CN109818197A - 智能便携式充电装置及充电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能便携式充电装置，包括；充电插头，包括插座体和漏电保护机构，交流充电枪，包括枪体和枪头，所述的枪体由两个对扣且固定连接的枪壳构成，所述的枪体的后部形成有容纳部，在所述的容纳部的腔内固定有充电控制导引电路板；所述的枪头保持密封地固定设置在所述的枪体前端；本发明的充电装置，将漏电保护前置于插头，可以保护后续的整条线路，保护更全面，更安全；而且，漏电保护和充电控制导引电路板前后分置，线缆中间不再有缆上控制盒，避免了使用时行人踩踏或车辆碾压控制盒而可能带来的损坏或电击危险；使用时，没有了控制盒悬挂在插头下面，减弱了对插头的牵拉作用而造成的虚接或脱落；更便于使用者收纳和携带。

Description

智能便携式充电装置及充电控制方法

技术领域

本发明涉及便携充电技术领域，特别是涉及一种智能便携式充电装置及充电控制方法。

背景技术

电动汽车等经常携带的便携式充电装置，一般包括，1)插头，普通国标插头，2P+E(两极带保护地线)三个插脚，其额定电流分为10A或16A；2)线缆即三芯电缆，插头与控制盒之间；3)缆上控制盒，漏电保护+充电控制导引功能；4)缆上控制盒与充电枪之间的线缆，其为四芯线；5)交流充电枪，额定电流为10A或16A。

依据标准要求，插头和缆上控制盒之间的最大允许长度为1.7m；若该距离超过0.3m，则缆上控制盒要承受使用中的碾压。在使用过程中，如果插头和缆上控制盒的距离不超过0.3m，在悬挂使用时缆上控制盒则会对插头形成一个拉力，造成插头虚接或脱落，因此，缆上控制盒需要支撑架固定。如果插头和缆上控制盒的距离达到1.7m，那么在使用过程中，缆上控制盒托在地面上，也存在很大问题，如行人意外踩踏，车辆碾压，潮湿沾水等，会造成缆上控制盒损坏，或是给使用者或第三方人员带来危险。

而且，整个结构包括插头、线缆、控制盒、充电枪，缆上控制盒在线缆中间，使用者不便于收纳。在使用过程中，由于缆上控制盒需要和电动汽车之间通讯，因此，缆上控制盒和充电枪之间的线缆是4芯线，产品总体体积大，重量重，成本高。而且，如果在插头上集成温度监控功能，则需要5芯线(L\N\PE和温度传感器的两根通讯线)引到缆上控制盒，进一步增大成本。

有些产品将缆上控制盒集成到插头，但是由于插头上集成了漏电保护和充电控制导引功能，体积和重量变得很大。而且由于插头集成了漏电保护和充电控制导引功能，这就需要插头和电动汽车之间供电和通讯，会导致长距离使用4芯线(L\N\PE\CP)，将同样存在成本高的问题，而且插座重量很大，会导致插接状态不稳定，造成安全隐患。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种智能便携式充电装置。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种智能便携式充电装置，包括；

充电插头，包括插座体和漏电保护机构，

交流充电枪，包括枪体和枪头，所述的枪体由两个对扣且固定连接的枪壳构成，所述的枪体的后部形成有容纳部，在所述的容纳部的腔内固定有充电控制导引电路板；所述的枪头保持密封地固定设置在所述的枪体前端；

以及直接连接所述的充电插头和充电控制导引电路板的三芯电缆。

所述的漏电保护机构包括控制器，与所述的控制器电连接的漏电检测线圈，与所述的控制器可控连接的执行机构，以及由所述的控制器可控连接的漏电模拟电路。

还包括与所述的控制器电连接的温度传感机构。

所述的充电控制导引电路板包括中央控制器，与所述的中央控制器可控连接的分别串接在L极和N极上的两个继电器，以及设置在两继电器后部用以检测所述的L极和N极间电压的检测模块，所述的检测模块与所述的中央控制器电连接。

在所述的容纳腔内还设置有与中央控制器连接的无线通讯模块，所述的无线通讯模块的天线位于充电控制导引电路板的下方或上方壳体的内壁。

所述的交流充电枪的识别电阻集成至所述的充电控制导引电路板，还包括集成式防雷模块，所述的防雷模块的遥信模块与中央控制器通讯连接。

所述的枪体的后部形成有孔槽以构成手握部和所述的容纳部，所述的手握部的尾部设置有进线接头，电源线自手握部的内腔穿过并与控制电路板导通，所述的枪壳的内侧对接面上设置有整体式环形嵌槽，在所述的嵌槽内设置有防水胶圈。

所述的枪头包括中心内部形成有隔板的筒状外壳，所述的外壳的中部设置有外定位法兰，外壳的内端形成有与枪壳匹配地定位槽，在上述定位槽和外定位法兰间的套设有防水胶环，在所述的枪体上设置有与所述的防水胶环对应过盈接触的环状防水筋。

所述的壳体上形成有定位槽，所述的定位槽的侧壁上形成有突出的定位牙，所述的防水胶环上形成有与所述的定位牙匹配的定位缺口。

一种智能便携式充电装置的充电控制方法，包括上电自检步骤和定期自检步骤，所述的上电自检步骤包括以下，

1)充电插头上电自检步骤：执行机构保持导通状态，控制器控制漏电模拟电路触发漏电检测电路，若控制器收到漏电检测电路的漏电信号，则维持执行机构导通状态，插头自检结束，若控制器未收到漏电信息信号，则驱动执行机构断开，插头停止输出；

2)交流充电枪自检步骤：上电延迟预定时间至充电插头自检结束后，充电控制导引电路板进行自检，若检测模块未检测到电压，则完成自检，中央控制器驱动两个继电器闭合并启动充电程序；若检测到电压，则不启动充电，不发PWM波。

所述的定期自检步骤为所述的交流充电枪检测到拔出后中央控制器驱动继电器断开，检测到再次插入时则先进行所述的上电自检。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的充电装置，将漏电保护前置于插头，可以保护后续的整条线路，保护更全面，更安全；而且，漏电保护和充电控制导引电路板前后分置，线缆中间不再有缆上控制盒，避免了使用时行人踩踏或车辆碾压控制盒而可能带来的损坏或电击危险；使用时，没有了控制盒悬挂在插头下面，减弱了对插头的牵拉作用而造成的虚接或脱落；更便于使用者收纳和携带；同时中间采用3芯线缆连接，成本低，线缆重量轻、外径尺寸小；线缆的轻量化更便于使用者收纳和携带；使用时，对插头施加的外力大大减小，减弱了对插头的牵拉作用而造成的虚接或脱落。

附图说明

图1所示为本发明的智能便携式充电装置的结构示意图。

图2所示为本发明的智能便携式充电装置的充电枪的结构示意图。

图3所示为本发明的充电枪的部分结构示意图；

图4所示为本发明的充电枪爆炸结构示意图；

图5所示为枪头结构示意图；

图6所示为枪头的爆炸态结构示意图；

图7所示为枪头的截面示意图；

图8所示为枪头和枪体连接处结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的智能便携式充电装置，包括；

充电插头4，包括插座体和漏电保护机构，

交流充电枪，包括枪体1和枪头2，所述的枪体由两个对扣且固定连接的枪壳11构成，所述的枪体的后部形成有容纳部14，在所述的容纳部的腔内固定有充电控制导引电路板16；所述的枪头保持密封地固定设置在所述的枪体前端；

以及直接连接所述的充电插头和充电控制导引电路板的三芯电缆5。

其中，所述的漏电保护机构可选A型或者B型等，其与现有机构类似，所述的充电控制导引电路板用以实现交流电充电引导，包括中央控制器、防雷器、继电器、电能计量、供电电源和指示电路等，其功能与现有相似。

本发明的充电装置，将漏电保护前置于插头，可以保护后续的整条线路，保护更全面，更安全；而且，漏电保护和充电控制导引电路板前后分置，线缆中间不再有缆上控制盒，避免了使用时行人踩踏或车辆碾压控制盒，避免了损坏或电击的危险；使用时，没有了控制盒悬挂在插头下面，减弱了对插头的牵拉作用而造成的虚接或脱落；更便于使用者收纳和携带；同时中间采用3芯线缆连接，成本低，线缆重量轻、外径尺寸小；线缆的轻量化更便于使用者收纳和携带；使用时，对插头施加的外力大大减小，减弱了对插头的牵拉作用而造成的虚接或脱落。

作为一种优选方案，所述的漏电保护机构包括控制器，与所述的控制器电连接的漏电检测线圈，与所述的控制器可控连接的执行机构如继电器等，以及由所述的控制器可控连接的漏电模拟电路。

所述的漏电模拟电路受控制器驱动产生电流以使所述的漏电检测线圈能检测并输出动作，所述的驱动电流可由控制器直接输出或者通过继电器等的控制利用交流电实现漏电模拟。通过主动输出驱动电流触发漏电保护机构的功能是否有效，而且如果自检通过则整个过程不会产生任何影响，只有自检出问题时才会停止输出，保证大电流长时间应用的安全。

同时还包括与所述的漏电保护机构的控制器可控连接的温度传感机构，所述的温度传感机构，如温度传感器或温度监控电路设置在充电插头的L极和N极插销的之间，优选位于根部之间。

将温度传感器放置在L极和N极插销的之间中间位置，检测插销插接的异常温度，温度经过变换后，送进控制器，控制器驱动执行机构切断电源。从产品整机而言，漏电保护插头前移，与温度保护集成在一起，并使用控制器，如单片机等作为中央控制器进行集中监控，使得温度的监控在漏电保护插头上即可实现，同时通过对应模块的增加，可实现过流检测、过压检测等，采用同一个处理机构和执行机构，整体体积变化小，提高大电流长时间充电使用的安全性，实现了局部功能的完整性，不再需要将温度信号送到后端的缆上控制盒进行监控。为实现三芯电缆连接插头和交流插枪奠定基础。

其中，所述的充电控制导引电路板包括中央控制器，与所述的中央控制器可控连接的分别串接在L极和N极上的两个继电器，以及设置在两继电器后部用以检测所述的L极和N极间电压的检测模块，所述的检测模块与所述的中央控制器点连接。采用两个继电器，可有效避免L极和N极接反等情况造成的检测不准等情况，通过对继电器后电压的检测，可以评测两个继电器的状态是否稳定，为拔出后及时切断输出提供安全保障。

其中，在所述的容纳腔内还设置有与中央控制器连接的无线通讯模块，如蓝牙或者wifi等，可以实现充电信息的远端如手机app等可查，提高使用便利性。所述的无线通讯模块的天线位于充电控制导引电路板的下方。同时，所述的交流充电枪的识别电阻集成至所述的充电控制导引电路板，还包括集成式防雷模块，所述的防雷模块的遥信模块与中央控制器通讯连接，可以通过中央控制器实现防雷状态的监控；各原来分散在充电枪内的元器件，直接设置在电路板上，提高了紧凑度，而且将漏电保护和漏电自检部分设置在插头内，充电控制导引模块整体体积更小，更便于放置在充电枪里边。而且，通过优化充电枪结构，充电控制导引板的放置位置位于枪放置子弹匣的位置并斜插充电枪的“枪管部分”，进行空间拓展，有效提高了空间利用率，而且外形美观。

作为一种具体实施方式，所述的枪体的后部形成有孔槽12以构成手握部13和所述的容纳部14，所述的手握部的尾部设置有进线接头17，电源线19自手握部的内腔穿过并与控制电路板16导通，利用手握部进行电源线布局，进线接头采用防水接头，可利用手握部进行电源线的多点固定，实现空间的有效综合利用。同时，所述的枪壳的内侧对接面以及孔槽环周的对接面上设置有整体式环形嵌槽，在所述的嵌槽内设置有防水胶圈5。其中，用以连接两个枪壳的螺钉，以及锁紧扣及相关的动作部件18均位于防水胶圈外侧，将动区和静区分离，阻止液体从枪体的周边进入，整体式空间环形防水胶圈，实现枪体的整体密封效果。其中，充电枪的结构为类手枪式结构，墙体前端的圆筒部以及与圆筒部后侧的空腔部，所述的空腔部包括孔槽、手握部和容纳部，空腔部相对圆筒部呈斜后设置，斜后朝向设置使得容纳部的空间与圆筒部的空间有效沟通，同时，将电路板化整为零，便于布局，部分结构甚至可以伸入圆筒部内，提高空间利用率，减少整体体积。

具体地，所述的枪头2包括中心内部形成有隔板的筒状外壳21，内端与所述的控制电路板电连接且中部形成有定位法兰的电极22，以及与外壳固定连接并对应套设在电极上以将电极和隔板压紧的电极压板29，所述的定位法兰与隔板间的电极22上套设有防水胶圈26，所述的外壳的中部设置有外定位法兰25，外壳的内端外表面形成有与枪壳匹配地定位槽24，在上述定位槽24和外定位法兰25间的套设有防水胶环26，在所述的枪体上设置有与所述的防水胶圈23对应过盈接触的环状防水筋28，所述的防水胶环与所述的外壳粘接。

枪头采用整体式外壳，并利用一体的隔板对电极进行定位，同时在隔板和电极间设置防水胶圈，有效提高该处的密封，同时，在枪头和枪体间利用外定位法兰和定位槽实现固定卡嵌式连接，在发生接触的部位设置防水胶环，防水胶环内表面与筒状外壳粘接，外表面与枪体的防水筋挤压式接触，保证该处不会发生泄漏。

优选地，所述的壳体上形成有定位槽27，所述的定位槽的侧壁上形成有突出的定位牙，所述的防水胶环上形成有与所述的定位牙匹配的定位缺口。利用槽式定位和齿轮式设计，实现便利定位，防止转配式发生轴向移动或转动，保证使用稳定性。

作为优选方案，所述的枪体的前端形成有与枪头的外定位环顶持接触的前凸环，所述的前凸环和定位筋28间填充有密封胶6，同时，前凸环与外定位环间设置有密封胶，内外密封胶设置，杜绝液体进入，加大了该处的密封性能。

其中，为实现与枪头的定位连接，所述的枪壳的内表面上设置有环形加强筋以及纵加强筋以加强整体强度，同时在枪口处环形加强筋以及纵加强筋交汇构成定位部15，所述的定位槽为与所述的定位部对应设置。即，环形加强筋和多个纵向加强筋，用以加强枪壳的强度，同时，环形加强筋和纵加强筋垂直相交处则对应定位槽构成十字结构，匹配结构设计，实现了径向和周向的双重定位。

综上所述，本发明通过将各组密封设计，将防护等级提升至IP67，确保户外使用时，无内部进水。确保人身安全和使用寿命。

本发明同时还公开了一种智能便携式充电装置的充电控制方法，必须在漏电保护和充电控制正常的情况，进行充电。其包括上电自检步骤，所述的上电自检步骤包括以下，

1)充电插头上电自检步骤：执行机构保持导通状态，控制器控制漏电模拟电路触发漏电检测电路，若控制器收到漏电检测电路的漏电信息信号，则维持执行机构导通状态，插头自检结束，若控制器未收到漏电信号，则驱动执行机构断开，插头停止输出；

控制器通过自检电路，主动产生一个漏电模拟信号，经过漏电检测和评估之后，判定漏电检测和评估等电路功能链是正常的。

2)交流充电枪自检步骤：上电延迟预定时间至充电插头自检结束后，充电控制导引电路板进行自检，若如果两继电器的触点未粘连或保持断开，则检测模块未检测到电压，则完成自检，中央控制器驱动两个继电器闭合并启动充电程序；若如果触点粘连或意外故障闭合，则能检测到电压，则不启动充电，不发PWM波。

即充电控制板在检测220V之后，延时一段时间(待漏电保护插头完成自检)，在启动自检。自检是检测充电控制导引控制板上，两路继电器(L极和N极)触点输出之间的电压值是否存在，如有，认为触点粘连或是闭合，判为异常。直至上述自检均完成之后，自检正常，充电控制在启动发出PWM与后面的电动汽车通讯。否则，即使AC220V主回路通电，电动汽车也不会启动充电(因为没有收到PWM信号)。同时，指示电路发出故障指示。

同时，所述的充电插头还包括定期自检步骤，所述的交流充电枪检测到拔出后中央控制器驱动继电器断开，检测到再次插入时则先进行自检，自检通过后才进行电压输出和启动充电。

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

Claims (10)

1.一种智能便携式充电装置，其特征在于，包括；

充电插头，包括插座体和漏电保护机构，

交流充电枪，包括枪体和枪头，所述的枪体由两个对扣且固定连接的枪壳构成，所述的枪体的后部形成有容纳部，在所述的容纳部的腔内固定有充电控制导引电路板；所述的枪头保持密封地固定设置在所述的枪体前端；

以及直接连接所述的充电插头和充电控制导引电路板的三芯电缆。

2.如权利要求1所述的智能便携式充电装置，其特征在于，所述的漏电保护机构包括控制器，与所述的控制器电连接的漏电检测线圈，与所述的控制器可控连接的执行机构，以及由所述的控制器可控连接的漏电模拟电路。

3.如权利要求2所述的智能便携式充电装置，其特征在于，还包括与所述的控制器电连接的温度传感机构。

4.如权利要求1所述的智能便携式充电装置，其特征在于，所述的充电控制导引电路板包括中央控制器，与所述的中央控制器可控连接的分别串接在L极和N极上的两个继电器，以及设置在两继电器后部用以检测所述的L极和N极间电压的检测模块，所述的检测模块与所述的中央控制器电连接。

5.如权利要求1所述的智能便携式充电装置，其特征在于，在所述的容纳腔内还设置有与中央控制器连接的无线通讯模块，所述的无线通讯模块的天线位于充电控制导引电路板的下方或上方壳体的内壁。

6.如权利要求1所述的智能便携式充电装置，其特征在于，所述的交流充电枪的识别电阻集成至所述的充电控制导引电路板，还包括集成式防雷模块，所述的防雷模块的遥信模块与中央控制器通讯连接。

7.如权利要求1所述的智能便携式充电装置，其特征在于，所述的枪体的后部形成有孔槽以构成手握部和所述的容纳部，所述的手握部的尾部设置有进线接头，电源线自手握部的内腔穿过并与控制电路板导通，所述的枪壳的内侧对接面上设置有整体式环形嵌槽，在所述的嵌槽内设置有防水胶圈。

8.如权利要求7所述的智能便携式充电装置，其特征在于，所述的枪头包括中心内部形成有隔板的筒状外壳，所述的外壳的中部设置有外定位法兰，外壳的内端形成有与枪壳匹配地定位槽，在上述定位槽和外定位法兰间的套设有防水胶环，在所述的枪体上设置有与所述的防水胶环对应过盈接触的环状防水筋。

9.如权利要求8所述的智能便携式充电装置，其特征在于，所述的壳体上形成有定位槽，所述的定位槽的侧壁上形成有突出的定位牙，所述的防水胶环上形成有与所述的定位牙匹配的定位缺口。

10.一种智能便携式充电装置的充电控制方法，其特征在于，包括上电自检步骤和定期自检步骤，所述的上电自检步骤包括以下，

1)充电插头上电自检步骤：执行机构保持导通状态，控制器控制漏电模拟电路触发漏电检测电路，若控制器收到漏电检测电路的漏电信号，则维持执行机构导通状态，插头自检结束，若控制器未收到漏电信息信号，则驱动执行机构断开，插头停止输出；

2)交流充电枪自检步骤：上电延迟预定时间至充电插头自检结束后，充电控制导引电路板进行自检，若检测模块未检测到电压，则完成自检，中央控制器驱动两个继电器闭合并启动充电程序；若检测到电压，则不启动充电，不发PWM波；

所述的定期自检步骤为所述的交流充电枪检测到拔出后中央控制器驱动继电器断开，检测到再次插入时则先进行所述的上电自检。