一种电动汽车的充电保护装置及其内部控制系统的制作方法

本发明涉及电动车充电保护装置，具体地说，涉及一种电动汽车的充电保护装置及其内部控制系统。

背景技术：

在目前提倡低碳生活绿色环保的环境下,电动汽车的发展日趋成熟,为保证电动汽车的正常运行,需要对电动汽车进行快速有效的充电。充电桩是电动车充电站,充电桩可分为直流充电桩,交流充电桩和交直流一体充电桩。一个交流充电桩可同时为一辆或者多辆汽车充电,交流充电桩从没电到充满的充电时间为6至8小时。充电桩能实现计时、计电度、计金额充电、可以作为市民购电终端。

由于充电桩一般无人值守,产生了一系列的问题：例如，充电桩在给电动车充电过程中，由于无人值守并且充电时间较长，车主很少在充电桩附近等待，这时就可能出现充电枪被别人拔出、盗用等问题；当车主有急事要停止充电时，常常会出现拔出充电枪而忘记刷卡，导致卡内余额浪费或被他人使用等问题。

为保证充电过程的安全性及使用者的权益，车辆插座一般应安装充电保护装置,充电枪必须要在车辆控制装置授权情况下才能解锁。但是目前市面上的车辆插座大都没有带锁, 有的车辆插座用电磁力锁,充电枪给电动车充电后,电磁力锁自动锁住，但又产生了一个问题,电磁力锁需要长期通电,不节能,用电元件多一种损耗。因此,有必要对现有的充电装置进行改进,实现电动车充电过程中自动锁定功能,解决充电过程中充电枪被他人使用、使用者急于停止充电可能导致的卡内余额浪费或被他人使用的问题,提高充电过程的安全性能，保护使用者的权益。

技术实现要素：

为了克服上述技术问题，本发明所述一种电动汽车的充电保护装置。

为了实现上述目的，本发明所述一种电动汽车的充电保护装置，其包括机械锁(1)、机械锁旋转轴(2)、凸轮旋转轴(3)、椭圆凸轮(4)、平面挺柱(5)、回位弹簧(6)、与机械锁(1)锁接的车辆插座(7)、充电枪(8)和步进式电动机组成，所述机械锁(1)通过机械锁旋转轴(2)固定设置在充电枪(8)，所述车辆插座(7)上设置有外圆环（71），所述平面挺柱(5)穿过外圆环（71）与机械锁(1)接触，所述平面挺柱(5)与外圆环（71）之间设置有回位弹簧(6)，所述平面挺柱(5)连接有椭圆凸轮(4)，所述椭圆凸轮(4)以凸轮旋转轴(3)而旋转；其中，所述椭圆凸轮(4)由步进式电动机驱动。

本发明所述一种电动汽车的充电保护装置，所述平面挺柱(5)包括挺柱（51）和圆盘（52）；所述平面挺柱(5)通过挺柱（51）穿过外圆环（71）固定机械锁(1)上，所述圆盘（52）半径大于回位弹簧(6)的半径；所述圆盘（52）上套接有回位弹簧座圈（61）；所述回位弹簧(6)一端固定在回位弹簧座圈（61）上，另一端固定在车辆插座(7)的左外壁上；所述回位弹簧(6)的内径大于平面挺柱的挺柱5半径；回位弹簧(6)在工作过程中一直处于压缩状态，并且回位弹簧(6)的最大压缩量要大于平面挺柱(5)的最大升程。

本发明所述一种电动汽车的充电保护装置，所述椭圆凸轮(4)以凸轮旋转轴(3)为中心旋转，所述椭圆凸轮(4)是对称图形，呈椭圆状，并且其上设置有凸轮短半轴(10)和凸轮长半轴(9)；当所述平面挺柱(5)与凸轮长半轴(9)接触时，所述平面挺柱(5)伸出车辆插座(7)的长度锁止机械锁(1)；当所述平面挺柱(5)与凸轮短半轴(10)接触时，所述平面挺柱(5)弹回到车辆插座(7)内，所述机械锁(1)可手动打开。

本发明所述一种电动汽车的充电保护装置，所述充电枪(8)包括直流式充电枪和交流式充电枪；在直流式充电枪中，受充电枪(8)空间限制，将机械锁(1)置于充电枪(8)外；在交流式充电枪中，将机械锁(1)置于充电枪(8)内，同时在机械锁(1)的靠近手柄一侧设置有开关阀，使得机械锁(1)在自由状态时能够手动的打开和关闭。

为了克服上述技术问题，本发明所述一种电动汽车的充电保护装置的内部控制系统。

本发明所述的一种电动汽车的充电保护装置的内部控制系统，其特征在于：一种充电保护控制系统，应用于电动汽车的充电保护控制，包括如下步骤:

S1、使用者登陆充电桩使用系统，手动拔出充电枪插入到车辆插座中，对电动车进行充电；

S2 、使用者确认充电后，充电桩控制系统检测充电是否准备就绪，当确认准备就绪时，充电桩开始充电，并且车辆控制装置发出脉冲信号，使得机械锁（1）由自由状态变为锁止状态，从而保证充电过程中充电枪无法拔出；

S3、当达到使用者设定的充电结束条件时，车辆控制装置开始周期发送“充电桩中止充电报文”，并控制充电桩停止充电，同时车辆控制装置发出脉冲信号，控制机械锁（1）由锁止状态变为自由状态，手动拔出充电枪完成充电；

S4、当充电过程未达到使用者充电前设定的充电结束条件时，但使用者需要中止充电时，系统提示使用者登陆充电桩使用系统，当确认登陆及实施了停止充电指令后，充电桩控制系统控制电动汽车停止充电，车辆控制装置发出脉冲信号，控制机械锁（1）由锁止状态变为自由状态，手动拔出充电枪完成充电；在使用者需要中途停止充电情况下，如果使用者不登录充电桩使用系统确认，机械锁（1）处于锁止状态，充电枪无法拔出。

本发明所述一种电动汽车的充电保护装置的内部控制系统，所述步骤S1进一步包括：所述使用者登陆进行用户身份判定，如果无用户使用卡，则判定失败，系统处于待机状态，如果有用户使用卡，则判定成功，启动系统进行密码认证。

本发明所述一种电动汽车的充电保护装置的内部控制系统，所述步骤S1进一步包括：所述使用者登陆进行密码认证判定，如果密码错误，则判定失败，系统处于待机状态，如果密码正确，则判定成功，启动系统进行用户模式选择。

本发明所述一种电动汽车的充电保护装置的内部控制系统，所述步骤S2进一步包括：所述锁止装置安装在车辆插座一侧。

本发明所述一种电动汽车的充电保护装置的内部控制系统，所述步骤S3进一步包括：所述锁止装置安装在车辆插座一侧。

本发明所述一种电动汽车的充电保护装置及其内部控制系统，通过以上工作流程可知，充电桩在给电动车充电时充电枪无法拔出，并且在使用者需要中止充电时，需要先进行登陆确认，之后充电枪才可拔出。此发明实现了充电桩给电动车充电时起到保护的功能,解决了充电枪在充电过程中被他人使用、使用者急于停止充电可能导致的卡内余额浪费或被他人使用的问题,并且锁止装置在每种状态下均不需要能量来维持，减少了能量损失，提高了充电过程的安全性，保护了使用者的权益。

附图说明

图1为本发明的一种电动汽车的充电保护装置处于锁止状态时的纵剖结构示意简图；

图2为本发明的一种电动汽车的充电保护装置处于锁止状态时的横剖结构示意简图；

图3为本发明的一种电动汽车的充电保护装置处于自由状态时的纵剖结构示意简图；

图4为本发明的一种电动汽车的充电保护装置处于自由状态时的横剖结构示意简图；

图5为本发明的一种电动汽车的充电保护装置的车辆插座结构的结构示意图；

图6为图5的A-A方向的剖视结构示意图；

图7为本发明的电动汽车的充电保护装置的内部控制系统的充电保护控制流程图。

具体实施方式

下面参考附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件或处理的表示和描述。

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1-图6所示，本发明所述一种电动汽车的充电保护装置，其包括机械锁1、机械锁旋转轴2、凸轮旋转轴3、椭圆凸轮4、平面挺柱5、回位弹簧6、与机械锁1锁接的车辆插座7、充电枪8和步进式电动机组成，所述机械锁1通过机械锁旋转轴2固定设置在充电枪8，所述车辆插座7上设置有外圆环71，所述平面挺柱5穿过外圆环71与机械锁1接触，所述平面挺柱5与外圆环71之间设置有回位弹簧6，所述平面挺柱5连接有椭圆凸轮4，所述椭圆凸轮4以凸轮旋转轴3而旋转；其中，所述椭圆凸轮4由步进式电动机驱动；其中，所述平面挺柱5包括挺柱51和圆盘52；所述平面挺柱5通过挺柱51穿过外圆环71固定机械锁1上，所述圆盘52半径大于回位弹簧6的半径；所述圆盘52上套接有回位弹簧座圈61；所述回位弹簧6一端固定在回位弹簧座圈61上，另一端固定在车辆插座7的左外壁上；所述回位弹簧6的内径大于平面挺柱的挺柱5半径；回位弹簧6在工作过程中一直处于压缩状态，并且回位弹簧6的最大压缩量要大于平面挺柱5的最大升程。

本发明所述一种电动汽车的充电保护装置，所述椭圆凸轮4以凸轮旋转轴3为中心旋转，所述椭圆凸轮4是对称图形，呈椭圆状，并且其上设置有凸轮短半轴10和凸轮长半轴9；当所述平面挺柱5与凸轮长半轴9接触时，所述平面挺柱5伸出车辆插座7的长度锁止机械锁1；当所述平面挺柱5与凸轮短半轴10接触时，所述平面挺柱5弹回到车辆插座7内，所述机械锁1可手动打开；其中，所述充电枪8包括直流式充电枪和交流式充电枪；在直流式充电枪中，受充电枪8空间限制，将机械锁1置于充电枪8外；在交流式充电枪中，将机械锁1置于充电枪8内，同时在机械锁1的靠近手柄一侧设置有开关阀，使得机械锁1在自由状态时能够手动的打开和关闭。

由图1和图2可知，机械锁1处于锁止状态时，平面挺柱5处于凸轮长半轴9的位置，当车辆控制装置发出脉冲信号给步进式电动机时，步进式电动机驱动椭圆凸轮4旋转90°，使得平面挺柱5从凸轮长半轴9的位置运动到凸轮短半轴10的位置，平面挺柱5弹回，机械锁1恢复自由状态，可手动打开，见图3和图4。

由图3和图4可知，机械锁1处于自由状态时，平面挺柱5处于凸轮短半轴10的位置，当车辆控制装置发出脉冲信号给步进式电动机时，步进式电动机驱动椭圆凸轮4旋转90°，使得平面挺柱5从凸轮短半轴10的位置运动到凸轮长半轴9的位置，平面挺柱5升起卡住机械锁1，机械锁1处于锁止状态，不可手动打开，见图1和图2。

该发明中的电动汽车的充电保护装置由车辆控制装置控制，锁止装置处于自由或者锁止状态时，其特殊的结构形式决定了椭圆凸轮4无法自由旋转，保证了机械锁1的状态维持，所示机械锁1处于每种状态下均不需要能量维持；当机械锁1的状态需要发生变化时，由车辆控制装置发出脉冲信号，触发椭圆凸轮4旋转，完成状态的转变，具体工作方式如下：

1）机械锁1处于锁止状态时，平面挺柱5处于凸轮长半轴9的位置，当车辆控制装置发出脉冲信号给步进式电动机时，步进式电动机驱动椭圆凸轮4旋转90°，使得平面挺柱5从凸轮长半轴9的位置运动到凸轮短半轴10的位置，平面挺柱5弹回，机械锁1恢复自由状态，可手动打开。

2）机械锁1处于自由状态时，平面挺柱5处于凸轮短半轴10的位置，当车辆控制装置发出脉冲信号给步进式电动机时，步进式电动机驱动椭圆凸轮4旋转90°，使得平面挺柱5从凸轮短半轴10的位置运动到凸轮长半轴9的位置，平面挺柱5升起卡住机械锁1，机械锁1处于锁止状态，不可手动打开。

如图5和图6所示，其为车辆插座结构示意图。参照国标《电动汽车传导充电用连接装置 第3部分：直流充电接口》和《电动汽车传导充电用连接装置 第2部分：交流充电接口》，该示意图简要的说明了车辆插座的结构以及机械锁口的位置，机械锁1通过机械锁口卡死，约束充电枪8的移动，机械锁1要求具有一定的刚度和强度，保证在工作过程中不易发生形变，且具有耐磨特性。该示意图中未画出充电插头触头具体布置，因为对于交流充电接口和直流充电接口，内部的充电插头触头的位置和尺寸均不同，需要根据充电桩的种类进行选择和布置。

图7为电动汽车的充电保护控制流程图。该发明中的锁止装置安装在车辆插座一侧，在充电桩给电动车充电的过程中，具体的工作流程如下：

a) 使用者登陆充电桩使用系统，手动拔出充电枪插入到车辆插座中，对电动车进行充电；

b) 使用者确认充电后，充电桩控制系统检测充电是否准备就绪，当确认准备就绪时，充电桩开始充电，并且车辆控制装置发出脉冲信号，使得机械锁1由自由状态变为锁止状态，从而保证充电过程中充电枪无法拔出。

c) 当达到使用者设定的充电结束条件时，车辆控制装置开始周期发送“充电桩中止充电报文”，并控制充电桩停止充电，同时车辆控制装置发出脉冲信号，控制机械锁1由锁止状态变为自由状态，手动拔出充电枪完成充电。

d) 当充电过程未达到使用者充电前设定的充电结束条件时，但使用者需要中止充电时，系统提示使用者登陆充电桩使用系统，当确认登陆及实施了停止充电指令后，充电桩控制系统控制电动汽车停止充电，车辆控制装置发出脉冲信号，控制机械锁1由锁止状态变为自由状态，手动拔出充电枪完成充电；在使用者需要中途停止充电情况下，如果使用者不登录充电桩使用系统确认，机械锁1处于锁止状态，充电枪无法拔出。

e) 使用者停止充电后，系统语音提示将充电枪拔出放回桩内，系统进入待机模式，等待下次的使用。

通过以上工作流程可知，充电桩在给电动车充电时充电枪无法拔出，并且在使用者需要中止充电时，需要先进行登陆确认，之后充电枪才可拔出。此发明实现了充电桩给电动车充电时起到保护的功能,解决了充电枪在充电过程中被他人使用、使用者急于停止充电可能导致的卡内余额浪费或被他人使用的问题,并且锁止装置在每种状态下均不需要能量来维持，减少了能量损失，提高了充电过程的安全性，保护了使用者的权益。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。