CN110325397A - 用于给车辆的电池设备充电的连接设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于给车辆的电池设备充电的连接设备(10)，具有用于接收交流电插头的交流电接口(20)以及用于接收直流电插头(130)的直流电接口(30)，其中直流电接口(30)具有盖帽(40)，盖帽以可移动的方式安装在覆盖该直流电接口(30)的关闭位置(SP)与释放该直流电接口(30)的释放位置(FP)之间。根据本发明，该直流电接口(30)具有带有该盖帽(40)处的锁定器件(52)的锁定机构(50)，该锁定器件与该盖帽(40)的配对锁定器件(54)在该释放位置(FP)中卡锁，其中该配对锁定器件(54)具有操纵区段(56)，在该直流电插头接收在该直流电接口(30)中时该操纵区段与该直流电插头(130)接触并且松开该锁定装置(50)的锁定。

Description

用于给车辆的电池设备充电的连接设备
本发明涉及一种用于给车辆的电池设备充电的连接设备以及一种用于插入到这种连接设备中的直流电插头。
已知的是，车辆具有电池设备，尤其以用于驱动这种车辆。在此，该车辆可以是纯电力驱动的车辆，然而也可以是带有辅助电动机的车辆，尤其所谓的混合动力车辆。为了给电池设备充电，在这种电驱动的车辆中通常设置有电源接口，以便于为电池设备供应所属的电流并充电。在此，原理上有两个概念需要区分：可以如何以及以何种方式为电池设备充电。一方面，这是一种交流电充电方案，其中可以将对应的交流电插头插入到交流电接口中。替代于此也可能的是，使用直流电插头，以便将其插入这种连接设备的直流电接口。
在这些已知的解决方案中不利的是，可能存在如下可能性：以两种不同的充电机制给车辆充电，即，既可以用交流电充电，也可以用直流电充电。为此需要相应分离的接口，其一方面呈交流电接口的形式而另一方面呈直流电接口的形式。然而，这可能在原理上导致混乱。尤其在充电情况下，即应由不是车主的人员实施加电服务，有利的是：仅提供有呈交流电接口形式的唯一标准接口。但是如果例如应在家在车主的车库中提供另外的充电情况，则直流电接口是有意义的。上述说明示出：通过用于为车辆的电池设备充电的连接设备的(一方面)交流电接口和(另一方面)直流电接口的组合，不仅增加了系统的复杂性，而且也增加了操作的复杂性，尤其是在不同的人群中。
本发明的目的是，至少部分地消除上述缺点。本发明的目的尤其在于，以成本有效且简单的方式降低在具有双重充电功能的连接设备中在使用方面的复杂性。
上述目的是通过一种具有权利要求1的特征的连接设备和一种具有权利要求10的特征的直流电插头来实现的。本发明的其他特征和细节从从属权利要求、说明书和附图中得出。在此，结合根据本发明的连接设备描述的特征和细节自然也适用于与根据本发明的直流电插头相结合，并且相应地反之亦然，使得始终交替地参考或能够参考本发明的各个方面的公开内容。
根据本发明，设计一种用于给车辆的电池设备充电的连接设备。为此，连接设备具有用于接收交流电插头的交流电接口以及用于接收直流电插头的直流电接口。该直流电接口设计有盖帽，该盖帽以可移动的方式安装在覆盖该直流电接口的关闭位置与释放该直流电接口的释放位置之间。根据本发明的连接设备的突出之处在于，直流电接口具有带有盖帽处的锁定器件的锁定机构。这个锁定器件与盖帽的配对锁定器件在释放位置卡锁。在此，该配对锁定器件具有操纵区段，在该直流电插头接收在该直流电接口中时，该操纵区段与该直流电插头接触并且松开该锁定装置的锁定。
根据本发明，该连接设备设计有两种不同的且分离的、用于为电池设备充电的连接方案。在此，一方面涉及交流电接口，该交流电接口尤其可以被设计为标准交流电接口。额外地并且与此分离地提供有直流电接口，该直流电接口被设计为用于接收直流电插头。现在，直流电接口可以以根据本发明的方式被带到两个不同的位置。这里是指盖帽的相应位置。借助于盖帽，直流电接口可以在其关闭位置至少部分被覆盖。现在，在这个盖帽的覆盖位置，对应的直流电插头无法再进入该直流电接口中。只有当盖帽已从关闭位置移动到松开位置时，直流电插头才能够进入并且因此插入直流电接口中。
在此，直流电接口和交流电接口具有大体上两个组成部分。这两个接口中的每一个都具有如下几何形状，该形状根据钥匙-锁原理可以接收所属的且互补成形的插头。此外，在直流电接口内以及交流电接口内设置有对应的电连接端的布置，当插头被插入所属的接口时该电连接端的布置能够与相应插头的相关电连接端产生导电接触()。在此，相应的轮廓(该轮廓能够形状配合地接收所属的插头)在交流电接口与直流电接口之间是不同地设计的，尤其是排他地设计的。这意味着，直流电插头和交流电插头无法被插入相应另外的接口中。
在根据本发明的方式中，现在在正常的充电服务操作时可以使用标准的交流电接口。车辆的使用者以及第三方人员，例如加电站的服务人员，现在可以以简单且快速的方式实现直接地触及开放的交流电接口并且在那里插入所属的交流电插头。在此应指出的是，在车辆中整个连接设备通常布置在覆盖装置的后方，该覆盖装置在车辆中也被称作箱盖。一旦这个箱盖打开，相应的人员就直接地触及交流电接口，然而不能触及直流电接口，因为直流电接口位于被覆盖的位置，即盖帽的关闭位置。
现在，如果希望在例外情况下(例如在家里的车库、旅馆或者其他充电地点)通过直流电功能对车辆进行充电，必须额外地将盖帽从关闭位置移动到释放位置。在这个移动中，盖帽的锁定器件与配对锁定器件的关联发生改变，这样在释放位置时配对锁定器件与锁定器件卡锁，并且锁定机构以这种方式保持盖帽处于打开的位置，即释放位置。这样在打开盖帽后，使得将所属的直流电插头插入直流电接口中变得容易，因为盖帽在释放位置通过锁定机构位于可靠的位置。
现在，为了拔出直流电插头时避免保持直流电接口打开的复杂情况，以根据本发明的方式提出自动地结束盖帽的释放位置。这通过以下方式来实现：借助于直流电接口与直流电插头的几何关联，在将直流电插头插入直流电接口中时已经接触配对锁定器件的操纵区段。通过这种操纵，在将直流电插头插入直流电接口中时就已经取消了配对锁定器件与锁定器件之间的锁定。因此，一旦直流电插头在插入位置中处于直流电接口中，盖帽就只能通过以下方式保持在释放位置，即与处于插入位置的直流电插头存在几何关联；并且由此防止盖帽向关闭位置闭合。现在，一旦在结束充电过程后将直流电插头从直流电接口拔出，就失去这种几何关联并且盖帽可以返回到关闭位置，尤其以自动或半自动的方式返回到关闭位置。
通过连接设备的部分覆盖的组合，即在充电过程后一方面以盖帽并且此外以大体上自动的封闭件覆盖该直流电接口，显著减少连接设备使用方面的总体复杂性。对于使用交流电接口的正常充电过程，直流电接口由于盖帽是所谓不可见的或在功能方面不可辨别的。如果要经由直流电接口以直流电插头充电，通过插入直流电插头已经进行如下准备：在充电过程结束并拔出直流电插头后自动地再次到达安全的标准位置，即盖帽处于关闭位置。
可以有利的是，在根据本发明的连接设备中，锁定装置具有预紧器件，该预紧器件沿关闭位置的方向给该盖帽施加预紧力。预紧器件尤其可以被理解为弹簧装置，该弹簧装置具有弹簧器件、弹性体或类似的构件，以提供力。预紧器件尤其具有相关的弹簧特性，该弹簧特性依赖于各个相关构件相互之间的相对位置来提供限定的施加力。因此，预紧器件用于使盖帽在没有任何反作用力时一直向关闭位置的方向移动，优选地直至移动到关闭位置。预紧器件尤其被设计为使得盖帽上的预紧力在关闭位置时仍然包含剩余关闭力。这意味着，避免了车辆行驶中盖帽在关闭位置发出不期望的啪嗒声。现在，一旦将直流电插头从直流电接口中拔出，则通过预紧器件的预紧力使得现在由于拔出直流电插头后所失去的直流电插头的阻碍而使盖帽由于预紧器件的预紧力再次被自动带回到关闭位置。
同样有利的是，在根据本发明的连接设备中，盖帽具有滑动面以用于使直流电插头从直流电接口拔出时进行滑动。这样的滑动还进一步简化了根据本发明的连接设备的使用。例如，在将直流电插头插入直流电接口中时松开锁定机构，如已经解释过的。由此盖帽翻回，使得该盖帽贴靠在直流电插头的基体上并且被基体阻止进一步移动到其关闭位置。这尤其与前述的预紧器件相关联。现在，一旦充电过程结束，就应从直流电接口拔出直流电插头。然而，为此，在盖帽与直流电插头之间还存在接触，所以在此进行滑动。在本发明意义上，滑动面在盖帽处尤其是平面的、优选地平坦的区段，该区段防止一方面盖帽与另一方面直流电插头之间发生卡锁或互锁或钩住。由此确保，也可以在使用所描述的预紧器件的情况下以简单、成本有效且快速的方式自动关闭。
同样有利的是，在根据本发明的连接设备中，配对锁定器件以可移动的方式安装在锁定位置与松开位置之间。可以设想锁定机构的原理上也是静态的、机械的、磁性的或者组合式的实施方式，配对锁定器件的一种可移动的、纯机械的解决方案是特别简单且成本有效的实施方式。尤其可以通过锁定位置以及松开位置、借助于各个构件相互之间的简单几何构造关联提供精确的限定以及对各个构件相互之间的可能运动的预先确定。在此，尤其可以提供围绕中央的锁定支承件轴线可移动的配对锁定器件。优选地，这个锁定支承件轴线与盖帽的支承件轴线平行或大体上平行，该支承件轴线也可以被称为覆盖支承件轴线。
同样有利的是，在根据本发明的连接设备中，该配对锁定器件具有弹簧装置，该弹簧装置以沿该锁定位置的方向上给该配对锁定器件施加弹簧力。弹簧装置同样具有弹簧件，该弹簧器件可以优选地以弹簧特性来提供对应的力。一旦盖帽已经移动到释放位置，由于借助于弹簧装置的预紧力同样以可靠的方式自动地锁入。可以有利的是，弹簧装置和/或配对锁定器件具有呈松开器件形式的分离的松开功能，以便即使在没有插入直流电插头时也能够克服锁定机构并且将盖帽再次带回到关闭位置。
此外有利的是，在根据本发明的连接设备中，该锁定器件具有轮廓区段，以用于使该配对锁定器件在该盖帽在该关闭位置与该释放位置之间运动时进行滑动接触。在此，所述轮廓区段尤其涉及弯曲的面，优选地是简单弯曲的面。轮廓区段用于避免在锁定器件与配对锁定器件之间的不希望的互锁以及因此造成的机械缺陷或将产生缺陷的可能性减到最小。轮廓区段因此尤其用于至少部分地将配对锁定器件在其相对运动中引导至锁定器件。
还可以有利的是，在根据本发明的连接设备中，该盖帽具有覆盖区段，该覆盖区段在该关闭位置覆盖该直流电接口并释放该交流电接口。如已经解释过的，交流电接口尤其被设计为标准接口，这样在打开车辆的箱盖后能够直接触及连接设备并且因此触及同样裸露的交流电接口。总体上，仅覆盖直流电接口而使交流电接口开放还进一步改善了这一优点，并且使得尤其在给电池设备充电时使用交流电接口的标准化变得突出。因此，在正常充电时，交流电接口一直是自动地立刻可触及的，而直流电接口在直流电充电功能方面在第一步骤中由于盖帽被置后。
还有利的是，在根据前述本发明的连接设备中，该覆盖区段在该盖帽的释放位置至少部分地覆盖该交流电接口。通过交流电接口以及直流电接口的不同几何构造的实施方式，避免无意地、错误地将所属的插头插入到错误的接口中；而通过在释放位置至少部分地覆盖交流电接口可以确保：由于视觉上的安全原因不会发生将直流电插头错误地插入交流电接口中的尝试。这进一步减少了总系统的复杂性，并且尤其简化了在执行充电过程时的使用。因此，盖帽不仅具有第一功能，如已经以根据本发明的方式说明的，而且还具有针对不希望地插入到错误接口中的第二安全功能。
还有利的是，在根据本发明的连接设备中，设置有传感器设备以识别以下位置中的至少一个位置：
-关闭位置，
-释放位置，
-锁定位置，
-松开位置。
以上列举并非穷尽的。借助于传感器设备尤其可以产生传感器信号或输出信号，该传感器信号或输出信号与所属的已知的位置相关联。因此，这个输出信号可以被供应给后续的控制单元，并且适应于对应的实际使用情况。例如，如果盖帽位于释放位置，所属的控制单元可以根据这一信息借助于直流电接口转换到充电过程。此外，借助于锁定机构的松开位置还可以确定，所属的直流电插头现在在插入位置处于直流电接口中，并且现在可以开始充电过程。接着，一旦盖帽再次处于关闭位置，控制单元可以借助于交流电接口转换到标准充电功能。
本发明的另一主题是一种用于插入到根据本发明的连接设备中的直流电插头。这种直流电插头具有基体，该基体具有用于接触锁定机构的配对锁定器件的操纵区段的接触区段。由此，根据本发明的直流电插头具有与参照根据本发明的连接设备已经详细描述的相同的优点。
同样，本发明的主题在于由一个根据本发明的连接设备和至少一个根据本发明的直流电插头构成的系统。
本发明的其他优点、特征和细节从下文的说明中得出，其中参照附图对本发明的实施例进行详细说明。在此，在权利要求书或说明书中提及的特征可以分别单独地或在任意组合中是对本发明而言重要的。图中示意性地示出：
图1示出了正常状态下根据本发明的连接设备，
图2示出了图1的、带有打开的盖帽的实施方式，
图3示出了图1和图2的、在插入直流电插头之前的实施方式，
图4示出了图1至图3的、在拔出直流电插头之后的实施方式，并且
图5示出了连接设备的锁定机构的细节图示。
图1至图4示出：可以如何以示意性的方式借助于直流电插头130实施连接设备10的直流电接口30上的充电过程。为此，连接设备10设计有两个分离的接口，即一方面交流电接口20以及另一方面直流电接口30。如果在电力驱动的车辆上打开箱盖，则该视图变成可辨别的，如图1所示。换言之，交流电接口20开放以用于交流电插头的进入。然而，如果在特殊情况下不希望借助于交流电插头充电，则需要释放直流电接口30。处于关闭位置SP时，直流电接口30还借助于盖帽40的覆盖区段44被覆盖，并且相应地既不可看见、也不可进入。
图2示出了盖帽40已向释放位置FP移动时的情况。由此，覆盖区段44已在这个释放位置FP被带到可以直接进入以及检查直流电接口30的位置。此外应指出的是，借助于预紧器件58沿关闭位置SP方向对盖帽40进行预紧。因此为了能够使盖帽40抵抗预紧器件58的预紧力而保持在根据图2的释放位置FP，存在锁定机构50，如稍后还参照图5进一步说明。
因此，一旦通向根据图2的直流电接口30的入口通过盖帽40的运动进入释放位置FP，根据图3的直流电插头130就可以被插入直流电接口30中。为此，直流电插头130设计有基体132。在该基体的前端，设置有接触区段134，该接触区段在直流电接口30内以几何构造的方式具有对应的关联，该前端也被设计作为用于进入直流电接口30中的形状配合区段或配对形状配合区段。在将直流电插头130插入直流电接口30时，接触区段134与配对锁定器件54的操纵区段56发生接触，如该操纵区段尤其在图5的实施方式中示出。这使得锁定机构50的锁定功能被克服。因此现在，在直流电插头130的插入位置，预紧器件58的预紧力施加至盖帽40，并且使盖帽移动到与直流电插头130的基体132的接触位置。由此，锁定机构50的锁定在此刻被克服，而在拔出直流电插头130时，如在图4中示意性展示的，自动地通过预紧器件58的预紧力将盖帽40并且因此也将覆盖区段44再次带回到根据图4的关闭位置SP。
图5示意性示出了这样的锁定机构50可以如何设计。如果盖帽40以覆盖区段44被带入释放位置FP(如在图5中所示的)，则配对锁定器件54在轮廓区段53上滑动并且处于其锁定位置RP(如在图5中示出的)，并锁定且固定盖帽40。现在，一旦将直流电插头130引入所属的直流电接口30中，就在接触区段134与锁定器件54的操纵区段56之间进行接触。由此，配对锁定器件54被带回到松开位置LP，如在图5中以箭头示出的。弹簧装置55可以用于给配对锁定器件54施加相应的力使其移动到锁定位置RP中。一旦释放了锁定机构50的锁定，在拔出直流电插头130时，盖帽40可以自动地在移出直流电插头130之后返回到关闭位置。因为，由于通常存在一方面直流电插头130的基体132与另一方面盖帽40的壳体的接触，在该实施方式中设置有滑动面42，以确保无障碍的可靠滑动。
上述对实施方式的说明仅在示例的范围内描述了本发明。在不背离本发明的范围的情况下，自然还可以将这些实施方式的单独的特征(只要在技术上有意义)自由地彼此组合。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于给车辆的电池设备充电的连接设备(10)，该连接设备具有用于接收交流电插头的交流电接口(20)以及用于接收直流电插头(130)的直流电接口(30)，其中该直流电接口(30)具有盖帽(40)，该盖帽以可移动的方式安装在覆盖该直流电接口(30)的关闭位置(SP)与释放该直流电接口(30)的释放位置(FP)之间，其特征在于，该直流电接口(30)具有带有该盖帽(40)处的锁定器件(52)的锁定机构(50)，该锁定器件与该盖帽(40)的配对锁定器件(54)在该释放位置(FP)中卡锁，其中该配对锁定器件(54)具有操纵区段(56)，在该直流电插头(130)接收在该直流电接口(30)中时，该操纵区段与该直流电插头接触并且松开该锁定机构(50)的锁定。
2.根据权利要求1所述的连接设备(10)，其特征在于，该锁定机构(50)具有预紧器件(58)，该预紧器件沿该关闭位置(SP)的方向给该盖帽(40)施加预紧力。
3.根据上述权利要求之一所述的连接设备(10)，其特征在于，该盖帽(40)具有滑动面(42)，以用于使该直流电插头(130)在从该直流电接口(30)拔出时进行滑动。
4.根据上述权利要求之一所述的连接设备(10)，其特征在于，该配对锁定器件(54)以可移动的方式安装在锁定位置(RP)与松开位置(LP)之间。
5.根据权利要求4所述的连接设备(10)，其特征在于，该配对锁定器件(54)具有弹簧装置(55)，该弹簧装置以沿该锁定位置(RP)的方向上给该配对锁定器件(54)施加弹簧力。
6.根据上述权利要求之一所述的连接设备(10)，其特征在于，该锁定器件(52)具有轮廓区段(53)，以用于使该配对锁定器件(54)在该盖帽(40)在该关闭位置(SP)与该释放位置(FP)之间运动时进行滑动接触。
7.根据上述权利要求之一所述的连接设备(10)，其特征在于，该盖帽(40)具有覆盖区段(44)，该覆盖区段在该关闭位置(SP)覆盖该直流电接口(30)并释放该交流电接口(20)。
8.根据权利要求7所述的连接设备(10)，其特征在于，该覆盖区段(44)在该盖帽(40)的释放位置(FP)至少部分地覆盖该交流电接口(30)。
9.根据上述权利要求之一所述的连接设备(10)，其特征在于，设置有传感器设备(60)，以识别以下位置中的至少一个位置：
-关闭位置，
-释放位置，
-锁定位置，
-松开位置。
10.一种用于插入到具有权利要求1至9之一所述特征的连接设备(10)中的直流电插头(130)，该直流电接头具有基体(132)，该基体具有用于接触锁定机构(50)的配对锁定器件(54)的操纵区段(56)的接触区段(134)。

Claims (10)

1.一种用于给车辆的电池设备充电的连接设备(10)，该连接设备具有用于接收交流电插头的交流电接口(20)以及用于接收直流电插头(130)的直流电接口(30)，其中该直流电接口(30)具有盖帽(40)，该盖帽以可移动的方式安装在覆盖该直流电接口(30)的关闭位置(SP)与释放该直流电接口(30)的释放位置(FP)之间，其特征在于，该直流电接口(30)具有带有该盖帽(40)处的锁定器件(52)的锁定机构(50)，该锁定器件与该盖帽(40)的配对锁定器件(54)在该释放位置(FP)中卡锁，其中该配对锁定器件(54)具有操纵区段(56)，在该直流电插头(130)接收在该直流电接口(30)中时，该操纵区段与该直流电插头接触并且松开该锁定装置(50)的锁定。
2.根据权利要求1所述的连接设备(10)，其特征在于，该锁定装置(50)具有预紧器件(58)，该预紧器件沿该关闭位置(SP)的方向给该盖帽(40)施加预紧力。
3.根据上述权利要求之一所述的连接设备(10)，其特征在于，该盖帽(40)具有滑动面(42)，以用于使该直流电插头(130)在其从该直流电接口(30)拔出时进行滑动。
4.根据上述权利要求之一所述的连接设备(10)，其特征在于，该配对锁定器件(54)以可移动的方式安装在锁定位置(RP)与松开位置(LP)之间。
5.根据权利要求4所述的连接设备(10)，其特征在于，该配对锁定器件(54)具有弹簧装置(55)，该弹簧装置以沿该锁定位置(RP)的方向上给该配对锁定器件(54)施加弹簧力。
6.根据上述权利要求之一所述的连接设备(10)，其特征在于，该锁定器件(52)具有轮廓区段(53)，以用于使该配对锁定器件(54)在该盖帽(40)在该关闭位置(SP)与该释放位置(FP)之间运动时进行滑动接触。
7.根据上述权利要求之一所述的连接设备(10)，其特征在于，该盖帽(40)具有覆盖区段(44)，该覆盖区段在该关闭位置(SP)覆盖该直流电接口(30)并释放该交流电接口(20)。
8.根据权利要求7所述的连接设备(10)，其特征在于，该覆盖区段(44)在该盖帽(40)的释放位置(FP)至少部分地覆盖该交流电接口(30)。
9.根据上述权利要求之一所述的连接设备(10)，其特征在于，设置有传感器设备(60)，以识别以下位置中的至少一个位置：
-关闭位置，
-释放位置，
-锁定位置，
-松开位置。
10.一种用于插入到具有权利要求1至9之一所述特征的连接设备(10)中的直流电插头(130)，该直流电接头具有基体(132)，该基体具有用于接触锁定机构(50)的配对锁定器件(54)的操纵区段(56)的接触区段(134)。
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