CN107696909A - 一种带充电指示的充电枪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带充电指示的充电枪，包含充电插头、枪身壳体及充电线缆，枪身壳体的一端与充电插头相连，另一端与充电线缆相连；充电线缆通过枪身壳体与充电插头相连；在枪身壳体上设有LED发光模块、在枪身壳体内设有电路板与互感器，互感器的感应环与充电线缆套接；互感器的输出与电路板的输入相连；电路板上设有电压转换模块，用于将感应电压转换为LED发光模块的供电电压以及与感应电压正相关的频率信号输出；电压转换模块的输出与LED发光模块相连；LED发光模块包含至少两种颜色的发光LED，以随电压转换模块输出的电压大小及频率输出不同而改变发光亮度与颜色呈现。本发明的优点是：能根据充电进程中充电电流的变化而呈现不同发光状态的指示。

Description

一种带充电指示的充电枪
技术领域
本发明涉及电动车交流充电设备领域，具体涉及一种带充电指示的充电枪。
背景技术
电动汽车使用交流充电桩进行充电时，现有的充电枪无充电指示或仅有亮灭简单状态的充电指示灯，不便于更好的了解充电状态，且形式单一；而利用单片机等控制部件又需要引入变压器、稳压电源等更多体积较大的电子部件，不利于在现有充电枪的狭窄结构上进行改进，而现有充电枪也没有随充电进程对应显示亮度或颜色的装置；为解决这个问题，有必要进行深入研究。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种结构简单、便于掌握充电进程的带充电指示的充电枪。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种带充电指示的充电枪，包含充电插头、枪身壳体及充电线缆，枪身壳体的一端与充电插头相连，另一端与充电线缆相连；充电线缆通过枪身壳体与充电插头相连；在枪身壳体上设有LED发光模块、在枪身壳体内设有电路板与互感器，互感器的感应环与充电线缆套接；互感器的输出与电路板的输入相连；所述电路板上设有电压转换模块，用于将感应电压转换为LED发光模块的供电电压以及与感应电压正相关的频率信号输出；电压转换模块的输出与LED发光模块相连；LED发光模块包含至少两种颜色的发光LED，以随电压转换模块输出的电压大小及频率输出不同而改变发光亮度与颜色呈现。
进一步的，电压转换模块包含整流滤波模块与若干转换支路；任一转换支路均包含V/F转换模块与光电转换模块，且任一转换支路中V/F转换模块的输入均与整流滤波模块的输出相连；V/F转换模块的输出与同一转换支路中光电转换模块的输入相连，以将V/F转换模块输出的频率信号转为光电信号输出；光电转换模块包含光电转换电路与光纤发送连接端；光电转换电路的输出与光纤发送连接端相对。
进一步的，所述LED发光模块包含LED发光电路板，LED发光电路板上设有多路发光支路、电源连接端与若干光纤接收连接端，光纤接收连接端的数量与发光支路的数量相匹配；其中，任一发光支路均包含光电接收模块、频率切换模块与发光二极管模块；任一发光支路中光电接收模块的输入对应与其中一转换支路中光电转换模块的输出对应连接，光电接收模块的输出与同一发光支路中频率切换模块的控制输入端相连，该发光支路中频率切换模块的输出端、发光二极管模块与电源连接端相串联；所述电源连接端包含正极连接端与负极连接端，并与整流滤波模块的输出对应相连，以提供发光支路所需用电；光纤接收连接端与发光支路一一匹配，任一光纤接收连接端均与所匹配发光支路中的光电接收模块相对，并通过光纤与光纤发送连接端相连。
本发明在使用时，充电枪对电动汽车的充电过程中充电电流通过互感器感应生成交流电压，输出至电压转换模块，电压转换模块根据感应的交流电压大小整流滤波出直流电压并提供后端电路用电；电压转换模块还输出与电压大小正相关的频率信号至LED发光模块；由于LED发光模块包含不同颜色的发光二极管，在不同频率触发的情况下，LED发光模块整体对外呈现的颜色也不相同；另外，由于不同颜色发光二极管的导通电压不同，随着感应电压大小的不同使得通过发光二极管的电流下降，发光二极管的亮度降低，LED发光模块整体对外呈现的亮度也不相同；重要的是，在充电过程中，不宜消耗充电电能以供发光二极管使用，故须尽可能的实现节能设计，频率切换模块相比固定电阻实际消耗更少电能，适于充电枪使用。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
⑴、能根据充电进程中充电电流的变化而呈现不同发光状态的指示；
⑵、耗能元件少，转换效率高，节能；
⑶、无控制芯片、晶振、线性稳压芯片或包含电感的开关电源模块，结构简单，体积小巧，可移植性好，成本较低，利于推广。
附图说明
图1为实施例中结构组成示意图。
图2为实施例中电路原理结构框图。
图3为实施例中其中一路发光支路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
一种带充电指示的充电枪，如图1所示，包含充电插头1、枪身壳体及充电线缆，枪身壳体包含右壳体4、左壳体10与机械锁3；右壳体4与左壳体10对接扣合后，由螺钉5锁紧固定连接而成；机械锁3的一端设有卡条，另一端设有连接柱，对应卡接在左壳体10与右壳体10的中间，以在使用时防止充电枪从电动车充电口脱出；枪身壳体的一端与充电插头1相连，另一端通过护线套7与充电线缆8相连；充电线缆8通过枪身壳体与充电插头1相连；在枪身壳体上设有LED发光模块2、在枪身壳体内设有电路板9与互感器6，互感器6的感应环与充电线缆8套接；互感器6的输出与电路板9的输入相连；如图2所示，所述电路板上设有电压转换模块，用于将感应电压转换为LED发光模块的供电电压以及与感应电压正相关的频率信号输出；电压转换模块的输出与LED发光模块相连；LED发光模块包含至少两种颜色的发光LED，以随电压转换模块输出的电压大小及频率输出不同而改变发光亮度与颜色呈现。
所述电压转换模块包含整流滤波模块与至少两路转换支路；任一转换支路均包含V/F转换模块与光电转换模块，且任一转换支路中V/F转换模块的输入均与整流滤波模块的输出相连；V/F转换模块的输出与同一转换支路中光电转换模块的输入相连，以将V/F转换模块输出的频率信号转为光电信号输出；光电转换模块包含光电转换电路与光纤发送连接端；光电转换电路的输出与光纤发送连接端相对；所述整流滤波模块为二极管全桥整流滤波模块，全桥整流滤波后虽然电压仍有纹波，由于视觉暂留的因素，人眼无法察觉相对高频纹波的影响，因此对于处于快速开关通断的发光二极管来说其纹波可忽略不计，同时对于V/F转换模块的供电也适用；现有技术中，有多种V/F转换模块或转换电路，在此不再赘述，本实施例中V/F转换模块包含专用V/F转换芯片LM331；所述光电转换模块为光电二极管，当V/F转换模块发出脉冲信号后，则光电二极管被间歇点亮。
所述LED发光模块包含LED发光电路板，LED发光电路板上设有至少两路发光支路、电源连接端与若干光纤接收连接端，光纤接收连接端的数量与发光支路的数量相匹配；其中，任一发光支路均包含光电接收模块、频率切换模块与发光二极管模块；任一发光支路中光电接收模块的输入对应与其中一转换支路中光电转换模块的输出对应连接，光电接收模块的输出与同一发光支路中频率切换模块的控制输入端相连，该发光支路中频率切换模块的输出端、发光二极管模块与电源连接端相串联；所述电源连接端包含正极连接端与负极连接端，并与整流滤波模块的输出对应相连，以提供发光支路所需用电；光纤接收连接端与发光支路一一匹配，任一光纤接收连接端均与所匹配发光支路中的光电接收模块相对，并通过光纤与光纤发送连接端相连；在同一发光支路中，发光二极管模块包含至少两个串联相接的发光二极管；且至少两个发光支路中，发光二极管模块的发光二极管颜色不同，在LED发光电路板上，不同颜色的发光二极管邻近装贴，以便于色温的融合。由于不同颜色的发光二极管的导通电压不同，如蓝色发光二极管的导通电压相比红色发光二极管的导通电压要高约1V左右，当多个发光二极管串联后，则红色发光二极管所在支路的通路电压阈值与蓝色发光二极管所在支路的通路电压阈值不同，进而在充电枪进行充电过程中，随着充电电流的减小，互感器感应到的电压逐渐降低，蓝色发光二极管所在支路将先于红色发光二极管所在支路熄灭，由此，随着感应电压的变化，发光二极管模块对外呈现的色温变化也更为丰富与明显；另外，所述光纤接收连接端、电源连接端设于LED发光电路板的一侧，发光二极管模块设于LED发光电路板上相对光纤接收端的另一侧，且LED发光电路板在发光二极管模块一侧封装有半透明树脂胶层；一方面便于LED发光电路板的光纤连接，同时也为另一侧留出更多的发光二极管装贴空间，另一方面通过半透明的树脂胶层对光线的折射与散射，使得LED发光电路板整体发出的光线颜色更为均匀。
如图3所示，所述频率切换模块包含第一MOS管Q1、第二MOS管Q2，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一号二极管LED1、第二号二极管LED2、第三号二极管LED3、第四号二极管LED4、第五号二极管LED5与限流电阻R4；其中第一MOS管Q1的漏极与电源连接端的正极连接端VCC相连，第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的漏极相连，第二MOS管Q2的源极与电源连接端的负极连接端GND相连；第一号二极管LED1、第二号二极管LED2、第三号二极管LED3、第四号二极管LED4、第五号二极管LED5均同向串联相接，第一号二极管LED1的阳极与电源连接端的正极连接端VCC相连，第五号二极管LED5的阴极经限流电阻与电源连接端的负极连接端相连；第一MOS管Q1、第二MOS管Q4的连接端分别与第一电容C1、第二电容C2的一端相连，第一电容C1的另一端与第一号二极管LED1的阴极或第二号二极管LED2的阳极相连；第二电容C2的另一端与第三号二极管LED3的阴极或第四号二极管LED4的阳极相连；第三电容C3的一端与电源连接端的负极连接端相连，第三电容C3的另一端与第二号二极管LED2的阴极或第三号二极管LED3的阳极相连；第四电容C4的一端与电源连接端的负极连接端相连，第四电容C4的另一端与第四号二极管LED4的阴极或第五号二极管LED5的阳极相连；第一号二极管LED1、第二号二极管LED2、第三号二极管LED3、第四号二极管LED4、第五号二极管LED5均为发光二极管或其中几个为发光二极管；第一MOS管Q1的栅极、第二MOS管Q4的栅极分别与光电接收模块的输出相连；所述光电接收模块包含第一共射放大电路与第二共射放大电路，其中第一共射放大电路的集电极与第二共射放大电路的输入相连；第二共射放大电路的的发射极、集电极分别与第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极对应相连；所述第一共射放大电路中的放大三极管为NPN型光敏三极管Q3，其光敏感应端紧邻并正对其中一路光纤接收连接端NT1的输出，以只接受该路光纤接收连接端NT1的光传播照射；光纤接收连接端通过光纤与光纤发送连接端一一对应相连；第二共射放大电路的放大三极管为PNP三极管Q2，以调整电压范围，适于后端电路触发。
由于第一MOS管Q1的栅极、第二MOS管Q4的栅极分别连接第二共射放大电路的发射极与集电极，根据共射放大电路的特性使得第一MOS管Q1、第二MOS管Q4触发信号相反，通过参数选择与元件配置，即使得第一MOS管Q1、第二MOS管Q4处于相反的开关状态，当第二MOS管Q4导通，第一MOS管Q1不通时，第一电容C1充电、第三电容C3通过第三号二极管LED3对第二电容C2充电；当第一MOS管Q1导通，第二MOS管Q4不通时，第一电容C1串接VCC电压对第三电容C3充电，如此循环，不断给第四电容C4充电，从而实现对第五号二极管LED5的供电。
当充电枪在刚开始对电动汽车充电时，充电电流大，感应电压高，随着充电电流的下降，感应电压逐渐降低，在感应电压高的时候，V/F转换模块工作正常，输出频率信号，经过光电转换模块转换后触发第一MOS管、第二MOS管在持续的开关切换状态，也使光电二极管处于相对视觉暂留时间更高频的“闪烁”状态，也避免了再感应电压高的时候发光支路持续点亮，更加耗能的情况；在感应电压低的时候V/F转换模块停止工作，此时相当于发光二极管直接连接在所整流滤波的感应电压两端，以维持其正常工作，为适合低电压工作，可将发光支路中LED1至LED5只保留一个发光二极管，其余四个采用低导通电压阈值的二极管。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种带充电指示的充电枪，包含充电插头、枪身壳体及充电线缆，枪身壳体的一端与充电插头相连，另一端与充电线缆相连；充电线缆通过枪身壳体与充电插头相连；其特征在于：在枪身壳体上设有LED发光模块、在枪身壳体内设有电路板与互感器，互感器的感应环与充电线缆套接；互感器的输出与电路板的输入相连；所述电路板上设有电压转换模块，用于将感应电压转换为LED发光模块的供电电压以及与感应电压正相关的频率信号输出；电压转换模块的输出与LED发光模块相连；LED发光模块包含至少两种颜色的发光LED，以随电压转换模块输出的电压大小及频率输出不同而改变发光亮度与颜色呈现。
2.如权利要求1所述的一种带充电指示的充电枪，其特征在于：电压转换模块包含整流滤波模块与若干转换支路；任一转换支路均包含V/F转换模块与光电转换模块，且任一转换支路中V/F转换模块的输入均与整流滤波模块的输出相连；V/F转换模块的输出与同一转换支路中光电转换模块的输入相连，以将V/F转换模块输出的频率信号转为光电信号输出；光电转换模块包含光电转换电路与光纤发送连接端；光电转换电路的输出与光纤发送连接端相对。
3.如权利要求2所述的一种带充电指示的充电枪，其特征在于：所述LED发光模块包含LED发光电路板，LED发光电路板上设有多路发光支路、电源连接端与若干光纤接收连接端，光纤接收连接端的数量与发光支路的数量相匹配；其中，任一发光支路均包含光电接收模块、频率切换模块与发光二极管模块；任一发光支路中光电接收模块的输入对应与其中一转换支路中光电转换模块的输出对应连接，光电接收模块的输出与同一发光支路中频率切换模块的控制输入端相连，该发光支路中频率切换模块的输出端、发光二极管模块与电源连接端相串联；所述电源连接端包含正极连接端与负极连接端，并与整流滤波模块的输出对应相连，以提供发光支路所需用电；光纤接收连接端与发光支路一一匹配，任一光纤接收连接端均与所匹配发光支路中的光电接收模块相对，并通过光纤与光纤发送连接端相连。
4.如权利要求2或3任一项所述的一种带充电指示的充电枪，其特征在于：所述整流滤波模块为二极管全桥整流滤波模块。
5.如权利要求3所述的一种带充电指示的充电枪，其特征在于：所述频率切换模块包含第一MOS管、第二MOS管，第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一号二极管、第二号二极管、第三号二极管、第四号二极管、第五号二极管与限流电阻；其中第一MOS管的漏极与电源连接端的正极连接端相连，第一MOS管的源极与第二MOS管的漏极相连，第二MOS管的源极与电源连接端的负极连接端相连；第一号二极管、第二号二极管、第三号二极管、第四号二极管、第五号二极管均同向串联相接，第一号二极管的阳极与电源连接端的正极连接端相连，第五号二极管的阴极经限流电阻与电源连接端的负极连接端相连；第一MOS管、第二MOS管的连接端分别与第一电容、第二电容的一端相连，第一电容的另一端与第一号二极管的阴极或第二号二极管的阳极相连；第二电容的另一端与第三号二极管的阴极或第四号二极管的阳极相连；第三电容的一端与电源连接端的负极连接端相连，第三电容的另一端与第二号二极管的阴极或第三号二极管的阳极相连；第四电容的一端与电源连接端的负极连接端相连，第四电容的另一端与第四号二极管的阴极或第五号二极管的阳极相连；第一号二极管、第二号二极管、第三号二极管、第四号二极管、第五号二极管中的一个或多个为发光二极管；第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极分别与光电接收模块的输出相连。
6.如权利要求5所述的一种带充电指示的充电枪，其特征在于：所述光电接收模块包含第一共射放大电路与第二共射放大电路，其中第一共射放大电路的集电极与第二共射放大电路的输入相连；第二共射放大电路的的发射极、集电极分别与第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极对应相连；所述第一共射放大电路中的放大三极管为NPN型光敏三极管；第二共射放大电路的放大三极管为PNP三极管。
7.如权利要求3所述的一种带充电指示的充电枪，其特征在于：所述光纤接收连接端、电源连接端设于LED发光电路板的一侧，发光二极管模块设于LED发光电路板上相对光纤接收端的另一侧，且LED发光电路板在发光二极管模块一侧封装有半透明树脂胶层。
8.如权利要求3所述的一种带充电指示的充电枪，其特征在于：在同一发光支路中发光二极管的颜色相同，且至少两个发光支路中发光二极管的颜色不同。
9.如权利要求3所述的一种带充电指示的充电枪，其特征在于：V/F转换模块包含集成电路芯片LM331。
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