DE102020209241A1 - Method for operating a charging device and charging device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) und ein Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung (1) zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs, umfassend:- Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen einem fahrzeugseitigen Anschluss (2) der Ladevorrichtung (1) und einem netzseitigen Anschluss (3) der Ladevorrichtung (1),- Bestimmen einer Funktionsfähigkeit eines Fehlerstrom-Sensors (8) der Ladevorrichtung (1),- Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung, wenn die Funktionsfähigkeit festgestellt wird.The invention relates to a charging device (1) and a method for operating a charging device (1) for charging a battery of a vehicle, comprising: - separating an electrical connection between a vehicle-side connection (2) of the charging device (1) and a mains-side connection (3 ) the charging device (1), - determining the functionality of a fault current sensor (8) of the charging device (1), - enabling the establishment of the electrical connection if the functionality is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs sowie eine solche Ladevorrichtung.The invention relates to a method for operating a charging device for charging a battery of a vehicle and such a charging device.

Aus dem Stand der Technik bekannt ist die DE 10 2018 219 296 A1 , die eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs offenbart, wobei diese Vorrichtung ein erstes Steckerelement mit Wechselstromkontakten zum Anschluss an ein Haushaltsstromnetz, ein zweites Steckerelement mit Gleichstromkontakten für die Zuführung einer Lade-Gleichspannung an die Batterie des Kraftfahrzeugs und einen zwischen die Wechselstromkontakte und die Gleichstromkontakte geschalteten Spannungswandler zur Wandlung einer vom Haushaltsstromnetz bereitgestellten Wechselspannung in die Lade-Gleichspannung aufweist. Ferner offenbart diese Druckschrift, dass ein Fehlerstrom-Schutzschalter vorhanden sein kann, welcher im Fehlerfall die Wechselstromkontakte vom Spannungswandler trennt.Known from the prior art is the DE 10 2018 219 296 A1 , which discloses a device for charging a battery of an electrically powered motor vehicle, this device having a first plug element with AC contacts for connection to a household electricity network, a second plug element with DC contacts for supplying a charging DC voltage to the battery of the motor vehicle and one between the AC contacts and the DC contacts switched voltage converter for converting an AC voltage provided by the domestic electricity network into the charging DC voltage. Furthermore, this publication discloses that a residual current circuit breaker can be present, which separates the AC contacts from the voltage converter in the event of a fault.

Weiter bekannt ist die US 2012/0286729 A1 , die eine Vorrichtung zur elektrischen Energieversorgung eines Fahrzeugs offenbart, wobei ein Überstrom-Schutzkreis einen zu hohen Stromfluss zum elektrischen Fahrzeug verhindert. Diese Druckschrift offenbart auch, dass Testsignale für einen Erdschluss-Detektor erzeugt werden können. Ebenfalls offenbart ist ein Testsignal für den Überstrom-Schutzkreis. Allerdings offenbart diese Druckschrift ein AC-Ladegerät, dessen fahrzeugseitiger Anschluss ein Wechselstrom-Anschluss ist.Further known is the US 2012/0286729 A1 which discloses an apparatus for electric power supply of a vehicle, wherein an overcurrent protection circuit prevents excessive current flow to the electric vehicle. This document also discloses that test signals for a ground fault detector can be generated. Also disclosed is a test signal for the overcurrent protection circuit. However, this publication discloses an AC charger whose vehicle-side connection is an AC connection.

Für das Laden von Elektro- oder Hybridfahrzeugen wird heute in der Regel ein Wechselstrom-Netzteil in Form einer Lade-Wandbox oder ein Ladekabels mit dem Fahrzeug verbunden. Im Fahrzeug wandelt dann ein fahrzeugseitiges Ladegerät die Wechselspannung in die für die Antriebsbatterie notwendige Gleichspannung zum Laden um und passt die Spannungslage entsprechend dem Ladezustand an. Die maximal mögliche Ladeleistung ist hierbei sowohl vom Wechselstrom-Netzteil als auch von dem fahrzeugseitigen Ladegerät abhängig.To charge electric or hybrid vehicles, an AC power pack in the form of a charging wall box or a charging cable is usually connected to the vehicle. In the vehicle, an on-board charger then converts the AC voltage into the DC voltage required for charging the drive battery and adjusts the voltage level according to the state of charge. The maximum possible charging power is dependent on both the AC power pack and the on-board charger.

Nachteilig ist, dass das fahrzeugseitige Ladegerät nur für ein Wechselstrom-Laden benötigt wird, welches im Stillstand des Fahrzeugs durchgeführt wird. Während einer Fahrt des Fahrzeugs hat das fahrzeugseitige Ladegerät keine Funktion und wird nur mitgeführt.The disadvantage is that the on-board charger is only required for AC charging, which is carried out when the vehicle is stationary. When the vehicle is driving, the on-board charger has no function and is only carried along.

Externe Gleichstrom-Ladegeräte, die ein Laden der Fahrzeugbatterie ohne fahrzeugseitiges Ladegerät ermöglichen, sind derzeit meist Ladegeräte mit hoher Ladeleistung. Wünschenswert für eine solche Ladevorrichtung ist eine hohe Betriebssicherheit bei gleichzeitig kompakter und günstiger Bauweise.External DC chargers, which allow the vehicle battery to be charged without a charger on board the vehicle, are currently mostly chargers with a high charging capacity. A high level of operational reliability combined with a compact and inexpensive design is desirable for such a charging device.

Es stellt sich somit das technische Problem, ein Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung und eine Ladevorrichtung zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs zu schaffen, welche eine verbesserte Betriebssicherheit bei gleichzeitig kompakter und günstiger Bauweise der Ladevorrichtung schaffen.The technical problem thus arises of creating a method for operating a charging device and a charging device for charging a battery of a vehicle which provide improved operational safety while at the same time having a compact and inexpensive design of the charging device.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The technical problem is solved by the subject matter having the characteristics of the independent claims. Further advantageous configurations of the invention result from the dependent claims.

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung zum Laden einer Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie, eines Fahrzeugs, insbesondere eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugs. Ein solches Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug, welches die zum Antrieb notwendige Energie lediglich in einer Batterie speichert, ein Elektrofahrzeug mit Reichweitenverlängerer, ein Hybridfahrzeug und/oder ein Plug-in-Hybridfahrzeug sein.A method for operating a charging device for charging a battery, in particular a traction battery, of a vehicle, in particular an electrically driven or drivable motor vehicle, is proposed. Such a vehicle can be an electric vehicle, which only stores the energy required for the drive in a battery, an electric vehicle with a range extender, a hybrid vehicle and/or a plug-in hybrid vehicle.

Die Ladevorrichtung ist insbesondere geeignet, ein Laden der Batterie ohne Verwendung eines fahrzeugseitig angeordneten Ladegeräts, insbesondere eines sogenannten On-Board-Chargers, zu ermöglichen, z.B. aus einem Wechselspannungsnetz wie einem Haushaltsstromnetz oder einer davon verschiedenen Wechselspannungsquelle. Zum Laden der Batterie kann die Ladevorrichtung mit der genannten Wechselspannungsquelle und einem Ladeanschluss des Fahrzeugs verbunden werden. Hierzu kann ein fahrzeugseitiger Anschluss der Ladevorrichtung mit einem Fahrzeuganschluss, also einem Anschluss des Fahrzeugs, verbunden werden. Auch kann ein netzseitiger Anschluss der Ladevorrichtung mit einem Netzanschluss, also einem Anschluss des Versorgungsnetzes bzw. der Versorgungsspannungsquelle, verbunden werden. Der Fahrzeuganschluss kann insbesondere ein Gleichstrom-Anschluss sein. Somit kann auch der fahrzeugseitige Anschluss der Ladevorrichtung ein Gleichstrom-Anschluss sein. Somit ist die Ladevorrichtung eine Gleichstrom-Ladevorrichtung. Der netzseitige Anschluss der Ladevorrichtung kann ein Wechselstrom-Anschluss sein. Allerdings kann der netzseitige Anschluss auch ein Gleichstrom-Anschluss sein.The charging device is particularly suitable for enabling the battery to be charged without using a charger arranged on the vehicle, in particular a so-called on-board charger, e.g. from an AC voltage network such as a household electricity network or a different AC voltage source. To charge the battery, the charging device can be connected to the AC voltage source mentioned and to a charging connection of the vehicle. For this purpose, a connection of the charging device on the vehicle side can be connected to a vehicle connection, ie a connection of the vehicle. A mains-side connection of the charging device can also be connected to a mains connection, that is to say a connection to the supply network or the supply voltage source. The vehicle connection can in particular be a direct current connection. Thus, the connection of the charging device on the vehicle side can also be a DC connection. Thus, the charging device is a DC charging device. The mains-side connection of the charging device can be an AC connection. However, the line-side connection can also be a DC connection.

Das Verfahren umfasst ein Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen Anschluss der Ladevorrichtung und dem netzseitigen Anschluss der Ladevorrichtung. Diese Verbindung kann, wie in der eingangs erwähnten DE 10 2018 219 296 A1 , über Steckerelemente hergestellt werden.The method includes disconnecting an electrical connection between the vehicle-side connection of the charging device and the mains-side connection of the charging device. This connection can, as mentioned in the introduction DE 10 2018 219 296 A1 , are produced via connector elements.

Das Trennen der elektrischen Verbindung erfolgt insbesondere in einem Zustand, indem der fahrzeugseitige Anschluss der Ladevorrichtung mit dem Fahrzeuganschluss und der netzseitige Anschluss der Ladevorrichtung mit dem Netzanschluss verbunden ist.The electrical connection is separated in particular in a state in which the connection of the charging device on the vehicle side is connected to the vehicle connection and the connection of the charging device on the mains side is connected to the mains connection.

Das Trennen kann insbesondere durch ein Mittel zum Trennen und Herstellen der elektrischen Verbindung erfolgen, wobei dieses Mittel von der Ladevorrichtung umfasst wird. Das Mittel kann insbesondere ein Schaltelement, weiter insbesondere ein Trennschaltelement, umfassen. Auch kann das Mittel eine Steuereinrichtung zum Erzeugen von Schaltsignalen zum Trennen oder Herstellen umfassen. Das Mittel zum Trennen und Herstellen kann beispielsweise mindestens eine Verbindungsleitung zur Verbindung des fahrzeug- und netzseitigen Anschluss trennen oder herstellen. Durch das Trennen wird sichergestellt, dass keine elektrische Energie über die Ladevorrichtung vom Netzanschluss zum Fahrzeuganschluss übertragen werden kann.The disconnection can take place in particular by a means for disconnecting and establishing the electrical connection, with this means being comprised by the charging device. The means can in particular include a switching element, more particularly an isolating switching element. The means can also comprise a control device for generating switching signals for disconnection or production. The means for separating and establishing can, for example, separate or establish at least one connecting line for connecting the vehicle-side and network-side connection. Disconnecting ensures that no electrical energy can be transferred from the mains connection to the vehicle connection via the charging device.

Weiter umfasst das Verfahren das Bestimmen einer Funktionsfähigkeit eines Fehlerstromsensors der Ladevorrichtung. Durch dieses Bestimmen kann eine Funktionsfähigkeit des Fehlerstromsensors festgestellt werden. Auch kann eine fehlende Funktionsfähigkeit des Fehlerstromsensors festgestellt werden. Die Ladevorrichtung kann den Fehlerstromsensor umfassen. Dieser kann einen Fehlerstrom detektieren und im Fall eines detektierten Fehlerstroms ein Fehlerstromsignal erzeugen. Dieses kann an einem Fehlerstromsignalausgang des Fehlerstromsensors bereitgestellt werden. Weiter kann der Fehlerstromsensor auch eine Schutzschalterfunktion umfassen. Z.B. kann der Fehlerstromsensor derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass er im Fall eines detektierten Fehlerstroms die elektrische Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen Anschluss der Ladevorrichtung und dem netzseitigen Anschluss der Ladevorrichtung trennt. Hierzu kann der die erläuterte mindestens eine Verbindungsleitung trennen. Der Fehlerstromsensor ist aber von dem Mittel zum Trennen und Herstellen verschieden.The method also includes determining the functionality of a residual current sensor of the charging device. Through this determination, a functionality of the residual current sensor can be established. A lack of functionality of the fault current sensor can also be determined. The charging device may include the residual current sensor. This can detect a fault current and, if a fault current is detected, generate a fault current signal. This can be provided at an error current signal output of the error current sensor. Furthermore, the fault current sensor can also include a circuit breaker function. For example, the fault current sensor can be arranged and/or designed in such a way that it disconnects the electrical connection between the vehicle-side connection of the charging device and the mains-side connection of the charging device if a fault current is detected. For this purpose, the explained at least one connecting line can be separated. However, the leakage current sensor is different from the means for separating and making.

Weiter umfasst das Verfahren eine Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen Anschluss der Ladevorrichtung und dem netzseitigen Anschluss der Ladevorrichtung, wenn die Funktionsfähigkeit festgestellt wird.The method also includes enabling the establishment of the electrical connection between the connection of the charging device on the vehicle side and the connection of the charging device on the mains side if the functionality is determined.

Hierbei umfasst diese Freigabe nicht zwingend das Herstellen der genannten elektrischen Verbindung. Vielmehr wird die Ladevorrichtung durch die Freigabe in einen freigegebenen Zustand versetzt, wobei nur in diesem freigegebenen Zustand die elektrische Verbindung hergestellt werden kann oder wird. In einem nicht-freigegebenen Zustand kann die elektrische Verbindung bzw. wird die elektrische Verbindung nicht hergestellt werden bzw. wird diese nicht hergestellt. Dies kann z.B. bedeuten, dass im freigegebenen Zustand, nicht aber im nicht-freigegebenen Zustand, ein z.B. von einer Steuereinrichtung erzeugtes Schaltsignal zum Herstellen der elektrischen Verbindung tatsächlich zum Steuern des entsprechenden Mittels zum Herstellen genutzt wird.In this case, this release does not necessarily include the establishment of the electrical connection mentioned. Rather, the charging device is put into a released state by the release, with the electrical connection being able or being established only in this released state. In a non-released state, the electrical connection cannot or will not be established. This can mean, for example, that in the released state, but not in the non-released state, a switching signal generated by a control device, for example, for establishing the electrical connection is actually used to control the corresponding means for establishing it.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine verbesserte Betriebssicherheit der Ladevorrichtung, da sichergestellt wird, dass die elektrische Verbindung zum Laden über die Ladevorrichtung nur dann hergestellt wird, wenn der Fehlerstromsensor funktionsfähig ist.This advantageously results in improved operational reliability of the charging device, since it is ensured that the electrical connection for charging via the charging device is only established when the residual current sensor is functional.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich das Bestimmen einer Funktionsfähigkeit eines rücksetzbaren Kippgliedmittels der Ladevorrichtung, wobei ein Rücksetz-Eingang des Kippgliedmittels mit dem Fehlerstromsignalausgang des Fehlerstrom-Sensors verbunden ist. Der Fehlerstromsignalausgang des Fehlerstrom-Sensors kann einen Signalausgang bezeichnen, an dem im Fehlerfall ein Fehlerstromsignal bereitgestellt wird und abgegriffen werden kann. Insbesondere kann also ein Fehlerstromsignal von dem Fehlerstrom-Sensor an den Rücksetzeingang des Kippgliedmittels übertragen werden und einen gesetzten Zustand zurücksetzen.In a further embodiment, the method additionally comprises determining the functionality of a resettable flip-flop means of the charging device, a reset input of the flip-flop means being connected to the error current signal output of the error current sensor. The residual current signal output of the residual current sensor can denote a signal output at which, in the event of a fault, a residual current signal is provided and can be tapped off. In particular, an error current signal can therefore be transmitted from the error current sensor to the reset input of the flip-flop means and reset a set state.

Hierbei kann sich die Ladevorrichtung im zurückgesetzten Zustand des Kippgliedmittels im nicht-freigegebenen Zustand und im gesetzten Zustand des Kippgliedmittels im freigegebenen Zustand befinden.Here, the loading device can be in the non-released state in the reset state of the toggle means and in the released state in the set state of the toggle means.

Weiter erfolgt die Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung nur, wenn zusätzlich auch die Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels festgestellt wird. Die Freigabe erfolgt nicht, wenn diese Funktionsfähigkeit nicht festgestellt wird.Furthermore, the release for establishing the electrical connection only takes place if the operability of the resettable flip-flop means is also determined. The release does not take place if this functionality is not determined.

Die Verwendung eines Kippgliedmittels sowie die Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung nur dann, wenn dieses Kippgliedmittel funktionsfähig ist, erhöht die Betriebssicherheit in vorteilhafter Weise weiter. So ermöglicht die Verwendung des Kippgliedmittels, dass die Herstellung des freigegebenen Zustands der Ladevorrichtung ein Setzen des Kippgliedmittels erfordert, wobei das Setzen nur unter bestimmten Bedingungen durchgeführt werden kann bzw. wird, was wiederum ermöglicht, dieses Setzen nur unter betriebssicheren Bedingungen durchzuführen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Fehlerstromsignal vom Fehlerstrom-Sensor erzeugt wird und dies zum Rücksetzen des Kippgliedmittels geführt hat. Hiernach kann ein Setzen des Kippgliedmittels und somit die Herstellung des freigegebenen Zustands erst erfolgen, wenn der Fehlerstromsensor (wieder) funktionsfähig ist.The use of a flip-flop means and enabling the establishment of the electrical connection only when this flip-flop means is functional further increases operational reliability in an advantageous manner. Thus, the use of the toggle means enables the establishment of the released state of the loader to require setting of the toggle means, which setting can only be carried out under certain conditions, which in turn enables this setting to be carried out only under reliable conditions gene to perform. This is particularly advantageous when an error current signal is generated by the error current sensor and this has led to the flip-flop means being reset. Thereafter, the flip-flop means can be set and thus the released state can only be established when the residual current sensor is functional (again).

In einer weiteren Ausführungsform wird zur Prüfung der Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels ein Setz-Eingang des rücksetzbaren Kippgliedmittels mit einem Setzsignal zur Einstellung des Ausgangssignals des Kippgliedmittels auf ein vorbestimmtes Freigabesignal beaufschlagt. Hierbei kann sich die Ladevorrichtung im freigegebenen Zustand befinden, wenn das Kippgliedmittel als Ausgangssignal das Freigabesignal erzeugt. Insbesondere wird also das Freigabesignal im gesetzten Zustand erzeugt. Das vorbestimmten Freigabesignal kann insbesondere einen vorbestimmten Signalpegel aufweisen, beispielsweise einen Signalpegel, der eine logische Eins repräsentiert. So ist es z.B. möglich, dass ein Ausgangssignal des Kippgliedmittels einen ersten Pegel, beispielsweise einen High-Pegel, oder einen weiteren Pegel, beispielsweise einen Low-Pegel, aufweist, wobei die Pegel voneinander verschieden sind. Hierbei kann der erste oder der weitere Pegel eine logische Eins repräsentieren.In a further embodiment, in order to test the functionality of the resettable flip-flop means, a set input of the resettable flip-flop means is supplied with a set signal for setting the output signal of the flip-flop means to a predetermined enable signal. In this case, the charging device can be in the released state when the flip-flop means generates the release signal as an output signal. In particular, the enable signal is therefore generated in the set state. The predetermined enable signal can in particular have a predetermined signal level, for example a signal level which represents a logical one. For example, it is possible for an output signal of the flip-flop to have a first level, for example a high level, or a further level, for example a low level, with the levels being different from one another. In this case, the first or the further level can represent a logical one.

Weiter wird das tatsächliche Ausgangssignal des rücksetzbaren Kippgliedmittels nach der Beaufschlagung mit dem Setzsignal erfasst und mit dem vorbestimmten Freigabesignal verglichen. Hierzu können z.B. die Signalpegel dieser Signale verglichen werden. Weiter wird die Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels festgestellt, falls das Ausgangssignal gleich dem vorbestimmten Freigabesignal ist. Mit anderen Worten wird analysiert, ob ein Verhalten des rücksetzbaren Kippgliedmittels dem gewünschten Verhalten entspricht.Furthermore, the actual output signal of the resettable flip-flop means is detected after the application of the set signal and compared with the predetermined enable signal. For example, the signal levels of these signals can be compared for this purpose. Furthermore, the operability of the resettable flip-flop means is determined if the output signal is equal to the predetermined enable signal. In other words, it is analyzed whether a behavior of the resettable flip-flop means corresponds to the desired behavior.

Bei einem funktionsfähigen Kippgliedmittel kann zum Beaufschlagen des Setz-Eingangs mit dem Setzsignal zur Bereitstellung Ausgangssignals mit dem ersten Pegel führen. Wird aber detektiert, dass das tatsächliche Ausgangssignal nicht den ersten Pegel aufweist, so wird eine fehlende Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels festgestellt. Wird jedoch detektiert, dass der Pegel des Ausgangssignals dem ersten Pegel entspricht, so wird ein funktionsfähiges Kippgliedmittel festgestellt.In the case of an operable flip-flop means, applying the set signal to the set input can lead to the provision of an output signal having the first level. However, if it is detected that the actual output signal does not have the first level, then a lack of functionality of the resettable flip-flop means is determined. However, if it is detected that the level of the output signal corresponds to the first level, then an operable flip-flop means is determined.

Alternativ wird zur Prüfung der Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels im Fall eines vom Fehlerstrom-Sensor detektierten Fehlers das Ausgangssignal des rücksetzbaren Kippgliedmittels erfasst und mit einem vorbestimmten Sperrsignal des Kippgliedmittels verglichen, wobei die Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels festgestellt wird, falls das Ausgangssignal gleich dem vorbestimmten Sperrsignal ist. Hierbei kann sich die Ladevorrichtung im nicht-freigegebenen Zustand, der auch als gesperrter Zustand bezeichnet werden kann, befinden, wenn das Kippgliedmittel als Ausgangssignal das Sperrsignal erzeugt. Insbesondere wird das Sperrsignal im zurückgesetzten Zustand des Kippgliedmittels erzeugt. Das vorbestimmten Sperrsignal kann insbesondere einen vorbestimmten Signalpegel aufweisen, der vom Signalpegel des Freigabesignals verschieden ist, beispielsweise einen Signalpegel, der eine logische Null repräsentiert.Alternatively, to check the functionality of the resettable flip-flop means in the event of an error detected by the fault current sensor, the output signal of the resettable flip-flop means is recorded and compared to a predetermined blocking signal of the flip-flop means, with the functionality of the resettable flip-flop means being determined if the output signal is equal to the predetermined blocking signal . In this case, the charging device can be in the non-released state, which can also be referred to as the blocked state, when the flip-flop means generates the blocking signal as the output signal. In particular, the blocking signal is generated in the reset state of the flip-flop means. In particular, the predetermined blocking signal can have a predetermined signal level that differs from the signal level of the enable signal, for example a signal level that represents a logical zero.

Detektiert der Fehlerstrom-Sensor einen Fehler, so erzeugt dieser ein Fehlerstromsignal, welches von dem Fehlerstromsignalausgang des Fehlerstrom-Sensors zum Rücksetz-Eingang des Kippgliedmittels übertragen wird, welches nach dem erfolgreichen Zurücksetzen dann das Sperrsignal erzeugt. Wird dieses Sperrsignal dann detektiert, so kann die Funktionsfähigkeit festgestellt werden. Erfolgt kein erfolgreiches Zurücksetzen und somit auch keine Erzeugung des Sperrsignals, so kann eine fehlende Funktionsfähigkeit des Kippgliedmittels detektiert werden.If the fault current sensor detects a fault, it generates a fault current signal which is transmitted from the fault current signal output of the fault current sensor to the reset input of the flip-flop means, which then generates the blocking signal after successful resetting. If this blocking signal is then detected, the functionality can be determined. If the resetting is not successful and the blocking signal is therefore not generated either, then a lack of functionality of the flip-flop means can be detected.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Prüfung der Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels und somit eine einfache und zuverlässige Herstellung der verbesserten Betriebssicherheit.This results in an advantageous manner in a simple and reliable check of the functionality of the resettable flip-flop means and thus in a simple and reliable production of the improved operational safety.

In einer weiteren Ausführungsform wird zur Prüfung der Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors ein Fehlerstrom erzeugt. Alternativ kann ein Testanschluss des Fehlerstrom-Sensors mit einem Testsignal zum Testen der Funktionsfähigkeit beaufschlagt werden. Im letzteren Fall ist es möglich, dass der Fehlerstrom-Sensor einen entsprechenden Testsignaleingangsanschluss aufweist, wobei der Fehlerstrom-Sensor seine Funktionsfähigkeit überprüft, falls ein entsprechendes Eingangssignal an diesem Anschluss anliegt.In a further embodiment, a fault current is generated to check the functionality of the fault current sensor. Alternatively, a test signal for testing the functionality can be applied to a test connection of the residual current sensor. In the latter case, it is possible for the residual current sensor to have a corresponding test signal input connection, with the residual current sensor checking its functionality if a corresponding input signal is present at this connection.

Weiter wird geprüft, ob der Fehlerstrom-Sensor ein Fehlerstromsignal erzeugt, wobei die Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors festgestellt wird, falls der Fehlerstrom-Sensor das Fehlerstromsignal erzeugt. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors.It is also checked whether the residual current sensor generates a residual current signal, with the functionality of the residual current sensor being determined if the residual current sensor generates the residual current signal. This results in an advantageous manner in a simple and reliable check of the functionality of the fault current sensor.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung, indem ein Ausgangssignal des rücksetzbaren Kippgliedmittels auf das erläuterte Freigabesignal gesetzt wird. Dies kann durch ein Setzen des rücksetzbaren Kippgliedmittels erfolgen, insbesondere indem ein Setz-Eingang mit einem Setzsignal beaufschlagt wird. Wie vorhergehend erläutert, kann nur in diesem freigegeben Zustand, welcher gegeben ist, wenn das Ausgangssignal des rücksetzbaren Kippgliedmittels Freigabesignal entspricht, die elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen der Ladevorrichtung hergestellt werden.In a further embodiment, the release for establishing the electrical connection takes place by setting an output signal of the resettable flip-flop means to the release signal explained. This can be done by setting the resettable flip-flop means, in particular by applying a set signal to a set input. As explained above, the electrical connection between the terminals of the charging device can only be established in this released state, which is given when the output signal of the resettable flip-flop corresponds to the release signal.

Weiter kann die Herstellung eines nicht-freigegebenen Zustands, also die Nicht-Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung, erfolgen, indem das Ausgangssignal des rücksetzbaren Kippgliedmittels auf das erläuterte Sperrsignal gesetzt wird. Dies kann durch ein Rücksetzen des Kippgliedmittels erfolgen, insbesondere indem der Rücksetz-Eingang mit einem entsprechenden Signal beaufschlagt wird. Der Pegel des Freigabesignals kann dem Pegel des Ausgangssignals entsprechen, der sich bei einem funktionsfähigen Kippgliedmittel einstellt, wenn der Setz-Eingang mit einem Setzsignal beaufschlagt wird. Der Pegel des Sperrsignals kann dem Signalpegel des Ausgangssignals des Kippgliedmittels entsprechen, der sich bei einem funktionsfähigen Kippgliedmittel einstellt, wenn der Rücksetz-Eingang mit einem Rücksetzsignal, z.B. dem Fehlerstromsignal, beaufschlagt wird.Furthermore, a non-released state can be produced, that is to say the non-release for establishing the electrical connection, by setting the output signal of the resettable flip-flop means to the blocking signal explained. This can be done by resetting the flip-flop means, in particular by applying a corresponding signal to the reset input. The level of the enable signal can correspond to the level of the output signal which is set in the case of an operable flip-flop when the set input is supplied with a set signal. The level of the blocking signal can correspond to the signal level of the output signal of the flip-flop means, which occurs when the flip-flop means is operational when a reset signal, for example the error current signal, is applied to the reset input.

Um die elektrische Verbindung herzustellen, kann, zusätzlich zu dem von dem Kippgliedmittel erzeugten Freigabesignal, auch die Erzeugung eines Schaltsignals zum Herstellen der elektrischen Verbindung erforderlich sein. Insbesondere kann ein Schaltelement der Ladevorrichtung nur dann in einen Zustand versetzt werden, in dem die elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen der Ladevorrichtung über das Schaltelement hergestellt ist, wenn sowohl das vom Kippgliedmittel erzeugte Freigabesignal als auch das entsprechende Schaltsignal zum Herstellen der elektrischen Verbindung erzeugt wird. Entsprechend kann das Trennen der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlüssen über ein Schaltelement erfolgen, wenn zwar das Freigabesignal durch das Kippgliedmittel erzeugt, aber ein Schaltsignal zum Trennen erzeugt wird. Ebenfalls wird die elektrische Verbindung getrennt, falls zwar ein Schaltsignal zum Herstellen der elektrischen Verbindung erzeugt wird, das Kippgliedmittel jedoch das Sperrsignal erzeugt. Es ist vorstellbar, dass das resultierende Ansteuersignal zum Ansteuern des Mittels zum Herstellen oder Trennen das Ausgangssignal eines UND-Gatters ist, dessen Eingangssignale das Ausgangssignal des Kippgliedmittels und das Schaltsignal sind.In order to establish the electrical connection, in addition to the enable signal generated by the flip-flop means, it may also be necessary to generate a switching signal for establishing the electrical connection. In particular, a switching element of the charging device can only be put into a state in which the electrical connection between the terminals of the charging device is established via the switching element if both the enable signal generated by the flip-flop means and the corresponding switching signal for establishing the electrical connection are generated. Correspondingly, the electrical connection between the terminals can be separated via a switching element if, although the release signal is generated by the flip-flop means, a switching signal for the separation is generated. The electrical connection is also separated if a switching signal for establishing the electrical connection is generated, but the flip-flop means generates the blocking signal. It is conceivable that the resultant drive signal for driving the means for making or separating is the output signal of an AND gate whose input signals are the output signal of the flip-flop means and the switching signal.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Implementierung der Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung, wodurch wiederum in vorteilhafter Weise die verbesserte Betriebssicherheit in einfacher Weise bereitgestellt werden kann.This advantageously results in a simple implementation of the release for establishing the electrical connection, as a result of which the improved operational reliability can advantageously be provided in a simple manner.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Bestimmen der Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors immer dann, wenn eine Energieversorgung der Ladevorrichtung hergestellt wird, insbesondere wenn eine Energieversorgung einer Steuereinrichtung der Ladevorrichtung hergestellt wird. Insbesondere ist es möglich, dass die Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors ausschließlich oder nur dann erfolgt, wenn die genannte Energieversorgung hergestellt wird. Dies kann bedeuten, dass das Bestimmen der Funktionsfähigkeit nicht erfolgt bzw. gesperrt ist, nachdem die Energieversorgung der Ladevorrichtung vollständig hergestellt ist, insbesondere für eine vorbestimmte Zeitdauer nach Beginn der Herstellung, vorzugsweise bis zum nächsten Herstellen der Energieversorgung. Auch kann dies bedeuten, dass das Bestimmen der Funktionsfähigkeit nicht erfolgt, wenn keine Energieversorgung der Ladevorrichtung hergestellt ist, insbesondere für eine vorbestimmte Zeitdauer.In a further embodiment, the functional capability of the residual current sensor is determined whenever an energy supply to the charging device is established, in particular when an energy supply to a control device of the charging device is established. In particular, it is possible for the residual current sensor to function exclusively or only when the power supply mentioned is established. This can mean that the operability is not determined or is blocked after the energy supply of the charging device has been completely established, in particular for a predetermined period of time after the start of the establishment, preferably until the next time the energy supply is established. This can also mean that the operability is not determined if the charging device is not supplied with energy, in particular for a predetermined period of time.

Insbesondere kann der Beginn der Herstellung der Energieversorgung ein Triggersignal erzeugen, wobei die Funktionsfähigkeit des Fehlerstromsensors bestimmt wird, wenn das Triggersignal erzeugt wurde.In particular, the start of the establishment of the power supply can generate a trigger signal, with the functionality of the fault current sensor being determined when the trigger signal has been generated.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine weitere Verbesserung der Betriebssicherheit, da bei jedem Neustart der Ladevorrichtung eine Prüfung der Funktionsfähigkeit erfolgt, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Zuständen mit fehlender Funktionsfähigkeit verringert werden, ohne dass eine Nutzerinteraktion notwendig ist.This advantageously results in a further improvement in operational reliability, since the functionality is checked each time the charging device is restarted, thereby reducing the probability of states with non-functionality occurring, without a user interaction being necessary.

Die Energieversorgung der Ladevorrichtung kann beispielsweise dann hergestellt werden, wenn der netzseitige Anschluss der Ladevorrichtung mit einem Netzanschluss verbunden wird und/oder wenn der fahrzeugseitige Anschluss der Ladevorrichtung mit einem Fahrzeuganschluss verbunden wird.The charging device can be supplied with energy, for example, when the mains-side connection of the charging device is connected to a mains connection and/or when the vehicle-side connection of the charging device is connected to a vehicle connection.

In einer weiteren Ausführungsform steuert eine Steuereinrichtung das Trennen der elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen Anschluss der Ladevorrichtung und dem netzseitigen Anschluss der Ladeeinrichtung. Alternativ oder kumulativ führt die Steuereinrichtung das Bestimmen der Funktionsfähigkeit des Fehlerstromsensors und/oder das Bestimmen der Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels durch. Insbesondere kann durch die Steuereinrichtung ein Setzsignal erzeugt und an den Setz-Eingang des Kippgliedmittels übertragen werden. Weiter kann durch die Steuereinrichtung das Ausgangssignal des rücksetzbaren Kippgliedmittels erfasst und mit einem vorbestimmten Ausgangssignal verglichen werden. Weiter kann ein durch den Fehlerstrom-Sensor detektierter Fehlerfall durch die Steuereinrichtung detektiert werden. Hierzu kann durch die Steuereinrichtung das Fehlerstromausgangssignal des Fehlerstrom-Sensors erfassen..In a further embodiment, a control device controls the disconnection of the electrical connection between the connection of the charging device on the vehicle side and the connection of the charging device on the mains side. Alternatively or cumulatively, the control device carries out the determination of the operability of the residual current sensor and/or the determination of the operability of the resettable flip-flop means. In particular, a set signal can be generated by the control device and transmitted to the set input of the flip-flop means. Furthermore, the output signal of the resettable flip-flop means can be detected by the control device and compared with a predetermined output signal. Furthermore, an error detected by the fault current sensor can be detected by the control device the. For this purpose, the residual current output signal of the residual current sensor can be detected by the control device.

Weiter kann durch die Steuereinrichtung ein Fehlerstrom erzeugt oder eine Einrichtung zur Erzeugung des Fehlerstroms entsprechend angesteuert werden. Auch kann durch die Steuereinrichtung ein Testanschluss des Fehlerstrom-Sensors mit einem Testsignal beaufschlagt werden.Furthermore, a fault current can be generated by the control device or a device for generating the fault current can be controlled accordingly. The control device can also apply a test signal to a test connection of the residual current sensor.

Die Steuereinrichtung kann hierbei als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet sein oder eine(n) solche(n) umfassen.In this case, the control device can be in the form of a microcontroller or an integrated circuit or can include one or more.

Weiter kann das Bestimmen der Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors erfolgen, insbesondere nur dann erfolgen, wenn eine Energieversorgung der Steuereinrichtung der Ladevorrichtung hergestellt wird. Hierbei kann die Steuereinrichtung mit dem netzseitigen Anschluss und/oder mit dem fahrzeugseitigen Anschluss der Ladevorrichtung verbunden sein, beispielsweise über geeignete Stromrichter und/oder Spannungssteller.Furthermore, the functional capability of the residual current sensor can be determined, in particular only when an energy supply is established for the control device of the charging device. In this case, the control device can be connected to the mains-side connection and/or to the vehicle-side connection of the charging device, for example via suitable power converters and/or voltage regulators.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens..This advantageously results in a reliable implementation of the method according to the invention.

Weiter vorgeschlagen wird eine Ladevorrichtung zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs. Diese umfasst einen fahrzeugseitigen Anschluss, einen netzseitigen Anschluss, Mittel zum Trennen und Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und dem netzseitigen Anschluss sowie mindestens einen Fehlerstrom-Sensor in der elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und netzseitigen Anschluss.A charging device for charging a battery of a vehicle is also proposed. This includes a vehicle-side connection, a network-side connection, means for separating and establishing an electrical connection between the vehicle-side and the network-side connection and at least one residual current sensor in the electrical connection between the vehicle-side and network-side connection.

Weiter ist die Ladevorrichtung derart konfiguriert, dass ein Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen mit der Ladevorrichtung durchführbar ist.Furthermore, the charging device is configured in such a way that a method for operating a charging device according to one of the embodiments described in this disclosure can be carried out with the charging device.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens mit den bereits genannten technischen Vorteilen.This advantageously results in a device for carrying out a corresponding method with the technical advantages already mentioned.

Die Ladevorrichtung kann hierbei zusätzlich mindestens einen Gleichrichter und/oder mindestens einen Spannungssteller umfassen. Weiter kann die Ladevorrichtung Sicherungen umfassen.The charging device can additionally include at least one rectifier and/or at least one voltage controller. Furthermore, the charging device can include fuses.

Die Ladevorrichtung kann insbesondere eine transformatorlose Ladevorrichtung sein. Dies kann bedeuten, dass in der elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und dem netzseitigen Anschluss kein Transformator, insbesondere kein Transformator zur galvanischen Trennung zwischen den beiden Anschlüssen, angeordnet ist.The charging device can in particular be a transformerless charging device. This can mean that no transformer, in particular no transformer for galvanic isolation between the two connections, is arranged in the electrical connection between the vehicle-side connection and the network-side connection.

Weiter kann - wie vorhergehend erläutert - die Ladevorrichtung eine Steuereinrichtung umfassen, die einen, mehrere, aber nicht alle, oder aber alle Schritte des Verfahrens durchführt oder steuert.Furthermore--as explained above--the loading device can comprise a control device which carries out or controls one, several, but not all, or all steps of the method.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladevorrichtung ein rücksetzbares Kippgliedmittel, dessen Rücksetzeingang mit einem Fehlerstromsignalausgang des Fehlerstrom-Sensors verbunden ist. Weiter ist durch das rücksetzbare Kippgliedmittel ein Freigabesignal für das Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und dem netzseitigen Anschluss als Ausgangssignal bereitstellbar. Das rücksetzbare Kippgliedmittel kann insbesondere als elektronische Schaltung ausgebildet sein. Diese elektronische Schaltung kann von einer elektronischen Schaltung der Steuereinrichtung verschieden sein, insbesondere baulich verschieden davon ausgebildet sein. Mit anderen Worten können die Steuereinrichtung und das Kippgliedmittel voneinander verschiedene Bauteile oder Einheiten sen.In a further embodiment, the charging device comprises a resettable flip-flop means whose reset input is connected to a fault current signal output of the fault current sensor. Furthermore, the resettable flip-flop means can be used to provide an enable signal for establishing the electrical connection between the connection on the vehicle side and the connection on the mains side as an output signal. The resettable flip-flop means can be designed in particular as an electronic circuit. This electronic circuit can be different from an electronic circuit of the control device, in particular it can be constructed differently from it. In other words, the control device and the flip-flop means can have different components or units.

Allerdings ist es auch vorstellbar, dass das rücksetzbare Kippgliedmittel als Softwaremittel ausgebildet ist. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung die Funktionsweise des rücksetzbaren Kippgliedmittels bereitstellen.However, it is also conceivable for the resettable flip-flop means to be in the form of software means. In this case the controller can provide the operation of the resettable flip-flop means.

Das Vorhandensein des rücksetzbaren Kippgliedmittels ermöglicht in vorteilhafter Weise, wie vorhergehend bereits erläutert, eine Verbesserung der Betriebssicherheit der Ladevorrichtung.Advantageously, the presence of the resettable toggle means, as discussed above, allows for an improvement in the operational reliability of the loading device.

In einer weiteren Ausführungsform ist/sind die Mittel zum Trennen und Herstellen einer elektrischen Verbindung und/oder das rücksetzbare Kippgliedmittel zumindest teilweise als Softwaremittel ausgebildet. Im ersteren Fall kann eine Steuereinrichtung die Funktionsweise des Mittels zum Trennen und/oder Herstellen der elektrischen Verbindung oder zumindest ein Teil der Funktionen dieses Mittels bereitstellen und insbesondere ein (resultierendes) Ansteuersignal für das Mittel nur unter bestimmten Voraussetzungen erzeugen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine wenig Bauraum und Herstellungskosten beanspruchende Ladevorrichtung, da keine separaten elektronischen Schaltungen zur Bereitstellung der Mittel zum Trennen und Herstellen und/oder des rücksetzbaren Kippgliedmittels benötigt werden.In a further embodiment, the means for separating and establishing an electrical connection and/or the resettable flip-flop means is/are designed at least partially as software means. In the first case, a control device can provide the functionality of the means for separating and/or establishing the electrical connection or at least some of the functions of this means and in particular can generate a (resulting) control signal for the means only under certain conditions. This advantageously results in a charging device that takes up little installation space and manufacturing costs, since no separate electronic circuits are required to provide the means for separating and producing and/or the resettable flip-flop means.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

  • 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 2 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 ein schematisches Blockschaltbild eines Teils einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung in einer weiteren Ausführungsform und
  • 4 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung in einer weiteren Ausführungsform.
The invention is explained in more detail using exemplary embodiments. The figures show:
  • 1 a schematic block diagram of a charging device according to the invention according to a first embodiment,
  • 2 a schematic flow chart of a method according to the invention,
  • 3 a schematic block diagram of a part of a charging device according to the invention in a further embodiment and
  • 4 a schematic block diagram of a charging device according to the invention in a further embodiment.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.In the following, the same reference symbols designate elements with the same or similar technical features.

1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1. Dargestellt ist, dass die Ladevorrichtung 1 einen fahrzeugseitigen Anschluss 2 und einen netzseitigen Anschluss 3 aufweist. Diese dienen zum Anschluss der Ladevorrichtung 1 an einen Fahrzeuganschluss eines nicht dargestellten Fahrzeugs bzw. zum Anschluss der Ladevorrichtung 1 an einen Netzanschluss einer nicht dargestellten Energiequelle, beispielsweise eines Energieversorgungsnetzes. Insbesondere können Verbindungsleitungen 19 und ein Schutzleiter 18 der Ladevorrichtung 1 an den Netzanschluss und Fahrzeuganschluss angeschlossen werden. Dieser Schutzleiter 18 ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt, der mit entsprechenden Schutzleiteranschlüssen des fahrzeugseitigen und netzseitigen Anschlusses 2, 3 verbunden ist. Durch durchgezogene Linien dargestellt sind Verbindungsleitungen 19, die mit entsprechenden Verbindungsleitungsanschlüssen des fahrzeugseitigen und netzseitigen Anschlusses 2, 3 verbunden sind. 1 shows a schematic block diagram of a charging device 1 according to the invention. It is shown that the charging device 1 has a connection 2 on the vehicle side and a connection 3 on the mains side. These are used to connect the charging device 1 to a vehicle connection of a vehicle, not shown, or to connect the charging device 1 to a mains connection of an energy source, not shown, for example an energy supply network. In particular, connecting lines 19 and a protective conductor 18 of the charging device 1 can be connected to the mains connection and vehicle connection. This protective conductor 18 is represented by a dashed line, which is connected to corresponding protective conductor connections of the connection 2, 3 on the vehicle side and on the mains side. Connection lines 19, which are connected to corresponding connection line connections of the connection 2, 3 on the vehicle side and on the network side, are represented by solid lines.

Weiter dargestellt ist, dass die Ladevorrichtung 1 eine als Mikrocontroller ausgebildete Steuereinrichtung 4 umfasst.It is also shown that the charging device 1 comprises a control device 4 designed as a microcontroller.

Weiter umfasst die Ladevorrichtung 1 einen Entstörfilter 5, einen ersten Gleichrichter 6, einen Spannungssteller 7 und einen Fehlerstrom-Sensor 8, wobei diese Elemente in einer elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und dem netzseitigen Anschluss 2, 3 angeordnet sind.The charging device 1 also includes an interference suppression filter 5, a first rectifier 6, a voltage controller 7 and a fault current sensor 8, these elements being arranged in an electrical connection between the vehicle-side and the mains-side connection 2, 3.

Durch den Fehlerstrom-Sensor 8 wird ein Fehlerstromsignal erzeugt, wenn ein Fehlerstrom detektiert wird. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn eine Differenz zwischen den in den Verbindungsleitungen 19 fließenden Strömen größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Beispielsweise kann dieser Schwellwert 6 mA im Gleichstromabschnitt der Ladevorrichtung 1 und 30 mA im Wechselstromabschnitt der Ladevorrichtung 1 betragen.A fault current signal is generated by the fault current sensor 8 when a fault current is detected. This can be the case, for example, if a difference between the currents flowing in the connecting lines 19 is greater than a predetermined threshold value. For example, this threshold may be 6 mA in the DC portion of charger 1 and 30 mA in the AC portion of charger 1.

Weiter dargestellt ist, dass die Ladevorrichtung 1 ein erstes Schaltelement 9, welches insbesondere als Trennschaltelement ausgebildet ist, sowie ein weiteres Schaltelement 10, welches ebenfalls als Trennschaltelement ausgebildet ist, umfasst. Das erste Trennschaltelement 9 ist hierbei in einer elektrischen Verbindung des netzseitigen Anschlusses 3 mit dem ersten Gleichrichter 6 angeordnet. Dargestellt ist, dass auch der Entstörfilter 5 in dieser elektrischen Verbindung angeordnet ist, wobei das erste Schaltelement 9 wiederum in der elektrischen Verbindung des Entstörfilters 5 mit dem ersten Gleichrichter 6 angeordnet ist. Somit sind Wechselstromanschlüsse des ersten Gleichrichters 6 über das erste Schaltelement 9 mit dem Entstörfilter 5 verbunden. Gleichstromanschlüsse des ersten Gleichrichters 6 sind mit dem Spannungssteller 7, insbesondere Eingangsanschlüssen dieses Spannungsstellers 7, verbunden, wobei Ausgangsanschlüsse des Spannungsstellers 7 über den Fehlerstrom-Sensor 8 mit dem fahrzeugseitigen Anschluss 2 verbunden sind. Das weitere Schaltelement 10 ist in der elektrischen Verbindung zwischen dem Fehlerstromsensor 8 und dem fahrzeugseitigen Anschluss 2 angeordnet. Weiter dargestellt sind Sicherungen 11, die in der elektrischen Verbindung des Fehlerstrom-Sensors 8 und des fahrzeugseitigen Anschlusses 2 und in der elektrischen Verbindung zwischen Netzanschluss 3 und dem Entstörfilter 5 angeordnet sind.It is also shown that the charging device 1 comprises a first switching element 9, which is designed in particular as a switching element, and a further switching element 10, which is also designed as a switching element. The first isolating switching element 9 is arranged in an electrical connection between the line-side connection 3 and the first rectifier 6 . It is shown that the interference suppression filter 5 is also arranged in this electrical connection, with the first switching element 9 in turn being arranged in the electrical connection of the interference suppression filter 5 to the first rectifier 6 . Thus, AC terminals of the first rectifier 6 are connected to the noise filter 5 via the first switching element 9 . DC connections of the first rectifier 6 are connected to the voltage regulator 7, in particular input connections of this voltage regulator 7, with output connections of the voltage regulator 7 being connected to the connection 2 on the vehicle side via the fault current sensor 8. The further switching element 10 is arranged in the electrical connection between the fault current sensor 8 and the connection 2 on the vehicle side. Fuses 11 are also shown, which are arranged in the electrical connection between the residual current sensor 8 and the vehicle-side connection 2 and in the electrical connection between the mains connection 3 and the interference suppression filter 5 .

Somit ist das erste Schaltelement 9 in einem Wechselspannungsabschnitt der Ladevorrichtung 1 und das weitere Schaltelement 10 in einem Gleichspannungsabschnitt der Ladevorrichtung 1 angeordnet.The first switching element 9 is thus arranged in an AC voltage section of the charging device 1 and the further switching element 10 is arranged in a DC voltage section of the charging device 1 .

Weiter umfasst die Ladevorrichtung 1 einen weiteren Gleichrichter 12, dessen Wechselspannungsanschlüsse mit dem netzseitigen Anschluss 3, insbesondere über eine Sicherung 11, verbunden sind. Dieser weitere Gleichrichter 12 dient zur Bereitstellung einer Versorgungs-Gleichspannung für die Steuereinrichtung 4.The charging device 1 also includes a further rectifier 12 whose AC voltage connections are connected to the mains connection 3 , in particular via a fuse 11 . This additional rectifier 12 is used to provide a DC supply voltage for the control device 4.

Dargestellt ist, dass die Steuereinrichtung 4 einen ersten Schaltsignalausgang 13a zur Bereitstellung eines Einschalt- bzw. Ausschaltsignals für das erste Schaltelement 9 umfasst. Weiter dargestellt ist, dass die Steuereinrichtung 4 einen zweiten Signalausgang 13b zur Bereitstellung eines Setzsignals für ein rücksetzbares Kippglieds 14 umfasst, wobei dieser zweite Signalausgang 13b signaltechnisch mit einem Setz-Eingang dieses Kippglieds 14 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 4 umfasst weiter einen dritten Signalausgang 13c zur Bereitstellung eines Testsignals für den Fehlerstrom-Sensor 8, wobei dieser dritte Signalausgang 13c mit einem Testsignaleingang des Fehlerstrom-Sensors 8 verbunden ist. Weiter umfasst die Steuereinrichtung 4 einen vierten Signalausgang 13d zur Bereitstellung eines Einschalt- bzw. Ausschaltsignals für das weitere Schaltelement 10.It is shown that the control device 4 includes a first switching signal output 13a for providing a switch-on or switch-off signal for the first switching element 9 . It is also shown that the control device 4 includes a second signal output 13b for providing a setting signal for a resettable flip-flop 14, this second signal output 13b being connected to a set input of this flip-flop 14 in terms of signals. The control device 4 also includes a third signal output 13c for providing a test signal for the fault current sensor 8, this third signal output 13c being connected to a test signal input of the fault current sensor 8. The control device 4 also includes a fourth signal output 13d for providing a switch-on or switch-off signal for the further switching element 10.

Weiter umfasst die Steuereinrichtung einen ersten Signaleingang 15a, der mit einem Signalausgang des Kippglied 14 verbunden ist. Weiter umfasst die Steuereinrichtung 4 einen zweiten Signaleingang 15b, der mit einem Fehlerstromsignalausgang des Fehlerstromsensors 8 verbunden ist.The control device also includes a first signal input 15a, which is connected to a signal output of the flip-flop 14. The control device 4 also includes a second signal input 15b which is connected to a fault current signal output of the fault current sensor 8 .

Weiter umfasst die Ladevorrichtung ein erstes UND-Gatter 16, wobei ein erster Eingang des UND-Gatters 16 mit dem ersten Signalausgang 13a der Steuereinrichtung 4 und ein weiterer Signaleingang des ersten UND-Gatters 16 mit dem Signalausgang des Kippglieds 14 verbunden ist. Weiter umfasst die Ladevorrichtung 1 ein weiteres UND-Gatter 17, wobei ein erster Signaleingang des weiteren UND-Gatters 17 mit dem vierten Signalausgang 13d der Steuereinrichtung 4 und ein weiterer Signaleingang des weiteren UND-Gatters 17 mit dem Signalausgang des Kippglieds 14 verbunden ist.The charging device also includes a first AND gate 16, with a first input of AND gate 16 being connected to the first signal output 13a of control device 4 and a further signal input of first AND gate 16 being connected to the signal output of flip-flop 14. The charging device 1 also includes a further AND gate 17, a first signal input of the further AND gate 17 being connected to the fourth signal output 13d of the control device 4 and a further signal input of the further AND gate 17 being connected to the signal output of the flip-flop 14.

In der in 1 dargestellten Ausführungsform der Ladevorrichtung 1 kann das Kippglied 14 durch die Bereitstellung eines Setzsignals am zweiten Signalausgang 13b der Steuereinrichtung 4 gesetzt werden, wobei in dem gesetzten Zustand ein Ausgangssignal, welches eine logische Eins repräsentiert, von dem Kippglied 14 erzeugt wird. Dieses Ausgangssignal entspricht einem Freigabesignal.in the in 1 In the illustrated embodiment of the charging device 1, the flip-flop 14 can be set by providing a set signal at the second signal output 13b of the control device 4, with an output signal representing a logical one being generated by the flip-flop 14 in the set state. This output signal corresponds to an enable signal.

Nur in diesem gesetzten Zustand kann aufgrund der Verbindung mit den UND-Gattern 16, 17 ein Herstellen (und Trennen) der elektrischen Verbindung zwischen dem netzseitigen und dem fahrzeugseitigen Anschluss 3, 2 der Ladevorrichtung über das Versetzen der Schaltelemente 9, 10 in einen geschlossen (bzw. geöffneten) Zustand erfolgen. Hierzu kann die Steuereinrichtung 4 z.B. entsprechende Schaltsignale am ersten und vierten Signalausgang 13a, 13d bereitstellen. Wird an diesen Signalausgängen 13a, 13d beispielsweise ein Schaltsignal, welches eine logische Eins repräsentiert, bereitgestellt, so liegt an den Signalausgängen der UND-Gatter 16, 17 ein Signal, welches eine logische Eins repräsentiert, an, wenn sich auch das Kippglied 14 im gesetzten Zustand befindet. Dieses Ausgangssignal der UND-Gatter 16, 17 kann dann ein resultierendes Ansteuersignal zum Versetzen der Schaltelemente 9, 10 in den geschlossenen Zustand sein, wodurch die elektrische Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und dem netzseitigen Anschluss 2, 3 hergestellt wird.Due to the connection to the AND gates 16, 17, it is only possible in this set state to establish (and disconnect) the electrical connection between the network-side and the vehicle-side connection 3, 2 of the charging device by moving the switching elements 9, 10 into a closed ( or open) state. For this purpose, the control device 4 can, for example, provide corresponding switching signals at the first and fourth signal output 13a, 13d. If, for example, a switching signal representing a logical one is provided at these signal outputs 13a, 13d, then a signal representing a logical one is present at the signal outputs of the AND gates 16, 17, even if flip-flop 14 is also set state is. This output signal of the AND gates 16, 17 can then be a resultant control signal for putting the switching elements 9, 10 into the closed state, as a result of which the electrical connection between the vehicle-side and the mains-side connection 2, 3 is established.

Befindet sich das Kippglied 14 im gesetzten Zustand und erzeugt die Steuereinrichtung 4 an dem ersten und dem vierten Signalausgang 13a, 13d ein Schaltsignal, welches eine logische Null repräsentiert, so führt dies entsprechend zum Versetzen der Schaltelemente 9, 10 in den geöffneten Zustand.If the flip-flop 14 is in the set state and the control device 4 generates a switching signal at the first and the fourth signal output 13a, 13d which represents a logical zero, this correspondingly causes the switching elements 9, 10 to be set to the open state.

Wird das Kippglied 14 zurückgesetzt, befindet es sich also im zurückgesetzten Zustand, so erzeugt es am Signalausgang ein Ausgangssignal, welches eine logische Null repräsentiert. Dieses Ausgangssignal entspricht einem Sperrsignal. In diesem Fall wird sowohl das erste als auch das weitere Schaltelement 9, 10 aufgrund der UND-Gatter 16, 17, die dann ebenfalls jeweils ein Ausgangssignal, welches eine logische Null repräsentiert, erzeugen, in den geöffneten Zustand versetzt, wodurch die elektrische Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und dem netzseitigen Anschluss 2, 3 getrennt wird. In dem zurückgesetzten Zustand des Kippglieds 14 kann aufgrund der Anordnung der UND-Gatter 16, 17 kein Ansteuersignal zum Herstellen der elektrischen Verbindung über die Schaltelemente 9, 10 erzeugt werden, unabhängig davon, welche Schaltsignale die Steuereinrichtung 4 an dem ersten bzw. vierten Signalausgang 13a, 13d bereitstellt.If flip-flop 14 is reset, ie if it is in the reset state, it generates an output signal at the signal output which represents a logical zero. This output signal corresponds to a blocking signal. In this case, both the first and the further switching element 9, 10 due to the AND gates 16, 17, which then also each generate an output signal which represents a logical zero, placed in the open state, whereby the electrical connection between the vehicle-side and the mains-side connection 2, 3 is separated. When the flip-flop 14 is in the reset state, the arrangement of the AND gates 16, 17 means that no control signal can be generated to establish the electrical connection via the switching elements 9, 10, regardless of which switching signals the control device 4 sends at the first or fourth signal output 13a , 13d provides.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform wird eine Energieversorgung der Steuereinrichtung 4 über den weiteren Gleichrichter 12 hergestellt, wenn die elektrische Verbindung zwischen der Ladevorrichtung 1 und einer externen Energiequelle über den netzseitigen Anschluss 3 hergestellt wird. Hierbei kann das in 2 dargestellte Verfahren immer dann durchgeführt werden, wenn ein solches Herstellen der Energieversorgung erfolgt. At the in 1 illustrated embodiment, the control device 4 is supplied with energy via the further rectifier 12 when the electrical connection between the charging device 1 and an external energy source is established via the mains-side connection 3 . This can 2 The methods shown are always carried out when such a production of the energy supply takes place.

Alternativ ist es natürlich auch möglich, das Verfahren zum Betrieb der Ladevorrichtung 1 gemäß 2 immer (nur) dann durchzuführen, wenn eine Energieversorgung der Steuereinrichtung 4 über ein Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 4 und einer Fahrzeugenergiequelle über den fahrzeugseitigen Anschluss 2 erfolgt.Alternatively, it is of course also possible to use the method for operating the charging device 1 according to FIG 2 always (only) to be carried out when the control device 4 is supplied with energy by establishing an electrical connection between the control device 4 and a vehicle energy source via the vehicle-side connection 2 .

Es ist denkbar, dass über eine nicht dargestellte Kommunikationsschnittstelle, die insbesondere Teil des fahrzeugseitigen Anschlusses 2 sein kann, eine Fahrzeugkennung, beispielsweise in Form einer Fahrzeugadresse, abzufragen und zu speichern, beispielsweise in einer nicht dargestellten Speichereinrichtung der Ladevorrichtung 1. Wird ein Fehlerstromsignal des Fehlerstrom-Sensors 8 detektiert, so kann der Fahrzeugkennung ein fehlerhafter Zustand zugeordnet werden, wobei diese Information ebenfalls gespeichert wird.It is conceivable that a vehicle identifier, for example in the form of a vehicle address, can be queried and stored via a communication interface (not shown), which can in particular be part of the vehicle-side connection 2, for example in a storage device (not shown) of the charging device 1. If a fault current signal of the fault current -Sensor 8 detected, the vehicle identifier can be assigned an incorrect state, with this information is also stored.

Bei einem erneuten Verbinden der Ladevorrichtung 1 mit diesem Fahrzeug, bei dem ein erneutes Abfragen der Fahrzeugkennung detektiert werden kann, kann dann erneut die Fahrzeugkennung abgefragt werden. Weiter kann geprüft werden, ob dieser Fahrzeugkennung ein fehlerhafter Zustand zugeordnet ist. Ist dies der Fall, so kann die Freigabe zum Herstellen einer elektrischen Verbindung nicht erfolgen. Ist der Fahrzeugkennung kein fehlerhafter Zustand zugeordnet oder diese unbekannt, so kann die Freigabe erfolgen.The vehicle identifier can then be queried again when the charging device 1 is connected to this vehicle again, in which case a renewed querying of the vehicle identifier can be detected. It can also be checked whether an incorrect status is assigned to this vehicle identifier. If this is the case, the release for establishing an electrical connection cannot be made respectively. If no faulty state is assigned to the vehicle identification or if this is unknown, the release can take place.

Selbstverständlich ist es möglich, dass die Zuordnung eines fehlerhaften Zustands zur Fahrzeugkennung durch geeignete Rücksetzmöglichkeiten zurückgesetzt wird, wodurch der Fahrzeugkennung dann kein fehlerhafter Zustand mehr zugeordnet ist.It is of course possible for the assignment of an incorrect status to the vehicle identifier to be reset by suitable reset options, as a result of which the vehicle identifier is then no longer assigned an incorrect status.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass ein Fahrzeug, bei dessen Ladevorgang ein Fehlerstrom detektiert wurde, nicht erneut mit einer externen Energiequelle in Verbindung gesetzt werden kann, wodurch sich eine Betriebssicherheit erhöht.This makes it possible in an advantageous manner that a vehicle, during the charging process of which a fault current was detected, cannot be reconnected to an external energy source, which increases operational reliability.

Weiter ist es möglich, dass das in 2 dargestellte Verfahren auch dann durchgeführt wird, wenn ein entsprechendes Startsignal erzeugt wird, beispielsweise durch Betätigung einer entsprechenden Eingabeeinrichtung durch einen Nutzer, beispielsweise in Form eines Reset-Tasters am/in der Ladevorrichtung 1.It is further possible that the in 2 The method shown is also carried out when a corresponding start signal is generated, for example by a user actuating a corresponding input device, for example in the form of a reset button on/in the charging device 1.

Die Funktionsweise der in 1 dargestellten Ladevorrichtung 1 wird anhand des schematischen Flussdiagramms, welches in 2 dargestellt ist, erläutert, wobei dieses Flussdiagramm ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der in 1 dargestellten Ladevorrichtung 1 darstellt.The functioning of the in 1 The loading device 1 shown is illustrated using the schematic flow chart shown in 2 is shown, explained, with this flowchart showing a method according to the invention for operating the in 1 illustrated loading device 1 represents.

In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens erfolgt ein Trennen T der elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und dem netzseitigen Anschluss 2, 3 der Ladevorrichtung 1 (siehe 1), indem die Steuereinrichtung 4 entsprechende Schaltsignale am ersten und vierten Signalausgang 13a, 13d bereitstellt. Ferner wird im ersten Schritt S1 das Kippglied 14 in einen gesetzten Zustand versetzt, indem die Steuereinrichtung 4 am zweiten Signalausgang 13b ein entsprechendes Setzsignal bereitstellt. Dies kann vor dem Bereitstellen der Schaltsignale erfolgen.In a first step S1 of the method, the electrical connection T is disconnected between the vehicle-side and the mains-side connection 2, 3 of the charging device 1 (see 1 ) by the control device 4 providing corresponding switching signals at the first and fourth signal output 13a, 13d. Furthermore, in the first step S1, the flip-flop 14 is put into a set state in that the control device 4 provides a corresponding set signal at the second signal output 13b. This can be done before the switching signals are provided.

In einem ersten Prüfschritt PS1 wird geprüft, ob das am Signalausgang des Kippglieds 14 bereitgestellte Ausgangssignal einem vorbestimmten Ausgangssignal, insbesondere einem eine logische Eins repräsentierenden Ausgangssignal, also dem Freigabesignal, entspricht. Hierzu kann die Steuereinrichtung 4 den am ersten Signaleingang 15a anliegenden Signalpegel bestimmen und mit einem vorbestimmten Signalpegel vergleichen. Entspricht der Signalpegel nicht dem vorbestimmten Signalpegel, so wird ein Kippgliedfehlersignal FS14 erzeugt und das Verfahren beendet.In a first test step PS1, it is checked whether the output signal provided at the signal output of flip-flop 14 corresponds to a predetermined output signal, in particular an output signal representing a logical one, ie the enable signal. For this purpose, the control device 4 can determine the signal level present at the first signal input 15a and compare it with a predetermined signal level. If the signal level does not correspond to the predetermined signal level, a flip-flop error signal FS14 is generated and the method is terminated.

Entspricht der Signalpegel dem vorbestimmten Signalpegel des Freigabesignals, so eine Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors 8 geprüft, indem durch die Steuereinrichtung 4 ein Bereitstellen B eines entsprechenden Testsignals am dritten Signalausgang 13c erfolgt, , welches an einen Testeingang des Fehlerstrom-Sensors 8 übertragen wird und einen Testvorgang auslöst.If the signal level corresponds to the predetermined signal level of the enable signal, the functionality of the residual current sensor 8 is checked by the control device 4 providing B a corresponding test signal at the third signal output 13c, which is transmitted to a test input of the residual current sensor 8 and a test process triggers.

In einem weiteren Prüfschritt PS2 wird dann geprüft, ob an dem Fehlerstromsignalausgang des Fehlerstrom-Sensors 8 ein Fehlerstromsignal anliegt. Hierzu kann durch die Steuereinrichtung 4 ein Signalpegel des an dem zweiten Signaleingang 15b anliegenden Signals bestimmen und mit einem vorbestimmten Signalpegel verglichen werden. Insbesondere kann bestimmt werden, ob der Signalpegel eine logische Eins repräsentiert.In a further test step PS2 it is then checked whether a residual current signal is present at the residual current signal output of the residual current sensor 8 . For this purpose, the control device 4 can determine a signal level of the signal present at the second signal input 15b and compare it with a predetermined signal level. In particular, it can be determined whether the signal level represents a logical one.

Wird kein Fehlerstromsignal von dem Fehlerstrom-Sensor erzeugt, so wird ein Fehlerstromsensor-Fehlersignal FS8 erzeugt und das Verfahren beendet. Wird jedoch ein Fehlerstromsignal des Fehlerstromsensors 8 detektiert, so kann die Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors 8 festgestellt werden.If no error current signal is generated by the error current sensor, then an error current sensor error signal FS8 is generated and the method ends. However, if an error current signal from the error current sensor 8 is detected, the functionality of the error current sensor 8 can be determined.

In diesem Fall erfolgt ein Rücksetzen R des Kippglieds 14, wobei in einem weiteren Prüfschritt PS3 geprüft wird, ob das Kippglied 14 ein Ausgangssignal erzeugt, welches einem vorbestimmten Sperrsignal entspricht. Dies kann erfolgen, indem ein Signalpegel des an dem ersten Signaleingang 15a der Steuereinrichtung 4 anliegenden Signals bestimmt und mit einem vorbestimmten Sperrsignalpegel, der insbesondere eine logische Null repräsentieren kann, verglichen wird.In this case, the flip-flop 14 is reset R, and in a further test step PS3 it is checked whether the flip-flop 14 generates an output signal which corresponds to a predetermined blocking signal. This can be done by determining a signal level of the signal present at the first signal input 15a of the control device 4 and comparing it with a predetermined locking signal level, which in particular can represent a logical zero.

Erzeugt das Kippglied 14 nach der Erzeugung des Fehlerstromsignals durch den Fehlerstrom-Sensor 8 nicht das Sperrsignal, so wird ein Kippglied-Fehlersignal FS14 erzeugt und das Verfahren beendet.If the flip-flop 14 does not generate the blocking signal after the residual current signal has been generated by the residual current sensor 8, a flip-flop error signal FS14 is generated and the method is ended.

Erzeugt jedoch das Kippglied 14 das vorbestimmte Sperrsignal, so erfolgt ein Beenden BE der Bereitstellung des Testsignals am dritten Signalausgang 13c durch die Steuereinrichtung 4 und dann in ein erneutes Setzen des Kippglied 14 durch Bereitstellen B eines entsprechenden Setzsignals am zweiten Signalausgang 13b der Steuereinrichtung 4. Hierdurch wird die Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und dem netzseitigen Anschluss 2, 3 der Ladevorrichtung 1 bewirkt.However, if the flip-flop 14 generates the predetermined blocking signal, the control device 4 terminates BE the provision of the test signal at the third signal output 13c and then sets the flip-flop 14 again by providing B a corresponding setting signal at the second signal output 13b of the control device 4 the release for establishing the electrical connection between the vehicle-side and the mains-side connection 2, 3 of the charging device 1 is effected.

Wird also detektiert, dass das Kippglied 14 das Sperrsignal erzeugt, so erfolgt eine Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und dem netzseitigen Anschluss der Ladevorrichtung 1, indem das Kippglied 14 in den gesetzten Zustand versetzt wird, insbesondere indem die Steuereinrichtung 4 ein entsprechendes Setzsignal am zweiten Signalausgang 13b bereitstellt.If it is therefore detected that flip-flop 14 generates the blocking signal, a release for establishing the electrical connection between the vehicle-side and the network-side occurs Connection of the charging device 1 by the flip-flop 14 being placed in the set state, in particular by the control device 4 providing a corresponding setting signal at the second signal output 13b.

3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Teils einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1. In 3 sind verschiedene Anordnungsmöglichkeiten des Fehlerstrom-Sensors 8 durch gestrichelte Linien dargestellt, die alternativ zu der in 1 dargestellten Anordnung gewählt werden können. In einer zu der in 1 dargestellten Anordnung ersten alternativen Anordnung ist der Fehlerstrom-Sensor 8 in der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Gleichrichter 6 und dem Spannungssteller 7 angeordnet. Mit anderen Worten sind Gleichstromanschlüsse des ersten Gleichrichters 6 über den Fehlerstrom-Sensor 8 mit dem Spannungssteller 7, insbesondere dessen Eingangsanschlüssen, verbunden. 3 shows a schematic block diagram of a part of a charging device according to the invention 1. In 3 Various possible arrangements of the residual current sensor 8 are represented by dashed lines, which are alternatives to the one shown in 1 shown arrangement can be selected. In one to the in 1 In the first alternative arrangement shown, the residual current sensor 8 is arranged in the electrical connection between the first rectifier 6 and the voltage controller 7 . In other words, DC connections of the first rectifier 6 are connected to the voltage controller 7, in particular its input connections, via the fault current sensor 8.

In einer zweiten Alternative ist der Fehlerstrom-Sensor 8 zwischen dem ersten Schaltelement 9 und Wechselstromanschlüssen des ersten Gleichrichters 6 angeordnet. Mit anderen Worten können Ausgangsanschlüsse des ersten Schaltelements 9 über den Fehlerstrom-Sensor 8 mit den Wechselstromanschlüssen des ersten Gleichrichters 6 verbunden sein.In a second alternative, the residual current sensor 8 is arranged between the first switching element 9 and AC connections of the first rectifier 6 . In other words, output terminals of the first switching element 9 can be connected to the AC terminals of the first rectifier 6 via the leakage current sensor 8 .

In einer dritten Alternative kann der Fehlerstrom-Sensor 8 in der elektrischen Verbindung des Entstörfilters 5 mit dem ersten Schaltelement 9 angeordnet sein. Mit anderen Worten kann der Entstörfilter 5 über den Fehlerstrom-Sensor 8 mit den Eingangsanschlüssen des ersten Schaltelements 9 verbunden sein.In a third alternative, the residual current sensor 8 can be arranged in the electrical connection between the interference suppression filter 5 and the first switching element 9 . In other words, the interference suppression filter 5 can be connected to the input terminals of the first switching element 9 via the leakage current sensor 8 .

In einer vierten Alternative ist der Fehlerstrom-Sensor 8 in der elektrischen Verbindung von dem netzseitigen Anschluss 3 und dem Entstörfilter 5 angeordnet. Mit anderen Worten ist der netzseitige Anschluss 3 über den Fehlerstrom-Sensor 8 mit dem Entstörfilter 5 verbunden.In a fourth alternative, the residual current sensor 8 is arranged in the electrical connection between the mains-side connection 3 and the interference suppression filter 5 . In other words, the line-side connection 3 is connected to the interference suppression filter 5 via the residual current sensor 8 .

Durch die in 1 dargestellte Anordnung des Fehlerstrom-Sensors 8 in der elektrischen Verbindung zwischen dem Spannungssteller 7 und dem fahrzeugseitigen Anschluss 2 ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine durch nicht dargestellte Kapazitäten der Ladevorrichtung 1 gespeicherte Energie die Auslösezeit des Fehlerstrom-Sensors nicht oder nur minimal verschleppen kann, insbesondere da Fehlerströme nicht zuerst diese nicht dargestellten Kapazitäten laden und die vorhergehend erläuterte Differenz später als gewünscht detektiert werden kann.through the in 1 The illustrated arrangement of the residual current sensor 8 in the electrical connection between the voltage regulator 7 and the vehicle-side connection 2 results in an advantageous manner in that energy stored by capacities, not shown, of the charging device 1 cannot delay the triggering time of the residual current sensor, or only minimally, particularly since fault currents do not first charge these capacitances, not shown, and the difference discussed above can be detected later than desired.

Die in 3 dargestellte Anordnung des Fehlerstrom-Sensors 8 gemäß der zweiten, der dritten, der vierten und der fünften Alternative kann daher erfordern, dass der Zeitpunkt der Erzeugung des Fehlerstromsignals abhängig Kapazitäten der Ladevorrichtung 1 bestimmt wird.In the 3 The illustrated arrangement of the fault current sensor 8 according to the second, the third, the fourth and the fifth alternative can therefore require that the time at which the fault current signal is generated is determined as a function of the capacity of the charging device 1 .

Bei der Anordnung des Fehlerstrom-Sensors 8 gemäß der fünften Alternative ergibt sich in technisch vorteilhafter Weise, dass im Fehlerstromfall alle Elemente des Ladegeräts 1 und auch ein an das Ladegerät 1 angeschlossenes Fahrzeug geschützt ist.The arrangement of the fault current sensor 8 according to the fifth alternative results in a technically advantageous manner in that all elements of the charging device 1 and also a vehicle connected to the charging device 1 are protected in the event of a fault current.

4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform wird die Funktionsweise des in 1 dargestellten Kippglied 14 sowie der in 1 dargestellten UND-Gatter 16, 17 durch Softwaremittel bereitgestellt, wobei die von diesen Softwaremitteln bereitgestellten Funktionen von der Steuereinrichtung 4 ausgeführt werden. In diesem Fall benötigt die Steuereinrichtung 4 keinen Signalausgang 13b zur Bereitstellung eines Setzsignals und keinen Signaleingang 15a zum Abgreifen des Ausgangssignals des Kippglieds 14. 4 shows a schematic block diagram of a charging device 1 according to the invention in a further embodiment. In contrast to the in 1 illustrated embodiment, the functionality of the in 1 shown flip-flop 14 and in 1 AND gates 16, 17 shown are provided by software means, the functions provided by these software means being executed by the control device 4. In this case, the control device 4 does not require a signal output 13b to provide a setting signal and a signal input 15a to tap the output signal of the flip-flop 14.

BezugszeichenlisteReference List

11
Ladevorrichtungloading device
22
fahrzeugseitiger Anschlussvehicle connection
33
netzseitiger Anschlussmains connection
44
Steuereinrichtungcontrol device
55
Entstörfilternoise filter
66
erster Gleichrichterfirst rectifier
77
Spannungsstellervoltage regulator
88th
Fehlerstrom-Sensorresidual current sensor
99
erstes Schaltelementfirst switching element
1010
weiteres Schaltelementanother switching element
1111
Sicherungenfuses
1212
weiterer Gleichrichteranother rectifier
13, ..., 13d13, ..., 13d
Signalausgängesignal outputs
1414
rücksetzbares Kippgliedresettable flip-flop
15a, 15b15a, 15b
Signaleingängesignal inputs
1616
erstes UND-Gatterfirst AND gate
1717
weiteres UND-Gatteranother AND gate
1818
Schutzleiterprotective conductor
1919
Verbindungsleiterconnection conductor
TT
TrennenSeparate
BB
BereitstellenProvide
BEBE
BeendenEnd
PS1, PS2, PS3PS1, PS2, PS3
Prüfschritttest step
FS14FS14
Kippgliedmittel-FehlersignalFlip-flop mean error signal
FS8FS8
Fehlerstromsensor-FehlersignalResidual current sensor error signal

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018219296 A1 [0002, 0011]DE 102018219296 A1 [0002, 0011]
  • US 2012/0286729 A1 [0003]US 2012/0286729 A1 [0003]

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung (1) zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs, umfassend: - Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen einem fahrzeugseitigen Anschluss (2) der Ladevorrichtung (1) und einem netzseitigen Anschluss (3) der Ladevorrichtung (1), - Bestimmen einer Funktionsfähigkeit eines Fehlerstrom-Sensors (8) der Ladevorrichtung (1), - Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung, wenn die Funktionsfähigkeit festgestellt wird.Method for operating a charging device (1) for charging a battery of a vehicle, comprising: - Disconnecting an electrical connection between a vehicle-side connection (2) of the charging device (1) and a mains-side connection (3) of the charging device (1), - Determining a functionality of a fault current sensor (8) of the charging device (1), - Release to establish the electrical connection if the functionality is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich das Bestimmen einer Funktionsfähigkeit eines rücksetzbaren Kippgliedmittels (14) umfasst, dessen Rücksetz-Eingang mit einem Fehlersignalausgang des Fehlerstrom-Sensors (8) verbunden ist, wobei die Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung erfolgt, wenn zusätzlich auch die Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels (14) festgestellt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the method additionally comprises determining an operability of a resettable flip-flop means (14), the reset input of which is connected to an error signal output of the error current sensor (8), the release for establishing the electrical connection taking place, albeit additionally the operability of the resettable toggle means (14) is determined. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prüfung der Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels (14) ein Setz-Eingang des rücksetzbaren Kippgliedmittels (14) mit einem Setzsignal zur Einstellung eines Ausgangssignals des Kippgliedmittels (14) auf ein vorbestimmtes Freigabesignal beaufschlagt, das Ausgangssignal des rücksetzbaren Kippgliedmittels (14) erfasst und mit dem vorbestimmten Freigabesignal verglichen wird, wobei die Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels (14) festgestellt wird, falls das Ausgangssignal gleich dem vorbestimmten Freigabesignal ist oder dass im Fall eines vom Fehlerstrom-Sensor (8) detektierten Fehlers das Ausgangssignal des rücksetzbaren Kippgliedmittels (14) erfasst und mit einem vorbestimmten Sperrsignal verglichen wird, wobei die Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels (14) festgestellt wird, falls das Ausgangssignal gleich dem vorbestimmten Sperrsignal ist.procedure after claim 2 , characterized in that to test the functionality of the resettable flip-flop means (14), a set input of the resettable flip-flop means (14) is supplied with a set signal for setting an output signal of the flip-flop means (14) to a predetermined enable signal, the output signal of the resettable flip-flop means (14 ) is detected and compared with the predetermined enable signal, the operability of the resettable flip-flop means (14) being determined if the output signal is equal to the predetermined enable signal or that in the event of a fault current sensor (8) detected error, the output signal of the resettable flip-flop means ( 14) is detected and compared to a predetermined disable signal, the operability of the resettable flip-flop means (14) being determined if the output signal is equal to the predetermined disable signal. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prüfung der Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors (8) ein Fehlerstrom erzeugt oder ein Testanschluss des Fehlerstrom-Sensors (8) mit einem Testsignal beaufschlagt wird, wobei geprüft wird, ob dieser ein Fehlerstromsignal erzeugt, wobei die Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors (8) festgestellt wird, falls der Fehlerstrom-Sensor (8) das Fehlerstromsignal erzeugt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that to check the functionality of the fault current sensor (8) a fault current is generated or a test connection of the fault current sensor (8) is supplied with a test signal, it being checked whether this generates a fault current signal , The functionality of the fault current sensor (8) is determined if the fault current sensor (8) generates the fault current signal. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung erfolgt, indem ein Ausgangssignal eines rücksetzbaren Kippgliedmittels (14) auf ein vorbestimmtes Freigabesignal gesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the enabling for establishing the electrical connection takes place by setting an output signal of a resettable flip-flop means (14) to a predetermined enabling signal. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors (8) erfolgt, wenn eine Energieversorgung der Ladevorrichtung (1) hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the functional capability of the residual current sensor (8) is determined when an energy supply to the charging device (1) is established. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (4) das Trennen der elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen Anschluss (2) der Ladevorrichtung (1) und dem netzseitigen Anschluss (3) der Ladevorrichtung (1) steuert und/oder das Bestimmen der Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors (8) und/oder das Bestimmen der Funktionsfähigkeit des rücksetzbaren Kippgliedmittels (14) durchführt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a control device (4) controls the disconnection of the electrical connection between the vehicle-side connection (2) of the charging device (1) and the mains-side connection (3) of the charging device (1) and/or the Determining the operability of the fault current sensor (8) and / or determining the operability of the resettable flip-flop means (14). Ladevorrichtung zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs, umfassend einen fahrzeugseitigen Anschluss (2), einen netzseitigen Anschluss (3), Mittel zum Trennen und Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und netzseitigen Anschluss (2, 3) und mindestens einen Fehlerstrom-Sensor (8) in der elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und netzseitigen Anschluss (2, 3), wobei die Ladevorrichtung (1) konfiguriert ist, folgende Schritte durchzuführen: - Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen Anschluss (2) der Ladevorrichtung (1) und dem netzseitigen Anschluss (3) der Ladevorrichtung (1), - Bestimmen einer Funktionsfähigkeit des Fehlerstrom-Sensors (8), - Freigabe zum Herstellen der elektrischen Verbindung, wenn die Funktionsfähigkeit festgestellt wird.Charging device for charging a battery of a vehicle, comprising a vehicle-side connection (2), a network-side connection (3), means for disconnecting and establishing an electrical connection between the vehicle-side and network-side connection (2, 3) and at least one residual current sensor (8 ) in the electrical connection between the vehicle-side and network-side connection (2, 3), wherein the charging device (1) is configured to carry out the following steps: - Disconnecting an electrical connection between the vehicle-side connection (2) of the charging device (1) and the mains-side connection (3) of the charging device (1), - Determining a functionality of the residual current sensor (8), - Release to establish the electrical connection if the functionality is determined. Ladevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (1) ein rücksetzbares Kippgliedmittel (14) umfasst, dessen Rücksetz-Eingang mit einem Fehlersignalausgang des Fehlerstrom-Sensors (8) verbunden ist und durch welches ein Freigabesignal für das Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem fahrzeugseitigen und netzseitigen Anschluss (2, 3) als Ausgangssignal bereitstellbar ist.charger after claim 8 , characterized in that the charging device (1) comprises a resettable flip-flop means (14), the reset input of which is connected to an error signal output of the residual current sensor (8) and through which a release signal for the establishment of the electrical connection between the vehicle-side and network-side Connection (2, 3) can be provided as an output signal. Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Trennen und Herstellen einer elektrischen Verbindung und/oder das rücksetzbare Kippgliedmittel (14) als Softwaremittel ausgebildet sind.Loading device according to one of Claims 8 or 9 , characterized in that the means for separating and establishing an electrical connection and/or the resettable flip-flop means (14) are designed as software means.
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