CN113423603A - 用于控制从电网到电动车辆的电力输送的充电站和电气组件装置 - Google Patents

用于控制从电网到电动车辆的电力输送的充电站和电气组件装置 Download PDF

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Abstract

所公开的是一种用于控制从电网到电动车辆(102)的电力输送的电气组件装置(1)，所述装置(1)具有第一、第二、第三和第四输入端子(11，12，13，14)，每一个输入端子用于接收来自电网的电信号。该装置(1)还包括两个开关组件(211，221)，用于控制可连接到电动车辆(102)的中性输出端子(20)与第一和第二输入端子(11，12)之间的两个连接。此外，该装置(1)包括三个开关组件(222，232，242)，用于控制可连接到电动车辆(102)的第一相输出端子(21)与第二、第三和第四输入端子(12，13，14)之间的三个连接。

Description

用于控制从电网到电动车辆的电力输送的充电站和电气组件 装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制从电网到电动车辆的电力输送的电气组件装置，并且还涉及包含了此类装置的充电站。
现有技术
用于为电动车辆再充电的电气设施通常以树状结构组织，其中来自电网的电信号(例如接地，保护接地以及第一相)的组合被分发到多个充电站。电气设施通常配备有：用于在消耗预定义的最大电流的情况下中断设施的电力供应的主电气安全设备，例如保险丝；充电站分组装置；以及每一个群组的电气安全设备，用于在该群组消耗预定义的最大电流的情况下中断该群组的电力供应。来自电网的电信号被从全局电气安全设备分发到这些群组的每一个电气安全设备，然后被分发到每一个群组内部的每一个充电站。
在世界各地可以看到有众多不同的电信号组合被提供给充电站。在某些情况下会观察到不同类型的接地系统。例如，依照国际标准IEC 60364所确定的术语，可以观察到三个系列的接地系统：Terra-Neutral(TN)；Terra-Terra(TT)以及隔离(Isolated)-Terra(IT)。在其他情况下，会使用不同类型的电力分配，例如分相类型。然而在其他情况下，还可以观察到不同数量的电相。例如，充电站的输入端子可以具有一个、两个或三个可用的电相，并且来自其中任一电相的电力都可以被输送到电动车辆。
特别是，当一个群组中的充电站有多个电相可用时，由于相位平衡问题，有可能会出现效率低下的状况。举例来说，当一组充电站受用于在任一相的32A电力处中断该群组的三相电力供应的电气安全设备保护时，如果两个充电站各自消耗来自相同电相的16A的电力，那么将会观察到效率低下的状况。作为替换，两个充电站全都有可能消耗32A的电力，但是该电力来自不同的电相，由此不会导致电气安全设备中断供电。这种相位选择允许将用于为电动车辆再充电的电量加倍。
一种用于改善充电站群组中的相位平衡的已知方法是为充电站提供动态选择用于为电动车辆再充电的电相的特征。举例来说，具有三个电相作为输入的充电站可被操作以执行以下处理：在一些情况中，选择三个电相中的一个电相，并且将其传送到电动车辆；在其他情况中，直接选择这三个电相并对其进行传送；或者在其他情况中，选择其中两个输入电相的任何组合并将其传送到电动车辆。可以使用控制系统来监视负载分布(也就是随着时间的流逝而被再充电的电动车辆)并向充电站发布用于指示每一个充电站使用哪些电相以及电动车辆可以从指定的电相消耗的最大电力的命令。因此，与每一个充电站永久连接到群组的至少一个电相时相比，该群组的充电站可以更好地适应负载分布的变化以及更有效地消耗电力。专利申请公开WO2018/127307A1公开了这种相位平衡解决方案。
已知的能与输入电信号的一种组合正确协作的相位选择特征未必适合另一种组合。如上所述，输入电信号的可能的组合有可能会在电相数量之外的其他方面存在差异。例如，在TN和IT类型的接地系统中，被提供了第三电相的两个输入端子通常是不同的。这种差异可能导致将错误的相位传送到电动车辆，而这转而可能导致产生安全风险、造成损坏或者产生相位平衡问题。因此，相位选择特征的安全可操作性受到输入电信号组合的强烈影响。作为示例，前面提到的专利申请公开WO2018/127307A1中公开的相位平衡技术只适用于TN网络。
在没有预先知晓充电站可用的输入电信号组合的情况下，为电动车辆提供允许相位选择的充电站是很有挑战性的。在很多状况中都会察觉到这种挑战。
举例来说，当聘用电工更换电气设施中的充电站时，他/她通常只有当其在电气设施现场时才可以知道该充电站可以使用哪种输入电信号组合。因此，在前往现场之前，电工不知道哪些输入信号是可用的，由此不知道购买哪种类型的充电站或将哪种类型的充电站带到现场。
关于该挑战的另一个示例会在电气设施的所有者希望购买充电站时出现。通常，所有者没有足够的专业技术来查明或了解哪一种输入信号组合在电气设施中是可用的。因此，该所有者有可能会发现他/她处于这样一种状况，那就是必须购买若干个充电站，直至有一个会正常工作。在更糟糕的情况下，所有者有可能会买到错误的充电站并导致电动车辆损坏。
当充电站制造商需要决定制造何种类型的带有相位选择特征的充电站时，这时会察觉到关于该挑战的另一个示例。在这种情况下，很难预测未来将会销售哪一种类型的充电站。在某些国家/地区会使用不同的接地系统，并且并不是一直都很容易基于预期销售区域来做出决定。制造商很容易陷入这样一种状况，那就是他决定不生产某种类型的充电站，然而事实证明对于该类型的充电站的需求是存在的，或者有可能陷入这样一种状况，那就是所制造的若干种充电站在数量上是浪费性的。
当卖家决定如何获取或存储供未来销售的充电站库存时，其会察觉到关于该挑战的另一个示例。在这种情况下察觉到的难题与制造商看到的难题相似，因为卖家无法自信地预测哪些类型会被售出以及售出的数量。
针对该挑战的一种已知的解决方案包含为输入电信号的每一种可能的组合提供一个充电站。举例来说，对于电工而言，该解决方案包含携带多个充电站前往电气设施，并且只有在处于电气设施现场时使用恰当的充电站。这种解决方案非常简单，但其成本有可能很高，并且会导致产生大量物流方面的缺点，例如充电站库存过多或在不同地点之间运输的充电站过多。此外，电工有可能会犯错并且为电气设施连接不恰当的充电站。
另一种已知的解决方案是提供一种可以用一种以上的输入电信号组合工作的充电站。然而，已经观察到的是，已知的这种类型的充电站是很难安装的。在一些情况下，设施需要在充电站的一些输入端子之间执行旁路连接，而这有可能会在发生人为错误的情况下导致产生危险的状况。在其他情况下，已经观察到的是，充电站会因为内部包含的电子组件的数量而变得非常庞大。就体积而言，典型的难题是存在大量继电器，这些继电器是已知的占用了大量空间的组件。此外，数量较多的电子组件会使充电站更加昂贵。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于电动车辆的充电单元的装置，其允许针对电动车辆所需要的所有类型的电网、接地系统、电信号以及任意数量的相位而对电动车辆进行充电。本发明的另一个目的是提供一种用于电动车辆的充电单元的装置，其允许以更有效的方式进行相位平衡。
本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。
在第一个方面中，本发明涉及一种用于控制从电网(EG)到电动车辆(EV)的电力输送的电气组件装置，所述装置包括：
第一、第二、第三和第四输入端子，每一个输入端子用于接收来自所述EG的电信号；
第一开关组件，用于控制可连接到所述EV的中性输出端子与所述第一输入端子之间的连接；
第二开关组件，用于控制可连接到所述电动车辆的中性输出端子与所述第二输入端子之间的连接；
第三开关组件，用于控制可连接到所述EV的第一相输出端子与所述第二输入端子之间的连接；
第四开关组件，用于控制可连接到所述EV的第一相输出端子与所述第三输入端子之间的连接，以及
第五开关组件，用于控制可连接到所述EV的第一相输出端子与所述第四输入端子之间的连接。
本发明的特征的效果如下。第一、第二、第三和第四输入端子各自可被便利地耦合到来自电网的相应电信号传输电缆。对中性输出端子与第一和第二输入端子之间的两个连接进行控制的两个开关组件提供了关于为输入端子上的信号使用何种接地配置的灵活性。在一些配置(例如TN接地系统)中，第一输入端子将会携带中性信号，而其他输入端子则携带三个相应的相位信号。而在其他配置中，中性信号是不存在的，这意味着第一、第二和第三输入端子会携带相位信号。通过简单地控制这两个开关组件的设置，以使第一或第二输入端子耦合到中性输出端子，前述的两个开关组件允许同时与两个接地系统相适配。该特征的影响是不容低估的。对于在安装充电站的位置使用的接地系统，本发明为其给予了完全的灵活性。对第一相输出端子与第二、第三以及其他输入端子之间的三个连接进行控制的三个开关组件实现了先前提及的相位平衡，也就是说，相应的电动车辆可以用在第二、第三和第四输入端子上的三个相位信号中的任何一个来充电。这一点是通过简单地控制这三个开关组件的设置而使第二、第三或第四输入端子耦合到第一相输出端子来实现。这样做形成了单相充电设置。更进一步的实施例允许多相充电，并且还允许在使用不同的接地系统以及不同的电力分配(例如分相类型)的时候充电。
所述装置可以包括：
用于控制可连接到所述EV的第二相输出端子与所述第三输入端子之间的连接的另一个开关组件，以及
用于控制可连接到所述EV的第三相输出端子与所述第四输入端子之间的连接的另一个开关组件。
此外，所述装置可以包括：
用于控制所述中性输出端子与所述第三输入端子之间的连接的另一个开关组件；
用于控制所述第一相输出端子与所述第一输入端子之间的连接的另一个开关组件；以及
用于分别控制可连接到所述EV的第二相输出端子与所述第二、第三和第四输入端子之间的三个连接的另外三个开关组件。
此外，所述装置可以包括：
用于控制可连接到所述EV的第三相输出端子与所述第四输入端子之间的连接的另一个开关组件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于控制从EG到EV的电力输送的电气组件装置，所述装置包括：
第一、第二、第三和第四输入端子，用于接收来自所述EG的电信号；
第一开关组件，用于控制可连接到所述电动车辆的中性输出端子与所述第一输入端子之间的连接；
第二开关组件，用于控制可连接到所述电动车辆的中性输出端子与所述第二输入端子之间的连接；
第三开关组件，用于控制可连接到所述电动车辆的中性输出端子与所述第三输入端子之间的连接；
第四开关组件，用于控制可连接到所述电动车辆的第一相输出端子与所述第一输入端子之间的连接；
第五开关组件，用于控制可连接到所述电动车辆的第一相输出端子与所述第二输入端子之间的连接；
第六开关组件，用于控制可连接到所述电动车辆的第一相输出端子与所述第三输入端子之间的连接；
第七开关组件，用于控制可连接到所述电动车辆的第二相输出端子与所述第二输入端子之间的连接；
第八开关组件，用于控制可连接到所述电动车辆的第二相输出端子与所述第三输入端子之间的连接，以及
第九开关组件，用于控制可连接到所述电动车辆的第二相输出端子与所述第四输入端子之间的连接。
在以上的任何一个方面中，第一、第二和第三输入端子可以连接到Terra-Neutral接地系统，以使：
第一输入端子接收中性电信号；
第二输入端子接收第一相电信号；以及
第三输入端子接收第二相电信号。
此外，第四输入端子可以连接到Terra-Neutral接地系统，以使第四输入端子接收第三相电信号。
此外，在以上的任何一个方面中，第一和第二输入端子可连接到Isolated-Terra接地系统或Terra-Terra接地系统中的任何一个，以使：
第一输入端子接收第一相电信号；以及
第二输入端子接收第二相电信号。
此外，第三输入端子可以连接到Isolated-Terra接地系统或Terra-Terra接地系统中的任何一个，以使第三输入端子接收第三相电信号。
此外，在以上的任何一个方面中，第一和第二输入端子可连接到分相配电系统，以使：
第一输入端子接收中性电信号；以及
第二输入端子接收分相配电系统的两个线路的电信号中的一个。
第三输入端子可连接到分相配电系统，以使第三输入端子接收分相配电系统的剩余线路的电信号。
开关组件可以是继电器或接触器。该开关组件也可以是固态类型的，例如固态继电器以及任何其他适于在充电站中切换电连接的固态设备。
在第二个方面中，本发明涉及一种用于对电动车辆进行再充电的充电站，所述充电站包含了前述任一方面所述的电气组件装置。
在第三个方面中，本发明涉及一种连接到与电网相连的电气安全设备的电气系统，所述电气系统包括用于将所述电气安全设备与一组根据权利要求14所述的充电站相连的多个连接器，每一个连接器根据预定义的接地系统和电力分配类型携带电信号或者接地，其中每一个充电站经由所述充电站中的装置连接到所述多个连接器的至少一个子集，以及其中，每一个装置进一步可连接到电动车辆。根据第三个方面的电力系统通常是电工在某个位置安装充电站组时会构建的电力系统。
附图说明
现在将参考附图来举例描述本发明的实施例，其中：
图1是正被充电站再充电的电动车辆的示意图；
图2是用于图1中电动车辆的单相充电的电气组件装置的一个实施例的示意图；
图3A和3B是用于消耗了来自两种不同电信号组合的电力的单相充电的三个装置实施例的两个示意图，其中图3A显示的是在TN，三相组合中激活开关组件；以及图3B显示的是在IT/TT，三线路或分相240V组合中的激活；
图4是用于图1中的电动车辆的单相或三相充电的电气组件装置的实施例的示意图；
图5是用于图1中的电动车辆的双相充电的电气组件装置的实施例的示意图；
图6A和6B是用于消耗了来自两种不同电信号组合的电力的双相充电的三个装置实施例的两个示意图，其中图6A显示的是用于TN，三相组合的开关组件的激活，以及图6B显示的是用于IT/TT，三线路或分相240V组合的激活；
图7是用于图1中的电动车辆的单相或双相充电的电气组件装置的实施例的示意图；
图8是用于图1中的电动车辆的单相、双相或三相充电的电气组件装置的实施例的示意图。
具体实施方式
现在转到图1，该图显示了一个正在被再充电的电动车辆102。
电动车辆102(在图1的右下角显示)被供应了来自充电站100的电力，该充电站100包括五个输出端子：接地/保护接地输出端子24；中性输出单子20；第一相输出端子21；第二相输出端子22；以及第三相输出端子23。在实践中，电动车辆102与充电站100之间的连接通常是用多芯电缆实现的，该多芯电缆的每一端都包括一个标准连接器，例如在国际标准IEC62196中确定的类型(Type)1/SAE J1772或Type 2连接器。此外，在电动车辆102与充电站100之间的连接中还可以提供用于传送信令数据的导体。这些信令导体可以被充电站100使用以向电动车辆102指示可以消耗的电相以及可以消耗多少电流。
充电站100是用于给电动车辆再充电的电气设施的一部分，在图1中仅仅示出了一组充电站中的一部分。该示例中的电气设施是如下组织的：从主电气安全设备(它可以是位于被电网(未显示)馈电的某个位置的主保险丝)分发来自电网(未显示)的电信号。为了便于理解本发明，在这里未显示主电气安全设备。电信号被从主电气安全设备分发至群组的电气安全设备101(在图1的左侧显示)，然后被分发至该群组内部的每一个充电站，其中包括为电动车辆102再充电的充电站100(如图1所示)。该电气安全设备101通常是保险丝电路，其保护相应的群组免于汲取来自电网的过大的电流水平(通常被限制到10A、16A、25A或32A)。
充电站100在其输入端子接收由电气安全设备101分发给群组中的充电站的电信号。该充电站100的输入端子是：接地/保护接地输入端子10、第一输入端子11、第二输入端子12、第三输入端子13以及第四输入端子14。传送到充电站100的电信号取决于电气设施从电网接收的电信号。表1显示了关于电信号的多种可能的组合。
表1
Figure BDA0003205083730000101
表1中的电信号：
PE：保护接地
G：接地
N、W：中性
L1、L2、L3：线路1、线路2、线路3(有时通过其电相序数指代：第一相、第二相、第三相)
X、Y：AC线路
在图1中以简化的方式显示了充电站100的内部结构。作为示例，在接地/保护接地输入端子10与接地/保护接地输出端子24之间显示出具有直接连接，但在很多情况下，为了安全起见，接地/保护接地输入端子10还会连接到充电站100的其他部分。充电站100包括用于控制如何将来自第一、第二、第三和第四输入端子11、12、13、14的电力输送到中性、第一相、第二相和第三相输出端子20、21、22、23的电气组件装置1。充电站100内部的装置1的表示同样被简化，因为在装置1与输入端子11、12、13、14之间以及在装置1与输出端子20、21、22、23之前也可以存在若干个其他组件。
装置1的用途是为充电站1提供相位选择特征。举例来说，在单相充电中，装置1可被指示选择某个电相，然后它会将适当的输入端子配对连接到中性输出端子20以及第一相输出端子21。
图2显示了关于电气组件装置1的一个实施例。
装置1包括用于接收电信号的第一输入端子11、第二输入端子12、第三输入端子13以及第四输入端子14，用于控制将哪一个输入电信号传送到中性输出端子20的两个开关组件211、221，以及用于控制将哪一个输入电信号传送到第一相输出端子21的三个开关组件222、232、242。该装置1还包括两个未被使用的输出端子22、23。
装置1总共包括五个开关组件。后者可以用继电器、接触器或其他任何允许切换电气连接的电气组件来实现。与中性输出端子20相连的两个开关组件211、221允许将该中性输出端子20与第一输入端子11和第二输入端子12相连。此外，与第一相输出端子20相连的三个开关组件211、221允许将该第一相输出端子20与第二输入端子12、第三输入端子13以及第四输入端子14相连(在图2的上半部分可以观察到输入端子与开关组件之间的连接)。
数量较少的开关组件(例如继电器和接触器)实现了较低的热损失。此外，由于仅仅使用了少量开关组件，因此装置1的内部电子电路中的物理路径也更短，由此同样导致热损失更低。因此，所产生的热量很少，并且可以在不需要任何风扇或类似冷却设备的情况下实施装置1。
对于表1中显示的任一电信号组合，装置1可以选择在中性输出端子20与第一相输出端子21之间传送输入端子11、12、13、14上的一个电相。因此，装置1非常适用于单相充电。
图3A和3B显示了关于图2中的装置1的实施例的三个实例，其中每一个装置301、302、303都是不同充电站的一部分，并且每一个都向相应充电站的输出端子传送不同的电相。在这两个图中，被激活的开关组件是用其内部的直线显示的。
这两个图的主要区别在于输入电信号的组合：在图3A中，所使用的是TN，三相组合(参见表1)；在图3B中，所使用的是IT/TT，三线路或分相240V组合(参见表1)。
在图3A中，三个装置301、302、303全都建立了以下连接：接收中性电信号的第一输入端子11通过开关组件211连接到中性输出端子20。然而，与第一相输出端子21建立的连接会随装置301、302、303而改变。在选择了第一电相的第一装置301中，第二输入端子12接收第一相电信号，并且其通过开关组件222连接到第一相输出端子21。在选择了第二电相的第二装置302中，第三输入端子13接收第二相电信号，并且其通过开关组件232连接到第一相输出端子21。以及在选择了第三电相的第三装置303中，第四输入端子14接收第三相电信号，并且其通过开关组件242连接到第一相输出端子21。
为了实现图3A中的连接所选择的开关组件211、221、222、232、242的激活方式适用于TN，三相组合(参见表1)。但是，由于输入电信号不同，对开关组件所做的这种选择在IT/TT，三线路或分相240V组合中是不起作用的。在后两种情况下，第四输入端子14未被提供任何电信号。因此，有必要选择关于装置1中的开关组件的不同激活方式。
在图3B中，每一个装置301、302、303都具有一个未连接到任何输入端子的开关组件(也就是每一个装置右端的开关组件)。这种表示只用于例证该开关组件未被使用，但是它可以被连接到第四输入端子14且不会出现问题，因为该开关组件在IT/TT，三线路或分相240V组合中未被激活。
前两个装置301、302全都建立了以下连接：接收线路1的信号的第一输入端子11通过开关组件211连接到中性输出端子20。然而，与第一相输出端子21建立的连接会随两个装置301、302而改变。在选择了第一电相的第一装置301中，第二输入端子12接收线路2的电信号，并且其通过开关组件222连接到第一相输出端子21。在选择了第二电相的第二装置302中，第三输入端子13接收线路3的电信号，并且其通过开关组件232连接到第一相输出端子21。此外，在选择了第三电相的第三装置303中建立了以下连接：接收线路2的电信号的第二输入端子11通过开关组件221连接到中性输出端子20，并且接收线路3的电信号的第三输入端子13通过开关组件232连接到第一相输出端子21。
因此，图2中的包含了五个开关组件211、221、222、232、242的装置1可以在以下的输入电信号组合(参见表1)的任一组合中为单相充电选择每一个输入电相：TN，三相；IT/TT，三线路；以及分相240V。此外，对于图2中显示的装置1来说，在TN，两相组合(参见表1)中提供的任何两个电相的选择也是可能的(例如通过激活针对图3A和3B中的前两个装置301、302所显示的开关组件)。此外，装置1还兼容以下的单相组合(参见表1)：TN，一相；IT/TT，两线路；以及分相120V。
图4显示了与图2所示相似的装置1的实施例，其中附加地包含了用于将第三输入端子13和第四输入端子14分别连接到第二相输出端子22和第三相输出端子23的两个开关组件233、244。
装置1总共包括七个开关组件211、221、222、232、242、233、244，并且如在上文中针对图2、图3A和图3B所说明的那样，其可以在选择用于单相充电的电相中实现适应性，并且可以实现用于三相充电的电相的选择。
装置1还可以实现双相充电，但是仅仅针对的是将第二相输出端子22通过开关组件233连接到第三输入端子13的输入信号的相位选择和组合(参见表1)。
在实践中已经观察到，图4中的装置1同样实现了低热量生成，并且装置1可以是在不需要任何风扇或类似冷却设备的情况下实现的。
图5显示了用于图1中的电动车辆102的双相充电的电气组件装置1。
在双相充电中，电动车辆102消耗两个电相：其中一个是在中性输出端子20与第一相输出端子21之间消耗的；另一个是在中性输出端子20与第二相输出端子22之间消耗的。
装置1包括：用于控制将哪一个输入电信号传送到中性输出端子20的三个开关组件211、221、231，用于控制将哪一个输入电信号传送到第一相输出端子21的三个开关组件212、222、232，以及用于控制将哪一个输入电信号传送到第二相输出端子22的三个开关组件223、233、243。该装置1还包括未被使用的第三相输出端子23。
装置1总共包括九个开关组件。连接到中性输出端子20的三个开关组件211、221、231允许将中性输出端子20与第一输入端子11、第二输入端子12和第三输入端子13连接。并且，连接到第一相输出端子21的三个开关组件212、222、232允许将第一相输出端子21与第一输入端子11、第二输入端子12和第三输入端子13连接。此外，连接到第二相输出端子22的三个开关组件223、233、243允许将第二相输出端子22与第二输入端子12、第三输入端子13和第四输入端子14相连(在图5的上半部分可以观察到输入端子与开关组件之间的连接)。
对于表1中显示的包含了至少两个电相的任何电信号组合来说，装置1可以在输入端子11、12、13、14上选择将被在中性输出端子20与第一相输出端子21之间以及在中性输出端子20与第二相输出端子22之间传送的两个电相。因此，装置1非常适合双相充电。
图6A和6B遵循的是与图3A和3B中针对图2中的装置1显示的例图相似的例图。也就是说，所显示的是关于图5中的装置1的实施例的三个实例，其中每一个装置601、602、603都是不同充电站的一部分，并且每一个都会向相应的充电站的输出端子传送不同的电相配对。在这两个图中，被激活的开关组件是用其内部的直线显示的。
为了简化附图，图6A和6B只显示了每一个装置中被激活的开关组件。
并且，这两个图之间的主要区别在于输入电信号组合：在图6A中，所使用的是TN，三相组合(参见表1)；在图6B中，所使用的是IT/TT，三线路或分相240V组合(参见表1)。
在图6A中，三个装置601、602、603全都建立了以下的连接：接收中性电信号的第一输入端子11通过开关组件211连接到中性输出端子20。然而，与第一相输出端子21和第二相输出端子22建立的连接会随装置601、602、603而改变。
在图6A的上半部分可以观察到如下的开关组件与输入端子的连接。
在选择了第一电相和第二电相的第一装置601中，第二输入端子12接收第一相电信号，并且其通过开关组件222连接到第一相输出端子21，以及第三输入端子13接收第二相电信号，并且其通过开关组件233连接到第二相输出端子22。
在选择了第一电相和第三电相的第二装置602中，第二输入端子12同样接收第一相电信号，并且其通过开关组件222连接到第一相输出端子21，但是第四输入端子14接收第三相电信号，并且其通过开关组件243连接到第二相输出端子22。
此外，在选择了第二电相和第三电相的第三装置603中，第三输入端子13接收第二相电信号，并且其通过开关组件232连接到第一相输出端子21，以及第四输入端子14接收第三相电信号，并且其通过开关组件243连接到第二相输出端子22。
为了实现图6A中的连接所选择的开关组件211、221、231、212、222、232、223、233、243的激活方式适用于TN，三相组合(参见表1)。然而，由于输入电信号不同，对开关组件所做的这种选择在IT/TT，三线路或分相240V组合中是不起作用的。在后两种情况下，第四输入端子14未被提供任何电信号。因此，有必要选择关于装置1中的开关组件的不同激活方式。
在图6B的上半部分可以观察到如下的开关组件与输入端子的连接。
在选择了第一电相和第二电相的第一装置601中，
第一输入端子11接收线路1的电信号，并且其通过开关组件211与中性输出端子20相连；第二输入端子12接收线路2的电信号，并且其通过开关组件222与第一相输出端子21相连；以及，第三输入端子13接收线路3的电信号，并且其通过开关组件233与第二相输出端子22相连。
在选择了第一电相和第三电相的第二装置602中，接收线路2的电信号的第二输入端子12通过开关组件221连接到中性输出端子20；接收线路1的电信号的第一输入端子11通过开关组件212连接到第一相输出端子21；以及接收线路3的电信号的第三输入端子13通过开关组件233连接到第二相输出端子22。
此外，在选择了第二电相和第三电相的第三装置603中，接收线路3的电信号的第三输入端子13通过开关组件231连接到中性输出端子20；接收线路1的电信号的第一输入端子11通过开关组件212连接到第一相输出端子21；以及接收线路2的电信号的第二输入端子12通过开关组件223连接到第二相输出端子22。
因此，图5中的包含了九个开关组件211、221、231、212、222、232、223、233、243的装置1可以在以下的任一输入电信号组合(参见表1)中选择用于双相充电的电相配对：TN，三相；IT/TT，三线路；以及分相240V。
图7显示的是组合了图2和图5中显示的实施例的装置1的实施例。该装置1允许对图1中的电动车辆进行单相或双相充电。
与图5相反，该装置1包括用于将第四输入端子14连接到第一相输出端子21的附加开关组件242。因此，该装置1总共有十个开关组件211、221、231、212、222、232、242、223、233、243。
图8显示的是组合了图4和图5中显示的实施例的装置1的实施例。该装置1允许对图1中的电动车辆进行单相、双相或三相充电。
与图7相反，该装置1包括用于将第四输入端子14连接到第三相输出端子23的附加开关组件244。因此，该装置1总共有十一个开关组件211、221、231、212、222、232、242、223、233、243、244。
本发明的实施例可具有以下的一些或所有优点：
开关组件(例如继电器或接触器)数量少；
充电站的热量损失较低，并且不需要冷却设备，例如风扇；
允许在不需要预先知晓充电站可用的输入电信号组合的情况下解决为电动车辆提供允许相位选择的充电站的挑战，以及
充电站更小且制造成本更低。
多种方法可以实现用于向一组充电站指示有关每一个充电站中的电相选择的控制系统。
本发明进一步是由以下的项目限定的。
第1项：一种用于控制从电网到电动车辆102的电力输送的电气组件装置1，所述装置包括：
第一、第二、第三和第四输入端子11、12、13、14，每一个输入端子接收来自所述电网的电信号；
两个开关组件211、221，用于控制可连接到所述电动车辆102的中性输出端子20与所述第一和所述第二输入端子11、12之间的两个连接；以及
三个开关组件222、232、242，用于控制可连接到所述电动车辆102的第一相输出端子21与所述第二、所述第三和所述第四输入端子12、13、14之间的三个连接。
第2项：根据第1项所述的装置1，包括：
开关组件233，用于控制可连接到所述电动车辆102的第二相输出端子22与所述第三输入端子13之间的连接，以及
开关组件244，用于控制可连接到所述电动车辆102的第三相输出端子23与所述第四输入端子14之间的连接。
第3项：根据第1项所述的装置1，包括：
开关组件231，用于控制中性输出端子20与所述第三输入端子13之间的连接；
开关组件212，用于控制第一相输出端子21与所述第一输入端子11之间的连接；以及
三个开关组件223、233、243，用于控制可连接到所述电动车辆102的第二相输出端子22与所述第二、所述第三和所述第四输入端子12、13、14之间的三个连接。
第4项：根据第3项所述的装置1，包括：
用于控制可连接到所述电动车辆102的第三相输出端子与所述第四输入端子之间的连接的开关组件。
第5项：一种用于控制从电网到电动车辆102的电力输送的电气组件装置1，所述装置包括：
第一、第二、第三和第四输入端子11、12、13、14，用于接收来自电网的电信号；
三个开关组件211、221、231，用于控制可连接到所述电动车辆102的中性输出端子20与所述第一、第二和第三输入端子11、12、13之间的三个连接；
三个开关组件212、222、232，用于控制可连接到所述电动车辆102的第一相输出端子21与所述第一、第二和第三输入端子11、12、13之间的三个连接；以及
三个开关组件223、233、243，用于控制可连接到所述电动车辆102的第二相输出端子22与所述第二、第三和第四输入端子12、13、14之间的三个连接。
第6项：根据前述各项中任一项所述的装置1，其中所述第一、第二和第三输入端子11、12、13可连接至Terra-Neutral接地系统，以使：
所述第一输入端子11接收中性电信号；
所述第二输入端子12接收第一相电信号；以及
所述第三输入端子13接收第二相电信号。
第7项：根据第6项所述的装置1，其中所述第四输入端子14可连接到Terra-Neutral接地系统，以使所述第四输入端子14接收第三相电信号。
第8项：根据第1项至第5项中任一项所述的装置1，其中所述第一和所述第二输入端子11、12可连接到Isolated-Terra接地系统或Terra-Terra接地系统中的任何一个，以使：
所述第一输入端子11接收第一相电信号；以及
所述第二输入端子12接收第二相电信号。
第9项：根据第8项所述的装置1，其中所述第三输入端子13可连接到Isolated-Terra接地系统或Terra-Terra接地系统中的任何一个，以使所述第三输入端子13接收第三相电信号。
第10项：根据第1项至第5项中任一项所述的装置1，其中所述第一和第二输入端子11、12可连接到分相配电系统，以使：
所述第一输入端子11接收中性电信号；以及
所述第二输入端子12接收分相配电系统的两个线路的电信号中的一个。
第11项：根据第10项所述的装置1，其中所述第三输入端子13可连接到分相配电系统，以使所述第三输入端子13接收分相配电系统的剩余线路的电信号。
第12项：根据前述各项中任一项所述的装置1，其中开关组件是继电器。
第13项：根据第12项所述的装置1，其中所述继电器是接触器。
第14项：一种用于对电动车辆102进行再充电的充电站100，所述充电站100包括前述各项中任一项所述的电气组件装置1。
一般来说，除非另有明确定义，否则本说明书和权利要求中使用的术语是根据其在技术领域中的通常含义解释的。尽管如此，术语“包括”和“包含”及其变体是指包含了指定的特征、步骤或整体。这些术语不应被解释成排除其他特征、步骤或整体的存在。此外，除非另有明确说明，否则不定冠词“一”或“一个”被开放地解释成引入了实体的至少一个实例。对不定冠词引入的实体来说，并不排除将其解释成是多个实体。
对于在前面的描述、或后续的权利要求或附图中公开的特征来说，这些特征是以其具体形式或者依照用于执行所公开的功能的装置或是用于获取所公开的结果的方法或处理表述的，这些特征可以酌情单独或是以任何组合的方式使用，以便以不同的形式实现本发明。
虽然已经结合上述实施例描述了本发明，但对本领域技术人员来说，在给出了本公开内容的时候，众多的等效修改和变化都是显而易见的。相应地，以上阐述的本发明的实施例被认为是说明性而不是限制性的。在不脱离本发明的范围的情况下，关于所描述的实施例的各种修改都是可行的。

Claims (15)

1.一种用于控制从电网到电动车辆(102)的电力输送的电气组件装置(1)，所述装置包括：
第一、第二、第三和第四输入端子(11，12，13，14)，每一个输入端子用于接收来自所述电网的电信号；
第一开关组件(211)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的中性输出端子(20)与所述第一输入端子(11)之间的连接；
第二开关组件(212)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的中性输出端子(20)与所述第二输入端子(12)之间的连接；
第三开关组件(222)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第一相输出端子(21)与所述第二输入端子(12)之间的连接；
第四开关组件(232)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第一相输出端子(21)与所述第三输入端子(13)之间的连接，以及
第五开关组件(242)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第一相输出端子(21)与所述第四输入端子(14)之间的连接。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，包括：
用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第二相输出端子(22)与所述第三输入端子(13)之间的连接的另一个开关组件(233)，以及
用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第三相输出端子(23)与所述第四输入端子(14)之间的连接的另一个开关组件(244)。
3.根据权利要求1所述的装置(1)，包括：
用于控制所述中性输出端子(20)与所述第三输入端子(13)之间的连接的另一个开关组件(231)；
用于控制所述第一相输出端子(21)与所述第一输入端子(11)之间的连接的另一个开关组件(212)；以及
用于分别控制可连接到所述电动车辆(102)的第二相输出端子(22)与所述第二、第三和第四输入端子(12，13，14)之间的连接的另外三个开关组件(223，233，243)。
4.根据权利要求3所述的装置(1)，包括：
用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第三相输出端子与所述第四输入端子之间的连接的另一个开关组件。
5.一种用于控制从电网到电动车辆(102)的电力输送的电气组件装置(1)，所述装置包括：
第一、第二、第三和第四输入端子(11，12，13，14)，用于接收来自所述电网的电信号；
第一开关组件(211)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的中性输出端子(20)与所述第一输入端子(11)之间的连接；
第二开关组件(221)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的中性输出端子(20)与所述第二输入端子(12)之间的连接；
第三开关组件(231)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的中性输出端子(20)与所述第三输入端子(13)之间的连接；
第四开关组件(212)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第一相输出端子(21)与所述第一输入端子(11)之间的连接；
第五开关组件(222)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第一相输出端子(21)与所述第二输入端子(12)之间的连接；
第六开关组件(232)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第一相输出端子(21)与所述第三输入端子(13)之间的连接；
第七开关组件(223)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第二相输出端子(22)与所述第二输入端子(12)之间的连接；
第八开关组件(233)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第二相输出端子(22)与所述第三输入端子(13)之间的连接，以及
第九开关组件(243)，用于控制可连接到所述电动车辆(102)的第二相输出端子(22)与所述第四输入端子(14)之间的连接。
6.根据前述任一权利要求所述的装置(1)，其中所述第一、第二和第三输入端子(11，12，13)可连接至Terra-Neutral接地系统，以使：
所述第一输入端子(11)接收中性电信号；
所述第二输入端子(12)接收第一相电信号；以及
所述第三输入端子(13)接收第二相电信号。
7.根据权利要求6所述的装置(1)，其中所述第四输入端子(14)可连接至所述Terra-Neutral接地系统，以使所述第四输入端子(14)接收第三相电信号。
8.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的装置(1)，其中所述第一和第二输入端子(11，12)可连接至Isolated-Terra接地系统或Terra-Terra接地系统中的任何一个，以使：
所述第一输入端子(11)接收第一相电信号；以及
所述第二输入端子(12)接收第二相电信号。
9.根据权利要求8所述的装置(1)，其中所述第三输入端子(13)可连接至Isolated-Terra接地系统或Terra-Terra接地系统中的任何一个，以使所述第三输入端子(13)接收第三相电信号。
10.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的装置(1)，其中所述第一和第二输入端子(11，12)可连接至分相配电系统，以使：
所述第一输入端子(11)接收中性电信号；以及
所述第二输入端子(12)接收所述分相配电系统的两个线路的电信号中的一个。
11.根据权利要求10所述的装置(1)，其中所述第三输入端子(13)可连接至所述分相配电系统，以使所述第三输入端子(13)接收所述分相配电系统的剩余线路的电信号。
12.根据前述任一权利要求所述的装置(1)，其中开关组件是继电器。
13.根据权利要求12所述的装置(1)，其中所述继电器是接触器。
14.一种用于对电动车辆(102)进行再充电的充电站(100)，所述充电站(100)包括根据前述任一权利要求所述的电气组件装置(1)。
15.一种连接到与电网相连的电气安全设备(101)的电气系统，所述电气系统包括用于将所述电气安全设备(101)与一组根据权利要求14所述的充电站(100)相连的多个连接器，每一个连接器根据预定义的接地系统和电力分配类型携带电信号或接地，其中每一个充电站(100)经由所述充电站(100)中的所述装置(1)连接到所述多个连接器的至少一个子集，以及其中每一个装置(1)进一步可连接到电动车辆(102)。
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