CN110171300A - 用于电动机动车的电池和用于给电池充电的充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动的机动车(10)的电池(16)，其包括多个电池单体，电池单体被联结在一起以形成带有小于60伏电压的相应的单体组(36)，这些单体组分别具有由外部可接近的用于给单体组(36)充电的端口(34)。本发明涉及一种用于给电动的机动车(10)的电池(16)充电的充电装置(14)，其具有充电接口(14)，该充电接口为机动车(10)的每个单体组(36)具有各一个插拔连接器(18)，其中，插拔连接器(18)具有小于60V的最大充电电压。

Description

用于电动机动车的电池和用于给电池充电的充电装置

技术领域

本发明涉及一种用于电动的机动车的电池和一种用于给电动的机动车的电池充电的充电装置。此外，本发明还涉及一种带有这样的电池的机动车。

背景技术

现代的电动车经常具有所谓的组合充电插座，其使得以直流电的充电以及以交流电的充电成为可能。这样的组合充电插座尤其在欧洲是流行的。在其它国家(例如中国和日本)，分开式的插接系统同样是常见的。此外当前同样经常开发感应式的充电系统，其使得电动车的非接触式充电(然而带有相对较小的功率)成为可能。

常规的有线连接式充电通常要求充电电缆在相关机动车处的主动插入。无线式充电通常要求在车辆侧以及在基础设施侧上的非常复杂的感应式充电系统。因此，感应式充电或者无线式充电本身可能是相对易出错以及成本密集的。此外，在无线式充电的情形中对待充电的电动车的尽可能精确的定位以及异物识别方面的要求非常高。此外，在非接触式能量传递的情形中的效率较低，这导致在这样的充电系统的情形中的较高损失。本身对于无线式充电系统而言相对较强地被功率限制。

DE 10 2010 027 670 A1指出了一种用于将电动车的电蓄能器联接在充电站处的方法。在此，充电单元的传感器单元识别出车辆侧的充电端口的位置，该充电端口自动与充电站相连接。

DE 10 2015 223 993 A1指出了一种用于监控能量传递装置的装置。在此，插入装置用于自动连接能量传递装置的接触头与车辆的充电插口。

DE 10 2012 216 980 A1指出了一种由机器人操作的车辆充电站。机器人的机械臂包括夹持机构，该夹持机构具有多个电气触点，这些触点被设计用于与车辆侧的插座自动耦联。

发明内容

本发明的目的是，提供一种可特别容易且安全地给电动的机动车的电池充电的技术方案。

该目的通过具有独立专利权利要求的特征的一种用于电动机动车的电池以及一种用于给电动机动车的电池充电的充电装置来实现。带有本发明的适宜的且重要的改进方案的有利的设计方案在从属权利要求中进行说明。

根据本发明的用于电动的机动车的电池包括多个电池单体，其被联结在一起以形成带有小于60伏电压的相应的单体组，这些单体组分别具有各一个由外部可接近的、用于给单体组充电的端口。在此，由外部可接近意味着，单体组的相应的端口对于电池的外部而言是可接近的。例如，在电池的电池壳体中可设置有开口，其使得至各个单体组的相应端口的通路成为可能。各个单体组的相应端口可被向外引导且例如经由机动车(电池被安装或者布置在该机动车中)上、例如底部处的充电插头被使得可接近。

由于小于60伏的相应单体组的较小电压，在电池中以及在电池被安装在其中的相关电动机动车中不存在特殊的高电压要求。取而代之，单纯常规的中压要求就足够了。术语“高电压”在汽车行业中表示在60伏之上的电压。由于各自具有上述用于给单体组充电的端口的相应单体组的根据本发明较小的电压，插接触头、电缆和类似物等可低成本地且不带有在高电压系统的情形中必要的预防措施地被使用。

因此，例如低电压充电机器人形式的充电装置可被用于给根据本发明的电池充电，该充电装置以小于60伏的最大直流电压给电池充电。根据本发明的电池本身优选是高压电池/高伏电池。这意味着，电池在其整体上可提供大于60伏的电压，尤其用于例如给机动车的驱动电机供以能量。

根据本发明的电池使得电池的特别功率强的、然而尤其相比感应式充电方案舒适的充电成为可能。尤其地，电池的各个单体组可相比在感应式充电的情形中鲁棒得多地被充电。此外，在给电池的单体组充电时得出比在感应式充电的情形中高得多的效率，从而在终端用户处表现出同样较小的电流成本。尤其地，根据本发明的电池使得非常安全的电压等级成为可能，因为具有小于60伏的各个单体组被联结在一起且相应地同样须以小于60伏的充电电压被充电。在25伏交流电(AC)或60伏直流电(DC)之下的电压的情形中可完全取消防接触保护。视根据本发明的电池应提供多少电压而定，例如不同数量的上述单体组可被互连(verschalten)成电池。此外，根据本发明的电池独立于电池在其中被使用的电动机动车的可能的高电压等级。

本发明的一种有利的实施形式作如下设置，即，电池具有九个这样的单体组，其彼此串联。因此，电池可例如提供大约220伏至460伏的电压，其中，各个单体组本身具有小于60伏的电压且相应地同样无须在高电压范围中被充电。当然，该电池同样可具有更过或更少的上述单体组。

本发明的一种有利的实施形式作如下设置，即，单体组分别具有各一个用于平衡电池单体的直流变压器。每个单体组于是在电池的充电过程期间可进行平衡。在充电过程期间因此可确保，在单体组的各个单体内部实现尽可能均匀的电荷分配。因此，单体组且最终因此还有电池的整个容量可被利用以及反作用于各个单体的由于老化造成的时间变化。

在本发明的另一有利的设计方案中作如下设置，即，电池单体被互连成相应的模块，其中，模块中的多个被互连成单体组。这些模块可例如具有单独的壳体，在壳体中各个电池单体首先被互连，其中，各个单体组又可由各个模块来构建。因此如下例如是可能的，即，在特殊的碰撞安全性方面电池单体布置成特别稳定的各个模块且彼此互连。各个单体组然后又可基于所制造的模块被彼此互连。此外如下例如是同样可能的，即，汽车生产商直接获得被互连且布置成模块的电池单体，且这些模块然后根据其需求被互连成相应的单体组。

根据本发明的机动车包括至少一个用于驱动机动车的电机和用于给电机供电的根据本发明的电池或根据本发明的电池的一种有利的实施形式，其中，单体组的相应端口与车辆侧的充电接口相连接，该充电接口对于每个单体组具有一个插拔连接器。各个插拔连接器可例如是插头或同样也可以是插口。经由机动车的充电接口于是提供如下可能性，即，经由相应的插拔连接器(其是插口和/或插头)给各个单体组充电。优选地，机动车的充电接口布置在机动车的底部处。因此，机动车的用户可将该机动车布置在合适的充电装置上方，其中，然后机动车的电池可以简单的方式从下方被充电，优选地无须机动车的用户用充电电缆或类似物操作。

机动车的另一有利的实施形式作如下设置，即，机动车具有另一充电接口，该另一充电接口与电池的正极和负极相连接。借助于该充电接口优选能够，以高电压给电池充电。因此可例如使用在公共场合中以及在私人空间中存在的充电桩或者其它设计用于常规高压电池的充电装置。机动车的用户于是具有如下可能性，即，挑选出：他正好想使用充电接口中的哪一个，以便给机动车的电池充电。

根据本发明的用于给根据本发明的电动机动车或电动机动车的一种有利的实施形式的电池充电的充电装置包括为机动车的每个单体组具有各一个插拔连接器的充电接口，其中，插拔连接器具有小于60伏的最大充电电压。因此，充电装置本身同样不受高电压范围方面特别严格的规定。因为充电装置的单个插拔连接器本身仅具有小于60伏的最大电压，所以无须强制在根据本发明的充电装置中采取否则在高电压范围中待采取的预防措施。

充电装置的一种有利的实施形式作如下设置，即，该充电装置是地埋式充电装置。该充电装置可例如下沉式地布置在停车场中或在车道中，从而使得用户可将其电动机动车容易地定位在地埋式充电装置上方且然后其机动车的电池可被充电。优选地，充电装置的充电接口在竖向上可被移出和移入。这可特别优选地全自动地实现，从而使得驾驶员仅须将其机动车定位在充电接口上方，然后于是充电接口在竖向上被移出，以便给机动车充电。在充电过程结束之后，充电接口可优选全自动地又被移入，从而使得机动车可毫无困难地离开充电装置。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节由以下对优选实施例的说明以及借助附图得出。前文在说明书中提到的特征和特征组合以及下面在对附图的描述中和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能以相应给出的组合、而且能以其它组合或单独使用，而不偏离本发明的范围。在图中：

图1示出电动机动车的示意图，其既能借助于常见的充电桩而且能借助于具有多个插头的地埋式充电装置充电；

图2示出机动车的高电压系统的示意图，该高电压系统尤其是具有用于驱动机动车的电机和高压电池；

图3示出多个用于组成机动车高压电池的单体组之一的示意图。

具体实施方式

在附图中，相同的或功能相同的元件设有相同的附图标记。

布置在充电桩12旁边并且在构造成地埋式充电装置的充电装置14上方的机动车10在图1中以示意性侧视图示出。机动车10的只在图2中示出的高压电池16不仅可借助于充电桩12而且可借助于地埋式充电装置14来充电。

地埋式充电装置14包括带有多个插拔连接器18的充电接口17。机动车10又包括车辆侧的充电接口20，其本身具有多个插拔连接器22。地埋式充电装置14的各个插拔连接器18可提供小于60伏的最大充电电压。

此外，机动车10包括车辆侧的另一充电接口24。充电桩12的充电插头26可被插入到该充电接口24中用以给此处未显示的高压电池16充电。在此，充电接口24与高压电池16的此处未示出的正极和负极相连接。如果高压电池16例如具有400伏的电压，则高压电池16可以经由充电桩12例如同样以400伏的充电电压来充电。

在图2中示意性地示出了机动车10的高电压系统28。高电压系统28除了已提及的高压电池16和车辆侧的充电接口24之外还包括车载网络30和用于驱动机动车10的电机32。高压电池16包括多个此处未进一步标明和显示的电池单体，其被联结成相应的、具有小于60伏电压的、此处未示出的单体组。各个单体组具有各一个由外部可接近的用于给各个单体组充电的端口34。端口34优选通过相应的线缆(Verkabelung)与车辆侧的充电接口的相应的插拔连接器22相连接。在各个插拔连接器22处于是由结构形式决定地总是存在小于60伏的电压。

在图3中示意性地示出了上述单体组36中的一个。单体组36此处示例性地由多个电池模块38组成且被互连。各个电池模块38又具有相应的此处未进一步标明和显示的电池单体。用于给单体组36充电的用于单体组36的端口34此处再次被示意性地绘出。在单体组36的两个此处所显示的端口34之间于是不可能存在大于或等于60伏的电压。如已提及的那样，高压电池16包括多个这样的单体组36，其中，高压电池16可例如由九个这样的单体组36来构建。

在使用地埋式充电装置14的情形中，充电电压于是总是小于60伏。地埋式充电装置14的充电接口17连同其插拔连接器18可优选全自动地向上移出，从而使得插拔连接器18与车辆侧的充电接口20的插拔连接器22触点接通。在高压电池16的充电过程结束之后，地埋式充电装置14可将其充电接口17优选又同样全自动地向下下沉且因此移入。

通过高压电池16的所说明的结构和地埋式充电装置14的相应结构因此得出如下可能性，即，以特别简单、舒适且安全的方式给高压电池16充电，而无须设置特别昂贵的插接触头和电缆，其否则在给高压电池充电时是必要的。这是因为由于各个单体组36的较小电压，至少在车辆侧的充电接口20方面且在地埋式充电装置14方面不存在常见的高电压要求。

Claims (10)

1.一种用于电动的机动车(10)的电池(16)，该电池包括多个电池单体，所述电池单体联结在一起以形成具有小于60伏电压的相应的单体组(36)，所述单体组各自具有由外部可接近的、用于给所述单体组(36)充电的端口(34)。

2.根据权利要求1所述的电池(16)，其特征在于，所述电池(16)具有九个这样的单体组(36)，所述单体组被彼此串联。

3.根据权利要求1或2所述的电池(16)，其特征在于，所述单体组(36)各自具有用于平衡所述电池单体的直流变压器。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电池(16)，其特征在于，所述电池单体被互连成相应的模块(38)，其中，所述模块(38)中的多个被互连成所述单体组(36)。

5.一种机动车(10)，该机动车具有至少一个用于驱动机动车(10)的电机(32)和用于给所述电机(32)供电的、根据前述权利要求中任一项所述的电池(16)，其中，单体组(36)的相应的端口(34)与车辆侧的充电接口(20)相连接，该充电接口对于每个单体组(36)具有各一个插拔连接器(22)。

6.根据权利要求5所述的机动车(10)，其特征在于，所述充电接口(20)布置在所述机动车(10)的底部处。

7.根据权利要求5或6所述的机动车(10)，其特征在于，所述机动车(10)具有另一充电接口(24)，该另一充电接口与所述电池(16)的正极和负极相连接。

8.一种用于给根据权利要求5至7中任一项所述的电动的机动车(10)的电池(16)充电的充电装置(14)，该充电装置具有充电接口(17)，该充电接口对于所述机动车(10)的每个单体组(36)具有各一个插拔连接器(18)，其中，所述插拔连接器(18)具有小于60V的最大充电电压。

9.根据权利要求8所述的充电装置(14)，其特征在于，所述充电装置(14)是地埋式充电装置。

10.根据权利要求9所述的充电装置(14)，其特征在于，所述充电装置(14)的充电接口(17)能在竖向上被移出和移入。