CN204012826U - 一种电动汽车充电枪结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车充电枪结构，包括固定端和可移动端，所述固定端和可移动端各包括导磁体和一个感应线圈，固定端和可移动端相互配合，进行充电时，可移动端插入固定端；每个感应线圈连接各自的充电电路的功率变换器，功率变换器连接充电控制器，充电控制器连接通信模块，充电控制器检测功率变换器的输入/输出电压和电流以及接收来自通讯模块的数据信号，将处理后的数据发送给通讯模块，并向功率变换器发送控制信号，本实用新型的充电枪为电气隔离式结构，没有金属电气插件，因此不会出现漏电及接触不良等安全隐患，并且具有良好的屏蔽作用，有效避免电磁辐射。

Description

一种电动汽车充电枪结构

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车充电枪结构，属于电动汽车充电技术领域。

背景技术

电动汽车的充电装置相当于汽车燃料的加注站，可以通过对汽车电池进行反复充电，向车辆提供运行能源。

目前，电动汽车的充电装置主要有有线充电桩(充电站)和非接触无线充电。其中，有线充电桩采用金属接插件实现与电动汽车充电电池的连接。但是，这种金属插件式充电装置在某些环境下(如天气潮湿、下雨等)可能会出现诸如漏电、短路、电弧等安全隐患。另外金属接插件也存在老化和接触不良等问题，接触不良引起的接触电阻变大会造成充电时插件过热而引发火灾。因此，金属插件式电动汽车充电装置在某种程度上存在很大的安全隐患。非接触式无线充电使用安全、操作方便，但其充电性能受发射线圈与接收线圈相对位置的影响比较严重，另外非接触式无线充电存在电磁辐射，该辐射究竟对生物有何种不良影响目前尚无定论。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种电动汽车充电枪结构，该结构不采用电源金属插件，因此不会出现漏电及接触不良等问题，也不存在现有的非接触式无线充电装置发射/接收线圈存在相对位置的匹配问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电动汽车充电枪结构，包括相互配合的固定端和可移动端；所述固定端，包括第一导磁体、第三导磁体、第一感应线圈、绝缘层和防护体，其中，第一导磁体的内侧设置第一感应线圈，第一感应线圈的内外侧包裹绝缘层，导磁体外部包有防护体；所述可移动端，包括第二导磁体、第二感应线圈、绝缘层和防护体，第二感应线圈的轴线位于第二导磁体的中心，第二感应线圈的轴线与第二导磁体盘状平面垂直，第二感应线圈外包裹绝缘层，绝缘层与导磁体外侧包有防护体；第三导磁体位于第一导磁体的中心位置或第二感应线圈绝缘层的内侧中心，其底部与第一导磁体连为一体或顶部与所述第二导磁体连为一体。

第一导磁体为桶状结构，第三导磁体为柱体型结构。

第二导磁体为盘状结构。

所述可移动端顶部设有手柄。

在电动汽车充电时，将所述可移动端插入所述固定端中，所述导磁体与感应线圈的位置关系是：第一和第二感应线圈位于第一导磁体和第三导磁体之间。

一种基于所述电动汽车充电枪的充电装置，还包括固定端充电电路和可移动端充电电路；

所述固定端充电电路包括：第一功率变换器、第一充电控制器、第一通讯模块；其中，第一充电控制器检测第一功率变换器的输入/输出电压和电流以及接收来自第一通讯模块的数据信号，分析、处理后发送给第一通讯模块，并向第一功率变换器发送控制信号。

所述固定端第一感应线圈的两个输出端连接到所述固定端充电电路的第一功率变换器。

所述可移动端充电电路包括：第二功率变换器、第二充电控制器、第二通讯模块；其中，第二充电控制器检测第二功率变换器的输入/输出电压和电流以及接收来自第二通讯模块的数据信号，分析、处理后发送给第二通讯模块，并向第二功率变换器发送控制信号。

所述可移动端第二感应线圈的两个输出端连接到可移动端充电电路的第二功率变换器。

所述固定端被安装在电动汽车内部时，所述固定端通过导线连接电动汽车充电电池的正负极，所述可移动端通过导线连接到供电电源端。

所述固定端被安装在供电电源端时，所述固定端通过导线连接到供电电源端，所述可移动端通过导线连接到电动汽车的充电电池正负极。

所述充电电路通过各自的通讯模块通过无线、光电或红外通讯实现非接触式的数据交换。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型提供一种电动汽车充电枪结构，为电气隔离式结构，没有金属电气插件，因此不会出现漏电及接触不良等安全隐患。

(2)在进行充电时，本实用新型的电动汽车充电枪结构能够使感应线圈之间实现较高耦合系数，克服了现有的非接触式充电装置发射线圈与接收线圈由于存在相对位置不匹配导致耦合系数急剧下降的缺点。

(3)在进行充电时，本实用新型的电动汽车充电枪结构的感应线圈都位于导磁体的内部，导磁体起到了很好的屏蔽作用，能有效防止电磁辐射和外泄。

(4)本实用新型克服了金属插件式充电枪和非接触无线充电的缺点，保留了二者的优点，为电动汽车充电提供了一种折中的技术方案，安全、有效。

附图说明

图1(a)、(b)为本实用新型的一种电动汽车充电枪结构的固定端结构图；

图2(a)、(b)为本实用新型的一种电动汽车充电枪结构的可移动端结构图；

图3(a)、(b)为本实用新型的另一种电动汽车充电枪结构的固定端结构图；

图4(a)、(b)为本实用新型的另一种电动汽车充电枪结构的可移动端结构图；

图5为本实用新型的一种基于电动汽车充电枪的充电装置固定端电路框图；

图6为本实用新型的一种基于电动汽车充电枪的充电装置可移动端电路框图；

图7为本实用新型的另一种基于电动汽车充电枪的充电装置固定端电路框图；

图8为本实用新型的另一种基于电动汽车充电枪的充电装置可移动端电路框图。

其中，1、手柄，2、感应线圈，3、充电电路E1；4、功率变换器F1；5、充电电池，6、充电控制器G1；7、通讯模块H1；8、供电电源，9、充电电路E2；10、功率变换器F2；11充电控制器G2；12、通讯模块H2；A1：第一导磁体；A2：第二导磁体；A3：第三导磁体；B1：第一感应线圈；B2：第二感应线圈；C1：第一绝缘层；C2：第二绝缘层；D1：第一防护体；D2：第二防护体。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

一种电动汽车充电枪结构，包括固定端和可移动端。

所述固定端包括：第一导磁体A1和第三导磁体A3、第一感应线圈B1、第一绝缘层C1、第一防护体D1；

其中第一导磁体A1为桶状结构，第三导磁体A3为柱体型结构，第三导磁体A3位于第一导磁体A1的中心位置，其底部与第一导磁体A1连为一体；

所述第一感应线圈B1为螺线管结构，第一感应线圈B1的内、外侧被第一绝缘层C1包裹，放置于第一导磁体A1的内侧或者第三导磁体A3的外侧；

所述第一导磁体A1与第一感应线圈B1的第一绝缘层C1以及第三导磁体A3的外部为第一防护体D1；

如果第一感应线圈B1放置于第一导磁体A1的内侧时，所述固定端中心部第三导磁体A3加上第一防护体D1后的外径为第一感应线圈B1加上第一绝缘层C1及第一防护体D1后的内径为

如果第一感应线圈B1放置于第三导磁体A3的外侧时，所述固定端中心部第三导磁体A3和第一感应线圈B1加上第一绝缘层C1及第一防护体D1后的外径为第一导磁体A1加上第一防护体D1后的内径为

所述可移动端包括：第二导磁体A2、第二感应线圈B2、第二绝缘层C2、第二防护体D2；

其中，所述第二导磁体A2为盘状结构；

所述第二感应线圈B2为螺线管结构，其轴线位于第二导磁体A2盘状表面中心并与第二导磁体A2圆盘面垂直，第二感应线圈B2的内、外侧为第二绝缘层C2；

所述第二防护体D2位于第二绝缘层C2的内、外侧及第二导磁体A2的外侧，即在第二感应线圈B2的有效高度内，第二防护体D2为空心管状，其内径外径为

所述可移动端第二感应线圈B2加上第二绝缘层C2及第二防护体D2后的内径要大于所述固定端中的中心部第一防护体D1的外径所述可移动端的第二感应线圈B2加上第二绝缘层C2及第二防护体D2后的外径要小于所述固定端中的第一感应线圈B1加上第一绝缘层C1及第二防护体D2后的内径为

一种电动汽车充电枪的另一种结构形式，所述第三导磁体A3位于所述可移动端中的第二感应线圈B2的第二绝缘层C2的内侧中心，其顶部与所述第二导磁体A2连为一体，所述第二防护体D2的底部封闭。

所述可移动端顶部装有手柄。

所述导磁体为软磁材料。

所述防护体为非金属、非导电及非导磁材料，起到防护和固定所述导磁体及线圈的作用。

在电动汽车充电时，将所述可移动端插入所述固定端中，所述导磁体与感应线圈的位置关系是：从外到内依次是第一导磁体A1、第一感应线圈B1、第二感应线圈B2和第三导磁体A3。

一种基于所述电动汽车充电枪的充电装置，还包括固定端充电电路E1(3)和可移动端充电电路和E2。

所述固定端充电电路E1(3)包括：第一功率变换器F1(4)、第一充电控制器G1(6)、第一通讯模块H1(7)等。其中，第一充电控制器G1(6)检测第一功率变换器F1(4)的输入/输出电压和电流以及接收来自第一通讯模块H1(7)的数据信号，综合处理后发送给第一通讯模块H1(7)，并向第一功率变换器F1(4)发送控制信号。

所述固定端第一感应线圈B1的两个输出端连接到充电电路E1(3)的第一功率变换器F1(4)。

所述可移动端充电电路E2(9)包括：第二功率变换器F2(10)、第二充电控制器G2(11)、第二通讯模块H2(12)等。其中，第二充电控制器G2(11)检测第二功率变换器F2(10)的输入/输出电压和电流以及接收来自第二通讯模块H2(12)的数据信号，综合处理后发送给第二通讯模块H2(12)，并向第二功率变换器F2(10)发送控制信号。

所述可移动端第二感应线圈B2的两个输出端连接到充电电路E2(9)的第二功率变换器F2(10)。

所述充电电路E1(3)和E2之间通过各自的所述通讯模块H1(7)和H2(12)实现非接触式的数据交换，所述通讯模块H1(7)和H2(12)可采用无线、光电或红外通讯技术等予以实现。

所述固定端被安装在电动汽车内部时，所述固定端通过导线连接电动汽车充电电池的正负极，所述可移动端通过导线连接到供电电源8端。

所述固定端被安装在供电电源端时，所述固定端通过导线连接到供电电源端，所述可移动端通过导线连接到电动汽车的充电电池正负极。

一种基于上述电动汽车充电枪的充电方法，包括以下步骤：

当所述固定端被安装在电动汽车内部时，

步骤一、将所述充电枪的可移动端插入所述固定端中，所述第一感应线圈B1和第二感应线圈B2即成为一个耦合高频变压器的两个绕组线圈，所述导磁体即成为所述高频变压器的铁芯；

步骤二、电动汽车端的所述固定端第一充电控制器G1(6)检测第一功率变换器F1(4)的输入/输出电压和电流，经过所述第一充电控制器G1(6)处理后经由所述第一通讯模块H1(7)发出给供电电源端充电电路E2(9)；

步骤三、供电电源端的所述可移动端第二充电控制器G2(11)检测第二功率变换器F2(10)的输入/输出电压和电流，经过所述第二充电控制器G2(11)处理后经由所述第二通讯模块H2(12)发出给电动汽车端的充电电路E1(3)；

步骤四、所述充电控制器G1(6)和G2(11)根据接收到的相关数据，分别控制所述功率变换器F1(4)和F2中的功率开关管工作，通过所述高频变压器实现功率传输，对所述电池进行充电。

当所述固定端被安装在供电电源端时，

步骤一、将所述充电枪的可移动端插入所述固定端中，所述第一感应线圈B1和第二感应线圈B2即成为一个耦合高频变压器的两个绕组线圈，所述导磁体即成为所述高频变压器的铁芯；

步骤二、电动汽车端的所述可移动端第二充电控制器G2(11)检测第二功率变换器F2(10)的输入/输出电压和电流，经过所述第二充电控制器G2(11)处理后，将相关数据经由所述第二通讯模块H2(12)发出给供电电源端充电电路E1(3)；

步骤三、供电电源端的所述固定端第一充电控制器G1(6)检测第一功率变换器F1(4)的输入/输出电压和电流，经过所述第一充电控制器G1(6)处理后经由所述第一通讯模块H1(7)发出给电动汽车端的充电电路E2(9)；

步骤四、所述充电控制器G1(6)和G2(11)根据接收到的相关数据，分别控制所述功率变换器F1(4)和F2中的功率开关管工作，通过所述高频变压器实现功率传输，对所述电池进行充电。

图1(a)、(b)给出了本实用新型的一种电动汽车充电枪的固定端结构图，图中包括：第一导磁体A1和第三导磁体A3、第一感应线圈B1、第一绝缘层C1、第一防护体D1。其中，第一导磁体A1为圆桶结构，第三导磁体A3为柱体型结构，第三导磁体A3位于第一导磁体A1的中心位置，其底部与第一导磁体A1连为一体，其截面图为“E”型结构。所述第一感应线圈B1为螺线管结构，其内、外侧被第一绝缘层C1包裹，放置于第一导磁体A1的内侧。所述第一导磁体A1与第一感应线圈B1的第一绝缘层C1以及第三导磁体A3的外部为第一防护体D1。所述第三导磁体A3加上第一防护体D1后的外径为第一感应线圈B1加上第一绝缘层C1及第一防护体D1后的内径为

图2(a)、(b)给出了本实用新型的一种电动汽车充电枪的可移动端结构图，图中包括：第二导磁体A2、第二感应线圈B2、第二绝缘层C2、第二防护体D2。其中，所述第二导磁体A2为圆盘结构，所述第二感应线圈B2为螺线管结构，其轴线位于第二导磁体A2圆盘面中心并与第二导磁体A2圆盘面垂直，第二感应线圈B2的内、外侧为第二绝缘层C2。所述第二防护体D2位于第二绝缘层C2的内、外侧及第二导磁体A2的外侧，即在第二感应线圈B2的有效高度内，第二防护体D2为空心管状，其内径外径为

图2(a)、(b)中所述可移动端顶部装有手柄1，方便人工手持。

图1(a)、(b)和图2(a)、(b)中，所述导磁体为软磁材料，如铁氧体、非晶、微晶等。所述防护体为非金属、非导电及非导磁材料，起到防护和固定所述导磁体及线圈的作用。

图3(a)、(b)和图4(a)、(b)分别给出了本实用新型的另一种电动汽车充电枪的固定端和可移动端结构图，图中，将图1中的第三导磁体A3由固定端改放置在可移动端第二感应线圈B2的第二绝缘层C2的内侧中心，其顶部与第二导磁体A2连为一体，所述第二防护体D2的底部封闭。图3(a)、(b)中，固定端第一导磁体A1的截面图为“U”型结构，图4(a)、(b)中，可移动端第二导磁体A2和第三导磁体A3组合后的截面图为“T”型结构。

图5为固定端安装在电动汽车内部时的固定端充电系统框图，图中，固定端第一感应线圈B1连接到所述固定端充电电路E1(3)的功率变换器F1(4)的输入端，功率变换器F1(4)输出端连接到充电电池5，充电控制器G1(6)检测功率变换器F1(4)的输入/输出电压和电流以及接收来自通讯模块H1(7)的数据信号，综合处理后发送给通讯模块H1(7)，并向功率变换器F1(4)发送控制信号。所述功率变换器F1(4)由AC-DC变换器构成。

图6为固定端安装在电动汽车内部时的可移动端充电系统框图，图中，可移动端第二感应线圈B2连接到所述可移动端充电电路E2(9)的功率变换器F2(10)的输出端，功率变换器F2(10)输入端连接到供电电源6，充电控制器G2(11)检测功率变换器F2(10)的输入/输出电压和电流以及接收来自通讯模块H2(12)的数据信号，综合处理后发送给通讯模块H2(12)，并向功率变换器F2(10)发送控制信号。所述功率变换器F2(10)由AC-DC和DC-AC变换器构成。

图7为固定端安装在供电电源端的固定端充电系统框图，图中，固定端第一感应线圈B1连接到所述固定端充电电路E1(3)的功率变换器F1(4)的输出端，功率变换器F1(4)输入端连接到供电电源6，充电控制器G1(6)检测功率变换器F1(4)的输入/输出电压和电流以及接收来自通讯模块H1(7)的数据信号，综合处理后发送给通讯模块H1(7)，并向功率变换器F1(4)发送控制信号。所述功率变换器F1(4)由AC-DC和DC-AC变换器构成。

图8为固定端安装在电动汽车内部时的可移动端充电系统框图，图中，可移动端第二感应线圈B2连接到所述可移动端充电电路E2(9)的功率变换器F2(10)的输入端，功率变换器F2(10)输出端连接到充电电池5，充电控制器G2(11)检测功率变换器F2(10)的输入/输出电压和电流以及接收来自通讯模块H2(12)的数据信号，综合处理后发送给通讯模块H2(12)，并向功率变换器F2(10)发送控制信号。所述功率变换器F2(10)由AC-DC变换器构成。

实施例1：

本实用新型的一种电动汽车充电枪的充电装置，包括图1(a)、(b)和图2(a)、(b)所示的电气隔离式充电枪及如图5和图6所示的固定端和可移动端充电系统。所述固定端图1和图5被安装在电动汽车内部时，所述可移动端图2和图6通过导线连接到供电电源6。电动汽车充电具体实施步骤为：

步骤一、将所述充电枪可移动端插入所述固定端中，所述第二导磁体A2即成为“桶状”第一导磁体A1的“桶盖”，两个所述感应线圈B1和B2即成为一个耦合高频变压器的两个绕组线圈，所述导磁体1即成为所述高频变压器的铁芯；

步骤二、所述固定端充电控制器G1(6)检测功率变换器F1(4)的输入/输出电压和电流，经过所述充电控制器G1(6)处理后，将相关数据经由所述通讯模块H1(7)发出给供电电源端充电电路E2(9)；

步骤三、所述可移动端充电控制器G2(11)检测功率变换器F2(10)的输入/输出电压和电流，经过所述充电控制器G2(11)处理后，将相关数据经由所述通讯模块H2(12)发出给电动汽车端的充电电路E1(3)；

步骤四、所述充电控制器G1(6)和G2根据接收到的相关数据，分别控制所述功率变换器F1(4)和F2(10)中的功率开关管工作，通过所述高频变压器实现功率传输，对所述电池进行充电。

实施例2：

本实用新型的另一种电动汽车充电枪的充电装置，包括图3(a)、(b)和图4(a)、(b)所示的电气隔离式充电枪及如图5和图6所示的固定端和可移动端充电系统。所述固定端图3(a)、(b)和图5被安装在电动汽车内部时，所述可移动端图4和图6通过导线连接到供电电源6。电动汽车充电具体实施步骤与实施例1相同。

实施例3：

本实用新型的另一种电动汽车充电枪的充电装置，包括图1(a)、(b)和图2(a)、(b)所示的电气隔离式充电枪及如图7和图8所示的固定端和可移动端充电系统。所述固定端图1(a)、(b)和图7被安装在供电电源端，所述可移动端图2(a)、(b)和图8放置在电动汽车一侧。电动汽车充电具体实施步骤与实施例1相同。

实施例4：

本实用新型的另一种电动汽车充电枪的充电装置，包括图3(a)、(b)和图4(a)、(b)所示的电气隔离式充电枪及如图7和图8所示的固定端和可移动端充电系统。所述固定端图3(a)、(b)和图7被安装在供电电源端，所述可移动端图4(a)、(b)和图8放置在电动汽车一侧。电动汽车充电具体实施步骤与实施例1相同。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种电动汽车充电枪结构，其特征是：包括相互配合的固定端和可移动端；所述固定端，包括第一导磁体、第三导磁体、第一感应线圈、绝缘层和防护体，其中，第一导磁体的内侧设置第一感应线圈，第一感应线圈的内外侧包裹绝缘层，导磁体外部包有防护体；所述可移动端，包括第二导磁体、第二感应线圈、绝缘层和防护体，第二感应线圈的轴线位于第二导磁体的中心，第二感应线圈的轴线与第二导磁体的平面垂直，第二感应线圈外包裹绝缘层，绝缘层与导磁体外侧包有防护体；第三导磁体位于第一导磁体的中心位置或第二感应线圈绝缘层的内侧中心，其底部与第一导磁体连为一体或顶部与所述第二导磁体连为一体。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车充电枪结构，其特征是：所述可移动端顶部设有手柄。

3.如权利要求1所述的一种电动汽车充电枪结构，其特征是：在电动汽车充电时，将所述可移动端插入所述固定端中，所述导磁体与感应线圈的位置关系是：第一和第二感应线圈位于第一导磁体和第三导磁体之间。

4.如权利要求1所述的一种电动汽车充电枪结构，其特征是：第一导磁体为桶状结构，第三导磁体为柱体型结构。

5.如权利要求1所述的一种电动汽车充电枪结构，其特征是：第二导磁体为盘状结构。

6.一种基于如权利要求1-5中任一项所述电动汽车充电枪结构的充电装置，其特征是：还包括固定端充电电路和可移动端充电电路；

所述固定端充电电路包括：第一功率变换器、第一充电控制器、第一通讯模块；其中，第一充电控制器检测第一功率变换器的输入/输出电压和电流以及接收来自第一通讯模块的数据信号，分析、处理后发送给第一通讯模块，并向第一功率变换器发送控制信号；

所述可移动端充电电路包括：第二功率变换器、第二充电控制器、第二通讯模块；其中，第二充电控制器检测第二功率变换器的输入/输出电压和电流以及接收来自第二通讯模块的数据信号，分析、处理后发送给第二通讯模块，并向第二功率变换器发送控制信号。

7.如权利要求6所述的充电装置，其特征是：所述固定端第一感应线圈的两个输出端连接到所述固定端充电电路的第一功率变换器。

8.如权利要求6所述的充电装置，其特征是：所述可移动端第二感应线圈的两个输出端连接到可移动端充电电路的第二功率变换器。

9.如权利要求6所述的充电装置，其特征是：所述固定端被安装在电动汽车内部时，所述固定端通过导线连接电动汽车充电电池的正负极，所述可移动端通过导线连接到供电电源 端。

10.如权利要求6所述的充电装置，其特征是：所述固定端被安装在供电电源端时，所述固定端通过导线连接到供电电源端，所述可移动端通过导线连接到电动汽车的充电电池正负极。