DE102022129682A1 - Cable fitting and method for electrically charging a consumer at a charging device - Google Patents
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Abstract
Leitungsgarnitur, mit mindestens einem Pilotleiter PP und einem Schutzleiter PE. Der Pilotleiter PP wird mit dem Schutzleiter PE zur Bestimmung des maximal möglichen Ladestroms ausgebildet. Weiterhin sind zwei Verbindungselemente vorgesehen, welche zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen einem Stromkreis einer Ladeeinrichtung und einem Stromkreis eines Verbrauchers mittels der Leitungsgarnitur ausgebildet sind. Mindestens ein Kommunikationsempfänger ist nun in der Leitungsgarnitur integriert, welcher über den Pilotleiter PP elektrisch kommunizieren kann.Cable set with at least one pilot conductor PP and one protective conductor PE. The pilot conductor PP is formed with the protective conductor PE to determine the maximum possible charging current. Furthermore, two connecting elements are provided which are designed to establish an electrically conductive connection between a circuit of a charging device and a circuit of a consumer by means of the cable set. At least one communication receiver is now integrated in the cable set, which can communicate electrically via the pilot conductor PP.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitungsgarnitur sowie ein Verfahren zum elektrischen Laden eines Verbrauchers an einer Ladeeinrichtung mittels einer entsprechenden Leitungsgarnitur.The present invention relates to a cable fitting and a method for electrically charging a consumer at a charging device by means of a corresponding cable fitting.
Solche Leitungsgarnituren werden als elektrische Verbindung zwischen einer Ladeeinrichtung und einem Verbraucher benötigt. Der elektrische Verbraucher weist dazu einen Speicher für elektrische Energie auf, welcher mit elektrischer Energie geladen werden kann. Als Beispiel kann hier ein elektrisches Fahrzeug als Verbraucher und eine Ladesäule als Ladeeinrichtung genannt werden. Das Fahrzeug weist dabei mindestens einen Akku für die Speicherung elektrischer Energie auf, welcher über die Ladeeinrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden kann.Such cable fittings are required as an electrical connection between a charging device and a consumer. The electrical consumer has a storage device for electrical energy, which can be charged with electrical energy. An example of this could be an electric vehicle as a consumer and a charging station as a charging device. The vehicle has at least one battery for storing electrical energy, which can be supplied with electrical energy via the charging device.
Zur Verbindung der Ladeeinrichtung mit dem Verbraucher wird eine Leitungsgarnitur benötigt. Diese wird zwischen den Verbraucher und der Ladeeinrichtung angeordnet und verbindet somit die Ladeeinrichtung mit dem Verbraucher. Die Leitungsgarnitur wird dabei lösbar an Verbraucher und Ladeeinrichtung befestigt.A cable set is required to connect the charging device to the consumer. This is placed between the consumer and the charging device and thus connects the charging device to the consumer. The cable set is detachably attached to the consumer and the charging device.
Eine solche Leitungsgarnitur beinhaltet dazu nicht nur Leitungen zur Übertragung der elektrischen Energie von der Ladeeinrichtung zum Verbraucher, sondern es sind auch weitere Signalleitungen vorgesehen, mittels welcher Statussignale und/oder Kommunikationen in uni- und/oder bidirektionaler Richtung zwischen Verbraucher und Ladeeinrichtung ermöglicht werden.Such a cable set not only contains cables for transmitting electrical energy from the charging device to the consumer, but also additional signal lines are provided by means of which status signals and/or communications in uni- and/or bidirectional direction between the consumer and the charging device are enabled.
Bekannt sind hierzu Leitungsgarnituren mit Verbindungssteckern nach
Dazu ist bspw. aus der
Gemäß dem bekannten Stand der Technik sowie den vorgenannten Normen dient die PP-Pilotleitung in Leitungsgarnituren ausschließlich der Annäherungserkennung und/oder der Kodierung der Strombelastbarkeit der Ladegarnitur. Der Widerstandswert zwischen der PP- Pilotleitung und der PE-Leitung wird durch die Ladeeinrichtung oder die Ladeelektronik eines Verbrauchers ausgewertet. Die Strombelastbarkeit kann dann entsprechend der Norm
Zur Optimierung eines Ladevorgangs eines Verbrauchers kann es nützlich sein, weitere Informationen zwischen der Ladeeinrichtung oder der Ladeelektronik eines Verbrauchers und der Leitungsgarnitur auszutauschen. Angaben zu Hersteller, Fertigungsdatum, absolvierte Steckzyklen, Übergangswiderstände, etc. der Leitungsgarnitur können der besseren Abstimmung des Ladevorgangs dienen.To optimize the charging process of a consumer, it can be useful to exchange additional information between the charging device or the charging electronics of a consumer and the cable set. Information on the manufacturer, production date, completed plug-in cycles, contact resistance, etc. of the cable set can help to better coordinate the charging process.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Möglichkeit zur Kommunikation einer Leitungsgarnitur mit einer Ladeeinrichtung und/oder einem Verbraucher zu offenbaren. Die bisherigen bekannten und normierten Funktionen einer entsprechenden Leitungsgarnitur bzw. eines Ladevorgangs eines Verbrauchers sollen dabei nicht eingeschränkt werden.The object of the present invention is therefore to disclose a possibility for communication between a cable fitting and a charging device and/or a consumer. The previously known and standardized functions of a corresponding cable fitting or a charging process of a consumer should not be restricted in this case.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dieser Erfindung gelöst.This object is solved with the features of claim 1 of this invention.
Dazu wird eine Leitungsgarnitur vorgeschlagen, welche zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen einem Stromkreis einer Ladeeinrichtung und einem Stromkreis eines Verbrauchers ausgebildet ist. Der Verbraucher kann nach erfolgter Verbindung mit elektrischer Energie beaufschlagt werden, welche von der Ladeeinrichtung bereitgestellt wird.For this purpose, a cable fitting is proposed which is designed to create an electrically conductive connection between a circuit of a charging device and a circuit of a consumer. Once the connection has been made, the consumer can be supplied with electrical energy which is provided by the charging device.
Dazu ist die Leitungsgarnitur mit mehreren Leistungsleitern ausgeführt, welche die elektrische Energie transportieren können. Die Anzahl der Leistungsleiter kann dabei variieren, je nach Anwendungsgebiet der Leitungsgarnitur. Anwendungsgebiete können dabei bspw. das Transportieren von Gleichspannung und -strom oder das Transportieren von Wechselspannung und -strom, entweder ein- oder dreiphasig, sein.For this purpose, the cable set is designed with several power conductors that can transport the electrical energy. The number of power conductors can vary depending on the application area of the cable set. Application areas can include, for example, the transport of direct voltage and current or the transport of alternating voltage and current, either single-phase or three-phase.
Weiterhin ist die Leitungsgarnitur mit mehreren Pilotleitern ausgeführt, welche zur Kommunikation und/oder Signalisierung ausgeführt sind. Diese Pilotleiter beinhalten einen „control pilot“ (CP) und einen „proximity pilot“ (PP). Zuletzt beinhaltet die Leitungsgarnitur noch einen Schutzleiter „protective earth“ (PE).The cable assembly is also designed with several pilot conductors, which are used for communication and/or signaling. These pilot conductors include a "control pilot" (CP) and a "proximity pilot" (PP). Finally, the cable assembly also includes a protective earth conductor (PE).
Eine entsprechende Leitungsgarnitur ist weiterhin mit zwei Verbindungselementen ausgestattet, bspw. Verbindungssteckern. Mittels diesen Verbindungselementen kann eine lösbare Verbindung der Leitungsgarnitur mit der Ladeeinrichtung und dem Verbraucher hergestellt werden.A corresponding cable set is also equipped with two connecting elements, e.g. connecting plugs. Using these connecting elements, a detachable connection can be made between the cable set and the charging device and the consumer.
Der Pilotleiter CP wird bekannterweise zur Kommunikation eines Verbrauchers mit einer Ladeeinrichtung verwendet. Dafür ist der Pilotleiter CP in der Leitungsgarnitur durchgeschleift. Eine entsprechende Kommunikation wird bspw. in der
Der Pilotleiter PP wird bekannterweise zur Erkennung eines maximal möglichen Ladestroms genutzt. Dafür wird zwischen Pilotleiter PP und dem Schutzleiter PE ein kennzeichnender Widerstand genutzt, welcher durch die Ladeeinrichtung und/oder dem Verbraucher ausgewertet werden kann und somit der maximale Ladestrom vorgegeben wird. Dieser maximal mögliche Ladestrom kann sich durch den Verbraucher und/oder der Leitungsgarnitur bestimmen.The pilot conductor PP is known to be used to detect a maximum possible charging current. For this purpose, a characteristic resistance is used between the pilot conductor PP and the protective conductor PE, which can be evaluated by the charging device and/or the consumer and thus the maximum charging current is specified. This maximum possible charging current can be determined by the consumer and/or the cable fittings.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, den Pilotleiter PP nicht nur zur Ladestromerkennung zu nutzen, sondern um eine Kommunikationsmöglichkeit der Leitungsgarnitur mit der Ladeeinrichtung und/oder dem Verbraucher zu ermöglichen.According to the invention, it is now proposed to use the pilot conductor PP not only for charging current detection, but also to enable the cable assembly to communicate with the charging device and/or the consumer.
Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, mindestens einen Kommunikationsempfänger in die Leitungsgarnitur zu integrieren. Der Kommunikationsempfänger ist dabei mit dem Pilotleiter PP sowie dem Schutzleiter PE elektrisch verbunden.For this purpose, the invention proposes integrating at least one communication receiver into the cable fitting. The communication receiver is electrically connected to the pilot conductor PP and the protective conductor PE.
Der Kommunikationsempfänger kann nun über den Pilotleiter PP elektrische Signale empfangen und aussenden und schafft damit eine Möglichkeit, Daten über den Pilotleiter PP an die Ladeeinrichtung und/oder dem Verbraucher zu übermitteln.The communication receiver can now receive and send electrical signals via the pilot conductor PP, thus creating a possibility to transmit data to the charging device and/or the consumer via the pilot conductor PP.
Der Kommunikationsempfänger kann hierzu mit einem Speicher ausgestattet sein, in welchem Daten gespeichert werden können. Ebenfalls kann der Kommunikationsempfänger über einen Prozessor verfügen, welche diese Daten im Speicher verwalten kann. Somit kann der Kommunikationsempfänger als Mikrocontroller ausgeführt sein.The communication receiver can be equipped with a memory in which data can be stored. The communication receiver can also have a processor that can manage this data in the memory. The communication receiver can therefore be designed as a microcontroller.
Bevorzugt sind mindestens zwei Kommunikationsempfänger in der Leitungsgarnitur integriert, um dediziert mit dem Verbraucher und der Ladeeinrichtung getrennt voneinander kommunizieren zu können. Es kann dann ein gemeinsamer Speicher, welcher von beiden Kommunikationsempfängern genutzt wird, in die Leitungsgarnitur integriert werden oder getrennte Speicher, so dass jeder Kommunikationsempfänger seinen eigenen Speicher beinhaltet.Preferably, at least two communication receivers are integrated in the cable fitting in order to be able to communicate separately with the consumer and the charging device. A common memory, which is used by both communication receivers, can then be integrated into the cable fitting or separate memories so that each communication receiver has its own memory.
Um die bisherige Funktion des Pilotleiters PP nicht zu beeinträchtigen, wird bevorzugt zwischen dem Pilotleiter PP und dem Schutzleiter PE ein Kodierwiderstand vorgeschlagen, welcher einen Widerstandswert zur Bestimmung des maximal zulässigen Ladestroms bereitstellt. Der Widerstandswert des Kodierwiderstands ist dann ein Kennwert zur Bestimmung des maximal für die Leitungsgarnitur zulässigen Ladestroms, welcher über die Leistungsleiter fließen darf.In order not to impair the previous function of the pilot conductor PP, a coding resistor is preferably proposed between the pilot conductor PP and the protective conductor PE, which provides a resistance value for determining the maximum permissible charging current. The resistance value of the coding resistor is then a characteristic value for determining the maximum permissible charging current for the cable set that can flow through the power conductors.
Besonders bevorzugt sind zwei Kodierwiderstände in der Leitungsgarnitur integriert, nämlich ein Kodierwiderstand, welcher ladeeinrichtungsseitig einen Widerstandswert zur Bestimmung des maximal zulässigen Ladestroms der Leitungsgarnitur bereitstellt und ein Kodierwiderstand, welcher verbraucherseitig einen Widerstandswert zur Bestimmung des maximal zulässigen Ladestroms der Leitungsgarnitur bereitstellt. Dadurch ist es möglich, den maximal zulässigen Ladestrom mittels des Pilotleiters PP beidseitig am der Leitungsgarnitur zu bestimmen.Particularly preferably, two coding resistors are integrated in the cable fitting, namely a coding resistor which provides a resistance value on the charging device side for determining the maximum permissible charging current of the cable fitting and a coding resistor which provides a resistance value on the consumer side for determining the maximum permissible charging current of the cable fitting. This makes it possible to determine the maximum permissible charging current using the pilot conductor PP on both sides of the cable fitting.
Die Ladeeinrichtung und/oder der Verbraucher beinhalten jeweils einen Stromkreis, welcher dazu genutzt wird, den Pilotleiter PP mit einem Spannungspegel zu beaufschlagen. Weiterhin beinhalten die Stromkreise mindestens ein Kommunikationselement, welches den Widerstandswert des Kodierwiderstands messen kann, bspw. über einen Spannungsabfall am jeweiligen Kodierwiderstand. Das Kommunikationselement ist dazu ebenfalls mit dem Pilotleiter PP sowie dem Schutzleiter PE verbunden.The charging device and/or the consumer each contain a circuit that is used to apply a voltage level to the pilot conductor PP. The circuits also contain at least one communication element that can measure the resistance value of the coding resistor, e.g. via a voltage drop at the respective coding resistor. The communication element is also connected to the pilot conductor PP and the protective conductor PE.
Weiterhin kann das Kommunikationselement bevorzugt eine Anfrage an den entsprechenden Kommunikationsempfänger in der Leitungsgarnitur senden. Ein erfindungsgemäßer Kommunikationsempfänger ist zunächst untätig und verbleibt in einem Ruhezustand. Wenn der Kommunikationsempfänger jedoch eine entsprechende Anfrage erhält (bspw. durch ein Kommunikationselement), beginnt die erfindungsgemäße Kommunikation über den Pilotleiter PP.Furthermore, the communication element can preferably send a request to the corresponding communication receiver in the line fitting. A communication receiver according to the invention is initially inactive and remains in a rest state. However, if the communication receiver receives a corresponding request (e.g. from a communication element), the communication according to the invention begins via the pilot conductor PP.
Eine solche Kommunikation wird vorzugsweise als pulsweitenmoduliertes Signal bzw. serielles Signal ausgeführt. Dazu wird der Spannungspegel, welcher auf dem Pilotleiter PP aufgebracht ist, in zeitlicher Abfolge verändert, so dass eine zeitliche Signalfolge unterschiedlicher Spannungspotentiale durch den Kommunikationsempfänger auf dem Pilotleiter PP erzeugt wird. Mittels dieses Signals auf dem Pilotleiter PP sendet der Kommunikationsempfänger dann Informationen, welche von einem Kommunikationselement empfangen und ausgewertet werden kann. Während des Empfangs solcher Informationen wird das Kommunikationselement die Auswertung des Kodierwiderstands vermeiden.Such communication is preferably carried out as a pulse width modulated signal or serial signal. To do this, the voltage level applied to the pilot conductor PP is changed in a temporal sequence so that a temporal signal sequence of different voltage potentials is generated by the communication receiver on the pilot conductor PP. Using this signal on the pilot conductor PP, the communication receiver then sends information that can be received and evaluated by a communication element. While receiving such information, the communication element will avoid evaluating the coding resistor.
Von dem Kommunikationsempfängern ausgesendete Informationen können spezifische Daten zur Leitungsgarnitur enthalten. Damit können die Informationen Herstellerangaben, Fertigungsdatum, absolvierte Steckzyklen und/oder Übergangswiderstände an den Steckverbindern beinhalten. Diese Daten sind dann entweder direkt in den Speicher der Kommunikationsempfänger durch den Hersteller eingebracht oder werden (wie bspw. absolvierte Steckzyklen) von dem Kommunikationsempfänger eingebracht.Information sent by the communication receiver can contain specific data on the cable fitting. This means that the information can include manufacturer details, production date, completed mating cycles and/or contact resistance. status of the connectors. This data is then either entered directly into the memory of the communication receiver by the manufacturer or is entered by the communication receiver (such as completed mating cycles).
Bevorzugt wird ein Kommunikationsempfänger über den Spannungspegel auf dem Pilotleiter PP mit elektrischer Energie versorgt. Es ist aber auch denkbar, dass über einen Spannungswandler in der Leitungsgarnitur die Versorgungsenergie des Kommunikationsempfängers mittels der Leistungsleiter oder dem Spannungspegel auf dem Pilotleiter CP geschieht. Eine solche Versorgung mit elektrischer Energie kann ladeeinrichtungsseitig, verbraucherseitig oder kombiniert geschehen.Preferably, a communication receiver is supplied with electrical energy via the voltage level on the pilot conductor PP. However, it is also conceivable that the communication receiver's supply energy is provided via a voltage transformer in the cable fitting using the power conductors or the voltage level on the pilot conductor CP. Such a supply of electrical energy can be provided on the charging device side, on the consumer side, or in a combination thereof.
Eine entsprechende Anfrage zur Initiierung der vorgenannten Kommunikation wird bevorzugt dadurch ausgeführt, dass der Spannungspegel des Pilotleiters PP kurzzeitig dem Spannungspegel auf dem Schutzleiter PE angeglichen wird. Eine solche Potentialänderung kann durch einen der Kommunikationselemente veranlasst werden.A corresponding request to initiate the aforementioned communication is preferably carried out by briefly adjusting the voltage level of the pilot conductor PP to the voltage level on the protective conductor PE. Such a potential change can be initiated by one of the communication elements.
Ein entsprechendes, erfindungsgemäßes Verfahren zum elektrischen Laden eines Verbrauchers wird dahingehend ausgeführt, dass zunächst Stromkreise einer Ladeeinrichtung und eines Verbrauchers mittels einer vorgenannten Leitungsgarnitur über deren Verbindungselemente, wie bspw. Verbindungssteckern, elektrisch verbunden wird. Mindestens ein Kommunikationselement ist dabei in einem der Stromkreise integriert, wobei auch beide Stromkreise jeweils mindestens ein Kommunikationselement aufweisen können.A corresponding method according to the invention for electrically charging a consumer is carried out in such a way that firstly, circuits of a charging device and a consumer are electrically connected by means of an aforementioned cable set via their connecting elements, such as connecting plugs. At least one communication element is integrated in one of the circuits, whereby both circuits can each have at least one communication element.
Mindestens einer der Stromkreise stellt eine Pilotleitung PP und einen Schutzleiter PE zur Verfügung, wobei auch hier beide Stromkreise diese Leitungen bereitstellen können. Mindestens einer der Stromkreise versorgt die Pilotleitung PP mit einer Versorgungsspannung gegenüber dem Schutzleiter PE.At least one of the circuits provides a pilot line PP and a protective conductor PE, whereby both circuits can provide these lines. At least one of the circuits supplies the pilot line PP with a supply voltage relative to the protective conductor PE.
Nach dem Verbinden kann dann ein Kommunikationselement die Versorgungsspannung auf dem Pilotleiter PP kurzzeitig dem Spannungspegel auf dem Schutzleiter PE angleichen, als Anfrage zur Kommunikation an einen Kommunikationsempfänger.After connection, a communication element can then briefly adjust the supply voltage on the pilot conductor PP to the voltage level on the protective conductor PE as a request for communication to a communication receiver.
Ein entsprechend angefragter Kommunikationsempfänger beginnt dann wiederum mit dem Senden von Informationen an das Kommunikationselement. Ein solches Senden von Informationen wird dann als zeitlich abfolgendes Signal auf der Pilotleitung PP durch den Kommunikationsempfänger realisiert, wie vorgenannt beschrieben.A correspondingly requested communication receiver then begins to send information to the communication element. Such sending of information is then implemented as a chronologically sequential signal on the pilot line PP by the communication receiver, as described above.
Beim Aufbringen der Versorgungsspannung auf den Pilotleiter PP beim Verbinden der Leitungsgarnitur wird dadurch bevorzugt der Kommunikationsempfänger mit elektrischer Energie versorgt. Dieser verweilt dann bis zu einer Anfrage in einem Ruhezustand.When the supply voltage is applied to the pilot conductor PP when connecting the cable fittings, the communication receiver is preferably supplied with electrical energy. This then remains in a rest state until a request is received.
Innerhalb des Stromkreises des Verbrauchers und/oder der Ladeeinrichtung wird die Versorgungsspannung mittels mindestens eines Signalwiderstandes auf die Pilotleitung PP aufgebracht und nach Verbinden mit der Leitungsgarnitur auf diese übertragen.Within the circuit of the consumer and/or the charging device, the supply voltage is applied to the pilot line PP by means of at least one signal resistor and is transferred to the cable assembly after being connected to it.
Nach dem Verbinden der Leitungsgarnitur mit der Ladeeinrichtung und/oder dem Verbraucher misst das Kommunikationselement bevorzugt zunächst den Spannungsabfall an einem Kodierwiderstand in der Leitungsgarnitur zwischen Pilotleiter PP und dem Schutzleiter PE. Über diesen Spannungsabfall wird der maximal zulässige Ladestrom, welcher über die Leitungsgarnitur fließen darf, bestimmt.After connecting the cable assembly to the charging device and/or the consumer, the communication element preferably first measures the voltage drop across a coding resistor in the cable assembly between the pilot conductor PP and the protective conductor PE. This voltage drop is used to determine the maximum permissible charging current that can flow through the cable assembly.
Anschließend wird eine Anfrage an den Kommunikationsempfänger gestellt, um Informationen über die Leitungsgarnitur zu erhalten.A request is then sent to the communication receiver to obtain information about the cable fitting.
Bevorzugt kann die Ladeinrichtung und der Verbraucher jeweils mit einem Kommunikationselement ausgestattet sein und die verwendete Leitungsgarnitur mit zwei Kommunikationsempfängern, welche ladeeinrichtungsseitig und verbraucherseitig in der Leitungsgarnitur angeordnet sind. Damit wird jeweils eine Kommunikationsmöglichkeit ladeeinrichtungsseitig und verbraucherseitig geschaffen.Preferably, the charging device and the consumer can each be equipped with a communication element and the cable set used with two communication receivers, which are arranged in the cable set on the charging device side and the consumer side. This creates a communication option on the charging device side and the consumer side.
Weitere Merkmale ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung.Further features can be seen from the attached drawing.
Es zeigt:
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1 : Elektrisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Leitungsgarnitur zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 : Electrical circuit diagram of a cable fitting according to the invention for carrying out the method according to the invention.
Beide Stromkreise 10, 40 werden über eine Leitungsgarnitur 30 lösbar verbunden. Dies geschieht bspw. mittels Verbindungsstecker.Both
Der Stromkreis 10 der gezeigten Ladeeinrichtung (bspw. eine Ladesäule zum Laden von Fahrzeugen) beinhaltet eine Versorgungsspannung 12, welche über einen Signalwiderstand 13 auf den Pilotleiter PP 20 aufgebracht wird. Weiterhin beinhaltet der Stromkreis 10 ein Kommunikationselement 11, welches als Prozessor mit Speicher oder als Mikrocontroller ausgeführt ist. Dieses Kommunikationselement 11 ist mit dem Pilotleiter PP 20 und dem Schutzleiter PE 21 verbunden und wird über diese mit elektrischer Energie versorgt. Der Schutzleiter PE 21 ist mit einem Massepotential 14 verbunden.The
Der Stromkreis 40 des gezeigten Verbrauchers (bspw. ein Fahrzeug) beinhaltet eine Versorgungsspannung 42, welche über einen Signalwiderstand 43 auf den Pilotleiter PP 22 aufgebracht wird. Weiterhin beinhaltet der Stromkreis 40 ein Kommunikationselement 41, welches als Prozessor mit Speicher oder als Mikrocontroller ausgeführt ist. Dieses Kommunikationselement 41 ist mit dem Pilotleiter PP 22 und dem Schutzleiter PE 21 verbunden und wird über diese mit elektrischer Energie versorgt. Der Schutzleiter PE 21 kann mit dem Massepotential 14 verbunden sein oder mit dem Gehäuse im Falle eines Fahrzeugs 44. Bevorzugt wird mit dem Schutzleiter PE 21, welcher ladeeinrichtungsseitig mit dem Massepotential 14 verbunden ist, über die Leitungsgarnitur 30 das Gehäuse 44 verbunden.The
Mittels einer Leitungsgarnitur 30 wird nun die Ladeeinrichtung mit dem Verbraucher verbunden, so dass beide Stromkreise 10, 40 elektrisch leitend miteinander über die Leitungsgarnitur 30 verbunden sind. Die Leitungsgarnitur 30 beinhaltet dazu Leistungsleiter, mindestens einen Pilotleiter PP 20, 22 sowie einen Schutzleiter PE 21. The charging device is now connected to the consumer by means of a
Der Schutzleiter PE 21 wird mittels der Leitungsgarnitur durchgeschliffen und verbindet somit den Schutzleiter PE beider Stromkreise 10, 40 ununterbrochen.The
Die Leitungsgarnitur 31 beinhaltet weiterhin Kommunikationsempfänger 31, 33, welche mit den Pilotleitern 20, 22 und dem Schutzleiter 21 verbunden sind. Die Kommunikationsempfänger werden damit über die Versorgungsspannung 12, 42 auf den Pilotleitern 20, 22 mit elektrischer Energie versorgt. Im vorliegenden Beispiel beinhaltet die Leitungsgarnitur 30 einen ladeeinrichtungsseitigen Kommunikationsempfänger 31 und einen verbraucherseitigen Kommunikationsempfänger 33.The
Zudem beinhaltet die erfindungsgemäße Leitungsgarnitur 30 mindestens einen Kodierwiderstand 32, 34, im vorliegenden Beispiel werden zwei Kodierwiderstände 32, 34 gezeigt, nämlich einen ladeeinrichtungsseitigen Kodierwiderstand 31 und einen verbraucherseitigen Kodierwiderstand 33.In addition, the cable fitting 30 according to the invention contains at least one
Nach dem Verbinden der Leitungsgarnitur 30 mit den Stromkreisen 10, 40 bestimmt zunächst mindestens ein Kommunikationselement 11, 41 den Spannungsabfall über den jeweiligen Kodierwiderstand 32, 34 und ermittelt darüber dessen Widerstandswert. Aus dem Widerstandswert wird die Strombelastbarkeit der Leitungsgarnitur bestimmt, bevorzugt durch das jeweilige Kommunikationselement 11, 41.After connecting the cable fitting 30 to the
Der entsprechende Kommunikationsempfänger 31, 33 verbleibt während dieses Zeitraumes im Ruhezustand („idle-state“) und lässt das Spannungspotential auf dem Pilotleiter PP 20, 22 unverändert.The
Eine bevorzugt serielle Datenübertragung wird initiiert, indem ein Kommunikationselement 11, 41 das Spannungspotential des Pilotleiters PP 20 an das Spannungspotential des Schutzleiters PE 21 kurzzeitig angleicht. Dies entspricht einer Anfrage an den jeweiligen Kommunikationsempfänger 31, 33, welcher mit Senden von Informationen daraufhin beginnt. Solche Informationen werden entsprechend eines verwendeten Protokolls kodiert. Anschließend werden die kodierten Informationen als pulsweitenmoduliertes Signal auf dem Pilotleiter PP 20, 22 durch den jeweiligen Kommunikationsempfänger 31, 33 gesendet.A preferably serial data transmission is initiated by a
Ein Beispielbauteil für einen Kommunikationsempfänger 31, 33 ist der DS28E30 von Analog Devices.An example component for a
Sollte keine erfindungsgemäße Leitungsgarnitur 30 (ohne Möglichkeit zur seriellen Kommunikation auf den Pilotleitern PP 20, 22) an den Stromkreis der Ladeeinrichtung 10 oder den Stromkreis eines Verbrauchers 40 angeschlossen werden, wird zunächst die Strombelastbarkeit wie oben beschrieben ermittelt.If no cable fitting 30 according to the invention (without the possibility of serial communication on the
Sollte ein Kommunikationselement 11, 41 anschließend das Potential des Pilotleiters PP 20, 22 auf das Spannungsniveau des Schutzleiters PE 21 ziehen, um eine serielle Kommunikation zu initiieren, so wird diese Anfrage aufgrund des fehlenden Kommunikationsempfängers 31, 33 unbeantwortet bleiben. Dies beeinträchtigt den Ladevorgang nicht.Should a
Wenn im Gegenzug eine erfindungsgemäße Leitungsgarnitur 30 an eine Ladeeinrichtung oder die Ladeelektronik eines Verbrauchers angeschlossen wird, welche keine serielle Kommunikation über den Pilotleiter PP 20, 22 unterstützt, so wird der Kommunikationsempfänger in der Leitungsgarnitur 30 im Ruhezustand verbleiben, da eine Anfrage zur Kommunikation seitens des Kommunikationselements ausbleibt. Auch dies beeinträchtigt den Ladevorgang nicht.If, in contrast, a cable fitting 30 according to the invention is connected to a charging device or the charging electronics of a consumer which does not support serial communication via the
Wichtig bei der Leitergarnitur 30 sowie dem Verfahren hierzu ist, dass der Pilotleiter CP, sofern vorhanden, nicht in seiner Funktion beeinträchtigt wird. Entsprechend wurde im vorgenannten Ausführungsbeispiel auf die Darstellung des Pilotleiters CP verzichtet. Er ist jedoch, wie aus dem Stand der Technik bekannt, in der Leitungsgarnitur vorgesehen, wird jedoch von dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht benötigt.It is important for the
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Merkmale beschränkt, vielmehr sind weitere Ausführungen denkbar. So könnte die Leitungsgarnitur mit 2, 3 oder 4 Leistungsleitern ausgestattet sein, je nachdem ob eine DC- oder AC- (ein- oder dreiphasig) Ladeeinrichtung verwendet wird. Ebenso könnten die Verbindungselement gemäß DIN EN 62196 als Typ 1, 2 oder 3 Verbindungsstecker ausgeführt sein.The present invention is not limited to the aforementioned features; other designs are also conceivable. The cable set could be equipped with 2, 3 or 4 power conductors, depending on whether a DC or AC (single or three-phase) charging device is used. The connecting element could also be designed as a type 1, 2 or 3 connecting plug in accordance with DIN EN 62196.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS
- 1010
- Stromkreis LadeeinrichtungCharging device circuit
- 1111
- Kommunikationselement ladeeinrichtungsseitigCommunication element on the charging device side
- 1212
- Versorgungsspannung ladeeinrichtungsseitigSupply voltage on charger side
- 1313
- Signalwiderstand ladeeinrichtungsseitigSignal resistance on the charger side
- 1414
- Massepotential Ground potential
- 20, 2220, 22
- Pilotleiter PPPilot Leader PP
- 2121
- Pilotleiter PE Pilot leader PE
- 3030
- LeitungsgarniturCable fitting
- 3131
- Kommunikationsempfänger ladeeinrichtungsseitigCommunication receiver on the charging device side
- 3232
- Kodierwiderstand ladeeinrichtungsseitigCoding resistor on charger side
- 3333
- Kommunikationsempfänger verbraucherseitigCommunication receiver on the consumer side
- 3434
- Kodierwiderstand verbraucherseitig Coding resistance on the consumer side
- 4040
- Stromkreis FahrzeugVehicle circuit
- 4141
- Kommunikationselement verbraucherseitigCommunication element on the consumer side
- 4242
- Versorgungsspannung verbraucherseitigSupply voltage on consumer side
- 4343
- Signalwiderstand verbraucherseitigSignal resistance on the consumer side
- 4444
- GehäuseHousing
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102017125108 A1 [0006]DE 102017125108 A1 [0006]
- EP 2443001 B1 [0015]EP 2443001 B1 [0015]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- DIN EN 61851 - 1 [0005, 0007]EN 61851-1 [0005, 0007]
- DIN EN 62196 [0005]EN 62196 [0005]
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-
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-
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Title |
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DIN EN 62196 |
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