CN115891755A - 电动车辆的耦合*** - Google Patents

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Abstract

一种耦合***包括具有配置为接合插电式混合动力或电池电动车辆的车辆充电端口的插头的车辆电缆、配置为接收AC供电器具的插头的电源插座、电压转换器、能量存储器和配置为从车辆充电端口向电源插座提供电力的控制器。控制器可以向连接的电动车辆的充电端口提供将耦合***识别为充电站的信号，以使电动车辆能够向充电端口供电。控制器可以控制电压转换器以使用来自连接的电动车辆的电力来为能量存储器充电。控制器可以控制电压转换器和能量存储器以稳定从车辆提供给电源插座的电力。

Description

电动车辆的耦合***
技术领域
本公开涉及一种用于电动车辆的耦合***。
背景技术
作为具有内燃发动机的机动车辆的替代或补充，电动车辆正变得越来越重要。除了从燃料电池获取能量的车辆之外，主要具有可充电电池(或通常多个可充电电池或电池组)的电动车辆也很普遍。这些电动车辆可以包括插电式混合动力电动车辆(PHEV)以及电池电动车辆(BEV)。为了充电，电动车辆通过电缆连接到充电源，其中使用相应不同的电缆的不同充电模式是可行的。国际标准IEC 61851定义了四种不同的充电模式，通常称为模式1-模式4。在模式1中，电缆专门用于能量传输(通常用于接地)。在模式2中，电缆具有一个为充电提供控制和保护功能的装置。在模式3中，控制和保护功能包含在固定安装的充电器中。模式1-模式3用于交流(AC)充电，而模式4用于直流(DC)充电方法，其中车辆和充电源之间发生两侧通信。
所谓的智能电网可以使用电动车辆的内部能量存储器来减轻电网内的负载峰值。也就是说，如果需要，应该可以反转充电过程，其中能量从电动车辆馈入送到电网中。此功能也称为“车辆到电网(V2G)”。根据连接的电动车辆的数量，可以为电网提供可观的电力。为此目的，需要对电动车辆和充电站进行双向能量传输配置。标准ISO 15118-20中定义了车辆与充电站之间为此功能的通信。双向能量流动既可以通过交流电(AC)，也可以称为“车载V2G”，也可以通过直流电(DC)，可以称为“车外V2G”，取决于DC/AC转换发生在车辆中还是充电基础设施中。这两个概念都有相关的优点和缺点。在车载V2G的情况下，车辆中的充电***需要设计为在正常充电期间将来自电网的AC电压转换为车辆电池的DC电压，以及在“倒车”充电期间(也就是当有能量馈入电网时)将来自车辆电池的DC电压转换为AC电压。由于电网可以被视为无限大小的负载，因此充电***被设计为产生定义的恒定幅度的AC电流。取决于各种因素，例如电池的荷电状态(SOC)，电动车辆可以以不同的电力反馈到电网中。
一些电动车辆还支持“电源到盒子(PTTB)”功能(也称为“车辆到负载”功能(V2L))，其中车辆电池的能量可以用于为在线电压运行的电器(例如电动工具)供电。从电动车辆汲取的电力可以在位于车辆驾驶室和/或车辆外侧的插口插座上提供。也就是说，产生尽可能稳定的在线电压(例如110V或230V)，其中有时超过6kW的相当大的功率输出是可能的。为此目的，可以提供一个专用逆变器，它产生相应的AC电压并且还使其稳定以响应功率消耗的可能变化。因此，用户可以使用配置为独立于电网在电网上运行的器具，在一定程度上以这种所谓的孤岛运行模式运行。然而，目前这仅在相应配备的电动车辆中是可行的，其中附加的逆变器使车辆的设计复杂化，增加了其重量或质量，并且需要额外的安装空间。
发明内容
根据本公开的各种实施例可以提供耦合***以促进电动车辆的孤岛操作模式来为一个或多个器具供电。
参考以下描述中单独列出的特征和措施可以以任何期望的技术上合理的方式彼此组合并且揭示要求保护的主题的其它配置的事实。说明书结合附图表征并且指定了要求保护的主题的代表性非限制性实施例。
在各种实施例中，耦合***被配置为连接到电动车辆或将器具连接到电动车辆。正如从下文中将变得清楚的那样，耦合***用于向至少一个器具供应能量，该器具被配置为独立于家用电网在家用电网上运行。耦合***和电动车辆也可以被认为是独立于电网的能源供应***的一部分。就此而言，耦合***与车辆协作以提供能量供应单元。
在一个或多个实施例中，耦合***是便携式的，即可以用手运输的。耦合***被配置为将设计用于连接到家用电网或干线的器具连接到电动车辆。此处提及的家用电网通常是低压电网，例如230VAC或110VAC电压电网，有时也是三相电网。耦合***包括与器具线兼容并且类似于家用电网的插口或插座的器具插口。在一些实施例中，器具插口也可以称为插口插座或插座。器具插口被设置为插头型连接器耦合结构的母头部分，插头型连接器耦合结构的公头部分由器具的(电源)插头形成。器具插口可以固定地安装在耦合***的外壳上，并且在物理配置和所提供的触点的数量和连接方面可以对应于家用插口插座(例如Schuko插口插座)。然而，可替代地，器具插口也可以布置在柔性电缆的末端。在任何情况下，器具插口在其配置方面对应于家用电网的插口，因此可在相应的家用电网上操作的器具插头也可以耦合到器具插口。例如，器具插口可以设计为接收Europlug、Schuko插头等。
耦合***包括可以耦合到电动车辆的充电端口的车辆插头。在此以及在下文中，术语“耦合”用于具有与“连接”相同的含义，尤其是“可拆卸地连接”。电动车辆通常是公路车辆，例如乘用车、卡车、野营车(RV)、公共汽车、商用车辆或重型货车，或两轮电动车。在这个意义上，术语“电动车辆”一词既指纯电动车辆，也指插电式混合动力车辆。在任何情况下，电动车辆具有可以通过至少一个车辆内部或车载电池供电的电机。电动车辆的充电端口在正常充电过程期间用于将来自充电源或充电站的能量通过充电电缆传输到电动车辆。也就是说，可以通过充电端口对电动车辆或其电池进行充电。在这种充电过程的情况下，可以固定地连接到充电站或者可以是可与充电站或充电源断开的单独部件的充电电缆通过相应的插头连接到充电端口。在很多情况下，车辆插头代表连接的母头部分，严格来说应该称为“插口”，而充电端口代表公头部分，因此也称为“插头”。通俗地说，这些名称经常被错误地使用。在任何情况下，不应将术语“车辆插头”解释为它必须是连接的公头部分。
车辆插头可以耦合到充电端口并且在某种程度上与充电端口兼容。然而，如下文将要解释的，这不是用于向电动车辆传输能量，而是用于从电动车辆提取能量。出于使用方便的原因，车辆插头通常布置在柔性电缆上，这使得车辆插头和器具插口能够相对于彼此在很大程度上独立定位。不言而喻，电源插头具有多个电触点，这些电触点电连接到耦合***内的相关导体(例如，如果提供的话，在电缆内)。特别地，为了执行能量提取，至少需要两个有源导体(例如，线路导体和中性导体)，并且另外可以提供接地导线或接地导体。在从车辆到用电设备的能量流动的情况下，在单相孤立地(IT(isolé-terre))***中没有中性导体，而只有两个线路导体。IT***是一种不接地的配电***，只有高阻抗连接。各个导体当然相互之间是电绝缘的，并且通常完全被附加绝缘层包围，这实现电气和机械保护，同时提供电缆布线的灵活性。特别地，充电端口例如可以根据用于2型(Type2)插头的标准EN62196进行配置。车辆插头则为相应的Type 2插头。特别地，充电端口和电动车辆可以整体配置为对应于国际标准IEC 61851的模式3。然而，作为替代，车辆插头例如也可以是1型(Type1)的插头。
此外，耦合***具有控制器，其被设计为向电动车辆发送信号以在车辆插头耦合时在充电端口处提供车辆AC电流，其中耦合***被设计为在车辆AC电压的帮助下在器具插口上提供对应于家用电网的器具AC电压。控制器在物理上可以由一个或多个部件组成，该部件也可以彼此间隔开，并且可以通过相应的线路连接。也可以至少部分地使用软件来实现控制器或它的一些功能。通常，控制器整体设置在外壳中，上述器具插口也可以设置在该外壳上。在某些情况下，也可以考虑将控制器与车辆插头一起布置在共同的外壳中，而器具插口通过柔性电缆连接到该外壳。
当车辆插头耦合到电动车辆的充电端口时，控制器被设计为与电动车辆通信以将电力传输回电网。虽然不完全排除无线信号传输，但通常提供通过车辆插头和充电端口进行信号传输。相应地，控制器可以通过上述线缆与车辆插头电连接。在电动车辆的一侧，充电控制器本身通常连接到充电端口，以及因此可以通过充电端口接收有线信号。在这种情况下，充电控制器首先设计用于控制或监控电动车辆的正常充电。其次，还设计用于控制电动车辆的放电，其中在充电端口提供上述车辆AC电压。车辆AC电力通过转换器产生，该转换器布置在电动车辆内并且其本身从至少一个车辆电池接收DC电源并且将其转换以产生车辆AC电力。
此外，耦合***被设计成在器具插口处提供对应于家用电网的器具AC电压。更准确地说，耦合***至少暂时地、通常至少主要地使用车辆AC电力来提供器具AC电力。尽管此处在车辆AC电压和器具AC电压之间的术语方面有所区别，但根据配置，车辆AC电压和器具AC电压在频率、幅度和波形方面可能相同，或者只存在细微差别。通常，例如，当车辆插头和器具插口之间没有直接连接时，各种修改也是可行的，然而，其中特别是器具AC电压的幅度可以不同于车辆AC电压的幅度。在要求保护的主题的范围内，尽管不寻常，但车辆AC电压和器具AC电压的频率可能不同。在任何情况下，器具AC电压对应于家用电网，也就是器具AC电压的频率与家用电网的频率相同(例如50Hz或60Hz)或仅略有不同以至于实际应用中差异可以忽略不计。器具AC电压的幅度也至少暂时或主要位于家用电网认为正常的范围内(例如230V±23V rms值或110V±11V rms值)。相应地，可以在家用电网上运行的器具在连接到器具插口时也可以通过电动车辆上的耦合***独立于电网运行。不言而喻，当器具连接到器具插口上时，耦合***被设计成通过车辆插头和充电端口从车辆中提取(以车辆AC电压)能量或电力并且通过器具插口输出(以器具AC电压)能量或电力。
根据本公开的一个或多个实施例的能量供应***使得配置为连接到家用电网的各种器具能够独立于电网操作。在这种情况下，即使电动车辆本身没有为此配置，也可以有效地使用“电源到盒子(power to the box，PTTB)”功能。决定性的中介功能由耦合***承担，它首先使器具插口可用，该插口在物理上实现上述器具的连接，其次被配置为向电动车发送指示电动车辆提供车辆AC电力的合适的信号，然后最终用于提供AC器具电力并且为器具提供能量。因此，能量供应***非常适合改装，以便在各种本身不提供PTTB功能的电动车辆的情况下启用PTTB功能。换言之，配置为在电网上运行的器具可以利用根据本公开的能量供应***在独立于家用电网的孤岛运行模式下运行。在这种情况下，电动车辆一侧的唯一先决条件是它被设计为在接收到相应信号时在充电端口提供车辆AC电力。至少在配置为用于智能电网中的那些电动车辆的情况下，通常提供电动车辆的相应功能，在智能电网中，它们暂时向充电站输出能量以便管理或减轻电网内的负载峰值。在这个程度上，改装所涉及的复杂性仅限于购买耦合***。耦合***可以体现为比较轻巧和节省空间，从而可以很容易地由一个人携带，以及也可以随身携带(例如在电动车辆的后备箱中)，以便在需要时使用，而不会显著影响车辆的里程或效率。
可选地，控制器可以提供保护功能，特别是剩余电流保护和/或过电流保护。也可以由其他单元执行这些功能。
在一个或多个实施例中，控制器被设计为经由车辆插头向电动车辆传输通信信号，电动车辆从该通信信号识别到充电站的连接。可以将通信信号分配给例如根据标准ISO15118-20进行的高级通信。也可以通过与控制导频信号相同的导体来传输通信信号。控制导频信号或时钟脉冲(CP)信号通常用于与电动车辆的通信。在这种情况下，通常传输调制的(特别是脉宽调制的)信号，其中这可以称为低级通信。在连接到充电站的情况下，电动车辆例如可以从控制导频信号中得到充电源的最大可能电流。电动车辆可以接收到相应的信号，并且相应地控制充电过程。相反，在智能网络的情况下，充电站可以通过(高级)通信信号与电动车辆进行通信，充电过程旨在暂时逆转，也就是能量旨在从车辆电池馈入电网。在要求保护的主题的范围内，可以设想不同的配置。例如，电动车辆可以配置为从第一信号识别到充电源的连接并且从随后的第二信号识别在充电端口处提供车辆AC电源以馈入网络的请求。还可以想象，电动车辆从单个信号中识别出它已连接到充电站，并且该充电站正在请求将能量馈送到网络中。在任何情况下，在该实施例中，控制器被设计为模拟通过相应的通信信号与充电站的连接。也就是说，电动车辆(例如其上的以上提到的充电控制器)在接收到通信信号时假定它连接到充电站，尽管在这种情况下的该信号源自耦合***的控制器。因此，在这种情况下，使用电动车辆与智能电网的兼容性来实现PTTB功能。
如已经提到的，车辆插头具有多个电触点。通常，在每种情况下，一个触点被分配给接近导频信号导体、控制导频信号导体、有源导体和PE(保护接地或接地)导体。相应的有源导体是在充电过程中承载电流的导体。控制导频信号导体用于传输控制导频信号(低电平)，并且可选地用于传输上述通信信号(高电平)。接近导频信号导体用于传输接近导频信号。通过接近导频信号或PP信号(也可以称为存在信号或接近信号)，电动车辆可以首先建立与耦合***(或充电站)本身的连接，以及其次通常，可以从接近导频信号中得出关于耦合***或充电站和/或所用充电电缆的特性的附加信息(例如最大允许载流量)。
为了可靠运行，希望耦合***具有独立于电动车辆并且至少可经由转换器单元连接到车辆插头和器具插口的能量存储器。能量存储器通常是至少一个可充电电池，例如其可以集成在耦合***的上述外壳中。也可以使用至少一个具有足够高电容的电容器。能量存储器至少可连接到器具插口和车辆插头，也就是通过至少一个开关单元永久连接或可选地连接或断开。通过转换器提供永久或临时连接。该转换器设计为将能量存储器中存在的DC电压转换为AC电压，反之亦然。特别地，能量存储器可以设计为向控制器供电。通过这种能量供应，例如确保控制器可以将上述通信信号传输到电动车辆，而无需为此从电动车辆提取能量。特别地，如下面将进一步解释的，能量存储器可以用作缓冲存储器。
如上面已经解释的，耦合***可以模拟电动车辆与充电站的连接。在这种连接的情况下，电网侧的充电站将提供由电动车辆检测到的并且所述电动车辆自身同步到的(线路)电压。也就是说，电动车辆独立于控制导频信号期望这样的线路电压，以便能够启动向电网馈送能量。相应地，控制器优选地设计为当车辆插头连接到充电端口时通过能量存储器和转换器单元在车辆插头中产生AC连接电压，电动车辆可以检测到该AC连接电压。控制器可以设计为确定车辆插头已连接到充电端口，并且因此产生AC连接电压。在这种情况下，从能量存储器中提取的DC电压通过转换器单元被逆变，并且由此产生的AC连接电压在车辆插头处(在分配给有源导体的触点之间)可用。尽管此处在器具AC电压和AC连接电压之间的术语方面有所区别，但两种AC电压通常都施加在相同的导体之间。
控制器可以被配置为监控器具AC电压并且将其稳定在设定点值范围内。这里的目的当然是至少主要将器具AC电压保持在与同样适用于相应家用电网(例如230V±23V或110V±11V)的容差范围相对应的范围内。为此，控制器例如可以在上述有源导体之间分接器具AC电压并且连续或重复测量它。当离开设定值范围时，控制单元或控制器引入相应的对策。这种配置的一个优点在于，器具AC电压的稳定不依赖于电动车辆的相应监控和稳定，也就是具有底层逻辑的相应闭环控制功能可以完全在耦合***的控制器内部实现。因此，耦合***可以用于不同的电动车辆，即，即使是那些本身不具有任何相应闭环控制功能(也就是不能提供自我维持的车辆到负载(V2L)功能)的电动车辆。
根据一个实施例，控制器可以被设计为在车辆AC电力不足或过多的情况下向电动车辆发送信号以改变流过充电端口的交流电。例如根据ISO15118-20，相应的信号又可以通过上述(数字)通信信号进行。在这种情况下，控制器向电动车辆(通常向充电控制器或控制器)发送信号，结果所述电动车辆通过充电端口改变交流电。如果器具AC电压低于设定值范围，例如在连接到器具插口的用电设备消耗特别高的电力的情况下，控制器可以请求增加交流电；如果器具AC电压超过设定值范围，控制器可以请求降低交流电。相应的请求可以通过所提到的通信信号进行。在这种情况下，不同的适应策略是可行的。例如，控制器可以基于器具AC电压的偏差至少近似地确定交流电需要改变的值，以使器具AC电压再次回到设定值范围或者可以执行逐步适配，其中仅确定必要适配的趋势，但这总是以相同大小的步骤执行。在每个适配步骤之后，可以再次进行比较以确定是否已经再次达到设定值范围。在这种情况下，控制器和电动车辆形成第一控制回路的一部分。
在第一控制回路内，然而电动车辆的响应通常相对缓慢地发生。此外，在某些情况下，仅可能在不连续的步骤中调整第一交流电，从而以这种方式调整器具AC电压原则上只能粗略地进行。因此，通常除了上述配置之外，优选的是控制器被设计成通过对能量存储器进行充电/放电来稳定器具AC电压。在这种情况下，控制器和能量存储器形成第二控制回路的一部分，第二控制回路的响应通常比第一控制回路的响应更快、更精确。然而，能量存储器—通常作为便携式耦合***的一部分—的充电/放电容量通常大大低于车辆电池的容量，因此第二控制回路通常用作第一个控制回路的补充。通常，由能量存储器提供的直流电由转换器转换为交流电，该交流电被添加到从线路导体中的充电端口提取的交流电中，因此如果需要，可以在器具插口处提取更高的功率，而不导致相对较长的、明显的电压降。甚至可以设想以这种方式补偿来自充电端口的交流电的至少短期完全停止。
通常，能量存储器的某个最小充电是必要的，以确保控制器即使在与电动车辆断开连接时也保持运行就绪并且可以提供上述AC连接电压。出于这个原因，控制器被设计用于监控能量存储器的荷电状态并且防止在荷电状态低于预设最小值时从能量存储器中提取能量。
上述通过对能量存储器充电/放电来稳定器具AC电压旨在理想地补偿短期波动，而能量存储器的荷电状态总体上理想地不旨在在器具插口处运行期间显著降低。也就是说，在这种情况下需要对暂时放电进行补偿。为此，控制器可以设计为通过从电动车辆中提取能量来为能量存储器充电。在这种情况下，通过充电端口、车辆插头和有源导体提取交流电，所述交流电至少部分地通过转换器被转换成直流电并且被馈送到能量存储器中。当电动车辆输出的电力大于用电设备在器具插口处提取的电力时，可以首先对能量存储器进行充电。其次，与此无关，即使在低于能量存储器的最小充电量时也可以进行充电，其中接受用电设备的断开。
附图说明
图1示出了根据现有技术的连接到充电站的电动车辆的示意图；
图2示出了电动车辆、根据本公开的耦合***和连接的器具的示意图。
具体实施方式
根据需要，本文公开了要求保护的主题的详细实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是代表性的，并且要求保护的主题可以以各种和替代形式来体现。附图不一定按比例绘制；某些特征可能会被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅作为教导本领域技术人员以各种方式采用所要求保护的主题的代表性基础。
图1是连接到智能电网的充电站30的电动车辆50的示意图，在这种情况下是乘用车。固定连接到充电站30的充电电缆33包括柔性线34和连接到电动车辆50的充电端口51的车辆插头35。充电站40在这种情况下被配置用于模式3的充电过程中，以及车辆插头35为1型(Type 1)，其中功能原理当然也可以转为2型(Type 2)插头。总共，五个导体14-18设置在充电电缆33内并且通向车辆插头35中的相应触点，也就是接近导频信号导体14、控制导频信号导体15、两个有源导体16、17和PE(也称为接地)导体18。
有源导体16、17和PE导体18基本上通过充电站30布线，然而它们仍然可以被开关32内的接触器中断。开关32由控制器31(其通常具有一个或多个集成电路)驱动。此外，控制器31还连接到接近导频信号导体14和控制导频信号导体15。经由控制导频信号导体15，控制器31提供用于电动车辆50的控制导频信号(CP信号)和符合标准ISO15118-20的数字通信信号。例如，控制器31可以通过控制导频信号导体15查询电动车辆50的当前状态，例如电动车辆是否准备好充电、是否已充满电等。同时，控制器31通过接近导频信号导体14提供接近导频信号(PP信号)。在电动车辆50侧，接近导频信号导体14和控制导频信号导体15连接到充电控制器53，充电控制器53查询接近导频信号并且接收控制导频信号和高电平通信信号。充电控制器53还驱动电动车辆50的转换器52(其尤其对通过充电电缆33传输的交流电进行变换和整流)和车辆电池54。
作为智能电网的一部分，控制器31可以控制电动车辆的充电和临时放电(也就是将能量馈入到电网中)。凭借后者，可以减轻或管理电网内的负载峰值。这是否是必须的不是由控制器31本身决定的，而是由它从主充电控制器40接收相应的控制信号决定的，这里仅示意性地示出主充电控制器40并且其通常远离充电站30。主充电控制器40与充电站30之间的通信如这里所指出的可以无线进行，但是当然也可以进行有线通信。如果主充电控制器40请求电动车辆50的临时放电，则充电站30的控制器31通过数字通信信号将此发信号给电动车辆50。因此，转换器52(双向车载充电器)与电压U1同步并且向电网供电(如果进一步条件允许供电的话)。
图2再次示出了图1中的电动车辆50，然而在这种情况下，电动车辆50没有连接到充电站30。相反，根据本公开的耦合***1通过车辆插头7连接到充电端口51。车辆插头7通过连接电缆5的柔性线6连接到耦合***1的外壳9。依次地，接近导频信号导体14、控制导频信号导体15、有源导体16、17和PE导体18布置在连接电缆5内。控制器10连接到接近导频信号导体14和控制导频信号导体15且布置在外壳9内。在这种情况下，所述控制器可以通过控制导频信号导体15与充电控制器53通信，其中，例如根据标准ISO 15118-20首先传输控制导频信号(低电平)，其次传输数字通信信号。有源导体16、17和PE导体18穿过外壳9布线至外部的器具插口13。器具插口13在设计和配置方面对应于家用电网的插口插座，例如230V电网的Schuko插口插座。如果建立了过电流或剩余电流，可以通过保护装置23中断有源导体16、17。
为了确保耦合***1的运行，特别是独立于电动车辆50(以及独立于电网)的控制器10的运行，在外壳9内设置了用作能量存储器的可充电电池11。该可充电电池通过双向AC/DC转换器20连接到有源导体16、17，其中在紧急情况下可以通过开关22中断连接。双向AC/DC转换器20由控制器10控制，开关22也是如此。
尽管控制器10被示为单个控制器，但控制器10通常表示一个或多个控制器或控制模块，其可以包括集成电路和/或逻辑、微控制器以及基于可编程微处理器的控制器，基于可编程微处理器的控制器基于存储的程序指令执行各种功能和算法，程序指令可以存储在控制器可访问的非暂时性存储介质中。
旨在用于连接到家用电网的器具25(在这种情况下是电锤钻)经由电力电缆26和电源插头27耦合到器具插口13。在这种情况下，电源插头27是标准化的Schuko插头。为了使器具25能够在适当的AC器具电压U2上运行，从车辆电池54提取能量，结果耦合***1和电动车辆50一起形成用于器具25的能量供应***100。控制器10通过控制导频信号线15、车辆插头7和充电端口51与充电控制器53通信，确切地说是通过数字通信信号通信。充电控制器53不会将该通信信号与当电动车辆50连接到充电站30时它将接收的信号区分开来，充电站30请求临时放电，即向电网馈入能量。就此而言，充电控制器53不需要特别适应耦合***1或对其进行调整。此外，控制器命令在车辆插头7处，更精确地在有源导体16、17之间产生特性对应于家用电网的AC连接电压U3。为了产生AC连接电压U3，控制器10驱动双向AC/DC转换器20以反转电池11处的电压并且将其施加在有源导体16、17之间。转换器52检测AC连接电压U3并与之同步。
借助于转换器20和52所提供的AC电力，可以操作器具25。在这种情况下，控制器10监控AC器具电压U2和通过线路导体16流向器具插口13的第二交流电流I2。后者可以至少暂时与第一交流电流I1相同。在这种情况下，控制器10试图将AC器具电压U2保持在设定值范围内(例如230V±23V rms值)。在器具25的临时负载峰值的情况下，AC器具电压U2可以在某些情况下低于设定值范围。这可以通过控制器10以两种方式抵消，其中下面描述的程序通常组合使用。首先，控制器10可以通过数字通信信号请求增加第一交流电流I1。在这种情况下，控制器10、充电控制器53和车辆电池54形成第一控制回路的一部分，然而，第一控制回路响应相对缓慢且不精确，因此其自身通常仅大致稳定AC器具电压U2。其次，可以通过双向AC/DC转换器20从电池11中提取能量，并且以第三交流电流I3的形式馈入线路导体16。在这种情况下，控制器10、双向AC/DC转换器20和电池11形成第二控制回路的一部分，其响应比第一控制回路快得多且精确得多。当器具25的电力提取再次减少时，电池11可以通过整流的AC电压充电，该AC电压在有源导体16、17之间分接。为此，双向AC/DC转换器反向操作将能量回馈到电池11中。
控制器10监控电池11的荷电状态并且检查该荷电状态是否低于预设最小值。如果是这样，即使这意味着器具25的损坏或甚至停用，也不会从电池11中提取更多能量。通过保持最小值，确保控制器10保持功能并且当车辆插头7(新)连接到充电端口51时可以产生AC连接电压U3。
尽管以上描述了代表性实施例，但并不旨在这些实施例描述所要求保护的主题的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应当理解，在不背离所要求保护的主题的精神和范围的情况下可以进行各种改变。此外，可以组合各种实施实施例的特征以形成可能未明确描述或图示的其它实施例。

Claims (20)

1.一种用于电动车辆的耦合***，所述电动车辆具有配置为为电机供电的牵引电池，所述***包含：
电源插口，所述电插口配置为接收配置为将器具连接到家用电源插座的器具插头；
车辆电缆，所述车辆电缆具有配置为连接到所述电动车辆的外部充电端口的车辆插头；
电压转换器；以及
控制器，所述控制器配置为在所述车辆电缆上产生信号，所述信号使所述电动车辆响应于将所述车辆插头连接到所述充电端口而在所述充电端口处提供车辆AC电力，其中所述电压转换器由所述牵引电池供电并且将车辆电压转换为与所述电源插口处的家用电源插座电压相对应的器具AC电压。
2.根据权利要求1所述的耦合***，其中所述控制器被配置为通过所述车辆插头向所述电动车辆发送通信信号，所述通信信号将所述耦合***识别为车辆充电站。
3.根据权利要求1所述的耦合***，其中所述车辆插头包含多个电导体，所述电导体包括接近导频信号导体、控制导频信号导体、至少两个有源导体和接地导体。
4.根据权利要求1所述的耦合***，还包含电连接到所述电压转换器的能量存储器。
5.根据权利要求4所述的耦合***，其中所述能量存储器包含可充电电池。
6.根据权利要求4所述的耦合***，其中所述能量存储器包含至少一个电容器。
7.根据权利要求4所述的耦合***，其中所述电压转换器包含双向AC/DC转换器以在所述能量存储器和AC线路之间传输电力。
8.根据权利要求4所述的耦合***，其中所述控制器被配置为响应于所述车辆插头与所述充电端口的连接，通过所述电压转换器在由所述能量存储器供电的所述车辆插头中产生AC连接电压。
9.根据权利要求4所述的耦合***，其中所述控制器控制所述电压转换器以响应于所述器具AC电压在器具额定AC电压的预定范围之外而从所述能量存储器向所述电源插口供电。
10.根据权利要求4所述的耦合***，其中所述控制器被配置为使用经由所述车辆电缆供应的电力来为所述能量存储器充电。
11.根据权利要求1所述的耦合***，其中所述控制器被配置为响应于所述器具AC电压的偏差超过相应阈值而向所述车辆电缆提供信号，请求调整提供给所述充电端口的AC电力。
12.一种耦合***，包含：
车辆电缆，所述车辆电缆具有配置为连接到电动车辆的充电端口的插头；
电源插座，所述电源插座配置为接收AC供电设备的插头，所述电源插座电耦合到所述车辆电缆以接收来自所述电动车辆的电力；
能量存储器；以及
由所述能量存储器供电的控制器，所述控制器被配置为在所述车辆电缆上产生信号以请求所述电动车辆向所述充电端口施加AC电力。
13.根据权利要求12所述的耦合***，还包含电压转换器，所述电压转换器耦合到所述控制器、所述电源插座、所述车辆电缆和所述能量存储器。
14.根据权利要求13所述的耦合***，其中所述控制器被配置为控制所述电压转换器以使用经由所述车辆电缆供应的电力来对所述能量存储器充电。
15.根据权利要求13所述的耦合***，其中所述控制器被配置为控制所述电压转换器以响应于所述电插座处的电压变化超过相关阈值而在所述能量存储器和所述电源电插座之间传输电力。
16.根据权利要求13所述的耦合***，其中由所述控制器产生的所述信号将所述车辆的所述耦合***识别为充电站。
17.根据权利要求13所述的耦合***，其中所述控制器被配置为响应于所述电源插座处的电压在目标电压的预定目标范围之外而在所述车辆电缆上产生信号，所述信号能够修改提供给所述充电端口的电力。
18.一种耦合***，包含：
外壳；
电缆，所述电缆从所述外壳延伸并且具有配置为连接到电动车辆的充电端口的插头；
电源插座，所述电源插座固定到所述外壳并且配置为接收AC供电设备的插头，所述电源插座配置为通过电缆接收电力；
设置在所述外壳内的可充电电池；
设置在所述外壳内的电压转换器；以及
控制器，所述控制器设置在所述外壳内并且由所述可充电电池供电，所述控制器被配置为在所述电缆上产生将所述耦合***识别为车辆充电站的第一信号，以及在所述电缆上产生请求从所述充电端口提供电力的第二信号，所述控制器还被配置为控制所述电压转换器以控制从所述电缆提供给所述电源插座的电压。
19.根据权利要求18所述的耦合***，其中所述控制器还被配置为响应于电源插座电压在目标电压的预定范围之外，而通过所述电压转换器从所述可充电电池向所述电源插座供电。
20.根据权利要求19所述的耦合***，其中所述控制器还被配置为控制所述电压转换器为所述可充电电池充电。
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