CN113195295A - 用于在对混合动力或电气化车辆充电时保护接近带电部分的方法和布置 - Google Patents

用于在对混合动力或电气化车辆充电时保护接近带电部分的方法和布置 Download PDF

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Abstract

一种用于防止接近混合动力或电气化车辆的充电触头插座(12、19)中的带电部分的布置，所述混合动力或电气化车辆具有多个所述插座，通过将电插头(11)插入用于向电池(1)提供电能的插座中，每个所述插座可通过电动车辆供电设备站(4)中的开关(18)连接至外部电能源(3)，所述布置包括可插入所述插座中的绝缘插头，并且所述插座彼此连接且连接至所述电池。装置被配置成感测每个插座中的电插头或绝缘插头的存在，并且开关(18)在所述装置针对所有插座感测到电插头或绝缘插头并且这些插头中的至少一个插头是电插头的条件下将闭合。

Description

用于在对混合动力或电气化车辆充电时保护接近带电部分的 方法和布置
技术领域
本发明涉及一种用于防止接近混合动力或电气化车辆的充电接触插座中的带电部分的方法，所述混合动力或电气化车辆具有多个所述插座，通过将电插头插入用于向所述车辆的电池提供电能的插座中，每个所述插座可通过电动车辆供电设备(EVSE)站中的开关连接至外部电能源，其中绝缘插头可插入每个所述插座中，所述插座彼此连接且连接至所述电池，并且涉及根据所附独立布置权利要求的前序部分的用于防止接近充电接触插座中的带电部分的布置。
混合动力车辆和电气化车辆将通过所称的电动车辆供电设备(EVSE)站连接到交流(AC)或直流(DC)主电网，以在休息(这通常是整夜)时缓慢充电。在某些情况下，由于车辆使用者的不同情况和要求，可能需要在车身中具有双充电接触插座。对于较长的车辆(例如公共汽车和卡车)来说尤其如此，对于较长的车辆而言，由于泊车的不同可能性而更换充电接触插座或者甚至通过超过一个此类插座同时对车辆的电池充电可能是方便的。然而，包括所有类型的混合动力车辆或电气化车辆。此外，充电接触插座的数量可以高于两个。
当将通过电缆连接的电插头插入车辆的充电接触插座中的EVSE时，车辆中的控制单元向EVSE发送信号以通知此连接，并且EVSE中的开关随后将闭合以将电池连接到外部电能源，例如AC或DC主电网。有描述如何以这种方式对车辆的电池充电的标准，例如，IEC61851。然而，本发明不限于任何特定的此类标准。由于车辆的插座彼此连接并且连接到电池，因此未通过使电插头插入其中连接到EVSE的一个插座或若干插座将通过使插座互连的内部电缆/部件从与其连接的插座“通电”。接触插座中的带电部分对人和产品是危险的，因此除了对通常位于插座中的引脚进行接触保护外，还必须通过引入安全保护来防止接近带电部分。
背景技术
DE 102009052366公开了一种混合动力车辆，其具有用于连接对车辆的电池充电的电缆的两个所述插座。尝试通过使盖子覆盖每个插座并为每个盖子提供锁以在一个盖子打开时锁定另一个盖子，从而避免同时使用两个插座来解决上述问题。
发明内容
本发明的目标是提供相对于已经已知的此类方法和布置在至少一些方面得到改进的根据介绍的方法和布置。
此目标关于通过提供具有所附专利权利要求1的特征部分中列出的特征的此类方法而获得的方法。
因此，当已将电插头插入车辆的充电接触插座中的至少一个之后，要将电能提供至电池充电器以对车辆的电池充电时，在步骤a)中，对每个所述插座进行感测以检测所述电插头或绝缘插头是否接收在所述插座中，以及在步骤b)中，在所述感测已经检测到所有所述插座中都接收有所述电插头或所述绝缘插头并且这些插头中的至少一个插头是所述电插头的条件下，控制电动车辆供电设备站中的开关转换到闭合位置，以将电池连接至外部电能源。这意味着，充电接触插座中的带电部分被安全地防止，因为通过闭合EVSE站中的开关来将电池连接至外部电能源可以仅在电插头插入充电接触插座中的至少一个并且其它此类插座被占据时才发生。因此，如果将电插头插入车辆的充电接触插座中并且另一插座中未插入插头，则感测动作将检测到这种情况，且不会将OK信号发送至EVSE站以闭合开关。本发明基于绝缘插头的使用以及在这种情况下还检测到在充电接触插座中接收到绝缘插头的可能性。权利要求1中使用的“控制”包括以信号的形式向所述站发送信息，告诉所述站可以建立与外部电能源的连接。根据本发明的方法是高度可靠的，并且可以通过使用简单装置来执行。
根据本发明的实施例，该方法包括：在步骤b)之前或与步骤b)同时执行另一步骤c)，并且所述另一步骤c)包括将接收在所述插座中的电插头和绝缘插头锁定到所述插座。在将车辆的电池连接到外部电能源之前或同时进行的此类锁定将确保一旦插座中存在带电部分，就不可以移除插座中接收的任何电插头或绝缘插头。
根据本发明的另一实施例，在步骤a)中检测到接收在插座中的电插头时执行步骤c)。
根据本发明的另一实施例，至少在所述开关处于闭合位置时，使接收和锁定在所述插座中的电插头和绝缘插头保持锁定到所述插座，并且需要将开关转换到打开位置以在向所述电池提供电能之后，使接收在插座中的电插头断开联接或从所述插座移除绝缘插头。因此，驾驶员或另一人必须控制所述站以将开关转换到打开位置，然后才可以从车辆上的插座移除任何插头。当驾驶车辆时，所有插座都可以设置有锁定在其上的绝缘插头，并且该绝缘插头可通过人的单独控制而从插座移动。
根据本发明的另一实施例，通过将所述开关转换到打开位置，从所述插座释放接收和锁定在所述插座中的电插头和绝缘插头以使得能够从所述插座移除这些插头。
根据本发明的另一实施例，在步骤a)中，通过测量可能在要由所述插座中接收的电插头或绝缘插头闭合的第一导电回路中流动的电流来感测电插头是否接收在插座中。通过形成通过插座中接收的插头的导电回路，并且通过在插头是电插头时在回路中生成一定大小的电流，可以确定电插头是否接收在插座中。
根据本发明的另一实施例，对于接收在插座中的绝缘插头，可以通过测量可能在要由所述插座中接收的电插头或绝缘插头闭合的第二导电回路中流动的电流来感测绝缘插头是否接收在插座中，从而实现相同的目的。
根据本发明的另一实施例，闭合与所述插座分开的打开位置处的所述导电回路以执行步骤a)中的所述感测。然后，可以通过在闭合所述第一回路与闭合所述第二回路之间进行切换来执行这种闭合，以便交替地感测电插头或绝缘插头是否接收在插座中。
本发明的目标关于通过提供根据介绍的具有以下特征的布置而获得的布置，所述特征包括：装置，所述装置被配置成感测每个所述插座中的电插头或绝缘插头的存在；和控制单元，所述控制单元被配置成从所述装置接收关于所述感测的信息，并且在所述装置针对所述车辆的所有所述插座感测到所述电插头或所述绝缘插头的存在并且这些插头中的至少一个插头是所述电插头的条件下，控制所述开关处于闭合位置，否则使所述开关保持在打开位置。
根据本发明的实施例，所述装置被配置成对于每个所述插座，交替地感测电插头或绝缘插头是否接收在所述插座中，以及当电插头或绝缘插头接收在所述插座中时，将逻辑1发送至所述布置中包括的与门并且使所述与门的输出连接到所述控制单元，并且所述控制单元被配置成在从所述与门的输出接收到逻辑1时认为满足所述条件。
本发明还涉及根据对其涉及的所附权利要求的计算机程序、计算机可读介质、电子控制单元和具有多个充电接触插座的混合动力或电气化车辆。
以下描述将呈现本发明的其它优点以及有利特征。
附图说明
参照附图，以下是作为实例引用的本发明的实施例的具体描述。
在附图中：
图1是图示了电气系统的大致构造的非常简要的示意图，根据本发明的用于防止接近混合动力或电气化车辆的充电接触插座中的带电部分的布置可应用于该电气系统，其中为了便于理解，通过省略连接至DC主电网充电的一些部分来说明从AC主电网的充电，
图2是用于DC主电网充电的图1中所示的电气系统的视图，
图3是示出了布置在混合动力或电气化车辆上的充电接触插座的可能设计的示意图，
图4是要插入在根据图3的插座中以向车辆的电池充电器提供电能的电插头的视图，
图5是可插入到根据图3的插座中的绝缘插头的视图，
图6是用以解释根据本发明的实施例的方法的非常简要的示意图，
图7是用以解释根据本发明的方法的一些步骤的示意图，
图8是示出了在根据本发明的实施例的方法中执行的步骤的流程图，以及
图9示意性地示出了根据本发明的电子控制单元。
具体实施方式
图1非常简要地示出了混合动力或电气化车辆2车载的电池1如何通过AC主电网3的电能充电，该AC主电网连接到电动车辆供电设备(EVSE)站4的形式的充电站。包括三个AC相6-8和两个信号导体9、10(接近引导PP 9和控制引导CP 10)的电缆5具有连接到站4的一端和连接到可插入到布置在车辆2上的充电接触插座12中的电插头11的另一端。示出了AC相线6-8将如何通过将电插头11引入到插座12中的方式继续到车辆中的车载充电器(OBC)14中包括的整流器13，以通过线15将DC电流馈送到电池1以对其充电。示出了车载充电器14如何包括第一电子控制单元16，当电插头插入到插座中时，信号导体9、10从电插头11到插座12继续到所述第一电子控制单元。这些信号导体在相对端处连接到EVSE站4内部的第二电子控制单元17。
此外，EVSE站具有开关18，电缆5的AC相6-8可通过所述开关连接到AC主电网3。车载充电器14中的第一控制单元16被配置成通过将信号导体9、10上的控制信号发送至第二控制单元17以使此控制单元控制开关18来控制开关18。因此，当第一控制单元16认为满足开始对电池1充电的条件时，它将关于这种情况的信息发送至第二控制单元17，该第二控制单元接着控制开关18闭合。这可以描述为车载充电器14中的第一电子控制单元16与EVSE站的第二电子控制单元17之间的肯定握手。
根据本发明的方法涉及对于设置有多个充电接触插座12(例如，一个在车辆的前部，一个在车辆的后部)的车辆解决防止接近图1所示的电气系统的充电接触插座12中的带电部分的问题，此处通过虚线示出了车辆如何使另外的充电接触插座19以与插座12相同的方式连接至车载充电器14的整流器13和第一电子控制单元16，并且来自两个插座的相线在接线盒20处彼此连接，这意味着当一个插座通过电插头11连接至AC主电网时，连接至另一插座的相线也将是带电的。因此，防止接近插座中的此类带电部分非常重要，本发明旨在实现这一点。
图2示出了与图1中相同的电气系统，但是在从DC主电网100对电池充电的情况下。向图1中也示出的部件提供与此处相同的参考标号。来自站4的电缆在此包括除了两个信号导体9、10之外的两个DC导体40、41。此外，示出了EVSE站如何具有开关42，DC导体通过所述开关可连接到DC主电网100。在DC充电的情况下，不需要带有整流器的电池充电器，但是DC/DC转换器43优选地连接在DC导体与电池1之间，以用于电压稳定并获得DC主电网与车辆之间的电流隔离。
图3示出了要布置在混合动力或电气化车辆上的充电接触插座12的可能设计，所述充电接触插座具有：连接至电插头的上部部分21，该电插头通过EVSE站连接至呈AC主电网形式的外部电能源；以及连接至DC主电网的下部部分22。向不同相和信号导体的引脚提供与图1中相同的附图标记。还存在用于保护性接地50和中性点51的引脚。
图4示出了电插头11，其被设计成插入到图3所示的插座中以用于将其引脚连接到EVSE站4的开关18。
图5示出了可插入图3所示的插座中以防止接近所述插座中的带电部分的绝缘插头23的可能设计。
如已经提到的，本发明涉及解决防止接近在图1中示出的电气系统的充电接触插座中的带电部分的问题。在通过将电插头插入车辆上的充电插座中，控制电动车辆供电设备站中的开关闭合，并通过将该插座以及车辆上的所有插座连接到所述电网而将电池充电器连接至所讨论的AC或DC主电网，发生对混合动力或电气化车辆中的电池的充电时，这只有在满足所有插座中都接收有电插头或绝缘插头的条件下才能实现。因此，在闭合所述开关之前，必须为每个所述插座执行感测动作以检测电插头或绝缘插头是否接收在其中，并且当第一电子控制单元16已经接收到关于说明满足所述条件的感测信息时，这将控制所述站的第二控制单元17闭合开关18(或DCV情况下，闭合开关42)。
图6示意性地示出了可以如何执行所述感测。为了该目的，提供了两个导电回路，所述两个导电回路都将由接收在所讨论的插座中的插头，即电插头或绝缘插头闭合。所述第一导电回路24被设计成通过测量可能在其中流动的电流来确定电插头是否接收在插座中，而所述第二导电回路25被设计成通过测量可能在该回路中流动的电流来确定绝缘插头是否接收在其中。为此，此回路25需要电压源55，该电压源必须至少部分地具有负电压，使得插座12与开关26之间的二极管56不会阻挡给绝缘插头的电流供应。如果电压不是静态的而是变化的，例如作为矩形波，则这是优点。接着可在发射输出信号29的回路中识别此波模式，这增加了抗噪性。示出了通过控制布置在与所讨论的插座分开的打开位置处的开关26，可以选择所述导电回路中的哪一个将由插座12中的插头闭合的方式。被配置成感测图6中所示的每个插座中的电插头或绝缘插头的存在的装置27相应地被配置成在第一导电回路和第二导电回路闭合时测量可能在第一导电回路和第二导电回路中流动的电流，以决定当在第一导电回路中测得的电流的值在第一预定区间内时电插头接收在插座中，并且当在第二导电回路中测得的电流的值在第二预定区间内时，绝缘插头接收在插座中。装置27被配置成对于每个插座，通过相应地控制开关26来交替地感测电插头或绝缘插头是否接收在其中。有关此感测动作的信息通过每个回路的输出28、29发送至控制单元16，以在通过控制单元17控制开关18或42时考虑。导电回路的电阻器57可以由例如齐纳二极管的另一部件代替。
图7示意性地示出了如何确定所述条件是否得到满足。示出了车辆的电气系统具有三个所述插座12、19、30的方式，以及如何交替感测插座中是否接收了电插头或绝缘插头，并且当此问题的答案为“是(Yes)”时，或门(OR-gate)31在输出上将“是”发送至与门(AND-gate)32。涉及第一导电回路的感测结果是所有插座向或门34发送信息，当此或门接收到至少一个“是”时，进一步向与门发送“是”。与门将相应地在其输出33上将逻辑1发送到控制单元16，以在与门已从针对所有三个插座12、19、30执行的感测接收到“是”且所述插座中的至少一个插座中接收有电插头时控制控制单元17闭合开关18。
此外，提供用于在控制开关18闭合之前或同时锁定接收在插座中的电插头和绝缘插头的装置。此外，确保在打开开关18或42以及使插座与AC或DC主电网断开连接之前，不可以从任何插座移除插头。为了从任何插座移除任何插头，车辆的驾驶员必须首先请求用于将充电电流传输到电池的插座停止传输充电电流。此请求可通过按下车辆的仪表板上的按钮或通过远程控制获得。当控制单元16已经接收到所述请求时，这将控制控制单元17打开开关18以中断对车辆的电池1的充电。当控制单元16已经从控制单元17接收到开关18已打开的信息时，将释放每个插座中的锁定动作，使得驾驶员可在需要时移除接收在插座中的任何插头。
图8示出了针对要对其电池充电的混合动力或电气化车辆执行的根据本发明的实施例的方法的流程图。所述方法以感测每个插座的电插头或绝缘插头的存在的步骤S1开始，接着是询问至少一个插座中是否接收有电插头的问题的步骤S2。当此问题的答案为是时，继续询问所有插座中是否都接收有电插头或绝缘插头的问题的步骤S3。当此问题的答案为是时，方法由控制主电网的开关闭合以开始电池充电的步骤S4终止。
用于实施根据本发明的方法的计算机程序代码具有包括在计算机程序中的优点，所述计算机程序可以被读取到计算机的内部存储器中，例如，机动车辆的电子控制单元的内部存储器中。此类计算机程序具有通过计算机程序产品提供的优点，所述计算机程序产品包括可以由计算机读取且具有存储在其上的计算机程序的数据存储介质。所述数据存储介质例如是呈CD ROM光盘、DVD光盘等形式的光学数据存储介质，呈硬盘、磁盘、磁带等形式的磁性数据存储介质，或ROM、PROM、EPROM或EEPROM类型的闪存或存储器。图9非常简要地示出了包括用于执行计算机软件的执行装置35的电子控制单元16，所述执行装置是例如中央处理器单元(CPU)。执行装置35经由数据总线37与例如RAM类型的存储器36通信。控制单元12还包括例如呈闪存或ROM、PROM、EPROM或EEPROM类型的存储器的形式的非暂时性数据存储介质38。执行装置35经由数据总线37与数据存储介质38通信。包括用于实施根据本发明的方法(例如根据图8中所示的实施例)的计算机程序代码的计算机程序存储在数据存储介质38上。
本发明当然决不限于上述实施例，因为在不必背离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，其修改的许多可能性对于本领域的技术人员来说很可能是显而易见的。
在通过AC主电网充电的情况下，AC相的数量可为一个或三个，例如一个AC相用于私家车，三个AC相用于重型车辆，例如卡车和公共汽车。

Claims (16)

1.一种用于防止接近混合动力或电气化车辆(2)的充电接触插座(12、19)中的带电部分的方法，所述混合动力或电气化车辆具有多个所述插座，通过将电插头(11)插入用于向所述车辆的电池(1)提供电能的插座中，每个所述插座可通过电动车辆供电设备(EVSE)站(4)中的开关(18、42)连接至外部电能源(3、100)，其中绝缘插头(23)可插入每个所述插座中，所述插座彼此连接并且连接至所述电池，
其特征在于，在将所述电插头(11)插入所述插座(12)中的至少一个中之后，执行以下步骤以向所述电池(1)提供电能：
a)对于每个所述插座进行感测以检测所述电插头(11)或所述绝缘插头(23)是否接收在所述插座中，以及
b)在步骤b)中已检测到所有所述插座(12、19)中都接收有所述电插头或所述绝缘插头并且这些插头中的至少一个插头是所述电插头的条件下，控制所述开关(18、42)转换到闭合位置，以将所述电池(1)连接到所述外部电能源(3、100)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)之前或与步骤b)同时执行另一步骤c)，并且所述另一步骤c)包括将接收在所述插座(12、19)中的电插头(11)和绝缘插头(23)锁定到所述插座。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤a)中检测到接收在插座(12、19)中的电插头(11)时执行步骤c)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，至少在所述开关(18、42)处于所述闭合位置时，将接收并且锁定在所述插座(12、19)中的电插头(11)和绝缘插头(23)保持锁定到所述插座，并且需要将所述开关转换到打开位置以在向所述电池(1)提供电能之后使接收在插座中的电插头断开连接或从所述插座移除绝缘插头。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，通过将所述开关(18、42)转换到所述打开位置，从所述插座(12、19)释放接收并且锁定在所述插座中的电插头(11)和绝缘插头(23)以使得能够从所述插座移除这些插头。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，通过测量可能在要由插座(12、19)中接收的电插头或绝缘插头闭合的第一导电回路(24)中流动的电流来感测电插头(11)是否接收在所述插座中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，通过测量可能在要由插座(12、19)中接收的电插头或绝缘插头闭合的第二导电回路(25)中流动的电流来感测绝缘插头(23)是否接收在所述插座中。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，闭合与所述插座(12、19)分开的打开位置处的所述导电回路(24、25)以执行步骤a)中的所述感测。
9.一种用于防止接近混合动力或电气化车辆(2)的充电接触插座(12、19)中的带电部分的布置，所述混合动力或电气化车辆具有多个所述插座，通过将电插头(11)插入用于向所述车辆的电池(1)提供电能的插座中，每个所述插座可通过电动车辆供电设备(EVSE)站(4)中的开关(18、42)连接至外部电能源(3、100)，所述布置包括可插入所述插座中的绝缘插头(23)，并且所述插座彼此连接并且连接至所述电池，
其特征在于，所述布置还包括：装置(27)，所述装置被配置成感测每个所述插座(12、19)中的电插头(11)或绝缘插头(23)的存在；和控制单元(16)，所述控制单元被配置成从所述装置接收关于所述感测的信息，并且在所述装置针对所述车辆的所有所述插座感测到所述电插头或所述绝缘插头的存在并且这些插头中的至少一个插头是所述电插头(11)的条件下，控制所述开关(18、42)处于闭合位置，否则使所述开关(18，42)保持在打开位置。
10.根据权利要求9所述的布置，其特征在于，所述装置(27)被配置成对于每个所述插座(12、19)，交替地感测电插头(11)或绝缘插头(23)是否接收在所述插座中，并且当电插头或绝缘插头接收在所述插座中时，将逻辑1发送至所述布置中包括的与门(32)并且使所述与门的输出连接到所述控制单元(16)，并且所述控制单元被配置成在从所述与门的输出接收到逻辑1时认为满足所述条件。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的布置，其特征在于，所述装置(27)包括：对于每个插座(12、19)，要由所述插座中的电插头(11)或绝缘插头(23)闭合的第一导电回路(24)；以及被配置成测量可能在所述第一导电回路(24)中流动的电流并且当所述电流的值在第一预定区间内时确定电插头(11)接收在所述插座中的装置。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的布置，其特征在于，所述装置(27)包括：对于每个插座(12、19)，要由接收在所述插座中的电插头(11)或绝缘插头(23)闭合的第二导电回路(25)；以及被配置成测量可能在所述第二导电回路(25)中流动的电流并且当所测量的电流的值在第二预定区间内时确定绝缘插头(23)接收在所述插座中的装置。
13.一种包括指令的计算机程序，所述指令在所述计算机程序由计算机执行时，使所述计算机执行根据权利要求1-8中任一项所述的方法。
14.一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在由计算机执行时，使所述计算机执行根据权利要求1-8中任一项所述的方法。
15.一种电子控制单元，其包括执行装置(35)、连接到所述执行装置的存储器(36)以及数据存储介质(38)，所述数据存储介质连接到所述执行装置，并且根据权利要求13所述的计算机程序的计算机程序代码存储在所述数据存储介质上。
16.一种混合动力或电气化车辆，其具有多个充电接触插座(12、19)，通过将电插头(11)插入用于向所述车辆的电池(1)提供电能的插座中，每个充电接触插座可通过电动车辆供电设备(EVSE)站(4)中的开关(18、42)连接至外部电能源(3、100)，其中，绝缘插头(23)可插入每个所述插座中，并且所述插座彼此连接并且连接至所述电池，其特征在于，所述混合动力或电气化车辆包括：装置(27)，所述装置被配置成感测每个所述插座中的电插头(11)或绝缘插头(23)的存在；和控制单元(16)，所述控制单元被配置成从所述装置接收关于所述感测的信息，并且在所述装置针对所述车辆的所有所述插座感测到所述电插头或所述绝缘插头的存在并且这些插头中的至少一个插头是所述电插头(11)的条件下，控制所述开关(18、42)处于闭合位置，否则使所述开关(18、42)保持在打开位置。
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