剖面结构示意图。

图14是与本发明具体实施例配合使用的电动汽车的结构示意图。

图15是图14中受电弓的局部放大示意图。

图16是本发明一种具体实施例对图14所示电动汽车实施充电状态时的纵向剖面示意图。

图17是图15所示的电动汽车发生意外前进后的变化状态纵向剖面示意图。

具体实施方式

图3、图4、图12、图6所示，该电动汽车充电弓安装结构包括立式底座1、充电弓支架2，充电弓支架2的底面安装有两个充电电极3，在立式底座1上端和充电弓支架2之间连接有上摆杆41和下摆杆42，上摆杆41和下摆杆42成对组合，一共有前后两对，前后两对摆杆分别位于充电弓支架的前方和后方；上摆杆41和下摆杆42的摆轴都安装在立式底座1上端，上摆杆41和下摆杆42的摆动端分别与所述充电弓支架2铰接，其中上摆杆的摆轴为上摆轴51，下摆杆的摆轴为下摆轴52，上摆杆与充电弓支架之间的铰接轴为上铰接轴61，下摆杆与充电弓支架之间的铰接轴为下铰接轴62；上摆轴51、下摆轴52、上铰接轴61、下铰接轴62四者互相平行且延伸方向为纵向；图6、图7所示，上摆轴中心轴线（在图7中如A点所示）和下摆轴中心轴线（在图7中如B点所示）之间的距离等于上铰接轴中心轴线（在图7中如C点所示）和下铰接轴中心轴线（在图7中如D点所示）之间的距离，相当于在图7中，AB连线长度等于CD连线长度；另外，上摆轴中心轴线（在图7中如A点所示）和下摆轴中心轴线（在图7中如B点所示）两者确定的平面平行于上铰接轴中心轴线（在图7中如C点所示）和下铰接轴中心轴线两者（在图7中如D点所示）确定的平面,相当于在图7中的AB连线平行于CD连线。图3、图6所示，在立式底座1上部还设有驱动上摆杆41和下摆杆42绕各自摆轴摆动的摆动驱动机构，该摆动驱动机构包括电机8、第一连杆71、第二连杆72，电机8直接驱动第一连杆71摆动，第一连杆71的摆动端与第二连杆72第一端铰接，第二连杆71的第二端与下摆杆42的中段铰接；只要电机8驱动下摆杆42摆动，下摆杆42就会带动上摆杆41同步同向摆动。图10、图11所示，所述充电弓支架的底面的两个充电电极3一前一后排列布置，在图11中，电动汽车的前方如箭头方向所示。

图13所示，每个充电电极3和充电弓支架2之间还垫有复位弹簧31，复位弹簧31对充电电极3施加向下压力，复位弹簧31的形变使充电电极3和充电弓支架2之间的竖向相对位置能够微调，且位于前方的充电电极微调的最大幅度d为12毫米（即每个充电电极在外力作用下相对于充电弓支架的竖向活动幅度为12毫米）；图13所示，当充电弓支架的两个充电电极3处于非充电状态而不受外界向上作用力（包括没有受到电动汽车受电电极的压力）时，所述位于前方的充电电极3（即图13中图面右边的充电电极）的底面比位于后方的充电电极（即图13中图面左边的充电电极）的底面高，两者的高度差h为25毫米。

上述实施例的使用原理如下：

将整个机构安装在马路边，其中立式底座1安装在马路边的步道94上，濒临马路的路面93。每个充电电极3的长向为横向，即垂直于马路的延伸方向。与之配套的电动汽车9的结构如图8、图9、图14、图15所示，其车厢顶部右侧设有一前一后两个受电电极91，两个受电电极91固定安装在受电弓支架92顶面，每个受电电极91的长向为纵向，即平行于马路的延伸方向，且位于前方的受电电极91（即图15中图面右边的受电电极）上表面较高，位于后方的受电电极91（即图15中图面左边的受电电极）上表面较高，两者的高度差为12毫米。

当需要充电时，电动汽车9沿马路开到立式底座1旁边停下，接着，由电机8通过第一连杆71、第二连杆72驱动上摆杆41和下摆杆42向下摆动，充电弓支架2和两个充电电极3绕上摆轴51、下摆轴52向下摆动，使两个充电电极3分别接触到对应的受电电极91，实现电气连接和充电，如图5、图8、图10、16所示。

当充电完成后，可以由电机8通过第一连杆71、第二连杆72驱动上摆杆41和下摆杆42向上摆动，充电弓支架2绕上摆轴51、下摆轴52向上摆动，由于上摆轴51、下摆轴52的延伸方向为纵向，因而充电弓支架2向上摆动也将产生横向移动，即垂直于车辆行驶方向横向移动，该移动方向也垂直于马路延伸方向，因此充电弓支架2在不需要充电时可以横向摆动到接近于立式底座1的正上方，如图3、图4、图6、图9、图11所示，不会位于马路路面93的正上方，从而减少对马路景观的影响，更重要的是避免被违章超高的车辆刮擦，确保安全。

另外，即使电动汽车9在充电过程中意外发动向前行进，或者充电完成后充电弓支架2意外没有收起且电动汽车9发动向前行进（行进方向如图17箭头所示），由于后面的受电电极91足够低，因此也能够避免充电弓支架的充电电极3与汽车的受电电极91发生互卡碰撞，如图17所示。

上述前方的充电电极的下表面与后方的充电电极的下表面的高度差可以根据实际需要进行灵活调整。

Claims (3)

1.一种电动汽车充电弓安装结构，包括立式底座、充电弓支架，充电弓支架的底面安装有两个充电电极，其特征在于：在立式底座上端和充电弓支架之间连接有上摆杆和下摆杆；上摆杆和下摆杆的摆轴都安装在立式底座上端，上摆杆和下摆杆的摆动端分别与所述充电弓支架铰接，上摆杆的摆轴为上摆轴，下摆杆的摆轴为下摆轴，上摆杆与充电弓支架之间的铰接轴为上铰接轴，下摆杆与充电弓支架之间的铰接轴为下铰接轴；上摆轴、下摆轴、上铰接轴、下铰接轴四者互相平行且延伸方向为纵向；上摆轴中心轴线和下摆轴中心轴线之间的距离等于上铰接轴中心轴线和下铰接轴中心轴线之间的距离，上摆轴中心轴线和下摆轴中心轴线两者确定的平面平行于上铰接轴中心轴线和下铰接轴中心轴线两者确定的平面；在立式底座上部还设有驱动上摆杆和下摆杆绕各自摆轴摆动的摆动驱动机构；所述充电弓支架底面的两个充电电极一前一后排列布置；每个充电电极和充电弓支架之间还垫有复位弹簧，复位弹簧对充电电极施加向下压力，复位弹簧的形变使充电电极和充电弓支架之间的竖向相对位置能够微调，且位于前方的充电电极微调的最大幅度为d；当充电弓支架的两个充电电极处于非充电状态而不受外界向上作用力时，所述位于前方的充电电极的下表面比位于后方的充电电极的下表面高，两者的高度差为h，并且h＞d。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电弓安装结构，其特征在于：所述h≥2d，其中h为前方的充电电极的下表面与后方的充电电极的下表面的高差，d 为位于前方的充电电极微调的最大幅度。

3.根据权利要求1所述的电动汽车充电弓安装结构，其特征在于：所述h≥2厘米，其中h为前方的充电电极的下表面与后方的充电电极的下表面的高差。