车辆充电设备的制作方法
【专利摘要】车辆充电设备包括在车辆外部的充电站、充电线缆和车辆的充电电气装置，用于给车辆的电能储存器（22）充以来自外部交流电网（2）的电能，其中，所述充电站在输入侧能由外部的交流电网供给电功率，所述充电线缆与所述充电站电连接或者能电连接到所述充电站上，所述充电线缆能通过插头插口连接电连接到所述充电电气装置上，所述充电站具有六个电接头（5-10），所述充电线缆具有六条电导线（14-19），并且为了给电能储存器充电，所述充电站的六个电接头与充电线缆的六条电导线配置相同地连接，并且充电线缆的六条电导线与充电电气装置的至少四个电触点（23-26）配置相同地连接。
【专利说明】车辆充电设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车辆充电设备，该车辆充电设备包括在车辆外部的充电站、充电线缆和车辆的充电电气装置，用于给车辆的电能储存器充以来自外部交流电网的电能
【背景技术】
[0002]在定制短途客运中，电驱动类型、如混合动力驱动或者纯电驱动越来越重要。电牵引系的重要组件是电能储存器，该电能储存器大多具有在高电压范围内的静态电位。该能量储存器也被称为高电压电池并且能够在电动车辆中和在插电式混合动力中由外部的源输送电功率，以便来给该高电压电池充电。充电过程可以导电地、亦即线缆连接地或者电感地、亦即无接触地进行。在常见的线缆连接的充电技术中，车辆通过充电线缆与充电站、充电柱或者暗线箱连接。在文献EP0610258B1中例如描述一种充电站，该充电站为了给电池充电而利用直流充电电气装置为车辆供给。而文献AT507605A1描述一种用于电动车辆的电流加油站，该电流加油站提供单相或三相交流电流。在这种情况下，电动车辆必须具有充电器，以便能够在加油站处给电池充电。在该现有技术方面不利的是，并非每种电气化的、具有外部充电可能性的车辆都与任意充电站或电流加油站兼容。多样化的充电站、充电线缆和车辆的充电架构导致对于用户的舒适性受损，因为其车辆仅能够在确定的充电站处再充电。相反地，对于充电柱的充分利用不利的是，对此仅确定类型的车辆能够被充电。当在私有区域中必须投资到对于车辆特定地开发和生产的充电技术的安装中时，这也会在高成本方面对用户产生影响。
【发明内容】
[0003]本发明的任务在于，给出一种改进的车辆充电设备。
[0004]该任务通过一种按照权利要求1所述的车辆充电设备来解决。本发明的有利的实施形式和扩展方案由从属权利要求得出。
[0005]按照本发明，所述充电站在输入侧能由外部的交流电网供给电功率。所述充电线缆在一个端部上与所述充电站电连接或者能电连接到所述充电站上并且在另一个端部上通过插头插口连接能电连接到充电电气装置上。所述充电站具有六个电接头并且所述充电线缆具有六条电导线。所述充电站的六个电接头与充电线缆的六条电导线配置相同地连接。充电线缆的六条电导线也与充电电气装置的至少四个电触点配置相同地连接，以便给电能储存器充电。
[0006]在本文献中，配置相同的连接的概念可理解为，在这样的连接中，充电站的确定的电接头、例如第一电接头，或者充电电气装置的确定的电触点、例如第一电触点与充电线缆的确定的电导线、例如第一电导线连接。因此，配置相同的连接排除了，在按照规定的使用的情况下，电触点或电接头以其他组合与电导线连接、例如第二电接头与第三电导线连接或者第三电导线与第四电触点连接。
[0007]本发明提供如下的可能性，车辆通过充电线缆与在充电站或充电柱上的六条芯线连接，以便给车辆的电池充电。在此，充电柱具有六个电接头，充电线缆具有六条电芯线并且充电电气装置具有至少四个电触点。在充电站上可以设有其他的电接头，在充电线缆中可以设有其他的电芯线并且在充电电气装置上可以设有其他的电触点，这些电接头、电导线和电触点在附加功能的范畴下能够给本来的充电任务添加如温度监控或触点锁止，亦即超出了电功率的传输。充电设备可以与燃料加油站类似地被视为电流加油站。
[0008]此外，符合目的的是，所述充电站包括第一充电控制单元，该第一充电控制单元与第一电接头电连接，所述充电电气装置包括第二充电控制单元，该第二充电控制单元与第一电触点连接，并且为了给电能储存器充电，第一充电电子装置和第二充电电子装置通过第一电导线交换数据。此外，所述充电站包括安全引线，该安全引线与第二电接头连接，所述充电电气装置包括安全引线，该安全引线与第二电触点连接，从而为了给电能储存器充电，第二电导线用作保护线路。
[0009]利用所述两个充电控制单元建立在车辆与充电站或者充电柱之间的充电通信。通过交换适合的信息、例如电能储存器的充电状态能调节和/或能控制充电过程。在充电控制单元中除了充电通信以外能实现充电监控和充电管理。
[0010]特别有利的是，所述充电站具有第一交直流转换器，并且所述充电站具有带有第一切换级和第二切换级的两级开关，该开关能由第一充电控制单元控制。在第一切换级中，第一交直流转换器在输入侧由外部的交流电网供给，而在第二切换级中，第三电接头与外部的交流电网的中性相连接，以及第四电接头与外部的交流电网的相线连接。
[0011]通过该构造形式能实现，所述充电站可以根据能由第一充电控制单元控制的开关的切换状态提供直流电流或者提供交流电流。
[0012]优选地，所述外部的交流电网构成为单相交流电网，并且所述第一交直流转换器构成为单相交直流转换器。所述第一单相交直流转换器在输出侧与第五电接头和第六电接头连接。
[0013]在此，由所述充电站在第二切换级中提供单相交流电流。
[0014]备选地，外部的交流电网可以构成为外部的三相交流电网并且所述第一交直流转换器构成为三相交直流转换器。第一三相交直流转换器在输出侧通过第一开关系统与第五电接头和第六电接头连接，并且在第二切换级中，第五电接头和第六电接头相应地与外部的三相交流电网的相线连接。
[0015]在此，由充电站在第二切换级中提供三相交流电流。
[0016]所述充电电气装置以符合目的的方式具有单相充电器，该充电器在输入侧与第三电触点和第四电触点连接，并且在输出侧与电能储存器连接。所述开关能切换到第二切换级中，以便给电能储存器充电。
[0017]按照这种方式，车辆的电池利用单相充电器在充电站处被充电，该充电站提供单相交流电流或三相交流电流。如果提供三相交流电流，则保持两个相不使用。
[0018]备选地，所述充电电气装置可以具有三相充电器，该充电器在输入侧与第三电触点、第四电触点、第五电触点和第六电触点连接，并且在输出侧与电能储存器连接。所述开关能切换到第二切换级中，以便给电能储存器充电。
[0019]在此，装备有三相充电器的车辆的高电压电池能够在充电站处被充电，该充电站提供单相交流电流或三相交流电流。如果仅有单相电流供使用，则三相充电器的两个相输入端是无功率的。
[0020]如果所述充电电气装置具有第二开关系统，该第二开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接，则在外部的单相交流电网中并且在带有如上所述的开关和单相交直流转换器的充电站中形成本发明的另一种变型方案，该交直流转换器在输出侧与第五电接头和第六电接头连接。所述开关能切换到第一切换级中并且第二开关系统能闭合，以便给电能储存器充电。
[0021]由此能实现，为了充电，闭合第二开关系统并且将充电站的开关切换到第一切换级中。因此，车辆的充电电气装置被供给以来自充电站的直流电流。
[0022]如果外部的交流电网和充电站具有如上所述的开关和三相交直流转换器，该交直流转换器在输出侧通过第一开关系统与第五电接头和第六电接头连接，并且如果在第二切换级中，第五电接头和第六电接头相应地与外部的交流电网的相线连接，当所述充电电气装置具有第二开关系统，该第二开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接时，则得到了本发明的一种有利的实施形式。所述开关在这种实施形式中能切换到第一切换级中并且第一开关系统和第二开关系统能闭合，以便给电能储存器充电。
[0023]这种实施形式能实现给带有这样构成的充电电气装置的车辆的电能储存器充以直流电流。
[0024]如果充电站具有如上所述的开关和单相交直流转换器，该交直流转换器在输出侧与第五电接头和第六电接头连接，当充电电气装置具有单相充电器，该充电器在输入侧与第三电触点和第四电触点连接并且在输出侧与电能储存器连接时，则得到了有利的改进方案。此外，所述充电电气装置具有第二开关系统，该第二开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接。所述开关能切换到第一切换级中并且第二开关系统能闭合，以便给电能储存器充电。备选地，所述开关切换到第二切换级中并且第二开关系统被断开，以便给电能储存器充电。
[0025]因此，带有这样构造的充电电气装置的车辆能够在由单相交流电网供给的充电站处可选择地以交流电流或者以直流电流来充电。
[0026]如果所述充电站具有如上所述的开关和三相交直流转换器，该交直流转换器在输出侧与第三电接头和第四电接头连接并且通过第一开关系统与第五电接头和第六电接头连接，则充电电气装置也可以具有单相充电器，该充电器在输入侧与第三电触点和第四电触点连接并且在输出侧与电能储存器连接。此外，所述充电电气装置具有第二开关系统，该第二开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接。所述开关能切换到第一切换级中，第一开关系统和第二开关系统被闭合，以便给电能储存器充电。备选地，所述开关被切换到第二切换级中并且第二开关系统被断开，以便给电能储存器充电。
[0027]因此，带有这样构造的充电电气装置的车辆能够在由三相交流电网供给的充电站处可选择地以交流电流或者以直流电流来充电。
[0028]如果所述充电站具有开关和单相交直流转换器，该交直流转换器在输出侧与第五电接头和第六电接头连接，则按照另一种实施形式，所述充电电气装置具有三相充电器和第二开关系统。在此，三相充电器在输入侧与第三电触点和与第四电触点连接并且通过第二开关系统与第五电触点和第六电触点连接。所述三相充电器在输出侧与电能储存器连接。此外，所述充电电气装置具有第三开关系统，该第三开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接。所述开关被切换到第一切换级中，第二开关系统被断开并且第三开关系统被闭合，以便给电能储存器充电。备选地，所述开关切换到第二切换级中，以便给电能储存器充电。
[0029]因此，具有这样构造的、特别是带有单相充电器的充电电气装置的车辆能够在由单相交流电网供给的充电站处可选择地以交流电流或者以直流电流来充电。
[0030]如果所述充电站具有如上所述的开关和三相交直流转换器，该交直流转换器在输出侧与第三电子接头和第四电接头连接并且通过第一开关系统与第五电接头和第六电接头连接，则特别有利地形成另一种实施形式。据此，所述充电电气装置具有三相充电器和第二开关系统。三相充电器在输入侧与第三电触点和第四电触点连接，以及通过第二开关系统与第五电触点和第六电触点连接。该充电器在输出侧与电能储存器连接。此外，所述充电电气装置具有第三开关系统，该第三开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接。所述开关被切换到第一切换级中，第二开关系统被断开并且第一开关系统和第三开关系统被闭合，以便给电能储存器充电。备选地，所述开关切换到第二切换级中，第二开关系统被闭合并且第三开关系统被断开，以便给电能储存器充电。
[0031]因此，具有这样构造的、特别是带有三相充电器的充电电气装置的车辆能够在由三相交流电网供给的充电站处可选择地以交流电流或者以直流电流来充电。
[0032]本发明基于以下阐述的考虑:
[0033]对于电动和混合动力车辆存在不同的、导线的、亦即线缆连接的充电技术。一种技术是以交流电流充电(AC充电)，其中，充电器位于车辆中。另一种技术是以直流电流充电(DC充电)，其中，充电器位于充电站中。DC充电通常被称为快速充电，因为在这种充电技术中，充电功率通常较高。对于两种充电技术按照现有技术分别需要充电线缆和充电插头。目前，一种被称为复合(Combo)插接系统的新式插接系统处于标准化过程中，参见标准SAEJ2847-2和IEC61851-23。插接系统包括在车辆上带有唯——个的插头的单个充电插盒，该插头被连接在车辆插口上。这与车辆原则上是否能够以交流电流和/或以直流电流供给无关。因此，只要相应地设计有其他充电电气装置，则带有这样的插接系统的车辆不仅在AC充电柱或AC暗线箱上而且在充电站处能够被充电。
[0034]也被称为连接器的充电插头在DC充电时固定地与充电站通过充电线缆连接。在充电线缆中延伸不同的用于功率传递的和用于在车辆与充电源之间通信的导线。
[0035]在当前开发状况的情况下不利的是，仅具有AC充电架构的车辆不能在DC充电柱上充电。DC充电柱的“客户范围”也受到极大限制。此外，在用户方面招致技术上的不理解和舒适性受损，因为在使用所述的插接系统时，车辆虽然能够通过充电线缆连接到充电站上。但是，例如当带有AC充电架构的车辆被连到DC充电柱上时，根据车辆的充电架构和充电站的设计可能不存在充电的可能性。
[0036]作为该问题的解决方案提供一种组合的AC-DC充电站。该充电站通过与车辆通信来识别，其是否是能够以直流电流充电的车辆。如果是只能以交流电流充电的车辆，或者在该车辆中以直流电流的充电被干扰，则充电站在内部借助于切换器切换到AC充电。在此，交流电流由交流电流源通过也能够在DC充电时可作为DC导线使用的AC导线传递到车辆上。在车辆中，交流电流在充电器中转换成直流电流。电池被以直流电流充电或者供应在车辆中的其他用电器。如果是能DC充电的车辆，则充电站在内部借助于切换器切换到以直流电流充电。交流电流源的交流电流在充电站的AC-DC转换器中转换成直流电流，该直流电流通过DC导线被传递到车辆上。对于DC充电必须在两侧上闭合可能的保护装置，其中，充电站的保护装置也能够通过二极管来代替。利用直流电流给电池充电或者供给车辆中的其他用电器。
[0037]简而言之，本发明描述一种充电站，该充电站根据连接的车辆能实现AC充电或DC充电。在此，在两种可能性中，对于充电站和车辆使用相同的线缆类型和相同的插头插口系统。
[0038]优点在于，扩展DC充电站的功能并且减少必需的充电站的总数量。可不为交流电流和直流充电准备不同的插头和插口系统，由此也产生降低成本潜能。用户从简单的可操作性中获益，因为这样的组合的AC-DC充电站与其车辆的充电架构的技术构造方案无关地始终提供充电的可能性。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]以下借助附图描述本发明的一种优选的实施例。由此得出本发明的其他细节、优选实施形式和扩展方案。图中详细地示意性地:
[0040]图1示出充电站与外部的单相交流电网，
[0041]图2示出充电站与外部的三相交流电网，
[0042]图3示出充电线缆，
[0043]图4示出用于以单相充电器来交流充电的充电电气装置，
[0044]图5示出用于以三相充电器来交流充电的充电电气装置，
[0045]图6不出用于直流充电的充电电气装置，
[0046]图7不出用于以单相充电器来交流充电和用于直流充电的充电电气装置，
[0047]图8示出用于以三相充电器来交流充电和用于直流充电的充电电气装置，
[0048]图9示出简化的充电站与外部的单相交流电网，
[0049]图10示出简化的用于以单相充电器来交流充电和用于直流充电的充电电气装置。
【具体实施方式】
[0050]附图标记可与图的序号无关地从附图标记列表获知。以下，各个附图标记能够按照附图来描述技术方案的相互不同的详情。例如，附图标记(29)按照附图标记列表在图4和图5指的是充电器，该充电器在图4中表示为单相充电器而在图5中表示为三相充电器。因为两个充电器各为恰好在这点上不同的充电电气装置的组成部分，所以为充电电气装置弓I入单独的附图标记(420 )和(520 )。
[0051]图1示出充电站(101)，该充电器由外部的交流电网(2)供给，该交流电网构成为单相的。为了平滑电功率可以使用电网滤波器(3)(或者Grid-Filter)。充电站具有第一充电控制单兀(4)和第一交直流转换器(11)。充电站对外具有六个电接头(5-10)。第一电接头(5)与充电控制单元连接。第二电接头(6)与接地保护线路连接。充电站具有两级开关，该开关在第一切换级(12a)中给交直流转换器供给以电功率。在交直流转换器的输出端下游连接有第一开关系统(13)，该第一开关系统将输出端与第五电接头(9)和第六电接头(10)连接。第五电接头位于正直流电势上并且第六电接头位于负直流电势上。在第二切换级(12b)中，开关将外部的交流电网的中性相与第三电接头(7)连接并且将相线与第四电接头(8)连接。这样的充电站可以安装为在公共空间中的充电柱或者安装为在私有房屋端口上的所谓的暗线箱。
[0052]图2示出充电站(201)，该充电站由外部的交流电网(2)供给，该交流电网构成为三相的。为了平滑电功率可以使用电网滤波器(3)(或者Grid-Filter)。充电站具有第一充电控制单兀(4)和第一交直流转换器(11)。充电站对外具有六个电接头(5-10)。第一电接头(5)与充电控制单元连接。第二电接头(6)与接地保护线路连接。充电站具有两级开关，该开关在第一切换级(12a)中给交直流转换器供给以电功率。在交直流转换器的输出端下游连接有第一开关系统(13)，该第一开关系统将输出端与第五电接头(9)和第六电接头(10)连接。第五电接头位于正直流电势上并且第六电接头位于负直流电势上。在第二切换级(12b)中，开关将外部的交流电网的中性相与第三电接头(7)连接，将外部的交流电网的一个相线与第四电接头(8)连接并且将外部的交流电网的两个另外的相线与第五电接头(9)和第六电接头(10)。这样的充电站可以安装为在公共空间中的充电柱或者安装为在私有房屋端口上的所谓的暗线箱。
[0053]图3示出带有六条电导线(14-19)的充电线缆。充电线缆可以固定地与图1中的充电站或者与图2中的充电站连接，或者可反转地连接。在此有意义的是，只有当充电站的电接头配置相同地与充电线缆的六条电导线连接时，才存在正确的连接。这点意味着，第一电接头(5)与第一电导线(14)连接、第二电接头(6)与第二电导线(15)连接、第三电接头
(7)与第三电导线(16)连接、第四电接头(8)与第四电导线(17)连接、第五电接头(9)与第五电导线(18)连接并且第六电接头(10)与第六电导线(19)连接。线缆可以在两个端部上各具有一个插头或者插接系统的一部分，该插接系统保证相应端部或者与车辆上的插口或者与充电站的兼容性。充电线缆的配设给车辆的端部也可以具有插头，该插头这样构造，使得给所述六条电导线在插头中分别配设一个插脚并且另一个处于插头中的第七插脚通过设置在插头壳体中的无源电路与第二电导线或者第二电插脚连接。第七插脚被称为Proxi插脚。
[0054]图4示出车辆的充电电气装置(420)。车辆具有电能储存器(22)。充电电气装置具有第二充电控制单元(21)和插口，在该插口上能够连接在图3中描述的充电线缆。插口优选可容易接近地安装在车辆的外皮上。插口具有六个电触点，充电线缆的六条电导线配置相同地与这些电触点连接。这点意味着，在连接配置相同时，第一电导线(14)与第一电触点(23)连接、第二电导线(15)与第二电触点(24)连接、第三电导线(16)与第三电触点(25)连接、第四电导线(17)与第四电触点(26)连接、第五电导线(18)与第五电触点(27)连接并且第六电导线(19)与第六电触点(28)连接。第二充电控制单元与第一电触点(23)连接。此外，第二充电控制单元可以与另一个在插口中的第七电触点连接，该第七电触点被称为接近式触点(或者Prox1-触点)。第二电触点(24)与接地保护线路连接。此外，充电电气装置装备有交直流转换器(29 )，该交直流转换器作为充电器起作用。充电器在输入侧针对单相交流电流所设计，其中，用于中性相的输入端与第三电触点(25)连接并且用于相线的输入端与第四电触点(26)连接。在输出侧，充电器给电能储存器供给以充电电流。第五电触点(27)和第六电触点(28)与进入充电电气装置中的、以便给电能储存器充电的电充电功率流无功能关系。
[0055]图5示出车辆的充电电气装置(520)。车辆具有电能储存器(22)。充电电气装置具有第二充电控制单元(21)和插口，在该插口上能够连接在图3中描述的充电线缆。插口优选可容易接近地安装在车辆的外皮上。插口具有六个电触点，充电线缆的六条电导线配置相同地与这些电触点连接。这点意味着，在连接配置相同时，第一电导线(14)与第一电触点(23)连接、第二电导线(15)与第二电触点(24)连接、第三电导线(16)与第三电触点(25)连接、第四电导线(17)与第四电触点(26)连接、第五电导线(18)与第五电触点(27)连接并且第六电导线(19)与第六电触点(28)连接。第二充电控制单元与第一电触点(23)连接。此外，第二充电控制单元可以与另一个在插口中的第七电触点连接，该第七电触点被称为接近式触点(或者Proxi触点)。第二电触点(24)与接地保护线路连接。此外，充电电气装置装备有交直流转换器(29)，该交直流转换器作为充电器起作用。充电器在输入侧针对三相的交流电流所设计，其中，用于中性相的输入端与第三电触点(25)连接并且用于相线的各输入端与第四电触点(26 )、第五电触点(27 )和第六电触点(28 )连接。在输出侧，充电器给电能储存器供给以充电电流。
[0056]图6示出车辆的充电电气装置(620)。车辆具有电能储存器(22)。充电电气装置具有第二充电控制单元(21)和插口，在该插口上能够连接在图3中描述的充电线缆。插口优选可容易接近地安装在车辆的外皮上。插口具有六个电触点，充电线缆的六条电导线配置相同地与这些电触点连接。这点意味着，在连接配置相同时，第一电导线(14)与第一电触点(23)连接、第二电导线(15)与第二电触点(24)连接、第三电导线(16)与第三电触点(25)连接、第四电导线(17)与第四电触点(26)连接、第五电导线(18)与第五电触点(27)连接并且第六电导线(19)与第六电触点(28)连接。第二充电控制单元与第一电触点(23)连接。此外，第二充电控制单元可以与另一个在插口中的第七电触点连接，该第七电触点被称为接近式触点(或者Proxi触点)。第二电触点(24)与接地保护线路连接。此外，充电电气装置装备有第二开关系统(30)。第二开关系统在断开的切换状态中将电能储存器与第五电触点(27 )和与第六电触点(28 )分开。在闭合的切换状态中，第五电触点与电能储存器的正电势连接并且第六电触点与电能储存器的负电势连接。第三电触点(25)和第四电触点(27 )与进入充电电气装置中的、以便给电能储存器充电的电充电功率流无功能关系。
[0057]图7示出车辆的充电电气装置(720)。车辆具有电能储存器(22)。充电电气装置具有第二充电控制单元(21)和插口，在该插口上能够连接在图3中描述的充电线缆。插口优选可容易接近地安装在车辆的外皮上。插口具有六个电触点，充电线缆的六条电导线配置相同地与这些电触点连接。这点意味着，在连接配置相同时，第一电导线(14)与第一电触点(23)连接、第二电导线(15)与第二电触点(24)连接、第三电导线(16)与第三电触点(25)连接、第四电导线(17)与第四电触点(26)连接、第五电导线(18)与第五电触点(27)连接并且第六电导线(19)与第六电触点(28)连接。第二充电控制单元与第一电触点(23)连接。此外，第二充电控制单元可以与另一个在插口中的第七电触点连接，该第七电触点被称为接近式触点(或者Proxi触点)。第二电触点(24)与接地保护线路连接。此外，充电电气装置装备有交直流转换器(29 )，该交直流转换器作为充电器起作用。充电器在输入侧针对单相交流电流所设计，其中，用于中性相的输入端与第三电触点(25)连接并且用于相线的输入端与第四电触点(26)连接。在输出侧充电器给电能储存器供给以充电电流。充电电气装置也具有第二开关系统(30)。第二开关系统在断开的切换状态中将电能储存器与第五电触点(27)和与第六电触点(28)分开。在闭合的切换状态中，第五电触点与电能储存器的正电势连接并且第六电触点与电能储存器的负电势连接。
[0058]图8示出车辆的充电电气装置(820)。车辆具有电能储存器(22)。充电电气装置具有第二充电控制单元(21)和插口，在该插口上能够连接在图3中描述的充电线缆。插口优选可容易接近地安装在车辆的外皮上。插口具有六个电触点，充电线缆的六条电导线配置相同地与这些电触点连接。这点意味着，在连接配置相同时，第一电导线(14)与第一电触点(23)连接、第二电导线(15)与第二电触点(24)连接、第三电导线(16)与第三电触点
(25)连接、第四电导线(17)与第四电触点(26)连接、第五电导线(18)与第五电触点(27)连接并且第六电导线(19)与第六电触点(28)连接。第二充电控制单元与第一电触点(23)连接。此外，第二充电控制单元可以与另一个在插口中的第七电触点连接，该第七电触点被称为接近式触点(或者Proxi触点。第二电触点(24)与接地保护线路连接。此外，充电电气装置装备有第二开关系统(30)。第二开关系统在断开的切换状态中将电能储存器与第五电触点(27 )和与第六电触点(28 )分开。在闭合的切换状态中，第五电触点与电能储存器的正电势连接并且第六电触点与电能储存器的负电势连接。此外，充电电气装置具有交直流转换器(29)，该交直流转换器作为充电器起作用。充电器在输入侧针对三相交流电流所设计，其中，用于中性相的输入端与第三电触点(25)连接并且用于相线的输入端与第四电触点(26)连接。充电器的另外两个相线输入端通过第三开关系统与第五电触点(27)和第六电触点(28)连接。在第三开关系统断开的开关状态中，充电器通过在第四电触点上的相线输入端能供给以电功率，在第三开关系统闭合时，所有三个相线输入端能供给以电功率。在输出侧，充电器给电能储存器供应直流。
[0059]为了给车辆的电能储存器充电，按照图4、5、6、7或8之一的车辆通过按照图3的充电线缆与按照图1或2之一的充电站连接。按本说明书的意义，正确的和按照规定的连接以配置相同的连接为先决条件。这意味着，第一电接头(5)与第一电导线(14)连接、第二电接头(6)与第二电导线(15)连接、第三电接头(7)与第三电导线(16)连接、第四电接头
(8)与第四电导线(17)连接、第五电接头(9)与第五电导线(18)连接并且第六电接头(10)与第六电导线(19)连接，并且第一电导线(14)与第一电触点(23)连接、第二电导线(15)与第二电触点(24)连接、第三电导线(16)与第三电触点(25)连接、第四电导线(17)与第四电触点(26)连接、第五电导线(18)与第五电触点(27)连接并且第六电导线(19)与第六电触点(28)连接。如果车辆的充电电气装置通过Proxi触点并且充电线缆在配设给车辆的端部上具有Proxi插脚，则在连接配置相同时，第七触点和第七插脚相互连接。然后特别是车辆的第二充电控制单元与如下的电路连接，该电路将充电线缆的插头的第七电插脚与充电线缆的第二电插脚相互连接。利用施加在第二充电控制单元的与第七电触点连接的输出端上的电势能检测，是否存在正确的插头插口连接。在这样的连接的情况下，如果电路按照分压器的原理构造，则例如在第七电触点上的电势由于电流流经将第七电插脚与第二电插脚连接的电路而小于施加在第二充电控制单元的输出端上的电势。在配置相同的连接的情况下，所述两个充电控制单元通过第一电导线相互连接，以便双向交换数据。数据交换例如可以基于借助于脉冲宽度调制的信号的幅度调制的通信。也可实现所谓的电力线通信。通信对于充电管理、亦即充电过程的控制、调节和监控是基本的。这包括通过第一充电控制单元对两级开关和第一开关系统的控制以及第一交直流转换器的调节、以及通过第二充电控制单元对第二及第三开关系统的控制和第二交直流转换器的调节。充电管理大多以软件形式实现在所述两个充电控制单元中，但在本文献的范畴中未被更详细地观察。在充电管理中，与不同的参数、如电池充电状态、电池温度等等有关地描绘充电过程的变化和特定充电方法、亦即电池充电电压和电池充电电流。
[0060]在按照图1的充电站处可以利用按照图3的充电线缆给按照图4的车辆充电。第一充电控制单元(4)将充电站的两级开关置于第二切换级(12b)中。通过第三电导线(16)和第四电导线(17)，单相充电器(29)被供给交流电流(交流充电)，该充电器给电池供应直流充电电流。
[0061]在按照图1的充电站处可以利用按照图3的充电线缆给按照图5的车辆充电。第一充电控制单元(4)将充电站的两级的开关置于第二切换级(12b)中。通过第三电导线
(16)和第四电导线(17)，三相充电器(29)被供给以交流电流(交流充电)，该充电器给电池供应直流充电电流。三相充电器上的两个相输入端、亦即与第五电触点(27)连接的输入端和与第六电触点(28)连接的输入端，在以单相的交流电流来交流充电时不接收电功率。
[0062]在按照图1的充电站处可以利用按照图3的充电线缆给按照图6的车辆充电。第一充电控制单元(4)将充电站的两级开关置于第一切换级(12a)中并且闭合第一开关系统(13)。第二充电控制单元(21)闭合第二开关系统(30)。通过第五电导线(18)和第六电导线(19 )，充电电气装置被供给以直流(直流充电)并且电池被充电。
[0063]在按照图1的充电站处可以利用按照图3的充电线缆给按照图7的车辆充电。第一充电控制单元(4)将两级开关置于第一切换级(12a)中并且闭合第一开关系统(13)，以便给车辆的充电电气装置供应直流电流(直流充电)。第二充电控制单元(21)闭合第二开关系统(30)，从而电池被充电。第一充电控制单元将充电站的两级开关置于第二切换级(12b)中，以便给车辆的充电电气装置供应交流电流(交流充电).通过第三电导线(16)和第四电导线(17)，给单相充电器供给以交流电流，该充电器给电池供应直流充电电流。第二开关系统的状态在交流充电的情况下没有意义。简而言之，按照图7的车辆在按照图1的充电站处可以以交流电流或直流电流来充电。
[0064]在按照图1的充电站处可以利用按照图3的充电线缆给按照图8的车辆充电。第一充电控制单元(4)将两级开关置于第一切换级(12a)中并且闭合第一开关系统(13)，以便给车辆的充电电气装置供应直流电流(直流充电)。第二充电控制单元(21)闭合第二开关系统(30)并且断开第三开关系统(31)。因此，电池通过第五电导线(18)和第六电导线(19)来充电。三相充电器(29)与第五电导线和第六电导线去耦，通过这些电导线相应地以直流形式传输电功率。第一充电控制单元将充电站的两级开关置于第二切换级(12b)中，以便给车辆的充电电气装置供应交流电流(交流充电)。通过第三电导线(16)和第四电导线(17)，三相充电器被供给以交流电流，该充电器给电池供应直流充电电流。在三相充电器上的两个相输入端、亦即与第五电触点(27)连接的输入端和与第六电触点(28)连接的输入端，在以单相交流电流来交流充电时不接收电功率。第二开关系统和第三开关系统的状态在交流充电的情况下没有意义。简而言之，按照图8的车辆在按照图1的充电站处可以以交流电流或直流电流来充电。
[0065]在按照图2的充电站处可以利用按照图3的充电线缆给按照图4的车辆充电。第一充电控制单元(4)将充电站的两级开关置于第二切换级(12b)中。通过第三电导线(16)、第四电导线(17)、第五电导线(18)和第六电导线(19)来供给三相充电器(29)，该充电器给电池供应直流充电电流。虽然第五电导线和第六电导线相对于第三电导线相应地处于电压下，但充电电气装置不接收电功率。
[0066]在按照图2的充电站处可以利用按照图3的充电线缆给按照图5的车辆充电。第一充电控制单元(4)将充电站的两级开关置于第二切换级(12b)中。通过第三电导线(16)、第四电导线(17)、第五电导线(18)和第六电导线(19)来供给三相充电器(29)，该充电器给电池供应直流充电电流。
[0067]在按照图2的充电站处可以利用按照图3的充电线缆给按照图6的车辆充电。第一充电控制单元(4)将充电站的两级开关置于第一切换级(12a)中并且闭合第一开关系统
(13)，第二充电控制单元(21)闭合第二开关系统(30)。通过第三电导线(16)和第四电导线(17 )，充电电气装置被供给以直流电流并且电池被充电。
[0068]在按照图2的充电站处可以利用按照图3的充电线缆给按照图7的车辆充电。第一充电控制单元(4)将两级开关置于第一切换级(12a)中并且闭合第一开关系统(13)，以便给车辆的充电电气装置供应以直流电流(直流充电)。第二充电控制单元(21)闭合第二开关系统(30)，从而给电池充电。第一充电控制单元将充电站的两级开关置于第二切换级(12b)中，以便给车辆的充电电气装置供应交流电流(交流充电)。在这种情况下，第二充电控制单元断开第二开关系统，从而单相充电器(29)通过第三电导线(16)和第四电导线
(17)被供给以交流电流。虽然第五电导线(18)和第六电导线(19)在这种情况下相对于第三电导线相应地处于电压下，但充电电气装置不接收电功率。充电器给电池供应直流电流。简而言之，按照图7的车辆在按照图2的充电站处可以以交流电流或者直流电流来充电。
[0069]在按照图2的充电站处可以利用按照图3的充电线缆给按照图8的车辆充电。第一充电控制单元(4)将两级开关置于第一切换级(12a)中，以便给车辆的充电电气装置供应直流电流(直流充电)。第二充电控制单元(21)闭合第二开关系统(30)并且断开第三开关系统(31)。因此，电池通过第五电导线(18)和第六电导线(19)来充电。三相充电器(29)与第五电导线(18)和第六电导线(19)去耦，通过这些电导线相应地以直流形式传输电功率。第一充电控制单元将充电站的两级开关置于第二切换级(12a)中，以便给车辆的充电电气装置供应交流电流(交流充电)。第二充电控制单元在交流充电时断开第二开关系统(30)并且闭合第三开关系统(31)。因此，三相充电器通过第三电导线(16)、第四电导线(17)、第五电导线(18)和第六电导线(19)被供给以交流电流，该充电器给电池供应直流充电电流。电池与第五电导线和第六电导线去耦，这些电导线相应地以交流形式传输电功率。简而言之，按照图8的车辆在按照图2的充电站处可以以交流电流或直流电流来充电。
[0070]所有十种用于给汽车的电能储存器充电的充电站和车辆的所描述的组合从技术角度来说共同之处在于，与供使用的外部的交流电网(2)无关地使用相同的插头插口连接和相同的充电线缆。如果按照供使用的交流电网将按照图1和/或图2的充电站的散布作为先决条件，则对于用户而言有大的优点，即，用户能够与车辆的充电架构无关地在这些充电站的任一个上通过如下方式进行充电过程，即，用户携带唯一一条充电线缆或者每个充电站都装备有技术上相同的充电线缆。因此保证高度的灵活性和简单的可操作性。此外，充电设备在少变型多样化的情况下能在全世界使用。[0071]图9示出简化的充电站(901)的一种特别的实施形式，该充电站由外部的交流电网(2)供给，该交流电网构成为单相的。为了平滑电功率可以使用电网滤波器(3)(或者Grid滤波器)。充电站具有第一充电控制单兀(4)和第一交直流转换器(11)。充电站对外具有六个电接头，其中，仅四个电接头对外起作用或者是可用的。因此，充电站在这种情况下备选地仅具有四个电接头(5-8)。第一电接头(5)与充电控制单元连接。第二电接头(6)与接地保护线路连接。充电站具有两级开关，该开关在第一切换级(12a)中给交直流转换器供给以电功率。交直流转换器的输出端与第三电接头(7)和第四电接头(8)连接。第三电接头位于正直流电势上并且第四电接头位于负直流电势上。在第二切换级(12b)中，开关将外部的交流电网的中性相与第三电接头(7)连接并且将相线与第四电接头(8)连接。这样的充电站可以安装为在公共空间中的充电柱或者安装为在私有房屋端口上的所谓的暗线箱。
[0072]图10示出简化的车辆充电电气装置(1020)的一种特别的实施形式。车辆具有电能储存器(22)。充电电气装置具有第二充电控制单元(21)和插口，在该插口上能够连接充电线缆。插口优选可容易接近地安装在车辆的外皮上。插口具有六个电触点，其中，在功能上使用仅四个电触点。因此，充电电气装置或插口备选地也可以具有仅四个电触点(23-26)。第二充电控制单元与第一电触点(23)连接。第二电触点(24)与接地保护线路连接。此外，第二充电控制单元可以与在插口中的、附加的电触点连接，该电触点用作接近式触点(或者Proxi触点)。充电电气装置具有第二开关系统(30)。第二开关系统在断开的切换状态中将电能储存器与第三电触点(25)和与第四电触点(26)分开。在闭合的切换状态中，第三电触点与电能储存器的正电势连接并且第四电触点与电能储存器的负电势连接。此外，充电电气装置装备有交直流转换器(29 )，该交直流转换器作为充电器起作用。充电器在输入侧针对单相交流电流所设计，其中，用于中性相的输入端通过可选的第三开关系统(31)与第三电触点(25 )连接并且用于相线的输入端与第四电触点(26 )连接。在输出侧，充电器给电能储存器供给以充电电流。
[0073]在按照图9的充电站处可以利用充电线缆给按照图10的车辆充电。如果按照图9的充电站具有六个电接头并且按照图10的充电电气装置具有六个电触点，则能够使用按照图3的充电线缆。如果按照图9的充电站备选地仅具有四个电接头或者按照图10的充电电气装置备选地仅具有四个电触点，则在注意配置相同的连接的情况下也能够使用仅带有四条电导线(14-17)的充电线缆。第一充电控制单元(4)将两级开关置于第一切换级(12a)中，以便给车辆的充电电气装置供应直流电流(直流充电)。第二充电控制单元(21)闭合第二开关系统(30)。因此，电池通过第三电导线(16)和第四电导线(17)来充电。第一充电控制单元将充电站的两级开关置于第二切换级(12a)中，以便给车辆的充电电气装置供应交流电流(交流充电)。第二充电控制单元在交流充电时断开第二开关系统(30)并且闭合(可选的)第三开关系统(31)。因此，单相充电器通过第三电导线(16)和第四电导线(17)被供给以交流电流，该充电器给电池供应直流充电电流。电池与第三电导线和第四电导线去耦，这些电导线相应地以交流形式传输电功率。简而言之，按照图10车辆在按照图9的充电站处可以以交流电流或直流电流来充电。
[0074]附图标记表
[0075]101/201/901 充电站[0076]2外部的交流电网
[0077]3电网滤波器
[0078]4第一充电控制单元
[0079]5第一电接头
[0080]6第二电接头
[0081]7第三电接头
[0082]8第四电接头
[0083]9第五电接头
[0084]10第六电接头
[0085]11第一交直流转换器
[0086]12a两级开关、第一切换级
[0087]12b两级开关、第二切换级
[0088]13第一开关系统
[0089]14第一电导线
[0090]15第二电导线
[0091]16第三电导线
[0092]17第四电导线
[0093]18第五电导线
[0094]19第六电导线
[0095]21第二充电控制单元
[0096]420/520/620/720/820/1020 充电电气装置
[0097]22电能储存器
[0098]23第一电触点
[0099]24第二电触点
[0100]25第三电触点
[0101]26第四电触点
[0102]27第五电触点
[0103]28第六电触点
[0104]29充电器、第二交直流转换器
[0105]30第二开关系统
[0106]31第三开关系统
【权利要求】
1.车辆充电设备，包括在车辆外部的充电站、充电线缆和车辆的充电电气装置，用于给车辆的电能储存器(22)充以来自外部交流电网(2)的电能， 其特征在于， -所述充电站在输入侧能由外部的交流电网供给电功率， -所述充电线缆与所述充电站电连接或者能电连接到所述充电站上， -所述充电线缆能通过插头插口连接电连接到所述充电电气装置上， -所述充电站具有六个电接头(5-10 )， -所述充电线缆具有六条电导线(14-19)，并且 -所述充电站的六个电接头与充电线缆的六条电导线配置相同地连接，并且充电线缆的六条电导线与充电电气装置的至少四个电触点(23-26)配置相同地连接，以便给电能储存器充电。
2.按照权利要求1所述的车辆充电设备， 其特征在于， -所述充电站包括第一充电控制单兀(4),该第一充电控制单兀与第一电接头(5)电连接， -所述充电电气装置包括第二充电控制单元(21 )，该第二充电控制单元与第一电触点(23)连接， -在充电时，第一充电电子装置和第二充电电子装置通过第一电导线(14)交换数据，并且 -所述充电站包括安全引线，该安全引线与第二电接头(6)连接， -所述充电电气装置包括安全引线，该安全引线与第二电触点(24)连接，并且 -在充电时，第二电导线(15)用作安全引线。
3.按照权利要求2所述的车辆充电设备，其特征在于， -所述充电站具有第一交直流转换器(11)， -所述充电站具有带有第一切换级(12a)和第二切换级(12b)的、两级的开关， -所述两级的开关能由第一充电控制单元控制， -在第一切换级中，第一交直流转换器在输入侧由外部的交流电网供给，并且 -在第二切换级中，第三电接头(7)与外部的交流电网的中性相连接，并且 -在第二切换级中，第四电接头(8)与外部的交流电网的相线连接。
4.按照权利要求3所述的车辆充电设备，其特征在于， -所述外部的交流电网构成为单相交流电网， -所述第一交直流转换器构成为单相交直流转换器， -所述第一单相的交直流转换器在输出侧与第五电接头(9)和第六电接头(10)连接。
5.按照权利要求3所述的车辆充电设备，其特征在于， -所述外部的交流电网构成为外部的三相交流电网， -所述第一交直流转换器构成为三相的交直流转换器， -所述三相的第一交直流转换器在输出侧通过第一开关系统(13)与第五电接头和第TK电接头连接，并且 -在第二切换级中，第五电接头和第六电接头相应地与外部的三相交流电网的相线连接。
6.按照权利要求4或5所述的车辆充电设备，其特征在于， -所述充电电气装置具有单相充电器(29)， -所述单相充电器在输入侧与第三电触点(25)和第四电触点(26)连接， -所述单相充电器在输出侧与电能储存器连接， -所述开关能切换到第二切换级中，以便给电能储存器充电。
7.按照权利要求4或5所述的车辆充电设备，其特征在于， -所述充电电气装置具有三相充电器， -所述三相充电器在输入侧与第三电触点、第四电触点、第五电触点(27)和第六电触点(28)连接， -所述三相充电器在输出侧与电能储存器连接、 -所述开关能切换到第二切换级中，以便给电能储存器充电。
8.按照权利要求4所述的车辆充电设备，其特征在于， -所述充电电气装置具有第二开关系统(30)， -所述第二开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接， -所述开关能切换到第一切换级中，并且第二开关系统能闭合，以便给电能储存器充电。
9.按照权利要求5所述的车辆充电设备，其特征在于， -所述充电电气装置具有第二开关系统， -所述第二开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接， -所述开关能切换到第一切换级中，第一开关系统能闭合并且第二开关系统能闭合，以便给电能储存器充电。
10.按照权利要求4所述的车辆充电设备，其特征在于， -所述充电电气装置具有单相充电器， -所述单相充电器在输入侧与第三电触点和第四电触点连接， -所述单相充电器在输出侧与电能储存器连接， -所述充电电气装置具有第二开关系统， -所述第二开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接， -所述开关能切换到第一切换级中并且第二开关系统能闭合，以便给电能储存器充电；或者所述开关能切换到第二切换级中并且第二开关系统能够被断开，以便给电能储存器充电。
11.按照权利要求5所述的车辆充电设备，其特征在于， -所述充电电气装置具有单相充电器， -所述单相充电器在输入侧与第三电触点和第四电触点连接， -所述单相充电器在输出侧与电能储存器连接、 -所述充电电气装置具有第二开关系统， -所述第二开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接， -所述开关能切换到第一切换级中，第一开关系统能闭合并且第二开关系统能闭合，以便给电能储存器充电，或者开关能切换到第二切换级中并且第二开关系统能够被断开，以便给电能储存器充电。
12.按照权利要求4所述的车辆充电设备，其特征在于， -所述充电电气装置具有三相充电器和第二开关系统， -所述三相充电器在输入侧与第三电触点和与第四电触点连接，并且通过第二开关系统与第五电触点和第六电触点连接， -所述三相充电器在输出侧与电能储存器连接， -所述充电电气装置具有第三开关系统， -所述第三开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接， -所述开关能切换到第一切换级中，第二开关系统能够被断开并且第三开关系统能闭合，以便给电能储存器充电；或者所述开关能切换到第二切换级中，以便给电能储存器充电。
13.按照权利要求5所述的车辆充电设备，其特征在于， -所述充电电气装置具有三相充电器和第二开关系统， -所述三相充电器在输入侧与第三电触点和与第四电触点连接，并且通过第二开关系统与第五电触点和第六电触点连接， -所述三相充电器在输出侧与电能储存器连接， -所述充电电气装置具有第三开关系统(31)，` -所述第三开关系统将第五电触点和第六电触点与电能储存器连接， -所述开关能切换到第一切换级中，第一开关系统能闭合，第二开关系统能够被断开并且第三开关系统能闭合，以便给电能储存器充电；或者所述开关能切换到第二切换级中，第二开关系统能闭合并且第三开关系统能够被断开，以便给电能储存器充电。
【文档编号】H01R13/00GK103502043SQ201280019360
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年4月10日 优先权日:2011年4月21日
【发明者】T·赫尔佐克 申请人:宝马股份公司