(57)【要約】【課題】  電気車両用の充電プラグ、充電ケーブル、および充電方法を提供する。【解決手段】  本発明は、カップリングへのプラグ接続を確立するための接続ピン（Ｌ１、Ｎ、ＰＥ）と、充電プラグ（１０）とカップリングとの間の温度プロファイルを検出するため、接続ピン（Ｌ１、Ｎ、ＰＥ）に熱的に接続された温度センサ（ＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３）とを有する電気車両用の充電プラグ（１０）に関する。本発明はさらに、この種のプラグを有する充電ケーブル、さらに、電気車両を充電するための対応する方法に関する。【選択図】  図１
2016039147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気車両用の充電プラグ（１０）であって、
カップリング（１２）へのプラグ接続を確立するための接続ピン（Ｌ１、Ｎ、ＰＥ）と、
前記充電プラグ（１０）と前記カップリング（１２）との間の温度プロファイルを検出するため、前記接続ピン（Ｌ１、Ｎ、ＰＥ）に熱的に接続された、温度センサ（ＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３）とを有すること
を特徴とする充電プラグ（１０）。
【請求項２】
前記カップリング（１２）に対向する、前記温度センサ（ＮＴＣ１、ＮＴＣ２，ＮＴＣ３）を取り付けるための印刷回路板（ＬＰ）と、
前記印刷回路板（ＬＰ）に担持された、プラグ接続をチェックするためのホールセンサ（１４）とを有すること、
を特徴とする、請求項１に記載の充電プラグ（１０）。
【請求項３】
すべてが前記接続ピン（Ｌ１、Ｎ、ＰＥ）に直接接合され、前記印刷回路板（ＬＰ）上にあり、前記温度センサ（ＮＴＣ１、ＮＴＣ２，ＮＴＣ３）を前記接続ピン（Ｌ１、Ｎ、ＰＥ）に接続する、熱伝導性の接触面（１６）を含むことを特徴とする、請求項２に記載の充電プラグ（１０）。
【請求項４】
同様に印刷回路板（ＬＰ）に取り付けられた、前記充電プラグ（１０）を保護された態様で接続するための構成要素を有することを特徴とする、請求項２または３に記載の充電プラグ（１０）。
【請求項５】
ケーブル内制御ボックス（ＩＣＣＰＤ）を用いて、前記ホールセンサ（１４）および前記温度センサ（ＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３）を機能させるための共通電気信号線（１８）を有することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載の充電プラグ（１０）。
【請求項６】
前記接続ピン（Ｌ１、Ｎ、ＰＥ）から離れて設置された、前記充電プラグ（１０）に作用する環境関連の温度の影響を探知するためのさらなる温度センサ（ＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の充電プラグ（１０）。
【請求項７】
前記接続ピン（Ｌ１、Ｎ、ＰＥ）の１つに電気的に接続され、さらなる温度センサ（ＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３）を担持する保護導体接触部（２２）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の充電プラグ（１０）。
【請求項８】
電気車両用の充電ケーブル（３６）であって、
請求項５に記載の充電プラグ（１０）と、
信号線（１８）を用いて前記充電プラグ（１０）に電気的に接続された、前記電気車両を充電する方法を制御するためのケーブル内制御ボックス（ＩＣＣＰＤ）とを有することを特徴とする充電ケーブル（３６）。
【請求項９】
前記信号線（１８）の少なくとも１つは、前記充電プラグ（１０）の熱的挙動を数値化するための所定の電気抵抗（Ｒ１、Ｒ２）を有することを特徴とする、請求項８に記載の充電ケーブル（３６）。
【請求項１０】
請求項８に記載の充電ケーブル（３６）を用いて電気車両を充電する方法であって、
プラグ接続は、接続ピン（Ｌ１、Ｎ、ＰＥ）を用いて確立され、
ホールセンサ（１４）は、信号線（１８）によって機能し、
前記プラグ接続は、前記ホールセンサ（１４）を用いてチェックされ、
温度センサ（ＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３）は前記信号線（１８）によって機能し、
温度プロファイルは、充電プロセス中に、前記温度センサ（ＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３）を用いて検出される、
ようにケーブル内制御ボックス（ＩＣＣＰＤ）によって制御されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求項１の前段に記載の電気車両用の充電プラグに関する。本発明はさらに、この種のプラグを有する充電ケーブル、さらに、電気車両を充電するための対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公共電力供給システムを用いてバッテリを充電できる車両は、エレクトロモビリティの分野で原則的に公知である。それぞれがきわめて多岐にわたる品質基準を満たし、老朽化の影響を受ける多数の電力供給システム、充電プラグ、および充電ケーブルが、この用途において世界中で使用されている。この基幹設備の使用に関して、きわめて多岐にわたる需要も生じている。
【０００３】
充電プロセス中に、基幹設備の構成要素に過負荷がかかるのを回避するために、必要に応じて、充電電流を下げる、または切断することができるようにするために、温度センサを備えた充電プラグを装備することが何度か提案された。これらの教示の例が、（特許文献１）、（特許文献２）、および（特許文献３）に挙げられている。
【０００４】
ホールセンサを使用して、カップリングまたはブッシュへの充電プラグの適切な嵌入をチェックする試みが行われたこともあった。この種の試みは、例えば、（特許文献３）、および（特許文献４）から公知である。最後に挙げた特許は、プラグ部、ソケット部、さらにホールセンサを含む電気ドライバを有する自動車用の充電プラグ装置を開示している。このホールセンサは、充電プラグ装置が接続されたときに、プラグ装置が接続されていない場合とは異なる電圧を送出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，９０５，３６２Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許第８，７２９，８５６Ｂ２号明細書
【特許文献３】米国特許第８，５７３，９９４Ｂ２号明細書
【特許文献４】独国実用新案第２０  ２００８  ００９  ９２９Ｕ１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、独立請求項に記載される自動車用の充電プラグおよび充電方法に基づく。
【０００７】
この問題解決策の１つの利点は、この問題解決策が、充電プロセス中に、充電ブッシュまたはカップリングと充電プラグとの間の温度プロファイルを直接検出することを可能にすることにある。したがって、充電ケーブルを不適切に使用した場合のプラグ接続部の起こりつつある過熱を早めに特定することができ、前記充電プラグを切り離す、または電流を下げることで過熱を回避することができる。
【０００８】
本発明のさらに有益な改良が、従属請求項に示される。例えば、温度センサを取り付けるために、充電ブッシュに対向する印刷回路板を設けることができ、プラグ接続をチェックするために、印刷回路板に担持されたホールセンサを設けることができる。したがって、充電するために必要とされる電気供給システムの接続については、実際の充電プロセスの前でさえ、２つのプラグ部の基本的互換性をチェックすることができる。様々な素子、例えば、ＮＴＣ素子またはＰＴＣ素子は温度センサとして適しており、サーミスタとも呼ばれる。
【０００９】
好ましい実施形態では、すべてが接続ピンに直接接続される、印刷回路板上の熱伝導性接触面は、温度センサを接続ピンに接続するように機能することができる。したがって、印刷回路板は、温度センサおよびホールセンサ用の取付プラットフォーム、接続部、配線部、および接点として同時に機能する。さらに、充電プラグを保護された態様で接続するために、さらなる構成要素を前記印刷回路板に取り付けることができる。
【００１０】
本発明のさらなる態様によれば、充電プラグは、電気信号線を用いて、いわゆるケーブル内制御ボックス（ケーブル内制御および保護装置）に接続される。前記ケーブル内制御ボックスは、ホールセンサ、さらに温度センサを共に機能させるために共通信号線を使用することができる。
【００１１】
さらに、充電プラグに及ぼす環境関連の温度の影響を探知するために、接続ピンから離れて設置される、さらなる温度センサを設けることができる。例えば、接続ピンの１つに電気的に接続された充電プラグの保護導体接触部の提案された幾何学配置を、電力接続ピンに直接接するセンサと組み合わせることで、温度プロファイルと比較した、非動作状態と日光などの環境の影響とで生じた温度、すなわち周囲温度の測定および評価が、充電プロセス中に行われるのが可能になる。
【００１２】
最終的に、充電プラグの熱的挙動を数値化するための、信号線の少なくとも１つの所定の電気抵抗により、きわめて多種多様なプラグおよびハウジングの変形版と、前記変形版のそれぞれの異なる熱的挙動と、対応する特性曲線とが、充電電子回路に格納され、対応付けられることが可能になり、導出された出力低減プロセスあるいは切断プロセスが開始されることが可能になる。
【００１３】
本発明の１つの例示的な実施形態が図面に示され、本文で詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に従って充電ケーブルに設けられた充電プラグを、前記充電プラグの印刷回路板の平面図と共に示している。
【図２】図１の充電プラグの長手方向断面図を、対応するカップリングまたは供給システムプラグソケットと共に示している。
【図３】充電プラグの温度センサを強調して、図２と同じ長手方向断面図を示している。
【図４】図３の充電プラグの簡略化した回路図を、充電ケーブル、さらに前記充電ケーブルのケーブル内制御ボックスと共に示している。
【図５】温度センサの基礎をなす負の温度係数、すなわちＮＴＣの抵抗の最適特性曲線を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明による充電プラグ１０の基本設計を前記充電プラグの正面図で示している。前記図は、対応するカップリング１２へのプラグ接続を確立するために設けられた接続ピンＬ１、Ｎ、ＰＥを示し、さらに、接続ピンＬ１、Ｎ、ＰＥに熱的に接続された温度センサＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３を示している。これらの温度センサＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３は、充電プラグ１０と、前記充電プラグの、図１に示していないカップリングとの間の温度プロファイルを検出するために、充電プロセス中に、図１に示していないケーブル内制御ボックスＩＣＣＰＤによって使用される。
【００１６】
この場合に、外部から図１のように見える印刷回路板ＬＰは、温度センサＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３用の取り付けプラットフォームとして機能し、同時に、充電プラグ１０とカップリングとの間のプラグ接続をチェックするためのホールセンサ１４を担持している。印刷回路板ＬＰの熱伝導性の接触面１６は、接続ピンＬ１、Ｎ、ＰＥを完全に取り囲み、接続ピンＬ１、Ｎ、ＰＥへの直接的な接合によって、前記接続ピンが、温度センサＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３に熱的に接続されるのを保証する。
【００１７】
保護された態様で、プラグ接続器１０の接続を実現するために、図面に示していないさらなる構成要素を印刷回路板ＬＰに取り付けることができる。
【００１８】
図２の長手方向断面図は、充電プラグ１０の接続ピンＬ１、Ｎ、ＰＥが、カップリング１２の対応する接続開口に入ったときの、カップリング１２または供給システムプラグソケットの合わせ面よりも下にある、対応するマグネット２４に対する充電プラグ１０のホールセンサ１４の相対配置を示している。前記図はまた、一方で、充電プラグ１０のハウジング内部で接続ピンＬ１、Ｎ、ＰＥから離れて設置され、他方で、対応する接続ピンＰＥに接続された保護導体接触部２２に配置することができる温度センサＮＴＣ１の選択的位置を示している。
【００１９】
対照的に、図３の図解は、温度センサＮＴＣ３の例を使用して、温度センサＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３の特定の構造を強調している。この温度センサは、負の温度係数の抵抗、すなわちＮＴＣ抵抗として、ガラス、セラミック、または同様の材料からなる、熱伝導性で電気絶縁性のハウジングに詰め込まれた、いわゆるＮＴＣピル２６を、対応する接続突起２８と共に含み、前記ハウジングを用いて、対応する接続ピンＬ１、Ｎ、ＰＥに抱き合う態様で接続されている。これは、図５と共に、各温度センサＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３の特定の抵抗を、対応する接続ピンＬ１、Ｎ、ＰＥの温度の関数として示す、特に適切な温度曲線３０を示す。
【００２０】
最後に、図３の充電プラグ１０と、図面に概略的にのみ示される、前記充電プラグを含む充電ケーブル３６との間の相互作用と、前記充電ケーブルのケーブル内制御ボックスＩＣＣＰＤとが図４に示される。このために、充電プロセスを制御するケーブル内制御ボックスＩＣＣＰＤは、適切な電気信号線１８を使用する６極信号リング３４を用いて充電プラグ１０に接続される。電気信号線１８は、ホールセンサ１４および温度センサＮＴＣ１、ＮＴＣ２、ＮＴＣ３を同時に機能させるように働く。前記信号線１８の２つは、充電プラグ１０の熱的挙動を数値化する所定の電気抵抗Ｒ１、Ｒ２を有する。前記電気抵抗の値は、ケーブル内制御ボックスのマイクロコントローラ３２のメモリ内容と相互に関係付けられ、ひいては、充電プラグ１０の熱的挙動についての結論を導くことを可能にする。
【符号の説明】
【００２１】
１０  充電プラグ
１２  カップリング
１４  ホールセンサ
１６  熱伝導性接触面
１８  信号線
２２  保護導体接触部
２４  マグネット
２６  ＮＴＣピル
３０  温度曲線
３２  マイクロコントローラ
３４  ６極信号リング
３６  充電ケーブル
ＩＣＣＰＤ  ケーブル内制御ボックス
Ｌ１  接続ピン
ＬＰ  印刷回路板
Ｎ  接続ピン
ＮＴＣ１  温度センサ
ＮＴＣ２  温度センサ
ＮＴＣ３  温度センサ
ＰＥ  接続ピン
Ｒ１  電気抵抗
Ｒ２  電気抵抗
【図１】
2016039147.tif 000003
【図２】
2016039147.tif 000004
【図３】
2016039147.tif 000005
【図４】
2016039147.tif 000006
【図５】
2016039147.tif 000007