專利名稱：電動車輛傳導式充電插接器的制作方法
技術領域：
本發明涉及，特別涉及充電插接器，尤其是大電流狀態下的傳導式充電插接器，特別是用于電動車輛與充電站以及國家電網和充電站之間使用的，具體是一種電動車輛傳導式充電插接器。
背景技術：
電動車輛傳導式充電插接器是一種專門用來連接傳輸能量和信號的接口類機電元件，它可以用于充電站端和國家電網端之間的連接以及車輛端和充電站端之間的連接。 電動車輛充電插接器要有效地傳輸能量和信號，其特性阻抗必須與整個連接系統的特性阻抗相匹配，不僅要求插接器本身的反射系數和接觸損耗要小，而且必須有良好的屏蔽效率和低的輻射干擾。電動汽車中傳導式充電插接器是一個關鍵部件。對于電動車輛整個產業而言，充電站與車載電池之電纜連接裝置必須規范，否則電動汽車及公用快速充電站之間無法實現高效、低成本的接合。目前，國內車輛制造商的電動車輛充電接口，無論是車載充電機充電模式，或是非車載充電機充電模式，應用狀態非常混亂，產品形式五花八門。據調查，對于非車載充電模式狀態，國內絕大部分車輛制造商，使用的是2PIN (線)的電工產品，并且各個車輛制造商的產品型號互不相同，這樣做的后果就是，當電動車輛需要充電時，充電機和車輛相互之間連接無法實現對插，而為了實現有效對插還需要額外的轉接線，用起來極不方便，還增加了用戶的使用成本。在產品結構上，此電工類插接器僅有電源極，沒有通信信號和充電控制極，無法滿足充電機和電源管理系統(BMS)之間的通信需求以及適應國家電網的充電繳費要求。特別是涉及安全方面，此類型的插接器，在充電設備電源沒有關閉的情況下插拔，會產生不能自動熄滅的電弧燃燒事故，對車輛和操作人員的安全造成極大的危險。另外，現有使用的充電裝置插接器，無法滿足充電期間禁止車輛啟動的特殊功能要求。另外，現階段各個車輛制造商使用的插接器，基本上是非車輛類插接器，產品外形人機工程性差，插接后無鎖緊裝置；也缺少手指觸摸安全防護，不是一種理想的充電插接
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發明內容
本發明的目的在于提供一種電動車輛傳導式充電插接器，所述的這種電動車輛傳導式充電插接器要解決現有技術中電動車輛充電插器車輛端和充電機端結構不統一、無法實現直接對接，造成使用不方便的技術問題。本發明的目的是通過以下技術方案實現的這種電動車輛傳導式充電插接器包括車輛端連接部和充電機端連接部，車輛端連接部設于車輛上并與車輛的充電裝置電連接， 充電機端連接部與充電電源電連接，其中，該車輛端連接部與充電機端連接部以插接方式相連接，在車輛端連接部和充電機端連接部上各設有電的良導體，車輛端連接部和充電機端連接部中的導體對應相連接，在車輛端和充電機端的導體分別包括接地極和電源極。該車輛端連接部包括絕緣插座結構，充電機端連接部包括絕緣插頭結構，該插頭結構和插座結構相配合，插頭內包括接地極和電源極，相應地，插座內設有插孔與接地極和電源極相配合。所述的插頭內還設有充電控制極，相應地，在插座內設有插孔與充電控制極相配合連接。在插頭內設有一個接地極、兩個電源極和兩個充電控制極，相應地，在插座內有相應的插孔。在插頭內設有一個接地極、三個電源極、一個中性極和兩個充電控制極，相應地， 在插座內有相應的插孔。在插頭內設有一個接地極、兩個電源極、兩個充電控制極和三個通訊控制極，相應地，在插座內有相應的插孔。所述接地極、電源極與充電控制極的高度依次減小，所述的接地極比電源極高 2 4mm，接地極比充電控制極高5 7mm.插接器內部電的良導體插孔，下端固支，上端為懸臂端，在懸臂端設置有鎖緊套， 鎖緊套是套箍或徑向伸縮彈簧。插頭結構的前端呈圓筒形并設有一小平面，相應地插座結構的前端也呈圓筒形并設有另一小平面，當插頭插入插座時，插頭上的小平面與插座上的小平面對齊。在插頭內電源極前端設有絕緣帽，此絕緣帽與插頭電導體通過螺紋連接，插頭內的接地極、電源極、充電控制極之間設有絕緣隔離壁。本發明和已有技術相比，其效果是積極和明顯的。本發明在電動車輛傳導式充電插接器中將車輛端連接部與充電機連接部之間采用插接方式相連接，在車輛端連接部和充電機連接部上分別設置有位置相對應、相配合的導體相配合，因此采用這種結構的充電插接器可以直接插接，不需要中間過渡結構，使用方便。如果在車輛端連接部的插頭上設置充電控制極，并在充電機端連接部插座端設置相應的插孔與充電控制極相配合，則該插接器可以實現車輛充電控制功能，可以實現在充電機和車輛電源管理系統(BMS)之間通信，在非車載充電狀態下，也可以通過插接器中的信號極實現車輛端與國電網端之間充電功率設定和自動繳費功能。為了適應單相交流電的充電方式，則在插頭設有一個接地極、兩個電源極和兩個充電控制極，相應在在插座內有相應的插孔。而當用于三相交流電充電時，則在插頭設有一個接地極、三個電源極、一個中性極和兩個充電控制極，相應在在插座內有相應的插孔。而當用于非車載充電模式情況下的直流充電插接器時，在插頭內設有一個接地極、兩個電源極、兩個充電控制極和三個通信信號極，相應地，在插座內有相應的插孔，這三個通信信號極可作為各個充電機與國家電網之間的CAN技術傳輸線，便于網內統一管理， 并增加附加管理功能。所述接地極、電源極與充電控制極的高度依次減小，這樣在使用時接地極、電源極與充電控制極依次先后與插座內的插孔相連通，分開插接器時則是相反的順序；這樣在插接器接合過程中，接地極最先接觸，電源極先于控制極連接，只有電源極連接完畢，控制極才開始連接并通信，然后充電機電流接觸器電源開關閉合開始充電；插接器分離時，控制極先于電源極分離，并馬上由控制器使充電機電源總開關斷開，最后電源極斷開，這消除了插接器在接合、分離期間的插拔電弧，保證了操作人員和車輛的安全，提高了插接器的使用壽命。在實際使用時，接地極比電源極高2 4mm，接地極比充電控制極高 5 7mm，即可達到安全范圍。在插頭內部接地極、電源極和控制極之間設有絕緣隔離壁，有效保證了電氣間隙和爬電距離，滿足絕緣電阻的要求。在插頭內電源極前端設有絕緣帽，利用此絕緣帽能夠避免插柱與人的手指之間發生偶然的觸摸接觸，起到良好的手指安全防護作用。
圖1是本發明電動車輛傳導式充電插接器第一實施例的外形結構示意圖。圖2是電動車輛傳導式充電插接器第一實施例的充電機端結構示意圖。圖3是電動車輛傳導式充電插接器第一實施例的車輛端結構示意圖。圖4是電動車輛傳導式充電插接器第一實施例的接觸極功能分配示意圖。圖5是電動車輛傳導式充電插接器第二實施例的充電機端結構示意圖。圖6是電動車輛傳導式充電插接器第二實施例的車輛端結構示意圖。圖7是電動車輛傳導式充電插接器第二實施例的接觸極功能分配示意圖。圖8是電動車輛傳導式充電插接器第三實施例中的插孔結構示意圖(分離示意圖)。圖9是本發明電動車輛傳導式充電插接器的插孔結構示意圖(分離示意圖)。圖10是本發明電動車輛傳導式充電插接器的插柱結構示意圖。圖11是車輛傳導式充電插接器接地極、電源極、和充電控制極插柱高度差設計示意圖。圖12是車輛傳導式充電插接器插頭結構上的塑料套筒結構示意圖。圖13是車輛傳導式充電插接器插座上與塑料套筒相配合的凸起結構示意圖。圖14是車輛傳導式充電插接器插頭結構上的塑料套筒內設置的彈性鎖緊元件示意圖(分離示意圖)。
具體實施例方式實施例1 如圖1、圖2、圖3、圖4、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13和圖14所示，本發明的這
種電動車輛傳導式充電插接器1，在本實施例中，電動車輛傳導式充電插接器1是用于三相交流電的車載充電模式，如圖1所示，圖中未畫出充電插接器中的導線，重點突出其接口結構，該充電插接器可設計呈手柄形，便于使用時握持，其包括車輛端連接部31和充電機端連接部21，車輛端連接部31設于車輛上并與車輛的充電系統電連接，充電機端連接部21與充電電源電連接，充電電源通常是充電機，該車輛端連接部31與充電機端連接部21以插接方式相連接，在車輛端連接部31和充電機端連接部21上各設有電的良導體，車輛端連接部和充電機端連接部中的導體對應相連接，在車輛端和充電機端的導體分別包括接地極和電源極。該車輛端連接部31包括絕緣插座311結構，充電機端連接部21包括絕緣插頭211 結構，該插頭211后部為手柄4，插頭211可以插入插座311的內孔相配合，在插頭211的前端接合部設置成圓柱形結合面17，并在圓柱形表面設置小平面8，對應地在插座311內孔上
5也設置有小平面與插頭上的小平面相配合，不僅可以防止插頭211和插座311相互之間發生轉動，還可以在此平面8上預制盲孔9用于鎖緊，在插頭211內設有一個接地極41、三個電源極43、一個中性極42和兩個充電控制極44，插頭內的接地極、中性極、電源極和控制極均呈圓柱形的插柱，其下端固支，其上端為懸臂端。相應地，在插座311內有相應的圓筒形插孔與接地極、電源極、中性極和充電控制極相對應配合，即當插頭211與插座311對插配合時，車輛端的插內的插孔與充電機端插頭內對應的插頭也對插配合，使得充電機與電動車輛相接，可進行充電。接地極41通常設計其橫截面較大，而充電控制極44只傳輸控制信號，其橫截面較小，這兩個控制極44 一個用作“充電準備控制(PP) ”，另一個用作“導引控制 (CP) ”，當車輛端插頭與充電機端插座上對應的兩個充電控制極連通時，檢測點PP&CP極的峰值電壓判斷充電插頭與充電插座是否已充分連接，并對充電輸出功率作出判斷。然后充電機便執行充電準備與充電導引功能，打開電源開關，進行充電。插頭211內各個電極插柱相互之間有絕緣隔離壁6，有效地保證了電氣間隙和爬電距離，滿足絕緣電阻的要求。在電源極插柱18端部設置絕緣帽13，該絕緣帽可通過螺紋與電源極插柱相連接，此隔離避免操作人員誤觸摸發生的觸電事故，達到良好的安全保護作用。所述接地極41、電源極43與充電控制極44的高度依次減小，通常采用接地極41比電源極43高2 4mm，接地極41比充電控制極44高5 7mm即可，這樣在使用時接地極 41、電源極43與充電控制極44依次先后與插座內的插孔相連通，分開插接器是則是相反的順序；這樣在插接器接合過程中，接地極最先接觸，電源極先于控制極連接，只有電源極連接完畢，控制極才開始連接并通信，然后由充電機開始充電；插接器分離時，控制極先于電源極分離，并馬上由控制器使充電機切斷電源總開關，最后電源極斷開，這消除了插接器在接合/分離期間的插拔電弧，保證了操作人員和車輛的安全，提高了插接器的使用壽命。在插頭211結構前端中部套設有一個圓筒形塑料套筒5，該塑料套筒位于插頭211 圓柱形結合面17后端，相應地在插座211中部外側面設置有臺階，該臺階圓環的外徑小于塑料套筒5整體的內徑，大于塑料套筒5后端的內徑，塑料套筒可以防止塑料套筒5從前端脫落，這樣可以在插座211上滑動而不會從插座前端脫落，塑料套筒5該塑料套筒5內側面設有沿圓周方向均布設有三個傾斜狀凹槽141，凹槽141內端設置有圓孔142，在插座311 結構前端結合面的外側壁上沿圓方向均布設有三個凸起16，該凸起16與凹槽141相配合， 當插頭211與插311插配合后，可以旋轉塑料套筒5使凸起16進入凹槽141內，最終止退凸起在凹槽底部的圓孔142停止，由此得到插接器的接合鎖緊，凸起16的頂面是向下傾斜的斜面，便于與凹槽141配合。在插座311的小平面外側通過扭簧設有一個扣板19，扣板19前端設有卡鉤，扣板兩側通過軸與插座311相連接，扭簧套于該軸上，在插頭211前端設有卡槽，這樣扣板19呈一個杠桿機構，當插頭211進入插座311時按住扣板19的后端，使其前端翹起，便于插頭與插座的結合，當插頭211與插座311配合后，扣板19前端的卡鉤與卡槽相配合，防止該插接器在充電過程中由于意外而脫開。插座311上設有灰蓋7，當不充電時可以用灰蓋7將插座 311蓋住，用于插接器的防水、防塵和冷凝結霜絕緣保護。在所述塑料圓筒5前部內側設有彈性鎖緊件15，當插頭211與插座311相配合時彈性鎖緊件15呈受壓力狀態，借助于彈性鎖緊件15的變形會產生反向張力，這樣可以消除插頭與插座之間的結合間隙，保證插接器的鎖緊，該彈性鎖緊件15是波浪墊圈15，當然也可以采用彈簧墊圈，或者一段彈簧。在所述的插座內的插孔10上端開設有沿軸向延伸的窄縫，該窄縫的長度大致為插孔長度的三分之一，在插孔10的中部外側套設有鎖緊套11，鎖緊套11是一個套箍，該鎖緊套11的內徑設計稍小于插孔的外徑，以便產生預緊力，從而在鎖緊套11和插孔彈性懸臂時間實現了“軟接觸”結構。鎖緊套11具有一定的彈性，通過在插孔彈性懸臂產生的“預變形”能夠在插孔的徑向產生接觸壓力，從而實現了插柱的圓周面上的接觸壓緊，在插柱和插孔接合過程中，實現了較大的接觸壓力，減小接觸電阻，特性阻抗連續均勻，改善了交調性能和插拔循環，提高產品的使用壽命。實施例2 如圖5、圖6和圖7、圖9、圖10、圖12、圖13和圖14所示，本實施例的電動車輛傳導式充電插接器是用于單相交流電的車載充電模式，其包括車輛端連接部32和充電機端連接部22，車輛端連接部32設于車輛上并與車輛的充電裝置電連接，充電機端連接部22與充電電源電連接，該車輛端連接部32包括絕緣插座321結構，充電機端連接部22包括絕緣插頭221結構，該實施例與實施例1的區別在于，在插頭221內設有一個接地極51、兩個電源極53和兩個充電控制極52，具體位置關系如圖7所示，相應地，在插座321內有相應的插孔與插頭內的電極相配合。這兩個控制極52—個用作“充電準備控制(PP)”，另一個用作“導引控制(CP) ”，當車輛端插頭與充電機端插座上對應的兩個充電控制極連通時，檢測 PP&CP極的峰值電壓判斷充電插頭與充電插座是否已充分連接，并對充電輸出功率作出判斷。然后控制器便執行充電準備與充電導引功能，打開電源開關，進行充電。另外，本實施例中采用凸臺與凹槽之間的配合來替代實施例1中的小平面，在插頭221的外側面沿其軸向設置凸臺81，對應的在插座321的內孔側面設置有凹槽82與其配合，通過凸臺81與凹槽82相配合實現插頭與插座之間的定位，在插頭號221上仍然設有盲孔9用于鎖緊。實施例3 如圖8所示，本實施例是對實施例1和實施例2中插座內的插孔進行了改進，具體的，插孔10外周的鎖緊套由一個徑向伸縮彈簧12代替，此徑向伸縮彈簧12和插孔彈性懸臂的結合實現了 “軟結構”接觸，徑向伸縮彈簧12具有彈性，通過在插孔彈性壁產生的“預變形”能夠在插孔的徑向產生接觸壓力，從而實現了插柱的圓周面上的接觸壓緊。在插柱和插孔接合過程中，實現了較大的接觸壓力，減小接觸電阻，特性阻抗連續均勻，改善了交調性能和插拔循環。當然，本發明除了上述實施例之外，還可以有別的變形，比如當用于非車載充電模式時直流情況下的，車輛端與充電機端內的相應的電極數量可以有變化，采用兩個電源電極(一正一負)、一個電源地電極、兩個充電控制極(如前述實施例中的PP和CP)、三個通信信號極(一個信號高電平極、一個信號低電平極和一個屏蔽數字地電極)。具體的，可以采用汽車控制總線CAN(ConrtolIerArea Net)技術將車輛整車控制系統和充電機(站)相連接起來，通過CAN總線可以實現信息傳輸，增加該充電系統的管理功能，比如可以實現充電繳費功能；特別是涉及安全方面，可以實現充電期間禁止車輛啟動的特殊功能要求。該充電插接器也可以采用車輛端呈插頭結構，充電機端呈插座結構，而且其內各個電極的位置分配合也可采取其它形式，插接器整體也可以采用手柄形式以外的其它結構形式，插孔上的鎖緊套也可以是一個開設有傾斜窄縫的套箍，通過該套箍的彈性變形力實現插孔彈性懸臂與插柱之間“軟結構”接觸。
權利要求
1.一種電動車輛傳導式充電插接器，包括車輛端連接部和充電機端連接部，車輛端連接部設于車輛上并與車輛的充電裝置電連接，充電機端連接部與充電電源電連接，其特征在于該車輛端連接部與充電機端連接部以插接方式相連接，在車輛端連接部和充電機端連接部上各設有電的良導體，車輛端連接部和充電機端連接部中的導體對應相連接，在車輛端和充電機端的導體分別包括接地極和電源極。
2.如權利要求1所述的電動車輛傳導式充電插接器，其特征在于該車輛端連接部包括絕緣插座結構，充電機端連接部包括絕緣插頭結構，該插頭結構和插座結構相配合，插頭內包括接地極和電源極，相應地，插座內設有插孔與接地極和電源極相配合。
3.如權利要求2所述的電動車輛傳導式充電插接器，其特征在于所述的插頭內還設有充電控制極，相應地，在插座內設有插孔與充電控制極相配合連接。
4.如權利要求3所述的電動車輛傳導式充電插接器，其特征在于在插頭內設有一個接地極、兩個電源極和兩個充電控制極，相應地，在插座內有相應的插孔。
5.如權利要求3所述的電動車輛傳導式充電插接器，其特征在于在插頭內設有一個接地極、三個電源極、一個中性極和兩個充電控制極，相應地，在插座內有相應的插孔。
6.如權利要求3所述的電動車輛傳導式充電插接器，其特征在于在插頭內設有一個接地極、兩個電源極、兩個充電控制極和三個通訊控制極，相應地，在插座內有相應的插孔。
7.如權利要求3或4或5或6所述的電動車輛傳導式充電插接器，其特征在于所述接地極、電源極與充電控制極的高度依次減小，所述的接地極比電源極高2 4mm，接地極比充電控制極高5 7mm.
8.如權利要求3或4或5或6所述的電動車輛傳導式充電插接器，其特征在于插接器內部電的良導體插孔，下端固支，上端為懸臂端，在懸臂端設置有鎖緊套，鎖緊套是套箍或徑向伸縮彈簧。
9.如權利要求或2或3或4或5或6所述的電動車輛傳導式充電插接器，其特征在于 插頭結構的前端呈圓筒形并設有一小平面，相應地插座結構的前端也呈圓筒形并設有另一小平面，當插頭插入插座時，插頭上的小平面與插座上的小平面對齊。
10.如權利要求2或3或4或5或6所述的電動車輛傳導式充電插接器，其特征在于 在插頭內電源極前端設有絕緣帽，此絕緣帽與插頭電導體通過螺紋連接，插頭內的接地極、 電源極、充電控制極之間設有絕緣隔離壁。
全文摘要
一種電動車輛傳導式充電插接器，包括車輛端連接部和充電機端連接部，該車輛端連接部包括絕緣插座結構，充電機端連接部包括絕緣插頭結構，插頭結構和插座結構相配合，插頭內包括接地極和電源極，插頭內還設有充電控制極，插座內設有插孔與插頭電極相配合，接地極、電源極與充電控制極的高度依次減小。本發明中車輛端連接部與充電機連接部之間采用插接方式連接，在車輛端連接部和充電機連接部上分別設有位置相對應、相配合的導體相配合，采用這種結構的充電插接器可以直接插接，不需要中間過渡結構，使用方便，各電極采用一定高度差的結構，消除了插接器在接合、分離期間的插拔電弧，保證了操作人員和車輛的安全，提高了連接器的使用壽命。
文檔編號H01R13/40GK102237619SQ20101016059
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月30日 優先權日2010年4月30日
發明者崔國英, 左海清, 杜金奎, 祁頂春, 金波濤 申請人:河南天海電器有限公司