CN116581613A - 交直流集成式通用电动车辆充电插座 - Google Patents

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CN116581613A CN202310540567.7A CN202310540567A CN116581613A CN 116581613 A CN116581613 A CN 116581613A CN 202310540567 A CN202310540567 A CN 202310540567A CN 116581613 A CN116581613 A CN 116581613A
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Abstract

本发明涉及电动车辆领域，提供了一种用于电动车辆的充电插座以及一种具有该充电插座的电动车辆。所述充电插座包括至少两个模块，每个模块具有至少一个插孔，所述至少两个模块中的一个模块的插孔能够与该模块中的其他插孔和/或与至少一个另外的模块的插孔组合成对应于至少一种充电标准的交流充电插孔布置和/或直流充电插孔布置，其中，所述至少两个模块能够进行相对运动以使得所形成的插孔布置适配相应的充电枪。根据本发明实施例，通过将各个插孔单独地或组合地模块化来允许形成多种不同的插孔布置，从而提供了节省空间且能够服务于多种充电标准的交直流集成式通用电动车辆充电插座。

Description

交直流集成式通用电动车辆充电插座
技术领域
本发明涉及电动车辆领域，具体地涉及一种用于电动车辆的充电插座，以及一种具有该充电插座的电动车辆。
背景技术
电动车辆充电系统是电动车辆生态系统的重要组成部分。随着电动车辆的普及，开发高效和通用的充电系统对于促进电动车辆行业的发展至关重要。目前，不同国家关于电动车辆制定有不同的充电标准，同时充电接口的插针/插孔布置也不尽相同，这导致同一车辆提供商需要付出额外的适配成本才能使车辆适应不同的销售市场，也影响了电动车辆充电的便利性。
此外，电动车辆的充电模式分为交流充电(慢充)模式和直流充电(快充)模式，目前常见的电动车辆充电插座包括单独的交流充电插口和直流充电插口、以及两组分别用于交流和直流的电路结构。但是分开的两个充电插口之间始终会存在间距，这使得充电插座需要一定的装配空间，由此对于空间较小的车辆、例如紧凑型车辆来说不够友好。为此，交直流一体式充电插座成为了各大电动车辆厂商的竞争领域。
目前，现有的交直流一体式充电插座往往仅能够支持以某一种或两种充电标准进行交/直流充电，且充电插座本身的空间利用率也有待改进。
发明内容
为此，本发明旨在提出一种改进的用于电动车辆的充电插座，以解决现有技术中存在的上述至少一个技术问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于电动车辆的充电插座，其特征在于，所述充电插座包括至少两个模块，每个模块具有至少一个插孔，所述至少两个模块中的一个模块的插孔能够与该模块中的其他插孔和/或与至少一个另外的模块的插孔组合成对应于至少一种充电标准的交流充电插孔布置和/或直流充电插孔布置，其中，所述至少两个模块能够进行相对运动以使得所形成的插孔布置适配相应的充电枪。
根据本发明的一个可选实施例，所述充电标准包括：中国标准、欧洲标准、美国标准和日本标准。
根据本发明的一个可选实施例，所述充电插座包括控制器和驱动结构，所述控制器用于控制所述至少两个模块中的至少一个模块借助于所述驱动结构运动以形成所需的插孔布置。
根据本发明的一个可选实施例，所述控制器被配置成能够与电动车辆的电子控制单元通信，使得能够通过所述电子控制单元控制所述至少一个模块的运动。
根据本发明的一个可选实施例，所述运动为转动。
根据本发明的一个可选实施例，所述充电插座包括内模块和环绕所述内模块的外模块。
根据本发明的一个可选实施例，所述内模块的插孔能够组合成交流充电插孔布置，所述外模块的插孔能够与所述内模块的插孔组合成直流充电插孔布置。
根据本发明的一个可选实施例，对应于不同充电标准的交流充电插孔布置和/或直流充电插孔布置具有至少部分共用的插孔和/或电路结构。
根据本发明的一个可选实施例，所述充电插座被配置成能够作为整体相对于电动车辆的车身转动。
根据本发明的一个可选实施例，所述充电插座具有对应于每个插孔布置的防呆结构，用于在形状上防止充电枪错配于所述充电插座。
根据本发明的一个可选实施例，所述充电插座具有对应于每个插孔布置的提示结构，用于以视觉方式辅助用户将充电枪适配于所述充电插座。
根据本发明的一个可选实施例，所述充电插座被配置成允许多种充电标准的充电枪在无需单独的适配器的情况下插入所述充电插座。
根据本发明的第二方面，提供了一种电动车辆，其特征在于，所述电动车辆包括根据本发明的第一方面的任一种充电插座。
根据本发明的一个可选实施例，所述电动车辆还包括传感器单元，所述传感器单元用于识别待使用的充电枪，使得所述电动车辆的电子控制单元能够基于识别到的充电枪控制所述充电插座的至少两个模块的相对运动以形成适配所述待使用的充电枪的插孔布置。
根据本发明的一个可选实施例，所述传感器单元被配置成能够识别所述待使用的充电枪的类型和/或定向。
根据本发明的一个可选实施例，所述传感器单元为设置在所述电动车辆的内部和/或外部的视觉传感器，特别是摄像头。
根据本发明实施例，所提供的电动车辆充电插座将交流充电口和直流充电口结合成单个的交直流集成式充电口，并且通过将各个插孔单独地或组合地模块化来允许形成多种不同的插孔布置，既能够节省充电插座本身的空间，还能够服务于不同国家的充电标准。此外，本发明还提供了所述充电插座的自动化控制，为所述充电插座的实际应用提供了更有利的技术支持。本发明实施例通过全新的设计理念，打破了充电插座的各个插孔位置固定的传统布局，为插孔赋予可进行位置调整以形成多种不同的插孔组合的能力，从而实现了单个充电插座可服务于多种充电类型的通用性设计，为电动车辆厂商打通全球市场提供了经济性和便捷性的技术思路。
值得说明的是，本发明的优点和有益效果不限于上面提到的优点和有益效果，本领域技术人员能够通过下面的具体实施方式和权利要求理解本发明其他未提及的优点和有益效果。
附图说明
下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。在附图中，
图1示意性地示出了电动车辆的充电系统的通用性结构；
图2示意性地示出了不同充电标准的现有充电插座的插孔布置；
图3示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的充电插座；
图4示意性地示出了根据本发明的另一个示例性实施例的充电插座；以及
图5示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的电动车辆。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明的原理，而不是用于限定本发明的保护范围。
在详细解释根据本发明的充电插座和电动车辆之前，先对电动车辆的充电系统的通用性结构和现有充电插座进行说明。
图1示意性地示出了电动车辆100的充电系统的通用性结构。如图1所示，电动车辆100的充电系统包括电动车辆通信控制器(Electric Vehicle CommunicationController,EVCC)110、电池管理控制模块(Battery Management System,BMS)120、车载充电机(On Board Charger,OBC)130和电池140。OBC 130能够将来自充电枪200的交流电转化为直流电充给电池140。EVCC 110作为电动车辆100与充电设备之间的通信管理单元，能够有效地控制充电过程，优化充电效率，保障充电过程的安全和稳定性。其功能包括：实现电动车辆与充电桩之间的通信协议转换、控制充电桩的输出功率、以及监测充电过程和提供用户交互界面以便用户操作和监测充电过程等。BMS 120对电池140进行充电管理。
放眼国际市场，主流的充电标准包括中国标准(以下也将简称为“国标”)、美国标准(以下也将简称为“美标”)、欧洲标准(以下也将简称为“欧标”)和日本标准(以下也将简称为“日标”)。下表具体地示出了这些充电标准。
图2示意性地示出了不同充电标准的现有充电插座的插孔布置，其中图2所示表格中的前两行示出了分开的交流(AC)充电插座和直流(DC)充电插座的插孔布置，第三行示出了交直流集成式充电插座。
从图2中也可以看出，各现行充电标准下的充电插座存在着各异的插孔布置，单一充电标准的插孔布置在适配另一充电标准时存在困难。已知的是不同充电标准之间进行切换需要通过对EVCC的通信协议加以控制。但相比于EVCC的控制方法，本发明的总体构思更加体现在对充电插座的集成式通用结构设计方面。也就是说，为了应用根据本发明实施例的充电插座1，电动车辆100可以包括多种充电标准的通信协议的EVCC模块并能够采用各种已知的或将来开发的通信协议切换方法加以控制。为了简洁的目的，关于EVCC模块的控制方法，在此不再赘述。
下面，将结合图3和图4对根据本发明的充电插座进行详细说明。
本发明是在以下总体技术构思下提出的：将插孔单独地或组合地模块化以使各个插孔的相对位置能够改变，从而赋予充电插座能够形成多种插孔布置、特别是适应不同充电枪的插孔布置的能力。由此，值得说明的是，只要是能够满足本发明的上述总体技术构思的技术方案，都可以包含在本发明的范围内。
为此，本发明实施例提供了一种用于电动车辆的充电插座，所述充电插座包括至少两个模块，每个模块具有至少一个插孔，所述至少两个模块中的一个模块的插孔能够与该模块中的其他插孔和/或与至少一个另外的模块的插孔组合成对应于至少一种充电标准的交流充电插孔布置和/或直流充电插孔布置，其中，所述至少两个模块能够进行相对运动以使得所形成的插孔布置适配相应的充电枪。
图3示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的充电插座1。如图3所示，充电插座1包括两个模块，即内模块11和环绕内模块11的外模块12。内模块11和外模块12能够相对转动。并且，内模块11和外模块12分别具有多个插孔P。交流充电插孔布置和直流充电插孔布置可以分别由单独的内模块11的插孔、单独的外模块12的插孔、或者内模块11的插孔与外模块12两者的插孔组合而成。在一个具体实施例中，内模块11的插孔能够组合成交流充电插孔布置，并且外模块12的插孔能够与内模块11的插孔组合成直流充电插孔布置。例如，在图3所示出的充电插座1中，内模块11具有7个插孔P，外模块12具有6个插孔P，其中，内模块11的7个插孔P正好对应于国标交流充电插孔布置。由此，在国标交流充电的情况下，可以无需充电插座的模块的运动即可将相应充电枪插入。
图4示意性地示出了根据本发明的另一个示例性实施例的充电插座1。这里，充电插座1包括四个模块，即如图中的虚线所示的111、112和113，以及对应于充电插座1的虚线之外的其它部分的模块114。模块111、112和113可以相对于模块114进行运动，特别是转动。此时，模块111、112和113中的至少一个可以按需进行相对于模块114的运动，以与其他模块中的插孔组合成所需的交流充电插孔布置或直流充电插孔布置。
值得说明的是，图3和图4仅示意性地示出了充电插座1上的模块数量以及每个模块上的插孔数量，但实际上本发明不限制每个模块上的插孔数量。模块的数量和插孔的数量可以根据实际需要进行调整和适配。进一步可以想到的是，充电插座1甚至可以是在每个模块上仅布置一个插孔的充电插座，此时插孔数量等于模块数量。在此情况下，通过控制每个模块的运动，可以控制单个插孔在充电插座1上的位置，由此可以实现对每个插孔的模块化设计。
还值得说明的是，本发明的具体实施例主要围绕充电插座的模块的运动为转动的情况进行了详细描述。但是，本发明并不限于此，所述模块的运动也可以是移动。该移动可以是按直线移动，也可以是按曲线移动。该运动也可以是移动和转动的组合，只要能够实现相应的插孔可运动到所需插孔布置中相应的位置处即可。
因此，根据本发明实施例的充电插座1可以通过其中的模块的运动形成对应于至少一种充电标准的交直流充电插孔布置，从而能够使所述至少一种充电标准的充电枪插入该充电插座中。这里，充电标准包括：中国标准、欧洲标准、美国标准和日本标准，特别是上述表格中提到的各种现行标准。并且，所述至少一种充电标准包括中国标准、欧洲标准、美国标准和日本标准中的至少一种、至少两种、至少三种以及全部四种。应理解，根据本发明的充电插座也可以兼容本文中未提及的其他现行的以及将来实行的充电标准。
在插孔方面，为匹配各种充电类型(包括各种充电标准和交直流充电模式)的充电枪，充电插座可以布置有用于连接各种充电枪的所有插孔P。也就是说，在一些示例性实施例中，充电插座1中的用于各种充电标准的交/直流充电的各个插孔P可以是完全分开的独立插孔。因此，可以理解的是，充电插座1的与各种充电枪匹配的各个插孔布置完全独立地存在于充电插座1上。
具体地，由至少一个模块的插孔P形成的插孔布置可以包括图2中前两行所示出的任意国家标准下的交流插孔布置和/或直流插孔布置。举例来说，充电插座1可以形成国标的九孔直流充电插孔布置和七孔的交流充电插孔布置。更具体地，插孔P可以包括用于国标直流充电的DC+、DC-、PE、S+、S-、CC1、CC2、A+和A-，也可以包括用于国标交流充电的CP、CC、PE、N、L1、L2和L3。由此，根据本发明的充电插座1可以具有国标交直流充电能力。替代性地或附加性地，插孔P还可以包括用于其他国家充电标准的交直流充电插孔布置，从而使充电插座1具备相应的充电标准交直流充电能力。例如，插孔P可以形成美标的交/直流充电插孔布置，此时，插孔P可以包括CP、PP、N、L1、L2、L3、DC+和DC-。
替代性地且优选地，在另一些示例性实施例中，对应于不同充电标准的交流充电插孔布置和/或直流充电插孔布置具有至少部分共用的插孔P和/或电路结构。这样，单个插孔P可以被多个插孔布置所共用。例如，在不同充电标准之间，CP、PP和/或PE插孔可以是共用的，其中，CP(Control Pilot)插孔用于实现电动车辆与充电桩之间的通信，PP(ProxmityPilot)插孔用于监测充电枪的插入，PE(Productive Earth)插孔用于接地保护；而其他用于传输电能的插孔可以是单独的。此外，也可以按需地对单个插孔进行赋能。由此，通过至少部分共用插孔P和/或电路结构，可以有效地简化充电插座的结构和相应的电路结构。可以理解的是，可以针对这样的充电插座进行各种本领域已知的方式调整和设计通信协议，以实现各种充电类型之间的切换。
值得说明的是，本领域的现有技术中常常采用单独的适配器来解决电动车辆的充电插座与多种充电枪的适配问题。在本发明的技术构思下并不抵触这样的适配器的使用。换句话说，本发明中的充电插座也可以允许充电枪通过单独的适配器插入其中。由此，充电插座通过模块运动来调整插孔的位置以便形成对应于适配器的插孔布置的技术方案，也包含在本发明的范围内。但与现有技术相比，根据本发明的充电插座特别有利的是允许多种充电标准的充电枪在无需单独的适配器的情况下插入其中。因此，提供了简便的充电操作，提高了充电插座的通用性。
在一些示例性实施例中，充电插座1可以具有对应于每个插孔布置的防呆结构(图中未示出)，用于在形状上防止充电枪200错配于所述充电插座1。所述防呆结构可以是设置在充电插座1的表面和/或侧面上的一个或多个如突起、凹槽等本领域已知或未来将开发的防呆结构。
替代性地或附加性地，在一些示例性实施例中，充电插座1可以具有对应于每个插孔布置的提示结构(图中未示出)，用于以视觉方式辅助用户将充电枪200适配于所述充电插座1。所述提示结构可以是以贴装、涂装、镶嵌等任何有利的方式布置在充电插座1上的用于指示各个插孔布置的标记，所述标记与插孔布置可以一一对应。另外，所述提示结构也可以是具有相同功能的电子显示装置，例如小显示屏或者具有不同光效的指示灯等。
充电插座1的至少一个模块的运动借助于驱动结构完成。为此，充电插座1包括(稍后将结合图5进行说明的)控制器101和驱动结构102。控制器101用于控制至少两个模块中的至少一个模块借助于驱动结构102运动以形成所需的插孔布置。
附加性地，除模块能够运动外，充电插座1作为整体也能够特别是相对于电动车辆100的车身进行转动。这一技术方案是针对以下技术问题提出的：现有充电枪线缆往往较硬且较重，当充电枪枪头方向未正对充电插座的适配位置时，特别是女性用户在将充电枪插入到充电插座的过程中十分费力。因此，充电插座1的整体转动能够有效提供充电插座的操作灵活性，从而弥补充电枪不易操作的缺陷。
控制器101可以包括设置在充电插座1上或者充电插座1周围(例如车辆外部的车身结构上)的按键等指令输入单元。由此，通过简单的按键操作，就可以一键式地使充电插座1提供所需的插孔布置。简化了用户根据待使用的充电枪的类型(包括充电标准和交直流充电模式)实现充电枪200与充电插座1的适配。
进一步地，控制器101可以与电动车辆100的电子控制单元150通信，使得能够通过所述电子控制单元150控制所述至少一个模块的运动。
图5示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的电动车辆100。电动车辆100包括电子控制单元150，充电插座1的控制器101可以通信连接到电子控制单元150，从而通过电子控制单元150的控制信号，控制充电插座1的模块进行相应的运动。
在一些实施例中，电子控制单元150还可以通信连接到特别是设置在车辆内部的指令输入单元，该指令输入单元可以是人机交互装置，例如触摸屏、语音接收与识别装置等。由此，可以通过指令输入单元接收用户指令并将其发送到电子控制单元150，再由电子控制单元150基于用户指令生成控制充电插座1的至少一个模块的运动的控制信号并将该控制信号发送到充电插座1的控制器101，从而使得充电插座1的模块能够进行与所述控制信号相对应的运动。这里，用户指令可以是包含充电枪类型(包括充电标准和交直流充电模式)的指令。在一些实施例中，用户可以在触摸屏中点击选择待使用的充电枪的交直流充电模式和充电标准，替代性地或附加性地，用户可以说出充电命令和所述充电枪类型。电子控制单元150可以存储有不同充电枪类型与充电插座1的至少一个模块的位置和/或取向(可以是直角坐标系或极坐标系中的位置和/或取向)的对应关系，这样，就可以在确定待使用充电枪的类型后，将充电插座的至少一个模块移动和/或转动到所需的位置和/或取向，从而在该所需的位置和/或取向上形成所需的插孔布置。
进一步地，如图5所示，电动车辆100的电子控制单元150还可以与电动车辆100的传感器单元160通信连接，所述传感器单元160用于识别待使用的充电枪200，使得电动车辆100的电子控制单元150能够基于识别到的充电枪200控制充电插座1的至少一个模块的运动以形成适配待使用的充电枪200的插孔布置。这里，传感器单元160特别是设置在电动车辆100的内部和/或外部的视觉传感器，例如摄像头。传感器单元160可以被配置成能够识别待使用的充电枪200的类型和/或定向。由此，可以在无需用户干预的情况下完成对充电插座1的控制，也可以提前为用户做好充电准备，方便用户快速插入充电枪200以给电动车辆100充电。根据本发明的充电插座的智能化控制，为用户的充电操作提供了便捷。
在本文中，术语“通信连接”可以是借助于电动车辆的CAN总线实现的通信连接，也可以是通过3G/4G/5G连接、WiFi连接、蓝牙连接、Zigbee连接、超宽带(UWB，ultrawideband)连接以及其他现在已知或将来开发的无线连接方式实现的无线通信连接。
根据本发明实施例，所提供的电动车辆充电插座将交流充电口和直流充电口结合成单个交直流集成式充电口，并且通过将各个插孔单独地或组合地模块化来允许形成多种不同的插孔布置，既能够节省充电插座本身的空间，还能够服务于不同国家的充电标准。此外，本发明还提供了所述充电插座的智能化控制，为所述充电插座的实际应用提供了有利的技术支持。
值得说明的是，上述针对根据本发明的充电插座描述的特征和有益效果也同样适用于根据本发明的电动车辆。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”和“示意性实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。
尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (15)

1.一种用于电动车辆的充电插座(1)，其特征在于，
所述充电插座(1)包括至少两个模块，每个模块具有至少一个插孔(P)，所述至少两个模块中的一个模块的插孔能够与该模块中的其他插孔和/或与至少一个另外的模块的插孔组合成对应于至少一种充电标准的交流充电插孔布置和/或直流充电插孔布置，
其中，所述至少两个模块能够进行相对运动以使得所形成的插孔布置适配相应的充电枪(200)。
2.根据权利要求1所述的充电插座(1)，其中，
所述充电标准包括：中国标准、欧洲标准、美国标准和日本标准。
3.根据权利要求1或2所述的充电插座(1)，其中，
所述充电插座(1)包括控制器(101)和驱动结构(102)，所述控制器(101)用于控制所述至少两个模块中的至少一个模块借助于所述驱动结构(102)运动以形成所需的插孔布置。
4.根据权利要求3所述的充电插座(1)，其中，
所述控制器(101)被配置成能够与电动车辆(100)的电子控制单元(150)通信，使得能够通过所述电子控制单元(150)控制所述至少一个模块的运动。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的充电插座(1)，其中，
所述运动为转动。
6.根据权利要求5所述的充电插座(1)，其中，
所述充电插座(1)包括内模块(11)和环绕所述内模块(11)的外模块(12)。
7.根据权利要求6所述的充电插座(1)，其中，
所述内模块(11)的插孔能够组合成交流充电插孔布置，
所述外模块(12)的插孔能够与所述内模块(11)的插孔组合成直流充电插孔布置。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的充电插座(1)，其中，
对应于不同充电标准的交流充电插孔布置和/或直流充电插孔布置具有至少部分共用的插孔(P)和/或电路结构。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的充电插座(1)，其中，
所述充电插座(1)被配置成能够作为整体相对于电动车辆(100)的车身转动。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的充电插座(1)，其中，
所述充电插座(1)具有：
对应于每个插孔布置的防呆结构，用于在形状上防止充电枪(200)错配于所述充电插座(1)；和/或
对应于每个插孔布置的提示结构，用于以视觉方式辅助用户将充电枪(200)适配于所述充电插座(1)。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的充电插座(1)，其中，
所述充电插座(1)被配置成允许多种充电标准的充电枪(200)在无需单独的适配器的情况下插入所述充电插座(1)。
12.一种电动车辆(100)，其特征在于，
所述电动车辆(100)包括根据权利要求1-11中任一项所述的充电插座(1)。
13.根据权利要求12所述的电动车辆(100)，其中，
所述电动车辆(100)还包括传感器单元(160)，所述传感器单元(160)用于识别待使用的充电枪(200)，使得所述电动车辆(100)的电子控制单元(150)能够基于识别到的充电枪(200)控制所述充电插座(1)的至少两个模块的相对运动以形成适配所述待使用的充电枪(200)的插孔布置。
14.根据权利要求13所述的电动车辆(100)，其中，
所述传感器单元(160)被配置成能够识别所述待使用的充电枪(200)的类型和/或定向。
15.根据权利要求13或14所述的电动车辆(10)，其中，
所述传感器单元(160)为设置在所述电动车辆(100)的内部和/或外部的视觉传感器，特别是摄像头。
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