CN115842256A - 受保护的充电连接器 - Google Patents

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CN115842256A CN202211142439.9A CN202211142439A CN115842256A CN 115842256 A CN115842256 A CN 115842256A CN 202211142439 A CN202211142439 A CN 202211142439A CN 115842256 A CN115842256 A CN 115842256A
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维贝·佐恩
格尔蒂安·库伦
伊曼·阿泰·达达维
亚历山大·巴尔切塔
安德里亚·佐塔雷尔
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Abstract

本公开的实施例涉及受保护的充电连接器。本发明涉及一种电动车辆充电系统(100)，包括：EV充电器(110)，包括电流控制单元(114)；充电连接器(130)；充电电缆(120)，其将EV充电器(110)与充电连接器(130)连接；冷却回路；以及多个温度传感器(T1…T6)，其在不同位置处附接到冷却回路并且将所测量的温度提供给控制单元(114)。控制单元(114)被配置为根据在多个温度传感器(T1…T6)中的温度传感器(T1…T6)之间测量的温差来控制充电电流。

Description

受保护的充电连接器
技术领域
本发明涉及一种电动车辆充电系统、一种用于控制电动车辆充电系统中的电动车辆的充电的方法、一种用于电动车辆充电系统的控制单元、以及一种温度传感器在电动车辆充电系统中用于控制充电电流的用途。
背景技术
充电插头上的热量产生是充电插头的关键问题。除了散热之外，重要的是为充电插头和用户提供保护装置以防止损坏和伤害。一种去除热量的常用装置是主动液体冷却，其中液体填充管沿电缆布线并进入插头。通常在控制回路中控制电缆中的冷却液的温度，并且通过改变通过充电电缆的电流来调节冷却液的温度，这也被称为降低额定值(derating)。为了获得最佳性能，电缆中的典型液体温度接近最大允许温度，最大允许温度受到充电电缆的特性的限制。为了控制充电电流，可以观察最关键位置处的温度。然而，温度测量通常太慢而不能用作安全机制
发明内容
可能需要一种改进防过热保护的机构或装置。
所述问题由独立权利要求的主题解决。实施例由从属权利要求、以下描述和附图提供。
所描述的实施例类似地涉及电动车辆充电系统、在电动车辆充电系统中用于控制电动车辆的充电的方法、用于电动车辆充电系统的控制单元、以及温度传感器在电动车辆充电系统中用于控制充电电流用途。协同效果可以由实施例的不同组合产生，尽管它们可能没有被详细描述。
此外，应当注意，关于方法的本发明的所有实施例可以以所述步骤的顺序来执行，然而这不必是所述方法的步骤的唯一且必须的顺序。除非在下文中明确相反地提及，否则在不脱离相应方法实施例的情况下，本文呈现的方法可以所公开步骤的另一次序实施。
技术术语按其常识使用。如果将特定含义传达给某些术语，则将在下文中在使用术语的上下文中给出术语的定义。
根据第一方面，提供了一种电动车辆(EV)充电系统。所述系统包括：EV充电器，包括电流控制单元；充电连接器；充电电缆，其将EV充电器与充电连接器连接；冷却回路；以及多个温度传感器，其在不同位置处被附接到冷却回路并且将所测量的温度提供给控制单元。控制单元被配置为根据在多个温度传感器中的温度传感器之间测量的温差来控制充电电流。
EV充电器是连接到市电网络并通过充电电缆和充电连接器向电池应充电的电动车辆提供充电电流的站。EV充电器包括控制单元，控制单元控制传递到车辆的能量或电流量。所述量影响温度，特别是由于到车辆的机械连接处的过渡而影响充电连接器的温度。即，充电连接器是热源。充电连接器由冷却回路冷却，所述冷却回路可以是从EV充电器到充电连接器的线旁边延伸的管，所述管可以填充有液体。在不同位置处测量所述管的温度。电流控制单元接收温度值作为输入数据，计算接收到的不同温度值之间的差值，并根据这些值控制要输送到车辆的电流。所述差值表示例如冷却回路是否发生故障或者此时是否向车辆输送了大量能量。
根据一个实施例，电动车辆充电系统的控制单元被配置成还根据由多个温度传感器中的温度传感器测量的绝对温度来控制充电电流。
在一些情况下，单独的温度可能不足以断定电流是否必须减小。例如，可能必须考虑充电连接器处冷却管处的绝对温度。例如，温度可以指示充电连接器处的温度累积，这可以是减小电流的第一标准。然而，如果绝对温度仍然远低于最大允许温度，则电流可以不被减小或仅略微减小。
根据实施例，冷却回路是主动闭合冷却回路，其具有从EV充电器通过充电电缆到充电连接器的冷冷却管和从充电连接器通过充电电缆到EV充电器的热冷却管。热冷却管和冷冷却管填充有冷却液，并且温度传感器被配置为在充电系统的不同部分处分别测量冷却液的温度或冷冷却管处的温度和热冷却管处的温度。
术语“主动”表示冷却液通过管被主动地泵送，使得来自泵的冷却液在冷冷却管中流动到充电连接器，在充电连接器中冷却液被加热并通过热冷却管流回到泵。术语“闭合回路”是指液体保留在从站中的泵到连接器并回到泵的回路中的管中。
根据一个实施例，EV充电器还包括具有泵的冷却单元，所述泵被配置为驱动流体通过流体管并冷却前来的热流体，并将冷却的流体泵送到冷冷却管中到达充电连接器。控制单元被配置成确定在充电连接器处在所述冷冷却管处测量的温度与所述冷却单元的冷侧之间的温差；和/或在充电连接器处热冷却管处测量的温度与冷却单元的热侧之间的温差；和/或在充电电缆处热冷却管处测量的温度与冷却单元的热侧之间的温差；和/或在冷却单元的热侧和冷却单元的冷侧测量的温度之间的温差。
这些布置适于检测以下场景。
具有例如其泵、风扇或液位的问题的故障冷却器单元可以通过T5和T6之间的温差来检测。如果泵的通过量低或为零，则温差上升，因为液体仍然被风扇冷却。如果风扇不正常工作或者如果泵的通过量过高，则温差升高降低。
单管的堵塞可以通过例如T2和T6之间或T3和T5之间的温差来检测。在所述情况下，充电连接器侧的温度比EV充电器侧的温度高很多。这同样适用于通过例如T2和T6之间以及T3和T5之间的温差来检测两个管的阻塞。
此外，可以检测到错误类型的电缆。例如，如果电缆尺寸不足，则充电器侧的温度将显著高于泵出口的冷侧。
此外，可以通过T2和T6之间或T3和T5之间的温差的符号来检测管道的反向连接。由于在这种情况下，热和冷被交换，所以符号改变。
因此，根据一个实施例，所述控制单元还被配置成确定所述冷却管和/或所述冷却单元是否具有缺陷。
根据一个实施例，如果已经确定冷却管和/或冷却单元具有缺陷，则控制单元提供接口以传达冷却管和/或冷却单元具有缺陷。
也就是说，控制单元可以通过光学或声学标记(例如LED、显示器或音调)来指示故障和故障的原因，或者通过数据网络向充电系统的操作者发送消息。
根据一个实施例，所述电动车辆充电系统包括另外的冷却回路，并且所述控制单元被进一步配置成还根据在这些冷却回路内测量的温差和/或在这些冷却回路之间测量的温差来控制充电电流。
例如，冷却回路应以与温度类似的方式工作。如果不是这种情况，则可能出现故障。这可以通过在对应位置处的不同冷却回路之间的温差来检测。
根据另一方面，提供了一种用于控制在此描述的电动车辆充电系统中的电动车辆的充电的方法。所述方法包括由控制单元执行的以下步骤：确定在所述多个温度传感器中的温度传感器之间测量的温差，并且根据所确定的温差来控制充电电流。
根据另一方面，提供了一种用于如本文所述的电动车辆充电系统的控制单元。
根据另一方面，提供了如本文所述的温度传感器在电动车辆充电系统中的用途，用于确定在多个温度传感器中的温度传感器之间测量的温差，并根据所确定的温差来控制充电电流。
为了安全起见，需要在操作中故障安全的保护机构，以在达到最大温度时切断充电。
出于安全性的原因，提供了一种控制机构以确保所述充电电缆的所有部分中的一致的可接受温度。另一个问题是温度测量通常太慢而不能用作安全机制。为了安全起见，提供了一种保护机构，其在操作中是故障安全的，以在达到最大温度时切断充电。
参考附图和以下描述，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的零姿势图像和第一图像的图示；
图2示出了用于在电动车辆充电系统中控制电动车辆的充电的方法的流程图，
图3示出了在没有故障的情况下的温度图，
图4示出了在冷却单元的风扇断开连接的情况下的温度图，
图5示出了在冷却单元的泵被断开或冷却流体的流动被限制的情况下的温度图。
具体实施方式
在所有附图中，对应的部件具有相同的附图标记。
图1示出了电动车辆充电系统100的框图。所述系统包括具有电流控制单元114的EV充电器110、充电连接器120、连接EV充电器110和充电连接器120的充电电缆120，以及附接到充电系统100的不同部分的多个温度传感器T1…T6。温度传感器T1…T6向控制单元114提供测量的温度。控制单元被配置为根据在多个温度传感器中的温度传感器之间测量的温差来控制充电电流。电动车辆充电系统100还包括冷却单元112。通常，温度传感器可以测量冷却管处的温度或流体本身的温度。数据可以经由电缆120内的数据管道传输到EV充电器110和控制单元114。
温度传感器T6被附接到冷却单元112的冷部分。这可以在泵116的输出处，该输出泵送冷却流体通过冷却管122、124。
温度传感器T1是可选的传感器，其可以在充电电缆120的EV充电器侧附接至冷却管或附接在冷却管中，测量来自EV充电器110的冷却单元112的冷冷却管或冷却管中的冷却流体。
温度传感器T2被安装在充电连接器130的冷却管的内侧或外侧上，测量在该位置处的冷却流体或管温度，所述冷却流体或管温度在车辆电池充电期间暴露于连接器130中升高的热量。控制单元接收传感器T2和T6的测量温度，并计算T2和T6之间的温差d_T2T6。低于阈值(例如，20K(开尔文))的温差d_T2T6可以指示冷却管完好并且充电连接器130不太热。以上“低于”或“高于”声明标记表示差值必须低于/高于给定阈值。
此外，另外使用T6和T2的绝对温度来指示冷却单元112是否完好，并且可以确认在充电连接器130处的温度是否是可接受的或太高，使得控制单元114减小充电电流。控制单元可以考虑环境温度。例如，如果环境温度低，则d_T2T6的阈值可以更高，因为所述环境还冷却了充电连接器，这再次允许控制单元以较高的充电电流对车辆电池充电。
温度传感器T3被定位在充电连接器130中的冷却管122、124的热冷却管124处，其中流体仍由充电连接器130加热且回流到EV充电器110。对应于具有T2、T6的示例，控制单元112计算T3与由冷却单元112的热侧处的传感器确定的温度之间的温差d_T3T5。控制单元确定温差d_T3T5是否低于阈值，例如20K。根据该结果，控制单元确定管是否完好以及充电连接器130处的温度是否过热。
另一个温度传感器T3可以位于热冷却管124处的电缆120的EV-充电器110端。T4和T5之间的温差d_T4T5高于阈值，例如10K，表示冷却管124或到EV充电器110的热连接的故障。
作为绝对温度测量的一个差异，可以确定温度是否在充电连接器130处累积。这种累积的原因可能是冷却管的缺陷。为了检测冷却单元112的故障或过载，控制单元114可以确定传感器T5和T6之间的温差d_T5T6。如果差值低于阈值，例如15K，则冷却单元可能过载或有缺陷。例如，风扇可能不能完全工作，或者泵116太强或太快而不能充分冷却流体。
在检测到冷却管122、124的缺陷或非充分冷却的任何情况下，可以降低充电电流。
应注意，可使用其它标准来检测冷却管的缺陷或用于控制充电电流。例如，可以考虑环境条件、流体压力或充电时间。此外，可以安装附加的温度传感器。例如，位于电缆两端的温度传感器可用于检测电缆120中的冷却管122、124的缺陷。通过将温度传感器定位在关键部分之间，可以监测关键部分。此外，可以针对每种类型或针对充电站、充电电缆和充电连接器的组合单独地定义阈值，因为温度(也是允许的温度)取决于导线的直径，冷却管，传感器的位置以及这些装置处的结构和条件。
图2示出了用于控制如本公开中所描述的电动车辆充电系统中的电动车辆的充电的方法的流程图，所述方法包括由控制单元114执行的以下步骤。在第一步骤202中，确定在多个温度传感器中的温度传感器之间测量的温差。在第二步骤204中，根据所确定的温差来控制充电电流。
图3示出了在没有故障的情况下的温度图。x轴是时间。所示间隔具有约8分钟的范围。在所述示例中，当T5和T6之间的温差超过25K时，控制单元114减小如线302所示的充电电流，并且可以在更高的温差下进一步逐步减小。另外的温度不会导致电流量的变化，因为例如T2和T6或T3和T5之间的差不超过阈值。曲线304是充电连接器的手柄处或附近的温度。
图4示出了冷却单元的风扇断开连接的情况下的温度图。箭头402示出了在冷却单元112的冷侧和热侧的T5和T6之间的温差d_T5T6下降到15K以下导致较低的电流。几秒后，差值下降到另一阈值以下，导致充电电流显著下降。
图5示出了在冷却单元的泵被断开或冷却流体的流动被限制的情况下的温度图。所示间隔具有约2分钟的范围。当T2－T6超过20K的阈值时，充电电流减小。备选地或作为逻辑OR连接，T3－T5之间的差可以用于检测故障并减小充电电流。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所述的若干项目或步骤的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。
附图标记
110 EV充电器
112 冷却单元
114 控制单元
116 泵
120 充电连接器
122 冷(冷却)管
124 热(冷却)管
130 充电连接器
T1...T6 温度传感器/温度传感器位置
202 第一方法步骤
204 第二方法步骤
302 充电电流曲线
304 充电连接器手柄处或手柄附近温度的温度曲线

Claims (11)

1.一种电动车辆充电系统(100)，包括
EV充电器(110)，包括电流控制单元(114)；
充电连接器(130)；
充电电缆(120)，所述充电电缆将所述EV充电器(110)与所述充电连接器(130)连接；
冷却回路；以及
多个温度传感器(T1…T6)，所述多个温度传感器(T1…T6)在不同位置处被附接到所述冷却回路并且将所测量的温度提供给所述控制单元(114)；
其中所述控制单元(114)被配置为根据在所述多个温度传感器(T1…T6)中的温度传感器(T1…T6)之间测量的温差来控制充电电流。
2.根据权利要求1所述的电动车辆充电系统(100)，其中控制单元(114)被配置为还根据由所述多个温度传感器(T1…T6)中的温度传感器(T1…T6)测量的绝对温度来控制所述充电电流。
3.根据权利要求1或2所述的电动车辆充电系统(100)，其中
所述冷却回路是主动闭合冷却回路，包括冷冷却管(122)和热冷却管(124)，所述冷冷却管(122)从所述EV充电器(110)通过所述充电电缆(120)到所述充电连接器(130)，所述热冷却管(124)从所述充电连接器(130)通过所述充电电缆(120)到所述EV充电器(110)；
其中所述热冷却管和所述冷冷却管被填充有冷却液；以及
其中所述温度传感器(T1…T6)被配置成在所述充电系统(100)的不同部分处分别测量所述冷却液的温度或所述冷冷却管处或所述热冷却管处的温度。
4.根据权利要求3所述的电动车辆充电系统(100)，
其中所述EV充电器(110)还包括具有泵的冷却单元，所述泵被配置为驱动流体通过流体管，并且冷却前来的热流体，并且将经冷却的所述流体泵送到所述冷冷却管中、到达所述充电连接器(130)；并且其中所述控制单元(114)被配置成：
确定在所述充电连接器(130)处在所述冷冷却管处测量的温度与在所述冷却单元的冷侧处测量的温度之间的温差；和/或
确定在所述充电连接器(130)处在所述热冷却管处测量的温度与在所述冷却单元的热侧处测量的温度之间的温差；和/或
确定在所述充电电缆(120)处在所述热冷却管处测量的温度与在所述冷却单元的所述热侧处测量的温度之间的温差；和/或
确定在所述冷却单元的所述热侧处测量的温度和在所述冷却单元的所述冷侧处测量的温度之间的温差。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电动车辆充电系统(100)，
其中，所述控制单元(114)还确定所述冷却管122和/或所述冷却单元112是否具有缺陷。
6.根据权利要求5所述的电动车辆充电系统(100)，其中如果已经确定所述冷却管122和/或所述冷却单元112具有缺陷，则所述控制单元(114)提供接口以传达所述冷却管122和/或所述冷却单元112具有缺陷。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电动车辆充电系统(100)，其中所述电动车辆充电系统(100)包括附加的冷却回路；并且其中所述控制单元(114)被配置为还根据在所述冷却回路内测量的温差和/或在所述冷却回路之间测量的温差来控制所述充电电流。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电动车辆充电系统(100)，其中所述控制单元(114)被配置为确定所述温度和所述温差的趋势，并且根据所述趋势来控制所述充电电流。
9.一种用于在根据权利要求1至8中任一项所述的电动车辆充电系统(100)中控制电动车辆的充电的方法，包括由所述控制单元(114)执行的以下步骤：
确定(202)在所述多个温度传感器(T1…T6)中的温度传感器(T1…T6)之间测量的温差；以及
根据所确定的所述温差来控制(204)所述充电电流。
10.一种控制单元(114)，用于根据权利要求1至8中任一项所述的电动车辆充电系统(100)。
11.一种将温度传感器(T1…T6)T1…T6在根据权利要求1至8中任一项所述的电动车辆充电系统(100)中使用的用途，用于确定(202)在所述多个温度传感器(T1…T6)T1…T6中的温度传感器(T1…T6)之间测量的温差，并且根据所确定的所述温差来控制(204)充电电流。
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