JP6687670B2 - 電動車両のための充電ソケット - Google Patents

Description

本発明は、電動車両のための充電ソケットに関し、また、この種の充電ソケットの少なくとも１つの接触セクションを加熱するための方法にも関する。

電動車両は、電気モータを使用して車両を駆動できるようにするための電力の貯蔵所として機能するバッテリ装置を有することが知られている。これらのバッテリには充電ソケットが提供され、充電ソケットは、複合駆動オプションの場合（すなわちハイブリッド駆動またはレンジエクステンダの場合）のみならず、純粋な電動車両の場合にも、充電プラグによって電気接点を設けるように設計される。この電気充填は、通常、充電ソケットを開き、次いで適切な関連充電プラグを充電ソケットの対応する接触セクションに差し込むように実行される。次いで、充電プロセスが始まり、充電プロセスでは、充電ソケットを介する電流の流れにより、車両のバッテリ装置を充電することができる。

公知の解決法の不利な点の１つは、充電ソケットが実質的に排他的に受動的に提供されることである。また、受動充電ソケットは、通常、通常の使用条件下で充電プロセスを保証できるようにするには十分である。しかし、過酷な気象条件、特に低温条件（好ましくは氷点下の条件）にも遭遇する。これにより、公知の充電ソケットの場合、特に充電サイクルの開始時に難しい充電条件に遭遇することになり得る。また、充電プロセスに悪影響を及ぼす湿気侵入、氷結もしくは部分的な氷結の可能性、または充電ソケットへの充電プラグの挿入が機械的に妨げられるかまたは少なくともこの挿入を難しくする可能性さえある。

本発明の目的は、上記で説明される不利な点を少なくとも部分的に改善することである。本発明の目的は、具体的には、比較的低い温度でも費用効果が高い簡単な方法での充電ソケットの使用を確実に保証できるようにすることである。

上記の目的は、請求項１の特徴を有する充電ソケットおよび請求項９の特徴を有する方法によって達成される。本発明のさらなる特徴および詳細は、従属請求項、説明および図面から集めることができる。ここで、本発明による充電ソケットと併せて説明される特徴および詳細は、各場合に本発明による方法と併せても適用され、その逆も同様であることは言うまでもなく、その結果、本開示に関して相互に本発明の個々の態様が常に参照されるかまたは常に参照され得る。

本発明による充電ソケットは、電動車両を充電するために使用される。この目的のため、充電ソケットは、電気接点を有する少なくとも１つの接触セクションを備えた本体を有し、接触セクションは、電気接点とそれと接合する合わせ(mating)電気接点との間の電気充電接続を形成するために合わせ電気接点を有する充電プラグの合わせ接触セクションをインターロッキング方式で受け入れるように設計される。本発明によれば、充電ソケットは、本体が、少なくとも１つの接触セクションを加熱するための少なくとも１つの加熱素子を有するという点で区別される。

従って、本発明による充電ソケットは、受動充電ソケットの公知の解決法を基礎とし、機能を追加することによって前記解決法をさらに発展させる。この追加の機能により、充電ソケットまたは充電ソケットの少なくとも一部分の加熱が可能になる。ここで、本発明の意味の範囲内で、加熱素子は、充電ソケットの本体に、具体的には接触セクションの領域に熱を導入することができるコンポーネントを意味するものと理解することが意図される。プロセスでは、熱は、熱伝導と熱放射との両方および／または熱伝達によって導入することができる。この場合、本発明の意味の範囲内の電気加熱素子は、全システムの簡素化、軽量および低減された複雑性の理由で特に好ましい。この場合、電気加熱素子は、具体的には抵抗加熱素子の形態であり、すなわち、好ましくは、電流の印加の下で電気抵抗によって加熱する加熱ワイヤの形態であり、このように、熱伝導および熱伝達により、接触セクションにおよび本体にわたって生成熱を出力することができる。

しかし、本発明の範囲内で、加熱素子の他の可能な技術的な実装形態が別々にまたは追加的に実現可能であることは言うまでもない。従って、例えば、加熱流体を含む加熱素子を使用することもでき、その結果、加熱された水または加熱された気体の形態の加熱された流体の補助により、流体は、対応する加熱ダクトを介して本体の領域に伝導され、この場合もやはり熱伝達および熱伝導により、その領域における接触セクションの加熱が可能である。

原理上、加熱素子が車両に存在する媒体を使用する場合に特に好ましい。従って、加熱素子が電気加熱素子である場合、加熱素子に必要なエネルギーは、搭載電気システムから取り出される。従って、使用される加熱素子が冷却流体である場合、この冷却流体は、具体的には、空気加熱のための車両の加熱機または対応する加熱回路と組み合わされる。

従って、充電ソケット上の本発明による加熱素子の補助により、具体的には低温領域における充電ソケットの能動温度制御を保証できるようにすることが可能である。従って、例えば、車両が氷点下の過酷な気象状況にあることが確定される場合、後に本発明による方法を参照してより詳細に説明されるように、加熱素子を起動することができる。起動の補助により、充電ソケットのそれぞれの接触セクションまたは本体のための加熱プロセスが開始される。本体の温度は、加熱動作によって増加し、その結果、充電プラグを充電ソケットに挿入した状態で、充電プロセスの開始時にできる限り早く、定義される温度状況（具体的には０℃未満の温度の過酷な気象状況と異なる）を想定することができる。また、このように、浸透した湿気および水によって相応に形成された氷または雪を融解させることも、このように液体の形態で前記氷または雪を充電ソケットから除去することも可能である。

加熱素子の補助による加熱により、充電プラグが充電ソケットに挿入される前でさえ、融解および前記雪または氷汚染が流体化されるかまたは液体の形態で取り除かれることにより、雪または氷汚染に起因するいかなる機械的な閉塞も防ぐことができ、その結果、過酷な気象条件下でさえ、充電ソケットを開いた後に通常の方法で簡単かつ迅速に関連充電プラグの挿入が可能である。

本発明の意味の範囲内では、接触セクションは、具体的には、２つ以上の電気接点を有する標準化された接触セクションを意味するものと理解することが意図される。その幾何学的形状に関して、接触セクションは、充電プラグの合わせ接触セクションに対応し、その結果、インターロッキングレセプタクルは、ここで、正しい電気接点接続を事前に指定および定義する。２つ以上の異なる接触セクションを有する充電ソケットは、異なる充電メカニズム（例えば、直流電流での充電と交流電流での充電とを区別するための）に対しても提供できることは言うまでもない。また、例えば、２つ以上の同一の並列の充電プラグを用いて車両の１つまたは複数のバッテリ装置への電力送信の増大を保証できるようにするため、本発明の意味の範囲内で、単一の充電ソケットに同一の接触セクションを提供することもできる。この種の場合、加熱素子は、接触セクションの少なくとも１つ（ただし、好ましくは、この種の充電ソケットの接触セクションの、すべてではなくとも２つ以上）に対応する加熱電力を供給するように設計されることは言うまでもない。

本発明による充電ソケットの場合、少なくとも１つの加熱素子が、少なくとも１つの接触セクションの周りのセクションに、具体的には完全に配置される場合に有利であり得る。この場合、それぞれの接触セクションからの距離は、好ましくは同一または実質的に同一であり、その結果、加熱素子のすべてのポイントからの熱輸送経路（加熱素子において熱が生成されるポイントから接触セクション上のそれぞれの接点までを包含する）は、同じであるかまたは実質的に同じである。従って、それぞれの接触セクションの周りの環状または円状配置は、環状の加熱オプションを提供し、その結果、事実上あらゆる側面から接触セクションに所望の加熱電力を導入することができる。加熱電力の改善に加えて、この配置は、具体的には、加熱素子のスイッチを入れた際に接触セクションの均一加熱をもたらす。この均一加熱により、具体的には、加熱反応の改善と共に、より小さくそれほど強力ではなく、従ってより低価でより軽量の加熱素子で作動できるようになる。充電ソケットに加熱素子を提供することにおける本発明による基本的な概念は、このように、より簡単でより費用効果が高い方法で達成することができる。

その上、本発明による充電ソケットでは、電気絶縁する絶縁ギャップが少なくとも１つの接触セクションと少なくとも１つの加熱素子との間に形成される場合に有利である。絶縁ギャップは、加熱素子によって提供される熱を本体の接触セクションへ伝達するための距離（熱伝達経路としても提供される）を意味するものと理解することが意図される。この場合、絶縁ギャップは、具体的には、絶縁ギャップの一方の側の加熱素子の導電コンポーネントと絶縁ギャップの他方の側の接触セクションの導電コンポーネント（具体的には接触セクションの電気接点）との間の距離を指す。従って、絶縁ギャップは、加熱素子の導電コンポーネントと接触セクションの導電コンポーネントとの間の電気絶縁効果を提供する上で役立つ。この場合、絶縁ギャップは、好ましくは、沿面電流の回避または加熱素子と接触セクションとの間の電流の流出を招き得る過電圧の回避に対する対応する法定要件に準拠する。絶縁ギャップの絶縁効果は、具体的には、この絶縁ギャップの本体の相応の電気絶縁材料によって提供される。

同様に、本発明による充電ソケットでは、少なくとも１つの加熱素子が、少なくとも部分的に、具体的には完全に本体に埋め込まれる場合に有利である。埋め込みは、多くの利点を有する。最初に、加熱素子の機械的保護およびまた光学的保護もこのように保証される。従って、加熱素子は、充電ソケットを開いた際でさえ見ることも触れることもできない。好ましい実施形態では、加熱素子が電気加熱素子である場合、この電気的に作用する加熱素子の電気絶縁は、埋め込みにより、電気絶縁材料の本体によっても提供される。最後ではあるが同様に重要なことに、加熱素子が本体の材料に埋め込まれる場合、表面の直接的な接点接続が一方の本体と他方の加熱素子との間に提供されるため、熱伝導の改善がこのように達成される。直接的な接点接続は、好ましくは、いかなる空隙も防ぎ、その結果、加熱素子から本体への空隙のない直接的な熱伝達が可能になる。プロセスで確立される熱抵抗は低減され、その結果、より迅速に、より簡単におよびより少ない加熱電力で、接触セクションに対する所望の熱による加熱効果を実現することができる。

同様に、本発明による充電ソケットでは、少なくとも１つの加熱素子が、以下の実施形態：
− 電気加熱素子、
− 加熱流体のための加熱ダクト
の少なくとも１つを有する場合に有利である。

上記のリストは、網羅的なリストではない。加熱素子の異なる実施形態は、単一の充電ソケットにおいて互いに自由に組み合わせ得ることは言うまでもない。しかし、この場合、好ましくは、電気加熱素子が使用される。この場合、加熱素子の設計において、電流または熱気の形態で車両に既に存在する適切な媒体が使用されることに留意すべきである。使用される電気加熱素子は、好ましくは、例えば、加熱ワイヤまたは加熱コイルの形態であり得る抵抗加熱素子である。

その上、本発明による充電ソケットでは、本体が、具体的には温度センサまたは湿度センサの形態の、センサパラメータを検出するための少なくとも１つのセンサ素子を有する場合に有利である。従って、センサ素子は、接触セクションについて、または接触セクション、本体および／もしくは充電ソケット全体の状態についての対応する記述を有するセンサパラメータを検出するために使用される。この場合、センサ素子は、例えば、充電ソケットの充電カバーの開状態を識別することができる簡単なセンサ素子であり得る。また、この種のセンサ素子が充電プラグの挿入位置を識別することも可能である。しかし、好ましくは、加熱素子のスイッチを入れる必要性についての情報を提供できるセンサ素子も提供される。従って、対応するセンサ素子は、温度センサの補助により外部の温度に基づいて過酷な気象条件を識別するために使用することができる。氷形成のリスクは、充電ソケット内のセンサ素子としての対応する湿度センサによって識別することができる。氷による充電ソケットの障害または機械的な閉塞を直接的または間接的に検知することができる機械センサも実現可能であることは言うまでもない。従って、センサ素子の使用は、それぞれの意図する用途、具体的には、後に説明する加熱するための方法と、従って加熱素子の開ループ制御および閉ループ制御とに関して改善するかまたはさらに最適化することができる。

その上、本発明による充電ソケットでは、少なくとも２つの加熱素子が本体に配置され、かつスイッチング装置によって互いに別々に作動され得る場合に有利であり得る。本体内の異なる位置で異なる加熱電力を提供できるようにするため、２つ以上の加熱素子が可能である。従って、例えば、組み合わされた充電ソケットが異なる充電オプションのための異なる接触セクションを有することが実現可能である。この場合、加熱素子は、各接触セクション用に特別に提供することができる。従って、第１の接触セクションでの充電が望ましい場合、加熱素子によるこの第１の接触セクションの加熱に十分である。しかし、充電のために第２の接触セクションが使用される場合、電流は、前記第２の接触セクションに特別に相応に接続された加熱素子に印加され、加熱電力も同様に第２の接触セクションに導入される。次いで、説明されるスイッチング装置は、特定の個々の場合に対して設計された方法で、より高い柔軟性で本体に加熱電力を導入できるようにするため、量と質との両方に関して個々の加熱素子の別々の駆動を提供することを可能にする。

その上、本発明による充電ソケットでは、異なる充電プラグの異なる合わせ接触セクションに対する少なくとも２つの接触セクションが本体に形成される場合に有利である。前段落で既に説明したように、異なる接触セクションは、異なる充電状況に対して提供することができる。具体的には、この場合、交流電流に対する充電オプションと直流電流に対する充電オプションとの区別が行われるべきである。個々の接触セクションは、同一の設計のものでよいが、通常、異なる数および形状の接触セクションまたは電気接点を有する。接触セクションの数は、好ましくは、加熱素子の数と相関があり、その結果、少なくとも各接触セクションに対して、別々に接続できる個々の加熱素子を提供することもできる。１つの接触セクションに対して２つ以上の加熱素子を使用することもできることは言うまでもない。

同様に、本発明は、具体的には本発明による、電動車両の充電ソケットの少なくとも１つの接触セクションを加熱するための方法であって、以下のステップ：
− 少なくとも１つの加熱素子を起動するステップ、
− 少なくとも１つの接触セクションを加熱するために、起動された加熱素子を使用して熱を生成するステップ
を有する、方法に関する。

本発明による充電ソケットの参照により、本発明による充電ソケットを参照して詳細に説明されているものと同じ利点が方法によって達成される。起動および熱の生成は、好ましくは、電流の印加によって起動した加熱素子において実行される。

本発明による方法は、少なくとも１つの加熱素子の起動が、起動信号により、具体的には、以下：
− 具体的には温度センサからの温度信号、
− 具体的には湿度センサからの湿度信号、
− 車両からの使用信号
の１つにより実行されるという趣旨で発展され得る。

上記のリストは、網羅的なリストではない。例えば、ドライバまたは車両自体による使用動作は、有用な信号として使用することができる。従って、アンロック、ロック、エンジンの始動、エンジンの停止または他に充電プロセスの開始（例えば、充電プラグを充電ソケットに挿入することによって識別することができる）を使用することができる。対応するセンサ素子が提供される場合、本発明による方法の意味の範囲内で、その中で生成されるセンサパラメータを起動信号として使用することもできる。

本発明のさらなる利点、特徴および詳細は、以下の説明から集めることができ、以下の説明では、図面を参照して本発明の例示的な実施形態が詳細に説明される。ここで、請求項および説明において言及される特徴は、各場合にそれ自体が個別にまたは任意の所望の組み合わせで本発明にとって不可欠なものであり得る。

本発明による充電ソケットの第１の実施形態を概略的に示す。 本発明による充電ソケットのさらなる実施形態を概略的に示す。 本発明による充電ソケットのさらなる実施形態を概略的に示す。 本発明による充電ソケットのさらなる実施形態を概略的に示す。

図１は、本発明による、単一の接触セクション３０を有する充電ソケット１０の第１の実施形態を示す。前記接触セクションは、交流電流モードでの対応する充電プラグを用いた充電サイクルに対して設計される。複数の電気接点３２それぞれは、この接触セクション３０に対して使用される充電プラグの関連する合わせ接触セクションと相補的に接合するように設計された幾何学的形状を有する接触セクション３０内に配置される。個々の電気接点３２は、充電プラグが挿入された際に合わせ電気接点と電気接触するようにし得、その結果、電気接点接続により、電流伝達と、従って接続された車両のバッテリ装置の充電とが可能である。

図１による充電ソケット１０に対する本発明による加熱機能を保証できるようにするため、ここで、全接触セクション３０の周りに円状に配置された加熱素子４０が提供される。加熱素子４０は、ここで、電気加熱のために設計され、その結果、例えば、加熱ワイヤの形態で電気抵抗ヒータを提供することができる。加熱素子４０と接触セクション３０との間の距離は、ここで、絶縁ギャップ５０として示されており、本体２０の材料により、具体的にはその電気絶縁作用に関して保証されている。この場合、加熱素子４０は、充電ソケット１０の本体２０に完全にまたは実質的に完全に埋め込まれる。

図１は、２つのさらなる発展形態を示し、特に、最初に、具体的にはさらなる加熱素子４０（それぞれの加熱素子４０に対して別々におよび特別にさらに図示せず）に関連して、加熱素子４０を切り替えることができるスイッチング装置７０を示す。スイッチング装置７０は、同様に使用することができ、プロセスでは、好ましくは、本発明に従って提供されるような方法を実行する目的でセンサ素子６０からのセンサ信号も使用する。ここで、２つのセンサ素子は、この場合、温度センサとしておよび湿度センサとして構成される。

図２は、本発明による充電ソケット１０のさらなる実施形態を示す。前記充電ソケットは、原理上、図１による実施形態の技術的な考察に基づく。しかし、ここで、より小さい加熱素子４０の構成が提供され、従って、これにより、接触セクション３０からおよび電気接点３２からのより大きい絶縁ギャップ５０が提供される。本体２０は、この場合も同様にこの充電ソケット１０に対する基盤を形成する。動作方法は、図１に関連して説明される動作方法と同一である。

図３は、本発明の方法における充電ソケット１０のさらなる実施形態を示す。ここで、従って、電気接点３２を有する単一の接触セクション３０に相対的に提供される２つの別個の加熱素子４０が提供される。２つの加熱素子４０は、スイッチング装置７０の補助により、別々に作動して特定の状況に合わせることができる。また、２つの加熱素子４０は、ここでも充電ソケット１０の本体２０に埋め込まれる。

次いで、図４は、その両方が電気接点３２を有する２つの別個の接触セクション３０を有する実施形態を示す。この場合、下方の接触セクション３０は、好ましくは、直流電流源および対応する充電プラグを使用して充電するために提供される。上方の接触セクション３０は、好ましくは、図１〜３に既に示した接触セクションと同じ接触セクションである。ここで、２つの接触セクション３０に対して共通のおよびリング状に取り囲む加熱素子４０が提供され、同様に、２つの接触セクション３０の温度を制御するための加熱電力を提供できるようにするため、この場合もやはりスイッチング装置７０の補助により、前記加熱素子を作動させることが可能である。

実施形態の上記の説明は、実施例に関連して本発明を排他的に説明する。技術的に適切である限り、本発明の範囲から逸脱することなく、実施形態の個々の特徴を互いに自由に組み合わせ得ることは言うまでもない。

１０ 充電ソケット
２０ 本体
３０ 接触セクション
３２ 電気接点
４０ 加熱素子

Claims (7)

1. 電気接点を有する接触セクションを備えた本体を有する、電動車両のための充電ソケットであって、前記接触セクションが、前記電気接点と合わせ電気接点との間の電気充電接続を形成するために前記合わせ電気接点を有する充電プラグの合わせ接触セクションをインターロッキング方式で受け入れるためのものである、充電ソケットにおいて、
   異なる充電プラグの異なる合わせ接触セクションに対する第１の接触セクションと第２の接触セクションが前記本体に形成され、前記第１の接触セクションと第２の接触セクションは、交流電流に対する第１の充電オプションと直流電流に対する第２の充電オプションに対応し、
   前記本体が、前記第１の接触セクションを加熱する第１の加熱素子と、前記第２の接触セクションを加熱する第２の加熱素子を有し、
   前記第１の加熱素子と前記第２の加熱素子が、スイッチング装置によって互いに別々に作動されることを特徴とする、充電ソケット。
2. 電気絶縁する絶縁ギャップが、前記接触セクションと前記加熱素子との間に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の充電ソケット。
3. 前記加熱素子が、少なくとも部分的に、具体的には完全に前記本体に埋め込まれることを特徴とする、請求項１または２に記載の充電ソケット。
4. 前記加熱素子が、電気加熱素子、または加熱流体のための加熱ダクトの少なくとも１つを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電ソケット。
5. 前記本体が、温度センサおよび／または湿度センサの形態の、センサパラメータを検出するための少なくとも１つのセンサ素子を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電ソケット。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の特徴を含む、電動車両の充電ソケットの接触セクションを加熱するための方法であって、
   前記第１または第２の加熱素子の一方の加熱素子を起動するステップ、
   前記第１または第２の接触セクションの前記起動した一方の加熱素子に対応する一方の接触セクションを加熱するために、前記起動された加熱素子を使用して熱を生成するステップを有する、方法。
7. 前記加熱素子の起動が、温度センサからの温度信号、湿度センサからの湿度信号、及び前記電動車両からの使用信号のうち１つの起動信号により実行されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。

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