CN117410766B - 一种新能源汽车用交直流充电转换头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源汽车用交直流充电转换头，包括外壳、卡紧筒，所述外壳内设置有圆柱状的活动块，所述活动块的后端设置有用于与充电枪对接的输入电极；在外壳内并位于支撑块与活动块之间设置有弹簧，所述卡紧筒的内部为中空结构，使得卡紧筒的内侧和外侧之间形成环形的活动腔，所述卡紧筒的内侧为硬性材质而其外侧为弹性材质；所述活动块的前端沿其周向均匀分布有多组长形的挤紧条，所述挤紧条的前端伸入到活动腔内且挤紧条可以在活动腔内前后移动。该转换头可以大幅减小转换头与充电插座对接以及拆分时的阻力，起到省力的作用，提升使用体验。

Description

一种新能源汽车用交直流充电转换头

技术领域

本发明涉及一种充电转换头，具体涉及一种新能源汽车用交直流充电转换头。

背景技术

随着新能源汽车的快速普及和技术的突飞猛进，作为新能源汽车的重要配套设备，充电桩也在全国范围快速普及。

早期国内布置的充电桩主要以交流充电桩为主，但随着技术的更新，市面上也出现了越来越多的直流充电桩。

早些年推出的新能源汽车一般仅安装有交流充电插座，这些车型需要充电时只能专门寻找交流充电插座，若附近的充电站暂时没有可供使用的交流电插座，会因充电枪与充电插座不匹配的导致车辆无法充电，给使用者带来不便。

针对上述问题，目前市面上出现了一些新能源汽车用交直流转换头，交直流转换头的一端为直流输入接口另一端为交流输出接口，在转换头内集成DC-AC转换电路，充电枪向直流输入接口输送直流电，DC-AC转换电路将直流电转换为交流电，并通过交流输出接口向汽车的充电插座输送交流电，从而为电动汽车充电。

现有的交直流转换头，由于其前端的筒体与充电插座的接口内壁一般设计为过盈配合。过盈配合虽然可以在一定程度上保证对接后的稳定性，但是在将转换头与充电插座对接的过程中，往往需要用户对转换头施加较大的向前推力，且使用完毕向拔出转换头时也比较费力，这影响到使用体验。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了新能源汽车用交直流充电转换头，其在拔插过程中更加省力，可以提升使用体验。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种新能源汽车用交直流充电转换头，包括筒形的外壳，在外壳的前端一体设置有卡紧筒，卡紧筒用于插入汽车的充电插座内，在外壳的外壁上设置有卡定锁扣，在卡紧筒内设置有支撑块，在支撑块的前端设置有用于与汽车充电插座对接的输出电极，所述外壳内设置有圆柱状的活动块，所述活动块可以在外壳内前后移动，所述活动块的后端设置有用于与充电枪对接的输入电极；所述活动块内集成有DC-AC转换电路，所述输入电极与DC-AC转换电路的输入端连接，所述DC-AC转换电路的输出端通过柔性电缆与输出电极连接；在外壳内并位于支撑块与活动块之间设置有弹簧，弹簧的两端分别与支撑块和活动块接触且弹簧处于压缩状态；所述卡紧筒的内部为中空结构，使得卡紧筒的内侧和外侧之间形成环形的活动腔，所述卡紧筒的内侧为硬性材质而其外侧为弹性材质；所述活动块的前端沿其周向均匀分布有多组长形的挤紧条，所述挤紧条的前端伸入到活动腔内且挤紧条可以在活动腔内前后移动；所述外壳的后端顶部设置有卡槽，所述卡槽用于供充电枪上的限位卡扣卡入。

作为优选方案：所述挤紧条通过转动座与活动块连接，所述转动座的轴向为前后方向，所述挤紧条可以绕转动座的轴线自由转动；所述挤紧条的外表面上沿其长度方向设置有导向槽，所述导向槽的前段为直线形槽体且导向槽的后段为波浪形槽体；所述外壳的前端的内壁上设置有接触柱，所述接触柱的端部伸入到导向槽内。

作为优选方案：所述外壳内部的前端安装有多组电磁铁，所述电磁铁与挤紧条一一对应，所述接触柱与电磁铁的输出轴同轴连接；所述转动座与活动块之间还安装有拉压力传感器，所述拉压力传感器用于检测挤紧条受到的拉力和压力；该转换头还包括控制模块，所述控制模块包括主控单元和电池单元；所述拉压力传感器的输出端与主控单元的信号采样端连接，所述电磁铁的控制端与主控单元的控制信号输出端连接。

作为优选方案：初始时，各组电磁铁的输出轴处于缩回状态，各组接触柱与导向槽脱离，在转换头与充电枪对接的过程中，当挤紧条在活动腔内向前移动时，拉压力传感器实时检测挤紧条对转动座的压力，主控单元将检测到的各组压力值进行比较以找出最大的压力值，将最大压力值对应的挤紧条作为目标挤紧条，将目标挤紧条对应的电磁铁定义为目标电磁铁，选取目标电磁铁以及与目标电磁铁编号相邻的两组电磁铁，主控单元向这三组电磁铁发送控制信号使三组电磁铁的输出轴伸出，三组电磁铁驱动各自的接触柱进入到对应的导向槽内，而其他组电磁铁为初始状态，转化头与充电插座对接完成后主控单元控制这三组电磁铁缩回。

作为优选方案：拆卸转换头的过程中，主控单元将检测到的各组拉力值进行比较，从而找出最大的拉力值，将该拉力值对应的挤紧条作为目标挤紧条，再选取目标挤紧条及与其相邻的两组挤紧条，控制三组挤紧条对应的电磁铁伸出，使三组接触柱分别进入到这三组挤紧条的导向槽内，完成拆卸有主控单元控制这三组电磁铁缩回。

作为优选方案：所述活动块的后端设置有环形的嵌入槽，所述嵌入槽用于供充电枪的对接筒进入。

作为优选方案：所述活动块的前端设置有用于容纳弹簧和柔性线缆的容置槽。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：该转换头通过在外壳内设置活动块，在活动块的前端设置挤紧条，并将卡紧筒内部设置为中空结构；初始时挤紧条并未插入到活动腔内且卡紧筒的外侧为弹性材质，所以卡紧筒的外侧会向内收缩变形，使得卡紧筒的外径变小较小的外径使得卡紧筒在进入到充电插座的接口内时不会与接口内壁发生较大摩擦，可以大幅减小转换头与充电插座对接时的阻力，起到省力的作用。而当充电枪与转换头完成对接时，挤紧条能进入到卡紧筒内，使卡紧筒的外侧与充电插座的接口的内壁接触并压紧内壁；对转换头起到额外的稳定作用，使转换头不会发生松动。另外，当充电枪与转换头分离后，挤紧条回退至初始位置，卡紧筒的外侧收缩时卡紧筒的外径变小，之后可以很轻松将转换头从充电插座中拔出。

附图说明

图1为实施例一中转换头的外部结构示意图；

图2为实施例一中转换头的内部结构示意图；

图3为图2中的A部放大图；

图4为实施例一中卡紧筒的结构示意图；

图5为实施例一中充电插座的内部结构示意图；

图6为实施例一中充电枪的内部结构示意图；

图7为实施例二中接触柱和转动座的安装示意图；

图8为实施例二中挤紧条的结构示意图；

图9为实施例三中转换头的内部结构示意图；

图10为图9中的B部放大图；

图11为实施例三中控制模块的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、转换头；101、外壳；102、卡紧筒；103、卡定锁扣；104、输入接口；105、支撑块；106、输出电极；107、活动块；108、输入电极；109、柔性线缆；110、弹簧；111、卡槽；112、活动腔；113、挤紧条；114、连接块；115、嵌入槽；116、容置槽；117、转动座；118、导向槽；1181、直线形槽体；1182、波浪形槽体；119、接触柱；120、拉压力传感器；121、电磁铁；122、输出接口；123、前限位阶；124、后限位阶；2、充电插座；201、固定座；202、连接法兰；203、输入端子；204、卡紧腔；205、锁定槽；3、充电枪；301、手柄；302、对接筒；303、输出插座；304、输出端子；305、限位卡扣。

具体实施方式

实施例一：

参照图1，一种新能源汽车用交直流充电转换头，包括筒形的外壳101，在外壳101的前端一体设置有卡紧筒102，卡紧筒102用于插入汽车的充电插座2内，在外壳101的外壁上设置有卡定锁扣103。

参照图2，卡紧筒102内为转换头1的输出接口122，在卡紧筒102内设置有支撑块105，在支撑块105的前端设置有用于与汽车充电插座2对接的输出电极106；在外壳101内设置有圆柱状的活动块107，活动块107可以在外壳101内前后移动，在活动块107的后端设置有用于与充电枪3对接的输入电极108。

在外壳101的内壁上并位于活动块107的前方设置有呈环形的前限位阶123；在外壳101的内壁上并位于活动块107的后方设置有呈环形的后限位阶124。前限位阶123和后限位阶124起到限制活动块107前后移动范围的作用。

在活动块107内集成有DC-AC转换电路（图中未示出），输入电极108与DC-AC转换电路的输入端连接，DC-AC转换电路的输出端通过柔性电缆与输出电极106连接。

柔性电缆预留有足够的长度，允许活动块107在其移动范围内移动。

在外壳101内并位于支撑块105与活动块107之间设置有弹簧110，弹簧110的两端分别与支撑块105和活动块107接触，弹簧110处于压缩状态。柔性电缆位于弹簧110的内侧。

参照图3，卡紧筒102的内部为中空结构，使得卡紧筒102的内侧和外侧之间形成环形的活动腔112，活动腔112与卡紧筒102同轴；活动腔112的后端与外壳101内部连通，活动腔112的前端延伸至卡紧筒102的前端。

参照图4，本实施例中卡紧筒102的内侧（即位于虚线下方的部位）为硬性材质，而其外侧（即位于虚线上方的部位）为弹性材质。

在活动块107的前端沿其周向均匀分布有多组长形的挤紧条113，挤紧条113沿前后方向设置，挤紧条113的后端通过连接块114与活动块107的前端连接固定。多组挤紧条113合围构成的圆形与活动腔112同心，且挤紧条113的前端伸入到活动腔112内。挤紧条113可以在活动腔112内前后移动。

在外壳101的后端顶部设置有卡槽111，卡槽111用于供充电枪3上的限位卡扣305卡入。

在初始状态下（即该转换头1未与汽车的充电插座2以及充电枪3对接时），活动块107位于其最右位置，此时活动块107的后端与后限位阶124接触，弹簧110的长度最长且弹簧110处于压缩状态。在初始状态下，挤紧条113的前端刚好进入到活动腔112内，活动腔112未被挤紧条113填充。

下面结合图5和图6描述该转换头1的对接方法：

握住转换头1的外壳101，将转换头1的前端对准汽车的充电插座2，随后向前移动转换头1使其靠近充电插座2。推动转换头1使卡紧筒102开始进入到充电插座2的接口内，由于此状态下挤紧条113并未插入到活动腔112内且卡紧筒102的外侧为弹性材质，所以卡紧筒102的外侧会向内收缩变形，使得卡紧筒102的外径变小（卡紧筒102收缩后其外径略小于充电插座2的内径），较小的外径使得卡紧筒102在进入到充电插座2的接口内时不会与接口内壁发生较大摩擦，可以大幅减小转换头1与充电插座2对接时的阻力，起到省力的作用。

在卡紧筒102逐渐进入到充电插座2的接口内的过程中，转换头1的输出电极106会与充电插座2的输入端子203接触并逐渐插接，当输出电极106与输入端子203完全插接时转换头1的支撑块105与充电插座2输入端子203的座体接触，此时转换头1的卡紧筒102和外壳101不能继续向前移动，在此时可以将转换头1的卡定锁扣103卡入到充电插座2的锁定槽205内，如此便完成了转换头1与充电插座2的对接。在此状态下卡紧筒102完全进入到充电插座2的接口内。

之后，握住充电枪3的手柄301，将充电枪3对准转换头1后端的输入接口104；向前推动充电枪3，使充电枪3前端的对接筒302逐渐进入到转换头1的输入接口104内，在此过程中充电枪3的输出端子304会与转换头1的输入电极108接触并逐渐插接；在输出端子304与输入电极108接触后，充电枪3的推力开始驱动活动块107向前移动，此时挤紧条113随活动块107同步向前移动，挤紧条113向前逐渐进入活动腔112，在此过程中弹簧110被压缩；挤紧条113在活动腔112内向前移动的过程中会向外推挤卡紧筒102的外侧，使卡紧筒102的外侧与充电插座2的接口的内壁接触并压紧内壁；当充电枪3的输出端子304与转换头1的输入电极108完全对接时，活动块107移动至其左限位置，挤紧条113完全进入到活动腔112内，此时卡紧筒102的整个外侧与充电插座2的接口内壁很稳定地挤紧，对转换头1起到额外的稳定作用，使转换头1不会发生松动。在此时可以将充电枪3的限位卡扣305卡入到转换头1的卡槽111内，如此便完成了充电枪3与转换头1的对接。

另外，充电枪3的重力和转换头1自身的重力经过杠杆作用后会对卡紧筒102施加较大的向下拉扯力；由于挤紧条113也可以起到额外的支撑作用，其提供的支撑力使得转换头1与充电插座2对接后卡紧筒102能够承受更大的上下扭摆力；挤紧条113提供的额外支撑力可以起到抵消向下拉扯力的作用，起到保护卡紧筒102的作用，也能防止转换头1因受到向下的拉扯力而向下扭摆，有利于保持对接的稳定性。

之后可以由充电枪3经过转换头1向充电插座2输送电能，从而为新能源汽车充电。

该转换头1的拆卸方法为：

充电结束后，操作充电枪3的限位卡扣305，使限位卡扣305与转换头1的卡槽111脱离；随后用力向后拔充电枪3，由于输出端子304与输入电极108之间存在接触摩擦力，在充电枪3向后移动的过程中，向后的摩擦力和弹簧110的弹力共同作用于活动块107，使活动块107也能向后移动，活动块107连同挤紧条113向后移动一定距离后，由于挤紧条113与卡紧筒102之间的接触摩擦力变小，此时仅依靠弹簧110的弹力也能驱动活动块107继续向后移动；当充电枪3完全拔出时，活动块107也回到其初始位置（即右限位置），挤紧条113也从活动腔112抽离，在此状态下卡紧筒102的外侧收缩时卡紧筒102的外径变小，使卡紧筒102的外壁与充电插座2的接口内壁之间出现缝隙，卡紧筒102与充电插座2的接触摩擦力大幅减小；随后操作转换头1的卡定锁扣103，使卡定锁扣103与充电插座2的锁定槽205脱离；之后可以很轻松将转换头1从充电插座2中拔出。

如图5所示，对于这种充电插座2，在其接口的内侧还设置有环形的卡紧腔204，卡紧腔204用于供卡紧筒102进入。对于这种充电插座2，可以将卡紧筒102的长度设计为大于充电插座2的接口深度，使卡紧筒102能够进入到卡紧腔204内。当卡紧筒102进入到卡紧腔204内后，由于卡紧腔204与卡紧筒102的接触面积增大，则卡紧腔204的两侧壁分别压紧卡紧筒102的外侧和内侧，将会使转换头1与充电插座2的连接更稳定可靠。

如图2所示，本实施例中还在活动块107的后端设置有环形的嵌入槽115，嵌入槽115用于供充电枪3的对接筒302进入。当充电枪3与转换头1完成对接后，对接筒302进入到嵌入槽115内，使得充电枪3与转换头1的连接更加稳定可靠，且能增加对接处的密封性，起到一定的防水防尘作用。

本实施例中，还在活动块107的前端设置有用于容纳弹簧110和柔性线缆109的容置槽116。在对接过程中当活动块107向前移动时，弹簧110和柔性线缆109可以进入到容置槽116内。容置槽116可以使转换头1的结构更紧凑。

实施例二：

参照图7，本实施例与实施例一的区别在于：

本实施例中的挤紧条113通过转动座117与活动块107连接，转动座117的轴向为前后方向，挤紧条113可以绕转动座117的轴线自由转动。

另外参照图8，在挤紧条113的外表面上沿其长度方向设置有导向槽118，导向槽118的前段为直线形槽体1181，导向槽118的后段为波浪形槽体1182。

另外，在外壳101的前端的内壁上设置有接触柱119，接触柱119沿外壳101的径向设置，接触柱119与外壳101连接固定，接触柱119的端部伸入到导向槽118内。

在初始状态下，接触柱119位于直线形槽体1181的前端；在充电枪3与转换头1对接的过程中，当挤紧条113在活动块107的驱动下向前移动时，挤紧条113会与接触柱119相对移动，接触柱119先是在直线形槽体1181内滑动，然后接触柱119会进入到波浪形槽体1182内；当接触柱119进入到波浪形槽体1182内后，继续向前推动挤紧条113会使挤紧条113在小范围内左右往复扭摆（即绕转动座117的轴线小角度往复转动），如此使得挤紧条113一边向前移动一边左右扭摆，小范围的扭摆可以周期性减少挤紧条113在卡紧筒102内前行的阻力，使得用户可以更轻松完成转换头1与充电插座2的对接。

实施例三：

参照图9和图10，本实施例与实施例二的区别在于：本实施例中在外壳101内部的前端安装有多组电磁铁121，电磁铁121与挤紧条113一一对应，接触柱119与电磁铁121的输出轴同轴连接，对各组电磁铁121顺次编号。

另外，本实施例中，在转动座117与活动块107之间还安装有拉压力传感器120，拉压力传感器120用于检测挤紧条113受到的拉力和压力。

参照图11，本实施例中的转换头1还包括控制模块，控制模块包括主控单元和电池单元。拉压力传感器120的输出端与主控单元的信号采样端连接，电磁铁121的控制端与主控单元的控制信号输出端连接；电池单元的输出端与拉压力传感器120和主控单元的供电端连接；在外壳101上还设置有充电接口（图中未示出），充电接口与电池单元连接。充电接口连接外部电源后，可以给电池单元充电。

在初始状态下，电磁铁121的输出轴处于缩回状态，在此状态下接触柱119与导向槽118脱离。

本实施中的转换头1在与充电枪3对接的过程中，当挤紧条113在活动腔112内向前移动时，拉压力传感器120实时检测挤紧条113对转动座117的压力，该压力等于挤紧条113前行的阻力；主控单元将检测到的各组压力值进行比较，从而找出最大的压力值，将最大压力值对应的挤紧条作为目标挤紧条，将目标挤紧条对应的电磁铁定义为目标电磁铁，选取目标电磁铁以及与目标电磁铁编号相邻的两组电磁铁，主控单元向这三组电磁铁发送控制信号使三组电磁铁的输出轴伸出，三组电磁铁驱动各自的接触柱进入到对应的导向槽内，而其他组电磁铁仍然保持在初始状态；后续活动块107继续向前移动的过程中，目标挤紧条及与其相邻的两组挤紧条将会在小范围内往复左右扭摆，如此可以使卡紧筒102上行进阻力最大的部位及其相邻部位的阻力得到周期性减小，起到省力的作用；且由于其他挤紧条并不会扭摆，也给这三组挤紧条留出了更大的动作空间。

对接完成后主控单元控制这三组电磁铁缩回。

通过上述措施可以实现在对接过程中对挤紧条113的动态选取，使卡紧筒102上随时变化的阻力最大部位都能得到针对性的阻力削弱，使整个对接过程更加轻松。

同样的，拆卸转换头1的过程中，主控单元将检测到的各组拉力值进行比较，从而找出最大的拉力值，将最大拉力值对应的挤紧条作为目标挤紧条，再选取目标挤紧条及与其相邻的两组挤紧条，控制三组挤紧条对应的电磁铁伸出，使三组接触柱分别进入到这三组挤紧条的导向槽内，而其他电磁铁为初始状态，在后续活动块107向右移动的过程中，起到省力的作用。完成拆卸后，主控单元控制这三组电磁铁缩回。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新能源汽车用交直流充电转换头，包括筒形的外壳，在外壳的前端一体设置有卡紧筒，卡紧筒用于插入汽车的充电插座内，在外壳的外壁上设置有卡定锁扣，在卡紧筒内设置有支撑块，在支撑块的前端设置有用于与汽车充电插座对接的输出电极，其特征是：所述外壳内设置有圆柱状的活动块，所述活动块可以在外壳内前后移动，所述活动块的后端设置有用于与充电枪对接的输入电极；所述活动块内集成有DC-AC转换电路，所述输入电极与DC-AC转换电路的输入端连接，所述DC-AC转换电路的输出端通过柔性电缆与输出电极连接；在外壳内并位于支撑块与活动块之间设置有弹簧，弹簧的两端分别与支撑块和活动块接触且弹簧处于压缩状态；所述卡紧筒的内部为中空结构，使得卡紧筒的内侧和外侧之间形成环形的活动腔，所述卡紧筒的内侧为硬性材质而其外侧为弹性材质；所述活动块的前端沿其周向均匀分布有多组长形的挤紧条，所述挤紧条的前端伸入到活动腔内且挤紧条可以在活动腔内前后移动；所述外壳的后端顶部设置有卡槽，所述卡槽用于供充电枪上的限位卡扣卡入；所述挤紧条通过转动座与活动块连接，所述转动座的轴向为前后方向，所述挤紧条可以绕转动座的轴线自由转动；所述挤紧条的外表面上沿其长度方向设置有导向槽，所述导向槽的前段为直线形槽体且导向槽的后段为波浪形槽体；所述外壳的前端的内壁上设置有接触柱，所述接触柱的端部伸入到导向槽内。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车用交直流充电转换头，其特征是：所述外壳内部的前端安装有多组电磁铁，所述电磁铁与挤紧条一一对应，所述接触柱与电磁铁的输出轴同轴连接；所述转动座与活动块之间还安装有拉压力传感器，所述拉压力传感器用于检测挤紧条受到的拉力和压力；该转换头还包括控制模块，所述控制模块包括主控单元和电池单元；所述拉压力传感器的输出端与主控单元的信号采样端连接，所述电磁铁的控制端与主控单元的控制信号输出端连接。

3.根据权利要求2所述的新能源汽车用交直流充电转换头，其特征是：初始时，各组电磁铁的输出轴处于缩回状态，各组接触柱与导向槽脱离，在转换头与充电枪对接的过程中，当挤紧条在活动腔内向前移动时，拉压力传感器实时检测挤紧条对转动座的压力，主控单元将检测到的各组压力值进行比较以找出最大的压力值，将最大压力值对应的挤紧条作为目标挤紧条，将目标挤紧条对应的电磁铁定义为目标电磁铁，选取目标电磁铁以及与目标电磁铁编号相邻的两组电磁铁，主控单元向这三组电磁铁发送控制信号使三组电磁铁的输出轴伸出，三组电磁铁驱动各自的接触柱进入到对应的导向槽内，而其他组电磁铁为初始状态，转化头与充电插座对接完成后主控单元控制这三组电磁铁缩回。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车用交直流充电转换头，其特征是：拆卸转换头的过程中，主控单元将检测到的各组拉力值进行比较，从而找出最大的拉力值，将该拉力值对应的挤紧条作为目标挤紧条，再选取目标挤紧条及与其相邻的两组挤紧条，控制三组挤紧条对应的电磁铁伸出，使三组接触柱分别进入到这三组挤紧条的导向槽内，完成拆卸有主控单元控制这三组电磁铁缩回。

5.根据权利要求1所述的新能源汽车用交直流充电转换头，其特征是：所述活动块的后端设置有环形的嵌入槽，所述嵌入槽用于供充电枪的对接筒进入。

6.根据权利要求1所述的新能源汽车用交直流充电转换头，其特征是：所述活动块的前端设置有用于容纳弹簧和柔性线缆的容置槽。