用於開始運轉用於給汽車的電池充電的設備的方法
2023-09-21 17:52:40 1
專利名稱：用於開始運轉用於給汽車的電池充電的設備的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於開始運轉用於給汽車的電池充電的設備的方法，其中給出權利要求1的前序部分的特徵。本發明也涉及一種用於給電池充電的設備以及一種可置入其中的保護開關。
背景技術：
具有電驅動裝置的汽車的電池必須定期重新充電。為此目的，這些汽車被連接到電網上。為此可以把簡單的插頭插入常規的室內布線電網的帶保護接地觸點的插座中，或者插入三相電網的CEE插座中。還有特別為具有電驅動裝置的車輛提供的充電站。在這種情況下，用於給電池充電的設備包括至少一個地面固定的(bodenfest)連接設備和用於將汽車與該連接設備連接的線纜。該線纜必要時可以在汽車內一起攜帶。為了使汽車在故障情況下不被突然接通，用於給電池充電的設備在此情況下包括保護開關。該保護開關可以被集成到用於給電池充電的設備的地面固定的連接設備中，但是也可以完全一樣被集成到線纜中。後者變型方案在線纜與汽車一起被一起攜帶並且被連接到任意的地面固定的設備時是有意義的，因為那時不能總是保證在地面固定的設備的區域內有保護開關可供使用。電池的充電的過程(充電過程)通常由帶有要充電的電池的汽車自身來控制。但是在此情況下的前提是，汽車為此接收狀態消息，並且當這些狀態消息具有預先確定的內容時，開始(導入或啟動)充電過程。未來的標準VDE-AR-E 2623-2-2規定在汽車和充電站之間的通信接口。通過該通信接口應能夠使汽車用信號通知充電站是否需要充電。反之，充電站應通知汽車，允許以多大的最大電流強度來充電。在這種情況下，為了進行通信在充電線纜(Ladekabel)中設置包括地下線纜在內的雙線連接。充電站包括如下振蕩器該振蕩器以迄今規定的IkHz頻率發出在兩個值之間往復更換的電壓。在這種情況下，保持在各個電壓值上的持續時間是可變的，因此這兩個持續時間的佔空因數也是可變的。該佔空因數向車輛表明，多大的電流強度對於充電電流是最大可能的。汽車可以通過改變輸入阻抗被報告回，例如以便通知該汽車已經準備好能量消耗。在使用保護開關設備(保護開關)的情況下表明，要定期檢查該保護開關設備的運行能力(Fimktionsfaehigkeit)。常規的保護開關設備為此具有檢查按鍵。在按壓這樣的檢查按鍵時，保護開關設備自身產生人工的故障電流，並且當該保護開關設備具有運行能力時，打開該保護開關設備的保護接觸部(Schutzkontakte)。在給汽車的電池充電時要特別注意安全。因而，如果保護開關會主動地執行自測試，則會是有意義的。問題是，通過執行自動的自測試，可能會中斷可能剛剛開始的充電過程
發明內容
本發明的任務在於，如下擴展根據權利要求1的前序部分所述的用於開始運轉用於給電池充電的設備的方法在任何情況下都檢查現有的保護開關，而不由此發生對運行的幹擾。提供為此所需要的裝置也與該任務相關。該任務在方法方面通過具有權利要求1的特徵的方法來解決，並且在對此需要的裝置方面通過根據權利要求8所述的用於給汽車的電池充電的設備和根據權利要求9所述的保護開關設備來解決。根據本發明的方法因此包括下述步驟-在設備中通過保護開關檢測在汽車和電流源之間的電連接的存在，-向汽車發出不允許開始充電的狀態消息，-通過保護開關(自動地)執行自測試，並且如果保護開關具有運行能力，則-必要時閉合在自測試時打開的開關接觸部，和-向汽車發出允許開始充電的狀態消息，使得汽車啟動充電過程。因此本發明將如下概念聯繫起來隨著自測試的執行，用於給電池充電的設備與汽車進行通信。由此防止在自測試期間開始充電過程。自測試的執行能夠自動地實現，使得照顧到正與汽車進行接觸的人員的高的安全性。自測試不幹擾充電過程。以本身公知的方式優選地在自測試時模擬故障電流，並且當保護開關具有運行能力並且自身重新檢測所模擬的故障電流時，在保護開關中打開開關接觸部。通信優選地在保護開關自身和汽車之間進行，特別是通過使保護開關與汽車耦合的線路進行。如此外針對通信所設置的那樣，在線路上施加以預先確定的持續時間比(佔空因數)在兩個值之間往復跳躍的電壓，其中通知關於該佔空因數的值的消息。接著，一個確定的值正好與不允許開始充電的消息相關，並且另一值與允許開始充電的消息相關。基本上在這種情況下可以與公知的概念聯繫。迄今可以通過<3%的佔空因數通知充電是不容許的。通過具有更高的值的佔空因數通知分別可供使用的電流強度。當通過值說明充電的電流強度時，允許開始充電的消息可以被視為隱含地包含在把佔空因數設置為該值中。但是，為容許充電的專有消息預留確定的佔空因數也是完全一樣好的。如針對通信接口迄今已經設置的那樣，優選地也在保護開關的區域中從保護開關所測量的電壓的值的變化識別在汽車和電流源之間的連接的存在。當線纜先前已經與地面固定的設備耦合併且緊接著汽車被連接時，這尤其是有意義的。接著，汽車改變輸入阻抗， 使得電壓例如下降。相反地，也可能的是，包含保護開關的線纜首先與汽車耦合，並且接著才被連接到用於給電池充電的地面固定的部分。然後，由保護開關從該保護開關上的供電電壓的提供來識別連接的存在。對於根據本發明的方法重要的是如何導入充電過程的啟動。也不是不重要的是，在保護開關沒有運行能力的情況下負責補救。在這種情況下， 優選地通過保護開關發出故障信號。這可以是光學的、聲學的或者觸覺的信號，例如在地面固定的連接設備中或者甚至也在汽車中，保護開關直接發出該信號或者該信號通過電信號被發出。根據本發明的用於給汽車的電池充電的設備包括如下保護開關該保護開關被設計來執行自測試並且在這種情況下通過至少一個向汽車發送的消息來中斷通過汽車對於充電過程的導入。與此相對應地，根據權利要求9所述的保護開關設備包括用於執行自測試的裝置以及用於與所連接的負載進行通信的裝置。在所述設備和保護開關設備的情況下，因此在保護開關設備中集成通信接口，以便能夠通過該通信接口進行與所連接的負載(亦即尤其是汽車)的通信。這裡也反映，本發明將一方面為與所連接的汽車進行通信的概念而另一方面為系統地執行自測試的概念相互聯繫起來。優選地，用於通信的裝置在根據本發明的保護開關設備中在由該保護開關設備執行自測試時發出預先確定的信號。以公知的和上面描述的方式通過時鐘脈衝信號(Tastsignal)進行通知。保護開關設備優選地在給汽車充電時所使用的(充電)線纜中被提供。
下面參照
本發明的優選實施形式，其中圖1是闡明在包括保護開關在內的情況下給汽車充電的情形的示意圖，以及圖2是用於說明根據本發明的方法的實施形式的流程圖。
具體實施例方式在圖1中僅示意性繪出的地面固定的設備10與整體用12標明的充電線纜一起構成用於給汽車16中的電池14充電的設備。地面固定的設備10與電網耦合，並且為充電線纜12提供用於該充電線纜12的接線端子，在所述接線端子中提供相關的導體L、N和PE。 充電線纜12可與汽車16的在該圖中未示出的相對應的連接插座連接。在充電線纜12中集成地有保護開關設備18。在保護開關設備18的內部，線路L、 N、PE延續，其中開關接觸部20a、20b、20c用於中斷通過線路L、N或PE的電流的流動。中斷通過適合的裝置22以本身公知的方式來引起，另一方面通過裝置M可以引起開關接觸部重新閉合。保護開關設備18可以通過裝置沈執行自測試為此產生與常規故障電流一樣通過裝置22引起開關接觸部20a、20b和20c的打開的故障電流。裝置M和 26由控制單元觀驅動。保護開關設備18包括線路接線端子30，所述線路接線端子30可與汽車耦合。在該接線端子上可以通過振蕩器32施加交流電壓，其中該交流電壓的特徵在於，在兩個離散值之間往復跳躍，其中保持在單個水平的持續時間在通過例如為IkHz的頻率說明的周期之內是可變的。換句話說，說明電壓在高值保持多長時間和電壓在低值保持多長時間的佔空因數能被調節。在汽車中有微處理器34，該微處理器34可以測量該佔空因數。由此可以在控制單元觀的控制下通過線路30傳送信息。在汽車中可以操縱開關36，通過該開關36可以改變在線路30的接線端子的區域中的輸入阻抗。由此改變電壓在其間往復跳躍的兩個值中的至少一個值，並且這可以通過保護開關設備中的單元38來測量。下面根據圖2說明如何開始使用由地面固定的設備10和充電線纜12組成的用於給電池充電的設備。在第一步驟SlO檢測汽車16確實被連接。用於測量在線路30和測量電位之間降落的電壓的設備38檢測汽車的輸入阻抗。相反地，在充電線纜12先前與汽車16耦合的情況下，保護開關設備18能夠認識至|J，該保護開關設備18從地面固定的設備10獲得汽車的供電電壓。在保護開關設備18檢測了汽車之後，該保護開關設備18直接轉向向汽車發出關於在由振蕩器32提供的電壓的佔空因數的消息。在此情況下通知不允許充電。例如，佔空因數可以被設置為< 3%，以便在步驟S12給出該消息。在該消息在控制單元觀的控制下被發出之後，控制單元觀促使單元沈被激活並且按照步驟S14執行自測試。在自測試的範圍內，在保護開關設備18完全具有運行能力的情況下必須在充電線纜12中打開開關接觸部20a、20b、20c。在步驟S16檢驗這是否是如下情況自測試的輸出亦即是肯定的。當自測試的輸出是否定的時，控制單元觀向例如被構造為報警信號燈的顯示單元40給出信號因此在步驟S18給出故障顯示，以便操作員能夠認識到保護開關不具有運行能力。在步驟S12給出的消息沒有被收回，使得汽車16不開始充電過程。反之，如果自測試肯定地進行，則甚至所有接觸部被打開。在這種情況下，根據步驟S20首先重新閉合開關接觸部20a、20b、20c。然後，按照步驟S22向車輛16給出關於由振蕩器32提供的電壓中的佔空因數的消息現在允許充電。該消息可以隱含地通過如下方式來給出通過佔空因數通知允許汽車16最大「吸取」多少電流強度，亦即關於線路L、N和 PE允許如何調節輸入阻抗。當控制單元觀具有附加的信息、例如關於地面固定的設備10 的狀態的信息時，這是有意義的。在充電線纜12與地面固定的設備10固定耦合時，這可以被存儲在控制單元觀中，或者可以通過分開的通信接口(在該圖中未示出)，由地面固定的設備10向控制單元28給出通知。在汽車16因此獲得允許充電或者如何允許充電的通知之後，汽車16相對應地接通其輸入阻抗，使得電流迴路閉合併且給電池14充電。通過本發明，在保護開關設備18自身內提供與汽車16的通信的可能性。在這種情況下，保護開關設備18不需要如上所述的那樣是充電線纜12的部分，而是也可以按照地面固定的設備10的類型正好也被集成到該地面固定的設備中，例如被集成到專門為給電驅動的汽車的電池充電而設置的充電站中。保護開關設備18負責與汽車16進行接觸的人員的安全。通過該保護開關設備18 主動地執行自測試並且在這種情況下中斷電池14的充電，安全性是特別高的。附圖標記列表1014161820a、20b、20c22
地面固定的設備
電池
汽車
保護開關設備開關接觸部用於中斷的裝置
24用於使開關接觸部閉合的裝置26用於產生故障電流的裝置(自測試)28控制單元30線路接線端子32振蕩器34微處理器36開關38設備40顯示單元S10、S12、S14、S16、S18.S20.S22方法步驟。
權利要求
1.用於開始運轉用於給汽車的電池充電的設備的方法，其中所述設備包括保護開關 (18)，並且其中汽車被設計為基於狀態消息啟動充電過程，其特徵在於下述步驟-在所述設備中通過保護開關(18)檢測(SlO)在汽車(16)和電流源(10)之間的電連接的存在，-向汽車(16)發出(S12)不允許開始充電的狀態消息，-通過保護開關(18)執行(S14)自測試，並且如果保護開關有運行能力，則-必要時閉合(S20)在自測試時打開的開關接觸部，和-向汽車發出(S22)允許開始充電的狀態消息，使得汽車(16)啟動充電過程。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在保護開關(18)自測試時模擬故障電流， 並且當保護開關(18)有運行能力並且檢測所模擬的故障電流時，在保護開關(18)中打開開關接觸部(20a、20b、20c)。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，狀態消息的通知通過使保護開關 (18)與汽車(16)耦合的線路(30)進行。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，在線路(30)上施加以如下佔空因數在兩個值之間往復跳躍的電壓通知關於所述佔空因數的值的消息。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，通過保護開關(18)從被測量的電壓的值的變化識別連接的存在。
6.根據上述權利要求之一所述的方法，其中，由保護開關從保護開關上的供電電壓的提供識別連接的存在。
7.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，如果保護開關不具有運行能力，則通過保護開關發出故障信號(S18)或者引起故障信號的發出。
8.用於給汽車的電池充電的設備(10、12)，保護開關(18)與所述設備相關，所述保護開關(18)被設計來執行自測試並且在這種情況下通過至少一個向汽車(16)的消息來中斷汽車(16)對於充電過程的導入。
9.保護開關設備(18)，其具有用於執行自測試的裝置06)以及用於與所連接的負載 (16)進行通信的裝置(32)。
10.根據權利要求9所述的保護開關設備，其特徵在於，用於通信的裝置(32)被設計為在執行自測試時發出預先確定的信號。
11.根據權利要求9或10所述的保護開關設備，其中，用於通信的裝置(32)發出交替地在兩個值之間跳躍的具有可變的保持在電壓值上的持續時間比的電壓。
12.用於給汽車充電的充電線纜，其中，提供根據權利要求9到11之一所述的保護開關設備(18)。
全文摘要
本發明涉及用於開始運轉用於給汽車的電池充電的設備的方法。在給具有電驅動裝置的車輛充電時應通過保護開關(18)負責安全。該保護開關(18)執行自測試。在這種情況下，該保護開關(18)通過適合的裝置通知車輛(16)還不應開始充電，以便充電過程不被開關接觸部(20a、20b、20c)在自測試時進行的打開而中斷。保護開關(18)除了通過裝置(26)執行自測試的可能性之外還包括用於與負載進行通信的裝置(32)。
文檔編號H01M10/44GK102332620SQ20111020448
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月9日 優先權日2010年6月9日
發明者H-J·胡伯 申請人:西門子公司