CN103328254B - 车辆充电装置的访问控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种设置在汽车（1）上的充电插座的访问控制系统。所述充电插座具有可闭锁护盖（3），所述充电插座区域内设有检测物体（4）接近的接近传感器（11）。所述接近传感器（11）与车辆端控制系统（17）耦合，其中，所述控制系统与至少一个电磁唤醒信号发射线圈（10）连接，所述控制系统（17）被设计成可在所述接近传感器（11）检测到物体（4）接近时，控制所述发射线圈（10）发出唤醒信号。独立于所述车辆（1）的ID发送器（5）被设计成可接收所述唤醒信号，其中，所述ID发送器（5）和所述控制系统（17）分别具有用于进行双向无线电通信的构件，以便对所述ID发送器（5）进行认证。所述控制系统（17）在认证成功时将所述护盖（3）解锁。

Description

车辆充电装置的访问控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种车用充电装置的访问控制系统。所述充电装置可以布置在设有电力驱动装置的车辆或位置固定的充电站上。特定而言，本发明涉及设置在汽车或位置固定的充电站上的充电插座或插在所述充电插座中的充电插头的一种访问控制系统，其中，所述充电插座配有可闭锁护盖。

背景技术

在用液体燃料运行的汽车中，用于闭锁油箱加注颈口的闭锁装置属于公知技术。其作用主要是在车辆停下后，防止未被授权者访问或操作油箱内容物。

DE 35 04 466例如描述一种用于汽车液体燃料箱的燃料加注口盖的遥控闭锁/解锁装置。这种装置是借助执行元件使闭锁销在闭锁位置与释放位置之间运动。

电池供电或电池支持的电动车或混合动力车需要在车辆上提供用于为动力电池充电的充电插座，该充电插座内可插入适配的充电插头。这个充电插头通过充电电缆与电源如私人插座或公共区域的充电站连接。DE 196 13 793描述一种用于为设有相应的多极插接装置的汽车上的电池充电的电池充电装置。可以根据具体用途，特别是根据所用电源提供的是直流电还是交流电，来使用不同尺寸不同设计的充电插头。

在充电插头与汽车上的充电插座连接方面存在不同的实现机制。部分充电插头需要先插入对应的开口内，而后绕旋转轴偏转，其他的连接手段需要用较大力气将插头送入对应的卡合件或弹簧触点。也可以在电动机辅助下将插头插入充电插座。

像传统汽车的燃料加注口盖那样，闭锁充电插座通常需要为该充电插座设置盖体或护盖，此盖体也可被闭锁，以防受到未授权的操作或访问。

DE 196 42 687描述一种用于充电插座的护盖，这种护盖同时也能对已插入的充电插头进行闭锁。

然而，已知系统在舒适性和使用安全性方面受到限制。

发明内容

因此，本发明的目的是改善在汽车上利用充电插座进行充电的安全性和舒适性。

本发明用以达成该目的的解决方案是一种充电插座的访问控制系统以及禁止和允许访问充电插座的方法。

本发明的充电插座的访问控制系统在充电插座区域内设有接近传感器。这个接近传感器能检测物体的接近，特别是通过将手伸向充电插座来接近充电插座的用户的身体部位的接近。

该接近传感器可采用任意设计(见下文)。充电插座和传感器可布置在车辆上，或者也可以布置充电站或供电站上。相应地，本发明确保既可在送电侧又可在放电侧，或者在这两侧中的其中一侧进行访问。

所述接近传感器在空间上布置于充电插座区域，因而能检测到用户进入这个区域。为此，该接近传感器可与插座相邻布置或者直接布置在插座上。所述接近传感器也可以布置在能够在充电插座附近进行检测的周围部件区域内，例如布置在该区域的塑料部件下方。

所述接近传感器与车辆端或充电站端控制系统耦合，其中，该控制系统还与至少一个电磁唤醒信号发射线圈耦合。当接近传感器检测到充电插座区域内有物体接近时，控制系统可以控制发射线圈，以便通过发射线圈发出唤醒信号。

这类检测机制和唤醒信号的发射属于其他汽车技术领域的已知技术。举例而言，本申请人在借助接近传感器感测用户对汽车门把手的操作意向领域就持有大量的研发技术和相关申请(例如参阅DE 103 25 246)。其所使用的技术原则上也可转用于本发明，技术细节请参阅相关知识和该公开案的揭示内容。

所述发射线圈发出唤醒信号，该唤醒信号可被汽车用户或充电站用户随身携带的ID发送器接收到。为此，该ID发送器具有相应的接收装置，例如转发器线圈。相应的ID发送器属于汽车无钥匙方案领域的已知技术。此外，所述ID发送器还具有用于与车辆端或充电站端控制系统通信的构件，该控制系统同样具有用于与ID发送器进行双向无线电通信的构件。该双向无线电通信通常不在用以向ID发送器发出唤醒信号的载波频率上进行。此外也可以在车辆端使用其他类型的发送/接收装置。当ID发送器在双向无线电通信过程中得到成功认证后，所述控制系统允许充电插头的护盖被打开，如果认证失败，控制系统就闭锁充电插头的护盖。在双向无线电通信过程中，由ID发送器向车辆端控制系统传输信息，车辆端控制 系统随后对ID发送器访问充电插座的授权进行检验。

因此，本发明的创新点在于，访问充电插座时需要通过随身携带的ID发送器进行认证。通过这种方式可以分别对充电插座的访问控制和其他汽车功能或充电站功能的访问授权进行评估。举例而言，这样就可以在未检测到授权ID发送器时阻止对汽车充电装置的访问，而此时车辆(例如门)仍然可以被解锁。在此情况下，处于解锁状态的车辆可以用来装载或卸载物品，但出于安全考虑，充电插头的封闭件处于闭锁状态。另一方面，当车辆例如被停入私人车库或公共车库后，可以将车辆闭锁或者使其保持闭锁状态，并且进行本发明的认证对话以便访问充电插座，但该认证对话只会使充电插座护盖被解锁，车辆的其余部分则仍保持闭锁状态。

将本发明应用于位置固定的充电站时也是如此。将合法的ID发送器发放给被授权者，或者在充电站登记现有的ID发送器，例如分配给车辆的ID发送器。只有在对接近的ID发送器进行成功检验后，才允许访问充电装置。这些功能例如可应用于设有充电站的露营场所或租车服务供应商。

本发明的装置和相应方法能提高访问汽车和充电站上的充电装置时的安全性。通过对汽车上充电装置的访问进行授权检验，可以实现安全性更高的新型访问方案。举例而言，不需要汽车的每一名驾驶员都具有访问充电装置的授权，无权访问乘客室其余区域的人员或者无权启动车辆的人员也能被允许访问汽车的充电装置。其中，ID发送器虽然往往是但不一定必须是专属于该车辆的ID发送器。举例而言，可以将标准化的ID发送器发放给有资质的人员，而后授予这部分人员访问相应车辆上的加油装置的权限，但不授予其访问车辆其余部分的权限。在此情况下，通过车辆端控制装置与ID发送器之间的认证对话，将会发现该ID发送器的授权有限，相应只能允许其访问充电盖或充电插头。如此一来，如果是在具有服务性质的停车场，就可以由服务人员来为电动车充电，但服务人员任何时候都得不到访问车辆内部的授权，而只允许访问充电装置。

对充电站的访问控制也是如此。举例而言，可以为用户将一组充电站划分为多个分组，部分用户访问其中一部分充电站，其他用户访问另一部分充电站。也可以授予部分用户访问全部充电站的权限(高级用户)，其他用户则只允许访问一部分充电站。最后，在使用存在技术差异的充电站的情况下，也可以仅授予访问那些经检验与ID发送器兼容的充电站的权限(例如适用于车辆专有ID发送器)。

当用户实际接近充电插座时进行访问认证。因此，本发明完全不必在车辆的标准解锁过程中将充电插座一并解锁，而是在插座实际受到访问时才将插座解锁。之所以能实现这一点的原因是，首先是由充电插座区域内的接近传感器触发询问以及可能的充电插座解锁。另一方面，携带适配ID发送器的授权用户可以通过接近充电插座并成功进行认证对话来访问该充电插座。而这不需要将整台车辆都解锁。

特别有益的方案是，所述唤醒信号发射线圈直接位于充电插座区域，特别优选布置在充电插座的护盖中或该护盖上。

将发射线圈布置在充电插座附近有助于实现唤醒信号的定域发射和精确定位发射。借此可对该唤醒信号的强度和有效范围进行限制，使得只有充电插座周围极其有限的空间区域内才存在可被随身携带的ID发送器检测到的唤醒信号。举例而言，可以将唤醒信号的可被检测到的有效范围限制为充电插座周围一米的区域，这样就只有在ID发送器的用户和携带者实际访问该插座的情况下，才会执行认证协议。

相应的发射线圈可以布置在充电插座周围，或者例如布置在充电插座的护盖部件中。这类发射线圈的相关布置和设计仍然属于汽车门把手访问控制系统领域的已知技术。

根据本发明的改进方案，所述ID发送器具有用于对从唤醒信号发射线圈接收到的信号进行信号强度测定的构件，其中，所述ID发送器被设计成可在双向无线电通信中将测定的信号强度传输给所述控制系统。

通过在ID发送器中测定唤醒信号的信号强度，可以从车辆端检测ID发送器与车辆之间的距离，这能进一步提高访问充电插座护盖的安全性。只有当测定的信号强度表明ID发送器的距离处于明确的接近范围时，才允许访问充电插座的护盖。

为此，ID发送器中可采用任何一种RSSI测定方法。如果在低频范围内(例如125kHz)发射唤醒信号，就能从根本上有利于距离测定。

根据优选技术方案，所述唤醒信号发射线圈可受控而发出低频信号，例如上述的125kHz，并且所述ID发送器和所述控制系统之间的双向无线电通信在高频范围内(例如数百mHz)进行。

高频范围内的信息交换技术已在汽车访问系统领域得到成功应用，它能实现快速顺利通信。此外，低频发射唤醒信号一方面能对信号进行空间限制，从而进一步提高安全性，另一方面也能将卓有成效的转发器系统应用于ID发送器。

根据本发明的改进方案，所述接近传感器是电容式传感器。这类传感器早就应用于汽车的门把手，用于检测传感器检测区内的电介质变化。当用户的身体部位(例如手)进入该检测区时，这一电介质变化将会导致可被检测到的传感器响应发生电荷转移。

适用于本发明的接近传感器例如公开自专利申请DE 10 2004 019 571。该专利申请所描述的装置在门把手中安置了会对用户身体部位(尤其是手)的接近产生反应的电容式传感器。这些电容式传感器分别包括金属面或金属板形式的电极、与该电极耦合的供电与评价电路以及与汽车外壳耦合的耦合装置(作为参考电极)。可以为该电容式传感器设置多个不同的供电与评价电路。举例而言，可以为电极和参考地所构成的电容提供直流电压或高频交流电压。所存在的电容(如果提供的是交流电压，那就是阻抗)或其变化始终由评价电路检测。举例而言，用户的手接近电极时会引起电容变化。电容变化的原因在于形成于电极与地之间的电场发生变化。用户身体部位接近电极原则上会导致电容增大。例如用比较器测定这一电容增大，该比较器将评价电路内部代表电容的电压值或电流值与一阈值进行比较，并根据比较结果产生输出信号。

在电动车中将上述传感器布置于充电插座区域是毫无问题的，因为这些区域内不必像部分使用液体燃料的车辆那样考虑输电问题。

根据本发明的另一技术方案，所述系统的护盖采用可偏转设计，其中，布置在该护盖中或该护盖上的接近传感器随之一同偏转，从而视护盖的具体偏转位置而具有不同的检测区。

将接近传感器布置在护盖上或护盖中有助于在访问区内实现理想检测，因为若想操纵护盖，用户的手必须伸向护盖。当护盖例如像传统油箱盖那样偏转打开时，以适当方式布置在盖上的接近传感器可以在这个位置上具有不同于此前的检测区。举例而言，当护盖处于打开位置时，可以检测到访问已插入充电插头时所需要穿过的区域。作为替代方案，也可以在护盖中设置多个接近传感器，例如用于检测护盖关闭时的外部区域以及护盖打开时用于从后面抓住护盖的区域。

在移除已插入插头的授权也需要加以检验的情况下，上述功能特别重要。

因为根据本发明的改进方案，设有充电插头闭锁装置，其同样与汽车的控制系统耦合。借助该闭锁装置可以将已插入充电插座的充电插头锁定于这个状态，使其无法被移除。控制系统可以解除或保持已插入充电插头的闭锁，其中，再度使用本发明的系统来验证授权访问。

可以应用已知技术中液体燃料车辆用以闭锁油箱盖的技术来闭锁已插入的充电插头。具 体而言是使闭锁销与插头上的槽隙卡合，使得插头无法被移除。

当充电插头已插入充电插座并被锁定于此状态，并且当接近传感器检测到有用户访问该充电插头时，实施上述过程。先向ID发送器输出唤醒信号，成功唤醒后车辆控制装置与ID发送器之间发起双向通信过程。若检测到是授权用户想要访问充电插头，就解除充电插头的闭锁，允许从已插入位置移除充电插头。

为此所需要的部件可以与护盖访问控制所使用的部件相同。特别是可以使用相同的接近传感器和相同的唤醒信号发射线圈。作为替代方案，也可以为这两种用途设置不同的传感器和发射线圈。

下面参照附图详细说明本发明。

附图说明

图1为汽车上已被闭锁的充电插座受到访问时所实施的访问控制过程的示意图；

图2为汽车上已插入的充电插头受到访问时所实施的控制过程的示意图；

图3为充电站上的充电插座受到访问时所实施的控制过程的示意图。

具体实施方式

如图1所示，汽车1位于供电装置2附近。该汽车具有用于充电插座(未图示)的护盖3，该充电插座在该护盖后面受汽车端保护。充电盖3在图1中处于防止被访问的闭锁状态，在其他方面，汽车的门可以处于闭锁或解锁状态。用户4想要访问充电盖3。用户4随身携带ID发送器5并且对通过传输构件与充电装置2连接的充电插头6进行操作。

在车辆1上的充电盖3区域内设有用于发送低频范围(例如125kHz)信号的发射线圈10。此外，充电盖3在其内部配有电容式接近传感器11，该接近传感器在充电盖周围数十厘米的较近环境中具有检测区。当用户4接近充电盖3时，充电盖3中的电容式接近传感器4会记录这一情况并且向汽车端分控制单元12提供传感器信号。这个分控制单元触发发射线圈10发出低频唤醒信号15，该低频唤醒信号到达ID发送器5并且使其从待机模式转入活跃模式。ID发送器5随后利用高频发送信号16，汽车端控制装置17借助相应的接收构件接收该信号。控制装置17用信号18进行响应，由此在ID发送器5与汽车端控制装置17之间展开双向通信(16，18)。这一对话是一种用以检验访问汽车的盖3的合法性的认证对话。 相应的对话可以具有已知的无钥匙进入询问系统的部分或全部要素。如果对话结束时合法性检验结果是肯定的，控制装置17就会通过控制线26启动用于充电插座的护盖3的解锁机构，使用户得以打开护盖，前提是护盖的打开不是通过车辆端的驱动装置来完成。由于整个询问对话进行得很快，随身携带得到访问授权的ID发送器5的用户4在访问护盖3时感觉不到延迟。

用户4将充电插头6插入车辆端充电插座后可以离开车辆。

本实施例可以在插头6被插入车辆1的充电插座后从车辆端闭锁该插头。插头6按规定被插入至不动时即被闭锁。作为替代方案，可以在携带ID发送器5的用户4离开汽车时实施闭锁。

图2所示的情形是用户4想在其汽车上结束充电过程并且想从充电插座中移除插头6。护盖3中的接近传感器仍然检测到用户4的接近并触发控制装置17通过发射线圈10发出低频唤醒信号，ID发送器5发起与控制装置17的认证对话。如果认证结果是肯定的，控制装置17就会对插头6的闭锁装置进行控制，允许插头被拔出或者为插头分配一电动机驱动装置，其中，后一种情况可由用户或者通过用户的按键操作来加以触发。

以相同方式实施对位置固定的充电站的访问检验，具体参见图3。

位置固定的充电站20配有控制装置21和用于供电插座的可闭锁护盖22。护盖22中整合有电容式接近传感器。如箭头22a所示，该电容式接近传感器检测用户25的接近。

当用户25访问充电站的护盖22时，这一接近被检测到，在控制装置21的控制下产生唤醒信号，在用户25随身携带的ID发送器24与控制装置21之间进行认证对话。

为此，充电站20具有能与不同车辆制造商所提供的ID发送器通信的能力。依据ID发送器内的主要数据检验技术兼容性并根据检验结果给出允许访问的许可。在本实施例中，ID发送器24具有关于插头23的耦合系统的信息。只有当插头23与充电站20的系统相适配时，才会给出允许访问的许可。

还可以将授权ID发送器发放给一系列充电站。在此情况下，供电商就可以在登记后发放包含特性数据的ID发送器，这样就能立即在ID发送器与购买者之间建立相应的对应关系，视情况还可计费(类似于加油卡)。

Claims (11)

1.一种充电插座的访问控制系统，其中，所述充电插座具有可闭锁护盖，其特征在于：

所述充电插座区域内设有检测物体接近的接近传感器；

所述接近传感器与控制系统耦合，其中，所述控制系统与至少一个电磁唤醒信号发射线圈耦合，其中，所述控制系统被设计成可在所述接近传感器检测到物体接近时，控制所述发射线圈发出唤醒信号；

设有用于接收所述唤醒信号的独立ID发送器，其中，所述ID发送器和所述控制系统分别具有用于进行双向无线电通信的构件，以便对所述ID发送器进行认证；

所述控制系统在认证成功时将所述护盖解锁；

所述唤醒信号为低频信号，其中，所述ID发送器和所述控制系统的用于进行双向无线电通信的构件被设计成可发出和接收高频信号。

2.根据权利要求1所述的访问控制系统，其中，所述接近传感器是电容式传感器。

3.根据权利要求1所述的访问控制系统，其中，所述护盖采用可偏转设计，从而使得布置在所述护盖中的接近传感器视所述护盖的具体偏转位置而具有不同的检测区。

4.一种充电插座的访问控制系统，所述充电插座具有可闭锁护盖，其特征在于，所述充电插座区域内设有检测物体接近的接近传感器；

所述接近传感器与控制系统耦合，其中，所述控制系统与至少一个电磁唤醒信号发射线圈耦合，其中，所述控制系统被设计成可在所述接近传感器检测到物体接近时，控制所述发射线圈发出唤醒信号；

设有用于接收所述唤醒信号的独立ID发送器，其中，所述ID发送器和所述控制系统分别具有用于进行双向无线电通信的构件，以便对所述ID发送器进行认证；

所述控制系统在认证成功时将所述护盖解锁；

其中，所述充电插座布置在汽车上，所述控制系统是车辆端控制系统，所述ID发送器是独立于所述车辆的ID发送器；

所述唤醒信号为低频信号，其中，所述ID发送器和所述控制系统的用于进行双向无线电通信的构件被设计成可发出和接收高频信号。

5.一种充电插座的访问控制系统，所述充电插座具有可闭锁护盖，其特征在于，所述充电插座区域内设有检测物体接近的接近传感器；

所述接近传感器与控制系统耦合，其中，所述控制系统与至少一个电磁唤醒信号发射线圈耦合，其中，所述控制系统被设计成可在所述接近传感器检测到物体接近时，控制所述发射线圈发出唤醒信号；

设有用于接收所述唤醒信号的独立ID发送器，其中，所述ID发送器和所述控制系统分别具有用于进行双向无线电通信的构件，以便对所述ID发送器进行认证；

所述控制系统在认证成功时将所述护盖解锁；

其中，所述充电插座布置在位置固定的充电站上，所述控制系统是所述位置固定的充电站的控制系统，所述ID发送器是独立于所述位置固定的充电站的ID发送器；

所述唤醒信号为低频信号，其中，所述ID发送器和所述控制系统的用于进行双向无线电通信的构件被设计成可发出和接收高频信号。

6.根据权利要求1、4或5中任一项权利要求所述的访问控制系统，其中，所述唤醒信号发射线圈布置在所述充电插座的护盖中或所述充电插座的护盖上。

7.根据权利要求6所述的访问控制系统，其中，所述ID发送器具有用于对从所述唤醒信号发射线圈接收到的信号进行信号强度测定的构件，其中，所述ID发送器被设计成可在所述双向无线电通信中将测定的信号强度传输给所述控制系统。

8.根据权利要求1、4或5中任一项权利要求所述的访问控制系统，其中，所述接近传感器布置在所述充电插座的护盖中或所述充电插座的护盖上。

9.根据权利要求1、4或5中任一项权利要求所述的访问控制系统，其中，设有可控的充电插头闭锁装置，所述充电插头闭锁装置以某种方式与所述控制系统耦合，使得在所述控制系统的控制下，可将已插入所述充电插座的充电插头闭锁在其位置上或者将其解锁。

10.一种禁止和允许访问充电插座的方法，具有以下步骤：

检测用户接近所述充电插座，其中，所述充电插座布置在汽车上或位置固定的充电站上，借助发射装置发出唤醒信号，

用所述用户随身携带的ID发送器接收所述唤醒信号，

在所述ID发送器与控制装置之间展开认证对话，其中，所述控制装置布置在所述汽车上或所述位置固定的充电站上，

根据所述认证对话的结果允许或禁止访问所述充电插座。

11.一种禁止和允许访问充电插头的方法，所述充电插头插在设置在汽车或位置固定的充电站上的充电插座中并被锁定于此状态，具有以下步骤：

检测用户接近已插有所述充电插头的所述充电插座，

借助布置在所述汽车或所述位置固定的充电站上的发射装置发出唤醒信号，

用所述用户随身携带的ID发送器接收所述唤醒信号，

在所述ID发送器与布置在所述汽车上或所述位置固定的充电站上的控制装置之间展开认证对话，

根据所述认证对话的结果允许或禁止访问所述充电插头。