CN103534883A - 电插头连接器 - Google Patents

Abstract

本发明的主题是用于将电动车辆电连接到充电设备的插头连接器(1)，其中插头连接器(1)设计为建立与关联到电动车辆或充电设备的第二插头连接器的电连接，插头连接器(1)具有可由电脉冲驱动以将插头连接器(1)锁定或解锁的致动器(6)，且插头连接器(1)具有用于产生电脉冲的能量源(7)。这具有以下巨大优势：在发生失去电力事件时，尤其是在充电设备或关联到电动车辆的可再充电电池中，可将彼此连接的插头连接器(1)解锁。

Description

电插头连接器

本发明涉及一种用于将电动车辆电连接到充电设备的插头连接器，其中所述插头连接器设计为建立与关联到所述电动车辆或所述充电设备的第二插头连接器的电连接。

在电动交通应用的领域中，包含电锁定功能的插头连接器是已知的，其被规范地提供以用于传输来自充电设备的电能，来为电动车辆中所提供的车辆二次电池充电。

为此，可在充电设备处及在电动车辆处分别提供设备插头，以使得借助于在两端处皆包括对应于设备插头的电缆连接器的连接电缆，可在充电设备与电动车辆之间建立电连接。

实现此电锁定功能可包含：与完全插入到其极限的插头连接器的插入方向垂直地机械地缩回圆柱销，其中所述圆柱销能够通过对应孔沿径向穿透所述设备插头及所述电缆连接器，以使得在锁定过程中可形成沿轴向的紧密配合。以此方式，防止所连接的插头连接器的手动脱离，以根据安全方面使负载下的插头连接器不能彼此分离，或车辆二次电池的尚未完成的充电过程不会中断。通常，以电动机械的方式驱动所述圆柱销，例如借助于具有上游机械的螺线管或致动器。

这里，螺线管通常克服机械弹簧力进行操作，且需要永久地保持于端位置中，即在消耗电能的情况下在插头连接器被锁定时。当电压供应停止时，弹簧打开并且将所述系统自动地解锁。然而，缺点是必须由控制电子设备不断地提供激活所需的动力，且通常总计为数瓦特。

另一方面，致动器通常由短的交替极化的电流脉冲驱动，且在到达其端位置之后仍分别被动地保持于其锁定及解锁位置中。此意味着，致动器即使在锁定状态下，例如在电动车辆的车辆二次电池的充电过程期间，也不消耗任何能量。然而，在电力故障事件期间，尤其是对充电设备来说，致动器不能再被驱动，从而导致插头连接器的永久性非期望锁定状态。

在弹簧支撑条件下的致动器从锁定位置到解锁位置的重设通常是不可能的，或仅在借助于由于机械原因的大量努力的条件下才能完成。即使是例如可借助于电缆线来操作的纯机械紧急解锁装置通常也被排除，这是因为为此需要永久性将电缆线接入到此解锁装置，因此尽管其在原理上是可能的，但由于误用的原因，尤其是在公共充电设施处的误用，而通常是不理想的。

因此，本发明的目的是提供一种特别简单的解决方案，使得即使在充电设备或电动车辆的电力故障事件的情况下仍能够实现充电设备与电动车辆之间的由致动器所驱动的插头连接器的电连接的锁定及解锁操作。

通过独立权利要求的特征来实现根据本发明的此目的。在附属权利要求中公开本发明的有利实施方案。

本发明的目的是通过用于将电动车辆电连接到充电设备的插头连接器来实现的，其中插头连接器设计为建立与关联到电动车辆或关联到充电设备的第二插头连接器的电连接，其中插头连接器包括致动器，所述致动器可由电脉冲驱动且适于将优选地彼此连接的插头连接器锁定及解锁，且其中插头连接器包括用于产生电脉冲的能量源。

因此，本发明描述一种新方法，其中插头连接器包括用于产生电脉冲的能量源，以使得用于将彼此连接的插头连接器锁定及解锁所需的能量可由插头连接器本身提供。这具有以下巨大优势：在电力故障事件期间，尤其是对充电设备或关联到电动车辆的二次电池来说，致动器能够将彼此连接的插头连接器解锁。

因此，本发明的解决方案能够从充电设备或电动车辆处所提供的插头连接器移除借助于第二插头连接器与插头连接器，即第一插头连接器连接的连接电缆，例如来自关联到充电设备或电动车辆的设备插头连接器的电缆连接器。由于以此方式，例如，在充电设备的电力故障事件期间可从电动车辆移除连接电缆，因此电动车辆仍保持在运行条件下且还消减了在电动车辆开始时连接电缆的可能损失及其他充电机会伴随的损失。

因此，本发明提供通过提供能量源来提供储存足够量的电能的潜力，使得在电力故障事件期间致动器仍然可移动到相反的端部位置中，因此可释放彼此连接的插头连接器的锁定状态。由于事实上插头连接器包括能量源，其中所述能量源优选地安置在插头连接器的壳体内，因此不需要电动车辆或充电设备的改造适应，因此本发明解决方案尤其简单且通用于现有技术中已知的任何电动车辆和/或充电设备。此外，本发明的插头连接器就其与第二插头连接器的电接触而论可实施为现有技术中已知的适于充电设备与电动车辆之间的电连接的任何插头连接器，且为此其例如可包括分别可由致动器锁定及解锁的其他锁定和/或闩锁装置。此外，插头连接器可实施为耦合件、插头和/或插座，其中本领域技术人员将能够参照将在电动车辆与充电设备之间传递的电流来确定插头连接器的容量。此外，插头连接器和/或第二插头连接器可实施为装置连接器或电缆连接器，其中插头连接器优选地实施为装置连接器，且第二插头连接器实施为电缆连接器。此外，优选地将用于建立电连接的插头连接器配置有关联到连接电缆的第二插头连接器，其中连接电缆可提供用于电动车辆与充电设备之间的电连接。

原则上，可以以任意方式实施所述能量源。然而，根据本发明的一个优选实施方案，将所述能量源实施为二次电池、电容器和/或电感器。此外，将所述能量源实施为电池是可能的，然而优选地使用二次电池。在电容器作为能量源的情况下，本领域技术人员优选地将提供电阻器，经由所述电阻器可将电容器充电到其操作电压。如果现在在充电设备和/或电动车辆处发生电力故障事件，则可以以适当方式将电容器连接到二次电池，以使得经由致动器将电容器放电且因此为二次电池提供足够量的能量，因此所述致动器能够将彼此连接的插头连接器解锁。此外，本领域技术人员将能够参照所述二次电池、电容器和/或电感器的电气特性来确定其容量，以使得部件将把足以将彼此连接的插头连接器解锁的量的能量提供给致动器。在本发明的背景下，术语“彼此连接”意味着两个插头连接器提供电动车辆与充电设备之间的电连接，且为此优选地包括相互形状配合或压配合的连接。充电设备进一步可实施为现有技术中已知的用于为电动车辆，例如电动乘用车的车辆二次电池充电的任何装置。

根据本发明的另一优选实施方案，将能量源配置为使得所述能量源可由充电设备和/或关联到所述电动车辆的车辆二次电池充电。此意味着在“正常操作”期间，即在充电设备连接到电动车辆用于为车辆二次电池充电或所述车辆二次电池具有足够量的能量时，能量源可分别由充电设备及车辆二次电池充电，其中本领域技术人员能够提供例如防止能量源过充电的相应电路。

原则上，可任意地配置所述致动器，然而，尤其优选地将所述致动器配置成使得所述致动器通过交替极化的电脉冲将优选地彼此连接的插头连接器锁定及解锁。根据本发明的另一实施方案，优选地将所述致动器配置成使得所述致动器分别无功地保持在锁定位置及解锁位置中，直到其接收到所述电脉冲为止。以此方式有利地实现：一方面可优选地由短的电流脉冲来驱动致动器，另一方面在到达插头连接器的端部位置，即分别为其锁定位置及解锁位置之后，即在将插头连接器彼此锁定或可彼此释放时，所述致动器被动地保持在此位置中，使得即使在插头连接器的锁定状态下，例如在电动车辆的车辆二次电池的充电过程期间，致动器仍完全不消耗任何能量。此外可提供切换器，在电力故障事件中或甚至在“正常操作”期间可借助于所述切换器来驱动致动器，使得通过操作所述切换器，可将彼此连接的插头连接器分别锁定及解锁。

在另一优选实施方案中，插头连接器包括锁定装置，其中所述锁定装置可相对于插头连接器的插入方向轴向地或径向地移动以由致动器将所述插头连接器锁定及解锁。这里，锁定装置例如可包含轴，所述轴反过来驱动用于将插头连接器锁定及解锁的圆柱销，使得所述圆柱销相对于插头连接器的插入方向轴向地或径向地将彼此连接的插头连接器锁定及解锁。

根据本发明的再一优选实施方案，将能量源配置成二次电池且插头连接器包括计时装置，使得在将彼此连接的插头连接器解锁之后所述计时装置将致动器切换到无功状态下，优选地切换到无功率和/或无电流状态下。因此，以优选的方式可以避免将二次电池完全放电，使得在消除电力故障状态之后可立即提供由具有根据本发明的上述配置的能量源所提供的锁定及解锁的可能性。

此外，根据本发明的另一实施方案，优选地将致动器配置成使得所述致动器可由电脉冲驱动，所述电脉冲可由充电设备和/或由关联到电动车辆的车辆二次电池产生，插头连接器包括用于致动器的切换装置，所述切换装置配置为使得如果所述充电设备和/或关联到所述电动车辆的所述车辆二次电池不能产生所述电脉冲，则所述切换装置将能量源连接到所述致动器。根据本发明的此实施方案，还提出在“正常操作”期间，即如果在充电设备和/或车辆二次电池侧不存在任何电力故障事件，则致动器提供用于通过使用分别由充电设备及车辆二次电池提供的能量将插头连接器锁定及解锁，然而，在电力故障事件的情况下，根据本发明的切换装置将致动器连接到能量源，以使得甚至在电力故障事件期间所述致动器仍可通过能量源所提供的电能来操作。在本发明的背景下，术语“电脉冲”一方面可意味着由从第一值到第二值的电流和/或电压转换所形成的电流和/或电压边限，另一方面可意味着由从第一值到第二值且其后返回到所述第一值的电流和/或电压转换所形成的“短期”脉冲。

在这点上，进一步优选地将所述切换装置配置成使得如果不能由充电设备和/或关联到所述电动车辆的车辆二次电池产生电脉冲，则所述切换装置将由能量源产生的电脉冲传输到致动器以将优选地彼此连接的插头连接器解锁。因此，根据此实施方案，如果发生电力故障事件，即当充电设备或车辆二次电池皆不能或甚至仅充电设备或仅车辆二次电池能够提供电脉冲时，所述切换装置一方面将致动器自动地连接到能量源，另一方面通过用所述电脉冲给所述致动器加偏压而将彼此连接的插头连接器自动地解锁。这样，可能在电力故障事件期间自动地释放插头连接器的锁定状态，且可从第二插头连接器移除所述插头连接器，例如可释放电动车辆与充电设备之间的连接电缆。这里，优选地将所述切换装置实施为继电器。

本发明的目的进一步通过包括具有上述配置的插头连接器的充电设备或电动车辆来实现，其中所述充电设备及关联到所述电动车辆的车辆二次电池配置成用于产生所述电脉冲。为此，所述电动车辆优选地包括车辆二次电池。

在下文中，关于附图参照一个优选实施方案来更详细地阐释本发明。在图中：

图1示出了根据本发明的一个优选实施方案的插头连接器的分解透视图；且

图2示出了用于根据本发明的所述优选实施方案来驱动所述插头连接器的致动器的等效电路图。

图1示出了根据本发明的一个优选实施方案的插头连接器1的分解透视图。

在本发明的情况下，插头连接器1从插座的意义而言作为装置连接器来实施，其用于将电动车辆电连接到充电设备，以使得可由所述充电设备所提供的电能来为关联到所述电动车辆的车辆二次电池充电。为此，插头连接器1包括各种触头2，可借助于所述触头来建立插头连接器1与第二插头连接器之间的电连接。关于电触头2及插头连接器1的具体实施例，参考根据现有技术已知的其他插头连接器。

为了锁定彼此连接的两个插头连接器1，插头连接器1包括锁定装置3，在本发明的情况下，锁定装置3配置成作为圆柱销4及轴5两者。锁定装置3可由致动器6操作以使得借助于致动器6，通过轴5相对于插头连接器1的插入方向可径向地移动锁定装置3的圆柱销4，因此可借助于圆柱销4将彼此连接的插头连接器1锁定及解锁。在锁定状态下，不能从第一插头连接器1释放例如关联到充电设备与电动车辆之间的连接电缆的第二插头连接器。

尽管图1中未示出，但锁定装置3也可配置成使得圆柱销4可通过致动器6沿插头连接器1的轴向插入方向移动，以将插头连接器1锁定及解锁。

在本发明的情况下，致动器6配置为使得可通过电脉冲，即电流脉冲，驱动致动器6，即致动器6借助于交替极化的电流脉冲将彼此连接的插头连接器1锁定及解锁。在已接收到所述电脉冲之后，即在锁定或解锁操作之后，致动器分别无功地保持在锁定位置及解锁位置中，直到另一电脉冲使得致动器6将插头连接器1锁定或解锁为止。

在“正常操作”期间，即如果例如对集成到充电设备中的插头连接器1供应电能，则由充电设备和/或车辆二次电池所供应的电能来提供用于致动器6的电脉冲。

根据本发明，现在插头连接器1包括电能量源7，在本发明的情况下，所述电能量源实施为电容器，诸如电解电容器。这里，能量源7的容量确定为使得在电力故障事件的情况下，即如果充电设备没有提供足以操作致动器6的量的能量，则能量源7通过能量源7提供的电脉冲来操作致动器6，以使得彼此连接的插头连接器1能够解锁且彼此分离。

由于事实上能量源7集成到插头连接器1中，这在本发明的情况下是通过使用可将所述能量源插入到其中的壳体8来实现的，因此根据本发明的插头连接器1能够以尤其节省空间的方式来配置，并且因此可适用于现有技术中已知的任何充电设备和/或电动车辆。

这里，根据图2，致动器6通过切换装置9连接到能量源7，在本发明的情况下切换装置9实施为继电器。根据图2中的等效电路图进一步显而易见的是，借助于由充电设备或车辆二次电池所提供的供应电压Uv来完成用于在“正常操作”中进行锁定及解锁的致动器6的操作，以使得借助于切换器10，可通过交替极化的短电流脉冲通过极化转换电路11来驱动致动器6。然而，如果在电力故障事件期间中断所述电压Uv，则可通过能量源7来操作致动器6。为此，也可能在电力故障事件期间，致动器6借助于由能量源7提供的能量来自动地释放插头连接器1的锁定状态。

如同在本发明的情况下，如果借助于电容器来实现能量源7，则优选地将提供电阻器12及二极管13，其中电容器可经由电阻器12及二极管13通过电压Uv而被充电到其操作电压。在电力故障事件的情况下，即如果中断Uv，则根据所述等效电路图，电容器通过切换装置9连接到致动器6且经由致动器6低欧姆放电，以使得致动器6释放插头连接器1之间的锁定状态。

如果将能量源7实施为二次电池，则优选地提供计时装置14，其中计时装置14在将彼此连接的插头连接器1解锁之后将致动器6切换到无功状态下。

因此，根据本发明，以尤其简单的方式实现在充电设备处的电力故障事件期间，可以以简单的方式自动地释放插头连接器1之间的锁定状态。

元件符号列表

1   插头连接器

2   电触头

3   锁定装置

4   圆柱销

5   轴

6   致动器

7   能量源

8   壳体

9   切换装置

10  切换器

11  极化转换电路

12  电阻器

13  二极管

14  计时装置

Claims (10)

1.一种用于将电动车辆电连接到充电设备的插头连接器(1)，其中

所述插头连接器(1)设计为建立与关联到所述电动车辆或所述充电设备的第二插头连接器的电连接，

所述插头连接器(1)包括可由电脉冲驱动的致动器(6)，所述致动器适于将所述插头连接器(1)锁定及解锁，且

其中所述插头连接器(1)包括用于产生所述电脉冲的能量源(7)。

2.根据权利要求1所述的插头连接器(1)，其中所述能量源(7)实施为二次电池、电容器和/或电感器。

3.根据前述权利要求中任一项所述的插头连接器(1)，其中所述能量源(7)配置为使得所述能量源(7)可通过所述充电设备和/或关联到所述电动车辆的车辆二次电池来充电。

4.根据前述权利要求中任一项所述的插头连接器(1)，其中所述致动器(6)配置为使得所述致动器(6)通过交替极化的电脉冲将所述插头连接器(1)锁定及解锁。

5.根据前述权利要求中任一项所述的插头连接器(1)，其中所述致动器(6)实施为使得所述致动器(6)无功地保持在所述锁定状态下或所述解锁状态下，直到所述致动器接收到所述电脉冲为止。

6.根据前述权利要求中任一项所述的插头连接器(1)，其包括用于所述插头连接器(1)的锁定装置(3)，其中所述锁定装置(3)可借助于所述致动器(6)相对于所述插头连接器(1)的插入方向轴向地或径向地移动，以将所述插头连接器(1)锁定及解锁。

7.根据前述权利要求中任一项所述的插头连接器(1)，其中所述能量源(7)配置成包含计时装置(14)的二次电池，其中所述计时装置(14)配置为使得在将彼此连接的所述插头连接器(1)解锁之后，所述计时装置(14)将所述致动器(6)切换到无功状态下。

8.根据前述权利要求中任一项所述的插头连接器(1)，其中所述致动器(6)配置为使得所述致动器(6)可由所述充电设备和/或关联到所述电动车辆的车辆二次电池所产生的电脉冲驱动，且所述插头连接器(1)包括用于所述致动器(6)的切换装置(9)，所述切换装置配置为使得当所述充电设备和/或关联到所述电动车辆的所述车辆二次电池不能产生所述电脉冲时，所述切换装置(9)将所述能量源(7)连接到所述致动器(6)。

9.根据权利要求8所述的插头连接器(1)，其中所述切换装置(9)配置为使得在所述充电装置和/或关联到所述电动车辆的所述车辆二次电池不能产生所述电脉冲时，所述切换装置(9)传输由所述能量源(7)产生的电脉冲以将所述插头连接器(1)解锁。

10.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的插头连接器(1)的充电设备或电动车辆，其中所述充电设备或关联到所述电动车辆的车辆二次电池配置为用于产生所述电脉冲。

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