ЗАРЯДНЫЙ КАБЕЛЬ, АДАПТЕР, ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНОГО ИСТОЧНИКА
CHARGING CABLE, ADAPTER, CHARGING APPARATUS AND METHOD FOR ELECTRIC CHARGING OF AN ACCUMULATOR SOURCE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к зарядному кабелю, предназначенному в частности для электрической зарядки электротранспортных средств, содержащему зарядную линию, выполненную, с одного своего конца, с возможностью разъемного электрического соединения с использованием соединителя с заряжаемым аккумуляторным источником энергии и выполненную, с другого своего конца, с возможностью электрического соединения со стыковочным узлом адаптера, выполненным с возможностью разъемного соединения с адаптером с образованием геометрического замыкания, причем указанный адаптер выполнен с возможностью разъемного электрического соединения с узлом энергопитания для передачи по зарядному кабелю электрической энергии или зарядного тока от указанного узла энергопитания в указанный заряжаемый аккумуляторный источник энергии.
Изобретение также относится к адаптеру для зарядного кабеля, выполненному, на одном своем конце, с возможностью разъемного соединения со стыковочным узлом указанного адаптера зарядного кабеля с образованием при этом геометрического замыкания, а также выполненному, на другом своем конце, с возможностью разъемного электрического соединения с узлом энергопитания для передачи посредством указанного адаптера электрической энергии или зарядного тока от указанного узла энергопитания к зарядному кабелю.
Изобретение также относится к способу электрической зарядки аккумуляторного источника энергии, в частности аккумуляторного источника энергии электротранспортных средств, от узла энергопитания с использованием зарядного устройства, содержащего зарядную линию, выполненную с возможностью разъемного электрического соединения, с одного конца, с использованием соединителя с указанным заряжаемым аккумуляторным источником энергии, и с возможностью разъемного электрического соединения, с другого конца, с узлом энергопитания с помощью адаптера, выполненного с возможностью разъемного соединения со стыковочным узлом адаптера с образованием геометрического замыкания.
Уровень техники
Для обеспечения возможности производить универсальным образом электрическую зарядку электротранспортных средств при задействовании различных узлов и устройств энергопитания, применяют зарядные устройства, снабженные зарядным кабелем и адаптером, выполненным с возможностью разъемного соединения с указанным зарядным кабелем. С указанной целью, этот зарядный кабель обычно изготовлен таким образом, что его зарядная линия, с одного своего конца, выполнена с возможностью электрического соединения с указанным электротранспортным средством и снабжена, с другого своего конца, стыковочным узлом адаптера, выполненным с возможностью разъемного соединения с адаптерами, выполненными для сопряжения с различными узлами или устройствами энергопитания. Например, эти адаптеры могут быть выполнены с возможностью сопряжения с различными, в зависимости от особенностей сетей электроснабжения конкретной страны, бытовыми электросетевыми розетками либо с розетками трехфазного электропитания. Выгодное преимущество такого технического решения состоит в том, что владельцу электротранспортного средства необходимо иметь с собой всего лишь один зарядный кабель, универсальным образом приспособленный к существующей инфраструктуре зарядки аккумуляторных источников питания благодаря возможности разъемного соединения с подходящим типом адаптера.
При реализации данного технического решения в условиях существующей на национальном уровне конкретной зарядной инфраструктуры для электротранспортных средств, для множества станций зарядки электротранспортных средств, в дополнение к возможности обычной передачи электрического тока при помощи зарядного устройства, требуется еще и возможность коммуникационного взаимодействия между зарядной станцией и электротранспортным средством, например для регулирования мощности электроэнергии, передаваемой для подзарядки аккумуляторных источников питания. С указанной целью, необходимым условием является интеграция линии передачи управляющих сигналов внутрь зарядного устройства или зарядного кабеля для передачи управляющих сигналов между зарядной станцией и электротранспортным средством в дополнение к уже существующей возможности передачи зарядного тока. Соответствующим образом возрастает и количество электрических контактов, которыми снабжаются стыковочные узлы адаптеров и сами адаптеры. Это ведет к увеличению размеров стыковочных узлов адаптеров или размеров самих адаптеров, что приводит в свою очередь к увеличению габаритов зарядного устройства в состоянии хранения и усложняет процесс его эксплуатации.
Кроме того, существующие громоздкие адаптеры и их стыковочные узлы характеризуются повышенной восприимчивостью к внешним механическим воздействиям. В обычном случае, зарядное устройство подвержено воздействию изменяющихся погодных условий; в частности электрические контакты в значительной мере страдают от влажности. В результате введения в конструкцию устройств дополнительного количества электрических контактов, предназначенных для передачи управляющих сигналов, возрастает и площадь поверхности материала, подверженная нежелательным погодным воздействиям, в частности коррозии, при этом также ухудшается надежность коммуникационного взаимодействия, построенного на передаче указанных управляющих сигналов.
Раскрытие изобретения
Таким образом, настоящее изобретение призвано решить данную проблему. Соответственно, задача указанного изобретения состоит в создании зарядного кабеля вышеуказанного типа, характеризующегося высокой степенью эксплуатационной надежности, долговечности и практичности, а также пригодного для обеспечения устойчивого коммуникационного взаимодействия между узлом энергоснабжения и заряжаемым аккумуляторным источником энергии.
Еще одна цель изобретения заключается в создании адаптера вышеуказанного типа, характеризующегося высокой степенью эксплуатационной надежности, долговечности и практичности, а также пригодного для обеспечения устойчивого коммуникационного взаимодействия между узлом энергоснабжения и заряжаемым аккумуляторным источником энергии.
Кроме этого, данное изобретение предусматривает еще и создание способа вышеуказанного типа, предназначенного для зарядки, при помощи зарядного устройства, аккумуляторного источника энергии, соединенного с узлом энергопитания, характеризующегося как практической осуществимостью процесса электрической зарядки, так и устойчивостью коммуникационного взаимодействия между указанным узлом энергопитания и указанным аккумуляторным источником энергии.
В соответствии с изобретением, первый объект данного изобретения представляет собой зарядный кабель вышеуказанного типа, снабженный стыковочным узлом адаптера, содержащим средство связи, обеспечивающее беспроводную связь с вышеуказанным адаптером, и также содержащим соответствующее средство связи при соединении указанного адаптера с указанной стыковочным узлом адаптера так, что управляющие сигналы между указанным узлом энергопитания, с одной стороны, и электронным блоком зарядного кабеля и/или аккумуляторного источника энергии, с другой стороны, соединенного с зарядным кабелем, могут передаваться между указанным адаптером и указанной стыковочным узлом адаптера беспроводным образом.
Поскольку управляющие сигналы могут передаваться беспроводным образом между стыковочным узлом адаптера и самим адаптером, появляется возможность отказаться от использования электрических контактов для передачи указанных управляющих сигналов между стыковочным узлом адаптера и адаптером, выполненным с возможностью разъемного соединения с указанной стыковочным узлом адаптера. В обычном случае, управляющие сигналы передаются в адаптер по электрическим контактам, например по медным проводникам, и преобразуются в указанном адаптере в радиосигналы или схожие с ними сигналы, которые затем снова преобразуются в электрические сигналы в стыковочном узле адаптера и могут уже быть переданы по медным проводникам. Таким образом, стыковочный узел адаптера может быть выполнен компактным, надежным и прочным, что обуславливает повышенную устойчивость стыковочного узла адаптера к внешним механическим воздействиям, а также обеспечивает уменьшение габаритных размеров зарядного кабеля при хранении. За счет такого конструктивного решения обеспечивается практичность зарядного кабеля при транспортировке и облегчается процесс его эксплуатации. Кроме того, малое количество электрических контактов обуславливает высокую устойчивость воздействию погодных факторов, поскольку при этом снижается, например, площадь поверхности материала подверженного коррозии. Поскольку передача управляющих сигналов между адаптером и стыковочным узлом адаптера с использованием электрических контактов отсутствует, то такая передача управляющих сигналов между адаптером и стыковочным узлом адаптера выполняется с возможностью обеспечения независимости от влияния окружающей среды и получения более низкого уровня радиопомех, что позволяет добиться стабильного и устойчивого коммуникационного взаимодействия между узлом энергопитания и заряжаемым аккумуляторным источником энергии.
Беспроводная передача управляющих сигналов между стыковочным узлом адаптера и самим адаптером также обуславливает преимущество, состоящее в том, что адаптеры, предназначенные для осуществления соединения зарядного кабеля с узлом энергопитания, не требующим передачи управляющих сигналов, например адаптеров для бытовых электросетевых розеток, могут быть выполнены компактными с увеличением при этом полезного объема. В противном случае, с точки зрения своих размеров, адаптеры данного типа следовало бы приводить в соответствие, без существования для этого какой-либо функциональной необходимости, с размерами стыковочного узла адаптера, увеличенными за счет наличия дополнительных электрических контактов.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусматривается возможность наличия разъемного соединения адаптера и его стыковочного узла с образованием при этом посадки с геометрическим замыканием, в частности посредством штепсельного соединения между указанным адаптером и его стыковочным узлом. Это таким образом обеспечивает возможность создания надежного механического и электрического соединения между электрическими контактами указанного адаптера и стыковочного узла данного адаптера. Если же соединение является штепсельным, что появляется возможность получить простое и быстрое соединение адаптера с его стыковочным узлом, причем в этом случае один адаптер может быть оперативно заменен на другой адаптер. Особую надежность соединению можно придать при разъемном соединении адаптера с его стыковочным узлом с использованием для этого фрикционной посадки или посадки с натягом.
В обычном случае, для предотвращения нежелательного отсоединения адаптера от стыковочного узла адаптера, применяется быстродействующий фиксирующий элемент, в частности фиксатор мгновенного действия. Таким образом у пользователя появляется возможность быстрого и простого соединения и разъединения адаптера и его стыковочного узла. Особенно подходящим фиксирующим элементом здесь является крючковый фиксатор мгновенного действия, обеспечивающий создание разъемного соединения с образованием посадки с геометрическим замыканием за счет упругой деформации крючкового элемента и его последующим вхождением в зацепление с присоединяемым к нему элементом с образованием при этом посадки с геометрическим замыканием. При повторном использовании свойства упругой деформации, указанный крючковый элемент может быть вновь отсоединен. Применение соединения данного типа обуславливает простоту и скорость отсоединения и повторного присоединения сопрягаемых деталей. Кроме того, составные элементы для крючковых фиксаторов мгновенного действия могут быть легко получены или изготовлены с использованием литья, в частности с использованием технологии литья под давлением. Быстроразъемное соединение также может быть реализовано, например, если оно по своему типу является байонетным, винтовым, клеммным, либо иным соединением, обеспечивающим быструю отсоединяемость соединенных ранее деталей.
В предпочтительном варианте, зарядный кабель содержит управляющее средство, предназначенное для управления и/или регулирования передаваемой энергией или передаваемым зарядным током. Это, таким образом, обеспечивает передачу электрической энергии или зарядного тока в соответствии с емкостью зарядного кабеля и/или узла энергопитания и/или заряжаемого аккумуляторного источника энергии. Указанное управляющее средство обеспечивает выполнение электрической зарядки с максимально возможной мощностью зарядки и, таким образом, обеспечивает процессу зарядки оптимизацию по времени, в частности с учетом передачи по зарядному кабелю управляющих сигналов. Таким образом указанное управляющее средство может быть выполнено связанным с узлом энергопитания и/или заражаемым аккумуляторным источником энергии в целях оптимизации процесса передачи электрической энергии.
Для того чтобы процесс электрической зарядки проходил в оптимальном режиме, предпочтительным решением является применение управляющего средства, выполненного с возможностью приведения зарядного тока в соответствие с подаваемым электрическим напряжением и/или частотой тока. В целях обеспечения безопасности выполнения зарядки, указанное управляющее средство соответствующим образом регулирует процесс зарядки, корректируя при этом количество передаваемой электроэнергии либо прерывая процесс зарядки, например с использованием для этого выключателя короткого замыкания на землю (ВKЗЗ) и/или средства защиты от перегрузки по току, в случае нарушения нормального режима работы, например при изменении тока и/или напряжения. В предпочтительном варианте, управляющее средство может быть снабжено пользовательским интерфейсом с помощью которого пользователь может вводить конкретные значения параметров, относящиеся к процессу зарядки, например максимальное значение зарядного тока, количество доступных узлов энергопитания, и.т.п., для задания таким образом требуемого режима процесса зарядки.
В частности, в случае выполнения зарядки электротранспортного средства от розетки бытовой электросети или трехфазной электросети, предпочтительным решением является применение управляющего средства, выполненного в виде так называемого кабельного блока управления, в целях обеспечения защиты процесса электрической зарядки посредством осуществления управления и/или контроля передаваемого зарядного тока. Таким образом, указанный кабельный блок управления выполняет необходимые функции обеспечения безопасности, которые во всех иных случаях выполняются станцией зарядки электротранспортных средств. Для данной цели, указанное управляющее средство может использоваться для коммуникационного взаимодействия с электротранспортным средством, при котором может быть задействован какой-либо блок энергопитания для выполнения электрической зарядки электротранспортного средства.
Указанное управляющее средство может быть выполнено как часть зарядной линии, что позволяет упростить конструкцию всей зарядной системы и облегчить задачу технического обслуживания. Является предпочтительным, если такое управляющее средство выполнено интегрированным в стыковочный узел адаптера, что делает легче работу с зарядным кабелем.
В предпочтительном варианте, стыковочный узел адаптера снабжен по меньшей мере пятью электрическими контактами, выполненными с возможностью разъемного электрического соединения с электрическими контактами самого адаптера. Таким образом, данное конструктивное решение обеспечивает возможность сопряжения с группой узлов энергопитания, так как электроэнергия либо зарядный ток могут передаваться параллельно с зарядным кабелем посредством группы линий, в зависимости от конкретного узла энергопитания.
В ином предпочтительном варианте, стыковочный узел адаптера снабжен трехфазными токоведущими контактами, причем один из указанных контактов является нейтральным, а другой контакт является защитным заземляющим контактом, при этом указанные контакты выполнены с возможностью разъемного электрического соединения с соответствующими контактами, имеющимися на адаптере. При этом фазные токоведущие контакты и нейтральный токоведущий контакт предназначены для обеспечения передачи зарядного тока, в частности трехфазного переменного тока; причем защитный заземляющий контакт применяется в целях безопасности и обеспечивает выравнивание потенциала стыковочного узла адаптера с потенциалом земли. Таким образом достигается безопасная электрическая зарядка или безопасная передача электрической энергии. В зависимости от вида имеющегося в наличии узла энергопитания, возможна как однофазная, так и многофазная электрическая зарядка, при которой используемый при зарядке зарядный кабель или адаптер стыкуется со всеми распространенным, стандартным электрическими розетками.
В соответствии с настоящим изобретением, другая его задача заключается в создании адаптера вышеуказанного типа, снабженного средством связи, обеспечивающим беспроводное соединение со стыковочным узлом адаптера, также снабженного соответствующим средством связи при соединении указанного адаптера с указанной стыковочным узлом адаптера так, что управляющие сигналы между указанным узлом энергопитания, с одной стороны, и электронным блоком зарядного кабеля и/или аккумуляторного источника энергии, с другой стороны, соединенного с зарядным кабелем, могут передаваться между указанным адаптером и указанной стыковочным узлом адаптера беспроводным образом.
Поскольку имеет место беспроводная передача управляющих сигналов между адаптером и стыковочным узлом адаптера, электрические контакты для передачи управляющих сигналов могут быть незадействованными со стороны указанного адаптера, обращенной к стыковочному узлу. В результате этого, указанный адаптер приобретает компактность и значительную устойчивость к механическим воздействиям. Таким образом, с одной стороны, становится легче пользоваться адаптером в процессе эксплуатации, а с другой стороны при транспортировке адаптера для его размещения потребуется меньше свободного места, что может быть определяющим фактором в особенности когда речь идет о необходимости транспортировки группы адаптеров. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, на стороне адаптера, обращенной к его стыковочному узлу, могут не использоваться электрические контакты, предназначенные для передачи управляющих сигналов, при условии повышения устойчивости адаптера к внешним механическим воздействиям, вызванным погодными факторами, поскольку при отказе от вышеуказанных электрических контактов, например, снижается уязвимая к действию коррозии площадь поверхности. В силу отсутствия передачи управляющих сигналов с использованием электрических контактов между адаптером и стыковочным узлом адаптера, достигается возможность передачи между указанным адаптером и стыковочным узлом адаптера помехозащищенного управляющего сигнала, что обеспечивает в итоге устойчивость и надежность коммуникационного взаимодействия между блоком электропитания и заряжаемым аккумуляторным источником энергии. Для данной цели, указанный адаптер соответственно содержит, на стороне обращенной к узлу энергопитания, как электрические контакты, предназначенные для получения и передачи зарядного тока, так и по меньшей мере один электрический контакт, предназначенный для передачи управляющих сигналов. Является предпочтительным, если один из указанных контактов, предназначенных для передачи управляющих сигналов, выполнен с возможностью электрического соединения с имеющимся в адаптере средством связи для беспроводной передачи между указанным адаптером и его стыковочным узлом управляющих сигналов, передаваемых через указанный контакт, предназначенный для передачи управляющих сигналов, при условии достижения вышеуказанных преимуществ.
Также является предпочтительным если указанный адаптер содержит по меньшей мере пять электрических контактов, выполненных с возможностью разъемного электрического соединения с электрическими контактами на указанной стыковочном узле адаптера, и по меньшей мере один дополнительный электрический контакт, предназначенный для передачи управляющих сигналов, выполненный с возможностью электрического соединения с установленным в адаптере средством связи для передачи управляющих сигналов. Таким образом достигается возможность сопряжения с различными блоками энергопитания или их электрическими контактами, поскольку электрическая энергия или зарядный ток могут передаваться параллельно по группе линий в зависимости от конкретного узла энергопитания. Для передачи управляющих сигналов при помощи установленного в адаптере средства связи, его электрически соединяют с по меньшей мере двумя имеющимися в адаптере электрическими контактами так, чтобы электрическая переменная величина могла быть передана на средство связи. С указанной целью, в дополнение к электрическому токоведущему контакту для передачи управляющих сигналов, к указанному средству связи может быть электрически присоединен один из электрических контактов указанного адаптера, например выполненный в виде защитного заземляющего контакта. При этом является также целесообразным использовать два или более электрических токоведущих контакта, предназначенных для передачи управляющих сигналов, для электрического соединения с установленным в адаптере средством связи, при условии, что передача управляющих сигналов отделена от прочих электрических контактов адаптера. В силу существования возможности передавать управляющие сигналы на установленное в адаптере средство связи, появляется также возможность осуществления беспроводной связи при помощи установленного в адаптере средства связи. Формирование сигнала может производиться с использованием любой требуемой электрической переменной, которая является подходящей для передачи информации, например при помощи разности потенциалов, тока, частоты, амплитудных или пиковых значений, и.т.п.
В предпочтительном варианте, указанный адаптер содержит трехфазные токоведущие контакты, при этом один из них представляет собой нейтральный токоведущий контакт, другой из них является защитным заземляющим контактом, и имеется еще по меньшей мере один контакт для передачи управляющих сигналов, причем указанные фазные токоведущие контакты, нейтральный токоведущий контакт и защитный заземляющий контакт выполнены с возможностью разъемного электрического соединения с соответствующими контактами на стыковочном узле адаптера, и по меньшей мере один токоведущий контакт для передачи управляющих сигналов выполнен с возможностью электрического соединения со средством связи указанного адаптера. Сконструированный таким образом адаптер является подходящим средством, осуществляющим безопасную передачу трехфазного переменного тока и обеспечивающим, например, соединение зарядного кабеля с розеткой трехфазной электрической сети или, в частности при использовании электротранспортного средства, соединение с зарядной станцией, предназначенной для зарядки электротранспортных средств, например с такой зарядной станцией, где обычно предусматривается передача электроэнергии с использованием токоподводящих элементов, соответствующих по меньшей мере трем фазам. Одновременно, благодаря возможностям беспроводной связи либо при помощи использования установленного в адаптере средства связи, обеспечивается защищенная и устойчивая передача управляющих сигналов между зарядной станцией и электротранспортным средством, подключенным к указанной зарядной станции.
В предпочтительном варианте, указанный адаптер конструктивно выполнен вставным в виде штекера Типа 2 (с соответствующей геометрией для европейского рынка) в соответствии со стандартом IEC 62169. Это соединительное устройство является стандартным средством для электрического сопряжения электротранспортных средств с блоками энергопитания либо зарядными станциями и обеспечивает при этом безопасную электрическую зарядку с использованием токоподводящих элементов на три фазы. Таким образом, в процессе зарядки через адаптер задействуются токоведущие контакты на три фазы, один нейтральный токоведущий контакт, один контакт защитного заземления, и два токоведущих контакта для передачи управляющих сигналов. Под указанными контактами для передачи управляющих сигналов подразумеваются контакт для установления допустимой нагрузки по току зарядного кабеля и для активации блокировки отъезда электротранспортного средства, а также контакт для передачи коммуникационных данных, которые в функциональном отношении служат для обмена управляющими сигналами между зарядной станцией и электротранспортным средством, электрически подключенным к зарядной станции. Является эффективным, когда токоведущие контакты для передачи управляющих сигналов, а также в ряде случаев защитный заземляющий контакт, выполнены с возможностью электрического соединения с установленным в адаптере средством связи, поскольку при этом между адаптером и стыковочным узлом адаптера осуществляется беспроводная передача всех коммуникационных данных, идущих между зарядной станцией и подключенным аккумуляторным источником энергии или электротранспортным средством, а также обеспечивается безопасное и надежное коммуникационное взаимодействие между указанными элементами. При наличии управляющего средства или кабельного блока управления в составе зарядного кабеля, выполненного с возможностью разъемного соединения с указанным адаптером при выполнении электрической зарядки, коммуникационное взаимодействие между блоком электропитания или зарядной станцией и заряжаемым аккумуляторным источником энергии или электротранспортным средством может осуществляться при помощи указанного управляющего средства, либо же указанное коммуникационное взаимодействие может иметь место исключительно между блоком электропитания и подключенным электротранспортным средством. Далее, контроль и/или управление процессом зарядки выполняется от управляющего средства, в частности на основе задаваемых пользователем параметров зарядки, например максимальной мощности электроэнергии, передаваемой для подзарядки аккумуляторных источников питания, величина которой может задаваться с использованием данного управляющего средства.
Очевидно, что адаптеры выполняются в виде широко распространенных соединительных устройств, в частности в виде штекера под комбинированную систему зарядки Combo/CCS либо в виде штекера под систему быстрой зарядки постоянным током, соответствующей стандарту CHAdeMO, в случае электротранспортных средств, что позволяет производить зарядку аккумуляторных источников энергии от целой группы различных узлов и устройств энергопитания. Наличие в распоряжении пользователя дополнительных адаптеров, которые конструктивно приспособлены под стандартные электросетевые розетки, в частности под имеющиеся в разных странах мира различные варианты сетевых розеток, как однофазных, так и многофазных, обуславливает гибкость процесса электрической зарядки аккумуляторных источников энергии в рамках любой имеющейся зарядной инфраструктуры.
Является предпочтительным, если электронный блок указанного адаптера выполнен с возможностью получения электропитания с использованием электрической энергии, поступающей от по меньшей мере одного имеющегося в составе указанного адаптера токоведущего контакта для передачи управляющих сигналов, причем в частности с использованием энергии, поступающей от указанного токоведущего контакта для передачи управляющих сигналов, которая временно аккумулируется до момента получения заданного количества указанной энергии для обеспечения связи между указанным блоком электропитания и указанным электронным блоком указанного адаптера, инициируя тем самым передачу зарядного тока. Таким образом, основные функциональные возможности адаптера поддерживаются без дополнительной подачи на него электроэнергии, исключительно за счет передаваемых управляющих сигналов. Поэтому, электроэнергия, поступающая от токоведущих контактов для формирования управляющих сигналов, может, например, временно накапливаться с использованием, к примеру, одного или нескольких конденсаторов, до того момента пока количество временно накапливаемой энергии не станет достаточным для питания электронного блока, например для поддержания заданных основных функциональных возможностей, в частности возможности коммуникационного взаимодействия между узлом энергопитания и электронным блоком указанного адаптера.
В альтернативном варианте, дополнительный источник энергии этого типа допускается использовать, например, с аккумуляторным источником энергии, интегрированным в указанный адаптер или в зарядный кабель, соединенный с указанным адаптером, либо допускается, что необходимая для этого электроэнергия поступала бы из блока электропитания или заряжаемого аккумуляторного источника энергии. Обычно, электропитание электронного блока, установленного в адаптере или в зарядном кабеле, должно прежде всего осуществляться при помощи передаваемого зарядного тока. Поскольку установленный в адаптере электронный блок получает электропитание с использованием электроэнергии, подаваемой от по меньшей мере одного токоведущего контакта для передачи управляющих сигналов, или с использованием энергии от передаваемых управляющих сигналов, то коммуникационное взаимодействие между узлом энергопитания и указанным электронным блоком, установленным в указанном адаптере, может осуществляться, например, без использования дополнительного источника энергии для запитывания указанного электронного блока, установленного в адаптере. Это в частности является предпочтительным в случаях, когда узлу энергопитания требуется коммуникационное взаимодействие перед передачей зарядного тока. В таких случаях, для подачи энергии в электронный блок адаптера, возможно использовать управляющие сигналы, передаваемые от указанного узла энергопитания по токоведущим контактам, предназначенным для передачи управляющих сигналов, давая таким образом указанному электронному блоку возможность установить связь с указанным узлом энергопитания для инициирования в результате этого передачи зарядного тока. При передаче зарядного тока, появляется возможность подачи питающей энергии в целый электронный блок указанного адаптера или указанного зарядного кабеля, соединенного с этим адаптером, посредством подаваемого зарядного тока. Является особенно предпочтительным, если электрическая цепь для подачи энергии с использованием по меньшей мере одного токоведущего контакта для передачи управляющих сигналов или с использованием передаваемых управляющих сигналов выполнена таким образом, что становится возможным одновременное выполнение коммуникационного взаимодействия посредством управляющих сигналов, передаваемых через по меньшей мере один токоведущий контакт для передачи управляющих сигналов, и подача питающей энергии в электронный блок адаптера с использованием электрической энергии от по меньшей мере одного контакта адаптера для передачи управляющих сигналов. Таким образом, получение питающей энергии из управляющего сигнала не приводит к изменению информационного контента управляющего сигнала. В силу данной причины, коммуникационное взаимодействие элементов происходит таким образом, что на него не влияет характер получения питающей энергии.
В частности, при проведении электрической зарядки электротранспортного средства на зарядной станции, коммуникационное взаимодействие между зарядной станцией и указанным электротранспортным средством нередко становится необходимым еще до передачи зарядного тока, например для определения мощности передаваемой энергии. However, в случае выполнения данного коммуникационного взаимодействия с помощью управляющего средства, установленного в зарядном кабеле либо под управлением средств этого типа, для осуществления такого коммуникационного взаимодействия сначала следует обеспечить подачу энергии в указанное управляющее средство. Благодаря подаче энергии в установленный в адаптере электронный блок, то есть энергии, которая была получена из управляющих сигналов, передаваемых зарядной станцией, указанный электронный блок может начать выдавать зарядный ток, например когда указанный электронный блок действует так как если бы к зарядной станции было бы подключено некоторое электротранспортное средство. Таким образом, указанный адаптер имитирует для зарядной станции подключение к ней электротранспортного средства, например если внутреннее сопротивление адаптера меняется при получении заданных сигналов. Указанный электронный блок, таким образом, имитирует для зарядной станции, которая использует энергию, полученную через токоведущий контакт для управляющих сигналов и, возможно, временно накопленную энергию, состояние подключения к зарядной станции некоторого электротранспортного средства, заставляя зарядную станцию в результате такой имитации выдавать зарядный ток.
Для адаптеров и зарядных кабелей, где беспроводная передача управляющих сигналов между адаптером и его стыковочным узлом не является осуществимой, было бы целесообразным предусмотреть функциональную возможность данного типа. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, конструкция адаптера или зарядного кабеля вышеуказанного типа могла бы предусматривать наличие в их составе электронного блока, выполненного с возможностью подачи в него электропитания с использованием электрической энергии, поступающей от по меньшей мере одного токоведущего контакта указанного адаптера или стыковочном узле адаптера, предназначенного для передачи управляющих сигналов. И даже в этом случае, зарядное устройство данного типа проигрывает по сравнению зарядным устройством, где предусмотрена беспроводная передача управляющих сигналов между адаптером и его стыковочным узлом при помощи отделяемых друг от друга электрических контактов, имеющихся в указанном адаптере и в указанной стыковочном узле адаптера, причем последний тип зарядного устройства является более удобным в использовании за счет данного конструктивного решения, учитывающего вышеуказанные преимущества, в частности в том случае когда блоку энергопитания требуется коммуникационное взаимодействие с другими элементами зарядного устройства перед передачей зарядного тока.
Зарядное устройство для электрической зарядки аккумуляторного источника энергии от узла энергопитания предпочтительно содержит зарядный кабель в соответствии с настоящим изобретением. В результате этого, указанному зарядному кабелю придается повышенная эксплуатационная надежность, долговечность и универсальность, что позволяет использовать указанный зарядный кабель для электрической зарядки электротранспортных средств. При этом, указанный адаптер и стыковочный узел адаптера зарядного кабеля выполнены с возможностью разъемного электрического соединения, при котором управляющие сигналы, передаваемые посредством зарядного устройства между узлом энергопитания и электронным блоком, установленным в зарядном кабеле и/или в заряжаемом аккумуляторном источнике энергии, могут передаваться беспроводным образом между указанным адаптером и стыковочным узлом адаптера. Как правило, указанные управляющие сигналы передаются беспроводным образом между указанным адаптером и его стыковочным узлом и при этом передаются проводным образом между указанной стыковочным узлом адаптера и аккумуляторным источником энергии или электронным блоком установленным в зарядном кабеле.
Вытекающие из этого преимущества, состоящие в том, что указанное зарядное устройство содержит данного типа зарядный кабель и данного типа адаптер, совпадают с теми преимуществами, которыми характеризуются выполненные, как описано выше, зарядный кабель и адаптер, соответственно. Беспроводной характер передачи управляющих сигналов между стыковочным узлом адаптера и самим адаптером обеспечивает компактность, эксплуатационную надежность и долговечность адаптера и стыковочного узла адаптера, обуславливая тем самым соответствующую компактность, эксплуатационную надежность и долговечность зарядного устройства, делая его заметно устойчивым к механическим воздействиям. Кроме этого, в отношении составляющих устройство элементов, указанное зарядное устройство выполнено практичным в части своих габаритов в состоянии хранения и характеризуется легкостью при эксплуатации. За счет малого количества электрических контактов, находящихся в составе стыковочного узла адаптера и соответствующим образом сконструированного адаптера, указанное зарядное устройство демонстрирует высокую устойчивость к погодным воздействиям. Поскольку уязвимые электрические контакты здесь не служат в качестве средства передачи управляющих сигналов между указанным адаптером и его стыковочным узлом, обеспечивается устойчивое и надежное коммуникационное взаимодействие между блоками энергопитания и заряжаемыми аккумуляторными источниками энергии.
Является предпочтительным если средства связи в адаптере и в стыковочном узле адаптера выполнены в виде средств системы радиочастотной идентификации (РЧИД) для передачи управляющих сигналов между адаптером и стыковочным узлом адаптера. Благодаря малому размеру указанной системы РЧИД, такая система может быть выполнена интегрированной в указанный адаптер или его стыковочный узел, не оказывая при этом значительного влияния на компактность и/или эксплуатационные свойства данных элементов. Таким образом, достигается коммуникационное взаимодействие между базовым блоком, где генерируется переменное электромагнитное поле высокой частоты, и взаимодействующим блоком, который еще называют радиочастотной меткой, которая взаимодействует с указанным переменным электромагнитным полем высокой частоты, выдавая на него ответ, который затем измеряется базовым блоком. При этом, обеспечивается передача сигналов в обоих направлениях. С указанной целью, средство связи указанного стыковочного узла адаптера выполнено в виде указанного базового блока или в виде взаимодействующего блока и, соответственно, средство связи указанного адаптера выполнено в виде взаимодействующего блока или базового блока. Для реализации более сложной схемы передачи данных, является предпочтительным воспользоваться указанными двумя средствами связи, каждое из которых выполнено в виде базового блока и взаимодействующего блока, причем коммуникационное взаимодействие может производиться от каждого из двух указанных средств связи таким образом, что базовый блок соответствующего средства связи выполнен с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля высокой частоты, а взаимодействующий блок другого средства связи выполнен с возможностью выдачи ответа на указанное сгенерированное электромагнитное поле.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, указанный взаимодействующий блок системы РЧИД состоит из антенны, приемопередающей аналоговой цепи и микроконтроллера для обработки и хранения информации. Таким образом, управляющие сигналы передаются и обрабатываются, а информация может заноситься в средства хранения. При этом является целесообразным использовать указанное радиочастотное электромагнитное поле, характеризующееся частотой не более, чем 30 МГц, с получением таким образом ограничение по частотному диапазону коммуникационного взаимодействия. Также, является предпочтительным если в указанной системе РЧИД используют шифрованную передачу сигналов, что обеспечивает тем самым повышенную защищенность передачи данных. Является эффективным, если управляющие сигналы смогут передаваться между адаптером и его стыковочным узлом посредством электромагнитной индукции в диапазоне частот не более, чем 30 МГц, в частности в диапазоне частот от 10 МГц до 15 МГц, в частности предпочтительно с частотой около 13,56 МГц. Таким образом, достигается возможность ограничить коммуникационное взаимодействие элементов узким интервалом частот с получением при этом того явления, которое называют сильной взаимосвязью, что позволяет достичь защищенной передачи информации, поскольку излучаемые в окружающую среду электромагнитные помехи носят чрезвычайно ограниченный характер. С указанной целью, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, в качестве стандарта для передачи данных используется стандарт ближней радиосвязи NFC с реализацией при этом беспроводной связи ближнего радиуса действия. Поскольку те средства связи, которыми снабжены адаптер и стыковочный узел адаптера выполнены в виде двунаправленной системы, функционирующей в стандарте NFC, возможно получение закрытого канала связи или осуществление защищенной передачи управляющих сигналов между адаптером и его стыковочным узлом. В альтернативном варианте, сильной взаимосвязи данного типа с получением в результате аналогичных преимуществ также возможно добиться при помощи установления емкостной связи между средствами связи.
Является предпочтительным, если указанный адаптер содержит средство кодирования, выполненное с возможностью обнаружения стыковочным узлом адаптера, при установке указанного адаптера внутрь стыковочного узла адаптера для управления передаваемой электрической энергией или зарядным током, в зависимости от результатов кодирования.
Таким образом, появляется возможность регулирования или корректирования передаваемой электрической энергии или передаваемого зарядного тока в соответствии с типом адаптера, подсоединенного к стыковочному узлу адаптера. При этом могут использоваться различные адаптеры в зависимости от узла энергопитания либо от емкости аккумуляторного источника энергии. Так, появляется возможность согласовывать передаваемую энергию или зарядный ток или зарядную мощность с емкостью узла энергопитания посредством идентификации адаптера благодаря кодированию. С указанной целью, представляется целесообразным снабдить стыковочный узел адаптера средством идентификации, выполненным с возможностью идентификации кодировки адаптера, выполненного с возможностью разъемного соединения со стыковочным узлом адаптера. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения, средство кодирования выполнено в виде антенного элемента с возможностью его идентифицирования средством идентификации, снабженным петлей индуктивности таким образом, что указанный антенный элемент указанного адаптера приводится в состояние резонанса с индукционной петлей средства идентификации, которое определяется по изменению зарегистрированного амплитудного значения напряжения/или зарегистрированного амплитудного значения тока. Является целесообразным, если средство кодирования данного типа выполнено в виде радиочастотных меток, считываемых при помощи средства считывания, установленного на стыковочном узле адаптера. Однако, также является целесообразным реализовать указанное средство кодирования за счет использования его механических, электрических или магнитных свойств, которые могут быть обнаружены соответствующим средством идентификации, установленным на стыковочном узле адаптера для регулирования соответствующим образом передаваемой электрической энергии.
Является предпочтительным если соединение указанного адаптера с узлом энергопитания и отсоединение указанного адаптера от узла энергопитания, соответственно, и/или соединение указанного адаптера со стыковочным узлом адаптера и отсоединение указанного адаптера от стыковочном узле адаптера, соответственно, и/или соединение зарядного кабеля с заряжаемым аккумуляторным источником энергии и отсоединение зарядного кабеля от заряжаемого аккумуляторного источника энергии, соответственно, может быть обнаружено при помощи по меньшей мере одного чувствительного элемента, выполненного в указанном зарядном кабеле и/или в указанном адаптере. Это, таким образом, обеспечивает, что процесс зарядки не начинается пока отсутствует надлежащее соединение с зарядным устройством. Соответственно, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, процесс зарядки немедленно прерывается когда нарушается хотя бы одно из вышеуказанных соединений. Это позволяет, таким образом, простым способом определять состояние сцепления электрических контактов, в зависимости от наличия или отсутствия которого прерывается передача энергии при механическом отсоединении зарядного устройства. В частности, такой вид определения состояния сцепления электрических контактов дает возможность предотвратить возникновение электрической дуги и/или импульсных скачков напряжения на электрических контактах, которые могут иметь место в случае размыкания этих контактов при их одновременном нахождении под нагрузкой.
С указанной целью, эффективным решением является использование адаптера, содержащего чувствительный элемент, к которому прикладывается усилие, и/или который перемещается при соединении адаптера с узлом энергопитания, а также выполнение в указанном адаптере или на стыковочном узле адаптера блока чувствительных элементов для обнаружения момента приложения усилия к указанному чувствительному элементу и/или момента перемещения и/или изменения местоположения указанного чувствительного элемента. Таким образом, еще перед началом процесса зарядки данная конструкция несложным образом обеспечивает соединение указанного адаптера с узлом энергопитания, а также еще и со стыковочным узлом адаптера, при этом процесс зарядки немедленно прерывается при обнаружении нарушения хотя бы одного из вышеуказанных соединений с помощью указанного блока чувствительных элементов, выполненным в стыковочном узле адаптера.
Является предпочтительным, если указанный чувствительный элемент выполнен в виде подпружиненного подвижного элемента, содержащего магнитный участок, выполненный с возможностью перемещения против действующего усилия пружины, когда указанный адаптер соединяют с узлом энергопитания, а также если в стыковочном узле адаптера предусмотрен указанный блок чувствительных элементов, выполненный в виде магнитного датчика для определения местоположения или перемещения указанного магнитного участка подвижного элемента. При этом простейшим образом реализуется контроль надлежащего соединения зарядного устройства с узлом энергопитания, поскольку магнитный датчик позволяет определить как наличие надлежащего электрического соединения, так и нарушение любого из вышеуказанных соединений. Таким образом, такая конструкция обеспечивает передачу зарядного тока только тогда, когда имеется надлежащее соединение зарядного устройства с узлом энергопитания.
Исходя из вышеуказанного принципа, является предпочтительным, если соединитель зарядного кабеля содержит чувствительный элемент, к которому прикладывается усилие, и/или который перемещается при соединении зарядного кабеля с заряжаемым аккумуляторным источником энергии, а также если указанный зарядный кабель снабжен чувствительным элементом для определения момента приложения усилия к указанному чувствительному элементу соединителя и/или перемещения и/или изменения положения данного чувствительного элемента. Это таким образом гарантирует, что перед началом процесса зарядки зарядный кабель является соединенным с заряжаемым аккумуляторным источником энергии, и что процесс зарядки будет немедленно прерван при определении чувствительным элементом зарядного кабеля нарушения соединения между зарядным кабелем и заряжаемым аккумуляторным источником энергии.
В предпочтительном варианте, применяется адаптер и/или зарядный кабель, содержащий по меньшей мере один датчик температуры для определения значения температуры или изменения температуры на электрических контактах или электрических линиях. Это таким образом гарантирует, что процесс зарядки не будет сопровождаться нежелательным увеличением температуры, что может случаться в особенности при наличии непрерывной нагрузки с высоким зарядным током. Кроме того, оптимизация времени зарядки может осуществляться регулированием передаваемой зарядной мощности как функции от измеренной температуры так, что зарядка выполняется с заданной максимальной температурой, например с заданной максимальной температурой зарядной линии.
Простота действий с зарядным устройством достигается за счет того, что адаптер и его стыковочный узел выполнены с возможностью разъемного соединения с использованием быстродействующих фиксирующих элементов, в частности фиксаторов мгновенного действия. В результате применения фиксаторов быстрого действия, адаптер и стыковочный узел адаптера могут быть просто и быстро присоединены или отсоединены пользователем, например для замены одного адаптера на другой. Особенно подходящим фиксирующим элементом здесь является крючковый фиксатор мгновенного действия, обеспечивающий создание разъемного соединения с образованием посадки с геометрическим замыканием за счет упругой деформации крючкового элемента и его последующим вхождением в зацепление с присоединяемым к нему элементом с образованием при этом посадки с геометрическим замыканием. При повторном использовании свойства упругой деформации, указанный крючковый элемент может быть вновь отсоединен. Применение соединения данного типа обуславливает простоту и быстроту отсоединения и повторного присоединения соединяемых деталей. Кроме того, составные элементы для крючковых фиксаторов мгновенного действия могут быть легко получены или изготовлены с использованием литья, в частности с использованием технологии литья под давлением.
Является предпочтительным если зарядный кабель и/или адаптер содержит по меньшей мере один световой элемент, указывающий на рабочее состояние зарядного устройства. Таким образом, пользователю не составит труда определить в каком именно рабочем состоянии находится зарядное устройство. Например, это может происходить, например, когда различные рабочие состояния обозначены разным по цвету светом и/или разной интенсивностью света, зависящей от времени. Такая возможность может быть реализована при использовании одного светового элемента или группы световых элементов. Является целесообразным, если по меньшей мере один световой элемент содержит светодиод, поскольку светодиод может быть интегрирован в зарядное устройство, не занимая значительного пространства, и требует лишь минимального технического обслуживания. В предпочтительном варианте, по меньшей мере один световой элемент выполнен обеспечивающим испускание светового излучения по периметру зоны зарядного кабеля или адаптера, таким образом, что данное световое излучение может быть без труда различимо пользователем. Данное решение может быть просто реализовано, например, за счет применения группы светодиодов, установленных по периметру и/или за счет применения светонаправляющих элементов, выполненных с возможностью изменения направления света либо с возможностью его рассеяния.
Также имеется возможность расширения функциональности зарядного кабеля или зарядного устройства если снабдить указанный зарядный кабель или зарядное устройство по меньшей мере одним модулем беспроводной связи для организации связи с внешними устройствами. Таким образом становится возможным, например, осуществлять последовательную или пакетную передачу на внешнее устройство данных о рабочем состоянии зарядного устройства, управляющих сигналов, данных об идентификации пользователя, информационных данных о блоке энергоснабжения, соединенного с зарядным кабелем или зарядным устройством и/или данных о присоединенном заряжаемом аккумуляторном источнике энергии. С указанной целью, указанный модуль беспроводной связи может быть выполнен, например, как модуль беспроводной локальной сети WLAN, модуль беспроводной высокочастотной передачи данных в стандарте LTE либо как модуль, работающий в соответствии с технологией беспроводной связи Bluetooth для простого и нетрудоемкого осуществления связи с внешними устройствами. В частности, для организации данного вида связи особенно пригодным представляется стандарт беспроводной технологии Bluetooth с низким энергопотреблением, поскольку именно этот стандарт характеризуется возможностью организации связи с особенно низким энергопотреблением. Внешним устройством, например, может служить управляющее устройство, функционирующее в зарядной инфраструктуре, либо мобильное устройство, также функционирующее в данной зарядной инфраструктуре, либо мобильное пользовательское устройство, применяемое для контроля и/или управления процессом зарядки практичным образом. Является целесообразным использовать в качестве внешнего устройства мобильный телефон, осуществляющий несложным образом коммуникационное взаимодействие с зарядным устройством, например с помощью мобильного программного приложения, установленного для указанной цели на мобильном телефоне. Таким образом, в результате использования указанного внешнего устройства, появляется возможность контроля и/или управления процессом зарядки практически несложным образом и через дружественный пользователю интерфейс.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, в составе адаптера или зарядного кабеля имеется по меньшей мере один элемент памяти, предназначенный, например, для хранения вышеуказанных данных. Является целесообразным, если элемент памяти данного типа выполнен с возможностью считывания и записи информации в процессе коммуникационного взаимодействия с узлом энергопитания и/или заряжаемым аккумуляторным источником энергии и/или внешним устройством.
Для упрощения взаимодействия с пользователем, в предпочтительном варианте осуществления изобретения зарядный кабель или адаптер снабжен средством отображения информации. Таким образом, вся информация, например та которая характеризует процесс зарядки или устройство, подключенное к зарядному кабелю или адаптеру, может быть несложным образом отображаться для пользователя. Для организации взаимодействия с пользователем, является целесообразным оснащение зарядного кабеля или адаптера средствами ввода данных, например сенсорного типа. В частности, является предпочтительным если указанное средство отображения информации выполнено в виде сенсорного экрана, что позволяет несложным образом обеспечить взаимодействие с пользователем.
При этом эффективным решением является соединение адаптера и его стыковочного узла без промежуточного кабеля. Таким образом, характер выполнения зарядного устройства отличается повышенной эксплуатационной надежностью и долговечностью, а также простотой в эксплуатации.
В соответствии с изобретением, еще одним объектом является способ вышеуказанного типа, в котором управляющие сигналы передаваемые по зарядному кабелю между узлом энергопитания и электронным блоком зарядного кабеля и/или заряжаемого аккумуляторного источника энергии передаются беспроводным образом между адаптером и его стыковочным узлом. Как описано выше, при беспроводной передаче управляющих сигналов между адаптером и его стыковочным узлом, достигается возможность отказаться от использования электрических контактов для передачи управляющих сигналов между адаптером и его стыковочным узлом, что позволяет сделать габариты адаптера и его стыковочного узла особенно компактными и придать заметную устойчивость по отношению к механическим и погодным воздействиям. Это обеспечивает уменьшение размеров зарядного устройства и заметное упрощение работы с зарядным устройством при соединении с узлом энергопитания и заряжаемым аккумуляторным источником энергии. Кроме того, при беспроводной передачи управляющих сигналов между адаптером и стыковочным узлом адаптера, достигается невосприимчивость к помехам и устойчивость к внешним воздействиям, что обеспечивает устойчивую и надежную связь между указанным узлом энергопитания и заряжаемым аккумуляторным источником энергии.
Является предпочтительным, если электронный блок адаптера запитывается энергией от по меньшей мере одного расположенного в адаптере токоведущего контакта, предназначенного для передачи управляющих сигналов, где в частности происходит временное накопление энергии до определенного количества, когда указанный электронный блок выдает команду блоку энергоснабжения о начале процесса зарядки. Это является особенно целесообразным при выполнении электрической зарядки от узла энергопитания, которому требуется наличие коммуникационного взаимодействия перед началом процесса зарядки. В таких случаях, существует возможность использовать указанные управляющие сигналы, передаваемые от узла энергопитания при помощи по меньшей мере одного токоведущего контакта, предназначенного для передачи управляющих сигналов, для запитывания электроэнергией электронного блока адаптера, обеспечивая тем самым возможность коммуникационного взаимодействия указанного электронного блока с узлом энергопитания, а также начало передачи зарядного тока. Если имеет место передача зарядного тока, подача энергии в электронные блоки адаптера или соединенного с ним зарядного кабеля осуществляется за счет того зарядного тока, который может быть передан.
Является в особенности предпочтительным, когда получение энергии от по меньшей мере одного токоведущего контакта, предназначенного для передачи управляющих сигналов, или от передаваемых управляющих сигналов осуществляется таким образом, что имеет место одновременное коммуникационное взаимодействие, выполняемое посредством управляющих сигналов, передаваемых через по меньшей мере один имеющийся в составе адаптера токоведущий контакт, предназначенный для передачи управляющих сигналов, и подача энергии к электронным блоку указанного адаптера с использованием энергии идущей от по меньшей мере одного имеющегося в составе адаптера токоведущего контакта, предназначенного для передачи управляющих сигналов. Таким образом, получение энергии из управляющих сигналов не ведет к изменению информационного контента указанных управляющих сигналов. Это обуславливает возможность получения энергии без ущерба для осуществления коммуникационного взаимодействия.
Если зарядные кабели и адаптеры или соответствующие им зарядные устройства предназначены для различных классов мощности либо для передачи различных максимальных зарядных токов, то является целесообразным снабдить адаптеры и/или стыковочные узлы адаптеров по меньшей мере одним средством, в частности конструкционным средством, выполненным с возможностью предотвращения соединения стыковочном узле адаптера с адаптером, предназначенным для иной зарядной мощности либо иного максимального зарядного тока. Таким образом, возможно не допустить случайного соединения стыковочного узла адаптера с тем адаптером, который не предназначен для стыковки с этим стыковочным узлом. Это достигается, например, за счет введения в состав стыковочного узла адаптера одного класса мощности разделительных элементов, а в состав адаптеров такого же класса мощности соответствующих приемных элементов для вхождения в них соответствующих разделительных элементов, выполненных в стыковочном узле адаптера. У адаптеров предназначенных для других классов мощности или другого максимального зарядного тока такие приемные элементы отсутствуют и, таким образом, эти адаптеры невозможно будет соединить со стыковочным узлом адаптера. Разумеется, в соответствии с данным принципом, разделительные элементы в стыковочном узле адаптера совпадают по сопрягаемому размеру с приемными элементами надлежащего адаптера. Таким образом можно легко исключить возможность случайного подключения зарядного кабеля к адаптеру, который предназначен для работы в другим классом мощности или с другой величиной зарядного тока.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки, преимущества и результаты станут очевидными из нижеследующих примеров осуществления настоящего изобретения. На сопровождающих чертежах, ссылки на которые имеются в описании, изображено нижеследующее:
На Фиг. 1 изображен зарядный кабель 1, в соответствии с настоящим изобретением, а также адаптер 2, в соответствии с настоящим изобретением, предназначенные для электрической зарядки электротранспортного средства;
На Фиг. 2 изображен в увеличенном масштабе стыковочный узел адаптера зарядного кабеля 1 и адаптер, показанный на Фиг. 1;
На Фиг. 3 изображен покомпонентный вид адаптера в соответствии с настоящим изобретением, а также стыковочный узел адаптера в соответствии с настоящим изобретением;
На Фиг. 4 изображен адаптер в соответствии с настоящим изобретением, в частности показана сторона адаптера, обращенная к стыковочному узлу адаптера;
На Фиг. 5 изображен адаптер в соответствии с настоящим изобретением, в частности показана сторона адаптера, обращенная к узлу энергопитания.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1 изображен зарядный кабель 1, в соответствии с настоящим изобретением, а также адаптер 2, в соответствии с настоящим изобретением, предназначенные для электрической зарядки аккумуляторного источника энергии электротранспортного средства 7 и для передачи электрической энергии или зарядного тока от узла энергопитания в аккумуляторный источник энергии электротранспортного средства 7. Зарядный кабель 1 содержит зарядную линию 3, выполненную, на одном конце, с возможностью разъемного электрического соединения с электротранспортным средством 7 или с аккумуляторным источником энергии указанного электротранспортного средства 7 с использованием для этого соединителя 4, а на другом конце выполненную с возможностью электрического соединения со стыковочным узлом 5 адаптера, выполненным с возможностью разъемного соединения с указанным адаптером 2. Данный адаптер 2 выполнен с возможностью разъемного электрического соединения, на одном конце, со стыковочным узлом 5 адаптера зарядного кабеля 1, а также выполнен, на другом конце, с возможностью разъемного электрического соединения с узлом энергопитания, например с электросетевой розеткой. Таким образом, указанный адаптер 2 имеет в своем составе сменную, промежуточную часть, которая дает возможность соединять адаптер 2, приспособленный для взаимодействия с узлом энергопитания, со стыковочным узлом 5, в зависимости от имеющегося в наличии узла или устройства энергопитания. При этом, электрическая зарядка электротранспортного средства 7 от различных блоков или устройств энергопитания с использованием для этого одного единственного зарядного кабеля 1 становится возможным благодаря соединению подходящего адаптера 2 со стыковочным узлом 5 адаптера зарядного кабеля 1. Кроме того, управляющее средство 6 выполнено интегрированным в зарядную линию 3 зарядного кабеля 1, причем указанное управляющее средство 6 выполнено в виде так называемого кабельного блока управления. При этом, указанный кабельный блок управления выполнен с возможностью контроля и/или управления передаваемой электроэнергией или передаваемым зарядным током таким образом, чтобы указанные электроэнергия или зарядный ток, передавались бы согласно настоящему изобретению в соответствии с емкостью зарядного кабеля 1 и/или узла энергопитания и/или аккумуляторного источника энергии электротранспортного средства 7.
Адаптер 2 и его стыковочный узел 5 содержат средства связи, предназначенные для осуществления беспроводной передачи управляющих сигналов между адаптером 2 и его стыковочным узлом 5 через зарядный кабель 1 или адаптер 2 между блоком энергоснабжения, на одном конце, и электронным блоком зарядного кабеля 1 и/или электротранспортного средства 7, на другом конце. Поскольку передача управляющих сигналов между адаптером 2 и его стыковочным узлом 5 не осуществляется посредством дополнительных электрических контактов 8, указанные адаптер 2 и стыковочный узел 5 адаптера могут быть выполнены прочными и компактными, что с одной стороны облегчает работу с ними и их транспортировку, а с другой стороны дополнительно обеспечивает помехозащищенный канал связи или передачу управляющих сигналов между адаптером 2 и стыковочным узлом 5 адаптера. Указанные средства связи адаптера 2 и его стыковочном узле 5 выполнены в виде элементов системы РЧИД для осуществления беспроводной передачи управляющих сигналов на основе двунаправленной беспроводной связи ближнего радиуса действия (стандарт NFC). Благодаря малоразмерности системы РЧИД, указанная система может быть выполнена интегрированной в адаптер 2 и его стыковочный узел 5 без существенного ухудшения их компактности и/или прочности.
На Фиг. 2 изображен увеличенном масштабе стыковочный узел адаптера зарядного кабеля 1 и адаптера 2, показанного на Фиг. 1 Указанный адаптер 2 и его стыковочный узел 5 выполнены таким образом, что они могут быть вставлены друг в друга с образованием при этом фрикционной посадки, которая обеспечивает надежность механического соединения между адаптером 2 и его стыковочным узлом 5 или между их электрическими контактами 8. Стыковочный узел 5 адаптера содержит пять электрических контактов 8, причем три электрических контакта 8 выполнены в виде фазных токоведущих контактов, один электрический контакт 8 выполнен в виде нейтрального токоведущего контакта и еще один электрический контакт 8 выполнен в виде защитного заземляющего контакта. Фазные токоведущие контакты и нейтральный токоведущий контакт служат для выполнения передачи зарядного тока, в частности для передачи трехфазного переменного тока. Защитный заземляющий контакт используется в целях соблюдения электробезопасности и служит для выравнивания потенциала на стыковочном узле адаптера с потенциалом земли.
Указанные пять электрических контактов 8, расположенных на стыковочном узле 5 адаптера, выполнены с возможностью разъемного электрического соединения с соответствующими электрическими контактами 8, расположенными на адаптере 2, обеспечивая таким образом безопасную электрическую зарядку и защищенную передачу электрической энергии при помощи узла энергопитания, образованного адаптером 2 и зарядным кабелем 1.
Со стороны, обращенной к блоку энергопитания, указанный адаптер 2 выполнен вставным в виде штекера Типа 2 (с европейской геометрией) в соответствии со стандартом IEC 62169 и содержит семь электрических контактов 8, причем пять указанных электрических контактов 8 выполнены с возможностью разъемного электрического соединения с электрическим контактами 8 стыковочном узле 5 адаптера. Другие два электрических контакта 8 выполнены в виде токоведущих контактов, предназначенных для передачи управляющих сигналов и служат для передачи управляющих сигналов или для коммуникационного взаимодействия между узлом энергопитания и электронным блоком зарядного кабеля 1 и/или электротранспортного средства 7. В контексте коммуникационного взаимодействия между узлом энергопитания и электротранспортным средством 7, два токоведущих контакта для передачи управляющих сигналов также еще называют контактом для установления допустимой нагрузки по току зарядного кабеля и для активации блокировки отъезда электротранспортного средства и контактом для передачи коммуникационных данных.
Средства связи адаптера 2 и его стыковочном узле 5 выполнены в виде NFC печатных плат 9, которые служат для осуществления двунаправленного коммуникационного взаимодействия ближнего радиуса действия между адаптером 2 и его стыковочным узлом 5. С указанной целью, токоведущие контакты для передачи управляющих сигналов, а также защитный заземляющий контакт адаптера 2, выполнены с возможностью электрического соединения с NFC печатной платой 9, установленной в адаптере 2, для передачи управляющих сигналов между узлом энергопитания и NFC печатной платой 9 в адаптере 2.
Как правило, указанные управляющие сигналы формируются или передаются с использованием разности потенциалов, которая имеется между одним из токоведущих контактов для управляющих сигналов и защитным заземляющим контактом.
Поскольку радиосвязь ближнего радиуса действия ограничена короткой областью действия, NFC печатная плата 9, установлена в адаптере 2, a NFC печатная плата 9, установлена на стыковочном узле 5 адаптера таким образом, что указанные печатные платы находятся друг от друга на минимально возможном расстоянии, когда выполненный в виде штекера адаптер 2 вставлен в стыковочный узел 5 адаптера. С указанной целью, для соединения адаптера 2 со стыковочным узлом 5 адаптера, указанный адаптер 2 содержит направляющий элемент 10, выполненный с возможностью вхождения в соответствующий приемный элемент 11 для направляющего элемента, выполненный на стыковочном узле 5 адаптера, причем указанный приемный элемент 11 выполнен в виде выреза в стыковочном узле 5 адаптера. Поскольку NFC печатная плата 9 в адаптере 2 интегрирована в направляющий элемент 10 указанного адаптера 2, a NFC печатная плата 9 на стыковочном узле 5 адаптера интегрирована в поверхность приемного элемента 11 на стыковочном узле 5 адаптера, то становится возможным добиться минимального расстояния между этими NFC печатными платами 9 в состоянии соединения и, таким образом, надежного коммуникационного взаимодействия.
При выполнении зарядки на зарядной станции, когда требуется наличие коммуникационного взаимодействия между зарядной станцией и электротранспортным средством 7 до начала передачи зарядного тока, электронный блок выполнен вставным в виде изображенного на чертеже штекера Типа 2 (с европейской геометрией) в соответствии со стандартом IEC 62169, причем указанный электронный блок может запитываться энергией, подаваемой от по меньшей мере одного предназначенного для передачи управляющих сигналов токоведущего электрического контакта указанного адаптера 2. Таким образом основная функциональная возможность адаптера 2 обеспечивается без дополнительной подачи энергии исключительно посредством передаваемых управляющих сигналов. В частности, осуществляемое подобным образом коммуникационное взаимодействие между зарядной станцией и электронным блоком адаптера 2 служит для инициирования передачи зарядного тока. Является целесообразным добиваться указанного коммуникационного взаимодействия за счет изменения электрического сопротивления адаптера 2 при получении заданных управляющих сигналов, передаваемых от зарядной станции на указанный адаптер 2.
Когда электротранспортное средство 7 подключают к зарядной станции посредством штекера Типа 2 (с европейской геометрией) в соответствии со стандартом IEC 62169, то суть данного коммуникационного взаимодействия состоит в том, что со стороны зарядной станции прикладывается заданная разность потенциалов между контактом для передачи коммуникационных данных и защитным заземляющим контактом и между контактом для установления допустимой нагрузки по току зарядного кабеля и указанным защитным заземляющим контактом. За счет варьирования величины электрического сопротивления, электротранспортное средство 7 может формировать заданную величину падения напряжения в прилагаемой разности потенциалов и осуществлять таким образом коммуникационное взаимодействие с зарядной станцией и, например, посылать информацию о режиме ожидания или о достижении максимального зарядного тока.
Поскольку электронный блок адаптера 2 формирует эти падения напряжения в сигналах, идущих по контакту контакт для установления допустимой нагрузки по току зарядного кабеля и для активации блокировки отъезда электротранспортного средства, а также идущих по контакту для передачи коммуникационных данных, это создает состояние как если бы к зарядной станции было подключено электротранспортное средство, и таким образом начинается подача зарядного тока. Указанный адаптер 2 либо его электронный блок таким образом имитируют для зарядной станции, с использованием энергии полученной от по меньшей мере одного токоведущего контакта для передачи управляющих сигналов, что подключаемое электротранспортное средство является присоединенным к зарядной станции, и таким образом зарядная станция начнет передавать зарядный ток.
На Фиг. 3 изображен покомпонентный вид адаптера 2 в соответствии с настоящим изобретением, а также покомпонентный вид стыковочного узла 5 адаптера в соответствии с настоящим изобретением. Стыковочный узел 5 адаптера содержит корпус 12 стыковочного узла, в который вводятся электрические контакты 8 указанного стыковочного узла 5 адаптера, причем указанные контакты 8 выполнены по форме в виде штырьков. Указанные контактные штырьки, при помощи кабельного фиксатора 14, соединены с электрическими проводниками зарядной линии 3 с использованием скобы в качестве элемента разгрузки натяжения. Также на данной фигуре чертежей видна NFC печатная плата 9 стыковочного узла 5 адаптера, выполненная в виде плоского элемента и интегрированная в корпус 12 указанного стыковочного узла адаптера с расположением ниже приемного элемента 11, в который входит направляющий элемент. На данной фигуре чертежей дополнительно изображены два светонаправляющих элемента 15, которые служат для направления наружу светового излучения, выделяемого световым элементом, расположенным в корпусе 12 стыковочного узла адаптера. Таким образом, данный световой элемент показывает пользователю, что зарядный кабель 1 находится в рабочем состоянии. Также на данной фигуре чертежей показан электронный элемент 13, установленный стыковочном узле 5 адаптера и предназначенный, например, для осуществления управления по замкнутому и разомкнутому контуру работой по меньшей мере одного или более световых элементов, датчиков температуры, магнитных датчиков, установленных в зарядном кабеле 1 или в адаптере 2, и/или работой прочих чувствительных элементов, установленных в зарядном кабеле 1 и/или в адаптере. Кроме того, на указанной фигуре чертежей показана внутренняя часть 16 оболочки кабеля, которая соединена с корпусом 12 стыковочного узла адаптера посредством наружной части 17 оболочки кабеля, и таким образом отдельные части стыковочного узла 5 адаптера оказываются заключенными внутри прочной оболочки.
Как показано на Фиг. 3, указанный адаптер 2 содержит, на одном своем конце, наружную часть 18 адаптера, выполненную с возможностью соединения с узлом энергопитания и, на другом своем конце, внутреннюю часть 19 адаптера, выполненную с возможностью соединения со стыковочным узлом 5 адаптера. Электрические контакты 8 в виде контактных штырьков вводятся в указанную наружную часть 18 адаптера и внутреннюю часть адаптера. Также, на данной фигуре чертежей показана NFC печатная плата 9, которая интегрирована в указанный адаптер 2 для получения беспроводного соединения со стыковочным узлом 5. Дополнительно, на данной фигуре чертежей показан чувствительный элемент 20, предназначенный для регистрации отсоединения адаптера 2 от узла энергопитания и отсоединения адаптера 2 от стыковочного узла 5 адаптера. С указанной целью, данный чувствительный элемент 20 содержит на стороне, обращенной к стыковочному узлу 5 адаптера, магнитный участок, чье местоположение или перемещение может быть обнаружено при помощи магнитного датчика, установленного в стыковочном узле 5 адаптера. При этом, указанный чувствительный элемент 20 выполнен подпружиненным за счет наличия пружины 21 и, в случае соединения указанного адаптера 2 с узлом энергопитания, указанный чувствительный элемент движется со скольжением против направления усилия пружины с вхождением в приемный элемент, расположенный во внутренней части 19 адаптера либо совершает перемещение внутри указанного приемного элемента. При отсоединении адаптера 2 от узла энергопитания или от стыковочного узла 5 адаптера, происходит увеличение расстояния между магнитным участком чувствительного элемента 20 и магнитным датчиком стыковочного узла 5 адаптера. Это увеличение расстояния фиксируется указанным магнитным датчиком, и таким образом происходит определение отсутствия соединения между узлом энергопитания и адаптером 2 и также отсутствие соединения между адаптером 2 и стыковочным узлом 5 адаптера, а также достигается возможность отслеживания наличия надлежащего соединения адаптера 2 или зарядного кабеля 1 с указанным узлом энергопитания. Также, на данной фигуре чертежей показаны два уплотняющих элемента 22, предназначенных для защиты от попадания влаги в пространство между наружной частью 18 адаптера и внутренней частью 19 адаптера, а также на наружную сторону внутренней части 19 адаптера, обращенной к стыковочному узлу 5 адаптера.
На Фиг. 4 изображен адаптер 2 в соответствии с настоящим изобретением, в частности показана сторона адаптера 2, обращенная к стыковочному узлу 5 адаптера. На данной фигуре чертежей показаны электрические контакты 8, выполненные с возможностью соединения с соответствующими электрическими контактами 8, расположенными на стыковочном узле 5 адаптера, как описано выше. Также, на данной фигуре чертежей показан стержневой элемент 23, установленный между указанных электрических контактов 8. Это составляет наружную поверхность указанного приемного элемента, предназначенного для вхождения в него чувствительного элемента, установленного во внутренней части 19 адаптера, при этом в данный приемный элемент со скольжением заходит либо смещается подпружиненный чувствительный элемент 20, показанный на Фиг. 3, при соединении адаптера 2 с узлом энергопитания.
На Фиг. 5 показан дополнительный вариант адаптера 2, в частности изображена сторона адаптера, обращенная к узлу энергопитания. Также, на данной фигуре чертежей показаны семь электрических контактов 8, причем пять электрических контактов 8 выполнены с возможностью электрического соединения со стыковочным узлом 5, а два электрических контакта 8 выполнены в качестве токоведущих контактов для управляющих сигналов. При этом указанные два токоведущих контакта для управляющих сигналов выполнены с возможностью электрического соединения со средством связи адаптера 2 для осуществления беспроводной передачи управляющих сигналов в указанное средство связи адаптера 2.
Зарядный кабель 1, в соответствии с настоящим изобретением, и адаптер 2, в соответствии с настоящим изобретением, и, соответственно, зарядное устройство, в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивают выполнение практичным образом электрической зарядки электротранспортного средства 7 от различных узлов энергопитания благодаря тому, что адаптер 2, соответствующий имеющемуся узлу энергопитания, как штекер вставляется в зарядный кабель 1. Поскольку управляющие сигналы, передаваемые посредством зарядного кабеля 1 между узлом энергопитания и электронным блоком зарядного кабеля 1 и/или электротранспортного средства 7, передаются беспроводным образом между указанным адаптером 2 и указанным стыковочным узлом адаптера 5 с использованием двунаправленной связи ближнего радиуса действия, указанные стыковочный узел 5 адаптера и сам адаптер 2 могут быть выполнены компактными по размерам и прочными по конструкции, и при этом одновременно может достигаться надежность и помехозащищенность канала связи между ними за счет управляющих сигналов. Благодаря передаче указанных управляющих сигналов с использованием двунаправленной связи ближнего радиуса действия, обеспечивается высокая степень защищенности такой связи, поскольку эта связь осуществляется в пределах пространственно-ограниченной зоны.
Таким образом, электрическая зарядка электротранспортного средства 7 становится практически осуществимой от узлов или устройств энергопитания, для которых требуется наличие связи, осуществляемой путем передачи управляющих сигналов, а также становится практически осуществимой электрическая зарядка электротранспортного средства при использовании для этого однофазных и многофазных стандартных электросетевых розеток.