CN105406277B

CN105406277B - 充电插头，充电插座及识别这二者之间形状接合的装置

Info

Publication number: CN105406277B
Application number: CN201510501041.3A
Authority: CN
Inventors: R.康诺普卡; L.多恩伯格; M.布勒克; L.克罗杰
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2019-02-19
Anticipated expiration: 2035-08-14
Also published as: CN105406277A; DE102014217696A1; DE102014217696B4

Abstract

本发明建议一种充电插头(1)、一种充电插座(2)和一种装置(A)，其用于识别用于为可电驱动的行进工具(10)充电的充电插头(1)和充电插座(2)之间形状接合的装置。所述装置(A)包括：‑锁紧拴(3)‑形状接合滑槽(4)，其中锁紧拴(3)和形状接合滑槽(4)被设置为，达成充电插头(1)和充电插座(2)之间形状接合‑磁体件(5)‑磁场检测器(6)，并且磁场检测器(6)被规定用于检测磁体件(5)的磁场，其中锁紧拴被布置为，从磁体件(5)检测到的磁场在锁紧拴(3)和形状接合滑槽(4)之间有形状接合的情况下和没有形状接合的情况下检测到的磁场是不同的。

Description

充电插头，充电插座及识别这二者之间形状接合的装置

技术领域

本发明涉及一种用于为可电驱动的行进工具充电的充电插头、一种充电插座及一种识别充电插头和充电插座之间形状接合的装置。本发明尤其涉及就成功形成形状接合向使用者反馈的可能性，以便确保充电用基础设施设备和可电驱动的行进工具之间的连接。

背景技术

为了给可电驱动的行进工具提供电能量，极大的功率在充电用基础设施设备和行进工具之间被传输。为了避免损害和危险，无条件地要避免连接在电功率传输过程中的断开。如果在由充电插座和充电插头组成导电充电连接的情况下通过锁紧执行器将充电插头锁紧在充电插头上，那么锁紧栓的移动距离是不能清楚确定的(“可回读”)。布置在锁紧执行器上的微型探测器通过特殊的电路报告锁紧销是否滑出或者是否已经达到一定的移动距离。然而通过微型探测器的电路不能反馈构造为这种类型的插头是否以及何时被锁紧。通过插座上的锁紧执行器的微型开关的回读的通常的缺点是，不能识别实际上什么被锁紧。插头锁紧的控制不是基于可信的信号来进行。充电插头的锁紧不能变得可信(这对于功能安全性来说是重要的方面)。此外因为之前提到的现有技术的装置已知是容易出现错误的，并且按照危险和风险分析插头锁紧对于直流电充电的安全性关系紧密，所以有必要对其进行优化。

文献DE 20 2008 009 929 U1公开了一种用于具有电驱动装置的汽车的充电插接装置，其中规定有霍耳传感器，所述霍尔传感器在充电插接装置连接时传送与充电插接装置未连接时不同的电压。由霍耳传感器给出的电压可以用于多种用途。比如控制装置可以基于该信号启动或阻止充电过程。不进行锁紧状态的检查。

文献DE 10 2011 002 024 A1公开了一种具有无接触式开关装置的充电插头，其中充电插头的操控元件的位置通过磁体和磁体传感器确定。然而通过该装置并不能确定在充电插头和相适配的充电插座之间实际上是否通过布置在操控件上的止动件形成了形状接合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，满足上述确定的需求。

按照本发明，上述技术问题通过用于识别用于可电驱动的行进工具的充电插头和充电插座之间的形状接合的装置解决。该装置包括锁紧件(“锁紧栓”)，所述锁紧件被设置用于在与装置的形状接合滑槽的配合作用下达成充电插头和充电插座之间的形状连接。换句话说，锁紧栓布置在充电插头上并且形状接合滑槽布置在充电插座上(或者相反也可以)。此外装置包括磁体件和磁场检测器，其中，磁场检测器设置用于检测磁体件的磁场。根据锁紧栓的位置(的不同)，在锁紧栓和形状接合滑槽之间的成功形状接合连接的情况下由磁场检测器所检测到的磁场(该磁场由磁体件形成)与充电插头和充电插座之间没有达成形状接合的情况下是不同的。换句话说，锁紧栓、形状接合滑槽、磁体件和磁场检测器被如此布置在充电装置的充电插头和相对应的充电插座上，从而使仅在锁紧栓和形状接合滑槽之间形成形状接合连接的情况下才通过磁场检测器检测到以预定义的方式特异化的磁场。通过这种方式，可以避免磁场检测器像在现有技术中通常的那样，在实际上没有通过锁紧栓和形状接合滑槽形成成功锁紧时发出对应于正常状态的信号。这样可以可靠地阻止充电装置的损坏以及对人和材料的危险。

下面是本发明的优选扩展形式。

磁体件可以比如设计为永磁体，通过这样就节省了用于产生磁场的电连接或电能供应。备选地或者额外地，磁体件可以包括线圈，该线圈被配备用于产生稳定的或者变化的磁场。在这里，线圈通过已知方式由电能源提供电流。在此所需的电压可以使用比如12伏直流电压、依附所谓的接近先导电路和控制先导电路上的电信号。使用非固定的磁场还额外地防止意外或滥用形成的磁场。尤其在通过第二通道(相对于磁场检测器额外存在的通道)与磁场形成所使用的信号进行通信时可以根据通过第二通道接收的信号验证磁场的来源。

磁场检测器比如可以被设置用于检测磁场并尤其根据通过电路检测的电信号验证磁场的来源。电路比如可以是用于可电驱动的行进工具的充电的接近先导电路和/或控制先导电路。以这种方式节省了额外的电路，并且还可以多次使用所提供的(脉冲宽度调制(PWM))信号。这通过本发明实现了已经全面标准化的充电装置及其改进设计的广泛的扩展使用。

如果磁体件包括线圈，那么可以通过从行进工具中得到的交流电流或者通过缆上控制盒(In Cable Control Box)的脉冲宽度调制电压或者充电用基础设施设备的脉冲宽度调制电压为所述线圈供应能量。

按照本发明的第二个方面，建议充电插头，用于制备按照首先提到的发明方面的装置。在实施例中，充电插头包括锁紧栓和按照本发明的装置的磁体件。磁体件比如布置在锁紧栓内，使锁紧拴的可滑动装置也带动磁体件的可滑动装置。相应地，相对来说固定的磁场检测器可以根据锁紧拴的位置基于到磁体件不同的距离而检测不同的磁场。备选地，可以将锁紧拴和磁场检测器布置在按照本发明的充电插头中，其中磁场检测器被布置在锁紧拴内。工作原理与先前说明的、相反布置的装置相同。

额外地或者备选地，充电插头可以具有形状接合滑槽和磁体件。额外地或者备选地，磁场检测器可以布置在充电插头上，其中磁场检测器布置在形状接合滑槽上。对于这种装置来说，布置在充电插座上的锁紧拴可以这样与形状接合滑槽形成充电插头和充电插座之间的形状接合，从而使由磁场检测器检测到的磁场根据锁紧拴的位置而改变。如果按照本发明的充电插头仅具有磁体件或者磁场检测器，那么就将相应的另一元件布置在所使用的充电插座的锁紧拴中。如果按照本发明的充电插头内不仅布置磁体件而且也布置了磁场检测器，那么锁紧拴仅以这种方式实施，使在成功的形状接合的情况下进行由磁场检测器检测的磁场的可被识别的影响。

按照本发明的另外的方面，建议充电插座，用于制备按照首先提到的发明方面的装置，结合按照本发明的充电插头的实施的特征和特征组合相应地适用于所述充电插座。如果锁紧拴和磁体件被布置在充电插座上，那么就将磁体件布置在锁紧拴内。如果锁紧拴和磁体件被包括在充电插座内，那么就将磁场检测器布置在锁紧拴内。如果形状接合滑槽和磁体件被包括在充电插座内，那么就将磁体件布置在形状接合滑槽上。作为相对于磁体件的备选或补充，也可以将磁场检测器布置在按照本发明的充电插座上。

按照本发明的第六方面，建议充电用基础设施设备，其包括充电线缆和布置在充电线缆上的按照发明的第三和第四方面的充电插头。充电用基础设施设备可以包括比如商用而准备的充电柱或者被布置在个人房屋内或者公司用地上的墙上接线盒(Wall Box)或者缆上控制盒。

按照本发明的第七方面，建议一种可电驱动的行进工具(比如轿车、轻型货车、重型货车、水上和/或空中交通工具)，其包括按照本发明的充电插座。对于充电用基础设施设备和可电驱动的行进工具也以相应的方式得出特征、特征组合和由技术特征，为了避免重复参阅上述实施方式。

附图说明

下面通过对所附图的参考详细说明按照本发明的实施例。在附图中：

图1示出按照本发明实施例的装置的截面示意图；

图2示出按照本发明的装置的第一实施例的细节视图；

图3示出按照本发明的装置的第二实施例的细节视图；

图4示出按照本发明的装置的第三实施例的细节视图；

图5示出按照本发明实施例的Mode-1(模式一)充电电路图；和

图6示出按照本发明实施例的Mode-3(模式三)充电电路图。

具体实施方式

图1示出充电插头1，充电插头1可以将通过充电线缆11所接收到的能量输送给与可电驱动的行进工具(未示出)相连的充电插座2。在充电插头1中规定有按照本发明的装置A。装置A包括锁紧拴3，锁紧拴3通过充电插头1中的空穴被导引，并通过压缩弹簧3a预紧。锁紧拴3嵌入充电插座2中的形状接合滑槽4内，从而在没有松开所形成的形状接合的情况下不可能使电连接断开。

结合图2到图4阐述用于通过按照本发明的装置A检查锁紧的实施例。

图2示出装置A，其中锁紧拴3被动地布置在充电插头内。锁紧拴3仅被设计用于对形式为磁体件5和磁场检测器6的布置在形状接合滑槽4上的主动元件的共同作用产生这样的影响，即通过磁场检测器6所检测的磁体件5的磁场在形成形状接合情况下与未形成形状接合时的磁场不同。

图3示出按照本发明的装置A的实施例，其中仅磁体件5被布置在形状接合滑槽4上。磁场检测器6被布置在锁紧拴3内部，从而根据锁紧拴3的位置而改变由磁场检测器6检测到的磁场件5的磁场强度。

图4示出与图3原则上相同的装置，其中仅将磁体件5和磁场检测器6的位置互换。

图5示出Mode1充电的装置，其中来自发电站7的、经过充电用基础设施14提供的能量被传输至布置在车辆内的充电设备8。充电插头1和车辆侧的充电插座2之间的五个针脚P1、P2、P3、P4、P5的成功接触通过所谓的接近检测(Proximity-Detection)单元9监测。所显示的装置的构成对技术人员是广泛已知的，因此在关于功能和元件方面可以参考专业文献。然而按照本发，在第三针脚P3(PE(保护接地线))和第五针脚P5(接近先导)之间布置有线圈L。该线圈L可以要么与电阻R6并联要么直接被P3和P5上的电势加载。通过这种方法，由线圈L产生的磁场可以被用于，作为磁体件5为(未示出的)磁场检测器(见按照图2、图3、图4的装置)提供磁场。

图6示出Mode3充电电路图，所述电路图除了在图5所示结构之外还具有控制先导(CP)，这使先导功能评估单元10实现了通过脉冲宽度调制(PWM)与充电用基础设施的通信。由于控制先导CP的存在，可以利用充电用基础设施14的脉冲宽度调制的信号形成在PE导体和控制导引CP之间布置的线圈L中随时间可变的磁场。在这里，线圈也作为磁体件5起作用，其磁场通过结合图1至图4所阐述的装置可以被用于识别充电插头1和充电插头2之间的成功的形状接合。

综合图5和图6可以知道，通过在所谓车辆连接器(Vehicle-Connector)的P5(接近)和P3(PE)之间的可以产生磁场的线圈可以对用于Mode1充电以及Mode2充电的电路进行补充。产生磁场的线圈可以与电阻R6并联或者桥接电阻R6和R7。通过这种方式以12伏特电压为线圈供电。当线圈在成功的形状接合的情况下被尽可能近地布置在锁紧栓处时，在此产生的磁场可以按照本发明用于识别形状接合。线圈的供电在此可通过+12伏特直流电压(比如低压电池)进行或者通过专门为按照本发明的目的而形成的交流电压进行或者通过控制先导(CP)的电压进行。交流电压的优点是，可以相应可变地由可形成磁场的线圈形成磁场，该磁场可以由磁场检测器检测并且被证实。尤其所检测到的磁场的时间曲线可以与为形成该磁场所使用的电流进行比较。磁场检测器比如可以被实施为霍尔探针并且/或者集成在锁紧拴的顶端。评估可以通过在车辆内部或者行进工具内部的逻辑单元进行。如果车辆中的可产生磁场的线圈通过发电机的交流电压或者通过充电桩/缆上盒(In-Cable-Box)的脉冲宽度调制的信号供电，那么逻辑单元通过发电机所产生的信号通过第二、自有的、或者外部控制的测量输入或者通过控制先导接触的脉冲宽度调制的信号(外部控制的)验证霍尔探针的测量信号。

通过这种方式，按规定确立的磁场、以及对其频率和/或幅度的修正在磁场检测器处的测量可以可靠地确定，标准的插头实际上是否和插座锁紧。本发明可以作为建议，对IEC 62196标准的充电插头、例如形式为可形成磁场的线圈的磁体件进行补充。

尽管结合附图阐述的实施例对按照本发明的方面和优选的实施形式进行了详细的说明，然而对专业人员来说所示实施例的技术特征的优化和组合也是可行的，只要不脱离本发明的范围即可，本发明的保护范围通过所附权利要求定义。

附图标记清单

1 充电插头

2 充电插座

3 锁紧拴

3a 压缩弹簧

4 形状接合滑槽

5 磁体件

6 磁场检测器

7 发电站(检查！)

8 充电设备

9 接近检测单元

10 导引功能评估单元

11 充电线缆

14 充电用基础设施/充电桩

A 装置

L 线圈

P1至P5 针脚

R 电阻

S 开关

Claims

1.一种用于识别在用于为可电驱动的行进工具(10)充电的充电插头(1)和充电插座(2)之间的形状接合的装置，所述装置包括：

-锁紧栓(3)

-形状接合滑槽(4)，其中锁紧栓(3)和形状接合滑槽(4)被设置用于形成充电插头(1)和充电插座(2)之间的形状接合，其中还设有

-磁体件(5)和

-磁场检测器(6)，并且磁场检测器(6)被设置用于检测磁体件(5)的磁场，其中锁紧栓被这样布置，从而使通过磁体件(5)在锁紧栓(3)和形状接合滑槽(4)之间形成形状接合的情况下所检测到的磁场与在没有形状接合的情况下所检测到的磁场是不同的，

其中，磁场检测器(6)被设置用于检测磁交变场并根据通过电导线检测到的电信号验证所述磁交变场的来源。

2.按照权利要求1所述的装置，其中，磁体件(5)

-被设计为永磁体，和/或

-被设计为线圈(L)，并且被设计为通过

-12伏特直流电压线缆，和/或

-接近先导和/或

-控制先导电路

提供电信号。

3.按照权利要求1所述的装置，其中，磁体件(5)被设计为线圈(L)，并被设置用于借助由行进工具(10)得到的交流电流和/或借助缆上控制盒或充电用基础设施设备的脉冲宽度调制的电压形成磁交变场。

4.一种用于制造按照权利要求1至3之一所述的装置(A)的充电插头，包括：

-锁紧栓(3)和

-磁体件(5)，其中磁体件(5)被布置在锁紧栓(3)内，或者包括

-锁紧栓(3)和

-磁场检测器(6)，其中磁场检测器(6)被布置在锁紧栓(3)内。

5.一种用于制造按照权利要求1至3之一所述的装置(A)的充电插头，包括：

-形状接合滑槽(4)和

-磁体件(5)，其中磁体件(5)被布置在形状接合滑槽(4)处，和/或

磁场检测器(6)，其中磁场检测器(6)被布置在形状接合滑槽(4)处。

6.一种用于制造按照权利要求1至3之一所述的装置(A)的充电插座，包括：

-锁紧栓(3)和

-磁体件(5)，其中磁体件(5)被布置在锁紧栓(3)内，或者

-锁紧栓(3)和

-磁场检测器(6)，其中磁场检测器(6)被布置在锁紧栓(3)内。

7.一种用于制造按照权利要求1至3之一所述的装置(A)的充电插座，包括：

-形状接合滑槽(4)和

8.一种充电用基础设施装置，所述充电用基础设施装置包括充电线缆和被布置在充电线缆上的按照权利要求4或5所述的充电插头(1)和按照权利要求6或7所述的充电插座(2)。

9.一种行进工具，所述行进工具包括按照权利要求6或7所述的充电插座(2)或者按照权利要求4或5所述的充电插头(1)。