CN111791727B - 一种新能源充电桩用充电枪防护装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种新能源充电桩用充电枪防护装置，所述充电枪包括枪体，枪体连接有充电接头和线缆，线缆包括导电线和套设在导电线上的外层保护皮，所述装置包括固定设置在所述枪体上的识别单元和若干个设置在所述导电线与所述外层保护皮之间的软管，识别单元包括显示屏和无线识别模块，且显示屏和无线识别模块共同电性连接有控制器，软管上穿设有电极，软管中填充有电流变液。本发明提供一种新能源充电桩用充电枪防护装置及方法，通过在充电过程中使线缆保持硬质状态实现避免充电枪脱落和被人为拔出的效果，能够保证充电过程顺利进行，并且整个操作过程中使用者无需对车辆进行操作，简单快捷。

Description

一种新能源充电桩用充电枪防护装置及方法

技术领域

本发明涉及新能源充电桩技术领域，具体的说是一种新能源充电桩用充电枪防护装置及方法。

背景技术

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。目前，市面上的新能源汽车以纯电动汽车为主。纯电动汽车虽然具有节能环保等优点，但是充电过程需要较长的时间，因此充电桩的合理利用成为了保证纯电动汽车能够正常使用的关键。现有技术中，为了避免充电枪在使用过程中意外脱落或者被人为拔出，大都设置了防护装置。目前的防护装置主要可以分为两种，一种是设置在充电枪上的防护装置，通过与汽车的充电接口锁紧的方式实现防护，另外一种是设置在汽车内部，通过将充电枪锁紧的方式实现防护。第一种方式难以防止充电枪被人为恶意拔出，第二种方式又需要使用者在车辆内部操作，因此两种方式都存在不足。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种新能源充电桩用充电枪防护装置及方法，通过在充电过程中使线缆保持硬质状态实现避免充电枪脱落和被人为拔出的效果，能够保证充电过程顺利进行，并且整个操作过程中使用者无需对车辆进行操作，简单快捷。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种新能源充电桩用充电枪防护装置，所述充电枪包括枪体，枪体连接有充电接头和线缆，线缆包括导电线和套设在导电线上的外层保护皮，所述装置包括固定设置在所述枪体上的识别单元和若干个设置在所述导电线与所述外层保护皮之间的软管，识别单元包括显示屏和无线识别模块，且显示屏和无线识别模块共同电性连接有控制器，软管上穿设有电极，软管中填充有电流变液。

作为上述新能源充电桩用充电枪防护装置的进一步优化：所述导电线与所述外层保护皮之间设置有多个环状的支撑件，支撑件与所述软管错开，所有支撑件沿导电线的轴向均匀分布并且套设在导电线上，支撑件为中空结构，且支撑件中填充有第二保护气体。

作为上述新能源充电桩用充电枪防护装置的进一步优化：所述支撑件的内侧设置有多个凹陷部，并且所有凹陷部沿所述导电线的圆周方向均匀分布，所述软管一一对应地从凹陷部中穿过。

作为上述新能源充电桩用充电枪防护装置的进一步优化：所述软管的周侧壁上套设有保护网。

作为上述新能源充电桩用充电枪防护装置的进一步优化：所述软管的周侧壁上套设有内层保护皮，所述保护网位于内层保护皮与软管之间。

作为上述新能源充电桩用充电枪防护装置的进一步优化：所述外层保护皮的两端封闭，且外层保护皮的内部填充有第一保护气体。

作为上述新能源充电桩用充电枪防护装置的进一步优化：所述识别单元包括固定设置在所述枪体上的保护壳，保护壳的顶板上开设有缺口，缺口中固定设置有保护玻璃，所述显示屏固定设置在保护壳内部并且与所述保护玻璃相互平行，保护壳的外壁上固定连接有延伸板，所述无线识别模块嵌设在延伸板内部。

作为上述新能源充电桩用充电枪防护装置的进一步优化：所述保护壳中固定设置有环状的软质衬垫，所述顶板的内侧固定连接有安装环，安装环位于软质衬垫的内侧并且与软质衬垫紧密贴合，所述显示屏固定设置在安装环的内侧，所述保护玻璃与所述缺口的内壁之间设置有密封圈。

一种新能源充电桩用充电枪保护方法，基于上述的一种新能源充电桩用充电枪防护装置，包括如下步骤：

S1、使用者通过所述识别单元建立使用关系；

S2、使用关系建立后使用者移动所述枪体并且将所述充电接头与车辆相连接；

S3、所述控制器通过所述电极向所述电流变液供电，电流变液通电后变成固态；

S4、使用者在充电完毕后通过所述识别单元终止使用关系；

S5、所述控制器控制所述电机失电，电流变液失电后恢复至液态；

S6、使用者将所述充电接头与车辆分离以使所述枪体与车辆分离。

有益效果：本发明在充电开始之后线缆能够保持硬直状态，在车辆未移动的情况下不会松脱，从而保证能够持续为车辆充电，避免中途脱落或者被人为拔出，在使用完毕之后使用者通过识别单元解除使用关系即可使线缆恢复至柔软状态，从而在不操作车辆的情况下将充电枪与车辆分离，操作简单，节省时间。

附图说明

图1是充电枪的结构示意图；

图2是线缆的结构示意图A；

图3是线缆的结构示意图B；

图4是识别单元的结构示意图。

附图说明：1-充电接头，2-枪体，3-识别单元，4-线缆，5-外层保护皮，6-第一保护气体，7-支撑件，8-第二保护气体，9-内层保护皮，10-保护网，11-软管，12-导电线，13-电流变液，14-凹陷部，15-保护壳，16-软质衬垫，17-安装环，18-顶板，19-保护玻璃，20-密封圈，21-显示屏，22-延伸板，23-无线识别模块。

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。

请参阅图1至3，一种新能源充电桩用充电枪防护装置，充电枪包括枪体2，枪体2连接有充电接头1和线缆4，线缆4包括导电线12和套设在导电线12上的外层保护皮5，装置包括固定设置在枪体2上的识别单元3和若干个设置在导电线12与外层保护皮5之间的软管11，识别单元3包括显示屏21和无线识别模块23，且显示屏21和无线识别模块23共同电性连接有控制器，软管11上穿设有电极，软管11中填充有电流变液13。

本发明在使用时，识别单元3用于建立使用者与充电桩的使用关系，在使用者通过识别单元3确定使用充电桩之后，将充电接头1与车辆连接，此时电流变液13因为未通电处于液态，线缆4也呈柔性可弯折的状态，此后控制器控制电极上电，以对电流变液13供电，电流变液13通电后从液态变为固态，电流变液13转换为固态之后将线缆4的形态固定，不可移动，在车辆未移动的情况下，充电接头1无法与车辆分离，从而能够保证持续为使用者的车辆进行充电，避免中途脱落或者被人为拔出。在充电完毕之后，使用者通过识别单元3取消与充电桩的使用关系，控制器控制电极失电，使电流变液13失电重新恢复至液态，进而保证使用者能够顺利将充电接头1与车辆分离，整个过程中使用者无需对车辆进行操作，从而有效节省了时间。显示屏21和无线识别模块23均用于供使用者与充电枪建立使用关系，显示屏21可以通过显示二维码的方式供使用者使用，使用者通过自身的智能手机扫面二维码并且识别后即可建立使用关系，无线识别模块23可以采用RFID技术或者NFC技术，通过与使用者的射频卡或者智能手机配对建立使用关系，两种方式都简单快捷。

本发明在充电开始之后线缆4能够保持硬直状态，在车辆未移动的情况下不会松脱，从而保证能够持续为车辆充电，避免中途脱落或者被人为拔出，在使用完毕之后使用者通过识别单元3解除使用关系即可使线缆4恢复至柔软状态，从而在不操作车辆的情况下将充电枪与车辆分离，操作简单，节省时间。

为了进一步提升线缆4处于硬直状态下的强度，并且对软管11和导电线12进行保护，导电线12与外层保护皮5之间设置有多个环状的支撑件7，支撑件7与软管11错开，所有支撑件7沿导电线12的轴向均匀分布并且套设在导电线12上，支撑件7为中空结构，且支撑件7中填充有第二保护气体8。第二保护气体8用于提升支撑件7的强度，并且使支撑件7具有一定的弹性，便于在将充电枪收回到充电桩的过程中以及使用者不小心造成充电枪跌落的时候对软管11和导电线12进行保护。支撑件7可以采用橡胶或者硅胶等软性材质。

为了进一步提升对软管11的保护效果，支撑件7的内侧设置有多个凹陷部14，并且所有凹陷部14沿导电线12的圆周方向均匀分布，软管11一一对应地从凹陷部14中穿过。当线缆4受到挤压的时候，支撑件7能够承受压力，避免压力直接传递到软管11上造成软管11过度变形，从而避免软管11破裂造成电流变液13泄漏。

为了保证软管11的强度，避免软管11因为受到外力过度变形而发生破损，软管11的周侧壁上套设有保护网10。保护网10可以设置为金属网，例如铜网，通过保护网10可以对软管11的变形幅度进行限制，从而对软管11进行保护。并且保护网10还能够起到磁屏蔽的作用，从而避免电流变液13因为受到外界磁场作用导致状态出现变化。

虽然保护网10能够对软管11起到保护作用，但是当保护网10出现破损的时候产生的尖锐部分很容易对软管11造成损伤，为了避免保护网10破损，软管11的周侧壁上套设有内层保护皮9，保护网10位于内层保护皮9与软管11之间。在本实施例中，外层保护皮5和内层保护皮9的材质均可以采用常用的导线绝缘皮的材质。

为了进一步提升对软管11和导电线12的保护效果，外层保护皮5的两端封闭，且外层保护皮5的内部填充有第一保护气体6。第一保护气体6一方面用于增强线缆4的抗冲击能力，另一方面还可以将第一保护气体6设置为二氧化碳气体或者氮气等，在线缆4意外起火的时候能够快速释放进行灭火，避免发生财产损失。因为导电线12和电流变液13均是非易燃的，因此在意外起火的时候外层保护皮5是最容易发生破损的，且越靠近起火点的外层保护皮5越容易发生破损，因此能够快速地将第一保护气体6释放到起火点附近，从而实现灭火。

识别单元3具体的结构为：识别单元3包括固定设置在枪体2上的保护壳15，保护壳15的顶板18上开设有缺口，缺口中固定设置有保护玻璃19，显示屏21固定设置在保护壳15内部并且与保护玻璃19相互平行，保护壳15的外壁上固定连接有延伸板22，无线识别模块23嵌设在延伸板22内部。保护壳15 用于对显示屏21进行保护，延伸板22用于对无线识别模块23进行保护。保护玻璃19用于防止显示屏19磨损。

因为显示屏21本身是容易损坏的，为了进一步对显示屏21进行保护，保护壳15中固定设置有环状的软质衬垫16，顶板18的内侧固定连接有安装环17，安装环17位于软质衬垫16的内侧并且与软质衬垫16紧密贴合，显示屏21固定设置在安装环17的内侧，保护玻璃19与缺口的内壁之间设置有密封圈20。密封圈20用于提升保护壳15的密封性能，防止显示屏21受到外界水汽侵蚀，安装环17和软质衬垫16用于起到抗震的作用，在充电枪收回到充电桩的过程中以及充电枪意外跌落的时候避免显示屏21受到剧烈冲击而损坏。

在本发明中，电流变液13可以采用复合金属氧化物或者复合金属氢氧化物等材质，属于常规手段，不再赘述。

一种新能源充电桩用充电枪保护方法，基于上述的一种新能源充电桩用充电枪防护装置，包括S1至S6。

S1、使用者通过识别单元3建立使用关系。在S1中，使用者可以通过显示屏21或者无线识别模块23建立使用关系，无论是通过显示屏21还是通过无线识别模块23，具体的过程都是相同的。当使用者通过显示屏21的二维码建立使用关系时，预先智能手机中安装软件，并且注册和登录个人账户以实现与充电桩控制服务器的连接，然后通过软件扫描二维码，建立与充电桩的对应关系，并且将对应关系发送给充电桩控制服务器，充电桩控制服务器再根据使用者与充电桩的对应关系远程操纵充电桩的控制器运行，使用关系建立完成，该过程属于是本领域的常规技术手段，不再赘述。当使用者通过无线识别模块23建立使用关系时，无线识别模块23通过与使用者的射频卡或者智能手机配对完成对使用者的身份确认，并且将确认结果发送给充电桩控制服务器，以完成使用关系确认，该过程属于是本领域的常规技术手段，不再赘述。

S2、使用关系建立后使用者移动枪体2并且将充电接头1与车辆相连接。

S3、控制器通过电极向电流变液13供电，电流变液13通电后变成固态。电流变液13变成固态后，软管11的姿态被固定，进而将线缆4的姿态固定，在使用者终止使用关系之前，线缆4的姿态始终固定，同时因为车辆的位置也是固定的，因此线缆4与车辆无法发生相对位移，从而确保充电过程能够顺利进行。

S4、使用者在充电完毕后通过识别单元3终止使用关系。如果使用者通过显示屏21显示的二维码建立使用关系，则可以通过智能手机向充电桩管理服务器发送终止消息实现远程终止使用关系，如果使用者通过无线识别模块23建立使用关系，则可以通过再次与无线识别模块23完成配对的方式终止使用关系。需要说明的是，因为通过无线识别模块23建立使用关系的方式难以实现远程终止使用关系的操作，因此适用于具有部分固定使用者的充电桩，例如企业或者小区中的充电桩，通过显示屏21建立使用关系的方式能够方便地实现远程终止使用关系的操作，因此适用于服务公众的充电桩。

S5、控制器控制电机失电，电流变液13失电后恢复至液态。在电流变液13恢复至液态之后，线缆4恢复柔性，充电枪可以与车辆发生相对位移，从而能够与车辆分离。

S6、使用者将充电接头1与车辆分离以使枪体2与车辆分离。

本发明能够保证使用者充电过程的顺利进行，但是如果使用者在充电完成之后长时间不终止使用关系，会造成充电枪被持续占用，导致其它车辆无法正常充电。为了避免这一情况的发生，本方法还可以在充电过程中对充电进度进行监测，具体方法包括S7至

S7、充电过程中，控制器实时监测充电功率。现有技术中，为了对车辆的电池进行保护，电池管理系统会对充电功率进行控制，当车辆剩余电量较低时，允许以较大的充电功率进行充电，当车辆剩余电量较多时，允许以较小的充电功率进行充电，因此在整个充电过程中，充电功率是会变化的，通过控制器对充电功率进行实时监测，可以推算出车辆的当前电量。

S8、在车辆电量充满之后，控制器开始计时。许多新能源车辆的充电接口设置有一个防护罩，在不充电的情况下可以利用防护罩将充电接口封闭以避免充电接口受到外界环境侵蚀，因此如果在充电完成之后直接将充电枪恢复至初始状态供其他使用者充电，可能会造成使用者无法及时将防护罩复位，导致充电接口长时间暴露在环境中受到损坏，在电量充满之后进行计时可以给使用者一定的处理时间，以避免出现充电接口受损的情况。

S9、当控制器计时到达设定阈值时，控制器控制电极12失电。电极12失电之后，电流变液13恢复至液态，线缆4也恢复至柔性可以弯曲的状态。

S10、控制器控制显示屏21和无线识别模块23复位。后续的使用者在看到某个与车辆相连接的充电枪上的显示屏21复位并且显示二维码的时候，即可获知该车辆已经充满电，即可将该充电枪拔出，并且为自己的车辆进行充电。除此之外，还可以在线缆4上设置指示灯，指示灯与控制器控制连接，在正常充电过程中，控制器控制指示灯发红色光，在充电完成且计时未到达设定阈值时，控制器控制指示灯发黄色光，在充电完成且计时达到设定阈值时，控制器控制指示灯发绿色光。

考虑到使用者可能因为特殊原因无法及时终止使用关系，为了进一步避免因为后续使用者将充电枪与在先使用者的车辆分离造成在先使用者车辆的充电接口受损，在充电过程中还可以对使用者进行提醒，提醒方式可以是充电枪控制服务器向使用者的智能手机发送提醒消息。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种新能源充电桩用充电枪防护装置，所述充电枪包括枪体（2），枪体（2）连接有充电接头（1）和线缆（4），线缆（4）包括导电线（12）和套设在导电线（12）上的外层保护皮（5），其特征在于：所述装置包括固定设置在所述枪体（2）上的识别单元（3）和若干个设置在所述导电线（12）与所述外层保护皮（5）之间的软管（11），识别单元（3）包括显示屏（21）和无线识别模块（23），且显示屏（21）和无线识别模块（23）共同电性连接有控制器，软管（11）上穿设有电极，软管（11）中填充有电流变液（13）；所述导电线（12）与所述外层保护皮（5）之间设置有多个环状的支撑件（7），支撑件（7）与所述软管（11）错开，所有支撑件（7）沿导电线（12）的轴向均匀分布并且套设在导电线（12）上，支撑件（7）为中空结构，且支撑件（7）中填充有第二保护气体（8）；所述支撑件（7）的内侧设置有多个凹陷部（14），并且所有凹陷部（14）沿所述导电线（12）的圆周方向均匀分布，所述软管（11）一一对应地从凹陷部（14）中穿过。

2.如权利要求1所述的一种新能源充电桩用充电枪防护装置，其特征在于：所述软管（11）的周侧壁上套设有保护网（10）。

3.如权利要求2所述的一种新能源充电桩用充电枪防护装置，其特征在于：所述软管（11）的周侧壁上套设有内层保护皮（9），所述保护网（10）位于内层保护皮（9）与软管（11）之间。

4.如权利要求1所述的一种新能源充电桩用充电枪防护装置，其特征在于：所述外层保护皮（5）的两端封闭，且外层保护皮（5）的内部填充有第一保护气体（6）。

5.如权利要求1所述的一种新能源充电桩用充电枪防护装置，其特征在于：所述识别单元（3）包括固定设置在所述枪体（2）上的保护壳（15），保护壳（15）的顶板（18）上开设有缺口，缺口中固定设置有保护玻璃（19），所述显示屏（21）固定设置在保护壳（15）内部并且与所述保护玻璃（19）相互平行，保护壳（15）的外壁上固定连接有延伸板（22），所述无线识别模块（23）嵌设在延伸板（22）内部。

6.如权利要求5所述的一种新能源充电桩用充电枪防护装置，其特征在于：所述保护壳（15）中固定设置有环状的软质衬垫（16），所述顶板（18）的内侧固定连接有安装环（17），安装环（17）位于软质衬垫（16）的内侧并且与软质衬垫（16）紧密贴合，所述显示屏（21）固定设置在安装环（17）的内侧，所述保护玻璃（19）与所述缺口的内壁之间设置有密封圈（20）。

7.一种新能源充电桩用充电枪保护方法，基于如权利要求1所述的一种新能源充电桩用充电枪防护装置，其特征在于：包括如下步骤：

S1、使用者通过所述识别单元（3）建立使用关系；

S2、使用关系建立后使用者移动所述枪体（2）并且将所述充电接头（1）与车辆相连接；

S3、所述控制器通过所述电极向所述电流变液（13）供电，电流变液（13）通电后变成固态；

S4、使用者在充电完毕后通过所述识别单元（3）终止使用关系；

S5、所述控制器控制所述电极失电，电流变液（13）失电后恢复至液态；

S6、使用者将所述充电接头（1）与车辆分离以使所述枪体（2）与车辆分离。

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