CN111497664B - 用于电动车辆的具有至少两个充电控制器的多充电桩 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于给电动车辆充电的多充电桩(1)，该多充电桩具有第一充电线缆(5)和至少第二充电线缆(6)，其中在每条充电线缆(5，6)上各自安装有充电插头(7，8)。此外，该多充电桩(1)具有第一充电控制器(2)以及至少第二充电控制器(3)，其中该第一充电控制器(2)被配置为用于根据第一充电标准与通过所属的充电线缆(5)连接到该多充电桩(1)的电动车辆通信，并且该第二充电控制器(3)被配置为用于根据第二充电标准与通过所属的充电线缆(6)连接到该多充电桩(1)的电动车辆通信。

Description

用于电动车辆的具有至少两个充电控制器的多充电桩
技术领域
本发明涉及一种用于电动车辆的多充电桩，尤其具有至少两个优选不同的充电插头的充电桩。
背景技术
目前，电动汽车变得越来越重要。为了推动电动车辆的普及，所希望的是，电动车辆的充电过程是快速、不复杂且随时可行的。此外，电动车辆的使用者应与其车辆支持/使用的充电标准无关地能够在每个充电桩上充电。因为电动车辆根据制造商使用不同的充电插头和不同的充电标准，因此，充电点应具有不同的充电插头并且支持不同的充电标准，以使用所有常见的充电模式。例如可以假定：在欧洲并行地使用已良好建立的充电标准CHAdeMO和CCS(combined charging system，组合充电系统)。因为根据这两种充电标准的充电过程在相似的电流和电压下进行，因此直流电充电桩通常配备有用于两种充电标准的插头。这种双充电桩是从现有技术中熟知的。
一般而言，在充电点根据不同的充电标准提供充电过程是已知的问题。因此，例如从美国专利申请US 2013/020993已知一种故障援助车辆，该故障援助车辆具有AC连接器和DC连接器，以便为不能继续行驶的电动车辆充电。在美国专利申请US 2016/137082中公开了一种具有附加适配器的电动车辆供应设备(EVSE，electronic vehicle supplyequipment)，该附加适配器使可供使用的充电手柄的数量增加一倍。此外，设有适配器控制器，该适配器控制器使用先导线路信号来验证：电动车辆是否处于连接。美国专利申请US2016/193932描述了一种具有多个充电接口的充电站扩展单元，其中每个接口与电动车辆连接，并且可以根据与之协调的充电标准来配置。
发明内容
鉴于上述初始情况可以看出本发明的目的在于，提供一种充电桩，该充电桩可以使用多种充电标准并且此外还可以相对成本有效地建造。
这个目的是通过以下所述的装置而实现的。其他设计方案由下文和所附说明得出。
根据本发明，提供一种用于给电动车辆充电的多充电桩，该多充电桩具有一条第一充电线缆和至少一条第二充电线缆，其中在这些充电线缆中的每条充电线缆上分别安装有充电插头。根据本发明的多充电桩还具有第一充电控制器和至少第二充电控制器，其中该第一充电控制器被配置为用于根据第一充电标准与通过所属的充电线缆连接到该多充电桩的电动车辆通信，并且该第二充电控制器被配置为用于根据第二充电标准与通过所属的充电线缆连接到该多充电桩的电动车辆通信。在本说明书的范围内，电动车辆与这些充电控制器之间的通信可以包括用于准备充电过程的初始通信阶段以及根据对应充电标准的实际充电过程。
在根据本发明的多充电桩上，电动车辆可以以不同的充电标准在单个充电桩上充电。为此，为每条充电线缆和所属的充电插头指配有充电控制器。每个充电控制器一方面负责一个充电标准，并且负责用于根据该充电标准与连接到对应充电线缆的电动车辆通信。充电标准可以对应于例如主要在欧洲广泛使用的CSS(combined charging system)、主要在中国广泛使用的CHAdeMO或GB/T。另一方面，每个充电控制器与负责功率转换(例如从电网和/或从缓冲储存器)和实际功率供应的功率电子设备通信。这种通信不取决于任何标准并且可以根据充电桩的制造商/运营商而改变。充电控制器因此可以理解为居间的充电控制单元(例如电子构件组)，该充电控制单元在车辆侧通过确定的标准化充电协议通信并且基于由电动车辆传输的充电参数请求功率电子设备的功率供应。后一个请求可以藉由用于充电桩的专用通信协议实现，该专用通信协议尤其不必对应于待充电的电动车辆藉由其通信的标准化通信协议。每个充电控制器可以与一个功率电子单元联接，其中该充电控制器的功率电子设备可以与其他的充电控制器的功率电子单元电隔离。根据不同的充电标准的充电功率可以是不同的。
每个充电控制器还可以被配置为用于产生确定的先导线路信号并且将这个先导线路信号传输到该功率电子设备以及该充电桩的另外的部件。先导线路信号可以涉及控制信号或安全信号，该控制信号或安全信号可以具有预先规定的幅值(例如15-25mA)和预先规定的频率(例如1-10Hz)。通过提供预先限定的先导线路信号，充电控制器可以指示(在充电桩内部/或外部)供应充电功率的部件按照规定进行充电过程。如果先导线路信号消失或其幅值和/或频率与额定值偏离，则这指示未按照规定进行充电过程并且启用的充电回路立即被中断。借助于先导线路信号的实际频率，充电标准可以在信号频率的额定范围内编码/指示并且例如因此通知功率电子设备。例如，具有1Hz频率的先导线路信号可以指示：正在进行的充电过程根据第一充电标准进行，例如根据CHAdeMO充电标准；与此相反，具有3Hz频率的先导线路信号可以指示：正在进行的充电过程根据第二充电标准进行，例如根据CCS充电标准。根据本发明，每个充电控制器被配置为用于产生与充电标准匹配的先导线路信号，充电控制器负责该先导线路信号。
根据本发明的充电桩可以大体上仅具有充电控制器并且与外部的功率电子设备和/或电池单元和如有必要外部的冷却单元连接。这样的解决方案通常在充电停车场中见到，在那里通过中央变压器级为多个功率电子单元供应功率，其中每个功率电子单元随后与充电桩和布置在其中的充电控制器联接。在本说明书的范围内，术语“联接”可以在电的意义上理解为待联接的单元之间的电连接。替代性地，根据本发明的充电桩可以被配置为全功能性的并且自给自足工作的充电桩并且具有其自己的功率电子设备和冷却装置。原则上，本发明的多充电桩与充电基础设施的上位概念无关。在任何情况下，功率电子设备实行电源(或蓄能器)的电流和电压的转换，从而使充电桩的充电插头处的电流和电压具有适合的形式(DC或AC)和大小，以便能够给电动车辆充电(例如48A的直流电流)。
总体上，本发明可以实现在一个充电桩上使用至少两种充电标准。同时，该至少两个充电控制器中的每个充电控制器可以具有自己的先导线路，借助于该先导线路可以确保充电过程。如将在下文中描述的，根据本发明的多充电桩以如下方式配置，使得在充电过程期间仅给相应地被使用的充电插头供应电流，而至少一个另外的充电插头是未启用的。
根据该多充电桩的另一个实施方式，在该充电桩中所提供的充电控制器中的每个充电控制器在充电情况下调节在所属的充电插头处的充电功率的供应，该充电功率由与该多充电桩联接的能量源提供。在此，通过充电控制器调节充电功率不是指实际的电流转换或电压转换，而是通过功率电子设备(例如取决于充电车辆在充电过程中传输的充电参数)来调节(即例如适配)对所要求的充电功率的供应。
根据该多充电桩的另一个实施方式，第一充电插头和第二充电插头可以是不同的。在具有三个充电插头的多充电桩的情况下，所有充电插头可以成对地不同。这些充电插头可以例如从以下组中选择，该组包括类型2插头(“Mennekes插头”)、组合插头(CSS插头)、CHAdeMO插头和特斯拉超级充电器插头。根据本发明的多充电桩中的充电控制器的数量可以始终与在充电桩上存在的充电线缆/充电插头的数量对应。因此，每个充电控制器根据一个充电标准“减缓”充电过程，使得多充电桩拥有的充电标准的数量可以与充电控制器的数量对应。
根据该多充电桩的另一个实施方式，该多充电桩还可以具有切断模块，该切断模块被配置为用于禁用至少一个在充电情况下不被需要的充电插头。切断模块可以有助于满足充电桩的安全方面并且确保充电电流仅施加在当前用于充电所使用的充电插头处。根据本发明的多充电桩还可以具有呈显示器形式的用户界面，该显示器可以是例如触敏的。
根据该多充电桩的另一个实施方式，该切断模块可以被配置为用于取决于充电插头从该充电桩中的移出来禁用至少一个其余的充电插头。因此，多充电桩可以以如下方式配置，使得充电线缆/充电插头从充电桩的移出借助于对应的传感器(例如监测充电线缆和/或充电插头相对于充电桩的状态的压力传感器或光传感器)来检测并且实现切断在充电桩上提供的其余充电插头。在该上下文中，充电线缆/充电插头的移出被认为是使用者实行充电过程的目的。
根据该多充电桩的另一个实施方式，该切断模块可以被配置为用于取决于如下充电标准来禁用其余的至少一个充电插头，该充电标准在相应的充电控制器与通过所属的充电插头与之连接的电动车辆之间通信时使用。尤其，禁用未被使用的充电插头可以通过多充电桩与电动车辆之间的通信的开始来触发。在切断其他的充电插头的这种方式下，由待充电的电动车辆在初始通信期间所传输的充电标准是起决定作用的，从而使得例如使用者选择错误的充电线缆没有影响。这种切断方式还可以附加于上述切断方式而实现，并且用作附加的安全机制。
根据该多充电桩的另一个实施方式，该切断模块可以被配置为用于取决于与充电过程有关的、在该多充电桩处存在的支付过程的形式来禁用该至少一个对于该充电过程而言不需要的充电插头。为此，在支付过程中或在使用者的注册过程中，可以在充电桩上指出充电标准或简单地(例如在触敏式显示器上)选择充电插头。与此相关地由使用者操作的输入可以被评估并且被传输到切断模块，该切断模块随后实行对不需要的充电插头的切断。
不需要的充电插头的所有上述切断方式可以相互组合，并且例如通过冗余提高充电桩的安全要求。在不需要的充电插头的所有切断方式中，替代于此还可以(从在多充电桩上的原则上被禁用的充电插头出发)启用使用的/需要的充电插头。这意味着，例如根据多充电桩的配置，在支付过程中，插头的选择可以实现要么启用用于即将到来的充电过程所需的充电插头，要么切断其余的、对于即将到来的充电过程而言不需要的充电插头。
根据该多充电桩的另一个实施方式，该第一充电控制器可以借助于现场总线与至少该第二充电控制器联接并且被配置为用于至少单向地控制至少第二充电控制器。在这个实施方式中，充电控制器以主导/伺服操作模式工作，即第一充电控制器作为主充电控制器承担至少该第二(以及如有需要另外的)充电控制器的控制功能。在主导/伺服操作模式中，充电桩的显示器可以由主充电控制器控制，并且至少第二充电控制器可以藉由主充电控制器而获得对显示器的访问。第二(和每个另外的)充电控制器在主导/伺服操作模式中作为二等的充电控制器被提供，并且仅被设置为用于根据其充电标准的充电过程。根据该多充电桩的一个替代性的实施例，所有充电控制器可以是权利平等的。然后，可以选择性地启用充电控制器，或者当根据标准启用所有充电控制器时，除了被用于充电过程的充电控制器之外禁用所有其他的充电控制器。
有利的，根据本发明的多充电桩可以由标准部件构造。尤其，并联地构造的充电控制器可以对应于标准部件。此外，多充电桩的突出之处在于高的模块性，由此可以实现对其他充电标准的改造。因此，可以延长充电桩的使用寿命，原因在于通过改造还可以将未来的充电标准嵌入到该多充电桩中。
总体上，本发明在此公开下述1的技术方案，下述2-9为本发明的优选技术方案：
1.一种用于给电动车辆充电的多充电桩(1)，该多充电桩包括：
第一充电线缆(5)和至少第二充电线缆(6)，其中在每条充电线缆(5，6)上各自安装有充电插头(7，8)；
第一充电控制器(2)和至少第二充电控制器(3)，其中该第一充电控制器(2)被配置为用于根据第一充电标准与通过所属的充电线缆(5)连接到该多充电桩(1)的电动车辆通信，并且该第二充电控制器(3)被配置为用于根据第二充电标准与通过所属的充电线缆(6)连接到该多充电桩(1)的电动车辆通信。
2.根据上述1所述的多充电桩(1)，其中每个充电控制器(2，3)在充电情况下调节在所属的充电插头(7，8)处的充电功率的供应，该充电功率由与该多充电桩(1)联接的能量源提供。
3.根据上述1或2所述的多充电桩(1)，其中该第一充电插头(7)和该第二充电插头(8)是不同的。
4.根据上述1至3之一所述的多充电桩(1)，其中该第一充电标准和该第二充电标准是不同的。
5.根据上述1至4之一所述的多充电桩(1)，该多充电桩进一步具有：
切断模块，该切断模块被配置为用于禁用至少一个在充电情况下不被需要的充电插头(7，8)。
6.根据上述5所述的多充电桩(1)，其中该切断模块被配置为用于取决于充电插头(7，8)从该充电桩(1)的移出来禁用至少一个其余的充电插头(7，8)。
7.根据上述5或6所述的多充电桩(1)，其中该切断模块被配置为用于取决于如下充电标准来禁用其余的至少一个充电插头(7，8)，该充电标准在相应的充电控制器(2，3)与通过所属的充电插头(7，8)与之连接的电动车辆之间通信时使用。
8.根据上述5至7之一所述的多充电桩(1)，其中该切断模块被配置为用于取决于与充电过程有关的、在该多充电桩(1)处存在的支付过程的形式来禁用至少一个对于该充电过程而言不需要的充电插头(7，8)。
9.根据上述1至8之一所述的多充电桩(1)，其中该第一充电控制器(2)借助于现场总线(4)与至少该第二充电控制器(3)联接，并且被配置为用于单向地控制至少该第二充电控制器(3)。
附图说明
本发明的其他优点和设计方案从说明书和附图得出。
不言而喻，在不脱离本发明范围的情况下，以上提到的这些特征以及仍将在以下说明的特征不仅能够在相应给出的组合中使用，而且还可以在其他组合中或者单独地使用。
本发明借助于附图1来进一步说明，在该附图中示意性地展示了多充电桩的实施例。
具体实施方式
在图1中展示了多充电桩1，在该实例中，该多充电桩具有两条充电线缆：第一充电线缆5和第二充电线缆6。在这两个充电线缆5、6中的每条充电线缆上布置有对应的充电插头7、8。充电插头7、8是不同的，这通过在这些充电插头7、8中的每个充电插头上不同数量的触点来表明。
第一充电控制器2和第二充电控制器3位于多充电桩1中。每个充电控制器2、3各自被提供用于根据确定的充电标准的充电过程并且被指配给具有连接到其上的充电插头7、8的各充电线缆5、6。此外，每个充电控制器2、3借助于数据导线10、11与安装在充电桩1上的显示器9联接。第一充电控制器以及第二充电控制器2、3借助于对应的导线12、13为了功率供应的目的而与功率电子设备(在图1中未示出)联接。替代性地，导线12、13可以合并并且例如连接到共用的总线，并且借助于共用的总线连接联接到功率电子设备。这可以具有以下优点：功率电子设备然后仅用一个(总线)接口就足以应付并且不必针对每个充电控制器2、3都具有单独的接口。导线12、13可以用于功率电子设备与对应的充电控制器2、3之间的电流传输和/或用于充电控制器2、3与功率电子设备之间的通信。优选地，所展示的导线12、13仅用于通信，原因在于传输高电流可能需要另外的线缆特性(例如更大的线缆直径)并且可能借助于单独的导线来实现。除了所展示的导线12、13之外还可以提供单独地或捆扎式地从充电控制器2、3延伸到功率电子设备的另外的导线，例如先导线路，该先导线路通过频率再次预先规定充电标准并且作为Keepalive-Signal(保持活动信号)起作用，以便可以额外地断开正在进行的充电过程。
在图1中简略示出的充电桩1的结构中，充电控制2、3平等地被驱动，即每个控制器具有到同样的源的通道并且没有充电控制器承担对另外的充电控制器的控制。在其变体中，充电控制器2、3也可以以主导/伺服模式来操作。为此，两个充电控制器2、3可以与现场主线4联接，并且同时可以省去第二导线13，在不限制普遍性的情况下，第一充电控制器2被配置为主充电控制器。在第一实施方式中，其中充电控制器2、3是权利平等的，现场总线4是不需要的并且因此以虚线展示。在主导/伺服操作模式中，仅第一充电控制器2控制显示器9。用于第二充电控制器3的功率电子设备的功率供应藉由第一导线12并且藉由第一充电控制器2来进行。

Claims (8)

1.一种用于给电动车辆充电的多充电桩（1），该多充电桩包括：
第一充电线缆（5）和至少第二充电线缆（6），其中在每条充电线缆（5，6）上各自安装有充电插头（7，8）；
第一充电控制器（2）和至少第二充电控制器（3），其中该第一充电控制器（2）被配置为用于根据第一充电标准与通过所属的充电线缆（5）连接到该多充电桩（1）的电动车辆通信，并且该第二充电控制器（3）被配置为用于根据第二充电标准与通过所属的充电线缆（6）连接到该多充电桩（1）的电动车辆通信；
其中每个充电控制器还被配置为用于产生确定的先导线路信号，且如果所述先导线路信号消失或其幅值和/或频率与额定值偏离，则这指示未按照规定进行充电过程并且启用的充电回路立即被中断；
该第一充电控制器（2）和至少该第二充电控制器（3）以主导和伺服操作模式工作，且该第一充电控制器（2）作为主充电控制器承担至少该第二充电控制器（3）的控制功能，且其中该第一充电控制器（2）借助于现场总线（4）与至少该第二充电控制器（3）联接，并且被配置为用于单向地控制至少该第二充电控制器（3）。
2.根据权利要求1所述的多充电桩（1），其中每个充电控制器（2，3）在充电情况下调节在所属的充电插头（7，8）处的充电功率的供应，该充电功率由与该多充电桩（1）联接的能量源提供。
3.根据权利要求1或2所述的多充电桩（1），其中每条充电线缆（5，6）上所各自安装的充电插头（7，8）是不同的。
4.根据权利要求1或2所述的多充电桩（1），其中该第一充电标准和该第二充电标准是不同的。
5.根据权利要求1或2所述的多充电桩（1），该多充电桩进一步具有：
切断模块，该切断模块被配置为用于禁用至少一个在充电情况下不被需要的充电插头（7，8）。
6.根据权利要求5所述的多充电桩（1），其中该切断模块被配置为用于取决于充电插头（7，8）从该充电桩（1）的移出来禁用至少一个其余的充电插头（7，8）。
7.根据权利要求5所述的多充电桩（1），其中该切断模块被配置为用于取决于如下充电标准来禁用其余的至少一个充电插头（7，8），该充电标准在相应的充电控制器（2，3）与通过所属的充电插头（7，8）与之连接的电动车辆之间通信时使用，其中禁用不被需要的充电插头通过该多充电桩与电动车辆之间的通信的开始来触发。
8.根据权利要求5所述的多充电桩（1），其中该切断模块被配置为用于取决于与充电过程有关的、在该多充电桩（1）处存在的支付过程的形式来禁用至少一个对于该充电过程而言不需要的充电插头（7，8）。
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