CN109353240A - 具有车车互联功能的新型充电桩及其电源接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电桩及其电源接头，充电桩的电源接头设有插脚和插座，插脚藏于电源接头的壳体内部，电源接头设置有移动机构，操作人员可通过移动机构来使插脚伸出壳体外或藏在壳体内。若要实施充电桩的正常供电功能，则操作人员将插脚移出壳体后，再将插脚、充电枪分别插入外界的电源插座和电动汽车，由于插脚伸出壳体时会触发插脚状态识别开关，工作电路会运行充电枪输出模式，使电能从插脚流向充电枪。若要实施车车互联救援功能，则操作人员将插脚收回壳体内并将充电枪插入电动汽车，使电能从充电枪流向插座，此时可用插座给其他电动汽车供电。实施车车相互救援的过程中，虽然插脚带电，但其被藏在壳体内，不会被操作人员误触，没有触电隐患。

Description

具有车车互联功能的新型充电桩及其电源接头

技术领域

本发明涉及充电桩技术领域，尤其是一种具有车车互联功能的新型充电桩及其电源接头。

背景技术

传统的充电桩(又称充电器或充电机)有便携式的，该类充电桩因功率小，体积小，重量轻，方便携带，可随车配备；也有移动式的，该类充电桩功率稍大，较重，装有轮子，方便移动。

传统的充电桩属于给电动汽车正常充电的充电设备，其结构普遍如图1所示，其中桩本体的一端连接组合式电源接头，另一端连接充电枪。此类充电桩仅有从电网取电并对电动汽车充电的功能，需连接电网才能工作，若车主遇到电动汽车在行驶过程中电量耗尽的情况，则此类充电桩并不能为车主提供帮助，车主只能选择拨打道路救援电话等待救援。

现有专利ZL201210590312.3所提供的技术方案能解决电动汽车在行驶过程中电量耗尽的问题，其提供的充电连接器属于使电动汽车对外放电的放电设备，该充电连接器设有两个充电枪接头(即充电枪)，两个充电枪接头分别插入两台电动汽车，使两台电动汽车相互连通。使用时。控制有电的电动汽车(简称供电汽车)处于放电模式，无电的电动汽车(简称受电汽车)处于充电模式，如此设置，则供电汽车可通过充电连接器来对受电汽车进行充电，实现车车之间的相互救援，从而解决上述问题。

但上述充电连接器仅具备放电功能，不具备正常充电功能。若车主想兼具这两种功能，则其得在后备箱中同时存放充电设备和放电设备，造成后备箱存储空间拥挤凌乱，客户体验差。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能正常充电又能实施车车之间相互救援的充电桩，且该充电桩在使用过程中无触电隐患。

为此，提供一种具有车车互联功能的新型充电桩，包括依次相连的电源接头、工作电路和充电枪，电源接头具有分别与工作电路相连的插座和插脚，插脚收纳于电源接头，电源接头设有移动机构来把插脚移出所述壳体外或收纳于所述壳体，还包括与工作电路相连的插脚状态识别开关，工作电路能够工作于充电枪输出模式和充电枪输入模式，插脚被移出所述壳体外则触发所述插脚状态识别开关，从而使工作电路不能运行所述充电枪输入模式。

其中，移动机构具体包括滑块和导轨，插脚固定在滑块上，滑块沿导轨移动的过程中把插脚推出所述壳体外或收回所述壳体内。插脚被推出壳体外时，滑块挤压插脚状态识别开关的触头，从而实现所述触发。

其中，导轨具体是位于壳体内部的立柱，立柱指向壳体上供插脚伸出的开口；滑块具体是套在立柱上的活动板，活动板的外侧壁设有从壳体缝隙中伸出到外界的推块。其中，还包括与工作电路相连的安全开关，在工作电路运行充电枪输入模式下，安全开关未受触发则工作电路断开插脚与充电枪之间的供电线路。作为一种实施方式，插脚被收回所述壳体内则触发所述安全开关。

其中，插脚及插脚状态识别开关有多组，各组之间插脚的规格各不相同。

其中，各个插脚共用同一个壳体，壳体设有互锁结构，任意一个插脚p伸出壳体外则互锁结构把其他插脚q锁止在壳体内。

其中，互锁结构具体包括横向活动件，横向活动件的一端位于对应插脚p的移动机构p’向插脚p移出方向移动的轨迹上，横向活动件的另一端位于对应插脚q的移动机构q’向插脚q移出方向移动的轨迹上，移动机构p’沿所述轨迹移动的过程中挤开横向活动件，使横向活动件横向移动从而挡住插脚q的移动路径，实现所述锁止；在插脚p伸出所述壳体外的状态下，对应插脚p的移动机构卡住横向活动件的端部。

还提供一种电源接头，其乃是上文所述的充电桩中的所述电源接头。

有益效果：

充电桩的电源接头设有插脚和插座，插脚藏于电源接头的壳体内部，电源接头设置有移动机构，操作人员可通过移动机构来使插脚伸出壳体外或藏在壳体内。若要实施充电桩的正常供电功能，则操作人员将插脚移出壳体后再将插脚插入外界的电源插座，将充电枪插入电动汽车的充放电接口，由于插脚伸出壳体时会触发插脚状态识别开关，工作电路会运行充电枪输出模式，使电能从插脚流向充电枪，实现充电桩的正常供电功能。若要实施车车互联救援功能，则操作人员将插脚收回壳体内并将充电枪插入电动汽车的充放电接口，工作电路会运行充电枪输入模式，电能从充电枪流向插座，此时可用插座给其他电动汽车供电，实现车车互联救援功能。实施车车相互救援的过程中，虽然插脚带电，但其被藏在壳体内，不会被操作人员误触，故不会有触电隐患，保障操作人员的人身安全。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为现有充电桩的结构示意图。

图2为实施例1的充电桩的结构示意图。

图3为实施例1的充电桩的电路示意图。

图4为实施例1中的组合式电源接头的结构示意图。

图5为实施例1中组合式电源接头的内部结构图。

图6为第一组孔洞的内部结构的放大示意图(图中未示出互锁结构)。

图7为互锁结构放大后的结构示意图。

图8为T型柱的放大示意图。

图9为充电桩工作于充电枪输入模式的连接示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

图2为本实施例的充电桩的结构示意图，其中充电桩具体为交流新型充电桩，充电桩的桩本体2两端分别设有组合式电源接头1和充电枪3。

见图3，组合式电源接头1和充电枪3通过桩本体2内的单相电线(L线、N线、E线) 相连。桩本体2内设有工作电路，该工作电路包含充放电控制电路22和控制器21。充放电控制电路22中设有常规的两个继电器K1、K2，继电器K1串联在单相电线中的L线中，继电器K2串联在单相电线中的N线中，桩本体2内的控制器21控制继电器K1、K2的导通/ 断开。由于继电器K1、K2为现有技术，此处不作过多赘述。桩本体2与充电枪3之间连接常规的信号线(图中未示出)，包括CP线、CC线，充电枪3插入电动汽车的充放电接口则信号线与车载BMS系统建立连接。

见图4，组合式电源接头1上具有四组孔洞。第一组孔洞11和第二组孔洞12位于组合式电源接头1的A面上，用于分别内藏可手动推出的10A三脚插片和16A三脚插片，其中10A三脚插片和16A三脚插片的大小和规格符合国家标准；第三组孔洞13和第四组孔洞14位于组合式电源接头1的B面上，用于分别内藏符合国标规格的10A插座和16A插座。上文中，10A三脚插片、16A三脚插片、10A插座和16A插座共同连接在同一条位于组合式电源接头1内部的单相电线上。

组合式电源接头1去除顶部壳体后如图5所示。

见图6，在组合式电源接头1的壳体内部，第一组孔洞11的下方空间中固定有一根立柱111，该立柱111的轴向对准第一组孔洞11。立柱111上套有一块滑动板112，10A三脚插片插在滑动板112上。滑动板112的外侧壁上连接有一个推块113A，见图4，组合式电源接头1的B面上开有一条平行于立柱111轴向的缝隙114A，推块113A的端部从壳体内伸出缝隙114A外。用人手朝上推动该推块113A的端部，推块113A沿缝隙的轨迹逐步靠近第一组孔洞11，使10A三脚插片伸出第一组孔洞11；反之，可将10A三脚插片收回到第一组孔洞11下方。见图6，将推块113A设成工字形状，其中工字形状的两个翼板的长度大于缝隙114A的宽度，然后将工字形状的腹板穿过缝隙114A，并使两个翼板分别位于缝隙114A 的两侧，从而避免推块113A脱离缝隙114A。

第一组孔洞11的下方空间中还设有两个与控制器21相连的按压开关SJ1、SJ2。按压开关SJ1(作为插片伸出识别开关)用于识别插片是否伸出第一组孔洞11，其倒置后固定在第一组孔洞11下方内侧壁的上半部，按压开关SJ1的触头朝下设置；按压开关SJ2用于识别插片是否收回到第一组孔洞11下方，其固定在第一组孔洞11下方内侧壁的下半部，按压开关SJ2的触头朝上设置。第一组孔洞11内的滑动板112位于按压开关SJ1、SJ2之间。当10A三脚插片伸出第一组孔洞11外时，滑动板112底面伸出的压板115的顶面抵住按压开关SJ1的触头，使其导通从而向控制器21发送信号；当10A三脚插片被收回到第一组孔洞11下方时，压板115的底面抵住按压开关SJ2的触头，使按压开关SJ2导通，向控制器21发送信号。

见图4，第二组孔洞12与第一组孔洞11相邻。其中，第二组孔洞12下方的结构与第一孔洞下方的结构相同，此处不再另行赘述。需说明的是：第二组孔洞12下方内藏的是16A三脚插片而非10A三脚插片，两者的规格、大小并不相同；第二组孔洞12下方位于内侧壁上半部的按压开关称为ZJ1，第二组孔洞12下方位于内侧壁下半部的按压开关称为ZJ2。

见图7，组合式电源接头1设有互锁结构，该互锁结构位于第一组孔洞11与第二组孔洞12之间的下方。互锁结构包括两个T型柱151，其中一个T型柱151立在第一组孔洞11 下推块113A的邻近位置，另一个T型柱151立在第二组孔洞12下推块113B的邻近位置。两个T型柱151之间的连线平行于这两个推块113A、113B之间的连线。见图8，对两个T 型柱151的腹板1511的顶部进行裁减，从而形成两个朝上设置的凹陷开口。见图7，用一块长方形横向活动板152架在两个凹陷开口上，两个T型柱151承载起横向活动板152。其中横向活动板152的长度比推块113A与推块113B之间的距离大出N厘米。横向活动板152 的靠近立柱111的侧壁上设有两个卡位部153，组合式电源接头1的壳体内设有分隔板154，分隔板154用于将第二组孔洞12下方空间与第一组孔洞11下方空间分隔开。分隔板154 的一边陷入两个卡位部153之间，两个卡位部153之间的距离等于分隔板154的厚度加上N 厘米。在横向活动板152向图7中的右侧移动至分隔板154卡住卡位部153的状态下，横向活动板152会挡住推块113B向上移动的路径，使16A三脚插片无法伸出第二组孔洞12，而对图7中的推块113A予以放行，当对推块113A施加向上推力时，10A三脚插片得以伸出第一组孔洞11；反之，在横向活动板152向图7中的左侧移动至分隔板154卡住卡位部153 的状态下，横向活动板152会挡住推块113A向上移动的路径，而对推块113B予以放行。如此，实现了10A三脚插片与16A三脚插片之间的互锁，使同一时刻只有一个三脚插片得以伸出到孔洞外。

进一步地，见图8，将横向活动板152底部的两个边角设为倒角1521，使横向活动板152与推块113A、113B接触的面为倾斜面。用人手推动推块113A向上移动的过程中，推块113A对横向活动板152的倒角1521的倾斜面进行挤压，使横向活动板152向图7中的右侧移动，进而挡住推块113B的上移路径，同时推块113A在人手推力作用下带动滑动板112 及10A三脚插片向上移动，从而伸出第一组孔洞11；此后，在推块113A未退回之前，推块 113A对横向活动板152形成卡位效应，避免横向活动板152又向图7中的左侧移动。反之，在推块113A退回后，若人手推动推块113B向上移动，则横向活动板152向图7中的左侧移动，挡住推块113A的上移路径。

使用时，充电桩有两种工作模式，分别为充电枪输出模式、充电枪输入模式。其中，充电枪输出模式即为用组合式电源接头1中的三脚插片从市电取电且通过充电枪3向电动汽车供电的模式；充电枪输入模式即为用充电枪3从供电汽车取电且通过组合式电源接头1的插座向受电汽车供电的模式。

若操作人员面临要从10A电源插座中取电并给电动汽车供电的情景，则操作人员可运行充电枪输出模式。具体操作方式是操作人员将组合式电源接头1中的10A三脚插片推出第一组孔洞11，将10A三脚插片插入10A电源插座，将充电枪3插入电动汽车的充放电接口。如此操作后，由于10A三脚插片伸出第一组孔洞11外，第一组孔洞11内的滑动板112 抵住按压开关SJ1的触头使其导通，向控制器21发送信号。控制器21据此信号知悉10A 三脚插片插入10A电源插座，知道应运行充电枪输出模式，接着进一步通过CP线向电动汽车的BMS系统发送小功率充电模式所对应的标准PWM信号(简称PWM_A)。依据现有技术，若车端需要充电，则车端的BMS系统会对车端充放电接口的CC端子的连接状态进行判断，进而确认充电枪3已经正常插入充放电接口，并在收到PWM_A后改变该信号的电压幅度，以此通知控制器21连接成功，实现握手；然后BMS系统还会根据PWM_A的占空比来向充电桩索取相应制式的电流。控制器21以此PWM_A的电压幅度变动信号作为反馈信号，来识别到车端需要充电，即车端要求运行充电枪输出模式。控制器21在收到反馈信号后，进一步确认按压开关SJ1是否仍导通，若是则意味着车端与电源接头端的信号匹配，充电桩已经准备好运行充电枪输出模式了，则控制继电器K1、K2导通，使10A三脚插片所取的电能得以流通至充电枪3上，向车充电，实现充电枪输出模式之运行；若否则不动作。

若操作人员面临要从16A电源插座中取电并给电动汽车供电的情景，则操作人员也可运行充电枪输出模式。具体操作方式是操作人员将组合式电源接头1中的16A三脚插片推出第二组孔洞12，将16A三脚插片插入16A电源插座，将充电枪3插入电动汽车的充放电接口。如此操作后，由于16A三脚插片伸出第二组孔洞12外，第二组孔洞12内的滑动板 112抵住按压开关ZJ1的触头，使按压开关ZJ1导通向控制器21发送信号。控制器21据此信号知悉16A三脚插片插入16A电源插座，知道应运行充电枪输出模式，接着进一步通过 CP线向电动汽车的BMS系统发送大功率充电模式所对应的标准PWM信号(简称PWM_B)。同样，若车端需要充电且已通过对CC端连接状态判断确认电枪正常插入充放电接口，则车端会改变PWM_B的电压幅度，并根据PWM_B的占空比来向充电桩索取相应制式的电流。控制器21识别到PWM_B的电压幅度发生变动，会进一步确认按压开关ZJ1是否仍导通，若是则控制继电器K1、K2导通，使16A三脚插片所取的电能得以流通至充电枪3上；若否则不动作。

充电枪输出模式下，组合式电源接头1的插座也得电，操作人员可通过插座向受电汽车/家用电器供电。

见图8，若操作人员面临要从供电汽车取电并给受电汽车供电的情景，则操作人员可运行充电枪输入模式。具体操作是：操作人员先操作供电汽车上的操作面板，使供电汽车处于放电模式；然后操作受电汽车上的操作面板，使受电汽车处于充电模式；接着手动将10A 三脚插片和16A三脚插片收回组合式电源接头1内部；接着将充电桩的充电枪3插入供电汽车；再取另一充电桩(可为传统充电桩)，根据该充电桩的插脚的规格，将该充电桩的插脚插到组合式电源接头1的相应插座上；最后将该充电桩的充电枪3插入受电汽车，为受电汽车充电，从而实现车车之间的相互救援。在本段的上述操作过程中，由于10A三脚插片收回到第一组孔洞11中，第一组孔洞11内的滑动板112底部的压板115抵住按压开关SJ2的触头，使按压开关SJ2导通，向控制器21发送信号；同样，由于16A三脚插片收回到第二组孔洞12中，按压开关ZJ2也会导通向控制器21发送信号。控制器21收到这两个信号后，就知道了应运行充电枪输入模式。此后，控制器21等待操作人员把充电桩的充电枪3插入供电汽车，使充电枪3得电。依据现有技术，一旦充电桩的充电枪3插入处于放电模式下的供电汽车，车端的BMS系统会对车端充放电接口的CC端子的连接状态进行判断，进而确认充电枪3已经正常插入充放电接口，并主动向控制器21发送PWM信号。控制器21以此PWM信号作为反馈信号，来识别到车端需要放电，即车端要求本充电桩运行充电枪输入模式。控制器21在收到反馈信号后，进一步确认按压开关SJ2、ZJ2是否仍导通，若是则意味着组合式电源接头1的三脚插片都已收起，认为充电桩已经准备好运行充电枪输入模式了，就控制继电器K1、K2导通，使充电枪3上的电能流至组合式电源接头1的插座，插座得电。插座得电则将电能通过另一充电桩传递给受电汽车，为受电汽车充电，从而实现车车之间的相互救援。

需说明的是：在充电枪输入模式中，操作人员也可通过插座向家用电器供电；在充电枪输入模式中，按压开关SJ2、ZJ2(作为安全开关)承担保障安全的任务，若控制器21 识别按压开关SJ2或ZJ2不导通，则意味着尚有三脚插片未收回到组合式电源接头1中，说明充电桩还未准备好运行充电枪输入模式，就断开继电器K1、K2，以此避免三脚插片带电外露所产生的触电风险。

见图8，充电桩在使用过程中，桩本体2上设置的网络模块23可将充电桩的运行信息传递给云端服务器。车主用手机/平板/电脑等移动通信终端下载本充电桩所配套的共享APP 并安装、注册后，可在共享APP上远程查询充电桩的状态，确定充电桩的充电电量等信息。如有充电桩发生过载或失控等异常情况，网络模块23将发出的报警信息，并通过云端服务器发送给共享APP显示，以提醒车主，避免造成火灾等安全问题。

充电桩的运行信息及其历史充电数据可实时上传到云端服务器进行备份存储，方便后期对充电桩的使用寿命、使用频率进行统计，车主、桩企或车企可根据统计信息进行分析，从而实现监控；还可将统计信息作为未来充电桩的设计走向的依据，提高未来充电桩的生命力，推动行业技术发展。

充电桩中设有定位模块24，具体为GPS或BDS，可通过卫星定位方式实时定位充电桩的位置。充电桩取得位置信息后，可通过网络模块23实时上传到云端服务器，由云端服务器共享到共享APP上。其他车主可以操作其移动通信终端上的共享APP，在共享APP的电子地图中查找到附近的充电桩，然后通过共享APP/电话等形式与对方取得联系，确认需求与供给意愿后，根据地图导航寻找到对应充电桩车辆所在位置。

桩本体2中还设有图中未示出的指示灯，其与控制器21相连，用于指示插脚的电源接通情况。10A插座和16A插座内各设有过载复位保护器来进行过载保护，由于过载复位保护器是现有技术，此处不作赘述。

见图4，10A插座位于第三组孔洞13所在位置，其既设有三插孔来供三脚插片插入，也设有两插孔来供两脚插片插入，既方便常规带三脚插头的小电流充电桩及家电使用，也可给带两脚插头的家用电器供电。

桩本体2内置有图中未示出的收线卷盘来将组合式电源接头1上的单相电线收卷到桩本体2内，其中收线卷盘的具体结构可参照我司的专利申请201810098502.0。当然收线卷盘也可用于卷装充电枪3上的单相电线。需要说明的是，也可以去除收线卷盘，而将组合式电源接头1或充电枪3上的单相电线的形状变成弹簧线，以达到收纳线缆的目的。

桩本体2内还具有充电桩常规的继电器控制外围电路、控制器内部电路、电源模块等，均为常规技术，此处不再赘述。另外，本发明中的识别开关也可以是光电开关、磁感应开关等。

本实施例中，组合式电源接头1和桩本体2之间可做成可拆卸结构。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，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实质和范围。

Claims (10)

1.具有车车互联功能的新型充电桩，

包括依次相连的电源接头、工作电路和充电枪，

其特征是：

电源接头具有分别与工作电路相连的插座和插脚，插脚收纳于电源接头，电源接头设有移动机构来把插脚移出所述壳体外或收纳于所述壳体，

还包括与工作电路相连的插脚状态识别开关，工作电路能够工作于充电枪输出模式和充电枪输入模式，插脚被移出所述壳体外则触发所述插脚状态识别开关，从而使工作电路不能运行所述充电枪输入模式。

2.根据权利要求1所述的具有车车互联功能的新型充电桩，其特征是：移动机构具体包括滑块和导轨，插脚固定在滑块上，滑块沿导轨移动的过程中把插脚推出所述壳体外或收回所述壳体内；插脚被推出壳体外时，滑块挤压插脚状态识别开关的触头，从而实现所述触发。

3.根据权利要求2所述的具有车车互联功能的新型充电桩，其特征是：导轨具体是位于壳体内部的立柱，立柱指向壳体上供插脚伸出的开口；滑块具体是套在立柱上的活动板，活动板的外侧壁设有从壳体缝隙中伸出到外界的推块。

4.根据权利要求1所述的具有车车互联功能的新型充电桩，其特征是：

还包括与工作电路相连的安全开关，在工作电路运行充电枪输入模式下，安全开关未受触发则工作电路断开插脚与充电枪之间的供电线路。

5.根据权利要求4所述的具有车车互联功能的新型充电桩，其特征是：插脚被收回所述壳体内则触发所述安全开关。

6.根据权利要求1所述的具有车车互联功能的新型充电桩，其特征是：插脚及插脚状态识别开关有多组，各组之间插脚的规格各不相同。

7.根据权利要求6所述的具有车车互联功能的新型充电桩，其特征是：各个插脚共用同一个壳体，壳体设有互锁结构，任意一个插脚p伸出壳体外则互锁结构把其他插脚q锁止在壳体内。

8.根据权利要求7所述的具有车车互联功能的新型充电桩，其特征是：

互锁结构具体包括横向活动件，横向活动件的一端位于对应插脚p的移动机构p’往插脚p移出方向移动的轨迹上，横向活动件的另一端位于对应插脚q的移动机构q’往插脚q移出方向移动的轨迹上，移动机构p’沿所述轨迹移动的过程中挤开横向活动件，使横向活动件横向移动从而挡住插脚q的移动路径，实现所述锁止；

在插脚p伸出所述壳体外的状态下，对应插脚p的移动机构卡住横向活动件的端部。

9.根据权利要求8所述的具有车车互联功能的新型充电桩，其特征是：横向活动板底部的两个边角为倒角，移动机构p’沿所述轨迹移动的过程中挤压所述倒角的倾斜面从而实现所述横向移动。

10.电源接头，其特征是乃权利要求1-9任一项所述的充电桩中的所述电源接头。