CN104417387B - 用于控制混合动力车辆或者电动车辆的充电的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，提供了用于对连接至电动车辆(101)的功率入口(102)的充电电缆(103)的锁定状态进行控制的方法和系统，所述车辆(101)包括电气接连至所述功率入口(102)的能量储存装置(202)、用于将充电电缆(103)锁定至功率入口(102)的锁定单元(206)以及控制所述锁定单元(206)的锁定状态的控制单元。

Description

用于控制混合动力车辆或者电动车辆的充电的方法
技术领域
本发明涉及电源与电动车辆或混合动力车辆之间的连接。具体而言，本发明涉及这样的连接的工作状态。
背景技术
电动车辆和混合动力车辆近来在全世界的道路上变得越来越司空见惯。它们都有一个共同点，即，它们都需要强大的可再充电电池。不管安装在(例如)电动车辆内的此类电池的尺寸如何，都基本上必须每天对其充电，具体取决于驾驶车辆的频率和距离。在混合动力车辆中，可以通过内燃机对电池直接充电，或者可以通过外部电源对其充电，例如，在插入式混合动力车辆中。
对电动车辆的可再充电电池充电所需的来自电源的功率是相当大的。由于高功率的原因，充电系统的电缆和连接器必须是鲁棒的，能够以可靠的方式处理高功率。此外，由于充电电流是相当大的，因而保护用户避免其接触电缆连接器，以避免受到可能由大电流导致的伤害是很重要的。通常，在充电时将充电电缆锁住并固定至车辆。因此，将电缆锁定到车辆上避免了用户在充电过程中危险地断开电缆的连接，也避免了电缆被盗。此外，为了避免对车辆或者充电站造成损害，所述电缆不应当有可能连接至运行当中的车辆。
例如，US 8311690公开了一种用于电动车辆或混合动力车辆的充电系统。所公开的充电系统避免了充电电缆被盗、将外物插入到车辆插座内或者在对电池充电时干扰充电电缆。可以将充电电缆锁到车辆内的功率入口的插座上。充电电缆与功率入口的锁定和解锁分别与车门的锁定和解锁相互联系。
但是，这样的系统(例如)限制了充电过程中车辆对用户的可用性。因而，希望具有一种更加灵活的充电系统。
发明内容
考虑到上文提及的充电系统的预期属性，本发明的总的目的在于提供一种充电方法和一种充电系统，它们允许在对电动车辆或混合动力车辆充电时具有提高的安全性和灵活性。
因此根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制连接至电动车辆的功率入口的充电电缆的锁定状态的方法，所述车辆包括电气接连至功率入口的能量储存装置、用于将充电电缆锁定至功率入口的锁定单元以及用于控制锁定单元的锁定状态的控制单元，其中，所述方法包括的步骤：在控制单元内接收对通过锁定单元锁定至功率入口的充电电缆解除锁定的解锁请求；断开充电电缆和能量储存装置之间的电气接连，从而终止充电；在接收到所述解锁请求之后的第一预定时间内将电缆从功率入口上解除锁定；以及如果在接收到解锁请求之后没有在第二预定时间内将电缆从功率入口上去除，那么将所述电缆锁定至功率入口，并在充电电缆和能量储存装置之间形成电气接连，从而重新开始充电。
锁定状态是车辆的锁定单元是否将充电电缆锁定至了功率入口的指示。两种可能的锁定状态是“锁定”和“解锁”。将功率入口布置为，可以通过电缆和功率入口将电能从电源传送至车辆内的能量储存装置。在能量储存装置的充电过程中，用户可以提出将充电电缆从功率入口上解除锁定的请求。由控制充电电缆与功率入口的锁定和解锁的控制单元接收所述请求。所述控制单元还控制能量储存装置的充电的终止或暂停。所述锁定单元可以是锁销或者其他类型的布置，其确保在能量储存装置的充电过程中总是通过锁定单元将电缆的插头机械锁定至功率入口。在锁定单元锁定时，锁定单元避免了充电电缆被重功率入口上去除。锁定单元还避免了未知物体被插入到功率入口内。在接收到解锁请求之后的预定时间内是指从控制单元接收到解锁请求时开始经过所述预定时间之前。第一预定时间短于第二预定时间。因而，首先接收到要将电缆从功率入口上解除锁定的解锁请求。在接收到所述解锁请求之后的第一预定时间内，控制单元使电缆从功率入口上解除锁定。但是，如果没有在长于第一预定时间的第二预定时间内将电缆从功率入口上去除，因而没有与之断开连接，那么将电缆锁定至功率入口并且可以重新开始充电。第二预定时间要充分长到使用户能够将电缆从车辆的功率入口上去除。第一预定时间使得在经过第一预定时间之前终止充电，换言之，在将电缆从车辆的功率入口解除锁定时，就已经终止了充电。
本发明基于这样一种认识，即，可以使用于对车辆的能量储存装置充电的充电序列与将充电电缆锁定至车辆的功率入口的功能结合。本发明还基于这样一种认识，即，应当在控制单元接收到解锁请求之后的预定时间内对充电电缆解锁。由于在停止充电的第一预定时间内不可能去除电缆，因而避免了具有大电流的电缆插头暴露至用户，由此提高了充电序列中的安全性。此外，由于只有在通过锁定单元将电缆锁定至功率入口时才允许充电，而且在锁定单元将电缆从功率入口上解除锁定的情况下将终止充电，因而能够提高安全性。本发明可以进一步改进充电序列，其方式是，即使无意当中发送了解锁请求，也可以继续或恢复充电序列。如果没有在第二预定时间内去除电缆，那么将电缆重新锁定至功率入口，通过这种方式实现了这样的对充电序列的改进。于是，可以在将电缆锁定至功率入口之后继续充电。
根据本发明的一个实施例，所述方法还可以包括如果在经过第二预定时间之前车辆被锁定则将电缆锁定至功率入口的步骤。换言之，如果电缆连接至功率入口并且在控制单元接收到解锁请求之后的第二预定时间内车辆被锁定，那么通过锁定单元将电缆锁定至功率入口。例如，如果用户首先请求对电缆解锁，因而终止充电，但是又决定离开车辆，因此将车锁住，那么将电缆锁定至锁定单元，并且可以在没有来自用户的进一步的输入的情况下继续充电。
根据本发明的一个实施例，一种方法可以包括对功率入口内的锁定单元加以控制从而在车辆处于开动模式的情况下避免连接充电电缆的步骤。如果车辆在电缆连接至车辆的功率入口和电源的情况下处于移动当中，那么可能在沿电源到能量储存装置的电路径的任何位置发生机械损坏。开动模式是可以采用车辆的动力传动系使车辆发生移动的模式，所述动力传动系或者是由电动机供电的，或者是由内燃机供电的。
在本发明的一个实施例中，所述方法还可以包括通过测量充电电缆的连接器元件的参数值而检测充电电缆是否连接至功率入口的步骤，其中，如果测得的参数值对应于预定值，那么将电缆锁定至功率入口。由此，避免了将不适当的电缆连接至车辆的功率入口进行充电。通过仅允许连接预定电缆提高了用户的安全性，因为只有已知(例如)能够承受高功率和高电流的电缆才可以被允许锁定到功率入口中的锁定单元，继而用于能量储存装置的充电。
根据本发明的一个实施例，所述参数值是电阻值可以是有利的。可以通过对连接器元件的电测量获得所述值，例如，所述连接器元件是位于功率入口内的连接至电缆的连接器的邻近销(proximity pin)。例如，可以将所述电阻值与从行业标准(例如，61851-1IEC:2010)已知的预定电阻值进行比较。
根据本发明的一个实施例，所述方法还可以包括，如果检测到充电电缆连接至功率入口，那么在检测到充电电缆之后的第三预定时间内将充电电缆锁定至功率入口。由于在开始能量储存装置的充电之前将电缆安全地锁定到了锁定单元上，因而提高了用户的安全性。在检测到电缆之后的通常很短的第三预定时间内是指从控制单元检测到锁定单元处的电缆这一事件发生时开始经过所述第三预定时间之前。
根据本发明实施例，所述方法还可以包括在将充电电缆锁定至功率入口的情况下开始能量储存装置的充电的步骤。如果控制单元正确地检测到了可能是用户连接至车辆的功率入口的电缆，那么通过锁定单元将电缆的连接器锁定至功率入口，并且可以在没有来自用户的进一步的输入的情况下开始充电。因而，如果在充电之前车辆没锁，那么即使是在对车辆的能量储存装置充电时也允许用户进入车辆内部。此外，用户还可以通过打开还在充电当中的车辆的行李箱而使用(例如)车辆中的储物箱。
根据本发明的一个实施例，所述方法还可以包括在电缆连接至功率入口的同时如果起动车辆那么将终止充电并使电缆从车辆的功率入口上解锁的步骤。由此，可以有助于用户将电缆从功率入口上去除，因为在车辆起动时电缆被解除了锁定。此外，假设在电缆连接至充电站的电源时车辆驶离充电站，那么可以避免对车辆、电缆或连接器造成损坏。
根据本发明实施例，对充电电缆解锁的解锁请求可以不同于对车辆解锁的请求。换言之，用户可以在不必对车辆本身解锁的情况下发出将充电电缆从车辆的功率入口上解锁的解锁请求。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于控制连接至包括能量储存装置的电动车辆的功率入口的充电电缆的锁定状态的控制系统，所述系统包括：控制单元；电气接连至所述能量储存装置并且被配置为接纳所述充电电缆的功率入口；被配置为将充电电缆机械锁定至功率入口的锁定单元；其中，将所述控制单元配置为，在所述控制单元接收到解锁请求时：断开充电电缆和能量储存装置之间的电气接连，从而终止充电；在接收到所述解锁请求之后的第一预定时间内将电缆从功率入口上解除锁定；以及如果在接收到解锁请求之后没有在第二预定时间内将电缆从功率入口上去除，那么将所述控制单元配置为将所述电缆锁定至功率入口，并在电源和能量储存装置之间形成电气接连，从而重新开始充电。
所述控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或者其他可编程装置。此外或者作为替代，所述控制单元可以包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或者数字信号处理器。在控制单元包括诸如上文提到的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的可编程装置的情况下，所述处理器还可以包括控制所述可编程装置的操作的计算机可执行代码。
在不限制本发明的范围的情况下，所述系统还可以包括额外的整流器电桥和滤波器，例如，高通或低通滤波器，或者充电所需的转换器。
根据本发明的一个实施例，所述系统还可以包括用于在用户输入的基础上生成解锁请求的遥控单元。有利地，所述遥控单元是车辆钥匙、位于所述车辆之内或者之外的解锁按钮或者用于进入车辆的无钥匙单元。
根据本发明的一个实施例，所述系统还可以包括测量元件，其被布置到功率入口内并且被配置为接纳充电电缆的连接器元件，其中，如果将所述测量元件连接至所述控制单元，那么将所述控制单元配置为在控制单元测得的连接器元件的参数值对应于预定值的情况下确定在车辆的功率人口检测到了充电电缆。所述测量元件是被配置为接纳并且接触充电电缆的连接器元件从而使控制单元能够测量所述连接器元件的参数值的元件。
根据本发明的一个实施例，所述连接器元件的参数值是电阻值。
本发明的这一第二方面的作用和特征基本上类似于上文联系本发明的第一方面描述的那些特征。
在研究所附权利要求和下述说明书时，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下可以结合本发明的不同特征实施除了下文描述的那些实施例以外的实施例。
附图说明
现在将参考示出了本发明的实施例的附图更加详细地描述本发明的这些和其他方面，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的系统和方法的示范性应用；
图2示意性地示出了根据本发明的系统的示范性实施例；
图3是示出了根据本发明的示范性实施例的方法的流程图；以及
图4是示出了根据本发明的示范性实施例的方法的流程图。
具体实施方式
在下述说明中，将主要参考用于将充电电缆固定并锁定到混合动力或电动车辆上的方法描述本发明。在所述说明书中，控制单元位于车辆内。但是，控制单元可以位于别处，例如，位于充电站内。
图1示出了本发明的示范性应用。在图1中，在电动车辆101的功率入口102处将所述电动车辆经由充电电缆103连接至外部电源104。例如，外部电源104可以位于电动车辆充电站105处或者其可以连接至常规家用电源插座。本发明与电源无关，因而所提供的电能可以是(例如)经由单相输出或三相输出的220V、50Hz或者110V、60Hz。充电电缆103可以是常规电线，其可以包括也可以不包括任何其他部件，例如，温度传感器。
图2示意性地示出了根据本发明的系统201的示范性实施例。图2示出了具有可再充电电池202的形式的能量储存装置、包括控制单元204的车载充电器203、功率入口102、锁定单元206和具有连接器207的电缆103。可再充电电池202和车载充电器203位于车内。将车载充电器203布置为使其可以经由连接器207和功率入口102将功率从外部电源104汲取到电池202内。入口102具有锁定单元206，其可以将电缆103的连接器207锁定到功率入口102。锁定单元206可以是适于将连接器207锁定至功率入口102的机械、电磁或任何其他构造。最重要的是，锁定单元206将避免充电电缆103在充电过程中被从功率入口102中拉出。还可以将锁定单元206配置为，在未将电缆103的连接器207连接至功率入口102时，避免未知物体被插入到功率入口102内。将控制单元204配置为控制锁定单元206，从而将连接器207锁定到功率入口102上或者从其上解锁。还将控制单元204配置为控制车载充电器203，从而使其开始或终止对电池202的充电。
图3示出了说明根据本发明的一个方面的方法的示范性实施例的流程图。在第一步骤S301中，在控制单元204中接收到解锁请求。解锁请求是将充电电缆103从车辆101的功率入口102上解锁的请求。解锁请求可以是以用户输入为基础的，其可以接收自(例如)车辆钥匙、处于车辆101之内或之外的解锁按钮或者用于进入车辆101的无钥匙单元。此外，所述解锁请求可以不同于对车辆101解锁的请求。换言之，用户可以在不必对车辆103本身解锁的情况下发出将充电电缆103从车辆的功率入口102上解锁的解锁请求。在接下来的步骤S303中，断开充电电缆103和能量储存装置202之间的电气接连，从而使能量储存装置202的充电终止。在步骤S305中，控制单元204对锁定单元206加以控制，从而在控制单元204接收到解锁请求之后的第一预定时间段内将充电电缆103从功率入口102上解锁。但是，在步骤S307中，判断电缆103是否已经在第二预定时间段内从功率入口102上去除。如果尚未去除电缆103，那么锁定单元206在步骤S309中将充电电缆103锁定到功率入口102上，并且可以在步骤S311中当在充电电缆103和能量储存装置202之间形成电气接连之后重新开始充电。如果已经去除了电缆103，那么结束所述过程。
图4示出了说明根据本发明的一个方面的方法的另一示范性实施例的流程图。在第一步骤S1中，判断是否在车辆101的功率入口102检测到了充电电缆103。通过测量参数值，例如，充电电缆103的连接器元件的电阻来检测功率入口102中的充电电缆103的连接器。如果测得的电阻值对应于预定值，那么判断在功率入口102处检测到了电缆103。如果在步骤S3中没有检测到电缆，并且车辆正在运行，那么在步骤S3中对锁定单元进行锁定，以避免充电电缆103的连接器被连接至功率入口102。通过避免电缆103被连接至运行中的车辆，可以避免沿电源到能量储存装置202的电路经的任何位置发生机械损伤。如果在车辆101正在移动的时候将充电电缆103连接至电源104以及车辆101的功率入口102，就可能发生这样的机械损伤。可以将锁定单元206配置为避免未知物体插入到功率入口102内。如果在步骤S2中车辆未运行，那么可以在接收到解锁请求的情况下在步骤S4中对锁定单元解锁。如果在步骤S1中判断在功率入口102处检测到了充电电缆103，那么在步骤S5中在第三预定时间内通过锁定单元将充电电缆103锁定至功率入口102。所述第三预定时间可以约为1-5秒，例如，3秒。接下来，在步骤S6中再次判断车辆是否处于运行当中。如果车辆正处于运行当中，那么在步骤S7中对锁定单元解锁，从而可以去除电缆103。去除电缆可以是有利的，其目的在于如前所述避免对电缆造成机械损伤。如果在步骤S6中，车辆未运行，那么可以在步骤S8中开始充电序列。在充电过程中，在步骤S9内连续监测车辆101是否正在运行，或者在接收到起动命令时发送信号。如果判断车辆101正在运行，那么在S10中终止充电过程，并且在S11中将电缆103从功率入口102上解锁。如果在步骤S9中车辆未处于运行当中，那么在步骤S12中判断是否已经接收到了解锁请求。如果判断接收到了解锁请求，那么在步骤S13中终止充电。解锁请求可以以用户输入为基础。在接下来的步骤S14中，在第一预定时间段内通过锁定单元206将电缆103从车辆101的功率入口102上解除锁定。第一预定时间段可以处于1-5秒的范围内，例如，1秒。如果在接下来的步骤S15中车辆在第二预定时间段内被锁定，所述第二预定时间段长于所述第一预定时间段，那么在S16中将锁定单元206也锁定，并在步骤S8中重新开始充电。第二预定时间可以处于30-300秒的范围内，例如，110秒。但是，如果在步骤S17中车辆101没有在第二预定时间段过去之前被锁定，并且没有在第二预定时间内将电缆103从功率入口102上去除，那么在S18中通过锁定单元206将电缆103重新锁定到功率入口102上，并且可以在步骤S8中重新开始充电。但是，如果已经去除了电缆103，那么在S19中结束所述过程，此时车辆准备就绪可供使用。
此外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员能够在实践所主张的发明的过程中理解并实施所公开实施例的变化。例如，本发明同样适用于连接至三相电源的充电系统。即使控制单元处于(例如)充电站内，也可以实施所述方法。此外，与解锁请求类似，可以发出将充电电缆103锁定到车辆的功率入口102上的锁定请求。优选在控制单元204接收到锁定请求之后，在1-5秒的，例如，1秒的第四预定时间段内将电缆锁定到功率入口上。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，不定冠词不排除复数。在互不相同的从属权利要求中列举特定手段的简单事实并不表示不能有利地使用这些手段的组合。

Claims (15)

1.一种用于对连接至电动车辆(101)的功率入口(102)的充电电缆(103)的锁定状态进行控制的方法，所述车辆(101)包括电气接连至所述功率入口(102)的能量储存装置(202)、用于将所述充电电缆(103)锁定至所述功率入口(102)的锁定单元(206)以及用于控制所述锁定单元(206)的锁定状态的控制单元，其中，所述方法包括以下步骤：
在所述控制单元中，接收(S301，S12)用于通过所述锁定单元(206)对被锁定到所述功率入口(102)的充电电缆(103)解除锁定的解锁请求；
断开在所述充电电缆(103)与所述能量储存装置(202)之间的电气接连，以使得充电终止；
在接收到所述解锁请求之后的第一预定时间内将所述充电电缆(103)从所述功率入口(102)解除锁定(S305，S14)；以及
如果在接收到所述解锁请求之后的第二预定时间内没有将所述充电电缆(103)从所述功率入口(102)去除(S307，S17)，则将所述充电电缆(103)锁定至所述功率入口(102)，并在所述充电电缆(103)与所述能量储存装置(202)之间形成电气接连以重新开始充电。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括如果所述车辆(101)在所述第二预定时间过去之前被锁定则将所述充电电缆(103)锁定至所述功率入口(102)的步骤(S15)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括在所述车辆(101)处于开动模式的情况下对所述功率入口(102)中的所述锁定单元(206)加以控制，从而避免充电电缆(103)被连接的步骤(S3)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，还包括通过测量所述充电电缆(103)的连接器元件(207)的参数值来检测(S1)所述充电电缆(103)是否连接至所述功率入口(102)的步骤，其中，如果所述测得参数值对应于预定值，则将所述充电电缆(103)锁定至所述功率入口(102)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述测得参数值是电阻。
6.根据权利要求4所述的方法，还包括：如果检测到充电电缆(103)连接至所述功率入口(102)，则在检测到所述充电电缆(103)之后的第三预定时间内将所述充电电缆(103)锁定至所述功率入口(102)(S5)。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：如果充电电缆(103)被锁定至所述功率入口(102)，则开始对所述能量储存装置(202)充电(S8)。
8.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：如果所述充电电缆(103)被锁定至所述功率入口(102)时所述车辆(101)起动，则终止充电(S10)并将所述充电电缆(103)从所述功率入口(102)解除锁定(S11)的步骤。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，用于对所述充电电缆(103)解除锁定的所述解锁请求不同于用以对所述车辆(101)解除锁定的请求。
10.一种用于对连接至包括能量储存装置(202)的电动车辆(101)的功率入口(102)的充电电缆(103)的锁定状态进行控制的系统，所述系统包括：
控制单元；
功率入口(102)，所述功率入口(102)电气接连至所述能量储存装置(202)并被配置为接纳所述充电电缆(103)；
锁定单元(206)，所述锁定单元(206)被配置为将所述充电电缆(103)机械锁定至所述功率入口(102)；
其中，所述控制单元被配置为当所述控制单元接收到解锁请求时执行以下操作：
断开在所述充电电缆(103)与所述能量储存装置(202)之间的电气接连，以使得充电终止；
在接收到所述解锁请求之后的第一预定时间内将所述充电电缆(103)从所述功率入口(102)解除锁定；以及
如果在接收到所述解锁请求之后的第二预定时间内没有将所述充电电缆(103)从所述功率入口(102)去除，则将所述控制单元配置为将所述充电电缆(103)锁定至所述功率入口(102)，并在所述充电电缆(103)与所述能量储存装置(202)之间形成电气接连以重新开始充电。
11.根据权利要求10所述的系统，还包括用于基于用户输入来生成所述解锁请求的遥控单元。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述遥控单元是车辆钥匙、位于所述车辆(101)之内或者之外的解锁按钮或用于进入车辆(101)的无钥匙单元。
13.根据权利要求10所述的系统，还包括测量元件，所述测量元件被布置到所述功率入口(102)中并被配置为接纳所述充电电缆(103)的连接器元件，
其中，如果所述测量元件被连接至所述控制单元，则将所述控制单元配置为在通过所述控制单元测量的所述连接器元件的参数值对应于预定值的情况下，确定在所述车辆(101)的所述功率入口(102)处检测到了充电电缆(103)。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述连接器元件的所述参数值是电阻值。
15.根据权利要求10到14中的任一项所述的系统，其中，所述控制单元被配置为如果所述充电电缆(103)被锁定至所述功率入口(102)时所述车辆(101)起动，则终止充电并将所述充电电缆(103)从所述功率入口(102)解除锁定。
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