CN110691712A - 运行车辆充电装置的方法，车辆充电装置及包括传感器装置和车辆充电装置的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使用于为车辆电池(24)充电的车辆充电装置(22)运行的方法。通过改变确定的充电装置侧的导线(FL1；FL2；FL3)的充电电流并且评估在哪个输出耦合点侧的导线(VL1；VL2；VL3)中同样可确定变化，首先将第一充电装置侧的导线(FL1；FL2；FL3)与确定的输出耦合点侧的导线(VL1；VL2；VL3)关联。为至少一个第二充电装置侧的导线(FL1；FL2；FL3)重复该过程。

Description

运行车辆充电装置的方法，车辆充电装置及包括传感器装置 和车辆充电装置的系统
技术领域
本发明涉及一种用于运行为车辆电池充电的车辆充电装置的方法。此外，本发明涉及一种用于为车辆电池充电的车辆充电装置，车辆充电装置包括：设计成与三相的电输出耦合点的传感器装置通信的通信装置；用于输送为车辆电池充电的能量的充电装置侧的第一、第二和第三电接头；用于与车辆电池连接的输出接头；以及用于控制车辆电池的充电的控制装置，其中，控制装置设计成，借助于通信装置将在输出耦合点的输出部处在输出耦合点侧的第一、第二和第三电导线中流动的相应电流的电流强度的当前电流值读取到车辆充电装置中。最终，本发明还涉及一种包括三相的输出耦合点的传感器装置和车辆充电装置的系统。
背景技术
可借助于三相交流电为电动车充电。在小型的公共充电站中或者主要在私人区域中通常是这种情况。如果在私人区域中进行充电过程，则电动车通过家用入户接头提取电流。电动车的典型的充电功率在11kW至22kW之间。此时应考虑的是，在不同的国家中，房屋具有不同的家用入户接头功率。即，提供30kW的数量级的典型的德国的家用入户接头功率。相反地，在法国或意大利，房屋仅仅具有相对小的家用入户接头功率，其在所有三个电相位上在7kW的范围中。这导致，为了以完全充电功率为现代的电动车充电，家庭中实际上需要更高的接头功率。
如果在电动车的充电过程期间在家中激活了其它负载，负载功率的总和可能比家用接头保险丝允许的更高。显然，可能出现的情况是，到家之后直接开始电动车的充电过程并且同时打开电灶来烹饪晚餐。
为了在这种情况中不会由于主保险丝脱扣引起在房屋中的整体断电，为了提供所谓的断电保护功能，在家用入户接头上直接在所有三个导线上安装电流传感器。电流传感器为三个电相中的每个分别测量当前的电流强度，并且可通过有关每个电导线的最大允许的电流的信息提供关于每个电导线直至负载极限还可用的电流的消息。现代的电动车可通过与电流传感器的数字通信调取该信息。典型地，单个电流相的负载不相同，因为大多家用负载仅仅单相地联接。尽管如此，为了能利用尽可能高的充电功率，评估关于车辆充电装置的电相位的负载的电流传感器的信息。如果对应的电导线达到负载极限，则通过车辆减小相关的电导线的充电功率。
就此而言，从专利文献DE 10 2013 220 683 A1中已知一种用于获取车辆中的电相位顺序的装置以及方法。控制模块用于以工作耦联的方式与电流网络连接，以从电流网络中接收到达的功率信号，其中，到达的功率信号规定在车辆中的第一电压和第二电压。控制模块设置成，确定在第一电压和第二电压之间的电相位差，并且确定到达信号的信号频率，以确定电流网络的地区类型。控制模块此外设置成，控制多个切换装置，以根据电的相位差和信号频率为车辆中的至少一个电池的充电确定输出电压信号。
从专利文献DE 10 2012 217 580 A1中已知，探测通过一定的预定区域的用于高压电池的充电电流并且在运行时可测量电系统的与高压电池关联的参数。在运行时，可作为充电电流的函数确定系统效率。可在短时间上使电池充电设备系统运行，以将不同的充电电流输出给牵引电池。于是，可作为充电电流的函数给出系统效率。
专利文献DE 10 2015 113 771 A1涉及一种在车辆电池充电期间探测和报告变化的电条件的方案。由于联接到电流循环上的不同设备具有不同的提取特性，考虑这些提取特性以优化电流提取。
专利文献DE 10 2014 216 020 A1描述了一种具有监控装置以及电流控制装置的充电设备。在此，电流控制装置包括设置成接收由监控装置传输的控制命令的接收单元，和设置成根据控制命令减少或限制充电电流的控制单元。
尽管这些措施，实际中在电动车充电时总是反复出现问题，尤其是总是导致家用保险丝的脱扣。
发明内容
本发明的目的在于，提供开头所述的方法以及车辆充电装置和包括传感器装置和车辆充电装置的系统，由此，实现了通过家用入户接头更可靠地为车辆电池充电。
通过具有权利要求1所述的特征的方法，具有权利要求7所述的特征的充电装置，以及包括三相的输出耦合点的传感器装置和这种类型的车辆充电装置的系统实现。
在以下的实施方案中，有时选择更通用的电输出耦合点的概念代替家用入户接头的概念，因为本发明同样例如可用在车库配电盘或工业设备的配电盘中。
如在实施例中示出的那样，根据本发明的充电装置可安装在车辆中，然而也可布置在车辆之外。
本发明基于的认识是，车辆需要将由电流传感器传输的消息与充电装置侧的接头关联，以便将电流传感器的信息正确地用于评估输出耦合点侧的电导线的负载。其原因是，虽然在电流网络中根据标准必须始终施加右旋的三相交流电场，但是为了满足这种要求，不需要的是，在输出耦合点侧的第一接头V1的导线VL1中的相位L1也施加在充电装置侧的第一接头F1的导线FL1中。在非常多的电安装情况中，例如通过子输出耦合点，意外地使电相位进行了旋转。根据标准，只要结果是右旋的供给电流，这并不重要。就此而言的出发点是，将在插头或插座中的相应的第一接头与第一位置关联，将相应的第二接头与第二位置关联，并且将相应的第三接头与第三位置相关联。
例如，在图1中示出的分配中也产生右旋的场。此时，以F1、F2和F3表示充电装置侧的接头，而以V1、V2和V3表示输出耦合点侧的接头。L1、L2和L3表示电相位。
相应地，图1的第二行反映1：1的分配，在第三行中，电相位被移动一次，而在第四行中，电相位被移动两次。在所有三种情况中，都产生右旋的场。从图1中可看出，尽管正确地安装，可不同地分配在车辆充电装置和输出耦合点上的接头。从车辆充电装置方面，不清楚必须在哪个接头上减小充电电流。出于这一原因，以上所述的专利文献DE102013220683A1未提供上述目的的解决方案，因为在前述专利文献中仅仅还是确定彼此的电相位差。通过所述公开文献的教导，不能确定根据图1的行3和4的分配。
虽然在德国电相位的颜色是标准化的(L1＝棕色，L2＝灰色，L3＝黑色)，在许多其它国家不是这种情况。常常也由个人自己进行安装，例如通过从家用接头到车库中的接头的不同端子部位，其中，没有注意到完全正确的接线。
包括电流传感器以及车辆充电装置的已知系统，例如所谓的壁挂式充电箱，给出通过例如包括显示屏和选择开关的操作装置来根据电流传感器的消息将电接头与车辆充电装置手动关联的方案。当车辆总是在相同的接头上充电时，该过程是合适的。然而，仅仅能由专业人士进行这种关联。对于电子技术方面的外行来说，很难理解关联的必要性并且难以进行。
此外应考虑，充电设备可构造成随位置变化。例如，可从申请人的所谓的“壁挂式接线盒”的壳体中拉出充电缆线并且例如带着去度假或旅行。如果将该充电缆线再次插到另一插座上，也就是说不是已经进行了手动关联的本地插座上，则需要重新进行电接头的配置，以保证关联。
本发明通过以下方式解决该技术问题，即，自动地、也就是说通过车辆充电装置将输出耦合点、例如家用入户接头上的电接头或导线与在车辆充电装置上的接头关联。为此，车辆充电装置逐渐地针对性地改变充电装置侧的接头的电导线的充电功率，并且通过评估在输出耦合点上的接头或导线中的电流传感器测量值分析该变化。通过先后至少为两个电接头改变充电功率，可将在车辆充电装置上的三个接头与在输出耦合点上的三个接头关联/对应。
通过该措施，在家用入户接头和用于车辆充电装置的接头之间误接线时，也能可靠地避免家用保险丝的脱扣。另一方面，可利用最大的充电功率以及进而最短的充电时间为车辆电池充电。对于用户来说，本发明提供了配置复杂性的显著简化并且由此降低了安装成本。通过自动配置，尤其是在改变充电位置时，降低了家用保险丝脱扣的风险，自动化地保证了最高的充电性能。
为了简化实施方案，在本发明的范围中，仅仅涉及在三个电相位方面的布线。如本领域技术人员显然已知的那样，布线可包括其它导线，例如地线接头和零线。
优选地，在步骤d)中，利用每个充电装置侧的电导线的充电电流负载为车辆电池充电，该充电电流负载等于最小的、在步骤c)中获取的最大可能的附加的电流负载。以这种方式，已经可将用于根据本发明在输出耦合点上的接头和在车辆充电装置上的接头之间关联的时间段最优地用于为车辆电池充电。尤其是就此而言，随后在步骤e)中减小充电装置侧的相应的电导线的充电功率。由此，一方面利用了在该时刻最优的充电功率，并且另一方面可靠地避免了过载。在本发明的另一设计方案中，在步骤d)中，也可使用显著小于最小的、在步骤c)中获取的、最大可能的附加的电流负载的电流负载，从而在步骤e)中进行改变时，必要时可增大相应的充电装置侧的电导线的充电功率。重要的是，如此改变电流负载，使根据步骤d)的充电电流负载和电流负载变化量的和小于等于最小的、在步骤c)中获取的、最大可能的附加的电流负载。
为了可靠度检验并且进而排除错误，此外对于充电装置侧的第三电导线重复步骤e)至i)。
优选地，该方法还包括以下步骤：
I1)检查步骤k)的结果是否与步骤i)和j)的结果一致；I2)
I2)如果步骤I1)的结果是否定的，重复步骤a)至k)；
I3)如果步骤I1)的结果是肯定的，储存所获取的输出耦合点侧的三根电导线与充电装置侧的三根电导线的关联。
以这种方式，可避免例如由于短暂出现的干扰产生的测量误差带来的后果。因此，根据本发明的方法的这种类型的改进方案的突出之处在于尤其高的可靠性和稳定性。
在步骤b)中的读取可以传导的方式进行，例如通过所谓的电力线，或者通过无线电，尤其是通过WLAN、ZigBee或蓝牙实现。
由从属权利要求中得到其它有利的实施方式。
参考根据本发明的方法提出的优选的实施方式及其优点相应地也可适用于并且可用于根据本发明的用于为车辆电池充电的车辆充电装置以及根据本发明的包括三相的输出耦合点的传感器装置和根据本发明的车辆充电装置的系统。
附图说明
现在，下文参考附图详细描述本发明的实施例。其中：
图1示出了在具有接头V1至V3的输出耦合点和具有接头F1至F3的车辆充电装置之间的不同接线方案的表格；
图2示出了用于解释根据本发明的方法的示意图；以及
图3示出了用于根据本发明的方法的实施例的信号流向图。
具体实施方式
在图2中，示出了用于解释根据本发明的方法的示意图。在此，电流由电杆变压器10引导到房屋14中的保险盒12中。保险盒12包括三个在导线VL1、VL2、VL3上的输出接头V1、V2、V3，在这些输出接头上提供三相交流电的三个电相位L1、L2、L3。在图中，在接头V1上、也就是说在导线VL1中提供电相位L1，在接头V2上、也就是说在导线VL2中提供电相位L2，并且在接头V3上、也就是说在导线VL3上提供电相位L3。
输出接头V1至V3与接线盒16的输入接头E1、E2、E3连接。接线盒16例如具有两个插座K1、K2，其中，第一插座K1包括接头K11、K12、K13，而第二插座K2包括接头K21、K22、K23。接头K11、K12、K13被分配给第一插座K1中的固定的位置，接头K21、K22、K23被分配给插座K2中的固定的位置。
如果从图中得到，在接头K11上提供电相位L2，在接头K12上提供电相位L3，在接头K13上提供电相位L1，而在接头K21上提供电相位L3，在接头K22上提供电相位L1，并且在接头K23上提供电相位L2。相应地，在两个插座K1、K2上提供右旋的三相交流电场。然而，保险盒12的第一接头V1还能提供电相位L1，在第一插座K1的第一接头K11上提供电相位L2，并且在第二插座K2的第一接头21上提供电相位L3。相应地适用于相应的第二和第三接头。
包括接头K11、K12、K13的第一插座K1与在属于房屋14的车库20中的壁挂式接线盒18的电接头W的接头W1、W2、W3连接。接头W1至W3通过充电线36与用于为机动车26的车辆电池24充电的充电装置22的插座F的相应的接头F1至F3连接。相应地，在接头F1上出现电相位L2，在接头F2上出现电相位L3上，并且在接头F3上出现电相位L1。根据充电装置22以直流电流、交流电流还是三相交流电为车辆电池充电，在充电装置22和车辆电池24之间的连接可为单相的或多相的。
在保险盒12和接线盒16之间布置电流传感器28，电流传感器设计成，测量在具有接头V1、V2和V3的保险盒12的输出部上在第一、第二和第三电导线VL1、VL2、VL3中流过的相应电流的电流强度的当前传感器值。
传感器装置28包括通信装置30，通信装置设计成通过无线电与车辆充电装置22的对应的通信装置32通信，以将当前获取的传感器值传输给车辆充电装置22。备选地，也可以传导的方式、尤其是通过LAN或电力线通信进行通信。
车辆充电装置22的通信装置32与控制装置34连接，控制装置设置成控制车辆电池24的充电。尤其是，控制装置设计成执行参考图3详细示出的步骤：
首先，在步骤100中将计数参数设成n＝1并且获取在保险盒12上在第一、第二和第三电导线VL1、VL2、VL3中流动的相应的电流的电流强度的当前传感器值。在步骤110中，将这些当前出传感器值读取到车辆充电装置22中。
如果没有另外说明，由车辆充电装置22的控制装置34执行以下步骤：首先，在步骤120中获取在保险盒12的接头V1至V3上的第一、第二和第三电导线VL1、VL2、VL3的最大可能的附加的电流负载。在步骤130中，借助于车辆充电装置22以在电接头F1、F2、F3上每个充电装置侧的电导线FL1、FL2、FL3的电流负载为车辆电池24充电，该电流负载等于最小的、在步骤120中获取的、最大可能的附加的电流负载。
在步骤140中，通过电流负载的变化改变充电装置侧的第一电导线FL1、FL2、FL3，也就是说接头F1、F2或F3的电导线的充电功率，其中，如此改变电流负载，使得根据步骤130的充电电流负载和电流负载变化量的和小于等于最小的、在步骤120中获取的、最大可能的附加的电流负载。
随后，在步骤150中，获取用于在接头V1、V2、V3上在第一、第二和第三电导线VL1、VL2、VL3中流动的相应电流的电流强度的当前传感器值，其中，随后这些值在步骤160中再次被读取到车辆充电装置22中。
紧接着，在步骤170中确定，在哪个电导线VL1、VL2或VL3中相应于步骤140的变化改变当前传感器值。
在随后的步骤180中，将充电装置侧的第一电导线FL1、FL2、FL3分配给在保险盒12上的在步骤170中为其获取了当前传感器值的变化的输出耦合点侧的导线VL1、VL2、VL3。
在步骤190中检查，计数参数是否n＝3。如果不是的话，在步骤200中，设定n＝n+1，并且方法返回步骤140。
如果在步骤190中是n＝3，方法继续到步骤210。换句话说，当为充电装置侧的三根电导线FL1、FL2、FL3进行了关联时，方法分支到步骤210。
如果在步骤210中的检查得到最后一次进行的结果与之前两次进行的结果不一致，例如因为两个充电装置侧的导线被分配给在保险盒12上的相同的导线，方法返回步骤100。然而，如果在步骤210中发现合理可信的结果，在步骤220中将获取的在保险盒12上的输出耦合点侧的导线VL1、VL2、VL3与三个充电装置侧的导线FL1、FL2、FL3的关联储存在充电装置22的存储装置中。

Claims (8)

1.一种用于运行为车辆电池(24)充电的车辆充电装置(22)的方法，所述方法包括以下步骤：
a)获取在三相的电输出耦合点(12)的、输出耦合点侧的第一、第二和第三电导线(VL1、VL2、VL3)中流动的相应电流的电流强度的当前传感器值(步骤100)；
b)将当前的传感器值读取到车辆充电装置(22)中(步骤110)；
其特征在于以下其它步骤：
c)获取输出耦合点侧的第一、第二和第三电导线(VL1、VL2、VL3)的最大可能的附加的电流负载(步骤120)；
d)借助于车辆充电装置(22)以每个充电装置侧的电导线(FL1、FL2、FL3)的充电电流负载为车辆电池(24)充电，所述充电电流负载小于等于最小的、在步骤c)中获取的、最大可能的附加的电流负载(步骤130)；
e)通过电流负载的变化来改变充电装置侧的第一电导线(FL1、FL2、FL3)的充电功率，其中，如此改变所述电流负载，使得根据步骤d)的充电电流负载和电流负载变化量的和小于等于最小的、在步骤c)中获取的、最大可能的附加的电流负载(步骤140)；
f)获取在输出耦合点侧的第一、第二和第三电导线(VL1、VL2、VL3)中流动的相应电流的电流强度的当前传感器值(步骤150)；
g)将当前传感器值读取到车辆充电装置(22)中(步骤160)；
h)确定在哪个输出耦合点侧的电导线(VL1、VL2、VL3)中当前传感器值相应于所述步骤e)的变化而改变了(步骤170)；
i)将充电装置侧的第一电导线(FL1；FL2；FL3)分配给在步骤h)中确定的、当前传感器值改变了的输出耦合点侧的电导线(VL1、VL2、VL3)(步骤180)；以及
j)为至少一个第二充电装置侧的电导线(FL1；FL2；FL3)重复所述步骤e)至i)(步骤190和200)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)以每个充电装置侧的电导线(FL1、FL2、FL3)的充电电流负载为车辆电池(24)充电，所述充电电流负载等于最小的、在步骤c)中获取的、最大可能的附加的电流负载。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤e)减小相应的充电装置侧的电导线(FL1、FL2、FL3)的充电功率。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于以下步骤：
k)为充电装置侧的第三电导线(FL1；FL2；FL3)重复所述步骤e)至i)(步骤190和200)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于以下步骤：
I1)检查步骤k)的结果是否与步骤i)和j)的结果一致(步骤210)；
I2)如果步骤I1)的结果是否定的，则重复步骤a)至k)；
I3)如果步骤I1)的结果是肯定的，则储存所确定的、输出耦合点侧的三根电导线(VL1、VL2、VL3)与充电装置侧的三根电导线(FL1、FL2、FL3)的关联(步骤220)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)中的读取以传导的方式或者通过无线电，尤其是通过WLAN、ZigBee或蓝牙实现。
7.一种用于为车辆电池(24)充电的车辆充电装置(22)，所述车辆充电装置包括：
-设计成与三相的电输出耦合点(12)的传感器装置通信的通信装置(32)；
-用于输送为车辆电池(24)充电的能量的、充电装置侧的第一、第二和第三电接头(F1、F2、F3)；
-用于与车辆电池(24)连接的输出接头(A)；
-用于控制车辆电池(24)的充电的控制装置(34)，其中，控制装置(34)设计成执行如下步骤：
-借助于通信装置(32)将在输出耦合点(12)的接头(V1、V2、V3)处在输出耦合点侧的第一、第二和第三电导线(VL1、VL2、VL3)中流动的相应电流的电流强度的当前电流值读取到车辆充电装置(22)中；其特征在于，
所述控制装置(34)还设计成执行如下步骤：
-获取输出耦合点侧的第一、第二和第三电导线(VL1、VL2、VL3)的最大可能的附加的电流负载；
-以每个充电装置侧的电导线(FL1、FL2、FL3)的充电电流负载为车辆电池(24)充电，所述充电电流负载小于等于最小的、在之前的获取步骤中获取的、最大可能的附加的电流负载；
-通过电流负载的变化来改变在充电装置侧的第一电接头(F1、F2、F3)上的充电功率，其中，如此改变所述电流负载，使得充电电流负载和电流负载变化量的和小于等于最小的、获取的最大可能的附加的电流负载；
-将当前传感器值读取到车辆充电装置(22)中；
-确定在哪个输出耦合点侧的电导线(VL1、VL2、VL3)中当前传感器值相应于所述步骤e)的变化而改变了；
-将充电装置侧的第一电接头(F1；F2；F3)分配给在步骤h)中确定的、当前传感器值改变了的输出耦合点侧的电导线(VL1、VL2、VL3)；以及
-为至少一个充电装置侧的第二电接头(F1；F2；F3)重复从改变充电功率到关联充电装置侧的电接头(F1；F2；F3)的步骤。
8.一种包括三相的输出耦合点(12)的传感器装置和根据权利要求7所述的车辆充电装置(22)的系统。
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