CN108270101A - 充电插座、充电插头、电动汽车及电动汽车传导控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充电插座、充电插头、电动汽车及电动汽车传导控制系统。该充电插座包括：设置于电动汽车上的充电插座本体，包括：第一充电通信端子、第二充电通信端子；用于传输充电连接确认信号的第一连接端子；用于传输充电控制引导信号的第二连接端子；用于连接交流电源或者直流电源正极的第一电源接入端子和第二电源接入端子；用于连接交流电源或者直流电源负极的第三电源接入端子；用于连接交流电源的中线或者直流电源负极的第四电源接入端子；以及用于与地线连接的第一接地端子。本发明通过对充电插座的整合，实现电动汽车交流和直流共用同一充电插座，减少了充电插座的占用空间，方便线束布置。

Description

充电插座、充电插头、电动汽车及电动汽车传导控制系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及充电插座、充电插头、电动汽车及电动汽车传导控制系统。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。电动汽车的充电接口结构是电动汽车中的重要结构，充电口结构设计是否合理直接决定了充电操作的便捷与否。

目前电动汽车车端充电座一般有交流充电座和直流充电座两种形式。用户需要使用慢充功能时，将交流充电枪插入车端交流充电座；需要使用快充功能时，将直流充电枪插入直流充电座。即交流充电接口与直流充电接口是各自独立的。如此，两个充电插座占用空间较大，线束独立分布，在车辆上布置较为困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电插座、充电插头、电动汽车及电动汽车传导控制系统，从而可以解决现有电动汽车上交流充电插座和直流充电插座各自独立布置，导致两个充电插座占用空间较大，线束独立分布，在车辆上布置较为困难的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种充电插座，包括：

设置于电动汽车上的充电插座本体，包括：第一充电通信端子、第二充电通信端子；

用于传输充电连接确认信号的第一连接端子；

用于传输充电控制引导信号的第二连接端子；

用于连接交流电源或者直流电源正极的第一电源接入端子和第二电源接入端子；

用于连接交流电源或者直流电源负极的第三电源接入端子；

用于连接交流电源的中线或者直流电源负极的第四电源接入端子；

以及用于与地线连接的第一接地端子。

其中，所述充电插座本体上设有电子锁止装置。

其中，所述充电插座本体的一端开设内腔；

其中，所述第一连接端子、所述第二连接端子、所述第一电源接入端子、所述第二电源接入端子、所述第三电源接入端子、所述第四电源接入端子及所述第一接地端子设置于所述内腔中。

其中，所述第一充电通信端子和所述第二充电通信端子设置于所述内腔外。

本发明实施例还提供一种充电插头，包括：

充电插头本体，包括：第三充电通信端子、第四充电通信端子；

用于传输充电连接确认信号的第三连接端子；

用于传输充电控制引导信号的第四连接端子；

用于连接直流电源正极的第五电源接入端子和第六电源接入端子；

用于连接直流电源负极的第七电源接入端子和第八电源接入端子；

用于与地线连接的第二接地端子；

以及第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述第二接地端子连接，所述第一电阻的第二端与所述第三连接端子连接。

其中，所述充电插头本体具有凸起部；其中，所述第三连接端子、所述第四连接端子、所述第五电源接入端子、所述第六电源接入端子、所述第七电源接入端子、所述第八电源接入端子及所述第二接地端子设置于所述凸起部的内部。

其中，所述第三充电通信端子和所述第四充电通信端子设置于所述凸起部的外部。

本发明实施例还提供一种电动汽车，包括：车载充电机、蓄电池包、充电控制器、车辆控制装置以及如上述所述的充电插座；

其中，所述第一充电通信端子和所述第二充电通信端子均通过导线与所述充电控制器连接；

所述第一电源接入端子、所述第二电源接入端子、所述第三电源接入端子以及所述第四电源接入端子均通过导线与所述车载充电机连接，且均通过导线与所述蓄电池包连接；

所述第一连接端子与所述车辆控制装置连接；

所述第二连接端子通过二极管与所述车辆控制装置连接，所述二极管的正极与所述第二连接端子连接，所述二极管的负极与所述车辆控制装置连接；

所述第一接地端子与电动汽车底盘地线连接。

其中，所述电动汽车还包括：第二电阻；

其中，所述第二电阻的第一端与所述第一接地端子连接；

所述第二电阻的第二端与所述二极管的负极连接。

其中，所述电动汽车还包括：第三电阻；

其中，所述第三电阻的第一端通过第一开关与所述第一接地端子连接；

所述第三电阻的第二端与所述二极管的负极连接。

本发明实施例还提供一种电动汽车传导控制系统，包括：

非车载充电机，包括：直流供电电源、非车载充电机控制器、检测电源以及第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述检测电源连接；

如上述所述的电动汽车；

以及如上述所述的充电插头，所述充电插头通过电缆与所述非车载充电机连接；

在所述充电插头与所述电动汽车的充电插座连接时，所述非车载充电机的地线与所述第二接地端子连接，所述第四电阻的第二端与所述第四连接端子连接；

其中，所述非车载充电机控制器，在所述充电插头与所述电动汽车的充电插座连接时，检测所述第四电阻的第二端的第一电压值，并在所述第一电压值为第一预设电压阈值时，确定所述充电插座与所述充电插头已完全连接；

所述电动汽车的车辆控制装置，在所述充电插头与所述电动汽车的充电插座连接时，检测所述第一电阻的阻值以及所述二极管的负极处的第二电压值，并在所述第一电阻的阻值为预设电阻，且所述第二电压值为第二预设电压阈值时，确定所述充电插座与所述充电插头已完全连接。

其中，所述充电控制器接收所述非车载充电机发送的通信握手报文，并在确认所述电子锁止装置锁定时，向所述非车载充电机回复通信握手报文。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例的上述方案中，通过在充电插座本体上增设第一充电通信端子、第二充电通信端子，并使第一电源接入端子、第二电源接入端子、第三电源接入端子和第四电源接入端子除了能够连接交流电源外，还能够连接直流电源正负极，这样，使电动汽车通过该充电插座既能够实现慢充又能够实现快充，通过对充电插座的整合，实现电动汽车交流和直流共用同一充电插座，减少了充电插座的占用空间，方便线束布置。

附图说明

图1为本发明实施例的充电插座的结构示意图；

图2为本发明实施例的充电插头的结构示意图；

图3为本发明实施例的电动汽车传导控制系统的组成框图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的充电插座的结构示意图，应用于电动汽车。

该充电插座包括：设置于电动汽车上的充电插座本体，包括：第一充电通信端子1、第二充电通信端子2；用于传输充电连接确认信号的第一连接端子3；用于传输充电控制引导信号的第二连接端子4；用于连接交流电源或者直流电源正极的第一电源接入端子5和第二电源接入端子6；用于连接交流电源或者直流电源负极的第三电源接入端子7；用于连接交流电源的中线或者直流电源负极的第四电源接入端子8；以及用于与地线连接的第一接地端子9。

这里，第一充电通信端子1，可用符号CAN_H表示，用于连接非车载充电机与电动汽车的通信线；第二充电通信端子2，可用符号CAN_L表示，用于连接非车载充电机与电动汽车的通信线。

当充电插座作为直流充电插座，将非车载充电机与电动汽车连接时，第一充电通信端子1和第二充电通信端子2用于完成非车载充电机与电动汽车的物理上的通信连接，进而实现非车载充电机与电动汽车之间的通信；

第一电源接入端子5和第二电源接入端子6用于连接直流电源正极，可用符号DC+表示；第三电源接入端子7和第四电源接入端子8用于连接直流电源负极，可用符号DC-表示；也就是说，直流电源正负极电源线均被分成两根，缩小线束直径，方便线束布置，而且两个线束并列也同时解决电流负载较大的问题。

这里，第一连接端子3可用符号CC表示；第二连接端子4可用符号CP表示；第一接地端子9可用符号PE表示。

当充电插座作为交流充电插座，将交流充电桩与电动汽车连接时，第一电源接入端子5、第二电源接入端子6和第三电源接入端子7用于连接交流电源的三个相线，第四电源接入端子8用于连接交流电源的中线。

这里，上述交流充电桩提供的是三相交流电。

若交流充电桩提供的是单相交流电，则第一电源接入端子5、第二电源接入端子6和第三电源接入端子7中的其中一个端子用于连接交流电源的单相线，其余两个端子可作为备用端子。

本发明实施例提供的充电插座，通过在充电插座本体上增设第一充电通信端子、第二充电通信端子，并使第一电源接入端子、第二电源接入端子、第三电源接入端子和第四电源接入端子除了能够连接交流电源外，还能够连接直流电源正负极，这样，使电动汽车通过该充电插座既能够实现慢充又能够实现快充，通过对充电插座的整合，实现电动汽车交流和直流共用同一充电插座，减少了充电插座的占用空间，方便线束布置。

这里，具体的，可在电动汽车上设置交直流转换盒实现线束的交流和直流切换。

优选的，所述充电插座本体上设有电子锁止装置。

优选的，如图1所示，所述充电插座本体的一端开设内腔；其中，该第一连接端子3、第二连接端子4、第一电源接入端子5、第二电源接入端子6、第三电源接入端子7、第四电源接入端子8以及第一接地端子9设置于内腔中。

具体的，第一接地端子9位于内腔的中心部位，其余端子围绕该第一接地端子9均匀分布于内腔中，如图1所示。

优选的，如图1所示，第一充电通信端子1和第二充电通信端子2设置于内腔外。

如图2所示，为本发明实施例提供的充电插头的结构示意图。

该充电插头包括：充电头本体，包括：第三充电通信端子10、第四充电通信端子11；用于传输充电连接确认信号的第三连接端子12；用于传输充电控制引导信号的第四连接端子13；用于连接直流电源正极的第五电源接入端子14和第六电源接入端子15，也可用符号DC+表示；用于连接直流电源负极的第七电源接入端子16和第八电源接入端子17，也可用符号DC-表示；用于与地线连接的第二接地端子18；以及第一电阻R4(图中未显示)，该第一电阻R4的第一端与第二接地端子18连接，第一电阻R4的第二端与第三连接端子12连接。

需要说明的是，该充电插头用于与上述图1所示实施例的充电插座可拆卸连接。该充电插头与充电插座连接后，充电插头与充电插座的结构和电气耦合。

这里，第三充电通信端子10与第一充电通信端子1对应，也可用符号CAN_H表示；第四充电通信端子11与第二充电通信端子2对应，也可用符号CAN_L表示；第三连接端子12与第一连接端子3对应，也可用符号CC表示；第四连接端子13与第二连接端子4对应，也可用符号CP表示；第二接地端子18与第一接地端子9对应，也可用符号PE表示。

优选的，如图2所示，该充电插头本体具有凸起部；其中，该第三连接端子12、第四连接端子13、第五电源接入端子14、第六电源接入端子15、第七电源接入端子16、第八电源接入端子17及第二接地端子18设置于凸起部的内部。

具体的，该充电插头与充电插座连接时，充电插头本体的凸起部，与充电插座本体的内腔匹配连接，第三连接端子12与第一连接端子3匹配连接，第四连接端子13与第二连接端子4匹配连接，第五电源接入端子14与第一电源接入端子5匹配连接，第六电源接入端子15与第二电源接入端子6连接，第七电源接入端子16与第三电源接入端子7匹配连接，第八电源接入端子17与第四电源接入端子8匹配连接，第二接地端子18与第一接地端子9匹配连接。

优选的，第三充电通信端子10和第四充电通信端子11设置于凸起部的外部。

具体的，该充电插头与充电插座连接时，第三充电通信端子10与第一充电通信端子1匹配连接，第四充电通信端子11与第二充电通信端子2匹配连接。

需要说明的是，本发明实施例的充电插头为快充充电插头，即直流充电插头。

在使用交流充电桩为电动汽车供电时，也即上述实施例中的充电插座作为交流充电插座，与充电插座连接的充电插头采用现有的慢充充电插头即可。

优选的，第一电阻R4的阻值为2000KΩ。

本发明实施例还提供一种电动汽车，如图3所示，包括：车载充电机19、蓄电池包20、充电控制器21、车辆控制装置22以及如上述实施例所述的充电插座；其中，第一充电通信端子和第二充电通信端子均通过导线与充电控制器21连接；第一电源接入端子、第二电源接入端子、第三电源接入端子以及第四电源接入端子均通过导线与车载充电机19连接，且均通过导线与蓄电池包20连接；第一连接端子与车辆控制装置22连接；第二连接端子通过二极管23与车辆控制装置22连接，该二极管23的正极与第二连接端子连接，该二极管23的负极与车辆控制装置22连接；第一接地端子与电动汽车底盘底线24连接。

优选的，通过电缆使第一充电通信端子和第二充电通信端子与充电控制器21连接。

优选的，通过电缆使四个电源接入端子均与车载充电机19连接，且通过电缆使四个电源接入端子还均与蓄电池包20连接。

需要说明的是，可通过配电盒实现从四个电源接入端子引出的电缆既能够连接车载充电机19，又能够连接蓄电池包20。

优选的，所述电动汽车还包括：第二电阻R3；其中，该第二电阻R3的第一端与第一接地端子连接；第二电阻R3的第二端与二极管23的负极连接。

优选的，第二电阻R3的阻值为2000KΩ。

优选的，所述电动汽车还包括：第三电阻R2；其中，该第三电阻R2的第一端通过第一开关S2与第一接地端子连接；该第三电阻R2的第二端与二极管23的负极连接。

优选的，第三电阻R2的阻值为2000KΩ。

如图3所示，本发明实施例还提供一种电动汽车传导控制系统，包括：

非车载充电机，包括：直流供电电源(图中未显示)、非车载充电机控制器(图中未显示)、检测电源25以及第四电阻R1，该第四电阻R1的第一端与该检测电源25连接；如上述实施例所述的电动汽车；以及如上述实施例所述的充电插头，所述充电插头通过电缆与非车载充电机连接。

这里，通过充电插座与充电插头的耦合连接，使电动汽车与非车载充电机连接。

需要说明的是，本实施例的电动汽车与非车载充电机连接，非车载充电机内的直流供电电源为电动汽车充电。也就是，电动汽车的充电模式为快充充电模式。此时，充电插座作为直流充电插座，与充电插头(即快充充电插头)连接。

在实际充电过程中，非车载充电机向电动汽车的蓄电池包20充电。

如图3所示，在充电插头与电动汽车的充电插座连接时，非车载充电机的地线与充电插头的第二接地端子连接，第四电阻R1的第二端与充电插头的第四连接端子连接。

优选的，第四电阻R1的阻值为2000KΩ。

需要说明的是，如图3所示，充电插座与充电插头耦合连接后，非车载充电机、车辆接口(包括充电插座和充电插头)与电动汽车构成控制引导电路A。

其中，优选的，检测电源25的电压为12V。

这里，控制引导是指在电动汽车与充电设备之间通过控制引导电路进行充电连接确认，并在整个充电过程中实时不间断进行充电状况的判断，作为电动汽车充电接口可靠连接和安全充电的关键功能。

具体的，控制引导通过连接确认线CC(即本实施例中由充电插座的第一连接端子引出的线以及由充电插头的第三连接端子引出的线)和控制引导线CP(即本实施例中由充电插座的第二连接端子引出的线以及由充电插头的第四连接端子引出的线)来进行充电连接控制。

下面详细说明本实施例中控制引导电路A的工作原理。

非车载充电机控制器，在充电插头与电动汽车的充电插座连接时，检测第四电阻R1的第二端的第一电压值，并在该第一电压值为第一预设电压阈值时，确定充电插座与充电插头已完全连接。

这里，优选的，第一预设电压阈值为6V。

这里，如图3所示，检测电源25、第四电阻R1、二极管23、第二电阻R3和电动汽车底盘地线之间形成闭合回路。

由于检测电源的电压为12V，第四电阻R1的阻值和第二电阻R3的阻值均为2000KΩ，所以，若检测到的第四电阻R1的第二端的第一电压值为6V，则说明充电插座与充电插头已完全连接。

还有，电动汽车的车辆控制装置22，在充电插头与电动汽车的充电插座连接时，检测第一电阻R4的阻值以及二极管23的负极处的第二电压值，并在该第一电阻R4的阻值为预设电阻，且第二电压值为第二预设电压阈值时，确定充电插座与充电插头已完全连接。

这里，通过检测第一电阻R4的阻值和二极管23的负极处的第二电压值，在两侧检测均满足条件时，确定充电插座与充电插头已完全连接，保证连接确认的准确性。

这里，优选的，第二预设电压阈值为6V。

需要说明的是，本发明实施例不仅能够通过非车载充电机侧对车辆接口(充电插座和充电插头)的连接确认检测，还能够通过电动汽车侧对车辆接口(充电插座和充电插头)的连接确认检测，使得该系统的连接确认检测更加方便灵活。

这里，该系统的充电插座上设有电子锁止装置，目的是为了保证车辆快充和慢充共用同一电子锁，解决制造成本。

还需要说明的是，本发明实施例提供的电动汽车传导控制系统为电动汽车快充模式下的传导控制系统。

当然，对于电动汽车慢充模式下的传导控制系统，电动汽车侧的充电插座、系统构成所需元器件以及相关的电路连接均可保持不变，仅需将非车载充电机替换为交流充电桩，将充电插头替换为与交流充电桩匹配的交流充电插头即可。而且，电动汽车慢充模式下的传导控制系统在电动汽车自检完成无故障，电池组处于可充电状态时，需闭合电动汽车侧的第一开关S2，目的是为了使电路中的电压达到6V。

本发明实施例的电动汽车传导控制系统，当确认充电插座与充电插头已完全连接时，电动汽车锁止电子锁，切换交直流转换盒为直流状态；由于电路中的电压已达到6V，所以本实施例区别于电动汽车慢充模式下的传导控制系统，此时闭合电动汽车侧的第一开关S2。

还有，由于该系统中电子锁设置于电动汽车的充电插座上，为了保证安全，作为一优选的实现方式，充电控制器21接收非车载充电机发送的通信握手报文，并在确认电子锁装置锁定时，向非车载充电机回复通信握手报文。

这里，后续的充电过程，电动汽车可按照国标中规定的流程执行。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种充电插座，应用于电动汽车，其特征在于，包括：

设置于电动汽车上的充电插座本体，包括：第一充电通信端子(1)、第二充电通信端子(2)；

用于传输充电连接确认信号的第一连接端子(3)；

用于传输充电控制引导信号的第二连接端子(4)；

用于连接交流电源或者直流电源正极的第一电源接入端子(5)和第二电源接入端子(6)；

用于连接交流电源或者直流电源负极的第三电源接入端子(7)；

用于连接交流电源的中线或者直流电源负极的第四电源接入端子(8)；

以及用于与地线连接的第一接地端子(9)。

2.根据权利要求1所述的充电插座，其特征在于，所述充电插座本体上设有电子锁止装置。

3.根据权利要求1所述的充电插座，其特征在于，所述充电插座本体的一端开设内腔；

其中，所述第一连接端子(3)、所述第二连接端子(4)、所述第一电源接入端子(5)、所述第二电源接入端子(6)、所述第三电源接入端子(7)、所述第四电源接入端子(8)及所述第一接地端子(9)设置于所述内腔中。

4.根据权利要求3所述的充电插座，其特征在于，所述第一充电通信端子(1)和所述第二充电通信端子(2)设置于所述内腔外。

5.一种充电插头，其特征在于，包括：

充电插头本体，包括：第三充电通信端子(10)、第四充电通信端子(11)；

用于传输充电连接确认信号的第三连接端子(12)；

用于传输充电控制引导信号的第四连接端子(13)；

用于连接直流电源正极的第五电源接入端子(14)和第六电源接入端子(15)；

用于连接直流电源负极的第七电源接入端子(16)和第八电源接入端子(17)；

用于与地线连接的第二接地端子(18)；

以及第一电阻(R4)，所述第一电阻(R4)的第一端与所述第二接地端子(18)连接，所述第一电阻(R4)的第二端与所述第三连接端子(12)连接。

6.根据权利要求5所述的充电插头，其特征在于，所述充电插头本体具有凸起部；

其中，所述第三连接端子(12)、所述第四连接端子(13)、所述第五电源接入端子(14)、所述第六电源接入端子(15)、所述第七电源接入端子(16)、所述第八电源接入端子(17)及所述第二接地端子(18)设置于所述凸起部的内部。

7.根据权利要求6所述的充电插头，其特征在于，所述第三充电通信端子(10)和所述第四充电通信端子(11)设置于所述凸起部的外部。

8.一种电动汽车，其特征在于，包括：车载充电机(19)、蓄电池包(20)、充电控制器(21)、车辆控制装置(22)以及如权利要求1～4任一项所述的充电插座；

其中，所述第一充电通信端子和所述第二充电通信端子均通过导线与所述充电控制器(21)连接；

所述第一电源接入端子、所述第二电源接入端子、所述第三电源接入端子以及所述第四电源接入端子均通过导线与所述车载充电机(19)连接，且均通过导线与所述蓄电池包(20)连接；

所述第一连接端子与所述车辆控制装置(22)连接；

所述第二连接端子通过二极管(23)与所述车辆控制装置(22)连接，所述二极管(23)的正极与所述第二连接端子连接，所述二极管(23)的负极与所述车辆控制装置(22)连接；

所述第一接地端子与电动汽车底盘地线(24)连接。

9.根据权利要求8所述的电动汽车，其特征在于，还包括：第二电阻(R3)；

其中，所述第二电阻(R3)的第一端与所述第一接地端子连接；

所述第二电阻(R3)的第二端与所述二极管(23)的负极连接。

10.根据权利要求9所述的电动汽车，其特征在于，还包括：第三电阻(R2)；

其中，所述第三电阻(R2)的第一端通过第一开关(S2)与所述第一接地端子连接；

所述第三电阻(R2)的第二端与所述二极管(23)的负极连接。

11.一种电动汽车传导控制系统，其特征在于，包括：

非车载充电机，包括：直流供电电源、非车载充电机控制器、检测电源(25)以及第四电阻(R1)，所述第四电阻(R1)的第一端与所述检测电源(25)连接；

如权利要求8～10任一项所述的电动汽车；

以及如权利要求5～7任一项所述的充电插头，所述充电插头通过电缆与所述非车载充电机连接；

在所述充电插头与所述电动汽车的充电插座连接时，所述非车载充电机的地线与所述第二接地端子连接，所述第四电阻(R1)的第二端与所述第四连接端子连接；

其中，所述非车载充电机控制器，在所述充电插头与所述电动汽车的充电插座连接时，检测所述第四电阻(R1)的第二端的第一电压值，并在所述第一电压值为第一预设电压阈值时，确定所述充电插座与所述充电插头已完全连接；

所述电动汽车的车辆控制装置(22)，在所述充电插头与所述电动汽车的充电插座连接时，检测所述第一电阻(R4)的阻值以及所述二极管(23)的负极处的第二电压值，并在所述第一电阻(R4)的阻值为预设电阻，且所述第二电压值为第二预设电压阈值时，确定所述充电插座与所述充电插头已完全连接。

12.根据权利要求11所述的电动汽车传导控制系统，其特征在于，所述充电控制器(21)接收所述非车载充电机发送的通信握手报文，并在确认所述电子锁止装置锁定时，向所述非车载充电机回复通信握手报文。