CN203318185U - 一种携带电磁铁自动充断电装置的电动汽车 - Google Patents

Abstract

一种携带电磁铁自动充断电装置的电动汽车，包括充电电缆，所述充电电缆的一端附有连接插座，所述电动汽车还包括用以带动连接插座与充电桩断开或闭合的电磁传动装置和用于检测电动汽车静态停靠或启动状态的探测部件，所述连接插座与所述电磁传动装置联动，所述探测部件与充电管理系统连接，所述充电管理系统包括用以当静态停靠时控制电磁传动装置动作将连接插座与充电桩闭合，以及当启动状态时控制电磁传动装置动作将连接插座与充电桩断开的智能充断电模块。本实用新型提供一种操作方便、安全性良好、维护成本低的携带电磁铁自动充断电装置的电动汽车。

Description

一种携带电磁铁自动充断电装置的电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种携带自动充断电装置的电动汽车。 

背景技术

电动汽车近年来在人们交通出行中发挥出越来越重要的地位和作用。上海、北京等大城市已相继启动电动汽车大型租赁业务和充电站建设招投标项目。此外，全国各大中城市也逐渐开始在居民小区、停车场及商业消费区附近批量建设电动汽车用户自助充电桩。以上发展趋势表明电动汽车在全国范围内的普及和发展成为我国目前交通产业发展的一项重要建设任务，并对于减少石油对外依赖、保障国家能源安全、实现经济社会可持续发展具有重要的意义。目前为止，国家电网系统对电动汽车的运营管理主要实行电池定点更换的服务模式。然而，随着电动汽车用户数量的大量增多，尤其是在远距离换电站等非便利条件下，电动汽车因电量较低却无法得到实时有效充电等问题日益凸显。因此，远距离寻找换电站更换电池的服务显然难以解决客户在缺电量等紧急情况下实时充电这一重要需求。为了解决该问题，国家已开始着手在公共停车场、住宅小区等区域建设一定规模的充电桩系统，由于以上公共场所的充电桩系统大多采用自助充电、缴费及管理模式，其人机操作界面和充电装置的耐损耗性对于系统的安全维护意义重大。其中，作为充电过程损耗的关键性因素，用户在充电完毕后往往会遗忘将充电电缆从插孔拔出即启动车辆，而这一误操作将直 接导致插孔或电缆插头因物理挤压而造成损伤，增加了自助充电桩的维修和运营成本。多家电动汽车生产商针对该问题进行了技术上的改进。英国霍尔公司将充电电缆的一端插孔中放置薄片状的压敏电阻。当用户遗忘拔下充电电缆即启动车辆时，车辆移动产生的拉伸力作用于电阻而导致其阻值在段时间内迅速增大，从而将实际充电电流降至系统默认充电电流阈值之下，使得充电系统自动识别并结束充电过程，可有效地保障充电电缆及充电插孔的安全使用。与此同时，一汽大众厂商也通过在充电电缆插孔处放置报警芯片，当电缆因用户遗忘误操作而受到的拉伸力作用下，该报警芯片会产生报警并提醒用户注意。 

因此，为了有效保障电动汽车充电的安全性，并同时降低充断电等过程中误操作对充电桩产生的损耗及故障，建立一种完善、安全、操作简便的充电桩接口保护装置势在必行，可较大地降低充电桩系统的成本维护费用及故障维修概率。 

发明内容

为了克服现有的电动汽车充电接口的操作麻烦、安全性较差、维护成本高的不足，本实用新型提供一种操作方便、安全性良好、维护成本低的携带电磁铁自动充断电装置的电动汽车。 

为实现该目的，本实用新型采用如下技术方案： 

一种携带电磁铁自动充断电装置的电动汽车，包括充电电缆，所述充电电缆的一端附有连接插座，所述电动汽车还包括用以带动连接插座与充电桩断开或闭合的电磁传动装置和用于检测电动汽车静态停靠或启动状态的探测部件，所述连接插座与所述电磁传动装置联动，所述探测部件与充电管理系统连接，所述充电管理系统包括用以当静 态停靠时控制电磁传动装置动作将连接插座与充电桩闭合，以及当启动状态时控制电磁传动装置动作将连接插座与充电桩断开的智能充断电模块。 

进一步，所述充电桩的充电插孔内嵌入电磁铁，所述连接插座上设有吸附电磁铁的金属薄膜层。 

更进一步，所述充电电缆外部覆盖绝缘橡胶层，所述充电电缆与充电插孔的电触点分别固定在橡胶绝缘层的边缘部位上；所述充电桩的充电插孔覆盖绝缘橡胶保护层。 

本实用新型的技术构思为：一组探测模块，可识别车辆的停靠及行驶状态，并通过充电管理系统发送车辆充电或断电操作指令；一条连接电缆，可实现对车辆的充电功能，电缆一端附有连接插座，可与车辆的充电装置相连接；电缆和插孔处内层各包裹有狭长金属弹片组成的电触点，且电触点间距是可调节的。 

电动汽车为静态停靠状态时，探测模块对该状态进行识别，并预存为停靠指令，同时发送至充电管理系统，后者通过电磁转换装置调节电触点金属片位置，在磁场力的作用下，电缆与插孔电触点金属片之间产生异性吸附作用，使得插孔及电缆接口处于粘紧状态，从而实现对车辆的充电功能。 

当电动汽车由静态停靠转入启动状态时，探测模块对该状态进行识别，并预存为启动指令，同时发送至充电管理系统，后者通过电磁转换装置调整电触点金属片的磁极分布，使得电缆与插孔间产生异性排斥作用，松开两者间的连接。在该过程中，电缆插孔将在磁场力的作用下绕其轴心逆时针旋转至与排斥力相平行的位置，从而使得电缆 与充电插孔脱开连接。 

与现有技术相比，本实用新型具备如下优点： 

（1）在电缆端口及充电插孔电触点处分别镀有磁性介质，可根据使用者需求实现对车辆的充断电功能。 

（2）车辆充电插孔电触点金属片可在电磁传动装置的作用下发生移动，实现对车辆充断电模式的选择。 

（3）充电电缆端口嵌有弧形绝缘塑料保护层，防止充电电路可能出现的漏电及短路事故。该绝缘塑料保护层位于电缆及插孔电触点形成的间隙中，并可随行驶状态的改变调整间隙距离及电触点磁极分布，从而实现插孔与充电电缆的自动吸附和释放。 

附图说明

图1为电动汽车俯视剖面结构示意图(110)，以及电动汽车充电连接点位置组件(130)和(140)。 

图2为车辆充电插孔剖面示意图，其中包含了电磁铁(220)以及电磁感应装置(210)两部分。 

图3（a）和（b）分别为充电电缆侧剖面及横截剖面示意图,其中电缆端口与充电系统中的电磁传动装置(360)相连接。 

图4（a）和（b）分别为可绕轴心旋转的插孔侧剖面及横截剖面示意图。 

图5为车辆充电插孔电触点金属片的侧剖面示意图。 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。 

参照图1～图4b，一种携带电磁铁自动充断电装置的电动汽车，包括充电电缆，所述充电电缆的一端附有连接插座，所述电动汽车还包括用以带动连接插座与充电桩断开或闭合的电磁传动装置和用于检测电动汽车静态停靠或启动状态的探测部件，所述连接插座与所述电磁传动装置联动，所述探测部件与充电管理系统连接，所述充电管理系统包括用以当静态停靠时控制电磁传动装置动作将连接插座与充电桩闭合，以及当启动状态时控制电磁传动装置动作将连接插座与充电桩断开的智能充断电模块。 

图1所示的电动汽车俯视剖面结构(100)中，包含了可为电力驱动装置(115)提供能量的电池组(110)，电磁传动装置(120)。以上组件构成了电动汽车的充电系统。 

电池组可通过充电管理系统(125)进行充电，该充电系统可从多种途径获取外界能量，充电管理系统(125)的模式可根据使用者的需求进行选择。在整个充电系统剖面结构中，电池组(110)通过插孔连接装置与充电电缆连接。(130)为位于车辆前端的充电连接插孔，车辆驾驶座侧面的插孔为(131,132,133)，车辆后座侧面的插孔为(134,135,136)。车辆可通过多个不同位置插孔与充电桩相连接，其具体连接方式可根据使用者的需求来选择。据此，我们认为该车辆时具有多端口充电插孔的电动汽车。 

充电电缆(140)可接收并识别直流DC或交流AC电流信号。此外，充电电缆端口位置的选择与车辆的启动行驶方向也一一对应。例如，当充电电缆接入至插孔130时，使用者在遗忘拔下充电电缆即行驶车辆时，140将会从插孔130中自然脱落。相反地，当充电电缆插入插 孔134中，车辆逆向启动行驶将导致充电电缆或插孔形成物理损伤。以上充电电缆的接入方式根据用户需要进行灵活选择，在实际使用过程中为避免充电插孔或电缆的损坏可利用其中一个或多个充电插孔。[0021]基于以上所述实施方式，车辆充电管理装置包含了一类接电插孔205，可用于对充电电缆的连接。图2给出了该类具有齿状接电插孔示意图。充电插孔装置中还附带了一类电磁感应装置210。该感应装置被可连接至自动控制器150。电磁感应装置的主要功能是对充电电缆的连接状态进行识别。当用户对车辆进行启动时，该感应装置将实时监测充电状态并发送可视化指令信息至用户界面：“车辆进入非启动状态，充电电缆已断开。”通过发送该指令，可避免用户忘记插拔充电电缆而启动汽车所造成的配件损伤。在所述本实施方式中，感应装置210对于充电系统各个位置插孔均具有实时监控性。 

基于以上所述实施方式，充电插孔中携带有电磁铁(220)，该类电磁铁对于插孔中电触点金属片具有磁性吸附作用。图2中显示了插孔中所携带的矩形电磁铁。此外，具有不同形状的内嵌电磁铁均包含在本实用新型的保护范围之内。 

图3a和3b给出了充电电缆的侧面剖视图，电缆端口305可被接入至图2所述的任意一插孔中。在实际使用过程中，充电电缆300为直流通电电缆，其端口305可连接图2所示的插孔205处。充电电缆还包括了插入端口315，后者由金属弹簧片316组成。整个装置中的金属弹簧片与充电插孔205中的电触点金属片紧密相扣，实现通电导通功能。插孔端口315中包括了磁性介质318，该磁极可与插孔端200中相应的磁性介质产生相吸附或排斥的作用力。在实际充电过程中， 使用者将电缆从充电插孔中拔出将导致车辆充电装置的损坏。为了避免该类情况的发生，本实用新型的具体实施要求对充电电缆310的环绕绝缘层进行改进。该环绕绝缘层由球型的橡胶防护皮质所组成，且皮质层两端分别紧靠连接装置325及插孔315。进一步地，该防护皮层可沿着横截端面322滑动，使得插孔315处的磁介质与充电电缆205处的磁极产生吸附作用。相反地，当插孔315处的磁介质与电缆磁极205产生排斥作用时，电缆将自动从充电插孔处脱落，这使得使用者在遗忘拔下充电电缆即启动车辆时，避免对充电装置产生物理损伤。 

图3b给出了充电系统的横截剖面示意图，其中包括球型绝缘层的横截面320以及接电插孔315。图中355所示为绝缘层的最大保护半径范围。 

根据以上所述实施方式，该充电系统还包括了电磁传动装置360。在设计过程中，插孔205处附带有电触点金属片201，充电插拔端口315处可与电触点金属片201进行连接充电。在非充电状态下，充电插孔315与电触点201中的电磁铁呈同极性，两者产生相互排斥力。因此，我们本专利中首次提出采取电磁传动装置，可有效针对插孔315和电触点201的连接充断电行为进行实时控制。电磁传动装置360可通过电磁开关366来进行控制。该开关可通过放置电磁铁220来实现其磁极的选择功能。 

当电动汽车引擎关闭时，电缆端口将自动嵌入至充电插孔，连接电路充电。这一指令可通过自动控制装置150发送至用户界面。该控制装置一般由联锁电路芯片构成。电磁传动机构360执行该指令并将电缆紧密连接至镀有金属薄层318的电磁铁220上。当车辆处于启动 状态时，控制装置150通过发送启动指令至界面，同时控制联锁芯片电路，实现解锁功能。该解锁功能将使得电磁铁产生与金属薄层318相反的极性，所产生的磁场排斥力使电缆端口与充电插孔发生脱离，结束整个充电过程。 

充电装置还包括了充电断开控制器370，该控制装置可放置于绝缘防护皮层320的外部，可操纵电磁传动装置使充电电缆插头从插孔中滑出，从而结束充电状态。当使用者在遗忘拔下充电电缆而启动车辆时，断开控制器370使电缆与插孔自动脱离，避免对电缆或插孔造成物理损伤。 

根据以上所述实施方式，本实用新型对于电缆端口140进一步作了改造，即该端口在接入至充电插孔时具有一定的倾斜角度，这使得在车辆在充电过程中避免因外力作用而导致电缆从插孔中滑落。 

当电缆端口140与车辆充电插孔134相连接后，车辆后行倒车将导致插孔出现物理变形甚至损坏。为了解决该问题，图4给出了电动汽车的滑动插孔400，该插孔中包括了可同时绕水平轴和倾斜轴旋转的球型绝缘塑料薄片。该塑料薄片用以连接横断面电触点405。绝缘塑料片的弧度与弧形充电防护层410相匹配。此外，连接横截面电触点405处的插孔可在横截面范围内滑动。如图4A所示，插孔可沿横截面内任意角度任意方向自由滑动。 

图4a中的插孔400可与图4b中的弧形电缆420连接，同时电缆420也可连接至图1所示车辆不同部位的充电插孔中。弧形充电防护层410包括了弧形孔径411以及可绕轴旋转的电触点芯片405。弧形孔径411的尺寸形状与旋转电触点芯片405的尺寸形状共同决定了电 触点芯片绕轴旋转的空间范围。通过该类装置设计方案，用户可进一步通过旋转电触点芯片来控制电缆端口与充电插孔的连接角度，从而避免车辆在充电过程的行驶移动对电缆及充电插孔的物理损伤。 

基于以上所述实施方式，我们这里给出具体实施例： 

图5为携带电磁铁可实现自动充断电装置示意图。在图示装置中，501为导体金属片，用于传导充电电缆输入电流。整个充电过程可以通过电磁传动装置505进行实时控制。电磁传动装置505借助单片机电路自动控制导体金属片501的插入和拔出功能。当用户停靠电动汽车并向电磁传动装置发送预备充电指令，电磁传动装置接收到该指令并发送控制信号510，同时控制导体金属片接近并最终进入车辆充电插孔，实现对电动汽车的充电功能。 

据此，以上实施例为本实用新型较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其它的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种携带电磁铁自动充断电装置的电动汽车，包括充电电缆，所述充电电缆的一端附有连接插座，其特征在于：所述电动汽车还包括用以带动连接插座与充电桩断开或闭合的电磁传动装置和用于检测电动汽车静态停靠或启动状态的探测部件，所述连接插座与所述电磁传动装置联动，所述探测部件与充电管理系统连接，所述充电管理系统包括用以当静态停靠时控制电磁传动装置动作将连接插座与充电桩闭合，以及当启动状态时控制电磁传动装置动作将连接插座与充电桩断开的智能充断电模块。 

2.如权利要求1所述的携带电磁铁自动充断电装置的电动汽车，其特征在于：所述充电桩的充电插孔内嵌入电磁铁，所述连接插座上设有吸附电磁铁的金属薄膜层。 

3.如权利要求1或2所述的携带电磁铁自动充断电装置的电动汽车，其特征在于：所述充电电缆外部覆盖绝缘橡胶层，所述充电电缆与充电插孔的电触点分别固定在橡胶绝缘层的边缘部位上；所述充电桩的充电插孔覆盖绝缘橡胶保护层。 

4.如权利要求3所述的电动汽车，其特征在于：包括与所述充电电缆连接的滑动插孔，该插孔包括了弧形孔径以及可绕轴旋转的电触点芯片。 

5.如权利要求4所述的电动汽车，其特征在于：所述的插孔包括了可同时绕水平轴和倾斜轴旋转的球型绝缘塑料薄片；该塑料薄片用以连接横断面电触点；绝缘塑料片的弧度尺寸与弧形充电防护层的接口形状相匹配；连接横截面电触点处的插孔可在横截面范围内滑动。 

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