用于电动车的电连接装置和充电电缆的制作方法

本申请是申请日为2014年11月14日、申请号为201480070164.x，发明名称为“用于电动车的电连接装置和充电电缆”的发明申请的分案申请。

本发明涉及一种用于给电动车充电的充电电缆的电连接装置。本发明还涉及一种用于给电动车充电的充电电缆，该充电电缆带有这种电连接装置。

本发明涉及充电装置的构造和运行方式，该充电装置能够实现将电荷尤其从公共电网输入给电动车中的电池、电容器或其它用于电荷的存储器。这些电池或电力存储器必须定期地再次充电。术语“电动车”在此不仅应理解为表示电动汽车，而且还应理解为电动摩托车(elektroroller)或电动自行车等。关于电动汽车，术语“电动车”不仅包括纯电力驱动的汽车，而且包括所谓的混合动力汽车，该混合动力汽车除了电力驱动器以外还带有其它驱动装置、例如内燃机。

由于电动车越来越普及，关于电动车、特别是电动汽车的充电过程提出了对充电基础设施、也被称作电动车供电设备(简称evse)的新要求。根据iec-norm61851(dinen61851)，术语evse应理解为一种用于给电动道路车辆充电的供电设备，其中所述电动道路车辆包括插入式混合动力电动车(plug-in-hybrid-elektrofahrzeugen)。这些供电设备例如包括充电桩、所谓的壁箱(用于安装在例如车库里)亦或用于与电动车连接的充电电缆。该充电基础设施或evse由此形成了耗电部电动车与熟悉的电气设备之间的接口。对于充电基础设施的运行方式的一个基本要求例如在于电动车的充电时间尽可能地短。这不可避免地导致相对较大的充电电流，而所述相对较大的充电电流必须在相对较长的充电时间内可供使用。特别针对电动车充电而设计的充电站是为了这样的大充电电流而布设的。

在通过传统的家用电气设备、例如通过在德国很普遍的所谓schuko插座给电动车充电的过程中，持续较高的充电电流成为极限负载，这是因为传统的家用电气设备并非是针对这种负荷、即针对这样大的、在这样长的充电周期中流动的充电电流来开发和布设的。尤其是当使用所谓的“内联模块(inline-moduls)”时也是如此，其中大多数电动车携带所述内联模块作为“紧急充电单元”。借助该“内联模块”，电动车可与传统的住宅连接插座连接并且用其充电。由于由此带来的对电气设备、尤其是230v的家用设备的高连续负载，对汽车工业界方面要求在充电电缆的被设成与家用设备的电网侧接通的所谓住宅连接插头中设置温度监控，以确保安全的充电过程并且保护所述插座免于过热和必要时免于火灾。

因此，目前市面上的用于通过家用插座给电动车充电的充电电缆在住宅连接插头这侧上具有温度传感器，该温度传感器记录插头或插座区域的温度升高并且将相应的信号报告给充电电缆或电动车的控制器。而且由于该原因，不允许在住宅连接插头这侧上连接延长电缆线或插座适配器，因为在该情况下不能保证住宅连接插座的温度监控。因此，充电电缆或内联模块被固定在特定的住宅连接插头上并且因此并非适合于各种构型的住宅连接插座。这之所以成问题，是因为在欧洲、但是也在世界范围内存在大量的针对特定国家的不同插头/插座变型方案。在德国，例如可使用构型“插头类型f”(所谓的schuko插头，也称作cee7/4)、“插头类型c”(所谓的欧标插头，也称作cee7/16)或者cee插头(按照din/en/iec60309)。在德国所采用的术语“schuko”在此代表了术语“保护接触(schutzkontakt)”的缩写并且表示一种在欧洲非常普遍的插头和插座系统。相反，在法国主要使用“插头类型e”(cee7/5)、在英国和英联邦主要使用“插头类型g”(所谓的联邦插头)作为针对家庭应用的标准的电气基本设施插头。这使得在跨越边境行驶时显著妨碍了特定的内联模块的可用性。

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于电动车的电连接装置以及充电电缆，其保证了安全的充电过程并且其突出特点是关于与不同的电气设备系统的配合作用而言灵活性较高。

根据本发明，该技术问题通过根据独立权利要求的电连接装置和充电电缆解决。有利的设计方式是从属权利要求的技术方案。

根据本发明的用于给电动车充电的充电电缆的电连接装置具有电网侧的第一连接件以及充电电缆侧的第二连接件，所述第一连接件用于将连接装置与电力电网电连接，所述第二连接件用于将连接装置与充电电缆的电网侧的插头连接。第一连接件在此具有至少两个接触元件，所述接触元件分别与第二连接件的至少两个接触元件之一导电连接。另外，第一连接件具有第一温度传感器，其用于温度监控并且经由通信线路与第二连接件电连接。第二连接件具有附加触头，其能够与充电电缆的电网侧的插头的对应附加触头导电连接，以将温度传感器的信号传递给充电电缆。

借助根据本发明的连接装置，可以在借助充电电缆通过住宅连接插座给电动车充电时，即使在使用根据本发明的连接装置的情况下也确保对住宅连接插座的温度监控。由此确保强制性地对插入到住宅连接插座中的连接件进行温度监控，以保护该住宅连接插座免于过热。以该方式实现了就不同的电气设备系统而言高度灵活的充电过程，这是因为通过使用适合的电连接装置使得充电电缆能够适配于各个必要的、用于特定国家的电气设备插头构型。该连接装置为此例如可以设计为插座-适配器。例如可使用热电偶作为温度传感器。

在该连接装置的一个有利的扩展方案中，第一连接件的接触元件通过连接电缆与第二连接件的接触元件导电连接。在该情况下连接装置额外地被设计为电缆延长部。以该方式可以明显增大充电电缆的“工作范围”，由此能够实现灵活地适配于各个主要的、特定的充电条件或充电环境。由此也明显改善了操作者的充电舒适性。

在该连接装置的另一有利的扩展方案中，第一连接件被设计为第一连接插头，而第二连接件被设计为第二连接插头。将第一和/或第二连接件设计为标准化的电连接插头能够简单且成本低廉地构造连接件并进而舒适地给电动车充电。

在另一有利的扩展方案中，连接装置具有用于确定连接装置的载流容量的编码介质，该编码介质能够通过第二连接元件读取。借助编码介质能够存储关于连接装置的载流容量的信息，该信息在连接充电电缆时可读取。以该方式可以容易地确定电缆延长部的载流容量，从而能够最佳地调节充电电流。由此简化了连接装置的操作并且进一步改善了充电过程的舒适度。

在连接装置的另一有利的扩展方案中，通过两个布置在第二连接件上的接触元件实现编码介质的读取，这两个接触元件能够与设计在充电电缆的电网侧的插头上的对应接触元件导电连接。通过设计在第二连接件上的接触元件对存储在编码介质中的信息进行读取能够结构简单且功能可靠地实现所存储信息的传输。然而也可设想其它可能性，例如借助rfid。

在连接装置的另一有利的扩展方案中，编码介质被设计为编码电阻。在此，通过电阻值的大小来呈现待存储的信息。使用电阻作为编码介质是另一种极其简单且成本低廉的替代实施方式。

在连接装置的另一有利的扩展方案中，第一连接件被设计为多功能插头。通过使用适合于与不同的插座构型配合作用的多功能插头，显著提高了充电电缆和连接装置的使用可能性的灵活性。

根据本发明的用于给电动车充电的充电电缆通过其电网侧的插头与前述类型的电连接装置导电连接。在此，充电电缆具有将电网侧的插头的接触元件与充电电缆的控制器导电连接的通信线路，因此第一温度传感器与控制器导电连接。

借助根据本发明的充电电缆可以确保即使在使用电连接装置时也能够对住宅连接插座进行温度监控。通过使用被设计为电缆延长部的连接装置可以一方面增大充电电缆的“工作范围”，由此基于对各个主要的、特定的充电条件或环境的灵活匹配，充电舒适度得以显著提高。另一方面，充电电缆由于使用该连接装置而能够极其灵活地与特定国家的电气设备系统相匹配——无论是作为“真正的”的电缆延长部还是作为纯粹的连接插头。

在充电电缆的一个有利的扩展方案中，插头具有用于温度监控的第二温度传感器，该第二温度传感器经由通信线路与控制器导电连接。借助第二温度传感器，即使在电连接装置不处于住宅连接插座上的前提下操作充电电缆的情况下，也能确保住宅连接插座的温度监控。由此进一步提高了关于充电电缆的使用可能性的灵活度。

在充电电缆的另一有利的扩展方案中，插头具有布置在第二温度传感器与通信线路之间的开关，以在连接装置被连接上时通过断开来桥接第二温度传感器。以该方式确保了充电电缆连同被连接在住宅连接插座上的连接装置一起运行时，充电电缆的控制器仅获取布置在住宅连接插头中、即布置在连接装置的第一连接件中的第一温度传感器的信号。由此确保了安全可靠地监控该住宅连接插座。

在另一有利的扩展方案中，充电电缆具有壳体，该壳体除了控制器以外还包括电网侧的插头。这特别有利于仅与电连接装置配合作用地操作充电电缆的情况。在该情况下，连接装置不仅用于使充电电缆适配于相应电气设备的针对特定国家的特殊性、尤其是不同的形状因素，而且用于增加可使用的电缆长度。因为通过针对特定国家而不同的连接装置变型来实现与相应的针对特定国家的电气设备的匹配，所以同一充电电缆可在不同的市场上提供并使用。由此，在规模经济的基础上能够更加成本低廉地制备充电电缆。

接下来参照附图更详细地阐述电缆延长部和充电电缆的实施例。其中：

图1a和1b是根据本发明的电连接装置的两种实施方式的示意图，

图2是根据本发明的充电电缆的示意图，

图3a是带有被接上的连接装置的充电电缆的示意图，

图3b是充电电缆与连接装置的连接区域的放大示意图，

图4是充电电缆的另一实施例的示意图，

图5a至5d是连接装置的其他实施方式的示意图。

在附图的各图中相同的部件始终配有相同的附图标记。附图说明适用于其中同样示出了相应部件的所有附图。

在图1a和1b中示出了用于给电动车(未示出)充电的充电电缆1(参见图2)的电连接装置10的两个实施例。连接装置10被设置用于将充电电缆1与电力电网(未示出)连接并且以该方式为连接在充电电缆1上的电动车供应电流。

图1a中示出的连接装置10被设计为电缆延长部并且具有第一连接件11和第二连接件12，所述第一连接件和第二连接件通过连接电缆20导电地彼此连接。在此，第一连接件11被设计为第一连接插头并且用于用来在电网侧、例如通过常规的230v住宅连接插座使连接装置10与电力电网接触。为此，第一连接件11具有两个设计为接触销的接触元件17-1和17-2，所述接触元件可插入到住宅连接插座中。第二连接件12被设计为第二连接插头并且用来在充电电缆侧使连接装置10与充电电缆1的在电网侧的插头2(参见图2)连接。为此，第二连接件12具有两个设计为接触套管的接触元件18-1和18-2，充电电缆1的两个在电网侧的插头2处设计为接触销的对应接触元件7-1和7-2可插入所述两个接触元件18-1和18-2中。设计在第一连接件11上的接触元件17-1和17-2通过连接电缆20的第一和第二导电线路与第二连接件12的分别配属于它们的接触套管18-1和18-2导电连接。

第一连接件11另外具有第一温度传感器13，其可以设计为热变电阻，例如所谓的ptc电阻。在连接装置10的通电状态下，温度传感器13用来对第一连接件11和/或其中插有连接装置10的对应住宅连接插座进行温度监控。为此，温度传感器13通过同样容纳在连接电缆20中的电通信线路21与另一触头的两个设计在第二连接件12上的接触元件22-1和22-2导电连接。在图1a和1b的图示中，接触元件22-1和22-2被实施为两个另外的接触套管。布置在充电电缆1(参见图2)侧的对应触头相应地具有两个另外的接触销8-1和8-2，所述接触销8-1和8-2能够插入到接触套管22-1和22-2中，以将温度传感器13产生的电信号传递给充电电缆1。然而同样也可能的是，将另外的接触销8-1和8-2设置在连接装置10的第二连接件12的侧上，以及将另外的接触套管22-1和22-2设置在充电电缆1的电网侧的插头2的侧上。

另外，与图1a中示出的连接装置10的实施方式不同地，图1b中示出的实施方式没有连接电缆20，而是设计为适配器插头。在此，将用于在电网侧与电力电网接通的第一连接件11以及用于在充电电缆侧与充电电缆1连接的第二连接件12容纳在一共同壳体14中。在该壳体14中第一连接件11的电接触元件17-1和17-2与电接触元件18-1和18-2也导电连接。同样将第一温度传感器13以及通信线路21容纳在壳体14中。

在图1a和1b的图示中，接触销17-1和17-2与接触套管18-1和18-2之间的电连接通过两个电导线实现，这两个电导线被表示为相导线或外导线p以及零导线n。然而同样可行的是，电动车的供电(所述供电通过这两个电导线进行)借助两个相导线作为所谓的“相-相供电”来实现。另外也可以通过三个相导线实现供电，其中在该情况下第一连接件11被设计用于连接在相应的三相交流电网上。

图2示意性示出了与图1中示出的连接装置10相对应的充电电缆1，该充电电缆1也称为所谓的“内联模块”。该充电电缆1具有电网侧的插头2，其设计用于在电网侧与电力电网接通亦或用于与连接装置10的充电电缆侧的连接件12接通。为此，插头2具有两个设计为接触销的接触元件7-1和7-2，所述接触元件可插入到住宅连接插座中或第二连接件12的接触套管18-1和18-2中，以建立导电连接。插头2通过第一电缆段3-1与充电电缆1的控制器4导电连接。然而，同样可将插头2与控制器4一起集成到一共用壳体中。在该情况下，连接着插头2与控制器4的第一电缆段3-1同样被集成到该壳体中。通过同样与控制器4导电连接的第二电缆段3-2可将充电电缆1与电动车(未示出)导电连接。

插头2另外具有第二温度传感器5，所述第二温度传感器通过第二通信线路6与控制器4的微控制器9导电连接。第二温度传感器5同样可以设计为热变电阻并且用来对插头2和/或住宅连接插座进行温度监控，前提是插头2被插入到这一住宅连接插座中。在此，将第二温度传感器5产生的信号与基准值进行比较。如果超出了基准值，则可通过微控制器9引发充电电流的减小或中断。通过设计在插头2上的另外的接触销8-1和8-2(它们可插入到连接装置10的另外的接触套管22-1和22-2中)，能够实现与布置在电缆延长部10的电网侧的第一连接件11中的第一温度传感器13的导电连接。如果充电电缆1通过连接装置10与电力电网连接，则可以借助微控制器9不仅对第二温度传感器5的信号而且对第一温度传感器13的信号都进行监控和处理。

在图3a和3b中示意性地示出了连接装置10和被接上的充电电缆1，其中图3b示出了连接装置10与充电电缆1的连接区域的放大图。

图3a主要示出了图1a中示出的连接装置10与图2中示出的充电电缆1的组合。在此，插头2的两个接触销7-1和7-2被插入到连接装置10的第二连接件12的两个接触套管18-1和18-2中，以实现充电电缆1的相导线和零导线与连接装置10的相导线和零导线的导电连接。在相-相供电的情况下，实现两个相导线的导电连接。另外还将插头2的两个另外的接触销8-1和8-2插入到第二连接插头12的对应的另外的接触套管22-1和22-2中。以该方式实现了连接装置10的通信线路21与充电电缆1的通信线路6之间的导电连接，以将第一温度传感器13的信号传递给充电电缆1的微控制器9。

图3b示意性示出了所述连接区域，即连接装置10的第二连接插头12与充电电缆1的插头2的连接区域的放大图。除了相导线和零导线通过插入到接触套管18-1和18-2中的接触销7-1和7-2的电连接以及通信线路6和21通过插入到接触套管22-1和22-2中的接触销8-1和8-2的连接以外，图3b还示出了额外的pe插塞触头19，该pe插塞触头19设置在第二连接件12与插头2之间。通过该pe插塞触头19能够实现与在充电电缆1和连接装置10中导引的保护导线pe的导电连接。为此，连接装置10的第一连接件11必须具有相应的附加触头(未示出)，通过该附加触头在插入时能够实现与住宅连接插座的pe触头的导电接触。

图4示意性示出了根据本发明的充电电缆1和连接在充电电缆上的连接装置10的另一实施例。在此，充电电缆1的插头2具有开关23，所述开关被布置在充电电缆1的第二温度传感器5与通信线路6之间。开关23在此这样运行，使得在充电电缆1与连接装置10电接通时开关23断开，以便在该情况下、即在连接装置10被接上的情况下桥接所述被布置在充电电缆1的插头2中的第二温度传感器5。为了该目的，原则上可既可以使用机械开关也可以使用电开关。以该方式确保了控制器4仅仅获取那个被插入到住宅连接插座中的插座插头所配备的温度传感器5或13的信号。由此保证了安全可靠地监控该住宅连接插座。

图5a至5d中示出了根据本发明的连接装置10的其它实施方式。在此图5a示出了与连接着的充电电缆1处于配合作用的连接装置10。与图3a中的图示的区别是，所述第二连接件12另外具有设计为编码电阻16的编码介质，所述编码介质用于确定连接装置10的载流容量。该编码电阻16在其第一接头上通过连接装置10的通信线路21的部段与另外的接触元件22-2导电连接。编码电阻16以其第二接头与同样设计在第二连接件12上的另外的接触元件15导电连接。在充电电缆1被接上时，该另外的接触元件15与设置在插头2上的、另外的对应接触元件25形成另外的接触，通过该另外的接触能够将关于电缆延长部10的载流容量的信息传递给充电电缆1的控制器4。

图5b至5d示出了用于集成编码电阻16的其它可能性。图5b中，编码电阻在两个设计在第二连接件12上的另外的接触元件15之间电气切换。然而在图5c中，编码电阻16一方面与另外的接触元件22-1导电连接，该接触元件22-1通过通信线路21与第一温度传感器13导电连接。另一方面，编码电阻16通过保护导线pe与pe接触元件19导电连接。由此得到的优点在于，为读取编码电阻16无需专用的、设计在第二连接件12上的其它接触元件。

最后在图5d中示意性示出了用于电连接编码电阻16和第一温度传感器13的另一可能性。在此，对应于图5c中示出的实施例，编码电阻16的第一接头通过保护导线pe的部段与pe接触元件19导电连接。对应于图5a中示出的实施例，编码电阻16的第二接头与另外的接触元件15导电连接。然而进一步地与在前的实施例不同的是，温度传感器13的仅一个接头与另外的接触元件22-1导电连接。第二接头通过保护导线pe与pe接触元件19导电连接。基于该电气布局可以省略两个通信线路21之一以及另外的接触元件15之一。

在附图中，充电电缆1总是作为即使没有连接装置10也可使用的独立的充电电缆示出。然而同样也可以设计带有专属的、非标准化插头2的充电电缆1，该非标准化插头2不能插入到常用的住宅连接插座中，而是仅能插入到根据本发明的电连接装置10的、相应地互补式设计的第二连接件12中。由此得到的优点在于，充电电缆1可以不依赖于根据国家而不同的标准来设计，因为针对特定国家的调整分别通过连接装置10实现。在该情况下甚至不一定需要所述布置在插头2中的第二温度传感器5，因为在该情况下总是通过布置在连接装置10的第一连接件11中的第一温度传感器13实现对住宅连接插座的温度监控。

另外同样可这样设计充电电缆1，即，插头2直接被集成到内联模块的壳体中，并且不是如附图中所示地通过柔性电缆与内联模块连接。这则尤其有利于以下情形，即，充电电缆1如前所述地不能作为独立的充电电缆使用，而是仅能在与对应于特定国家的标准的连接装置10处于连接的状态下使用。在该情况下，连接装置10既发挥电缆延长部的作用，又作为适配器用于与分别所处的电气基础设施相匹配。

另外，在前文所述的实施例中，控制器4始终作为充电电缆1的集成的组成部分示出。然而同样也可以使用布置在电动车侧的控制器，该控制器用于控制充电过程和温度监控。在该情况下，仅借助通信线路6将第一温度传感器13的信号导引穿过充电电缆1，以借助布置在电动车侧的控制器进一步处理该信号。

附图标记单

1充电电缆

2电网侧的插头

3-1第一电缆段

3-2第二电缆段

4控制器

5第二温度传感器

6通信线路

7-1接触元件/接触销

7-2接触元件/接触销

8-1另外的接触销

8-2另外的接触销

9微控制器

10连接装置

11第一连接件

12第二连接件

13第一温度传感器

14壳体

15另外的接触元件

16编码电阻

17-1接触元件/接触销

17-2接触元件/接触销

18-1接触元件/接触套管

18-2接触元件/接触套管

19pe接触元件/pe插塞触头

20连接电缆

21通信线路

22-1另外的接触元件

22-1另外的接触元件

23开关

25-1另外的接触元件

25-2另外的接触元件

p相导线

n零导线

pe保护导线