CN108778820B - 用于给电动车辆充电的设备和用于安装该设备的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于电动汽车充电或车辆加热的方法，其中所述方法包括将快速连接器(2.1)安装到停车区的电气布线以用于稍后的安装，更换或重新定位充电或加热供电设备，其中，所述方法包括，为每个快速连接器提供至少存储每个快速连接器的标识数据的存储器设备(13.1、13.2或13.3)。

Description

用于给电动车辆充电的设备和用于安装该设备的方法

技术领域

本发明涉及用于在停车区域对电动车充电的装备以及实现安装的方法。

本申请中的发明涉及此文件中提及的先前申请FI20155813。本申请要求该先前申请的优先权。

背景技术

在大型停车场安装充电系统时，通常将充电设备安装到仅仅几个停车位就足够了。但是，建设布线是规模相当大的，以便从一开始就优选地覆盖所有停车位。特别是在地下电缆的情况下，一次全部挖掘它们是最具成本效益的。

一种解决方案是将布线连接到快速连接器，在这种情况下，充电设备可以在以后轻松安装。在这种情况下，布线可以完全构建，使得如果需要更多的充电设备，则可以使用快速连接器来安装设备。

发明内容

本发明的目标是创建比先前更灵活的系统。该系统使停车区域能够通电，以便系统易于扩展并且可以在以后进行修改。

该目标可以使用根据专利权利要求1的系统来实现以用于停车位的电力供应，所述系统包括为连接器装备提供电力的布线，以用于随后安装充电设备或加热设备。每个连接器设备都包含存储器设备，其数据可以传输到将在稍后安装的设备。这使得充电设备能够临时安装到已安装的快速连接器，使得能够测试布线，并在必要时使得能够检查其拓扑结构并测量布线，然后将结果保存到系统内的本地或云服务器。接下来，例如，基于存储器设备上存储的序列号，可以将安装中所需的信息存储在连接快速连接器的存储器设备上或存储在服务器数据库上。在此之后，临时安装可以拆卸，并且快速连接器可以配备由盖帽。

如果以后需要向系统添加更多的充电设备或出于维护的原因需要用不同的或新的设备替换现有的设备，则将新设备连接到快速连接器就足够了，使得充电设备从快速连接器的存储器设备读取快速连接器的序列号以及可能的其他安装信息。这样，很容易引入新的充电设备，因为其布线位置和其所加载的保险丝组是已知的。当沿着某个布线分支知道充电设备的顺序时，监视布线的状况也容易得多。在这种情况下，每当新的充电设备与系统中的服务器联系时，充电设备的位置和标识都是已知的。

适用于本发明中的电动车辆充电的电力供应系统涵盖为实际充电设备提供电力的充电设备或电源。电源包含用于测量消耗的能量测量器件，用于标识电力用户以列入发货清单的器件，以及用于通过电信网络向服务器发送用电力消耗报告的器件。电源配置为使得其可以连接到快速连接器，快速连接器又连接到布线。布线设计为使其可以供应多个不同的电源。电源包含动态控制负载的装备，以防止过载并使得能够有效使用电力连接。快速连接器还与存储器设备一起操作，该存储器设备包含用于配置电源的信息、电源随后可以读取的信息。

如果快速连接器的存储器设备包含安全处理器或防止伪造或复制信息的其他方式，则可以将电源安装到新的位置，以便系统可以确定地标识电力连接及其所有者，即电力从谁被卖掉。这又使电力连接的所有者或提供充电服务的一方能够仅安装快速连接器。然后充电设备持有者或承租人可以携带设备、将其连接到快速连接器，并且提供充电服务的云服务可以付还电力连接的所有者并且向充电设备的持有者或用户为所使用的电力收取费用。

同时，甚至可以通过停车区域的用户自己更换更有效的充电设备。例如，可以通过引入几个单相充电设备和稍后添加三相充电设备来启动充电设备，只要供电能够合理处理更高效的充电设备即可。

值得注意的是，电动汽车通常最多使用200Wh/km，在这种情况下，电动汽车10小时需要2kW的充电功率，或者1小时需要20kW的功率才能够驱动单个电动汽车100km。即使充电功率增加，某个车辆所需的总能量或其中等功率也不会改变，除非车辆行驶更多。通常情况下，任何的单个汽车每天行驶时间小于100km，并且汽车至少停放10小时，在这种情况下，每个充电点2kW的计划的中等功率就足够了。如果有很多停车位，单个充电设备中的更大的最大功率可以为其他车辆释放更多容量。另一方面，家里或工作场所相当缓慢的充电速度通常是足够的，因为汽车通常每天停放10-20小时。充电服务的控制系统可以是集中的，使得每个用户可以通过使用例如充电电缆中的RFID从几个充电设备购买电力。集中式系统还可以从整个电力网络的角度对电力消耗进行计时和优化，这使得能够在其最便宜时购买电力。

通过使用公共密钥加密和数字签名有利地组织了充电设备的信息安全性，从而可以独立于充电设备已经安装到的快速连接器来确保充电设备的标识。这样，充电设备可以从一个地方移动到另一个地方，而不对充电设备的设置做出改变，因为充电设备在其新的安装位置读取新的配置数据。尽管如此，系统服务器仍将获得传输信息。

可以通过临时连接测量单元或例如带有精确功率计的充电装置来测量布线，所述精确功率计能够足够精确地测量例如电压降，以确保布线的质量和布线的拓扑信息。在测量之后，每个仪表或充电设备的配置数据都存储在系统中。信息可以使用快速连接器的序列号存储在服务器数据库中，也可以将数据存储在快速连接器内，在这种情况下，即使没有任何网络连接，也可以访问信息。这样，安装中只剩下必要数量的设备，其余设备可以移除。可以安装保护罩或可以以覆盖移除的设备的连接器。

连接器不仅可以包括提供干线电流的触点，还可以包括用于控制电子器件的公共DC电压源。还可以有与快速连接器结合的其他电子器件；例如，继电器、接触器或测量链式电源电缆电流的变压器。存储器设备可以是诸如单线电路的有线数据接口，诸如NFC ID的无线接口，或者可以写入所有数据的光学接口。存储器设备可以用于存储所讨论的仪表或连接器设备的序列号，在这种情况下，基于序列号从服务器获得用于配置的实际数据。使用此系统时，序列号甚至可以在生产连接器设备时进行硬编码，或者序列号可以与安装相关联地编码，以便部分序列号包含在所讨论的安装中的安装位置和快速连接器本身的标识。存储设备也可以记录关于与安装位置有关的网络连接的信息。例如，存储器设备也可以是光学的、条形码或2-D条形码，在这种情况下，代码可以在安装现场读取，例如由安装者使用移动电话读取。然后可以使用例如充电设备的NFC以成本有效的方式将其存储在充电设备上。

在北方寒冷地区，停车区域已经有其自己的预热发动机的加热出口是相当普遍的，在这种情况下，可以使用现有的布线来设置电动车充电系统。为了能够全部使用现有容量，布线拓扑结构必须至少已知知道每个充电设备连接到哪个特定的一个或多个熔断器以及每个充电设备连接到哪个相位的程度。基于该信息，可以通过要求充电设备限制功率或者如果存在布线或电力连接过载的风险则通过依次关闭装备，来将电力分配给用户。由于将数据电缆添加到现有布线通常太费力或昂贵，因此需要使用无线数据传输。另一种选择是使用电气网络布线用于数据传输。

不同的安装位置可以具有各种不同的网络-即使在相同的位置，可以有连接到以太网和连接到WLAN、或连接到移动服务提供商的几个不同的网络的装备。这就是为什么新设备可能需要尝试几种不同的方式来连接到系统服务器。然后服务器基于其位置标识数据为设备提供最终配置。

例如，可以使用WLAN接入点的命名约定，新设备基于该命名约定将网络识别为可能是所讨论的系统的网络。充电设备可以包含认证密钥，当签名数据与电力销售有关时，认证密钥可以被使用。充电设备可以基于这些数据进行标识。可以使用写在快速连接器的存储器设备上的信息来标识充电设备的位置。如果充电设备首先联系控制相邻停车区域的服务器，则可以从用于充电设备的中央服务器获得适当网络的数据。

附图说明

在下文中，参考附图描述本发明。

图1是快速连接器壳体和具有其基本部件的充电设备的示意图。

图2描述了可以连续安装连接器和设备盒的实施方式。

图3描述了根据本发明的设备的一个实施例。

具体实施方式

图1描绘了连接盒1以及与其连接的设备盒2。设备盒11的连接器可以连接到设备盒连接器21。设备盒包含插座25，其中可以插入发动机加热器或电动汽车充电电缆。可选地，充电设备可以包含用于电动汽车的固定充电电缆。

在图1中，用于安装存储器器件的不同选项已由13.1,13.2和13.3引用。通过标识设备，可以告知设备盒或/和设备盒已经连接到的系统设备盒所在的位置以及关于充电设备已经连接到的相位和/或保险丝和电力连接的信息。这样，通过充电设备销售的电力可以付还给适当的电力连接所有者，并且充电设备可以协作，使得电力供应保险丝不会过载。

认证器件可以是例如串行总线存储器13.2(诸如单线型存储器电路或包括具有安全处理器的有线或无线存储器设备的更复杂的存储器设备)、NFC存储器13.3或还有NFC标签、条形码或2-D代码13.1，安装者使用单独的设备(例如移动电话或平板电脑)读取安装。在后一种情况下，可以使用例如NFC读取器将2-D代码读取到充电设备的永久存储器。安全处理器可用于对保存的数据进行签名，最好使用质询-响应方法，其中甚至复制数据也会被注意。通过使用不对称加密生成签名，可以以纯文本形式读取数据并对其进行验证。如果是这种情况，则计费设备可以读取明文数据并使用它来形成与云服务的连接，云服务又可以用质询-响应方法来验证数据。这样，云服务的服务器不仅可以认证充电设备及其用户ID，而且还可以认证充电设备所连接到的快速连接器。这使得充电设备能够临时移动到不同的停车区域，在这种情况下，新的快速连接器的数据显示充电设备连接到哪个电力连接以及是否允许或能够以其新的快速连接器而操作。这使得能够创建一种系统，该系统允许伴随电力测量单元的充电设备例如在访问期间移动到新的快速连接器。充电设备联系充电服务基础设施的云服务，并且如果电力被可以从电力连接所有者购买然后提供使用，则云服务允许充电设备在新位置操作。在上面的情况中，充电设备可能包含移动数据访问，这将始终使数据能够连接到云服务。如果需要，充电设备然后可以联系新位置的数据网络，或者如果快速连接器被定位成使得其没有本地WLAN或其他类型的数据连接，则云服务器可以控制访问的充电设备。

可以在读取认证设备和数据输入之前安装充电设备的设备盒。例如，可以用移动电话读取条形码或2-D条形码，然后可以将读取的信息提供给设备盒或设备盒所连接到的系统。在后一种情况下，移动电话将读取连接盒代码或位置代码以及设备盒代码，这些代码都会发送到系统服务器。但是，必须清楚谁和使用哪些装备有权修改数据。

使用移动电话或平板电脑读取配置数据并将数据直接输入系统需要标识移动电话上运行的应用程序及其用户，以便只能由某些人员和某些装备修改安装信息。这就是为什么在没有标识用户的情况下不能允许使用条形码或移动设备。

充电设备本身可以包括利用难以伪造的强加密实现的认证。另外，例如，可以用加密的NFC ID来标识从设备购买电力的用户。例如，在使用充电设备本身的数据传输工具来使用安装者的移动设备读取快速连接器数据的情况下，使用NFC ID来验证安装者的标识和移动装备是最容易的。系统可以同时确保安装者位于充电设备附近。充电设备或者以经济高效的方式读取快速连接器本身的数据，或者由安装者使用充电设备将数据输入到系统中。

如果安装者可以使用移动网络将快速连接器或充电设备的代码直接输入系统，则可能存在错误情况或故意篡改的风险。可能更改多个远程充电设备的设置。然而，充电设备可以使用由移动设备提供的网络连接来联系系统的其余部分，因为充电设备的认证确保安装者的移动设备不能篡改充电设备和核心系统之间的数据传输。在这种情况下，安装者的移动设备或WLAN的数据安全性并不重要。例如，安装者可以读取快速连接器的NFC ID的2-D条形码并将其上传到充电设备的NFC或类似的ID读取器。在此之后，充电设备可以使用安装者的移动网络连接。

认证设备中的信息可以只是一个普通的序列号。序列号可用作搜索关键字，关键字用于从数据库获取连接器盒数据。设备盒可以通过使用例如无线移动网络、WLAN或X.10连接或使用电线的后来的数据传输系统而连接到系统来启动数据库搜索。前面提到的使得安装接线盒的电工能够安装预编程的存储设备，用必要的信息编程，或者将安装的装备的序列号记录到数据库供以后使用。这样，安装者不需要做任何事情，只需将设备盒连接到快速连接器并将设备盒机械地附接到接线盒上，充电设备将从快速连接器的存储器设备读取它需要的信息。这样，所有需要专业技能或配置的工作都可以在安装设备盒之前完成。

上面提到的使得安装切换盒的成本能够低于设备盒。甚至可以在知道总共需要多少个设备盒之前安装这些设备盒。如果需要的话，也可以由最终用户或由维护人员将设备盒安装或切换到不同的设备箱，而不需要经过授权或难以编程的电气安装。而且，这使得可以将充电设备的设备盒转移到另一个位置并且自动或至少非常容易地更新电力连接数据。充电设备可以切换到另一个快速连接器，并且可以其可以被轻松更换。

实现该系统的另一种方式是设备盒包含配备有连接器的接线盒，以使得能够将设备盒按照图2以链或串附接到彼此。使用此技术，可以建造包含多个盒2的塔架，或者这些盒可以水平安装。在此实施方式中，接线盒2.1将与设备盒共享相同的物理壳体。例如，这使得能够在四个停车位的中间建造四设备箱塔架，使得每个设备盒的插座面向其自己的停车位。将作为塔架安装的设备盒可以是圆柱形的，使得它们在视觉上均匀且令人愉悦。

先前描述的链式或并行设备盒可以单独安装以面向不同的方向，或者可以使用设备盒内的插座25的不同位置，或者可以改变整个盒2的方向。例如，接线盒连接器可以启用多个不同的位置，并且接线盒中的连接器元件方向可以被更改。在两排停车位之间的区域中安装了四设备盒塔架的情况下，从设备盒看的四个方向上有四个停车位，彼此摞列的盒将各自面向不同的方向，即，他们各自的停车位。它们可以各自具有90度角，或者如果停车位平行，角度可以小于当空间彼此相对时的角度。如果盒是水平连接的，建造它们最具成本效益的方式是将它们安装成，使得它们面向至少两个相反的方向，在这种情况下，它们可以覆盖相对的两排停车位。当然，设备盒之间的角度可以自由选择。在这种实施方式中，支架的快速连接器将包含存储器设备，并且另外堆叠中的每个装置将包含上述设备的存储器设备。在另一实施方式中，所有设备将共享相同的存储器，在这种情况下，即使系统中堆叠的顺序可能不清楚，系统仍然将识别设备支架和堆叠中的设备的数量。

图3描述了一种实施方式，其中包括设备盒内的插座22的模块可以使用快速连接器2.1将其自身进一步连接到设备盒的内部电子设备和电力连接。在此实施方式中，插座本身25是可互换的，或者可以稍后安装。如果设备盒的电子器件受到保护，以便打开箱子不会造成电击危险，也可以在没有电工的帮助的情况下安装插座及其电子器件。这样，电工只需要安装连接到停车区布线和快速连接器的接线盒1以及接线盒的布线。在此之后，设备盒本身可以由维护人员甚至最终用户安装。每个插座也可以是设备盒内的单独电击保护单元。插座可以形成到设备盒内的连接器的连接，使得可以安装或更换插座而无需进行任何电气工作。

如果需要更新设备盒内的元件，可以将设备盒从接线盒上拆下，然后可以在没有电力的情况下完成设备盒的内部安装。设备盒也可以更换为装备齐全的设备盒。

可安装到墙壁或支架的接线盒可以包括用于附接用于充电设备的一个或多个设备盒的装备。例如，可以将一个或两个背靠背设备盒连接到单个接线盒，使得具有连接元件的连接器位于盒的后部，这使得能够连接一个或两个设备盒。这样，两个设备盒的连接器就会碰到接线盒的边缘，并且在只有一个设备盒的情况下，只使用连接器中的一个连接器，以便剩余的接线盒连接器保持未使用并隐藏在设备盒的下面。

根据本发明的快速连接器接线盒可以使用市场上已有的所有连接器类型。此外，快速连接器壳体可以具有盖子，盖子可在设备盒安装之前保护其免受天气影响。盖子当然可以是铰接的活板。接线盒还可以组合诸如无线网络、存储设备、使用电线的数据连接、漏电保护或继电器的电子设备。最具成本效益的方式是使用简单且价格低廉的接线盒。但是，接线盒可以包含大多数安装所需的功能电子器件。例如，如果只有一部分布线停车区配备了具有能耗测量的电动汽车充电设备，则其余的停车区可配备用于加热目的的简化模型，该简化模型可能只具有限制了伴随漏电保护的功率的自动保险丝和时钟。在这种情况下，为每个快速连接器安装漏电保护是最具成本效益的。

在一种实施方式中，可以在接线盒或设备盒中选择电源的相位。可以使用可切换的连接器、开关、跳线器等进行选择。如果设备盒与单相电流一起使用，则接线盒可用于对于每个设备盒只连接一个相位。

设备盒的电子器件可以作为模块互换或安装，在这种情况下，模块可以包括例如插座、耗电量测量、剩余电流断路器、继电器、用于辅助电动车充电的电子器件、或数据连接。

根据一个实施例，设备和的外层是不阻止无线电波的前进的绝缘材料，并且要安装在设备箱内的模块包括可能与电力测量单元和/或剩余电流断路器一起在无线电网络上进行控制的插座。就此而言，无线电网络也可以是诸如GPRS、3G或4G数据连接的移动网络或诸如WLAN的本地网络或用于测量和/或遥控的以433MHz的频率操作的本地操作的数据连接。该模块还可以包含用于标识用户的用户接口和/或NFC读取器。

Claims (4)

1.一种用于电动车辆充电或车辆加热电气安装的方法，其中所述方法包括将快速连接器（1、11、2.1）安装到停车区电气布线以用于在以后安装、更换或重新定位供电设备（2、25），其中，所述方法的特征在于，为每个快速连接器（1、11、2.1）提供至少存储每个快速连接器（1、11、2.1）的标识数据的存储器设备（13.1、13.2、13.3），所述存储器设备包括安全处理器，所述安全处理器可用于对所述存储器设备中保存的数据进行签名，其中，所述供电设备的安装者使用移动设备来读取所述快速连接器(1、11、2.1)的所述存储器设备(13.1、13.2、13.3)，并将其数据加载到供电设备或控制供电设备的服务器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述供电设备（2、25）包含用于读取位于所述快速连接器中的标识的器件。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述供电设备（2、25）能够互换并且能够从一个快速连接器重新定位到另一个快速连接器而不需要任何电气工作。

4.一种适于电动车辆充电的供电装置，所述装置包括具有用于测量能量消耗的测量器件的供电设备（2、25），用于标识电力用户的器件，以及用于通过通信网络向服务器发送电力消耗的记帐信息的器件，其中，供电设备适配为能够连接到与布线连接的快速连接器，所述布线适配为对许多供电设备供电，所述供电设备包括用于动态地控制电缆负载以防止过载并且还引导系统有效地使用电力连接的器件，所述供电装置的特征在于配备有用于存储配置供电设备所需信息的存储器设备的快速连接器，所述存储器设备包括安全处理器，所述安全处理器可用于对所述存储器设备中保存的数据进行签名，其中，所述供电设备的安装者使用移动设备来读取所述快速连接器的所述存储器设备并用于加载其数据。

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