充電系統的製作方法
2023-09-22 11:18:10 1
充電系統的製作方法
【專利摘要】一種系統，包括具有充電插座(6)和保護開關單元(7)的車輛(1)並且包括用於在車輛外部的交流電網(3)上給車輛的電蓄能器(2)充電的充電設備(4)，所述充電設備是車輛外部的充電設備，所述充電設備是能攜帶的充電設備，所述充電設備包括直流電調節器，所述充電設備包括第一充電纜線(4a)，所述第一充電纜線具有交變電網插頭(3a)，所述充電設備包括第二充電纜線(4b)，並且所述第二充電纜線具有充電插頭(5)。
【專利說明】充電系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種充電系統，其包括具有充電插座並且具有保護開關單元的車輛並且包括用於在車輛外部的交流電網上給車輛的電蓄能器充電的充電設備。
【背景技術】
[0002]插入式混合動力車和電動車具有至少一個充電接口，其能實現在外部的電能源上給車輛的電蓄能器充電。
[0003]在現有技術中公開了充電系統，其中，充電設備提供直流電壓，以便給電動車電池充電。這例如在文獻US 2004/0130288A1中說明。充電設備是車輛的充電結構的組成部分。根據同一文獻，在車輛的外部存在根據規範SAE J1772的所謂的電動車服務裝備(英語:「electric vehicle service equipment」(EVSE)),所述規範論述的是用於從外部功率源到車輛的功率傳遞的電氣規範和電子規範。
【發明內容】
[0004]本發明的任務在於，說明一種改進的充電系統，其包括具有充電插座並且具有保護開關單元的車輛並且包括用於在車輛外部的交流電網上給車輛的電蓄能器充電的充電設備。
[0005]該任務通過根據權利要求1所述的充電系統解決。本發明的有利實施方式和進一步擴展方案由從屬權利要求得出。
[0006]根據本發明，所述充電設備是車輛外部的和能攜帶的充電設備，所述充電設備包括直流調節器、具有交變電網插頭的第一充電纜線和具有充電插頭的第二充電纜線。
[0007]這意味著，車輛可以在外部交流電源上被以直流充電。充電設備整流來自所述源的並且由第一充電纜線傳遞的功率。由充電設備通過第二充電纜線給車輛供以直流電壓。充電設備連同敷設纜線是能攜帶的。充電纜線可以固定地與充電設備連接。因此給車輛充電能與直流充電站的地點無關地在通向交流電網的任意入口處充電。然而因為充電設備不固定地集成到車輛中，所以寶貴的結構空間可以提供給其他使用或具有較小總質量的車輛的緊湊構造。尤其對於短距離行駛或者在具有可使用的直流充電基本設施(例如直流加油站、充電站)的行駛路徑上能完全省去攜帶移動充電設備。
[0008]根據本發明的另一實施方式，所述充電設備包括殼體，該殼體具有外部冷卻片，並且該殼體被至少一個冷卻通道穿過，該冷卻通道設置用於使空氣流動穿過所述殼體。
[0009]所述冷卻片和所述至少一個冷卻通道促使對充電設備進行空氣冷卻。因為這個充電設備可處於車輛的外部，環境空氣的對流循環能實現將整流時產生的熱導出。冷卻片和冷卻通道通過增大與周圍環境的接觸面而有利於熱導出。在優選的豎直取向時，產生定向流動、也就是具有與重力相反的流動優選方向的流動，該流動也稱為煙囪效應並且附加地促進熱導出。
[0010]此外，有利的是，所述殼體具有第一蓋和第二蓋，所述殼體、所述第一蓋和所述第二蓋構成繞線體並且所述第一充電纜線和所述第二充電纜線能分別卷繞到所述繞線體上。
[0011]由於充電設備的這種結構，配屬於該充電設備的纜線能卷繞到充電設備上。
[0012]備選地，所述殼體可以對於第一充電纜線並且對於第二充電纜線分別具有自動的纜線拉入裝置。
[0013]自動的纜線拉入裝置例如可以構造為具有傳動彈簧的纜線繞起傳動裝置。
[0014]根據本發明的另一實施方式，所述充電設備具有至少一個絕熱的手柄和至少一個絕熱的支腳。
[0015]充電設備的直流調節器的功率電子器件在整流時產生熱。不導熱或導熱弱的手柄確保在充電過程期間對使用者的熱接觸保護。不導熱或導熱弱的支腳防止熱傳遞到充電設備的支承面上。
[0016]充電設備為了充電能通過所述至少一個支腳安放在支承面上。
[0017]在該支承面(例如車庫地面)上，支腳使充電設備抗傾斜地站立。
[0018]也有利的是，所述充電設備包括至少一個能翻折的手柄和至少一個能翻折的支腳，並且所述至少一個手柄在折攏的狀態下將卷繞到所述繞線體上的充電纜線固定，並且所述至少一個支腳在折攏的狀態下將卷繞到所述繞線體上的充電纜線固定。
[0019]由此能確保，在手柄折攏時和在支腳折攏時，卷繞起的纜線的繞組能持久並且不引起纜線繞組從繞線體滑下來。
[0020]根據另一方案，所述車輛包括放置空間並且所述放置空間設置用於運輸能攜帶的充電設備。
[0021]在該放置空間中可以由使用者在車輛中攜帶充電設備。以這種方式，車輛能與地點無關地在每個通向交流電網的入口處充電。這對於較長旅行線路是特別有利的，該較長旅行在沿著所述路線的直流充電源的可用性方面具有不確定性。
[0022]此外，所述車輛包括充電控制單元，所述充電控制單元單向檢測充電設備的經過第二充電纜線的充電控制信號。在此，優選是對於控制直流充電方法的充電進程必需的控制信號。
[0023]充電設備也可以具有充電通信單元。在充電通信單元和充電控制單元之間可以通過第二充電纜線在充電插頭插在充電插座上時在充電設備和車輛之間建立數據通信。這個充電通信能實現對藉助充電設備的充電過程進行調節和監控。
[0024]充電設備可以附加地在兩充電纜線之間具有保護電路，該保護電路滿足根據SAEJ1772的EVSE的安全要求。該充電設備也包括用於調節最大充電電流的邏輯電路並且包括電壓切斷單元。
[0025]根據本發明的一種優選實施方式，所述系統包括用於壁的固定器件，充電設備能通過所述至少一個手柄固定在所述固定器件上用於充電或用於支承。
[0026]這意味著，充電設備能通過手柄和固定器件固定在壁上。
[0027]根據這種實施方式，充電設備為了給車輛充電可以備選地設置用於固定在壁上或者設置用於放置在支承面上。
[0028]根據本發明的另一實施方式，所述至少一個手柄包括保持軌，充電設備能藉助所述保持軌懸掛在車輛的部分降下的側窗戶上。通過關閉窗戶和鎖緊車輛(其例如能由使用者通過車輛的遙控鑰匙或者通過充電設備和充電控制單元之間的數據通信在充電插頭和充電插座之間已建立連接時觸發)，充電設備能藉助手柄夾緊在窗戶和配屬的窗框之間並且由此能以免被盜。
[0029]本發明涉及以下闡述的考慮:
[0030]為了給電動車和插入式混合動力車充電，現有技術說明了不僅作為交流(AC)充電、而且作為直流(DC)充電的纜線連接充電。在AC充電時，充電設備安置在車輛中。在DC充電時，對電網交流電的轉化在車輛外部的充電站或壁箱或充電樁中進行。對於兩種方法來說，用於與車輛的接口的標準處於發展中。用於AC充電的充電基礎設備根據功率要求需要可觀的集成在車輛中的耗費。直流充電能實現與交流充電相比明顯更高的充電功率。
[0031]為了能實現與直流充電站或壁箱無關地(例如在家用插座上)進行直流充電，在車輛中必須附加地集成有交流-直流充電設備。這意味著，要攜帶安裝在車輛中的充電設備，該充電設備佔據車輛中的結構空間並且意味著附加的車輛重量。此外，要攜帶合適的充電纜線，該充電纜線配備有部分規定的安全功能，以便在車輛外部的交流電源和車輛中的交流-直流充電設備之間建立連接。
[0032]因此，在一種優選實施方式中提出一種具有兩個充電纜線的移動充電設備，該移動充電設備在車輛的外部將交流電轉化成直流電並且包括規定的安全功能。移動充電設備意味著車輛中的重量減輕並且能用具有其他電功率的其他移動充電設備更換。能從交流電網中最大限度提取的功率是有功率限制的，連接交流電源與充電設備的充電纜線的承受能力可以與所述功率相適配。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]以下藉助附圖來說明本發明的優選實施例。由此得出本發明的其他細節、優選實施方式和進一步擴展方案。詳細地示意性:
[0034]圖1示出具有車輛、充電設備和外部交流電源的充電系統，
[0035]圖2示出支承面上的充電設備，
[0036]圖3示出固定在壁上的充電設備，
[0037]圖4示出纜線卷繞起來的充電設備。
【具體實施方式】
[0038]附圖中相同的附圖標記代表相同的技術特徵。
[0039]圖1示出用於插入式混合動力車或電動車⑴的移動充電設備(4)，其用於給車輛
(I)的電蓄能器(2)充電。該車輛具有優選形式為充電插座的直流電壓充電接口出)。通過該充電插座，車輛能與外部的直流電壓源連接，以便給車輛充電。充電插座和蓄能器之間的電路徑集成到該車輛中，所述電路徑對於每個直流電壓極性具有一個能由車輛的充電控制單元切換的保護器(7)。
[0040]充電插頭能安裝到充電插座上用於給車輛充電，該充電插頭配屬於直流充電站或者配屬於直流充電樁。出於安全原因，當採取了不同的安全措施時，車輛的充電控制單元當在充電插座和充電插頭之間已建立連接時才將保護器切換到導通的連接上。這些安全措施在這裡不作詳細考量。
[0041]根據圖1中的實施方式，備選於直流充電站地也能由充電設備以直流電供給車輛用於給蓄能器充電。為此，出於給車輛充電的目的，充電設備藉助第一充電纜線(4a)與交流電網(3)電連接，在所述第一充電纜線上存在交變電網插頭(3a)、例如有接地保護的插頭。交流電網例如可以是在德國推廣的具有230伏特和16安培最大相電流強度的單相交流電網。
[0042]充電設備通過交流電入口由外部網被以交流供應並且整流該交流電。充電設備包括交流-直流轉換器，該交流-直流轉換器具有能與車輛蓄能器相適配的輸出直流電壓。經整流的電流在已建立充電插頭-充電插座連接時通過第二充電纜線(4b)作為充電電流傳遞給車輛，在所述第二充電纜線上存在與充電插座相適配的充電插頭(5)。在保護器附加地關閉時給蓄能器充電。
[0043]圖2不出充電設備的一種實施例。充電設備基本上包括一個殼體(9),交流-直流轉換器集成到該殼體中。殼體通過第一殼體蓋(13)和第二殼體蓋(14)向外封閉。
[0044]在殼體中和/或在殼體蓋中加工出冷卻片(10)，所述冷卻片起增大表面的作用，以便促使對充電設備進行最佳地空氣冷卻。因為充電設備處於車輛的外部，所以環境空氣的對流循環能實現將整流時產生的熱導出。
[0045]為了改進的空氣冷卻，充電設備還具有至少一個冷卻通道(11)，該冷卻通道完全穿過殼體。按照常規地，所述至少一個冷卻通道在給車輛充電時豎直地取向。在該取向時產生豎直定向的流動、也就是具有與重力相反的流動優選方向的流動，該流動也稱為煙囪效應並且附加地促進從充電設備導出熱。
[0046]此外，充電設備可以塗覆以一表面，其具有高的熱輻射特性並且通過熱輻射有利於熱導出。這例如可以是熱漆，該熱漆在電磁譜的紅外區域中具有高的輻射傾向。
[0047]充電設備具有兩個優選包括熱絕緣部的手柄(12a、12b)。由此確保了，在充電過程期間對於使用者也能觸摸敏感地抓住手柄。
[0048]此外，充電設備配置有兩個支腳(15a、15b)，充電設備可以利用所述支腳按照常規定位在支承面(16)上。
[0049]根據圖3，充電設備能備選地利用手柄優選固定在壁(17)上。為此，在該壁上安裝有合適的保持器件。該保持器件例如可以是固定鉤(17a、17b)。
[0050]備選地，充電設備可以利用集成到手柄中的保持軌懸掛在車輛的部分降下的側玻璃中。通過關閉窗戶和鎖緊車輛(其例如能由使用者通過車輛的遙控鑰匙或者通過充電設備和充電控制單元之間的數據通信在充電插頭和充電插座之間已建立連接時觸發)，充電設備能藉助手柄固定在窗戶和配屬的窗框之間並且由此能以免被盜。
[0051 ] 根據圖4，殼體和兩個殼體蓋構成用於第一和第二充電纜線的繞線體。兩充電纜線可以卷繞在繞線體上。因此，使充電設備連同充電纜線的可運輸性變得簡單，因為實現了緊湊的幾何結構。
[0052]附加地，充電設備的手柄和支腳能翻折地設置。折攏的支腳和手柄能實現將卷繞起的纜線固定在繞線體上，例如用於儲存或運輸充電設備。
[0053]為了運輸，車輛可以在行李箱中配備有用於充電設備的儲藏空間(8)或放置面，以便在車輛中攜帶充電設備。如果充電設備不一起運輸，則該放置面能用在其他方面。
[0054]根據一種備選實施方式，充電設備具有集成的自動的纜線卷繞器。優選地，該纜線卷繞器配備有傳動彈簧機構和纜線捲筒。傳動彈簧和纜線捲筒可以設計用於兩個充電纜線，也就是一個纜線捲筒具有一個用於兩個充電纜線的拉入裝置並且與傳動彈簧耦合。備選地，每個充電纜線配置有一個具有單獨傳動彈簧的單獨的纜線捲筒。
[0055]所有安全功能可以集成到充電設備中，所述安全功能通過使用根據SAE J1772的EVSE來確保。這例如是對可接觸部分的電絕緣措施。
[0056]充電設備可以設計成用於在單相交流電網上運行，例如在德國的有效電壓為230伏特並且電流強度保險為16安培、因此用於3.68千瓦輸入功率的公共交流電網上運行。
[0057]根據另一實施方式，充電設備可以設計成用於在有效電壓為230伏特、用於2.76千瓦輸入功率的單相交流電網上運行。這意味著，充電設備在這種情況下具有12安培的最大輸入電流。這對於可能數小時之久的充電過程來說是特別有利的，例如用於避免在家用交流電接口上持續充電時加熱安裝接口。在此，充電設備提供如下的優點，即，如果外部交流電網和充電設備之間的充電纜線例如基於導線橫截面允許最大的功率傳遞，則交流-直流調節器僅需按配屬於充電設備的充電纜線來設計。以這種方式可以遵守標準地、例如根據SAE J1772設計充電設備。
[0058]充電設備和車輛之間的充電纜線的充電插頭或者同一充電纜線本身可以具有電流強度保險裝置，用於保護該電連接以免從車輛到充電設備的反向電流。這能實現充電設備和車輛之間的充電纜線的小的導線橫截面。
[0059]充電設備的可移動性提供它的主要優點。車輛能在每個通向交流電網的入口處充電，而不具有自身的交流電接口。這意味著，插入式混合動力車或電動車可以通過直流充電插座例如在直流充電站或直流加油站處充電。附加地，車輛能在通常僅提供通向交流電網的入口的家用區域內通過充電設備在交流電網上來充電。僅在需要時，在沿著旅行路線的直流充電可能性的可用性不清楚時攜帶充電設備。因為充電設備沒有集成到車輛中，所以在硬體接口和軟體接口、也就是例如充電插頭-充電插座兼容性或者在充電設備和車輛之間的數據接口統一化的情況下，充電設備也能夠與不同車輛類型無關地使用。因此，充電設備能普遍使用並且可以成本低廉地製造。
[0060]因此，與具有集成的交流電充電結構的車輛相比得到結構空間優點、重量優點和功能優點。在根據圖1的車輛中沒有集成充電設備，這導致重量減輕並且能實現充電設備的結構空間對於備選利用的可用性或者完全節省結構空間。例如在車輛的行李箱中預留了簡單的放置面表示充電設備沒有集成到車輛中並且幾乎不觸及結構空間考量。此外，根據圖1的車輛配備有唯一一個充電接口，該充電接口構造為帶有可切換的保護開關的直流充電接口，並且同交流充電接口與充電設備的集成相比，所述充電接口需要較小的集成耗費和重量節省。這提供附加的功能優點，即，車輛通過直流充電接口也能直接在外部直流電源上充電。與具有唯一一個集成的、構造為帶有充電設備的交流充電接口的充電接口的車輛相比，擴寬了充電可能性，因為根據圖1的車輛可以通過充電設備在外部交流電源上充電或者備選地能直接利用充電纜線與外部直流電源連接用於充電。
【權利要求】
1.充電系統，包括具有充電插座(6)和保護開關單元(7)的車輛(I)並且包括用於在車輛外部的交流電網(3)上給車輛的電蓄能器(2)充電的充電設備(4)，其特徵在於， 所述充電設備是車輛外部的充電設備， 所述充電設備是能攜帶的充電設備， 所述充電設備包括直流電調節器， 所述充電設備包括第一充電纜線(4a)， 所述第一充電纜線具有交變電網插頭(3a)， 所述充電設備包括第二充電纜線(4b)，和 所述第二充電纜線具有充電插頭(5)。
2.根據權利要求1所述的充電系統，其特徵在於， 所述充電設備包括殼體(9)，該殼體具有外部的冷卻片(10)，和所述殼體被至少一個冷卻通道(11)穿過，所述冷卻通道設置用於使空氣流動穿過所述殼體。
3.根據權利要求2所述的充電系統，其特徵在於， 所述殼體具有第一蓋(13)和第二蓋(14)， 所述殼體、所述第一蓋和所述第二蓋構成繞線體， 所述第一充電纜線能卷繞到所述繞線體上，和 所述第二充電纜線能卷繞到所述繞線體上。
4.根據權利要求2所述的充電系統，其特徵在於， 所述殼體對於第一充電纜線具有自動的纜線拉入裝置，和 所述殼體對於第二充電纜線具有自動的纜線拉入裝置。
5.根據權利要求3或4所述的充電系統，其特徵在於， 所述充電設備具有至少一個絕熱的手柄和至少一個絕熱的支腳。
6.根據權利要求3所述的充電系統，其特徵在於， 所述充電設備包括至少一個能翻折的手柄(12a)和至少一個能翻折的支腳(15a)， 所述至少一個手柄在折攏的狀態下將卷繞到所述繞線體上的充電纜線固定，和 所述至少一個支腳在折攏的狀態下將卷繞到所述繞線體上的充電纜線固定。
7.根據權利要求5或6所述的充電系統，其特徵在於， 所述充電設備為了充電能通過所述至少一個支腳固定在支承面(16)上。
8.根據權利要求5或6所述的充電系統，其特徵在於， 所述系統包括用於壁(17)的固定器件(17a)， 所述充電設備為了充電能通過所述至少一個手柄固定在所述固定器件上。
9.根據權利要求5或6所述的充電系統，其特徵在於， 所述至少一個手柄包括保持軌，和 所述充電設備能利用所述保持軌懸掛在車輛的部分降下的側窗戶上。
10.根據權利要求2至8中任一項所述的充電系統，其特徵在於， 所述殼體和/或所述第一蓋和所述第二蓋具有輻射熱的表面塗層。
11.根據上述權利要求中任一項所述的充電系統，其特徵在於， 所述第二充電纜線或所述充電插頭具有電流保險裝置， 當在充電插頭和充電插座之間已建立連接時，所述電流保險裝置保護第二充電纜線以免從車輛到充電設備的電流流動。
12.根據上述權利要求中任一項所述的充電系統，其特徵在於， 所述車輛包括充電控制單元， 通過所述充電控制單元能檢測充電設備的經過第二充電纜線的充電控制信號。
13.根據上述權利要求中任一項所述的充電系統，其特徵在於， 所述車輛包括放置結構空間(8)，和 所述放置空間設置用於運輸能攜帶的充電設備。
【文檔編號】B60L11/18GK104334397SQ201380027285
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年4月10日 優先權日:2012年4月12日
【發明者】J·貝格爾, J·克拉默爾 申請人:寶馬股份公司