用于車輛的充電設備的制作方法
【專利摘要】用于帶有電能儲存器（1）的車輛的充電設備，其中，該充電設備包括充電電源（2a）、充電插頭（3a）、充電插口（4c）、充電控制儀（5）、交流電充電儀（6）和功率開關器件（7），并且所述充電插口包括九個能電占線的觸點，其中，第一觸點（11）作為控制觸點通過控制導線（Pilot）與充電控制儀連接，第二觸點（12）作為接近觸點通過接近導線（Proxy）與充電控制儀連接，第三觸點（13）作為安全地線觸點通過安全引線（PE）與車輛接地線連接，第四觸點（14）作為中性線觸點通過中性導線（N）與交流電充電儀連接，并且第五觸點（15）作為相位1觸點通過相位1導線（L1）與交流電充電儀連接，第八觸點（18）作為正的直流觸點能通過直流正導線（DC+）和通過功率開關器件與電能儲存器連接，第九觸點（19）作為負的直流觸點能通過直流負導線（DC-）和通過功率開關器件與電能儲存器連接，第六觸點（16）作為相位2觸點通過相位2導線（L2"）與直流負導線連接，并且第七觸點（17）作為相位3觸點通過相位3導線（L3"）與直流正導線連接。
【專利說明】用于車輛的充電設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于帶有電能儲存器的車輛的充電設備，其中，該充電設備包括充電電源、充電插頭、充電插口、充電控制儀、交流電充電儀和功率開關器件，并且該充電插口包括九個能電占線的觸點，其中，第一觸點作為控制觸點通過控制導線與充電控制儀連接，第二觸點作為接近觸點(Proxykontakt)通過接近導線(Proxyleitung)與充電控制儀連接，第三觸點作為安全地線觸點通過安全弓I線與車輛接地線連接，第四觸點作為中性線觸點通過中性導線與交流電充電儀連接，并且第五觸點作為相位I觸點通過相位I導線與交流電充電儀連接。
【背景技術】
[0002]帶有電氣化傳動系的車輛在世界范圍被視為未來的個人機動性的關鍵。現代的車輛開發致力于解決給車輛內部的用于電牽引能源的儲存器充電。最近偏愛線纜連接的、分散的充電方法。這意味著，給車輛用戶提供與面積有關的密度的用于車輛的外部充電電源，在該密度時，車輛的平均活動半徑至少等于在兩個充電電源之間的平均距離。高的充電舒適性通過高的充電率、亦即短的充電時間并且通過用于車輛的充電電源的高的可用性、亦即通過外部的充電電源與車輛的高的兼容性而突出。
[0003]按照現有技術，建立用于線纜連接的充電插頭的車輛側的充電插口，參見例如國際標準草案IEC62196。在該標準草案62196中被稱為Typ2的七極的插頭向用戶提供了如下可能性，即，車輛的電池利用交流電通過單相交流電網或者三相交流電網來充電和/或利用直流電來充電，只要充電電源提供這兩種充電方式。在此，功率在利用直流電充電時限制于在電壓最大300V-480V時最大80A的電流強度。如果充電電源提供利用直至最大200A的電流強度和最大600V-850V的電壓的直流電來充電并且因此能實現更快速的充電，則按照標準草案IEC62196，使用被稱為Combo-2插頭-插口系統，該插頭-插口系統具有特殊的直流觸點。
[0004]如果車輛配備有用于Typ2插頭的充電插座，則用戶可以不利用超過80A的充電直流電借助具有Combo-2插頭的充電電源給儲存器充電。
【發明內容】
[0005]本發明的任務在于,描述一種用于車輛的電能儲存器充電的改善的充電設備。
[0006]該任務通過按照權利要求1的充電設備來解決。本發明的有利的實施形式和進一步擴展方案由從屬權利要求得出。
[0007]按照本發明，第八觸點作為正的直流觸點通過直流正導線和通過功率開關器件與電能儲存器連接，以及第九觸點作為負的直流觸點通過直流負導線和通過功率開關器件與電能儲存器連接。此外，按照本發明，第六觸點作為相位2觸點通過相位2導線與直流負導線連接，并且第七觸點作為相位3觸點通過相位3導線與直流正導線連接。
[0008]這提供如下優點，S卩，位于第六觸點和第七觸點之間的外部直流電壓也存在于直流負導線和直流正導線之間。
[0009]按照本發明的一種優選的實施形式，所述充電插口具有能由充電控制儀或者能由操作者操縱的保護蓋，通過該保護蓋能占據打開狀態，并且通過該保護蓋能占據閉合狀態。在閉合狀態時遮蓋直流正觸點和直流負觸點。
[0010]通過保護蓋產生如下的特別的優點，S卩，能遮蓋直流正觸點和直流負觸點，從而這兩個觸點在充電設備的按照規定的使用的范圍內對于用戶在保護蓋閉合時不是自由可接近的。
[0011]按照本發明的另一種變型方案，所述充電插口具有蓋傳感器，能由該蓋傳感器檢測保護蓋的狀態。此外，本發明按照該變型方案在蓋傳感器和充電控制儀之間具有數據連接，通過該數據連接能將保護蓋的檢測到的狀態由蓋傳感器傳送到充電控制儀上。
[0012]通過蓋傳感器，能將保護蓋識別為處于確定的狀態中。通過充電控制儀，在需要的情況下可以將保護蓋置于另一個狀態中。備選地，可以向操作者顯示保護蓋的錯誤位置。
[0013]優選地，第一充電插頭以插頭-插口連接的形式在保護蓋打開時或者在保護蓋閉合時能插到充電插口上,該充電插頭構成為至少三極的并且最高七極的。第一充電插頭的至少三個核心極(Kernpol)是電占線的,其中，在與第一充電插頭建立好插頭-插口連接時，前三個觸點占線相符地與第一充電插頭的核心極連接，并且最高的七個極占線相符地與插口的前七個觸點連接。在與第一充電插頭建立好插頭-插口連接時，所述保護蓋能閉合或已閉合。
[0014]第一充電插頭可以在其幾何基本形狀方面例如構成為按照國際標準草案IEC62196的Typ2的插頭，并且車輛的充電插口在其幾何構型方面構成為Combo-2類型的充電插座。利用充電插頭的核心極表示插頭的如下各極，這些極在按照規定建立好插頭-插口連接時與控制觸點、接近觸點和安全地線觸點電接觸導通。第一充電插頭在其幾何基本形狀方面也可以構成為按照國際標準草案IEC62196的Typl插頭。該插頭具有五個極，這些極能占線相符地與插口的前五個觸點連接。占線相符性意味著，在按照規定建立插頭-插口連接時，插頭的預定的第一極與插口的第一觸點連接，插頭的預定的第二極與插口的第二觸點連接，插頭的預定的第三極與插口的第三觸點連接，插頭的預定的第四極與插口的第四觸點連接，并且插頭的預定的第五極與插口的第一觸點連接。因此插頭的每個電極與充電插口的九個觸點中的預定的觸點電連接。占線相符的連接例如可以通過插頭在充電插口中借助于突出部、凸起部或者滑槽(Schiene)的機械引導來保證。
[0015]按照本發明的另一種實施形式，在與第一充電插頭建立好插頭-插口連接時并且在第四觸點和第五觸點通過充電電源以交變電壓電占線時，電池能通過交流電充電儀充電。
[0016]這意味著，充電設備的用戶可以將車輛通過第一充電插頭與提供單相交流電的充電電源連接，以用于給電能儲存器充電。
[0017]備選地，在與第一充電插頭建立好插頭-插口連接時并且在第六觸點和第七觸點通過充電電源以直流電壓電占線時，電池在通過功率開關器件建立好功率連接時并且在保護蓋閉合時可利用直流電充電。
[0018]如果按照標準草案IEC62196,第一充電插頭構成為Typ2插頭并且充電插座構成為Combo-2，充電電源提供直流電并且用戶將車輛通過第一充電插頭與充電電源連接，則電能儲存器在保護蓋閉合時可利用直流電來充電。按照標準草案IEC62196，用于利用直流電充電的直流電對于Typ2插頭限制于最大80A。這種充電方式被稱為低直流充電。在以Typ2插頭來低直流充電時，前提條件是:通過充電控制儀能將保護蓋探測為處于閉合狀態中從而正的直流觸點和負的直流觸點不能被向外自由可接近地接觸。
[0019]如果由充電電源不僅可以提供單相交流電而且可以提供直流電，則由充電控制儀基于電能儲存器和充電電源的不同參數來選擇并且實施兩種充電方式之一。被選擇的充電過程由充電控制儀按照現有技術控制或者調節。
[0020]按照本發明的另一種實施形式，第二充電插頭以插頭-插口連接的形式在保護蓋打開時能插到充電插口上。按照這種實施形式，所述第二充電插頭構成為至少三極的并且最高九極的，其中，第二充電插頭的至少三個核心極是電占線的。在與第二充電插頭建立好插頭-插口連接時，前三個觸點占線相符地與第二充電插頭的核心極連接，并且最高的九個極占線相符地與插口的九個觸點連接。
[0021]第二充電插頭和充電插座可以在其幾何基本形狀方面例如構成為按照國際標準草案IEC62196的Combo-2插頭以及Combo-2充電插座。以充電插頭的核心極表不插頭的如下各極，這些極在按照規定建立好插頭-插口連接時與控制觸點、接近觸點和安全地線觸點電接觸導通。插口的其它六個觸點占線相符地與插頭的最多六個另外的極接觸導通，亦即，對于插口的確定的其它的觸點可以存在插頭的預定的極。
[0022]優選地，在與第二充電插頭建立好插頭-插口連接時并且在第八觸點和第九觸點通過充電電源以直流電壓電占線時，電池能在通過功率開關器件建立好功率連接時充電。
[0023]如果充電電源提供直流電壓以用于充電，則在與第二充電插頭建立好插頭-插口連接時，即使在電流強度多于80A時也能夠利用直流電給電能儲存器充電。這種充電方式被稱為高直流充電。通過第八觸點和第九觸點的高直流充電也可以利用按照國際標準草案IEC62196的七極的Combo-1插頭。
[0024]附加地，在與第二充電插頭建立好插頭-插口連接時并且在第四觸點和第五觸點通過充電電源以交變電壓電占線時，電池可以通過交流電充電儀充電。
[0025]這意味著，如果充電電源提供單相交變電壓，利用第二充電插頭，電能儲存器也可以利用交流電充電。如果充電電源在與第二充電插頭建立好插頭-插口連接時不僅可以提供單相交流電而且可以提供用于高直流充電的直流電，則由充電控制儀基于電能儲存器和充電電源的不同的參數來選擇并且實施一種充電方式。選擇好的充電過程由充電控制儀按照現有技術控制或者調節。
[0026]充電設備提供如下優點，即，通過兩個不同的插頭可以建立插頭-插口連接并且因此可以建立在車輛和充電電源之間的充電連接。與由充電電源支持的充電方式(交流電、低直流、高直流)和使用的插頭(Typ2或者Combo2)無關地可以通過車輛的用戶建立充電連接。與由充電電源支持的充電方式(交流電、低直流、高直流)和使用的插頭(Typ2或者Combo-2 )有關地可以通過充電控制儀實施充電過程，該充電過程基于不同的現有影響參量而是適合的。
[0027]本發明基于以下闡述的考慮:
[0028]對于電動車輛和混合動力車輛存在不同的導電的(亦即線纜連接的)借助外部的充電電源的充電技術。這些線纜連接的充電變型方案之一是AC充電、亦即交流電充電，其中，充電儀處于車輛中。另一種線纜連接的充電變型方案是DC充電、亦即直流充電，其中，充電儀處于外部的充電站中。DC充電也經常被稱為快速充電，因為充電功率通常高于AC充電的充電功率。
[0029]國際的插頭標準草案IEC62196描述了一種新型的插頭-插口系統，該系統也被稱為Combo插接系統。以此可能的是，在唯一的車輛充電插座上連接能實現AC充電的插頭。在該車輛充電插座上也可以連接能實現DC充電的插頭。帶有基于Combo插接系統的這樣的充電布局的車輛可以不僅借助于AC充電站充電、而且可以借助于DC充電站充電，其中，該車輛僅具有安裝好的充電接線。
[0030]Combo插接系統包括充電插座和充電插頭。充電插座安置在車輛上。也被稱為率禹合器的充電插頭在DC充電時固定地與充電站通過充電線纜連接。
[0031]標準草案IEC62196描述了不同的插頭-插口變型方案。這涉及例如一種被稱為Typ2的插頭和一種被稱為Combo-2的插頭。與充電電源有關地，車輛可以利用Typ2插頭以直流電充電，其中，該插頭設計為直至80A的充電電流。這種充電變型方案被稱為低直流充電。車輛可以利用Combo插頭類型的Typ2的插頭以直流電充電,其中，該插頭設計為直至200A的充電電流。這種充電變型方案被稱為高直流充電。為了這種目的，Typ2的Combo插頭具有兩個按照高的載流能力而設計的極，這兩個極也被稱為高直流極。Combo插頭Typ2的其它極被稱為核心極。利用兩個插頭車輛也可以與充電站有關地以交流電充電。
[0032]與要插到車輛上的插頭(按照IEC62196例如Typ2插頭、Combo插頭的Typl插頭或者Combo插頭的Typ2插頭)無關地，車輛具有一種充電結構，該充電結構包括AC充電儀、通信單元和用于功率接通的DC安全系統。AC充電儀僅對于AC充電是必需的。DC安全系統確保在充電插座上不存在危險的電壓。要保證的安全目標是，在接觸危險的部件、如例如充電插座的空著的觸點上不存在高電壓。
[0033]按照現有技術描繪了由用于車輛的不同的外部充電可能性的傳播，充電能按照不同的充電變型方案實現。對此不利的是，在車輛中必須存在復雜的充電結構，充電能利用盡可能多的充電變型方案實現。
[0034]充電結構應該特別是能實現低直流充電和高直流充電并且應該與Typ2插頭和Typ2的Combo插頭兼容。
[0035]因此提出經改善的充電結構，該充電結構具有用于Typ2的Combo插頭的充電插口。因此能實現高直流充電。因為用于Typ2的Combo插頭的充電插口與Typ2插頭相兼容，所以可以利用所提出的充電插座也能實現低直流充電。在充電插座中，確定用于低直流充電的插腳與用于高直流充電的屬于高直流極的插腳電連接。因此充電插口具有能探測的保護蓋，充電插口的屬于高直流極的插腳利用該保護蓋能被遮蓋。這確保在低直流充電時，屬于高直流極的插腳由外部不是可接觸地自由可接近。按照這種方式，對于確定用于低直流充電的插腳而言不需要單獨的接觸器。在使用Typ2的Combo插頭時，蓋是打開的；在使用Typ2插頭時,蓋優選是閉合的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]以下借助附圖描述本發明的一種優選的實施例。由此得出本發明的其他的細節、優選的實施形式和進一步擴展方案。相同的附圖標記標明相同的特征。[0037]圖中詳細地示意性地:
[0038]圖1示出帶有最多七極的充電插頭的充電設備，該充電設備適用于低直流充電(現有技術);
[0039]圖2示出帶有最多九極的充電插頭的充電設備，該充電設備適用于高直流充電(現有技術);
[0040]圖3示出帶有最多九極的充電插頭和帶有保護蓋的充電設備，在保護蓋閉合時進行低直流充電；
[0041]圖4示出帶有最多九極的充電插頭和帶有保護蓋的充電設備，在保護蓋打開時進行高直流充電。
【具體實施方式】
[0042]圖1示出按照現有技術的用于車輛的電能儲存器(I)的充電設備。充電電源(2a)處于車輛外部。按照充電電源的結構形式和配置，通過充電電源提供可以是單相的或三相的交流電和/或直流電以用于給電能儲存器充電。所述充電電源例如可以構成為公共的充電站或者構成為安裝在車輛用戶的家庭區域內的壁盒。
[0043]車輛具有充電插口或者充電插座(4a)，該充電插口或者充電插座通常在外殼的區域內集成到車輛中并且必要時能通過遮蔽蓋類似于常見的油箱蓋地由外部可接近地制造。
[0044]此外，車輛具有一個充電控制儀(5a)、一個充電儀(6)(該充電儀在圖1中形成為單相交流電充電儀)和一個帶有兩個用于功率接通或者斷開的接觸器(7)的接觸器盒。備選地，為了功率接通或者斷開也可以使用MOSFET開關，以便使電能儲存器在需要的情況下與充電設備電斷開或者連接到充電設備上。沒有普遍性的限制，以下由使用保護電路出發。
[0045]車輛的充電插口在圖1中具有七個電觸點。第一電觸點(11)通過控制導線(Pilot)與充電控制儀連接并且被稱為控制觸點。第二電觸點(12)通過接近導線(Proximityleitung) (Proxy)與充電控制儀連接并且被稱為接近觸點(Proximitykontakt)。第三電觸點(13)通過安全引線(PE,保護地線)與車輛的接地線連接并且被稱為安全觸點。第四電觸點(14)構造成中性線觸點并且通過中性導線(N)與充電儀連接。第五電觸點(15)構成為相觸點并且通過相導線(LI)與充電儀連接。第六電觸點
(16)構成為相觸點并且通過相導線(L2)與接觸器盒的兩個接觸器之一連接。第七電觸點
(17)同樣地構成為相觸點并且通過相導線(L3)與接觸器盒的兩個接觸器中的不與相導線(L2)連接的接觸器連接。
[0046]充電插頭(3a)能連接到充電插口上。所述充電插頭通過線纜與充電電源連接。充電插頭具有最多七個極。在此，要注意的是，按照現有技術，充電插頭的每個極不必也是電占線的。因此，例如可以使用一種充電插頭，該充電插頭構造成七極的并且在此具有五個占線極、亦即五個電極。兩個未占線極可以由導電的或不導電的材料制成或者最好以隱含的方式構造。
[0047]在充電插頭和充電插口之間能唯一地建立一個占線相符的插頭-插口連接。這意味著，在建立好占線相符的插頭-插口連接(其也被稱為充電連接)時，插頭的每個電極與充電插口的七個電觸點中的預定的電觸點電連接。
[0048]常見的充電插頭具有至少三個電極，這些電極在充電連接時與控制觸點、接近觸點和安全觸點連接。
[0049]經由接近觸點通過充電控制儀能辨識充電連接和充電插頭并且例如能激活車輛的防盜鎖。
[0050]在充電連接時，控制導線能實現在充電控制儀和充電電源之間的通信并且能實現充電過程的控制或者調節。
[0051]例如，在以存在于第四觸點和第五觸點之間的單相交流電壓進行充電連接時，電能儲存器能通過充電儀充電。這種充電方式被稱為交流電充電。在此，接觸器盒的接觸器是打開的。
[0052]如果充電電源通過相觸點(L2)和相觸點(L3)提供直流電壓，則電能儲存器能利用直流電充電。在此，接觸器通過充電控制儀閉合。
[0053]充電設備的在圖1中描述的插頭-插口連接符合國際標準草案IEC62196用于電動車輛的線纜連接的充電的Typ2插頭。因此，直流充電可以直至80A的電流并且直至300V-480V的電壓。這種直流充電的方式在該文獻中被稱為低直流充電。
[0054]圖2示出按照現有技術的用于車輛的電能儲存器(I)的充電設備。充電電源(2b )處于車輛外部。按照充電電源的結構形式和配置，通過充電電源提供可以是單相的或三相的交流電和/或直流電以用于給電能儲存器充電。所述充電電源例如可以構成為公共的充電站或者構成為安裝在車輛用戶的家庭區域內的壁盒。
[0055]車輛具有充電插口或者充電插座(4b )，該充電插口或者充電插座通常在外殼的區域中集成到車輛中并且必要時能通過遮蔽蓋類似于常見的油箱蓋地由外部可接近地制造。
[0056]此外，車輛具有一個充電控制儀(5b)、一個充電儀(6)(該充電儀在圖1中形成為單相交流電充電儀)和一個帶有兩個接觸器(7)的接觸器盒。
[0057]車輛的充電插口在圖2中具有九個觸點。這些觸點中的兩個觸點是未電占線的，亦即利用這兩個觸點不能達到電作用。第一電觸點(11)通過控制導線(Pilot)與充電控制儀連接并且被稱為控制觸點。第二電觸點(12)通過接近導線(Proxy)與充電控制儀連接并且被稱為接近觸點。第三電觸點(13)通過安全引線(PE，保護地線)與車輛的接地線連接并且被稱為安全觸點。第四電觸點(14)構造成中性線觸點并且通過中性導線(N)與充電儀連接。第五電觸點(15)構成為相觸點并且通過相導線(LI)與充電儀連接。第六電觸點(16’)和第七電觸點(17’)未占線。第八電觸點(18)通過直流導線(DC+)與接觸器盒的所述兩個接觸器之一連接并且被稱為正的直流觸點。第九電觸點(19)通過直流導線(DC-)與接觸器盒的所述兩個接觸器中的不與直流導線(DC+)連接的接觸器相連接。第九觸點被稱為負的直流觸點。
[0058]充電插頭(3b)能連接到充電插口上。所述充電插頭通過線纜與充電電源連接。充電插頭具有最多九個極。在此要注意的是，按照現有技術，充電插頭的每個極不必也是電占線的。因此，例如可以使用一種充電插頭，該充電插頭構造成九極的并且在此具有五個占線極、亦即五個有效電極。四個未占線極可以由導電的或不導電的材料制造或者最好以隱含的方式構造。
[0059]如在圖1中那樣，在圖2中也可在充電插頭和充電插口之間唯一地建立一個占線相符的插頭-插口連接。這意味著，在充電連接時，插頭的每個電極與充電插口的九個觸點中的預定的觸點電連接。[0060]常見的充電插頭具有至少三個電極，這些電極在充電連接時與控制觸點、接近觸點和安全觸點連接。
[0061]控制觸點和接近觸點的功能如在圖1中那樣。
[0062]例如在圖2中，在以存在于第四觸點和第五觸點之間的單相交流電壓進行充電連接時，電能儲存器能通過充電儀在接觸器打開時充電。
[0063]如果充電電源通過正的直流觸點和負的直流觸點提供直流電壓，則電能儲存器在接觸器閉合時能利用直流電充電。
[0064]充電設備的在圖2中描述的插頭-插口連接符合國際標準草案IEC62196的用于電動車輛的線纜連接的充電的Combo-2插頭。因此，直流充電可以為直至200A的電流以及直至600V-850V的電壓。直流充電的該方式在該文獻中被稱為高直流充電并且與低直流充電相比能實現電能儲存器的更快速充電。
[0065]圖3和圖4不出本發明的實施例。描述的是用于車輛的電能儲存器(I)的充電設備。
[0066]充電電源(2a或2b)處于車輛外部。按照充電電源的結構形式和配置，通過充電電源提供可以是單相的或三相的交流電和/或直流電以用于給電能儲存器充電。所述充電電源例如可以構成為公共的充電站或者構成為安裝在車輛用戶的家庭區域中的壁盒。
[0067]車輛具有充電插口或者充電插座(4c )，該充電插口或者充電插座通常在外殼的區域內集成到車輛中并且必要時能通過遮蔽蓋類似于常見的油箱蓋地由外部可接近地制造。
[0068]此外，車輛具有一個充電控制儀(5c)、一個充電儀(6)(該充電儀在圖3和圖4中形成為單相的或三相的交流電充電儀)和一個帶有兩個接觸器(7)的接觸器盒。
[0069]車輛的充電插口在圖3和圖4中具有九個電占線觸點。第一電觸點(11)通過控制導線(Pilot)與充電控制儀連接并且被稱為控制觸點。第二電觸點(12)通過接近導線(Proxy)與充電控制儀連接并且被稱為接近觸點。第三電觸點(13)通過安全引線(PE，保護地線)與車輛的接地線連接并且被稱為安全觸點。第四電觸點(14)構造成中性線觸點并且通過中性導線(N)與充電儀連接。第五電觸點(15)構成為相觸點并且通過相導線(LI)與充電儀連接。第八電觸點(18)通過直流導線(DC+)與接觸器盒的兩個接觸器之一連接并且被稱為正的直流觸點。第九電觸點(19)通過直流導線(DC-)與接觸器盒的所述兩個接觸器中的不與直流導線(DC+)連接的接觸器相連接。第九觸點被稱為負的直流觸點。
[0070]第六電觸點(16”)被稱為相位2觸點，通過電導線(L2”)與負的直流觸點(19)短路。第七觸點(17”)被稱為相位3觸點并且通過電導線(L3”)與正的直流觸點(18)和直流導線(DC+)短路。在相位2觸點和負的直流觸點之間的短路以及在相位3觸點和正的直流觸點之間的短路優選在充電插口內通過與匯流排的連接或者通過相應導線的壓接進行，亦即，導線(L3”)與直流導線(DC+)以及導線(L2”)與直流導線(DC-)的壓接進行。
[0071]圖3和圖4中的充電插口具有一個保護蓋，通過該保護蓋能占據閉合狀態(圖3中的20b)或者打開狀態(圖4中的20a)。蓋的狀態能通過蓋傳感器(21)確定并且關于蓋狀態的信息能傳輸到充電控制儀上。蓋狀態的識別可以基于借助于霍爾傳感器對蓋或蓋的一部分的磁場的探測。此外，蓋的狀態能夠通過充電控制儀機械地設定。
[0072]在圖3中，充電插頭(3a)能連接到充電插口上。所述充電插頭通過線纜與充電電源(2a)連接。充電插頭具有最多七個極。在此要注意的是，充電插頭的每個極不必也是電占線的。因此，例如可以使用一種如下的充電插頭，該充電插頭構造成七極的并且在此具有五個占線極、亦即五個有效電極。未占線極可以由導電的或不導電的材料制造或者最好以隱含的方式構造。
[0073]如在圖1和圖2中，在充電插頭和充電插口之間能唯一地建立一個占線相符的插頭-插口連接。這在圖3中意味著，在充電連接時，插頭的每個電極與充電插口的前七個觸點中的預定的觸點電連接。
[0074]在圖3中沒有普遍性的限制地使用國際標準草案IEC62196的用于電動車輛的線纜連接的充電的Typ2插頭。
[0075]如果在圖3中，通過充電電源，例如在充電連接時在第四觸點(14)和第五觸點
(15)之間存在單相交變電壓，則電能儲存器能通過充電儀在接觸器打開時充電。
[0076]如果充電電源通過相位2觸點和相位3觸點提供直流電以用于低直流充電，則電能儲存器能在接觸器閉合時在如下條件的情況下充電，即，充電控制儀的保護蓋閉合并且蓋傳感器向充電控制儀傳送關于保護蓋閉合狀態的信息。接觸器然后才能通過充電控制儀閉合以用于充電。
[0077]用于低直流充電的閉合的保護蓋確保，負的直流觸點和正的直流觸點在低直流充電時不能關于車輛的外殼向外自由可接近地接觸。這對于用于車輛的充電設備的使用者或者用戶的個人安全是必要的。
[0078]因為直流導線(DC+和DC-)設計用于高直流充電，所以低直流充電是按照設計可能的。
[0079]圖4中，充電插頭(3b )在保護蓋打開時能連接到充電插口上。所述充電插頭通過線纜與充電電源(2b)連接。充電插頭具有最多九個極。在此要注意的是，充電插頭的每個極不必也是電占線的。因此，例如可以使用一種如下的充電插頭，該充電插頭構造成九極的并且在此具有五個占線極、亦即五個有效電極。未占線極可以由導電的或不導電的材料制造或者最好以隱含的方式構造。
[0080]如在圖1、圖2和圖3中，在充電插頭和充電插口之間能唯一地建立占線相符的插頭-插口連接。這在圖4中意味著，在充電連接時，插頭的每個電極與充電插口的九個觸點中的預定的觸點電連接。
[0081]在圖4中沒有普遍性的限制地使用國際標準草案IEC62196的用于電動車輛的線纜連接的充電的Combo-2插頭。
[0082]如果在圖4中通過充電電源例如在充電連接時在第四觸點(14)和第五觸點(15)之間存在單相交變電壓，則電能儲存器能通過充電儀在接觸器打開時充電。
[0083]如果充電電源通過正的直流觸點和負的直流觸點提供用于高直流充電，則電能儲存器能在接觸器閉合時充電。
[0084]帶有按照圖3或者圖4的充電插口的充電設備的優點通過如下方式產生，即，與在充電電源上是否有Typ2插頭或者Typ2的Combo插頭供使用無關地，并且與通過充電電源提供哪種充電方式(交流電充電、低直流充電或者高直流充電)無關地，車輛的電能儲存器不僅能充電，而且由充電站提供的能實現最短的充電時間的充電方式能由充電控制儀選擇。對于用戶產生高程度的靈活性和對于大量充電電源的充電變型方案的高可用性。圖3和圖4的技術上的解決方案能成本有利地并且節省結構空間地實現。對于用戶，所述充電設備能容易地操作。此外，所述充電設備向用戶保證高程度的以防接觸高壓組件的身體保護。
[0085]從在圖3和圖4中的實施方式出發，提供了另外兩種可能性，這兩種可能性分別在于，將相位2導線(L2”)和相位3導線(L3”)以支路的形式附加地與交流電充電儀連接，該交流電充電儀構造成三相交流電充電儀。所述交流電充電儀除了用于中性導線(N)和相位I導線(LI)的輸入端之外便具有用于相位2導線和相位3導線的支路的輸入端。如果充電電源在建立好充電連接時通過中性導線(N)、相位I導線(LI)、支路的相位2導線和支路的相位3導線提供三相的交流電，則電能儲存器能在接觸器打開時利用三相的交流電充電。如果利用Typ2的Combo插頭建立用于該三相交流電充電的充電連接，則保護蓋打開。如果利用Typ2的插頭建立用于該三相的交流電充電的充電連接，則保護蓋閉合。
[0086]此外，所述充電設備適用于將電能傳送到車輛中，以便在車輛停放時以及在建立好充電連接時給車輛的用電器供應電功率。這些用電器的電連接例如可以通過電能儲存器的極和以可能的方式在中間連接的直流調節器來進行。這特別是在電能儲存器損壞時或者在電能儲存器具有受限制的載荷接受能力時(例如在滿的充電狀態時)是有利的。
【權利要求】
1.用于帶有電能儲存器(I)的車輛的充電設備，其中，該充電設備包括充電電源(2a)、充電插頭(3a)、充電插口(4c)、充電控制儀(5)、交流電充電儀(6)和功率開關器件(7)，并且所述充電插口包括九個能電占線的觸點，其中，第一觸點(11)作為控制觸點通過控制導線(Pilot)而與充電控制儀連接,第二觸點(12)作為接近觸點通過接近導線(Proxy)而與充電控制儀連接，第三觸點(3)作為安全地線觸點通過安全引線(PE)而與車輛接地線連接，第四觸點(14)作為中性線觸點通過中性導線(N)而與交流電充電儀連接，并且第五觸點(15)作為相位I觸點通過相位I導線(LI)而與交流電充電儀連接，其特征在于， -第八觸點(18)作為正的直流觸點能通過直流正導線(DC+)和通過功率分離器件而與電能儲存器連接， -第九觸點(19)作為負的直流觸點能通過直流負導線(DC-)和通過功率分離器件而與電能儲存器連接， -第六觸點(16)作為相位2觸點通過相位2導線(L2〃)而與直流負導線連接，并且 -第七觸點(17)作為相位3觸點通過相位3導線(L3〃)而與直流正導線連接。
2.按照權利要求1所述的充電設備，其特征在于， -所述充電插口具有保護蓋， -通過所述保護蓋能占據打開狀態(20a)， -通過所述保護蓋能占據閉合狀態(20b)，并且 -在閉合狀態時遮蓋直流正觸點和直流負觸點。
3.按照權利要求2所述的充電設備，其特征在于， -所述充電插口具有蓋傳感器`(21)， -由蓋傳感器能檢測保護蓋的狀態， -所述充電設備在蓋傳感器和充電控制儀之間具有數據連接，并且 -保護蓋的檢測到的狀態能通過數據連接由蓋傳感器傳送到充電控制儀上。
4.按照權利要求3所述的充電設備，其特征在于， -第一充電插頭以插頭-插口連接的形式在保護蓋打開時或者在保護蓋閉合時能插到充電插口上， -所述第一充電插頭構成為至少三極的并且最高七極的， -所述第一充電插頭的至少三個核心極是電占線的， -在與第一充電插頭建立好插頭-插口連接時，前三個觸點占線相符地與第一充電插頭的核心極連接， -在與第一充電插頭建立好插頭-插口連接時，所述最高的七個極占線相符地與插口的前七個觸點連接，并且 -在與第一充電插頭建立好插頭-插口連接時，所述保護蓋能閉合或已閉合。
5.按照權利要求4所述的充電設備,其特征在于,在與第一充電插頭建立好插頭-插口連接時并且 -在第四觸點和第五觸點通過充電電源以交變電壓電占線時，電池能通過交流電充電儀充電。
6.按照權利要求4所述的充電設備,其特征在于,在與第一充電插頭建立好插頭-插口連接時并且-在第六觸點和第七觸點通過充電電源以直流電壓電占線時，電池在建立好功率連接時能通過功率開關器件并且在保護蓋閉合時充電。
7.按照權利要求3所述的充電設備，其特征在于， -第二充電插頭以插頭-插口連接的形式在保護蓋打開時能插到充電插口上， -所述第二充電插頭構成為至少三極的并且最高九極的， -所述第二充電插頭的至少三個核心極是電占線的， -在與第二充電插頭建立好插頭-插口連接時，前三個觸點占線相符地與第二充電插頭的核心極連接， -在與第二充電插頭建立好插頭-插口連接時，所述最高的九個極占線相符地與插口的九個觸點連接。
8.按照權利要求7所述的充電設備，其特征在于，在與第二充電插頭建立好插頭-插口連接時，并且 -在第八觸點和第九觸點通過充電電源以直流電壓電占線時，電池在建立好功率連接時能通過功率開關器件充電。
9.按照權利要求7所述的充電設備，其特征在于，在與第二充電插頭建立好插頭-插口連接時，并且 -在第四觸點和第五觸點通過充電電源以交變電壓電占線時，電池能通過交流電充電儀充電。`
【文檔編號】H02J7/00GK103796866SQ201280044738
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年9月12日 優先權日:2011年9月16日
【發明者】R·韋伯, T·赫爾佐克, J·克拉默爾, M·雷斯蓬德克 申請人:寶馬股份公司