一种智能型充电连接器

1.一种智能型充电连接器，其特征在于：该连接器由充电插头、插座和智能控制系统组成，所述的插座上设有两只充电电极插针(a4)和两只弱电极插针(a5)，弱电极插针(a5)的长度小于充电电极插针(a4)的长度，并在插头上设有相应的两个充电电极插孔(b6)和两个弱电极插孔(b7)，两个弱电极插孔(b7)相互导通；所述的智能控制系统包括断路器及断路器电动操作机构(DK1)、继电器、合闸按钮开关(SB1)、分闸按钮开关(SB2)、强电交流电源(LN)和由强电交流电源(LN)供电的弱电直流电源(V)；断路器电动操作机构包括用于控制断路器合闸和分闸的电机和第一辅助触点(C1)，第一辅助触点(C1)上设有分别控制合闸和分闸的合闸执行单元(U1)、分闸执行单元(U2)和电极连接端子(U5)，合闸执行单元(U1)与分闸执行单元(U2)分别与电极连接端子(U5)连接；继电器包括13号端子、14号端子、9号端子、4号端子、8号端子、12号端子、线圈和与线圈作用的第一常闭触点，线圈设置在13号端子和14号端子之间，13号端子和14号端子连接弱电直流电源(V)并分别与两只弱电极插针(a5)相连接，4号端子与8号端子并联并通过第一常闭触点与12号端子串联，8号端子连接合闸按钮开关(SB1)后接到合闸执行单元(U1)，9号端子连接分闸按钮开关(SB2)后接到分闸执行单元(U2)，所述的9号端子与12号端子分别连接到强电交流电源(LN)的一极，4号端子和电极连接端子(U5)接到强电交流电源(LN)的另一极。
2.根据权利要求1所述的一种智能型充电连接器，其特征在于：断路器电动操作机构还包括第二辅助触点(C2)，第二辅助触点(C2)上设有15号端子和11号端子，15号端子与
11号端子的连接状态和断路器的合闸和分闸状态同步；所述的继电器还包括1号端子、5号端子和与线圈作用的第二常闭触点，1号端子与5号端子并联并通过第二常闭触点与9号端子串联；1号端子连接15号端子，11号端子连接到分闸执行单元(U2)。
3.根据权利要求2所述的一种智能型充电连接器，其特征在于：断路器及断路器电动操作机构(DK1)采用S3N断路器。
4.根据权利要求2所述的一种智能型充电连接器，其特征在于：继电器采用MY2J继电器。
5.根据权利要求1～4任意一项权利要求所述的一种智能型充电连接器，其特征在于：
插座上还设有接地极插针(a6)，所述的接地极插针(a6)的长度大于充电电极插针(a4)的长度。
6.根据权利要求1～4任意一项权利要求所述的一种智能型充电连接器，其特征在于：
插座上还设有多个通信电极插针(a7)，通信电极插针(a7)的长度小于充电电极插针(a4)的长度。
7.根据权利要求1～4任意一项权利要求所述的一种智能型充电连接器，其特征在于：
插座 包括插座外壳体(a1)、固定盖(a2)和插座基座(a3)，插座基座(a3)设置在插座外壳体(a1)内并由固定盖(a2)固定，所述的充电电极插针(a4)和两只弱电极插针(a5)设置在插座基座(a3)上，所述的插座外壳体(a1)前端外侧设有螺纹(a11)；所述的插头包括插头外壳体(b1)、插头基座(b2)和螺套(b3)，插头基座(b2)设置在插头外壳体(b1)内，所述的两个充电电极插孔(b6)和两个弱电极插孔(b7)设置在插头基座(a3)上，螺套(b3)设置在插头外壳体(b1)的外圈，并在螺套(b3)的前端内圈设有与插座外壳体(a1)上的螺纹(a11)相配合的螺纹。
8.根据权利要求7所述的一种智能型充电连接器，其特征在于：该连接器还包括防护盖(a9)，防护盖(a9)的内圈设有与插座外壳体(a1)上的螺纹(a11)相配合的螺纹，防护盖(a9)的内圈底部设有密封垫(a10)。
9.根据权利要求7所述的一种智能型充电连接器，其特征在于：插座外壳体(a1)的内圈轴向设置设有三个弧度不一的定位槽(a8)，插头外壳体(b1)的外圈轴向设置设有三个与定位槽(a8)相匹配的定位块(b5)。
10.根据权利要求7所述的一种智能型充电连接器，其特征在于：插头外壳体(b1)和螺套(b3)之间设有O型密封圈(b4)。

一种智能型充电连接器\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电动汽车充电控制及充电保护装置，尤其涉及一种用于控制电动汽车充电保护、意外断电或其他突发事情处理的智能型充电连接系统。\n背景技术\n[0002] 随着燃料价格的日益提高，电动汽车开始受到消费者的关注，一些汽车厂商推出一些电动概念车，有些电动概念车已经在欧洲进行广泛的实验。当然，电动车的使用也受到一些因素的限制，这就是如何为它充电。电动汽车是一种发展前景广阔的绿色交通工具，是解决能源和环境问题的重要手段。电动汽车充电站为电动汽车运行提供能量补给，是发展电动汽车所必须的重要配套基础设施。\n[0003] 电动汽车以电代油，能够实现“零排放”，噪音低，是解决能源和环境问题的重要手段。随着石油资源的紧张和电池技术的发展，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应用。以电动汽车为代表的新一代节能与环保汽车是汽车工业发展的必然趋势已经成为普遍共识。充电系统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。所以设计一种方便安全可靠的充电系统显得尤为重要，这也是当前这一领域的技术发展瓶颈，在充电系统中，充电站的建设需要根据电动汽车的充电需求，结合电动汽车充电模式进行相应的规划和设计。\n[0004] 在电动汽车充电时，常规充电连接器(俗称插头、插座)功能简单，并且不能通用。\n目前市面上的充电连接器仅含强电联接口，即仅含有直流充电的+极和一极(或再包含一个接地)。接插时操作人员需要带电操作，并且不具备必要的锁死、联接确认和误拔时保护功能。\n发明内容\n[0005] 为了解决现有充电连接器存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种智能型充电连接器，该充电连接器操作方便，安全可靠，消除了不安全因素，起到了安全保护作用。\n[0006] 为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：\n[0007] 一种智能型充电连接器，该连接器由充电插头、插座和智能控制系统组成，所述的插座上设有两只充电电极插针和至少两只弱电极插针，弱电极插针的长度小于充电电极插针的长度，并在插头上设有相应的两个充电电极插孔和两个弱电极插孔，两个弱电极插孔相互导通；所述的智能控制系统包括断路器及断路器电动操作机构、继电器、合闸按钮开关、分闸按钮开关、强电交流电源和由强电交流电源供电的弱电直流电源；断路器电动操作机构包括用于控制断路器合闸和分闸的电机和第一辅助触点，第一辅助触点上设有分别控制合闸和分闸的合闸执行单元、分闸执行单元和电极连接端子，合闸执行单元与分闸执行单元分别与电极连接端子连接；继电器包括13号端子、14号端子、9号端子、4号端子、8号端子、12号端子、线圈和与线圈作用的第一常闭触点，线圈设置在13号端子和14号端子之间，13号端子和14号端子连接弱电直流电源并分别与两只弱电极插针相连接，4号端子与\n8号端子并联并通过第一常闭触点与12号端子串联，8号端子连接合闸按钮开关后接到合闸执行单元，9号端子连接分闸按钮开关后接到分闸执行单元，所述的9号端子与12号端子分别连接到强电交流电源的一极，4号端子和电极连接端子接到强电交流电源的另一极。\n[0008] 作为进一步改进，上述的断路器电动操作机构还包括第二辅助触点，第二辅助触点上设有15号端子和11号端子，15号端子与11号端子的连接状态和断路器的合闸和分闸状态同步；所述的继电器还包括1号端子、5号端子和与线圈作用的第二常闭触点，1号端子与5号端子并联并通过第二常闭触点与9号端子串联；1号端子连接15号端子，11号端子连接到分闸执行单元。\n[0009] 作为优选，上述的断路器及断路器电动操作机构采用S3N断路器。S3N断路器为ABB公司生产，为市售产品，集成了断路器及断路器电动操作机构。\n[0010] 作为优选，上述的继电器采用MY2J继电器。\n[0011] 作为进一步改进，上述的插座上还设有接地极插针，所述的接地极插针的长度大于充电电极插针的长度。接地极插针最长，这样设计的目的是，保证充电插座与插座连接时，首先能够确保安全可靠的接地，安全性大大提高。\n[0012] 作为进一步改进，上述的插座上还设有多个通信电极插针，通信电极插针的长度小于充电电极插针的长度。多个通信电极插针可以往整车充电屏液晶显示器实时传输车内电池总电压，总电流，及单电压等数据。\n[0013] 作为进一步改进，上述的插座包括插座外壳体、固定盖和插座基座，基座设置在外壳体内并由固定盖固定，所述的充电电极插针和至少两只弱电极插针设置在插座基座上，所述的插座外壳体前端外侧设有螺纹；所述的插头包括插头外壳体、插头基座和螺套，插头基座设置在插头外壳体内，所述的两个充电电极插孔和两个弱电极插孔设置在插头基座上，螺套设置在插头外壳体的外圈，并在螺套的前端内圈设有与插座外壳体上的螺纹相配合的螺纹。采用螺套连接插头和插座，既防水也使得插入时更省力，还可在强行拧出时控制回路有足够的时间切断强电回路。\n[0014] 作为进一步改进，上述的该连接器还包括防护盖，防护盖的内圈设有与插座外壳体上的螺纹相配合的螺纹，防护盖的内圈底部设有密封垫。防护盖用于在非连接状态时插座的防护。\n[0015] 作为进一步改进，上述的插头外壳体的外圈轴向设置设有多个弧度不一的定位块，所述的插座外壳体的内圈轴向设置设有多个与定位块相匹配的定位槽。定位块与定位槽可以准确定位，便于插头和插座连接。\n[0016] 作为进一步改进，上述的插头外壳体和螺套之间设有O型密封圈。O型密封圈用于连接状态时防水。\n[0017] 本发明由于采用了上述的技术方案，具有以下的特点：\n[0018] 1、当充电插头和插座未联接或未联接到位时，插头和插座内所有可带电的部位对地的电压均在安全电压以下，以确保人触及插头、插座的任何部位时不会有安全隐患；\n[0019] 2、仅当充电连接器联接可靠时，方允许电池接通充电机并允许充电机充电，并能实现正常情况下的合闸和分闸功能；\n[0020] 3、当正在充电时，如果有人误将充电连接器拔出或充电连接器意外脱开，智能充电连接器的控制回应能够率先切断充电机与电池的联接回路，以防止充电连接器拔出时可能产生的电弧对人员的伤害；\n[0021] 4、如遇停电时，控制回路应能自动切断充电机与电池的联接回路，以保证安全或当再次来电时确保安全。\n[0022] 本发明将断路器、辅助触点、充电保护继电器、按钮开关、直流电源、专用充电插座等有机结合形成一组智能型充电连接装置，结构紧凑，合理；此装置操作方便，安全可靠，能及时辅助处理充电过程各种突发意外情况，消除了不安全因素，起到了安全保护作用。\n附图说明\n[0023] 图1为本发明的智能控制系统的电路连接原理示意图。\n[0024] 图2为本发明插座的结构示意图。\n[0025] 图3为插座的电极插针的结构示意图。\n[0026] 图4为本发明插头的结构示意图。\n[0027] 图5为插头的电极插孔分别结构示意图。\n具体实施方式\n[0028] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。\n[0029] 如图1、图2、图4所示，本发明的一种智能型电动汽车用充电连接器由充电插头、插座和智能控制系统组成。\n[0030] 如图2、图3所示，插座包括插座外壳体a1、固定盖a2和插座基座a3；插座基座a3设置在插座外壳体a1内并由固定盖a2固定，插座基座a3上设有两只充电电极插针a4、四只弱电极插针a5、一只接地极插针a6和多个通信电极插针a7。所述的插座基座a3由前基座a12和后基座a13组成，充电电极插针a4、弱电极插针a5、接地极插针a6和通信电极插针a7通过卡圈a14固定在前基座a12和后基座a13内。其中，接地极插针a6最长，充电电极插针a4的长度次之，弱电极插针a5和通信电极插针a7的长度均短于充电电极插针a4的长度；接地极插针a6保证充电插头与插座连接时确保安全可靠的接地，多个通信电极插针a7可以往整车充电屏液晶显示器实时传输车内电池总电压，总电流，及单电压等数据。如图\n2所示，所述的插座外壳体a1前端外侧设有细螺纹a11，插座外壳体a1的内圈轴向设置设有三个弧度不一的定位槽a8。另外，该连接器还包括防护盖a9，防护盖a9的内圈设有与插座外壳体a1上的细螺纹a11相配合的螺纹，防护盖a9的内圈底部设有密封垫a10。\n[0031] 如图4、图5所示，插头包括插头外壳体b1、插头基座b2和螺套b3，插头基座b2设置在插头外壳体b1内，螺套b3设置在插头外壳体b1的外圈，插头外壳体b1和螺套b3之间设有O型密封圈b4，插头外壳体b1的后端固定设有尾罩b10，尾罩b10上设置有线夹b11，线夹b11由一个外接的螺套b12固定在尾罩b10上。螺套b3的前端内圈设有与插座外壳体a1上的细螺纹a11相配合的螺纹，插头外壳体b1的外圈轴向设置设有三个与定位槽a8相匹配的定位块b5。插头基座b2上设有与充电电极插针a4、弱电极插针a5、接地极插针a6和通信电极插针a7相适配的充电电极插孔b6、弱电极插孔b7、接地极插孔b8和通信电极插孔b9，四个弱电极插孔b7中可以有两个弱电极插孔b7相互导通。\n[0032] 如图1所示，智能控制系统包括断路器及断路器电动操作机构、继电器、合闸按钮开关SB1、分闸按钮开关SB2、220V的强电交流电源LN和由强电交流电源LN供电的24V的弱电直流电源V。断路器及断路器电动操作机构采用S3N断路器DK1。S3N断路器DK1为ABB公司生产，为市售产品，集成了断路器及断路器电动操作机构。断路器电动操作机构包括用于控制断路器合闸和分闸的电机(图中未表示出)、第一辅助触点C1和第二辅助触点C2，第一辅助触点C1上设有分别控制合闸和分闸的合闸执行单元U1、分闸执行单元U2和电极连接端子U5，合闸执行单元U1与分闸执行单元U2分别与电极连接端子U5连接；第二辅助触点C2上设有15号端子和11号端子，15号端子与11号端子的连接状态和S3N断路器DK1的合闸和分闸状态同步。继电器采用DC24V继电器MY2J，DC24V继电器MY2J包括13号端子、14号端子、9号端子、1号端子、5号端子、4号端子、8号端子、12号端子、线圈和与线圈作用的第一常闭触点和第二常闭触点；线圈设置在13号端子和14号端子之间，13号端子和14号端子连接弱电直流电源V并分别与两只插接在两个相互导通弱电极插孔b7内的弱电极插针a5相连接，4号端子与8号端子并联并通过第一常闭触点与12号端子串联，8号端子连接合闸按钮开关SB1后接到合闸执行单元U1；1号端子与5号端子并联并通过第二常闭触点与9号端子串联，1号端子连接14号端子，11号端子连接到分闸执行单元U2，9号端子连接分闸按钮开关SB2后接到分闸执行单元U2。所述的9号端子与12号端子分别连接到强电交流电源LN的一极，4号端子和电极连接端子U5接到强电交流电源LN的另一极。\n[0033] 下面对本实施例的工作原理做以下的说明。\n[0034] 1、非工作状态下，插头、座均处于安全电压以下。\n[0035] 通过智能控制系统的常开状态可断开插座与电池、插头与充电机的强电联接。插头内仅智能控制系统带有24V直流电压。\n[0036] 2、仅当充电连接器联接可靠时，方允许电池接通充电机并允许充电机充电，并能实现正常情况下的合闸和分闸功能。\n[0037] 当充电插头与插座联接时，因为智能控制系统的弱电极插针a5最短，所以只有当充电连接器插到位也即可靠连接后，智能控制系统允许充电机接通充电连接器和允许电池接通连接器，只有当充电机和电池均与充电连接器接通后方可允许充电机充电。\n[0038] 允许充电机接通充电连接器的工作原理如下：\n[0039] 当充电连接器联接可靠后，两只插在相互导通弱电极插孔内的弱电极插针a5将有一个允许合闸操作的信号使得DC24V继电器MY2J的13号端子和14号端子即驱动线圈端加载有直流24V电压，DC24V继电器MY2J的12号端子通过第一常闭触点将220V交流电压加载到8号端子上，使得合闸按钮开关SB1按下时，断路器的电动操作机构的合闸执行单元U1有电压驱动电动操作机构合闸，从而实现合闸功能。\n[0040] 电池与连接器的接通原理也类似。正常情况下的合闸原理也如上。正常情况下的分闸原理则为：按下分闸按钮开关SB2时，220V交流电压将加载到断路器的电动操作机构的分闸执行单元U2，从而实现正常情况下的分闸功能。\n[0041] 3、如果有人误将充电连接器拔出或充电连接器意外脱开，智能充电连接器的控制回应能够率先切断充电机与电池的联接回路，以防止充电连接器拔出时可能产生的电弧对人员的伤害。\n[0042] 当充电连接器处于正常合闸充电状态时，人为拔出充电插头或充电插头意外脱落过程中，会造成充电连接器的弱电极插针a5率先断开最短，使得DC24V继电器MY2J线圈失电，220V交流电压将通过继电器的1号端子、第二辅助触点C2的15号端子DK1-14和11号端子DK1-11加载到分闸执行单元U2，这样就能实现自动提前执行分闸操作。分闸后第二辅助触点C2上的15号端子DK1-14和11号端子DK1-11断开，这样就可以同时把加在分闸执行单元U2端的220VAC断开，以免断路器常开状态时分闸线圈长时间带电而易损坏。\n[0043] 4、如遇停电时，智能控制系统应能自动切断充电机与电池的联接回路，以保证安全或当再次来电时确保安全。\n[0044] 智能控制系统宜增设备用电源以保证在停电时也能正常工作。在无备用电源情况下，当充电过程中遇停电，断路器是不会自行断开的，断路器仍将保持合闸状态，此时，第二辅助触点C2上的15号端子DK1-14和11号端子DK1-11为导通状态，继电器MY2J处于“常开状态”，即继电器的9号端子和连接15号端子DK1-14的1号端子导通，在再次来电的一瞬间，利用继电器MY2J的常开状态，将220VAC通过继电器MY2J的1号端子和15号端子DK1-14加载到分闸执行单元U2端，就能实现自动分闸功能，同时分闸后15号端子DK1-14和11号端子DK1-11断开，将分闸执行单元U2端的220VAC断开。若再按下合闸开关SB1即可以实现重新合闸功能。这样就能起到保护充电回路及人身安全的作用，防止意外事故发生。\n[0045] 本实施例应用于×××示范充电站，此充电站充电机容量为：600V，100A两台。经过近一年的使用每天为大巴车充电2-3小时，充电电流DC75A左右，此智能型电动汽车用充电连接器未出现过故障并在实际充电操作中有效的保障了操作人员的安全。并且本实施例的连接器也顺利通过今年夏季异常高温的考验，未出现故障。\n[0046] 此智能型电动汽车用充电连接器的优点总结如下：\n[0047] 1、有效提高操作安全性；\n[0048] 2、实用可靠，故障率极低；\n[0049] 3、连接器采用细螺纹，既防水也使得插入时更省力，还可在强行拧出时控制回路有足够的时间切断强电回路；\n[0050] 4、额定电流时，连接器的发热量明显小于其它产品。市场采购的××××公司提供的充电连接器在直流40A情况下，几分钟后温度汤手，而上述产品的连接器在直流80A情况下连续充电3小时温度不超过40℃。