一种过压保护装置和具有该装置的充电桩及充电方法与流程

1.本发明涉及充电桩技术领域，特别涉及一种过压保护装置。


背景技术：

2.电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。随着电动汽车技术的发展，特别是国家对大气污染治理力度的不断加大，作为传统动力汽车的最佳替代产品之一的电动汽车，发展速度尤为迅速。充电系统作为电动汽车运行提供能量补给，是电动汽车的重要基础支撑系统，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节，在充电系统中，充电桩作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施，具有非常重要的社会效益和经济效益。
3.无线充电技术源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式，小功率无线充电常采用电磁感应式，如对手机充电的qi方式，但中兴的电动汽车无线充电方式采用感应式。大功率无线充电常采用谐振式由供电设备将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。
4.当无线充电桩产生故障或者操作不当导致电压输入过高(也即无线充电桩的电源的输出电压过高)时，互相充放电的谐振过程带给无线充电桩的冲击将会增大，此时的无线充电桩输出的电压峰峰值会很高，从而对无线充电桩的功率传输部分造成不可逆的损坏，不能很好的保证无线充电过程的安全性。现有的充电桩一般带有过压保护器，其中过压保护是指被保护线路电压超过预定的最大值时，使电源断开或使受控设备电压降低的一种保护方式。目前市场上常用方式为以金属导体作为熔体而将电路分断，将其串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统起到了一定的保护作用。
5.因此采用过压保护器，当电压超出设定值时，能够自动断电，对充电桩进行保护，但是充电插头一般还是连接在充电桩上，存在安全隐患，并且在更换零件时大多先需要将电闸拉下实现全面断电后才可更换，当工作人员忘记拉闸而更换时存在极大的安全隐患，极易发生触电风险，严重危害工作人员的生命健康。


技术实现要素：

6.本发明目的之一是解决现有技术中的过压保护无法使电闸断开，存在安全隐患的问题。
7.本发明目的之二是提供一种具有过压保护装置的充电桩。
8.本发明目的之三是提供一种过压保护充电方法。
9.为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：一种过压保护装置，其中，包括控电机构与熔断机构。所述控电机构具有：壳体、旋钮、转杆、导电柱、固定盘、过电盘、旋转
杆。
10.所述旋钮位于所述壳体外，所述转杆与所述旋钮相连，所述转杆穿入所述壳体中。所述转杆与所述壳体中的所述导电柱相连。
11.所述固定盘固定在所述壳体中，所述导电柱穿过所述固定盘，所述导电柱与所述固定盘之间设有偏置弹件。
12.所述过电盘设置在所述固定盘一侧，所述过电盘内具有容纳空间，所述导电柱与所述固定盘设有的定位柱均穿至所述容纳空间中，位于所述容纳空间的导电柱固定连接有导电环，所述导电环两侧活动连接有活动杆。所述旋转杆的一端与所述定位柱活动连接，所述旋转杆的另一端与所述活动杆活动连接并在所述旋转杆与所述过电盘内壁相对面设有导电片，所述旋转杆与所述过电盘之间具有间隙，所述导电片与所述活动杆相互接触，通过所述导电片与所述过电盘的内壁接触，实现将电传导。
13.所述过电盘内壁上设有电磁铁，所述电磁铁位于所述旋转杆侧面。
14.所述熔断机构与所述控电机构相连，所述熔断机具有金属头与熔断丝，右侧的所述金属头与所述过电盘相连，所述熔断丝安装在两所述金属头之间。
15.所述过电盘与所述固定盘外表面包覆有绝缘材料，所述过电盘将所述固定盘包覆。
16.在上述技术方案中，本发明实施例在当要充电需接通电流时，旋转旋钮，使得转杆转动带动导电柱旋转，导电柱旋转拉动偏置弹件卷曲蓄力，导电柱旋转的同时还驱动导电环旋转，在旋转杆一端被固定盘的定位柱的限定下，导电环带动活动杆向外顶动旋转杆的另一端，使得旋转杆侧设有的导电片与过电盘的内侧壁接触。此时，与电源相连的且带电的导电柱将电流传导到导电环、导电环、活动杆，再通过活动杆与所述旋转杆或所述导电片的接触，使得导电片将电流传导至过电盘，使得过电盘的电流最后沿熔断机构的金属头和熔断丝向外输出进行充电。
17.其中在过电盘电流接通后，过电盘的电磁铁通电产生磁性，吸引旋转杆住，避免旋钮松开后旋转杆复位。
18.当电压过大时，熔断机构中的熔断丝被熔断，过电盘的电磁铁失电消退磁性，在偏置弹件的作用下驱动导电柱反转，从而使得导电环通过活动杆拉动旋转杆以及旋转杆侧的导电片复位，自动断闸，避免更换零件时和还连接在充电桩上的充电插头可能存在电流影响，危害工作人员的生命健康。
19.进一步地，在本发明实施例中，所述旋钮中具有活动空间，所述转杆伸入至所述活动空间中，所述转杆与所述旋钮旋转连接。伸入至所述活动空间中的所述转杆连接有斜齿轮，所述活动空间上设有活动连接的限位杆，所述限位杆倾斜卡入至所述斜齿轮的齿槽中，限制所述斜齿轮的顺时针或逆时针旋转(本发明附图10对斜齿轮的限制为限制齿轮不能自逆时针旋转)。
20.当要充电需接通电流，旋钮被逆时针转动时，此时转杆上的斜齿轮受旋钮中的限位杆限制，因此同样沿逆时针旋转，对导电柱进行力的传导。而当熔断丝被熔断，导电柱在偏置弹件作用复位顺时针转动同时带动转杆转动，因斜齿轮在顺时针方向上不受旋钮中的限位杆限制，因此转杆能够在不需带动旋钮转动的情况下自动复位。通过这种方式能够避免旋钮因生锈或杂物堵塞难以旋转的情况，导致转杆和导电柱无法复位，进而无法断闸，最
终对工作人员的安全造成威胁。
21.本发明的有益效果是：
22.本发明通过旋转控电机构中的导电柱驱动旋转杆方式，以实现控制旋转杆上导电片与过电盘的关断，并在通电产生磁力的电磁铁作用下吸引住旋转杆，保障持续通电过程，完成可充电操作，最后在电压过大，熔断机构中的熔断丝被熔断后，通过电磁铁失电消退磁性触发偏置弹件的作用，使得旋转杆复位，从而使得过电盘失电，实现自动断闸，避免更换零件时和还连接在充电桩上的充电插头可能存在的电流影响，危害工作人员的生命健康。另外，通过旋转的方式控制导电片与过电盘的关断，一方面有利于过电盘将固定盘包覆形成密封空间，减少外界雨水侵入，导致电流外泄的影响；另一方面，通过旋转的方式能够减小转杆与壳体的连接间隙，从而同样减少外界雨水侵入，导致电流外泄的影响。有利于保障工作人员的生命健康。
23.为达到上述目的之二，本发明采用以下技术方案：一种充电桩，其中，该充电桩具有上述发明目的之一任一技术方案所述的过压保护装置。
24.为达到上述目的之三，本发明采用以下技术方案一种基于发明目的之一任一技术方案所述的过压保护装置的过压保护充电方法，其中，包括以下步骤：
25.当要充电需接通电流时，旋转旋钮，使得转杆转动带动导电柱旋转，导电柱旋转拉动偏置弹件卷曲蓄力，导电柱旋转的同时还驱动导电环旋转，在旋转杆一端被固定盘的定位柱的限定下，导电环带动活动杆向外顶动旋转杆的另一端，使得旋转杆侧设有的导电片与过电盘的内侧壁接触；
26.此时，与电源相连的且带电的导电柱将电流传导到导电环，再通过导电环传导至活动杆，通过活动杆与所述旋转杆或所述导电片的接触，使得导电片将电流传导至过电盘，使得过电盘的电流最后沿熔断机构的金属头和熔断丝向外输出进行充电，其中在过电盘电流接通后，过电盘的电磁铁通电产生磁性，吸引旋转杆住，避免旋钮松开后旋转杆复位；
27.当电压过大时，使得熔断机构中的熔断丝被熔断，此时过电盘的电磁铁失电消退磁性，在偏置弹件的作用下驱动导电柱反转，从而使得导电环通过活动杆拉动旋转杆以及旋转杆侧的导电片复位，自动断闸。
附图说明
28.图1为本发明实施例充电桩与过压保护装置的平面示意图。
29.图2为本发明实施例过压保护装置的平面示意图。
30.图3为本发明实施例过压保护装置的侧面示意图。
31.图4为本发明实施例过压保护装置的侧面结构示意图。
32.图5为本发明实施例固定盘的结构示意图。
33.图6为本发明实施例过电盘的结构示意图。
34.图7为本发明实施例过电盘中的运动效果示意图。
35.图8为本发明实施例旋钮的侧面示意图。
36.图9为本发明实施例旋钮的侧面结构示意图。
37.图10为本发明实施例斜齿轮与限位杆的配合连接示意图。
38.附图中
39.100、过压保护装置
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200、充电桩
40.10、控电机构
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11、旋钮
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12、转杆
41.13、导电柱
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14、固定盘
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141、绝缘套
42.15、偏置弹件
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16、定位柱
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17、过电盘
43.171、容纳空间
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172、电磁铁
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18、旋转杆
44.181、导电片
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19、导电环
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191、活动杆
45.20、熔断机构
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21、金属头
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22、熔断丝
46.23、密封门
47.30、输入电缆
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40、输出电缆
48.111、活动空间
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112、限位杆
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121、斜齿轮
具体实施方式
49.为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是。对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知过压保护充电方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
53.实施例一：
54.一种过压保护装置，其中，如图1
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4所示，过压保护装置100包括控电机构10与熔断机构20。控电机构10具有：壳体、旋钮11、转杆12、导电柱13、固定盘14、过电盘17、旋转杆18。
55.如图3、4所示，旋钮11位于壳体外，转杆12与旋钮11相连，转杆12穿入壳体中。转杆12与壳体中的导电柱13相连。导电柱13上连接有输入电缆30，该输入电缆30与电源相连。如图5所示，固定盘14固定在壳体中，导电柱13穿过固定盘14，导电柱13与固定盘14之间设有
偏置弹件15。
56.如图4、5、6所示，过电盘17设置在固定盘14一侧，过电盘17内具有容纳空间171，导电柱13与固定盘14设有的定位柱16均穿至容纳空间171中，位于容纳空间171的导电柱13固定连接有导电环19，导电环19两侧活动连接有活动杆191。旋转杆18的一端与定位柱16活动连接，旋转杆18的另一端与活动杆191活动连接并在旋转杆18与过电盘17内壁相对面设有导电片181，旋转杆18与过电盘17之间具有间隙，导电片181与活动杆191相互接触，通过导电片181与过电盘17的内壁接触，实现将电传导。
57.过电盘17内壁上设有电磁铁172，电磁铁172位于旋转杆18侧面。
58.熔断机构20与控电机构10相连，熔断机具有金属头21与熔断丝22，右侧的金属头21与过电盘17相连，熔断丝22安装在两金属头21之间。熔断丝22左侧的金属头21连接有输出电缆40。
59.过电盘17与固定盘14外表面包覆有绝缘材料(未图示)，过电盘17将固定盘14包覆。
60.实施步骤：
61.当要充电需接通电流时，如图7所示，旋转旋钮11，使得转杆12转动带动导电柱13旋转，导电柱13旋转拉动偏置弹件15卷曲蓄力，导电柱13旋转的同时还驱动导电环19旋转，在旋转杆18一端被固定盘14的定位柱16的限定下，导电环19带动活动杆191向外顶动旋转杆18的另一端，使得旋转杆18侧设有的导电片181与过电盘17的内侧壁接触。此时，与电源相连的且带电的导电柱13将电流传导到导电环19、导电环19、活动杆191，再通过活动杆191与旋转杆18或导电片181的接触，使得导电片181将电流传导至过电盘17，使得过电盘17的电流最后沿熔断机构20的金属头21和熔断丝22向外输出进行充电。
62.其中在过电盘17电流接通后，过电盘17的电磁铁172通电产生磁性，吸引旋转杆18住，避免旋钮11松开后旋转杆18复位。
63.当电压过大时，熔断机构20中的熔断丝22被熔断，过电盘17的电磁铁172失电消退磁性，在偏置弹件15的作用下驱动导电柱13反转，从而使得导电环19通过活动杆191拉动旋转杆18以及旋转杆18侧的导电片181复位，自动断闸，避免更换零件时和还连接在充电桩200上的充电插头可能存在电流影响，危害工作人员的生命健康。
64.本发明通过旋转控电机构10中的导电柱13驱动旋转杆18方式，以实现控制旋转杆18上导电片181与过电盘17的关断，并在通电产生磁力的电磁铁172作用下吸引住旋转杆18，保障持续通电过程，完成可充电操作，最后在电压过大，熔断机构20中的熔断丝22被熔断后，通过电磁铁172失电消退磁性触发偏置弹件15的作用，使得旋转杆18复位，从而使得过电盘17失电，实现自动断闸，避免更换零件时和还连接在充电桩200上的充电插头可能存在的电流影响，危害工作人员的生命健康。另外，通过旋转的方式控制导电片181与过电盘17的关断，一方面有利于过电盘17将固定盘14包覆形成密封空间，减少外界雨水侵入，导致电流外泄的影响，同样还能增加对空间的利用率；另一方面，通过旋转的方式能够减小转杆12与壳体的连接间隙，从而同样减少外界雨水侵入，导致电流外泄的影响。有利于保障工作人员的生命健康。
65.如图4所示，导电柱13、导电环19、活动杆191、导电片181和过电盘17均采用导电的材料制成。导电柱13与定位柱16不与过电盘17接触，避免直接将电传导到过电盘17。
66.如图4所示，转杆12采用绝缘材料制成，旋钮11的直径大小大于转杆12。通过绝缘材料制成转杆12，能够避免将电流导入到旋钮11上，对人员造成安全隐患，并且通过将旋钮11的直径设置成直径大于转杆12的大小，能够在一地程度上阻挡外来的雨水直接侵入至转杆12与壳体的连接处，最后进入壳体内，造成安全隐患。
67.如图5所示，位于固定盘14处的导电柱13外表面设有绝缘套141，偏置弹件15与绝缘套141相连。通过绝缘套141能够避免电流朝壳体蔓延，对操作人员造成安全隐患。
68.如图3所示，熔断机构20的外部铰接密封门23，通过密封门23将熔断丝22密封，并通过打开密封门23方便维修和更换熔断丝22。
69.实施例二：
70.一种过压保护装置，具有与实施例一相同的特征结构，其中，如图8、9、10所示，旋钮11中具有活动空间111，转杆12伸入至活动空间111中，转杆12与旋钮11旋转连接。伸入至活动空间111中的转杆12连接有斜齿轮121，活动空间111上设有活动连接的限位杆112，限位杆112倾斜卡入至斜齿轮121的齿槽中，限制斜齿轮121的顺时针或逆时针旋转(本发明附图10对斜齿轮121的限制为限制齿轮不能自逆时针旋转)。
71.当要充电需接通电流，旋钮11被逆时针转动时，此时转杆12上的斜齿轮121受旋钮11中的限位杆112限制，因此同样沿逆时针旋转，对导电柱13进行力的传导。而当熔断丝22被熔断，导电柱13在偏置弹件15作用复位顺时针转动同时带动转杆12转动，因斜齿轮121在顺时针方向上不受旋钮11中的限位杆112限制，因此转杆12能够在不需带动旋钮11转动的情况下自动复位。通过这种方式能够避免旋钮11因生锈或杂物堵塞难以旋转的情况，导致转杆12和导电柱13无法复位，进而无法断闸，最终对工作人员的安全造成威胁。
72.实施例三：
73.一种充电桩200，如图1所示，其中，该充电桩200具有上述实施例一和/或实施例二任一技术方案所述的过压保护装置100。
74.实施例四：
75.一种基于实施例一任一所述的过压保护装置100的过压保护充电方法，其中，包括以下步骤：
76.当要充电需接通电流时，旋转旋钮11，使得转杆12转动带动导电柱13旋转，导电柱13旋转拉动偏置弹件15卷曲蓄力，导电柱13旋转的同时还驱动导电环19旋转，在旋转杆18一端被固定盘14的定位柱16的限定下，导电环19带动活动杆191向外顶动旋转杆18的另一端，使得旋转杆18侧设有的导电片181与过电盘17的内侧壁接触；
77.此时，与电源相连的且带电的导电柱13将电流穿入到导电环19，再通过导电环19传导至活动杆191，通过活动杆191与旋转杆18或导电片181的接触，使得导电片181将电流传导至过电盘17，使得过电盘17的电流最后沿熔断机构20的金属头21和熔断丝22向外输出进行充电，其中在过电盘17电流接通后，过电盘17的电磁铁172通电产生磁性，吸引旋转杆18住，避免旋钮11松开后旋转杆18复位；
78.当电压过大时，使得熔断机构20中的熔断丝22被熔断，此时过电盘17的电磁铁172失电消退磁性，在偏置弹件15的作用下驱动导电柱13反转，从而使得导电环19通过活动杆191拉动旋转杆18以及旋转杆18侧的导电片181复位，自动断闸。
79.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术
人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。