TWI549387B - 用於電動交通工具的充電電纜插頭 - Google Patents

Description

用於電動交通工具的充電電纜插頭

本標的係有關於一種用於具有一外殼及電氣接頭的電動交通工具之充電電纜插頭，充電電纜插頭位於外殼中用於連接至一充電站。除此之外，本標的係有關於具有這樣一插頭之一充電電纜及具有這樣一插頭之一系統。

電動交通工具的普及度在不久的將來將顯著增加。然而，隨著電動交通工具的普及，對供應基礎設施有了新的要求。電動交通工具不僅可以在家用環境中遭提供電能，也可以在家用環境外遭提供電能。為了實現這一點，希望充電站可以在公共場所可供利用，電動交通工具之使用者可以在充電站處獲得電能。例如，充電站可以佈置於公共停車場、多層停車場或私人停車場所中，私人停車場所例如使用者之工作場所區域。因此，電動交通工具之使用者能夠將他們的交通工具連接至此等充電站。當他們不在場時，可對電動交通工具之電池進行充電。

然而，電動交通工具之使用者必須對所獲得的電能付費。因此，必須確定哪一使用者獲得了多少電能，以便能夠向此使用者開帳單。尤其是在公用充電站之情況下，必須確保一使用者只對其實際獲得之電能付費。另外，必須確保電能只能由與一能源供應商簽訂有一有效供應合約之此等使用者使用。因此在一充電過程之前，使用者之一身份證明必須提供給充電站及因而提供給能源供應商。只有身份證明正確，才可釋放能源供應。

然而，使用在公共場所可使用之固定充電站之一問題是電動交通工具之結構將是多種多樣的，其意味著具有各種插頭及插頭系統之各種電動交通工具將遭操作。仍然沒有標準可借助以使電動交通工具可以為充電站識別。除此之外，例如，對於改造過的電動交通工具，將識別硬體整合進交通工具本身會很困難。

鑒於以上所述原因，本標的以向充電站提供簡單且多用途之用戶識別之目的為基礎。

關於此標的，此目的藉由用於具有一外殼及電氣接頭的電動交通工具之一充電電纜插頭來實現，充電電纜插頭以一方式安置於外殼內用於連接至一充電站，使得一識別裝置安置於外殼內，其經由電氣接頭與充電站進行通訊。

已認識到，對使用者之識別不一定透過交通工具發生。還認識到，充電站處可藉以完成一識別之使用者介面操作複雜且遭操作者拒絕。使用者想要能夠對其交通工具充電能，而無需執行一手動操作。使用者不希望被識別問題困擾。然而，使用根據先前技術之解決辦法必須攜帶一會員卡或者輸入一識別號碼來實現此目的。然而，此等解決辦法阻止使用者非正式地使用充電站。

就本標的而言，非正式使用充電站是可能的，因為充電電纜插頭本身具有識別裝置，利用該識別裝置，使用者與充電電纜可分別遭一充電站識別。由於識別裝置整合入插進充電柱之充電電纜之插頭中，所以識別可以以完全脫離使用者及交通工具或者使用者攜帶之識別裝置之一方式發生。以此方式，來自各種製造商之各種交通工具可在同一充電站遭充電，而無需對一識別標準達成協議。對於使用者而言所有必須做的是使用具有識別裝置之充電電纜插頭，藉由識別裝置，使用者可向充電站說明身分。

應該注意到，該用語“充電電纜插頭”之使用意指充電電纜及外殼在插座附近之一部分。因此，直接靠近充電電纜插頭而安置且由電纜連接至插頭本身之一第二外殼也歸入該用語“充電電纜插頭”中。特定的，所有直接接近於用於充電站之插頭的接收器安置識別裝置之解決方法都歸入該用語“充電電纜插頭”。

還應注意到，該等電氣接頭可以是通訊接頭及能源接頭。例如，電氣接頭可以成為一引示導線之一部分。電氣接頭也可以成為一電力或能量導線之一部分。

在交通工具端，充電電纜可被插入交通工具。就充電站而言，交通工具本身不需執行任何識別程序。此意味著，根據本標的，除電動汽車以外，電氣操作壓路機或是其它電氣驅動交通工具也可透過利用充電電纜插頭從充電站獲得電能。對交通工具或使用者之識別藉由其發生之交通工具內之一“智慧”充電控制系統可去掉。根據本標的，遭充電站且因此遭網路運營者及/或能源供應商識別所需之整個“智慧”位於充電電纜插頭本身。

根據一有利實施例，建議形成識別裝置以便經由接頭將一識別信號傳送至充電站。識別裝置可以是一電子電路，藉由此識別裝置，信號可耦接入插頭與充電站之間的電氣連接。藉此，信號可被類比調變或數字調變。識別信號可以是包含充電電纜插頭之身份證明之一信號。例如，此身份證明可是一明確的識別符。

識別信號也可藉由一恰當的編碼程序來傳送，使得充電電纜插頭之身份證明只能由充電站本身識別。透過編碼識別信號，可避免從充電站外的其它位置讀取識別信號。例如，識別信號可藉由充電站之一公共金鑰編碼(有利的是，對於網路中之所有充電站，只有一個單一金鑰，否則在識別裝置中必須知道所有充電站之所有公共金鑰)，其可永久的位於充電電纜插頭中。此信號可進而在充電站中藉由存儲於其中之一私人金鑰解碼。

識別信號及身份證明資料可分別識別用戶、一能源供應合約、合約參數及/或類似之物。識別信號或身份證明資料可藉由程式化該插頭而遭加載入充電電纜插頭。在此情況下，識別信號或身份證明資料可存儲在安置於充電電纜插頭中之一記憶體中。該記憶體可是一非易失性記憶體。該記憶體可以以一編碼方式保存身份證明資料。

身份證明資料還可只以編碼形式存在於充電電纜插頭中，且已經以編碼方式載入充電電纜插頭中。當從充電電纜插頭傳送到充電站時，識別信號傳送編碼資料且此資料不需在充電電纜插頭本身中遭編碼。利用識別信號載入充電站之身份證明資料之解碼可發生在充電站中。因此，在程式化充電電纜插頭時只需知道充電站之公共金鑰。則在充電電纜插頭本身中不需要邏輯系統執行編碼。此降低了一充電電纜插頭之成本。這是有利的，尤其是當身份證明資料為半靜態時。此資料難以改變，因此提前編碼是可能的。

根據一有利實施例，還建議外殼具有用於充電柱之一鎖定裝置的一接收器，使得在接收鎖定裝置後，插頭因與充電柱完全匹配(形狀吻合(form fit)、形鎖合(form closure))而被扣緊。例如，在鎖定裝置啮合到充電電纜插頭中之後，充電電纜插頭可能扣緊於充電站中，使得其不能脫離。當接收到識別信號時，充電站之鎖定裝置可移動，使得其可被移至充電電纜插頭之接收器內。此可進而防止充電電纜插頭從充電站脫離。此可預防以下可能性：啟動能源供應後，充電電纜在無人監視之情況下脫離充電站且能源可被一未授權人員獲得。

可提供檢測充電電纜強制性脫離充電站之裝置。此檢測裝置可存在於充電站及充電電纜插頭中。如果此等裝置檢測到一強制性脫離，則能源供應可停止。此還可避免未經授權獲得所提供之能源。

然而，為了使授權使用者想要結束充電過程時能夠從充電站撤出充電電纜，必須通過插頭發信至充電站。，因為根據本標的，且不說電能之釋放，與充電站進行通訊的是充電電纜插頭而非交通工具，所以交通工具本身並不執行此發信動作。由於此原因，外殼具有受組配以讀取一使用者之身份證明之一讀取裝置，其中讀取裝置與識別裝置在操作上連接。借助於讀取裝置，一使用者身份證明可自一資料載體讀出(諸如金鑰)。就充電電纜插頭而言，此使用者身份證明可識別使用者。一旦已建立成功識別，此可遭通知給識別裝置。

根據一有利實施例，建議讀取裝置遭形成用以非接觸地讀取發出一使用者身份證明之一金鑰。例如，金鑰可以是一轉頻器。例如，轉頻器可以藉由讀取裝置發出的一高頻讀取場啟動及查詢。轉頻器藉由讀取場啟動，從而發出其識別符。此識別符可同樣地在高頻範圍中發出。發出識別符之能量藉由一電池及/或讀取場提供在轉頻器這邊。例如，金鑰可以是一車鑰匙中之一轉頻器或是一鑰匙環上之一轉頻器。

為了讀取一轉頻器，根據一有利示範性實施例，建議讀取裝置為一轉頻器讀取裝置。轉頻器讀取裝置可發出一高頻範圍內中的讀取場。例如，讀取場可散佈於充電電纜插頭周圍。如果一轉頻器進入讀取場，轉頻器可從讀取場獲得能量，且利用此能量，轉頻器可藉由一發送場發出它自己的識別符。此識別符可藉由轉頻器讀取裝置接收及評估。

根據一有利實施例，建議讀取裝置遭形成以在接收到使用者身份證明時，發出一信號到識別裝置。在此情況下，例如，讀取裝置可將使用者身份證明傳送至識別裝置。對使用者身份證明之一檢查可在識別裝置中執行，且如果檢查結果是肯定的，則由充電站發出對充電電纜插頭之一許可。

根據一有利示範性實施例，建議在對使用者身份證明之檢查其結果為肯定的之情況下，識別裝置傳送一釋放信號至充電站，至少撤除鎖定裝置。如果在充電電纜插頭中判定授權使用者已經靠近充電電纜插頭，或是其金鑰處於讀取場中，則識別裝置可從充電電纜插頭發送一釋放信號至充電站。藉由此釋放信號，其可發信通知充電站，鎖定裝置被撤除。例如，鎖定裝置的撤除可以是將鎖定裝置自插頭中的插座移出。例如，鎖定裝置的一閂可自插頭中的插座移出。

根據一有利實施例，建議釋放信號通過充電站中斷能量供應。在此情況下，中斷裝置可存在於充電站中，例如，其在接收到釋放信號時，中斷將能源供應到充電電纜插頭。藉此確保在獲准將充電電纜插頭從充電站移出後，不再從充電站獲得能量。只有當一授權充電電纜插座再次插入充電站時，能源供應才可再次藉由充電站中之相應裝置啟動。

根據一有利實施例，還建議一連接識別裝置安置於外殼中，連接識別裝置可識別接頭至一充電站之一電氣連接，其中當到充電站之一辨識連接遭識別出時，連接識別裝置啟動識別裝置。當充電電纜插頭連接至充電站時，識別裝置只用以經由接頭發送身份證明。為了執行此動作，需要識別裝置只在插頭插進充電站時才發出識別信號。藉由連接識別裝置，插頭插進充電站之事實已經確立。因此，識別裝置可以發出識別信號。此意味著一旦插頭已經插進充電站，識別信號就藉由識別裝置經由電氣接頭傳送至充電站。

另一標的是具有如上所述之一充電電纜插頭之一充電電纜。在交通工具端，充電電纜可經提供有連接至交通工具之一插座。在充電站端，根據本標的充電電纜插頭用以向充電站識別充電電纜。

因此每一使用者可隨身攜帶自己的充電電纜，且藉由充電電纜或充電電纜插頭向該充電站識別自己的身分。

根據另一標的，提出具有這樣一充電電纜及一充電站之一系統。

該系統有利地配備有一金鑰，其發出一使用者身份證明以用於與充電電纜插頭中之讀取裝置通訊。例如，金鑰可以是上文提到之轉頻器。

根據一有利實施例，充電站可具有一鎖定裝置，其用於在接收到來自插頭之一識別信號之後將插頭鎖定在充電站中。例如，鎖定裝置可以是一個或多個閂，當接收到識別信號時，它們遭推入插頭中之一接收器中，使得插頭不會再從充電站移出。只有接收到釋放信號之後，鎖定裝置才可遭撤除且插頭才可鬆開。

根據一有利實施例，還建議充電站具有一能源釋放裝置，其用於在接收到來自插頭之一識別信號時釋放能源供應給插頭及/或用於在接收到來自插頭之該釋放信號時中斷能源供應。

圖式簡單說明

根據顯示示範性實施例之一圖式，本標的更詳細地予以說明在下文中。在該圖式中：第1圖繪示根據一有利示範性實施例的一充電電纜插頭；第2圖繪示一充電站之一概要細部圖；第3圖繪示具有一插頭之一充電站之一概要細部圖；第4圖繪示根據一有利示範性實施例的一充電電纜。

第1圖顯示具有一外殼2之一充電電纜插頭1。一充電電纜3引進外殼2，充電電纜3未顯示之一端連接至一插座，該插座可被連接至一交通工具。外殼2具有電氣接頭6。電氣接頭6電氣連接至充電電纜3之導體。一電路安置於外殼2中作為識別裝置8。此可以是一微處理器，相應的邏輯電路存儲於其中。此外，一讀取裝置14安置於外殼2中。讀取裝置14與識別裝置8在操作上連接。讀取裝置14是一轉頻器讀取裝置，其可發射一讀取場，例如一22KHz高頻信號15，且可接收一轉頻器16之一發送場17(例如同樣在KHz範圍內)。還在外殼2中提供一連接識別裝置18，其同樣也是一微處理器，相應的邏輯電路可存儲於其中。連接識別裝置18與識別裝置8在操作上連接。最後，一插座10被提供於外殼2中，例如由兩個凹槽10a、10b形成。插座10用以接納充電站之一鎖定裝置12，鎖定裝置12將在下文中被描述。

識別裝置8電氣連接至充電電纜3之導線。藉由此電氣連接，識別裝置8可將一識別信號調變到充電電纜3之導線上且因此調變到電氣接頭6上。藉此，充電電纜插頭1之一身份證明可經由電氣接頭6發送至充電站4。識別信號可包含使用者或充電電纜之身份證明資料。此身份證明資料藉由識別裝置8調變到導體上。

連接識別裝置18以一方式連接至接頭6，使得其檢測接頭6到充電站4中之接頭20之連接。如果接頭6至接頭20之接觸由連接識別裝置18檢測出，則連接識別裝置18通過一適當的信號啟動識別裝置8。因此，識別裝置8將身份證明資料經由接頭6發送至充電站4。

第2圖顯示了一充電站4之一插座22的一概要細部圖。可看到接頭20被提供於插座22中，其形成的形狀便於接收接頭6。還可進一步看到一鎖定裝置12被提供於充電站4中。鎖定裝置12可由兩個閂12a、12b及一驅動器12c構成。藉由驅動器12c，閂12b可被推出顯示之位置，進入一延長位置，此將在下文中被描述。

此外，充電站4具有一控制單元24。控制單元24電氣連接至接頭20。例如，控制單元24透過來自識別裝置8的資訊信號經由接頭20接收身份證明資料。與此一樣，控制單元24從識別裝置8接收一釋放信號。借助於控制單元24，插頭1與充電站4之間可通訊。

最後，充電站4具有一能源釋放裝置26，其連接至控制單元24。能源釋放裝置24可藉由控制單元24移至一閉合位置，如圖所示。在閉合位置中，能源可經由節點20提供到接頭6。此外，控制單元24可以以一方式啟動能源釋放裝置26，使得導線28與接頭20之間的電氣連接被中斷。

第3圖顯示了充電站4中之處於一推進狀態之插頭1。如果插頭1插進充電站4之插座22，則接頭6與接頭20開始電氣接觸。此接觸透過連接識別裝置18感測到。例如，此可透過控制單元24經由接頭20有規律地發出電脈衝而實現。如果此等脈衝從接頭20經由接頭6傳導到電纜3之導體上，則它們可由連接識別裝置18檢測。如果檢測到一連接，則連接識別裝置18啟動識別裝置8。

因此，識別裝置8將作為一識別信號之身份證明資料調變到電纜3之導體上。此識別信號經由接頭6及接頭20轉移到充電站4內的電導體上。控制單元24可接收及評估識別信號。在此連接中，例如，識別信號可能是一編碼信號，其以一編碼方式包含身份證明資料。例如，編碼可藉由一不對稱編碼方式產生。例如，此可由充電站4之一公共金鑰來完成，這對於位於網路內的所有充電站4都可以是相同的。利用充電站4之可位於控制單元24中之一私人金鑰，識別信號及因此身份證明資料可以遭解碼。

對一使用者之識別在控制單元中遭執行。例如，在此情況下，控制單元可經由導線28或經由一網路連接(圖未示)與一中心電腦進行通訊，且基於身份證明資料檢查使用者之授權。如果控制單元24中之檢查是肯定的，則控制單元24將一鎖定信號發送至鎖定裝置12。因此，鎖定裝置12之驅動器12c遭啟動，且閂12a及閂12b從第一位置移出，進入第3圖中所示之一第二位置。在第二位置中，閂12a、12b插入插頭1之插座10a、10b。隨即，鎖定裝置12發出一正鎖定信號至控制單元24，因此控制單元24識別出插頭1鎖定於插座22中。

控制單元24可進而以一方式啟動能源釋放裝置26，使得導線28與接頭20進行電氣連接。因此，能源可經由插頭1提供至充電電纜3。連接至充電電纜3之一電動交通工具從充電柱4獲得能量。

如果一使用者現在想要將插頭4從插座22拔出以終止充電過程，則使用者必須就插頭1證實自己的身份。為了執行此動作，一讀取場15可藉由讀取裝置14不斷地發出。讀取場15允許一轉頻器16獲得能量。如果轉頻器16藉由一讀取場15遭啟動，則轉頻器16發出包含轉頻器16之一身份證明之一發送場17。此發送場17可由讀取裝置14接收。對發送場17及包含於其中之身份證明資料之一評估使得讀取裝置可檢查轉頻器16是否為一授權轉頻器16。

如果一檢查結果是肯定的，則讀取裝置14將一信號發送至識別裝置8。因此，識別裝置8可發出一釋放信號，經由接頭6及接頭20到達控制單元24。接收到釋放信號時，控制單元24首先使能源釋放裝置26之接頭斷開，使得能源之一供應被中斷。控制單元24接著啟動鎖定裝置12，使得鎖定裝置12之驅動器12c將閂12a及12b移回至第2圖中顯示之位置。因此，插頭1可從充電站4之插座22中被拔出。

如果一未授權轉頻器16接近插頭1，此轉頻器也發出具有一身份證明之一發送場17。此身份證明可同樣在讀取裝置14中遭評估。然而，一未授權轉頻器不會導致讀取裝置14啟動識別裝置8發出釋放信號。

第4圖顯示了具有一插頭1及一插座31之一充電電纜30。如第3圖中所示，插頭1可插進充電站4。插座31可連接至一交通工具。交通工具可經由充電電纜30電氣連接至一充電站4，且也可經由充電電纜30獲得電能。

藉由根據此標的之插頭1，可保證一識別無關於一交通工具內之一邏輯單元。此意味著可以以一特定簡單之方式獲得能量。使用者無需與一充電站4互動。根據此標的之充電電纜30可與大量不同電動工具一起使用，而交通工具無需為連接至充電站4而遭改造。

1．．．充電電纜插頭

2．．．外殼

3．．．充電電纜

4．．．充電站、插頭

6．．．電氣接頭

8．．．識別裝置

10a、10b．．．凹槽、插座

12a、12b．．．閂

12c．．．驅動器

14．．．讀取裝置

15．．．22KHz高頻信號、讀取場

16．．．轉頻器、授權轉頻器、未授權轉頻器

17．．．發送場

18．．．連接識別裝置

20．．．接頭

22．．．插座

24．．．控制單元、能源釋放裝置

26．．．能源釋放裝置

28．．．導線

30．．．充電電纜

31．．．插座

第1圖繪示根據一有利示範性實施例的一充電電纜插頭；

第2圖繪示一充電站之一概要細部圖；

第3圖繪示具有一插頭之一充電站之一概要細部圖；

第4圖繪示根據一有利示範性實施例的一充電電纜。

1．．．充電電纜插頭

3．．．充電電纜

4．．．充電站、插頭

8．．．識別裝置

10a、10b．．．凹槽、插座

12a、12b．．．閂

12c．．．驅動器

14．．．讀取裝置

18．．．連接識別裝置

20．．．接頭

22．．．插座

24．．．控制單元、能源釋放裝置

26．．．能源釋放裝置

28．．．導線

Claims (15)

1. 一種用於電動交通工具之充電電纜插頭，其具有：一外殼，電氣接頭，被安置於該外殼中，用於連接至一充電站，及一識別裝置，其安置於該外殼中且經由該等電氣接頭與該充電站通訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之充電電纜插頭，其中該識別裝置經形成為經由該等電氣接頭將一識別信號傳送至該充電站。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之充電電纜插頭，其中該外殼具有用於該充電站之一鎖定裝置的一接收器，使得在該鎖定裝置被接收後，該插頭藉由與該充電站形狀吻合而被扣緊。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之充電電纜插頭，其中該外殼具有組配來讀取一使用者身份證明之一讀取裝置，及該讀取裝置與該識別裝置在操作上連接。
5. 如申請專利範圍第4項所述之充電電纜插頭，其中該讀取裝置被形成用以非接觸地讀取發出一使用者身份證明之一鑰匙裝置。
6. 如申請專利範圍第5項所述之充電電纜插頭，其中該讀取裝置是一轉頻器讀取裝置。
7. 如申請專利範圍第4項所述之充電電纜插頭，其中該讀取裝置被形成用以在接收到該使用者身份證明時發送 一信號至該識別裝置。
8. 如申請專利範圍第4項所述之充電電纜插頭，其中當接收到來自該讀取裝置之該信號時，該識別裝置傳送一釋放信號至該充電站，至少撤除該鎖定裝置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之充電電纜插頭，其中該釋放信號中斷通過該充電站之一能源供應。
10. 如申請專利範圍第1項所述之充電電纜插頭，其中一連接識別裝置安置於該外殼中，其識別該等接頭到一充電站之一電氣連接，其中當至該充電站之一連接被識別時，該連接識別裝置啟動該識別裝置。
11. 一種充電電纜，其具有一如申請專利範圍第1項所述之充電電纜插頭。
12. 一種充電系統，其具有一如申請專利範圍第11項所述之充電電纜、及一充電站。
13. 如申請專利範圍第12項所述之系統，其中發出一使用者身份證明之一鑰匙裝置被提供用於與該讀取裝置通訊。
14. 如申請專利範圍第12或13項所述之系統，其中該充電站具有鎖定裝置，該鎖定裝置用於在接收到來自該插頭之一識別信號之後，將該插頭鎖定在該充電站中。
15. 如申請專利範圍第12項所述之系統，其中該充電站具有能源釋放裝置，其用於在接收到來自該插頭之一識別信號時釋放到該插頭之一能源供應及/或在接收到來自該插頭之該釋放信號時中斷該能源供應。