充电电缆和用于对电动车辆充电的方法与流程

本发明涉及一种充电电缆和一种用于对电负载、特别是电动车辆充电的方法。

背景技术：

1、用电设备或负载、特别是电动车辆，通过充电电缆连接至电力网络以便充电。为了能够尽可能灵活地选择充电位置，并且独立于在每种情况下可用的充电基础设施，已知充电电缆，充电电缆的网络侧连接可通过适配器组件进行更换。因此，可以以简单的方式在网络侧使用不同的连接件，例如单相schuko插头连接器、三相cee插头连接器或iec 2型适配器，例如，因此充电电缆可以适于当前可用的充电或连接选项。

2、如果在公共区域(例如在停车场、多层停车场或地下停车场)进行充电，则存在适配器组件断开、充电电缆或其部件被盗、充电过程未经授权而结束或充电电流被提供给另一负载的风险。为了防止这种情况，例如，迄今为止已经使用了(组合)锁，通过该锁将适配器组件的部件彼此固定。然而，除了所需的时间外，这些主要的手动活动会产生额外的工作量，尤其是在不利的室外条件下这是不期望的，并且使充电过程因此也使电动车辆的使用更不吸引人。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种充电电缆和一种用于对电负载充电的方法，其允许尽可能简单和灵活但同时安全的充电。

2、该目的分别通过权利要求1和13的主题来实现。优选实施例是从属权利要求的主题。

3、根据本发明的充电电缆、特别是用于对电动车辆充电的充电电缆包括用于将充电电缆连接至电力网络的网络侧第一连接器、用于将充电电缆连接至负载(特别是连接至电动车辆)的负载侧第二连接器、以及在充电电缆的第一连接器和第二连接器之间的适配器组件。适配器组件进而包括彼此可拆卸地连接的第一适配器元件和第二适配器元件，其中，第一适配器元件和第二适配器元件中的一个电连接至第一连接器，第一适配器元件和第二适配器元件中的另一个电连接至第二连接器。适配器组件还包括锁定设备，该锁定设备被配置为响应于与充电过程相关联的事件，在连接状态下自动地将第一适配器元件和第二适配器元件彼此锁定。

4、以这种方式，提供了一种充电电缆，其网络侧第一连接器可以通过断开适配器组件以简单的方式更换，而通过锁定设备对适配器组件的自动锁定避免了用户手动固定和释放适配器组件以更换第一连接器。特别是在下雪、结冰、寒冷或脏污的情况下，这大大提高了充电电缆的操作舒适性。同时，在其使用期间，例如通过所述适配器组件的未经授权的断开，保护充电电缆免受适配器组件区域中的不希望的操纵。

5、在连接状态下，适配器组件物理地和电气地连接第一连接器和第二连接器。在连接状态下，第一适配器元件和第二适配器元件彼此接合，例如通过将第一适配器元件和第二适配器元件手动插在一起。第一适配器元件和第二适配器元件的接合是可拆卸的，例如通过将第一适配器元件和第二适配器元件手动彼此拉开。充电电缆可以通过将第一适配器元件和第二适配器元件彼此断开或分离而以简单的方式配备有不同的网络侧第一连接器。第一适配器元件和第二适配器元件优选地在连接方向上连接和分离。第一适配器元件和第二适配器元件中的一个可以是插头的形式，第一适配器元件和第二适配器元件中的另一个可以是相应的插座的形式。

6、在连接状态下，第一适配器元件和第二适配器元件至少有时通过锁定设备彼此锁定。锁定是自动发生的，因此用户无需手动激活锁定设备。锁定设备特别优选地进一步被配置为以自动或远程激活的方式解锁第一适配器元件和第二适配器元件。

7、与充电过程相关联并且触发自动锁定的事件是与充电过程相关联的事件。这允许仅在用户已连接充电电缆或开始充电过程时才进行锁定。在此之前，充电电缆可以根据需要进行处理，而不会由于过早或无法控制的锁定而妨碍用户。然而，保证了安全可靠的锁定。

8、在这种情况下，事件可以与充电过程直接相关，例如，它可以是充电过程的开始。只要充电电缆连接至电力网络和负载，充电过程就可以自动开始。然而，充电过程也可以在预设时间或在预设延迟之后自动开始。最后，充电过程也可以由用户例如通过在充电控制设备或充电站上的适当输入来开始。

9、然而，与充电过程相关联的事件也可以是连接第一适配器元件和第二适配器元件的步骤或者将第二连接器连接至车辆的步骤。这些连接使充电电缆处于能够进行充电过程的状态。这两个过程是能够开始充电过程所必需的，并且因此与之相关联。根据充电电缆和/或充电设备或充电站的设计，可以想到与充电过程相关联的其他事件。

10、锁定设备自动锁定第一适配器元件和第二适配器元件的事实意味着锁定设备独立于用户输入或用户对锁定设备的(远程)激活而启动锁定。

11、换言之，锁定设备被配置为根据与充电过程相关联的事件、特别是根据充电过程的开始或使能够开始充电过程的事件来自动锁定第一适配器元件和第二适配器元件。

12、自动锁定的时间以及可能的解锁时间可以设置。锁定设备优选地从充电过程的开始直到锁定设备的释放为止锁定第一适配器元件和第二适配器元件。例如，锁定设备被配置为一旦第二连接器连接至车辆就自动锁定第一适配器元件和第二适配器元件。

13、为了增加灵活性，第一连接器可以通过第一充电电缆部分连接至第一适配器元件和第二适配器元件中的一个，第二连接器可以通过第二充电电缆部分连接至第一适配器元件或第二适配器元件中的另一个。然而，也可以想到与相关联的适配器元件一体地形成相应的连接。

14、第一连接器可以是schuko插头连接器、cee插头连接器、iec 2型适配器或任何其他家用或工业电源连接器。第二连接器可以是iec 2型适配器、1型、chademo、ccs或类似的市售类型的充电连接件的形式。

15、在一个优选实施例中，锁定设备形成在适配器组件中，以便在第一适配器元件和第二适配器元件的连接状态下从外侧不可接近。结果，在适配器组件的未损坏状态下，锁定设备不能从外侧操纵，并且第一适配器元件和第二适配器元件不能通过锁定设备的手动致动而彼此解锁和彼此分离。这进一步提高了安全性。

16、这可以有利地通过以下事实来实现：第一适配器元件包括第一壳体，第二适配器元件包括第二壳体，在适配器组件的连接状态下，第一壳体和第二壳体彼此终止、优选地彼此齐平终止。锁定设备然后被容纳在第一壳体和第二壳体中，并且因此被保护不受外部进入。

17、锁定设备优选地在锁定状态和解锁状态之间电可调。结果，自动锁定和/或远程激活的锁定或解锁能够以特别简单的方式实现，如从本文的优选实施例的进一步描述中显现的。

18、为了使充电电缆更加安全，锁定设备优选地具有双稳态构造，使得如果锁定设备断电，则锁定设备的处于锁定状态和解锁状态之外的相应当前状态被保持。例如即使在停电的情况下或者如果网络侧第一连接器(不期望地)与电力网络断开连接，第一适配器元件和第二适配器元件也能因此保持彼此锁定。

19、优选地，第一适配器元件包括第一锁定元件，第二适配器元件包括第二锁定元件，其中，在第一适配器元件和第二适配器元件的连接状态下，第一锁定元件和第二锁定元件在第一位置彼此机械接合，以及在第二位置彼此分离。第一锁定元件和第二锁定元件彼此机械接合的效果优选地通过它们以形状配合或力配合的方式彼此连接而实现。

20、第一锁定元件和第二锁定元件可以分别容纳在相应适配器元件的第一壳体和第二壳体中。如果为了在第一位置和第二位置之间移动第一锁定元件和第二锁定元件而仅需要移动第一锁定元件和第二锁定元件中的一个，则相应的另一个锁定元件可以与相应的壳体一体地形成。

21、第一锁定元件和第二锁定元件的第一位置对应于锁定设备的锁定状态，因此对应于适配器组件的锁定状态。第一锁定元件和第二锁定元件的第二位置对应于锁定设备的解锁状态，因此对应于适配器组件的解锁状态。

22、优选地，第一锁定元件和第二锁定元件被配置为在第一位置和第二位置之间相对于彼此移动。为此，第一锁定元件和第二锁定元件可以相对于彼此平移或旋转地移动。平移移动可以平行于连接方向或横向于连接方向进行。可以围绕平行于连接方向或横向于连接方向定向的轴进行旋转移动。组合移动也是可以想到的。

23、根据锁定设备的第一实施例，第一锁定元件和第二锁定元件中的一个包括凹槽，第一锁定元件和第二锁定元件中的另一个包括在第一位置接合在凹槽中的突起。凹槽不平行于连接方向延伸，而是横向地、优选地垂直于连接方向延伸。突起在第一位置以形状配合的方式容纳在凹槽中。结果，第一适配器元件和第二适配器元件被锁定并且不能平行于连接方向彼此断开。

24、在该实施例中，第一锁定元件和第二锁定元件各自可以是销或螺栓的形式，其包括在自由端处的凹槽或突起。然而，包括凹槽的第一锁定元件和第二锁定元件之外的该锁定元件也可以与第一适配器元件和第二适配器元件之外的相应适配元件一体地形成、特别是与适配器元件的壳体一体地形成。然后，该凹槽被形成在相应的适配器元件的壳体中。

25、在锁定设备的第二实施例中，第一锁定元件和第二锁定元件各自包括扣件，扣件被配置为在第一位置彼此接合。扣件优选地具有基本上三角形的横截面。扣件平行于连接方向呈锥形，结果是，当第一适配器元件和第二适配器元件连接时，所述扣件在扣件的倾斜表面上沿连接方向彼此滑动，直到它们彼此闩锁。如果第一适配器元件和第二适配器元件在连接方向上相对于彼此定向，则两个扣件在彼此面对的一侧上各自是锥形的，即它们逐渐变细到一个点。在第一位置，扣件的基本垂直于连接方向延伸的两个表面彼此抵靠。结果，第一适配器元件和第二适配器元件被锁定并且不能平行于连接方向彼此断开。

26、第一锁定元件和第二锁定元件可以是杆状设计，并且每个锁定元件在自由端处都可以具有扣件。在该示例性实施例中，第一锁定元件和第二锁定元件中的一个也可以与第一适配器元件和第二适配器元件之外的相应适配器元件一体地形成、特别是与适配器元件的壳体一体地形成。然后，该壳体包括扣件形式的相应突起。

27、在第三实施例中，第一锁定元件和第二锁定元件形成卡口紧固件。为此，第一锁定元件和第二锁定元件中的一个包括具有至少一个凹槽、优选地具有两个凹槽的套筒。至少一个凹槽包括轴向部分，轴向部分从套筒的边缘沿套筒的轴向方向延伸，边缘面向另一锁定元件。轴向方向优选地平行于连接方向定向。至少一个凹槽另外包括切向部分，切向部分在轴向部分的端部处沿套筒的切向方向延伸。第一锁定元件和第二锁定元件中的另一个包括至少一个接合装置(例如销或突起)、优选地包括与凹槽的数量相对应的多个接合装置(means)。至少一个接合装置相对于套筒在径向方向上延伸。包括接合装置的锁定元件可以是圆柱形(完整)主体、套筒或螺栓的形式，该锁定元件在靠近另一个锁定元件的端部区域中具有至少一个接合装置。在这里，两个锁定元件中的一个也可以与相应的适配器元件一体地形成、特别是与适配器元件的壳体一体地形成。

28、如果第一锁定元件和第二锁定元件在连接方向上朝向彼此移动，则至少一个接合装置进入至少一个凹槽并且沿着凹槽的轴向部分移位。然后，使第一锁定元件和第二锁定元件相对于彼此旋转，使接合装置沿着凹槽的切向部分移位，从而使卡口紧固件闭合。然后锁定设备处于第一位置。

29、在锁定设备的第四实施例中，第一锁定元件和第二锁定元件中的一个包括内螺纹，第一锁定元件和第二锁定元件中的另一个包括外螺纹，这些螺纹在第一位置彼此接合。一旦内螺纹和外螺纹彼此接合，它们就形成力配合连接，由此第一适配器元件和第二适配器元件被锁定并且不能再平行于连接方向彼此断开。第一锁定元件和第二锁定元件之外的包括外螺纹的锁定元件优选地是螺纹杆的形式。内螺纹可以直接插入到另一个适配器元件中或者插入到所述适配器元件的壳体中，或者可以由螺纹插入件形成或者形成为具有内螺纹的套筒，螺纹插入件固定地锚定在适配器元件中。

30、特别优选地，锁定设备还包括致动器，用于使第一锁定元件和第二锁定元件在第一位置和第二位置之间相对于彼此移动。致动器优选地是电动机、步进电动机或电磁体的形式。如果锁定设备是电可调的，则优选地通过致动器电可调。

31、不管怎样，致动器实现致动移动，该致动移动被配置为锁定和/或解锁锁定设备。致动移动可以平行于连接方向或横向于连接方向定向。致动器可以被配置为将第一锁定元件和第二锁定元件从第一位置移动到第二位置和/或从第二位置移动到第一位置。

32、还可以想到的是，第一锁定元件和第二锁定元件在第一位置和第二位置中的一个被预张紧，并且致动器将第一锁定元件和第二锁定元件从预紧位置移动到第一位置和第二位置中的另一个。

33、在上述第一实施例中，第一锁定元件和第二锁定元件中的一个可以通过致动器移动，以便使突起与凹槽接合。例如，第一锁定元件和第二锁定元件之外的包括突起的锁定元件可以被安装为可枢转。由于致动器的致动移动，在适配器组件的连接状态下，锁定元件以突起接合在第一锁定元件和第二锁定元件中的另一个的凹槽中的方式枢转。然而，第一锁定元件和第二锁定元件之外的包括突起的锁定元件也可以被安装为可平移地移位、特别是在垂直于连接方向的方向上可平移地移位。由于致动器的致动移动，在适配器组件的连接状态下，锁定元件以突起接合在第一锁定元件和第二锁定元件中的另一个的凹槽中的方式移位。

34、在第二实施例中，优选的是，两个扣件横向于连接方向相对于彼此预张紧。如果第一适配器元件和第二适配器元件被连接，则两个扣件沿着倾斜表面逆着预紧力移位。一旦倾斜表面结束，预紧力就导致锁定元件闩锁。即使没有通电，这种状态也能保持。为了解锁锁定设备，致动器的致动移动实现第一锁定元件和第二锁定元件之间从第一位置到第二位置的相对移动，也就是说基本上横向于连接方向的相对移动。在这里，锁定元件也可以被安装成可枢转或可平移，并且致动器的致动移动将该锁定元件从第一位置移动到第二位置。

35、在第三和第四实施例中，第一锁定元件和第二锁定元件能够围绕平行于连接方向的轴相对于彼此旋转，致动器的致动移动使第一锁定元件和第二锁定元件中的一个旋转，也就是说，从第二位置旋转到第一位置并返回，用于锁定和解锁的目的。在第三实施例中，对应于卡口紧固件的凹槽的切向部分的长度，完整转数的一部分就足够了。在第四实施例中，需要多次转数以使外螺纹和内螺纹的足够数量的螺纹圈彼此接合。

36、此外优选的是，充电电缆包括用于控制锁定设备的控制单元，控制单元通信地连接至第一连接器和/或第二连接器以及锁定设备。控制单元被配置为识别与充电过程相关联的事件，并且响应于与充电过程相关联的事件，以锁定设备将第一适配器元件和第二适配器元件彼此锁定的方式致动锁定设备。

37、特别地，控制单元被配置为使锁定设备从解锁状态移动至锁定状态和/或从锁定状态移动至解锁状态，或者使第一锁定元件和第二锁定元件从第二位置移动至第一位置和/或从第一位置移动至第二位置。为此，控制单元优选地致动致动器。

38、控制单元可以容纳在适配器组件中、特别是容纳在第一适配器元件和第二适配器元件之外的该适配器元件中，该适配器元件包含可移动的锁定元件或致动器。然而，控制单元也可以单独形成，并且例如可以布置在固定连接至充电电缆的充电控制设备中。

39、为了保证充电电缆在车辆中的简单操作和节省空间的容纳，适配器组件、特别是第一适配器元件和第二适配器元件具有至多200mm、优选地至多100mm、更优选地至多60mm的直径。此外，在连接状态下，适配器组件的长度应在50mm和500mm之间、优选地在75mm和300mm之间、更优选地在100mm和200mm之间。因此，适配器组件尽可能紧凑。

40、本发明还涉及一种用于对电动车辆充电的移动充电设备，包括根据本发明的充电电缆。充电设备包括用于调节充电过程的充电调节装置，该充电调节装置布置在第一连接器和第二连接器之一与适配器组件之间。充电控制设备被配置为调节充电过程的参数，例如充电功率或充电电流强度。优选地，充电控制设备布置在负载侧第二连接器和适配器组件之间，充电控制设备电连接至第二连接器以及第一适配器元件和第二适配器元件之外的连接至第二连接器的该适配器元件。

41、根据本发明，一种用于对电动车辆充电的方法包括：

42、提供充电电缆，该充电电缆包括用于将充电电缆连接至电力网络的网络侧第一连接器、用于将充电线缆连接至电动车辆的负载侧第二连接器、以及在充电电缆的第一连接器和第二连接器之间的适配器组件，其中，适配器组件包括能够彼此可拆卸地连接的第一适配器元件和第二适配器元件；

43、将第一适配器元件和第二适配器元件彼此连接；

44、将第一连接器连接至电力网络，并且将第二连接器连接至电动车辆；

45、通过锁定设备将第一适配器元件和第二适配器元件彼此锁定；

46、其中，锁定响应于与充电过程相关联的事件而自动发生。

47、以这种方式，提供了一种用于对电动车辆充电的方法，其中充电电缆的网络侧第一连接器可以通过断开适配器组件以简单的方式更换，而通过锁定设备对适配器组件的自动锁定避免了用户手动固定适配器组件。特别是在下雪、结冰、寒冷或脏污的情况下，这大大提高了充电电缆的操作舒适性并且节省了时间。同时，保护充电电缆免受不希望的操纵。

48、该方法优选地通过根据本发明的充电电缆来执行，并且因此包括提供如开头所述的根据本发明的充电电缆。因此，已经关于根据本发明的充电电缆描述的所有特征和优点能够类似于该方法而转移，反之亦然。该方法也可以通过所描述的移动充电设备来执行。

49、该方法优选地还包括通过锁定设备解锁第一适配器元件和第二适配器元件，其中，解锁响应于与充电过程相关联的事件或者由于用户的远程激活而自动发生。因此，用户也避免了手动释放适配器组件，其结果是进一步提高了操作舒适性。

50、如果锁定自动发生，则与充电过程相关联的事件可以是连接第一适配器元件和第二适配器元件的步骤、将第二连接器与车辆的连接、或者充电设备的充电过程的开始。

51、如果与充电过程相关联的事件是第二连接器与车辆的连接，则该方法优选地包括例如通过控制杆识别所连接的车辆，以及响应于车辆的识别而锁定第一适配器元件和第二适配器元件。所连接的车辆可以通过与第二连接器通信连接的充电调节装置来识别。

52、如果与充电过程相关联的事件是充电设备的充电过程的开始，则该方法包括例如响应于充电电流的连接或响应于用户激活操作元件而锁定第一适配器元件和第二适配器元件，所述锁定被提供用于在充电设备或充电站处开始充电过程。

53、在解锁的情况下，与充电过程相关联的事件可以是从车辆上移除或拔下第二连接器。该方法然后包括优选地通过控制杆识别不再连接的车辆，以及响应于识别不再连接的车辆而解锁第一适配器元件和第二适配器元件。在解锁的情况下，与充电过程相关联的事件也可以是充电过程的结束。然而，因此应执行身份验证检查，以防止不希望的操纵。例如，解锁然后可以响应于在对用户识别之后在充电设备处的对充电过程结束的确认、响应于在充电设备处的支付过程、或者响应于车辆被解锁而发生。

54、如果解锁是由于用户的远程激活而发生的，则该方法优选地包括通过第一连接器或第二连接器上的激活元件、通过充电设备上(例如在充电调节装置上)的输入装置或通过移动终端(例如，通过智能手机上的应用)的远程激活，例如，移动终端通信地连接至锁定设备的控制单元。应注意确保仅为授权操作者启用该功能。

55、在所有实施例中，操作者的授权可以例如通过代码的输入、通过指纹的识别或通过无线识别、通过射频识别(radio frequency identification,rfid)、近场通信(nearfield communication,nfc)、无线局域网(wireless local area network,wlan)、蓝牙等、通过安全特征、例如通过与用户的智能手机、用户携带的车钥匙或标签的通信来执行。

56、在所有情况下，锁定或解锁可以响应于与充电过程相关联的事件立即发生，或者(例如通过计时器)在事件之后的预设时间之后发生。