CN107107774A - 具有过热保护的机动车‑充电插座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于识别在机动车(1)的充电插座(7)的无温度传感器的区域中过热温度的方法。本发明的目的在于，有效利用充电插座(7)的热力学工作界限。在温度传感器(11)的与所述区域不同的安装位置处借助温度传感器(11)检测温度值(T)。查明运行充电插座(7)的当前工作配置的至少一个配置值(PRX，I，G)；然后关于无温度传感器的区域借助综合特性曲线(14)产生温度数据，所述综合特性曲线被设计用于，作为输入参量接收温度值(T)和至少一个配置值(PRX，I，G)，使输入参量与温度数据相对应。为了保护充电插座(7)，根据温度数据触发用于充电插座(7)的保护措施。

Description

具有过热保护的机动车-充电插座
技术领域
本发明涉及一种用于识别在机动车的充电插座的无温度传感器的区域中过热温度的方法。在识别出过热温度时触发用于充电插座的保护措施。本发明还包括用于机动车的充电装置，借助所述充电装置能实施根据本发明的方法，以及具有充电装置的机动车。
背景技术
在机动车中为了运行动力电机可以提供电能量存储器、例如电池、特别是高压电池。高压在此应理解成大于60伏、特别是100伏的电压。为了给能量存储器充电，可以在机动车的充电插口或充电插座上连接车辆外部的充电站的充电线缆。在为能量存储器充电时充电插座的组件可能会发热。在此必须提供过热保护。
当前通过温度传感器来测量在充电插座中的温度。充电器是下述组件，充电插座通过该充电器与能量存储器连接并且该充电器控制充电电流。在由温度传感器显示的温度超过阈值时，则中断充电过程，以保护充电插座和充电线缆的充电插头。因为温度传感器虽然处于充电插座中，但是没有与相触点直接接触，所以由温度传感器表明的温度值不是在充电插座的最热的点(英语：hot spot)中的真正温度，而是局部值(Orientierungswert)，该局部值必须如下被正确地解读才能可靠地识别出在充电插座本身内的过热温度。
这种解读由于所使用的充电插座具有多种不同的变型而难以实现。存在不同的功率等级，该功率等级根据充电插座的组件的能导电的横截面不同。此外存在不同的国家或地区方案，其确定了充电插座的几何配置。此外，可以在确定的充电插座上连接充电线缆的多个不同的插头，从而还存在多个插头组合。此外在充电插座的设计结构中能实现用于温度传感器的不同的位置。
这些不同点引起了，为了保护充电插座，针对必要的切断形成了宽阔的温度带。换言之，阈值——由温度传感器表明的温度值与该阈值进行比较——必须被调节得比较低，才能可靠地针对所有可考虑的工作配置避免过热，其中充电插座可以被运行。然而由此限制了功能范围，因为存在多种组合，其中阈值过低。换言之，这样便浪费了用于为能量存储器快速充电的传输电功率的潜能。
由WO 2013/152376 A2已知一种用于运行电动车辆用的充电连接装置的方法。利用所述方法避免了超过充电线缆的可靠的电流负载能力。为此在电流测量的基础上查明了受热充电线缆的、二次幂的电流平均值。
由DE 10 2012 019 605 A1已知一种用于充电装置的模块系统，其中还内置了温度传感器。在监控温度时以此为出发点，升高超过确定的值的温度能提供对故障的指示，而在确定的极限值的范围内的温度表明，充电过程正确地完成。
由DE 10 2010 045 131 A1描述了一种用于电动车辆的插塞连接器，其中内置了电流测量设备和用于测量充电电压的电压测量设备。
发明内容
本发明的目的在于，在机动车中使用由充电插座的当前工作配置给出的热力学工作界限。
所述目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的有利的改进方案由从属权利要求的特征得出。
根据本发明提供了一种用于识别在机动车的充电插座的无温度传感器的区域中过热温度的方法。即：借助温度传感器检测温度值；然而在此该温度传感器不直接处于待监控的区域中，而是处于温度传感器的与所述区域不同的安装位置处，例如在充电器中，该充电器通过充电插座接收充电电流。由充电插座和充电器组成的组合下面还称为充电装置。
现在问题是如何能以适合的方式解读这个温度值，以便识别出，充电插座在温度技术方面是否处于其工作界限上，即在无温度传感器的区域中是否存在过热温度。在此过热温度一方面是指，过热即将发生，即热损坏充电插座的组件。附加地或替选地，过热温度是指，充电插座与所传递的充电功率相比不成比例地大大过热，即存在损害。
为了解读温度值，查明关于运行充电插座的当前工作配置的至少一个配置值。能给出哪些当前工作配置，将进一步更为确切地进行探讨。在至少一个配置值和温度值的基础上查明关于无温度传感器的区域的温度数据。上述情况借助综合特性曲线实现，其被设计用于，作为输入参量接收温度值和至少一个配置值，并且使该输入参量与温度数据相对应。温度数据在此要理解成，说明了具体温度值，或者二元数据，例如“充电插座过热”或“充电插座在允许的温度范围之内”。所描述的综合特性曲线作为对应函数，借助该对应函数为输入参量对应输出参量、即温度数据。与温度数据相关地触发用于充电插座的保护措施，即在温度数据表明在充电插座中出现过热温度时触发用于充电插座的保护措施。
本发明具有下述优点：充电插座直至下述工作界限能被使用，该工作界限以车辆专有的方式在每种机动车内的当前工作配置中形成。换言之，温度传感器的温度值可以更为确切地被解读，因为由所测量的温度值能更为确切地推断出关于实际的、在无温度传感器的区域中存在的运行温度。
为了生成适合的综合特性曲线，例如可以利用不同的工作配置实施充电过程，然后在每次充电过程中针对由温度值和至少一个配置值组成的各个组合例如借助温度计来查明在充电插座的该区域内形成的运行温度。相应地，这个测量的运行温度可以作为温度数据存储在综合特性曲线中，从而不再需要温度计。温度数据还可以简单地仅说明，是否形成了过热温度。
在一种实施方式中，查明至少一个关于几何配置的配置值。通过该几何配置来描述充电装置的几何特性。特别是通过该几何配置来描述充电插座的国家或地区专用的结构形状和/或温度传感器的安装位置。由此得出了下述优点，考虑几何距离和/或在温度传感器与运行中发热最强的区域、所谓的热点(heiβen Punkt)之间的热阻。热点例如可以是在充电插座的电触点与充电线缆的插入的充电插头的相应的电触点之间的接触区域。
在一种实施方式中，查明至少一个关于切换配置的配置值。切换配置描述了所使用的电流通路的电特性，充电电流经由该电流通路从充电站引导至能量存储器。特别是查明一种切换数据，该切换数据在单相和多相、例如双相的充电运行之间进行区分。附加或替代于此，通过配置值查明与充电插座电连接的充电线缆的导线横截面。特别是导线横截面可以间接地例如在例如根据国际标准IEC 62196查明插头型号时被查明。导线横截面显著地影响充电线缆的散热能力、即其冷却作用。
尤其优选的是，所述切换配置通过读出充电线缆的电阻编码来查明。上述情况可以自动地通过机动车的充电装置的充电器来实现。例如可以评估在插头中的电阻PRX。
在一种实施方式中，查明至少一个关于电配置的配置值。电配置在此指明了充电装置在充电过程期间的工作状态。特别是电配置如下通过各个配置值来说明：充电插座的功率等级；充电电流的电流强度，该充电电流被引导过充电插座；连接的充电站的电压；电压的交变频率或频率；进行充电的运行时间；能量存储器的充电状态，该能量存储器通过充电插座来充电。考虑功率等级得出了下述优点：考虑充电插座和/或连接的充电线缆的以结构为条件的或在构造方面设置的热容和/或导热能力。考虑电流强度和/或电压和/或电压的频率得出了下述优点：可以查明在充电插座中造成的损耗功率。考虑运行时间得出了下述优点：可以考虑，在充电插座中的损耗功率已经进行了多久。考虑能量存储器的充电状态得出了下述优点：可以考虑，充电过程可以还要持续多久。
在一种实施方式中，作为保护措施：中断机动车的充电过程。由此得出了下述优点：在充电插座中没有引起其它损耗功率，并且因此中断了加热过程。一种实施方式提出，降低或抑制充电电流强度，从而此外充电电流仍存在。由此得出了下述优点，可以继续进行充电过程。两种保护措施分别针对下述情况开始，温度数据表明在充电插座中的过热温度。
特别优选地，借助综合特性曲线，借助由温度值和至少一个配置值组成的、对于失效来说典型的组合识别出充电插座失效。换言之，综合特性曲线还可以有利地用于，识别出由温度值和至少一个配置值组成的、对于以常规的方式进行的充电过程来说典型的组合，并且然后开始保护措施。例如，虽然仅有限的充电功率通过充电插座进行传输，也可能存在比较高的温度值。这一点可以仅在下述情况下如此：不希望地多的损耗功率在充电插座中引起，因为例如触点受到侵蚀。在这种情况下，开始保护措施同样是有意义的，因此在充电插座中的运行温度不会强制性地导致对充电插座的热损坏。为此生成综合特性曲线，充电插座可能故意被损坏，从而存在故障。然后得出了由温度传感器的温度值和至少一个配置值组成的故障专用的组合。在综合特性曲线中的温度数据然后可以被解读，这个组合指出了充电插座中的故障，从而在机动车中使用综合特性曲线时，借助综合特性曲线，可以仅借助温度值和至少一个配置值识别出这种故障。
本发明还包括用于机动车的充电装置。充电装置应理解成由充电插座和后置的充电器组成的所描述的组合。换言之，充电装置具有温度传感器，用于产生温度值。此外提供了配置询问装置，其被设计用于，查明充电插座的当前工作配置的至少一个相应的配置值。配置询问装置例如可以是用于询问电阻编码的测试电路。配置询问装置还可以包括用于充电装置的处理器装置的程序模块。配置询问装置还可以包括数据存储器，其中存储配置值，该配置值例如在制造机动车时可以存储在数据存储器中。此外提供了综合特性曲线，其被设计用于，作为输入参量接收温度值和至少一个配置值，并且为输入参量配备温度数据作为输出参量，其说明了，是否存在对于由温度值和至少一个配置值组成的组合来说不希望大小的温度、即过热温度。综合特性曲线例如可以通过存储器值和/或通过参数化的等式来表示。此外，充电装置的处理器装置被设计用于，实施根据本发明的方法的实施方式。处理器装置例如可以是充电装置的微型控制器。还可以通过处理器装置来实现所述配置询问装置。
最后本发明还包括机动车，其具有电能量存储器、例如电池和根据本发明的充电装置的实施形式。根据本发明的机动车优选作为机动车辆、特别是乘用车辆构成。
附图说明
下面描述本发明的实施例。为此，唯一附图示出了根据本发明的机动车的实施例。
下面阐述的实施例是本发明的优选实施例。然而在该实施例中，实施例的所描述的组件分别为本发明的要彼此独立地考虑的单个特征，这些特征还彼此独立地进一步形成本发明并且因此单独地或以与所示出的组合不同的组合被视为本发明的组成部分。此外，所描述的实施例还可以通过本发明的其它已经描述的特征来补充。
具体实施方式
图1示出了机动车1，其中例如可以是机动车辆、特别是乘用车辆。示出了机动车中车辆尾部2。机动车1例如可以是电驱动的机动车或混合动力车辆。为了运行动力电机(未示出)，机动车可以具有能量存储器3、例如车载电池、特别是高压电池。能量存储器3可以通过车辆外部的充电站4来充电。为此，充电站4可以通过充电线缆5与机动车1电连接。对此机动车1可以具有充电装置6。充电装置6可以具有充电插口或充电插座7和充电器8。充电器8可以是一种器件类型，其能安装到不同的车辆模式中。尽管如此，充电器8被设计用于，在机动车1中在使用充电装置6的、特别是充电插座7的在机动车1中给出的热力学工作界限的情况下有效地为能量存储器3充电。
为此，充电装置8可以具有处理器装置9、数据存储器10和温度传感器11。处理器装置9例如可以通过微型控制器来提供。
此外，充电装置8可以包括功率电子元件12，借助该功率电子元件能控制通过充电线缆5从充电站4流动至能量存储器3的充电电流的电流强度。功率电子元件12能以已知的方式设计。充电线缆5可以通过充电线缆5的充电插头13固定和/或连接在充电插座7中并且从而与功率电子元件12电耦联。
处理器装置9可以被设计用于，在充电插头13中读出电阻编码PRX。处理器装置9可以被设计用于，由温度传感器11接收温度值T。处理器装置9可以被设计用于，由功率电子元件12接收充电电流的电流强度值I。处理器装置9可以被设计用于，由数据存储器10读出至少一个配置值G，例如关于充电插座7的几何配置、即例如国家或地区专用的结构形状和/或温度传感器11的安装位置。电阻编码PRX、温度值T、电流强度值I和配置值G分别为关于运行充电插座7的当前工作配置的配置值。
处理器装置9可以具有综合特性曲线14。处理器装置9可以借助综合特性曲线14由所接收的配置值来查明温度数据、例如温度值或二元值/二进制值(过热温度是/否)，其例如说明了，充电插座7是否在其热力学工作界限之内运行，即在充电插座7内的运行温度是否低于预先给定的阈值。为此，温度传感器不必设置在充电插座7本身内。借助综合特性曲线14，处理器装置9能以适合的方式对温度传感器7的温度值T进行解读，其中考虑了当前工作配置。如果通过综合特性曲线的温度数据表明：存在过热温度，则处理器装置9可以操控功率电子元件12并且由此例如中断充电电流，或所谓的降额/降级(Derating)、即抑制充电电流，其中触发或调节功率电子元件。
除了温度T，还评估国家变型方案的充电插座、在插头中的电阻PRX、当前的电流I和/或充电工作模式(单相或双相)。因此可以更好地解读充电插座的温度测量值。
由此得出了下述优点：确保了在充电时较高的功能安全性和可用性。由于在国际市场上的不同的充电插座和温度传感器的不同的安装情况，所查明的温度值的扩散通过在此给出的不同的热阻得出。由于对各个国家编码进行解读和/或对所使用的电相位在充电时查明的相数进行解读，可以更为精确地查明温度值T。借助存储的特征曲线、即综合特性曲线，能评估附加考虑的配置值。
总之所述实例说明了，如何能通过本发明提供降额-功能，用于保护充电插座避免受到热过载。

Claims (9)

1.用于识别在机动车(1)的充电插座(7)的无温度传感器的区域中过热温度的方法，包括下述步骤：
-在温度传感器(11)的与所述区域不同的安装位置处借助温度传感器(11)检测温度值(T)；
-查明运行充电插座(7)的当前工作配置的至少一个配置值(PRX，I，G)；
-关于所述区域借助综合特性曲线(14)产生温度数据，所述综合特性曲线被设计用于，作为输入参量接收温度值(T)和至少一个配置值(PRX，I，G)，使输入参量与温度数据相对应；
-根据温度数据触发用于充电插座(7)的保护措施。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，查明至少一个关于几何配置——特别是充电插座的国家或地区专用的结构形状和/或安装位置——的配置值(G)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，查明至少一个关于切换配置——特别是在单相和多相充电工作之间的不同的切换数据和/或与充电插座(7)电连接的充电线缆(5)的导线横截面——的配置值(PRX)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述切换配置通过读出充电线缆(5)的电阻编码(PRX)来查明。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，查明至少一个关于电配置的配置值(I)，其中，所述电配置尤其表明：充电插座的功率等级；充电电流的电流强度(I)；连接的充电站(4)的电压；电压的频率；进行充电的运行时间；能量存储器(3)的充电状态，所述能量存储器通过充电插座(7)利用当前工作配置(PRX，I，G)被充电。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，作为保护措施：如果温度数据相应地表示出过热温度，则中断机动车(1)的充电过程或者抑制充电电流强度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助综合特性曲线(14)，根据由温度值(T)和至少一个配置值(PRX，I，G)组成的、对于失效来说典型的组合识别出充电插座(7)失效。
8.用于机动车(1)的充电装置(6)，具有：
-在充电装置(6)中布置的温度传感器(11)，用于产生温度值(T)；
-配置询问装置(9)，其被设计用于，查明充电插座的当前工作配置的至少一个相应的配置值(PRX，I，G)；
-综合特性曲线(14)，其被设计用于，作为输入参量接收温度值(T)和至少一个配置值(PRX，I，G)并且使输入参量与温度数据相对应；和-处理器装置(9)被设计用于，实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。
9.机动车(1)，包括电能量存储器(3)和根据权利要求8所述的充电装置(6)。
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