[0001] 本发明属于新能源汽车充放电技术领域，具体涉及一种汽车插拔式充放电管理设备及其充放电管理方法。

[0002] 新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。现有的新能源汽车概念可概括性认为，其将各种能量形式转化为电能，通过自有的蓄电池带动电机进行车辆驱动，同时大容量蓄电池可对外提供一定电压的供电。而多种新能源汽车不仅能够向外供电，同时也可单独进行充电，作为纯电动汽车使用，区别在于电池容量大小所对应的纯电行驶里程。

[0003] 则对于现有的大部分新能源汽车来说，为了满足其纯电形式的需求，会单独提供充电设备，以便使用者可在不方便利用其他能源形式的前提下，仅依靠充电作为纯电动汽车使用。这种具有充放电功能的新能源汽车，其充放电均为共用接口，即同样的车辆插座可充电也可用于放电，但现有技术中充放电分别为两套设备，使用时需要单独使用。尤其是现有厂家通常只配备有充电设备，而放电设备需要用户自行购买，在车内单独放置两套设备导致其空间占用增加，同时额外增加用户的使用成本。

[0004] 现有技术中存在解决上述需要携带两套设备不便捷的解决方法，即采用一条线缆，通过设置可拆卸连接的结构，可连接不同的模块，即插头或插座，从而实现同根线缆又能放电又能充电的问题。但由于车辆充电线缆采用可拆卸结构时，不仅要考虑连接稳定性的问题，同时还要实现电连接稳定和用电安全的考虑，单独设置其成本较高，且更换本身也需要携带不同的连接件从而实现不同功能，故并未完全解决上述问题。现有技术中还存在有采用同一连接头但具有两条可更换的线缆，这种方案同样成本较高且携带的设备较多，不方便使用。且在使用这种可拆卸的充放电设备时，需要切换充电模式和放电模式，现有技术中一般会默认为放电模式，且由控制设备实时检测后切换模式，这种方式需要通过控制模块进行实时检测。

[0036] 下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

[0037] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0038] 因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0039] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0040] 在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0041] 此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

[0042] 在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0043] 实施例1：

[0044] 本实施例公开一种汽车插拔式充放电设备，该设备针对汽车进行充放电管理，能够在同个设备上通过更换不同的部件实现充电和放电进程。

[0045] 首先，本实施例中的充放电设备采用现有针对新能源汽车所作出的相关国标要求，具有标准的连接头，并通过CC、CP端口连接实现车辆端的充电检测，通过CC、PE端口连接实现车辆端的放电检测，并在完成对应的充放电检测进程后，还会通过上述两个端口对充放电设备持续进行巡检。且以下对充放电设备、车辆端以及外部电源的描述内容中也满足相应的国标要求，其中的电阻值虽然限定为国标要求值，但其他满足区别状态的识别电阻阻值设置，虽然不满足国标要求，但也应当认为属于本申请所限定的范围内。

[0046] 还需要说明的是，本实施例中以不同的实施方式进行具体说明，本实施例中包含有若干实施方式，若未在实施方式中详细描述的部分，均以前述的实施方式或现有公开的技术内容为准。

[0047] 具体的，充放电设备的内部具有控制电路和传输电路，传输电路在本实施例中包含火线、零线以及地线，而控制电路主要用于连接车辆端的CC和CP端口。而充放电设备从外部结构来看包括车辆插头1、电源插头2以及放电排插3，其中车辆插头1用于连接车辆端，电源插头2可用于连接车辆插头1和外部电源，放电排插3可用于连接车辆插头1和外部用电器。

[0048] 其中，当车辆插头1仅连接电源插头2时，整个充放电设备内形成一个完整的控制电路，该控制电路此时仅存在一个固定阻值，将此时的控制电路定义为充电检测状态，若将处于该状态的车辆插头1与车辆端连接，可直接通过车辆端的CC端口输入检测电流经过控制电路的后回流至车辆端的PE口进行检测该固定阻值是否满足充电检测要求，完成检测后车辆端便启动充电进程，此时可直接连接外部电源通过传输电路进行充电。故该状态下只需要将充放电设备仅连接车辆端即可完成与车辆端的充电检测进程，无需连接外部电源。

[0049] 同时，也可按照实际常规需求，当车辆插头1没有连接放电排插3时保持充电检测状态，同时只有在车辆插头1连接车辆、电源插头2连接外部电源的两个条件同时满足时，由外部电源给控制电路供电导通第一部分，使得车辆端从CC口流出的检测信号电能够通过第一部分后接地检测阻值并完成充电检测进程。

[0050] 当车辆插头1连接有放电排插3时，整个充放电设备内同样形成一个完整的控制电路，该控制电路此时存在另一个固定阻值，将此时的控制电路定义为放电检测状态，此时将车辆插头1与车辆端连接，通过车辆端的CC端口输入检测电流检测该固定阻值，确定后完成放电检测进程，由车辆端通过传输电路向放电排插3放电。

[0051] 其中，所谓充电检测状态和放电检测状态是指控制电路本身具有结构上的两种状态，即在连接对应结构时所呈现的不同的电流流通路径。实现两种状态的选择有多种实现方式：

[0052] 一种实施方式中，设置在车辆插头1(这里用车辆插头1进行指代，其实质是整个设备除开电源插头2以及放电插座后的剩余部分，也包括连接车辆插头1的线缆或接头内)内的控制电路为不完整电路，必须在连接对应的结构后才能构成一个完整的控制电路，然后再在电源插头2、放电排插3内设置不同的电路结构，就能够达到直接连接结构就形成独立且连通的控制电路进行检测，无需在进行充放电状态确定时通过控制模块先检测再切换控制。

[0053] 另一种实施方式中，可以在车辆插头1内设置有完整的控制电路，但没有连接电源插头2或放电排插3时，控制电路为断路或不满足相应的检测要求，即该状态下将车辆插头1与车辆端连接后即使有检测电流输入也无法检测到相应的满足充电检测进程、放电检测进程要求的阻值。

[0054] 具体的，该实施方式中，可在车辆插头1连接电源插头2、放电排插3的连接处设置触发组件，该触发组件包括多种形式，例如：

[0055] 控制电路具有两个支路，分别在两个支路设置有一个常开的开关，在连接处设有两个与对应开关关联的触发件，连接电源插头2或放电排插3时只能触发对应的一个触发件，触发后对应的开关闭合，能够满足状态的改变。

[0056] 亦或是，控制电路同样具有两个支路，分别在两个支路上设置有插点，若未在该插点上插入对应的导体连通，两条支路均属于断接状态。在电源插头2、放电排插3上设置有对应一个插点的导体，当连接时导体插入插点内连通对应支路，也能够满足切换支路进行检测的需求。

[0057] 需要说明的是，上述的实施方式中，并未限定车辆插头1、电源插头2以及放电排插3的连接关系，其包含有多种连接方式，可采用一种通用的连接头，将车辆插头1分别与电源插头2、放电排插3连接。本实施例所采用的是另一种设置方式，具体结构如下。

[0058] 进一步的，对充放电设备的外部连接方式进行优化限定，参照图2，将充电头与电源插头2通过线缆连接形成一体式结构，而在放电排插3上设置有专用的放电插口，通过将电源插头2与放电排插3的放电插口连接实现车辆插头1与放电排插3的连接。

[0059] 其中，由于电源插头2本身是采用通用的插头规格，即一种火线、零线和底线的三插结构，可直接插设在外部的插座上，根据需求采用10A、16A或32A的电源插头2。放电插口同样为三插结构，但具有一个防呆结构设计，即其他外部的三插插头无法插入该放电插口，只能将本实施例中的电源插头2插入从而实现对应。

[0060] 进一步地，为了适用于该车辆插头1、电源插头2一体式结构的设计，将控制电路分为两个部分，即设置在车辆插头1、电源插头2内的第一部分，以及设置在放电排插3内的第二部分。第一部分内具有满足充电检测阻值的第一电阻，第二部分内具有与第一电阻串联后满足放电检测阻值的第二电阻。

[0061] 一种实施方式中，参照图1，图中展示了设置在车辆插头1内的控制电路的第一部分，可以看到，以CC、CP线作为控制电路的第一部分，而PE、N、L线组成传输电路。该实施方式中，车辆插头1内的控制电路实际为一块PCB组件，通过线缆连接传输电路。

[0062] 其中，从CC端口进入后的电路中，串接有第一电阻，本实施方式中的第一电阻为国标要求的680Ω，但不限于该阻值，仅以国标所要求的阻值进行说明。

[0063] 同时在第一电阻后设置有一个切换开关S3开关，由S3开关选择两个支路，其中一个仅具有680Ω的第一电阻，另一支路串接有另一电阻使得总阻值发生变化。而S3开关作为车辆插头1的卡扣联动开关，当车辆插头1与车辆端连接后并未完全接入时，S3开关切换为两个电阻串接，当车辆插头1与车辆点完全连接促使S3开关触发时，切换为只有680Ω的第一电阻支路。

[0064] 然后第一部分上还设有一个作为控制模块的MCU，MCU设置在PCB组件上，同时PCB组件上还设置有部分外围电路。该MCU具有若干接口，其中从第一电阻流入的检测电流会进入PCB组件内，同时需要电源插头2连接在外部电源，由外部电源供电给MCU，MCU上电后并确定未检测到放电排插3后，MCU控制S4开关闭合，CC口的检测电流则会直接接入PE口形成回路，车辆端会通过CC端口对第一部分的阻值进行检测，在确定阻值为680Ω或其他设定的阻值后，由MCU通过切换S1开关切换至PWM连接状态，车辆端检测到相应的电压改变至预设标准值，本实施例中限定为6V，此时完成充电检测过程。

[0065] 本实施方式中，在传输电路上设有一个由MCU控制的K3、K4开关，由于MCU在没有电源输入的情况下无法开启K3、K4继电器，则在充电进程中，即使车辆端已经完成充电检测进程开启传输电路在车辆端内的开关时，K3、K4开关仍处于开路状态。

[0066] 通过图1中可确定的是，MCU具有处于同时连接在K3、K4开关两侧输电电路上的供电支路，充电检测状态中MCU由电源插头2连接的外部电源通过第二供电支路供电检测，放电检测状态中MCU由连接车辆端的车辆插头1通过第一供电支路供电检测。

[0067] 本实施方式中，若电源插头2未连接在外部电源上，MCU无法获得控制电的输入，K3、K4开关便保持开路状态。而上述充电检测进程可无需外部电源供电参与，即使用该充放电设备进行充电时，并不限定其连接顺序。只要且只能将车辆插头1连接在车辆端时进行充电检测进程，在连接外部电源后才能最终开启传输电路的导通。

[0068] 进一步地，参照图3，对设置在放电排插3内的控制电路的第二部分进行优化限定。其中，在电源插头2与放电排插3的放电插口处分别设有对应的用于连接控制电路第一部分与第二部分的金属接触件。参照图2中从车辆插头1一侧连到电源插头2的两根线缆，该金属接触件具体为设置在电源插头2端面上的金属触点，而在放电排插3的放电插口处同样设有对应的金属触点，从而在电源插头2与放电排插3连接时，控制电路的第一部分与第二部分连接。

[0069] 本实施方式中的第二部分为一个串联电路，该电路上设有两个串接电阻，其中一个为第二电阻，另一个为不限定阻值的额外电阻，并在该额外电阻处设有一个并联的支路，在该并联支路上设有一个S6开关。

[0070] 其中，S6开关为一个用于检测电源插头2与放电插口的连接状态，即在放电插口的内底部设有一个触发部件，只有将电源插头2的插脚完全插入对应插孔内才能够触发该触发部件，即联动S6开关形成闭合。参照图3，在S6开关未闭合时，第二部分的两个电阻串联，整个控制电路上的阻值不满足放电检测要求，只有当S6开关闭合时，额外电阻被绕过，第二部分与第一部分串接，第一电阻与第二电阻串接使其阻值相加达到对应的放电检测要求。

[0071] 需要说明的是，第二部分的另一端口通过电源插头2连接车辆插头1处的PE端口，通过CC端口输入检测电流流过第一电阻和第二电阻并最终形成回路(本实施例中实际通过与PE端口形成等电位实质接地形成回路)后满足放电检测要求。整个过程中MCU并不参与，完成放电检测进程后，车辆端向传输电路放电，电流流入MCU后，MCU通过检测确认已经完成放电检测进程，然后控制K3、K4开关闭合从而向放电排插3放电。

[0072] 还需要说明的是，根据上述内容描述，MCU会存在整个充放电设备完成充电检测进程或放电检测进程后都进行检测确认车辆插头1是否与放电排插3连接。即充电检测完成后，MCU通过图1中的排插识别点始终检测是否有放电排插3的第二部分接入检测电路中，若该点的检测电压变化则由MCU判断不满足充电条件并随即控制K3、K4开关断开。同理，在完成放电检测进程后，MCU同样通过排插识别点实时获取到第二部分内第二电阻的分压值，若该电压值发生变化则判断为不满足放电条件，随即断开K3、K4开关。

[0073] 参照图4，本实施例中还提供一种用于转换电流的转换头，该转换头内设有一个检测电路，检测电路上设有一个第三电阻，在充电进程中，无论是处于充电检测进程中还是已经完成了充电检测进程，在电源插头2连接有转换头后，通过MCU识别第三电阻，然后通过调整信号占空比的方式与车辆端对接形成充电电流的转换，图4中是10A转接16A。

[0074] 参照图5，提供另一种实施方式，即区别于上述识别方式的充放电设备，同样是车辆插头1与电源插头2一体式连接的结构中，在该一体式结构中的第一部分电路上包括有第一电阻和第二电阻，其中针对于第二电阻还设有一条额外的支路，该支路在电源插头2内额外设置有一个与放电排插3对应的S4开关。该S4开关为常闭开关，在没有连接放电排插3时，CC端口流入的检测电流会直接从该支路流过，整个电路中仅能够识别到第一电阻，即图中所示的680Ω，满足充电条件。若电源插头2连接有放电排插3，此时设置在放电排插3上的触发件与该S4开关配合，当电源插头2与放电排插3完全连接并保持稳定连接状态时，S4开关打开形成开路，此时从CC端口流入的检测电流则会同时经过第一电阻和第二电阻，形成2000Ω的放电条件，从而完成放电检测进程。

[0075] 本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。