用于自动解锁充电插头的系统的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于在电运行或部分电运行的车辆的充电过程之后自动解锁充电插头的系统。


背景技术：

2.电动车当前通常具有充电插座，其在充电插头与充电插座相连接之后将充电插头锁定在充电插座中。这种充电插座的一个实例是在欧洲地区中常见的组合式充电插座(combined charging system、ccs)，其能够实现直流充电和交流充电。将充电插头锁定在充电插座中一方面保护充电设施以免被盗，但是锁定主要用于防止充电插头在负载下脱落。在当前使用的组合式充电插座的情况下，当充电过程已经结束时，锁定装置在插头的插入状态下仍继续保持激活。为了将插头从车辆的充电插座中移除，使用者首先必须利用无线电遥控装置解锁车辆。此外，他必须紧接着操纵充电插座中的解锁按键，以便使插头被解锁并且可以被取下。
3.为了改进在充电过程结束时的操纵，通过文献de102014015576a1提出一种用于对汽车电池进行充电的充电装置，其中，充电插头在充电过程期间通过锁定元件被锁止在充电插座中，和其中，如果人员用手伸进车辆侧的检测装置的检测区域中，即，人员在充电插头后方抓握或接触该充电插头并且钥匙元件位于相对于汽车的确定距离内，则锁定元件从锁定位置进入到松开位置中。在此不利的是，在接近时充电插头已经被放开。而当携带钥匙元件的人员虽然位于所述的距离范围内，但是不希望解除充电插头的锁定时，如另一个人员、例如儿童在车辆侧的检测装置的检测区域中活动时，这也可能无意地发生。
4.此外，在文献de102013226628a1中描述了一种用于充电电缆的插头、一种充电设备以及一种用于对电动车进行充电的充电方法，其中，所述插头具有接触传感器。在此，检测对插头的接触，其中，接触引起充电设备的充电电流的减小，从而插接接触部在插头从电动车的充电插座拔出时被保护。然而在此缺点一方面在于，虽然检测到接触了插头本身，但是无法检测到接触插头的人员是否也有权这样做。另一方面，插头未被锁定在插座中，从而可以未经授权地移除充电电缆。
5.最后，从文献de102017006586a1中已知一种车辆，该车辆为了对车辆中的电能存储器进行充电而具有车辆侧的插座，该插座能与外部插头耦合。插座和插头在充电过程期间彼此锁定，其中，如果使用者随身携带移动识别单元并且达到了电能存储器的预定充电状态或车辆的预定出发时间，则插头可以由使用者从插座中松开。这种布置的缺点是，无法探测到明确的、表示对于移除充电插头的意愿的动作以用于解锁。因此可能在携带移动识别单元的使用者不期望且未察觉的情况下由第三方未察觉地拔出充电插头。


技术实现要素：

6.从上述现有技术出发，本发明的目的是，提供一种用于对电运行或部分电运行的车辆进行充电的系统，该系统能舒适地实现充电电缆的安全拔出并且很大程度上避免误操
作，特别是未经授权地拔出充电插头。
7.在此提出一种用于在电运行或部分电运行的车辆的充电过程之后自动解锁充电插头的系统，其中，车辆具有与充电系统上的充电插头相对应的至少一个连接元件，充电插头在插入状态中在充电过程期间借助于至少一个锁定元件锁定在连接元件中，当人员用手伸入到检测装置的检测区域中并且钥匙元件位于相对于车辆的确定的距离范围内时，所述至少一个锁定元件能从锁定位置进入到松开位置中。
8.为了实现所述目的而提出，在充电系统的充电插头上布置有手柄并且在手柄上布置有在接触和/或握住手柄时将电路的状态从可探测的第一状态改变到可探测的第二状态的元件。此外，提出一种评估装置，该评估装置确定，在电路从第一状态到第二状态的状态改变时钥匙元件是否位于确定的距离范围内以及充电电流是否流动。评估装置的设计方案还规定，当评估装置在电路从第一状态到第二状态的状态改变时检测到：钥匙元件存在于确定的距离范围内和充电电流低于预定的阈值，评估装置借助于车辆侧的充电控制器使至少一个锁定元件从锁定位置转入到松开位置中。
9.所提出的系统的优异之处在于，一方面，当钥匙元件不位于相对于车辆的确定的距离范围内时，对充电插头的手柄的接触或握住不起作用，从而最大程度地排除了未经授权地将充电插头从车辆侧的连接元件中松开。另一方面，当钥匙元件位于相对于车辆的确定的距离范围内并且无充电电流流动时，待操纵的第二元件直接位于充电插头的手柄上的情况能够实现，在一定程度上可以在手柄中就实现将充电插头从连接元件中移除。充电插头的解锁在很大程度上舒适地实现并且因此是有利的，而不必让拥有钥匙元件的人员有意识地解锁，尽管如此仍能确保充电插头不会被未经授权地操纵。
10.所述系统的一个优选的设计方案规定，改变电路状态的元件这样设计并且布置在手柄上，使得该元件只有在手柄被握住时才导致电路的状态改变。由此可以在很大程度上并且进而有利地确保，实际上存在将充电插头从连接元件中移除的意图。
11.此外，所述系统有利地这样设计，即，改变电路状态的元件是通过接触或握住手柄来改变电路的电阻、电容或电感的元件。改变电路的电阻的元件在此也可以是开关，该开关闭合、断开或跨接电路。
12.所述系统的另一个有利的改进方案规定，评估装置布置在车辆侧并且在手柄和/或充电装置上布置有报告装置，该报告装置将电路的当前状态或电路从第一状态到第二状态的状态改变报告给车辆侧的评估装置。在此，报告装置理解为适合于检测电路的当前状态或电路的状态改变并且将其传输给评估装置的所有装置。
13.因为通过接触或握住手柄改变电路状态的元件位于充电插头上，而评估装置位于车辆上，所以有利的是，电路和报告装置是由交变电磁场供给能量的电路系统，在车辆中设置有产生交变电磁场的装置。在此使用的技术相应于rfid(radio frequency identification(射频识别))装置。通过这种方式，不需要干预充电系统本身，仅需相应地配备充电插头，从而可以简单地改装现有的充电基础设施。
14.为了实现所定义的初始情况，还有利的是，随着充电过程的开始通过充电控制器接通产生交变电磁场的装置。在该时间点，充电插头已经位于车辆侧的连接装置中，因此在插头处不再发生操纵。为了在此进一步提高安全性，可以在接触或握住充电插头的手柄时发出信号。
15.在所述系统的一个替代的实施方案中可以有利地规定，电路和报告装置是由充电装置供给能量的电路系统。这也可以包括下述的设计方案，其中，在充电插头的手柄中借助于可重复充电的蓄电池供给能量，并且当充电插头位于充电装置上的静止位置中时通过充电装置对蓄电池进行充电。
16.所述系统的另一个有利的设计方案规定，报告装置包括发送装置并且评估装置配备有对应的接收装置，在从发送装置到接收装置的无线电路径/无线通信链路上进行电路的当前状态和/或状态改变的传输。为此优选使用基于rfid技术的近场通信nfc(near field communication)。在该设计变型方案中也不需要干预充电系统本身，仅需相应地配备充电插头，从而可以简单地改装现有的充电基础设施。
17.替代地存在这样设计所述系统的可能性，即，报告装置具有与评估装置的直接或间接的线路连接，在从报告装置向评估装置的有线路径/有线连接链路上进行电路的当前状态和/或状态改变的传输。以这种方式可以实现尽可能防止无线电干扰地并且由此有利地安全地传输电路的当前状态和/或状态改变。间接的线路连接在此理解为，电路的当前状态和/或状态改变的传输首先从充电插头向充电装置，再从充电装置向车辆侧的评估装置进行传输。
18.为了将用于电路的当前状态和/或状态改变的基于有线传输的耗费保持得低，有利的是，这样设计所述系统，即，通过在充电装置与车辆侧的用于控制充电过程的充电控制器之间本来就存在的的控制线路进行传输，评估装置从该控制线路获取/调用信息。这种控制线路已经在大量目前使用的充电装置中存在，例如在所谓的组合式充电系统(ccs)中。
19.如上所述，出于安全原因，只有当无充电电流流动时，充电插头才从连接装置中松脱。但是可能存在提前中断充电过程的期望。为了利用根据本发明的系统也能以舒适的方式实现这一点，在所述系统的改进方案中，评估装置可以这样设计，即，如果在充电插头的手柄中的电路的状态改变时并且在钥匙元件存在于相距车辆的确定的距离范围内时评估装置确定充电电流，则在仍存在充电电流的情况下所述评估装置首先发出信号，该信号指定两个操作备选方案并且要求采用相应的操作。第一操作备选方案用于中断充电过程并且从连接装置中移除插头，第二操作备选方案用于继续充电过程。例如，操作备选方案“中断充电过程”可能要求执行引起位于充电插头的手柄中的电路的另一状态的操作，或者为此在预定的时间内保持握住手柄。操作备选方案“继续充电过程”例如可以是，通过所述发信号来要求松开手柄。两个操作备选方案可以通过评估电路探测，从而该评估电路根据所探测的操作备选方案来中断充电电流且使至少一个锁定元件从锁定位置转入松开位置，或者使充电插头保持锁定在连接元件中且不改变地继续充电过程。
20.发信号在此可以是发出声学的信号、例如语音输出和/或以光信号或文字显示的形式发出光学的信号。
21.改变电路状态的元件可以替代地这样构造，即，该元件只有当由握住手柄的手施加在手柄上的压力超过预定的触发阈值时才响应。通过施加预定的压力，可以有利地推断出将充电插头从连接装置中松开并且在必要时中断充电过程的明确意图。
附图说明
22.下面根据附图详细说明本发明的其它设计方案和优点。图中示出：
23.图1示出用于在电运行或部分电运行的车辆的充电过程之后自动解锁充电插头的系统的原理图，
24.图2示出插入充电插座中的充电插头的原理图。
具体实施方式
25.图1中的图示极其简化地示出用于在电运行或部分电运行的车辆3的充电过程之后自动解锁充电插头2的系统1。在车辆3上布置有作为连接元件的充电插座4，该充电插座与充电插头2相对应，该充电插头自身又通过充电电缆5与充电桩6形式的充电装置相连接。充电插头2、充电电缆5和充电桩6在此彼此相邻地固定地布置。为了更好地操作充电插头2，在该充电插头上存在手柄9。在充电插头2的背离手柄9的侧上布置有插入部件10，该插入部件具有锁定开口7.1、7.2、7.3、7.4，这些锁定开口与充电插座4上的锁定元件8.1、8.2、8.3、8.4相对应。所示出的充电系统是组合式充电系统(combined charging system、ccs)，其包括由交流充电插头2.1和交流充电插座4.1形成的第一组合以及由直流充电插头2.2和直流充电插座4.2形成的第二组合。图1中的图示示出在未连接状态中的充电插头2和充电插座4，其中，充电插头在侧视图中示出，而充电插座在插接接触部的俯视图中示出。
26.为了能更好地说明对插入充电插座4中的充电插头2的锁定，现在参考图2，其中示出充电插头2插入充电插座4中的状态，保留了上述的附图标记。该图示以朝向手柄9的观察方向示出该系统。如可看到的那样，交流充电插头2.1插入交流充电插座4.1中，直流充电插头2.2插入直流充电插座4.2中。为了将充电插头2锁定在充电插座4中，在充电插座4上固定地布置的锁定元件8.1、8.2、8.3、8.4分别位于交流充电插座4.1的左侧和右侧以及直流充电插座4.2的左侧和右侧。这些锁定元件构造相同，因此在构造和功能方面代表性地详细说明锁定元件8.1。为此，在图示中剖切以点划线包围的、围绕锁定元件8.1的区域，从而可以看到布置在充电插座4上的引导部11。关闭元件12在引导部11中被引导，该关闭元件能借助于执行器(未示出)以通过运动箭头26所表明的方式运动。在充电过程开始之前，插入充电插座4中的充电插头的闭锁通过以下方式实现：致动器(未示出)在充电控制器23(图1)的控制下将关闭元件12推入布置在交流充电插头2.1的壳体上的锁定开口8.1。当然，在图示中未示出的所有其余的锁定元件8.2、8.3、8.4的关闭元件也类似地移动。关闭元件保持在其闭锁位置中，直至通过借助于充电控制器23(图1)对执行器的相应操控而再次释放充电插头2。根据本发明，这应当通过握住手柄9来实现。为此目的，在充电插头2的手柄9中布置有探测装置13。
27.探测装置13和其在系统1内部的功能在下面结合图1详细说明。为此在图1中右上方，在用点划线画出的圆中，在手柄9中的探测装置13的结构以功能块示出。探测装置13具有带有电容器元件15的电容式接近开关14，作为将电路的状态从可探测的第一状态改变到可探测的第二状态的元件。电容式接近开关14通过以下方式无接触地工作：该电容式接近开关在导电的或不导电的物体接近时以电开关信号做出反应。电容式接近开关的工作原理对于本领域技术人员是已知的，因此不再赘述。在此仅要说明的是，在通过物体、例如握住手柄9的手(未示出)影响电容器元件15的场时，通过在电极的区域中的有效介电常数的改变实现电容改变。电容式接近开关14的开关距离由于在手柄9上的结构和布置被选择成，使得仅在手柄9被握住时才发生接近开关14的响应。此外，为了在与电容式接近开关14连接时
为其供给能量，探测装置13还具有电源16。为了传递由接近开关14在手柄9被握住时产生的电开关信号，探测装置13还配备有报告装置17，该报告装置包含发送模块18并且通过相应的连接从接近开关14接收开关信号。报告装置17和所属的发送模块18同样与电源16相连接并且由该电源供给能量。
28.因为探测装置13布置在手柄9中，而在车辆3中需要充电插头2应被从充电插座4中松开的信息，所以在车辆3中设置有评估装置19，该评估装置具有接收模块20，该接收模块与报告装置17中的发送模块18相对应。此外，评估装置19与关闭模块21相连接，该关闭模块在无线电路径上探测，是否存在用于车辆3的钥匙元件22，并且因此——在与此处所讨论的充电插头解锁分开的情况下——控制车辆3的门(未示出)的关闭功能。为了开始解锁充电插头2并且监控和在必要时切断充电电流，评估装置19还与车辆3的充电控制器23相连接。
29.探测装置13中的电源16可以以多种不同的方式实现，在所选的实例中是下述的布置，其由车辆侧的发送装置24借助于交变电磁场供给电能并且使其可供接近开关14和具有发送模块18的报告装置17使用。探测装置13可以在电源16和具有包含在内的发送模块18的报告装置17方面采用rfit技术的组件，因此可以简单且成本低廉地制造。
30.为了说明工作原理，假设充电插头2插在充电插座4中并且锁定元件8.1、8.2、8.3、8.4位于锁定位置中。还假设充电插头2应该被拥有钥匙元件22的操作人员(未示出)从充电插座4中松开。钥匙元件22紧邻于车辆3并且因此位于探测到该情况的关闭模块21的检测区域中。如果现在操作人员用手握住充电插头2的手柄9，则接近开关14响应并且将开关脉冲传输给报告装置17，该报告装置通过发送模块18将相应的信息发送给评估装置19的接收模块20。评估装置19接着通过询问充电控制器23来检查，充电电流是否流动，并且通过询问关闭模块21来检查，钥匙元件22是否位于检测区域中。如果无充电电流流动并且钥匙元件22位于检测区域中，则评估装置19向充电控制器传输使锁定元件8.1、8.2、8.3、8.4进入松开位置中的指令。整个过程在几毫秒内结束，从而充电插头2的握住和拔出可以在手柄中进行，而操作人员(未示出)一点也不会感觉到解锁过程。
31.如果与前述过程不同，钥匙元件22不在关闭模块21的检测区域中，而人员(未示出)握住充电插头2的手柄9，则锁定元件8.1、8.2、8.3、8.4保持在其关闭位置中。
32.在实际的运行中可能发生的是，尽管充电过程还在进行，即充电电流流动，具有钥匙元件22的操作人员(未示出)就握住充电插头2的手柄9。在这种情况下不能确定，是无意地握住手柄9，还是存在中断充电过程的期望。在这种情况下，评估装置19通过扬声器25发出语音指令，松开手柄9，以便继续充电过程，或保持握住手柄9一段预先规定的时间，以便中断充电过程并将充电插头解锁。同时，评估装置19启动时间元件(未示出)并且监控，探测装置13是否通过报告装置17和发送模块18传输电容式接近开关14的开关信号。如果评估装置19在时间元件的流程结束之前获得开关信号，则评估装置19不进行其它动作，充电过程继续，充电插头2保持锁定。如果直到时间元件的流程结束之后一直没有获得开关信号，那么评估装置19向充电控制器23传输切断充电电流的指令，并且在确定不再有充电电流流动之后，使锁定元件8.1、8.2、8.3、8.4进入到解锁位置中。
33.根据上述实施例可以考虑许多变型方案，如其开头已经提及的那样。因此，在该实例中借助于交变电磁场被供给能量的电源16也可以借助于与充电系统的线路连接或者借助于可重复充电的蓄电池(未示出)被供给能量。在使用可重复充电的蓄电池时，该蓄电池
可以借助于充电系统——例如在充电插头2在静止位置(未示出)中布置在充电桩6上时——被充电。此外，报告装置17也可以借助于导电连接(未示出)与评估装置19连接。因为在当今广泛使用的充电系统中本来就在充电电缆5中设置有用于控制在充电控制器23与充电桩6之间的充电过程的控制线路，所以有意义的是，使用这种控制线路来传输充电插头2的手柄9中的电路从第一状态到第二状态的状态改变和/或相反的状态改变。
34.最后要指出的是，前面所描述的功能单元、特别是评估装置19、充电控制器23和关闭模块21不必强制地设计为硬件组件。而是，现今常见的是，将这样的组件设计为软件程序，其借助于数据处理装置来实施。当今常见的车辆具有多个这样的数据处理装置，该数据处理装置为了数据传输而彼此联网并且执行不同的控制程序、调节程序、分析程序、分类程序和数据传输程序。
35.附图标记列表：
[0036]1ꢀꢀ
用于自动解锁充电插头的系统
[0037]2ꢀꢀ
充电插头
[0038]3ꢀꢀ
车辆
[0039]4ꢀꢀ
充电插座
[0040]5ꢀꢀ
充电电缆
[0041]6ꢀꢀ
充电桩
[0042]
7.1、7.2、7.3、7.4 锁定开口
[0043]
8.1、8.2、8.3、8.4 锁定元件
[0044]
9 手柄
[0045]
10 插入部件
[0046]
11 引导部
[0047]
12 关闭元件
[0048]
13 探测装置
[0049]
14 接近开关
[0050]
15 电容器元件
[0051]
16 电源
[0052]
17 报告装置
[0053]
18 发送模块
[0054]
19 评估装置
[0055]
20 接收模块
[0056]
21 关闭模块
[0057]
22 钥匙元件
[0058]
23 充电控制器
[0059]
24 发送装置
[0060]
25 扬声器
[0061]
26 运动箭头