專利名稱：電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置。
背景技術(shù)：
目前，電動汽車作為新能源汽車備受關(guān)注，同時電動汽車的充電設(shè)備充電樁在日常生活中的影響也越來越大。常見的電動汽車充電樁充電端口的倉門開關(guān)即安全防護裝置有兩種:一種是純手動式的機械開關(guān)門；另一種是通過電磁鐵實現(xiàn)開關(guān)門功能的機電式開關(guān)門。純手動式的機械開關(guān)門操作復(fù)雜，不便于使用。電磁鐵形式的裝置通過磁力吸引充電端口倉門或者鎖舌，實現(xiàn)充電端口的開關(guān)功能，這類裝置啟動電流很大，能耗高；在遇到大阻力時可能會燒毀線圈及電器，甚至引發(fā)火災(zāi)；轉(zhuǎn)換速度快，在開啟或者關(guān)閉過程中容易對人或物造成傷害。文獻I (陳鋼，許婷，任杰，吳厚生，劉增強，鄭棟梁，孟凡提，劉保俠，陳璐明，馮進喜.一種電動汽車充電樁的滑門機構(gòu)，公布號:CN102683978A，申請日:2012.05.25)公開了一種電動汽車充電樁的滑門機構(gòu)，該滑門機構(gòu)屬于機械式開關(guān)門，通過在充電樁殼體上設(shè)置的導(dǎo)軌與倉門上設(shè)置的導(dǎo)槽使門能夠在充電樁殼體上下滑動，并通過固定導(dǎo)向體和滑動導(dǎo)向體之間的配合使彈簧在收張運動時沿軸線方向，從而使得保護門在開關(guān)過程中，彈簧能夠儲存相應(yīng)的能量以使倉門開關(guān)。但是，這種純機械式裝置需要使用者進行復(fù)雜的手動操作，使用起來不方便；同時，該裝置不具備自鎖功能，不能防止人為拔下等各種損害因素。文獻2 (陳建章,徐聲,張敏.一種電動汽車充電樁的插座倉門用安全鎖,公布號:CN201933877U，授權(quán)公告日:2011.08.17)提出了一種節(jié)能型插座倉門安全用鎖，其包括鎖座和安裝在鎖座上的滑槽機構(gòu)，用小功率減速馬達做為驅(qū)動機構(gòu)。但是，該裝置不能在電機運動過程中檢測倉門的狀態(tài)，一旦倉門意外卡住，不具備進一步處理的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能耗低、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠的電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:一種電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置，包括殼體6、步進電動機4、倉門2、齒輪8、齒條9、導(dǎo)向片3、兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器7、霍爾傳感器11、磁鐵10和單片機控制電路13 ；所述殼體6和導(dǎo)向片3分別固定在充電樁內(nèi)壁I上,殼體6上開有導(dǎo)槽,導(dǎo)槽的寬度及厚度與倉門2相同，倉門2置于導(dǎo)槽內(nèi)并可以沿著導(dǎo)槽直線運動，兩片導(dǎo)向片3對稱的設(shè)置于倉門2的相對兩側(cè)，且所述兩片導(dǎo)向片3與殼體6上的導(dǎo)槽沿直線導(dǎo)向配合；倉門2上設(shè)置有齒條9，齒條9的延伸方向與倉門2沿導(dǎo)槽直線運動的方向一致，步進電動機4固定在殼體6上，且步進電動機4的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有與齒條9配套的齒輪8 ；兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器7設(shè)置于充電樁內(nèi)壁I上，其中一個用于檢測倉門2完全打開，另外一個用于檢測倉門2完全關(guān)閉；磁鐵10設(shè)置于齒輪8的外側(cè)端面邊緣，并與齒輪8固定為一體，沿齒輪8的轉(zhuǎn)軸方向與磁鐵10對應(yīng)的位置設(shè)有霍爾傳感器11 ；兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器7的傳輸線連接到單片機控制電路13的開關(guān)信號讀取電路接口端，霍爾傳感器11的傳輸線連接到單片機控制電路13的卡住信號讀取電路接口端，單片機控制電路13的步進電動機驅(qū)動電路接口端與步進電動機4相接、單片機控制電路13的總控制端與電動汽車充電樁的中央控制器連接。所述單片機控制電路13包括開關(guān)信號讀取電路、卡住信號讀取電路、步進電動機驅(qū)動電路，這三個電路均與單片機控制電路13中的單片機相連接；所述磁鐵10數(shù)量為3 7個，且等間隔設(shè)置于齒輪8的外側(cè)端面邊緣；所述霍爾傳感器11通過傳感器支架12固定于殼體6 ;所述步進電動機4通過步進電動機支架5固定在殼體6上；所述齒輪8的轉(zhuǎn)軸方向于齒條9在倉門2上的的延伸方向垂直。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為:(1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，容易裝配；(2)驅(qū)動機構(gòu)為小型步進電動機，能耗小，且具有調(diào)速功能，能夠使倉門開關(guān)過程中速度適中；(3)通過安裝在充電樁內(nèi)壁上的兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器反饋倉門的開關(guān)到位信號，實現(xiàn)倉門的精確控制；(4)霍爾傳感器和磁鐵反饋倉門的運動狀態(tài)，能夠處理倉門在運動中遇到卡住充電插頭或其他物品的情況，實現(xiàn)倉門運動中的自動控制功能，安全可靠。


圖1是本發(fā)明電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中霍爾傳感器反饋部分的局部放大圖。其中:1-充電樁內(nèi)壁，2-倉門，3-導(dǎo)向片，4-步進電動機，5-步進電動機支架，6-殼體，7-紅外反射式接近開關(guān)傳感器，8-齒輪，9-齒條，10-磁鐵，11-霍爾傳感器，12-傳感器支架，13-單片機控制電路
具體實施例方式本發(fā)明電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置，包括殼體6、步進電動機4、倉門2、齒輪8、齒條9、導(dǎo)向片3、兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器7、霍爾傳感器11、磁鐵10和單片機控制電路13 ;所述殼體6和導(dǎo)向片3分別固定在充電樁內(nèi)壁I上，殼體6上開有導(dǎo)槽，導(dǎo)槽的寬度及厚度與倉門2相同，倉門2置于導(dǎo)槽內(nèi)并可以沿著導(dǎo)槽直線運動，兩片導(dǎo)向片3對稱的設(shè)置于倉門2的相對兩側(cè)，且所述兩片導(dǎo)向片3與殼體6上的導(dǎo)槽沿直線導(dǎo)向配合；倉門2上設(shè)置有齒條9，齒條9的延伸方向與倉門2沿導(dǎo)槽直線運動的方向一致，步進電動機4固定在殼體6上，且步進電動機4的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有與齒條9配套的齒輪8 ；兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器7設(shè)置于充電樁內(nèi)壁I上，其中一個用于檢測倉門2完全打開，另外一個用于檢測倉門2完全關(guān)閉；磁鐵10設(shè)置于齒輪8的外側(cè)端面邊緣，并與齒輪8固定為一體，沿齒輪8的轉(zhuǎn)軸方向與磁鐵10對應(yīng)的位置設(shè)有霍爾傳感器11 ;兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器7的傳輸線連接到單片機控制電路13的開關(guān)信號讀取電路接口端，霍爾傳感器11的傳輸線連接到單片機控制電路13的卡住信號讀取電路接口端，單片機控制電路13的步進電動機驅(qū)動電路接口端與步進電動機4相接、單片機控制電路13的總控制端與電動汽車充電樁的中央控制器連接。
所述單片機控制電路13包括開關(guān)信號讀取電路、卡住信號讀取電路、步進電動機驅(qū)動電路，這三個電路均與單片機控制電路13中的單片機相連接；所述磁鐵10數(shù)量為3 7個，且等間隔設(shè)置于齒輪8的外側(cè)端面邊緣；所述霍爾傳感器11通過傳感器支架12固定于殼體6 ;所述步進電動機4通過步進電動機支架5固定在殼體6上；所述齒輪8的轉(zhuǎn)軸方向于齒條9在倉門2上的的延伸方向垂直。下面結(jié)合附圖及具體實施方式
，對本發(fā)明做進一步說明。結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明的電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置，包括殼體6、步進電動機4、步進電動機支架5、倉門2、齒輪8、齒條9、導(dǎo)向片3、兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器7、霍爾傳感器11、一個以上磁鐵10、傳感器支架12和單片機控制電路13 ；所述殼體6和導(dǎo)向片3分別固定在充電樁內(nèi)壁I上,殼體6上開有導(dǎo)槽,導(dǎo)槽的寬度及厚度與倉門2相同，倉門2置于導(dǎo)槽內(nèi)并可以沿著導(dǎo)槽直線運動，兩片直角形的導(dǎo)向片3對稱的設(shè)置于倉門2的相對兩側(cè),倉門2置于兩個導(dǎo)向片3的直角與充電樁內(nèi)壁I形成的卡槽內(nèi)，且所述兩片導(dǎo)向片3形成的卡槽與殼體6上的導(dǎo)槽沿直線導(dǎo)向配合；倉門2上設(shè)置有齒條9，齒條9的延伸方向與倉門2沿導(dǎo)槽直線運動的方向一致，步進電動機4通過步進電動機支架5固定在殼體6上，且步進電動機4的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有與齒條9配套的齒輪8 ;兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器7設(shè)置于充電樁內(nèi)壁I上，其中一個(上側(cè))紅外反射式接近開關(guān)傳感器7位于倉門2完全打開時對應(yīng)的位置，另外一個(下側(cè))紅外反射式接近開關(guān)傳感器7位于倉門2完全關(guān)閉對應(yīng)的位置；3個磁鐵10等間隔設(shè)置于齒輪8的外側(cè)端面邊緣，并與齒輪8固定為一體，沿齒輪8的轉(zhuǎn)軸方向與磁鐵10對應(yīng)的位置設(shè)有霍爾傳感器11，霍爾傳感器11通過傳感器支架12固定于殼體6，兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器7的傳輸線分別連接到單片機控制電路13的開關(guān)信號讀取電路接口端，霍爾傳感器11的傳輸線連接到單片機控制電路13的卡住信號讀取電路接口端，單片機控制電路13的步進電動機驅(qū)動電路接口端與步進電動機4相接、單片機控制電路13的總控制端與電動汽車充電樁的中央控制器連接。所述的單片機控制電路13包括開關(guān)信號讀取電路、卡住信號讀取電路、步進電動機驅(qū)動電路，這三個電路均與單片機控制電路13中的單片機相連接。本發(fā)明的電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置，倉門打開與倉門關(guān)閉的工作流程分別如下:一、倉門打開工作流程第一步:單片機控制電路13中的單片機檢測電動汽車充電樁的中央控制器發(fā)送來的控制信號，并進行判斷，如果檢測到開啟信號，則進行下一步；第二步:單片機控制電路13通過步進電動機驅(qū)動電路接口端向步進電動機4發(fā)送正向轉(zhuǎn)動脈沖即正向轉(zhuǎn)動信號；第三步:步進電動機4接收到正向轉(zhuǎn)動信號后，通過步進電動機4的軸帶動齒輪8正向轉(zhuǎn)動，從而齒輪8帶動固定在倉門2上的齒條9正向運動，打開倉門2 ;同時單片機控制電路13通過卡住信號讀取電路接口端讀取霍爾傳感器11的信號，如果發(fā)生意外卡住，則轉(zhuǎn)入意外卡住程序，否則進行下一步；第四步:當倉門2完全打開時，對應(yīng)位置的紅外反射式接近開關(guān)傳感器7通過開關(guān)信號讀取電路接口端向單片機控制電路13發(fā)送開門結(jié)束信號，然后單片機控制電路13通過步進電動機驅(qū)動電路接口端向步進電動機4發(fā)送停止轉(zhuǎn)動脈沖，電動機停止運動，實現(xiàn)了倉門的完全打開。二、倉門關(guān)閉工作流程第一步:單片機控制電路13中的單片機檢測電動汽車充電樁的中央控制器發(fā)送來的控制信號，并進行判斷，如果檢測到關(guān)閉信號，則進行下一步；第二步:單片機控制電路13通過步進電動機驅(qū)動電路接口端向步進電動機4發(fā)送反向轉(zhuǎn)動脈沖即反向轉(zhuǎn)動信號；第三步:步進電動機4接收到反向轉(zhuǎn)動信號后,通過步進電動機4的軸帶動齒輪8反向轉(zhuǎn)動，從而齒輪8帶動固定在倉門2上的齒條9反向運動，關(guān)閉倉門2 ;同時單片機控制電路13通過卡住信號讀取電路接口端讀取霍爾傳感器11的信號，如果發(fā)生意外卡住，則轉(zhuǎn)入意外卡住程序，否則進行下一步；第四步:當倉門2完全關(guān)閉時，對應(yīng)位置的紅外反射式接近開關(guān)傳感器7通過開關(guān)信號讀取電路接口端向單片機控制電路13發(fā)送關(guān)門結(jié)束信號，然后單片機控制電路13通過步進電動機驅(qū)動電路接口端向步進電動機4發(fā)送停止轉(zhuǎn)動脈沖，電動機停止運動，實現(xiàn)了倉門的完全關(guān)閉。三、意外卡住程序第一步:發(fā)生意外卡住時，霍爾傳感器11通過卡住信號讀取電路接口端向單片機控制電路13發(fā)送意外卡住信號；第二步:單片機控制電路13通過步進電動機驅(qū)動電路接口端向步進電動機4發(fā)送相反方向的脈沖信號，倉門2反向運動，運動到完全打開或者關(guān)閉的那個狀態(tài)，短暫延時后恢復(fù)發(fā)生意外情況時的開或關(guān)運動；第三步:如果上述運動完成，則程序結(jié)束，等待下次命令；否則，轉(zhuǎn)入第二步，如果重復(fù)三次，仍然不能完成運動，則倉門2會保持在相反的狀態(tài)，即完全關(guān)閉(或開啟)的狀態(tài)，等待維修人員進行處理。當用戶需要給電動汽車充電時，通過刷卡，啟動電動汽車充電樁充電端口的倉門打開工作流程，待倉門完全打開后，用戶即可進行充電；倉門關(guān)閉時也是同樣的道理，用戶從充電插座上拔掉插頭后，啟動倉門關(guān)閉工作流程，使倉門完全關(guān)閉從而保護電動汽車充電樁充電端口的安全。假如倉門在關(guān)閉過程中，用戶從充電插座上拔掉插頭后，沒有及時從充電樁殼體中拿出，那么倉門在關(guān)閉時將會卡住充電插頭，不能實現(xiàn)完全關(guān)閉，這時單片機控制電路由于沒有檢測到關(guān)門結(jié)束信號，會繼續(xù)向步進電動機發(fā)送關(guān)閉信號，而倉門因為卡住充電插頭，沒有產(chǎn)生移動，那么倉門上的齒條也不會有運動，與齒條配套的齒輪也沒有轉(zhuǎn)動，齒輪如果沒有轉(zhuǎn)動，那么霍爾傳感器反饋信號就不再發(fā)生變化，因為單片機控制電路不斷向步進電動機發(fā)送轉(zhuǎn)動信號，而反饋的霍爾傳感器信號卻不發(fā)生變化，通過這個比較判斷倉門意外卡住，從而轉(zhuǎn)入倉門意外卡住程序，實現(xiàn)倉門的意外卡住處理。本發(fā)明電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易裝配；驅(qū)動機構(gòu)為小型步進電動機，能耗小，且具有調(diào)速功能，能夠使倉門開關(guān)過程中速度適中；通過安裝在充電樁內(nèi)壁上的兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器反饋倉門的開關(guān)到位信號，實現(xiàn)倉門的精確控制；霍爾傳感器和磁鐵反饋倉門的運動狀態(tài)，能夠處理倉門在運動中遇到卡住充電插頭或其他物品的情況，實現(xiàn)倉門運動中的自動控制功能，安全可靠。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置，其特征在于，包括殼體(6)、步進電動機(4)、倉門(2)、齒輪(8)、齒條(9)、導(dǎo)向片(3)、紅外反射式接近開關(guān)傳感器(7)、霍爾傳感器(11)、磁鐵(10)和單片機控制電路(13)； 所述殼體(6)和導(dǎo)向片(3)分別固定在充電樁內(nèi)壁⑴上，殼體(6)上開有導(dǎo)槽,導(dǎo)槽的寬度及厚度與倉門(2)相同，倉門(2)置于導(dǎo)槽內(nèi)并可以沿著導(dǎo)槽直線運動，兩片導(dǎo)向片(3)對稱的設(shè)置于倉門(2)的相對兩側(cè)，且所述兩片導(dǎo)向片(3)與殼體(6)上的導(dǎo)槽沿直線導(dǎo)向配合；倉門⑵上設(shè)置有齒條(9)，齒條(9)的延伸方向與倉門(2)沿導(dǎo)槽直線運動的方向一致，步進電動機(4)固定在殼體(6)上，且步進電動機(4)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有與齒條(9)配套的齒輪⑶； 兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器(7)設(shè)置于充電樁內(nèi)壁(I)上，其中一個用于檢測倉門(2)完全打開，另外一個用于檢測倉門(2)完全關(guān)閉；磁鐵(10)設(shè)置于齒輪(8)的外側(cè)端面邊緣，并與齒輪(8)固定為一體，沿齒輪(8)的轉(zhuǎn)軸方向與磁鐵(10)對應(yīng)的位置設(shè)有霍爾傳感器(11); 兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器(7)的傳輸線連接到單片機控制電路(13)的開關(guān)信號讀取電路接口端，霍爾傳感器(11)的傳輸線連接到單片機控制電路(13)的卡住信號讀取電路接口端，單片機控制電路(13)的步進電動機驅(qū)動電路接口端與步進電動機(4)相接、單片機控制電路(13)的總控制端與電動汽車充電樁的中央控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置，其特征在于:所述單片機控制電路(13)包括開關(guān)信號讀取電路、卡住信號讀取電路、步進電動機驅(qū)動電路，這三個電路均與單片機控制電路(13)中的單片機相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置，其特征在于:所述磁鐵(10)數(shù)量為3 7個，且等間隔設(shè)置于齒輪(8)的外側(cè)端面邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置，其特征在于:所述霍爾傳感器(11)通過傳感器支架(12)固定于殼體(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置，其特征在于:所述步進電動機(4)通過步進電動機支架(5)固定在殼體(6)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置，其特征在于:所述齒輪⑶的轉(zhuǎn)軸方向于齒條(9)在倉門⑵上的的延伸方向垂直。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動汽車充電樁充電端口的安全防護裝置，包括殼體、步進電動機、倉門、齒輪、齒條、導(dǎo)向片、紅外反射式接近開關(guān)傳感器、霍爾傳感器、磁鐵和單片機控制電路；殼體和導(dǎo)向片固定在充電樁內(nèi)壁上，殼體開有與導(dǎo)向片配合的直口以形成導(dǎo)向機構(gòu)，倉門置于該導(dǎo)向機構(gòu)內(nèi)；步進電動機的軸上設(shè)有齒輪，倉門上設(shè)置有與齒輪配套的齒條；兩個紅外反射式接近開關(guān)傳感器設(shè)置于充電樁內(nèi)壁上，分別用于檢測倉門完全打開、完全關(guān)閉；磁鐵設(shè)置于齒輪的外側(cè)端面邊緣，相應(yīng)的位置設(shè)有霍爾傳感器；紅外反射式接近開關(guān)傳感器、霍爾傳感器、步進電動機分別與單片機控制電路的相應(yīng)端口連接。該安全防護裝置不僅安全可靠，并且能耗低、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。
文檔編號G05B19/042GK103163805SQ201310072470
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者丁立波, 張合, 謝克峰, 王學慧, 丁立萍, 胡彬 申請人:南京理工大學