CN107546806B - 一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口及其使用方法，属于充电桩领域。一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口，包括接口本体，所述接口本体的一端连接有充电线，所述接口本体通过充电线连接有充电桩本体，所述充电桩本体的控制板上连接有副控制器模块，所述充电桩本体内设有充电桩保护系统和充电桩计费系统，所述接口本体的另一端连接有充电设备，所述充电设备上设有充电插座，所述接口本体包括充电枪本体、把手和断尾机构。它可以实现当充电桩接口受到机械拉力过大和意外脱落两种情况时，断尾机构的能够模仿生物的断尾行为断开，而且对断尾处进行绝缘操作，具有安全保护功能。

Description

一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口及其使用方法

技术领域

本发明涉及充电桩领域，更具体地说，涉及一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口及其使用方法。

背景技术

充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

2015年12月28日，质检总局、工信部、科技部等部门发布新修订的电动汽车充电接口及通信协议5项国家标准，标准自2016年1月1日起生效。

本次修订的GB/T18481.1和GB/T27930重点考虑充电的安全性和兼容性，增加了充电桩的安全隔离保护、充电温度控制、机械锁和电子锁联动、过载和短路保护等安全措施，完善了充电控制导引和时序、故障分类信息、冗余保护等内容，提高了标准的适应性和可操作性。

但是现实使用过程中充电桩接口的安全防护性依然不足，充电接口的不规范拔插，拉拽充电线造成的充电接口意外脱落和充电线断裂，都存在安全隐患。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口及其使用方法，它可以实现当充电桩接口受到机械拉力过大和意外脱落两种情况时，断尾机构的能够模仿生物的断尾行为断开，而且对断尾处进行绝缘操作，具有安全保护功能。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案:

一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口，包括接口本体，所述接口本体的一端连接有充电线，所述接口本体通过充电线连接有充电桩本体，所述充电桩本体的控制板上连接有副控制器模块，所述充电桩本体内设有充电桩保护系统和充电桩计费系统，所述接口本体的另一端连接有充电设备，所述充电设备上设有充电插座，所述接口本体包括充电枪本体、把手和断尾机构，所述断尾机构机构包括第一接头、第二接头和第三接头，所述充电枪本体内安装有带有备用电源的主控制器模块，所述主控制器模块上连接有数据处理器模块，所述充电枪本体的上端分别开设有第一副滑槽和第二副滑槽，所述第一副滑槽内滑动连接有第一滑块，所述第一副滑槽的一端侧壁上设有第一压力测量模块，所述第一压力测量模块的测量端与第一滑块相抵，所述第二副滑槽内滑动连接有第二滑块，所述第二副滑槽的一端侧壁上设有第二压力测量模块，所述第二压力测量模块的测量端与第二滑块相抵，所述把手的两端分别与第一滑块和第二滑块固定连接，所述第一压力测量模块和第二压力测量模块均与数据处理器模块连接，所述把手的上端连接有指纹识别器，所述充电枪本体的一端插在充电插座内，所述充电枪本体的一端连接有第一电动伸缩杆，所述充电插座的内壁靠近开口的一侧开设有第一固定槽，所述充电枪本体的另一端连接有第一接头，所述第一接头远离充电枪本体的一端插设有第二接头，所述第二接头远离第一接头的一端插设有第三接头的一端，所述第三接头的另一端与充电线连接，所述第二接头靠近第一接头的一端两侧均固定连接有第一磁吸插杆，所述第一接头上开设有第一插槽，所述第一磁吸插杆插设在第一插槽内，所述第一插槽的槽底连接有第一电磁铁，所述第一电磁铁和第一插槽的连接处设有第一拉力传感器模块，所述第二接头远离第一接头的一端两侧均开设有第二插槽，所述第三接头的一端两侧均固定连接有第二磁吸插杆，所述第二磁吸插杆的端部两侧均固定连接有第二电动伸缩杆，所述第二插槽的侧壁上开设有主滑槽，所述第二电动伸缩杆通过主滑槽与第二接头滑动连接，所述主滑槽靠近第二插槽开口的一端开设有第二固定槽，所述第二插槽的槽底连接有第二电磁铁，所述第二电磁铁和第二插槽的连接处连接有第二拉力传感器模块，所述第三接头上连接有电动气囊，所述电动气囊位于第二接头和第三接头的连接处，所述第一电动伸缩杆、指纹识别器、第一电磁铁和第一拉力传感器模块均与主控制器模块连接，所述第二电动伸缩杆、第二电磁铁、电动气囊和第二拉力传感器模块均与副控制器模块连接，所述主控制器模块和副控制器模块连接，用户将接口本体接在充电设备上，当接口受到机械拉力过大和意外脱落时，断尾机构的能够模仿生物的断尾行为，而且对断尾处进行绝缘操作，具有安全保护功能。

优选地，所述充电枪本体内安装有无线通信模块，所述无线通信模块与主控制器模块电性连接，所述无线通信模块连接有充电桩云平台，无线通信模块将主控制器模块的数据发送到充电桩云平台上，方便数据的查看。

优选地，所述充电枪本体内还安装有GPS定位模块，所述GPS定位模块与主控制器模块连接，GPS定位模块能对充电枪本体进行定位，当用户充电完成后，忘记拔出接口本体，方便对充电枪本体进行定位。

优选地，所述第一接头、第二接头和第三接头的表面均镀有纳米防水膜，第一接头、第二接头和第三接头具有防水性，不容易被锈蚀。

优选地，所述充电枪本体内安装有温度传感器，所述温度传感器与主控制器模块电性连接，所述充电枪本体的下端连接有声光报警器，所述声光报警器与主控制器模块电性连接，当充电枪本体温度超过温度传感器的阈值时，声光报警器亮起，提醒用户，防止用户接触充电枪本体被烫伤。

一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口使用方法为：

S1、用户将接口本体连接在充电插座上，在指纹识别器上进行身份识别后，操作充电桩本体对充电设备进行充电；

S2、充电过程中，充电桩本体的充电桩保护系统启动，第二接头和第三接头断开，当充电桩保护系统误判和排除故障后，用户可手动将第二接头和第三接头按压接合，继续进行充电；

S3、充电完成后，用户通过指纹识别器识别身份后拉动把手，将接口本体从充电设备上抽出。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案用户将接口本体接在充电设备，当接口受到机械拉力过大和脱落时，断尾机构的能够模仿生物的断尾行为，而且对断尾处进行绝缘保护，具有很好的安全保护功能。

(2)充电枪本体内安装有无线通信模块，无线通信模块与主控制器模块电性连接，无线通信模块连接有充电桩云平台，无线通信模块将主控制器模块的数据发送到充电桩云平台上，方便数据的查看。

(3)充电枪本体内还安装有GPS定位模块，GPS定位模块与主控制器模块连接，GPS定位模块能对充电枪本体进行定位，当用户充电完成后，忘记拔出接口本体，方便对充电枪本体进行定位。

(4)第一接头、第二接头和第三接头的表面均镀有纳米防水膜，第一接头、第二接头和第三接头具有防水性，不容易被锈蚀。

(5)充电枪本体内安装有温度传感器，温度传感器与主控制器模块电性连接，充电枪本体的下端连接有声光报警器，声光报警器与主控制器模块电性连接，当充电枪本体温度超过温度传感器的阈值时，声光报警器亮起，提醒用户，防止用户接触充电枪本体被烫伤。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明断尾式接口断开时的正视图；

图3为本发明接口本体与充电插座连接时的结构示意图；

图4为图3中A处的结构示意图；

图5为图3中B处的结构示意图；

图6为本发明接口本体与充电插座断开时的结构示意图；

图7为本发明接口本体的结构示意图；

图8为图7中C处的结构示意图；

图9为图7中D处的结构示意图；

图10为图7中第二接头和第三接头断开时的结构示意图；

图11为图10中E处的结构示意图；

图12为图11中第一接头和第二接头断开时的结构示意图；

图13为图12中F处的结构示意图；

图14为本发明的模块原理图；

图15为STM32F103C6单片机与NRF24L01无线连接模块的接口电路图。

图中标号说明：

001充电设备、002充电线、003充电桩本体、004接口本体、1充电枪本体、2充电插座、3第一电动伸缩杆、4第一固定槽、5指纹识别器、6把手、7第一接头、8第二接头、9第三接头，10第二固定槽、11第二电动伸缩杆、12第二电磁铁、13第二磁吸插杆、14第一磁吸插杆、15第一电磁铁、16第一插槽、17主滑槽、18电动气囊、19第一压力测量模块、20第一滑块、21第一副滑槽、22第二压力测量模块、23第二滑块、24第二副滑槽、25充电桩保护系统、26第一拉力传感器模块、27数据处理器模块、28充电桩计费系统、29无线通信模块、30第二拉力传感器模块、31主控制器模块、32副控制器模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-2，一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口，包括接口本体004，接口本体004的一端连接有充电线002，接口本体004通过充电线002连接有充电桩本体003，充电桩本体003的控制板上连接有副控制器模块32，充电桩本体003内设有充电桩保护系统25和充电桩计费系统28，接口本体004的另一端连接有充电设备001，充电设备001为电动汽车，电动汽车上带有充电插座2。

请参阅图3-5，接口本体004包括充电枪本体1、把手6和断尾机构，断尾机构机构包括第一接头7、第二接头8和第三接头9，充电枪本体1内安装有带有备用电源的主控制器模块31，主控制器模块31上连接有数据处理器模块27，充电枪本体1内安装有无线通信模块29，无线通信模块29与主控制器模块31连接，无线通信模块29连接有现有的充电桩云平台，无线通信模块29将主控制器模块31的数据发送到充电桩云平台上，方便维护人员进行查看，及时对故障进行分析，充电枪本体1内还安装有GPS定位模块，GPS定位模块与主控制器模块31连接，GPS定位模块能对充电枪本体1进行定位，当用户充电完成后，忘记拔出接口本体004时就启动电动汽车，断尾式接口断尾后方便对充电枪本体1进行定位，便于维护人员通过现有的定位技术对充电枪本体1进行追踪。

充电枪本体1的上端分别开设有第一副滑槽21和第二副滑槽24，第一副滑槽21内滑动连接有第一滑块20，第一副滑槽21的一端侧壁上设有第一压力测量模块19，第一压力测量模块19的测量端与第一滑块20相抵，第二副滑槽24内滑动连接有第二滑块23，第二副滑槽24的一端侧壁上设有第二压力测量模块22，第二压力测量模块22的测量端与第二滑块23相抵，把手6的两端分别与第一滑块20和第二滑块23固定连接，第一压力测量模块19和第二压力测量模块22均与数据处理器模块27连接，第一压力测量模块19和第二压力测量模块22测的的压力值通过数据处理器模块27处理。

请参阅图6-15，指纹识别器5连接把手6的上端，充电枪本体1的一端插在充电插座2内，充电枪本体1的一端两侧均连接第一电动伸缩杆3，充电插座2的内壁靠近开口的一侧开设有第一固定槽4，第一电动伸缩杆3伸长插进第一固定槽4中时，充电枪本体1与充电插座2保持电性连接断开并在结构上卡紧，当充电枪本体1与充电插座2电性连接断开并在结构上卡紧，第一压力测量模块19和第二压力测量模块22处仍能测到压力值时，主控制器模块31控制声光报警器进行语音播报，提示用户不要继续拔充电枪本体1，以免发生危险，充电枪本体1的另一端连接有第一接头7，第一接头7远离充电枪本体1的一端插设有第二接头8，第二接头8远离第一接头7的一端插设有第三接头9的一端，第一接头7、第二接头8和第三接头9的表面均镀有纳米防水膜，第一接头7、第二接头8和第三接头9具有防水性，不容易被锈蚀，第三接头9的另一端与充电线002连接，第二接头8靠近第一接头7的一端两侧均固定连接有第一磁吸插杆14，第一接头7上开设有第一插槽16，第一磁吸插杆14插设在第一插槽16内，第一插槽16的槽底连接有第一电磁铁15，第一电磁铁15和第一插槽16的连接处设有第一拉力传感器模块26，第二接头8远离第一接头7的一端两侧均开设有第二插槽，第三接头9的一端两侧均固定连接有第二磁吸插杆13，第二磁吸插杆13的端部两侧均固定连接有第二电动伸缩杆11，第二插槽的侧壁上开设有主滑槽17，第二电动伸缩杆11通过主滑槽17与第二接头8滑动连接，主滑槽17靠近第二插槽开口的一端开设有第二固定槽10，第二插槽的槽底连接有第二电磁铁12，第二电磁铁12和第二插槽的连接处连接有第二拉力传感器模块30，第三接头9上连接有电动气囊18，电动气囊18位于第二接头8和第三接头9的连接处，第一电动伸缩杆3、指纹识别器5、第一电磁铁15和第一拉力传感器模块26均与主控制器模块31连接，第二电动伸缩杆11、第二电磁铁12、电动气囊18和第二拉力传感器模块30均与副控制器模块32连接，主控制器模块31和副控制器模块32均采用STM32F103C6单片机芯片为控制核心，且两块STM32F103C6单片机芯片之间通过无线方式进行数据通信。无线连接模块采用工作在2.4GHz频段的NRF24L01,两块STM32F103C6单片机均采用SPI接口方式与NRF24L01无线连接模块连接，第一拉力传感器模块26设置的阈值大于第二拉力传感器模块30设置的阈值。

充电枪本体1内安装有温度传感器，温度传感器与主控制器模块31电性连接，充电枪本体1的下端连接有声光报警器，声光报警器与主控制器模块31电性连接，当充电枪本体1温度超过温度传感器的阈值50℃时，声光报警器报警，提醒用户，防止用户接触充电枪本体被烫伤。

一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口使用方法:

S1、用户将接口本体004连接在充电插座2上，在指纹识别器5上进行身份识别后，操作充电桩本体003对充电设备001进行充电；

S2、充电过程中，充电桩本体003的充电桩保护系统启动，第二接头8和第三接头9断开，当充电桩保护系统25误判和排除故障后，电动气囊18停止工作，第一电动伸缩杆3缩短，维护人员可通知用户手动将第二接头8和第三接头9相互按压，重新接合，继续进行充电，十分方便；

S3、充电完成后，用户通过指纹识别器5识别身份后拉动把手6，将接口本体004从充电设备001上抽出。

充电桩本体003通过接口本体004对充电设备001进行充电，当未通过指纹识别器5识别，从充电插座2中抽动充电枪本体1时，第一压力测量模块19和第二压力测量模块22测量到压力值，主控制器模块31控制第一电动伸缩杆3伸长，随着充电枪本体1的抽动，第一电动伸缩杆3插进第一固定槽4中卡紧，避免接口本体004的非正常抽出，此时第一压力测量模块19和第二压力测量模块22依然测到压力值时，声光报警器开始语音播报，提示用户接口本体004的非正常抽出，同时主控制器模块31发送信号给副控制器模块32，副控制器模块32向充电桩保护系统25发送信号使之启动，当充电时充电线002处发生拉拽时，第二拉力传感器模块30测的拉力值超过阈值时，副控制器模块32控制第二电磁铁12断电，第二电动伸缩杆11伸长，电动气囊18充气，使第二接头8和第三接头9断开电性连接，第二电动伸缩杆11插入第二固定槽10中，使第二接头8在结构上连在第三接头9上，避免接口本体004从充电设备001上意外脱落，发生触电危险；断尾机构处的拉力值超过第一拉力传感器模块26设置的阈值时，主控制器模块31控制第一电磁铁15断电，第一接头7和第二接头8完全断开，第一电动伸缩杆3伸长，充电桩断尾式接口进行断尾，第一接头7连在充电设备001上，第二接头8和第三接头9连在充电线002上，避免充电线002的机械性拉断发生危险，且短尾处均不带电，具有很好的安全保护功能。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口，其特征在于：包括接口本体(004)，所述接口本体(004)的一端连接有充电线(002)，所述接口本体(004)通过充电线(002)连接有充电桩本体(003)，所述充电桩本体(003)的控制板上连接有副控制器模块(32)，所述充电桩本体(003)内设有充电桩保护系统(25)和充电桩计费系统(28)，所述接口本体(004)的另一端连接有充电设备(001)，所述充电设备(001)上设有充电插座(2)，所述接口本体(004)包括充电枪本体(1)、把手(6)和断尾机构，所述断尾机构机构包括第一接头(7)、第二接头(8)和第三接头(9)，所述充电枪本体(1)内安装有带有备用电源的主控制器模块(31)，所述主控制器模块(31)上连接有数据处理器模块(27)，所述充电枪本体(1)的上端分别开设有第一副滑槽(21)和第二副滑槽(24)，所述第一副滑槽(21)内滑动连接有第一滑块(20)，所述第一副滑槽(21)的一端侧壁上设有第一压力测量模块(19)，所述第一压力测量模块(19)的测量端与第一滑块(20)相抵，所述第二副滑槽(24)内滑动连接有第二滑块(23)，所述第二副滑槽(24)的一端侧壁上设有第二压力测量模块(22)，所述第二压力测量模块(22)的测量端与第二滑块(23)相抵，所述把手(6)的两端分别与第一滑块(20)和第二滑块(23)固定连接，所述第一压力测量模块(19)和第二压力测量模块(22)均与数据处理器模块(27)连接，所述把手(6)的上端连接有指纹识别器(5)，所述充电枪本体(1)的一端插在充电插座(2)内，所述充电枪本体(1)的一端连接有第一电动伸缩杆(3)，所述充电插座(2)的内壁靠近开口的一侧开设有第一固定槽(4)，所述充电枪本体(1)的另一端连接有第一接头(7)，所述第一接头(7)远离充电枪本体(1)的一端插设有第二接头(8)，所述第二接头(8)远离第一接头(7)的一端插设有第三接头(9)的一端，所述第三接头(9)的另一端与充电线(002)连接，所述第二接头(8)靠近第一接头(7)的一端两侧均固定连接有第一磁吸插杆(14)，所述第一接头(7)上开设有第一插槽(16)，所述第一磁吸插杆(14)插设在第一插槽(16)内，所述第一插槽(16)的槽底连接有第一电磁铁(15)，所述第一电磁铁(15)和第一插槽(16)的连接处设有第一拉力传感器模块(26)，所述第二接头(8)远离第一接头(7)的一端两侧均开设有第二插槽，所述第三接头(9)的一端两侧均固定连接有第二磁吸插杆(13)，所述第二磁吸插杆(13)的端部两侧均固定连接有第二电动伸缩杆(11)，所述第二插槽的侧壁上开设有主滑槽(17)，所述第二电动伸缩杆(11)通过主滑槽(17)与第二接头(8)滑动连接，所述主滑槽(17)靠近第二插槽开口的一端开设有第二固定槽(10)，所述第二插槽的槽底连接有第二电磁铁(12)，所述第二电磁铁(12)和第二插槽的连接处连接有第二拉力传感器模块(30)，所述第三接头(9)上连接有电动气囊(18)，所述电动气囊(18)位于第二接头(8)和第三接头(9)的连接处，所述第一电动伸缩杆(3)、指纹识别器(5)、第一电磁铁(15)和第一拉力传感器模块(26)均与主控制器模块(31)连接，所述第二电动伸缩杆(11)、第二电磁铁(12)、电动气囊(18)和第二拉力传感器模块(30)均与副控制器模块(32)连接，所述主控制器模块(31)和副控制器模块(32)连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口，其特征在于：所述充电枪本体(1)内安装有无线通信模块(29)，所述无线通信模块(29)与主控制器模块(31)连接，所述无线通信模块(29)连接有充电桩云平台。

3.根据权利要求2所述的一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口，其特征在于：所述充电枪本体(1)内还安装有GPS定位模块，所述GPS定位模块与主控制器模块(31)连接。

4.根据权利要求1所述的一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口，其特征在于：所述第一接头(7)、第二接头(8)和第三接头(9)的表面均镀有纳米防水膜。

5.根据权利要求1所述的一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口，其特征在于：所述充电枪本体(1)内安装有温度传感器，所述温度传感器与主控制器模块(31)连接，所述充电枪本体(1)的下端连接有声光报警器，所述声光报警器与主控制器模块(31)连接。

6.根据权利要求1所述的一种具有安全保护功能的充电桩断尾式接口，其特征在于：其使用方法为：

S1、用户将接口本体(004)连接在充电插座(2)上，在指纹识别器(5)上进行身份识别后，操作充电桩本体(003)对充电设备(001)进行充电；

S2、充电过程中，充电桩本体(003)的充电桩保护系统启动，第二接头(8)和第三接头(9)断开，当充电桩保护系统(25)误判和排除故障后，用户可手动将第二接头(8)和第三接头(9)按压接合，继续进行充电；

S3、充电完成后，用户通过指纹识别器(5)识别身份后拉动把手(6)，将接口本体(004)从充电设备(001)上抽出。