CN110383621B - 用于运行充电器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行充电器的方法，所述充电器用于将电蓄能器从第一充电状态充电到第二充电状态，其中所述第一充电状态小于所述第二充电状态并且其中所述充电器与界面相连接。在这种情况下，所述充电器与所述蓄能器进行通信并且检测其充电状态。在另一步骤中，所述充电器获得所述电蓄能器的效率特性场以及所述充电器的效率特性场。所述充电器在没有考虑到所述效率特性场的情况下获取充电持续时间并且在考虑到所述电蓄能器的效率特性场的情况下获取另一充电持续时间并且在考虑到所述充电器的效率特性场的情况下获取另一充电持续时间并且在考虑到所述两个效率特性场的情况下获取另一充电持续时间并且将这些充电持续时间在界面上输出。

Description

用于运行充电器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行充电器的方法。

背景技术

充电器用于给电蓄能器充电，以用于将供电网络的交流电转换为具有适合于充电的电压的直流电。同样使用充电器，以用于在为了给电蓄能器充电而必须调整直流电供电网络的电压时比如由直流电网来给电蓄能器充电。对于用于给诸如蓄电池或存储电容器的电蓄能器充电的充电器来说，通常使用所谓的IU方法。通过这种方法，用恒定的电压或者用恒定的电流来给电蓄能器充电。根据电蓄能器的要求、充电器和供电网络的可用的容量来选择最大的电流强度和最大的电压。如果供电网络的容量小于充电器的容量，则为了充电而从供电网络中取出的功率如此受到限制，以便在供电网络上不会出现损坏或者保护装置不会响应并且中断充电过程。在考虑到蓄能器的电流及电压限制以及充电器及供电网络的容量的情况下，相应地用相应的工作点的最大可能的充电功率来进行充电。给放电的电蓄能器的充电用充电器的最大可用的充电电流来进行，直至达到电蓄能器的电压极限。然后，充电功率以恒定的充电电压逐渐地下降，直至通过充电电流的降低来达到充电结束电压。用太高的充电电流或太高的充电电压进行的充电会毁坏电蓄能器。在给电蓄能器充电时出现的损耗热通过各种冷却方法、像比如空气冷却或者液体冷却从充电器和电蓄能器中排出。在接通充电器后，充电过程自动地开始，通过时间预选可行方案，充电过程的开始能够由用户预先给定。

例如，DE 11 2012 005 842示出了一种用于给蓄电池充电的充电器。这种充电器在IU方法的基础上借助不同的蓄电池的不同的电压来控制充电和放电。电蓄能器的充电以不利的方式如此进行，使得充电器和电蓄能器的相应的组合导致以最高可能的能量进行的能量转移。因此，对于充电器实现最快可能地进行的充电过程。在此不利之处在于，通过所实施的IU-充电方法没有考虑到参与充电过程的组件的效率特性场并且因此以不利的方式忍受充电器和电蓄能器的提高的发热。这种热要作为废热来排出。这导致以下后果，即：比如对于用于用电运行的道路运输工具和地面运输工具用的电蓄能器的充电器来说，以不利的方式设置昂贵的用于对组件进行冷却的装置。相应的蓄能器同样必须不利地麻烦地受到温度监控和冷却。例如，在标准SAE J 1772中，这种缺点导致以下后果，即：在给用电驱动的车辆的电蓄能器充电的期间要求对建筑物进行强制通风。强制通风的失灵会导致充电过程的中止。此外，充电时的发热以不利的方式导致充电器及电蓄能器的加速老化。

因此存在着对一种方法的需求，通过该方法来降低组件的发热并且避免充电器和有待充电的蓄能器的加速老化。

发明内容

具有权利要求1的特征的按本发明的方法具有以下优点，即：为了给电蓄能器充电而在考虑到充电器和/或电蓄能器的效率特性场的情况下在界面上输出用于最快的充电以及用于以组件的更低的发热进行的较慢的充电的充电持续时间。

根据本发明，为此设置了一种用于运行充电器的方法，该充电器用于将电蓄能器从第一充电状态充电到第二充电状态，其中第一充电状态小于第二充电状态并且充电器与界面相连接，所述方法在第一步骤中包括充电器与有待充电的电蓄能器的通信，以用于获取电蓄能器的第一充电状态。在第二步骤中，充电器与电蓄能器进行通信并且获得电蓄能器的第一效率特性场。在第三步骤中，充电器获得充电器的第二效率特性场。在第四步骤中，充电器在没有考虑到第一和第二效率特性场的情况下获取第一充电持续时间。在第五步骤中，在考虑到第一效率特性场的情况下获取第二充电持续时间。在第六步骤中，在考虑到第二效率特性场的情况下获取第三充电持续时间。在第七步骤中，在考虑到第一和第二效率特性场的情况下获取第四充电持续时间。在第八步骤中，在界面上输出第一充电持续时间和第二充电持续时间以及第三充电持续时间和第四充电时间。对于效率特性场的考虑具有以下优点，即：将组件的通过充电过程引起的发热降低到最小。如果对于充电过程来说有比最短的充电持续时间多的时间可用，则在利用具有低于最大充电功率的较低的充电功率的工作点的情况下通过对于IU充电方法的调整来产生一系列其他优点。由于将组件的发热降低到最小，冷却装置能够设计得更简单、成本更低廉并且更小或甚至完全取消。例如，组件的液体冷却能够被用于对组件进行空气冷却的筋条所取代。另一方面，在充电时出现的能量损失已经能够通过以下方式来降低，即：比如在充电过程期间不必主动地运行冷却回路。对于充电器的用户而言，由此产生系统成本的降低和成本低廉的充电，因为不必超过用于获得电流的成本来支付未发生的或者明显降低的充电损失。此外，组件的被降低到最小的发热由于以更小的热负荷引起的老化的降低也实现了所有参与在充电时进行的能量转移的组件、比如电蓄能器和充电器的使用寿命的提高。此外，有利的是，在界面上输出充电持续时间并且给用户提供在不同充电持续时间、与此相关联的成本和组件的发热之间进行选择的可行方案。

通过在从属权利要求中所提到的措施，能够实现在独立权利要求中所说明的方法的有利的改进方案。

充电器有利地与服务器进行通信并且查询当前的电价。大的优点是，通过对于当前的电价的考虑，对于有能效的延长的充电持续时间的利用连同更好的整体效率将用于充电过程的成本降低到最低。另一方面，能够有利地将非常低的电价用于对电蓄能器进行快速充电，如果低的电流成本抵消由于冷却回路的辅件的较差的效率和能量消耗所引起的较高的能量需求的缺点。

用户能够以有利的方式预先给定充电过程的开始，以便在所计划的下一次行车开始之前结束充电过程。此外，充电过程也能够由用户优选放在具有供电网络的大概可能低负荷的时段中或者放在来自可再生能源的过量电能可供使用的时段中。

有利的是，充电器能够在没有用户干预的情况下自动选择充电过程的开始。因此，以简单的方式实现了这一点，即：在存在充电器与供电网络的连接时即使缺少用户预先给定也在没有用户干预的情况下可靠地开始充电过程。

充电器有利地根据电价来选择所述时刻。充电器能够有利地自动地如此选择充电过程的开始，从而在充电过程期间利用成本低廉的电价。

此外有利的是，用户为充电器预先给定在哪个充电持续时间之内蓄能器从第一充电状态充电到第二充电状态。对于用户来说，有利的是，他能够通过这种预先给定来使电蓄能器的充电与其需求相匹配。用户能够通过对于充电持续时间的预先给定在最快可能的与最有能效的充电方法之间进行选择。

此外，有利的是，充电器在考虑到电价的情况下自动地选择第一充电持续时间或第二充电持续时间或第三充电持续时间或第四充电持续时间。这以有利的方式实现这一点，即：充电器在电价低时自动地选择短的充电持续时间，如果尽管效率较差也在充电时实现成本优点。同样有利的是，充电器在电价高时自动地选择较长的充电持续时间，以用于将所获得的电能尽可能有效地用于给电蓄能器充电。

对本领域的技术人员来说，本发明的另外的特征和优点从以下对示范性的实施方式所作的说明中在参照附图的情况下而变得清楚明了，但是所述实施方式不应该被设计为对本发明的限制。

附图说明

其中:

图1示出了用于给电蓄能器充电的方法的流程的示意图；

图2示出了用于给蓄能器充电的组件的示意图；

图3示出了用电来驱动的车辆和车辆自身的充电器中的组件的、在交流电充电桩处的示意图；

图4示出了无车辆自身的充电器的用电驱动的车辆中的组件的、在直流电充电桩处的示意图。

所有附图仅仅是按本发明的实施例的、按本发明的方法或者其组成部分的示意图。尤其间距和尺寸关系在附图中未按比例地示出。在不同的附图中，相应的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了按本发明的用于给电蓄能器20充电的方法的示意图。在第一方法步骤A中，充电器10与电蓄能器20进行通信并且获取其第一充电状态22。在紧随此后的第二方法步骤B中，充电器10获取电蓄能器20的第一效率特性场40。在第三方法步骤C中，充电器10获取充电器10的第二效率特性场41。在第四方法步骤D中，充电器10在没有考虑到第一效率特性场40和第二效率特性场41的情况下获取第一充电持续时间50。在第五方法步骤E中，充电器10在考虑到第一效率特性场40的情况下获取第二充电持续时间51。在第六方法步骤F中，充电器10在考虑第二效率特性场41的情况下获取第三充电持续时间52。在第七方法步骤G中，充电器10在考虑第一效率特性场40和第二效率特性场41的情况下获取第四充电持续时间53。在第八方法步骤H中，充电器10在界面12上输出第一充电持续时间50和第二充电持续时间51以及第三充电持续时间52和第四充电持续时间53。在此所示出的第一充电时间50仅仅考虑到充电器10和供电网络11的容量以及电蓄能器20的第一充电状态21和第二充电状态22。在此没有考虑到参与充电过程13的组件-充电器10和电蓄能器20-的效率特性场40和41。如果要将电蓄能器20尽可能快地从第一充电状态21充电到第二充电状态22，那么第一充电时间50有利地是适合的。此外示出的第二充电持续时间51除了考虑到充电器10和供电网络11的容量以及电蓄能器20的第一充电状态21和第二充电状态22之外还考虑到电蓄能器20的第一效率特性场40。在此没有考虑到充电器10的第二效率特性场41。如果要以电蓄能器20的最小可能的损耗功率将电蓄能器20从第一充电状态21充电到第二充电状态22并且比如在充电器10安装在车辆之外的情况下充电器10的所产生的损耗功率无关紧要，则第二充电时间51有利地是适合的。除了电蓄能器20的第一充电状态21和第二充电状态22之外，另外指示的第三充电持续时间52考虑到充电器10的第二效率特性场41。在此没有考虑到电蓄能器20的第一效率特性场40。如果要尽可能快地将电蓄能器20从第一充电状态21充电到第二充电状态22并且比如在充电器10安装在车辆内部的情况下充电器10的所产生的损耗功率应该小，则第三充电持续时间52有利地是适合的。除了电蓄能器20的第一充电状态21和第二充电状态22之外，此外示出的第四充电持续时间53还考虑到电蓄能器的第一效率特性场40和充电器10的第二效率特性场41。第四充电持续时间53的优点是充电过程13的最大可能的效率。第四充电持续时间53的使用与参与充电过程13的组件-充电器10和电蓄能器20-的最小可能的损耗功率相关联。降低的损耗功率引起组件的发热的降低并且因此引起充电器10和蓄能器20的老化的延迟。用户14能够有利地通过界面12来选择充电持续时间50、51、52、53和充电开始的时刻55。通过输入第二充电状态22，能够通过用户14来限制电蓄能器20的充电。在预先给定第二充电状态22时，充电器10重新获取充电持续时间50、51、52、53。

按本发明的方法的所提到的方法步骤以所提到的顺序来执行。同样可能的是，以任意的顺序来执行方法步骤A至C并且紧随此后以任意的顺序来执行方法步骤D至G。在方法步骤A至G之后紧跟着方法步骤H。如果比如效率特性场40和41之一不可用并且如果达到了在界面12上输出至少两个不同的充电持续时间的目的，则能够取消各个中间步骤。

图2示出了用于给电蓄能器20充电的组件的示意图。与前面的图1相关的相同的元件设有相同的附图标记并且不予详述。充电器10如此转换从供电网络11处获得的电能，从而满足用于给电蓄能器20充电的要求。例如，充电器10将从供电网络11处获得的交流电转换为具有由电蓄能器20预先给定的电压的直流电，以用于进行充电。在另一种实施方式中，作为直流变压器来运行的充电器10将从供电网络11处获得的直流电转换为具有不同电压的直流电，以用于在不同的电压水平上给电蓄能器20充电。不仅充电器10而且电蓄能器20都分别受到效率的影响并且在运行期间由于所产生的废热而发热。为了对在充电过程13中的起作用的组件-充电器10和电蓄能器20-进行冷却所需要的辅件76同样应该通过充电器10来供给能量。辅助76的能耗助长了充电过程13的效率降低。为了确定充电持续时间51、52和53，充电器10与电蓄能器20进行通信并且从电蓄能器20的第一数据存储器30中查询第一充电状态21并且从电蓄能器的第二数据存储器31中查询第一效率特性场40。如果电蓄能器20的两个数据存储器30、31不仅保存第一充电状态21的数据而且保存第一效率特性场40的数据，那么它们就能够被集成到一个唯一的数据存储器中。此外，从第三数据存储器32中获得充电器10的第二效率特性场41。充电持续时间50、51、52和53由充电器10在界面12上输出。此外，充电器10与供电网络11的服务器70进行通信并且从第四数据存储器33获得电价71。借助于电价71，充电器10查明用于充电持续时间50、51、52和53的电能的成本和相应的差异并且将所查明的成本的差异在界面12上输出。用户14能够有利地通过界面12来选择充电持续时间50、51、52、53之一和充电开始的时刻55。通过输入第二充电状态22的方式，通过用户14能够限制通过充电器10对电蓄能器20进行的充电。在预先给定第二充电状态22时，充电器10重新获取充电持续时间50、51、52、53。界面12能够固定地布置在充电器10上或者布置在用电驱动的车辆1中。作为替代方案或者补充方案，可移动的设备、比如智能手机同样能够用作界面12。

图3示出了用电驱动的车辆1中的组件的示意图。关于前面的图1和2的相同的元件设有相同的附图标记并且不作详细解释。为了向用电驱动的车辆1供应电能，将车辆1与供电网络11连接起来。这种连接导电地比如能够通过电缆连接或者无接触地比如通过感应的连接来进行。供电网络11能够提供直流电或交流电。合适的连接到供电网络11上的连接点例如是车库或充电桩中的插座（例如，根据DIN EN61851-1的用于电动车的导电式充电系统）或感应的充电装置的发射天线。布置在车辆1中的充电器10将从供电网络11中获得的交流电转换为具有由电蓄能器20预先给定的电压的直流电以用于充电。在另一种实施方式中，作为直流变压器来工作的充电器10将从供电网络11中获得的直流电转换为具有其它电压的直流电，以便以不同的电压水平给电蓄能器20充电。充电器10也能够构造为双向工作的充电器10，以用于将能量返回馈送到供电网络11中。布置在车辆1中的充电器10为了与供电网络11的服务器70进行通信而利用通信连接，以用于从第四数据存储器33获得电价71。这种通信以有线的方式通过充电电缆连接或者通过附加的数据电缆或者通过无线的连接来进行。通过布置在车辆1中的界面12来输出充电持续时间50、51、52、53。用户14能够有利地通过界面12来选择充电持续时间50、51、52、53之一和充电开始55的时刻。通过输入第二充电状态22，通过用户14能够限制通过充电器10对电蓄能器20进行的充电。在预先给定第二充电状态22时，充电器10重新获取充电持续时间50、51、52、53。对于参与充电过程13的组件-充电器10和电蓄能器20-的冷却在车辆1中进行并且通过辅件76得到支持。辅件76比如能够包括风扇和或冷却剂泵。

图4示出了具有电驱动装置的车辆1中的组件的示意图，所述车辆用处于该车辆1的外部的充电器10来充电。关于前面的图1、2和3的相同的元件设有相同的附图标记并且不作详细解释。充电器10与车辆1之间的、用于给电驱动的车辆1的电蓄能器20充电的连接通过导电连接、例如电缆来建立。通过车辆1与充电器10之间的这种连接来传输直流电。布置在车辆1的外部的充电器10为了与布置在车辆1中的电蓄能器20进行通信而利用通信连接，以用于获得电蓄能器20的第一充电状态21和第二充电状态22以及第一效率特性场40。这种通信能够以有线的方式通过充电电缆连接或者通过附加的数据电缆或者通过无线的连接来进行。通过布置在充电器10上的界面12来输出充电持续时间50、51、52、53。用户14能够有利地通过界面12来选择充电持续时间50、51、52、53之一和充电开始的时刻55。通过输入第二充电状态22，能够通过用户14来限制对于电蓄能器20的充电。在预先给定第二充电状态22时，充电器10重新获取充电持续时间50、51、52、53。用于输出充电持续时间50、51、52、53的界面12也能够布置在车辆1中并且通过有线的或无线的数据连接与布置在车辆1的外部的充电器10相连接。对于布置在车辆1的外部的充电器10来说，仅仅布置在车辆1中的电蓄能器20应该由车辆自身的辅件76来冷却。因此，用于辅件76的能量开销下降了对布置在车辆1的外部的充电器10进行冷却的开销的幅度。

Claims (5)

1.用于运行充电器(10)的方法，所述充电器用于将电蓄能器(20)从第一充电状态(21)充电到第二充电状态(22)，其中所述第一充电状态(21)小于所述第二充电状态(22)，其中所述充电器(10)与界面(12)相连接，其特征在于

-所述充电器(10)在第一步骤(A)中与所述电蓄能器(20)进行通信并且获取所述电蓄能器(20)的第一充电状态(21)；

-所述充电器(10)在第二步骤(B)中与所述电蓄能器(20)进行通信并且获取所述电蓄能器(20)的第一效率特性场(40)；

-所述充电器(10)在第三步骤(C)中获取所述充电器(10)的第二效率特性场(41)；

-所述充电器(10)在第四方法步骤(D)中在没有考虑到所述第一效率特性场(40)和第二效率特性场(41)的情况下获取第一充电持续时间(50)；

-所述充电器(10)在第五方法步骤(E)中在考虑到所述第一效率特性场(40)的情况下获取第二充电持续时间(51)；

-所述充电器(10)在第六方法步骤(F)中在考虑到所述第二效率特性场(41)的情况下获取第三充电持续时间(52)；

-所述充电器(10)在第七处方法步骤(G)中在考虑到所述第一效率特性场(40)和第二效率特性场(41)的情况下获取第四充电持续时间(53)；并且

-所述充电器(10)在第八方法步骤(H)中在所述界面(12)上输出所述第一充电持续时间(50)和/或所述第二充电持续时间(51)和/或所述第三充电持续时间(52)和/或所述第四充电持续时间(53)；

其中所述充电器(10)在考虑到电价(71)的情况下自动选择所述第一充电持续时间(50)或第二充电持续时间(51)或第三充电持续时间(52)或第四充电持续时间(53)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述充电器(10)与服务器(70)进行通信并且查询当前的电价(71)。

3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述充电器(10)在由用户(14)预先给定的时刻(55)开始充电过程(13)。

4.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述充电器(10)在由所述充电器(10)自动选择的时刻(55)开始充电过程(13)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述充电器(10)根据电价(71)来选择所述时刻(55)。