CN209756819U - 带安全插头的车车互联充电桩及其电源插头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带安全插头的车车互联充电桩及其电源插头，充电桩具有供电线路，供电线路第一端连接电源插头，第二端经安全开关连接充电枪，第三端连接放电插座，电源插头上的电能可经供电线路流到充电枪，实现正常充电功能；充电枪的电能亦可经供电线路流到放电插座中，为受电汽车/家用电器供电，实现车车之间的相互救援及满足户外用电需求。此外，充电桩在其电源插头的插针与供电线路第一端之间还串联有安全开关，在电源插头中的插针无插入市电插座时，安全开关断开，使电源插头的插针与供电线路断路，从而避免操作人员触电，杜绝安全隐患。

Description

带安全插头的车车互联充电桩及其电源插头

技术领域

本发明涉及充电桩技术领域，尤其是一种带安全插头的车车互联充电桩及其电源插头。

背景技术

传统的充电桩(又称充电器或充电机)有便携式的，该类充电桩因功率小，体积小，重量轻，方便携带，可随车配备；也有移动式的，该类充电桩功率稍大，较重，装有轮子，方便移动。

传统的充电桩属于给电动汽车正常充电的充电设备，其结构普遍如图1所示，其中桩本体2的一端连接电源插头1，另一端连接充电枪3。此类充电桩仅有从电网取电并对电动汽车充电的功能，需连接电网才能工作，若车主遇到电动汽车在行驶过程中电量耗尽的情况，则此类充电桩并不能为车主提供帮助，车主只能选择拨打道路救援电话等待救援。

现有专利ZL201210590312.3所提供的技术方案能解决电动汽车在行驶过程中电量耗尽的问题，其提供的充电连接器属于使电动汽车对外放电的放电设备，该充电连接器设有两个充电枪接头(即充电枪)，两个充电枪接头分别插入两台电动汽车，使两台电动汽车相互连通。使用时。控制有电的电动汽车(简称供电汽车)处于放电模式，无电的电动汽车(简称受电汽车)处于充电模式，如此设置，则供电汽车可通过充电连接器来对受电汽车进行充电，实现车车之间的相互救援，从而解决上述问题。

但上述充电连接器仅具备放电功能，不具备正常充电功能。若车主想兼具这两种功能，则其得在后备箱中同时存放充电设备和放电设备，造成后备箱存储空间拥挤凌乱，客户体验差。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能正常充电又能实施车车之间相互救援的充电桩，且该充电桩在使用过程中无安全隐患。

为此，提供一种带安全插头的车车互联充电桩，充电桩包括电源插头、供电线路、充电枪和放电插座，供电线路第一端连接电源插头，第二端经安全开关连接充电枪，第三端连接放电插座；还包括串联在电源插头的插针与供电线路第一端之间的安全开关，电源插头中的插针插入市电插座则触发所述安全开关从断开变为导通。

其中，电源插头设有伸出其端面外的按钮，按钮与电源插头的插针位于同一个端面上；电源插头中的插针插入市电插座则所述按钮受按压，从而实现所述触发；安全开关具体是设于电源插头内的常开型开关，开关串联于电源插头内的供电线路中，所述按钮受按压则压住开关的触头，从而实现所述触发。

其中，电源插头内部设有为所述按钮提供复位作用力的弹簧。

其中，所述安全开关是电控开关，电控开关从电源插头的插针处取电，电控开关得电则导通电源插头的插针与供电线路第一端之间的连接线路。

其中，电控开关具体是继电器，继电器的线圈从电源插头的插针处取电，继电器的触点串联在电源插头的插针与供电线路第一端之间。

其中，充电桩包括用于控制本充电桩工作的控制器和用于确定电能传输方向的电能传输方向获取电路，电能传输方向获取电路识别到充电桩预运行的模式，则向控制器发送用于匹配的相应信号。

其中，电能传输方向获取电路具有相连的取样电路和信号发送电路，取样电路从供电线路上成功取样则信号发送电路向控制器输出相应信号。

其中，电能传输方向获取电路具体包括光耦合器和上拉电阻R3，光耦合器中的发光二极管的阳极连接所述供电线路，其阴极接地，从而构成所述取样电路；光耦合器中的三极管的集电极与控制器相连且经上拉电阻R3连接至直流电源，该三极管的发射极接地，从而构成所述信号发送电路。

其中，充电桩是便携式充电桩或移动式充电桩。

还提供一种电源插头，其乃是上文所述的充电桩中的所述电源插头。

有益效果：

本发明的充电桩具有供电线路，供电线路第一端连接电源插头，第二端经安全开关连接充电枪，第三端连接放电插座，如此，电源插头上的电能可经供电线路流到充电枪，实现正常充电功能；充电枪的电能亦可经供电线路流到放电插座中，为受电汽车/家用电器供电，实现车车之间的相互救援。如此则车主的后备箱只需存放一个设备，避免其后备箱存储空间拥挤凌乱。

此外，充电桩在其电源插头的插针与供电线路第一端之间还串联有安全开关，当需要实施正常充电时，电源插头中的插针插入市电插座，安全开关从断开状态变为导通状态，从而使电源插头的插针与供电线路连通，电能得以从市电插座经电源插头流入充电桩，此状态下由于电源插头的插针位于市电插座内，操作人员无法接触，不会触电，故没有安全隐患；

而当需要实施车车互联救援时，电源插头中的插针无需插入市电插座，安全开关保持断开状态，电源插头的插针与供电线路断路，故此状态下电能也无法流到电源插头的插针上，因此即便插针外露被操作人员误触，也不会发生触电，故也没有安全隐患。

如此，即可保障充电桩的安全使用。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为现有充电桩的结构示意图。

图2为实施例1的充电桩A的电路示意图。

图3为充电桩A工作于充电枪输入模式的连接示意图。

图4为实施例1中的电源插头的结构示意图。

图5为对实施例1中电源插头进行拆分的爆炸图。

图6为实施例1中电源插头的内部电路示意图。

图7为实施例2的电源插头与继电器J1的电路示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

图2为本实施例的充电桩的电路示意图，其为交流便携式充电桩，后文为表述方便，将本实施例的充电桩称为充电桩A。充电桩A的桩本体2两端分别设有电源插头1和充电枪3，电源插头1和充电枪3通过桩本体2内的单相电线(L线、N线、E线)相连。

位于桩本体2中的工作电路包含充放电控制电路22和控制器21；充放电控制电路22包含有常规的两个继电器K1、K2，继电器K1串联在单相电线中的L线中，继电器K2串联在单相电线中的N线中，桩本体2内的控制器21控制继电器K1、K2的导通/断开，由于继电器K1、K2为现有技术，此处不作过多赘述。桩本体2与充电枪3之间连接常规的信号线(图中未示出)，包括CP线、CC线，充电枪3插入电动汽车的充放电接口则信号线与车载BMS系统建立连接。

桩本体2上具有一个放电插座23，用来向受电汽车/家用电器放电，放电插座23的规格、形状与普通插座一致，实现通用。放电插座23的N脚从继电器K2、电源插头1之间的N线上取电，放电插座23的E脚连接至单相电线中的E线，放电插座23的L脚从继电器K1、电源插头1之间的L线上取电。

为了能识别电能方向，桩本体2内设有一个电能传输方向获取电路24，具体包括由电阻R1、电阻R2、上拉电阻R3和光耦合器构成的检测电路。检测电路中，电源插头1内的L线电能经电阻R1衰减后流入光耦合器的发光二极管阳极，再从发光二极管的阴极流至电源插头1内的N线。光耦合器中三极管的发射极直接接地，三极管的集电极经上拉电阻R3连接直流电源VCC，从而保持集电极常态为高电平。集电极经电阻R2连接控制器21的引脚S1，以向控制器21输出信号。由于电源插头1自电网取电，电网中的反向电流难免流入电源插头1的N线。为防止发光二极管被异常电流损坏，在发光二极管的两端反向并联一个二极管D1，倘若电源插头1的N线存在反向电流，二极管D1将反向电流直接导到L线，避免发光二极管被反向击穿。

使用时，充电桩有两种工作模式，分别为充电枪输出模式、充电枪输入模式。其中，充电枪输出模式即为电源插头1从市电取电且通过充电枪3向电动汽车供电的模式；充电枪输入模式即为充电枪3从供电汽车取电且通过放电插座23向受电汽车供电的模式。

若要运行充电枪输出模式，则操作人员需将充电桩A的电源插头1插入市电插座，将充电枪3插入电动汽车的充放电接口。由于电源插头1中的L线得电，电能传输方向获取电路24中的发光二极管发光触发三极管导通，使三极管的集电极接地从而变为低电平，使控制器21的引脚S1电平变低。控制器21据此低电平信号知悉电源插头1插入市电插座，应运行充电枪输出模式；控制器进一步通过CP线向电动汽车的BMS系统发送PWM信号。依据国家标准，若车端需要充电，则BMS系统通过对充电枪3和车端充放电接口的CC端子连接状态进行判断，确认充电枪3已经正常插入充放电接口，并在收到PWM信号后改变该信号的电压幅度，以此通知控制器21连接成功，实现握手。控制器21以此变动信号作为反馈信号，来识别到车端需要充电，即车端要求运行充电枪输出模式。控制器21在收到反馈信号后，进一步确认引脚S1是否仍为低电平，若是则意味着车端与插头端的信号匹配，认为可以运行充电枪输出模式，进而控制继电器K1、K2导通，使电源插头1所取的电能得以流通至充电枪3上，向车充电，实现充电枪输出模式之运行；若否则不动作。

充电枪输出模式下，充电桩A的放电插座23得电，操作人员还可通过放电插座23向受电汽车/家用电器供电。

见图3，若要运行充电枪输入模式，则操作人员需先操作供电汽车上的操作面板，使供电汽车处于放电模式。然后，将充电桩A的充电枪3插入供电汽车，充电枪3得电，此时依据现有技术，处于放电模式下的BMS系统经对充电枪3和车端充放电接口的CC端子连接状态进行判断，确认充电枪3已经正常插入充放电接口，会主动向控制器21发送PWM信号。控制器21收到此PWM信号则知悉应该运行充电枪输入模式，进而查探其引脚S1的电平。由于充电枪输入模式中操作人员不需将充电桩A的电源插头1插入市电插座，电源插头1中的L线未得电，控制器21的引脚S1得以保持高电平。控制器21识别到此高电平则知悉电源插头1未插入市电插座，进而认为车端与插头端的信号匹配成功，可以运行充电枪输入模式，则控制继电器K1、K2导通，使充电枪3上的电能流至放电插座23，放电插座23得电。此时，操作人员可通过放电插座23向受电汽车/家用电器供电。需说明的是，在充电枪输入模式中，若控制器21识别电源插头1被误插入市电插座中，则认为车端与插头端的信号不匹配/有冲突，就保持所有继电器断开。

操作人员通过放电插座23向受电汽车供电前，先操作受电汽车上的操作面板，使受电汽车处于充电模式。接着，取另一充电桩B(可为本实施例的充电桩，也可为传统充电桩)，将充电桩B的电源插头1插至充电桩A的放电插座23上取电。再将充电桩B的充电枪3插入受电汽车，为受电汽车充电，从而实现车车之间的相互救援。

当然，充电枪输入模式下操作人员也可通过充电桩A的放电插座23向家用电器供电。

需说明的是，在充电枪输入模式中，继电器K1、K2导通，充电枪3上的电能同步流至电源插头1，使电源插头1带电。由于电源插头1的插针裸露在外，电源插头1带电会引发操作人员不慎接触而触电的危险，为解决该安全问题，本实施例对电源插头1的结构作出改进，详见下文。

见图4，本实施例的电源插头1除了具有常规的插针外，在其端面上还设有一个伸出端面外的按钮11，按钮11与电源插头1的插针位于同一个端面上。见图5，按钮11由柱体111和板体112组成，柱体111经电源插头1壳体上的开孔12伸出至电源插头1端面外。板体112下方设有两个常开型轻触开关SW1、SW2，这两个开关作为安全开关，对称地分立于板体112两端部的下方，这两个开关的触头分别接触板体112，当板体112向下移动时，板体112下压两个开关的触头从而使其导通。板体112下方还设有圆环座14，圆环座14位于两个开关之间，其内腔直立有弹簧13，弹簧13的顶端抵住板体112，板体112向下移动则弹簧13被压缩，从而给予板体112向上复位的作用力。

见图6，在电源插头1的内部电路上，轻触开关SW1串联在电源插头1内部的L线中，轻触开关SW2串联在电源插头1内部的N线中。

见图5，当充电桩A工作于充电枪输出模式时，电源插头1的插针插入市电插座，按钮11受市电插座的面板按压从而下移，并压住轻触开关SW1、SW2的触头，使电源插头1内部的L、N线形成通路，电能得以从市电插座经电源插头1流入桩本体2内的L、N线上，此状态下由于电源插头1的插针位于市电插座内，操作人员无法接触，故不会触电。

当充电桩A工作于充电枪输入模式时，电源插头1的插针未插入市电插座，按钮11在弹簧13的作用下被顶出电源插头1的端面，轻触开关SW1、SW2恢复至断开的常态，此状态下，即便充电枪3上的电能流至电源插头1内的L、N线上，由于轻触开关SW1、SW2断开，电源插头的插针到开关SW1、SW2间的电路部分完全处于悬空状态，因此电能也无法流到电源插头1的插针L、N上，故外露的插针L、N依旧没电，因此不会引起操作人员触电。而电源插头1的插针E及其连接的E线属于地线，其上并无电能，也不会引起操作人员触电。如此，即可解决上文所提及的安全问题。

见图3，充电桩A在使用过程中，桩本体2上设置的网络模块26可将充电桩A的运行信息传递给云端服务器4。车主用手机/平板/电脑等移动通信终端下载本充电桩所配套的共享APP并安装、注册后，可在共享APP上远程查询充电桩A的状态，确定充电桩A的充电电量等信息。如有充电桩A发生过载或失控等异常情况，网络模块26将发出的报警信息，并通过云端服务器4发送给共享APP显示，以提醒车主，避免造成火灾等安全问题。

充电桩A的运行信息及其历史充电数据可实时上传到云端服务器4进行备份存储，方便后期对充电桩A的使用寿命、使用频率进行统计，车主、桩企或车企可根据统计信息进行分析，从而实现监控；还可将统计信息作为未来充电桩的设计走向的依据，提高未来充电桩的生命力，推动行业技术发展。

充电桩A中设有定位模块27，具体为GPS或BDS，可通过卫星定位方式实时定位充电桩A的位置。充电桩A取得位置信息后，可通过网络模块26实时上传到云端服务器4，由云端服务器4共享到共享APP上。其他车主可以操作其移动通信终端上的共享APP，在共享APP的电子地图中查找到附近的充电桩A，然后通过共享APP/电话等形式与对方取得联系，确认需求与供给意愿后，根据地图导航寻找到对应充电桩车辆所在位置。

桩本体2内置有图中未示出的收线卷盘来将电源插头1或充电枪3上的单相电线收卷到桩本体1内，其中收线卷盘的具体结构可参照我司的专利申请201810098502.0。当然收线卷盘也可用于卷装充电枪3上的单相电线。需要说明的是，也可以去除收线卷盘，而将固定插座11或充电枪3上的单相电线的形状变成弹簧线，以达到方便收纳线缆的目的。

电能传输方向获取电路24不仅可以是上文中的检测电路，也可以是一个与控制器21相连的开关，亦或是一个与控制器21相连的通信模块。

桩本体2内还具有充电桩常规的继电器控制外围电路、控制器内部电路、电源模块及电源、信号滤波处理等，均为本领域公知技术，此处不再赘述。

实施例2

实施例2是在实施例1的基础上，去除电源插头1的按钮11、轻触开关SW1、SW2、弹簧13，而用一个常开型双刀继电器J1来实现插针L、N分别与L、N线之间的导通和断开。

常开型双刀继电器J1设于电源插头1内，其具有两个触点CJ1、CJ2。见图7，继电器J1的触点CJ1、CJ2作为安全开关使用，其中触点CJ1串联在电源插头1内的L线中，触点CJ2串联在电源插头1内的N线中；然后使继电器J1的线圈ZJ1的两端分别连接电源插头1的插针L、N，本实施例中的继电器线圈额定电压为市电。

当充电桩A工作于充电枪输出模式时，电源插头1的插针插入市电插座，插针L、N得电，使继电器J1的线圈ZJ1得电，从而吸合继电器J1的触点CJ1、CJ2，电能从市电插座流入桩本体2内的L、N线上，实现正常充电功能。

当充电桩A工作于充电枪输入模式时，电源插头1的插针未插入市电插座，插针L、N不得电，继电器J1的线圈ZJ1也得不到电源供给，无法产生磁力使触点CJ1、CJ2吸合，插针L、N分别与电源插头1内的L、N线保持断开，即便充电枪3上的电能因桩本体内电路出现异常而流到电源插头1内的L、N线上，因插头1插针L、N处于悬空状态，也无法流到电源插头1的插针L、N上，故外露的插针L、N无电，不会引起安全隐患，从而解决上文所提及的安全问题。

需要说明的是，在实施例2中，也可采用两个常开型继电器来替代一个常开型双刀继电器J1，电路上只需适应性修改即可达到相同的效果，也可以是其他等效的电控开关，如MOS管等，此处不作赘述。常开型双刀继电器J1也可设于充电桩A的桩本体2上。另外，本实用新型中的识别开关也可以是光电开关、磁感应开关等。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.带安全插头的车车互联充电桩，其特征是：

包括电源插头、供电线路、充电枪和放电插座，供电线路第一端连接电源插头，第二端经安全开关连接充电枪，第三端连接放电插座；

还包括串联在电源插头的插针与供电线路第一端之间的安全开关，电源插头中的插针插入市电插座则触发所述安全开关从断开变为导通。

2.根据权利要求1所述的带安全插头的车车互联充电桩，其特征是，电源插头设有伸出其端面外的按钮，按钮与电源插头的插针位于同一个端面上；安全开关具体是设于电源插头内的常开型开关，电源插头中的插针插入市电插座则所述按钮受按压从而压住开关的触头，使开关从断开变为导通。

3.根据权利要求2所述的带安全插头的车车互联充电桩，其特征是，电源插头内部设有为所述按钮提供复位作用力的反弹机构。

4.根据权利要求1所述的带安全插头的车车互联充电桩，其特征是，所述安全开关是电控开关，电控开关从电源插头的插针处取电，电控开关得电则导通电源插头的插针与供电线路第一端之间的连接线路。

5.根据权利要求4所述的带安全插头的车车互联充电桩，其特征是，电控开关具体是继电器，继电器的线圈从电源插头的插针处取电，继电器的触点串联在电源插头的插针与供电线路第一端之间。

6.根据权利要求1所述的带安全插头的车车互联充电桩，其特征是，包括用于控制本充电桩工作的控制器和用于确定电能传输方向的电能传输方向获取电路，电能传输方向获取电路识别到充电桩预运行的模式，则向控制器发送用于匹配的相应信号。

7.根据权利要求6所述的带安全插头的车车互联充电桩，其特征是，电能传输方向获取电路具有相连的取样电路和信号发送电路，取样电路从供电线路上成功取样则信号发送电路向控制器输出相应信号。

8.根据权利要求7所述的带安全插头的车车互联充电桩，其特征是，电能传输方向获取电路具体包括光耦合器和上拉电阻R3，光耦合器中的发光二极管的阳极连接所述供电线路，其阴极接地，从而构成所述取样电路；光耦合器中的三极管的集电极与控制器相连且经上拉电阻R3连接至直流电源，该三极管的发射极接地，从而构成所述信号发送电路。

9.根据权利要求1所述的带安全插头的车车互联充电桩，其特征是，充电桩是便携式充电桩或移动式充电桩。

10.电源插头，其特征是乃权利要求2、3或5所述的车车互联充电桩中的所述电源插头。