用于对电动车辆充电的装置和检验用于对电动车辆充电的装置与电动车辆之间的接触的方法与流程

本发明涉及电动车辆充电基础设施的技术领域。具体来说，它针对用于对电动车辆进行充电的装置以及检验用于对电动车辆进行充电的装置与电动车辆之间的接触的方法。

背景技术：

用于对电动车辆进行充电的充电站或装置是本领域的技术人员众所周知的。例如，从de202015102998.5了解一种用于对电动公共汽车进行充电的充电站。对于电动汽车，用于对电动汽车进行充电的装置也是众所周知的。

电动车辆变得越来越普遍，以及用于对其充电的装置也是如此。客车可采用来自常规干线连接的电缆在几小时时间来充电充电。当要求更短充电时间时，能够使用快速充电器—又称作快充器，借助其能够在大约四分之一小时对车辆充电。当这样做时，较大并且因此危险的电流电平可发生，并且由于这个原因而使用特殊保护连接器。虽然安全性通过这些连接器得到改进，但是连接和断开的简易性则不是，并且使它们对大型充电状况不太便利，如在公交客车的总站中的充电站所发生的那样。作为替代或补充，公交客车可能采用汽车站的这种充电站来充电。

车辆需要在较短时间以尽可能少的工作量被充电。不是通过具有连接器的电缆将车辆连线到充电器，而是已知为公共汽车提供车顶连接器，并且为充电站提供能够相对连接器移动的触点。德国专利de102013201491a1给出示例，其中触点通过液压操作缩放仪(其又称作致动器)是可移动的。

虽然采用这个现有技术充电器得到适当结果，但是严重缺点存在。这些主要产生用于充电的装置与车辆之间进行的各种电力连接的不定性。不良接触可产生于车辆和充电器的不良相互定位或者污染，并且可导致功率损耗、更长充电时间，以及此外还导致危险状况。

伴随用于对电动车辆进行充电的装置的已知触点布置的问题是污染或染污电气触点，其引起不良或不可靠电连接。具体来说，不能始终保证用于对电动车辆进行充电的装置的电气触点与车辆的相应接触表面之间的良好接触。在电动车辆(例如具有车顶的电气触点的电动公共汽车)的情况下，污染或染污电气触点可能产生于灰尘、污垢或潮湿，以及例如在冬季期间产生于雪或冰。

这个问题可能引起电气触点因增加的电阻或者更一般来说增加的电阻抗而过热。另一个问题可能在于，电连接可能因过高电阻抗而没有被建立，对用于通信等的触点情况可能是这样。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种用于通过在提供用于对电动车辆进行充电的电力之前使用可靠电连接对电动车辆进行充电的装置。

本发明的一个目标是消除现有技术的缺点，并且至少提供有用备选方案。

按照本发明的第一方面，用于对电动车辆进行充电的装置包括多个电气触点，其中至少两个耦合到电力供应装置。多个电气触点的每个电气触点布置用于接触电动车辆的不同接触表面。该装置还包括辅助触点，其与多个电气触点的电气触点中的一个电气触点形成触点布置。触点布置的所述电气触点和辅助触点布置成接触电动车辆的相同接触表面。

具有包括辅助触点的触点布置的按照本发明的装置为装置提供分离触点，其能够由装置用来确定或至少估计触点布置的电气触点与车辆的接触表面在接触时的接触电阻，或者更一般来说确定或至少估计其接触阻抗。

按照本发明的修改实施例，该装置配置用于当电动车辆的所述相同接触表面被触点布置的电气触点和触点布置的辅助触点所接触时测量触点布置的电气触点与触点布置的辅助触点之间的电阻抗。

因此使该装置能够确定触点布置的电气触点与电动车辆的对应触点之间的最大接触阻抗，因为最大接触阻抗等于所测量接触阻抗。因此，通过测量最大接触阻抗，能够确定用于对电动车辆进行充电的装置与电动车辆之间的电连接的可靠性。所测量电阻抗给出连接质量的良好指示。

此外，在阻抗的测量期间，阻抗可被降低。因此，按照本发明的装置的另一优点在于触点布置的电气触点与辅助触点之间的初始接触阻抗可能被降低，如下面将更详细说明。

按照本发明的修改实施例，通过电气触点和相应辅助触点所形成的触点布置是第一触点布置，以及第二触点布置通过不是第一触点布置的组成部分的多个电气触点的电气触点中的一个电气触点和第二触点布置的相应辅助触点来形成，其中第二触点布置的电气触点和第二触点布置的辅助触点布置成接触车辆的相同接触表面，并且其中该装置配置用于测量第一触点布置的辅助触点与第二触点布置的辅助触点之间的电阻抗。

这个实施例的优点在于，能够可靠地确定第一触点布置的电气触点与第二触点布置的电气触点之间的阻抗。

按照本发明的修改实施例，第一触点布置的电气触点和第二触点布置的电气触点耦合到固定电力供应装置。这个实施例的优点在于，能够可靠地确定充电电路的阻抗。

按照本发明的修改实施例，该装置还配置用于仅当所测量电阻抗低于预定阈值时实现和/或保持电力经由耦合到电力供应装置的至少两个电气触点到车辆的供应。

这个实施例的优点在于，在阻抗高于所述阈值的情况下，假定不良或错误连接，并且其原因应当在实现电力到车辆的供应之前被确定。在电力到车辆的供应已经实现的情况下，电力到车辆的供应在阻抗高于所述阈值时例如由于安全原因而应当停止。

按照本发明的修改实施例，该装置包括：固定支承框架和活动触点框架，多个电气触点与其附连；以及致动器，附连到固定支承框架，用于移动活动触点框架以便将多个电气触点与电动车辆的相应接触表面进行接合。

致动器可能是液压或气动操作致动器。备选地，电机也可能用作致动器。此外，致动器可机械连接到或者集成到固定支承框架与活动触点框架之间的类似缩放仪的机械连接。

按照本发明的修改实施例，该装置配置用于通过确定当预定电压施加在触点布置的电气触点与触点布置的辅助触点之间时的电流，来测量触点布置的所述电气触点与触点布置的所述辅助触点之间的电阻抗。

按照本发明的修改实施例，该装置配置用于通过提供连接到触点布置的所述电气触点和触点布置的所述辅助触点的电源，来测量触点布置的电气触点与触点布置的辅助触点之间的电阻抗，并且其中电阻抗的测量在通过电源、触点布置的电气触点、触点布置的辅助触点以及触点布置的电气触点和触点布置的辅助触点所接触的车辆的接触表面所形成的闭合电路中执行。

按照本发明的上述实施例的修改实施例，优选的是，电源具有第一极，其连接到触点布置的电气触点，以及具有第二极，其连接到触点布置的辅助触点。

这些实施例的优点在于，触点布置的电气触点与车辆的相应接触表面之间的电接触的质量能够与多个电气触点的其他电气触点无关地确定。

按照本发明的修改实施例，该装置配置用于通过确定当预定电流经过触点布置的电气触点和触点布置的辅助触点来发送时的触点布置的所述电气触点与触点布置的所述辅助触点之间的电压，来测量触点布置的所述电气触点与触点布置的所述辅助触点之间的电阻抗。

按照本发明的修改实施例，该装置配置用于在测量期间施加至少10安培、优选地至少25安培以及最优选地至少50安培的电流。

应当注意，在充电期间，充电电流也可能低于上述电流值。

此外，如上所述，在阻抗的测量期间，阻抗可能被降低，因此按照本发明的装置的另一优点在于，触点布置的电气触点与辅助触点之间的初始接触阻抗被降低。阻抗的降低可能产生于电流，例如至少10安培、优选地至少25安培以及最优选地至少50安培的电流。电流可能对较高阻抗的原因被消除负责，因为电阻加热将集中在较高阻抗。因此，较高阻抗的原因通过熔合、燃烧汽化等被消除。

按照本发明的修改实施例，该装置配置用于在测量电阻抗期间施加开关或脉动电流和/或电压。

这个实施例的优点在于，由于较高电流可引起非预期温度，所以该装置可配置用于在测量期间施加开关或脉动电流和/或电压，以用于防止测量期间的触点的过热。本文中，峰值电平可对应于代表实际充电状况的电压或电流。

按照本发明的修改实施例，装置的电气触点是条形的。

按照本发明的修改实施例，电气触点是弹簧拉紧的，和/或具有弓形。

按照本发明的修改实施例，辅助触点是条形和/或弹簧拉紧的，和/或具有弓形。

按照本发明的修改实施例，多个电气触点包括以下列表的至少一个电气触点：负直流触点、正直流触点、控制触点和保护地面触点。

按照本发明的修改实施例，该装置包括负直流触点、正直流触点、控制触点和保护地面触点。

按照本发明的修改实施例，多个电气触点包括保护地面触点，其采用触点布置的辅助触点所形成。这个实施例的优点在于，能够在电压施加到用于对电动车辆进行充电的装置的多个电气触点的其他电气触点之前检查电动车辆的保护地面连接的电阻抗。在到电动车辆的保护地面连接的阻抗过高的情况下，将电力施加到其他电气触点可能过于危险，因为不能保证电动车辆的可靠接地。另外，按照这个修改实施例的辅助触点还可能连接到地面或者保护地面，以用于提供到地面的冗余连接，并且因而用于提供增加安全性。此外，如上所述，有可能降低触点布置的电气触点(其在这个实施例中是保护地面触点)与触点布置的辅助触点之间的电接触阻抗。由于没有电流或者至少接近没有电流被允许从车辆的保护地面触点流动到接地或地面，所以通过本修改实施例仍然可能允许电流，以用于降低触点布置的电气触点与电动车辆的相应接触表面之间的接触阻抗。同样的情况还可用于改进在正常操作下与耦合到固定电力供应装置的电气触点(例如控制触点)相比具有比较低的电流的触点的接触阻抗。

按照本发明的修改实施例，该装置包括多个辅助触点，每个辅助触点与电气触点中的一个电气触点形成触点布置，其中同一触点布置的电气触点和辅助触点布置成接触电动车辆的相同接触表面；并且其中该装置配置用于当电动车辆的所述相应接触表面被同一触点布置的电气触点和辅助触点所接触时对每个触点布置来测量相应触点布置的电气触点与辅助触点之间的电阻抗。这个实施例的优点在于，能够在发起电动车辆的实际充电之前检查对电动车辆的多于一个接触表面的电阻抗。这样，能够增强可靠性以及安全性。

按照本发明的第二方面，检验用于对电动车辆进行充电的装置与电动车辆之间的接触的方法，优选地对于按照本发明的第一方面的装置，其中该装置包括多个电气触点，其中至少两个耦合到固定电力供应装置。电气触点的每个布置用于接触电动车辆的不同接触表面。该装置还包括辅助触点，其与电气触点中的一个电气触点(24)形成触点布置。触点布置的所述电气触点和触点布置的辅助触点布置成接触车辆的相同接触表面。该方法包括：

-将触点布置布置成接触车辆的相同接触表面；以及

-测量触点布置的电气触点与触点布置的辅助触点之间的电阻抗。

因此，按照本发明的方法实现测量触点布置的电气触点与电动车辆的对应触点之间的最大接触阻抗，因为最大接触阻抗等于所测量接触阻抗。因此，通过测量最大接触阻抗，能够确定用于对电动车辆进行充电的装置与电动车辆之间的电连接的可靠性。所测量电阻抗给出连接质量的良好指示。

按照本发明的修改实施例，该方法包括通过确定当预定电压施加在触点布置的电气触点和触点布置的辅助触点之间时的电流或者通过确定当预定电流经过触点布置的电气触点和触点布置的辅助触点来发送时的触点布置的电气触点与触点布置的辅助触点之间的电压，来测量电阻抗。

按照本发明的修改实施例，该方法包括在测量电阻抗期间施加电流，以用于降低接触阻抗。除了阻抗的确定之外，电流还用于降低触点布置的电气触点与辅助触点之间的电阻抗。阻抗的降低产生于电流，例如至少25安培或者更优选地超过50安培的电流。电流消除通过电阻加热的较高阻抗的原因，因为电阻加热集中在较高阻抗。因此，较高阻抗的原因通过熔合、燃烧汽化等被消除。

按照本发明的修改实施例，该方法包括在测量电阻抗期间施加至少10安培、更优选地至少25安培以及最优选地至少50安培的电流。

按照本发明的修改实施例，该方法包括在测量电阻抗期间施加开关或脉动电流。

应当注意，并不排除车辆的接触表面以及多个电气触点布置在相应连接器中，但是至少在具体实施例中，它们通过例如位于车辆的车顶的导电焊盘来形成。

本发明的其他实施例还可能产生于本发明的详细描述，和/或通过从属权利要求给出。

附图说明

通过参照以下所述实施例进行的说明，本发明的这些方面及其他方面将会显而易见。

纯示意图包括：

图1示出充电站以及将要通过充电站所充电的电动车辆的示意图；

图2示出包括多个电气触点以及将要由多个电气触点所接触的电动车辆上的接触表面、按照第一实施例的活动触点的示意图；

图3示出包括电气触点中的一个电气触点和辅助触点、按照第一实施例的触点布置的示意图；

图4示出包括多个电气触点以及将要由多个电气触点所接触的电动车辆上的接触表面、按照第二实施例的活动触点的示意图；以及

图5示出包括电气触点中的一个电气触点和辅助触点、按照第二实施例的触点布置的示意图。

具体实施方式

图1示出用于对电动车辆12进行充电的装置10。该装置可能是用于电动汽车或电动公共汽车或者任何其他车辆(例如电动摩托车、电动自行车等)的标准电池充电器。图1中，示范地示出公共汽车。装置10还可能是所谓的快充站，以用于对这种电动车辆12进行快充。装置10能够采用交流以及采用直流来操作。当今，对于快充，通常使用直流。

用于对电动车辆12进行充电的电力由固定电力供应装置14来提供，固定电力供应装置14通常连接到电力网或者任何其他适当电源。固定电力供应装置14没有具体放置在待充电电动车辆12内。为了连接用于对电动车辆12进行充电的装置10—其在下文中简称为充电站10’，充电站10’包括活动触点框架16，其可能通过致动器17来致动。触点框架16具有多个电气触点20，其中至少两个耦合到电力供应装置14。此外，多个电气触点20各自布置用于接触车辆12的不同接触表面30。此外，充电站10’可包括固定支承框架18，致动器17与其连接。不是将致动器固定到充电站的专用固定支承框架，它而是还可固定到可能已经存在的任何其他支承结构(例如突出顶棚等)。

图2更详细示出具有多个电气触点20的触点框架16。例如，多个电气触点20具有四个电气触点22、23、24、25。但是，取决于充电站的要求和充电过程，也可使用更多或更少的电气触点。对于直流充电的示例，多个电气触点20可包括：负电气触点22，连接到电力供应装置14的负电位；正电气触点23，连接到电力供应装置14的正电位；保护地面触点24，其连接到地面(其又称作接地)；以及控制触点25，其用于充电站10’与电动车辆12之间的通信。

此外，图2还示出电动车辆12的电接触表面30。充电站10’的多个电气触点20的每个电气触点22、23、24、25具有电动车辆12上的对应接触表面32、33、34、35。对于直流充电的上述示例，与电气触点22(其是负电气触点)对应的接触表面32电连接到电动车辆的能量存储单元，以及与电气触点23(其是正电气触点)对应的接触表面33也电连接到电动车辆的能量存储单元以用于对能量存储单元进行充电。

按照本发明，提供辅助触点28，其与电气触点20中的一个电气触点形成触点布置29。例如，图2示出辅助触点28设置成与保护地面触点24相邻。但是，辅助触点28也可能设置成与多个触点20的任何其他电气触点22、23、25相邻。触点布置29的电气触点24(其在这种情况下是保护地面触点)和触点布置29的辅助触点28布置成接触电动车辆12的相同接触表面34。

在图3所示的示例中，充电站10’还配置用于当电动车辆12的所述相同接触表面34被触点布置29的电气触点24和触点布置29的辅助触点28所接触时测量触点布置29的电气触点24与触点布置29的辅助触点28之间的电阻抗。

参照图3来说明用于测量触点布置29的电气触点24与触点布置29的辅助触点28之间的电阻抗的方法和布置。图3示出电接触表面30中的一个电接触表面，即，被电气触点24和辅助触点28所接触的接触表面34。在图3的示例中，电气触点24是上述保护地面触点24，其电连接到地面。此外，提供电流或电压源40(其更一般地称作电源40)，其通过电源40的第一极来连接到电气触点24，并且通过电源的第二极来连接到辅助触点28。当电气触点24和辅助触点28均接触电动车辆12的相同接触表面34时，闭合电路42通过连接到接触电动车辆12的接触表面34的电气触点24的电源40来形成。接触表面34被辅助触点28(其也连接到电源40)所接触。为了确定阻抗，电气触点24与辅助触点28之间的电压由电压测量装置44来测量。

基于所测量阻抗，充电站10’仅当触点布置29的电气触点24与触点布置29的辅助触点28之间的所测量电阻抗低于预定阈值时实现电力经由耦合到电力供应装置14的至少两个电气触点22、23到车辆12的供应。

如图2所示，在负电气触点22、正电气触点23和保护地面触点24存在的情况下，负电气触点22和正电气触点23连接到电力供应装置14，以及确定保护地面触点24的阻抗。特别优选的是，充电站10’与电动车辆12之间的保护地面连接的阻抗不超过某个预定阈值，因为这个连接提供例如针对电击的安全性。在保护地面连接中的阻抗过高的情况下，从充电站向电动车辆提供电力可能是危险的。因此，仅当阻抗低于预定阈值时才提供电力。

如上所述，可通过由电压测量装置44确定如图3中通过虚线42所示当预定电流经过电气触点24和辅助触点28来发送时的触点布置29的电气触点24与辅助触点28之间的电压，进行触点布置29的电气触点24与触点布置29的辅助触点28之间的电阻抗的测量。

还可使用测量阻抗的其他方法。例如，充电站10’配置用于通过确定当预定电压施加在触点布置29的电气触点24与触点布置29的辅助触点28之间时在闭合电流回路42中流动的电流，来测量所述电气触点24与所述辅助触点28之间的电阻抗。

在测量阻抗的两种所述方法中，所施加电流在测量期间优选地具有至少10安培、更优选地具有至少25安培以及最优选地具有至少50安培。

例如，充电站(具体是电源40)在测量触点布置29的电气触点24与触点布置29的辅助触点28之间的电阻抗期间施加开关或脉动电流。通过在测量期间使用开关或脉动电流，能够执行接触阻抗的更复杂感测。在使用不太复杂感测的情况下，例如在仅施加稳态dc电流的情况下，测量可能仅确定欧姆接触电阻。

在另一实施例中，多个电气触点20的另一电气触点也可能配备有相应辅助触点以形成相应触点布置，以及配备有如图3所示的另一电压或电流源和电压测量装置，使得当车辆的相同接触表面被相应触点布置的电气触点和同一触点布置的辅助触点所接触时，电接触阻抗能够在相应触点布置的电气触点与同一触点布置的辅助触点之间来确定。此外，充电站还可能对若干或者对每个电气触点配备有这种触点布置。

在另一示例(其基本上相当于以上针对图3所述的示例)中，触点布置的电气触点20可能是负电气触点22或正电气触点23，而不是保护地面触点24。在这种情况下，阻抗的测量也可在充电期间进行，以用于监测充电期间的阻抗。此外，用于确定闭合电路42中的阻抗的电流可沿与充电电流相反的方向行进，以便不会使电气触点20和电动车辆上的相应接触表面30过载。

下面将说明检验充电站10’与电动车辆12之间的接触的方法。它可适用于充电站10’的上述实施例的任一个。检验接触的方法可包括：

-将触点布置29布置成接触电动车辆12的相同接触表面34；以及

-测量触点布置29的电气触点24与触点布置29的辅助触点28之间的电阻抗。

此外，该方法可包括通过确定预定电压施加在触点布置29的电气触点24与触点布置29的辅助触点28之间时的电流来测量电阻抗。备选地，该方法还可包括确定当预定电流经过触点布置29的电气触点24和触点布置29的辅助触点28来发送时的触点布置29的电气触点24与触点布置29的辅助触点28之间的电压。

在另一实施例中，充电站与电动车辆之间的电连接通过电缆来建立，电缆包括用于建立到电动车辆的对应插头的电连接的插头。例如，用于对电动汽车进行充电的这类充电站是众所周知的。不是将电气触点和辅助触点附连到上述活动触点框架，电气触点以及辅助触点而是保持在插头内。插头通常由人来操控。备选地，插头还可由机器人来操控。

此外，如在图2中能够看到，多个电气触点20、22、23、24、25能够是条形的。另外，电动车辆上的接触表面可通过条形触点来体现，其布置成与充电站的电气触点20、22、23、24、25基本上垂直。其他布置也是可能的。此外，多个电气触点优选地通过适当部件来按压到电动车辆上的对应接触表面，使得在正常条件下建立良好电接触。为此目的，多个电气触点的每个电气触点可能是弹簧承载的。同样的情况适用于辅助触点，或者在使用多个辅助触点时适用于辅助触点的每个。

图4中，示出具有三个触点布置的示例。第一触点布置29如同图2中一样通过电气触点24(其是保护地面触点)和触点布置29的相应辅助触点28来形成。第二触点布置129通过电气触点22(其是负电气触点)和触点布置129的相应辅助触点128来形成。第三触点布置229通过电气触点23(其是负电气触点)和触点布置229的相应辅助触点228来形成。应当注意，全部电气触点也可能是相应触点布置的组成部分。

用于测量触点布置129的负电气触点22与第二触点布置129的相应辅助触点128之间的电阻抗的方法和布置就包括保护地面触点24并且其在上方针对图2和图3已经描述的触点布置29来说是等效的。但是，也可使用备选可能性，其随后针对图5来描述。同样的情况适用于测量第三触点布置229的正电气触点23与第三触点布置229的相应辅助触点228之间的电阻抗的方法和布置。

图5示出电接触表面30中的一个电接触表面，在充电期间电流i经过其流动。在图5所示的示例中，示出被负电气触点22所接触的接触表面32。此外，接触表面32还被触点布置129的辅助触点128所接触。此外，电流通过虚线示出。如所示，第一电流通路从负电气触点22直接转到接触表面32。第二电流通路经过电压测量装置44从负电气触点22转到辅助触点128，并且进一步转到接触表面32。为了确定阻抗，电气触点22与辅助触点128之间的电压由电压测量装置44来测量。

图6示出按照本发明的另一个实施例。在这个实施例中，第一触点布置和第二触点布置用来测量电气触点的接触阻抗。在图6所示的示例中，第一触点布置129是具有负电气触点22和相应辅助触点128的触点布置。第二触点布置229是具有正电气触点23和相应辅助触点228的触点布置。为了对电动车辆12的电池或任何其他适当能量存储装置50进行充电，能量存储装置50电连接到与电气触点22对应的接触表面32以及连接到与电气触点23对应的接触表面33。此外，电力供应装置14电连接到负电气触点22并且连接到正电气触点23。为了测量第一触点布置129的电气触点22与相应接触表面32的接触阻抗以及第二触点布置229的电气触点23的接触阻抗，第一触点布置129的辅助触点28和第二触点布置229的辅助触点28电连接到电压测量装置44。通过采用电压测量装置44在电力供应装置14所提供的给定电流下测量电压，能够确定阻抗。

参考标号列表

10用于对电动车辆进行充电的装置

10’充电站

12电动车辆

14电力供应装置

16活动触点框架

17致动器

18固定支承框架

20多个电气触点

22电气触点，例如负电气触点

23电气触点，例如正电气触点

24电气触点，例如保护地面触点

25电气触点，例如控制触点

28辅助触点

29触点布置

30电动车辆上的接触表面

32与电气触点22对应的接触表面

33与电气触点23对应的接触表面

34与电气触点24对应的接触表面

35与电气触点25对应的接触表面

40电压源或电流源

42闭合电路

44电压测量装置

50能量存储单元