CN109843636B - 用于传输充电电流的温度监测充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于将充电电流传输至能量接收方的充电系统(1)，其中该充电系统(1)具有：‑用于与相应的连接装置耦合的充电插头(10)；‑电子控制装置(31)；以及‑至少一个用于确定充电系统(1)的载流构件(11,20)的温度的温度传感器(12,22)，其中该温度传感器(12,22)与用于给出代表了载流构件(11,20)温度的温度测量数据的电子控制单元(31)耦合，其中该充电系统(1)的特征在于：‑该充电系统(1)此外具有用于确定充电系统(1)的环境温度的环境温度传感器(33)；‑该环境温度传感器(33)与用于给出代表了充电系统(1)的环境温度的环境温度测量数据的电子控制单元(31)耦合；并且该电气控制装置(31)构建用于基于温度测量数据和环境温度测量数据获取载流构件(11)和环境温度之间的差值温度并且基于该获得的差值温度给出用于控制充电电流的控制信号。

Description

用于传输充电电流的温度监测充电系统
技术领域
本发明涉及用于将充电电流传输至能量接收方的、具有温度监测装置的充电系统。本发明尤其涉及用于将电流传输至可电气驱动的车辆的充电系统。
背景技术
由现有技术中已知用于可电气驱动的车辆的、具有插接连接件或充电插头的充电系统，其形成用于与相应的并且例如形成为充电插座的连接装置连接。在此方面参照公开在DE 10 2012 105 774 B3中的充电插头。在该充电插头中安置有电源触头，通过该电源触头可以将充电电流传输至电气能量接收方，例如车辆的电池。电源触头形成用于与电气能量源，例如充电站或者一般地与电气供应网电连接。为此目的，电源触头分别与充电导线固定连接。
由于流经电源触头的充电电流，电源触头由于欧姆电流热量损失而不可避免地发热。但是电源触头的发热限制在极限温度升高。由此，例如根据标准IEC 62196-3将极限温度升高限制在50K。这又在大多数标准化的插接连接件形状下导致最大200A的持续负荷的最大充电电流。在将电源触头和/或充电线缆进行冷却的经冷却的系统中，可实现最大400A的充电电流。
为了避免插接连接件过热，从现有技术中已知为插接连接件设置温度传感器。其监视插接连接件的温度。一旦温度超过限定的极限值，借助于监控电子设备通过输出控制信号或多个控制信号来中断充电过程或减少充电电流。
由此，DE 10 2009 034 886 A1说明了一种用于将电动车辆与充电站连接的充电线缆插接装置。这里，该插接装置包括壳体和对应于壳体的电触头，其用于连接到充电站或电动车辆中的连接装置上。另外，在壳体中设置形成为热敏电阻的温度探测装置，其中壳体中的温度可以通过温度探测装置评估。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于将充电电流传输到能量接收方的充电系统，该充电系统更好地匹配于充电系统的环境条件，从而可以避免或至少减少充电系统的错误关闭。
通过具有本发明的特征的充电系统实现了本发明的目的。
更具体地，本发明所基于的目的通过用于将充电电流传输至能量接收方的充电系统实现，其中该充电系统包括用于与相应的连接装置耦合的充电插头；电子控制装置；以及至少一个用于确定充电系统的载流构件的温度的温度传感器，其中该温度传感器与用于给出代表了载流构件温度的温度测量数据的电子控制单元耦合。根据本发明的充电系统的特征在于，该充电系统此外具有用于确定充电系统的环境温度的环境温度传感器；该环境温度传感器与用于给出代表了充电系统的环境温度的环境温度测量数据的电子控制单元耦合。该电气控制装置还构建用于基于温度测量数据和环境温度测量数据获取载流构件和环境温度之间的差值温度并且基于该获得的差值温度给出用于控制充电电流的控制信号。
借助于根据本发明的充电系统，在确定是否给出用于控制或调节充电电流的控制信号时考虑到了充电系统的环境温度。因此，借助于根据本发明的充电系统，在非常寒冷的环境下，其中在充电过程开始时载流构件同样具有低的温度，防止载流构件温度的不允许的增加没有被意识到。此外，借助于根据本发明的充电装置防止了，在温暖环境中，其中在充电过程开始时的载流构件也具有较高的温度，出现武断臆想的过热并由此在充电系统中出现故障。此外借助于根据本发明的充电系统考虑到了环境温度例如在一天当中或者随着一年内由于季节所限定的波动。
因此，在根据本发明的充电系统中认为并且也作为前提，在完整的、载流构件由此正常工作的充电系统中不会出现载流构件的不允许的加热。换句话说，认为载流构件的不允许的加热由于突然出现的故障或逐渐磨损引起。因此，载流构件在预定极限之外的加热不是允许的运行状态。
能量接收方优选是用于驱动车辆的蓄电池和/或汽车电池。
连接装置可以优选地设计为机动车辆的充电插座。
温度传感器和/或环境温度传感器与电子控制装置的耦合优选地通过电连接(例如借助于电线)和/或通过无线电无线地进行。
借助于由电子控制装置输出的控制信号/多个控制信号，优选进行充电系统的快速关闭和/或充电电流的限制。此外，优选地可以根据控制信号发出维护提示。
优选地，在充电系统的整个充电运行期间执行差值温度的探测。
优选地，充电系统设计成使得电子控制装置被设计成当差值温度超过预定的极限差值温度时给出用于控制充电电流的控制信号。
相应形成的充电系统具有的优点是，可以在运行充电系统之前的准备阶段确定极限差值温度。在运行充电系统之前，充电系统通常没有缺陷。
预定的极限差值温度优选地存储在电子控制装置中和/或存储在连接到用于交换电子数据的电子控制装置的存储装置中。例如，在测试过程中确定极限差值温度，在测试过程中，将充电系统在其生产之后优选在不同环境温度中进行测试并且将该极限温度差值存储在电子控制装置或存储装置中。优选地，极限差值温度也可以在充电系统的模拟中确定并存储在电子控制装置或存储装置中。
优选地，充电系统被设计成使得充电系统还包括存储装置，该存储装置与电子控制装置连接以交换电子数据。
相应形成的充电系统具有以下优势，即，作为极限差值温度的补充或者替代也可以存储其他与充电系统的检查相关的数据。
更优选地，充电系统形成为使得在存储装置中存储有大量对应于分别不同的环境温度的极限差值温度，其中电子控制装置形成用于比较差值温度差与对应于所探测的环境温度的极限差值温度，并且在差值温度超过极限差值温度时给出控制信号以控制充电电流。
例如可以在电子存储装置的表格中存储对应于分别不同的环境温度的极限差值温度。作为示例而非理解为限制，可以在0℃至5℃之间的环境温度下存储30℃的极限差值温度。另外作为示例而非理解为限制，可以在6℃至10℃之间的环境温度下存储35℃的极限差值温度。如果在相应的和示例性的表中，在4℃的环境温度下探测到33℃的差值温度，则从电子控制装置输出用于控制充电电流的控制信号。此外，如果在相应的且示例性的表中，在8℃的环境温度下探测到38℃的差值温度，则由电子控制装置输出用于控制充电电流的控制信号。
优选地，充电系统构造成使得在存储装置中存储有对应于充电电流时间走势的、差值温度随时间的额定走势，其中该电子控制装置形成用于在充电过程期间存储该差值温度的时间走势，比较差值温度的时间走势与差值温度的时间额定走势，并且在差值温度的走势超过差值温度的额定走势给定的偏差时给出控制信号以控制充电电流。
相应形成的充电系统具有以下优点，即，其不易发生错误测量。此外，相应形成的充电系统例如在充电过程期间的仅在短时间内超过极限差值温度时不易不必要地关闭/减小充电电流。
优选地，充电系统形成使得在存储装置中存储有大量分别对应于不同的环境温度和分别对应于充电电流的时间走势的、差值温度的时间额定走势，其中所述电子控制装置形成用于在充电过程中存储差值温度的时间走势，比较差值温度的时间走势和对应于环境温度的、差值温度的时间额定走势，并且在差值温度的走势超过对应于环境温度的、差值温度的额定走势预定的偏差时给出用于控制充电电流的控制信号。
相应形成的充电系统具有这样的优点，即，其不易发生错误测量。此外，相应形成的充电系统在充电过程期间的仅在短时间内超过极限差值温度时依旧不易不必要地关闭/减小充电电流。
更优选地，充电系统形成使电子控制装置形成用于将在充电过程中探测到的差值温度走势存储在存储装置中，其中这些差值温度走势分别对应于在相应充电过程中测得的环境温度和相应充电电流的走势。此外，电子控制装置形成用于基于所存储的差值温度走势探测分别对应于环境温度和相应充电电流走势的平均差值温度，并且比较该差值温度和对应于所探测的环境温度和所探测的充电电流的走势的平均差值温度并且在差值温度超过平均极限差值温度时给出用于控制充电电流的控制信号。
相应形成的充电系统具有这样的优点，即，极限差值温度的确定考虑到了载流构件温度的变化历程。
优选地，充电系统形成使得至少一个载流构件是充电插头中的电源触头。
特别地，充电插头的电源触头在充电过程中经受大的温度升高，因此电源触头温度的测量实现了充电系统更高的运行可靠性。
进一步优选地，充电系统形成使得充电系统具有充电线缆，该充电线缆具有至少两条布置在充电线缆内的充电线，其中至少一个载流构件是充电线缆的充电线。
充电线也在充电过程中经受大的温度升高，因此充电线温度的测量实现了充电系统更高的运行可靠性。
优选地，充电系统形成使得环境温度传感器布置在充电插头的外侧。
特别地，环境温度传感器可以布置在充电插头的手柄区域中。充电插头的外部通常在充电过程中仅经历略微的温度升高，从而当环境温度传感器与充电插头相应连接时可以可靠地确定环境温度。
进一步优选地，充电系统形成使得其具有充电站，该充电站与充电插头电耦合，其中环境温度传感器布置在充电站处。
充电站在充电过程中不经历或仅经历轻微的温度升高，因此可以通过环境温度传感器相应地连接到充电站来进行环境温度的可靠确定。
附图说明
本发明的其他优点，细节和特征接下来从所说明的实施例中给出。其中：
图1示出了根据本发明的用于将充电电流传输到能量接收方的充电系统的示意性结构。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的、用于将充电电流传输到能量接收方的充电系统1。能量接收方可以是例如用于驱动车辆的蓄电池和/或汽车电池。可以看出，充电系统1具有用于与相应的连接装置耦合的充电插头10。连接装置例如可以是机动车辆的充电插座。此外，从图1中可以看出，在充电插头10的前部区域中设置有两个电源触头11的形式的载流构件11。虽然未在图1中示出，但是电源触头11与充电线缆20的充电导线电连接。充电线缆20又与充电站30电耦合。根据本发明的充电系统1此外还包括电子控制装置31，其在所示实施例中布置在充电站30内。
充电系统1具有多个温度传感器12,22，其形成用于确定充电系统1的载流构件11,20的温度。第一温度传感器12分别形成用于确定电源触头11的温度。为此目的，第一温度传感器12可以优选地与相应电源触头11直接接触。
第二温度传感器22形成用于确定充电线缆20的温度。更具体地，第二温度传感器22可以形成用于确定在充电线缆20内延伸的充电导线的温度。充电导线未在图1中示出。
根据本发明的充电系统1还具有环境温度传感器33，其形成用于确定充电系统1的环境温度。在所示实施例中，环境温度传感器33设置在充电站30上。然而，本发明不限于环境温度传感器33的该相应布置。环境温度传感器33可以替代地和/或额外地布置在充电插头10的外侧上。
第一温度传感器12与电子控制装置31耦合以给出代表电源触头11的相应温度的温度测量数据。这种耦合在所示实施例中借助于数据引导40进行，该数据引导实现了第一温度传感器12和电子控制装置31之间的数据交换。然而，本发明不限于第一温度传感器12和电子控制装置31之间的相应的有线数据耦合，因为数据耦合例如也可以通过无线电无线进行。第二温度传感器22也与电子控制装置31耦合以给出表示充电线缆20或充电线缆20内的充电导线的温度的温度测量数据。在所示的示例性实施例中，该耦合同样借助于数据引导40进行，该数据引导实现了第二温度传感器22和电子控制装置31之间的数据交换。然而，本发明不限于第二温度传感器22和电子控制装置31之间的相应的有线数据耦合，因为数据耦合也可以例如通过无线电无线地进行。
环境温度传感器33也通过数据引导40与电子控制装置31电子耦合以给出环境温度测量数据。在所示实施例中，数据引导40实施为有线的。然而，本发明不限于相应的数据引导40，因为数据引导40也可以在环境温度传感器33和电子控制装置31之间无线地进行，例如通过无线电。
电子控制器31形成用于基于温度测量数据和环境温度测量数据探测载流构件11，20的温度和环境温度之间的差值温度，并基于探测出的差值温度给出用于控制充电电流的控制信号。更具体地，电子控制装置31形成用于基于由第一温度传感器12传输到电子控制装置31的温度测量数据，并且基于由环境温度传感器33传递到电子控制装置31处的环境温度测量数据探测出差值温度(其对应于电源触头11的温度和环境温度的差值)。额外地或替代地，电子控制装置31形成用于基于由第二温度传感器22传输到电子控制装置31的温度测量数据，以及基于由环境温度传感器33传递到电子控制装置31的环境温度测量数据来探测差值温度(其对应于充电线缆20的温度与环境温度的差值)。然后，该电子控制装置31基于所探测的差值温度给出用于控制充电电流的控制信号。例如，电子控制装置31形成用于当差值温度超过预定极限差值温度时给出用于控制充电电流的控制信号。
从图1还可以看出，充电系统1还具有存储装置32，其与电子控制装置31连接以交换电子数据。存储装置32和电子控制装置31之间的连接通过数据引导34进行。
在存储装置32中可以存储大量分别对应于不同的环境温度的极限差值温度，其中，电子控制装置31形成用于比较差值温度和对应于所探测的环境温度的极限差值温度并且在差值温度超过极限差值温度时给出用于控制充电电流的控制信号。
替代地或额外地，存储装置32中存储有对应于充电电流时间变化走势的、差值温度随时间的额定走势。电子控制装置31则形成用于在充电过程期间存储该差值温度的时间走势，比较差值温度的时间走势与差值温度的时间额定走势，其中，在差值温度的走势超过差值温度的额定走势给定的偏差时给出控制信号以控制充电电流。
替代地或额外地，存储装置32中存储有大量分别对应不同的环境温度和分别对应于充电电流的时间走势的、差值温度的时间额定走势。电子控制装置31形成用于在充电过程中存储差值温度的时间走势，比较差值温度的时间走势和对应于环境温度的、差值温度的时间额定走势。在差值温度的走势超过对应于环境温度的、差值温度的额定走势预定的偏差时电子控制装置31给出用于控制充电电流的控制信号。
替代地或额外地，电子控制装置31形成用于将在充电过程中探测到的大量差值温度走势存储在存储装置32中，其中这些差值温度走势分别对应于在相应充电过程中测得的环境温度和相应充电电流的走势。电子控制装置31形成用于基于所存储的差值温度走势探测分别对应于环境温度和相应充电电流走势的平均差值温度。电子控制装置31随后比较该差值温度和对应于所探测的环境温度和所探测的充电电流的走势的平均差值温度并且在差值温度超过平均极限差值温度时给出用于控制充电电流的控制信号。
控制装置31可选地或额外地适配于在预定时间之后比较第一温度传感器12的温度，在该预定时间内不借助于充电系统执行充电(运行暂停)。在运行暂停期间，两个电源触头11应与由环境温度传感器33确定的温度相等。然而，如果在运行暂停结束时通过控制装置31确定两个电源触头11借助于两个第一温度传感器12确定的温度彼此偏差过大，即，如果差值温度超过预定差值温度，则很可能两个温度传感器12中的一个中存在故障。两个第一温度传感器12同时故障是非常不可能的。由此，可以实现充电系统1的自我监控，并且可以防止第一温度传感器12的故障被理解为电源触头11的故障。
附图标记说明
1 充电系统
10 充电插头
11 载流构件/电源触头
12 (第一)温度传感器
20 充电线缆
22 (第二)温度传感器
30 充电站
31 电子控制装置
32 存储装置
34 (电子控制装置和存储装置之间的)数据引导
40 (电子控制装置和温度传感器或环境温度传感器之间的)数据引导

Claims (9)

1.用于将充电电流传输至能量接收方的充电系统(1)，其中所述充电系统(1)具有：
-用于与相应的连接装置耦合的充电插头(10)；
-电子控制装置(31)；以及
-至少一个用于确定充电系统(1)的载流构件(11,20)的温度的温度传感器(12,22)，其中该温度传感器(12,22)与用于给出代表了载流构件(11,20)温度的温度测量数据的电子控制装置(31)耦合，
其中所述充电系统(1)的特征在于：
-所述充电系统(1)此外具有用于确定充电系统(1)的环境温度的环境温度传感器(33)；
-所述环境温度传感器(33)与用于给出代表了充电系统(1)的环境温度的环境温度测量数据的电子控制装置(31)耦合；并且
-所述电子控制装置(31)形成用于基于温度测量数据和环境温度测量数据获取载流构件(11)和环境温度之间的差值温度并且基于该获得的差值温度给出用于控制充电电流的控制信号；
-所述充电系统(1)还包括存储装置(32)，所述存储装置与所述电子控制装置(31)连接以交换电子数据，
-在所述存储装置(32)中存储有对应于充电电流时间走势的、差值温度随时间的额定走势；
-所述电子控制装置(31)形成用于在充电过程期间存储所述差值温度的时间走势；
-所述电子控制装置(31)形成用于比较差值温度的时间走势与差值温度的时间额定走势，并且
-所述电子控制装置(31)形成用于在差值温度的走势超过差值温度的额定走势给定的偏差时给出控制信号以控制充电电流。
2.根据权利要求1所述的充电系统(1)，其特征在于，所述电子控制装置(31)设计成当差值温度超过预定的极限差值温度时给出用于控制充电电流的控制信号。
3.根据权利要求1所述的充电系统(1)，其特征在于，
-在所述存储装置(32)中存储有大量分别对应于不同的环境温度的极限差值温度，并且
-所述电子控制装置(31)形成用于比较差值温度与对应于所探测的环境温度的极限差值温度，并且在差值温度超过极限差值温度时给出控制信号以控制充电电流。
4.根据权利要求1所述的充电系统(1)，其特征在于，
-在所述存储装置(32)中存储有大量分别对应于不同的环境温度和分别对应于充电电流的时间走势的、差值温度的时间额定走势；
-所述电子控制装置(31)形成用于在充电过程中存储差值温度的时间走势；
-所述电子控制装置(31)形成用于比较差值温度的时间走势和对应于环境温度的、差值温度的时间额定走势；并且
-所述电子控制装置(31)形成用于在差值温度的走势超过对应于环境温度的、差值温度的额定走势预定的偏差时给出用于控制充电电流的控制信号。
5.根据权利要求2所述的充电系统(1)，其特征在于，
-所述电子控制装置(31)形成用于将在充电过程中探测到的差值温度走势存储在存储装置(32)中，其中所述差值温度走势分别对应于在相应充电过程中测得的环境温度和相应充电电流的走势；
-所述电子控制装置(31)形成用于基于所存储的差值温度走势探测分别对应于环境温度和相应充电电流走势的平均差值温度；并且
-所述电子控制装置(31)形成用于比较所述差值温度和对应于所探测的环境温度和所探测的充电电流的走势的平均差值温度并且在差值温度超过平均极限差值温度时给出用于控制充电电流的控制信号。
6.根据权利要求1所述的充电系统(1)，其特征在于，
所述至少一个的载流构件(11)是充电插头(10)中的电源触头。
7.根据权利要求1所述的充电系统(1)，其特征在于，
所述充电系统(1)具有充电线缆，所述充电线缆具有至少两条布置在所述充电线缆内的充电线，其中所述至少一个的载流构件是充电线缆的充电线。
8.根据权利要求1所述的充电系统(1)，其特征在于，
所述环境温度传感器(33)布置在充电插头(10)的外侧。
9.根据权利要求1所述的充电系统(1)，其特征在于，
所述充电系统具有充电站(30)，所述充电站与所述充电插头(10)电耦合，其中环境温度传感器(33)布置在所述充电站(30)处。
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