CN113291169A - 具有充电系统的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车，其包括充电系统(2)，该充电系统具有至少一个用于给机动车(1)的电蓄能器(3)充电的充电电路，其中，该充电系统(2)包括连接到充电电路中的充电器(4)，其中，该充电器(4)与机动车(1)可拆分地联接并且能够从机动车(1)中被取出，其中，取出后的充电器(4)能够与机动车(1)连接并且能够被运行以用于给蓄能器(3)充电。

Description

具有充电系统的机动车
技术领域
本发明涉及一种机动车，其包括充电系统，该充电系统具有至少一个用于给机动车的电蓄能器充电的充电电路，其中，充电系统包括接入充电电路中的充电器。
背景技术
具有电驱动器的机动车通常包括用于存储电能的牵引蓄能器，利用该牵引蓄能器可以运行机动车的动力电机。为了对该蓄能器充电，车辆包括固定地集成在车辆中的充电器(车载充电器，OBC)。该充电器主要用于通过由基础设施侧的连接部提供的交流电为机动车的蓄能器充电。该交流电可以通过机动车的充电器转换成直流电，以便例如给机动车的动力电池充电。除了电流转换之外，这种充电器还可以承担其他任务，例如控制充电过程和/或与充电基础设施通信。除了集成在机动车中的充电器之外，集成在基础设施方面的充电器也是已知的。
在DE 10 2015 200 960 B4中描述了一种电动或混合动力车辆的电池的充电器，所述充电器具有位于车辆外部的充电设备，所述充电设备具有至少一个用于将交流电转换成直流电的功率模块。从充电器中可以取下其中一个功率模块，从而该充电器可以在机动车中被携带以用于给机动车的电池充电。
在US 2013/0049689 A1中描述了一种位于车辆外部的充电器，所述充电器不仅能够与机动车连接而且能够与基础设施侧的能量源连接并且能够用于给机动车的蓄能器充电。
由US 2017/0282729 A1公开了一种可安装在墙壁上的用于给电动车辆直流充电的充电站。该充电器包括布置在装置内的模块化的整流器。该充电器可以通过无线设备如移动电话被操控。
在机动车中固定携带的充电器具有的缺点是，由于充电器的自重会增加车辆的自重，由此在行驶运行中会增加能量消耗并且减少电运行的机动车可达到的续航里程。相反，固定安装的充电基础设施具有的缺点是，不能被携带来给机动车充电。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有经改进的充电系统的机动车，该机动车尤其提供灵活且可调整的充电可行方案。
为了实现该目的，在开头所述类型的机动车中根据本发明提出，充电器能与机动车可拆分地联接并且能从机动车中被取出，其中，取出后的充电器能与机动车连接并且能被运行以用于给蓄能器充电。
与机动车可拆分地联接的充电器具有的优点是，当无需该充电器在途中给机动车充电时，可以从机动车中取出该充电器。充电器在此例如可以保存在机动车的使用者的住所处的车库中或保存在其工作场所处，以便在机动车停车状态下给机动车充电。为此可以将所取出的充电器与机动车连接并且用于给机动车的蓄能器充电。在此，尤其是这样进行连接，使得充电器又与充电系统连接和/或连接到至少一个充电电路中。机动车的待充电的蓄能器可以是机动车的牵引蓄能器，尤其是高压电池。
充电器能够从机动车取出在此应理解为：充电器能够简单地并且尤其是无需工具和/或无需拆卸其他车辆部件就能够被取出。这使得能够以小的耗费从机动车中取出充电器。尤其以简单的方式且无需工具就能够将充电器再次装入机动车中，和/或能够多次实施移除操作或装入操作而不会对充电器和/或机动车造成明显磨损。可取出的充电器还被配置成，使得充电器能够在取出状态下例如通过至少一条缆线连接至机动车，并且还能够在取出状态下(例如在布置在机动车的环境中时)被操作用于对机动车蓄能器充电。
在本发明的一个优选的设计方案中规定，充电器包括变流器、尤其是单相或多相整流器。在此，变流器可以尤其被接入充电系统的针对交流充电设计的充电电路中。变流器在此可以被构造为整流器并且尤其是被构造用于将单相的、两相的和/或三相的交流电(alternating current，AC)转换为直流电(direct current，DC)，所述交流电具有230V的相电压和每相16安培和/或32安培的电流强度。这种整流器尤其可以实现标准使用的三相交流电的整流，三相交流电经常也被提供用于给电动车辆充电。充电器的变流器或整流器也可以是双向的，从而除了将交流电转换为直流电外，也可以将直流电转换为交流电。作为补充或替代，充电器也可以包括充电系统的其他组件，例如变压器。尤其可以规定，充电系统除了充电器的变流器之外不具有其他针对蓄能器的充电过程而设计的变流器。
由于充电器能够被取下，所以如果能预见在路上不需要交流充电、即通过交流电源给机动车的蓄能器充电，那么可以从机动车或充电系统的充电电路中取下变流器，该变流器可以是充电系统的功率件并且由于所使用的部件而具有较大结构尺寸且较大重量。这例如可以是如下行驶情况:如统计所确定的,大部分日常行驶距离都位于40km与60km之间。在这种距离下，机动车晚上例如在车库中充电就已经足够了。为此，所取出的充电器可以再次与机动车或与充电系统连接，或与充电系统的被设计用于直流充电的充电电路连接。
在直流充电过程中，即在通过与被设计用直流充电的充电电路连接的直流电源为机动车的蓄能器充电时，不需要变流器，因为已经提供直流电为蓄能器充电，并且因此不需要电流转换。因此，即使在充电器被取出时，也仍能够通过充电系统的被设计用于直流充电的充电电路进行直流充电过程、例如DC快速充电过程。有利的，由于充电器能够被取出，所以减少了机动车的总重量且在机动车中实现了用于存放其他物品的存储空间，且因此灵活地根据机动车的使用者的要求来适配充电系统。此外，可以通过取出变流器减少机动车的低压电网中的电网负荷或电流消耗，因为不必再例如为了通信目的、为了网络管理而为变流器供给能量或在机动车停车阶段为变流器供给能量，因此也不会再出现变流器的静态电流。这也影响了可供用于行驶的能量且因此也增加了机动车的续航里程。
根据本发明可以规定，充电器具有壳体，壳体具有多个连接部，其中，这些连接部被设计用于将充电器与蓄能器和/或充电系统、尤其与充电系统的计算装置和/或充电系统的充电座联接。充电器的连接部在此可以例如在充电器装入机动车中时与连接部的相对应设计的配合件实现联接，该配合件布置在机动车中且与充电系统的一个或多个部件连接。连接部和其配合件在此可以分别形成插接连接和/或被设计为弹簧触头。充电系统的在取下充电器时仍保留在机动车中的其他部件可以尤其包括至少一个充电座。该充电座可以是组合式充电座，其不仅能够实现交流电源的连接部，还能够实现直流电源的连接部。也可以使机动车具有两个分开的充电座，尤其是用于交流充电的充电座和用于直流充电的另一充电座。充电器与蓄能器的联接可以例如通过充电器的一个连接部与相应配合件的连接实现，该配合件例如与蓄能器的电池接线盒(BJB)连接。
由于充电器在联接状态或装入状态下与蓄能器和/或充电系统、尤其是与充电系统的其他部件连接，所以能够接入到充电系统的充电电路中。因此例如在充电系统的充电座连接至交流电源时，可以通过所使用的充电器对所提供的交流电进行整流并且对机动车的蓄能器进行充电。
根据本发明可以规定，连接部设置在壳体的下侧。这使得充电器能够与例如连接部的配合件简单联接，该配合件设置在机动车中。此外能够将连接部布置在壳体下侧实现如下充电器：在充电器装入时因为连接部和配合件朝向被充电器遮盖所以保护连接部和其配合件以防止意外触碰或类似现象。
在本发明的一种优选的设计方案中可以规定，充电器具有布置在壳体的上侧上的提拎件、尤其是把手，和/或在壳体的至少一个侧面上布置有至少一个用于与交流电源连接的接口和/或至少一个用于与机动车的充电座连接的接口。通过提供布置在壳体上侧的提拎件，如把手，可以容易地将充电器从机动车中取出，或者在装入机动车中时适当地调整充电器并将其与机动车联接。
在壳体的侧面上可以设置至少一个用于将充电器与交流电源连接的接口，从而充电器在取出的状态下优选地可以通过该接口与交流电源连接，例如与基础设施侧的交流连接部连接。这种交流连接部例如可以是提供单相交流电的插座或者是提供三相交流电的插座。也可以设置多于一个的接口用于与交流电源连接，例如与用于230V和50Hz的交流电的单相保护触点插座一起使用的接口、以及与三相交流电连接部(三相电流)连接的接口。此外，在壳体的外侧上可以布置至少一个接口，用于与机动车的充电座连接。该接口可以是构造用于传输直流电的接口，该接口可以与机动车的充电座、尤其与直流电充电座或与充电座的直流电区段连接。以这种方式，通过所取出的并且位于机动车外部的充电器还可以对交流电进行整流并且传输这样产生的直流电来给机动车的蓄能器充电。
根据本发明可以规定，充电器通过至少一种能够无工具打开的连接，尤其是卡锁连接、包含至少一个夹紧元件的夹紧连接、插接连接和/或形锁合连接而与机动车可拆分地联接。这使得能够简单快速地取下充电器，该充电器能够由机动车使用者快速且不费事地拆下。反之，通过这种连接实现了，能够将装入机动车中的充电器加以固定或者还在应用于机动车中时保持固定不动。由此实现了，在充电器与机动车之间的联接、尤其是在充电器与充电系统的其他部件之间的联接不会断开。
如果充电器布置在机动车上，那么根据本发明可以规定，充电器布置在机动车的可打开的舱盖后方，尤其布置在机动车的前舱盖下方。除了充电器布置在机动车的前舱盖下方之外，充电器也可以布置在机动车的行李舱中，从而在打开行李舱盖之后可以取出充电器。
在本发明的一种优选的设计方案中可以规定，充电系统具有计算装置，该计算装置被设计用于与所联接的或所连接的充电器通信，尤其是通过离散的链路或串行总线系统通信。在此，计算装置不仅可以在充电器被置入机动车中时与充电器通信，而且可以在充电器从机动车中被取出并且例如通过充电缆线与机动车连接时与充电器通信。
计算装置尤其也可以在取出充电器时保留在机动车中，从而即使在机动车中取出充电器时，计算装置的功能机构、如用于执行计算操作的执行机构和/或在计算装置中设立的各种功能和/或各种应用也仍然可用。与例如可以作为充电器的一部分从机动车中取下的变流器相比，计算装置仅具有小的重量和小的结构空间需求，从而将其携带在机动车中不显著地影响能量消耗以及存储在蓄能器中的能量所要达到的续航里程。
充电系统的计算装置可以与机动车的其他计算单元通信和/或连接到机动车的通信系统上。计算装置可以与所连接的充电器通过离散的连接或通过串行总线系统、如CAN、FlexRay、I2C等进行通信。
按照本发明可以规定，计算装置被设置用于控制充电器和/或控制蓄能器的充电过程，和/或计算装置被设置用于与充电站通信和/或与充电缆线的控制单元通信。计算装置不仅可以在充电器布置在机动车中的情况下承担对充电器的控制的任务，而且可以在充电器从机动车中取出并且与机动车连接的情况下承担对充电器的控制的任务。因此，通过计算装置可以实现对充电器、尤其是充电器的变流器的控制并且因此控制或实现机动车的交流充电过程。通过计算装置与充电站和/或充电缆线的控制单元、例如缆上控制与保护装置(ICCID)的通信，还可以实现：根据充电器的设计方案和/或根据充电缆线的由充电缆线的控制单元预先给定的数值来调整例如从充电站获得的交流电的电流强度。由此例如可以决定：获取每相16安培还是32安培的电流强度。
在本发明的一种优选的设计方案中可以规定，充电系统包括至少一个用于对机动车进行直流充电的连接设备，其中，充电系统的计算装置被设置用于控制直流充电过程。在此，连接设备例如可以是与电池连接的开关装置，如电池接线盒(BJB)。连接设备尤其可以与充电系统的充电座、尤其直流接口或充电接口的被设置用于直流充电的区段连接。这有利地实现了：在取下充电器时仍能够为机动车直流充电。尤其是在直流充电时无需被设计为充电器的部件的变流器。因此，通过充电系统也可以在取出充电器时例如借助于机动车的充电系统的一个或多个计算装置控制直流充电过程。这尤其考虑到的事实是：对于路上充电主要存在的是尤其能够对机动车快速充电的、提供直流电的直流充电柱。因此可以不用携带变流器来进行直流充电，因为路上的直流充电不再需要变流器且充电系统的对于直流充电所需的部件即使在取下充电器时也仍保留在机动车中。
按照本发明可以规定，充电系统被设计用于，执行与时间相关的充电过程和/或成本优化的充电过程、和/或控制充电系统的充电座的闭锁。这些功能例如可以在充电系统的计算装置中实施。以这种方式无论是在交流充电过程中还是在直流充电过程中利用设置在机动车中的充电器或利用设置在机动车外部的、与机动车连接的充电器都能够使用这些功能。使用充电系统的保留在机动车中的计算装置来控制这些功能具有如下优点，即，无需使用其他的、冗余地实施的计算装置作为充电器的组件，从而充电器的重量、结构大小和/或成本就不会不必要地增加。计算装置可以与机动车的充电座连接，其中，充电座的锁定可以包括充电座的盖的锁定或解锁和/或与充电座连接的插头的锁定或解锁。
附图说明
本发明的其它优点和细节由下面描述的实施例以及借助附图得出。这些附图是示意性的图示并且示出：
图1示出本发明机动车的第一实施例，其中充电器与机动车联接，
图2示出按照本发明的机动车的第一实施例，其中充电器从机动车中取出，
图3示出根据本发明的机动车的充电系统的侧视图，和
图4示出根据本发明的机动车的充电系统的底部视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的机动车1的俯视图。机动车1包括充电系统2，该充电系统用于给机动车1的实施为高压电池的蓄能器3充电。机动车1的蓄能器3在此是机动车1的牵引蓄能器，其能量被用于电驱动机动车1的一个或多个动力电机(未示出)。
充电系统2包括充电器4，该充电器接入到充电系统2的被设计用于交流充电的充电电路中。充电系统2与机动车1可拆分地联接并且能够从机动车1中取出。此外，充电系统2包括计算装置5、连接设备6以及充电座7。在此，连接设备6被实施为与蓄能器3连接的电池-接线盒(BJB)。充电座7包括构造用于交流充电的部件8以及构造用于直流充电的部件9。充电座7的部件8、9在此被实施为单独的充电座或单独的接口，或者其可以是具有多个触头的单个接口，其中这些触头能够至少部分用于直流充电和/或交流充电并且因此构成充电座7的部件8和/或部件9。
充电系统2的计算装置5与连接设备6、充电座7以及充电器4连接。此外，计算装置5可以与机动车1的其它计算单元10通过在此示意性示出的总线系统11，如CAN、FlexRay、I2C等连接。
充电器4包括被设计为整流器的变流器，借助于该变流器，可以将通过充电座7的被设计用于交流充电的部件8所馈入的交流电转换为用于给蓄能器3充电的直流电。计算装置5与充电器4连接并且例如可以用于通过直接连接与充电器4通信或通过将充电器4连接到数据总线11上与充电器4通信。通过计算装置5可以控制充电器4且尤其控制充电器4的变流器。以这种方式可以通过计算装置5控制蓄能器3的交流充电过程。
此外，通过计算装置5与连接设备6的连接也可以控制直流充电过程，在直流充电过程中，直流电馈入到充电座7的被设计用于直流充电的部件9中并且经由充电座7的该部件9与连接设备6的连接流向电池。除了单纯控制充电过程之外，通过计算装置5此外也可以在直流充电和/或交流充电时实现至少一个功能，如时间相关的充电过程、成本优化的充电过程等。此外，计算装置5还可以执行其它功能，例如锁定或解锁机动车1的充电座7。
如果充电器4安装在机动车中并且与充电系统2的其他部件联接，则机动车在途中不仅可以通过交流电源而且可以通过直流电源被充电。在通过交流电源充电时，在此向机动车输送的交流电由充电器4的变流器转换为用于给蓄能器3充电的直流电。因为这种功能由于直流电源的可供使用性而不总是需要的，所以充电器4可以从机动车1中取出。由此，机动车重量尤其可以被减少了充电器4的变流器的重量。此外，还可以避免在充电器4的不工作状态中充电器4的能量消耗。这两种效果对机动车1所要达到的续驶里程都有积极影响。
充电器4设置在机动车的前舱盖12(在此以虚线示出)下方，使得在打开前舱盖12之后充电器4能够以简单的方式从机动车取出。在此，在打开前舱盖12之后，充电器4直接能够被接触到，并且通过利用至少一种可无工具打开的连接(在此未示出)将充电器4固定在机动车上，可以简单且低耗费地拆除充电器。可无工具打开的连接例如可以是卡锁连接、包括至少一个夹紧元件的夹紧连接、插接连接和/或形锁合连接。
图2示出了根据本发明的机动车1的俯视图，其中充电器4已被移除。这通过充电器4的在此以虚线示出的轮廓来表示。可以看出，机动车1的充电系统2包括三个与布置在充电器4的下侧上的连接部的配对的配合件13、14、15。在此，配合件13与计算装置5连接，配合件14与连接设备6连接，并且配合件15被连接至充电座7的被规定用于交流充电的部件8。通过配合件13、14、15，充电器4在装入状态下可以与计算装置5、连接设备6或充电座7连接。
在所示的充电器4被移除的状态下，机动车的直流充电仍然是可能的。为此，直流电源可以连接至充电座7的被设置用于直流充电的部件9，其中直流充电过程可以如前所述地通过充电系统2的计算装置5来控制。因此机动车因此通过充电系统的被构造用于直流充电的充电电路被充电。
此外，从机动车移除的充电器4可以位于机动车1外部并且连接到机动车1。在此，充电器4与机动车1之间的连接优选通过直流缆线16来实现，该直流缆线将充电器4与充电座7的被设置用于直流充电的部件8连接。充电器4此外还可以将交流缆线17与具有交流电源的充电站18连接。充电器4因此被接入到在充电系统2的被构造用于直流充电的充电电路中。作为直流充电缆线16和/或作为交流缆线17也可以总是使用一条组合式充电缆线，其被设计用于传输直流电和传输交流电。直流缆线16和交流缆线17还被构造用于传输通信信号。
为了控制交流充电过程，交流缆线17包括控制单元19，其例如被实施为缆线控制和保护设备(ICCP)。通过计算装置5与充电座7的连接以及通过直流缆线16，计算装置5与充电器4之间的通信是可能的。此外，计算装置5也可以与交流缆线17的控制单元19通信以及通过交流缆线17还与充电站18通信。由此能够例如根据充电器4、交流缆线17和/或充电站18选择和/或调整对于交流充电过程要使用的电流强度。以这种方式可以控制交流充电过程，使得由充电器4通过对由充电站18的交流电源提供的交流电进行整流而产生的直流电可以用于对蓄能器3充电。
在图3中示出充电器4的侧视图。充电器4包括壳体20，所述壳体包围充电器4的变流器。在壳体的上侧21上布置有被实施为把手的提拎件22，其简化了从机动车1中取出充电器4以及将充电器4装入到机动车1中。壳体20的第一侧面23具有作为交流电输入端的接口24，用于将充电器4与交流电源连接。在第二侧面25上布置有作为直流电输出端的接口26，用于将充电器4与机动车的充电座7连接。特别是通过接口26使得充电器4与充电座7的被设置用于直流充电的部件9的连接成为可能。在接口24中可以插入在图2中示出的交流缆线17以用于与交流电源18连接。相应地，用于直流充电的缆线16可以插入充电器4中的接口26中。在此，接口24、26与侧面23、25的配属关系是示例性的。也可以是，接口24、26被设置在壳20的相同侧面上或相对侧面上。
在图4中示出了充电器4的壳体20的下侧27的视图。充电器4包括三个连接部28、29、30，所述连接部28、29、30在充电器4装入时与在图2中示出的配合件13、14、15例如分别通过插接连接实现联接并且能够实现充电器4与机动车1的充电系统2之间的电连接。在此，连接部28用于使充电器4通过配合件13与计算装置5连接。相应地，连接部29用于与配合件14联接以及使充电器4与连接设备6连接，而连接部30用于与配合件15联接且因此与充电座7连接。通过这种方式，充电器4在装入状态下也如此连接到充电系统2中，使得在机动车1中使用充电器4时，也使用充电器4的变流器的功能进行交流充电。

Claims (11)

1.一种机动车，其包括充电系统(2)，该充电系统具有至少一个用于给机动车(1)的电蓄能器(3)充电的充电电路，其中，充电系统(2)包括连接到充电电路中的充电器(4)，其特征在于，充电器(4)与机动车(1)可拆分地联接并且能够从机动车(1)中被取出，其中，取出后的充电器(4)能与机动车(1)连接并且能被运行以用于给蓄能器(3)充电。
2.根据权利要求1所述的机动车，其特征在于，所述充电器(4)包括变流器、尤其是单相或多相的整流器。
3.根据权利要求1或2所述的机动车，其特征在于，所述充电器(4)具有壳体(20)，该壳体带有多个连接部(28、29、30)，其中，这些连接部(28、29、30)被设计用于将充电器(4)与蓄能器(3)和/或充电系统(2)、尤其与充电系统(2)的计算装置(5)和/或与充电系统(2)的充电座(7)联接。
4.根据权利要求3所述的机动车，其特征在于，所述连接部(28、29、30)布置在壳体(20)的下侧(27)。
5.根据权利要求3或4所述的机动车，其特征在于，充电器(4)具有布置在壳体(20)的上侧(21)上的提拎件(22)、尤其是把手，和/或在壳体的至少一个侧面(23、25)上布置有至少一个用于与交流电源连接的接口(24)和/或至少一个用于与机动车(1)的充电座(7)连接的接口(26)。
6.根据上述权利要求之一所述的机动车，其特征在于，充电器(4)通过至少一种能够无工具打开的连接，尤其是卡锁连接、包含至少一个夹紧元件的夹紧连接、插接连接和/或形锁合连接而与机动车(1)可拆分地联接。
7.根据上述权利要求之一所述的机动车，其特征在于，充电器(4)布置在机动车(1)的可打开的舱盖后方，尤其布置在机动车(1)的前舱盖(12)下方。
8.根据上述权利要求之一所述的机动车，其特征在于，充电系统(2)具有计算装置(5)，该计算装置被设计用于与所联接的或所连接的充电器(4)通信，尤其是通过离散的链路或串行总线系统(11)通信。
9.根据权利要求8所述的机动车，其特征在于，计算装置(5)被设置用于控制充电器(4)和/或控制蓄能器(3)的充电过程，和/或计算装置(5)被设置用于与充电站(18)通信和/或与充电缆线的控制单元(19)通信。
10.根据上述权利要求之一所述的机动车，其特征在于，充电系统(2)包括至少一个用于对机动车进行直流充电的连接设备(6)，其中，充电系统(2)的计算装置(5)被设置用于控制直流充电过程。
11.根据上述权利要求之一所述的机动车，其特征在于，充电系统(2)被设计用于，执行与时间相关的充电过程和/或成本优化的充电过程、和/或控制充电系统(2)的充电座(7)的闭锁。
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