CN110228388A - 控制车辆充电设备的方法和车辆电储存器充电的充电设备 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于控制车辆(100)、尤其电动车辆或混合动力车辆的充电设备(20)的方法，充电设备具有带保护和监控装置(22)的充电装置(29)，车辆包括高压车载电网(30)和连接至高压车载电网的电能储存器(32)，该方法包括：借助充电设备将高压车载电网与能量供应系统的充电接口(40)电连接，充电接口包括中性导体(N)、保护性导体(PE)和至少一个相线导体(L1，L2，L3)，通过借助保护和监控装置(22)馈入测试电流来采集中性导体(N)与保护性导体(PE)之间的保护性导电电阻，测试电流的频率处于保护和监控装置的补偿频率范围之外，或处于保护和监控装置的补偿频率范围之内，并且从该补偿频率范围中被窄带滤除。

Description

控制车辆充电设备的方法和车辆电储存器充电的充电设备
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆充电设备的方法和一种用于为车辆的电能储存器充电的充电设备。尤其，本发明涉及一种用于控制电动车辆或混合动力车辆的充电设备的方法、以及一种用于为电动车辆或混合动力车辆的电能储存器充电的充电设备。
背景技术
对于电动车辆或混合动力车辆而言，通常提出的是：能量储存器(该能量储存器给车辆的电力驱动装置供应电能)可以用能量供应系统的电能进行充电。这样的电能储存器可以被称为蓄积器、电池以及尤其牵引电池。
能量供应系统可以例如包括所谓的充电桩、壁箱、有线保护装置(有线控制和保护装置，In Cable Control and Protection Device或IC-CPD)和/或建筑物内或建筑物处的电接口。为了控制能量储存器的充电和充电过程，使用充电设备。提供电能的能量供应系统的充电接口可以被设计为例如230V的单相或400V的三相。单相地和三相地设计的充电接口均包括保护性导体。为了确保电动车辆在充电过程中对于故障电流(接触电流)而言有接地保护，充电接口通常包括故障电流保护装置(RCD)。它可以例如被设计为故障电流保护装置(A类RCD保护开关)。该故障电流保护装置测量输入的电流和输出的电流并且在有故障电流时触发接地，以便中断充电时的电流供应。
从文件DE 10 2011 101 191 A1中已知一种用于控制充电设备的方法。该方法包括：采集经由至少一个导体传输的第一电流，以及采集经由中性导体传输的第二电流。如果第一电流与第二电流之间的电流差超出预定的电流阈值，则充电设备与能量供应系统脱开联接。在此，借助硬件或软件工具持续地监控第一和第二电流。
此外，已知带有高压车载电网和连接至该高压车载电网的电能储存器的车辆。通常将一般设计为IT系统的直流低压车载电网称为高压车载电网。该高压车载电网在充电过程中与充电接口电连接。在此，该高压车载电网可以与充电接口处于电流连接或与充电接口处于电流隔离。在电流连接未断开的情况下，该高压车载电网转变为接地的TT系统。这尤其可能导致：连接在充电设备和/或高压车载电网中的、尤其由抗干扰电容器引起的Y电容引起保护性导体上的泄漏电流。这些电流由电源频率、充电设备的切换频率和连接至高压车载电网的耗电器及其谐波驱动。这些泄漏电流可能触发安装在能量供应系统中的故障电流保护装置(RCD)，这可能导致充电过程意外中断。
此外，对于前述车辆可能存在如下危险：在能量供应系统中发生故障时向充电接口中馈入可能大于6mA的直流差动电流。这些电流可能对安装在能量供应系统中的故障电流保护装置(RCD)的触发特性产生负面影响。
发明内容
本发明的目的在于，避免现有技术的缺点。
该目的通过根据下述1所述的方法和下述7所述的设备来实现，下述2-6和7-10为本发明的优选技术方案：
1.一种用于控制车辆、尤其电动车辆或混合动力车辆的充电设备的方法，其中该充电设备具有带保护和监控装置的充电装置，其中该车辆包括高压车载电网和连接至该高压车载电网的电能储存器，其中该方法包括以下方法步骤：
-借助该充电设备将该高压车载电网与能量供应系统的多个充电接口电连接，其中这些充电接口包括中性导体(N)、保护性导体(PE)和至少一个相线导体(L1，L2，L3)，
-通过借助该保护和监控装置馈入测试电流来采集该中性导体(N)与该保护性导体(PE)之间的保护性导电电阻，其中该测试电流的频率处于该保护和监控装置的补偿频率范围之外，或处于该保护和监控装置的补偿频率范围之内，并且从该补偿频率范围被窄带滤除。
2.根据前述1所述的方法，其特征在于以下进一步的方法步骤：
-采集泄漏电流，
-在预定的频率范围内馈入与该泄漏电流互补的补偿电流，优选借助电容耦合的电流补偿单元。
3.根据前述2所述的方法，其特征在于，该频率范围介于5Hz与300kHz之间、优选介于25Hz与250kHz之间。
4.根据前述2或3之一所述的方法，其特征在于，直接或间接地借助第一测量电流互感器来采集该保护性导体(PE)中的泄漏电流。
5.根据前述2至4之一所述的方法，其特征在于，该补偿电流的馈入是实时或几乎实时地进行的。
6.根据前述1至5之一所述的方法，其特征在于以下进一步的方法步骤：
-断开高压车载电网与充电接口之间的电连接，要么通过释放该保护和监控装置的分离装置，要么通过馈入与差动电流相等的释放电流来释放安装在该能量供应系统中的保护装置。
7.一种车辆、尤其电动车辆或混合动力车辆的充电设备，该充电设备带有充电装置，该充电装置包括保护和监控装置，其中该车辆包括高压车载电网和连接至该高压车载电网的电能储存器，其中该充电设备适用于将该高压车载电网与能量供应系统的多个充电接口电连接，其中这些充电接口包括中性导体(N)、保护性导体(PE)和至少一个相线导体(L1，L2，L3)，其中该充电设备能够通过根据前述1至6之一所述的方法进行控制。
8.根据前述7所述的充电设备，其特征在于，该保护和监控装置具有第一测量电流互感器，该测量电流互感器适用于直接或间接地采集该保护性导体(PE)中的泄漏电流。
9.根据前述7或8之一所述的充电设备，其特征在于，该保护和监控装置具有回路电阻测量装置，该回路电阻测量装置适用于采集该中性导体(N)与该保护性导体(PE)之间的保护性导电电阻。
10.根据前述8和9的组合所述的充电设备，其特征在于，该第一测量电流互感器和该回路电阻测量装置集成在测量电流单元中。
根据本发明，提出一种用于控制车辆、尤其电动车辆或混合动力车辆的充电设备的方法，其中该充电设备具有带保护和监控装置的充电装置，其中该车辆包括高压车载电网和连接至该高压车载电网的电能储存器，其中该方法包括以下方法步骤：
-借助该充电设备将该高压车载电网与能量供应系统的充电接口电连接，其中充电接口包括中性导体、保护性导体和至少一个相线导体，
-通过借助该保护和监控装置馈入测试电流来采集该中性导体与该保护性导体之间的保护性导电电阻，其中该测试电流的频率处于该保护和监控装置的补偿频率范围之外，或处于该保护和监控装置的补偿频率范围之内，并且从该补偿频率范围中被窄带滤除。
优选地，该方法包括以下进一步的方法步骤：
-采集保护性导体中的泄漏电流，
-在预定的频率范围内馈入与泄漏电流互补的补偿电流，进一步优选地借助电容耦合的电流补偿单元。
在一种优选的设计方案中，该频率范围介于5Hz与300kHz之间、优选介于25Hz与250kHz之间。
优选地，直接或间接地借助第一测量电流互感器来采集保护性导体中的泄漏电流。
在一种优选的设计方案中，补偿电流的馈入是实时或几乎实时地进行的。
这意味着，通过在同一电源周期内馈入补偿电流进行补偿。
优选地，该方法此外包括进一步的方法步骤：
-断开高压车载电网30与充电接口之间的电连接，要么通过释放该保护和监控装置的分离装置，要么通过馈入与差动电流相等的释放电流来释放安装在该能量供应系统中的保护装置。
本发明此外涉及一种车辆、尤其电动车辆或混合动力车辆的充电设备，该充电设备带有充电装置，该充电装置包括保护和监控装置，其中该车辆包括高压车载电网和连接至该高压车载电网的电能储存器，其中该充电设备适用于将该高压车载电网与能量供应系统的充电接口电连接，其中充电接口包括中性导体、保护性导体和至少一个相线导体，其中该充电设备可以通过根据本发明的方法进行控制。
在一种优选的设计方案中，保护和监控装置具有第一测量电流互感器，该测量电流互感器适用于直接或间接地采集保护性导体中的泄漏电流。
优选地，该保护和监控装置具有回路电阻测量装置，该回路电阻测量装置适用于采集该中性导体与该保护性导体之间的保护性导电电阻。
在一种优选的设计方案中，第一测量电流互感器和回路电阻测量装置集成在测量电流单元中。
附图说明
将借助于下文描述的实施例解释根据本发明的方法和根据本发明的充电设备的细节和其他优点。在附图中：
图1示出了根据实施例的本申请充电设备和机动车辆的示意图。
具体实施方式
本申请涉及用于机动车辆100的充电设备20。充电设备20包括充电接口18和带有保护和监控装置22的充电装置29。保护和监控装置22可以安排在机动车辆100侧或充电接口18侧。
能量供应系统可以例如包括所谓的充电桩或在建筑物内或建筑物处的电接口。充电设备20用于控制能量储存器32的充电和充电过程。
机动车辆100包括高压车载电网30和连接至该高压车载电网30的能量储存器32。能量储存器32可以通过充电设备20以能量充电并且为机动车辆的电力驱动装置供应能量。能量储存器32可以被称为蓄积器、电池以及尤其牵引电池。能量储存器32可以包括电池管理系统33并且具有绝缘监控装置(IMD)35。充电设备20一方面可以与高压车载电网30相连，且另一方面可以与能量供应系统相连。
为了给电能储存器32充电，可以将高压车载电网30与能量供应公司的充电接口40相连。这些充电接口可以被设计为230V的单相或例如400V的三相。因此，充电接口40包括中性导体、保护性导体PE和至少一个相线导体L1、L2、L3。在单相设计和三相设计中，充电接口40均包括至少两个导体。
高压车载电网30可以为高压直流电网。
充电装置29包括输入滤波器27、输出滤波器25和安排在输入滤波器27与输出滤波器25之间的功率电子器件23。保护和监控装置22安排在变压器23与输入滤波器27之间。
此外，保护和监控装置22包括第一测量电流互感器26，该测量电流互感器适用于包括在保护性导体PE中出现的泄漏电流。第一测量电流互感器26可以装配有集成的信号评估装置。此外，保护和监控装置22可以包括回路电阻测量装置24，该回路电阻测量装置用于采集故障电流。在一种优选的设计方案中，第一测量电流互感器26和回路电阻测量装置24集成在测量电流单元16中。
此外，保护和监控装置22可以包括电流补偿单元21，该电流补偿单元适用于在预定的频率范围内馈入与泄漏电流互补的补偿电流。
在一种优选的设计方案中，保护和监控装置22包括分离装置28。借助分离装置28，可以断开高压车载电网30与充电接口40之间的电连接。
替代性地或附加地，电流补偿单元21可以被设计成用于馈入释放电流来触发安装在能量供应系统中的保护装置。在此，释放电流与通常触发保护装置的差动电流相等。因此可以在例如焊接触点的情况下在安装在高压车载电网30中的继电器中实现附加的保护。此外，车辆100可以被设计成没有分离装置28。
根据本申请的充电设备20可以借助根据本申请的方法进行控制。该方法包括以下方法步骤：
-借助充电设备20将高压车载电网30与能量供应系统的充电接口40电连接，其中充电接口40包括中性导体N、保护性导体PE和至少一个相线导体L1、L2、L3，
-通过借助该保护和监控装置22馈入测试电流来采集该中性导体N与该保护性导体PE之间的保护性导电电阻，其中该测试电流的频率处于该保护和监控装置22的补偿频率范围之外，或处于该保护和监控装置22的补偿频率范围之内，并且从该补偿频率范围中被窄带滤除。
优选地，根据本申请的方法包括以下进一步的方法步骤：
-采集泄漏电流，
-在预定的频率范围内馈入与该泄漏电流互补的补偿电流，优选借助电容耦合的电流补偿单元21。
预定的频率范围优选介于5Hz与300kHz之间、进一步优选介于25Hz与250kHz之间。
可以借助第一测量电流互感器26在保护性导体PE中采集泄漏电流。
补偿电流的馈入可以实时或几乎实时地进行。也就是说，在同一电源周期内进行补偿。
优选地，该方法可以包括以下进一步的方法步骤：
-断开高压车载电网30与充电接口40之间的电连接，要么通过释放保护和监控装置22的分离装置28、要么通过馈入与差动电流相等的释放电流来释放安装在该能量供应系统中的故障电流保护装置RCD。
所描述的保护和监控装置22尤其用于补偿充电装置29中从安装在高压车载电网中的Y电容中产生的泄漏电流。
补偿单元21被设计成用于在给定的频率范围内实现保持不变的补偿，并且非排他性地(如在现有技术中已知的补偿单元)在特定电源谐波的频率中。
借助保护和监控装置22，能够例如通过高压部件(例如空调压缩机)来补偿在高压车载电网30中出现的泄漏电流。

Claims (10)

1.一种用于控制车辆(100)、尤其电动车辆或混合动力车辆的充电设备(20)的方法，其中该充电设备(20)具有带保护和监控装置(22)的充电装置(29)，其中该车辆包括高压车载电网(30)和连接至该高压车载电网(30)的电能储存器(32)，其中该方法包括以下方法步骤：
-借助该充电设备(20)将该高压车载电网(30)与能量供应系统的多个充电接口(40)电连接，其中这些充电接口(40)包括中性导体(N)、保护性导体(PE)和至少一个相线导体(L1，L2，L3)，
-通过借助该保护和监控装置(22)馈入测试电流来采集该中性导体(N)与该保护性导体(PE)之间的保护性导电电阻，其中该测试电流的频率处于该保护和监控装置(22)的补偿频率范围之外，或处于该保护和监控装置(22)的补偿频率范围之内，并且从该补偿频率范围被窄带滤除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于以下进一步的方法步骤：
-采集泄漏电流，
-在预定的频率范围内馈入与该泄漏电流互补的补偿电流，优选借助电容耦合的电流补偿单元(21)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该频率范围介于5Hz与300kHz之间、优选介于25Hz与250kHz之间。
4.根据权利要求2或3之一所述的方法，其特征在于，直接或间接地借助第一测量电流互感器(26)来采集该保护性导体(PE)中的泄漏电流。
5.根据权利要求2至4之一所述的方法，其特征在于，该补偿电流的馈入是实时或几乎实时地进行的。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于以下进一步的方法步骤：
-断开高压车载电网(30)与充电接口(40)之间的电连接，要么通过释放该保护和监控装置(22)的分离装置(28)，要么通过馈入与差动电流相等的释放电流来释放安装在该能量供应系统中的保护装置。
7.一种车辆(100)、尤其电动车辆或混合动力车辆的充电设备，该充电设备带有充电装置(29)，该充电装置包括保护和监控装置(22)，其中该车辆包括高压车载电网(30)和连接至该高压车载电网(30)的电能储存器(32)，其中该充电设备(20)适用于将该高压车载电网(30)与能量供应系统的多个充电接口(40)电连接，其中这些充电接口(40)包括中性导体(N)、保护性导体(PE)和至少一个相线导体(L1，L2，L3)，其中该充电设备(20)能够通过根据权利要求1至6之一所述的方法进行控制。
8.根据权利要求7所述的充电设备，其特征在于，该保护和监控装置(22)具有第一测量电流互感器(26)，该测量电流互感器适用于直接或间接地采集该保护性导体(PE)中的泄漏电流。
9.根据权利要求7或8之一所述的充电设备，其特征在于，该保护和监控装置(22)具有回路电阻测量装置(24)，该回路电阻测量装置适用于采集该中性导体(N)与该保护性导体(PE)之间的保护性导电电阻。
10.根据权利要求8和9的组合所述的充电设备，其特征在于，该第一测量电流互感器(26)和该回路电阻测量装置(24)集成在测量电流单元(16)中。
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