本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車充電樁技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種充電樁的充電槍智能鎖止裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

在目前提倡低碳生活綠色環(huán)保的環(huán)境下,電動(dòng)汽車的發(fā)展日趨成熟,為保證電動(dòng)汽車的正常運(yùn)行,需要對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行快速有效的充電。充電樁是電動(dòng)車充電站,充電樁可分為直流充電樁,交流充電樁和交直流一體充電樁。一個(gè)交流充電樁可同時(shí)為一輛或者多輛汽車充電,交流充電樁從沒(méi)電到充滿的充電時(shí)間為6至8小時(shí)。充電樁能實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)、計(jì)電度、計(jì)金額充電、可以作為市民購(gòu)電終端。

由于充電樁一般無(wú)人值守,產(chǎn)生了一系列的問(wèn)題：例如，充電樁的充電槍在不工作時(shí)可能被剪斷拿走，充電槍的防盜問(wèn)題；充電樁在給電動(dòng)車充電過(guò)程中，由于無(wú)人值守并且充電時(shí)間較長(zhǎng)，車主很少在充電樁附近等待，這時(shí)就可能出現(xiàn)充電槍被別人拔出、盜用等問(wèn)題；當(dāng)車主有急事要停止充電時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)拔出充電槍而忘記刷卡，導(dǎo)致卡內(nèi)余額浪費(fèi)或被他人使用等問(wèn)題。

為保證充電樁的使用安全及使用者的權(quán)益，充電樁充電口一般應(yīng)安裝充電保護(hù)鎖,充電口必須要在控制系統(tǒng)授權(quán)情況下才能解鎖使用。但是目前市面上的充電樁大都沒(méi)有帶鎖,有的充電樁用電磁力鎖,充電槍放回樁內(nèi)或給電動(dòng)車充電后,電磁力鎖自動(dòng)鎖住，但又產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題,電磁力鎖需要長(zhǎng)期通電,不節(jié)能,用電元件多一種損耗,還有如果斷電,電磁力鎖就會(huì)失去作用。因此,有必要對(duì)現(xiàn)有的充電樁充電槍鎖止機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),實(shí)現(xiàn)充電樁充電槍自動(dòng)鎖定功能,解決充電槍被盜、充電過(guò)程中被他人使用、使用者急于停止充電可能導(dǎo)致的卡內(nèi)余額浪費(fèi)或被他人使用的問(wèn)題和斷電不能鎖定的問(wèn)題,提高充電樁的安全性能，保護(hù)使用者的權(quán)益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于充電樁無(wú)人值守所產(chǎn)生的問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種充電樁的充電槍智能鎖止裝置及其控制方法，涉及電動(dòng)汽車充電技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供一種鎖止裝置及控制方法，充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)特殊型線凸輪完成旋轉(zhuǎn)45°，之后中斷脈沖信號(hào)的傳輸，實(shí)現(xiàn)凸輪旋轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而控制球面挺柱的上升和回落，從而控制機(jī)械鎖的自由和鎖止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)充電槍放置在樁內(nèi)或給電動(dòng)車充電時(shí)，機(jī)械鎖處于鎖止?fàn)顟B(tài)，手動(dòng)無(wú)法將充電槍拔出；當(dāng)準(zhǔn)備充電和停止充電時(shí)，需使用者刷卡登陸并在獲取控制系統(tǒng)的確認(rèn)后，機(jī)械鎖由鎖止?fàn)顟B(tài)變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，充電槍才能拔出。此發(fā)明保證充電的連續(xù)性和使用者的權(quán)益，智能鎖止裝置由脈沖信號(hào)觸發(fā)，工作過(guò)程中不需要能量維持，可有效節(jié)能。

本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，結(jié)合附圖說(shuō)明如下：

一種充電樁的充電槍智能鎖止裝置，其特征在于，該充電槍智能鎖止裝置由機(jī)械鎖(1)，機(jī)械鎖旋轉(zhuǎn)軸(2)，回位彈簧座圈(3)，回位彈簧(4)，彈簧導(dǎo)向部分(5)，凸輪旋轉(zhuǎn)軸(6)，特殊型線凸輪(7)，充電槍(8)，球面挺柱(9)，挺柱導(dǎo)管(10)，凹槽1(11)，凹槽2(12)和步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)組成，智能鎖止裝置由充電樁控制系統(tǒng)控制，凸輪旋轉(zhuǎn)軸由步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

所述的充電樁的充電槍智能鎖止裝置，其特征在于，機(jī)械鎖(1)通過(guò)機(jī)械鎖旋轉(zhuǎn)軸(2)固定在充電槍上，機(jī)械鎖(1)以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)，在機(jī)械鎖(1)靠近手柄一側(cè)設(shè)置有回位彈簧座圈(3)，起到固定彈簧(4)的作用；機(jī)械鎖要求具有一定的剛度和強(qiáng)度，保證在工作過(guò)程中不易發(fā)生形變，且具有耐磨特性；在直流式充電槍中，受充電槍空間限制，將機(jī)械鎖(1)置于充電槍外；在交流式充電槍中，將機(jī)械鎖(1)置于充電槍內(nèi)，同時(shí)在機(jī)械鎖(1)的回位彈簧座圈(3)中心線位置處，與回位彈簧座圈(3)相對(duì)應(yīng)的機(jī)械鎖(1)另一側(cè)設(shè)置有開(kāi)關(guān)閥，使得機(jī)械鎖(1)在自由狀態(tài)時(shí)能夠手動(dòng)的打開(kāi)和關(guān)閉。

所述的充電樁的充電槍智能鎖止裝置，其特征在于，彈簧(4)由回位彈簧座圈(3)和彈簧導(dǎo)向部分(5)兩部分進(jìn)行位移約束與導(dǎo)向作用，其中回位彈簧座圈(3)固定在機(jī)械鎖(1)上，起到約束彈簧(4)縱向位移的作用；彈簧導(dǎo)向部分(5)呈圓筒狀，其內(nèi)徑大于彈簧(4)的外徑，起到約束彈簧(4)橫向位移的作用，彈簧導(dǎo)向部分(5)一端固定在充電槍內(nèi)壁上，另一端設(shè)置有圓環(huán)體，圓環(huán)體內(nèi)徑小于彈簧(4)內(nèi)徑，與挺柱導(dǎo)管(10)的外徑相同，約束彈簧(4)的縱向位移，同時(shí)還能滿足球面挺柱(9)的上下移動(dòng)；彈簧(4)的最大壓縮量要大于球面挺柱(9)的最大升程。

所述的充電樁的充電槍智能鎖止裝置，其特征在于，球面挺柱(9)由兩部分組成，一部分為圓柱體，另一部分為半球體，兩部分連接在一起；圓柱體和半球體的內(nèi)徑相同，同時(shí)小于彈簧(4)的內(nèi)徑，在圓環(huán)體和球面挺柱(9)間裝配有挺柱導(dǎo)管(10)，約束球面挺柱(9)相對(duì)橫向位移；球面挺柱(9)和回位彈簧座圈(3)之間留有一定的距離，通過(guò)挺柱導(dǎo)管(10)和特殊型線凸輪(7)約束引導(dǎo)球面挺柱(9)的移動(dòng)。

所述的充電樁的充電槍智能鎖止裝置，其特征在于，特殊型線凸輪(7)以凸輪旋轉(zhuǎn)軸(6)為中心旋轉(zhuǎn)，特殊型線凸輪(7)是中心對(duì)稱圖形，其有兩種凹槽，凹槽1(11)和凹槽2(12)，凹槽1(11)和凹槽2(12)之間采用圓滑過(guò)渡；凹槽部分的曲率半徑大于球面挺柱(9)半徑；凹槽到旋轉(zhuǎn)中心的距離不同，兩種凹槽到旋轉(zhuǎn)中心的距離差值和球面挺柱(9)與回位彈簧座圈(3)之間的距離相同，球面挺柱(9)處于凹槽1(11)位置時(shí)，球面挺柱(9)與機(jī)械手柄間有最大間距，并且機(jī)械鎖(1)處于自由狀態(tài)，可手動(dòng)打開(kāi)機(jī)械鎖(1)；當(dāng)球面挺柱(9)處于凹槽2(12)的位置時(shí)，機(jī)械鎖(1)處于緊固鎖止?fàn)顟B(tài)，手動(dòng)無(wú)法直接打開(kāi)機(jī)械鎖(1)。

該發(fā)明中的充電樁的充電槍智能鎖止裝置由充電樁控制系統(tǒng)控制，智能鎖止裝置處于自由或者鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其特殊的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了特殊型線凸輪(7)無(wú)法自由旋轉(zhuǎn)，保證了機(jī)械鎖(1)的狀態(tài)維持，機(jī)械鎖(1)處于每種狀態(tài)下均不需要能量維持；當(dāng)機(jī)械鎖(1)的狀態(tài)需要發(fā)生變化時(shí)，由充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，觸發(fā)特殊型線凸輪(7)旋轉(zhuǎn)，完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，具體工作方式如下：

1)當(dāng)機(jī)械鎖(1)處于鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，球面挺柱(9)處于凹槽2(12)的位置，充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)給步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)特殊型線凸輪(7)旋轉(zhuǎn)45°，使得球面挺柱(9)從凹槽2(12)的位置運(yùn)動(dòng)到凹槽1(11)的位置，球面挺柱(9)回落，機(jī)械鎖(1)恢復(fù)自由狀態(tài)，可手動(dòng)打開(kāi)。

2)機(jī)械鎖(1)處于自由狀態(tài)時(shí)，球面挺柱(9)處于凹槽1(11)的位置，當(dāng)充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)給步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)時(shí)，步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)特殊型線凸輪(7)旋轉(zhuǎn)45°，使得球面挺柱(9)從凹槽1(11)的位置運(yùn)動(dòng)到凹槽2(12)的位置，球面挺柱(9)升起頂住機(jī)械鎖(1)，機(jī)械鎖(1)變?yōu)殒i止?fàn)顟B(tài)，不可手動(dòng)打開(kāi)。

該發(fā)明中的智能鎖止裝置安裝在充電槍內(nèi)，在充電樁給電動(dòng)車充電的過(guò)程中，具體的工作流程如下：

a)使用者登陸充電樁使用系統(tǒng)，充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，控制機(jī)械鎖(1)由鎖止?fàn)顟B(tài)變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，手動(dòng)拔出充電槍插入到車輛供電插座中，對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行充電；

b)使用者確認(rèn)充電后，充電樁檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)充電是否準(zhǔn)備就緒，當(dāng)確認(rèn)準(zhǔn)備就緒時(shí)，充電樁開(kāi)始充電，并且充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，使得機(jī)械鎖(1)由自由狀態(tài)變?yōu)殒i止?fàn)顟B(tài)，從而保證充電過(guò)程中充電槍無(wú)法拔出。

c)當(dāng)達(dá)到使用者設(shè)定的充電結(jié)束條件時(shí)，充電樁控制系統(tǒng)開(kāi)始周期發(fā)送“充電樁中止充電報(bào)文”，并控制充電樁停止充電，同時(shí)充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，控制機(jī)械鎖(1)由鎖止?fàn)顟B(tài)變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，手動(dòng)拔出充電槍完成充電。

d)當(dāng)充電過(guò)程未達(dá)到使用者充電前設(shè)定的充電結(jié)束條件時(shí)，但使用者需要中止充電時(shí)，系統(tǒng)提示使用者進(jìn)行登陸，當(dāng)?shù)顷懘_認(rèn)后并且實(shí)施了停止充電指令后，充電樁控制系統(tǒng)開(kāi)始周期發(fā)送“充電樁中止充電報(bào)文”，并控制充電樁停止充電，充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，控制機(jī)械鎖(1)由鎖止?fàn)顟B(tài)變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，手動(dòng)拔出充電槍完成充電；在使用者需要中途停止充電情況下，如果使用者不進(jìn)行登錄確認(rèn)，機(jī)械鎖(1)處于鎖止?fàn)顟B(tài)，充電槍無(wú)法拔出。

e)使用者停止充電后，系統(tǒng)語(yǔ)音提示將充電槍放回樁內(nèi)，充電樁檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到充電槍放回樁內(nèi)后，充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，使得機(jī)械鎖(1)由自由狀態(tài)變?yōu)殒i止?fàn)顟B(tài)，從而保證在無(wú)人使用時(shí)充電槍無(wú)法拔出，系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式，等待下次的使用。

通過(guò)以上工作流程可知，充電樁在充電或者待機(jī)模式下，充電槍均無(wú)法拔出，并且在使用者需要中止充電時(shí)，需要先進(jìn)行登陸確認(rèn)，之后充電槍才可拔出。此發(fā)明實(shí)現(xiàn)了充電樁充電槍自動(dòng)鎖定功能,解決了充電槍被盜、充電過(guò)程中被他人使用、使用者急于停止充電可能導(dǎo)致的卡內(nèi)余額浪費(fèi)或被他人使用的問(wèn)題以及斷電不能鎖定的問(wèn)題,并且智能鎖止裝置在每種狀態(tài)下均不需要能量來(lái)維持，可有效節(jié)能，提高了充電樁的安全性能，保護(hù)了使用者的權(quán)益。

附圖說(shuō)明

圖1為一種充電樁的充電槍智能鎖止裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為車輛/供電插座結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為充電槍智能鎖止裝置處于自由狀態(tài)時(shí)的局部放大圖。

圖4為充電槍智能鎖止裝置處于鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)的局部放大圖。

圖5為充電樁的充電槍智能鎖止裝置控制流程圖。

圖中：機(jī)械鎖(1)，機(jī)械鎖旋轉(zhuǎn)軸(2)，回位彈簧座圈(3)，彈簧(4)，彈簧導(dǎo)向部分(5)，凸輪旋轉(zhuǎn)軸(6)，特殊型線凸輪(7)，充電槍(8)，球面挺柱(9)，挺柱導(dǎo)管(10)，凹槽1(11)，凹槽2(12)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明專利的具體實(shí)施方式。

圖1為一種充電樁的充電槍智能鎖止裝置結(jié)構(gòu)示意圖。該充電槍智能鎖止裝置由機(jī)械鎖(1)，機(jī)械鎖旋轉(zhuǎn)軸(2)，回位彈簧座圈(3)，彈簧(4)，彈簧導(dǎo)向部分(5)，凸輪旋轉(zhuǎn)軸(6)，特殊型線凸輪(7)，充電槍，球面挺柱(9)，挺柱導(dǎo)管(10)，凹槽1(11)，凹槽2(12)和步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)組成，智能鎖止裝置由充電樁控制系統(tǒng)控制，凸輪旋轉(zhuǎn)軸由步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

圖2為車輛/供電插座結(jié)構(gòu)示意圖。參照國(guó)標(biāo)《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第3部分：直流充電接口》和《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第2部分：交流充電接口》，該示意圖簡(jiǎn)要的說(shuō)明了車輛/供電插座的結(jié)構(gòu)以及機(jī)械鎖口的位置，機(jī)械鎖通過(guò)機(jī)械鎖口卡死，約束充電槍的移動(dòng)。該示意圖中未畫(huà)出充電插頭觸頭具體布置，因?yàn)閷?duì)于交流充電接口和直流充電接口，內(nèi)部的充電插頭觸頭的位置和尺寸均不同，需要根據(jù)充電樁的種類進(jìn)行選擇和布置。

圖3為充電槍智能鎖止裝置處于自由狀態(tài)時(shí)的局部放大圖，圖4為充電槍智能鎖止裝置處于鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)的局部放大圖。充電樁的充電槍智能鎖止裝置由充電樁控制系統(tǒng)控制，鎖止裝置處于自由或鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其特殊的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了特殊型線凸輪(7)無(wú)法自由旋轉(zhuǎn)，保證了機(jī)械鎖(1)的狀態(tài)維持，機(jī)械鎖(1)處于每種狀態(tài)下均不需要能量維持。當(dāng)機(jī)械鎖(1)的狀態(tài)需要發(fā)生變化時(shí)，由充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，觸發(fā)特殊型線凸輪(7)旋轉(zhuǎn)，完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，具體工作方式如下：

1)由圖4可知，當(dāng)機(jī)械鎖(1)處于鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，球面挺柱(9)處于凹槽2(12)的位置，充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)給步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)特殊型線凸輪(7)旋轉(zhuǎn)45°，使得球面挺柱(9)從凹槽2(12)的位置運(yùn)動(dòng)到凹槽1(11)的位置，球面挺柱(9)回落，機(jī)械鎖(1)恢復(fù)自由狀態(tài)，如圖3所示，可手動(dòng)打開(kāi)。

2)由圖3可知，當(dāng)機(jī)械鎖(1)處于自由狀態(tài)時(shí)，球面挺柱(9)處于凹槽1(11)的位置，當(dāng)充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)給步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)時(shí)，步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)特殊型線凸輪(7)旋轉(zhuǎn)45°，使得球面挺柱(9)從凹槽1(11)的位置運(yùn)動(dòng)到凹槽2(12)的位置，球面挺柱(9)升起頂住機(jī)械鎖(1)，機(jī)械鎖(1)變?yōu)殒i止?fàn)顟B(tài)，如圖4所示，不可手動(dòng)打開(kāi)。

圖5為充電樁的充電槍智能鎖止裝置控制流程圖。該發(fā)明中的鎖止裝置安裝在充電槍內(nèi)，在充電樁給電動(dòng)車充電的過(guò)程中，具體的工作流程如下：

a)使用者登陸充電樁使用系統(tǒng)，充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，控制機(jī)械鎖(1)由鎖止?fàn)顟B(tài)變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，手動(dòng)拔出充電槍插入到車輛供電插座中，對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行充電；

b)使用者確認(rèn)充電后，充電樁檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)充電是否準(zhǔn)備就緒，當(dāng)確認(rèn)準(zhǔn)備就緒時(shí)，電樁開(kāi)始充電，并且充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，使得機(jī)械鎖(1)由自由狀態(tài)變?yōu)殒i止?fàn)顟B(tài)，從而保證充電過(guò)程中充電槍無(wú)法拔出。

c)當(dāng)達(dá)到使用者設(shè)定的充電結(jié)束條件時(shí)，充電樁控制系統(tǒng)開(kāi)始周期發(fā)送“充電樁中止充電報(bào)文”，并控制充電樁停止充電，同時(shí)充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，控制機(jī)械鎖(1)由鎖止?fàn)顟B(tài)變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，手動(dòng)拔出充電槍完成充電。

d)當(dāng)充電過(guò)程未達(dá)到使用者充電前設(shè)定的充電結(jié)束條件時(shí)，但使用者需要中止充電時(shí)，系統(tǒng)提示使用者進(jìn)行登陸，當(dāng)?shù)顷懘_認(rèn)后并且實(shí)施了停止充電指令后，充電樁控制系統(tǒng)開(kāi)始周期發(fā)送“充電樁中止充電報(bào)文”，并控制充電樁停止充電，充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，控制機(jī)械鎖(1)由鎖止?fàn)顟B(tài)變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，手動(dòng)拔出充電槍完成充電；在使用者需要中途停止充電情況下，如果使用者不進(jìn)行登錄確認(rèn)，機(jī)械鎖(1)處于鎖止?fàn)顟B(tài)，充電槍無(wú)法拔出。

e)使用者停止充電后，系統(tǒng)語(yǔ)音提示將充電槍放回樁內(nèi)，充電樁檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到充電槍放回樁內(nèi)后，充電樁控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)，使得機(jī)械鎖(1)由自由狀態(tài)變?yōu)殒i止?fàn)顟B(tài)，從而保證在無(wú)人使用時(shí)充電槍無(wú)法拔出，系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式，等待下次的使用。