[0001] 本发明属于新能源汽车充放电技术领域，具体涉及一种汽车充放电设备及其控制方法。

[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。

[0023] 下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

[0024] 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。

[0025] 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。

[0026] 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。

[0027] 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。

[0028] 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。

[0029] 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。

[0030] 实施例1：本实施例公开一种汽车充放电设备，具有若干个组合零部件，通过一套组合式设
备实现对车辆端的充电和放电自动转换。

[0031] 参照图1，图中展示了充放电设备的主要部件充放电适配器的平面结构，该充放电适配器的外观采用现有的充放电适配器结构设计，其主体为枪身结构，在枪身的左侧为枪头，用于连接车辆端的充电、放电插口。

[0032] 枪身下部设置有把手，顺着把手处的端部设置有充放电适配器耦合头，该结构是一种独立的连接结构，内部有电芯，可采用市面上若干中电连接的规格，例如普通的零线、火线、地线的电芯接头。

[0033] 枪身右侧端部形成圆柱状结构，其端面具有三孔的集成放电插座，通过该集成放电插座连接外部用电器。图1中右侧以虚像的方式展现了侧视图中无法查看的集成放电插座的端面结构，本实施例中以16A的三插插口进行示意，但不限于16A规格，同时也不限于仅有单个三孔的插口结构，可根据需要设置两插、USB接头等。

[0034] 枪身内具有电路结构，其中电路结构以功能或者强弱电类型进行划分，主要分为两个类型，即：传输电路以及充放电检测电路。

[0035] 其中，传输电路作为强电线路，用于三个接头，即枪头、集成放电插座以及充放电适配器耦合头。枪头连接在车辆端的插口上，而集成放电插座通过传输电路与枪头连接，充放电适配器耦合头也通过传输电路连接枪头。

[0036] 需要说明的是，设置在枪身内的电路结构的实现方式有多种，即以线缆为主的实体线路结构，另一种则是采用集成电路板为主的印刷电路方式，集成电路板的方式能够方便设置单片机用于实现简单的编程控制，同时安装难度较小。

[0037] 充放电设备还包括额外的部件，即转接线、独立插座、转换头以及卷线架。

[0038] 其中，转接线为单独的线缆结构设计，其包括主要的两个端部，一个为转接线耦合头，另一个为转接线插头。其中，转接线耦合头用与充放电适配器耦合头适配，其中可采用对称设置的连接器结构，也可以采用常见的公母头结构设计，本实施例中不限于公母头的固定设置方式，只需要保证其能够实现专用的对应连接关系即可。而转接线插头是常见的用电器插头类型，一般为三插设计，可直接插在外部插座上实现电连接。需要说明的是，本实施例中的转接线插头为16A规格，但不限于16A的三插规格，可囊括10A、32A等其他规格。

[0039] 参照图6，图中展示了独立插座的结构特点。独立插座具有若干个对应外部用电器插入连接的插口，以及对应转接线耦合头的插座耦合头。本实施例中未限定各个结构上的耦合头的公母类型，在一般设置方式中，独立插座的插座耦合头与充放电适配器耦合头采用相同的类型，而转接线耦合头既能够插入插座耦合头，也能够插入充放电适配器耦合头。

[0040] 参照图10，可以看到，在放电过程中，当充放电适配器插入车辆端后，集成放电插座进行放电，为了延长和增加插口，通过将转接线插头插入集成放电插座实现连接，而将转接线耦合头插入独立插座的插座耦合头内，从而实现充放电适配器到独立插座的放电连接关系。

[0041] 参照图11，图中展示了独立插座与转接线的另一种使用方式，即转接线与独立插座连接后，可独立作为一种常规的延长线排插结构，通过连接在外部电源上实现多个外部用电器的供电。

[0042] 其中，参照图9和图11中，图中单独示出了转接头，即用于连接在转接线插头上实现规格转换的效果，即本实施例中默认转接线插头为16A的三插规格，通过转接头转换为尺寸较小的10A三插规格，可适配外部的10A插座，也能够满足充电需求。

[0043] 参照图9‑图11，图中还展示了一种卷线架的简要图，即一种盘形结构，而转接线可绕制在卷线架上，通过转动卷线架释放和收纳转接线，从而实现更长的转接线收纳和释放。同时在卷线架中部设置有一个放置槽，能够对独立插座进行收纳，同时在另一侧未示出的端面上，还可以设置另一个放置槽，用于放置充放电适配器。

[0044] 进一步的，对整个充放电设备的电路设计和控制原理进行优化想定。

[0045] 作为一种实施方式的是，参照图2，图中示出了枪身内空间设置有的电路的原理图。

[0046] 该实施方式中，在枪身内设置有基于第一控制模块的电路结构，其中第一控制模块即为图中的MCU1。枪头处进入的线束共五条，包括常规的作为传输电路的零线、火线以及地线，即为强电线路。集成放电插座上仅有传输电路，即通过前端的电路与车辆端完成放电检测进程的交互之后，直接由车辆端通过传输电路给集成放电插座供电。

[0047] 在枪身下部的充放电适配器耦合头处，同样是采用传输线路作为主线，与外部的转接线连接并进行对车辆端的充电进程。

[0048] 而设置在枪身内的充放电检测电路，即图2中处于MCU1左侧的部分，与现有的充放电枪的检测电路相同，采用两条具有不同识别阻值的选择电路切换实现充放电的检测进程。其中，切换模块即为图中的S5开关，S5开关由MCU1进行控制切换。默认设置下，充放电适配器内始终保持连接在放电检测电路上，即充放电适配器仅与车辆端连接时，通过放电检测电路完成与车辆端的放电检测进程进行放电。图2中的电路中具有K1和K2两个控制传输电路开闭的开关，其中K1开关用于控制枪头与充放电适配器耦合头的强电连接关系，K2开关控制枪头与集成放电插座之间的强电连接关系。两个开关均默认为常开设置，只有在完成对应的充放电检测进程后，由MCU1控制闭合。

[0049] 本实施方式中，针对转接线的连接识别，在充放电适配器耦合头处还设有一个额外的身份识别端口，即图中的Q1，用于与转接线进行检测识别。参照图6中除开方框中展示的部分，在转接线耦合头内设置有独立的对应Q1的转接检测电路，即包含一个识别电阻的回路，电流从Q1进入后从PE转出形成完整回路。

[0050] 当转接线耦合头与充放电适配器耦合头连接时，若此时充放电适配器未与车辆端形成连接或者完成放电检测进程，同时转接线也未连接外部电源，则此时充放电适配器还是保持默认的放电检测进程。一旦充放电适配器连接车辆端，此时车辆端通过前置的放电检测电路完成第一步交互后（即识别到对应的放电识别电阻），便由车辆端放电至K2前端，此时MCU1得电进行自检。由于MCU1得电，会同时通过Q1线路与转接线实现检测识别，此时与MCU1的放电检测自检过程保持同步，即放电检测进程不会走完，MCU1识别到转接线连接后便切断K2开关，车辆端处于完成放电检测进程但未将电流接入集成放电插座上，此时由于未插入外部电源，便无法切换S5开关进行充电检测进程，直至插入外部电源后完成充电检测进程进行充电。

[0051] 当充放电适配器在连接转接线前已经完成放电检测进程进行放电，然后连接转接线且并未连接外部电源时，MCU1可通过Q1完成对转接线的识别检测，并立即通过K2开关断开与集成放电插座的连接，但此时S5开关始终保持在放电检测电路上，此时MCU1因为控制K2开关断开，从而保持待机状态，在一种设置有显示屏的充放电适配器上能够通过显示屏查看到相应的连接状态，即表示为未连接外部电源待机状态。本实施方式中，未连接外部电源，仅通过连接转接线、充放电适配器与车辆端，无法完成全部的充电检测进程，只有在连接外部电源后，满足前置条件完成充电检测进程进行充电。

[0052] 综上所述，该实施方式中通过在转接线内设置具有识别电阻的转接检测电路与充放电适配器中MCU1的Q1检测端部，从而完成在放电检测进程与充电检测进程的自动转换。

[0053] 为了进一步提高安全性能，参照上述实施方式中的方案，进行进一步优化，参照图3，作为新的一种实施方式的是，在充放电适配器耦合头与转接线耦合头上设有两个联动机构，设置在充放电适配器耦合头上的联动机构与S5开关实现直接的联动关系。当转接线与充放电适配器连接时，通过两个联动机构的配合，直接实现对S5开关的控制切换，硬性的在连接时直接切换S5开关，从而改变由MCU1检测后控制S5开关切换的模式，提高安全性。

[0054] 参照图3和图5，分别在充放电适配器内设置有一个K4开关，在转接线内设置有一个K5开关，两个开关都设置在强电线路的火线上，作为一种安全保障，避免导电结构之间形成粘黏。

[0055] 参照图7，本实施例中对于设置的K5开关提供另一种实现功能。K5开关设置在转接线的传输电路上，靠近转接线耦合头处。在转接线耦合头与充放电适配器耦合头之间还设置有独立的触发结构，只有当转接线耦合头与充放电适配器耦合头连接且保持稳定连接状态时，触发结构对应触发致使作为常开状态的K5开关闭合，实现外部电源与充放电适配器的导通。该实施方式中，K5开关作为一种安全保障机制，能够保证在转接线单独连接外部电源时，转接线耦合头不带电，当转接线耦合头与充放电适配器耦合头连接时才能通过K5开关的闭合进行导通。

[0056] 作为延伸的是，K5开关的触发机制中，可对两个结构的耦合头进行结构优化，使其金属导电结构先接触，然后K5开关再闭合，可通过采用具有更高安全保障性能的开关结构使得两个耦合头的传输电路先连接，在接电导通。

[0057] 同时，参照图5，在转接线的识别线路上，还设置有一个S6开关，S6开关与充放电适配器上的S3开关作用相似，作为机械式开关用于关联连接件之间的连接状态。只有转接线耦合头与充放电适配器耦合头之间完全连接时，作为常开的S6开关才会闭合连通。

[0058] 需要说明的是，所谓联动机构具有多种实现方式，即常规的机械联动结构，例如设置在充放电适配器耦合头处的触发杆，通过接触后推动触发杆带动设置在枪身内的S5开关直接转动切换电路。也可以采用磁性推动件，也能够实现联动效果。

[0059] 进一步地，提供一种额外的针对转接线的识别和充电检测进程的电路设计，参照图4，提供另外一种实施方式。

[0060] 在充放电适配器的枪身内没有设置完整的充电检测电路，只有完整的放电检测电路以及部分充电检测电路。在图4中可以看到，原本作为并联的充电识别电路，通过两个线路转接在充放电适配器耦合头处的A、B两个触点，参照图6中方框内的结构，在转接线耦合头内设置有对应的A、B两个触点，并设置有一个对应的带有对应电阻的识别电路。

[0061] 当充放电适配器未连接转接线时，仅连接车辆端能够完成放电检测进程进行放电。当充放电适配器连接车辆端和转接线时，枪身内没有设置实体切换模块，而是通过A、B两条支路的可拆卸连接形成一个抽象概念上的切换模块。此时若未连接外部电源，充放电适配器还是保持放电进程，MCU1得电并通过Q1识别到转换线的存在，同时由于直接连接的A、B支路形成一个完整且并联在放电检测电路上的电路，改变了原本放电检测电路上的阻值，并通过设定恰当的并联电阻使其并联后的电阻与充电检测进程中的识别电阻阻值相同，则直接硬性的切换成充电检测进程。

[0062] 进一步地，参照上个实施方式中在充放电适配器耦合头与转接线耦合头处设置的联动机构的方式，可在该实施方式中也设置同样的联动机构，在转接线与充放电适配器连接时，直接切断作为常闭的K2开关，提供额外的安全保障。

[0063] 在这种实施方式中，将实体的S5开关转换成抽象意义上的切换模块，即只有插入对应的转接线就能够直接完成对充放电检测电路的切换。

[0064] 需要说明的是，上述实施方式中是结合附图所提供的优选方案，针对转接线与充放电适配器的连接识别转换的机制，可对转接线设置其他的转换方式。即转接线内部设置有一条检测线路，不同于前述的回路方案，而是直接连接外部电源的识别电路，只有在充放电适配器连接转接线连接外部电源后，充放电适配器内的MCU1获取到从外部电源通过Q1线路转接后传入的识别电流转换S5开关进行充电检测进程，也能够实现对应的控制效果。但这种方式安全性较差，且需要额外在转接线上设置对应的转换电路，即将强电转换为信号点通过Q1线路传入充放电适配器内实现检测。

[0065] 进一步地，为了提高整个设备的安全性能，对其他配件进行优化限定。

[0066] 参照图6，在转接线的转接线耦合头内设置有第二控制模块，即MCU2。作为独立的控制模块，用于控制转接线耦合头的强电线路的开闭。当转接线连接在外部电源上时，由MCU2控制设置在转接线的强电线路上的K3开关，K3开关始终保持常开状态，即没有完成充电进程或其他设定前置进程的检测识别，MCU2保持对K3常开的状态控制，直到其完成充电检测进程以及其他的设定前置进程后，控制K3常闭形成电连接。

[0067] 具体的，在充放电适配器内设置有一个处于Q1线路上的电阻A，而设置在转接线内的Q1对应的线路连接MCU2。当MCU2通过外部电源得电后，只有在转接线连接充放电适配器形成完整的Q1回路后，MCU2检测到电阻A才会闭合K3开关。这种机制不同于充电检测进程，是独立的用于控制转接线的强电连接的机制，从而保证在没有连接充放电适配器时，转接线的转接线耦合头没电，提高安全性。

[0068] 参照图5，图中展示了独立插座的内部电路原理，其中独立插座的插座耦合头上也设有一个对应的Q1触点，通过Q1触点连接设置在独立插座内的带有电阻D的识别电路，独立插座的插座耦合头用于与转接线耦合头连接对应。只有当转接线连接独立插座时，MCU2通过完整的Q1回路检测到电阻D，从而控制K3开关闭合实现对独立插座的放电。

[0069] 参照图8，图中展示了转换头的内部电路设计。即在转接头上设置有一个相同的Q1触点，内部带有电阻C的识别电路。当转接线的转接线插头与转接头连接时，从转接线内Q1线缆形成额外的检测回路，由充放电适配器的MCU1检测到电阻C后通过调整PWM波占空比，与车辆进行通讯交互，调整充电电流大小至10A以内。

[0070] 进一步地，对本申请中的充放电设备，进行操作说明。

[0071] 参照图9，对车辆端进行充电时，将充放电适配器与车辆端连接，将转接线的转接线耦合头与充放电适配器耦合头连接，然后拉出卷线盘上的转接线插头，可直接插入外部的16A插座，也可以通过转接头连接10A的插座。

[0072] 参照图10，连接车辆端进行放电时，充放电适配器已经完成放电检测进程，此时集成放电插座带电，通过转接线插头插入集成放电插座，转接线耦合头连接插座耦合头，从而实现更远距离和更多插口的放电。

[0073] 参照图11，通过转接线连接外部电源与独立插座，也能够提供插座的使用效果。同时可配合设置的转接头结构，并在独立插座和转接头内设置不同规格的过载保护结构，从而提供连接16A或10A等规格的外部电源的安全性能。

[0074] 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。