CN101989720B - 为电动汽车充电的充电插座 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为为电动汽车充电的充电插座，提出一种充电插座(1，2，3)，用于通过充电插座的输入-接线端(10)与要充电的车辆(34)的电联接器(35)之间延伸的充电电缆(32，49，53)为电动汽车充电，该充电插座具有用于将充电插座接入到建筑物自动化设备中的部件，其中该部件：在应用安装总线(18)的情况下包括总线耦合器(14)或者在应用电力线-技术设备的情况下为了访问信息技术(IT)基础设施相应地包括网络耦合器(13)。

Description

为电动汽车充电的充电插座
技术领域
本发明涉及一种用于为电动汽车充电的充电插座，具有用于接入(Eindindung)到建筑物自动化设备(Gebaeudeautomation)中的部件。
背景技术
主要的汽车制造厂商和能源集团已经在用于电动汽车的共用的车辆-插塞连接器和与此相对应的电联接器(electrische Kupplung)方面取得了统一(工业标准)，由此车辆所有者能够在全世界范围对其电动汽车的蓄电池进行充电。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于为电动汽车充电的充电插座，具有扩展的应用可能性。
该目的根据本发明通过一种用于通过充电插座的输入-接线端与要充电的车辆的电联接器之间延伸的充电电缆为电动汽车充电的充电插座来实现，该充电插座具有用于将充电插座接入到建筑物自动化设备中的部件，其中该部件：在应用安装总线的情况下包括总线耦合器或者在应用电力线-技术设备的情况下为了访问信息技术(IT)基础设施相应地包括网络耦合器。
利用本发明获得的优点尤其在于，在所有与之相连接的可能性情况下，充电插座成为建筑物自动化设备的完整价值的(vollwertig)总线参与者。充电过程可以成本低廉地在包含最新的、例如通过因特网可访问的信息的情况下实现。此外，在建筑物自动化设备内部可访问的、被存储的文件(Dateien)、例如是MP3文件可以通过充电插座被传输至车辆。以下是可能的：与建筑物自动化设备的所有其它总线参与者的直接通信；对期望的充电过程的集中控制；以及对期望的量值的集中显示、例如充电车辆的消耗数据和充电过程的预估的和/或实际的结束。
本发明的适宜的设计方案在从属权利要求中表征。
因此可以应用以太网作为用于局部数据网络的电缆连接的数据网络技术。充电插座可以具有：带有所配属天线的无线电-总线耦合器以用于与配属于安装总线的无线电单元进行无线通信。可以使用WLAN无线电-总线耦合器。
在充电插座中可以设置有分析-/处理单元，该分析-/处理单元与配属于车辆的车辆计算机的分析-/处理单元共同通过通信数据的信号转换来实现充电插座与车辆之间的数据通信。该分析-/处理单元可以与接入到充电插座的输入-接线端与电的输出-连接之间的开关元件的控制输入端连接。
电的输出-连接(Ausgangs-Anschluss)可以构造成插座-设备基座的形式，用于导入充电电缆的插塞连接器，由此可实现充电插座的暗装结构(Unterputz-Ausfuehrung)。
备选地，电的输出-连接可以构造成位于充电插座的壳体之内的并且根据需要可从壳体中拉出的、包含末端侧的插塞连接器的充电电缆形式。此外作为第一种可能性得出，在充电插座的壳体中设置充电电缆的自动的电缆卷绕装置(Kabelaufwicklung)，以及作为第二种可能性得出，使用螺旋形电缆作为充电电缆。
附图说明
以下参照附图中示出的实施例更详细地说明本发明。图中示出：
图1示出了暗装结构中的充电插座与连接到其上的车辆(电动汽车)的示意图，具有在房屋-和建筑物***技术设备与充电插座和/或车辆之间的、利用安装总线实施的(umgesetzten)通信，
图2示出了暗装结构中的充电插座与连接到其上的车辆的示意图，具有在房屋-和建筑物***技术设备与充电插座和/或车辆之间的、利用电力线-技术设备实施的通信，
图3示出了暗装结构中的充电插座与连接到其上的车辆的示意图，具有在房屋-和建筑物***技术设备与充电插座和/或车辆之间的、通过无线电实施的通信，
图4示出了暗装结构中的与显示-/输入单元组合的充电插座的正面的视图，
图5示出了在应用具有电缆卷绕装置的、用于墙壁-或地面固定的充电插座的情况下对于图1，2和3的一个备选实施方式，
图6示出了在应用具有螺旋形电缆的、用于墙壁-或地面固定的充电插座的情况下对于图1，2和3的一个备选实施方式。
具体实施方式
所提出的充电插座不仅适合于暗装结构，也适合于墙壁固定、柱固定和地面固定。在此重要的是实现充电插座与建筑物自动化设备(房屋-和建筑物***技术设备)之间的数据通信的部件，其中备选地可以使用或者是自身的安装总线、优选根据KNX-标准，或者是电力线-技术设备、优选根据KNX-标准。下面更详细地描述各个实施方式。
在图1中示出了暗装结构中的充电插座与连接到其上的车辆的示意图，具有在房屋-和建筑物***技术设备与充电插座和/或车辆之间的、利用安装总线实施的通信。可看到墙壁41(例如车库或停车场的墙壁)，带有安装在其中的暗装插座8(市场上常见的UP-设备插座(UP-Geraetedose)，由塑料制成，直径60mm)，其中在暗装结构中安装充电插座1，该充电插座具有：插座-设备基座5(电的输出-连接)，带有用于连接充电电缆32的第一车辆-插塞连接器31的电接触部；输入-接线端10；具有控制输入端的开关元件12；总线耦合器14和分析-/处理单元16。
输入-接线端(Eingangs-Anschlussklemmen)10建立了与连接电缆11的连接，通过该连接电缆提供了用于为车辆的蓄电池充电的电力。为了为车辆34充电，充电电缆32用其第一车辆-插塞连接器31***插座-设备基座5中和用其第二车辆-插塞连接器33***固定在车辆34上的、与此相对应构造的电联接器35中。
车辆-插塞连接器33和相对应的电联接器35有利地是标准化的组件(工业标准)，由此能够实现：车辆(电动汽车)的蓄电池能够以快速的方式和方法被充电，而在此不必使用适配器。充电电压处于400V(优选为三相交流电)的范围中，并且电流强度可以为直至63A。
通过整流器将车辆的蓄电池连接到电联接器上。蓄电池自身的充电优选地以被调整的方式和方法通过相应的充电-控制-/调整装置进行，该装置可构造成单独设备形式或者可以是车辆计算机的部分组件。如果例如应用锂离子蓄电池，则首先以恒定的起始电流进行充电。如果蓄电池达到定义的电池电压，则该电流被保持，直至充电电流几乎回落至零。当充电电流达到起始电流的定义的、非常低的值或者不再继续下降时，则充电结束。相应地，特征曲线可以离线地生成并且存储在充电-控制-/调整装置中或车辆计算机中。参照该特征曲线和当前检测的电压-和电流值，可以在充电过程期间计算出蓄电池的当前的充电状态、剩余充电时间和预估的充电结束的时间点。当然可以参照在充电过程期间检测的电流-和电压值，为了结算目的也计算出变成对于充电是必需的功率。
开关元件12电接入到输入-接线端10与插座-设备基座5的电接触部之间并且通过其控制输入端由分析-/处理单元16来控制，分析-/处理单元16在其一侧直接与通过电缆15连接到建筑物自动化设备***(房屋-和建筑物***技术设备)的优选符合KNX-标准的安装总线18上的总线耦合器14连接以及与插座-设备基座5的电接触部连接。
充电插座1具有中央盘片(Zentralscheibe)6和覆盖框架7，使得形式良好的接入/结合到安装设备-设计(Installationsgeraete-Programm)或开关-和插座设计(Schalter-und Steckdosenprogramm)中以及与这种开关-和插座设计的另外的设备、例如开关/按钮/调光器/插座的组合是可能的。
为了数据通信而布置的车辆34具有车辆计算机36，其通过电缆37电连接于联接器35并且除了另外的组件之外还具有显示单元、输入单元和分析-/处理单元，
·由此能够对通过充电电缆接收的数据进行分析和显示，和/或
·由此能够传输要通过充电电缆发送至充电插座的数据。
安装总线18可以如一般性地通常地连接到中央计算机19和中央存储器20上并且可选地具有因特网接口21。此外，优选构造在暗装结构中的显示-/输入单元23(控制面板)通过电缆25和总线耦合器24连接到安装总线18上。
通过总线耦合器14、分析-/处理单元16、插座-设备基座5的电接触部、充电电缆32和联接器35而实现了显示-/输入单元23、安装总线18和充电插座1和/或连接到其上的车辆34之间的通信。
信号转换、期望的/检测的信号序列的存储、如控制指令和指示信号等数据向相应的功率信号的变换，以及必要时的加密(编码/解码)相应地在充电插座的和车辆的分析-/处理单元中进行(配属于车辆计算机或者包含在那里)。此外，数据传输可以通过充电电缆例如通过一个或多个载波频率的调制实现(载波频率-数据传输通过电的线路)，也就是说，分析-/处理单元包含这种适合于数据通信的调制-/解调装置。
此外可以设置有部件，只有在车辆通过该通信被明确地识别之后，该部件才开启在车辆34与显示-/输入单元23之间的通信并且反之亦然。适宜地，使这种识别在显示-/输入单元23中显示出来。
在图2中示出了暗装结构中的充电插座与连接到其上的车辆的示意图，具有在房屋-和建筑物***技术设备与充电插座和/或车辆之间的、利用电力线-技术设备实施的通信。概念“电力线-技术设备”在此上下文中一般是指通过建筑物的供电网(低压电网)的数据传输，其中优选地符合于KNX-标准。在该实施方式中除了根据图1的实施方式之外，在输入-接线端10与和插座-设备基座5的电接触部连接的开关元件12之间设有网络耦合器(功率/数据-分离模块)13。连接电缆11连接到建筑物自动化设备的电力线-技术设备29上，也就是说功率流动和通信通过同一线路进行。相应地取消了包含电缆15的总线耦合器14。
与插座-设备基座5的电接触部连接的、通过开关元件12的控制输入端对开关元件12进行控制的控制单元16与网络耦合器13进行双向通信。显示-/输入单元23的连接通过网络耦合器30(功率/数据-分离模块)在根据图1的总线耦合器24的位置上进行。其余的配置符合于根据图1的实施方式。
在图3中示出了暗装结构中的充电插座与连接到其上的车辆的示意图，具有在房屋-和建筑物***技术设备与充电插座和/或车辆之间的、通过无线电实施的通信。在该实施方式中，除了根据图1的实施方式之外，带有所配属天线27的无线电单元26连接在安装总线18上并且根据图1的总线耦合器14由包含所配属天线44的无线电-总线耦合器43所替代，其中无线电-总线耦合器43的供电通过输入-接线端10进行。相应地取消了电缆15。天线44可以结合在中央盘片6中或覆盖框架7中。无线电-总线耦合器43直接与分析-/处理单元16连接。无线电传输例如可以通过WLAN(无线局域网)实现。其余的配置符合于根据图1的实施方式。
在图4中示出了暗装结构中的与显示-/输入单元组合的充电插座的正面视图。可看到充电插座1、显示-/输入单元23和覆盖框架7(在此是双层框架(zweifach-Rahmen))。所示出的配置仅仅是一个实施例，而充电插座1和显示-/输入单元23当然也可以布置在建筑物的完全不同的地点处并且通过安装总线18或者通过建筑物自动控制***的电力线-技术设备29相互连接，例如在车库或停车场中的充电插座1，和在建筑物的门厅或起居室中的显示-/输入单元23。
在图5中示出了在应用具有电缆卷绕装置的、用于墙壁-或地面固定的充电插座的情况下对于图1，2和3的一个备选实施方式。例如安装在墙壁41上的充电插座2在其壳体46的内腔中具有自动的电缆卷绕装置48，该装置带有可卷绕在其上的或可从其卷下的充电电缆49，该充电电缆通过电缆-导引装置50从壳体46中引出并且在末端侧具有第二车辆-插塞连接器33(电的输出-连接)。
自动的电缆卷绕装置48利用其另外的末端通过电缆47与电子设备52连接，其建立了与输入-接线端10的连接并进而建立了与连接电缆11的连接。在此上下文中，在电子设备52的情况下：
·在应用安装总线18的情况下纳入了开关元件12、总线耦合器14或包含天线44的无线电-总线耦合器43以及分析-/处理单元16，；
·在应用电力线-技术设备的情况下纳入了开关元件12、网络耦合器13以及分析-/处理单元16，。
在图6中示出了在应用具有螺旋形电缆的、用于墙壁-或地面固定的充电插座的情况下对于图1，2和3的一个备选实施方式。在该充电插座3中，根据图5的自动的电缆卷绕装置48由螺旋形电缆53所代替，螺旋形电缆在壳体46的内部处于“静止状态(Ruhezustand)”，在该状态中车辆未被充电，以及螺旋形电缆可通过电缆-导引装置50从壳体46中拉出，以便这样来实现第二车辆-插塞连接器33到车辆34的相对应的联接器35上的连接(电的输出-连接)。用作充电电缆的螺旋形电缆53的另外的末端与电子设备52连接，该电子设备建立了与输入-接线端10的连接并进而建立了与连接电缆11的连接。
利用上面说明的充电插座1，2，3例如可以实现在包含房屋-建筑物***技术设备的情况下的下述的应用：
·通过建筑物自动控制***对车辆34的蓄电池的充电过程进行控制，其方法是，最大的充电持续时间和/或对于充电过程定义的目标时间借助于显示-/输入单元23由应用者输入/预设并且由通过分析-/处理单元16对开关元件12的相应控制进行转化。
·通过建筑物自动控制***对车辆34的蓄电池的充电过程进行控制，对此，通过因特网-接口21调用当前的费率-信息(电流成本)并且有针对性地用于将充电过程设计为成本低廉的。所调用的费率-信息用于确定充电过程的开始和结束。该转化又由通过分析-/处理单元16对开关元件12的控制来进行。费率-信息还可以显示在显示-/输入单元23上。
对于优化来说，尤其是成本低廉地设计通过车辆计算机36或前述的充电-控制-/调整装置进行控制的、车辆34的蓄电池的充电过程，经由总线耦合器和/或网络耦合器、分析-/处理单元16和充电电缆为车辆计算机或充电-控制-/调整装置传输通过建筑物自动控制***的因特网-接口21调用的当前的费率-信息(电流成本)。费率-信息尤其可以用于，决定充电过程的开始和结束。费率-信息还可以显示在显示-/输入单元23上。
在前述可能性的延续中，涉及最大的充电持续时间和/或对于充电过程定义的目标时间的信息也可以与所调用的费率-信息合适组合地用于充电过程的成本低廉的优化并且由通过分析-/处理单元16对开关元件12的控制或车辆计算机或者充电-控制-/调整装置来转化(umsetzen)。
·充电过程的结束可以通过显示-/输入单元23或通过中央控制面板经由广播通知的方式(per Durchsage)进行通知。
·媒体文件、例如MP3文件从建筑物自动控制***的中央存储器20中通过安装总线18或电力线-技术设备29、总线耦合器或网络耦合器、分析-/处理单元16和充电电缆而传输到车辆计算机36中或与其相连接的单独的存储器中、例如车辆34的音频设备的存储器中。
车辆34中的固件/软件的自动更新通过建筑物自动控制***的电力线-技术设备29、因特网-接口21或安装总线18、总线耦合器或网络耦合器、分析-/处理单元16和充电电缆进行。
在所有的前面附图中说明的充电插座1，2，3中也可以实现一种简化的实施方式，其不具有分析-/处理单元16和开关元件12。在这种简化的实施方式中不能实现充电插座与车辆之间的数据通信。此外不能通过建筑物自动控制***来给充电插座断路。
附图标记列表
1暗装结构中的充电插座
2用于墙壁-或地面固定的充电插座
3用于墙壁-或地面固定的充电插座(带有螺旋形电缆)
4-
5插座-设备基座，用于第一车辆-插塞连接器的连接(电的输出-连接)
6中央盘片
7覆盖框架
8暗装插座
9-
10输入-接线端
11连接电缆
12具有控制输入端的开关元件
13网络耦合器
14总线耦合器
15电缆
16分析-/处理单元
17-
18根据KNX-标准的安装总线
19中央计算机
20中央存储器(媒体文件)
21因特网-接口
22-
23显示-/输入单元
24总线耦合器
25电缆
26无线电单元
27天线
28-
29根据KNX-标准的电力线-技术设备
30网络耦合器
31第一车辆-插塞连接器
32充电电缆
33第二车辆-插塞连接器(电的输出-连接)
34车辆
35用于容纳车辆-插塞连接器的电联接器
36车辆计算机
37电缆
38-
39-
40-
41墙壁
42-
43无线电-总线耦合器
44天线
45-
46壳体
47电缆
48自动的电缆卷绕装置
49充电电缆
50电缆-导引装置
51-
52电子设备
53作为充电电缆的螺旋形电缆

Claims (10)

1.一种充电插座(1，2，3)，用于通过在所述充电插座的输入-接线端(10)与要充电的车辆(34)的电联接器(35)之间延伸的充电电缆(32，49，53)为电动汽车充电，所述充电插座具有用于将所述充电插座接入到建筑物自动化设备中的部件，其中所述部件在应用安装总线(18)的情况下包括总线耦合器(14)或者在应用电力线-技术设备(29)的情况下为了访问信息技术(IT)基础设施相应地包括网络耦合器(13)，
其中，设置有分析-/处理单元(16)，所述分析-/处理单元与配属于所述车辆(34)的车辆计算机(36)的分析-/处理单元共同实现通过通信数据的信号转换来在充电插座(1，2，3)与车辆(34)之间进行数据通信。
2.根据权利要求1所述的充电插座(1，2，3)，其特征在于应用以太网作为用于局部数据网络的电缆连接的数据网络技术。
3.根据权利要求1所述的充电插座(1，2，3)，其特征在于具有所配属天线(44)的无线电-总线耦合器(43)，用于与配属于所述安装总线(18)的无线电单元(26，27)进行无线通信。
4.根据权利要求3所述的充电插座(1，2，3)，其特征在于WLAN无线电-总线耦合器(43)。
5.根据权利要求3所述的充电插座(1，2，3)，其特征在于，所述分析-/处理单元(16)与接入到所述充电插座的所述输入-接线端(10)与电的输出-连接(5，33)之间的开关元件(12)的控制输入端相连接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的充电插座(1)，其特征在于作为电的输出-连接的插座-设备基座(5)，用于导入充电电缆(32)的插塞连接器(31)。
7.根据权利要求1所述的充电插座(1)，其特征在于所述充电插座(1)的暗装结构。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的充电插座(2，3)，其特征在于位于所述充电插座(2，3)的壳体(46)之内的并且根据需要可从所述壳体中拉出的充电电缆(49，53)，包含作为电的输出-连接的末端侧的插塞连接器(33)。
9.根据权利要求6所述的充电插座(2)，其特征在于所述充电电缆(49)的自动的电缆卷绕装置(48)。
10.根据权利要求6所述的充电插座(3)，其特征在于作为充电电缆的螺旋形电缆(53)。
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