CN102804517A - 用于电动交通工具的充电电缆插头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电动交通工具的充电电缆插头(1)，其具有：外壳(2)；电气接头(6)，被安置于该外壳(2)中，用于连接至充电站(4)；及识别装置(8)，其安置于该外壳(2)中且经由该电气接头(6)与该充电站(4)通讯。

Description

用于电动交通工具的充电电缆插头
技术领域
本发明涉及一种用于具有外壳及电气接头的电动交通工具的充电电缆插头，充电电缆插头位于外壳中用于连接至充电站。除此之外，本发明涉及具有这样插头的充电电缆及具有这样插头的系统。
背景技术
电动交通工具的普及度在不久的将来将显著增加。然而，随着电动交通工具的普及，对供应基础设施有了新的要求。电动交通工具不仅可以在家用环境中被提供电能，也可以在家用环境外被提供电能。为了实现这一点，希望充电站可以在公共场所可供利用，电动交通工具的使用者可以在充电站处获得电能。例如，充电站可以布置于公共停车场、多层停车场或私人停车场所中，私人停车场所例如使用者的工作场所区域。因此，电动交通工具的使用者能够将他们的交通工具连接至此等充电站。当他们不在场时，可对电动交通工具的电池进行充电。
然而，电动交通工具的使用者必须对所获得的电能付费。因此，必须确定哪一使用者获得了多少电能，以便能够向此使用者开账单。尤其是在公用充电站的情况下，必须确保使用者只对其实际获得的电能付费。另外，必须确保电能只能由与能源供货商签订有有效供应合约的此等使用者使用。因此在充电过程之前，使用者的身份验证必须提供给充电站及因而提供给能源供货商。只有身份验证正确，才可释放能源供应。
然而，使用在公共场所可使用的固定充电站的一问题是电动交通工具的结构将是多种多样的，其意味着具有各种插头及插头系统的各种电动交通工具将被操作。仍然没有标准可借助以使电动交通工具可以为充电站识别。除此之外，例如，对于改造过的电动交通工具，将识别硬件整合进交通工具本身会很困难。
发明内容
鉴于以上所述原因，本发明以向充电站提供简单且多用途的用户识别的目的为基础。
关于此发明，此目的通过用于具有外壳及电气接头的电动交通工具的充电电缆插头来实现，充电电缆插头以一方式安置于外壳内用于连接至充电站，使得识别装置安置于外壳内，其经由电气接头与充电站进行通讯。
已认识到，对使用者的识别不一定透过交通工具发生。还认识到，充电站处会由于完成识别的使用者接口操作复杂且被操作者拒绝。使用者想要能够对其交通工具充电能，而无需执行手动操作。使用者不希望被识别问题困扰。然而，使用根据先前技术的解决办法，必须携带会员卡或者输入识别号码来实现此目的。然而，此等解决办法阻止使用者非正式地使用充电站。
就本发明而言，非正式使用充电站是可能的，因为充电电缆插头本身具有识别装置，利用该识别装置，使用者与充电电缆可分别被一充电站识别。由于识别装置整合入插进充电柱的充电电缆的插头中，所以识别可以以完全脱离使用者及交通工具或者使用者携带的识别装置的方式发生。以此方式，来自各种制造商的各种交通工具可在同一充电站被充电，而无需对识别标准达成协议。对于使用者而言所有必须做的是使用具有识别装置的充电电缆插头，通过识别装置，使用者可向充电站说明身分。
应该注意到，该用语“充电电缆插头”的使用意指充电电缆及外壳在插座附近的一部分。因此，直接靠近充电电缆插头而安置且由电缆连接至插头本身的第二外壳也归入该用语“充电电缆插头”中。特定的，所有直接接近于用于充电站的插头的接收器安置识别装置的解决方法都归入该用语“充电电缆插头”。
还应注意到，该等电气接头可以是通讯接头及能源接头。例如，电气接头可以成为引示导线的一部分。电气接头也可以成为电力或能量导线的一部分。
在交通工具端，充电电缆可被插入交通工具。就充电站而言，交通工具本身不需执行任何识别程序。此意味着，根据本发明，除电动汽车以外，电气操作压路机或是其它电气驱动交通工具也可透过利用充电电缆插头从充电站获得电能。对交通工具或使用者的识别可通过其发生的交通工具内的“智能”充电控制系统去掉。根据本发明，被充电站且因此被网络运营者及/或能源供货商识别所需的整个“智能”位于充电电缆插头本身。
根据一有利实施例，建议形成识别装置以便经由接头将识别信号传送至充电站。识别装置可以是电子电路，通过此识别装置，信号可耦接入插头与充电站之间的电气连接。藉此，信号可被模拟调变或数字调变。识别信号可以是包含充电电缆插头的身份验证的一信号。例如，此身份验证可是明确的识别符。
识别信号也可通过恰当的编码程序来传送，使得充电电缆插头的身份验证只能由充电站本身识别。透过编码识别信号，可避免从充电站外的其它位置读取识别信号。例如，识别信号可通过充电站的公共密匙编码(有利的是，对于网络中的所有充电站，只有一个单一密匙，否则在识别装置中必须知道所有充电站的所有公共密匙)，其可永久的位于充电电缆插头中。此信号可进而在充电站中通过存储于其中的私人密匙解碼。
识别信号及身份验证数据可分别识别用户、能源供应合约、合约参数及/或类似之物。识别信号或身份验证数据可通过程序化该插头而被加加载充电电缆插头。在此情况下，识别信号或身份验证数据可存储在安置于充电电缆插头中的内存中。该内存可是非易失性内存。该内存可以以一编码方式保存身份验证数据。
身份验证数据还可只以编码形式存在于充电电缆插头中，且已经以编码方式加载充电电缆插头中。当从充电电缆插头传送到充电站时，识别信号传送编码数据且此数据不需在充电电缆插头本身中被编码。利用识别信号加载充电站的身份验证数据的译码可发生在充电站中。因此，在程序化充电电缆插头时只需知道充电站的公共密匙。则在充电电缆插头本身中不需要逻辑系统执行编码。由此降低了充电电缆插头的成本。这是有利的，尤其是当身份验证数据为半静态时。此数据难以改变，因此提前编码是可能的。
根据一有利实施例，还建议外壳具有用于充电柱的锁定装置的接收器，使得在接收锁定装置后，插头因与充电柱完全匹配(形状吻合(form fit)、形锁合(form closure))而被扣紧。例如，在锁定装置啮合到充电电缆插头中之后，充电电缆插头可能扣紧于充电站中，使得其不能脱离。当接收到识别信号时，充电站的锁定装置可移动，使得其可被移至充电电缆插头的接收器内。此可进而防止充电电缆插头从充电站脱离。此可预防以下可能性：启动能源供应后，充电电缆在无人监视的情况下脱离充电站且能源可被一未授权人员获得。
可提供检测充电电缆强制性脱离充电站的装置。此检测装置可存在于充电站及充电电缆插头中。如果此等装置检测到强制性脱离，则能源供应可停止。此还可避免未经授权获得所提供的能源。
然而，为了使授权使用者想要结束充电过程时能够从充电站撤出充电电缆，必须通过插头发信至充电站。因为根据本发明，且不说电能的释放，与充电站进行通讯的是充电电缆插头而非交通工具，所以交通工具本身并不执行此发信动作。由于此原因，外壳具有设置用于读取使用者的身份验证的读取装置，其中读取装置与识别装置有效连接。借助于读取装置，使用者身份验证可自数据载体读出(诸如密匙)。就充电电缆插头而言，此使用者身份验证可识别使用者。一旦已建立成功识别，此可被通知给识别装置。
根据一有利实施例，建议读取装置被设为用以非接触地读取发出使用者身份验证的密匙。例如，密匙可以是转频器。例如，转频器可以通过读取装置发出的高频读取场启动及查询。转频器通过读取场启动，从而发出其识别符。此识别符可同样地在高频范围中发出。发出识别符的能量通过电池及/或读取场提供在转频器这边。例如，密匙可以是车钥匙中的转频器或是钥匙环上的转频器。
为了读取转频器，根据一有利示范性实施例，建议读取装置为一转频器读取装置。转频器读取装置可发出高频范围内中的读取场。例如，读取场可散布于充电电缆插头周围。如果转频器进入读取场，转频器可从读取场获得能量，且利用此能量，转频器可通过发送场发出它自己的识别符。此识别符可通过转频器读取装置接收及评估。
根据一有利实施例，建议读取装置被设为以在接收到使用者身份验证时，发出信号到识别装置。在此情况下，例如，读取装置可将使用者身份验证传送至识别装置。对使用者身份验证的检查可在识别装置中执行，且如果检查结果是肯定的，则由充电站发出对充电电缆插头的一许可。
根据一有利示范性实施例，建议在对使用者身份验证的检查其结果为肯定的的情况下，识别装置传送释放信号至充电站，至少撤除锁定装置。如果在充电电缆插头中判定授权使用者已经靠近充电电缆插头，或是其密匙处于读取场中，则识别装置可从充电电缆插头发送释放信号至充电站。通过此释放信号，其可发信通知充电站，锁定装置被撤除。例如，锁定装置的撤除可以是将锁定装置自插头中的插座移出。例如，锁定装置的闩可自插头中的插座移出。
根据一有利实施例，建议释放信号通过充电站中断能量供应。在此情况下，中断装置可存在于充电站中，例如，其在接收到释放信号时，中断将能源供应到充电电缆插头。藉此确保在获准将充电电缆插头从充电站移出后，不再从充电站获得能量。只有当授权充电电缆插座再次插入充电站时，能源供应才可再次通过充电站中的相应装置启动。
根据一有利实施例，还建议连接识别装置安置于外壳中，连接识别装置可识别接头至充电站的电气连接，其中当到充电站的辨识连接被识别出时，连接识别装置启动识别装置。当充电电缆插头连接至充电站时，识别装置只用以经由接头发送身份验证。为了执行此动作，需要识别装置只在插头插进充电站时才发出识别信号。通过连接识别装置，插头插进充电站的事实已经确立。因此，识别装置可以发出识别信号。此意味着一旦插头已经插进充电站，识别信号就通过识别装置经由电气接头传送至充电站。
另一发明是具有如上所述的充电电缆插头的充电电缆。在交通工具端，充电电缆可经提供有连接至交通工具的插座。在充电站端，根据本发明充电电缆插头用以向充电站识别充电电缆。
因此每一使用者可随身携带自己的充电电缆，且通过充电电缆或充电电缆插头向该充电站识别自己的身分。
根据另一发明，提出具有这样充电电缆及充电站的系统。
该系统有利地配备有密匙，其发出使用者身份验证以用于与充电电缆插头中的读取装置通讯。例如，密匙可以是上文提到的转频器。
根据一有利实施例，充电站可具有锁定装置，其用于在接收到来自插头的识别信号之后将插头锁定在充电站中。例如，锁定装置可以是一个或多个闩，当接收到识别信号时，它们被推入插头中的接收器中，使得插头不会再从充电站移出。只有接收到释放信号之后，锁定装置才可被撤除且插头才可松开。
根据一有利实施例，还建议充电站具有能源释放装置，其用于在接收到来自插头的识别信号时释放能源供应给插头及/或用于在接收到来自插头的该释放信号时中断能源供应。
附图说明
根据显示示范性实施例的附图，本发明更详细地予以说明在下文中。在该附图中：
图1示出了根据一有利示范性实施例的充电电缆插头；
图2示出了充电站的概要细部图；
图3示出了具有插头的充电站的概要细部图；
图4示出了根据一有利示范性实施例的充电电缆。
附图标记说明
1…充电电缆插头
2…外壳
3…充电电缆
4…充电站、插头
6…电气接头
8…识别装置
10a、10b…凹槽、插座
12a、12b…闩
12c…驱动器
14…读取装置
15…22KHz高频信号、读取场
16…转频器、授权转频器、未授权转频器
17…发送场
18…连接识别装置
20…接头
22…插座
24…控制单元、能源释放装置
26…能源释放装置
28…导线
30…充电电缆
31…插座
具体实施方式
图1显示具有外壳2的充电电缆插头1。充电电缆3引进外壳2，充电电缆3未显示的一端连接至插座，该插座可被连接至交通工具。外壳2具有电气接头6。电气接头6电气连接至充电电缆3的导体。电路安置于外壳2中作为识别装置8。此可以是微处理器，相应的逻辑电路存储于其中。此外，读取装置14安置于外壳2中。读取装置14与识别装置8有效连接。读取装置14是转频器读取装置，其可发射读取场，例如22KHz高频信号15，且可接收一转频器16的发送场17(例如同样在KHz范围内)。还在外壳2中提供连接识别装置18，其同样也是微处理器，相应的逻辑电路可存储于其中。连接识别装置18与识别装置8有效连接。最后，插座10被提供于外壳2中，例如由两个凹槽10a、10b形成。插座10用以接纳充电站的锁定装置12，锁定装置12将在下文中被描述。
识别装置8电气连接至充电电缆3的导线。通过此电气连接，识别装置8可将识别信号调变到充电电缆3的导线上且因此调变到电气接头6上。藉此，充电电缆插头1的身份验证可经由电气接头6发送至充电站4。识别信号可包含使用者或充电电缆的身份验证数据。此身份验证数据通过识别装置8调变到导体上。
连接识别装置18以方式连接至接头6，使得其检测接头6到充电站4中的接头20的连接。如果接头6至接头20的接触由连接识别装置18检测出，则连接识别装置18通过适当的信号启动识别装置8。因此，识别装置8将身份验证数据经由接头6发送至充电站4。
图2显示了充电站4的插座22的一概要细部图。可看到接头20被提供于插座22中，其形成的形状便于接收接头6。还可进一步看到锁定装置12被提供于充电站4中。锁定装置12可由两个闩12a、12b及驱动器12c构成。通过驱动器12c，闩12b可被推出显示的位置，进入延长位置，此将在下文中被描述。
此外，充电站4具有控制单元24。控制单元24电气连接至接头20。例如，控制单元24透过来自识别装置8的信息信号经由接头20接收身份验证数据。与此一样，控制单元24从识别装置8接收释放信号。借助于控制单元24，插头1与充电站4之间可通讯。
最后，充电站4具有能源释放装置26，其连接至控制单元24。能源释放装置24可通过控制单元24移至闭合位置，如图所示。在闭合位置中，能源可经由节点20提供到接头6。此外，控制单元24可以以一方式启动能源释放装置26，使得导线28与接头20之间的电气连接被中断。
图3显示了充电站4中的处于推进状态的插头1。如果插头1插进充电站4的插座22，则接头6与接头20开始电气接触。此接触透过连接识别装置18感测到。例如，此可透过控制单元24经由接头20有规律地发出电脉冲而实现。如果此等脉冲从接头20经由接头6传导到电缆3的导体上，则它们可由连接识别装置18检测。如果检测到连接，则连接识别装置18启动识别装置8。
因此，识别装置8将作为识别信号的身份验证数据调变到电缆3的导体上。此识别信号经由接头6及接头20转移到充电站4内的电导体上。控制单元24可接收及评估识别信号。在此连接中，例如，识别信号可能是编码信号，其以编码方式包含身份验证数据。例如，编码可通过不对称编码方式产生。例如，此可由充电站4的公共密匙来完成，这对于位于网络内的所有充电站4都可以是相同的。利用充电站4的可位于控制单元24中的私人密匙，识别信号及因此身份验证数据可以被译码。
对一使用者的识别在控制单元中被执行。例如，在此情况下，控制单元可经由导线28或经由网络连接(图未示)与中心计算机进行通讯，且基于身份验证数据检查使用者的授权。如果控制单元24中的检查是肯定的，则控制单元24将一锁定信号发送至锁定装置12。因此，锁定装置12的驱动器12c被启动，且闩12a及闩12b从第一位置移出，进入图3中所示的第二位置。在第二位置中，闩12a、12b插入插头1的插座10a、10b。随即，锁定装置12发出一正锁定信号至控制单元24，因此控制单元24识别出插头1锁定于插座22中。
控制单元24可进而以一方式启动能源释放装置26，使得导线28与接头20进行电气连接。因此，能源可经由插头1提供至充电电缆3。连接至充电电缆3的电动交通工具从充电柱4获得能量。
如果使用者现在想要将插头4从插座22拔出以终止充电过程，则使用者必须就插头1证实自己的身份。为了执行此动作，读取场15可通过读取装置14不断地发出。读取场15允许一转频器16获得能量。如果转频器16通过读取场15被启动，则转频器16发出包含转频器16的身份验证的发送场17。此发送场17可由读取装置14接收。对发送场17及包含于其中的身份验证数据的评估使得读取装置可检查转频器16是否为授权转频器16。
如果检查结果是肯定的，则读取装置14将信号发送至识别装置8。因此，识别装置8可发出释放信号，经由接头6及接头20到达控制单元24。接收到释放信号时，控制单元24首先使能源释放装置26的接头断开，使得能源的供应被中断。控制单元24接着启动锁定装置12，使得锁定装置12的驱动器12c将闩12a及12b移回至图2中显示的位置。因此，插头1可从充电站4的插座22中被拔出。
如果未授权转频器16接近插头1，此转频器也发出具有身份验证的发送场17。此身份验证可同样在读取装置14中被评估。然而，未授权转频器不会导致读取装置14启动识别装置8发出释放信号。
图4显示了具有插头1及插座31的充电电缆30。如图3中所示，插头1可插进充电站4。插座31可连接至交通工具。交通工具可经由充电电缆30电气连接至充电站4，且也可经由充电电缆30获得电能。
通过根据此发明的插头1，可保证识别无关于交通工具内的逻辑单元。此意味着可以以特定简单的方式获得能量。使用者无需与充电站4互动。根据此发明的充电电缆30可与大量不同电动工具一起使用，而交通工具无需为连接至充电站4而被改造。

Claims (15)

1.一种用于电动交通工具的充电电缆插头，其具有
-外壳(2)，
-电气接头(6)，被安置于该外壳(2)中，用于连接至充电站(4)，及
-识别装置(8)，其安置于该外壳(2)中且经由该电气接头(6)与该充电站(4)通讯。
2.如权利要求1所述的充电电缆插头，其特征在于，该识别装置(8)设为经由该等电气接头(6)将识别信号传送至该充电站(4)。
3.如权利要求1或2所述的充电电缆插头，其特征在于，该外壳(2)具有用于该充电站(4)的锁定装置(12)的接收器(10)，使得在该锁定装置(12)被接收后，该插头通过与该充电站(4)形状吻合而被扣紧。
4.如上述权利要求中任一项所述的充电电缆插头，其特征在于，该外壳具有设置用于读取使用者身份验证的读取装置，并且该读取装置与该识别装置有效连接。
5.如权利要求4所述的充电电缆插头，其特征在于，该读取装置(14)被设为，以非接触地读取发出使用者身份验证的密匙(16)。
6.如权利要求4或5所述的充电电缆插头，其特征在于，该读取装置(14)是转频器读取装置。
7.如权利要求4至6中任一项所述的充电电缆插头，其特征在于，该读取装置(14)被设为，以在接收到该使用者身份验证时发送信号至该识别装置(8)。
8.如权利要求4至7中任一项所述的充电电缆插头，其特征在于，当接收到来自该读取装置(14)的该信号时，该识别装置(8)传送释放信号至该充电站(4)，用于至少撤除该锁定装置(12)。
9.如权利要求8所述的充电电缆插头，其特征在于，该释放信号中断通过该充电站(4)的能源供应。
10.如上述权利要求任一项所述的充电电缆插头，其特征在于，连接识别装置(18)安置于该外壳(2)中，该连接识别装置识别该接头(6)到充电站(4)的电气连接，其中当至该充电站(4)的连接被识别时，该连接识别装置(18)启动该识别装置(8)。
11.一种充电电缆(20)，其具有如权利要求1所述的充电电缆插头。
12.一种系统，其具有如权利要求11所述的充电电缆(20)及充电站(4)。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，发出使用者身份验证的密匙(16)被提供用于与该读取装置(8)通讯。
14.如权利要求12或13所述的系统，其特征在于，该充电站(4)具有锁定装置(12)，该锁定装置用于在接收到来自该插头的识别信号之后，将该插头锁定在该充电站(4)中。
15.如权利要求12或14中任一项所述的系统，其特征在于，该充电站(4)具有能源释放装置(26)，其用于在接收到来自该插头的识别信号时释放到该插头的能源供应及/或在接收到来自该插头的该释放信号时中断该能源供应。
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