ES2893164T3 - Detección de un contacto deficiente de un cable de carga - Google Patents

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Abstract

Un método para detectar un contacto deficiente de un cable de carga (14), comprendiendo el método: medir una temperatura del líquido refrigerante (Tf) de un líquido refrigerante que fluye a través del cable de carga (14); medir una temperatura de la base de conector (Tb) de una base de conector (44) del cable de carga (14), base de conector (44) que lleva un elemento de contacto eléctrico (46) del cable de carga (14); estimar una temperatura de contacto (Tc) del elemento de contacto eléctrico (46); decidir la presencia de un contacto deficiente cuando la temperatura de contacto estimada (Tc) es superior a una temperatura de umbral (Tt); caracterizado por que la temperatura de contacto estimada (Tc) es la temperatura del líquido refrigerante (Tf) más la diferencia de la temperatura de la base de conector (Tb) y la temperatura del líquido refrigerante (Tf) multiplicado por un factor constante.

Description

DESCRIPCIÓN
Detección de un contacto deficiente de un cable de carga
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere al campo de las estaciones de carga eléctrica, por ejemplo, para vehículos eléctricos. En particular, la invención se refiere a un método y a un controlador para detectar un contacto deficiente de un cable de carga. Asimismo, la invención se refiere a una estación de carga.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Lo más seguro es que los vehículos eléctricos sustituyan con mayor frecuencia a los vehículos con motor de combustión. De este modo, es necesario proporcionar una infraestructura eficiente para la carga de vehículos eléctricos. Un elemento de dicha infraestructura puede ser una estación de carga que comprende un convertidor para generar una corriente de carga y con un cable de carga para proporcionar la corriente de carga al vehículo eléctrico. El cable de carga puede llevar un enchufe para conectarlo al vehículo eléctrico.
Para una carga rápida, puede ser beneficioso realizar la carga con corrientes comparativamente altas. En este caso, el cable de carga y el enchufe pueden enfriarse con líquido refrigerante que puede ser bombeado por la estación de carga a través del cable de carga y el enchufe.
En ocasiones, puede ser que el contacto eléctrico entre el enchufe y el vehículo eléctrico tenga una resistencia mucho mayor que en el caso habitual. Dicho contacto puede denominarse contacto deficiente y puede ser causado por suciedad y/o daños en el elemento de contacto eléctrico que está en contacto directo con el elemento de contacto eléctrico correspondiente del vehículo eléctrico. Puede haber situaciones de contacto deficiente debidas a la corrosión de las clavijas y/o elementos de contacto que sufren altas corrientes. Un contacto deficiente puede ocasionar un fuerte calentamiento del enchufe y otros componentes, por lo que debe evitarse.
Los documentos WO2017/143295 A1, US 2009/195237 A1 y US 2009/195237 A1 muestran conectores de carga y cables con refrigerante líquido, los cuales comprenden un sensor de temperatura.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION
Es un objeto de la invención proporcionar un método fiable y simple para detectar un contacto deficiente.
Este objeto se logra mediante la materia objeto de las reivindicaciones independientes. Otras realizaciones ilustrativas son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes y la siguiente descripción.
Un aspecto de la invención se refiere a un método para detectar un contacto deficiente de un cable de carga.
Un cable de carga puede ser un miembro para interconectar temporalmente una estación de carga con un dispositivo que se vaya a cargar, el cual puede tener un enchufe en su extremo. El cable de carga puede comprender conductores eléctricos y/o alambres para conducir la corriente de carga, tuberías o mangueras para la conducción del líquido refrigerante y/o una cubierta en la que se reciben estos componentes.
El cable de carga puede adaptarse para conducir una corriente superior a 10 A, en particular, superior a 100 A. Un contacto deficiente puede ser un contacto eléctrico entre un elemento de contacto eléctrico del cable de carga y un elemento de contacto eléctrico correspondiente de un dispositivo que se va a cargar con el cable de carga, el cual tiene una resistencia mayor, como de al menos 10 veces mayor, como un contacto óptimo, que puede tener una resistencia cercana a 0.
De acuerdo con una realización de la invención, el método comprende: medir una temperatura del líquido refrigerante de un líquido refrigerante que fluye a través del cable de carga; medir una temperatura de la base de conector de una base de conector del cable de carga, base de conector que lleva un elemento de contacto eléctrico del cable de carga; estimar una temperatura de contacto del elemento de contacto eléctrico determinando la temperatura de contacto a partir de una diferencia de la temperatura de la base de conector y la temperatura del líquido refrigerante; y decidir la presencia de un contacto deficiente, cuando la temperatura de contacto estimada es superior a una temperatura de umbral.
Un enchufe del cable de carga puede comprender uno o más conectores, que pueden estar compuestos por una base de conector y un elemento de contacto eléctrico. Por ejemplo, puede haber al menos un conector CC+ y un conector CC. La base de conector puede proporcionar una conexión eléctrica desde un conductor en el cable de carga con el elemento de contacto eléctrico. El contacto eléctrico está diseñado para estar en contacto directo con un elemento de contacto del dispositivo que se va a cargar. El contacto eléctrico puede sobresalir del enchufe. El elemento de contacto eléctrico puede ser una clavija y/o puede estar adaptado para recibir una clavija. En este último caso, el elemento de contacto eléctrico también puede denominarse hoja.
El líquido refrigerante puede fluir a través del cable de carga y puede enfriar el conector y, en particular, la base de conector, que luego enfría el elemento de contacto eléctrico. El líquido refrigerante puede calentarse mientras enfría el conector. La temperatura del líquido refrigerante se puede medir corriente abajo o corriente arriba del enchufe y/o del conector. Cualquier posición corriente arriba o corriente abajo de un intercambiador de calor para enfriar el líquido refrigerante puede ser adecuada para medir la temperatura del líquido refrigerante.
El líquido refrigerante puede ser un aceite refrigerante y/o puede aislarse eléctricamente. El método se puede utilizar con un cable de carga enfriado por líquido y/o se puede aplicar, si el líquido dentro del cable de carga se vaporiza al menos parcialmente, que puede ser el caso de un cable de carga refrigerado de dos fases.
La temperatura de la base de conector se puede medir en cualquier lugar de la base de conector. Colocar un sensor de temperatura en la base de conector puede ser mucho más simple que medir directamente la temperatura del elemento de contacto eléctrico directamente. Debe tenerse en cuenta que una medición directa de la temperatura del elemento de contacto eléctrico y, en particular, su parte superior puede no ser posible o al menos resultar complicado en comparación, ya que el cableado para un sensor de temperatura debe guiarse a lo largo de partes del elemento de contacto eléctrico.
A continuación, se estima la temperatura del elemento de contacto a partir de la temperatura del líquido refrigerante y la temperatura de la base de conector. Se calcula una diferencia entre la temperatura de la base de conector y la temperatura del líquido refrigerante. Esta diferencia puede ser 0 o mayor, ya que la temperatura del líquido refrigerante puede ser igual o menor que la temperatura de la base de conector. A partir de esta diferencia, se puede estimar la temperatura de contacto, por ejemplo, aplicando una función predefinida a la diferencia.
Luego, la temperatura de contacto estimada se compara con un umbral de temperatura para decidir si hay un contacto deficiente o no. Cuando la temperatura de contacto estimada es superior al umbral, se decide que hay un contacto deficiente y, por ejemplo, la carga puede detenerse, o al menos la corriente de carga puede reducirse para evitar el sobrecalentamiento. La temperatura de umbral puede ser superior a 80 °C, por ejemplo, 110 °C.
Cabe señalar que la temperatura de contacto estimada puede ser diferente de la temperatura de contacto real. Sin embargo, para decidir sobre la presencia de un contacto deficiente, solo puede ser necesario que la temperatura de contacto estimada discrimine entre la operación normal, es decir, temperaturas generadas durante un contacto eficiente y la operación anormal, es decir, una situación con un contacto deficiente.
Los experimentos han demostrado que la estimación de la temperatura de contacto a partir de la diferencia entre la temperatura de la base de conector y la temperatura del líquido refrigerante produce resultados mucho más fiables que la estimación de la temperatura de contacto a partir de la temperatura de la base de conector únicamente. Esto puede deberse al hecho de que un contacto deficiente y el calor generado por el contacto deficiente pueden tener más influencia en la cantidad de transferencia de calor entre la base de conector y el líquido refrigerante que en la temperatura resultante de la base de conector.
El método que se describe en el presente documento proporciona un mecanismo de detección eficaz que puede detectar de forma fiable un contacto deficiente y, por ejemplo, puede detener una sesión de carga. Asimismo, tampoco puede marcar ningún contacto como deficiente, cuando este no lo sea.
De acuerdo con una realización de la invención, la temperatura de contacto estimada se determina extrapolando linealmente la diferencia de la temperatura de la base de conector y la temperatura del líquido refrigerante. Se puede suponer que la temperatura de contacto estimada depende linealmente de la diferencia.
De acuerdo con una realización de la invención, la temperatura de contacto estimada es la temperatura del líquido refrigerante más la diferencia entre la temperatura de la base de conector y la temperatura del líquido refrigerante multiplicada por un factor constante. El factor constante puede determinarse experimentalmente y/o puede depender del diseño del conector y, opcionalmente, de la ubicación de un sensor de temperatura de la base de conector. El factor constante puede ser superior a 1, por ejemplo, entre 1,5 y 5.
De acuerdo con una realización de la invención, la base de conector comprende una cavidad a través de la cual se guía el líquido refrigerante. La base de conector puede comprender una entrada y una salida para el líquido refrigerante, que puede conectarse a tuberías o mangueras que conducen el líquido refrigerante. A la base de conector, por ejemplo, frente a la entrada y la salida, puede unirse el elemento de contacto eléctrico. El elemento de contacto eléctrico puede estar en contacto térmico directo y/o eléctrico directo con la base de conector.
De acuerdo con una realización de la invención, la temperatura de la base de conector se mide con un sensor de temperatura unido al interior de la base de conector. El sensor de temperatura puede disponerse dentro de la cavidad para el líquido refrigerante. Puede ser que el cable eléctrico conectado al sensor de temperatura esté provisto dentro de una tubería o manguera para conducir el líquido refrigerante. El líquido refrigerante puede aislarse eléctricamente.
También puede ser que el sensor de temperatura esté sumergido en el material de la base de conector.
El sensor de temperatura para medir la temperatura de la base de conector se puede colocar en una posición, en la que el elemento de contacto eléctrico está unido a la base de conector. De este modo, el sensor de temperatura puede detectar una temperatura de un pie del elemento de contacto eléctrico.
De acuerdo con una realización de la invención, la temperatura de la base de conector se mide con un sensor de temperatura unido al exterior de la base de conector. También es posible que el sensor de temperatura esté conectado a una superficie exterior de la base de conector. En este caso, un alambre eléctrico conectado al sensor de temperatura no necesita ser guiado dentro de una cavidad en la base de conector.
De acuerdo con una realización de la invención, la base de conector se enfría con líquido refrigerante. Como ya se ha mencionado, puede haber una cavidad dentro de la base de conector en la que se introduce líquido refrigerante. Sin embargo, también pueden ser posibles otras opciones, por ejemplo, que el líquido refrigerante sea guiado a través de un intercambiador de calor unido a la base de conector.
De acuerdo con una realización de la invención, la temperatura del líquido refrigerante se mide con un sensor de temperatura dispuesto en un flujo de líquido refrigerante que regresa de la base de conector. No es necesario medir la temperatura del líquido refrigerante cerca del conector, sino que puede medirse en cualquier parte del sistema de refrigeración. El sensor de temperatura para la temperatura del líquido refrigerante puede disponerse en una tubería y/o manguera conectada a una salida de la base de conector, es decir, corriente abajo de la base de conector. También se puede medir en una salida de la base de conector.
También es posible que la temperatura del líquido refrigerante se mida con un sensor de temperatura dispuesto en un flujo de líquido refrigerante que fluye hacia la base de conector. El sensor de temperatura para la temperatura del líquido refrigerante puede disponerse en una tubería y/o manguera conectada a una entrada de la base de conector, es decir, corriente arriba de la base de conector. También se puede medir en una entrada de la base de conector. De acuerdo con una realización de la invención, el líquido refrigerante se bombea desde un depósito, a través de mangueras, entre el depósito y el contacto eléctrico. Puede haber un intercambiador de calor para enfriar el líquido refrigerante antes de que entre en la tubería y/o manguera corriente arriba de la base de conector.
De acuerdo con una realización de la invención, la temperatura del líquido refrigerante se mide con un sensor de temperatura en el depósito. Este sensor de temperatura también se puede utilizar para controlar ventiladores para enfriar un intercambiador de calor, el cual se utiliza para enfriar el líquido refrigerante. De esta forma, es posible que no se necesite más el sensor de temperatura.
Otro aspecto de la invención se refiere a un método para cargar un dispositivo eléctrico. El método puede ser realizado por una estación de carga y/o su controlador. La carga del dispositivo eléctrico, como un vehículo eléctrico, se puede controlar dependiendo de si se ha detectado un contacto deficiente.
De acuerdo con una realización de la invención, el método de carga comprende: cargar el dispositivo eléctrico a través de un cable de carga generando una corriente en el cable de carga; detectar un contacto deficiente del cable de carga con el método de una de las reivindicaciones anteriores; e interrumpir la corriente cuando se detecte un contacto deficiente. La corriente de carga se puede generar con un inversor de la estación de carga. El inversor puede ser controlado por el mismo controlador, que también realiza el método para detectar un contacto deficiente. Cuando el controlador detecta un contacto deficiente, puede interrumpir la carga, por ejemplo, apagando el inversor. También se puede generar un mensaje que, por ejemplo, puede ser emitido por la estación de carga, acerca de la aparición de un problema durante la carga.
Otro aspecto de la invención se refiere a un controlador para una estación de carga adaptado para realizar el método de detección y/o el método de carga como se describe en la exposición anterior y en la que sigue. Por ejemplo, el controlador puede comprender un procesador y una memoria, en la que se almacena un programa informático que, cuando lo ejecuta el procesador, está adaptado para realizar el método. También es posible que el método se implemente al menos parcialmente en hardware.
Otro aspecto de la invención se refiere a una estación de carga, que comprende un cable de carga con un enchufe que comprende elementos de contacto eléctrico; un sistema de refrigeración para enfriar el cable de carga generando un flujo de líquido refrigerante a través del cable de carga y el enchufe; un primer sensor de temperatura para medir la temperatura de líquido refrigerante del líquido refrigerante; un segundo sensor de temperatura para medir la temperatura de la base de un conector de una base de conector dispuesta en el enchufe y un controlador como se describe en la exposición anterior y en la que sigue.
En resumen, el cable de carga y/o la estación de carga pueden estar equipados con al menos dos sensores de temperatura que se utilizan para detectar un contacto deficiente que puede resultar en un aumento excesivo de la temperatura.
Puede ser que el enchufe tenga varios conectores con una base de conector y un elemento de contacto eléctrico se ha descrito en la exposición anterior y en la que sigue. Cada base de conector puede estar provista de un sensor de temperatura para medir la temperatura de la base de un conector. También puede ser que se proporcione un solo sensor de temperatura para medir la temperatura del líquido refrigerante para varios conectores. El método de detección de contacto deficiente se puede realizar para cada base de conector y/o para cada sensor de temperatura para medir la temperatura de la base de un conector.
De acuerdo con una realización de la invención, el sistema de refrigeración comprende tuberías y/o mangueras en el cable de carga para transportar el líquido refrigerante. Las tuberías y/o mangueras se pueden conectar a la base de conector. Puede haber una tubería y/o manguera para suministrar líquido refrigerante a la base de conector y una tubería y/o manguera para devolver el líquido refrigerante a través del cable de carga.
De acuerdo con una realización de la invención, el sistema de refrigeración comprende una bomba para bombear líquido refrigerante a través del cable de carga. La bomba se puede proporcionar en una unidad de base de la estación de carga, unidad de base que también puede comprender otros componentes, un inversor, un controlador, un intercambiador de calor, etc.
De acuerdo con una realización de la invención, el sistema de refrigeración comprende un depósito para almacenar líquido refrigerante. El depósito puede estar interconectado en un circuito de refrigeración, que comprende un intercambiador de calor, dos tuberías y/o mangueras y la base de conector.
De acuerdo con una realización de la invención, la estación de carga y el cable de carga están adaptados para cargar un vehículo eléctrico. La estación de carga y/o el cable de carga pueden ser parte de la infraestructura de carga para vehículos eléctricos. La estación de carga se puede instalar en una estación de servicio, por ejemplo, cerca de una carretera o un lugar de estacionamiento, donde una persona puede interconectar manualmente el cable de carga con un vehículo eléctrico, que luego se puede cargar.
Debe entenderse que las características del método como se describen en la exposición anterior y en la que sigue pueden ser características del controlador y/o la estación de carga como se describen en la exposición anterior y en la que sigue, y viceversa.
Estos y otros aspectos de la invención resultarán evidentes y se aclararán con referencia a las realizaciones descritas a continuación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La materia objeto de la invención se explicará con más detalle en el siguiente texto con referencia a ejemplos de realización que se ilustran en los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra esquemáticamente una estación de carga de acuerdo con una realización de la invención. La figura 2 muestra esquemáticamente un conector en un extremo de un cable de carga para una estación de carga de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 3 muestra un diagrama de flujo con un método que detecta un contacto deficiente de un cable de carga y para cargar un dispositivo eléctrico de acuerdo con una realización de la invención.
La figura 4 muestra un diagrama con las temperaturas a lo largo del tiempo durante una primera sesión de carga. La figura 5 muestra un diagrama con las temperaturas a lo largo del tiempo durante una segunda sesión de carga.
La figura 6 muestra un diagrama con las temperaturas a lo largo del tiempo durante una tercera sesión de carga. Los símbolos de referencia utilizados en los dibujos y sus significados se enumeran en forma resumida en la lista de símbolos de referencia. En principio, las partes iguales se proporcionan con los mismos símbolos de referencia en las figuras.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE EJEMPLOS DE REALIZACIÓN
La figura 1 muestra una estación de carga 10, que comprende una unidad de base 12 y un cable de carga 14. La unidad de base 12 puede instalarse en una estación de servicio, en la que se pueden cargar vehículos eléctricos. La unidad de base 12 puede comprender un inversor 16, que se puede conectar a una red eléctrica 18 y/o que se puede adaptar para convertir una corriente alterna de la red eléctrica en una corriente continua para suministrarla al cable de carga 14 y, a través del cable de carga 14, a un vehículo eléctrico. El inversor 16 puede ser controlado por un controlador 20, que también puede medir una corriente de carga suministrada al cable de carga 14 y/o que puede controlar la carga en función de la corriente medida.
En la unidad de base 12, también se pueden alojar componentes de un circuito de refrigeración o sistema de refrigeración 22. El circuito de refrigeración 22 comprende un depósito 24, una bomba 26 y un intercambiador de calor 28 con un ventilador 30 opcional.
El depósito 24 puede conectarse con tuberías 32 que regresan del cable de carga y/o pueden usarse para almacenar líquido refrigerante, que puede ser un líquido tal como aceite refrigerante. En el depósito 24, puede disponerse un sensor de temperatura 34 que esté adaptado para medir una temperatura Tí del líquido refrigerante. La señal de sensor del sensor 34 puede ser recibida y evaluada por el controlador 20.
La bomba 26 y su velocidad pueden ser controladas por el controlador 20, que puede controlar la velocidad de la bomba 26 en función de la temperatura medida del líquido refrigerante. Cuando está activo, la bomba 26 bombea líquido refrigerante a través del circuito de refrigeración 22 y, en particular, desde el depósito 24 al intercambiador de calor 28 y desde allí hacia el cable de carga 14. Cuando haya pasado a través del cable de carga 14 y se haya calentado dentro del cable de carga 14, el líquido refrigerante vuelve al depósito 24.
El ventilador 30 se utiliza para enfriar el intercambiador de calor 28 y el líquido refrigerante que lo atraviesa. Además, el ventilador 30 y su velocidad pueden ser controlados por el controlador 20, por ejemplo, en función de la temperatura medida del líquido refrigerante.
El intercambiador de calor 28 puede estar conectado con tuberías 37 que conducen el líquido refrigerante al cable de carga 14.
Es posible que los componentes del circuito de refrigeración 22 estén dispuestos en otro orden. Por ejemplo, la bomba 26 puede bombear el líquido refrigerante al cable de carga 14, de modo que el líquido refrigerante pueda volver a la unidad de base 12, pueda pasar a través del intercambiador de calor 28 y el depósito 24 antes de regresar a la bomba 26.
La unidad de base 12 puede tener una carcasa 35, en la que se alojan los componentes 16, 20, 24, 26, 28, 30, 32, 34.
El cable de carga 14 puede comprender un cable flexible y un enchufe 36, que puede ser conectado por una persona al vehículo eléctrico que se vaya a cargar.
El enchufe 36 comprende varios conectores 38, como tres o cuatro conectores 38, cada uno de los cuales está previsto para conectar una fase de la corriente de carga y/o por motivos de protección con un contacto eléctrico correspondiente del vehículo eléctrico.
Para cada conector 38, el cable de carga 14 puede tener una línea 40, que comprende dos mangueras o tuberías y uno o más conductores eléctricos para conducir una corriente de carga y, opcionalmente, señales de medición. Las líneas 40 del cable de carga pueden alojarse en una cubierta común flexible 42, como una manguera de plástico. En la figura 2, se muestra un conector 38 en más detalle. El conector 38 comprende una base de conector 44, que puede estar alojada en el enchufe 36, y un elemento de contacto 46, que puede sobresalir del enchufe 36. El elemento de contacto 46 puede comprender una abertura 48, en la que se puede enchufar una clavija del vehículo eléctrico. También es posible que el elemento de contacto 46 esté formado como una clavija. El elemento de contacto 46 está unido directamente a la base 44. Tanto el elemento de contacto como la base 44 pueden ser de metal, como cobre.
La base de conector 44 comprende una cavidad 50 para el líquido refrigerante y una entrada 52 y una salida 54 a la cavidad. Tanto la entrada 52 como la salida 54 están conectadas a una manguera o tubería 56. Una de las mangueras 26 se puede conectar al depósito 24 o la bomba 26. La otra de las mangueras se puede conectar al intercambiador de calor 28. Las mangueras 56 y la cavidad 50 pueden verse como partes adicionales del circuito de refrigeración 22.
A través de una de las mangueras 56, se guía un alambre y/o conductor 58, que conecta la base de conector 44 al inversor 16. De esta forma, la corriente puede conducirse desde el inversor 16 a través de la manguera 56 respectiva hasta la base 44 del conector y desde allí hasta el contacto eléctrico 46.
El conector 38 comprende, además, un sensor de temperatura 60, 60', que mide la temperatura de la base de conector Tb. Una posibilidad es que el sensor de temperatura 60 esté unido al exterior de la base de conector 44. En este caso, el alambre de señal 62 que conecta el sensor 60 al controlador 20 puede extenderse fuera de la base 44 y a través del cable de carga 14 hasta la unidad de base 12 de la estación de carga 10.
Otra posibilidad es que el sensor de temperatura 60' esté unido al interior de la base 44, es decir, al interior de la cavidad 50. En este caso, el alambre de señal 62 que conecta el sensor 60 al controlador 20 puede pasar a través de la cavidad y/o a través de una de las mangueras 56 a través del cable de carga 14 hasta la unidad de base 12 de la estación de carga 10. Puede ser que el alambre de señal vaya a una de las mangueras 56 y que el alambre de carga 58 pase a través de la otra manguera 56.
Durante una operación normal, la resistencia entre el elemento de contacto eléctrico 46 y un elemento de contacto eléctrico correspondiente del vehículo eléctrico (tal como una clavija) es muy pequeña. Sin embargo, cuando hay suciedad en los elementos de contacto eléctricos, corrosión o desalineación mecánica, la resistencia puede volverse mucho mayor. A esto se le puede llamar un contacto deficiente entre los dos elementos de contacto. En el caso de un contacto deficiente, los elementos de contacto eléctrico comienzan a calentarse más que durante la operación normal. Aunque el elemento de contacto 46 se enfríe, la temperatura de los componentes mecánicos conectados puede elevarse a valores en los que pueden producirse daños. Esto se evita con el método descrito anteriormente y más adelante, que estima una temperatura de contacto Tc del elemento de contacto 46.
La figura 3 muestra un método que puede realizar el controlador 20 y que puede evitar un sobrecalentamiento del elemento de contacto 46.
En la etapa S10, el enchufe 36 está conectado a un dispositivo eléctrico, como un vehículo eléctrico, que es detectado por el controlador 20 y el controlador 20 comienza a cargar el dispositivo eléctrico a través de un cable de carga 14 generando una corriente en el cable de carga 14.
En las etapas S12 a S16 siguientes, el controlador 20 detecta si hay un contacto deficiente del cable de carga 14 o no.
En la etapa S12, una temperatura del líquido refrigerante Tt de un líquido refrigerante que fluye a través del cable de carga 14 se mide con un sensor de temperatura 34. La temperatura del líquido refrigerante Tt puede medirse con un sensor de temperatura 34 dispuesto en el depósito 24.
Asimismo, en la etapa S12, una temperatura de la base de conector Tb de la base de conector 44 del cable de carga 14 se mide con un sensor de temperatura adicional 60, 60'. La temperatura de la base de conector Tb puede medirse con un sensor de temperatura 60' unido al interior de la base 44 del conector o con un sensor de temperatura 60 unido al exterior de la base 44 del conector.
En la etapa S14, una temperatura de contacto Tc del elemento de contacto eléctrico 46 se estima a partir de la temperatura de la base de conector Tb y la temperatura del líquido refrigerante Tí. Ambas señales de medición de los sensores 34, 60, 60' se reciben en el controlador 20 y se procesan allí.
La temperatura de contacto Tc se puede determinar con la siguiente fórmula:
Tc = Tí + c (Tb - Tí)
Se determina una diferencia de la temperatura de la base de conector Tb y la temperatura del líquido refrigerante Tí, esta diferencia se multiplica por un factor constante c y la temperatura del líquido refrigerante Tí se agrega al resultado.
Mas en general, la temperatura de contacto estimada Tc se puede determinar extrapolando linealmente la diferencia de la temperatura de la base de conector Tb y la temperatura del líquido refrigerante Tí.
En la etapa S16, el controlador 20 decide si hay un contacto deficiente presente, o no. El controlador 20 compara la temperatura de contacto Tc con una temperatura de umbral Tt. Cuando la temperatura de contacto Tc es superior a la temperatura de umbral Tt, se asume que hay un contacto deficiente.
En la etapa S18, cuando se detecta un contacto deficiente, el controlador 20 interrumpe la corriente de carga. De lo contrario, la carga continúa.
Las figuras 4 a 6 muestran diagramas con temperaturas de contacto medidas y estimadas que se midieron y estimaron durante diferentes sesiones de carga. Todos los diagramas muestran los tiempos t en el eje x y la temperatura T en el eje y.
Todas las sesiones de carga comienzan con 2 minutos simplemente bombeando el líquido refrigerante, continúan con hasta 10 minutos de carga a corriente constante de 450 A, y luego finalizan con 5 minutos de refrigeración. Todas las sesiones de carga se realizaron a una temperatura ambiente de 20 °C.
La figura 4 muestra una sesión de carga de calibración, que se utilizó para determinar el factor constante c para un diseño específico del conector 38. En la sesión de carga de la figura 4, la clavija, que estaba enchufada en el elemento de contacto 46, era una clavija de acero, que tiene una mayor resistencia que una clavija de cobre de uso habitual.
Con las medidas de la sesión de carga de la figura 3, se determinó que el factor constante era c=3,9 para el sensor de temperatura 60 del exterior y c=2,4 para el sensor de temperatura 60' del interior.
La curva 64 muestra la temperatura de contacto medida, la curva Tc, 60 la temperatura de contacto estimada determinada a partir de las mediciones del sensor 60 y la curva Tc, 60' la temperatura de contacto estimada determinada a partir de la señal del sensor 60'. Se puede ver que las curvas son casi iguales.
Puede ser beneficioso determinar el factor constante c con una clavija de acero o un contacto con mayor resistencia como durante un buen contacto normal, ya que entonces, como se mostrará a continuación, la fórmula resultante puede predecir en exceso la temperatura de contacto estimada, que asegurará que no se pase por alto ninguna calamidad. Sin embargo, será lo suficientemente precisa como para evitar falsos positivos. Durante la operación normal, el método puede predecir en exceso la temperatura del elemento de contacto, pero este valor previsto puede estar muy por debajo del límite del umbral, por lo tanto, es poco probable que reporte falsos positivos.
La figura 5 muestra una sesión de carga con un buen contacto. Como puede verse, las temperaturas de contacto estimadas Tc en función de las mediciones del sensor 60 o el sensor 60' y el factor constante c correspondiente, como se determina en la sesión de carga mostrada en la figura 4, son superiores a la temperatura de contacto 64 medida directamente. El método parece predecir en exceso, pero no más de aproximadamente 10 °C, y solo cuando no hay ningún problema que detectar. También puede verse que la velocidad de detección tampoco sufre debido al hecho de que el sensor 60 está más alejado del elemento de contacto, como el sensor 60'.
La figura 6 muestra una sesión de carga con un contacto deficiente. Las temperaturas de contacto estimadas Tc en función de las mediciones del sensor 60 o del sensor 60' se elevan un poco más como la temperatura de contacto 64 medida directamente. Cuando se alcanza la temperatura de umbral Tt, la carga se detiene y el elemento de contacto 46 se enfría debido al flujo continuo de líquido refrigerante.
51 bien la invención se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y la descripción anterior, dicha ilustración y descripción deben considerarse ilustrativas, a modo de ejemplo y no restrictivas; la invención no se limita a las realizaciones descritas. Los expertos en la técnica y la práctica de la invención reivindicada pueden comprender y realizar otras variaciones de las realizaciones descritas, a partir de un estudio de los dibujos, la divulgación y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, la expresión "que comprende" no excluye otros elementos o etapas, y el artículo indefinido "un" o "una" no excluye una pluralidad. Un solo procesador o controlador u otra unidad puede cumplir las funciones de varios elementos enumerados en las reivindicaciones. El mero hecho de que se mencionen determinadas medidas en reivindicaciones dependientes diferentes entre sí no indica que una combinación de estas medidas no pueda utilizarse ventajosamente. Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no debe interpretarse como una limitación del alcance.
LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERENCIA
10 estación de carga
12 unidad de base
14 cable de carga
16 inversor
18 red eléctrica
20 controlador
22 circuito de refrigeración/sistema de refrigeración
24 depósito
26 bomba
28 intercambiador de calor
30 ventilador
32 tuberías
34 sensor de temperatura
35 carcasa
36 enchufe
37 tuberías
38 conector
40 línea
42 cubierta
44 base de conector
46 elemento de contacto eléctrico
48 abertura
50 cavidad
52 entrada
54 salida
56 manguera
58 alambre de carga
60 sensor de temperatura
60' sensor de temperatura
62 alambre de señal
64 temperatura de contacto medida Tí temperatura del líquido refrigerante Tb temperatura de la base de conector Tc temperatura de contacto
Tt temperatura de umbral

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un método para detectar un contacto deficiente de un cable de carga (14), comprendiendo el método: medir una temperatura del líquido refrigerante (Ti) de un líquido refrigerante que fluye a través del cable de carga (14);
medir una temperatura de la base de conector (Tb) de una base de conector (44) del cable de carga (14), base de conector (44) que lleva un elemento de contacto eléctrico (46) del cable de carga (14);
estimar una temperatura de contacto (Te) del elemento de contacto eléctrico (46);
decidir la presencia de un contacto deficiente cuando la temperatura de contacto estimada (Te) es superior a una temperatura de umbral (Tí);
caracterizado por que la temperatura de contacto estimada (Te) es la temperatura del líquido refrigerante (Ti) más la diferencia de la temperatura de la base de conector (Tb) y la temperatura del líquido refrigerante (Ti) multiplicado por un factor constante.
2. El método según la reivindicación 1,
en donde la base de conector (44) comprende una cavidad (50) a través de la cual se guía el líquido refrigerante.
3. El método según una de las reivindicaciones anteriores,
en donde la temperatura de la base de conector (Tb) se mide con un sensor de temperatura (60') unido a un interior de la base de conector (44).
4. El método según una de las reivindicaciones anteriores,
en donde la temperatura de la base de conector (Tb) se mide con un sensor de temperatura (60) unido a un exterior de la base de conector (44).
5. El método según una de las reivindicaciones anteriores,
en donde la base de conector (44) se enfría con líquido refrigerante;
en donde la temperatura del líquido refrigerante (Ti) se mide con un sensor de temperatura (34) dispuesto en un flujo de líquido refrigerante que regresa de la base de conector (44); o
en donde la temperatura del líquido refrigerante (Ti) se mide con un sensor de temperatura (34) dispuesto en un flujo de líquido refrigerante que fluye hacia la base de conector (44).
6. El método según una de las reivindicaciones anteriores,
en donde el líquido refrigerante se bombea desde un depósito (24) a través de una manguera (56) en el cable de carga (14) entre el depósito (24) y el contacto eléctrico (46).
7. El método según la reivindicación 6,
en donde la temperatura del líquido refrigerante (T) se mide con un sensor de temperatura (34) en el depósito (24).
8. El método según una de las reivindicaciones anteriores,
en donde el líquido refrigerante es un aceite refrigerante.
9. Un método para cargar un dispositivo eléctrico, comprendiendo el método:
cargar el dispositivo eléctrico a través de un cable de carga (14) generando una corriente en el cable de carga (14);
detectar un contacto deficiente del cable de carga (14) con el método según una de las reivindicaciones anteriores;
interrumpir la corriente, cuando se detecte un contacto deficiente.
10. Un controlador (20) para una estación de carga (10) que comprende medios para realizar el método según una de las reivindicaciones anteriores.
11. Una estación de carga (10), que comprende:
un cable de carga (14) con un enchufe (36) que comprende elementos de contacto eléctrico (46);
un sistema de refrigeración (22) para enfriar el cable de carga (14) generando un flujo de líquido refrigerante a través del cable de carga (14) y el enchufe (36);
un primer sensor de temperatura (34) para medir una temperatura del líquido refrigerante (T) del líquido refrigerante;
un segundo sensor de temperatura (60, 60') para medir una temperatura de la base de conector (Tb) de una base de conector (44) dispuesta en el enchufe (36);
un controlador (20) de acuerdo con la reivindicación 10.
12. La estación de carga (10) según la reivindicación 11,
en donde el sistema de refrigeración (22) comprende tuberías (56) en el cable de carga (14) para transportar el líquido refrigerante;
en donde el sistema de refrigeración (22) comprende una bomba (26) para bombear líquido refrigerante a través del cable de carga (14);
en donde el sistema de refrigeración (22) comprende un depósito (24) para almacenar líquido refrigerante.
13. La estación de carga (10) según la reivindicación 11 o 12,
en donde la estación de carga (10) y el cable de carga (14) están adaptados para cargar un vehículo eléctrico.
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