用于对电动车辆充电的充电插头、充电器及方法与流程

1.本发明涉及用于对电动车辆的电池充电的充电插头、充电器以及方法。


背景技术：

2.电动车辆通常在移动的或固定安装的充电站或充电器处被供应能量，也就是说，它们的能量存储设备(电池)经由充电控制设备被连接至公共电力供应电网并且相应地被充电。为此，电动车辆具有端口，该端口具有多个电触点，匹配的充电插头被插入这些电触点中。除了充电插头之外，移动式充电器通常包括至少一条充电电缆、充电控制设备、以及在电网侧上的用于连接至电力供应电网的连接元件。
3.特别是在不利的外部条件下，例如在寒冷条件、雪、冰、潮湿、黑暗、灰尘或泥泞的情况下，操作这样的充电器，也就是说将充电器插入电动车辆的端口中、在充电器处识别用户并且在充电器上实现适当的设置，可能是费力的，并且可能带来困难并且需要额外的力气。例如，可以在充电控制设备上提供的充电器的显示器和操作元件在充电过程之前可能首先必须清除雪、灰尘和潮湿。这涉及用户的力气，并且还可降低在充电过程期间用户的舒适度和积极性，并且因此在使用充电器和电动车辆时也会如此。
4.现有技术公开了具有无源部件(诸如像电阻器)的充电插头以便向电动车辆中的控制器指示当前基础设施能够提供的用于充电目的的最大电流量或功率量。这样的公开的示例是wo 2011/012 451a1。
5.其他系统包括充电插头，该充电插头具有按钮，通过该按钮有可能打开覆盖电动车辆上的端口的充电翻板。被称为“特斯拉充电端口打开器”的系统是这种系统。de 10 2016 220 513 a1公开了一种充电设备，其中，出厂时限定的各种预定功能能够通过充电插头上的这种致动元件的不同致动来启动。例如，致动的不同频率或持续时间使得能够选择诸如激活、停用、中断和继续充电过程的功能。根据de 10 2012 021 502 a1，还可以在充电插头上提供显示器，以便进一步增加使用的容易性。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种用于对电动车辆的电池充电的充电插头、充电器和方法，所有这些允许用户即使在不利条件下也容易且全面地对他或她的电动车辆进行充电的过程。
7.这一目的是通过权利要求1、10、13的主题来实现的。有利的配置和实施例是从属权利要求的主题。
8.根据本发明的用于对电动车辆的电池充电的充电插头包括消费者侧连接器和致动元件，消费者侧连接器用于将充电插头连接至电动车辆的端口，致动元件用于启动与电动车辆的充电过程相关联的至少一个功能。致动元件被配置为被操作者分配至少一个功能，所述功能是由操作者从多个符合条件的功能中选择的。
9.这由此提供用于对电动车辆进行充电的充电插头，充电插头允许以特别简单和方
便的方式来执行充电过程。操作者(通常是电动车辆的驾驶员或用户)可以在充电插头上分配她或他在任何希望的时间选择的至少一个功能，功能可以在随后的充电过程中通过简单致动致动元件来启动。由此，可以省去例如在相关联的部件上(诸如像在充电站、充电器、充电控制设备上或在电动车辆上)使用专用致动元件来启动这个功能。然后例如不再需要拾取搁置在地面上的充电器并且从其清除任何灰尘以便启动所选择的功能。
10.事实上致动元件被配置为被操作者或驾驶员分配至少一个功能是指致动元件被设计成使得它被配置为被操作者分配来自多个符合条件的功能中的至少一个功能。操作者本身可以因此决定哪个功能应与致动元件相关联并且将其分配给致动元件。充电插头相应地被配置为使得致动元件的功能或者能够通过致动致动元件来启动的功能由操作者自己改变或分配给致动元件。换言之，充电插头可以被配置为使得致动元件的功能是可被操作者编程的。操作者因此可以例如选择在致动元件的相同类型的致动(例如致动持续时间或频率)的情况下启动多个功能中的第一功能还是不同于第一功能的第二功能。这允许与电动车辆的充电过程有关的高度灵活性和用户友好性。与之相比，在现有技术中，操作者被限制到致动元件的出厂时被限定的功能以及被分配给特定类型的致动的功能，并且不能影响它们本身。
11.至少一个功能被分配给致动元件，或者至少一个功能优选地通过对与致动元件相关联的控制或处理单元进行编程来分配。充电插头本身可以包括这样的控制或处理单元。然而，控制或处理单元优选地被布置在充电站或充电器中，特别是在充电控制设备中。
12.与充电过程相关联的功能通常可以是电动车辆、充电控制设备或充电器的功能，或者可以是与充电过程相关联的另一功能，诸如像车辆或操作者的识别。
13.致动元件被配置为在充电插头上，充电插头被插入电动车辆的充电端口中以对电动车辆充电。充电插头优选地包括壳体，致动元件被布置在壳体上。充电插头的壳体可以具有供操作者抓握充电插头的抓握区域，并且致动元件优选地被布置在这个抓握区域中或直接挨着抓握区域以便允许简单的致动。例如，致动元件被布置在充电插头的壳体上，使得能够在充电插头被握持的同时致动元件被拇指或食指致动。
14.充电插头优选地包括用于将充电插头的消费者侧连接器连接至充电控制设备的多条电线。充电插头通常具有用于连接至电动车辆的多个电触点，并且多条电线被配置为将多个电触点连接至充电控制设备的对应连接器。
15.在这种情况下，充电插头的多个电线中的一条线(例如，控制导频)可用作信号线，以用于将充电插头的消费者侧连接器且因此将电动车辆通信连接至充电控制设备。
16.充电插头优选地额外地包括用于将致动元件通信连接至充电控制设备的信号线。信号线还可连接至充电插头的消费者侧连接器，且因此用于将致动元件通信连接至电动车辆。也可以将信号线整体设计为单条信号线。
17.使用信号线将致动元件通信连接至充电控制设备，致动元件在被致动时被配置为用于将致动信号传输至充电控制设备、并且特别地传输至充电控制设备的控制或处理单元。控制或处理单元可根据所分配的功能来处理致动信号并启动该功能。
18.所述多个符合条件的功能可以包括以下功能中的一个或更多个：
19.a)打开电动车辆的充电翻板以暴露充电端口，
20.b)在充电过程已经结束之后闭合充电翻板，
21.c)激活电动车辆的充电就绪状态，以实现充电过程，
22.d)激活充电过程，
23.e)中断或停用充电过程，
24.f)继续充电过程，
25.g)在充电过程之前或期间，设定充电功率或充电电流，
26.h)控制或设定充电控制设备，
27.i)控制或设定上级充电管理系统，
28.j)在充电插头上、在充电器上或在移动终端上输出光信号或音频信号或光信息或音频信息，
29.k)关于待充电的电动车辆的环境(诸如，在电动车辆的停车位处)的功能，以及
30.i)识别和/或授权操作者。
31.至少一个功能不仅可以与实际充电过程有关，而且可以与其计费和进一步的后续动作有关。多个符合条件的功能的列表可以根据需要扩展，其中，功能基本上取决于所存在的相应充电基础设施和电动车辆的特性或功能。
32.根据步骤i)的上级充电管理系统可以例如激活一个或更多个充电设备、执行负载管理(例如，充电的强度和持续时间)或执行优先化或时间管理(多个消费者的优先级、顺序和/或充电时间)。当充电管理系统管理多个充电器或充电站时，这是特别有利的。
33.根据步骤j)可以输出光信号、音频信号、光信息或音频信息，以便例如发信号通知电动车辆的充电状态或动作的需要。为了输出光信号或光信息，充电插头优选地包括对应的显示设备，显示设备可以与致动元件分开或者可以通过对致动元件或其周围环境进行照明来实现。为了输出音频信号或音频信息，充电插头优选地包括对应的信号设备。将理解的是，显示设备和/或信号设备可以通过移动终端选择性地形成在充电器或充电站上或在另一适当位置处。
34.根据步骤k)与待充电的电动车辆的周围环境有关的功能可包括开启车库灯或激活水电或太阳能以对电动车辆充电，并且可例如使用家庭网络和/或互联网发生。
35.根据步骤i)的操作者的识别和/或授权可以用于根据操作者的识别激活、拒绝或结束充电过程。同时，可以使用操作者的识别对充电过程进行计费。
36.取决于相应的功能，这是通过致动致动元件来触发或执行的。
37.在一个优选实施例中，致动元件被配置为被操作者使用用户界面分配至少一个功能。用户界面特别优选地被实现为移动终端上的应用、充电器上(特别地充电控制设备上)的显示和操作元件、或经由pc或浏览器应用以有线形式来实现。这可以实现致动元件的简单且快速的编程。
38.为了实现对致动元件的简单且可靠的操纵，致动元件优选地被配置为按钮、开关或传感器，特别是触摸传感器或温度传感器。
39.充电插头的消费者侧连接器优选地被配置为iec type2、iec type1、chademo(急速充电器)或ccs连接器。此类充电插头在市场上已经变得大部分占主导地位并且因此覆盖了具有匹配的充电端口的多种充电选项和可能的电动车辆。
40.在一个实施例中，致动元件被配置为被分配多个功能中的至少两个功能，其中，至少两个功能能够由致动元件的不同类型的致动来启动。例如，所述多个功能中的第一功能
可以由第一类型的致动启动，并且所述多个功能中的第二功能可以由第二类型的致动启动。
41.不同类型的致动可以包括不同的致动持续时间(例如，长或短按压)、不同的致动次数(例如，单次或多次按压)、不同的致动频率(例如，多次快速或多次慢速按压)或它们的组合。
42.根据本发明的用于对电动车辆的电池充电的充电器包括：充电控制设备，充电控制设备用于调节对电动车辆的电池充电的参数；电网侧连接器，电网侧连接器用于将充电器连接至电网；以及根据本发明的充电插头，充电插头用于将充电器连接至电动车辆。电网侧连接器和充电插头与充电控制设备连接。
43.充电器优选地被配置为移动式充电器，其中，电网侧连接器通过第一充电电缆连接至充电控制设备并且充电插头的消费者侧连接器通过第二充电电缆连接至充电控制设备。更有利地，移动式充电器被配置为使得它在电动车辆中是可运输的。利用用于连接至公共电力供应电网的这样的移动式充电器和相关联的适配器，用户能够在各种各样的国家和环境中对电动车辆充电，以应对所有可能发生的情况。因此，可以以很大程度上独立于预定基础设施的方式进行充电。
44.然而，充电器还可以被配置为固定式充电器，诸如像壁箱或(公共)充电站。在这种情况下，至少充电插头的消费者侧连接器通过充电电缆与充电控制设备连接。然后，充电控制设备可在电网侧直接连接至电网。
45.电网侧连接器可以被配置或设计为例如防震、露营、cee-16、cee-32、iec type1或iec type2连接器。有可能通过可释放的连接将电网侧连接器连接至充电控制设备，以便能够将不同类型的连接器连接至充电控制设备。因此，电网侧连接器可以容易地适配于对应地存在的移除选项。这在移动式充电器的情况下是特别有利的。
46.充电控制设备被配置为调节用于对电动车辆的电池充电的充电电流和/或监测用于对电动车辆的电池充电的充电过程。为此，充电控制设备包括控制单元，控制单元能够接收来自电动车辆、消费者侧连接器和电网侧连接器的信号并且处理所述信号。
47.充电控制设备优选地还包括处理单元，处理单元被配置为用于处理接收的来自致动元件的致动信号并且在此处理之后启动至少一个功能。为此，处理单元将对应的信号传输至充电插头或电动车辆或传输至充电控制设备的控制单元。处理单元还可以被配置为控制单元的一部分。作为替代方案，充电插头可以具有相应的处理单元。然而，处理单元还可以被外包到服务器上的后端系统。例如在停车场提供了多个充电站并且由控制单元集中管理时，这是有意义的。
48.在一个优选实施例中，充电器还包括用户界面，用户界面供操作者将至少一个功能分配给致动元件。如上所述，用户界面可以被实现为充电器上(特别地充电控制设备上)的应用或以有线形式来实现。
49.例如，充电器可以包括显示器和至少一个操作元件，致动元件能够通过至少一个操作元件被分配至少一个功能。对于有线用户界面，充电器可以包括相应的连接器，诸如像互联网连接器。
50.充电器、并且特别地充电控制设备特别优选地包括通信接口、优选地无线通信接口。充电控制设备被配置为用于通过通信接口与移动终端、其他充电器或充电站、服务器、
数据库或云进行通信。当使用可与移动终端(诸如像，智能电话)通信的无线通信接口时，会产生一种特别方便的应用，其中，用户界面被设计为移动终端上的应用。
51.致动元件优选地是使用处理单元来被分配或编程的。操作者使用用户界面输入至少一个功能的相应选择，并且处理单元处理该选择，给致动元件分配相应的至少一个功能并存储该关联。如果处理单元设置在充电插头中，通信接口和/或用户界面也可以设置在充电插头上。
52.根据本发明的用于对电动车辆充电的方法包括以下步骤：
53.a)提供根据本发明的充电器；
54.b)操作者将至少一个功能分配给致动元件；
55.c)将充电器的电网侧连接器连接至电网；
56.d)将充电插头的消费者侧连接器连接至电动车辆；
57.e)致动致动元件，以在需要时启动至少一个功能；以及
58.f)使用充电器对电动车辆充电。
59.由此，致动元件能够在充电器用于对电动车辆充电之前被分配所希望的功能，以便简化随后的充电过程。
60.将理解的是，参照根据本发明的充电插头和根据本发明的充电器所描述的所有特征、功能和操作可以被转移至根据本发明的方法并且被适当地制定为方法步骤。
61.步骤a)至c)优选地在充电器投入使用之前发生并且然后在需要时再次发生，例如当旨在修改由致动元件启动的至少一个功能时。步骤d)至f)构成电动车辆的实际充电过程并且因此在每个充电过程中重复。根据致动元件的功能，步骤e)可在任何期望的时间发生，优选地在步骤c)之后发生。
62.致动元件优选地根据步骤b)通过充电器、更优选地通过充电控制设备和/或通过移动终端来被分配，如以上已经描述的。
63.根据步骤b)的分配还优选地包括操作者在用户界面上从多个符合条件的功能中选择至少一个期望的功能；选择由与充电器相关联的处理单元处理；以及将至少一个所选择的功能分配给致动元件并存储该分配。至少一个功能还优选地由处理单元分配给致动元件。
附图说明
64.下面参考附图描述本发明的这些和其他优点和特征。
65.图1示出了根据本发明的充电器的一个优选实施例的示意图。
具体实施方式
66.根据本发明的用于对电动车辆4的电池充电的充电器2包括：充电控制设备6，该充电控制设备6用于控制充电参数；电网侧连接器8，该电网侧连接器8用于将充电器2连接至电网(由电源插座10表示)；以及根据本发明的充电插头12，该充电插头12用于将充电器2连接至电动车辆4的充电端口14。
67.在所展示的实施例中，充电器2被配置为移动式充电器，其中，电网侧连接器8通过第一充电电缆16连接至充电控制设备6，并且充电插头12通过第二充电电缆18连接至充电
控制设备6。
68.充电插头12优选地包括由塑料制成的壳体20和在其车辆侧端部处的消费者侧连接器22，消费者侧连接器22用于将充电插头12连接至电动车辆4的充电端口14。消费者侧连接器22优选地被配置为iec type2联接器。
69.充电插头12额外地包括用于启动与电动车辆4的充电过程相关联的至少一个功能的致动元件24。致动元件24被布置在充电插头12的壳体20上，使得它能够在充电插头12被插入电动车辆4的充电端口14中时被容易地致动。
70.充电插头12包括用于将消费者侧连接器22或电动车辆4连接至充电控制设备6的多条电线26。多条电线26中的至少一条线通常用作用于消费者侧连接器22、电动车辆4与充电控制设备6之间的通信连接的信号线28。
71.另一信号线30被提供成用于将致动元件24通信连接至充电控制设备6、并且任选地连接至电动车辆4。另一信号线30还优选地由多条电信号线26中的一条形成。两条信号线26和30也可以被配置为单条信号线。多条电线26优选地被容纳在第一充电电缆18中，该第一充电电缆18将多条电线26通过塑料护套彼此电绝缘。
72.为了调节和/或监测充电过程，充电控制设备包括控制单元32，该控制单元32接收来自电动车辆4、来自消费者侧连接器22和来自电网侧连接器8的信号，处理所述信号，并且例如相应地设定充电电流。
73.致动元件24被配置为被操作者分配至少一个功能，所述功能可从多个符合条件的功能中选择。换言之，致动元件24的功能可由操作者容易地编程。
74.提供了处理单元34，该处理单元34被配置为用于处理已经接收的来自致动元件24的致动信号并且在此处理之后启动分配给致动元件24的至少一个功能。为此，处理单元34优选地通信连接至充电插头12、电动车辆4、控制单元32和/或电网侧连接器8。处理单元34经由这些通信连接将用于启动至少一个可选择功能的信号传输到所讨论的部件。
75.在所展示的优选实施例中，充电控制设备6、特别是充电控制设备6的控制单元32包括处理单元34。
76.为了使操作者编程或将至少一个功能分配给致动元件24，可以提供用户界面36，其中，图1中描绘了以第一用户界面36a的形式和以第二用户界面36b的形式的两个示例性配置。
77.第一用户界面36a包括移动终端38，特别是智能电话或平板电脑。可以在移动终端38上提供用于控制充电控制设备6的应用，还可以使用该应用对致动元件24的至少一个功能进行编程。例如，操作者可以从该应用中的多个功能中选择至少一个功能并且确认将这个功能分配给致动元件24。移动终端38将操作者的选择传输至充电控制设备6，特别是传输至处理单元34，该处理单元34执行并实现将至少一个功能相应分配至致动元件24。
78.充电控制设备6可以包括通信接口40，优选地是用于例如经由家庭网络与移动终端38或其他网络兼容设备通信的无线通信接口40。充电控制设备6优选地还能够经由通信接口40与数据库、云或服务器通信。通信接口40附加地通信连接至充电控制设备6的控制单元32和处理单元34，以便经由通信接口40控制充电控制设备6。
79.第二用户界面36b包括显示器42和至少一个操作元件(在此为两个操作元件44)，两个操作元件44形成在充电控制设备6上并且通信连接至控制单元32和处理单元34。在这
种情况下，操作者可以使用操作元件44做出并确认充电控制设备6上的至少一个功能的选择。然后经由处理单元34再次相应地分配致动元件24。
80.本发明提供了一种用于对电动车辆充电的充电插头、充电器和方法，该充电插头、充电器和方法通过用户特定分配第一致动元件使得充电过程更简单并且更方便。

技术特征：
1.一种用于对电动车辆(4)的电池充电的充电插头(12)，其中，所述充电插头(12)包括：消费者侧连接器(22)，其用于将所述充电插头(12)连接至所述电动车辆(4)的端口(14)；致动元件(24)，其用于使所述电动车辆的操作者或用户启动与所述充电过程相关联的至少一个功能；其特征在于，所述致动元件(24)被配置为被所述操作者分配所述至少一个功能，所述功能能够由所述操作者从多个符合条件的功能中选择。2.根据权利要求1所述的充电插头(12)，其特征在于，所述充电插头(12)包括用于将所述用户侧连接器(22)连接至充电控制设备(6)的多个电线(26)。3.根据权利要求1或2所述的充电插头(12)，其特征在于，所述充电插头(12)包括用于将所述致动元件(24)通信连接至充电控制设备(6)的信号线(30)。4.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头(12)，其特征在于，所述多个符合条件的功能包括以下功能中的一个或更多个：a)打开所述电动车辆(4)的充电翻板以暴露充电端口(14)，b)在所述充电过程已经结束之后闭合所述充电翻板，c)激活所述电动车辆(4)的充电就绪状态，以实现所述充电过程，d)激活所述充电过程，e)中断或停用所述充电过程，f)继续所述充电过程，g)在所述充电过程之前或期间，调整充电功率或充电电流，h)控制充电控制设备(6)或充电控制设备(6)的设定，i)控制或设定上级充电管理系统，j)在所述充电插头(12)上、在充电器(2)上或在移动终端(38)上输出光信号或音频信号或光信息或音频信息，k)关于待充电的所述电动车辆(4)的环境的功能，i)识别和/或授权操作者。5.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头(12)，其特征在于，所述致动元件(24)能够被所述操作者使用用户界面(36)分配所述至少一个功能。6.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头(12)，其特征在于，所述致动元件(24)被配置为按钮、开关或传感器，例如触摸传感器或温度传感器。7.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头(12)，其特征在于，所述消费者侧连接器(22)被配置为iec type2、iec type1或者ccs连接器。8.根据前述权利要求中任一项所述的充电插头(12)，其特征在于，所述致动元件(24)能够被分配所述多个功能中的至少两个功能，其中，所述至少两个功能能够由所述致动元件(24)的不同类型的致动来启动。9.根据权利要求8所述的充电插头(12)，其特征在于，所述不同类型的致动包括不同的致动持续时间、不同的致动次数、不同的致动频率或它们的组合。
10.一种用于对电动车辆(4)的电池充电的充电器(2)，其中，所述充电器(2)包括：充电控制设备(6)，其用于调节用于对所述电动车辆(4)的电池充电的参数；电网侧连接器(8)，其用于将所述充电器(2)连接至电网，其中，所述电网侧连接器(8)连接至所述充电控制设备(6)；以及根据权利要求1至9中任一项所述的充电插头(12)，其用于将所述充电器(2)连接至所述电动车辆(4)，其中，所述充电插头(12)连接至所述充电控制设备(6)。11.根据权利要求10所述的充电器(2)，其特征在于，所述充电器(2)还包括用户界面(36)，所述用户界面(36)供操作者将所述至少一个功能分配给所述致动元件(24)。12.根据权利要求10或11所述的充电器(2)，其特征在于，所述充电控制设备(6)具有通信接口(40)，优选为无线通信接口。13.一种用于对电动车辆(4)充电的方法，包括以下步骤：a)提供根据权利要求10至12中任一项所述的充电器(2)；b)所述操作者将所述至少一个功能分配给所述致动元件(24)；c)将所述充电器(2)的所述电网侧连接器(8)连接至电网；d)将所述充电插头(12)的消费者侧连接器(22)连接至所述电动车辆(4)；e)致动所述致动元件(24)，以在需要时启动所述至少一个功能；以及f)使用所述充电器(2)对所述电动车辆(4)充电。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过以下各项分配所述致动元件(24)：所述充电器(2)，优选地通过所述充电控制设备(6)；和/或移动终端(38)。15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，分配步骤b)包括：所述操作者在用户界面(36)上选择至少一个期望的功能；所述选择由与所述充电器(2)相关联的处理单元(34)处理；以及将所述至少一个所选择的功能分配给所述致动元件(24)并且存储这个分配。

技术总结
根据本发明的用于对电动车辆(4)的电池充电的充电插头(12)包括消费者侧连接器(22)和致动元件(24)，消费者侧连接器用于将充电插头(12)连接至电动车辆(4)的连接部(14)，致动元件用于启动被分配至充电操作的至少一个功能。致动元件(24)能够被操作者分配至少一个功能，该功能能够从多个可选择的功能中进行选择。该功能能够从多个可选择的功能中进行选择。该功能能够从多个可选择的功能中进行选择。


技术研发人员：克里斯托夫
受保护的技术使用者：瑞汁科技股份有限公司
技术研发日：2021.08.16
技术公布日：2023/6/28