DE102019112845A1 - DC charging connector and method for detecting a short circuit occurring in such a DC charging connector - Google Patents

DC charging connector and method for detecting a short circuit occurring in such a DC charging connector Download PDF

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Karsten Hähre
Christian Metzger
Marija Jankovic
Christoph Roggendorf
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Ladestecker (20) zum Anschluss an eine Ladebuchse eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuges, mit einem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt (DC-), einem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt (DC+) und einem Schutzleiteranschlusskontakt (PE). Der Gleichstrom-Ladestecker (20) umfasst ferner eine mit dem Schutzleiteranschlusskontakt (PE) verbundene Anschlussfahne (22). Ein Ende (24) der Anschlussfahne (22) ragt in einen Bereich zwischen dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt (DC-) und dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt (DC+).The invention relates to a direct current charging plug (20) for connection to a charging socket of an electrically operated motor vehicle, with a direct current negative pole connection contact (DC-), a direct current positive pole connection contact (DC +) and a protective conductor connection contact (PE). The direct current charging plug (20) also comprises a connection lug (22) connected to the protective conductor connection contact (PE). One end (24) of the connection lug (22) protrudes into an area between the direct current negative pole connection contact (DC-) and the direct current positive pole connection contact (DC +).

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Ladestecker und ein Verfahren zur Detektion eines in einem solchen Gleichstrom-Ladestecker auftretenden Kurzschlusses.The invention relates to a direct current charging connector and a method for detecting a short circuit occurring in such a direct current charging connector.

Gleichstrom-Ladestecker sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Gleichstrom-Ladesteckern kann es bei einem hohen Verschmutzungsgrad im Ladestecker zu einer Teilentladung im Ladestecker kommen, insbesondere wenn Ladespannungen im Bereich von ca. 800 V verwendet werden. Zu einer solchen Teilentladung kann es insbesondere dann kommen, wenn der Stecker auf dem Boden liegt bzw. Wasser und/oder Schmutz in den Ladestecker eindringt.DC charging plugs are known from the prior art. In the case of the direct current charging plugs known from the prior art, partial discharge in the charging plug can occur in the case of a high degree of contamination in the charging plug, especially when charging voltages in the range of approx. 800 V are used. Such a partial discharge can occur in particular when the plug is on the floor or water and / or dirt penetrates the charging plug.

Eine solche Teilentladung im Stecker führt zu einem drastischen Stromfluss aus der Batterie des Kraftfahrzeugs in den Stecker, sodass eine Sicherung der Batterie des Kraftfahrzeugs ausgelöst wird. Eine Leistungselektronik einer Ladestation, an welche der Gleichstrom-Ladestecker mittels eines Kabelbündels angeschlossen ist, kann einen solchen drastischen Stromfluss nicht als Kurzschluss erkennen, da die Leistungselektronik im Ladebetrieb als Stromquelle für die Batterie des Kraftfahrzeugs fungiert. In den aus dem Stand der Technik bekannten Gleichstrom-Ladesteckern wird der Kurzschluss erst erkannt, nachdem die Batteriesicherung ausgelöst hat und die Spannung einbricht. In diesem Fall löst das Kraftfahrzeug keine Notabschaltung aus.Such a partial discharge in the plug leads to a drastic current flow from the battery of the motor vehicle into the plug, so that a fuse for the battery of the motor vehicle is triggered. Power electronics in a charging station to which the direct current charging plug is connected by means of a bundle of cables cannot detect such a drastic current flow as a short circuit, since the power electronics function as a power source for the vehicle's battery during charging. In the DC charging plugs known from the prior art, the short circuit is only detected after the battery fuse has triggered and the voltage drops. In this case, the motor vehicle does not trigger an emergency shutdown.

Mit den aus dem Stand der Technik bekannten Gleichstrom-Ladesteckern ist eine frühzeitige Erkennung dieser Teilentladung aufgrund der Anordnung der verschiedenen Anschlusskontakte nicht möglich.With the DC charging plugs known from the prior art, an early detection of this partial discharge is not possible due to the arrangement of the various connection contacts.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gleichstrom-Ladestecker vorzuschlagen, mittels welchem eine im Gleichstrom-Ladestecker bevorstehende Teilentladung vorzeitig erkannt werden kann.It is the object of the present invention to propose a direct current charging plug by means of which an impending partial discharge in the direct current charging plug can be detected in advance.

Die Aufgabe wird durch einen Gleichstrom-Ladestecker nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Detektion eines in einem solchen Gleichstrom-Ladestecker auftretenden Kurzschlusses nach Anspruch 9 gelöst.The object is achieved by a direct current charging plug according to claim 1 and by a method for detecting a short circuit occurring in such a direct current charging plug according to claim 9.

Der erfindungsgemäße Gleichstrom-Ladestecker dient zum Anschluss an eine Ladebuchse eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuges. Der erfindungsgemäße Gleichstrom-Ladestecker ist mit einem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt, einem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt und einem Schutzleiteranschlusskontakt versehen. Der erfindungsgemäße Gleichstrom-Ladestecker umfasst ferner eine mit dem Schutzleiteranschlusskontakt verbundene Anschlussfahne, wobei ein Ende der Anschlussfahne in einen Bereich zwischen dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt und dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt ragt.The DC charging connector according to the invention is used for connection to a charging socket of an electrically operated motor vehicle. The direct current charging plug according to the invention is provided with a direct current negative pole connection contact, a direct current positive pole connection contact and a protective conductor connection contact. The DC charging plug according to the invention furthermore comprises a connection lug connected to the protective conductor connection contact, one end of the connection lug protruding into an area between the DC negative pole connection contact and the direct current positive pole connection contact.

Durch den erfindungsgemäßen Gleichstrom-Ladestecker ist es möglich, eine bevorstehende Teilentladung im Inneren des Gleichstrom-Ladesteckers frühzeitig zu erkennen.The DC charging plug according to the invention makes it possible to identify an impending partial discharge inside the DC charging plug at an early stage.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Gleichstrom-Ladestecker eine Trennwand, die zwischen dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt und dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt einerseits und dem Schutzleiteranschlusskontakt andererseits verläuft.In a preferred embodiment, the direct current charging connector comprises a partition which runs between the direct current negative pole connection contact and the direct current positive pole connection contact on the one hand and the protective conductor connection contact on the other.

Vorzugsweise umfasst der Gleichstrom-Ladestecker ferner einen Steuerungsleitung-Anschlusskontakt und einen Ladestrombegrenzungs-Anschlusskontakt.The direct current charging plug preferably further comprises a control line connection contact and a charging current limiting connection contact.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Anschlussfahne aus Blech gefertigtIn a preferred embodiment, the connection lug is made from sheet metal

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Detektion eines in einem erfindungsgemäßen Gleichstrom-Ladestecker auftretenden Kurzschlusses zwischen dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt und dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:

  • -wiederholtes Erfassen eines ersten Isolationswiderstandes zwischen Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt und Schutzleiteranschlusskontakt und/oder eines zweiten Isolationswiderstandes zwischen Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt und Schutzleiteranschlusskontakt;
  • - Trennen einer Spannungsquelle von dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt und dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt, wenn der erste Isolationswiderstand und/oder der zweite Isolationswiderstand einen vorbestimmten Widerstandsschwellwert unterschreitet.
The invention also relates to a method for detecting a short circuit occurring in a direct current charging plug according to the invention between the direct current positive pole connection contact and the direct current negative pole connection contact. The method according to the invention comprises the following method steps:
  • - Repeated detection of a first insulation resistance between the DC negative pole connection contact and the protective conductor connection contact and / or a second insulation resistance between the DC positive pole connection contact and the protective conductor connection contact;
  • - Separation of a voltage source from the direct current positive pole connection contact and the direct current negative pole connection contact if the first insulation resistance and / or the second insulation resistance falls below a predetermined resistance threshold value.

Einzelheiten und weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Gleichstrom-Ladesteckers und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand des nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei veranschaulicht:

  • 1: eine schematische Ansicht des Gleichstrom-Ladesteckers nach dem Ausführungsbeispiel.
Details and further advantages of the DC charging plug according to the invention and the method according to the invention are explained using the exemplary embodiment described below. This illustrates:
  • 1 : a schematic view of the DC charging plug according to the embodiment.

Die Anmeldung betrifft einen Gleichstrom-Ladestecker 20 zum Anschluss an eine Ladebuchse eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuges.The application relates to a DC charging plug 20th for connection to a charging socket of an electrically operated motor vehicle.

Der anmeldungsgemäße Gleichstrom-Ladestecker 20 ist mit einem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt DC-, einem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt DC+ und einem Schutzleiteranschlusskontakt PE versehen. Der anmeldungsgemäße Gleichstrom-Ladestecker 20 umfasst ferner eine mit dem Schutzleiteranschlusskontakt PE verbundene Anschlussfahne 22. Ein Ende 24 der Anschlussfahne 22 ragt in einen Bereich zwischen dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt DC- und dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt DC+.The DC charging plug according to the registration 20th is provided with a direct current negative pole connection contact DC-, a direct current positive pole connection contact DC + and a protective conductor connection contact PE. The DC charging plug according to the registration 20th also includes a connection lug connected to the protective conductor connection contact PE 22nd . An end 24 the connection lug 22nd protrudes into an area between the direct current negative pole connection contact DC- and the direct current positive pole connection contact DC +.

Die Anschlussfahne 22 und insbesondere das Ende 24 der Anschlussfahne 22 kann insbesondere auf einer Mittelachse zwischen Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt DC+ und Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt DC- angeordnet sein. Ein Mittelpunkt zwischen Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt DC+ und Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt DC- liegt vorzugsweise auf der Anschlussfahne 22, insbesondere auf dem Ende 24 der Anschlussfahne 22.The connection flag 22nd and especially the ending 24 the connection lug 22nd can in particular be arranged on a central axis between direct current positive pole connection contact DC + and direct current negative pole connection contact DC-. A center point between the direct current positive pole connection contact DC + and the direct current negative pole connection contact DC- is preferably on the connection lug 22nd , especially on the end 24 the connection lug 22nd .

Der Gleichstrom-Ladestecker 20 kann ferner eine Trennwand (nicht in der Figur wiedergegeben) umfassen, die zwischen dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt DC- und dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt DC+ einerseits und dem Schutzleiteranschlusskontakt PE andererseits verläuft.The DC charging plug 20th can also include a partition (not shown in the figure) which runs between the direct current negative pole connection contact DC- and the direct current positive pole connection contact DC + on the one hand and the protective conductor connection contact PE on the other.

Die Anschlussfahne 22 kann dabei die Trennwand durchdringen, sodass das Ende 24 der Anschlussfahne 22 zwischen Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt DC+ und Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt DC- angeordnet werden kann.The connection flag 22nd can penetrate the partition, so that the end 24 the connection lug 22nd can be arranged between direct current positive pole connection contact DC + and direct current negative pole connection contact DC-.

Der Gleichstrom-Ladestecker 20 kann ferner einen Steuerungsleitung-Anschlusskontakt (Control Pilot) CP und einen Ladestrombegrenzungs-Anschlusskontakt (Proximity Pilot) PP umfassen. Der Ladestrombegrenzungs-Anschlusskontakt PP dient zur Begrenzung des Ladestromes mittels Widerstandskodierung, damit das verwendete Ladekabel nicht überlastet wird.The DC charging plug 20th may further comprise a control line connection contact (Control Pilot) CP and a charging current limiting connection contact (Proximity Pilot) PP. The charging current limiting connection contact PP is used to limit the charging current by means of resistance coding so that the charging cable used is not overloaded.

Die unterschiedlichen Anschlusskontakte des Gleichstrom-Ladesteckers 20 werden zu einem einzigen Kabelstrang 30 zusammengeführt, welcher mit einer Leistungselektronik einer Ladestation verbunden ist. Der Kabelstrang 30 kann mit einer Abschirmung versehen sein.The different connection contacts of the DC charging plug 20th become a single harness 30th merged, which is connected to power electronics of a charging station. The harness 30th can be provided with a shield.

Die Anschlussfahne 22 kann aus Blech gefertigt sein.The connection flag 22nd can be made of sheet metal.

Die Anmeldung betrifft ferner ein Verfahren zur Detektion eines in einem anmeldungsgemäßen Gleichstrom-Ladestecker 20 auftretenden Kurzschlusses zwischen dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt DC+ und dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt DC-. Das anmeldungsgemäße Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:

  • -wiederholtes Erfassen eines ersten Isolationswiderstandes zwischen Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt DC- und Schutzleiteranschlusskontakt PE und/oder eines zweiten Isolationswiderstandes zwischen Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt DC+ und Schutzleiteranschlusskontakt PE;
  • - Trennen einer Spannungsquelle von dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt DC+ und dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt DC-, wenn der erste Isolationswiderstand und/oder der zweite Isolationswiderstand einen vorbestimmten Widerstandsschwellwert unterschreitet.
The application also relates to a method for detecting a in a DC charging plug according to the application 20th occurring short-circuit between the direct current positive pole connection contact DC + and the direct current negative pole connection contact DC-. The method according to the application comprises the following method steps:
  • - Repeated detection of a first insulation resistance between the direct current negative pole connection contact DC- and protective conductor connection contact PE and / or a second insulation resistance between direct current positive pole connection contact DC + and protective conductor connection contact PE;
  • - Separation of a voltage source from the direct current positive pole connection contact DC + and the direct current negative pole connection contact DC- when the first insulation resistance and / or the second insulation resistance falls below a predetermined resistance threshold value.

Wiederholtes Erfassen des ersten bzw. zweiten Isolationswiderstandes bedeutet eine Messung in regelmäßigen Zeitabständen des Isolationswiderstandes. Durch diese durchgängige Erfassung des Isolationswiderstandes und den Vergleich mit dem vorbestimmten Widerstandsschwellwert kann ein bevorstehender Lichtbogen zwischen dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt DC- und dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt DC+ vorzeitig erkannt werden.Repeated detection of the first or second insulation resistance means a measurement of the insulation resistance at regular time intervals. Through this continuous detection of the insulation resistance and the comparison with the predetermined resistance threshold value, an impending arc between the direct current negative pole connection contact DC- and the direct current positive pole connection contact DC + can be detected early.

Claims (5)

Gleichstrom-Ladestecker zum Anschluss an eine Ladebuchse eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuges, mit einem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt (DC-), einem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt (DC+) und einem Schutzleiteranschlusskontakt (PE), gekennzeichnet durch eine mit dem Schutzleiteranschlusskontakt (PE) verbundene Anschlussfahne (22), wobei ein Ende (24) der Anschlussfahne (22) in einen Bereich zwischen dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt (DC-) und dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt (DC+) ragt.DC charging plug for connection to a charging socket of an electrically operated motor vehicle, with a direct current negative pole connection contact (DC-), a direct current positive pole connection contact (DC +) and a protective conductor connection contact (PE), characterized by a protective conductor connection contact (PE) connected connection lug (22), one end (24) of the connection lug (22) protruding into an area between the direct current negative pole connection contact (DC-) and the direct current positive pole connection contact (DC +). Gleichstrom-Ladestecker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Trennwand, die zwischen dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt (DC-) und dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt (DC+) einerseits und dem Schutzleiteranschlusskontakt (PE) andererseits verläuft.DC charging plug Claim 1 , characterized by a partition that runs between the direct current negative pole connection contact (DC-) and the direct current positive pole connection contact (DC +) on the one hand and the protective conductor connection contact (PE) on the other. Gleichstrom-Ladestecker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Steuerungsleitung-Anschlusskontakt (CP) und einen Ladestrombegrenzungs-Anschlusskontakt (PP).DC charging plug according to one of the Claims 1 or 2 , characterized by a control line connection contact (CP) and a charging current limiting connection contact (PP). Gleichstrom-Ladestecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussfahne (22) aus Blech gefertigt ist.DC charging plug according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the connection lug (22) is made of sheet metal. Verfahren zur Detektion eines in einem Gleichstrom-Ladestecker (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auftretenden Kurzschlusses zwischen dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt (DC+) und dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt (DC-), umfassend folgende Verfahrensschritte: -wiederholtes Erfassen eines ersten Isolationswiderstandes zwischen Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt (DC-) und Schutzleiteranschlusskontakt (PE) und/oder eines zweiten Isolationswiderstandes zwischen Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt (DC+) und Schutzleiteranschlusskontakt (PE); - Trennen einer Spannungsquelle von dem Gleichstrom-Pluspol-Anschlusskontakt (DC+) und dem Gleichstrom-Minuspol-Anschlusskontakt (DC-), wenn der erste Isolationswiderstand und/oder der zweite Isolationswiderstand einen vorbestimmten Widerstandsschwellwert unterschreitet.Method for the detection of a in a direct current charging plug (20) according to one of the Claims 1 to 4th Occurring short circuit between the direct current positive pole connection contact (DC +) and the direct current negative pole connection contact (DC-), comprising the following process steps: - repeated detection of a first insulation resistance between the direct current negative pole connection contact (DC-) and protective conductor connection contact (PE) and / or a second insulation resistor between the direct current positive pole connection contact (DC +) and protective conductor connection contact (PE); - Separation of a voltage source from the direct current positive pole connection contact (DC +) and the direct current negative pole connection contact (DC-) when the first insulation resistance and / or the second insulation resistance falls below a predetermined resistance threshold value.
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