车辆充电装置及充电桩的制作方法

1.本技术的实施方式涉及车辆技术领域，更具体地，涉及一种车辆充电装置及充电桩。


背景技术：

2.随着科技发展和生活水平的提高，车辆在人们生活中越来越普及。为了方便人们用车，车辆的充电停车场也越来越普遍。
3.然而，目前车辆在充电停车场内的充电过程较为不便，不利于车主对车辆进行充电。


技术实现要素：

4.本技术的实施方式的一个目的在于提供一种车辆充电装置及充电桩，其优势在于，充电枪连接有位移机构、升降机构和旋转机构，有利于充电枪调整位姿，进而更便于为车辆充电。
5.本技术的实施方式的另一个目的在于提供一种车辆充电装置及充电桩，其优势在于，通过角度调节电机和中空轴式旋转电机调节充电枪的角度，使得充电枪能与充电口的角度相适应。
6.本技术的实施方式的另一个目的在于提供一种车辆充电装置及充电桩，其优势在于，通过无线短距通信模块与控制模块相连，既能获取充电枪的精确位姿以进行调控，又能减少线束的使用。
7.本技术的实施方式的另一个目的在于提供一种车辆充电装置及充电桩，其优势在于，通过升降机构调整充电枪的高度，使得充电枪的高度与充电口的高度相匹配，进而可适配于更多的车型。
8.本技术的实施方式的另一个目的在于提供一种车辆充电装置及充电桩，其优势在于，通过设置无线短距通信模块可用于与外部设备的通信，便于远程控制。
9.本技术的实施方式的另一个目的在于提供一种车辆充电装置及充电桩，其优势在于，充电桩上设置有锁槽或锁扣，有利于充电枪和车辆锁定，减少充电枪滑出影响充电。
10.本技术的实施方式一方面提供了一种车辆充电装置，包括：位移机构、升降机构、旋转机构和充电枪。位移机构底部设置有移动组件；升降机构的第一端与位移机构连接；旋转机构包括固定部件和旋转部件，旋转机构通过固定部件与升降机构的第二端固定连接；以及充电枪与旋转部件连接；充电枪的第一端设置有充电插头，充电枪的第二端与充电线连接。
11.本技术的实施方式另一方面提供了充电桩，包括：底部固定的充电桩本体，以及至少一个如上述实施方式提及的车辆充电装置，充电桩本体的充电线与车辆充电装置的充电线连接。
附图说明
12.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中：
13.图1a和图1b是根据本技术的一些实施方式的车辆充电装置的结构示意图；
14.图2是根据本技术的一些实施方式的车辆充电装置中的旋转机构的局部示意图；
15.图3是根据本技术的一些实施方式的充电枪的局部示意图；
16.图4是根据本技术的一些实施方式的充电桩的结构示意图。
具体实施方式
17.为了更好地理解本技术，将参考附图对本技术的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本技术的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本技术的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
18.在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。
19.还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。此外，当描述本技术的实施方式时，使用“可”表示“本技术的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
20.除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞(包括工程术语和科技术语)均具有与本技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本技术中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本技术所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
22.图1a和图1b是根据本技术的一些实施方式的车辆充电装置的结构示意图。其中，图1a是车辆充电装置100的左视图，图1b是车辆充电装置100的前视图。如图1a和图1b所示，车辆充电装置100包括：位移机构110、升降机构120、旋转机构130和充电枪140。其中，位移机构110底部设置有移动组件111，可用于带动车辆充电装置100移动。升降机构120的第一端与位移机构110连接，可用于调节充电枪140的高度。旋转机构130包括固定部件131和旋转部件132，旋转机构130通过固定部件131与升降机构120的第二端固定连接，通过旋转部件132与充电枪140连接。其中，充电枪140的第一端设置有充电插头141，充电枪140的第二端与充电线150连接。
23.根据本技术的一些实施方式，车辆充电装置中配置有位移机构、升降机构和旋转
机构，位移机构底部的移动组件使得充电枪的水平位置可调，升降机构使得充电枪的高度可调，旋转机构使得充电枪的角度可调。通过位移机构、升降机构和旋转机构，有利于调整充电枪的位姿，更便于使用充电枪为车辆充电。
24.为了便于理解，下面结合图1a和图1b对车辆充电装置进行示例性说明。
25.在本技术的一些实施方式中，如图1a和图1b所示，位移机构110可例如为一底盘112，移动组件111可例如为滑动轮，以减少移动组件111在移动过程中受到的摩擦阻力。上述方案中，基于底盘上的滚动轮带动车辆充电装置100移动，可调整充电枪140的位置和充电枪140的偏转角。
26.应该理解的是，在未背离本技术教导的情况下，滑动轮的数量可根据需要设置，例如4个，此处不做限制。
27.可选择的，底座的厚度可小于10cm，由于车辆充电装置100的底座的厚度较小，可减少车辆充电装置100移动过程中碰撞车辆的情况，减少车辆划伤的情况。
28.可选择的，底座的重量可大于升降机构120、旋转机构130和充电枪140的重量总和的t倍，其中，t为大于1的整数，例如，3、4、5等。上述方案中，底座重量较大，可提高整体结构的稳定性。
29.应当理解的是，在未背离本技术教导的情况下，位移机构110和移动组件111还可采用其他结构，例如，移动组件111可以是滑轨，地面上设置有与滑轨匹配的滑道，使得车辆充电装置100可在地面上移动。本技术对位移机构110的结构不做限制。
30.在本技术的一些实施方式中，如图1a和图1b所示，升降机构120可例如包括固定杆121和升降杆122。其中，固定杆121内部中空，且上下贯通，以套设于升降杆122的外部。
31.可选择的，升降杆122的高度调节范围可例如为50cm～180cm，即升降杆122调至最高处时，其高度约为180cm，升降杆122调至最低处时，其高度约为50cm，以便充电枪140为更多型号的车辆充电。
32.应该理解的是，在未背离本技术教导的情况下，升降机构120还可采取其他结构，例如，剪叉式升降机构。本技术对升降机构120的结构不做限制。
33.在本技术的一些实施方式中，如图1a和图1b所示，旋转机构130可例如包括固定部件131和旋转固件132。其中，固定部件131可与升降杆122固定连接，旋转部件132中空以用于设置充电枪140。
34.作为一个示例，图2是根据本技术的一些实施方式的车辆充电装置100中的旋转机构130的局部示意图。如图2所示，旋转机构130中的旋转部件132可包括角度调节电机1321和中空轴式旋转电机1322。其中，角度调节电机1321与固定部件131连接，并通过角度调节电机1321的电机轴13211与中空轴式旋转电机1322连接。中空轴式旋转电机1322包括与电机轴13211连接的旋转定子13221，以及套设于旋转定子13221内部的旋转转子13222，旋转转子13222中空以用于设置并固定连接充电枪140。上述方案中，车辆充电装置100可通过角度调节电机1321调节充电枪140的俯仰角，通过中空轴式旋转电机1322调节充电枪140的滚动角。
35.可选择的，如图2所示，角度调节电机1321还可包括电机外壳13212，电机外壳13212与固定部件131固定连接，以保护角度调节电机1321并固定角度调节电机1321。
36.可选择的，旋转部件132包括两个角度调节电机1321，两个角度调节电机1321的电
机轴13211分别连接于旋转定子13221的横向中心轴两侧的位置，共同带动中空轴式旋转电机1322旋转以调节中空轴式旋转电机1322的俯仰角。上述方案中，在中空轴式旋转电机1322两侧均设置通过电机轴13211固定，使得其俯仰角度调节更为平稳。
37.应该理解的是，在未背离本技术教导的情况下，两个角度调节电机1321可通过同一角度调节电机控制器控制，也可通过两个角度调节电机控制器分别控制，电机轴在角度调节电机控制器的控制下带动中空轴式旋转电机1322的两侧上下移动，以调节中空轴式旋转电机1322的俯仰角度，本技术对此不做限制。
38.可选择的，固定部件131可例如为弧形支架，该弧形支架的两端分别与两个角度调节电机1321连接。可以理解的是，在未背离本技术教导的情况下，固定部件131还可采用其他形态，本技术对此不做限制。
39.应该理解的是，在未背离本技术教导的情况下，旋转机构130还可采取其他结构，本技术对此不做限制。
40.在本技术的一些实施方式中，图3是根据本技术的一些实施方式的充电枪140的局部示意图。如图3所示，充电枪140的第一端(即设置有充电插头141的一端)还设置有与车辆的充电口(未示出)的锁槽(未示出)匹配的锁扣142。上述方案中，充电插头141附近设置与充电口的锁槽匹配的锁扣142，在充电过程中锁扣与锁槽锁定，可减少充电过程中充电插头滑落的情况。
41.可选择的，充电枪140的长度可大于等于预设值(例如50cm)。考虑到车辆的充电口的设置位置的多样性，例如，部分车辆的充电口设置于车身侧面，部分车辆的充电口设置于车前盖上，本技术部分实施方式中的充电枪140的长度大于等于该预设值，可使得车辆的充电口设置在诸如车前盖等不易插接的位置的情况下，充电枪140上的充电插头141亦可插入充电口中，提高车辆充电装置100的适用范围。
42.应该理解的是，在未背离本技术的教导的情况下，也可在设置有充电插头141的一端设置与车辆的充电口的锁扣匹配的锁槽(例如图3的锁槽143)，在车辆的充电口处设置锁扣，本技术对此不做限制。
43.应该理解的是，在未背离本技术教导的情况下，车辆充电装置100还可包括其他结构以辅助充电。下面对辅助结构进行示例性说明。
44.在本技术的一些实施方式中，车辆充电装置100还可包括控制模块(未示出)，该控制模块可用于控制车辆充电装置100的各个机构。
45.作为一个示例，控制模块可例如包括设置于位移机构110的第一控制器和第一控制面板、设置于升降机构120的第二控制器和第二控制面板，以及设置于旋转机构130的第三控制器和第三控制面板。用户可通过第一控制面板控制第一控制器以控制移动组件111移动，通过第二控制面板控制第二控制器以控制升降杆122升降，通过第三控制面板控制第三控制器以控制旋转机构130调整角度。上述方案中，用户可通过操作各个机构的控制器来移动充电枪140插入充电口，无需用户手持充电枪，降低了操作难度。
46.作为另一示例，控制模块可例如包括上文提及的第一控制器、第二控制器、第三控制器，以及总控制器和总操作面板。总控制器分别与第一控制器、第二控制器和第三控制器通信连接。用户通过总操作面板控制总控制器以发送控制信号至第一控制器、第二控制器和第三控制器。上述方案中，用户通过总操作面板即可控制车辆充电装置100移动，无需用
户跟随车辆充电装置100移动，进一步降低了操作难度。
47.可以理解的是，在未背离本技术教导的情况下，总控制器与第一控制器、第二控制器和第三控制器之间可通过有线通信方式连接，也可通过无线通信方式连接以减少线束对各个机构转动的影响，无线通信方式可根据需要选择，本技术对此不做限制。
48.在本技术的一些实施方式中，车辆充电装置100还可包括控制模块(未示出)和无线短距通信模块(未示出)。其中，控制模块与无线短距通信模块通信连接，控制模块可通过无线短距通信模块与外部设备通信。可选择的，控制模块与外部设备通信，可将车辆充电装置100的输出电流、充电插头的类型、收费规则等发送至外部设备(例如车辆)，以便用户了解车辆充电装置100的充电费用等情况。可选择的，控制模块与外部设备通信，可接收外部设备发送的与充电相关的指令等，以便用户远程控制车辆充电装置100。
49.作为一个示例，车辆和车辆充电装置分别设置有无线短距通信模块。车辆的无线短距通信模块和车辆充电装置的无线短距通信模块可彼此探测，彼此之间建立无线短距通信连接，以便后续进行数据交互。
50.作为一个示例，无线短距通信模块可以是指具有通信距离短(例如小于等于100m)且能够感知周围相关设备的通信模块，以便车辆和车辆充电装置在距离较近的情况下感知彼此。可选择的，无线短距通信模块还可具有以下一种或多种特性的通信模块：支持数据传输、具有定位功能、通信时延小(例如，小于等于20微秒)、同步精度高(例如，差异小于1微秒)、抗干扰能力强、可靠性高、安全性高、峰值速率高，从而提高车辆和车辆充电装置之间的通信性能。
51.作为一个示例，无线短距通信模块通过天线收发信号，该天线可以集成于无线短距通信模块内部，也可以单独置于无线短距通信模块外部。由于无线短距信号是通过天线收发的，基于无线短距信号定位技术检测到的位置信息为无线短距通信模块的天线的位置信息。可选择的，无线短距通信模块还包括处理器，并通过该处理器对天线的收发信号进行处理，并将处理后的信号发送给与其连接的其他设备，例如控制模块。
52.可选择的，无线短距通信模块的位置信息包括该无线短距模块所包含的天线的位置信息。其中，单个无线短距通信模块的天线数量可根据需要设置，例如，单个无线短距通信模块可包括3个不共线的天线以用于感测其他同类型天线的具体位置信息。本技术对此不作限制。
53.作为一种选择，车辆和车辆充电装置的无线短距通信模块可例如包括星闪模块或超带宽(ultra wide band，uwb)通信模块。可以理解的是，可以选用其他通信模块作为本技术的实施方式提及的无线短距通信模块，本技术对此不做限制。
54.为了便于理解，下面对控制模块和无线短距通信模块配合以控制车辆充电装置100的方式进行示例性说明。
55.方式1：控制模块可包括总控制器、以及上文提及的第一控制器、第二控制器和第三控制器。总控制器可根据无线短距通信模块的天线接收到的信号，发送控制信号至第一控制器、第二控制器和第三控制器，以控制位移机构110、升降机构120和旋转机构移动。上述方案中，车辆充电装置100与车辆建立无线短距连接后，可基于无线短距通信模块接收到的信号控制车辆充电装置100，甚至可以在用户不下车的情况下完成充电操作，进一步降低了操作难度。
56.方式2：无线短距通信模块的天线可设置于充电枪，以便对充电枪上的充电插头141进行定位。控制模块与位移机构110、升降机构120和旋转机构130通信连接。控制模块被配置为：基于无线短距通信模块传输的信号控制位移机构110、升降机构120和旋转机构130移动。
57.作为一个示例，充电插头141周围安装有多个天线，多个天线可属于同一无线短距通信模块，也可属于不同的无线短距通信模块，以便确定充电插头141的位姿信息。可选择的，车辆的充电口周围安装有多个天线，多个天线可属于同一无线短距通信模块，也可属于不同的无线短距通信模块，以便车辆充电装置确定充电口的位姿信息。
58.作为一个示例，充电口的位姿信息包括充电口的位置信息和充电口的角度信息。车辆充电装置100根据充电插头的位姿信息和充电口的位姿信息控制旋转机构、升降机构和位移机构。示例地，车辆充电装置100根据充电插头的位置信息和充电口的位置信息确定充电插头的位置调整量和高度调整量，并根据充电口的角度信息确定充电插头的角度调整量；根据位置调整量控制位移机构移动，根据高度调节量控制升降机构升降，并根据角度调整量控制旋转机构和/或位移机构转动，以使充电口的前端面和充电插头的前端面贴合，且充电口的触头和充电插头的触头位置吻合；以及控制充电插头插入充电口。其中，控制充电插头插入充电口的过程中的插入方向可根据充电口当前的角度确定，插入深度可根据充电口的深度确定。充电口的深度可由车辆发送给车辆充电装置100，也可由车辆充电装置100根据车辆的车型所使用的充电口类型确定，此处不做限制。上述方案使得车辆充电装置100可自动将充电插头插入充电口，实现自动充电，无需用户手动选择，减少了用户操作。此外，对于自动驾驶车辆，上述方案能够使自动驾驶车辆获得授权后，在无人驾驶的情况下前往充电桩进行充电，无需用户陪同，提高了用户使用体验。
59.值得一提的是，为了突出本技术的创新部分，本实施例中并没有将与解决本技术所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。
60.本技术的一些实施方式还提供了一种充电桩1000，如图4所示，充电桩1000可包括上述实施方式提及的车辆充电装置100和充电桩本体200。
61.在本技术的一些实施方式中，充电桩1000可设置有无线短距通信模块，该无线短距通信模块可安装于车辆充电装置100(即上文提及的车辆充电装置100的无线短距通信模块)，也可安装于充电桩本体200，还可在车辆充电装置100和充电桩本体200分别安装，其中，充电桩本体200的无线短距通信模块用于与外部设备通信，车辆充电装置100的无线短距通信模块用于对充电枪140(参见图1a)定位。本技术对充电桩1000的无线短距通信模块的安装方式和数量不做限制。
62.在本技术的一些实施方式中，与充电桩1000通信的外部设备包括车辆。示例地，车辆和充电桩1000建立通信连接，使得车辆可向充电桩1000发起充电请求，以使充电桩1000通过车辆充电装置100为车辆充电，在车辆充电完成后，充电桩1000向车辆发送账单，以便用户缴费。
63.应该理解的是，在未背离本技术教导的情况下，上述实施方式以车辆和充电桩100直接通信进行示例性说明，在其他实施方式中，两者也可以通过云端服务器通信连接，即充电桩1000和车辆分别与云端服务器通信交互，本技术对此不作限制。
64.应该理解的是，在未背离本技术教导的情况下，充电桩本体200可根据需要设置，例如，充电桩本体200可设置一显示屏，用于显示交互界面或显示操作说明，充电桩本体200内部可包括电压转换电路等，以将市电转化为指定输出电压，本技术对此不作限制。
65.以上描述仅为本技术的实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

技术特征：
1.一种车辆充电装置，其特征在于，包括：位移机构，底部设置有移动组件；升降机构，所述升降机构的第一端与所述位移机构连接；旋转机构，包括固定部件和旋转部件，所述旋转机构通过所述固定部件与所述升降机构的第二端固定连接；以及充电枪，与所述旋转部件连接；所述充电枪的第一端设置有充电插头，所述充电枪的第二端与充电线连接。2.根据权利要求1所述的车辆充电装置，其中，所述旋转部件包括：角度调节电机和中空轴式旋转电机；其中，所述角度调节电机与所述固定部件连接，并通过所述角度调节电机的电机轴与所述中空轴式旋转电机连接；所述中空轴式旋转电机包括与所述电机轴连接的旋转定子，以及套设于所述旋转定子内部的旋转转子，所述旋转转子中空以用于设置并固定连接所述充电枪。3.根据权利要求2所述的车辆充电装置，其中，所述旋转部件包括两个所述角度调节电机，两个所述角度调节电机的电机轴分别连接于所述旋转定子的横向中心轴两侧的位置，共同带动所述中空轴式旋转电机旋转以调节所述中空轴式旋转电机的俯仰角。4.根据权利要求3所述的车辆充电装置，其中，所述固定部件为弧形支架，所述弧形支架的两端分别与两个所述角度调节电机连接。5.根据权利要求1所述的车辆充电装置，其中，所述车辆充电装置还包括：无线短距通信模块，设置于所述充电枪；以及控制模块，与所述无线短距通信模块通信连接。6.根据权利要求5所述的车辆充电装置，其中，所述控制模块与所述位移机构、所述升降机构和所述旋转机构通信连接；其中，所述控制模块被配置为：基于所述无线短距通信模块传输的信号控制所述位移机构、所述升降机构和所述旋转机构移动。7.根据权利要求5所述的车辆充电装置，其中，无线短距通信模块包括星闪模块或超宽带uwb模块。8.根据权利要求1所述的车辆充电装置，其中，所述升降机构包括固定杆和升降杆，所述固定杆内部中空，且上下贯通，以套设于所述升降杆的外部。9.根据权利要求1所述的车辆充电装置，其中，所述充电枪的第一端还设置有与车辆的充电口的锁槽匹配的锁扣；或者，所述充电枪的第一端还设置有与车辆的充电口的锁扣匹配的锁槽。10.一种充电桩，其特征在于，包括：底部固定的充电桩本体，以及至少一个如权利要求1至9中任一项所述的车辆充电装置，所述充电桩本体的充电线与所述车辆充电装置的充电线连接。

技术总结
本申请的实施方式提供了一种车辆充电装置及充电桩。在一些实施方式中，车辆充电装置包括：位移机构、升降机构、旋转机构和充电枪。位移机构底部设置有移动组件；升降机构的第一端与位移机构连接；旋转机构包括固定部件和旋转部件，旋转机构通过固定部件与升降机构的第二端固定连接；以及充电枪与旋转部件连接；充电枪的第一端设置有充电插头，充电枪的第二端与充电线连接。与充电线连接。与充电线连接。


技术研发人员：张瑜
受保护的技术使用者：博泰车联网科技（上海）股份有限公司
技术研发日：2022.12.19
技术公布日：2023/6/27