充电系统的制作方法
【专利摘要】一种系统，包括具有充电插座(6)和保护开关单元(7)的车辆(1)并且包括用于在车辆外部的交流电网(3)上给车辆的电蓄能器(2)充电的充电设备(4)，所述充电设备是车辆外部的充电设备，所述充电设备是能携带的充电设备，所述充电设备包括直流电调节器，所述充电设备包括第一充电缆线(4a)，所述第一充电缆线具有交变电网插头(3a)，所述充电设备包括第二充电缆线(4b)，并且所述第二充电缆线具有充电插头(5)。
【专利说明】充电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种充电系统，其包括具有充电插座并且具有保护开关单元的车辆并且包括用于在车辆外部的交流电网上给车辆的电蓄能器充电的充电设备。
【背景技术】
[0002]插入式混合动力车和电动车具有至少一个充电接口，其能实现在外部的电能源上给车辆的电蓄能器充电。
[0003]在现有技术中公开了充电系统，其中，充电设备提供直流电压，以便给电动车电池充电。这例如在文献US 2004/0130288A1中说明。充电设备是车辆的充电结构的组成部分。根据同一文献，在车辆的外部存在根据规范SAE J1772的所谓的电动车服务装备(英语:“electric vehicle service equipment”(EVSE)),所述规范论述的是用于从外部功率源到车辆的功率传递的电气规范和电子规范。
【发明内容】
[0004]本发明的任务在于，说明一种改进的充电系统，其包括具有充电插座并且具有保护开关单元的车辆并且包括用于在车辆外部的交流电网上给车辆的电蓄能器充电的充电设备。
[0005]该任务通过根据权利要求1所述的充电系统解决。本发明的有利实施方式和进一步扩展方案由从属权利要求得出。
[0006]根据本发明，所述充电设备是车辆外部的和能携带的充电设备，所述充电设备包括直流调节器、具有交变电网插头的第一充电缆线和具有充电插头的第二充电缆线。
[0007]这意味着，车辆可以在外部交流电源上被以直流充电。充电设备整流来自所述源的并且由第一充电缆线传递的功率。由充电设备通过第二充电缆线给车辆供以直流电压。充电设备连同敷设缆线是能携带的。充电缆线可以固定地与充电设备连接。因此给车辆充电能与直流充电站的地点无关地在通向交流电网的任意入口处充电。然而因为充电设备不固定地集成到车辆中，所以宝贵的结构空间可以提供给其他使用或具有较小总质量的车辆的紧凑构造。尤其对于短距离行驶或者在具有可使用的直流充电基本设施(例如直流加油站、充电站)的行驶路径上能完全省去携带移动充电设备。
[0008]根据本发明的另一实施方式，所述充电设备包括壳体，该壳体具有外部冷却片，并且该壳体被至少一个冷却通道穿过，该冷却通道设置用于使空气流动穿过所述壳体。
[0009]所述冷却片和所述至少一个冷却通道促使对充电设备进行空气冷却。因为这个充电设备可处于车辆的外部，环境空气的对流循环能实现将整流时产生的热导出。冷却片和冷却通道通过增大与周围环境的接触面而有利于热导出。在优选的竖直取向时，产生定向流动、也就是具有与重力相反的流动优选方向的流动，该流动也称为烟囱效应并且附加地促进热导出。
[0010]此外，有利的是，所述壳体具有第一盖和第二盖，所述壳体、所述第一盖和所述第二盖构成绕线体并且所述第一充电缆线和所述第二充电缆线能分别卷绕到所述绕线体上。
[0011]由于充电设备的这种结构，配属于该充电设备的缆线能卷绕到充电设备上。
[0012]备选地，所述壳体可以对于第一充电缆线并且对于第二充电缆线分别具有自动的缆线拉入装置。
[0013]自动的缆线拉入装置例如可以构造为具有传动弹簧的缆线绕起传动装置。
[0014]根据本发明的另一实施方式，所述充电设备具有至少一个绝热的手柄和至少一个绝热的支脚。
[0015]充电设备的直流调节器的功率电子器件在整流时产生热。不导热或导热弱的手柄确保在充电过程期间对使用者的热接触保护。不导热或导热弱的支脚防止热传递到充电设备的支承面上。
[0016]充电设备为了充电能通过所述至少一个支脚安放在支承面上。
[0017]在该支承面(例如车库地面)上，支脚使充电设备抗倾斜地站立。
[0018]也有利的是，所述充电设备包括至少一个能翻折的手柄和至少一个能翻折的支脚，并且所述至少一个手柄在折拢的状态下将卷绕到所述绕线体上的充电缆线固定，并且所述至少一个支脚在折拢的状态下将卷绕到所述绕线体上的充电缆线固定。
[0019]由此能确保，在手柄折拢时和在支脚折拢时，卷绕起的缆线的绕组能持久并且不引起缆线绕组从绕线体滑下来。
[0020]根据另一方案，所述车辆包括放置空间并且所述放置空间设置用于运输能携带的充电设备。
[0021]在该放置空间中可以由使用者在车辆中携带充电设备。以这种方式，车辆能与地点无关地在每个通向交流电网的入口处充电。这对于较长旅行线路是特别有利的，该较长旅行在沿着所述路线的直流充电源的可用性方面具有不确定性。
[0022]此外，所述车辆包括充电控制单元，所述充电控制单元单向检测充电设备的经过第二充电缆线的充电控制信号。在此，优选是对于控制直流充电方法的充电进程必需的控制信号。
[0023]充电设备也可以具有充电通信单元。在充电通信单元和充电控制单元之间可以通过第二充电缆线在充电插头插在充电插座上时在充电设备和车辆之间建立数据通信。这个充电通信能实现对借助充电设备的充电过程进行调节和监控。
[0024]充电设备可以附加地在两充电缆线之间具有保护电路，该保护电路满足根据SAEJ1772的EVSE的安全要求。该充电设备也包括用于调节最大充电电流的逻辑电路并且包括电压切断单元。
[0025]根据本发明的一种优选实施方式，所述系统包括用于壁的固定器件，充电设备能通过所述至少一个手柄固定在所述固定器件上用于充电或用于支承。
[0026]这意味着，充电设备能通过手柄和固定器件固定在壁上。
[0027]根据这种实施方式，充电设备为了给车辆充电可以备选地设置用于固定在壁上或者设置用于放置在支承面上。
[0028]根据本发明的另一实施方式，所述至少一个手柄包括保持轨，充电设备能借助所述保持轨悬挂在车辆的部分降下的侧窗户上。通过关闭窗户和锁紧车辆(其例如能由使用者通过车辆的遥控钥匙或者通过充电设备和充电控制单元之间的数据通信在充电插头和充电插座之间已建立连接时触发)，充电设备能借助手柄夹紧在窗户和配属的窗框之间并且由此能以免被盗。
[0029]本发明涉及以下阐述的考虑:
[0030]为了给电动车和插入式混合动力车充电，现有技术说明了不仅作为交流(AC)充电、而且作为直流(DC)充电的缆线连接充电。在AC充电时，充电设备安置在车辆中。在DC充电时，对电网交流电的转化在车辆外部的充电站或壁箱或充电桩中进行。对于两种方法来说，用于与车辆的接口的标准处于发展中。用于AC充电的充电基础设备根据功率要求需要可观的集成在车辆中的耗费。直流充电能实现与交流充电相比明显更高的充电功率。
[0031]为了能实现与直流充电站或壁箱无关地(例如在家用插座上)进行直流充电，在车辆中必须附加地集成有交流-直流充电设备。这意味着，要携带安装在车辆中的充电设备，该充电设备占据车辆中的结构空间并且意味着附加的车辆重量。此外，要携带合适的充电缆线，该充电缆线配备有部分规定的安全功能，以便在车辆外部的交流电源和车辆中的交流-直流充电设备之间建立连接。
[0032]因此，在一种优选实施方式中提出一种具有两个充电缆线的移动充电设备，该移动充电设备在车辆的外部将交流电转化成直流电并且包括规定的安全功能。移动充电设备意味着车辆中的重量减轻并且能用具有其他电功率的其他移动充电设备更换。能从交流电网中最大限度提取的功率是有功率限制的，连接交流电源与充电设备的充电缆线的承受能力可以与所述功率相适配。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]以下借助附图来说明本发明的优选实施例。由此得出本发明的其他细节、优选实施方式和进一步扩展方案。详细地示意性:
[0034]图1示出具有车辆、充电设备和外部交流电源的充电系统，
[0035]图2示出支承面上的充电设备，
[0036]图3示出固定在壁上的充电设备，
[0037]图4示出缆线卷绕起来的充电设备。
【具体实施方式】
[0038]附图中相同的附图标记代表相同的技术特征。
[0039]图1示出用于插入式混合动力车或电动车⑴的移动充电设备(4)，其用于给车辆
(I)的电蓄能器(2)充电。该车辆具有优选形式为充电插座的直流电压充电接口出)。通过该充电插座，车辆能与外部的直流电压源连接，以便给车辆充电。充电插座和蓄能器之间的电路径集成到该车辆中，所述电路径对于每个直流电压极性具有一个能由车辆的充电控制单元切换的保护器(7)。
[0040]充电插头能安装到充电插座上用于给车辆充电，该充电插头配属于直流充电站或者配属于直流充电桩。出于安全原因，当采取了不同的安全措施时，车辆的充电控制单元当在充电插座和充电插头之间已建立连接时才将保护器切换到导通的连接上。这些安全措施在这里不作详细考量。
[0041]根据图1中的实施方式，备选于直流充电站地也能由充电设备以直流电供给车辆用于给蓄能器充电。为此，出于给车辆充电的目的，充电设备借助第一充电缆线(4a)与交流电网(3)电连接，在所述第一充电缆线上存在交变电网插头(3a)、例如有接地保护的插头。交流电网例如可以是在德国推广的具有230伏特和16安培最大相电流强度的单相交流电网。
[0042]充电设备通过交流电入口由外部网被以交流供应并且整流该交流电。充电设备包括交流-直流转换器，该交流-直流转换器具有能与车辆蓄能器相适配的输出直流电压。经整流的电流在已建立充电插头-充电插座连接时通过第二充电缆线(4b)作为充电电流传递给车辆，在所述第二充电缆线上存在与充电插座相适配的充电插头(5)。在保护器附加地关闭时给蓄能器充电。
[0043]图2不出充电设备的一种实施例。充电设备基本上包括一个壳体(9),交流-直流转换器集成到该壳体中。壳体通过第一壳体盖(13)和第二壳体盖(14)向外封闭。
[0044]在壳体中和/或在壳体盖中加工出冷却片(10)，所述冷却片起增大表面的作用，以便促使对充电设备进行最佳地空气冷却。因为充电设备处于车辆的外部，所以环境空气的对流循环能实现将整流时产生的热导出。
[0045]为了改进的空气冷却，充电设备还具有至少一个冷却通道(11)，该冷却通道完全穿过壳体。按照常规地，所述至少一个冷却通道在给车辆充电时竖直地取向。在该取向时产生竖直定向的流动、也就是具有与重力相反的流动优选方向的流动，该流动也称为烟囱效应并且附加地促进从充电设备导出热。
[0046]此外，充电设备可以涂覆以一表面，其具有高的热辐射特性并且通过热辐射有利于热导出。这例如可以是热漆，该热漆在电磁谱的红外区域中具有高的辐射倾向。
[0047]充电设备具有两个优选包括热绝缘部的手柄(12a、12b)。由此确保了，在充电过程期间对于使用者也能触摸敏感地抓住手柄。
[0048]此外，充电设备配置有两个支脚(15a、15b)，充电设备可以利用所述支脚按照常规定位在支承面(16)上。
[0049]根据图3，充电设备能备选地利用手柄优选固定在壁(17)上。为此，在该壁上安装有合适的保持器件。该保持器件例如可以是固定钩(17a、17b)。
[0050]备选地，充电设备可以利用集成到手柄中的保持轨悬挂在车辆的部分降下的侧玻璃中。通过关闭窗户和锁紧车辆(其例如能由使用者通过车辆的遥控钥匙或者通过充电设备和充电控制单元之间的数据通信在充电插头和充电插座之间已建立连接时触发)，充电设备能借助手柄固定在窗户和配属的窗框之间并且由此能以免被盗。
[0051 ] 根据图4，壳体和两个壳体盖构成用于第一和第二充电缆线的绕线体。两充电缆线可以卷绕在绕线体上。因此，使充电设备连同充电缆线的可运输性变得简单，因为实现了紧凑的几何结构。
[0052]附加地，充电设备的手柄和支脚能翻折地设置。折拢的支脚和手柄能实现将卷绕起的缆线固定在绕线体上，例如用于储存或运输充电设备。
[0053]为了运输，车辆可以在行李箱中配备有用于充电设备的储藏空间(8)或放置面，以便在车辆中携带充电设备。如果充电设备不一起运输，则该放置面能用在其他方面。
[0054]根据一种备选实施方式，充电设备具有集成的自动的缆线卷绕器。优选地，该缆线卷绕器配备有传动弹簧机构和缆线卷筒。传动弹簧和缆线卷筒可以设计用于两个充电缆线，也就是一个缆线卷筒具有一个用于两个充电缆线的拉入装置并且与传动弹簧耦合。备选地，每个充电缆线配置有一个具有单独传动弹簧的单独的缆线卷筒。
[0055]所有安全功能可以集成到充电设备中，所述安全功能通过使用根据SAE J1772的EVSE来确保。这例如是对可接触部分的电绝缘措施。
[0056]充电设备可以设计成用于在单相交流电网上运行，例如在德国的有效电压为230伏特并且电流强度保险为16安培、因此用于3.68千瓦输入功率的公共交流电网上运行。
[0057]根据另一实施方式，充电设备可以设计成用于在有效电压为230伏特、用于2.76千瓦输入功率的单相交流电网上运行。这意味着，充电设备在这种情况下具有12安培的最大输入电流。这对于可能数小时之久的充电过程来说是特别有利的，例如用于避免在家用交流电接口上持续充电时加热安装接口。在此，充电设备提供如下的优点，即，如果外部交流电网和充电设备之间的充电缆线例如基于导线横截面允许最大的功率传递，则交流-直流调节器仅需按配属于充电设备的充电缆线来设计。以这种方式可以遵守标准地、例如根据SAE J1772设计充电设备。
[0058]充电设备和车辆之间的充电缆线的充电插头或者同一充电缆线本身可以具有电流强度保险装置，用于保护该电连接以免从车辆到充电设备的反向电流。这能实现充电设备和车辆之间的充电缆线的小的导线横截面。
[0059]充电设备的可移动性提供它的主要优点。车辆能在每个通向交流电网的入口处充电，而不具有自身的交流电接口。这意味着，插入式混合动力车或电动车可以通过直流充电插座例如在直流充电站或直流加油站处充电。附加地，车辆能在通常仅提供通向交流电网的入口的家用区域内通过充电设备在交流电网上来充电。仅在需要时，在沿着旅行路线的直流充电可能性的可用性不清楚时携带充电设备。因为充电设备没有集成到车辆中，所以在硬件接口和软件接口、也就是例如充电插头-充电插座兼容性或者在充电设备和车辆之间的数据接口统一化的情况下，充电设备也能够与不同车辆类型无关地使用。因此，充电设备能普遍使用并且可以成本低廉地制造。
[0060]因此，与具有集成的交流电充电结构的车辆相比得到结构空间优点、重量优点和功能优点。在根据图1的车辆中没有集成充电设备，这导致重量减轻并且能实现充电设备的结构空间对于备选利用的可用性或者完全节省结构空间。例如在车辆的行李箱中预留了简单的放置面表示充电设备没有集成到车辆中并且几乎不触及结构空间考量。此外，根据图1的车辆配备有唯一一个充电接口，该充电接口构造为带有可切换的保护开关的直流充电接口，并且同交流充电接口与充电设备的集成相比，所述充电接口需要较小的集成耗费和重量节省。这提供附加的功能优点，即，车辆通过直流充电接口也能直接在外部直流电源上充电。与具有唯一一个集成的、构造为带有充电设备的交流充电接口的充电接口的车辆相比，扩宽了充电可能性，因为根据图1的车辆可以通过充电设备在外部交流电源上充电或者备选地能直接利用充电缆线与外部直流电源连接用于充电。
【权利要求】
1.充电系统，包括具有充电插座(6)和保护开关单元(7)的车辆(I)并且包括用于在车辆外部的交流电网(3)上给车辆的电蓄能器(2)充电的充电设备(4)，其特征在于， 所述充电设备是车辆外部的充电设备， 所述充电设备是能携带的充电设备， 所述充电设备包括直流电调节器， 所述充电设备包括第一充电缆线(4a)， 所述第一充电缆线具有交变电网插头(3a)， 所述充电设备包括第二充电缆线(4b)，和 所述第二充电缆线具有充电插头(5)。
2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于， 所述充电设备包括壳体(9)，该壳体具有外部的冷却片(10)，和所述壳体被至少一个冷却通道(11)穿过，所述冷却通道设置用于使空气流动穿过所述壳体。
3.根据权利要求2所述的充电系统，其特征在于， 所述壳体具有第一盖(13)和第二盖(14)， 所述壳体、所述第一盖和所述第二盖构成绕线体， 所述第一充电缆线能卷绕到所述绕线体上，和 所述第二充电缆线能卷绕到所述绕线体上。
4.根据权利要求2所述的充电系统，其特征在于， 所述壳体对于第一充电缆线具有自动的缆线拉入装置，和 所述壳体对于第二充电缆线具有自动的缆线拉入装置。
5.根据权利要求3或4所述的充电系统，其特征在于， 所述充电设备具有至少一个绝热的手柄和至少一个绝热的支脚。
6.根据权利要求3所述的充电系统，其特征在于， 所述充电设备包括至少一个能翻折的手柄(12a)和至少一个能翻折的支脚(15a)， 所述至少一个手柄在折拢的状态下将卷绕到所述绕线体上的充电缆线固定，和 所述至少一个支脚在折拢的状态下将卷绕到所述绕线体上的充电缆线固定。
7.根据权利要求5或6所述的充电系统，其特征在于， 所述充电设备为了充电能通过所述至少一个支脚固定在支承面(16)上。
8.根据权利要求5或6所述的充电系统，其特征在于， 所述系统包括用于壁(17)的固定器件(17a)， 所述充电设备为了充电能通过所述至少一个手柄固定在所述固定器件上。
9.根据权利要求5或6所述的充电系统，其特征在于， 所述至少一个手柄包括保持轨，和 所述充电设备能利用所述保持轨悬挂在车辆的部分降下的侧窗户上。
10.根据权利要求2至8中任一项所述的充电系统，其特征在于， 所述壳体和/或所述第一盖和所述第二盖具有辐射热的表面涂层。
11.根据上述权利要求中任一项所述的充电系统，其特征在于， 所述第二充电缆线或所述充电插头具有电流保险装置， 当在充电插头和充电插座之间已建立连接时，所述电流保险装置保护第二充电缆线以免从车辆到充电设备的电流流动。
12.根据上述权利要求中任一项所述的充电系统，其特征在于， 所述车辆包括充电控制单元， 通过所述充电控制单元能检测充电设备的经过第二充电缆线的充电控制信号。
13.根据上述权利要求中任一项所述的充电系统，其特征在于， 所述车辆包括放置结构空间(8)，和 所述放置空间设置用于运输能携带的充电设备。
【文档编号】B60L11/18GK104334397SQ201380027285
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2012年4月12日
【发明者】J·贝格尔, J·克拉默尔 申请人:宝马股份公司