WO2023222338A1 - Method for determining the temperature in a charging socket of an electric vehicle, and charging socket for an electric vehicle - Google Patents

Method for determining the temperature in a charging socket of an electric vehicle, and charging socket for an electric vehicle Download PDF

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WO2023222338A1
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contacts
estimate
tdc
tac
charging socket
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PCT/EP2023/060821
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Stephan Heckelsmüller
Christian Scheibl
Stephan Schafferhans
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Lisa Dräxlmaier GmbH
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    • H01R13/665Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit
    • H01R13/6683Structural association with built-in electrical component with built-in electronic circuit with built-in sensor

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the temperature in a charging socket of an electric vehicle and charging socket for an electric vehicle.
  • the possible wear of high-voltage contacts in the charging socket which are usually DC contacts for charging with direct current, represents a potential safety risk.
  • the temperature of these contacts must be determined as precisely as possible needed.
  • the temperature sensors provided in such charging sockets do not allow a sufficiently precise determination of the temperature, particularly on the high-voltage contacts.
  • a temperature is determined at a charging socket of an electric vehicle.
  • the charging socket includes direct current contacts for charging the electric vehicle and electrically separated alternating current contacts for charging the electric vehicle as well as respective direct current contacts and the
  • Alternating current contacts assigned and spaced temperature sensors for measuring the respective temperatures of the contacts.
  • the DC contacts and the AC contacts can be pins or sockets.
  • the DC contacts can be high-voltage contacts for charging, especially fast charging, of the electric vehicle.
  • the direct current contacts can be designed to charge a traction battery of the electric vehicle at charging stations designed for this purpose with more than 40 kW or with more than 350 kW at voltages of, for example, 400 V, 800 V or 1000 V.
  • the AC contacts can, for example, be contacts for charging the traction battery on a wallbox, e.g. at 110 V or 230 V.
  • the charging socket is a so-called combo charging socket, which can be operated either with direct current or with alternating current.
  • the temperature sensors are not arranged directly on the current-carrying contacts, but are arranged at some distance from them, for example on a circuit board. For example, an air gap can be present between the temperature sensors and the respective contacts.
  • the temperature sensor which is assigned to one of the respective contacts, is in particular arranged closer to this contact than the other temperature sensors.
  • the charging socket is designed in particular in such a way that a high-voltage and a low-voltage electrical system are safely separated from one another.
  • the power-carrying contacts i.e. the direct current and alternating current contacts
  • the power-carrying contacts are monitored using respective temperature sensors.
  • the temperature sensors on the contacts that are not energized during the respective charging process are also used. While the electric vehicle is connected via the DC contacts or via the Alternating current contacts are charged, so respective temperatures are measured using the temperature sensors assigned to the direct current contacts and the alternating current contacts.
  • thermodynamic model of the charging socket which maps a thermal coupling between the temperature sensors and, depending on this, provides estimated values for the temperatures of the respective contacts.
  • the thermodynamic model can, for example, depict or describe the heat conduction between the temperature sensors.
  • the thermodynamic model can also describe, for example, the heat conduction between the contacts and the temperature sensors assigned to them.
  • the thermodynamic model can map or describe heat conduction paths between the temperature sensors and the direct current and alternating current contacts.
  • an estimated value for the temperature of at least one of the DC contacts or of at least one of the AC contacts is determined during the charging process by entering the measured temperatures into the thermodynamic model of the charging socket.
  • the estimated value can be determined repeatedly, in particular in real time, throughout the entire charging process. Estimates of their respective temperatures can also be determined for all contacts by entering the measured temperatures into the thermodynamic model of the charging socket.
  • a model-based coupling of the temperature sensors takes place, which are responsible for measuring the temperature of the direct current and alternating current contacts.
  • the model is used to establish a thermodynamic relationship between the temperatures measured by the temperature sensors in order to determine said estimated values for the temperatures of the contacts.
  • the direct current contacts of the charging socket heat up, as these are energized via associated contacts from, for example, a charging gun, with the battery then being fed via corresponding direct current lines.
  • the high current intensity creates heat at the direct current contacts.
  • the heating of the direct current contacts is measured via the respective temperature sensors assigned to them, as a Heat transfer from the direct current contacts to the associated temperature sensors takes place.
  • the direct current contacts can be connected to the associated temperature sensors in a heat-conducting manner.
  • the AC contacts also heat up during the DC charging process, even though they are not energized.
  • the alternating current contacts are heated by heat transfer, in particular by thermal coupling of the temperature sensors to one another, which can be arranged, for example, on the same circuit board.
  • the temperatures of the contacts measured during the charging process i.e. temperature data characterizing the measured temperatures
  • the result is then, for example, estimated values for the temperatures of the direct current contacts.
  • the invention is based on the finding that if the thermodynamic model is fed both with temperature data from the temperature sensor system for the direct current contacts and with temperature data from the temperature sensor system for the alternating current contacts, the actual temperatures of the high-voltage contacts, i.e. the direct current contacts, can be determined more precisely than if one were to simply use the values of the temperature sensors assigned to the DC contacts. The reverse can also be done when charging with alternating current.
  • the invention is based on the knowledge that temperatures measured by the direct current sensors can be below the actual temperatures of the direct current contacts. The DC contact temperatures estimated using the thermodynamic model are much closer to the actual DC contact temperatures.
  • the temperature sensors for the direct current and alternating current contacts work together to estimate particularly precise temperature values for the contacts using the thermodynamic model of the charging socket. Due to the high model-based accuracy in temperature determination, less effort has to be put into the actual physical accuracy, which brings economic and design advantages. The accuracy of the temperature determination at the contacts can be improved using the method according to the invention, especially in the event of a dynamic temperature increase. Existing temperature sensors and existing data processing equipment can be used to implement the method, This results in at most a small design effort when implementing the method according to the invention in the charging socket. Since the temperature sensors work together in the method according to the invention, it offers advantages both when charging with alternating current and when charging with direct current in order to determine the temperatures of the respective current-carrying contacts during the charging process.
  • the method according to the invention therefore enables a particularly simple and precise solution for measuring the temperature in a charging socket of an electric vehicle.
  • a possible embodiment of the invention provides that a current intensity is regulated during the charging process depending on the estimated value for the temperature of at least one of the direct current contacts or of at least one of the alternating current contacts.
  • the regulation can be carried out, for example, using a charging control device.
  • the charging power can be reduced to avoid overheating of the relevant contacts.
  • a temperature limit can be specified. If this is reached or exceeded by the estimated value, the current intensity during the charging process can be reduced, for example. This means that a particularly safe charging process can be achieved at any time.
  • thermodynamic model of the charging socket takes into account the heat conduction between the temperature sensors and the contacts.
  • Other aspects of heat transfer can also be taken into account in the model, such as thermal radiation or convection.
  • the model can enable particularly precise temperature estimation by taking thermal couplings between the temperature sensors into account.
  • thermodynamic model of the charging socket is provided in the form of an empirical model. This means that a model is used that is relatively easy to create and can still provide very precise estimated values for the temperatures of the direct current and alternating current contacts.
  • the empirical model contains the estimated values for the temperatures of the contacts using respective calculation formulas determined, which include the measured temperatures and time derivatives of the measured temperatures, each multiplied by a parameter.
  • the measured temperatures and their time derivatives are therefore related to one another in order to determine the estimated values.
  • the calculation formula can, for example, be structured as follows:
  • This calculation formula can be used for a charging socket with two direct current and two alternating current contacts, with a temperature sensor assigned to each of the contacts. It could be, for example, a CCS1 charging socket.
  • the charging socket therefore contains four temperature sensors, two of which are arranged on the DC contacts TDC- and TDC+, and two on the AC contacts TACLI and TACL2.
  • the temperatures TDC-, TDC+, TACLI and TAC L2 are each the measured values of the temperature sensors.
  • TDC+ estimate, TAC L1 estimate and TAC L2 estimate can be determined analogously.
  • the parameters Ci to Cs can be determined using curve fitting algorithms, where reference sensors can measure the actual temperature of the DC and AC contacts.
  • the reference sensors do not require HV-NV separation and are only needed for a one-off experimental setup, high-precision and high-priced reference sensors can be used.
  • One possibility would be flexible film sensors, which are glued over a large area to the surface of the pin contacts.
  • thermodynamic model of the charging socket is provided in the form of a physical model which maps the heat conduction paths between the temperature sensors and the contacts using a thermal equivalent circuit model of the charging socket.
  • This offers a particularly accurate way to estimate the temperatures of the direct current and alternating current contacts.
  • thermal equivalent circuit model the contacts, the temperature sensors and a circuit board on which the temperature sensors are arranged are approximated by respective thermal masses which are linked together by thermal resistors. The temperatures of the contacts measured by the temperature sensors serve as input variables in this model.
  • the heat transfers between the elements can be depicted particularly realistically; This means that the temperatures of the respective contacts can then be estimated particularly precisely using the model.
  • a further possible embodiment of the invention provides that in the thermal equivalent circuit model, respective heat flows to the contacts are specified as a function of respective temperature gradients, which result from the measured temperatures.
  • the temperature gradients actually cause corresponding heat flows in the corresponding directions that the model calculates. If one DC contact heats up faster than the other, e.g. due to wear of the coating, a heat flow occurs between these DC contacts.
  • the thermal equivalent switching model is based on the assumption that the deviation of the measured temperature from the actual temperature is approximately proportional to the heat flow in the direction of the corresponding element. In the equivalent switching model, this heat flow is fed to the corresponding direct current or alternating current contact, which enables a particularly precise temperature estimate.
  • the resulting heat flow reflects the heating of the respective contact due to the ohmic resistance of the contacts and associated lines.
  • the heat flows to the contacts are increased by respective constant factors.
  • the factors can be chosen, for example supported by experiments, so that the resulting heat flows correspond particularly precisely to the actual heat flows. This leads to a particularly good temperature estimate of the contacts.
  • the thermal equivalent circuit model is determined depending on the geometry of the charging socket, material characteristics of the charging socket and/or based on an experimental setup.
  • the thermal masses, the thermal resistances and/or the factors can be determined depending on the geometry of the charging socket, material characteristics of the charging socket and/or using an experimental setup. The determination based on the geometry and/or material characteristics can also be understood as a physical determination of the parameters in question. Fine tuning can then be carried out using an experimental setup. This enables particularly good modeling of the thermal equivalent circuit model.
  • a further possible embodiment of the invention provides that a level of detail of the thermal equivalent circuit model and a time step size are set so that a data processing device can determine the estimated value for the temperature of at least one of the direct current contacts or of at least one of the alternating current contacts in real time.
  • the operation of the data processing device in which the temperature of at least one of the contacts or all contacts is estimated, runs simultaneously, or almost simultaneously, with the actual change in the temperatures of the direct current and/or alternating current contacts.
  • the level of detail of the thermal equivalent circuit model and the time step between which the respective estimates of the temperatures are made are selected taking into account the performance of the data processing device so that a real-time estimate of the temperature of at least one of the contacts or all contacts is possible during a charging process. This means that the charging process and any temperature changes that may occur at the contacts can be monitored particularly precisely.
  • the charging socket according to the invention for an electric vehicle comprises DC contacts for charging the electric vehicle and AC contacts that are electrically separated from these for charging the electric vehicle; respective the DC contacts and the
  • Possible configurations of the method according to the invention can be viewed as possible configurations of the charging socket and vice versa.
  • the charging socket can in particular have means for carrying out all process steps.
  • a possible embodiment of the charging socket provides that a heat-conducting connection is established between the temperature sensors via copper lines, thermal paste and/or a circuit board. This results in a particularly good heat-conducting connection between the temperature sensors, as a result of which the actual temperatures at the DC and AC voltage contacts can be estimated particularly precisely using the thermodynamic model of the charging socket.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a charging socket for an electric vehicle, which has direct current contacts for charging with direct current and alternating current contacts for charging with alternating current and a temperature sensor for each contact, which are arranged on a common circuit board;
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a method for determining temperatures of the direct current contacts during a charging process with direct current
  • Fig. 3 temperature curves during the charging process with direct current, which were measured or estimated using different temperature sensors or actually occur;
  • Fig. 4 shows a thermal equivalent switching model of the charging socket.
  • a charging socket 10 for an electric vehicle for example in the form of a purely electrically powered passenger car, is partially shown in a schematic representation in Fig. 1.
  • the charging socket 10 is a combo charging socket, by means of which the electric vehicle can be charged with both direct current and alternating current.
  • the charging socket 10 has two AC contacts 12 and two DC contacts 14 for this purpose.
  • a temperature sensor 13, 16 is assigned to each of the AC contacts 12 and each of the DC contacts 14.
  • the temperature sensors 13, 16 are arranged on a circuit board 18.
  • a method for determining temperatures of the direct current contacts 14 during a charging process with direct current is shown in the form of a flow chart 20.
  • a current conduction path 22 for one of the direct current contacts 14 is indicated on the far left.
  • a charging gun 24 is inserted into the charging socket 10, not shown here, and contacts of the charging gun 24 are contacted with the DC contacts 14.
  • Direct current then flows, for example at 250 amps, through the direct current contacts 14 via direct current lines 26 to a traction battery, not shown here, of the electric vehicle in which the charging socket 10 is installed. Due to the current flow, the direct current contacts 14 heat up.
  • a heat flow 30 then flows from the direct current contacts 14 both to the temperature sensors 16 assigned directly to them and to the temperature sensors 13 further away from them. There is a thermal coupling 32, indicated schematically here, between the temperature sensors 13, 16.
  • thermodynamic model 34 of the charging socket 10.
  • the Model 34 will also be certain parameters from a provided parameter set 36 are supplied, which enable the thermodynamic modeling of the model 34 to be as realistic as possible.
  • a respective temperature of the direct current contacts 14 is estimated using the model 34. This can be done by a data processing device 38, which can be part of the charging socket 10.
  • a charging control device 40 regulates a current intensity with which the charging gun 24 carries out the charging process.
  • various temperature curves 42, 44, 46, 48 are plotted in a diagram during the charging process with direct current.
  • the temperature profile 42 characterizes the actual temperature at one of the direct current contacts 14, the temperature profile 44 the temperature estimated using the model 34, the temperature profile 46 the temperature measured by means of the temperature sensor 16 arranged closest to the direct current contact 14 and the temperature profile 48 the temperature measured by means of one of the temperature sensors 13 measured temperature.
  • the model 34 can be an empirically based model, for example.
  • the empirical model 34 can be represented by the following calculation formula:
  • the temperatures TDC- and TDC+ are the temperatures measured by the temperature sensors 16.
  • the temperatures TAC LI and TAC L2 are the temperatures measured by the temperature sensors 13.
  • TDC estimate is the estimated temperature of one of the DC contacts 14. The remaining estimated temperatures TDC+ estimate, TAC L1 estimate and TAC L2 estimate can be determined analogously.
  • the parameters Ci to Cs can be determined using curve fitting algorithms, where reference sensors can measure the actual temperature of the DC contacts 14 and AC contacts 12.
  • the reference sensors do not require any separation between the high-voltage and low-voltage systems and are only required for a one-off experimental setup. Therefore, high-precision and high-priced reference sensors can be used for these reference sensors. For example, as Reference sensors will use flexible film sensors that are glued over a large area to the surfaces of the contacts 12, 14.
  • thermal equivalent circuit model 50 depicts the actual thermal conduction within the charging socket 10 using a thermal equivalent circuit model 50, as shown in FIG. 4.
  • the thermal equivalent circuit model 50 the alternating current contacts 12, the temperature sensors 13, 16, the direct current contacts 14 and the circuit board 18 are each assigned a thermal mass. The respective heat transport between these elements is simulated by thermal resistances.
  • the temperatures TDC- and TDC+ measured by means of the temperature sensors 16 and the temperatures TAC LI and TAC L2 measured by means of the temperature sensors 13 flow into the thermal equivalent circuit model 50 as input variables.
  • the respective estimated values TDC estimate, TDC+ estimate, TAC LI estimate and TAC L2 estimate for the contacts 12, 14 are obtained as output variables using the thermal equivalent circuit model 50.
  • a temperature gradient is created from the alternating current contacts 12 to the direct current contacts 14.
  • the temperature gradient causes a heat flow from the direct current contacts 14 to the alternating current contacts 12, and therefore also correspondingly from the temperature sensors 16 to the temperature sensors 13. If one of them also heats up DC contacts 14 faster than the other, for example due to wear on the coating of the relevant contact 14, a heat flow between the DC contacts 14 is also added.
  • the thermal equivalent circuit model 50 is based on the assumption that the deviation of the measured temperature from the actual temperature is somewhat proportional to the heat flow in the direction of the corresponding temperature sensor 13, 16. In the thermal equivalent circuit model 50, this heat flow is supplied to the corresponding DC contact 14, whereby it can be amplified by a constant factor. The resulting heat flow represents the heating of the relevant direct current contact 14 due to the ohmic resistance of the contact parts and lines.
  • the thermal equivalent circuit model 50 is based on 9 thermal masses, which are linked to one another by 10 thermal resistors.
  • the Heat flows in the direction of the contacts 12, 14 are increased by four factors.
  • a total of 23 parameters must be specified.
  • the parameters can be determined physically or empirically.
  • the parameters can, for example, first be determined physically, namely based on the geometry of the charging socket 10 and respective material characteristics. The parameters can then be fine-tuned using an experimental setup.
  • the level of detail of the thermal equivalent circuit model 50 and a time step size can be adjusted to enable real-time operation.

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Abstract

The invention relates to a method for determining the temperature in a charging socket (10) of an electric vehicle, which charging socket has DC contacts (14) and AC contacts (12) for charging the electric vehicle and temperature sensors (13, 16) for measuring each of the temperatures of the contacts (12, 14), the method comprising the following steps: measuring each of the temperatures (TDC-, TDC+, TAC L1, TAC L2) by means of the temperature sensors (13, 16) while the electric vehicle is being charged via the DC contacts (14) or via the AC contacts (12); providing a thermodynamic model (34) of the charging socket (10), the model depicting a thermal coupling between the temperature sensors (13, 16) and, depending on this, providing estimates (TDC-Schätzung, TDC+Schätzung, TAC L1 Schätzung, TAC L2 Schätzung) for the temperatures of each of the contacts (12, 14); and determining an estimate (TDC-Schätzung, TDC+Schätzung, TAC L1 Schätzung, TAC L2 Schätzung) for the temperature from at least one of the DC contacts (14) or from at least one of the AC contacts (14) by entering the measured temperatures (TDC-, TDC+, TAC L1, TAC L2) into the thermodynamic model (34) of the charging socket (10). The invention further relates to a charging socket (10) for an electric vehicle.

Description

Lisa Dräxlmaier GmbH Landshuter Str. 100 D-84137 Vilsbiburg Lisa Dräxlmaier GmbH Landshuter Str. 100 D-84137 Vilsbiburg
VERFAHREN ZUR TEMPERATURERMITTLUNG BEI EINER LADEDOSE EINES ELEKTROFAHRZEUGS UND LADEDOSE FÜR EIN ELEKTROFAHRZEUG METHOD FOR DETERMINING TEMPERATURE IN A CHARGING SOCKET OF AN ELECTRIC VEHICLE AND CHARGING SOCKET FOR AN ELECTRIC VEHICLE
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturermittlung bei einer Ladedose eines Elektrofahrzeugs und Ladedose für ein Elektrofahrzeug. The present invention relates to a method for determining the temperature in a charging socket of an electric vehicle and charging socket for an electric vehicle.
Stand der Technik State of the art
Es ist an sich bekannt, bei Elektrofahrzeugen, beispielsweise batterieelektrischen Personenkraftwagen, fahrzeugseitige Ladedosen zum Aufladen der Batterien, insbesondere der Traktionsbatterien, vorzusehen. Es gibt Ladedosen, die ein Aufladen mit Gleichstrom und mit Wechselstrom ermöglichen. Solche Ladedosen werden auch als Comboladedosen bezeichnet. Mit solchen Ladedosen ist es beispielsweise möglich, Elektrofahrzeuge sowohl an haushaltsüblichen Steckdosen als auch an Schnellladesäulen aufzuladen. It is known per se to provide vehicle-side charging sockets for charging the batteries, in particular the traction batteries, in electric vehicles, for example battery-electric passenger cars. There are charging sockets that enable charging with direct current and alternating current. Such charging sockets are also known as combination sockets. With such charging sockets, it is possible, for example, to charge electric vehicles both at standard household sockets and at fast charging stations.
Insbesondere beim Laden mit hoher Stromstärke stellt der mögliche Verschleiß von Hochvoltkontakten in der Ladedose, bei denen es sich üblicherweise um Gleichstromkontakte zum Laden mit Gleichstrom handelt, ein potenzielles Sicherheitsrisiko dar. Um ein Elektrofahrzeug dennoch sicher laden zu können, wird eine möglichst präzise Temperaturbestimmung dieser Kontakte benötigt. Allerdings kann es passieren, dass mittels in solchen Ladedosen vorgesehenen Temperatursensoren keine ausreichend exakte Temperaturbestimmung insbesondere an den Hochvoltkontakten möglich ist. Particularly when charging with high current, the possible wear of high-voltage contacts in the charging socket, which are usually DC contacts for charging with direct current, represents a potential safety risk. In order to still be able to charge an electric vehicle safely, the temperature of these contacts must be determined as precisely as possible needed. However, it may happen that the temperature sensors provided in such charging sockets do not allow a sufficiently precise determination of the temperature, particularly on the high-voltage contacts.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, welche auf besonders einfache und exakte Weise eine Temperaturermittlung bei einer Ladedose eines Elektrofahrzeugs ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. It is the object of the invention to provide a solution which enables temperature determination in a charging socket of an electric vehicle in a particularly simple and precise manner. This task is solved by the subject matter of the independent claims. Further possible embodiments of the invention are disclosed in the subclaims, the description and the figures.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine Temperaturermittlung bei einer Ladedose eines Elektrofahrzeugs. Die Ladedose umfasst Gleichstromkontakte zum Laden des Elektrofahrzeugs und elektrisch von diesen getrennte Wechselstromkontakte zum Laden des Elektrofahrzeugs sowie jeweilige den Gleichstromkontakten und den In the method according to the invention, a temperature is determined at a charging socket of an electric vehicle. The charging socket includes direct current contacts for charging the electric vehicle and electrically separated alternating current contacts for charging the electric vehicle as well as respective direct current contacts and the
Wechsel ström kontakten zugeordnete und von diesen beabstandete Temperatursensoren zum Messen der jeweiligen Temperaturen der Kontakte. Alternating current contacts assigned and spaced temperature sensors for measuring the respective temperatures of the contacts.
Die Gleichstromkontakte und die Wechselstrom kontakte können Pins oder auch Buchsen sein. Die Gleichstromkontakte können Hochvoltkontakte zum Laden, v.a. Schnellladen, des Elektrofahrzeugs sein. Beispielsweise können die Gleichstromkontakte dazu ausgelegt sein, eine Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs an dafür ausgelegten Ladestationen mit mehr als 40 kW oder auch mit mehr als 350 kW bei Spannungen mit z.B.400 V, 800 V oder 1000 V zu laden. Die Wechselstrom kontakte können z.B. Kontakte zum Laden der Traktionsbatterie an einer Wallbox sein, z.B. bei 110 V oder bei 230 V. Bei der Ladedose handelt es sich um eine sogenannte Combo-Lade döse, die entweder mit Gleichstrom oder auch mit Wechselstrom betrieben werden kann. The DC contacts and the AC contacts can be pins or sockets. The DC contacts can be high-voltage contacts for charging, especially fast charging, of the electric vehicle. For example, the direct current contacts can be designed to charge a traction battery of the electric vehicle at charging stations designed for this purpose with more than 40 kW or with more than 350 kW at voltages of, for example, 400 V, 800 V or 1000 V. The AC contacts can, for example, be contacts for charging the traction battery on a wallbox, e.g. at 110 V or 230 V. The charging socket is a so-called combo charging socket, which can be operated either with direct current or with alternating current.
Die Temperatursensoren sind nicht unmittelbar an den stromführenden Kontakten angeordnet, sondern mit etwas Abstand von diesen angeordnet, z.B. auf einer Leiterplatte. Zwischen den Temperatursensoren und den jeweiligen Kontakten kann beispielsweise ein Luftspalt vorhanden sind. Der Temperatursensor, der einem der jeweiligen Kontakte zugeordnet ist, ist insbesondere näher an diesem Kontakt angeordnet als die anderen Temperatursensoren. Die Ladedose ist insbesondere so gestaltet, dass ein Hochvolt- und ein Niedervoltbordnetz sicher getrennt voneinander sind. The temperature sensors are not arranged directly on the current-carrying contacts, but are arranged at some distance from them, for example on a circuit board. For example, an air gap can be present between the temperature sensors and the respective contacts. The temperature sensor, which is assigned to one of the respective contacts, is in particular arranged closer to this contact than the other temperature sensors. The charging socket is designed in particular in such a way that a high-voltage and a low-voltage electrical system are safely separated from one another.
Die leistungsführenden Kontakte, also die Gleichstrom- und die Wechselstrom kontakte werden mittels jeweilige Temperatursensoren überwacht. Um eine eventuell begrenzte Genauigkeit, insbesondere bei gealterten Kontakten, zu verbessern, werden auch die Temperatursensoren an den beim jeweiligen Ladevorgang nicht bestromten Kontakten genutzt. Während das Elektrofahrzeug über die Gleichstromkontakte oder über die Wechsel ström kontakte geladen wird, werden also jeweilige Temperaturen mittels der den Gleichstromkontakten und den Wechselstrom kontakten zugeordneten Temperatursensoren gemessen. The power-carrying contacts, i.e. the direct current and alternating current contacts, are monitored using respective temperature sensors. In order to improve any limited accuracy, especially with aged contacts, the temperature sensors on the contacts that are not energized during the respective charging process are also used. While the electric vehicle is connected via the DC contacts or via the Alternating current contacts are charged, so respective temperatures are measured using the temperature sensors assigned to the direct current contacts and the alternating current contacts.
Zudem wird ein thermodynamisches Modell der Ladedose bereitgestellt, das eine thermische Kopplung zwischen den Temperatursensoren abbildet und in Abhängigkeit davon Schätzwerte für die Temperaturen der jeweiligen Kontakte bereitstellt. Das thermodynamische Modell kann z.B. die Wärmeleitung zwischen den Temperatursensoren abbilden bzw. beschreiben. Auch kann das thermodynamische Modell z.B. die Wärmeleitung zwischen den Kontakten und den diesen zugordneten Temperatursensoren beschreiben. Das thermodynamische Modell kann Wärmeleitungspfade zwischen den Temperatursensoren und den Gleichstrom- sowie Wechselstromkontakten abbilden bzw. beschreiben. In addition, a thermodynamic model of the charging socket is provided, which maps a thermal coupling between the temperature sensors and, depending on this, provides estimated values for the temperatures of the respective contacts. The thermodynamic model can, for example, depict or describe the heat conduction between the temperature sensors. The thermodynamic model can also describe, for example, the heat conduction between the contacts and the temperature sensors assigned to them. The thermodynamic model can map or describe heat conduction paths between the temperature sensors and the direct current and alternating current contacts.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während des Ladevorgangs ein Schätzwert für die Temperatur von zumindest einem der Gleichstromkontakte oder von zumindest einem der Wechselstromkontakte ermittelt, indem die gemessenen Temperaturen in das thermodynamische Modell der Ladedose eingegeben werden. Die Ermittlung des Schätzwerts kann wiederholt, insbesondere in Echtzeit, während des gesamten Ladevorgangs erfolgen. Auch können für alle Kontakte Schätzwerte für ihre jeweiligen Temperaturen ermittelt werden, indem die gemessenen Temperaturen in das thermodynamische Modell der Ladedose eingegeben werden. In the method according to the invention, an estimated value for the temperature of at least one of the DC contacts or of at least one of the AC contacts is determined during the charging process by entering the measured temperatures into the thermodynamic model of the charging socket. The estimated value can be determined repeatedly, in particular in real time, throughout the entire charging process. Estimates of their respective temperatures can also be determined for all contacts by entering the measured temperatures into the thermodynamic model of the charging socket.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt also eine modellbasierte Kopplung der Temperatursensoren, welche für die Temperaturmessung der Gleichstrom- und Wechsel ström kontakte zuständig sind. Über das Modell wird ein thermodynamischer Zusammenhang zwischen den mittels der Temperatursensoren gemessen Temperaturen hergestellt, um besagte Schätzwerte für die Temperaturen der Kontakte zu ermitteln. In the method according to the invention, a model-based coupling of the temperature sensors takes place, which are responsible for measuring the temperature of the direct current and alternating current contacts. The model is used to establish a thermodynamic relationship between the temperatures measured by the temperature sensors in order to determine said estimated values for the temperatures of the contacts.
Wird beispielsweise das Elektrofahrzeug über die Ladedose im Gleichstrombetrieb geladen, erwärmen sich die Gleichstromkontakte der Ladedose, da diese über zugehörige Kontakte von z.B. einer Ladepistole bestromt werden, wobei über entsprechende Gleichstromleitungen dann die Batterie gespeist wird. Durch die hohe Stromstärke entsteht also an den Gleichstromkontakten Wärme. Die Erwärmung der Gleichstromkontakte wird über die jeweiligen diesen zugeordneten Temperatursensoren gemessen, da eine Wärmeübertragung von den Gleichstrom kontakten zu den zugehörigen Temperatursensoren erfolgt. Dafür können die Gleichstromkontakte wärmeleitend mit den zugehörigen Temperatursensoren verbunden sein. Auch die Wechselstromkontakte erwärmen sich während des Ladevorgangs mit Gleichstrom, obwohl diese nicht bestromt werden. Die Erwärmung der Wechselstromkontakte erfolgt durch die Wärmeübertragung, insbesondere durch eine thermische Kopplung der Temperatursensoren untereinander, die beispielsweise auf derselben Leiterplatte angeordnet sein können. For example, if the electric vehicle is charged via the charging socket in direct current operation, the direct current contacts of the charging socket heat up, as these are energized via associated contacts from, for example, a charging gun, with the battery then being fed via corresponding direct current lines. The high current intensity creates heat at the direct current contacts. The heating of the direct current contacts is measured via the respective temperature sensors assigned to them, as a Heat transfer from the direct current contacts to the associated temperature sensors takes place. For this purpose, the direct current contacts can be connected to the associated temperature sensors in a heat-conducting manner. The AC contacts also heat up during the DC charging process, even though they are not energized. The alternating current contacts are heated by heat transfer, in particular by thermal coupling of the temperature sensors to one another, which can be arranged, for example, on the same circuit board.
Die während des Ladevorgangs gemessenen Temperaturen der Kontakte, also die gemessenen Temperaturen charakterisierende Temperaturdaten, werden in das thermodynamische Modell der Ladedose eingegeben. Im Ergebnis werden dann z.B. Schätzwerte für die Temperaturen der Gleichstromkontakte ausgegeben. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass wenn man das thermodynamische Modell sowohl mit Temperaturdaten aus der Temperatursensorik für die Gleichstromkontakte als auch mit Temperaturdaten aus der Temperatursensorik für die Wechselstrom kontakte speist, können die tatsächlichen Temperaturen der Hochvoltkontakte, also der Gleichstrom kontakte, exakter ermittelt werden als wenn man lediglich die Werte der den Gleichstromkontakten zugeordneten Temperatursensoren verwenden würde. Umgekehrt kann auch bei einem Ladevorgang mit Wechselstrom vorgegangen werden. Zudem liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde die mittels der den Gleichstromsensoren gemessenen Temperaturen unterhalb der tatsächlichen Temperaturen der Gleichstromkontakte liegen können. Die mithilfe des thermodynamischen Modells geschätzten Temperaturen der Gleichstromkontakte liegen wesentlich näher an den tatsächlichen Temperaturen der Gleichstromkontakte. The temperatures of the contacts measured during the charging process, i.e. temperature data characterizing the measured temperatures, are entered into the thermodynamic model of the charging socket. The result is then, for example, estimated values for the temperatures of the direct current contacts. The invention is based on the finding that if the thermodynamic model is fed both with temperature data from the temperature sensor system for the direct current contacts and with temperature data from the temperature sensor system for the alternating current contacts, the actual temperatures of the high-voltage contacts, i.e. the direct current contacts, can be determined more precisely than if one were to simply use the values of the temperature sensors assigned to the DC contacts. The reverse can also be done when charging with alternating current. In addition, the invention is based on the knowledge that temperatures measured by the direct current sensors can be below the actual temperatures of the direct current contacts. The DC contact temperatures estimated using the thermodynamic model are much closer to the actual DC contact temperatures.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wirken also die Temperatursensoren für die Gleichstrom- und für die Wechselstromkontakte zusammen, um mithilfe des thermodynamischen Modells der Ladedose besonders exakte Temperaturwerte für die Kontakte abzuschätzen. Durch die hohe modellbasierte Genauigkeit bei der Temperaturermittlung muss weniger Aufwand für die tatsächliche physikalische Genauigkeit betrieben werden, was wirtschaftliche und konstruktive Vorteile mit sich bringt. Die Genauigkeit der Temperaturermittlung bei den Kontakten kann v.a. auch bei einem dynamischen Temperaturanstieg durch das erfindungsgemäße Verfahren verbessert werden. Bereits vorhandene Temperatursensoren und vorhandene Datenverarbeitungseinrichtung können zur Umsetzung des Verfahrens verwendet werden, wodurch sich allenfalls ein geringer konstruktiver Aufwand bei der Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Ladedose ergibt. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatursensoren Zusammenwirken, bietet es sowohl Vorteile beim Laden mit Wechselstrom als auch beim Laden mit Gleichstrom, um die Temperaturen der jeweiligen stromführenden Kontakte während des Ladevorgangs zu bestimmen. In the method according to the invention, the temperature sensors for the direct current and alternating current contacts work together to estimate particularly precise temperature values for the contacts using the thermodynamic model of the charging socket. Due to the high model-based accuracy in temperature determination, less effort has to be put into the actual physical accuracy, which brings economic and design advantages. The accuracy of the temperature determination at the contacts can be improved using the method according to the invention, especially in the event of a dynamic temperature increase. Existing temperature sensors and existing data processing equipment can be used to implement the method, This results in at most a small design effort when implementing the method according to the invention in the charging socket. Since the temperature sensors work together in the method according to the invention, it offers advantages both when charging with alternating current and when charging with direct current in order to determine the temperatures of the respective current-carrying contacts during the charging process.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also eine besonders einfache und exakte Lösung zur Temperaturmessung bei einer Ladedose eines Elektrofahrzeugs. The method according to the invention therefore enables a particularly simple and precise solution for measuring the temperature in a charging socket of an electric vehicle.
Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in Abhängigkeit von dem Schätzwert für die Temperatur von zumindest einem der Gleichstromkontakte oder von zumindest einem der Wechselstromkontakte eine Stromstärke während des Ladevorgangs geregelt wird. Die Regelung kann z.B. mithilfe eines Ladesteuergeräts erfolgen. Mit steigender geschätzter Temperatur kann beispielsweise die Ladeleistung reduziert werden, um eine Überhitzung der betreffenden Kontakte zu vermeiden. Beispielsweise kann ein Temperaturgrenzwert vorgegeben werden. Wird dieser durch den Schätzwert erreicht oder überschritten, kann z.B. die Stromstärke beim Ladevorgang reduziert werden. So kann jederzeit ein besonders sicherer Ladevorgang ermöglicht werden. A possible embodiment of the invention provides that a current intensity is regulated during the charging process depending on the estimated value for the temperature of at least one of the direct current contacts or of at least one of the alternating current contacts. The regulation can be carried out, for example, using a charging control device. For example, as the estimated temperature increases, the charging power can be reduced to avoid overheating of the relevant contacts. For example, a temperature limit can be specified. If this is reached or exceeded by the estimated value, the current intensity during the charging process can be reduced, for example. This means that a particularly safe charging process can be achieved at any time.
In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das thermodynamische Modell der Ladedose die Wärmeleitung zwischen den Temperatursensoren und den Kontakten berücksichtigt. Weitere Aspekte der Wärmeübertragung können ebenfalls in dem Modell berücksichtigt werden, wie z.B. Wärmestrahlung oder auch Konvektion. Durch Berücksichtigung der Wärmeleitung kann das Modell eine besonders exakte Temperaturschätzung ermöglichen, indem thermische Kopplungen der Temperatursensoren untereinander berücksichtigt werden. In a further possible embodiment of the invention, it is provided that the thermodynamic model of the charging socket takes into account the heat conduction between the temperature sensors and the contacts. Other aspects of heat transfer can also be taken into account in the model, such as thermal radiation or convection. By taking heat conduction into account, the model can enable particularly precise temperature estimation by taking thermal couplings between the temperature sensors into account.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das thermodynamische Modell der Ladedose in Form eines empirischen Modells bereitgestellt wird. Damit wird ein relativ einfach zu erstellendes Modell verwendet, dass dennoch sehr exakte Schätzwerte für die Temperaturen der Gleichstrom- und Wechselstrom kontakte liefern kann. According to a further possible embodiment of the invention, it is provided that the thermodynamic model of the charging socket is provided in the form of an empirical model. This means that a model is used that is relatively easy to create and can still provide very precise estimated values for the temperatures of the direct current and alternating current contacts.
Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das empirische Modell die Schätzwerte für die Temperaturen der Kontakte durch jeweilige Berechnungsformeln ermittelt, welche die gemessenen Temperaturen und zeitlichen Ableitungen der gemessenen Temperaturen, jeweils multipliziert mit einem Parameter, umfassen. Die gemessenen Temperaturen und deren zeitliche Ableitungen werden also zueinander in Beziehung gesetzt, um die Schätzwerte zu bestimmen. Die Berechnungsformel kann beispielsweise folgendermaßen aufgebaut sein:
Figure imgf000008_0001
A possible embodiment of the invention provides that the empirical model contains the estimated values for the temperatures of the contacts using respective calculation formulas determined, which include the measured temperatures and time derivatives of the measured temperatures, each multiplied by a parameter. The measured temperatures and their time derivatives are therefore related to one another in order to determine the estimated values. The calculation formula can, for example, be structured as follows:
Figure imgf000008_0001
Diese Berechnungsformel kann bei einer Ladedose mit jeweils zwei Gleichstrom- und zwei Wechsel ström kontakten angewendet werden, wobei jedem der Kontakte ein Temperatursensor zugeordnet ist. Es kann sich bei z.B. um eine CCS1-Ladedose handeln. Die Ladedose enthält also vier Temperatursensoren, von denen zwei an den Gleichstromkontakten TDC- und TDC+, und zwei an den Wechselstromkontakten TACLI und TACL2 angeordnet sind. Die Temperaturen TDC-, TDC+, TACLI und TAC L2 sind jeweils die Messwerte der Temperatursensoren. TDC+ Schätzung, TAC L1 Schätzung und TAC L2 Schätzung können analog bestimmt werden. Die Parameter Ci bis Cs können mithilfe von Kurvenfitting- Algorithmen bestimmt werden, wobei Referenzsensoren die tatsächliche Temperatur der Gleichstrom- und Wechselstromkontakte vermessen können. Dadurch dass die Referenzsensoren keine HV-NV-Trennung benötigen und nur für einen einmaligen Versuchsaufbau benötigt werden, können hochpräzise und hochpreisige Referenzsensoren verwendet werden. Eine Möglichkeit wären flexible Foliensensoren, welche großflächig auf die Oberfläche der Stiftkontakte aufgeklebt werden. Mithilfe solcher empirischer Modelle in Form von Berechnungsformeln können die Schätzwerte im Ladebetrieb besonders schnell ermittelt werden, da lediglich die Messerte in die Berechnungsformel eingetragen werden müssen. Das ist wenig rechenintensiv, sodass die Temperaturänderungen an den Kontakten in Echtzeit abschätzt werden können. This calculation formula can be used for a charging socket with two direct current and two alternating current contacts, with a temperature sensor assigned to each of the contacts. It could be, for example, a CCS1 charging socket. The charging socket therefore contains four temperature sensors, two of which are arranged on the DC contacts TDC- and TDC+, and two on the AC contacts TACLI and TACL2. The temperatures TDC-, TDC+, TACLI and TAC L2 are each the measured values of the temperature sensors. TDC+ estimate, TAC L1 estimate and TAC L2 estimate can be determined analogously. The parameters Ci to Cs can be determined using curve fitting algorithms, where reference sensors can measure the actual temperature of the DC and AC contacts. Because the reference sensors do not require HV-NV separation and are only needed for a one-off experimental setup, high-precision and high-priced reference sensors can be used. One possibility would be flexible film sensors, which are glued over a large area to the surface of the pin contacts. With the help of such empirical models in the form of calculation formulas, the estimated values in charging operation can be determined particularly quickly, since only the measured yield has to be entered into the calculation formula. This is not very computationally intensive, so the temperature changes at the contacts can be estimated in real time.
Eine alternative mögliche Ausgesteltung der Erfindung sieht vor, dass das thermodynamische Modell der Ladedose in Form eines physikalischen Modells bereitgestellt wird, welches die Wärmeleitpfade zwischen den Temperatursensoren und den Kontakten mithilfe eines thermischen Ersatzschaltkreismodells der Ladedose abbildet. Dies bietet eine besonders exakte Möglichkeit zur Abschätzung der Temperaturen der Gleichstrom- und Wechselstromkontakte. In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass im thermischen Ersatzschaltkreismodell die Kontakte, die Temperatursensoren und eine Leiterplatte, auf der die Temperatursensoren angeordnet sind, durch jeweilige thermische Massen approximiert werden, die durch thermische Widerstände miteinander verkettet sind. Die mittels der Temperatursensoren gemessenen Temperaturen der Kontakte dienen als Eingangsgrößen in dieses Modell. Durch Modellierung der Kontakte, Temperatursensoren und der Leiterplatte in Form von thermischen Massen jeweiliger Wärmeleitpfade zwischen diesen Elementen in Form der thermischen Widerstände können die Wärmeübertragungen zwischen den Elementen besonders wirklichkeitsgetreu abgebildet werden; somit dann auch die Temperaturen der jeweiligen Kontakte besonders exakt mithilfe des Modells abgeschätzt werden. An alternative possible embodiment of the invention provides that the thermodynamic model of the charging socket is provided in the form of a physical model which maps the heat conduction paths between the temperature sensors and the contacts using a thermal equivalent circuit model of the charging socket. This offers a particularly accurate way to estimate the temperatures of the direct current and alternating current contacts. In a further possible embodiment of the invention, it is provided that in the thermal equivalent circuit model the contacts, the temperature sensors and a circuit board on which the temperature sensors are arranged are approximated by respective thermal masses which are linked together by thermal resistors. The temperatures of the contacts measured by the temperature sensors serve as input variables in this model. By modeling the contacts, temperature sensors and the circuit board in the form of thermal masses of respective heat conduction paths between these elements in the form of thermal resistances, the heat transfers between the elements can be depicted particularly realistically; This means that the temperatures of the respective contacts can then be estimated particularly precisely using the model.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im thermischen Ersatzschaltkreismodell jeweilige Wärmeströme zu den Kontakten in Abhängigkeit von jeweiligen Temperaturgradienten vorgegebenen werden, die sich aus den gemessenen Temperaturen ergeben. Die Temperaturgradienten rufen nämlich auch tatsächlich entsprechende Wärmeströme in die zugehörigen Richtungen hervor, welche das Modell berechnet. Erwärmt sich ein Gleichstromkontakt schneller als der andere, z.B. wegen Verschleiß der Beschichtung, kommt ein Wärmestrom zwischen diesen Gleichstromkontakten hinzu. Das thermische Ersatzschaltmodell basiert auf der Annahme, dass die Abweichung der gemessenen von der tatsächlichen Temperatur in etwa proportional zum Wärmestrom in Richtung des entsprechenden Elements ist. Im Ersatzschaltmodell wird dieser Wärmestrom dem entsprechenden Gleichstrom- oder Wechsel ström kontakt zugeführt, was eine besonders exakte Temperaturschätzung ermöglicht. Der jeweils resultierende Wärmestrom bildet die Erwärmung des jeweiligen Kontakts aufgrund des Ohm’schen Widerstands der Kontakte und zugehöriger Leitungen ab. A further possible embodiment of the invention provides that in the thermal equivalent circuit model, respective heat flows to the contacts are specified as a function of respective temperature gradients, which result from the measured temperatures. The temperature gradients actually cause corresponding heat flows in the corresponding directions that the model calculates. If one DC contact heats up faster than the other, e.g. due to wear of the coating, a heat flow occurs between these DC contacts. The thermal equivalent switching model is based on the assumption that the deviation of the measured temperature from the actual temperature is approximately proportional to the heat flow in the direction of the corresponding element. In the equivalent switching model, this heat flow is fed to the corresponding direct current or alternating current contact, which enables a particularly precise temperature estimate. The resulting heat flow reflects the heating of the respective contact due to the ohmic resistance of the contacts and associated lines.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Wärmeströme zu den Kontakten um jeweilige konstante Faktoren verstärkt werden. Die Faktoren können so gewählt werden, beispielsweise unterstützt durch Versuche, dass die sich ergebenden Wärmeströme besonders exakt den tatsächlichen Wärmeströmen entsprechend. Das führt zu einer besonders guten Temperaturschätzung der Kontakte. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das thermische Ersatzschaltkreismodell in Abhängigkeit von der Geometrie der Ladedose, von Materialkennwerten der Ladedose und/oder anhand eines Versuchsaufbaus ermittelt wird. Beispielsweise können die thermischen Massen, die thermischen Widerstände und/oder die Faktoren in Abhängigkeit von der Geometrie der Ladedose, von Materialkennwerten der Ladedose und/oder anhand eines Versuchsaufbaus ermittelt werden. Die Bestimmung anhand der Geometrie und/oder Materialkennwerte kann auch als physikalische Ermittlung der besagten Parameter verstanden werden. Eine Feinabstimmung kann dann mittels eines Versuchsaufbaus erfolgen. Dies ermöglicht eine besonders gute Modellierung des thermischen Ersatzschaltkreismodells. According to a further embodiment of the invention, it is provided that the heat flows to the contacts are increased by respective constant factors. The factors can be chosen, for example supported by experiments, so that the resulting heat flows correspond particularly precisely to the actual heat flows. This leads to a particularly good temperature estimate of the contacts. In a further embodiment of the invention, it is provided that the thermal equivalent circuit model is determined depending on the geometry of the charging socket, material characteristics of the charging socket and/or based on an experimental setup. For example, the thermal masses, the thermal resistances and/or the factors can be determined depending on the geometry of the charging socket, material characteristics of the charging socket and/or using an experimental setup. The determination based on the geometry and/or material characteristics can also be understood as a physical determination of the parameters in question. Fine tuning can then be carried out using an experimental setup. This enables particularly good modeling of the thermal equivalent circuit model.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Detaillierungsgrad des thermischen Ersatzschaltkreismodells und eine Zeitschrittweite so eingestellt werden, dass eine Datenverarbeitungseinrichtung die Ermittlung des Schätzwertes für die Temperatur von zumindest einem der Gleichstromkontakte oder von zumindest einem der Wechsel ström kontakte in Echtzeit ermitteln kann. Die Arbeitsweise der Datenverarbeitungseinrichtung, bei der die Schätzung der Temperatur von zumindest einem der Kontakte oder aller Kontakte erfolgt, läuft simultan, oder nahezu simultan mit der tatsächlichen Veränderung der Temperaturen der Gleichstrom- und/oder Wechselstromkontakte. Der Detaillierungsgrad des thermischen Ersatzkreismodells und die Zeitschrittweite, zwischen der die jeweiligen Schätzungen der Temperaturen erfolgt, werden also unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit der Datenverarbeitungseinrichtung so gewählt, dass eine echtzeitfähige Schätzung der Temperatur von zumindest einem der Kontakte oder aller Kontakte während eines Ladevorgangs möglich ist. Dadurch kann der Ladevorgang und die dabei gegebenenfalls auftretende Temperaturveränderung an den Kontakten besonders exakt überwacht werden. A further possible embodiment of the invention provides that a level of detail of the thermal equivalent circuit model and a time step size are set so that a data processing device can determine the estimated value for the temperature of at least one of the direct current contacts or of at least one of the alternating current contacts in real time. The operation of the data processing device, in which the temperature of at least one of the contacts or all contacts is estimated, runs simultaneously, or almost simultaneously, with the actual change in the temperatures of the direct current and/or alternating current contacts. The level of detail of the thermal equivalent circuit model and the time step between which the respective estimates of the temperatures are made are selected taking into account the performance of the data processing device so that a real-time estimate of the temperature of at least one of the contacts or all contacts is possible during a charging process. This means that the charging process and any temperature changes that may occur at the contacts can be monitored particularly precisely.
Die erfindungsgemäße Ladedose für ein Elektrofahrzeug, umfasst Gleichstromkontakte zum Laden des Elektrofahrzeugs und elektrisch von diesen getrennte Wechselstromkontakte zum Laden des Elektrofahrzeugs; jeweilige den Gleichstromkontakten und den The charging socket according to the invention for an electric vehicle comprises DC contacts for charging the electric vehicle and AC contacts that are electrically separated from these for charging the electric vehicle; respective the DC contacts and the
Wechsel ström kontakten zugeordnete und von diesen beabstandete Temperatursensoren zum Messen der jeweiligen Temperaturen der Kontakte; und eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, basierend auf einem thermodynamischen Modell der Ladedose, das eine thermische Kopplung zwischen den Temperatursensoren abbildet und in Abhängigkeit davon Schätzwerte für die Temperaturen der jeweiligen Kontakte bereitstellt, einen Schätzwert für die Temperatur von zumindest einem der Gleichstromkontakte oder von zumindest einem der Wechselstromkontakte zu ermitteln, wenn die mittels der Temperatursensoren gemessenen Temperaturen in das thermodynamische Modell der Ladedose eingegeben werden. Mögliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahren können als mögliche Ausgestaltungen der Ladedose und umgekehrt angesehen werden. Die Ladedose kann insbesondere Mittel zur Durchführung sämtlicher Verfahrensschritte aufweisen. Alternating current contacts assigned and spaced temperature sensors for measuring the respective temperatures of the contacts; and a data processing device which is set up for this purpose, based on a thermodynamic model of the charging socket, which depicts a thermal coupling between the temperature sensors and, depending on this, estimated values for the temperatures of the respective contacts, to determine an estimated value for the temperature of at least one of the DC contacts or of at least one of the AC contacts when the temperatures measured by the temperature sensors are entered into the thermodynamic model of the charging socket. Possible configurations of the method according to the invention can be viewed as possible configurations of the charging socket and vice versa. The charging socket can in particular have means for carrying out all process steps.
Eine mögliche Ausgestaltung der Ladedose sieht vor, dass eine wärmeleitende Verbindung zwischen den Temperatursensoren über Kupferleitungen, Wärmeleitpaste und/oder eine Leiterplatte hergestellt ist. Dadurch ergibt sich eine besonders gut wärmeleitende Verbindung zwischen den Temperatursensoren, infolgedessen die tatsächlichen Temperaturen an den Gleichspannungs- und Wechselspannungskontakten besonders exakt mithilfe des thermodynamischen Modells der Ladedose abgeschätzt werden können. A possible embodiment of the charging socket provides that a heat-conducting connection is established between the temperature sensors via copper lines, thermal paste and/or a circuit board. This results in a particularly good heat-conducting connection between the temperature sensors, as a result of which the actual temperatures at the DC and AC voltage contacts can be estimated particularly precisely using the thermodynamic model of the charging socket.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Beschreibung möglicher Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Further advantages, features and details of the invention can be found in the following description of possible exemplary embodiments and in the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features shown below in the description of the figures and/or in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of the invention to leave.
Kurze Figurenbeschreibung Short character description
Die Zeichnung zeigt in: The drawing shows in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ladedose für ein Elektrofahrzeug, die Gleichstromkontakte zum Laden mit Gleichstrom und Wechselstrom kontakte zum Laden mit Wechselstrom sowie je Kontakt einen Temperatursensor aufweist, die auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind; Fig. 1 is a schematic representation of a charging socket for an electric vehicle, which has direct current contacts for charging with direct current and alternating current contacts for charging with alternating current and a temperature sensor for each contact, which are arranged on a common circuit board;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Ermittlung von Temperaturen der Gleichstromkontakte während eines Ladevorgangs mit Gleichstrom; Fig. 3 Temperaturverläufe während des Ladevorgangs mit Gleichstrom, welche mittels unterschiedlicher Temperatursensoren gemessen oder abschätzt wurden oder sich tatsächlich einstellen; 2 shows a schematic representation of a method for determining temperatures of the direct current contacts during a charging process with direct current; Fig. 3 temperature curves during the charging process with direct current, which were measured or estimated using different temperature sensors or actually occur;
Fig. 4 ein thermisches Ersatzschaltmodell der Ladedose. Fig. 4 shows a thermal equivalent switching model of the charging socket.
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals in the figures.
Eine Ladedose 10 für ein Elektrofahrzeug, beispielsweise in Form eines rein elektrisch angetriebenen Personenkraftwagens, ist teilweise in einer schematischen Darstellung in Fig. 1 gezeigt. Bei der Ladedose 10 handelt es sich um eine Combo-Ladedose, mittels welcher das Elektrofahrzeug sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom geladen werden kann. Die Ladedose 10 weist dafür zwei Wechselstromkontakte 12 und zwei Gleichstromkontakte 14 auf. Jedem der Wechselstromkontakte 12 und jedem der Gleichstromkontakte 14 ist jeweils ein Temperatursensor 13, 16 zugeordnet. Die Temperatursensoren 13, 16 sind auf einer Leiterplatte 18 angeordnet. A charging socket 10 for an electric vehicle, for example in the form of a purely electrically powered passenger car, is partially shown in a schematic representation in Fig. 1. The charging socket 10 is a combo charging socket, by means of which the electric vehicle can be charged with both direct current and alternating current. The charging socket 10 has two AC contacts 12 and two DC contacts 14 for this purpose. A temperature sensor 13, 16 is assigned to each of the AC contacts 12 and each of the DC contacts 14. The temperature sensors 13, 16 are arranged on a circuit board 18.
In Fig. 2 ist ein Verfahren zur Ermittlung von Temperaturen der Gleichstrom kontakte 14 während eines Ladevorgangs mit Gleichstrom in Form eines Flussdiagramms 20 gezeigt. Ganz links ist ein Stromleitpfad 22 für einen der Gleichstromkontakte 14 angedeutet. Eine Ladepistole 24 wird in die hier nicht dargestellte Ladedose 10 gesteckt und Kontakte der Ladepistole 24 werden mit den Gleichstromkontakten 14 kontaktiert. Gleichstrom fließt dann beispielsweise mit 250 Ampere durch die Gleichstrom kontakte 14 über Gleichstromleitungen 26 zu einer hier nicht gezeigten Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs, in dem die Ladedose 10 verbaut ist. Aufgrund des Stromflusses erwärmen sich die Gleichstromkontakte 14. In Fig. 2, a method for determining temperatures of the direct current contacts 14 during a charging process with direct current is shown in the form of a flow chart 20. A current conduction path 22 for one of the direct current contacts 14 is indicated on the far left. A charging gun 24 is inserted into the charging socket 10, not shown here, and contacts of the charging gun 24 are contacted with the DC contacts 14. Direct current then flows, for example at 250 amps, through the direct current contacts 14 via direct current lines 26 to a traction battery, not shown here, of the electric vehicle in which the charging socket 10 is installed. Due to the current flow, the direct current contacts 14 heat up.
Ein Wärmestrom 30 fließt von den Gleichstromkontakten 14 dann sowohl zu den ihnen direkt zugeordneten Temperatursensoren 16 als auch zu den von diesen entfernteren Temperatursensoren 13. Zwischen den Temperatursensoren 13, 16 gibt es eine hier schematisch angedeutete thermische Kopplung 32. A heat flow 30 then flows from the direct current contacts 14 both to the temperature sensors 16 assigned directly to them and to the temperature sensors 13 further away from them. There is a thermal coupling 32, indicated schematically here, between the temperature sensors 13, 16.
Mittels der Temperatursensoren 13, 16 werden jeweilige Temperaturen in der Nähe der Wechsel ström kontakte 12 und der Gleichstromkontakte 14 gemessen und einem thermodynamischen Modell 34 der Ladedose 10 zugeführt. Dem Modell 34 werden zudem bestimmte Parameter aus einem bereitgestellten Parametersatz 36 zugeführt, die eine möglichst realistische thermodynamische Modellierung des Modells 34 ermöglichen. Auf Basis der gemessenen Temperaturen wird mithilfe des Modells 34 eine jeweilige Temperatur der Gleichstromkontakte 14 abgeschätzt. Dies kann eine Datenverarbeitungseinrichtung 38 durchführen, die Bestandteil der Ladedose 10 sein kann. In Abhängigkeit von den geschätzten Temperaturen der Gleichstrom kontakte 14 regelt ein Ladesteuergerät 40 eine Stromstärke, mit der die Ladepistole 24 den Ladevorgang durchführt. Using the temperature sensors 13, 16, respective temperatures are measured in the vicinity of the alternating current contacts 12 and the direct current contacts 14 and fed to a thermodynamic model 34 of the charging socket 10. The Model 34 will also be certain parameters from a provided parameter set 36 are supplied, which enable the thermodynamic modeling of the model 34 to be as realistic as possible. Based on the measured temperatures, a respective temperature of the direct current contacts 14 is estimated using the model 34. This can be done by a data processing device 38, which can be part of the charging socket 10. Depending on the estimated temperatures of the direct current contacts 14, a charging control device 40 regulates a current intensity with which the charging gun 24 carries out the charging process.
In Fig. 3 sind in einem Diagramm verschiedene Temperaturverläufe 42, 44, 46, 48 während des Ladevorgangs mit Gleichstrom aufgetragen. Der Temperaturverlauf 42 kennzeichnet die tatsächliche Temperatur an einem der Gleichstromkontakte 14, der Temperaturverlauf 44 die mittels des Modells 34 geschätzte Temperatur, der Temperaturverlauf 46 die mittels des am nächsten am Gleichstromkontakt 14 angeordneten Temperatursensors 16 gemessene Temperatur und der Temperaturverlauf 48 die mittels einem der Temperatursensoren 13 gemessene Temperatur. In Fig. 3, various temperature curves 42, 44, 46, 48 are plotted in a diagram during the charging process with direct current. The temperature profile 42 characterizes the actual temperature at one of the direct current contacts 14, the temperature profile 44 the temperature estimated using the model 34, the temperature profile 46 the temperature measured by means of the temperature sensor 16 arranged closest to the direct current contact 14 and the temperature profile 48 the temperature measured by means of one of the temperature sensors 13 measured temperature.
Das Modell 34 kann beispielsweise ein empirisch-basiertes Modell sein. Das empirische Modell 34 kann durch folgende Berechnungsformel dargestellt werden:
Figure imgf000013_0001
The model 34 can be an empirically based model, for example. The empirical model 34 can be represented by the following calculation formula:
Figure imgf000013_0001
Die Temperaturen TDC- und TDC+ sind die mittels der Temperatursensoren 16 gemessenen Temperaturen. Die Temperaturen TAC LI und TAC L2 sind die mittels der Temperatursensoren 13 gemessenen Temperaturen. TDC- Schätzung ist die geschätzte Temperatur von einem der Gleichstromkontakte 14. Die übrigen geschätzten Temperaturen TDC+ Schätzung, TAC L1 Schätzung und TAC L2 Schätzung können analog bestimmt werden. The temperatures TDC- and TDC+ are the temperatures measured by the temperature sensors 16. The temperatures TAC LI and TAC L2 are the temperatures measured by the temperature sensors 13. TDC estimate is the estimated temperature of one of the DC contacts 14. The remaining estimated temperatures TDC+ estimate, TAC L1 estimate and TAC L2 estimate can be determined analogously.
Die Parameter Ci bis Cs können mithilfe von Kurvenfitting-Algorithmen bestimmt werden, wobei Referenzsensoren die jeweils tatsächliche Temperatur der Gleichstromkontakte 14 und Wechselstrom kontakte 12 messen können. Die Referenzsensoren benötigen keine Trennung zwischen Hochvolt- und Niedervoltsystem und werden nur für einen einmaligen Versuchsaufbau benötigt. Daher können für diese Referenzsensoren hochpräzise und hochpreisige Referenzsensoren verwendet werden. Beispielsweise können als Referenzsensoren flexible Foliensensoren verwenden werden, die großflächig auf die Oberflächen der Kontakte 12, 14 aufgeklebt werden. The parameters Ci to Cs can be determined using curve fitting algorithms, where reference sensors can measure the actual temperature of the DC contacts 14 and AC contacts 12. The reference sensors do not require any separation between the high-voltage and low-voltage systems and are only required for a one-off experimental setup. Therefore, high-precision and high-priced reference sensors can be used for these reference sensors. For example, as Reference sensors will use flexible film sensors that are glued over a large area to the surfaces of the contacts 12, 14.
Alternativ ist es auch möglich, für das Modell 34 der Ladedose 10 ein physikalisches Modell zu verwenden, das die tatsächlichen Wärmeleitfade innerhalb der Ladedose 10 mithilfe eines thermischen Ersatzschaltkreismodells 50 abbildet, wie in Fig. 4 dargestellt. Im thermischen Ersatzschaltkreismodell 50 wird den Wechselstrom kontakten 12, den Temperatursensoren 13, 16, den Gleichstromkontakten 14 und der Leiterplatte 18 jeweils eine thermische Masse zugewiesen. Ein jeweiliger Wärmetransport zwischen diesen Elementen wird durch thermische Widerstände simuliert. Als Eingangsgrößen in das thermische Ersatzschaltkreismodell 50 fließen die mittels der Temperatursensoren 16 gemessenen Temperaturen TDC- und TDC+ und die mittels der Temperatursensoren 13 gemessenen Temperaturen TAC LI und TAC L2 ein. Als Ausgangsgrößen erhält man mithilfe des thermischen Ersatzschaltkreismodells 50 die jeweiligen Schätzwerte TDC- Schätzung, TDC+ Schätzung, TAC LI Schatzung und TAC L2 Schätzung für die Kontakte 12, 14. Alternatively, it is also possible to use a physical model for the model 34 of the charging socket 10, which depicts the actual thermal conduction within the charging socket 10 using a thermal equivalent circuit model 50, as shown in FIG. 4. In the thermal equivalent circuit model 50, the alternating current contacts 12, the temperature sensors 13, 16, the direct current contacts 14 and the circuit board 18 are each assigned a thermal mass. The respective heat transport between these elements is simulated by thermal resistances. The temperatures TDC- and TDC+ measured by means of the temperature sensors 16 and the temperatures TAC LI and TAC L2 measured by means of the temperature sensors 13 flow into the thermal equivalent circuit model 50 as input variables. The respective estimated values TDC estimate, TDC+ estimate, TAC LI estimate and TAC L2 estimate for the contacts 12, 14 are obtained as output variables using the thermal equivalent circuit model 50.
Beim Laden mit Gleichstrom entsteht ein Temperaturgradient von den Wechsel ström kontakten 12 zu den Gleichstromkontakten 14. Der Temperaturgradient ruft einen Wärmestrom von den Gleichstromkontakten 14 zu den Wechselstromkontakten 12 hervor, also auch entsprechend von den Temperatursensoren 16 zu den Temperatursensoren 13. Erwärmt sich zudem einer der Gleichstromkontakte 14 schneller als der andere, z.B. aufgrund eines Verschleißes an der Beschichtung des betreffenden Kontakts 14, so kommt auch ein Wärmestrom zwischen den Gleichstromkontakten 14 hinzu. When charging with direct current, a temperature gradient is created from the alternating current contacts 12 to the direct current contacts 14. The temperature gradient causes a heat flow from the direct current contacts 14 to the alternating current contacts 12, and therefore also correspondingly from the temperature sensors 16 to the temperature sensors 13. If one of them also heats up DC contacts 14 faster than the other, for example due to wear on the coating of the relevant contact 14, a heat flow between the DC contacts 14 is also added.
Das thermische Ersatzschaltkreismodell 50 basiert auf der Annahme, dass die Abweichung der gemessenen von der tatsächlichen Temperatur in etwas proportional zum Wärmestrom in Richtung des entsprechenden Temperatursensors 13, 16 ist. Im thermischen Ersatzschaltkreismodell 50 wird dieser Wärmestrom dem entsprechenden Gleichstromkontakt 14 zugeführt, wobei er um einen konstanten Faktor verstärkt werden kann. Der resultierende Wärmestrom bildet die Erwärmung des betreffenden Gleichstromkontakts 14 aufgrund des Ohm’schen Widerstands der Kontaktteile und Leitungen ab. The thermal equivalent circuit model 50 is based on the assumption that the deviation of the measured temperature from the actual temperature is somewhat proportional to the heat flow in the direction of the corresponding temperature sensor 13, 16. In the thermal equivalent circuit model 50, this heat flow is supplied to the corresponding DC contact 14, whereby it can be amplified by a constant factor. The resulting heat flow represents the heating of the relevant direct current contact 14 due to the ohmic resistance of the contact parts and lines.
Das thermische Ersatzschaltkreismodell 50 basiert im hier beispielshaft gezeigten Fall auf 9 thermischen Massen, die durch 10 thermische Widerstände miteinander verknüpft sind. Die Wärmeströme in Richtung der Kontakte 12, 14 werden durch vier Faktoren verstärkt. Insgesamt müssen also 23 Parameter vorgegeben werden. Die Parameter können physikalisch oder empirisch ermittelt werden. Die Parameter können z.B. zunächst physikalisch bestimmt werden, nämlich anhand der Geometrie der Ladedose 10 und jeweiliger Materialkennwerte. Danach kann noch eine Feinabstimmung der Parameter durch einen Versuchsaufbau erfolgen. Der Detaillierungsgrad des thermischen Ersatzkreisschaltmodells 50 und eine Zeitschrittweite können so angepasst werden, dass ein echtzeitfähiger Betrieb ermöglicht wird. In the case shown here as an example, the thermal equivalent circuit model 50 is based on 9 thermal masses, which are linked to one another by 10 thermal resistors. The Heat flows in the direction of the contacts 12, 14 are increased by four factors. A total of 23 parameters must be specified. The parameters can be determined physically or empirically. The parameters can, for example, first be determined physically, namely based on the geometry of the charging socket 10 and respective material characteristics. The parameters can then be fine-tuned using an experimental setup. The level of detail of the thermal equivalent circuit model 50 and a time step size can be adjusted to enable real-time operation.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE SYMBOL LIST
10 Ladedose 10 charging socket
12 Wechselstromkontakte 12 AC contacts
13 Temperatursensoren 13 temperature sensors
14 Gleichstromkontakte 14 DC contacts
16 Temperatursensoren 16 temperature sensors
18 Leiterplatte 18 circuit board
20 Flussdiagramm 20 flowchart
22 Stromleitpfad 22 current conduction path
24 Ladepistole 24 loading gun
26 Gleichstromleitung 26 DC line
28 thermische Kopplung 28 thermal coupling
30 Wärmestrom 30 heat flow
32 thermische Kopplung 32 thermal coupling
34 thermodynamisches Modell der Ladedose 34 thermodynamic model of the charging socket
36 Parametersatz 36 parameter set
38 Datenverarbeitungseinrichtung 38 data processing device
40 Ladesteuergerät 40 charge control unit
42 Temperaturverlauf 42 Temperature history
44 Temperaturverlauf 44 Temperature history
46 Temperaturverlauf 46 Temperature history
48 Temperaturverlauf 48 Temperature history
50 thermisches Ersatzschaltkreismodell 50 thermal equivalent circuit model
C1 bis C8 Parameter der Berechnungsformel C1 to C8 Parameters of the calculation formula
TDC-, TDC+, TAC LI , TAC L2 gemessene Temperaturen TDC-, TDC+, TAC LI, TAC L2 measured temperatures
TDC- Schätzung, TDC+ Schätzung, TAC L1 Schätzung, TAC L2 Schätzung geschätzte Temperaturen TDC- estimate, TDC+ estimate, TAC L1 estimate, TAC L2 estimate estimated temperatures

Claims

PATENTANSPRÜCHE Verfahren zur Temperaturermittlung bei einer Ladedose (10) eines Elektrofahrzeugs, die Gleichstromkontakte (14) zum Laden des Elektrofahrzeugs und elektrisch von diesen getrennte Wechselstromkontakte (12) zum Laden des Elektrofahrzeugs sowie jeweilige den Gleichstromkontakten (14) und den Wechselstrom kontakten (12) zugeordnete und von diesen beabstandete Temperatursensoren (13, 16) zum Messen der jeweiligen Temperaturen der Kontakte (12, 14) aufweist, umfassend folgende Schritte: PATENT CLAIMS Method for determining the temperature in a charging socket (10) of an electric vehicle, the direct current contacts (14) for charging the electric vehicle and electrically separated alternating current contacts (12) for charging the electric vehicle as well as respective ones assigned to the direct current contacts (14) and the alternating current contacts (12). and temperature sensors (13, 16) spaced apart therefrom for measuring the respective temperatures of the contacts (12, 14), comprising the following steps:
Messen jeweiliger Temperaturen (TDC-, TDC+, TAC LI , TAC L2) mittels der den Gleichstromkontakten (14) und den Wechselstromkontakten (12) zugeordneten Temperatursensoren (13, 16) während das Elektrofahrzeug über die Gleichstromkontakte (14) oder über die Wechselstromkontakte (12) geladen wird; Measuring respective temperatures (TDC-, TDC+, TAC LI, TAC L2) using the temperature sensors (13, 16) assigned to the DC contacts (14) and the AC contacts (12) while the electric vehicle is powered via the DC contacts (14) or via the AC contacts (12 ) is loaded;
Bereitstellen eines thermodynamischen Modells (34) der Ladedose (10), das eine thermische Kopplung zwischen den Temperatursensoren (13, 16) abbildet und in Abhängigkeit davon Schätzwerte (TDC- Schätzung, TDc+ Schätzung, TAC LI Schätzung, TAc L2 Schätzung) für die Temperaturen der jeweiligen Kontakte (12, 14) bereitstellt; Providing a thermodynamic model (34) of the charging socket (10), which depicts a thermal coupling between the temperature sensors (13, 16) and, depending on this, estimates (TDC estimate, T D c+ estimate, TAC LI estimate, T A c L2 estimate ) for the temperatures of the respective contacts (12, 14);
Ermitteln eines Schätzwertes (TDC- Schätzung, TDC+ Schätzung, TAC L1 Schätzung, TAC L2 Schätzung) für die Temperatur von zumindest einem der Gleichstromkontakte (14) oder von zumindest einem der Wechselstrom kontakte (14), indem die gemessenen Temperaturen (TDC-, TDC+, TAC LI , TAC L2) in das thermodynamische Modell (34) der Ladedose (10) eingegeben werden. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit VOn dem Schätzwert (TDC- Schätzung, TDC+ Schätzung, TAC L1 Schätzung, TAC L2 Schätzung) für die Temperatur von zumindest einem der Gleichstromkontakte (14) oder von zumindest einem der Wechselstrom kontakte (14), eine Stromstärke während des Ladevorgangs geregelt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das thermodynamische Modell (34) der Ladedose (10) die Wärmeleitung zwischen den Temperatursensoren (13, 16) und den Kontakten (12, 14) berücksichtigt. Determining an estimate (TDC estimate, TDC+ estimate, TAC L1 estimate, TAC L2 estimate) for the temperature of at least one of the DC contacts (14) or of at least one of the AC contacts (14) by using the measured temperatures (TDC-, TDC+ , TAC LI, TAC L2) are entered into the thermodynamic model (34) of the charging socket (10). Method according to claim 1, characterized in that depending on the estimated value (TDC estimate, T D C+ estimate, TAC L1 estimate, TAC L2 estimate) for the temperature of at least one of the DC contacts (14) or of at least one of the AC contacts (14), a current intensity is regulated during the charging process. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the thermodynamic model (34) of the charging socket (10) takes into account the heat conduction between the temperature sensors (13, 16) and the contacts (12, 14).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermodynamische Modell (34) der Ladedose (10) in Form eines empirischen Modells bereitgestellt wird. 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermodynamic model (34) of the charging socket (10) is provided in the form of an empirical model.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass daS empiriSChe Modell die Schätzwerte (TDC- Schätzung, TDC+ Schätzung, TAC L1 Schätzung, TAC L2 Schätzung) für die Temperaturen der Kontakte (12, 14) durch jeweilige Berechnungsformeln ermittelt, welche die gemessenen Temperaturen (TDC-, TDC+, TAC LI , TAC L2) und zeitlichen Ableitungen der gemessenen Temperaturen (TDC-, TDC+, TAC LI , TAC L2) , jeweils multipliziert mit einem Parameter (Ci, C2, C3, C4, C5, Ce, C7, Cs), umfassen. 5. The method according to claim 4, characterized in that the empirical model determines the estimated values (T D C- estimate, T D C+ estimate, TAC L1 estimate, TAC L2 estimate) for the temperatures of the contacts (12, 14) using respective calculation formulas , which contain the measured temperatures (TDC-, TDC+, T A C LI , T A C L2) and time derivatives of the measured temperatures (TDC-, TDC+, T A C LI , T A C L2), each multiplied by a parameter ( Ci, C2, C3, C4, C5, Ce, C7, Cs).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter (Ci , C2, C3, C4, C5, Ce, C7, Cs) mithilfe eines Kurvenfitting-Algorithmus bestimmt werden, wobei mittels an den Kontakten (12, 14) direkt angebrachten Referenzsensoren die tatsächlichen Temperaturen der Kontakte (12, 14) gemessen werden. 6. The method according to claim 5, characterized in that the parameters (Ci, C2, C3, C4, C5, Ce, C7, Cs) are determined using a curve fitting algorithm, using means attached directly to the contacts (12, 14). Reference sensors measure the actual temperatures of the contacts (12, 14).
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzsensoren flexible Foliensensoren verwendet werden, welche flächig auf die Oberflächen der Kontakte (12, 14) aufgeklebt werden. 7. The method according to claim 6, characterized in that flexible film sensors are used as reference sensors, which are glued flat to the surfaces of the contacts (12, 14).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das thermodynamische Modell (34) der Ladedose (10) in Form eines physikalischen Modells bereitgestellt wird, welches die Wärmeleitpfade zwischen den Temperatursensoren (13, 16) und den Kontakten (12, 14) mithilfe eines thermischen Ersatzschaltkreismodells (50) der Ladedose (10) abbildet. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im thermischen Ersatzschaltkreismodell (50) die Kontakte (12, 14), die Temperatursensoren (13, 16) und eine Leiterplatte (18), auf der die Temperatursensoren (13, 16) angeordnet sind, durch jeweilige thermische Massen approximiert werden, die durch thermische Widerstände miteinander verkettet sind. 8. The method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thermodynamic model (34) of the charging socket (10) is provided in the form of a physical model which shows the heat conduction paths between the temperature sensors (13, 16) and the contacts (12 , 14) using a thermal equivalent circuit model (50) of the charging socket (10). 9. The method according to claim 8, characterized in that in the thermal equivalent circuit model (50) the contacts (12, 14), the temperature sensors (13, 16) and a circuit board (18) on which the temperature sensors (13, 16) are arranged , are approximated by respective thermal masses, which are linked together by thermal resistances.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im thermischen Ersatzschaltkreismodell (50) jeweilige Wärmeströme zu den Kontakten (12, 14) in Abhängigkeit von jeweiligen Temperaturgradienten vorgegebenen werden, die sich aus den gemessenen Temperaturen (TDC-, TDC+, TAC LI , TAC L2) ergeben. 10. The method according to claim 9, characterized in that in the thermal equivalent circuit model (50), respective heat flows to the contacts (12, 14) are specified depending on the respective temperature gradients, which result from the measured temperatures (TDC-, TDC+, TAC LI, TAC L2).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeströme zu den Kontakten (12, 14) um jeweilige konstante Faktoren verstärkt werden. 11. The method according to claim 10, characterized in that the heat flows to the contacts (12, 14) are increased by respective constant factors.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Ersatzschaltkreismodell (50) in Abhängigkeit von der Geometrie der Ladedose (10), von Materialkennwerten der Ladedose (10) und/oder anhand eines Versuchsaufbaus ermittelt wird. 12. The method according to claim 11, characterized in that the thermal equivalent circuit model (50) is determined depending on the geometry of the charging socket (10), material characteristics of the charging socket (10) and / or based on an experimental setup.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Detaillierungsgrad des thermischen Ersatzschaltkreismodells (50) und eine Zeitschrittweite so eingestellt werden, dass eine Datenverarbeitungseinrichtung (38) die Ermittlung des Schätzwertes (TDC - Schätzung, TDC+ Schätzung, TAC L1 Schätzung, TAC L2 Schätzung) für die Temperatur von zumindest einem der Gleichstromkontakte (14) oder von zumindest einem der Wechselstrom kontakte (12) in Echtzeit ermitteln kann. 13. The method according to one of claims 8 to 12, characterized in that a level of detail of the thermal equivalent circuit model (50) and a time step size are set so that a data processing device (38) determines the estimated value (TDC - estimate, TDC + estimate, TAC L1 Estimate, TAC L2 estimate) for the temperature of at least one of the DC contacts (14) or of at least one of the AC contacts (12) can be determined in real time.
14. Ladedose (10) für ein Elektrofahrzeug, umfassend Gleichstromkontakte (14) zum Laden des Elektrofahrzeugs und elektrisch von diesen getrennte Wechselstrom kontakte (12) zum Laden des Elektrofahrzeugs; jeweilige den Gleichstrom kontakten (14) und den Wechselstromkontakten (12) zugeordnete und von diesen beabstandete Temperatursensoren (13, 16) zum Messen der jeweiligen Temperaturen der Kontakte (12, 14); eine Datenverarbeitungseinrichtung (38), welche dazu eingerichtet ist, basierend auf einem thermodynamischen Modell (34) der Ladedose (10), das eine thermische Kopplung zwischen den Temperatursensoren (13, 16) abbildet und in Abhängigkeit davon Schätzwerte (TDC- Schätzung, TDc+ Schätzung, TAc LI Schätzung, TAC L2 Schätzung) für die Temperaturen der jeweiligen Kontakte (12, 14) bereitstellt, einen Schätzwert (TDC - Schätzung, TDC+ Schätzung, TAC L1 Schätzung, TAC L2 Schätzung) fÜT die Temperatur von zumindest einem der Gleichstromkontakte (14) oder von zumindest einem der Wechselstromkontakte (12) zu ermitteln, wenn die mittels der Temperatursensoren (13, 16) gemessenen Temperaturen (TDC-, TDC+, TAC LI , TAC L2) in das thermodynamische Modell (34) der Ladedose (10) eingegeben werden. Ladedose (10) nach Anspruch 14, bei welcher eine wärmeleitende Verbindung zwischen den Temperatursensoren (13, 16) über Kupferleitungen, Wärmeleitpaste und/oder eine Leiterplatte (18) hergestellt ist. 14. Charging socket (10) for an electric vehicle, comprising DC contacts (14) for charging the electric vehicle and electrically separated AC contacts (12) for charging the electric vehicle; respective temperature sensors (13, 16) assigned to the direct current contacts (14) and the alternating current contacts (12) and spaced therefrom for measuring the respective temperatures of the contacts (12, 14); a data processing device (38), which is set up for this purpose, based on a thermodynamic model (34) of the charging socket (10), which maps a thermal coupling between the temperature sensors (13, 16) and, depending on this, estimated values (TDC estimate, T D c+ estimate, T A c LI estimate, TAC L2 estimate) for the temperatures of the respective contacts (12, 14), an estimate (TDC estimate, TDC+ estimate, TAC L1 estimate, TAC L2 estimate) for the temperature of at least one of the DC contacts (14) or of at least one of the AC contacts (12) when the temperatures (TDC-, TDC+, TAC LI, TAC L2) measured by the temperature sensors (13, 16) are incorporated into the thermodynamic model (34) of the charging socket (10) can be entered. Charging socket (10) according to claim 14, in which a heat-conducting connection between the temperature sensors (13, 16) is established via copper lines, thermal paste and/or a printed circuit board (18).
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