电动车辆传导式充电插接器

摘要

一种电动车辆传导式充电插接器，包括车辆端连接部和充电机端连接部，该车辆端连接部包括绝缘插座结构，充电机端连接部包括绝缘插头结构，插头结构和插座结构相配合，插头内包括接地极和电源极，插头内还设有充电控制极，插座内设有插孔与插头电极相配合，接地极、电源极与充电控制极的高度依次减小。本发明中车辆端连接部与充电机连接部之间采用插接方式连接，在车辆端连接部和充电机连接部上分别设有位置相对应、相配合的导体相配合，采用这种结构的充电插接器可以直接插接，不需要中间过渡结构，使用方便，各电极采用一定高度差的结构，消除了插接器在接合、分离期间的插拔电弧，保证了操作人员和车辆的安全，提高了连接器的使用寿命。

权利要求

1.一种电动车辆传导式充电插接器，包括车辆端连接部和充电机端连接部，车辆端连接部设于车辆上并与车辆的充电装置电连接，充电机端连接部与充电电源电连接，其特征在于：该车辆端连接部与充电机端连接部以插接方式相连接，在车辆端连接部和充电机端连接部上各设有电的良导体，车辆端连接部和充电机端连接部中的导体对应相连接，在车辆端和充电机端的导体分别包括接地极和电源极，该车辆端连接部包括绝缘插座结构，充电机端连接部包括绝缘插头结构，该插头结构和插座结构相配合，插头内包括接地极和电源极，相应地，插座内设有插孔与接地极和电源极相配合，所述的插头内还设有充电控制极，相应地，在插座内设有插孔与充电控制极相配合连接，所述接地极、电源极与充电控制极的高度依次减小，所述的接地极比电源极高2~4mm,接地极比充电控制极高5~7mm，插接器内部电的良导体插孔，下端固支，上端为悬臂端，在悬臂端设置有锁紧套,锁紧套是套箍或径向伸缩弹簧，插头结构的前端呈圆筒形并设有一小平面，相应地插座结构的前端也呈圆筒形并设有另一小平面，当插头插入插座时，插头上的小平面与插座上的小平面对齐，在插头内电源极前端设有绝缘帽，此绝缘帽与插头电导体通过螺纹连接，插头内的接地极、电源极、充电控制极之间设有绝缘隔离壁。

2.如权利要求1所述的电动车辆传导式充电插接器，其特征在于：在插头内设有一个接地极、两个电源极和两个充电控制极，相应地，在插座内有相应的插孔。

3.如权利要求1所述的电动车辆传导式充电插接器，其特征在于：在插头内设有一个接地极、三个电源极、一个中性极和两个充电控制极，相应地，在插座内有相应的插孔。

4.如权利要求1所述的电动车辆传导式充电插接器，其特征在于：在插头内设有一个接地极、两个电源极、两个充电控制极和三个通讯控制极，相应地，在插座内有相应的插孔。

说明书

电动车辆传导式充电插接器

技术领域

[0001] 本发明涉及，特别涉及充电插接器，尤其是大电流状态下的传导式充电插接器，特别是用于电动车辆与充电站以及国家电网和充电站之间使用的，具体是一种电动车辆传导式充电插接器。

背景技术

[0002] 电动车辆传导式充电插接器是一种专门用来连接传输能量和信号的接口类机电元件，它可以用于充电站端和国家电网端之间的连接以及车辆端和充电站端之间的连接。电动车辆充电插接器要有效地传输能量和信号，其特性阻抗必须与整个连接系统的特性阻抗相匹配，不仅要求插接器本身的反射系数和接触损耗要小，而且必须有良好的屏蔽效率和低的辐射干扰。

[0003] 电动汽车中传导式充电插接器是一个关键部件。对于电动车辆整个产业而言，充电站与车载电池之电缆连接装置必须规范，否则电动汽车及公用快速充电站之间无法实现高效、低成本的接合。

[0004] 目前，国内车辆制造商的电动车辆充电接口，无论是车载充电机充电模式，或是非车载充电机充电模式，应用状态非常混乱，产品形式五花八门。据调查，对于非车载充电模式状态，国内绝大部分车辆制造商，使用的是2PIN（线）的电工产品，并且各个车辆制造商的产品型号互不相同，这样做的后果就是，当电动车辆需要充电时，充电机和车辆相互之间连接无法实现对插，而为了实现有效对插还需要额外的转接线，用起来极不方便，还增加了用户的使用成本。在产品结构上，此电工类插接器仅有电源极，没有通信信号和充电控制极，无法满足充电机和电源管理系统（BMS）之间的通信需求以及适应国家电网的充电缴费要求。特别是涉及安全方面，此类型的插接器，在充电设备电源没有关闭的情况下插拔，会产生不能自动熄灭的电弧燃烧事故，对车辆和操作人员的安全造成极大的危险。另外，现有使用的充电装置插接器，无法满足充电期间禁止车辆启动的特殊功能要求。

[0005] 另外，现阶段各个车辆制造商使用的插接器，基本上是非车辆类插接器，产品外形人机工程性差，插接后无锁紧装置；也缺少手指触摸安全防护，不是一种理想的充电插接器。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种电动车辆传导式充电插接器，所述的这种电动车辆传导式充电插接器要解决现有技术中电动车辆充电插器车辆端和充电机端结构不统一、无法实现直接对接，造成使用不方便的技术问题。

[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：这种电动车辆传导式充电插接器包括车辆端连接部和充电机端连接部，车辆端连接部设于车辆上并与车辆的充电装置电连接，充电机端连接部与充电电源电连接，其特征在于：该车辆端连接部与充电机端连接部以插接方式相连接，在车辆端连接部和充电机端连接部上各设有电的良导体，车辆端连接部和充电机端连接部中的导体对应相连接，在车辆端和充电机端的导体分别包括接地极和电源极，该车辆端连接部包括绝缘插座结构，充电机端连接部包括绝缘插头结构，该插头结构和插座结构相配合，插头内包括接地极和电源极，相应地，插座内设有插孔与接地极和电源极相配合，所述的插头内还设有充电控制极，相应地，在插座内设有插孔与充电控制极相配合连接，所述接地极、电源极与充电控制极的高度依次减小，所述的接地极比电源极高2~4mm,接地极比充电控制极高5~7mm，插接器内部电的良导体插孔，下端固支，上端为悬臂端，在悬臂端设置有锁紧套,锁紧套是套箍或径向伸缩弹簧，插头结构的前端呈圆筒形并设有一小平面，相应地插座结构的前端也呈圆筒形并设有另一小平面，当插头插入插座时，插头上的小平面与插座上的小平面对齐，在插头内电源极前端设有绝缘帽，此绝缘帽与插头电导体通过螺纹连接，插头内的接地极、电源极、充电控制极之间设有绝缘隔离壁。

[0008] 在插头内设有一个接地极、两个电源极和两个充电控制极，相应地，在插座内有相应的插孔。

[0009] 在插头内设有一个接地极、三个电源极、一个中性极和两个充电控制极，相应地，在插座内有相应的插孔。

[0010] 在插头内设有一个接地极、两个电源极、两个充电控制极和三个通讯控制极，相应地，在插座内有相应的插孔。

[0011] [0011] 本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明在电动车辆传导式充电插接器中将车辆端连接部与充电机连接部之间采用插接方式相连接，在车辆端连接部和充电机连接部上分别设置有位置相对应、相配合的导体相配合，因此采用这种结构的充电插接器可以直接插接，不需要中间过渡结构，使用方便。如果在车辆端连接部的插头上设置充电控制极，并在充电机端连接部插座端设置相应的插孔与充电控制极相配合，则该插接器可以实现车辆充电控制功能，可以实现在充电机和车辆电源管理系统（BMS）之间通信，在非车载充电状态下，也可以通过插接器中的信号极实现车辆端与国电网端之间充电功率设定和自动缴费功能。为了适应单相交流电的充电方式，则在插头设有一个接地极、两个电源极和两个充电控制极，相应在在插座内有相应的插孔。而当用于三相交流电充电时，则在插头设有一个接地极、三个电源极、一个中性极和两个充电控制极，相应在在插座内有相应的插孔。而当用于非车载充电模式情况下的直流充电插接器时，在插头内设有一个接地极、两个电源极、两个充电控制极和三个通信信号极，相应地，在插座内有相应的插孔，这三个通信信号极可作为各个充电机与国家电网之间的CAN技术传输线，便于网内统一管理，并增加附加管理功能。所述接地极、电源极与充电控制极的高度依次减小，这样在使用时接地极、电源极与充电控制极依次先后与插座内的插孔相连通，分开插接器时则是相反的顺序；这样在插接器接合过程中，接地极最先接触，电源极先于控制极连接，只有电源极连接完毕，控制极才开始连接并通信，然后充电机电流接触器电源开关闭合开始充电；插接器分离时，控制极先于电源极分离，并马上由控制器使充电机电源总开关断开，最后电源极断开，这消除了插接器在接合、分离期间的插拔电弧，保证了操作人员和车辆的安全，提高了插接器的使用寿命。在实际使用时，接地极比电源极高2~4mm，接地极比充电控制极高5~7mm，即可达到安全范围。在插头内部接地极、电源极和控制极之间设有绝缘隔离壁，有效保证了电气间隙和爬电距离，满足绝缘电阻的要求。在插头内电源极前端设有绝缘帽，利用此绝缘帽能够避免插柱与人的手指之间发生偶然的触摸接触，起到良好的手指安全防护作用。

[0012] 附图说明

[0013] [0012]图1是本发明电动车辆传导式充电插接器第一实施例的外形结构示意图。

[0014] [0013]图2是电动车辆传导式充电插接器第一实施例的充电机端结构示意图。

[0015] [0014]图3是电动车辆传导式充电插接器第一实施例的车辆端结构示意图。

[0016] [0015]图4是电动车辆传导式充电插接器第一实施例的接触极功能分配示意图。

[0017] [0016]图5是电动车辆传导式充电插接器第二实施例的充电机端结构示意图。

[0018] [0017]图6是电动车辆传导式充电插接器第二实施例的车辆端结构示意图。

[0019] [0018]图7是电动车辆传导式充电插接器第二实施例的接触极功能分配示意图。

[0020] [0019]图8是电动车辆传导式充电插接器第三实施例中的插孔结构示意图（分离示意图）。

[0021] [0020]图9是本发明电动车辆传导式充电插接器的插孔结构示意图（分离示意图）。

[0022] [0021]图10是本发明电动车辆传导式充电插接器的插柱结构示意图。

[0023] [0022]图11是车辆传导式充电插接器接地极、电源极、和充电控制极插柱高度差设计示意图。

[0024] [0023]图12是车辆传导式充电插接器插头结构上的塑料套筒结构示意图。

[0025] [0024]图13是车辆传导式充电插接器插座上与塑料套筒相配合的凸起结构示意图。.

[0026] [0025]图14是车辆传导式充电插接器插头结构上的塑料套筒内设置的弹性锁紧元件示意图（分离示意图）。

[0027] 具体实施方式

[0028] [0026]实施例1:

[0029] [0027]如图1、图2、图3、图4、图9、图10、图11、图12、图13和图14所示，本发明的这种电动车辆传导式充电插接器1，在本实施例中，电动车辆传导式充电插接器1是用于三相交流电的车载充电模式，如图1所示,图中未画出充电插接器中的导线，重点突出其接口结构，该充电插接器可设计呈手柄形，便于使用时握持，其包括车辆端连接部31和充电机端连接部21，车辆端连接部31设于车辆上并与车辆的充电系统电连接，充电机端连接部21与充电电源电连接，充电电源通常是充电机，该车辆端连接部31与充电机端连接部21以插接方式相连接，在车辆端连接部31和充电机端连接部21上各设有电的良导体，车辆端连接部和充电机端连接部中的导体对应相连接，在车辆端和充电机端的导体分别包括接地极和电源极。

[0030] [0028]该车辆端连接部31包括绝缘插座311结构，充电机端连接部21包括绝缘插头211结构，该插头211后部为手柄4，插头211可以插入插座311的内孔相配合，在插头211的前端接合部设置成圆柱形结合面17，并在圆柱形表面设置小平面8，对应地在插座311内孔上也设置有小平面与插头上的小平面相配合，不仅可以防止插头211和插座311相互之间发生转动，还可以在此平面8上预制盲孔9用于锁紧， 在插头211内设有一个接地极41、三个电源极43、一个中性极42和两个充电控制极44，插头内的接地极、中性极、电源极和控制极均呈圆柱形的插柱，其下端固支，其上端为悬臂端。相应地，在插座311内有相应的圆筒形插孔与接地极、电源极、中性极和充电控制极相对应配合，即当插头211与插座
311对插配合时，车辆端的插内的插孔与充电机端插头内对应的插头也对插配合，使得充电机与电动车辆相接，可进行充电。接地极41通常设计其横截面较大，而充电控制极44只传输控制信号，其横截面较小，这两个控制极44一个用作“充电准备控制（PP）”，另一个用作“导引控制（CP）”，当车辆端插头与充电机端插座上对应的两个充电控制极连通时，检测点PP&CP极的峰值电压判断充电插头与充电插座是否已充分连接，并对充电输出功率作出判断。然后充电机便执行充电准备与充电导引功能，打开电源开关，进行充电。

[0031] [0029]插头211内各个电极插柱相互之间有绝缘隔离壁6，有效地保证了电气间隙和爬电距离，满足绝缘电阻的要求。在电源极插柱18端部设置绝缘帽13，该绝缘帽可通过螺纹与电源极插柱相连接，此隔离避免操作人员误触摸发生的触电事故，达到良好的安全保护作用。所述接地极41、电源极43与充电控制极44的高度依次减小，通常采用接地极41比电源极43高2~4mm，接地极41比充电控制极44高5~7mm即可，这样在使用时接地极
41、电源极43与充电控制极44依次先后与插座内的插孔相连通，分开插接器是则是相反的顺序；这样在插接器接合过程中，接地极最先接触，电源极先于控制极连接，只有电源极连接完毕，控制极才开始连接并通信，然后由充电机开始充电；插接器分离时，控制极先于电源极分离，并马上由控制器使充电机切断电源总开关，最后电源极断开，这消除了插接器在接合/分离期间的插拔电弧，保证了操作人员和车辆的安全，提高了插接器的使用寿命。

[0032] 在插头211结构前端中部套设有一个圆筒形塑料套筒5，该塑料套筒位于插头211圆柱形结合面17后端，相应地在插座211中部外侧面设置有台阶，该台阶圆环的外径小于塑料套筒5整体的内径，大于塑料套筒5后端的内径，塑料套筒可以防止塑料套筒5从前端脱落，这样可以在插座211上滑动而不会从插座前端脱落，塑料套筒5该塑料套筒5内侧面设有沿圆周方向均布设有三个倾斜状凹槽141，凹槽141内端设置有圆孔142，在插座311结构前端结合面的外侧壁上沿圆方向均布设有三个凸起16，该凸起16与凹槽141相配合，当插头211与插311插配合后，可以旋转塑料套筒5使凸起16进入凹槽141内，最终止退凸起在凹槽底部的圆孔142停止，由此得到插接器的接合锁紧，凸起16的顶面是向下倾斜的斜面，便于与凹槽141配合。

[0033] [0030]在插座311的小平面外侧通过扭簧设有一个扣板19，扣板19前端设有卡钩，扣板两侧通过轴与插座311相连接，扭簧套于该轴上，在插头211前端设有卡槽，这样扣板19呈一个杠杆机构，当插头211进入插座311 时按住扣板19的后端，使其前端翘起，便于插头与插座的结合，当插头211与插座311配合后，扣板19前端的卡钩与卡槽相配合，防止该插接器在充电过程中由于意外而脱开。插座311上设有灰盖7，当不充电时可以用灰盖7将插座311盖住，用于插接器的防水、防尘和冷凝结霜绝缘保护。

[0034] [0031]在所述塑料圆筒5前部内侧设有弹性锁紧件15，当插头211与插座311相配合时弹性锁紧件15呈受压力状态，借助于弹性锁紧件15的变形会产生反向张力，这样可以消除插头与插座之间的结合间隙，保证插接器的锁紧，该弹性锁紧件15是波浪垫圈15，当然也可以采用弹簧垫圈，或者一段弹簧。

[0035] [0032]在所述的插座内的插孔10上端开设有沿轴向延伸的窄缝，该窄缝的长度大致为插孔长度的三分之一，在插孔10的中部外侧套设有锁紧套11，锁紧套11是一个套箍，该锁紧套11的内径设计稍小于插孔的外径，以便产生预紧力，从而在锁紧套11和插孔弹性悬臂时间实现了“软接触”结构。锁紧套11具有一定的弹性，通过在插孔弹性悬臂产生的“预变形”能够在插孔的径向产生接触压力，从而实现了插柱的圆周面上的接触压紧，在插柱和插孔接合过程中，实现了较大的接触压力，减小接触电阻，特性阻抗连续均匀，改善了交调性能和插拔循环，提高产品的使用寿命。

[0036] [0033]实施例2:

[0037] [0034]如图5、图6和图7、图9、图10、图12、图13和图14所示，本实施例的电动车辆传导式充电插接器是用于单相交流电的车载充电模式，其包括车辆端连接部32和充电机端连接部22，车辆端连接部32设于车辆上并与车辆的充电装置电连接，充电机端连接部22与充电电源电连接，该车辆端连接部32包括绝缘插座321结构，充电机端连接部22包括绝缘插头221结构，该实施例与实施例1的区别在于，在插头221内设有一个接地极51、两个电源极53和两个充电控制极52，具体位置关系如图7所示，相应地，在插座321内有相应的插孔与插头内的电极相配合。这两个控制极52一个用作“充电准备控制（PP）”，另一个用作“导引控制（CP）”，当车辆端插头与充电机端插座上对应的两个充电控制极连通时，检测PP&CP极的峰值电压判断充电插头与充电插座是否已充分连接，并对充电输出功率作出判断。然后控制器便执行充电准备与充电导引功能，打开电源开关，进行充电。

[0038] 另外，本实施例中采用凸台与凹槽之间的配合来替代实施例1中的小平面，在插头221的外侧面沿其轴向设置凸台81,对应的在插座321的内孔侧面设置有凹槽82与其配合，通过凸台81与凹槽82相配合实现插头与插座之间的定位，在插头号221上仍然设有盲孔9用于锁紧。

[0039] [0035]实施例3:

[0040] [0036]如图8所示，本实施例是对实施例1和实施例2中插座内的插孔进行了改进，具体的，插孔10外周的锁紧套由一个径向伸缩弹簧12代替，此径向伸缩弹簧12和插孔弹性悬臂的结合实现了“软结构”接触，径向伸缩弹簧12具有弹性，通过在插孔弹性壁产生的“预变形”能够在插孔的径向产生接触压力，从而实现了插柱的圆周面上的接触压紧。在插柱和插孔接合过程中，实现了较大的接触压力，减小接触电阻，特性阻抗连续均匀，改善了交调性能和插拔循环。

[0041] [0037]当然，本发明除了上述实施例之外，还可以有别的变形，比如当用于非车载充电模式时直流情况下的，车辆端与充电机端内的相应的电极数量可以有变化，采用两个电源电极（一正一负）、一个电源地电极、两个充电控制极（如前述实施例中的PP和CP）、三个通信信号极（一个信号高电平极、一个信号低电平极和一个屏蔽数字地电极）。具体的，可以采用汽车控制总线CAN（Conrtoller Area Net）技术将车辆整车控制系统和充电机（站）相连接起来，通过CAN总线可以实现信息传输，增加该充电系统的管理功能，比如可以实现充电缴费功能；特别是涉及安全方面，可以实现充电期间禁止车辆启动的特殊功能要求。

[0042] 该充电插接器也可以采用车辆端呈插头结构，充电机端呈插座结构，而且其内各个电极的位置分配合也可采取其它形式，插接器整体也可以采用手柄形式以外的其它结构形式，插孔上的锁紧套也可以是一个开设有倾斜窄缝的套箍，通过该套箍的弹性变形力实现插孔弹性悬臂与插柱之间“软结构”接触。