電動汽車充電弓安裝結構的製作方法

2023-10-09 17:09:19 4

本發明屬於電動汽車充電設備的技術領域，具體涉及一種電動汽車充電弓的安裝結構。

背景技術：

目前，電動汽車正逐漸推廣，尤其是在城市公共運輸領域中，越來越多的公交汽車採用了電動汽車。由於電動汽車的電能有限，因此需要在馬路停靠站點充電，目前國內大多數電動汽車使用充電槍從車廂側面實現充電電源與充電車輛連接，近年來則另有一部分電動汽車採用從車廂頂面實現充電電源與充電車輛的連接形式。為了從車廂頂面實現充電，會使用到互相配合的充電弓和受電弓。電動汽車的充電弓將兩個充電電極安裝在一個充電弓支架的底面，充電弓則依靠立式底座支撐而懸吊在一個高於車廂頂部的空間位置；充電弓安裝在馬路上時，其立式底座必定位於馬路的步道上，而不會位於馬路路面上，以免妨礙車輛通行。與充電弓配合的受電弓安裝在電動車的車廂頂面，受電弓支架頂部設有兩個裸露的受電電極。

充電時，電動汽車行駛到充電弓下面後暫停，接著，使充電弓的兩個充電電極與受電弓的兩個受電電極從豎向互相靠近並壓在一起而接觸，實現電氣連接和充電。充電弓的充電電極、電動汽車的受電電極一般都為長條形的金屬，且充電弓的充電電極的長向一般垂直於電動汽車的受電電極的長向，兩者形成十字形交叉接觸，這樣，汽車的停靠位置就可以有較大幅度的允許誤差範圍，充電時的汽車停靠位置準確度要求不嚴。

現有電動汽車充電弓主要有固定式充電弓與下降式充電弓兩種。

固定式充電弓是指：充電弓固定不動，而受電車輛上的受電弓可豎向移動調節；當汽車停置於充電弓支架下方並準備充電時，利用受電車輛上的豎向位置調節機構使受電弓豎向上升接觸到充電弓的充電電極；充電後受電車輛上的豎向位置調節機構使受電弓豎向下降。顯然，固定式充電弓需要讓每臺汽車都配備有受電弓的豎向位置調節機構，因而成本較高。

下降式充電弓是指：充電弓設有豎向位置調節機構；當汽車停置於充電架下方並準備充電時，受電車輛上的受電弓固定不動，利用充電弓的豎向位置調節機構使充電弓的充電電極下降而接觸到受電車輛上的受電電極；充電後利用豎向位置調節機構使充電弓上升。由於充電弓的數量比電動汽車的數量少得多，因而下降式充電弓成本較低。

另外，現有充電弓的兩個充電電極都是左右並排布置（即是橫向並排布置）。與此對應配套的是，現有電動汽車的受電弓兩個受電電極都是左右並排布置（即橫向並排布置）。這是因為，充電時，充電弓的充電電極與電動汽車的受電電極之間需要彈性接觸，而不能採用硬碰硬的方式，為此，每個充電電極和充電弓支架之間需要墊有復位彈簧，復位彈簧對充電電極施加向下壓力，復位彈簧的形變使充電電極和充電弓支架之間的豎向相對位置能夠微調，充電時，充電電極的復位彈簧受到電動汽車的受電電極施加的向上壓力而被壓縮，且充電電極的下表面接觸電動汽車的受電電極上表面，而充電完成後，受電電極離開充電電極，充電電極的復位彈簧向下伸展，充電電極的豎向位置將會下降，因此，假設將充電弓2的兩個充電電極3布置成為一前一後的關係（相應的汽車受電弓92的兩個受電電極91也布置成為一前一後的關係，如圖1所示，在圖1中，汽車的前方方向如箭頭所示），則萬一汽車在充電過程中意外發動前進，或者充電完成後充電弓意外沒有收起且汽車已發動向前行進，行進方向如圖1、圖2箭頭所示，就會導致前面的充電電極3（即圖2中圖面右側的充電電極3）卡入到兩個受電電極91的縱向間隙裡面，繼而將會導致前面的充電電極3與後面的受電電極91（即圖2中圖面左側的受電電極91）發生衝突碰撞，最終強行扯壞前方的充電電極3或後方的受電電極91，嚴重時還會使整個充電弓支架2撞倒，並發生砸人或者觸電的嚴重事故。反之，如果兩個充電電極左右並排布置（即是橫向並排布置），則即使汽車發生意外前進後，也不會存在充電電極與受電電極兩者互相的衝突碰撞的危險。

由於上述原因，現有充電弓的兩個充電電極都是左右並排布置（即是橫向並排布置），且對稱布置在車廂頂面左右兩側。

另外，比較大型的充電汽車大都為公共汽車，公共汽車的車體寬度大，所以，對於停靠在馬路右邊的公共汽車而言，其車廂頂面左側的受電電極，與馬路路面右邊沿的距離通常至少達到三米左右，相應的，充電弓的充電電極與馬路路面右邊沿的距離通常至少達到三米左右。由於充電弓難以大幅度移動，因此，現有下降式充電弓存在不足：充電弓在上升後（非充電狀態）或下降後（充電狀態），其投影位置都位於馬路路面正上方，即位於汽車行駛軌跡線的正上方，這樣，既嚴重影響馬路的景觀，又存在較大安全隱患，具體地說，當馬路上出現有載物嚴重超高的違章汽車時，充電弓就有被颳倒的安全隱患，嚴重時會出現觸電事故。

本申請文件中，考慮哪個方向是橫向、哪個方向是縱向時，以充電弓工作時，受電汽車的前後方向為縱向，受電汽車的左右方向為橫向。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述缺點而提供一種電動汽車充電弓安裝結構,它在不需要充電時不會位於馬路路面的正上方，減少對馬路景觀的影響，並避免被超高違章的車輛刮擦，且即使充電汽車充電時發生意外啟動前進後，也不會發生充電電極與受電電極兩者互相的衝突碰撞問題，確保安全。

其目的可以按以下方案實現：一種電動汽車充電弓安裝結構，包括立式底座、充電弓支架，充電弓支架的底面安裝有兩個充電電極，其主要特點在於，在立式底座上端和充電弓支架之間連接有上擺杆和下擺杆；上擺杆和下擺杆的擺軸都安裝在立式底座上端，上擺杆和下擺杆的擺動端分別與所述充電弓支架鉸接，上擺杆的擺軸為上擺軸，下擺杆的擺軸為下擺軸，上擺杆與充電弓支架之間的鉸接軸為上鉸接軸，下擺杆與充電弓支架之間的鉸接軸為下鉸接軸；上擺軸、下擺軸、上鉸接軸、下鉸接軸四者互相平行且延伸方向為縱向；上擺軸中心軸線和下擺軸中心軸線之間的距離等於上鉸接軸中心軸線和下鉸接軸中心軸線之間的距離，上擺軸中心軸線和下擺軸中心軸線兩者確定的平面平行於上鉸接軸中心軸線和下鉸接軸中心軸線兩者確定的平面；在立式底座上部還設有驅動上擺杆和下擺杆繞各自擺軸擺動的擺動驅動機構；所述充電弓支架底面的兩個充電電極一前一後排列布置；每個充電電極和充電弓支架之間還墊有復位彈簧，復位彈簧對充電電極施加向下壓力，復位彈簧的形變使充電電極和充電弓支架之間的豎向相對位置能夠微調，且位於前方的充電電極微調的最大幅度為d；當充電弓支架的兩個充電電極處於非充電狀態而不受外界向上作用力時，所述位於前方的充電電極的下表面比位於後方的充電電極的下表面高，兩者的高差為h,並且h＞d。

較好的是，所述h≥2d。

更好的是，所述h≥2釐米。

所謂「充電弓支架的兩個充電電極處於非充電狀態而不受外界向上作用力」，實際上是指兩個充電電極沒有受到電動汽車受電電極的向上壓力，也沒有受到其它外界的向上作用力，此時在復位彈簧的作用下，兩個充電電極相對於充電弓支架處於其活動範圍的最下方。

本發明具有以下優點和效果：

一、本發明充電弓支架的擺動方式為橫向擺動；在不需要充電時，可以驅動充電弓支架擺動，由於上擺軸、下擺軸的延伸方向為縱向，因而充電弓支架向上擺動也將產生橫向移動，即垂直於車輛行駛方向橫向移動，該移動方向也垂直於馬路延伸方向，因此充電弓支架在不需要充電時可以橫向擺動到接近於立式底座的正上方，不會位於馬路路面的正上方，減少對馬路景觀的影響，更重要的是避免被超高的車輛刮擦，確保安全。

二、充電弓支架不管擺動到什麼角度，充電弓支架與地面的相對姿勢都不會改變，即兩個充電電極一直保持朝下的姿勢不變，這樣進一步帶來兩方面的作用，1，確保充電弓支架的底面的充電電極不會被雨直接淋到；2、不管受電汽車的車廂多高，充電弓支架擺動到車廂頂面後，充電電極的下表面都保持朝下正下方，因此可以適用於任何不同高度的汽車。

三、所述充電弓支架的底面的充電電極一前一後排列布置，可以使充電弓支架的橫向尺寸大幅度縮小，相應的汽車的兩個受電電極可以都布置在車廂的右側邊沿，由此可大幅度減少充電電極與馬路路面邊沿的橫向距離，大幅度減少充電弓支架繞擺軸轉動的力臂長度（實踐中可以減少到1米以下），減少橫向擺動所需力矩，大幅度減少上擺杆、下擺杆的懸挑受力，使整個安裝結構輕巧，節省成本，也為橫向擺動設計提供了前提可能（如果橫向擺動幅度需要在三米以上，則整個結構受力很大，將會非常龐大、笨重）。

四、當充電弓支架的兩個充電電極處於非充電狀態而不受外界向上作用力時，所述位於前方的充電電極的下表面比位於後方的充電電極的下表面高，兩者的高度差為h,並且h大於d（d為前方的充電電極微調的最大幅度）；這樣，即使汽車在充電過程中意外發動向前行進，或者充電完成後充電弓支架意外沒有收起且汽車發動向前行進，也能夠避免充電弓支架的充電電極與汽車的受電電極發生互卡碰撞。

附圖說明

圖1是假設按傳統思路將兩個充電電極布置成為一前一後的關係後的充電狀態示意圖。

圖2是圖1所示的汽車發生意外前進後的變化狀態示意圖。

圖3是本發明一種具體實施例在充電弓支架向上擺動後的橫向剖面結構示意圖。

圖4是圖3所示狀態的左視結構示意圖。

圖5是本發明一種具體實施例在充電弓支架向下擺動後的結構示意圖。

圖6是圖3所示結構的上部放大示意圖。

圖7是圖6所示結構在縱向投影上的幾何關係解析示意圖。

圖8是圖5所示結構安裝在馬路上並進行充電狀態時的橫向剖面示意圖。

圖9是圖3所示結構安裝在馬路上並且充電完成後的橫向剖面狀態示意圖。

圖10是圖8所示狀態的俯視示意圖。

圖11是圖9所示狀態的俯視示意圖。

圖12是圖8中右上角的局部放大示意圖。

圖13是圖6中a-a剖面結構示意圖。

圖14是與本發明具體實施例配合使用的電動汽車的結構示意圖。

圖15是圖14中受電弓的局部放大示意圖。

圖16是本發明一種具體實施例對圖14所示電動汽車實施充電狀態時的縱向剖面示意圖。

圖17是圖15所示的電動汽車發生意外前進後的變化狀態縱向剖面示意圖。

具體實施方式

圖3、圖4、圖12、圖6所示，該電動汽車充電弓安裝結構包括立式底座1、充電弓支架2，充電弓支架2的底面安裝有兩個充電電極3，在立式底座1上端和充電弓支架2之間連接有上擺杆41和下擺杆42，上擺杆41和下擺杆42成對組合，一共有前後兩對，前後兩對擺杆分別位於充電弓支架的前方和後方；上擺杆41和下擺杆42的擺軸都安裝在立式底座1上端，上擺杆41和下擺杆42的擺動端分別與所述充電弓支架2鉸接，其中上擺杆的擺軸為上擺軸51，下擺杆的擺軸為下擺軸52，上擺杆與充電弓支架之間的鉸接軸為上鉸接軸61，下擺杆與充電弓支架之間的鉸接軸為下鉸接軸62；上擺軸51、下擺軸52、上鉸接軸61、下鉸接軸62四者互相平行且延伸方向為縱向；圖6、圖7所示，上擺軸中心軸線（在圖7中如a點所示）和下擺軸中心軸線（在圖7中如b點所示）之間的距離等於上鉸接軸中心軸線（在圖7中如c點所示）和下鉸接軸中心軸線（在圖7中如d點所示）之間的距離，相對於在圖7中，ab連線長度於cd連線長度；另外，上擺軸中心軸線（在圖7中如a點所示）和下擺軸中心軸線（在圖7中如b點所示）兩者確定的平面平行於上鉸接軸中心軸線（在圖7中如c點所示）和下鉸接軸中心軸線兩者（在圖7中如d點所示）確定的平面,相對於在圖7中的ab連線平行於cd連線。圖3、圖6所示，在立式底座1上部還設有驅動上擺杆41和下擺杆42繞各自擺軸擺動的擺動驅動機構，該擺動驅動機構包括電機8、第一連杆71、第二連杆72，電機8直接驅動第一連杆71擺動，第一連杆71的擺動端與第二連杆72第一端鉸接，第二連杆71的第二端與下擺杆42的中段鉸接；只要電機8驅動下擺杆42擺動，下擺杆42就會帶動上擺杆41同步同向擺動。圖10、圖11所示，所述充電弓支架的底面的兩個充電電極3一前一後排列布置，在圖11中，電動汽車的前方如箭頭方向所示。

圖13所示，每個充電電極3和充電弓支架2之間還墊有復位彈簧31，復位彈簧31對充電電極3施加向下壓力，復位彈簧3的形變使充電電極3和充電弓支架3之間的豎向相對位置能夠微調，且位於前方的充電電極微調的最大幅度d為12毫米（即每個充電電極在外力作用下相對於充電弓支架的豎向活動幅度為12毫米）；圖13所示，當充電弓支架的兩個充電電極3處於非充電狀態而不受外界向上作用力（包括沒有受到電動汽車受電電極的壓力）時，所述位於前方的充電電極3（即圖13中圖面右邊的充電電極）的底面比位於後方的充電電極（即圖13中圖面左邊的充電電極）的底面高，兩者的高度差h為25毫米。

上述實施例的使用原理如下：

將整個機構安裝在馬路邊，其中立式底座1安裝在馬路邊的步道94上，瀕臨馬路的路面93。每個充電電極3的長向為橫向，即垂直於馬路的延伸方向。與之配套的電動汽車9的結構如圖8、圖9、圖14、圖15所示，其車廂頂部右側設有一前一後兩個受電電極91，兩個受電電極91固定安裝在受電弓支架92頂面，每個受電電極91的長向為縱向，，即平行於馬路的延伸方向，且位於前方的受電電極91（即圖15中圖面右邊的受電電極）上表面較高，位於後方的受電電極91（即圖15中圖面左邊的受電電極）上表面較高，兩者的高度差為12毫米。。

當需要充電時，電動汽車9沿馬路開到立式底座1旁邊停下，接著，由電機8通過第一連杆71、第二連杆72驅動上擺杆41和下擺杆42向下擺動，充電弓支架2和兩個充電電極3繞上擺軸51、下擺軸52向下擺動，使兩個充電電極3分別接觸到對應的受電電極91，實現電氣連接和充電，如圖5、圖8、圖10、16所示。

當充電完成後，可以由電機8通過第一連杆71、第二連杆72驅動上擺杆41和下擺杆42向上擺動，充電弓支架2繞上擺軸51、下擺軸52向上擺動，由於上擺軸51、下擺軸52的延伸方向為縱向，因而充電弓支架2向上擺動也將產生橫向移動，即垂直於車輛行駛方向橫向移動，該移動方向也垂直於馬路延伸方向，因此充電弓支架2在不需要充電時可以橫向擺動到接近於立式底座1的正上方，如圖3、圖4、圖6、圖9、圖11所示，不會位於馬路路面93的正上方，從而減少對馬路景觀的影響，更重要的是避免被違章超高的車輛刮擦，確保安全。

另外，即使電動汽車9在充電過程中意外發動向前行進，或者充電完成後充電弓支架2意外沒有收起且電動汽車9發動向前行進（行進方向如圖17箭頭所示），由於後面的受電電極91足夠低，因此也能夠避免充電弓支架的充電電極3與汽車的受電電極91發生互卡碰撞，如圖17所示。

上述前方的充電電極的下表面與後方的充電電極的下表面的高度差可以根據實際需要進行靈活調整。