CN115051445A - 一种正压有线充电舱安全充电系统及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正压有线充电舱安全充电系统及其充电方法，其正压有线充电舱安全充电系统包括：正压壳体，内部中空且一端开口，开口端通过正压舱盖密封，正压壳体内部分别与进气接头、排气接头、传感器管接头连通，进气接头与充气气路连通、排气接头上串联有防爆流量传感器、传感器管接头与压力传感器的进气端连通；充电端，至少包含两个主充电电极；受电端，安装在正压舱盖上且少包含两个主受电电极；充电器；充电端与受电端压紧时，每个主充电电极分别与对应的主受电电极压紧导电，充电器将用于充电的直流电输入受电端，最后向外充电；所述防爆流量传感器实时探测正压壳体向外排气的流量；所述压力传感器用于探测正压壳体内的气压。

Description

一种正压有线充电舱安全充电系统及其充电方法

技术领域

本发明涉及充电技术，特别是涉及一种正压有线充电舱安全充电系统及其充电方法。

背景技术

在粉尘、可燃气体较多的环境中充电，如果不做防护措施，在充电过程中产生的电火花、静电等很容易引燃周围的可燃物，造成爆炸。因此在这些特殊的环境中需要对充电设备进行防爆设计，而正压充电舱是目前比较常用的手段，其主要是将充电设备容易产生电火花、静电的部分放置在密封的舱体内，然后在舱体内充满防爆(不可燃)的气体，如氮气、二氧化碳等，以此实现防爆功能。

但是目前的正压式充电设备中基本上都采用充电端直接接电，而充电端固定，这种充电端固定的方式在发生紧急情况时无法快速物理性切断充电端与外部设备的连接，因此一旦发生意外情况可能因为无法及时物理性切断而造成严重事故。

申请人已经提出了解决上述问题的技术方案，但是为了整个设备的稳定运行，还需要对其控制系统、电气系统进行完善，从而获得更高的安全性。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种正压有线充电舱安全充电系统及其充电方法，其正压有线充电舱安全充电系统通过设置防爆流量传感器、压力传感器探测正压壳体内排出的气流流量、正压壳体内的气压，从而判断正压壳体内是否有爆炸危险。

为实现上述目的，本发明提供了一种正压有线充电舱安全充电系统，包括：

正压壳体，内部中空且一端开口，开口端通过正压舱盖密封，正压壳体内部分别与进气接头、排气接头、传感器管接头连通，进气接头与充气气路连通、排气接头上串联有防爆流量传感器、传感器管接头与压力传感器的进气端连通；

充电端，安装在密封的正压壳体内且至少包含两个主充电电极；

受电端，安装在正压舱盖上且少包含两个主受电电极，主受电电极与用于向外充电的充电接点直接或间接电连接；

充电器，安装在隔爆控制箱内且用于将市电转换成用于充电的直流电；

充电端与受电端压紧时，每个主充电电极分别与对应的主受电电极压紧导电，充电器将用于充电的直流电输入受电端，最后向外充电；

正压壳体内部密封且填充不可燃气体，所述防爆流量传感器实时探测正压壳体向外排气的流量；所述压力传感器用于探测正压壳体内的气压，当防爆流量传感器探测的排气流量与压力传感器探测的正压压力满足预设要求时，开始正压计时、正压过程。

作为本发明的进一步改进，充电端至少包括5个充电电极，其中至少包含主充电电极两个、副充电电极两个、接地充电电极1个；两个主充电电极用于对外充电，副充电电极用于传输控制电流，接地充电电极一端接地以防漏电；

受电端至少包含5个受电电极，其中至少包含主受电电极两个、副受电电极两个、接地受电电极1个；两个主受电电极用于和两个主充电电极分别电连接以将电流输出至充电设备；两个副受电电极分别与两个副充电电极电连接以将控制电流引入受电端，从而控制受电端内的相应设备；接地受电电极与接地充电电极电连接以实现接地；接地受电电极还与隔爆箱体的接地接点电连接。

作为本发明的进一步改进，充电器的正负输出端分别与充电继电器的两个动触点电连接，充电继电器的两个静触点分别与两个主充电电极电连接；两个主充电电极将电引导至两个主受电电极，从而对外进行充电；充电继电器的控制端与主控板电连接，主控板控制充电继电器的通断。

作为本发明的进一步改进，还包括直流电源，直流电源用于将市电转换成控制直流电，直流电源的正负输出端分别与通路使能继电器的两个动触点电连接，通路使能继电器的两个静触点分别与两个副充电电极电连接；通路使能继电器的控制端与主控板电连接，主控板控制通路使能继电器的通断。

作为本发明的进一步改进，主受电电极与充电接点之间串联有受电继电器，受电继电器安装在隔爆箱体内且其两个动触点分别与两个主受电电极的一端电连接、静触点分别与两根充电电缆的充电接点电连接；所述受电继电器的线圈接电端分别与两个副受电电极电连接；

受电端与充电端压紧后，充电端的电极与受电端的电极一一对应、压紧电连接，此时直流电源将直流电输入受电继电器内，使得受电继电器闭合，受电继电器闭合闭合后将充电直流电向充电接点输送，从而向外充电；在此过程中接地受电电极、接地充电电极电连接从而将隔爆箱体接地。

作为本发明的进一步改进，主控板包括接口板、控制器、网络模块，接口板上设置有接口；接口板上各个接口的信号端分别接入控制器的不同信号端，控制器用于收发解析控制指令并进行参数运算、程序运行；所述网络模块与外部装置联网。

作为本发明的进一步改进，还包括安装在隔爆箱体内的接地继电器，接地继电器的动触点与接地受电电极电连接、静触点与接地线电连接，接地线接地；接地继电器的控制端分别与两个副受电电极电连接。

作为本发明的进一步改进，正压壳体还与升降气缸的升降气缸轴装配，充电端安装在顶升气缸的顶升气缸轴上，顶升气缸安装在正压壳体上；正压壳体、升降气缸、顶升气缸均通过充气气路供气，充气气路、升降气缸的供气气路、顶升气缸的供气气路上分别串联有一个本安电磁阀，所述本安电磁阀用于控制对应气路的通断。

本发明还公开了一种正压有线充电舱安全充电系统的充电方法，包括如下步骤：

S1、需要充电时，主控板获得充电指令，主控板控制串联在充气气路上的本安电磁阀打开，从而向正压壳体内充气，以排出正压壳体内的危险气体；

S2、主控板控制串联在升降气缸供气气路上的本安电磁阀打开，从而向升降气缸供气，升降气缸携带正压壳体移动到位后断开串联在升降气缸供气气路上的本安电磁阀；

S3、串联在顶升气缸供气气路上的本安电磁阀打开，向顶升气缸供气，顶升气缸驱动充电端向受电端移动，充电端、受电端压紧导电；

S4、主控板控制通路使能继电器闭合，从而将直流电源与两个副充电电极连通；控制电流直接接入受电继电器、接地继电器，从而使得受电继电器、接地继电器闭合，此时充电电极与充电接点电连接，防爆箱体接地；

S5、主控板控制充电继电器闭合，从而将充电器输出的充电直流电引入充电接点处进行充电。

作为本发明的进一步改进，还包括如下步骤：

S6、在整个充电过程中，防爆流量传感器、压力传感器实时或周期性探测正压壳体排出的气流流量、正压壳体内部气压，一旦发现达到预设阈值，则加大向正压壳体内供气的气量以排出正压壳体内的危险气体，防止爆炸。

本发明的有益效果是：

1、本发明的充电端与受电端采用物理性分离设计，在遇到紧急情况时可以实现物理分离，从而降低故障可能引发的损失。另外充电端采用顶升气缸移动且安装防爆接近传感器的方式探测与受电端的间距、是否压紧，从而能够对充电端是否供电提供相对准确的信息，避免误操作。

2、本发明的受电端采用受电组件与充电电极一一压紧导电的方式，每个受电组件的受电电极、铜棒均通过弹簧进行缓冲以及保持压紧。这种设计一方面能够避免充电电极、铜棒、受电电极之间发生碰撞而损坏、另一方面也能保证铜棒分别与充电电极、受电电极保持压紧导电。

3、本发明增设防尘组件，其通过防尘盖可遮挡受电端的方式以防止异物污染受电端，从而可以有效避免异物进入受电端、正压壳体内造成安全隐患和故障。

4、本发明的充电安全系统通过设置防爆流量传感器、压力传感器探测正压壳体内排出的气流流量、正压壳体内的气压，从而可以推断出正压壳体内是否发热严重或爆炸，一旦判断为发热严重或爆炸则对正压壳体内输入不可燃气体以排出正压壳体内的危险气体，从而降低爆炸的概率，提高安全性。

5、本发明还在正压腔内设置有防尘板机构，防尘板机构利用防尘板遮挡受电端端面，从而对受电端进行有效的防尘。且防尘板的打开利用充电端上的滚轮即可，结构简单且能够防止充电端与防尘板发生撞击。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的结构示意图；

图4是本发明的结构示意图(防尘盖150关闭状态)；

图5是本发明的结构示意图(顶升气缸轴231轴线所在中心面处剖视图)；

图6是图5中A处放大图；

图7是本发明的结构示意图(顶升气缸轴231轴线所在另一中心面处剖视图)；

图8是去除防尘组件、正压舱盖170后的结构示意图；

图9是去除防尘组件、正压舱盖170后的结构示意图；

图10是去除防尘组件、正压舱盖170、正压壳体160、升降气缸220后的结构示意图；

图11是受电端500的结构示意图；

图12是受电端500的结构示意图；

图13是受电端500的内部结构示意图；

图14是受电组件位于受电电极531轴线所在中心面处剖视图；

图15是充电端600的结构示意图；

图16是充电端600位于充电壳体610轴线所在中心面处剖视图；

图17是充电端600位于导向轴330轴线所在中心面处剖视图；

图18是联动阀的结构示意图(阀杆350轴线所在中心面处剖视图)；

图19是图18中B处放大图；

图20是本发明的充电安全系统构成示意图；

图21是防尘板机构的结构示意图；

图22是防尘板机构的结构示意图；

图23是防尘板机构的结构示意图(去除充电端600)；

图24是防尘板930、充电端600、受电端500处结构示意图；

图25是防尘板机构的结构示意图；

图26是防尘板机构的结构示意图(去除滑轨壳920)；

图27是防尘板930、滑轨壳920处结构示意图；

图28是防尘板930、滑轨壳920处结构示意图；

图29是防尘板930、滑轨壳920处结构示意图；

图30是止位条932处改进结构示意图。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1-图5，一种正压有线充电舱，包括底座110、安装架120、正压壳体160、升降气缸220、防尘组件，安装架120安装在底座110上，所述升降气缸220的外壳安装在安装架120上，升降气缸220的升降气缸轴221与正压壳体160装配。使用时，升降气缸220驱动升降气缸轴221轴向伸缩，从而带动正压壳体160同步升降。

所述正压壳体160内部为中空的正压腔161，所述正压腔161内安装有开关架190、充电端600，所述开关架190上安装有防爆行程开关250，防爆行程开关250的触发端正对正压舱盖170，所述正压舱盖170通过密封条180与正压壳体160装配，从而实现正压舱盖170与正压壳体160的密封装配。优选地，所述密封条180具有弹性，最好是内部中空且填充气体，这种设计有利于使用时实现正压壳体160与正压舱盖170之间的减震、挤压密封条180密封。优选地，所述防爆行程开关250有四个，且分别位于正压腔161内的四个内壁处，当四个防爆行程开关250全被触发时判断为正压舱盖170与正压壳体160之间间距最小且此时可以启动顶升气缸230进行充电准备。由于使用时，正压舱盖170会与需要充电的设备压紧，因此升降气缸220驱动正压壳体160向需要充电的设备移动时会使得正压舱盖170逐渐与需要充电的设备压紧，然后随着正压壳体160的移动会使得正压壳体160挤压密封条180向正压舱盖170移动，此时正压舱盖170不能移动，直到四个防爆行程开关全被触发。如果有一个或多个防爆行程开关未被触发，这判断为正压壳体160与正压舱盖170的匹配不到位，此时不能启动顶升气缸且不能进行充电，需要工作人员进行检修。

所述正压壳体160上还分别安装有排气接头413、进气接头411、泄压接头412、传感器管接头414，所述排气接头413、泄压接头412上分别安装有排气阀、泄压阀，所述排气阀用于将正压腔161内的气体排出，所述泄压阀在正压腔161内气压过高时自动打开以进行泄压。所述进气接头411与进气管连通，从而通过进气管向正压腔161内供气，所述传感器管接头414与传感器管241的一端连通，所述传感器管241的另一端与压力传感器240的进气接口连通，从而使得压力传感器能够探测正压腔161内的气压。

参见图5-图7，所述充电端600包括充电壳610，充电壳610的两端上分别安装有绝缘面板620、充电连接座650，所述充电连接座650与顶升气缸轴231的一端装配，顶升气缸轴231的另一端穿出正压壳体160后装入顶升气缸230内，顶升气缸230安装在正压壳体160上。所述顶升气缸轴231与正压壳体160密封且可轴向滑动装配。

再参见图15-图17，所述充电壳610内为中空的充电腔611，绝缘面板620将充电腔611的开口端封闭，且绝缘面板620上分别安装有充电电极640、防爆接近传感器630，所述充电电极640与电缆电连接从而可将电流引入充电电极640以对外充电。防爆接近传感器630采用电感式接近传感器，其与安装在受电端500上的感应块570配合，从而探测防爆接近传感器630与感应块570的距离，也就是充电端600的端部与受电端500的端部距离，以判断充电电极640与铜棒532是否在轴向上压紧导电，从而为后续的供电提供判断基础。

优选地，所述充电壳610上还设置有贯穿的出线孔612，所述出线孔612用于使电缆穿过，从而便于电缆接入充电腔611内。

优选地，所述充电壳610的外壁上还安装有引导限位衬套613，所述引导限位衬套613可轴向滑动地套装在导向轴330上，导向轴330一端装入导向轴座331内且与之装配固定，所述导向轴座331安装在正压壳体160内。顶升气缸230驱动充电端600移动时，充电端600可以通过导向轴330引导其移动方向，从而确保充电电极640与对应的受电电极530同轴(正对)。所述导向轴座331的外径大于导向轴330，从而可以限制引导限位衬套613向顶升气缸230移动的最大位移点，以此对充电端600进行限位。

参见图1-图14，所述受电端500包括受电壳510、受电组件、防爆壳盖590、防爆格兰头520，防爆格兰头520安装在受电壳510上，充电电缆穿过防爆格兰头520后与电电极531电连接，从而可以通过受电电极531、充电电缆向需要充电的设备充电，所述防爆格兰头520用于锁紧充电电缆。

所述受电壳510内部为中空的受电腔511，所述受电腔511面向充电端600的一端开口且开口端通过防爆壳盖590封闭，所述受电腔511内安装有受电组件、弹簧挡板580，所述弹簧挡板580安装在防爆壳盖590上，在防爆壳盖590与正压舱盖170装配固定。

所述受电组件包括受电电极531、铜棒532、第一绝缘衬套540、第二绝缘衬套560，第一绝缘衬套540、第二绝缘衬套560均采用绝缘材料制作。所述第一绝缘衬套540套装在铜棒532外，且铜棒532的两端分别穿出第一绝缘衬套540的两端；所述第一绝缘衬套540上设置有第一衬套凸环541且第一绝缘衬套540外还套装有金属衬套501，所述金属衬套501安装在受电壳510上，且第一绝缘衬套540与金属衬套501之间密封、可轴向滑动装配，所述第一衬套凸环541不能穿过金属衬套501。

第二绝缘衬套560安装在弹簧挡板580上，所述第二绝缘衬套560套装在受电电极531外且与之可轴向滑动装配，受电电极531的两端分别穿出第二绝缘衬套560，受电电极531远离铜棒532的一端穿出第二绝缘衬套560后与电极螺母5312装配，所述电极螺母5312不能装入第二绝缘衬套560内，以此限制受电电极531向铜棒移动的最大位移点。

第二绝缘衬套560远离铜棒532一端穿过弹簧挡板580后与衬套螺母561装配，所述衬套螺母561不能穿过弹簧挡板580，以此限制第二绝缘衬套560向铜棒移动的最大位移点。

所述第二绝缘衬套560靠近铜棒532的一端上还设置有第二衬套凸环562，所述受电电极531靠近铜棒532的一端上设置有电极端环5311，所述受电电极531位于第二衬套凸环562和电极端环5311之间的部分上套装有第二受电弹簧552，所述第二受电弹簧552用于对受电电极531施加向铜棒532移动的推力，但是由于电极螺母5312的限制，可以限制受电电极531初始状态时向铜棒532移动的最大位移点。

所述弹簧挡板580与第一衬套凸环541之间安装有第一受电弹簧551，所述第一受电弹簧551用于对第一绝缘衬套540施加向充电端500推动的弹力，但由于第一衬套凸环541不能穿过金属衬套501，因此可以限制第一绝缘衬套540、铜棒532向充电端500移动的最大位移点。优选地，所述第一受电弹簧551套装在位于弹簧挡板580、第一衬套凸环541之间的第二绝缘衬套560、受电电极531、铜棒532、第一绝缘衬套540外。初始状态时，铜棒532与受电电极531不接触导电。

本实施例的充电过程如下：

1、升降气缸220启动，从而驱动正压壳体160上移，直到四个防爆行程开关250均被触发；

2、防爆接近传感器630启动，从而开始探测与感应块570的距离；启动顶升气缸230，顶升气缸230驱动充电端600上移，直到防爆接近传感器630探测到与感应块570的距离达到预设阈值后停止。在此过程中，充电电极640逐渐向对应的铜棒532移动，直到与铜棒532接触、压紧，然后推动铜棒532、第一绝缘衬套540克服第一受电弹簧551的弹力向受电电极531移动，直到铜棒532与受电电极531接触、压紧，然后铜棒532继续向受电电极531移动，从而推动受电电极531克服第二受电弹簧552的弹力向远离铜棒方向滑动。这种设计一方面是为了通过挤压第二受电弹簧552从而增加铜棒532与受电电极531的压紧力以确保其稳固接触导电，而铜棒通过第一受电弹簧的弹力保持与充电电极640压紧导电。另外第一受电弹簧、第二受电弹簧的设计还能起到减震作用，避免铜棒与充电电极、铜棒与受电电极之间直接冲撞造成损坏。

3、对充电电极供电，从而将电流从充电电缆引出后对需要充电的设备进行充电。

4、充电完成后，驱动各个设备复位即可。

参见图1-图5，所述防尘组件包括防尘安装座130，防尘安装座130与连杆320的一端铰接，连杆320的另一端与防尘盖150铰接，所述连杆320有四根，从而构成平行四杆机构。

至少一根连杆320与防尘轴310可圆周转动装配，防尘轴310与防尘气缸轴211的一端可圆周转动装配，防尘气缸轴211的另一端装入防尘气缸210内，防尘气缸210与气缸座140铰接，气缸座140安装在底座110上。

参见图4，在不使用时，升降气缸220驱动升降气缸轴221回缩，从而带动正压壳体160向底座移动至最小间距处；防尘气缸210驱动防尘气缸轴211伸长，从而驱动四根连杆320带动防尘盖150向正压壳体160上方移动，直到防尘盖150罩在正压壳体160上方、受电端500上即可。这能够有效地降低灰尘、水等杂物进入受电端500上的概率，从而实现防尘，避免影响受电端500的正常使用。

由于本实施例采用数控或升降气缸供气气压探测的方式探测正压壳体160是否下移到位，然后移动防尘盖150遮挡受电端500。一旦正压壳体160与底座110之间有异物，那么就会导致正压壳体160无法向底座移动到位，此时如果启动防尘气缸210这很容易造成防尘盖150与正压壳体160或正压舱盖170碰撞，造成设备的损坏。而本发明主要用于特殊的易燃易爆环境，如果采用外置式开关、传感器探测正压壳体160是否下移到位显然成本比较高，因为还要对外置式开关、传感器等进行防爆设计，而且一旦外置式开关、传感器失灵则还是会造成上述问题。对此，本实施还设计了联动阀，联动阀串联在对防尘气缸210供气的管道上；使用时，需要正压壳体160向底座移动到位后才能打开联动阀，从而避免上述问题。

参见图18-图19，所述联动阀包括阀壳710，阀壳710内部为中空的阀腔711，阀腔711的内壁上设置有连通槽712；所述阀腔711位于连通槽712的两端处分别安装有密封轴套714、阀座713，所述阀腔711位于密封轴套714、阀座713之间的部分与阀芯430密封且可滑动装配，所述阀芯430的端面与密封垫420压紧密封，密封垫420安装在阀座713上。

所述阀腔711位于阀座713一端与接入端管341连通、位于连通槽712处于接出端管342连通，所述连通槽712用于将阀芯430两侧的阀腔711连通；阀芯430与阀杆350的一端装配，阀杆350的另一端套装第一弹簧721后穿出密封轴套714，且阀杆350与密封轴套714密封、可轴向滑动装配。第一弹簧721对阀芯施加向阀座713推动的弹力，使得初始状态时，阀芯保持与密封垫压紧密封。

所述阀杆350穿出密封轴套714的一端上设置有阀杆槽351，阀杆槽351上设置有阀杆槽斜面352，且阀杆350设置有阀杆槽351的部分装入联动壳730内；所述联动壳730内还设置有联动滑槽731，所述联动滑槽731与锲形块740卡合且可滑动装配，所述锲形块740上设置有锲形块端面742、锲形块斜面741，所述锲形块740一端装入阀杆槽351内且其锲形块斜面741与阀杆槽斜面352，贴合且可滑动装配。

所述锲形块740与联动杆360一端装配，联动杆360的另一端穿出联动壳730后与联动推板361装配，所述联动杆360位于联动壳730与联动推板361之间的部分上套装有第二弹簧722，第二弹簧722用于对联动推板361施加远离联动壳730的弹力，从而使得初始状态时锲形块端面742位于最远离阀杆350处。

所述联动壳730内还设置有上锁安装槽732，上锁安装槽732与联动滑槽731连通，所述上锁安装槽732内安装有上锁座760，上锁座760内设置有上锁滑槽761，所述上锁滑槽761与上锁块750卡合且可滑动装配，所述上锁块750上可圆周转动地安装有上锁轮751，上锁轮751可与锲形块740的外壁压紧滚动；所述上锁块750与锁杆370的一端装配，锁杆370的另一端套装第三弹簧723后穿出上锁座760；第三弹簧723用于对上锁块750施加向锲形块740推动的弹力，上锁座760与锁杆370可轴向滑动装配。

初始状态时，由于锲形块740的外壁与上锁轮751压紧，此时锲形块740可以下移；在正压壳体160下移复位的过程中，正压壳体160会首先下压联动推块761，从而驱动锲形块740克服第二弹簧722的弹力下移，直到正压壳体160下移到位，此时锲形块740的锲形块端面742不高于上锁块750的底部端面，上锁块750向锲形块端面742上方移动，直到上锁块750的底部端面位于锲形块端面742的上方，此时锲形块740无法反向上移。在此过程中，会驱动阀杆350携带阀芯430向连通槽712移动，直到阀芯的两端面均处于连通槽712内侧，此时接入端管341、接出端管341连通，从而可向防尘气缸210供气。

本实施例中，阀壳710、联动壳730均安装在底座上，而联动壳730、锲形块、联动推板处结构可以设置多个，一般是两个，分别位于正压壳体160的下方不同位置，需要通过两个楔形块才能打开阀芯，以此避免无法解决正压壳体160过度倾斜的情况(相对于底座端面)。

优选地，所述锁杆370还与拉索810的一端装配，拉索810绕过导向轮771后与正压壳体160的外壁装配，导向轮771可圆周转动地安装在导向轮架770上，导向轮架770安装在联动壳730上。在正压壳体160上移时会逐渐牵拉拉索810，从而拉动上锁块750向上锁滑槽761内滑动直到复位，此时锲形块会在第二弹簧的作用下上移复位，阀芯、阀杆在第一弹簧的作用下复位。

更优选地，所述拉索810上设置有弹簧线部分811，在正压壳体160处于充电状态时，弹簧线部分811处于绷紧状态，此时拉索810拉动上锁块750复位。而正压壳体160下移时，弹簧线部分811会通过自身弹力先收缩，从而避免拉索810与其它装置发生干涉、缠绕，影响正常使用。

本实施例中，在防尘盖150相对于受电端500移动时正压壳体160都处于最靠近底座的状态，此时阀芯发开。而一但正压壳体160处于充电状态时，为了防止防尘气缸误操作造成碰撞，此时拉索810带动上锁块750复位，使得防尘气缸210的气路断开即可。

参见图20，其为本实施例的充电安全系统，包括：

充电端，安装在密封的正压壳体内且至少包括5个充电电极，其中至少包含42V充电电极两个、12V充电电极两个、接地充电电极1个；两个42V充电电极用于对外充电，12V充电电极用于传输控制电流，接地充电电极一端接地以防漏电；

受电端，安装在密封的正压壳体内且至少包含5个受电电极，其中至少包含42V受电电极两个、12V受电电极两个、接地受电电极1个；两个42V受电电极用于和两个42V充电电极分别电连接以将电流输出至充电设备；两个12V受电电极分别与两个12V充电电极电连接以将控制电流引入受电端，从而控制受电端内的相应设备；接地受电电极与接地充电电极电连接以实现接地；接地受电电极还与隔爆箱体的接地接点电连接；从而可以实现隔爆箱体通过接地受电电极、接地充电电极接地；

充电器，安装在隔爆控制箱内且用于将市电转换成42V直流电，以为后续充电；充电器的正负输出端分别与两个42V充电电极直接或间接电连接；两个42V充电电极将电引导至两个42V受电电极，从而对外进行充电。

受电继电器，安装在隔爆箱体内且其两个动触点分别与两个42V受电电极的一端电连接、静触点分别与两根充电电缆的充电接点电连接；所述受电继电器的线圈接电端(控制端)分别与两个12V受电电极电连接；

直流电源，用于将市电转换成12V直流电，直流电源的正负输出端分别与两个12V充电电极直接或间接电连接；

受电端与充电端压紧后，充电端的电极与受电端的电极一一对应、压紧电连接，此时直流电源将直流电输入受电继电器内，使得受电继电器闭合，受电继电器闭合闭合后将42V直流电向充电接点输送，从而向外充电；在此过程中接地受电电极、接地充电电极电连接从而将隔爆箱体接地。

正压壳体内部密封且填充不可燃气体，且正压壳体内部还分别与防爆流量传感器的进气口、压力传感器(气压压力传感器)的进气口连通，所述防爆流量传感器的排气口与正压壳体的排气接头连通，从而实时探测正压壳体向外排气的流量；所述压力传感器用于探测正压壳体内的气压。当防爆流量传感器探测的排气流量与压力传感器探测的正压压力满足预设要求时(达到预设阈值)，开始正压计时、正压过程，正压过程就是使用空气或其它不可燃气体置换正压壳体内的危险气体从而使正压壳体内部是安全区域。因为一旦正压壳体内发生爆炸或火花，就会使得气体膨胀，此时防爆流量传感器、压力传感器探测的数据都会上升，也就意味着正压壳体内存在危险气体。而及时排出危险气体可以大提高正压壳体内的安全性，防止危险气体直接在正压壳体内爆炸。

本实施例中，所述隔爆箱体、隔爆控制箱、正压壳体均采用防爆设计，且最好均为正压密封状态。

优选地，还包括主控板，主控板包括接口板、控制器、网络模块，接口板上设置有RJ45接口、10个IO接口、两个485接口；接口板上各个接口的信号端分别接入控制器的不同信号端，控制器用于收发解析控制指令并进行参数运算、程序运行，本实施例中，控制器可以选用PLC、工控机等；所述网络模块与RJ45接口通讯连接，RJ45接口通过网线与外部装置联网，从而使得控制器与外部装置联网。

优选地，充电器的两个交流接入端分别与交流电网的零线、火线连接，充电器的两个直流电接出端(正负极)分别与受电继电器的两个动触点电连接，受电继电器的两个静触点分别与充电端上的两个42V充电电极电连接；受电继电器的控制端与主控板的IO1接口电连接，从而可以通过主控板控制受电继电器的通断，也就是充电器向42V充电电极的电流通断；

优选地，直流电源的两个交流电接入端分别与市电的零线、火线电连接，直流电源的两个直流电接出端(正负极)分别与通路使能继电器的两个动触点电连接，通路使能继电器的两个静触点分别与充电端上的两个12V充电电极电连接；通路使能继电器的控制端与主控板的IO2接口电连接，从而使得主控板可以控制通路使能继电器的通断，也就是是否向两个12V充电电极供电；直流电源的两个直流电接出端还分别与主控板的两个接电端电连接，从而向主控板供电；

优选地，还包括安装在隔爆箱体内的接地继电器，接地继电器的动触点与接地受电电极电连接、静触点与接地线电连接，接地线接地；接地继电器的控制端(控制线圈接电端)分别与两个12V受电电极电连接。

优选地，所述防爆接近传感器的信号接入主控板的IO10接口内，从而使得控制器能够获取防爆接近传感器的信号，以为后续判断充电端、受电端是否压紧导电提供基础。

优选地，安装在正压壳体内的4个防爆行程开关分别与主控板的IO3、IO4、IO5、IO6通讯连接，从而使得控制器能够获取4个防爆行程开关的信号，以判断正压壳体160向正压舱盖的移动是否到位。

优选地，所述充气气路、升降气缸的供气气路、顶升气缸的供气气路上分别串联有一个本安电磁阀，所述本安电磁阀用于控制对应气路的通断，从而实现控制充气气路是否供气、是否向升降气缸供气、是否向顶升气缸供气。

压力传感器、每个本安电磁阀与主控板连接的电路上分别串联一个安全栅，安全栅用于限制对应电路上的电压电流，从而避免电压电流过大而造成相应设备烧坏。所述安全栅安装在防爆控制箱内。

本实施例的充电安全系统运行过程如下：

S1、需要充电时，主控板通过联网设备或其它信号输入方式获得充电指令，主控板控制串联在充气气路上的本安电磁阀打开，从而向正压壳体内充气，以排出正压壳体内的危险气体；

S2、主控板控制串联在升降气缸供气气路上的本安电磁阀打开，从而向升降气缸供气，升降气缸携带正压壳体上移直到触发四个防爆行程开关后断开串联在升降气缸供气气路上的本安电磁阀；

S3、防爆接近传感器启动、串联在顶升气缸供气气路上的本安电磁阀打开，向顶升气缸供气，顶升气缸驱动充电端向受电端移动，直到防爆接近传感器探测到与感应块的距离达到预设阈值，此时判断为充电端、受电端压紧导电；

S4、主控板控制通路使能继电器闭合，从而将直流电源与两个12V充电电极连通；12V电流直接接入受电继电器、接地继电器，从而使得受电继电器、接地继电器闭合，此时充电电极与充电接点电连接，防爆箱体接地；

S5、主控板控制充电继电器闭合，从而将充电器输出的42V直流电引入充电接点处进行充电；

S6、在整个充电过程中，防爆流量传感器、压力传感器实时或周期性探测正压壳体排出的气流流量、正压壳体内部气压，一旦发现达到预设阈值，则加大向正压壳体内供气的气量以排出正压壳体内的危险气体，防止爆炸；

S7、充电完成后，主控板依次控制充电继电器、通路使能继电器、顶升气缸、升降气缸、串联在充气气路上的本安电磁阀复位即可。

参见图21-图30，在实际使用过程中，主要是将外部空气抽入正压腔161内以替换正压腔内的危险气体，显然空气中存在杂质，一旦这些杂质吸附在铜棒532的端面上就会导致接触不良，引起电火花等，存在一定的安全隐患。而本实施例中充电端为移动式设计，吸附在充电电极640端面上的杂物会随着充电端600的移动以及正压腔内气流的流动而吹开。而铜棒532位于正压腔161顶部，还是固定的，因此一旦吸附杂物就很难自行脱落，故对受电端进行防尘保护是必要，本案也基于此理念设计了防尘板机构，所述防尘板机构包括安装在充电壳体610上的轮架660、安装在正压舱盖170内侧的滑轨壳920、将受电端500端部遮蔽的防尘板930，所述轮架660上圆周转动地安装有滚轮661；所述滑轨壳920上分别设置有导轨条部分921、滑轨孔922、导轨条止位板923，所述滑轨孔922套装在防爆壳盖590位于正压腔161内的一端外，所述导轨条止位板923安装在导轨条部分921上；所述防尘板930有两块且两块防尘板930上分别圆周转动地安装有行走轮931，行走轮931的底部压紧在导轨条部分921的顶面上且行走轮931与防尘板930分别与导轨条部分921的两个端面贴紧，以使得导轨条部分921对防尘板930的移动提供导向，而行走轮931用于降低防尘板930与导轨条部分921的摩擦。

所述导轨条止位板923安装在两块防尘板930相互靠近的一端上，从而限制两块防尘板930的最小间距。所述防尘板930上还设置有止位条932，初始状态时两块防尘板930的止位条932相互压紧，从而使得两块防尘板930将受电端500的端部遮挡以实现防尘。

所述防尘板930上还安装有锲形块940，所述锲形块940上设置有打开斜面941，所述打开斜面941由靠近止位条932的一端向远离止位条932的一端向下倾斜设置；打开斜面941与滚轮661正对且滚轮661可与打开斜面941压紧配合。

所述防尘板930上还安装有牵拉板950，所述牵拉板950上安装有牵拉钩951；两个防尘板930对应的两个牵拉钩951之间通过拉簧(未画出)连接，具体地，拉簧的两端分别与两个牵拉钩951装配，从而通过拉簧对两块防尘板930施加相互靠近压紧的弹力。使用时，充电端600向受电端500移动，滚轮661首先与两块锲形块940上的打开斜面941压紧，然后随着充电端600的上移，滚轮661对两块锲形块940施加相互远离的推力，使得滚轮661推动两块防尘板930克服拉簧的弹力相互远离移动，直到充电端上移至与受电端压紧导电，此时滚轮661的外壁或轮架660的外壁与止位条932的侧壁压紧，从而可以通过滚轮661或轮架660实现对防尘板930的定位、锁位。充电完成后，充电端下移，滚轮下移，滚轮661沿着止位条932的侧壁逐渐下移至与打开斜面941压紧压紧，然后随着滚轮661的下移，打开斜面941远离防尘板930的一端逐渐与滚轮661压紧，从而可以降低两块防尘板930相互靠近的速度，避免两块止位条932发生较大的撞击。而两块防尘板930在拉簧的弹力下逐渐相互靠近移动直到复位，以使防尘板930恢复对受电端端部的遮蔽。当然，本实施例的拉簧可以更换为弹性绳，理论上只要能在两块防尘板930相互远离时存储弹力，且后续能为两块防尘板930的复位提供复位弹力即可。

优选地，止位条932可以选用软质弹性材料制作，从而在两块止位条932相互冲击时可以起到缓冲，两块止位条932压紧时可以增加密封性。

优选地，参见图30，由于气缸在驱动气缸轴伸缩的过程中速度是偏快的，而且很难控制气缸轴两个位移点中间的定位，因此顶升气缸230驱动顶升气缸轴231伸缩的过程中一旦速度偏快就会使得两块防尘板930在拉簧的拉动下快速相互靠近，很容易造成两块止位条932撞击，显然这会影响止位条932的寿命，甚至造成防尘板930的变形，同时使得正压腔161内存在异响影响用户体验及对故障的及时判断。对此本实施例在其中一块止位条932上设置有贯穿的止位条通槽9321，在另一条止位条932上设置有缓冲扣910，所述缓冲扣910上设置有缓冲端911，缓冲端911上分别设置有缓冲斜面912、锁位弧面913；设置有止位条通槽9321的防尘板930远离缓冲扣910的一端上且与止位条通槽9321对应处还安装有弹簧片960，所述弹簧片960一端安装在对应的防尘板930上、另一端为开放端，且弹簧片960上安装有缓冲垫961；缓冲垫961采用软质弹性材料制作，如橡胶、硅胶等。

缓冲扣910穿过止位条通槽9321后与缓冲垫961挤压，从而驱动弹簧片960变形，直到缓冲端911穿过止位条通槽9321后、锁位弧面913与止位条932位于止位条通槽9321的外壁处压紧即可。所述缓冲扣910也具有弹性。

使用时，只要两块防尘板930之间获得一定的推力就能将缓冲端911拉入止位条通槽9321内，从而驱动两块防尘板930相互远离以打开受电端端部。这种设计主要是为了增加两块止位条932之间装配时的稳固程度，从而增加对受电端的防尘性能。因为即使通过拉簧对两块防尘板930施加相互压紧的拉力，但是止位条932的中间部分也可能存在间隙，从而降低防尘效果。设置缓冲扣910与止位条通槽9321，且利用缓冲端911与防尘板930拉紧的方式后能够有效保证两块止位条932之间的压紧程度，从而增加防尘性能。而两块防尘板930相互间快速靠近移动时，缓冲扣910会穿过止位条通槽9321后与缓冲垫961接触，从而利用弹簧片960的弹性变形缓冲大部分冲击力，也就能够大大降低两块止位条932之间发生较强的对撞冲击，同时利用缓冲端911与防尘板930拉紧可以防止两块止位条932撞击后相互远离反弹，造成多次重复冲击，因为缓冲端911进入止位条通槽9321时，缓冲斜面912会与止位条通槽9321挤压使得缓冲扣910发生弹性变形以使缓冲端911进入止位条通槽9321，而缓冲端911穿出止位条通槽9321时，缓冲扣910通过自身弹力复位，使得锁位弧面913与止位条通槽9321所在的止位条932卡紧，从而直接避免两块止位条932由于撞击产生的冲击力反弹后重复撞击。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种正压有线充电舱安全充电系统，其特征在于，包括：

正压壳体，内部中空且一端开口，开口端通过正压舱盖密封，正压壳体内部分别与进气接头、排气接头、传感器管接头连通，进气接头与充气气路连通、排气接头上串联有防爆流量传感器、传感器管接头与压力传感器的进气端连通；

充电端，安装在密封的正压壳体内且至少包含两个主充电电极；

受电端，安装在正压舱盖上且少包含两个主受电电极，主受电电极与用于向外充电的充电接点直接或间接电连接；

充电器，安装在隔爆控制箱内且用于将市电转换成用于充电的直流电；

充电端与受电端压紧时，每个主充电电极分别与对应的主受电电极压紧导电，充电器将用于充电的直流电输入受电端，最后向外充电；

正压壳体内部密封且填充不可燃气体，所述防爆流量传感器实时探测正压壳体向外排气的流量；所述压力传感器用于探测正压壳体内的气压，当防爆流量传感器探测的排气流量与压力传感器探测的正压压力满足预设要求时，开始正压计时、正压过程。

2.如权利要求1所述的正压有线充电舱安全充电系统，其特征在于，充电端至少包括5个充电电极，其中至少包含主充电电极两个、副充电电极两个、接地充电电极1个；两个主充电电极用于对外充电，副充电电极用于传输控制电流，接地充电电极一端接地以防漏电；

受电端至少包含5个受电电极，其中至少包含主受电电极两个、副受电电极两个、接地受电电极1个；两个主受电电极用于和两个主充电电极分别电连接以将电流输出至充电设备；两个副受电电极分别与两个副充电电极电连接以将控制电流引入受电端，从而控制受电端内的相应设备；接地受电电极与接地充电电极电连接以实现接地；接地受电电极还与隔爆箱体的接地接点电连接。

3.如权利要求1所述的正压有线充电舱安全充电系统，其特征在于，充电器的正负输出端分别与充电继电器的两个动触点电连接，充电继电器的两个静触点分别与两个主充电电极电连接；两个主充电电极将电引导至两个主受电电极，从而对外进行充电；充电继电器的控制端与主控板电连接，主控板控制充电继电器的通断。

4.如权利要求2所述的正压有线充电舱安全充电系统，其特征在于，还包括直流电源，直流电源用于将市电转换成控制直流电，直流电源的正负输出端分别与通路使能继电器的两个动触点电连接，通路使能继电器的两个静触点分别与两个副充电电极电连接；通路使能继电器的控制端与主控板电连接，主控板控制通路使能继电器的通断。

5.如权利要求4所述的正压有线充电舱安全充电系统，其特征在于，主受电电极与充电接点之间串联有受电继电器，受电继电器安装在隔爆箱体内且其两个动触点分别与两个主受电电极的一端电连接、静触点分别与两根充电电缆的充电接点电连接；所述受电继电器的线圈接电端分别与两个副受电电极电连接；

受电端与充电端压紧后，充电端的电极与受电端的电极一一对应、压紧电连接，此时直流电源将直流电输入受电继电器内，使得受电继电器闭合，受电继电器闭合闭合后将充电直流电向充电接点输送，从而向外充电；在此过程中接地受电电极、接地充电电极电连接从而将隔爆箱体接地。

6.如权利要求4所述的正压有线充电舱安全充电系统，其特征在于，主控板包括接口板、控制器、网络模块，接口板上设置有接口；接口板上各个接口的信号端分别接入控制器的不同信号端，控制器用于收发解析控制指令并进行参数运算、程序运行；所述网络模块与外部装置联网。

7.如权利要求2所述的正压有线充电舱安全充电系统，其特征在于，还包括安装在隔爆箱体内的接地继电器，接地继电器的动触点与接地受电电极电连接、静触点与接地线电连接，接地线接地；接地继电器的控制端分别与两个副受电电极电连接。

8.如权利要求2所述的正压有线充电舱安全充电系统，其特征在于，正压壳体还与升降气缸的升降气缸轴装配，充电端安装在顶升气缸的顶升气缸轴上，顶升气缸安装在正压壳体上；正压壳体、升降气缸、顶升气缸均通过充气气路供气，充气气路、升降气缸的供气气路、顶升气缸的供气气路上分别串联有一个本安电磁阀，所述本安电磁阀用于控制对应气路的通断。

9.一种正压有线充电舱安全充电系统的充电方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、需要充电时，主控板获得充电指令，主控板控制串联在充气气路上的本安电磁阀打开，从而向正压壳体内充气，以排出正压壳体内的危险气体；

S2、主控板控制串联在升降气缸供气气路上的本安电磁阀打开，从而向升降气缸供气，升降气缸携带正压壳体移动到位后断开串联在升降气缸供气气路上的本安电磁阀；

S3、串联在顶升气缸供气气路上的本安电磁阀打开，向顶升气缸供气，顶升气缸驱动充电端向受电端移动，充电端、受电端压紧导电；

S4、主控板控制通路使能继电器闭合，从而将直流电源与两个副充电电极连通；控制电流直接接入受电继电器、接地继电器，从而使得受电继电器、接地继电器闭合，此时充电电极与充电接点电连接，防爆箱体接地；

S5、主控板控制充电继电器闭合，从而将充电器输出的充电直流电引入充电接点处进行充电。

10.如权利要求9所述的充电方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S6、在整个充电过程中，防爆流量传感器、压力传感器实时或周期性探测正压壳体排出的气流流量、正压壳体内部气压，一旦发现达到预设阈值，则加大向正压壳体内供气的气量以排出正压壳体内的危险气体，防止爆炸。

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