本發(fā)明涉及一種用于對電動車輛進行充電的移動且自主緊湊型設(shè)備，以及一種使得能夠使用后者的充電設(shè)備。

背景技術(shù)：

許多車輛使用電力并且配備有電池，例如電動汽車以及升降機平板卡車等。

這些車輛的電池都使用直流電流供電。為此目的，已知的是使用使得能夠?qū)碜耘潆娋W(wǎng)的交流電流轉(zhuǎn)換成適合于對電池進行充電的直流電流的充電設(shè)備。

已知兩種類型的充電設(shè)備：一方面，車載充電器，其直接安裝在電動車輛上；以及另一方面，外部充電器，其被集成到(例如，在車間、停車場、車庫中或者在路上的)固定的充電終端中。此外，存在安裝在移動車廂上的外部充電器，它通常體積很大并且很重。

然而，電動車輛有擊穿(breakdown)的風(fēng)險，例如由于電池的有限的自主性或者車載或外部充電器出現(xiàn)故障的情況下。此外，電動車輛可能沒有配備車載充電器，尤其是例如在其中電池充電可以系統(tǒng)地利用充電站中的固定的外部充電器來完成的使用情況下。

因此，需要改善電動車輛的使用安全性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明首先涉及一種用于電動車輛電池的充電設(shè)備，該充電設(shè)備包括包含電流轉(zhuǎn)換裝置的外殼，該外殼設(shè)置有使得能夠?qū)⒊潆娫O(shè)備直接連接至電動車輛以便為該電動車輛的電池進行供電的連接器，并且充電設(shè)備能夠通過來自電源的輸入電流供電，能夠經(jīng)電流轉(zhuǎn)換裝置將輸入電流轉(zhuǎn)換成直流輸出電流，并且能夠利用該直流輸出電流為電動車輛電池供電。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備是便攜設(shè)備，外殼優(yōu)選設(shè)置有手柄。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備能夠通過電纜連接至電源。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備包括其中電源是交流電源并且優(yōu)選是配電網(wǎng)的操作模式，并且其中，輸入電流是交流電流。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備包括其中電源是直流電源并且優(yōu)選是外部電池的操作模式，并且其中，輸入電流是直流電流。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備包括將輸入電流轉(zhuǎn)換成直流中間電流的第一級，以及將中間電流轉(zhuǎn)換成輸出電流的第二級。

根據(jù)一個實施方式，所述外殼設(shè)置有使得能夠?qū)⒊潆娫O(shè)備直接連接至車輛優(yōu)選地以便與該電動車輛電池交換信息和指令的附加連接器。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)適用于調(diào)整將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電流的參數(shù)；并且適用于與第一電動車輛的電池和/或與電源交換信息和指令。

根據(jù)一個實施方式，控制系統(tǒng)設(shè)置有輔助供電裝置，輔助供電裝置優(yōu)選地從適用于接收直流或交流外部電流并將該直流或交流外部電流轉(zhuǎn)換成該控制系統(tǒng)的直流供電電流的輔助電池和輔助轉(zhuǎn)換器中進行選擇。

根據(jù)一個實施方式，電動車輛是電動汽車。

本發(fā)明還涉及用于對電動車輛進行充電的方法，該方法包括：

-將如上所述的充電設(shè)備連接至電源；

-通過將充電設(shè)備的連接器直接連接到電動車輛的相應(yīng)的連接器上來將該充電設(shè)備連接至電動車輛；

-通過來自電源的輸出電流向充電設(shè)備供電；

-經(jīng)由充電設(shè)備將輸入電流轉(zhuǎn)換成直流輸出電流；

-經(jīng)由該輸出電流向電動車輛的電池供電。

根據(jù)一個實施方式，該輸出電流具有200V至550V的電壓；和/或該輸出電流具有小于或等于20kW，優(yōu)選地小于或等于6kW的功率。

根據(jù)一個實施方式，輸入電流至輸出電流的轉(zhuǎn)換包括將該輸入電流轉(zhuǎn)換成直流中間電流的第一步驟、然后將該中間電流轉(zhuǎn)換成輸出電流的第二步驟。

根據(jù)一個實施方式，輸入電流是交流電流。

根據(jù)一個實施方式，輸入電流是直流電流。

根據(jù)一個實施方式，所述方法包括通過將充電設(shè)備的連接器直接連接在電動車輛 的連接器上來將該充電設(shè)備連接至電動車輛。

根據(jù)一個實施方式，所述方法包括調(diào)整用于將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電流的參數(shù)，并且在充電設(shè)備與電動車輛的電池和/或電源之間交換信息和指令；所述方法優(yōu)選地包括將來自充電設(shè)備的指令發(fā)送至電源，以觸發(fā)從該電源至充電設(shè)備的電供應(yīng)。

根據(jù)一個實施方式，所述方法包括用于經(jīng)輔助電源向充電設(shè)備供電的初步步驟，該輔助電源優(yōu)選地從輔助電池和直流或交流外部電流中選擇。

根據(jù)一個實施方式，電動車輛是電動汽車。

本發(fā)明能夠克服現(xiàn)有技術(shù)狀況的缺陷。更具體地使得能夠改進電動車輛的使用安全。

這被實現(xiàn)歸功于緊湊型充電設(shè)備的開發(fā)，緊湊型充電設(shè)備可以形成使得能夠?qū)﹄妱榆囕v電池再充電的真正的備用充電器。

傳統(tǒng)的外部充電器使用設(shè)置在其端部利用連接器(或插頭)連接至車輛的電纜連接至車輛。本發(fā)明提出將充電設(shè)備集成到設(shè)置有用于直接連接至車輛的連接器的外殼中。因此，使得必須對車輛的電池進行再充電的操作更容易，并且充電設(shè)備可以很容易地保存和運輸，尤其是用作備用充電設(shè)備，例如在沒有車載充電器或固定的外部充電器或者車載充電器或固定的外部充電器出現(xiàn)故障(或無法使用)的情況下。

因此，所提出的充電器被集成到充電插頭。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的充電設(shè)備的三維視圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的充電設(shè)備的電流轉(zhuǎn)換裝置的通用電氣圖的示例。

具體實施方式

現(xiàn)在將在下文的描述中更詳細地并且以非限制性的方式對本發(fā)明進行描述。

本發(fā)明提供一種移動的、可拆卸的、緊湊并且便攜的充電設(shè)備，其適用于為電動車輛電池供電。電動車輛是指能夠移動或運輸人或裝備的機動設(shè)備，其電動機利用電動機電池的電力供電(優(yōu)選地全部，但可選地在混合電動車輛的情況下僅一部分)。

電動車輛優(yōu)選為電動汽車。另選地，電動車輛例如可以是諸如電力升降車、升降機或托盤車的裝卸搬運車輛。

“輕便的”或“便攜的”意味著該設(shè)備可以由一個健康的成年人提起并移動，而無需借助于任何專門的裝備。該設(shè)備沒有永久集成在諸如電動車輛充電終端的固定式結(jié)構(gòu)上。該設(shè)備也沒有永久集成在電動車輛中，即，其不是車載充電器。

作為例示，該設(shè)備可以具有小于或等于20kg(優(yōu)選地小于或等于15kg、或10kg、或7.5kg、或5kg)的質(zhì)量。

作為例示，該設(shè)備(即，下面所描述的其外殼)可以具有小于或等于60cm(優(yōu)選地小于或等于50cm、或40cm、或30cm)的最大尺寸。

圖1提供了根據(jù)本發(fā)明的示例充電設(shè)備1。后者包括包含電流轉(zhuǎn)換裝置和(可選地)使其易于抓握的手柄2的外殼5。

連接器3和附加連接器4(其是可選的)被設(shè)置在外殼5的一個面(優(yōu)選與手柄2相對)上；兩者都適用于直接連接至電動車輛的相關(guān)的連接器(或插頭)?！爸苯印笔侵笩o需媒介物，并且(具體地)無需中間電纜。

連接器3適用于為車輛的電池供電。根據(jù)一個實施方式，連接器3允許至車輛的電池的DC(直流)觸點的直接連接，DC觸點原則上由外部快速充電或半快速充電系統(tǒng)使用。

附加連接器4例如適用于將充電設(shè)備1連接至地和/或適用于與電動車輛交換信息或控制信號。

充電設(shè)備1還包括用于連接至的電源的裝置(此處未示出)，其例如被設(shè)置在手柄中或其旁邊。

這些連接裝置例如可以是布置在外殼5上的另一連接器，并且適用于連接至電纜使得能夠?qū)⒊潆娫O(shè)備1連接至電源。另選地，這些連接裝置反過來可以包括離開外殼5并利用連接器設(shè)置在其自由端的電纜，使得能夠?qū)⒊潆娫O(shè)備1連接至電源。

有利的是，用于連接至電源的裝置使得能夠為充電設(shè)備1供電，但優(yōu)選地也允許到地的連接和/或與電源交換信息或控制信號。

根據(jù)本發(fā)明的充電設(shè)備1代替來自固定充電端子的電纜連接至車輛，但是其利用優(yōu)選受限、與其備用或升壓充電功能相兼容的電力來執(zhí)行充電。

根據(jù)第一操作模式，電源是交流電源，例如一般的配電網(wǎng)。其利用交流輸入電流(優(yōu)選為單相電流(另選地，可選地，多相電流，尤其是三相電流))向充電設(shè)備1供電。如果輸入電流是單相電流，則其例如可以具有從85V至265V(例如，110V 或230V)的電壓。

根據(jù)第二操作模式，電源可以是直流電源，例如固定的外部電池、或移動車廂上的外部電池、或應(yīng)急車輛攜帶的外部電池。

在該第二實施方式中，所傳遞的輸入電流例如可以具有從20V至1500V(優(yōu)選為從50V至550V，尤其更優(yōu)選為從200V至550V，并且特別尤其為從300V至500V)的電壓。

根據(jù)一個實施方式，外部電池可以是另一電動車輛的電池。那么該操作模式則對應(yīng)于車輛到車輛緊急充電情況，可用于無法到達充電站的車輛。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備僅適用于根據(jù)第一操作模式的操作。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備僅適用于根據(jù)第二操作模式的操作。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備適用于根據(jù)第一操作模式和第二操作模式二者的操作。

在每種操作模式下，傳遞的輸出電流是適合對電動車輛電池進行充電(即具有從20V至1500V的電壓，優(yōu)選為從50V至550V，還尤其更優(yōu)選為從200V至550V，并且尤其特別地為從300V至500V)的直流電流。

在第一操作模式下，充電設(shè)備1執(zhí)行AC-DC轉(zhuǎn)換。在第二操作模式時，充電設(shè)備1執(zhí)行DC-DC轉(zhuǎn)換。

一般來說，即使當(dāng)電源是直流電源時，輸出電流的電壓也與輸入電流的電壓不同。這具體是由于電動車輛電池充電(或耗電)的電壓根據(jù)其充電水平而變化的事實。

因此，充電設(shè)備1可以(根據(jù)情況)充當(dāng)升壓或降壓變壓器。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備1在輸入端和輸出端之間包括電絕緣。

根據(jù)一個另選實施方式，充電設(shè)備1在輸入端和輸出端之間沒有電絕緣。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備1執(zhí)行輸入電流至中間(直流)電流的轉(zhuǎn)換，然后執(zhí)行中間電流至輸出電流的轉(zhuǎn)換。優(yōu)選地，使用設(shè)置在任一側(cè)上的具有切割轉(zhuǎn)換模塊的變壓器來完成中間電流至輸出電流的轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選地，充電設(shè)備1包括用于與電源(或與可能不同的電源)和與電動車輛(例如，與電動車輛的電池)交換信息和指令的裝置；以及用于(具體地)基于從電源接收到的信息和/或從要被充電的電動車輛的電池接收到的信息和/或用戶所給出的指令來調(diào)整輸入電流和輸出電流的轉(zhuǎn)換的參數(shù)的裝置。所有這些裝置使得能夠提供充電協(xié) 議的完整的管理。

充電設(shè)備的接口110在模式1和/或模式2和/或模式3中必須與標準EN61851兼容，和/或與Chademo標準和/或與標準ISO 15118兼容，和/或與標準J1772和/或定義用于充電設(shè)備、電源和車輛之間的通信的協(xié)議和系統(tǒng)的任何其它標準兼容。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備1根據(jù)取決于要被充電的車輛和電源的一個或另一個標準進行操作。

用于與電源交換信息和指令的裝置(具體地)能夠觸發(fā)電源的輸入電流供給，作為安全操作的一部分。

用于與電源交換信息和指令的裝置還能夠在其涉及車輛電池時(第一操作模式)，或者甚至涉及外部電池(第二操作模式)時避免其過度消耗。

根據(jù)一個實施方式，電動車輛(其電池使用根據(jù)本發(fā)明的充電設(shè)備進行充電)是不具有車載充電器(即，執(zhí)行交流電流至直流電流的轉(zhuǎn)換、能夠向電池供電的設(shè)備)的電動車輛。

根據(jù)一個實施方式，充電設(shè)備1包括輔助供電裝置。這些供電裝置可以(具體地)用于允許在初步階段與電源和與要被充電的電池進行信息和指令的交換，使得能夠觸發(fā)電源的電流供給。

這些輔助供電裝置可以包括在充電設(shè)備1自身中的輔助電池(或一個或數(shù)個電池單元)。另選地，能夠提供一種能夠利用外部電流供電并且(具體地)在上述的初步階段期間將該外部電流轉(zhuǎn)換成適用于充電設(shè)備1的操作的直流電流的輔助轉(zhuǎn)換器。

尤其能夠提供利用來自配電網(wǎng)的交流電流向該輔助轉(zhuǎn)換器供電。還能夠提供利用外部電池或利用為電動車輛的設(shè)備供電的車載電網(wǎng)來為其供電。

當(dāng)無論是電源還是要被充電的車輛在其充電連接器都沒有可用的電源時，這些輔助供電裝置尤其有用。事實上，出于安全考慮，在未證明存在適當(dāng)?shù)倪B接并且該連接未經(jīng)車輛的安全控制裝置和其監(jiān)管系統(tǒng)識別為是至電源的適當(dāng)?shù)倪B接的情況下不允許在充電連接器直接接入危險電壓。

通過在車輛和電源之間交換信號來完成該識別。因此，有必要有一個現(xiàn)有的電源以能夠建立信號的交換，以便觸發(fā)電觸點的連接，使得能夠?qū)囕v的充電進行供電。

參照圖2，詳細地描述了一種用于根據(jù)本發(fā)明的充電設(shè)備1的電流轉(zhuǎn)換裝置的可能的電路。

在該示例中，充電設(shè)備1包括輸入接口22，其與電源21交換信息和指令，并且可以利用該電源21的電流供電。

充電設(shè)備1還包括輸出接口27，其與電動車輛電池28交換信息和指令，并且可以利用電流向后者供電。

充電設(shè)備1還包括第一模塊23、第二模塊24和第三模塊26。變壓器25被設(shè)置在第二模塊24和第三模塊26之間。

第一模塊23構(gòu)成轉(zhuǎn)換器的第一級(執(zhí)行輸入電流/中間電流轉(zhuǎn)換)，并且由第二模塊24、變壓器25和第三模塊26形成的組合件構(gòu)成轉(zhuǎn)換器的第二級(執(zhí)行中間電流/輸出電流轉(zhuǎn)換)。

第一模塊23連接到輸入接口22。第一模塊23包括一組電感L1、L2、二極管D1、D2、開關(guān)元件Q1、Q2以及電容器C1。該第一模塊23能夠?qū)⒔涣鬏斎腚娏?來自電源21)轉(zhuǎn)換成具有跨電容器C1兩端的電壓U1的直流電流(中間電流)。該第一模塊23還執(zhí)行功率因數(shù)校正功能。第一模塊23也能夠在電源21提供直流輸入電流時執(zhí)行DC-DC轉(zhuǎn)換操作。

第二模塊24是橋限幅器(bridge clipper)，其包括開關(guān)元件Q3、Q4、Q5、Q6。第二模塊24將具有電壓U1的直流電流轉(zhuǎn)換成供給變壓器25的交流電流。第二模塊24優(yōu)選具有諧振或準諧振結(jié)構(gòu)。

變壓器25提供電絕緣，電絕緣是安全標準針對從配電網(wǎng)的任何充電所要求的。

在第三模塊26的輸入端形成交流電流，該第三模塊26是整流器，包括開關(guān)元件Q7、Q8、Q9、Q10和電容器C2。該整流器提供跨電容器C2兩端的直流電壓U2，并從而提供至輸出接口27(輸出電流)。

控制系統(tǒng)29接收信息，并且向輸入接口22、輸出接口27以及第一模塊23、第二模塊24和第三模塊26提供指令。

該控制系統(tǒng)29如上所述利用輔助供電裝置30的能量被供電。如圖所示，輔助供電裝置30可以包括在充電設(shè)備1中或者在后者的外部。

如果充電設(shè)備1僅根據(jù)第二操作模式來使用，則能夠使用僅執(zhí)行DC-DC轉(zhuǎn)換的簡易的結(jié)構(gòu)，并且例如如果不需要出于安全原因而電絕緣的話，則不具有變壓器25。

另一種可能的(簡易的)可以用于代替上述結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)將包括設(shè)置有復(fù)雜命令的單個轉(zhuǎn)換模塊。