TW201914852A - 充電裝置和充電樁 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露了一種充電裝置和充電樁，該充電裝置包括：至少兩組接線端子，每組接線端子包括：正極接線端子和負極接線端子；控制器，控制器選擇性地控制至少兩組接線端子中的一組傳輸電流。根據本發明的充電裝置，能夠有效防止接線端子過溫，從而保障充電正常進行。

Description

充電裝置和充電樁
本發明涉及電動汽車技術領域，特別涉及一種充電裝置和一種充電樁。
目前，能源問題和環境問題推動新能源汽車爆發性成長，新能源汽車保有量不斷攀升。與傳統燃油汽車相比，新能源汽車具有節能環保的巨大優勢。然而，新能源汽車中的重點發展物件電動汽車存在充電時間週期長的缺陷。現階段利用增大充電功率來縮短電動汽車的充電時間是普遍使用的方案之一，但與之而來的問題是充電介面的接線端子發熱嚴重，導致接線端子燒毀或充電故障，整車無法進行正常充電。
本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術中的技術問題之一。為此，本發明的一目的在於提出一種充電裝置，能夠有效防止接線端子過溫，從而保障充電正常進行。
本發明的第二個目的在於提出一種充電樁。
為達到上述目的，本發明第一方面實施例提出了一種充電裝置，其包括：至少兩組接線端子，每組該接線端子包括：正極接線端子和負極接線端子；控制器，該控制器選擇性地控制至少兩組接線端子中的一組傳輸電流。
根據本發明實施例的充電裝置，通過設置至少兩組接線端子，並在充電裝置進行充電工作時，通過選擇至少兩組接線端子中的一組傳輸電流，能夠防止因始終使用同一接線端子傳輸電流導致該接線端子過溫，從而保障充電正常進行。
為達到上述目的，本發明第二方面實施例提出了一種充電樁，其包括本發明第一方面實施例提出的充電裝置。
根據本發明實施例的充電樁，能夠防止因始終使用同一接線端子傳輸電流導致該接線端子過溫，從而保障充電正常進行。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過對本發明的實踐瞭解到。
下面詳細描述本發明的實施例，該實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
下面結合附圖來描述本發明實施例的充電裝置和充電樁。
第1圖為根據本發明實施例的充電裝置的方框示意圖。如第1圖所示，本發明實施例的充電裝置，包括：至少兩組接線端子10和控制器20。
其中，每組接線端子10包括正極接線端子11和負極接線端子12，控制器20選擇性地控制至少兩組接線端子10中的一組傳輸電流。
在本發明的一實施例中，充電裝置可設置在充電樁中。本發明實施例的充電樁可為直流充電樁，其可將交流電源進行直流轉換以為連接該充電樁的待充電裝置（如電動汽車）提供充電電源。
進一步地，每組接線端子10的正極接線端子11連接到充電電源的正極輸出端、負極接線端子12連接到充電電源的負極輸出端。待充電裝置可包括充電座，當充電裝置與充電座相連接時，充電電源可通過至少兩組接線端子10中的一組向待充電裝置傳輸電流，以對待充電裝置進行充電。
在本發明的一實施例中，如第2圖所示，充電裝置可包括兩組接線端子，其中，兩組接線端子中的第一組接線端子包括正極接線端子DC1+和負極接線端子DC1-，兩組接線端子中的第二組接線端子包括正極接線端子DC2+和負極接線端子DC2-。
其中，如第2圖所示，第一組接線端子的正極接線端子DC1+可通過第一可控開關K1和第一電阻R1連接到充電電源的第一正極輸出端a，第一組接線端子的負極接線端子DC1-可通過第二可控開關K2和第二電阻R2連接到充電電源的第一負極輸出端b，第二組接線端子的正極接線端子DC2+可通過第三可控開關K3和第三電阻R3連接到充電電源的第二正極輸出端c，第二組接線端子的負極接線端子DC2-可通過第四可控開關K4和第四電阻R4連接到充電電源的第二負極輸出端d。
在本發明的一實施例中，參照第2圖，充電裝置的接線端子可設置在充電樁的充電槍1100中，在充電裝置連接到待充電裝置後，即充電槍1100插槍後，充電裝置的接線端子可與充電座2100中對應的接線端子相連。
在本發明的一實施例中，第三可控開關K3和第四可控開關K4可為繼電器。如第2圖所示，充電裝置還可包括用以控制繼電器的繼電器控制系統。控制器20可包括延遲斷路器，從而可通過延遲斷路器實現對第一可控開關K1和第二可控開關K2的控制。如第2圖所示，第一至第四可控開關K1至K4、控制器20、繼電器控制系統、第一至第四電阻R1至R4和充電電源均可設置在充電樁的充電櫃1200中。
進一步地，如第3圖所示，第三可控開關K3的線圈和第四可控開關K4的線圈相互串聯構成繼電器線圈支路，繼電器控制系統可包括：變壓器21、第一整流濾波單元22、第一直流電源23、第一三極管24、第一電橋25和第二整流濾波單元26。
如第3圖所示，變壓器21包括初級繞組、第一次級繞組和第二次級繞組，其中，初級繞組的兩端連接到交流電源（如AC220V）；第一整流濾波單元22的二輸入端與第一初級繞組相連，第一整流濾波單元22的直流正極輸出端與繼電器線圈支路的一端相連；第一直流電源23的正極端與繼電器線圈支路的另一端相連，第一直流電源23的負極端與第一整流濾波單元22的直流負極輸出端相連；第一三極管24的集電極與第一直流電源23的正極端相連，第一三極管24的發射極與第一直流電源23的負極端相連；第一電橋25包括熱敏電阻RT構成的第一橋臂、第五電阻R5構成的第二橋臂、串聯的第六電阻R6和可調電位器RP構成的第三橋臂、第七電阻R7構成的第四橋臂，第一橋臂和第二橋臂間的節點與第一三極管24的基極相連，第三橋臂和第四橋臂間的節點與第一三極管24的發射極相連；第二整流濾波單元26的二輸入端與第二初級繞組相連，第二整流濾波單元26的直流正極輸出端與第一橋臂和第四橋臂間的節點相連，第二整流濾波單元26的直流負極輸出端與第二橋臂和第三橋臂間的節點相連。
如第3圖所示，第一整流濾波單元22可包括二極體D1、D2、D3和D4構成的整流橋、連接在整流橋的二輸出端之間的濾波電容C1、兩端作為第一整流濾波單元22的二直流輸出端的濾波電容C2以及連接在濾波電容C1一端和C2一端的第八電阻R8。第二整流濾波單元26可包括整流二極體D5、連接在整流二極體D5的陰極和第二初級繞組一端之間的濾波電容C3、兩端作為第二整流濾波單元26的二直流輸出端的濾波電容C4以及連接在濾波電容C3一端和C4一端的第九電阻R9。在第一整流濾波單元22的二直流輸出端之間和第二整流濾波單元26的二直流輸出端之間還分別連接有第一保護二極體D6和第二保護二極體D7。
其中，熱敏電阻RT可對應第一組接線端子設置，並且，在充電裝置未開始充電工作時通過調節可調電位器RP的電阻值大小以使第一電橋25處於平衡狀態。
基於第2圖和第3圖所示的結構，控制器20可在充電裝置開始充電工作時控制第一可控開關K1和第二可控開關K2閉合以通過第一組接線端子DC1+和DC1-傳輸電流。在充電裝置充電工作的時間相對較短時，第一組接線端子的溫度接近環境溫度，熱敏電阻RT的阻值變化不大，第一電橋25仍處於相對平衡的狀態。因此，第一三極管24的基極與發射極之間的電位差為0，第一三極管24處於截止狀態，繼電器線圈支路未通電，第三可控開關K3和第四可控開關K4處於斷開狀態。而隨著第一組接線端子的溫度的升高，熱敏電阻RT的阻值不斷減小，第一電橋25失去平衡，第一三極管24的基極電流增加、集電極電流相應增加。當第一組接線端子的溫度大於第一溫度臨界值時，集電極電流隨之增加到一定值，從而繼電器線圈支路通電，繼電器控制系統控制第三可控開關K3和第四可控開關K4閉合，第二組接線端子和第一組接線端子同時向充電座2100中對應的接線端子傳輸電流。
控制器20可即時檢測第三可控開關K3和第四可控開關K4的狀態，並在第三可控開關K3和第四可控開關K4閉合時，延遲第一預設時間時控制第一可控開關K1和第二可控開關K2斷開，以通過第二組接線端子DC2+和DC2-傳輸電流。具體地，第三電阻R3和第四電阻R4的阻值可遠大於第一電阻R1和第二電阻R2的阻值，由此，充電電源通過第二組接線端子傳輸的電流相對較大，而通過第一組接線端子傳輸的電流相對較小。控制器20中的延遲斷路器在第三可控開關K3和第四可控開關K4閉合、第二組接線端子接入充電電源的輸出端後，延遲第一預設時間（如30s）控制第一可控開關K1和第二可控開關K2斷開，以切換為單獨通過第二組接線端子傳輸電流。通過上述延遲斷開的策略，可避免第一組接線端子在大電流斷電時產生拉弧。
根據本發明實施例的充電裝置，通過設置至少兩組接線端子，並在充電裝置進行充電工作時，通過選擇至少兩組接線端子中的一組傳輸電流，能夠防止因始終使用同一接線端子傳輸電流導致該接線端子過溫，從而保障充電正常進行。
進一步地，如第4圖至第7圖所示，本發明實施例的充電裝置中至少兩組接線端子10之間豎向間隔分佈，且每組接線端子10內的正極接線端子和負極接線端子之間橫向排布（第4圖至第7圖中以充電裝置包括兩組接線端子為例）。
如第4圖和第5圖所示，本發明實施例的充電裝置還可包括本體30，至少兩組接線端子安裝在本體30內，本體30在每個正極接線端子和負極接線端子處設置有空氣槽31，本體30上還形成有進氣通道32，進氣通道32與空氣槽31連通。並且，空氣槽31還環繞正極接線端子或負極接線端子設置。
進一步地，如第6圖和第7圖所示，進氣通道32可包括進氣口01和送風道02，進氣口01與外部環境連通，送風道02設置在本體30的外表面上且與空氣槽31連通。在本發明的一實施例中，送風道02呈弧形且與每個空氣槽31均連通。
如第5圖至第7圖所示，本體30的上表面可設置有向下凹入的避讓槽33，避讓槽33與進氣口01連通，還與空氣槽31連通。避讓槽33在本體30的軸向延伸，送風道02為複數且在本體上的軸向分佈。
由此，通過設置空氣槽和進氣通道，在充電裝置連接到待充電裝置後，可使空氣進出充電裝置的本體，並在進氣通道中流通（第7圖所示的箭頭可表示空氣流通方向），實現對接線端子的冷卻，並且，本發明實施例的上述結構使得接線端子與空氣接觸面積較大，散熱效果相對較好，從而能夠有效防止接線端子過溫，從而保障充電正常進行。
進一步地，如第4圖所示，本發明實施例的充電裝置還可包括散熱片40和殼體50，散熱片40貼設在本體30的後表面上，本體30位於殼體50內，殼體50和本體30之間充滿有導熱材料。並且，殼體50上還形成有注射導熱材料的注射孔51。在本發明的一具體實施例中，導熱材料可為導熱矽膠，通過注射孔51向殼體50內注射導熱矽膠，能夠有效對本體30進行導熱；散熱片40可為石墨散熱片，其能夠最大化吸收本體30的熱量，並將熱量傳導至導熱矽膠。
並且，如第4圖所示，本發明實施例的充電裝置還可包括充電線束（圖中未示出）和液態金屬相變材料筒60，充電線束與接線端子相連，液態金屬相變材料筒60套設在充電線束上。
由此，通過設置散熱片並在本體周圍填充導熱材料，以及通過將液態金屬預先填充至環形的液態金屬相變材料筒中，並固定在本體尾部，能夠吸收導熱矽膠的熱量，從而能夠有效對充電裝置進行散熱，進一步防止接線端子過溫，從而保障充電正常進行。
綜上所述，本發明實施例的充電裝置，結構簡單，成本較低，容易安裝和維護，控制策略穩定可靠，不僅能夠防止接線端子過溫，而且不存在誘發充電介面漏電的風險，兼具較高的安全性、可靠性和實用性。
對應上述實施例的充電裝置，在待充電裝置上可設置充電座。如第8圖和第9圖所示，充電座可包括充電座本體2110、安裝在充電座本體2110內，且與充電裝置的接線端子一一對應的接線端子2120、可旋轉以打開或閉合的防水蓋2130以及與接線端子2120對應的一組正極電纜2140和一組負極電纜2150。該充電座與上述實施例的充電裝置相配合，可實現對電動汽車的插槍充電。
上述一些實施例以接線端子為兩組為例，在本發明的其他實施例中，接線端子為兩組以上時的實施方式可參照上述接線端子為兩組的實施方式，在此不再贅述。
對應上述實施例，本發明還提出一種充電樁。
如第10圖所示，本發明實施例的充電樁1000，包括本發明上述實施例提出的充電裝置100，其具體的實施方式可參照上述實施例。
根據本發明實施例的充電樁，能夠防止因始終使用同一接線端子傳輸電流導致該接線端子過溫，從而保障充電正常進行。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一或者更多個該特徵。在本發明的描述中，“複數”的含義是二或二以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是二元件內部的連通或二元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵 “上”或“下”可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵“之上”、“上方”和“上面”可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
在本說明書的描述中，參考術語“一實施例”、“一些實施例”、 “示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一或複數實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
a‧‧‧第一正極輸出端
b‧‧‧第一負極輸出端
c‧‧‧第二正極輸出端
d‧‧‧第二負極輸出端
C1、C2、C3、C4‧‧‧濾波電容
D1、D2、D3、D4‧‧‧二極體
D5‧‧‧整流二極體
D6‧‧‧第一保護二極體
D7‧‧‧第二保護二極體
DC1+‧‧‧正極接線端子
DC1-‧‧‧負極接線端子
K1‧‧‧第一可控開關
K2‧‧‧第二可控開關
K3‧‧‧第三可控開關
K4‧‧‧第四可控開關
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
R4‧‧‧第四電阻
R5‧‧‧第五電阻
R6‧‧‧第六電阻
R7‧‧‧第七電阻
R8‧‧‧第八電阻
R9‧‧‧第九電阻
RP‧‧‧可調電位器
RT‧‧‧熱敏電阻
01‧‧‧進氣口
02‧‧‧送風道
10‧‧‧接線端子
11‧‧‧正極接線端子
12‧‧‧負極接線端子
20‧‧‧控制器
21‧‧‧變壓器
22‧‧‧第一整流濾波單元
23‧‧‧第一直流電源
24‧‧‧第一三極管
25‧‧‧第一電橋
26‧‧‧第二整流濾波單元
30‧‧‧本體
31‧‧‧空氣槽
32‧‧‧進氣通道
33‧‧‧避讓槽
40‧‧‧散熱片
50‧‧‧殼體
51‧‧‧注射孔
60‧‧‧液態金屬相變材料筒
100‧‧‧充電裝置
1000‧‧‧充電樁
1100‧‧‧充電槍
1200‧‧‧充電櫃
2100‧‧‧充電座
2110‧‧‧充電座本體
2120‧‧‧接線端子
2130‧‧‧防水蓋
2140‧‧‧一組正極電纜
2150‧‧‧一組負極電纜
第1圖為根據本發明實施例的充電裝置的方框示意圖； 第2圖為根據本發明一實施例的充電裝置的結構示意圖； 第3圖為根據本發明一實施例的繼電器控制系統的拓撲圖； 第4圖為根據本發明一實施例的充電裝置的結構示意圖； 第5圖為根據本發明一實施例的充電裝置的本體的結構示意圖； 第6圖為根據本發明另一實施例的充電裝置的本體的結構示意圖； 第7圖根據本發明一實施例的充電裝置的本體內空氣流通示意圖； 第8圖為根據本發明一實施例的充電座的結構示意圖； 第9圖為根據本發明一實施例的充電座的主視圖； 第10圖為根據本發明實施例的充電樁的方框示意圖。

Claims (18)

  1. 一種充電裝置，其特徵在於，包括： 至少兩組接線端子，每組該接線端子包括：一正極接線端子和一負極接線端子； 一控制器，該控制器選擇性地控制至少兩組接線端子中的一組傳輸電流。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的充電裝置，其中，至少兩組該接線端子之間豎向間隔分佈，且每組該接線端子內的該正極接線端子和該負極接線端子之間橫向排布。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的充電裝置，其中，還包括：一本體，該至少兩組接線端子安裝在該本體內，該本體在每個該正極接線端子和該負極接線端子處設置有一空氣槽，該本體上還形成有一進氣通道，該進氣通道與該空氣槽連通。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的充電裝置，其中，該空氣槽環繞該正極接線端子或該負極接線端子設置。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的充電裝置，其中，該進氣通道包括：一進氣口和一送風道，該進氣口與外部環境連通，該送風道設置在該本體的外表面上且與該空氣槽連通。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的充電裝置，其中，該送風道呈弧形且與每個該空氣槽均連通。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的充電裝置，其中，該本體的上表面設置有向下凹入的一避讓槽，該避讓槽與該進氣口連通，還與該空氣槽連通。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的充電裝置，其中，該避讓槽在該本體的軸向延伸，該送風道為複數且在該本體上的軸向分佈。
  9. 如申請專利範圍第3項所述的充電裝置，其中，還包括：一散熱片，該散熱片貼設在該本體的後表面上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的充電裝置，其中，還包括：一殼體，該本體位於該殼體內，該殼體和該本體之間充滿有導熱材料。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的充電裝置，其中，該殼體上形成有注射導熱材料的一注射孔。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的充電裝置，其中，還包括：一充電線束和一液態金屬相變材料筒，該充電線束與該接線端子相連，該液態金屬相變材料筒套設在該充電線束上。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的充電裝置，其中，包括兩組接線端子，其中，該兩組接線端子中的一第一組接線端子的一正極接線端子通過一第一可控開關和一第一電阻連接到充電電源的一第一正極輸出端，該第一組接線端子的負極接線端子通過一第二可控開關和一第二電阻連接到充電電源的一第一負極輸出端，該兩組接線端子中的一第二組接線端子的一正極接線端子通過一第三可控開關和一第三電阻連接到充電電源的一第二正極輸出端，該第二組接線端子的一負極接線端子通過一第四可控開關和一第四電阻連接到充電電源的一第二負極輸出端。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的充電裝置，其中，該第三可控開關和該第四可控開關為一繼電器，該第三可控開關的線圈和該第四可控開關的線圈相互串聯構成繼電器線圈支路，該充電裝置還包括一繼電器控制系統，該繼電器控制系統包括： 一變壓器，該變壓器包括一初級繞組、一第一次級繞組和一第二次級繞組，其中，該初級繞組的兩端連接到交流電源； 一第一整流濾波單元，該第一整流濾波單元的二輸入端與該第一初級繞組相連，該第一整流濾波單元的直流正極輸出端與該繼電器線圈支路的一端相連； 一第一直流電源，該第一直流電源的正極端與該繼電器線圈支路的另一端相連，該第一直流電源的負極端與該第一整流濾波單元的直流負極輸出端相連； 一第一三極管，該第一三極管的集電極與該第一直流電源的正極端相連，該第一三極管的發射極與該第一直流電源的負極端相連； 一第一電橋，該第一電橋包括一熱敏電阻構成的一第一橋臂、第五電阻構成的一第二橋臂、串聯的第六電阻和可調電位器構成的一第三橋臂、第七電阻構成的一第四橋臂，該第一橋臂和該第二橋臂間的節點與該第一三極管的基極相連，該第三橋臂和該第四橋臂間的節點與該第一三極管的發射極相連； 一第二整流濾波單元，該第二整流濾波單元的二輸入端與該第二初級繞組相連，該第二整流濾波單元的直流正極輸出端與該第一橋臂和該第四橋臂間的節點相連，該第二整流濾波單元的直流負極輸出端與該第二橋臂和該第三橋臂間的節點相連。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的充電裝置，其中，在該充電裝置未開始充電工作時通過調節該可調電位器的電阻值大小以使該第一電橋處於平衡狀態。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的充電裝置，其中，該熱敏電阻對應該第一組接線端子設置，其中，當該第一組接線端子的溫度大於第一溫度臨界值時，該繼電器控制系統控制該第三可控開關和該第四可控開關閉合。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的充電裝置，其中，該控制器在該充電裝置開始充電工作時控制該第一可控開關和該第二可控開關閉合以通過該第一組接線端子傳輸電流，並即時檢測該第三可控開關和該第四可控開關的狀態，以及在該第三可控開關和該第四可控開關閉合時，延遲第一預設時間時控制該第一可控開關和該第二可控開關斷開，以通過該第二組接線端子傳輸電流。
  18. 一種充電樁，其特徵在於，包括如申請專利範圍第1項至第17項中任一項所述的充電裝置。
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