CN106655404A - 一种电动自行车与充电桩的安全充电系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，包括：电动自行车充电口：与充电设备和充电电池电连接，并能够通过充电设备向充电电池充入电能；电动车的充电控制装置：分别与充电口和充电电池连接，控制充电电池与充电口的之间的电路通断；充电桩的充电装置：与电源连接，对电动自行车进行充电；充电桩的充电控制装置：分别与充电桩充电装置和电源连接，控制充电桩充电装置与电源之间的电路通断。本发明还提供一种电动自行车与充电桩的安全充电方法。本发明确保当充电桩不充电时，不会因为出现短路而导致充电电池起火爆炸，避免充电装置的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及充电式电动自行车与充电桩的充电装置和方法，尤其涉及二者在待电时的安全保护措施领域。
背景技术
现在市场上电动自行车和充电桩的充电装置是DC电压，可以带载工作，容易出安全事故，例如，充电装置上进水，或是小孩用金属件插到充电装置时，充电装置因为是可以带载工作，所以当出现上述情况时，充电装置短路，可引起充电桩的充电电源爆炸或起火燃烧，并且，电动自行车与充电桩之间没有任何通讯，只要两边充电装置对接即开始充电，这种原始的充电方式在安全性方面的表现较差。
发明内容
本发明首先要解决的技术问题是提供一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，让电动自行车和充电桩的充电装置在不充电的情况下无DC电压，无带载能力，又保证充电正常。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，其特征在于：包括：
电动自行车充电口：与充电设备和充电电池电连接，并能够通过充电设备向充电电池充入电能；
电动车的充电控制装置：分别与充电口和充电电池连接，控制充电电池与充电口的之间的电路通断；
充电桩的充电装置：与电源连接，对电动自行车进行充电；
充电桩的充电控制装置：分别与充电桩充电装置和电源连接，控制充电桩充电装置与电源之间的电路通断；
电动自行车的充电口与充电桩的充电装置配合，从而实现充电桩对电动自行车的充电，在充电情况下，电动车的充电控制装置控制电动自行车充电口与充电电池接口的电连接接通，充电桩的充电控制装置控制充电桩充电装置与电源之间的电连接接通；在非充电情况下，电动车的充电控制装置控制电动自行车充电口与充电电池接口之间的电连接断开，充电桩充电控制装置控制充电桩充电装置与充电源之间的电连接断开。
在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
所述电动自行车充电口和充电桩的充电装置的充电口均具有4根电芯，其中两根电芯用于电连接，另外两根用于信号连接，当电动自行车充电口和充电桩的充电装置的充电口对接时，4根电芯同时接通。
所述电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间具有开关连接电路，所述开关连接电路与所述充电控制模块连接并能够在其控制下接通或断开充电口与充电电池之间的电连接。
所述开关连接电路为三极管开关电路，所述充电口的充电电源位于三极管开关电路的集电极处，所述充电电池位于三极管开关电路的发射极处，所述充电口的弱电线芯（信号线）位于三极管开关电路的基极处。
所述开关连接电路为继电器时，充电口的充电电源位于继电器电路的一端开关处，所述充电电池位于继电器电路的另一端开关处，所述充电口的弱电线芯（信号线）位于继电器电路线圈信号端处。
所述充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间具有开关电路，所述开关电路与所述充电控制模块连接并能够在其控制下接通或断开充电装置与充电电池之间的电连接；充电装置的充电口信号线开路，充电桩的充电电源为开关电路的开关的一端，充电电池处于开关电路的开关另一端，充电口信号线为开关电路的开关信号触发端。
所述电动自行车为折叠式电动自行车，所述折叠式电动车的收折方向为沿其长度方向上收缩，且高度方向上升高。
所述充电桩包括长方形壳体，所述充电口设置在所述长方形壳体内，所述充电桩的一侧开口，能够容纳电动自行车的充电口进入其中与充电装置的充电口结合进行充电；所述充电桩的内设有用于锁车以及记录车辆信息的感应设备。
所述电动自行车充电电池为锂电池，电源为锂电池充电电源。
所述充电装置的充电口的弱电线芯为网络信号线或数据信号线，充电口可以通过该弱电线芯与外部通讯设备进行信号通讯，从而接收外部通讯设备的控制信号。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种电动自行车与充电桩的安全充电方法，所述方法应用上述的装置，并包括以下方案：
A.电动自行车充电口与充电桩连接，并向充电控制装置发送确认连接信号，充电控制装置接收到连接信号后接通电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间的电连接，充电控制装置在未接收到连接信号时断开电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间的电连接；
B.充电桩的充电装置有电动自行车连接时，充电桩的充电控制模块接通充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间的电连接，否则断开充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间的电连接；
以上两个步骤不分先后；
C.当电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间的电连接以及充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间的电连接均处于接通状态时，充电桩对电动自行车充电。
本发明的有益效果是：通过充电控制模块，在没有连接充电设备时，电动自行车的充电口与充电电池断开连接，充电口没电，当充电口连接至充电设备时，充电控制模块收到信号，接通充电口与充电电池的连接，此时充电口有电，可以给充电电池充电；当充电桩的充电装置没有连接电动自行车充电电池时，由充电控制模块控制充电桩的充电装置与充电桩的充电电源断开连接，此时，充电桩的充电装置没有电；当充电桩的充电装置连接电动自行车充电电池时，由充电控制模块控制打开充电桩的充电装置与充电桩的充电电源连接，此时，充电口有电，可以给充电电池充电。确保当充电桩不充电时，不会因为出现短路而导致充电电池起火爆炸，避免充电装置的安全隐患。
附图说明
图1是本发明的整体连接关系图。
图2是三极管开关电路的连接关系图。
图3是继电器的电路连接关系图。
图4是充电口的结构示意图。
图5是图1的拆解状态图。
图6是充电桩的结构示意图，示出了充电口在充电桩内的安装位置。
图7是图6的侧剖图。
具体实施方式
参照附图。
本发明的装置包括：与充电设备和充电电池电连接，并能够通过充电设备向充电电池充入电能的电动自行车充电口，与充电口电连接，接受充电口充入的电能并能够进行一定量的存储的电动自行车充电电池；以及分别与充电口和充电电池连接并控制充电电池与充电口的之间的电路通断的充电控制模块；
以及，与充电电池电连接从而将充电电池内的电能充入电动车的充电桩的充电装置；与充电装置电连接并通过充电装置将电能充入电动车充电桩的充电电池；分别与充电装置和充电电池连接并能控制充电电池与充电装置之间的电路通断充电控制模块。
所述电动自行车充电口和充电桩的充电装置的充电口均具有4根电芯，其中两根电芯为强电线芯，用于电连接，另外两根为弱电线芯，用于信号连接。
所述电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间具有开关连接电路，所述开关连接电路与所述充电控制模块连接并能够在其控制下接通或断开充电口与充电电池之间的电连接。
所述开关连接电路为三极管开关电路，所述充电口的充电电源位于三极管开关电路的集电极处，所述充电电池位于三极管开关电路的发射极处，所述充电口的弱电线芯（信号线）位于三极管开关电路的基极处。
所述开关连接电路为继电器，继电器的控制电路如图3所示，充电口的充电电源位于继电器电路的一端开关处，所述充电电池位于继电器电路的另一端开关处，所述充电口的弱电线芯（信号线）位于继电器电路线圈信号端处。
所述充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间具有开关电路，所述开关电路与所述充电控制模块连接并能够在其控制下接通或断开充电装置与充电电池之间的电连接；充电装置的充电口信号线开路，充电桩的充电电源为开关电路的开关的一端，充电电池处于开关电路的开关另一端，充电口信号线为开关电路的开关信号触发端。
所述电动自行车为折叠式电动自行车，折叠自行车具有更规整的收纳措施，便于停放和管理，同时对于使用者来说，也能够更为方便地使用。
所述电动自行车充电电池和充电桩的充电电池均为锂电池。
所述充电装置的充电口的弱电线芯为网络信号线或数据信号线，充电口可以通过该弱电线芯与外部通讯设备进行信号通讯，从而接收外部通讯设备的控制信号。
本发明的原理是：电动自行车的充电口线路连接在充电控制模块，而充电控制模块又与充电电池连接。当充电口没有连接充电设备时，由充电控制模块控制充电口与充电电池断开连接，此时，充电口没有电；当充电口连接充电设备时，充电控制模块接收到信号，打开充电口与充电电池连接，此时，充电口有电，可以给充电电池充电。充电桩的充电装置连接在充电控制模块，而充电控制模块又与充电桩的充电电源连接。当充电桩的充电装置没有连接电动自行车充电电池时，由充电控制模块控制充电桩的充电装置与充电桩的充电电源断开连接，此时，充电桩的充电装置没有电；当充电桩的充电装置连接电动自行车充电电池时，由充电控制模块控制打开充电桩的充电装置与充电桩的充电电源连接，此时，充电口有电，可以给充电电池充电。
本发明的实施条件是：对电动自行车来说，充电电池为锂电池，充电设备为普通锂电池充电器，开关电路采用三极管开关电路，电动自行车的充电口上充电电源为三级管开关电路的集电极处，充电电池处于三级管开关电路发射极，充电口信号线为三级管开关电路的集极处（此处只为表明所处三极管大致的位置）。对充电桩来说，充电电池为锂电池，充电桩的充电电源为普通锂电池充电器，充电桩的充电口信号线开路，充电桩上充电电源为开关电路的开关的一端，充电电池处于开关电路的开关另一端，充电口信号线为开关电路的开关信号触发端（此处只为表明所处开关电路大致的位置）。
本发明的具体实施过程是：当电动自行车的充电口未接到充电器上，因为充电口信号线断开即三级管开关电路的集极无信号，三级管开关电路处于“OFF”状态，充电口的充电电源与充电电池断开连接。当电动自行车的充电口接到充电器上，因为充电器处充电信号线短接，造成电动自行车的充电信号线短接，即三级管开关电路的集极有信号，三级管开关电路处于“ON”状态，充电口的充电电源与充电电池连接，充电器的电源部分经过充电口的电源部分给充电电池充电。当电动自行车的充电口未接到充电器上，因为充电插口信号线与充电桩的充电信号线断开，即开关电路的开关信号触发端处于“OFF”状态，充电桩的充电电源与充电电池断开连接。当充电插口信号线与充电桩的充电信号线连接成功，开关电路的开关信号触发端处于“ON”状态，打开充电桩的充电电源与充电电池连接，充电桩充电功能正常充电。
本发明的方法，具体包括以下方案：
A.电动车的充电控制模块检测电动自行车充电口是否与充电桩连接，是则接通电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间的电连接，否则断开电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间的电连接；
B.充电桩的充电控制模块检测充电桩的充电装置是否有电动自行车连接，是则接通充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间的电连接，否则断开充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间的电连接；
以上两个步骤部分先后；
C.当电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间的电连接和充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间的电连接均处于接通状态时，充电桩对电动自行车充电。
电动车的充电控制模块和充电桩的充电控制模块可以通过无线、蓝牙、GPS等通讯方式与外部设备进行通讯，从而对整体的充电通断进行控制，实现充电装置和方法的系统化。
或者，充电控制模块和充电控制装置不进行自动检测，被动接受连接信号，从而控制电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间以及充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间的电连接的通断，也可以达到同样的效果。
Claims (10)
1.一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，其特征在于：包括：
电动自行车充电口：与充电桩和电动自行车充电电池电连接，并能够通过充电桩向充电电池充入电能；
电动车的充电控制装置：分别与电动自行车充电口和电动自行车充电电池连接，控制电动自行车充电电池与电动自行车充电口的之间的电路通断；
充电桩的充电控制装置：分别与充电桩充电装置和电源连接，控制充电桩充电装置与电源之间的电路通断；
电动自行车的充电口与充电桩的充电装置配合，从而实现充电桩对电动自行车的充电，在充电情况下，电动车的充电控制装置控制电动自行车充电口与充电电池接口的电连接接通，充电桩的充电控制装置控制充电桩充电装置与电源之间的电连接接通；在非充电情况下，电动车的充电控制装置控制电动自行车充电口与充电电池接口之间的电连接断开，充电桩充电控制装置控制充电桩充电装置与充电源之间的电连接断开。
2.根据权利要求1所述的一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，其特征在于：所述电动自行车充电口和充电桩充电装置的充电口均具有4根电芯，其中两根电芯用于电连接，另外两根用于信号连接。
3.根据权利要求2所述的一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，其特征在于：所述电动自行车充电口和充电电池接口之间具有开关连接电路，所述开关连接电路与所述充电控制装置连接并能够在其控制下接通或断开充电口与充电电池接口之间的电连接。
4.根据权利要求3所述的一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，其特征在于：所述开关连接电路为三极管开关电路，所述充电口的充电电源位于三极管开关电路的集电极处，所述充电电池位于三极管开关电路的发射极处，所述充电口的弱电线芯（信号线）位于三极管开关电路的基极处。
5.根据权利要求3所述的一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，其特征在于：所述开关连接电路为继电器，充电口的充电电源位于继电器电路的一端开关处，所述充电电池位于继电器电路的另一端开关处，所述充电口的弱电线芯（信号线）位于继电器电路线圈信号端处。
6.根据权利要求2所述的一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，其特征在于：所述的充电装置和电源之间具有开关电路，所述开关电路与所述充电控制装置连接并能够在其控制下接通或断开充电装置与电源之间的电连接；充电装置的充电口信号线开路，电源处于开关电路的开关的一端，电动自行车的充电电池处于开关电路的开关另一端，充电口信号线为开关电路的开关信号触发端。
7.根据权利要求1所述的一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，其特征在于：所述电动自行车为折叠式电动自行车，所述折叠式电动车的收折方向为沿其长度方向上收缩，且高度方向上升高。
8.根据权利要求1所述的一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，其特征在于：所述充电桩包括长方形壳体，所述充电口设置在所述长方形壳体内，所述充电桩的一侧开口，能够容纳电动自行车的充电口进入其中与充电装置的充电口结合进行充电；所述充电桩的内设有用于锁车以及记录车辆信息的感应设备。
9.根据权利要求1所述的一种电动自行车与充电桩的安全充电系统，其特征在于：所述充电装置的充电口的弱电线芯为网络信号线或数据信号线，充电口可以通过该弱电线芯与外部通讯设备进行信号通讯，从而接收外部通讯设备的控制信号。
10.一种电动自行车与充电桩的安全充电方法，其特征在于：所述方法应用权利要求1-9中任一项所述的系统，并包括以下方案：
A.电动自行车充电口与充电桩连接，并向充电控制装置发送确认连接信号，充电控制装置接收到连接信号后接通电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间的电连接，充电控制装置在未接收到连接信号时断开电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间的电连接；
B.充电桩的充电装置有电动自行车连接时，充电桩的充电控制模块接通充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间的电连接，否则断开充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间的电连接；
以上两个步骤不分先后；
C.当电动自行车充电口和电动自行车充电电池之间的电连接以及充电桩的充电装置和充电桩的充电电池之间的电连接均处于接通状态时，充电桩对电动自行车充电。
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