JP6188095B2

JP6188095B2 - 自動車の充電装置

Info

Publication number: JP6188095B2
Application number: JP2016080800A
Authority: JP
Inventors: シュペッサーダニエル
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2036-04-14
Also published as: US20170028861A1; DE102015112349A1; JP2017034971A; CN106394272B; CN106394272A; US10099565B2

Description

本発明は、充電装置を少なくとも１つの外部電気エネルギ源に接続するための複数のプラグ接続部材と、プラグ接続部材の温度を検出するために、プラグ接続部材の１つにそれぞれ割り当てられた（関連付けられた）複数の温度測定要素と、温度測定要素の検出した温度を評価するために、温度測定要素に電気接続された制御ユニットとを含む自動車用の充電装置に関する。

本発明はさらに、駆動動力を供給する電気機械と、電気駆動機械用の電気エネルギを貯蔵する電気エネルギ貯蔵装置とを含み、電気エネルギ貯蔵装置を充電する充電装置を含む自動車に関する。

最後に、本発明は、自動車の充電装置の複数のプラグ接続部材の温度を検出する方法に関する。

電気駆動式の自動車は、通常、自動車を外部充電ステーションに接続し、内部の電気エネルギ貯蔵装置を充電するために、複数の充電ソケットを有する。充電プロセス中に、大量の電気エネルギが、通常、これらの充電ソケットを介して送電され、そのため、充電プロセス中に、充電ソケットが昇温することがある。充電ソケットを高くなりすぎた温度から保護し、温度に関連する損傷を防ぐために、これらの充電ソケットは通常、それぞれ温度センサを有し、これらの温度センサは、充電ソケットの温度を検出し、前記温度を充電プロセス制御用の主制御ユニットに適宜に送る。充電ソケットの温度が閾値を超えた場合に、制御ユニットは、必要に応じて、充電プロセスを中断することができる。温度監視型充電ソケットを含むこの種の充電装置は、例えば、（特許文献１）から公知である。

この充電装置の１つの欠点は、各個々の温度センサが、２つの電線を用いて演算増幅器に別々に電気接続され、したがって、自動車内での温度センサの配線にかかる費用が高くなることである。

ＣＮ１０３１３８３１６Ａ号明細書

したがって、本発明の目的は、自動車用の温度測定要素を含む充電装置を提供することであり、この温度測定要素は、低いレベルの技術費用で制御ユニットに電気接続することができる。

導入部に挙げた充電装置の場合、この目的は、温度測定要素が、共通の第１の接続線を用いて制御ユニットに接続され、いずれも、個別に第２の接続線を用いて、制御ユニットに電気接続される、または電気接続されることが可能である点で達成される。

導入部に挙げた自動車の場合、この目的は、本発明による、電気エネルギ貯蔵装置を充電する充電装置によって達成される。

導入部に挙げた、本発明による自動車の充電装置の複数のプラグ接続部材の温度を検出する方法の場合、この目的は、プラグ接続器のそれぞれの温度を別々に検出すべく、温度測定要素が、制御ユニットに個別に順次電気接続されることにより達成される。

温度測定要素が共通の第１の接続線を用いて制御ユニットに接続される結果、温度測定要素は、電気接触するための個別の電線だけを有し、さらに、第２の電気接触として、共通の電気接続線を用いて制御ユニットに接続されるので、配線にかかる費用をかなり削減することができる。

温度測定要素が、本発明による方法により、制御ユニットに順次個別に電気接続される結果、単一の制御ユニットを使用して、複数の温度測定要素からの測定信号を評価することができ、その結果として、技術費用がさらに削減される。

したがって、本発明の目的が完全に達成される。

好ましい実施形態では、２つの接続線は、いずれも制御可能なスイッチ（以下、単に、制御式スイッチ）を用いて制御ユニットに接続することができる。

その結果、温度測定要素は、制御ユニットに個別に接続することができ、したがって、例えば、演算増幅器の形態の単一の制御ユニットをすべての温度測定要素に対して使用することができ、したがって、技術費用がさらに削減される。

この場合、制御式スイッチを開閉し、温度測定要素を制御ユニットに適宜選択的に接続するために、制御式スイッチが制御ユニットに接続される場合が特に好ましい。

その結果、共通の第１の接続線のオフセット電流を回避することができ、したがって、温度の正確な測定が可能である。

好ましい実施形態では、制御ユニットは、温度測定要素を制御ユニットに接続するように設計され、前記温度測定要素は、外部エネルギ源に接続されるプラグ接続部材に割り当てられる。

その結果、個々に使用されるプラグ接続部材の温度を検出することができ、したがって、プラグ接続部材を用いた充電中に、温度が高くなりすぎるのを回避することができる。

好ましい実施形態では、温度測定要素は、いずれも、制御式スイッチの１つを用いて、制御ユニットの電気接続部に接続することができる。

その結果、様々な温度測定要素の温度を評価するために、単一の制御ユニットを使用することができる。

好ましい実施形態では、制御ユニットは、プラグ接続部材を用いて送電される充電電力を、使用されるプラグ接続部材の検出した温度を用いて算定するように設計される。

その結果、充電電力を制限することができ、電気構成要素の損傷を回避することができる。

好ましい実施形態では、温度測定要素は、温度測定用抵抗の形態を取る。

その結果、低レベルの技術費用で、プラグ接続部材の温度を正確に検出することができる。

これは、制御ユニットが演算増幅器の形態を取る場合にさらに好ましい。

その結果、温度測定要素からの検出された温度信号を正確に評価することができる。

これは、プラグ接続部材が、自動車の充電ソケットの形態を取る場合にさらに好ましい。

その結果、例えば、充電ステーションなどの外部電気エネルギ源への充電装置の信頼できる単純な接続が可能である。

総括すると、本発明による充電装置の場合、温度測定要素はそれずれ、１つだけの個別の供給線を有し、共通の戻し線を用いて制御ユニットに接続されるか、または接続されることが可能であるので、共通の第１の接続線および個別の第２の接続線により、温度測定要素の配線にかかる費用をかなり削減することができる。

上記の特徴、および引き続き下記に説明される特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、個々の特定の組み合わせだけでなく、他の組み合わせ、またはそれ自体でも使用することができるのは言うまでもない。

本発明の例示的な実施形態が、以下の説明において、より詳細に説明される。

電気エネルギ貯蔵装置用の充電装置を含む自動車の概略図を示している。様々な温度測定要素を制御ユニットに電気接続する回路の概略図を示している。温度測定要素を制御ユニットに電気接続する回路のさらなる実施形態を示している。自動車の使用される充電ソケットの温度を求める方法の流れ図を示している。

図１は、全体として１０で示す自動車の概略的な平面図を示している。自動車１０は、完全な電気駆動式車両の形態か、あるいはハイブリッド駆動体を有する自動車の形態を取ることができ、通常では、自動車１０を１つまたは複数の電気エネルギ源１８、２０に電気接続し、電気エネルギを電気負荷および／または電気エネルギ貯蔵装置に適宜に供給するために、一般的に３つの充電ソケット１２、１４、１６を有する。

充電ソケット１２、１４、１６は、充電ユニット２２に電気接続され、充電ユニット２２は、電気エネルギ貯蔵装置２４を充電するために、自動車１０の電気エネルギ貯蔵装置２４に電気接続されている。

充電ユニット２２は、電圧、特に、高電圧を外部電気エネルギ源１８、２０から電気エネルギ貯蔵装置２４に送り、必要に応じて、電圧を充電電圧に変圧するように機能する。

それぞれの温度センサ２６、２８、３０は、それぞれの充電ソケット１２、１４、１６の温度を検出して、充電ソケット１２、１４、１６を用いた電気エネルギの送電中に、温度が高くなりすぎるのを回避するために、充電ソケット１２、１４、１６に割り当てられている。温度センサ２６、２８、３０は、温度センサ２６、２８、３０からの温度信号を評価し、充電プロセスを適宜に制御するために、通常では制御ユニット３２に電気接続されている。

温度センサ２６、２８、３０は、通常、いずれも個別の電線を用いて制御ユニット３２に接続され、温度センサ２６、２８、３０のすべては、下記にさらに詳細に説明するように、共通の戻り線を用いて制御ユニット３２に接続される。結果として、温度センサ２６、２８、３０を制御ユニット３２に電気接続する技術費用を削減することができる。

図２は、制御ユニット３２と、さらに、前記制御ユニットに接続された温度センサ２６、２８、３０とからなる電気回路の第１の実施形態を示している。

温度センサ２６、２８、３０は、この実施形態では、温度測定用抵抗の形態を取っている。制御ユニット３２は、３つの演算増幅器３４、３６、３８を有し、演算増幅器３４、３６、３８の第１の電気接続部は、いずれも、個別の電線３６、３８、４０によって温度センサ２６、２８、３０に接続されている。温度センサ２６、２８、３０は、共通の電線４２を用いて、演算増幅器３４、３６、３８の第２の電気接続部に接続されている。このように構成された温度センサ２６、２８、３０の電気接触接続により、温度センサ２６、２８、３０の配線にかかる技術費用が削減される。その理由は、温度センサ２６、２８、３０を演算増幅器３４、３６、３８に接続する戻り線として、共通の電線４２が使用されているからである。

図３は、制御ユニット３２と、さらに、前記制御ユニットに接続された温度センサ２６、２８、３０とからなる回路のさらなる実施形態を示している。

この実施形態では、制御ユニット３２は、１つの演算増幅器４４だけを有し、個別の電線３６、３８、４０を用いて、前記演算増幅器の第１の入力接続部を温度センサ２６、２８、３０に接続することが可能である。電線３６、３８、４０は、温度センサ２６、２８、３０を演算増幅器４４の第１の入力接続部に個別に電気接続するために、いずれも制御式スイッチ４６、４８、５０を有する。温度センサ２６、２８、３０は、共通の電線４２を用いて、演算増幅器４４の第２の入力接続部に接続されている。制御ユニット３２は、制御式スイッチ４６、４８、５０を順次開閉させ、温度センサ２６、２８、３０を演算増幅器４４に、個別に順次電気接続するために、制御式スイッチ４６、４８、５０に接続されたコントローラ５２をさらに有する。コントローラ５２は、マイクロコントローラの形態を取るのが好ましい。

制御式スイッチ４６、４８、５０を用いた温度センサ２６、２８、３０の個別の接続により、温度センサ２６、２８、３０からの温度測定値は、単一の演算増幅器４４を用いて、時間遅延を設けて読み出し、評価することができ、したがって、制御ユニット３２にかかる技術費用が削減される。

さらに、制御式スイッチ４６、４８、５０を使用して、共通電線４２のオフセット電流を防止することができる。その結果、温度センサ２６、２８、３０からの測定信号は正確に検出することができ、オフセット電流から影響を受けない。

１つの温度センサ２６、２８、３０を演算増幅器４４に、いずれも順次遅延させて電気接続することにより、温度測定信号のすべてを順次読み出すことができ、したがって、充電ソケット１２、１４、１６の温度は、順次、一定の間隔で検出することができ、充電ソケット１２、１４、１６の信頼できる温度測定が可能である。電気エネルギ貯蔵装置２４を充電するために、充電ソケット１２、１４、１６のうちの１つだけが、外部電気エネルギ源１８、２０に電気接続される場合、いずれも場合も、対応する付属温度センサ２６、２８、３０だけを演算増幅器４４に接続することができ、したがって、この場合、使用される充電ソケットだけが観測される。

図４は、温度センサ２６、２８、３０から測定値を読み出すプロセスを説明するための概略的な流れ図を概略的に示している。方法は全体として６０で示されている。方法はステップ６２で始まる。ステップ６４で、制御式スイッチ４６、４８、５０による自己試験が最初に行われる。ステップ６６で、制御ユニット３２は、電気エネルギ貯蔵装置２４を充電するために、充電ソケット１２、１４、１６のうちのどれが接続されているかを照合する。ステップ６８で、第１の充電ソケット１２が使用中であるかどうかを判断するために照合が行われ、第１の充電ソケット１２が使用中ならば、ステップ７０で、制御式スイッチ４６が作動され、ステップ７２で、温度センサ２６から測定値が読み出される。

第１の充電ソケット１２が使用中でない場合、ステップ７４で、第２の充電ソケット１４が使用中であるかどうかを判断するために照合が行われ、第２の充電ソケット１４が使用中ならば、ステップ７６で、制御式スイッチ４８が作動され、すなわち、閉じられ、ステップ７８で、温度センサ２８から測定値が読み出される。

ステップ７４で、第２の充電ソケット１４が使用中でないと判断された場合、ステップ８０で、第３の充電ソケット１６が使用中であるかどうかを判断するために照合が行われ、第３の充電ソケット１６が使用中ならば、ステップ８２で、制御式スイッチ５０が閉じられ、ステップ８４で、温度センサ３０から測定値が読み出される。充電ソケット１２、１４、１６のどれも接続されていない場合、方法６０は、フィードバック８６で示すように、ステップ６６に戻る。この照合は、一定の間隔で、例えば、毎秒１回行うことができる。

制御式スイッチ４６、４８、５０は、温度センサ２６、２８、３０の特定の１つから読み取り、したがって、使用中である充電ソケット１２、１４、１６の温度を評価するために、本方法によって対象を定めて閉じることができる。

１０自動車
１２プラグ接続部材
１４プラグ接続部材
１６プラグ接続部材
１８外部電気エネルギ源
２０外部電気エネルギ源
２２充電装置
２４電気エネルギ貯蔵装置
２６温度測定要素
２８温度測定要素
３０温度測定要素
３２制御ユニット
３６第２の接続線
３８第２の接続線
４０第２の接続線
４２第１の接続線
４６制御式スイッチ
４８制御式スイッチ
５０制御式スイッチ
６０方法

Claims

自動車（１０）用の充電装置（２２）であって、
前記充電装置（２２）を少なくとも１つの外部電気エネルギ源（１８、２０）に接続するための複数のプラグ接続部材（１２、１４、１６）と、
前記プラグ接続部材（１２、１４、１６）の温度を検出するために、前記プラグ接続部材（１２、１４、１６）の１つにそれぞれ割り当てられた複数の温度測定要素（２６、２８、３０）と、
前記温度測定要素（２６、２８、３０）の検出した温度を評価するために、前記温度測定要素（２６、２８、３０）に電気接続された制御ユニット（３２）と、
を含み、
前記温度測定要素（２６、２８、３０）は、共通の第１の接続線（４２）を用いて前記制御ユニット（３２）に接続され、いずれも、個別に第２の接続線（３６、３８、４０）を用いて、前記制御ユニット（３２）に電気接続される、または電気接続されることが可能であることを特徴とする充電装置。
前記第２の接続線（３６、３８、４０）は、いずれも制御式スイッチ（４６、４８、５０）を用いて前記制御ユニット（３２）に接続することができることを特徴とする、請求項１に記載の充電装置。
前記制御式スイッチ（４６、４８、５０）は、前記制御式スイッチ（４６、４８、５０）を開閉し、前記温度測定要素（２６、２８、３０）を前記制御ユニット（３２）に適宜選択的に接続するために、制御ユニット（３２）に接続されることを特徴とする、請求項２に記載の充電装置。
前記制御ユニット（３２）は、温度測定要素（２６、２８、３０）を前記制御ユニット（３２）に接続するように設計され、前記温度測定要素は、外部エネルギ源（１８、２０）に接続されるプラグ接続部材（１２、１４、１６）に割り当てられることを特徴とする、請求項３に記載の充電装置。
前記温度測定要素（２６、２８、３０）は、いずれも前記制御式スイッチ（４６、４８、５０）の１つを用いて、前記制御ユニット（３２）の電気接続部に接続することができることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の充電装置。
前記温度測定要素（２６、２８、３０）は、温度測定用抵抗の形態を取ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の充電装置。
前記制御ユニット（３２）は、演算増幅器の形態を取ることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の充電装置。
前記プラグ接続部材（１２、１４、１６）は、充電ソケットの形態を取ることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電装置。
駆動動力を供給する電気機械と、前記電気機械用の電気エネルギを貯蔵する電気エネルギ貯蔵装置（２４）とを含む自動車（１０）であって、前記電気エネルギ貯蔵装置（２４）を充電するための、請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電装置（２２）を含む自動車（１０）。
請求項１〜８のいずれか一項に記載の自動車（１０）の充電装置（２２）の複数のプラグ接続部材（１２、１４、１６）の温度を検出する方法（６０）であって、前記プラグ接続部材（１２、１４、１６）のそれぞれの温度を別々に検出するために、前記温度測定要素（２６、２８、３０）が、前記制御ユニット（３２）に、個別に順次電気接続される方法。