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
Weiter bekannt ist die
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
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.
-
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.
Weiter dargestellt ist, dass die Ladevorrichtung 1 eine als Mikrocontroller ausgebildete Steuereinrichtung 4 umfasst.It is also shown that the
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
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
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
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
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
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
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
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
In der in
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
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-
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-
Bei der in
Alternativ ist es natürlich auch möglich, das Verfahren zum Betrieb der Ladevorrichtung 1 gemäß
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-
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
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
Die Funktionsweise der in
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
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-
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
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
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
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-
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-
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-
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-
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
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
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
Durch die in
Die in
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
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
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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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]
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-
2020
- 2020-07-22 DE DE102020209241.9A patent/DE102020209241A1/en active Pending
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