一種電動自行車與充電樁的安全充電系統及方法與流程
2023-11-03 03:45:02 2
本發明涉及充電式電動自行車與充電樁的充電裝置和方法，尤其涉及二者在待電時的安全保護措施領域。
背景技術：
現在市場上電動自行車和充電樁的充電裝置是DC電壓，可以帶載工作，容易出安全事故，例如，充電裝置上進水，或是小孩用金屬件插到充電裝置時，充電裝置因為是可以帶載工作，所以當出現上述情況時，充電裝置短路，可引起充電樁的充電電源爆炸或起火燃燒，並且，電動自行車與充電樁之間沒有任何通訊，只要兩邊充電裝置對接即開始充電，這種原始的充電方式在安全性方面的表現較差。
技術實現要素：
本發明首先要解決的技術問題是提供一種電動自行車與充電樁的安全充電系統，讓電動自行車和充電樁的充電裝置在不充電的情況下無DC電壓，無帶載能力，又保證充電正常。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是：一種電動自行車與充電樁的安全充電系統，其特徵在於：包括：
電動自行車充電口：與充電設備和充電電池電連接，並能夠通過充電設備向充電電池充入電能；
電動車的充電控制裝置：分別與充電口和充電電池連接，控制充電電池與充電口的之間的電路通斷；
充電樁的充電裝置：與電源連接，對電動自行車進行充電；
充電樁的充電控制裝置：分別與充電樁充電裝置和電源連接，控制充電樁充電裝置與電源之間的電路通斷；
電動自行車的充電口與充電樁的充電裝置配合，從而實現充電樁對電動自行車的充電，在充電情況下，電動車的充電控制裝置控制電動自行車充電口與充電電池接口的電連接接通，充電樁的充電控制裝置控制充電樁充電裝置與電源之間的電連接接通；在非充電情況下，電動車的充電控制裝置控制電動自行車充電口與充電電池接口之間的電連接斷開，充電樁充電控制裝置控制充電樁充電裝置與充電源之間的電連接斷開。
在採用上述技術方案的同時，本發明還可以採用或者組合採用以下進一步的技術方案：
所述電動自行車充電口和充電樁的充電裝置的充電口均具有4根電芯，其中兩根電芯用於電連接，另外兩根用於信號連接，當電動自行車充電口和充電樁的充電裝置的充電口對接時，4根電芯同時接通。
所述電動自行車充電口和電動自行車充電電池之間具有開關連接電路，所述開關連接電路與所述充電控制模塊連接並能夠在其控制下接通或斷開充電口與充電電池之間的電連接。
所述開關連接電路為三極體開關電路，所述充電口的充電電源位於三極體開關電路的集電極處，所述充電電池位於三極體開關電路的發射極處，所述充電口的弱電線芯（信號線）位於三極體開關電路的基極處。
所述開關連接電路為繼電器時，充電口的充電電源位於繼電器電路的一端開關處，所述充電電池位於繼電器電路的另一端開關處，所述充電口的弱電線芯（信號線）位於繼電器電路線圈信號端處。
所述充電樁的充電裝置和充電樁的充電電池之間具有開關電路，所述開關電路與所述充電控制模塊連接並能夠在其控制下接通或斷開充電裝置與充電電池之間的電連接；充電裝置的充電口信號線開路，充電樁的充電電源為開關電路的開關的一端，充電電池處於開關電路的開關另一端，充電口信號線為開關電路的開關信號觸發端。
所述電動自行車為摺疊式電動自行車，所述摺疊式電動車的收折方向為沿其長度方向上收縮，且高度方向上升高。
所述充電樁包括長方形殼體，所述充電口設置在所述長方形殼體內，所述充電樁的一側開口，能夠容納電動自行車的充電口進入其中與充電裝置的充電口結合進行充電；所述充電樁的內設有用於鎖車以及記錄車輛信息的感應設備。
所述電動自行車充電電池為鋰電池，電源為鋰電池充電電源。
所述充電裝置的充電口的弱電線芯為網絡信號線或數據信號線，充電口可以通過該弱電線芯與外部通訊設備進行信號通訊，從而接收外部通訊設備的控制信號。
本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種電動自行車與充電樁的安全充電方法，所述方法應用上述的裝置，並包括以下方案：
A.電動自行車充電口與充電樁連接，並向充電控制裝置發送確認連接信號，充電控制裝置接收到連接信號後接通電動自行車充電口和電動自行車充電電池之間的電連接，充電控制裝置在未接收到連接信號時斷開電動自行車充電口和電動自行車充電電池之間的電連接；
B.充電樁的充電裝置有電動自行車連接時，充電樁的充電控制模塊接通充電樁的充電裝置和充電樁的充電電池之間的電連接，否則斷開充電樁的充電裝置和充電樁的充電電池之間的電連接；
以上兩個步驟不分先後；
C.當電動自行車充電口和電動自行車充電電池之間的電連接以及充電樁的充電裝置和充電樁的充電電池之間的電連接均處於接通狀態時，充電樁對電動自行車充電。
本發明的有益效果是：通過充電控制模塊，在沒有連接充電設備時，電動自行車的充電口與充電電池斷開連接，充電口沒電，當充電口連接至充電設備時，充電控制模塊收到信號，接通充電口與充電電池的連接，此時充電口有電，可以給充電電池充電；當充電樁的充電裝置沒有連接電動自行車充電電池時，由充電控制模塊控制充電樁的充電裝置與充電樁的充電電源斷開連接，此時，充電樁的充電裝置沒有電；當充電樁的充電裝置連接電動自行車充電電池時，由充電控制模塊控制打開充電樁的充電裝置與充電樁的充電電源連接，此時，充電口有電，可以給充電電池充電。確保當充電樁不充電時，不會因為出現短路而導致充電電池起火爆炸，避免充電裝置的安全隱患。
附圖說明
圖1是本發明的整體連接關係圖。
圖2是三極體開關電路的連接關係圖。
圖3是繼電器的電路連接關係圖。
圖4是充電口的結構示意圖。
圖5是圖1的拆解狀態圖。
圖6是充電樁的結構示意圖，示出了充電口在充電樁內的安裝位置。
圖7是圖6的側剖圖。
具體實施方式
參照附圖。
本發明的裝置包括：與充電設備和充電電池電連接，並能夠通過充電設備向充電電池充入電能的電動自行車充電口，與充電口電連接，接受充電口充入的電能並能夠進行一定量的存儲的電動自行車充電電池；以及分別與充電口和充電電池連接並控制充電電池與充電口的之間的電路通斷的充電控制模塊；
以及，與充電電池電連接從而將充電電池內的電能充入電動車的充電樁的充電裝置；與充電裝置電連接並通過充電裝置將電能充入電動車充電樁的充電電池；分別與充電裝置和充電電池連接並能控制充電電池與充電裝置之間的電路通斷充電控制模塊。
所述電動自行車充電口和充電樁的充電裝置的充電口均具有4根電芯，其中兩根電芯為強電線芯，用於電連接，另外兩根為弱電線芯，用於信號連接。
所述電動自行車充電口和電動自行車充電電池之間具有開關連接電路，所述開關連接電路與所述充電控制模塊連接並能夠在其控制下接通或斷開充電口與充電電池之間的電連接。
所述開關連接電路為三極體開關電路，所述充電口的充電電源位於三極體開關電路的集電極處，所述充電電池位於三極體開關電路的發射極處，所述充電口的弱電線芯（信號線）位於三極體開關電路的基極處。
所述開關連接電路為繼電器，繼電器的控制電路如圖3所示，充電口的充電電源位於繼電器電路的一端開關處，所述充電電池位於繼電器電路的另一端開關處，所述充電口的弱電線芯（信號線）位於繼電器電路線圈信號端處。
所述充電樁的充電裝置和充電樁的充電電池之間具有開關電路，所述開關電路與所述充電控制模塊連接並能夠在其控制下接通或斷開充電裝置與充電電池之間的電連接；充電裝置的充電口信號線開路，充電樁的充電電源為開關電路的開關的一端，充電電池處於開關電路的開關另一端，充電口信號線為開關電路的開關信號觸發端。
所述電動自行車為摺疊式電動自行車，摺疊自行車具有更規整的收納措施，便於停放和管理，同時對於使用者來說，也能夠更為方便地使用。
所述電動自行車充電電池和充電樁的充電電池均為鋰電池。
所述充電裝置的充電口的弱電線芯為網絡信號線或數據信號線，充電口可以通過該弱電線芯與外部通訊設備進行信號通訊，從而接收外部通訊設備的控制信號。
本發明的原理是：電動自行車的充電口線路連接在充電控制模塊，而充電控制模塊又與充電電池連接。當充電口沒有連接充電設備時，由充電控制模塊控制充電口與充電電池斷開連接，此時，充電口沒有電；當充電口連接充電設備時，充電控制模塊接收到信號，打開充電口與充電電池連接，此時，充電口有電，可以給充電電池充電。充電樁的充電裝置連接在充電控制模塊，而充電控制模塊又與充電樁的充電電源連接。當充電樁的充電裝置沒有連接電動自行車充電電池時，由充電控制模塊控制充電樁的充電裝置與充電樁的充電電源斷開連接，此時，充電樁的充電裝置沒有電；當充電樁的充電裝置連接電動自行車充電電池時，由充電控制模塊控制打開充電樁的充電裝置與充電樁的充電電源連接，此時，充電口有電，可以給充電電池充電。
本發明的實施條件是：對電動自行車來說，充電電池為鋰電池，充電設備為普通鋰電池充電器，開關電路採用三極體開關電路，電動自行車的充電口上充電電源為三級管開關電路的集電極處，充電電池處於三級管開關電路發射極，充電口信號線為三級管開關電路的集極處（此處只為表明所處三極體大致的位置）。對充電樁來說，充電電池為鋰電池，充電樁的充電電源為普通鋰電池充電器，充電樁的充電口信號線開路，充電樁上充電電源為開關電路的開關的一端，充電電池處於開關電路的開關另一端，充電口信號線為開關電路的開關信號觸發端（此處只為表明所處開關電路大致的位置）。
本發明的具體實施過程是：當電動自行車的充電口未接到充電器上，因為充電口信號線斷開即三級管開關電路的集極無信號，三級管開關電路處於「OFF」狀態，充電口的充電電源與充電電池斷開連接。當電動自行車的充電口接到充電器上，因為充電器處充電信號線短接，造成電動自行車的充電信號線短接，即三級管開關電路的集極有信號，三級管開關電路處於「ON」狀態，充電口的充電電源與充電電池連接，充電器的電源部分經過充電口的電源部分給充電電池充電。當電動自行車的充電口未接到充電器上，因為充電插口信號線與充電樁的充電信號線斷開，即開關電路的開關信號觸發端處於「OFF」狀態，充電樁的充電電源與充電電池斷開連接。當充電插口信號線與充電樁的充電信號線連接成功，開關電路的開關信號觸發端處於「ON」狀態，打開充電樁的充電電源與充電電池連接，充電樁充電功能正常充電。
本發明的方法，具體包括以下方案：
A.電動車的充電控制模塊檢測電動自行車充電口是否與充電樁連接，是則接通電動自行車充電口和電動自行車充電電池之間的電連接，否則斷開電動自行車充電口和電動自行車充電電池之間的電連接；
B.充電樁的充電控制模塊檢測充電樁的充電裝置是否有電動自行車連接，是則接通充電樁的充電裝置和充電樁的充電電池之間的電連接，否則斷開充電樁的充電裝置和充電樁的充電電池之間的電連接；
以上兩個步驟部分先後；
C.當電動自行車充電口和電動自行車充電電池之間的電連接和充電樁的充電裝置和充電樁的充電電池之間的電連接均處於接通狀態時，充電樁對電動自行車充電。
電動車的充電控制模塊和充電樁的充電控制模塊可以通過無線、藍牙、GPS等通訊方式與外部設備進行通訊，從而對整體的充電通斷進行控制，實現充電裝置和方法的系統化。
或者，充電控制模塊和充電控制裝置不進行自動檢測，被動接受連接信號，從而控制電動自行車充電口和電動自行車充電電池之間以及充電樁的充電裝置和充電樁的充電電池之間的電連接的通斷，也可以達到同樣的效果。