一种汽车交流充电状态模拟诊断系统及装置

1.本发明属于交流充电领域，具体的说是一种汽车交流充电状态模拟诊断系统及装置。


背景技术：

2.新能源汽车是如今汽车发展中的热门领域，对新能源汽车充电经常会使用到交流充电桩等充电设备，充电桩上设置有充电插头，将充电插头插入汽车的充电插座中，即可对汽车进行充电，为了便于更好的完成充电操作，需要确保充电电路的正常运行。
3.公开号为cn208367190u的一项中国专利公开了一种新能源汽车交流充电桩便携式诊断盒，包括盒身、负载插座、第一开关、第四开关、充电枪座以及前面板；前面板设置有第二开关、第三开关、数显表、第一香蕉插座以及第二香蕉插座。本实用新型通过配置负载插座、第一开关、第四开关、用于模拟充电设备与车辆连接且设置在盒身底部的充电枪座、用于在无通风状态下模拟车辆内部开关通断，使得其能够应用于针对美标充电桩的维修诊断，方便了人们对于美标充电桩的维修。
4.在汽车交流充电所使用的充电桩等机构中，充电桩上的充电枪设置有锁钩，锁钩为杠杆结构，在充电电路接通时，锁钩的前端卡在充电插座的卡槽内，即为锁止状态；充电电路断开时，按压锁钩的末端，锁钩脱离插座卡槽，即为解锁状态；在锁钩的末端放置有电子锁止的电磁铁，当电磁铁锁芯伸出，则锁芯阻碍了锁钩末端下移，则无法解开卡钩的锁定；当电磁铁锁芯缩回，则锁钩末端可以被按下，继而可以解除锁定；通过控制电磁铁就可以达到控制锁止机构的目的。
5.这种结构在使用中还存在一些问题，充电桩给电磁铁发送信号，控制电磁铁锁芯的退回，电磁铁通常需要长时间保持通电状态，发热经常出现的问题，如果电磁铁在外界高温的恶劣工况下或存在质量瑕疵时，可能会发生电磁铁熔毁等情况，导致汽车充电工作不能正常进行或结束。市面上一般的交流充电自锁结构，包括上述所述的新能源汽车交流充电桩便携式诊断盒，并未有效的解决这一问题。
6.为此，本发明提供一种汽车交流充电状态模拟诊断系统及装置。


技术实现要素：

7.为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。
8.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种汽车交流充电状态模拟诊断系统，包括交流供电端、模拟端和车载端，所述交流供电端上设置有充电插头，车载端上设置有充电插座，充电插头与充电插座为配套结构，模拟端包括计算机、接口一、接口二、故障模拟控制单元和测量单元，接口一与充电插头电连接，接口二与充电插座电连接，故障模拟控制单元控制接口一和接口二的故障诊断；
9.所述交流供电端和车载端的之间电路包括供电电路，模拟端内设置有模拟电路，供电电路和模拟电路均包括相线l1、相线l2、相线l3、零线n、地线pe、控制线路cc/pp和检测
线路cp，模拟电路中的l1线、l2线、l3线、n线、pe线、cc/pp线和cp线上均设置有开关；
10.所述故障模拟控制单元与相线l1、零线n、地线pe和控制线路cc/pp相连接；
11.所述测量单元采集通过l1线、l2线、l3线和n线的电流；
12.所述测量单元采集l1线、l2线、l3线、n线分别与pe线之间的电压。
13.优选的，所述模拟端兼容gbt2015ac和europe ac type2标准电路，模拟端3外部配备两条输入侧电源线和两条输出侧电源线，电源线分别适配于gbt2015ac和europe ac type2标准电路。
14.优选的，所述故障模拟控制单元内设置有诊断漏电流的滑动变阻器。
15.优选的，所述模拟端包括测试箱，测试箱内设置有开关板和控制板，接口一、接口二均安装在测试箱上；
16.所述开关板控制l1线、l2线、l3线、n线、pe线、cc/pp线、cp线和漏电流线路的电路通断，开关板上安装有分别与l1线、l2线、l3线、n线、pe线、cc/pp线、cp线和漏电流线路对应的线路通断显示灯；
17.所述控制板包括微控制单元mcu、cc电阻输出等效电路和交流供电端模拟电路，微控制单元mcu上设置有数码显示屏，微控制单元mcu通过usb/串口与外接的电脑连接。
18.优选的，所述模拟端上预留有通道外接点，测试线路电压的外接设备通过通道外接点与模拟端相连接。
19.优选的，一种汽车交流充电状态模拟诊断装置，该诊断装置适用于上述所述的汽车交流充电状态模拟诊断系统，包括测试箱，测试箱上安装有接口一和接口二，接口一与充电插头配套连接，接口二与充电插座配套连接，充电插头和接口二上均转动安装有卡勾，卡勾的底部安装有压簧，充电插座和接口一上均设置有与卡勾对应的卡槽，接口二的内部转动安装有转轴，转轴的顶部固定安装有抵住卡勾的卡板。工作时，将接口二插入充电插座内部后，卡勾卡在卡槽内，从而将接口二固定在充电插座内，避免了因接口二晃动而导致电路连接出现故障的情况，在卡勾卡在卡槽内部后，旋转转轴，使得卡板转至卡勾的下方，将卡勾锁死，以避免卡勾从卡槽内脱离，进一步提高了接口二与充电插座的连接稳定性。
20.充电插头和接口一之间的配合结构与接口二和充电插座之间的配合结构相同。
21.优选的，所述接口二的内部且位于转轴的下方转动安装有转板，转板正面的底部设置有齿牙段一，转板的正面固定安装有拨板，转轴的底部固定安装有底盘，转板与底盘呈交错状，底盘上设置有与齿牙段一对应的齿牙段二，底盘的底部固定安装有与拨板对应的圆杆。工作时，转板呈竖直方向安装，在实际充电时，由于车辆上充电插座的位置固定性，充电插头和接口二的位置也都是固定的，转板也都处于大致垂直的状态；通过将齿牙段一设置在转板的底端，或对转板的形状进行设计，使得转板的重心偏下，转板会自动维持齿牙段一位于底端的状态；在需要拔出接口二时，启动转板旋转后，转板上的拨板先与圆杆接触，拨板通过圆杆拨动底盘旋转，使得齿牙段二转至与齿牙段一接触啮合，转板旋转后，通过齿牙段一和齿牙段二带动转轴和卡板旋转，使得卡板与卡勾错开，然后才可将接口二拔出；在其他情况下，转板会自动维持齿牙段一位于底端的状态，齿牙段一和齿牙段二错开，转轴和卡板不会旋转，因此，卡板始终挡在卡勾的下方，通过这种设置，实现了对卡勾的锁死和解锁功能。
22.优选的，所述接口二的内部活动安装有拉杆，拉杆上安装有复位弹簧，拉杆的底部
固定安装有磁块，接口二的内部且位于磁块的下方固定安装有电磁铁，转板的背面固定安装有传动齿轮，拉杆上安装有与传动齿轮相啮合的棘爪组，棘爪组与传动齿轮组成单向旋转机构。工作时，电磁铁通电后具有磁性，且与磁块同性相斥；在需要解锁卡勾时，启动电磁铁通电，电磁铁通电后，通过与磁块的斥力作用，推动拉杆快速上移，拉杆上移后，通过棘爪组带动转板旋转，从而使得卡勾解锁，通过这种设置，只需短暂给电磁铁通电，即可实现卡勾的解锁功能，改善了现有的电动汽车充电结构中，自锁装置中的电磁铁需要长时间通电保持，容易发热，造成部件损坏的问题。
23.本发明的有益效果如下：
24.1.本发明所述的一种汽车交流充电状态模拟诊断系统,所述模拟端能对充电全过程中充电回路波形和控制回路数据的实时监测与分析，并对交流充电回路、控制回路进行通断模拟，能够对交流充电过程进行快速、便捷故障诊断与分析。
25.2.本发明所述的一种汽车交流充电状态模拟诊断系统，在需要拔出接口二时，启动转板旋转后，拨板先与圆杆接触，拨动底盘旋转，然后齿牙段一和齿牙段二带动转轴和卡板旋转，使得卡板与卡勾错开，然后才可将接口二拔出，在其他情况下，卡板始终挡在卡勾的下方，通过这种设置，实现了对卡勾的锁死和解锁功能，且卡勾的位置更加稳定，使用更可靠。
26.3.本发明所述的一种汽车交流充电状态模拟诊断装置，电磁铁通电后，通过与磁块的斥力作用，推动拉杆快速上移，拉杆上移后，通过棘爪组带动转板旋转，从而使得卡勾解锁，通过这种设置，只需短暂给电磁铁通电，即可实现卡勾的解锁功能，改善了现有的电动汽车充电结构中，自锁装置中的电磁铁需要长时间通电保持，容易发热，造成部件损坏的问题。
附图说明
27.下面结合附图对本发明作进一步说明。
28.图1是本发明系统框架图；
29.图2是本发明模拟端电路框架图；
30.图3是本发明立体图；
31.图4是本发明接口二与充电插座正面剖视图；
32.图5是本发明转板与卡板连接结构背面示意图；
33.图6是本发明转板与卡板立体图；
34.图7是本发明图5中a部分滑板放大图；
35.图8是本发明滑板与定位板连接结构俯视示意图；
36.图中：1、交流供电端；101、充电插头；2、车载端；201、充电插座；3、模拟端；301、测试箱；4、接口一；5、接口二；6、卡勾；7、转轴；8、卡板；9、转板；10、齿牙段一；11、拨板；12、底盘；13、齿牙段二；14、圆杆；15、拉杆；16、传动齿轮；17、棘爪组；18、定位板；19、滑板；20、定位块；21、主齿轮；22、副齿轮；23、支撑轴；24、单向棘轮；25、传输带；26、弹性伸缩件。
具体实施方式
37.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结
合具体实施方式，进一步阐述本发明。
38.一种汽车交流充电状态模拟诊断系统，包括交流供电端1、模拟端3和车载端2，所述交流供电端1上设置有充电插头101，车载端2上设置有充电插座201，充电插头101与充电插座201为配套结构，模拟端3包括计算机、接口一4、接口二5、故障模拟控制单元和测量单元，接口一4与充电插头101电连接，接口二5与充电插座201电连接，故障模拟控制单元控制接口一4和接口二5的故障诊断；
39.所述交流供电端1和车载端2的之间电路包括供电电路，模拟端3内设置有模拟电路，供电电路和模拟电路均包括相线l1、相线l2、相线l3、零线n、地线pe、控制线路cc/pp和检测线路cp，模拟电路中的l1线、l2线、l3线、n线、pe线、cc/pp线和cp线上均设置有开关；
40.所述故障模拟控制单元与相线l1、零线n、地线pe和控制线路cc/pp相连接；
41.所述测量单元采集通过l1线、l2线、l3线和n线的电流；
42.所述测量单元采集l1线、l2线、l3线、n线分别与pe线之间的电压。
43.所述模拟端3兼容gbt2015ac和europe ac type2标准电路，模拟端3外部配备两条输入侧电源线和两条输出侧电源线，电源线分别适配于gbt2015ac和europe ac type2标准电路。
44.所述故障模拟控制单元内设置有诊断漏电流的滑动变阻器。
45.所述模拟端3包括测试箱301，测试箱301内设置有开关板和控制板，接口一4、接口二5均安装在测试箱301上；
46.所述开关板控制l1线、l2线、l3线、n线、pe线、cc/pp线、cp线和漏电流线路的电路通断，开关板上安装有分别与l1线、l2线、l3线、n线、pe线、cc/pp线、cp线和漏电流线路对应的线路通断显示灯；
47.所述控制板包括微控制单元mcu、cc电阻输出等效电路和交流供电端模拟电路，微控制单元mcu上设置有数码显示屏，微控制单元mcu通过lwip/串口与外接的电脑连接。
48.所述模拟端3上预留有通道外接点，测试线路电压的外接设备通过通道外接点与模拟端3相连接。
49.实施例一
50.如图3至图6所示，本发明实施例所述的一种汽车交流充电状态模拟诊断装置，该诊断装置适用于上述所述的汽车交流充电状态模拟诊断系统，包括测试箱301，测试箱301上安装有接口一4和接口二5，接口一4与充电插头101配套连接，接口二5与充电插座201配套连接，充电插头101和接口二5上均转动安装有卡勾6，卡勾6的底部安装有压簧，充电插座201和接口一4上均设置有与卡勾6对应的卡槽，接口二5的内部转动安装有转轴7，转轴7的顶部固定安装有抵住卡勾6的卡板8。工作时，将接口二5插入充电插座201内部后，卡勾6卡在卡槽内，从而将接口二5固定在充电插座201内，避免了因接口二5晃动而导致电路连接出现故障的情况，在卡勾6卡在卡槽内部后，旋转转轴7，使得卡板8转至卡勾6的下方，将卡勾6锁死，以避免卡勾6从卡槽内脱离，进一步提高了接口二5与充电插座201的连接稳定性。
51.充电插头101和接口一4之间的配合结构与接口二5和充电插座201之间的配合结构相同。
52.如图4至图6所示，所述接口二5的内部且位于转轴7的下方转动安装有转板9，转板9正面的底部设置有齿牙段一10，转板9的正面固定安装有拨板11，转轴7的底部固定安装有
底盘12，转板9与底盘12呈交错状，底盘12上设置有与齿牙段一10对应的齿牙段二13，底盘12的底部固定安装有与拨板11对应的圆杆14。工作时，转板9呈竖直方向安装，在实际充电时，由于车辆上充电插座201的位置固定性，充电插头101和接口二5的位置也都是固定的，转板9也都处于大致垂直的状态；通过将齿牙段一10设置在转板9的底端，或对转板9的形状进行设计，使得转板9的重心偏下，转板9会自动维持齿牙段一10位于底端的状态；在需要拔出接口二5时，启动转板9旋转后，转板9上的拨板11先与圆杆14接触，拨板11通过圆杆14拨动底盘12旋转，使得齿牙段二13转至与齿牙段一10接触啮合，转板9旋转后，通过齿牙段一10和齿牙段二13带动转轴7和卡板8旋转，使得卡板8与卡勾6错开，然后才可将接口二5拔出；在其他情况下，转板9会自动维持齿牙段一10位于底端的状态，齿牙段一10和齿牙段二13错开，转轴7和卡板8不会旋转，因此，卡板8始终挡在卡勾6的下方，通过这种设置，实现了对卡勾6的锁死和解锁功能，且卡勾6的位置更加稳定，使用更可靠。
53.如图4至图5所示，所述接口二5的内部活动安装有拉杆15，拉杆15上安装有复位弹簧，拉杆15的底部固定安装有磁块，接口二5的内部且位于磁块的下方固定安装有电磁铁，转板9的背面固定安装有传动齿轮16，拉杆15上安装有与传动齿轮16相啮合的棘爪组17，棘爪组17与传动齿轮16组成单向旋转机构。工作时，电磁铁通电后具有磁性，且与磁块同性相斥；在需要解锁卡勾6时，启动电磁铁通电，电磁铁通电后，通过与磁块的斥力作用，推动拉杆15快速上移，拉杆15上移后，通过棘爪组17带动转板9旋转，从而使得卡勾6解锁，通过这种设置，只需短暂给电磁铁通电，即可实现卡勾6的解锁功能，改善了现有的电动汽车充电结构中，自锁装置中的电磁铁需要长时间通电保持，容易发热，造成部件损坏的问题。
54.实施例二
55.如图4至图8所示，对比实施例一，其中本发明的另一种实施方式为：所述转轴7的外侧固定安装有定位板18，接口二5的内部滑动安装有与定位板18对齐的滑板19，滑板19上设置有卡住定位板18的定位块20，定位板18的外侧开设有与定位块20对应的定位槽，定位板18为圆板，定位槽均匀分布在定位板18的环侧，接口二5的内部且位于滑板19的下方活动安装有主齿轮21和副齿轮22，主齿轮21和副齿轮22啮合连接，副齿轮22为不完全齿轮，主齿轮21上设置有对称分布的两组齿牙，且两组齿牙之间留有间隙，滑板19的底部设置有与主齿轮21和副齿轮22相对应的齿牙组，滑板19上安装有弹性伸缩件26，弹性伸缩件26包括伸缩杆，伸缩杆上安装有支撑弹簧。工作时，在卡板8旋转之后，启动主齿轮21旋转，主齿轮21旋转的过程中，主齿轮21上的齿牙依次与副齿轮22和滑板19上的齿牙组接触啮合，在主齿轮21与滑板19上分离时，副齿轮22与滑板19接触啮合，因此，持续旋转的主齿轮21可通过副齿轮22带动滑板19作往复移动；滑板19移动后，带动定位块20与定位板18接触或分开，定位块20与定位板18上的接触后插入定位槽内，可将定位板18卡住，进而将转轴7和卡板8固定住，进一步加强了卡板8旋转之后的位置牢固性。
56.如图5至图8所示，所述主齿轮21上固定安装有支撑轴23，支撑轴23的外侧活动安装有单向棘轮24，单向棘轮24与传动齿轮16之间通过传输带25传动连接。工作时，转板9旋转后，通过传动齿轮16和传输带25带动单向棘轮24单向旋转，单向棘轮24带动主齿轮21单向旋转，实现了在对卡勾6进行锁死和解锁时，自动触发定位板18的功能，无需额外设置电力驱动机构，结构简单，降低成本，使用方便。
57.工作原理：
58.将接口二5插入充电插座201内部后，卡勾6卡在卡槽内，从而将接口二5固定在充电插座201内，避免了因接口二5晃动而导致电路连接出现故障的情况，在卡勾6卡在卡槽内部后，旋转转轴7，使得卡板8转至卡勾6的下方，将卡勾6锁死，以避免卡勾6从卡槽内脱离，进一步提高了接口二5与充电插座201的连接稳定性。
59.充电插头101和接口一4之间的配合结构与接口二5和充电插座201之间的配合结构相同。
60.转板9呈竖直方向安装，在实际充电时，由于车辆上充电插座201的位置固定性，充电插头101和接口二5的位置也都是固定的，转板9也都处于大致垂直的状态；通过将齿牙段一10设置在转板9的底端，或对转板9的形状进行设计，使得转板9的重心偏下，转板9会自动维持齿牙段一10位于底端的状态；在需要拔出接口二5时，启动转板9旋转后，转板9上的拨板11先与圆杆14接触，拨板11通过圆杆14拨动底盘12旋转，使得齿牙段二13转至与齿牙段一10接触啮合，转板9旋转后，通过齿牙段一10和齿牙段二13带动转轴7和卡板8旋转，使得卡板8与卡勾6错开，然后才可将接口二5拔出；在其他情况下，转板9会自动维持齿牙段一10位于底端的状态，齿牙段一10和齿牙段二13错开，转轴7和卡板8不会旋转，因此，卡板8始终挡在卡勾6的下方，通过这种设置，实现了对卡勾6的锁死和解锁功能，且卡勾6的位置更加稳定，使用更可靠。
61.电磁铁通电后具有磁性，且与磁块同性相斥；在需要解锁卡勾6时，启动电磁铁通电，电磁铁通电后，通过与磁块的斥力作用，推动拉杆15快速上移，拉杆15上移后，通过棘爪组17带动转板9旋转，从而使得卡勾6解锁，通过这种设置，只需短暂给电磁铁通电，即可实现卡勾6的解锁功能，改善了现有的电动汽车充电结构中，自锁装置中的电磁铁需要长时间通电保持，容易发热，造成部件损坏的问题。
62.在卡板8旋转之后，启动主齿轮21旋转，主齿轮21旋转的过程中，主齿轮21上的齿牙依次与副齿轮22和滑板19上的齿牙组接触啮合，在主齿轮21与滑板19上分离时，副齿轮22与滑板19接触啮合，因此，持续旋转的主齿轮21可通过副齿轮22带动滑板19作往复移动；滑板19移动后，带动定位块20与定位板18接触或分开，定位块20与定位板18上的接触后插入定位槽内，可将定位板18卡住，进而将转轴7和卡板8固定住，进一步加强了卡板8旋转之后的位置牢固性。
63.转板9旋转后，通过传动齿轮16和传输带25带动单向棘轮24单向旋转，单向棘轮24带动主齿轮21单向旋转，实现了在对卡勾6进行锁死和解锁时，自动触发定位板18的功能，无需额外设置电力驱动机构，结构简单，降低成本，使用方便。
64.上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图1为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。
65.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
66.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原
理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。