一种便携式电动汽车充电桩及其使用方法与流程

1.本发明涉及充电桩技术领域，尤其是涉及一种便携式电动汽车充电桩及其使用方法。


背景技术：

2.在现有技术中，在国家鼓励新能源汽车发展的大背景下，电驱动为主的新能源车得到广泛普及，但限制电动汽车发展的最大技术瓶颈就是充电问题，而充电桩的建设尽管紧锣密鼓，但仍不足以满足人们对“随时随地都能充电”的现实需要，而有些小型的可以便于携带的充电桩多是在充电桩体上设置有简单的握把，充电枪以及充电桩体均是裸露在外的，很容易受到外界因素的影响，而且在携带时，充电枪的充电线不好收纳，很容易在携带过程中造成一些突发情况，如挂物、受损、断裂等的一系列的突发状况，很容易导致充电桩不能够持续的为充电汽车进行电量的补充，较为麻烦。
3.申请号为：201920437406.4的中国实用新型专利公开了一种便携式电动汽车充电桩，包括充电桩体、设于充电桩体上的充电枪与充电孔，所述充电桩体设于箱体内，所述箱体上铰接有上盖，所述箱体的前端壁内设有滑槽与两个配合槽，所述配合槽内壁上设有两个限位槽，所述配合槽与滑槽连通，所述滑槽内设有抽拉板，且抽拉板的前端面固定连接有两个限位机构，且两个限位机构之间通过握杆固定连接，所述箱体的两端侧壁上均设有凹槽；所述限位机构包括限位柱体、设于限位柱体内的两个限位块。然而该种便携式电动汽车充电桩对于使用场景具有较大限制，无法在行驶过程中对电动汽车进行充电，并且其仍需电动储能，需要消耗能量，在进行能量转换的过程中，会造成一定程度的能源浪费，该种充电桩的使用方式较为单一，无法根据使用需求在指定情况下进行工作，实用性较差，并且其仍是依赖于传统电力电缆才能工作，并且其需要将设备本身充满电才可以对电动车进行充电，一旦自身电力耗尽，就彻底失去供电能力，直至有足够多的时间和充电条件再将其充满，使用条件受限。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种便携式电动汽车充电桩及其使用方法。
5.为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：
6.一种便携式电动汽车充电桩，包括桩体，所述桩体内部为中空结构，所述桩体的两端分别为输入端以及输出端，还包括用于驱动发电机构的主轴机构、用于进行机械储能的储能机构、用于连接储能机构与发电机构的变速机构以及用于发电的发电机构，主轴机构位于所述桩体内侧中部，储能机构位于所述桩体的输入端内部，变速机构位于所述桩体内部中间位置，发电机构位于所述桩体的输出端内部，储能机构通过变速机构与发电机构连接。
7.主轴机构包括输入主轴、连接主轴以及棘轮轴承，所述输入主轴设置在所述桩体的输入端内部且与所述桩体转动连接，所述输入主轴与所述桩体同轴设置且其一端凸出于
所述桩体的输入端，所述连接主轴对应所述输入主轴设置在所述桩体的输出端内部且与所述桩体转动连接，所述连接主轴与所述桩体以及所述输入主轴同轴设置，所述连接主轴上设有连接齿轮，所述棘轮轴承设置在所述输入主轴凸出于所述桩体的一端且与所述输入主轴固定连接，所述棘轮轴承为单向轴承，所述输入主轴凸出于所述桩体的一端设有扳手接口。
8.储能机构包括储能发条组以及隔离层，所述储能发条组由若干个并排间隔设置的发条盘组成，所述储能发条组对应输入主轴设置在所述桩体的输入端内部且其外侧端部与所述桩体的内壁固定连接，所述储能发条组设置在输入主轴外侧且其内侧端部与输入主轴固定连接，所述储能发条组与所述桩体同轴设置，所述隔离层有若干个，若干个所述隔离层设置在所述储能发条组中的若干个发条盘之间，所述隔离层内侧设有用于润滑和防锈的长效油脂。
9.变速机构包括变速齿轮组以及齿轮支架，所述变速齿轮组由若干个啮合连接的变速齿轮组成，所述变速齿轮组设置在所述桩体内部中间位置，输入主轴以及连接主轴通过所述变速齿轮组传动连接，所述齿轮支架对应所述变速齿轮组中的若干个变速齿轮有若干个，若干个齿轮支架设置在所述变速齿轮组中的若干个变速齿轮之间，变速齿轮组为高转速比的增速齿轮组。
10.发电机构包括发电机以及发电齿轮，所述发电机有若干个，若干个所述发电机对称设置在所述桩体的输出端内部两侧且与所述桩体的内壁固定连接，所述发电齿轮对应所述发电机有若干个，若干个所述发电齿轮分别设置在若干个所述发电机的输出端且与对应的所述发电机的输出端固定连接，所述发电机通过所述发电齿轮以及连接齿轮与连接主轴传动连接。
11.还包括电力输出口以及并联接口，所述电力输出口有若干个，若干个所述电力输出口并列设置在所述桩体的输出端且与所述桩体固定连接，所述电力输出口与所述发电机电性连接，所述并联接口设置在所述桩体的输出端且与所述桩体固定连接，所述并联接口与所述发电机以及所述电力输出口均电性连接。
12.还包括用于锁定输入主轴的锁止机构，锁止机构包括锁止器以及锁止开关，所述锁止器设置在输入主轴靠近变速机构的一端且与对应的隔离层固定连接，所述锁止开关对应所述锁止器设置在所述桩体的上部且与所述桩体固定连接，所述锁止开关可驱动所述锁止器将输入主轴锁定。
13.还包括底座以及提手，所述底座设置在所述桩体的底部且与所述桩体固定连接，所述提手设置在所述桩体的顶部且与所述桩体固定连接。
14.一种便携式电动汽车充电桩的使用方法，包括以下步骤：
15.a、储能：将机械扳手与充电桩的扳手接口连接，并通过机械扳手带动输入主轴逆时针转动，输入主轴在棘轮轴承的作用下带动储能发条组逆时针旋转进行储能；
16.b、待用：储能完成时，通过锁止开关驱动锁止器将输入主轴锁定，从而将储能发条组锁定，将机械扳手取下，使储能发条组处于待释放状态；
17.c、发电：需要进行发电时，通过锁止开关驱动锁止器将输入主轴解锁，从而将储能发条组解锁，储能发条组带动输入主轴顺时针旋转，输入主轴通过变速齿轮组带动连接主轴旋转，连接主轴通过连接齿轮以及发电齿轮带动发电机工作，进行发电，进而通过电力输
出口与电动汽车连接，对电动汽车充电或者为其它与之功率电压相匹配大功率负载供电，成为便携式大功率移动电源，也可以作为储能电站的补充电力来源。
18.可在储能完成后，将机械扳手取下，直接进入发电状态，并可在电动汽车额定充电功率值范围内通过并联接口将多个充电桩并联对电动汽车进行充电，提升充电效率，或者并联对更大功率负载进行供电。
19.本发明的有益效果是：
20.结构简单，体积小巧，便于携带，高效免维护，可根据实际使用需求随时为车辆充电，不受使用场景的限制，无需消耗燃料，可采用多台本设备并联充电，大幅度提高充电效率，并且可采用多台本设备交替实用，以满足车辆长距离、高负载或激烈行驶的需要，结实耐用，可靠性强，另设有锁止机构，可以根据实际情况对储能机构进行锁止，实用性强，设备整体为防水、抗压设计，可以确保其在各种环境条件下都能保证良好的做功表现。
附图说明
21.图1是本发明整体结构示意图；
22.图2是本发明锁止器工作原理图；
23.图3是本发明锁止开关工作原理图；
24.图4是本发明导力齿轮与锁死开关工作原理图。
25.图中：1、桩体；2、输入主轴；3、连接主轴；4、棘轮轴承；5、扳手接口；6、储能发条组；7、隔离层；8、变速齿轮组；9、齿轮支架；10、发电机；11、发电齿轮；12、电力输出口；13、并联接口；14、锁止器；15、锁止开关；16、底座；17、提手；18、碟刹盘；19、碟刹壳；20、摩擦片；21、锁止线；22、复位弹簧；23、固定基座；24、活动扳手；25、活动齿条；26、锁止外壳；27、导力齿轮；28、锁死开关。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明作进一步详细描述，
27.一种便携式电动汽车充电桩，包括桩体1，桩体1内部为中空结构，桩体1的两端分别为输入端以及输出端，还包括用于驱动发电机10构的主轴机构、用于进行机械储能的储能机构、用于连接储能机构与发电机10构的变速机构以及用于发电的发电机10构，主轴机构位于桩体1内侧中部，储能机构位于桩体1的输入端内部，变速机构位于桩体1内部中间位置，发电机10构位于桩体1的输出端内部，储能机构通过变速机构与发电机10构连接，本发明整体结构示意图如图1所示。
28.主轴机构包括输入主轴2、连接主轴3以及棘轮轴承4，输入主轴2设置在桩体1的输入端内部且与桩体1转动连接，输入主轴2与桩体1同轴设置且其一端凸出于桩体1的输入端，连接主轴3对应输入主轴2设置在桩体1的输出端内部且与桩体1转动连接，连接主轴3与桩体1以及输入主轴2同轴设置，连接主轴3上设有连接齿轮，棘轮轴承4设置在输入主轴2凸出于桩体1的一端且与输入主轴2固定连接，棘轮轴承4为单向轴承，输入主轴2凸出于桩体1的一端设有扳手接口5，主轴机构通过输入主轴2、连接主轴3以及棘轮轴承4配合，构成充电桩的主轴，连接充电桩内部的部件，其中，输入主轴2用于与储能机构连接，并带动储能发条组6逆时针转动进行储能，连接主轴3用于与发电机10构连接，并在输入主轴2的作用下带动
发电机10构工作，棘轮轴承4用于通过输入主轴2带动储能发条组6逆时针转动，可通过机械扳手与扳手接口5连接，从而带动输入主轴2转动。
29.储能机构包括储能发条组6以及隔离层7，储能发条组6由六个并排间隔设置的发条盘组成，储能发条组6对应输入主轴2设置在桩体1的输入端内部且其外侧端部与桩体1的内壁固定连接，储能发条组6设置在输入主轴2外侧且其内侧端部与输入主轴2固定连接，储能发条组6与桩体1同轴设置，隔离层7有若干个，若干个隔离层7设置在储能发条组6中的六个发条盘之间，隔离层7内侧设有用于润滑和防锈的长效油脂，储能机构通过储能发条组6以及隔离层7配合，在输入主轴2的作用下进行机械储能，其中，储能发条组6用于在输入主轴2的带动下进行机械储能，隔离层7用于将各个发条盘进行分隔，长效油脂可以保证储能发条组6的工作环境处于润滑状态，避免生锈。
30.变速机构包括变速齿轮组8以及齿轮支架9，变速齿轮组8由若干个啮合连接的变速齿轮组8成，变速齿轮组8设置在桩体1内部中间位置，输入主轴2以及连接主轴3通过变速齿轮组8传动连接，齿轮支架9对应变速齿轮组8中的若干个变速齿轮有若干个，若干个齿轮支架9设置在变速齿轮组8中的若干个变速齿轮之间，变速齿轮组8为高转速比的增速齿轮组，变速机构通过变速齿轮组8以及齿轮支架9配合，用于连接输入主轴2与连接主轴3并增大连接主轴3的转速，其中，变速齿轮组8用于连接输入主轴2与连接主轴3，并转化储能发条组6发出的大扭矩，让发电机10获得高转速，齿轮支架9用于隔离和固定变速齿轮组8中心轴承。
31.发电机10构包括发电机10以及发电齿轮11，发电机10有六个，六个发电机10对称设置在桩体1的输出端内部两侧且与桩体1的内壁固定连接，发电齿轮11对应发电机10有六个，六个发电齿轮11分别设置在六个发电机10的输出端且与对应的发电机10的输出端固定连接，发电机10通过发电齿轮11以及连接齿轮与连接主轴3传动连接，发电机10构通过发电机10以及发电齿轮11配合，在连接主轴3的作用下进行发电，其中，发电机10用于在连接主轴3的带动下进行发电，发电齿轮11用于将发电机10与连接主轴3进行连接。
32.还包括电力输出口12以及并联接口13，电力输出口12有三个，三个电力输出口12并列设置在桩体1的输出端且与桩体1固定连接，电力输出口12与发电机10电性连接，并联接口13设置在桩体1的输出端且与桩体1固定连接，并联接口13与发电机10以及电力输出口12均电性连接，其中，电力输出口12用于输出电力，并且电力输出口12可输出不同电压的电力，从而适应不同的场景。
33.还包括用于锁定输入主轴2的锁止机构，锁止机构包括锁止器14以及锁止开关15，锁止器14设置在输入主轴2靠近变速机构的一端且与对应的隔离层7固定连接，锁止开关15对应锁止器14设置在桩体1的上部且与桩体1固定连接，锁止开关15可驱动锁止器14将输入主轴2锁定，锁止机构通过锁止器14与锁止开关15配合，对输入发条进行锁定，保持在待用状态，其中，锁止器14用于对输入主轴2进行锁定，锁止开关15用于控制锁止器14。
34.还包括底座16以及提手17，底座16设置在桩体1的底部且与桩体1固定连接，提手17设置在桩体1的顶部且与桩体1固定连接。
35.其中，锁止器14包括碟刹盘18、碟刹壳19、摩擦片20、锁止线21以及复位弹簧22，碟刹盘18设置在输入主轴2靠近变速机构的一端且与输入主轴2固定连接，碟刹壳19设置在碟刹盘18外侧，碟刹壳19位于碟刹盘18两侧的两端分别为活动端以及固定端，碟刹壳19的固
定端通过固定架与对应的隔离层7固定连接，摩擦片20对应碟刹盘18设置在碟刹壳19的活动端以及固定端的内侧，锁止线21设置在碟刹壳19的活动端且其一端与碟刹壳19的活动端固定连接，复位弹簧22设置在锁止线21与碟刹壳19的活动端的连接处，锁止器14通过碟刹盘18、碟刹壳19、摩擦片20、锁止线21以及复位弹簧22配合，构成对输入主轴2进行锁定的锁止器14，可采用其它具有相同功能的锁止器14进行代替，本发明锁止器14工作原理图如图2所示。
36.其中，锁止开关15包括固定基座23、活动扳手24以及活动齿条25，固定基座23设置在桩体1外侧且与桩体1固定连接，活动扳手24设置在固定基座23的上端且其一端与固定基座23的上端转动连接，活动齿条25设置在固定基座23与活动扳手24之间，活动齿条25的一端与固定基座23固定连接，其另一端与活动扳手24转动连接，锁止线21的另一端设置在活动扳手24与活动齿条25连接处，锁止开关15处设有锁止外壳26，锁止开关15通过固定基座23、活动扳手24以及活动齿条25配合，通过锁止线21控制锁止器14工作，可采用其它具有相同功能的锁止开关15进行代替，本发明锁止开关15工作原理图如图3所示。
37.其中，活动齿条25可为内部设有弹簧，可改变齿条厚度的可压缩齿条，当活动齿条为可压缩齿条时，可在活动扳手24上设置用于改变齿条厚度的解锁按钮，当按下解锁按钮时，可压缩齿条的厚度改变，使齿条上的咬合齿与从固定基座23上脱落，完成解锁，并可在固定基座23与活动扳手24连接处的外侧设置锁止外壳26。
38.其中，可在电动车辆的后车箱安装内置充电接口，从而通过充电接口与充电桩的电力输出口12连接进行充电，并且，电力输出口12包括快充接口、慢充接口以及市电220v常规接口。
39.其中，可根据实际使用需求增设充电桩，例如，可将两台或若干台本设备进行并联充电，从而大幅度提高充电效率，或者将两台或若干台本设备交替使用，保证车辆随时处于充电状态，以满足长距离、高负载或激烈行驶的需求，并联充电时，根据使用目的选择不同的并列接口。
40.其中，可在桩体1上增设储、放能进度指示灯，以将充电桩的状态进行实时反馈。
41.其中，充电桩内部设有整流、稳压和变压装置，变压装置用于为其它规格的电力输出口12供电。
42.其中，发电机10优选小型高效率发电机10，在变速齿轮组8的作用下，连接主轴3可带动小型高效率发电机10进行超高转速，转速可达1
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1.5万转/分钟，单体发电机10的输出功率为5
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7千瓦，输出电压为380伏，当充电桩内部设有六台发电机10时，输出功率功30
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42千瓦，储能发条组6可提供3
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4小时的持续做功，则可以在储能达到最高值后在设备额定释放时间内充满一台电池容量为90
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168千瓦时的电动车辆，380v为快充电压，220v为慢充电压，设计电机输出电压380v，再接220v市电接口前经过380v
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220v的降压变压器，同理可采取相反的设计，即发电机输出电压220v，再接快充接口前经过220v
‑
380v的升压变压器和交直流转换的整流器，主要取决于实施阶段形成工业产品时的用途定位。
43.其中，发条盘以及发电机10的数量可根据产品设计时的场景应用标定进行增设或减设，发条盘直径越大，发条长度越长，可持续工作时间越长，发条盘数量越多，输出力矩越大，可带动的工作负载越大，即可牵引的发电机数量越多，或可提升的轮组终端转速越大。
44.一种便携式电动汽车充电桩的使用方法，包括以下步骤：
45.a、储能：将机械扳手与充电桩的扳手接口5连接，并通过机械扳手带动输入主轴2逆时针转动，输入主轴2在棘轮轴承4的作用下带动储能发条组6逆时针旋转进行储能；
46.b、待用：储能完成时，通过锁止开关15驱动锁止器14将输入主轴2锁定，从而将储能发条组6锁定，将机械扳手取下，使储能发条组6处于待释放状态；
47.c、发电：需要进行发电时，通过锁止开关15驱动锁止器14将输入主轴2解锁，从而将储能发条组6解锁，储能发条组6带动输入主轴2顺时针旋转，输入主轴2通过变速齿轮组8带动连接主轴3旋转，连接主轴3通过连接齿轮以及发电齿轮11带动发电机10工作，进行发电，进而通过电力输出口12与电动汽车连接，对电动汽车充电或者为其它与之功率电压相匹配大功率负载供电，成为便携式大功率移动电源，也可以作为储能电站的补充电力来源。
48.可在储能完成后，将机械扳手取下，直接进入发电状态，并可在电动汽车额定充电功率值范围内通过并联接口13将多个充电桩并联对电动汽车进行充电，提升充电效率，或者并联对更大功率负载进行供电。
49.其中，本设备的使用方法简单快速，不受环境限制，适用于多种场景。
50.其中，当机械储能仍有剩余，并有时间和条件操作储能发条组6时，可在任何剩余储能值的基础上，打开锁止开关15，将机械能量补充到任何值。
51.其中，在极端用车要求的工况下，可安排专门人员负责对本设备进行机械储能操作，可以n台设备轮流使用，实现更长的续航里程。
52.其中，可在现有结构的基础上将输入主轴2与棘轮轴承4断开，并在断口处的两侧分别设置齿轮，在齿轮外侧增设可分离的导力齿轮27，导力齿轮27的机械锁死开关28设置在桩体1外侧，具有储能和释放两个状态，本发明导力齿轮27以及锁死开关28工作原理图如图4所示，其中，储能状态下，导力齿轮27与断口处的两个齿轮啮合连接，将输入主轴2与棘轮轴承4锁死，释放状态下，导力齿轮27脱离断口处的两个齿轮，实现输入主轴2与棘轮轴承4的完全断开，可通过导力齿轮27与锁死开关28配合，与锁止机构组成双重锁止系统，解锁过程需将锁止机构与导力齿轮均进行解锁，才可以进行释放，其中，锁止机构的工作原理类似于汽车驾驶中踩刹车的原理，锁止机构起到的作用类似于汽车驾驶中踩刹车的作用，让输入主轴2停止转动，导力齿轮27与锁死开关28的工作原理类似于汽车驾驶中拉手刹的原理，导力齿轮27的作用类似于汽车p档的作用，对齿轮进行锁死，需要将输入主轴完全锁死时，先通过锁止机构将输入主轴进行初步锁定，再通过导力齿轮27与锁死开关28将输入主轴完全锁死，避免大扭矩转动状态下强行锁止导力齿轮27时，造成较大金属结构冲击，产生损伤。
53.其中，本发明中的充电桩用于对汽车电池组进行充电，其只作为电动车辆应急充电设备及小型电器的临时供电设备，不可以直接驱动车辆行进或长时间向大功率负载供电。
54.其中，可通过其它驱动件代替人工对充电桩进行机械储能，人工通过机械扳手对充电桩进行机械储能这一技术手段只是进行机械储能的一种手段，主要是为了解决电动车辆在野外或长途行驶时因为没有传统充电桩而导致抛锚的问题，这时手动操作进行机械储能反而是最可靠的解决方案，可以帮助车辆立即脱困，和延长续航里程，并不限于人工进行机械储能这一方式。
55.其中，通过大型发条组进行机械储能，并在储能完成后通过锁止机构将发条组进
行锁定，在需要对电池组进行充电时，通过锁止机构将发条组进行解锁，发条组处于释放状态，使发条组带动增速齿轮组转动，并进一步带动发电机组的转子转动，从而带动发电机组进行发电，发电机组再进一步对电动汽车的电池组进行充电，而释放状态下的发条组在增速齿轮组的力学缓冲作用下，发条组缓慢释放机械力，使释放过程保持一定时间，在此时间内，发电机组持续发电，无需对充电桩进行机械储能。
56.工作原理：
57.通过与设备配套的机械扳手以较高扭力旋转棘轮轴承4，为储能发条组6进行手动机械储能操作，储能值达到极限时松开机械扳手，拿下机械扳手后开始缓慢释放机械储能力，并带动设备内置式小型高转速发电机组进行并联发电，输出符合常规电动车快充标准的电压和功率值，若在完成储能后，不想立即进行发电操作，可以按下机械锁止开关15，将输入主轴2进行锁定，待需要时再打开，进行发电操作。
58.本发明的有益效果是结构简单，体积小巧，便于携带，高效免维护，可根据实际使用需求随时为车辆充电，不受使用场景的限制，无需消耗燃料，可采用多台本设备并联充电，大幅度提高充电效率，并且可采用多台本设备交替实用，以满足车辆长距离、高负载或激烈行驶的需要，结实耐用，可靠性强，另设有锁止机构，可以根据实际情况对储能机构进行锁止，实用性强，设备整体为防水、抗压设计，可以确保其在各种环境条件下都能保证良好的做功表现。
59.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。