[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102015218486A1 - Charging device for an electric vehicle - Google Patents

Charging device for an electric vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102015218486A1
DE102015218486A1 DE102015218486.2A DE102015218486A DE102015218486A1 DE 102015218486 A1 DE102015218486 A1 DE 102015218486A1 DE 102015218486 A DE102015218486 A DE 102015218486A DE 102015218486 A1 DE102015218486 A1 DE 102015218486A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plug
fuse
charging device
cpd
charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102015218486.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Florian Festl
Alexander Mundry
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102015218486.2A priority Critical patent/DE102015218486A1/en
Publication of DE102015218486A1 publication Critical patent/DE102015218486A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
    • G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H02H3/044—Checking correct functioning of protective arrangements, e.g. by simulating a fault
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/05—Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • H02H7/226—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for wires or cables, e.g. heating wires
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/36—Overload-protection arrangements or circuits for electric measuring instruments

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug mit einer ersten Steckvorrichtung (1) zur Herstellung einer Verbindung der Ladevorrichtung mit einem Stromnetz, einer zweiten Steckvorrichtung (2) zur Herstellung einer Verbindung mit einem für das Elektrofahrzeug vorgesehenen, zu ladenden Energiespeicher und einem mit einem Trägerelement für elektronische Bauteile und einem Gehäuse gebildeten IC-CPD Modul (3). Die Ladevorrichtung umfaßt mindestens eine Sicherung (5) für einen zwischen den beiden Steckvorrichtungen (1, 2) fließenden Strom, welche außerhalb des Trägerelements für elektronische Bauteile des IC-CPD Moduls (3) angeordnet ist. Die Erfindung erlaubt eine effiziente und aufwandsarme Absicherung von elektronischen Bauteilen auf dem Trägerelement für elektronische Bauteile, insbesondere im Hinblick auf Kurzschlußtests.The invention relates to a charging device for an electric vehicle having a first plug-in device (1) for establishing a connection of the charging device to a power network, a second plug-in device (2) for establishing a connection with an energy storage device to be charged for the electric vehicle and having a carrier element for electronic components and a housing formed IC-CPD module (3). The charging device comprises at least one fuse (5) for a current flowing between the two plug-in devices (1, 2) which is arranged outside the electronic component carrier element of the IC-CPD module (3). The invention allows an efficient and low-cost protection of electronic components on the support element for electronic components, in particular with regard to short-circuit tests.

Description

Im Bereich der Elektromobilität kommen Ladevorrichtungen für elektrische Energiespeicher von Fahrzeugen zum Einsatz. Ladevorrichtungen können dabei beispielsweise als Ladestation, Wallbox oder Ladekabel ausgebildet sein. In the field of electromobility, charging devices for electric energy storage of vehicles are used. Charging devices can be designed, for example, as a charging station, wallbox or charging cable.

Derzeit angebotene Ladekabel sind beispielsweise Ladekabel des Typs Mode 2 und Mode 3. Ladung mit Mode 2 Kabeln ist dabei in der Norm IEC 61851 definiert und erfolgt über eine haushaltsübliche Steckvorrichtung (Schuko oder CEE) mit einer in das Ladekabel integrierten Steuer- und Schutzfunktion. Mode-3-Ladung wird an Ladestationen mit einer speziellen Ladeeinrichtung gemäß der Norm IEC 61851 durchgeführt. Dabei ist bei Mode-3-Ladung das Ladegerät im Fahrzeug eingebaut. Charging cables currently offered are for example Mode 2 and Mode 3 charging cables. Charge with Mode 2 cables is included in the Standard IEC 61851 defined and carried out via a common household plug-in device (Schuko or CEE) with a built-in charging cable control and protection function. Mode 3 charging is performed at charging stations using a special charging device in accordance with the Standard IEC 61851 carried out. In the case of mode 3 charging, the charger is installed in the vehicle.

Für die Mode-2-Ladung schreibt die Norm eine mobile Einrichtung zur Schutzpegelerhöhung (SPE-PRCD) vor. Darüber hinaus ist für die Leistungseinstellung und zur Erfüllung der Sicherheitsanforderungen eine Kommunikationseinrichtung (PWM-Modul) für Kommunikation mit dem Fahrzeug erforderlich. Diese Komponenten sind im sogenannten „In-Cable Control- and Protecting Device“ (IC-CPD) vereint. Die fest in das Ladekabel integrierte IC-CPD Vorrichtung kontrolliert die Schutzleiterverbindung und übermittelt die Ladestrom-Obergrenze an das Fahrzeug. Im Fehlerfall oder bei Spannungsausfall wird der Ladevorgang sofort unterbrochen, um Benutzer und Elektrofahrzeug zu schützen. For mode 2 charging, the standard prescribes a mobile device to increase the level of protection (SPE-PRCD). In addition, a communication device (PWM module) for communication with the vehicle is required for power adjustment and safety requirements. These components are combined in the so-called "In-Cable Control and Protecting Device" (IC-CPD). The integrated IC-CPD device in the charging cable controls the protective conductor connection and transmits the charge current upper limit to the vehicle. In the event of a fault or power failure, the charging process is interrupted immediately to protect the user and the electric vehicle.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer IC-CPD Vorrichtung 3 (oben) und ein Bild eines Ladekabels vom Typ Mode 2 (unten), in welches die IC-CPD Vorrichtung – im Folgenden auch als IC-CPD Moduls bezeichnet – integriert ist. Die IC-CPD Vorrichtung 3 umfaßt Relais 32, mit denen der Ladestrom geschaltet wird. Weitere Vorrichtungselemente sind ein Mikrocontroller 33 und die mit dem Mikrocontroller 33 in Verbindung stehenden Elemente Fehlerstromschutzschaltung bzw. RCD 34, Stromversorgung der IC-CPD Vorrichtung 35 und Kontrollschaltkreis 36 für die Relais. Der Mikrocontroller 33 ist zudem für den Austausch von Steuerinformationen 37 mit angeschlossenen Fahrzeugen zuständig. Die gesamte IC-CPD Vorrichtung 3 ist mit einem Gehäuse 31 umgeben. 1 shows a schematic representation of an IC-CPD device 3 (Above) and a picture of a Mode 2 charging cable (below) incorporating the IC-CPD device - hereinafter also referred to as the IC-CPD module. The IC-CPD device 3 includes relays 32 with which the charging current is switched. Other device elements are a microcontroller 33 and those with the microcontroller 33 related elements residual current protection circuit or RCD 34 , Power of the IC-CPD device 35 and control circuit 36 for the relays. The microcontroller 33 is also for the exchange of tax information 37 responsible for connected vehicles. The entire IC CPD device 3 is with a housing 31 surround.

Im Bild darunter ist das gesamte Ladekabel mit gekapselter IC-CPD Vorrichtung gezeigt. Auf dem Gehäuse 31 der IC-CPD Vorrichtung sind Einstellungs- und Informationselemente angeordnet. Das Ladekabel umfaßt gemäß Bild zudem einen herkömmlichen Stecker 1 für einen gebäudeseitigen Anschluß und einen genormten Stecker 2 für die Verbindung mit dem zu ladenden Fahrzeug. Die beiden Stecker und das dazwischen eingeschleifte IC-CPD Modul sind mittels Kabel 4 verbunden. Dabei ist beidseitig bei dem IC-CPD Modul eine Kabeleinführung 311 vorgesehen, die an das Gehäuse 31 des IC-CPD Moduls anschließt. The picture below shows the entire charging cable with encapsulated IC-CPD device. On the case 31 the IC-CPD device are arranged adjustment and information elements. The charging cable also includes a conventional plug as shown in the picture 1 for a building-side connection and a standardized plug 2 for the connection with the vehicle to be loaded. The two plugs and the IC-CPD module inserted between them are by means of cables 4 connected. There is a cable entry on both sides of the IC-CPD module 311 provided to the housing 31 of the IC CPD module connects.

In 1 ist ein haushaltsüblicher Stecker 1 für den gebäudeseitigen Anschluß dargestellt. Bei höheren Nennströmen, z.B. einem Ladekabel mit 20 A Nennstrom, kann dieses nicht mehr an einer normalen Haushaltssteckdose (z.B. mit Schuko abgekürzter Schutz-Kontakt nach Bauart CEE 7/7 oder Typ F bzw. CEE 7/4) betrieben werden. Dafür muß dann beispielsweise ein Stecksystem, wie z.B. ein CEE 400V/32A Wechselstrom- bzw. Drehstromsteckverbinder gem. Norm IEC 60309 (siehe 2 mit Außenleitern L1, L2, L3, Neutralleiter N und Erdpotential PE) verwendet werden (typischerweise 1-phasig angeschlossen). In 1 is a household plug 1 shown for the building-side connection. At higher rated currents, eg a charging cable with 20 A rated current, it can no longer be operated on a normal household socket (eg Schuko-shortened protective contact according to type CEE 7/7 or type F or CEE 7/4). For this purpose, for example, a plug-in system, such as a CEE 400V / 32A AC or three-phase connector gem. Standard IEC 60309 (please refer 2 with external conductors L1, L2, L3, neutral conductor N and earth potential PE) are used (typically 1-phase connected).

Für Ladevorrichtungen von Elektrofahrzeugen sind gewisse Test üblich und in der Regel sogar per Norm vorgeschrieben. So müssen gemäß der Norm IEC 62752 für Mode 2 Ladekabel die Ladekabel sog. „Short Circuit Test“ bzw. Kurzschlußtests standhalten. Die geforderten Werte sind in Tabelle 16 der Norm zusammengestellt (Tabelle siehe 3). Bei diesen Tests fließen Kurzschlußströme bis 1,5 kA über das Ladekabel und damit auch über die im Ladekabel enthaltenen Lastrelais (siehe 1, Bezugszeichen 32). Während der Tests dürfen die Relaiskontakte nicht verschweißen bzw. Schaden nehmen. For charging devices of electric vehicles certain tests are common and usually even prescribed by law. So must according to the Standard IEC 62752 for Mode 2 charging cable, the charging cable can withstand so-called "Short Circuit Test" or short-circuit tests. The required values are listed in Table 16 of the standard (see Table 3 ). In these tests, short-circuit currents of up to 1.5 kA flow through the charging cable and thus also via the load relays contained in the charging cable (see 1 , Reference number 32 ). During the tests, the relay contacts must not be welded or damaged.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, die Absicherung einer Ladevorrichtung gegen Schäden, insbesondere durch Kurzschlußtests hervorgerufene Schäden, zu verbessern. The object of the invention is to improve the protection of a charging device against damage, in particular damage caused by short-circuit tests.

Die Aufgabe wird für eine Ladevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils gelöst. The object is achieved for a loading device according to the preamble of claim 1 by the features of the characterizing part.

Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug. Diese umfaßt eine erste Steckvorrichtung zur Herstellung einer Verbindung der Ladevorrichtung mit einem Stromnetz, eine zweite Steckvorrichtung zur Herstellung einer Verbindung mit einem für das Elektrofahrzeug vorgesehenen, zu ladenden Energiespeicher (welcher beispielsweise in dem Elektrofahrzeug integriert ist) und ein mit einem Trägerelement für elektronische Bauteile (typischerweise Platine) und einem Gehäuse gebildetes IC-CPD Modul. Erfindungsgemäß ist die Ladevorrichtung mit mindestens einer Sicherung für einen zwischen den beiden Steckvorrichtungen fließenden Strom versehen. Dabei ist die mindestens eine Sicherung außerhalb des Trägerelements für elektronische Bauteile des IC-CPD Moduls angeordnet, z.B. innerhalb der ersten Steckvorrichtung, innerhalb der zweiten Steckvorrichtung oder innerhalb einer für das IC-CPD Modul vorgesehenen Kabeleinführung. Bei der Sicherung handelt es sich z.B. um eine Schmelzsicherung, eine Sicherung mit einem PPTC (polymeric positive temperature coefficient) Element oder eine andere Überstromschutzeinrichtung. The starting point of the invention is a charging device for an electric vehicle. This comprises a first plug-in device for establishing a connection of the charging device to a power network, a second plug-in device for establishing a connection to an energy store (which is for example integrated in the electric vehicle) provided for the electric vehicle and having a support element for electronic components ( typically board) and a housing formed IC-CPD module. According to the invention, the charging device is provided with at least one fuse for a current flowing between the two plug-in devices. In this case, the at least one fuse is arranged outside the carrier element for electronic components of the IC-CPD module, for example within the first plug-in device, within the second plug-in device or within one provided for the IC-CPD module Cable entry. The fuse is, for example, a fuse, a fuse with a PPTC (polymeric positive temperature coefficient) element or another overcurrent protection device.

Die Erfindung geht von der Beobachtung aus, daß herkömmliche Ladevorrichtungen teilweise nicht ausreichend gegen durch Tests hervorgerufene Schäden geschützt sind. Typischerweise sind zwar in IC-CPD Modulen von Ladevorrichtungen Schutzelemente (wie z.B. eine Fehlerstromschutzschaltung) integriert. Diese sind aber bei bestimmten Tests (z.B. Kurzschlußtests) nicht geeignet bzw. ausreichend, um alle Schaltelemente (insb. Relais) des IC-CPD Moduls vor Beschädigungen zu schützen. Erfindungsgemäß wird daher der Einbau mindestens einer Sicherung außerhalb des Trägerelements für elektronische Bauteile des IC-CPD Moduls vorgeschlagen. Dies hat neben der weitergehenden Sicherung der Schaltelemente des IC-CPD Moduls noch den Vorteil, daß kein zusätzlicher Platz auf dem Trägerelement für elektronische Bauteile des IC-CPD Moduls benötigt wird (der Einbau auf dem Trägerelement würde zu einem voluminöseren und damit weniger gut handhabbaren IC-CPD Modul führen) und den Vorteil, daß die mindestens eine Sicherung relativ einfach austauschbar ist (was z.B. bei Verwendung einer Schmelzsicherung nach Auslösen der Sicherung erforderlich wäre). The invention is based on the observation that conventional charging devices are in part not sufficiently protected against damage caused by tests. Typically, although protective elements (such as a residual current device) are integrated in IC-CPD modules of charging devices. However, these are not suitable or sufficient for certain tests (for example short-circuit tests) to protect all switching elements (in particular relays) of the IC-CPD module from damage. The invention therefore proposes the installation of at least one fuse outside of the carrier element for electronic components of the IC-CPD module. This has in addition to the further securing of the switching elements of the IC-CPD module nor the advantage that no additional space on the support member for electronic components of the IC-CPD module is required (the installation on the support element would be a voluminöseren and thus less manageable IC -CPD module) and the advantage that the at least one fuse is relatively easily replaceable (which would be required, for example, when using a fuse after triggering the fuse).

Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist die mindestens eine Sicherung für die Absicherung von mindestens einem auf dem Trägerelement für elektronische Bauteile des IC-CPD-Moduls angeordneten Relais ausgestaltet. Vorzugsweise steht dabei die Verhinderung von durch bei für die Ladevorrichtung durchgeführten Kurzschlußtests fließende Ströme verursachten Schäden bei dem mindestens einen Relais im Vordergrund. Derartige Kurzschlußtests sind dabei z.B. im Zuge einer ICE Norm vorgesehen. According to one embodiment of the subject invention, the at least one fuse for the protection of at least one arranged on the support member for electronic components of the IC CPD module relay is configured. Preferably, the prevention of damage caused by currents flowing in the case of the charging device for the charging device is at the forefront in the at least one relay. Such short circuit tests are e.g. provided as part of an ICE standard.

Der Erfindungsgegenstand wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen The subject invention is explained in more detail below with reference to figures. Show it

1: eine schematische Darstellung einer IC-CPD Vorrichtung 3 (oben) und ein Bild eines Ladekabels vom Typ Mode 2 (unten), 1 : A schematic representation of an IC-CPD device 3 (above) and a picture of a Mode 2 charging cable (below),

2: einen CEE 400V/32A Wechselstrom- bzw. Drehstromsteckverbinder gem. Norm IEC 60309 , 2 : a CEE 400V / 32A AC or three-phase plug connector acc. Standard IEC 60309 .

3: eine Tabelle für Kurzschlußtests gem. Norm IEC 62752 , 3 : a table for short circuit tests acc. Standard IEC 62752 .

4: eine erste erfindungsgemäße Lösung mit dem Einbau von mindestens einer Sicherung in einen CEE-Stecker, 4 a first solution according to the invention with the installation of at least one fuse in a CEE plug,

5: eine zweite erfindungsgemäße Lösung mit dem Einbau von mindestens einer Sicherung in der Kabeleinführung eines IC-CPD Moduls, 5 a second solution according to the invention with the installation of at least one fuse in the cable entry of an IC-CPD module,

6: eine dritte erfindungsgemäße Lösung mit dem Einbau von mindestens einer Sicherung in einen Fahrzeugstecker vom Typ 1 (oben) oder vom Typ 2 (unten), 6 A third solution according to the invention with the installation of at least one fuse in a vehicle plug of type 1 (top) or type 2 (bottom),

7: eine schematische Darstellung der ersten erfindungsgemäßen Lösung mit einer Phase-N-Versorgung mit geschaltetem Schutzleiter PE, 7 FIG. 2: a schematic representation of the first solution according to the invention with a phase N supply with switched protective conductor PE, FIG.

8: eine schematische Darstellung der ersten erfindungsgemäßen Lösung mit einer Phase-Phase-Versorgung über ein Drehstrom-Steckersystem mit geschaltetem Schutzleiter PE, 8th : a schematic representation of the first solution according to the invention with a phase-phase supply via a three-phase plug system with switched protective conductor PE,

9: eine schematische Darstellung der ersten erfindungsgemäßen Lösung mit einer Phase-N-Versorgung ohne geschalteten Schutzleiter PE, 9 FIG. 2: a schematic representation of the first solution according to the invention with a phase N supply without a switched protective conductor PE, FIG.

10: eine schematische Darstellung der ersten erfindungsgemäßen Lösung mit einer Phase-Phase-Versorgung über ein Drehstrom-Steckersystem ohne geschalteten Schutzleiter PE, 10 : a schematic representation of the first solution according to the invention with a phase-phase supply via a three-phase plug system without a switched protective conductor PE,

11: eine schematische Darstellung der dritten erfindungsgemäßen Lösung mit einer Phase-N-Versorgung mit geschaltetem Schutzleiter PE, 11 FIG. 2: a schematic representation of the third solution according to the invention with a phase N supply with switched protective conductor PE, FIG.

12: eine schematische Darstellung der dritten erfindungsgemäßen Lösung mit einer Phase-Phase-Versorgung über ein Drehstrom-Steckersystem mit geschaltetem Schutzleiter PE, 12 FIG. 2: a schematic representation of the third solution according to the invention with a phase-phase supply via a three-phase plug system with a switched protective conductor PE, FIG.

13: eine schematische Darstellung der dritten erfindungsgemäßen Lösung mit einer Phase-N-Versorgung ohne geschalteten Schutzleiter PE, und 13 : A schematic representation of the third solution according to the invention with a phase-N supply without switched protective conductor PE, and

14: eine schematische Darstellung der dritten erfindungsgemäßen Lösung mit einer Phase-Phase-Versorgung über ein Drehstrom-Steckersystem ohne geschalteten Schutzleiter PE. 14 : A schematic representation of the third solution according to the invention with a phase-phase supply via a three-phase plug system without a switched protective conductor PE.

Gemäß Tabelle 16 aus 3 muß gem. Norm IEC 62752 für Kurzschlußtests eine Vorsicherung gewählt werden, deren Charakteristik bei einem prospektiven (unbeeinflußten) Kurzschlußstrom von Iprosp = 1,5 kA (in Tab. 16 mit Inc bzw. IΔc bezeichnet) Spitzenströme von 1,1 kA und Energiewerte von I2t = 3,0 (kA)2s zuläßt. Eine derartige Vorsicherung hat z.B. eine 35 A gG Charakteristik (dabei steht „gG“ für die Betriebsklasse der Niederspannungssicherung und definiert einen Standardtyp bei Ganzbereichs-Schutz für allgemeine Anwendungen (trägflink)). Derart hohe Ströme sind eine enorme Belastung für die Leistungsrelais. Eine bei Ladekabeln häufig verwendete CEE 32 Steckverbindung wird jedoch i.d.R. gebäudeseitig mit Leitungsschutzschaltern vom Typ B32 oder C32 abgesichert. Ein 32 A Leistungsschutzschalter erreicht bei gleichem prospektivem Kurzschluß Spitzenströme von bis zu 1,5 kA und Energiewerte bis 8,5 (kA)2s. Bei derartig hohen Strömen ist es sehr wahrscheinlich, daß die Relaiskontakte verschweißen, so daß das Ladekabel unbrauchbar wird und der integrierte Fehlerstromschutzschalter bei einem auftretenden Fehlerstrom (weitere Fehler z. B. im Fahrzeug) nicht mehr abschalten kann. According to Table 16 3 must gem. Standard IEC 62752 For short-circuit tests, a back-up fuse is chosen whose characteristic is a prospective (unaffected) short-circuit current of Iprosp = 1.5 kA (in Table 16 with Inc or IΔc) peak currents of 1.1 kA and energy values of I2t = 3.0 ( kA) 2s permits. For example, such a backup fuse has a 35 A gG characteristic (where "gG" stands for the low-voltage fuse class and defines a standard type for full-range protection for general applications (slow-acting)). Such high currents are an enormous burden on the power relays. A commonly used in charging cables CEE 32 connector is However, as a rule, they are protected on the building side with miniature circuit breakers of the type B32 or C32. A 32 A circuit breaker achieves peak currents of up to 1.5 kA with the same prospective short-circuit and energy values of up to 8.5 (kA) 2 s. At such high currents, it is very likely that the relay contacts weld, so that the charging cable is unusable and the integrated residual current circuit breaker can no longer switch off in the event of a fault current occurring (further errors eg in the vehicle).

Um dieses Problem zu lösen, wird vorgeschlagen, mindestens eine Sicherung im Ladekabel unterzubringen. To solve this problem, it is proposed to accommodate at least one fuse in the charging cable.

Dabei wird erfindungsgemäß die mindestens eine Sicherung nicht auf dem üblicherweise im IC-CPD Modul verwendeten Trägerelement für elektronische Bauteile (Platine), sondern außerhalb davon vorgesehen. In this case, according to the invention, the at least one fuse is not provided on the support element for electronic components (circuit board) usually used in the IC CPD module, but outside thereof.

Eine erste erfindungsgemäße Lösung ist in 4 gezeigt. Es werden Sicherungen 5 in den Infrastrukturstecker bzw. stomnetzseitigen Stecker 1 (im Bild ein CEE 32-Stecker) integriert. A first solution according to the invention is in 4 shown. There are fuses 5 in the infrastructure plug or stomnetseitigen plug 1 (in the picture a CEE 32-plug) integrated.

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung ist in 5 dargestellt. Dort werden Sicherungen 5 in eine Kabeleinführung 311 bzw. eine Einführ-Tülle des IC-CPD Moduls 3 integriert. Dabei können Sicherungen auf einer der beiden Seiten oder beiden Seiten vorgesehen sein. Es ist auch denkbar, daß Sicherungen 5 an anderer Stelle innerhalb des Gehäuses des IC-CPD Moduls 3 angeordnet werden. A second solution according to the invention is in 5 shown. There are fuses 5 in a cable entry 311 or an insertion spout of the IC-CPD module 3 integrated. This backups can be provided on one side or both sides. It is also conceivable that fuses 5 elsewhere in the housing of the IC-CPD module 3 to be ordered.

Eine dritte erfindungsgemäße Lösung ist in 6 gezeigt. Oben in 6 ist dabei ein erster Typ eines fahrzeugseitigen Steckers 2 und unten ein zweiter Typ eines fahrzeugseitigen Steckers 2 dargestellt. Gem. dieser Ausgestaltung werden Sicherungen 5 in den fahrzeugseitigen Stecker 2 integriert. A third solution according to the invention is in 6 shown. Top in 6 is a first type of vehicle-mounted connector 2 and below, a second type of vehicle-mounted connector 2 shown. Gem. This configuration are fuses 5 in the vehicle-side connector 2 integrated.

7 zeigt eine schematische Darstellung des ersten Beispiels einer erfindungsgemäßen Lösung. Es ist eine versorgungsnetzseitig vorgesehene Steckdose 11 mit Neutralleiter N, einem Lastleiter L und Schutzleiter bzw. Erde PE gezeigt. Ein Hausanschlußstecker 2 einer Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug (auch mit EVSE bzw. Electric Verhicle Supply Equipment bezeichnet) ist passend zur Steckdose 11 vorgesehen. Der Hausanschlußstecker umfaßt die die Verbindung mit den Leitern der Steckdose 11 entsprechende Kontakte K-L, K-N und K-PE. In den Hausanschlußstecker 2 sind Sicherungen 5 integriert. Der Hausanschlußstecker 2 ist mit einem IC-CPD Modul 3 verbunden, welches eine Platine mit drei Relais K1, K2 und K3 umfaßt, welche durch die Sicherungen 5 vor Schäden bei Kurzschlußtests abgesichert sind. Fahrzeugseitig ist die Ladevorrichtung mit einem Fahrzeugstecker 2 gebildet, welcher für die Verbindung mit einer Steckdose 61 eines Elektrofahrzeugs 6 ausgestaltet ist. Das Elektrofahrzeug umfaßt einen zu ladenden Energiespeicher (in der Figur nicht dargestellt). Es ist dabei u.U. auch vorstellbar, daß der Energiespeicher vom Elektrofahrzeug separiert und dann geladen wird. 7 shows a schematic representation of the first example of a solution according to the invention. It is a supply network side provided socket 11 with neutral conductor N, a load conductor L and earth PE. A house plug 2 A charging device for an electric vehicle (also called EVSE or Electric Verhicle Supply Equipment) is suitable for the socket 11 intended. The house plug includes the connection to the conductors of the socket 11 corresponding contacts KL, KN and K-PE. In the house plug 2 are fuses 5 integrated. The house plug 2 is with an IC CPD module 3 connected, which comprises a board with three relays K1, K2 and K3, which by the fuses 5 are protected against damage during short-circuit tests. The vehicle side is the charging device with a vehicle connector 2 formed, which for the connection with a socket 61 an electric vehicle 6 is designed. The electric vehicle comprises an energy store to be charged (not shown in the figure). It may also be conceivable that the energy storage is separated from the electric vehicle and then charged.

In 8 ist eine schematische Darstellung des ersten Beispiels einer erfindungsgemäßen Lösung dargestellt, wobei als Haushaltsanschlußstecker 1 ein Drehstromstecksystem vorsehen ist, bei dem Kontakte K-L1 und K-L2 mit Außenleitern L1 und L2 verbunden werden. In 8th is a schematic representation of the first example of a solution according to the invention shown, wherein as a household plug 1 a three-phase plug-in system is provided in which contacts K-L1 and K-L2 are connected to outer conductors L1 and L2.

9 und 10 zeigen Abwandlungen der Lösungen aus 7 bzw. 8, wobei in diesen Lösungen der Schutzleiter PE nicht geschaltet wird. 9 and 10 show variations of the solutions 7 respectively. 8th , wherein in these solutions, the protective conductor PE is not switched.

11 bis 14 zeigen Beispiele für die dritte erfindungsgemäße Lösung mit 7 bis 10 entsprechenden Konstellationen. D.h. in diesen Beispielen sind die Sicherungen 5 jeweils in den Fahrzeugstecker 2 integriert. 11 to 14 show examples of the third inventive solution with 7 to 10 corresponding constellations. Ie in these examples are the fuses 5 each in the vehicle connector 2 integrated.

Die Erfindung erlaubt eine effiziente und aufwandsarme Absicherung von elektronischen Bauteilen auf dem Trägerelement für elektronische Bauteile, insbesondere im Hinblick auf Kurzschlußtests. Die zumindest eine Sicherung ist erfindungsgemäß nicht auf der Leiterplatte (PCB = Printed Circuit Board) integriert. Eine Verkleinerung der Platine (PCB) und eine Verkleinerung der Function Box (Platinen-Gehäuse bzw. Gehäuse des IC-CPD Moduls) ist somit möglich und führt zu einer deutlich kompakteren Bauform des Ladekabels. Auch bringt eine Lösung mit Sicherungen außerhalb der Platine ein einfacheres Routing der Leiterbahnen auf der Platine mit sich. Eine kleinere PCB-Größe führt zudem zu Kostenreduzierung bei der PCB, einer Verringerung der Verlustleistung auf der Platine, kürzeren Laststrom-Leiterbahnen auf der PCB, reduzierten thermischen Streß für alle Komponenten sowie zu einer längeren Lebensdauer und/oder höheren max. Betriebstemperaturen. The invention allows an efficient and low-cost protection of electronic components on the support element for electronic components, in particular with regard to short-circuit tests. The at least one fuse according to the invention is not integrated on the printed circuit board (PCB = Printed Circuit Board). A reduction of the board (PCB) and a reduction of the Function Box (board housing or housing of the IC-CPD module) is thus possible and leads to a much more compact design of the charging cable. Also, a solution with off-board fuses brings with it easier routing of printed circuit traces on the board. A smaller PCB size also leads to cost reduction in the PCB, a reduction in power dissipation on the board, shorter load current traces on the PCB, reduced thermal stress for all components, and a longer life and / or higher max. Operating temperatures.

Es ist zudem möglich, die Sicherung einfach wechselbar zu realisieren (ggf. nicht für den Endkunden, aber für den Hersteller nach eingehender Prüfung mittels geeignetem Spezialwerkzeug). It is also possible to realize the backup easily replaceable (possibly not for the end user, but for the manufacturer after thorough testing using a suitable special tool).

Somit wird eine einfachere Wartung ohne z.B. Lötarbeiten auf der Platine möglich (Tausch defekter Sicherungen). Das vergleichsweise dichte Gehäuse des IC-CPD Moduls (min. IP 55 (IP-Schutz der Stecker: IP 44)) muß keine Sicherungsöffnung aufweisen, die aufwendig abgedichtet werden müßten. Das IC-CPD-Gehäuse kann aus einem Stück gefertigt werden, was eine Kostenreduktion bei der Herstellung mit sich bringt. Thus, easier maintenance without e.g. Soldering on the board possible (exchange of defective fuses). The comparatively dense housing of the IC-CPD module (at least IP 55 (IP protection of the plug: IP 44)) does not have to have a safety opening which would have to be laboriously sealed. The IC-CPD package can be made in one piece, resulting in a cost reduction in manufacturing.

Schließlich besteht keine Gefahr der Beschädigung von elektronischen Bauteilen während der Wartung (Sicherungstausch). Finally, there is no risk of damage to electronic components during maintenance (fuse replacement).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Norm IEC 61851 [0002] Standard IEC 61851 [0002]
  • Norm IEC 61851 [0002] Standard IEC 61851 [0002]
  • Norm IEC 60309 [0006] Standard IEC 60309 [0006]
  • Norm IEC 62752 [0007] Standard IEC 62752 [0007]
  • Norm IEC 60309 [0015] Standard IEC 60309 [0015]
  • Norm IEC 62752 [0016] Standard IEC 62752 [0016]
  • Norm IEC 62752 [0028] Standard IEC 62752 [0028]

Claims (7)

Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug, umfassend – eine erste Steckvorrichtung (1) zur Herstellung einer Verbindung der Ladevorrichtung mit einem Stromnetz, – eine zweite Steckvorrichtung (2) zur Herstellung einer Verbindung mit einem für das Elektrofahrzeug vorgesehenen, zu ladenden Energiespeicher, und – ein mit einem Trägerelement für elektronische Bauteile und einem Gehäuse gebildeten IC-CPD Modul (3), dadurch gekennzeichnet, daß – die Ladevorrichtung mindestens eine Sicherung (5) für einen zwischen den beiden Steckvorrichtungen (1, 2) fließenden Strom umfaßt, welche außerhalb des Trägerelements für elektronische Bauteile des IC-CPD Moduls (3) angeordnet ist. Charging device for an electric vehicle, comprising - a first plug-in device ( 1 ) for establishing a connection of the charging device to a power network, - a second plug-in device ( 2 ) for establishing a connection to an energy store to be charged for the electric vehicle, and an IC CPD module formed with an electronic component carrier and a housing ( 3 ), characterized in that - the charging device has at least one fuse ( 5 ) for one between the two plug-in devices ( 1 . 2 ) flowing outside of the support member for electronic components of the IC-CPD module ( 3 ) is arranged. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Sicherung (5) innerhalb der ersten Steckvorrichtung (1), innerhalb der zweiten Steckvorrichtung (2) oder innerhalb einer für das IC-CPD Modul (3) vorgesehenen Kabeleinführung (311) angeordnet ist. Loading device according to claim 1, characterized in that the at least one fuse ( 5 ) within the first plug-in device ( 1 ), within the second plug-in device ( 2 ) or within one for the IC-CPD module ( 3 ) cable entry ( 311 ) is arranged. Ladevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Sicherung (5) für die Absicherung von mindestens einem auf dem Trägerelement für elektronische Bauteile des IC-CPD-Moduls (3) angeordneten Relais (32) ausgestaltet ist. Loading device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the at least one fuse ( 5 ) for securing at least one on the electronic component carrier element of the IC CPD module ( 3 ) arranged relays ( 32 ) is configured. Ladevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Sicherung (5) für die Absicherung von dem mindestens einem auf dem Trägerelement für elektronische Bauteile des IC-CPD-Moduls (3) angeordneten Relais (32) für die Verhinderung von durch bei für die Ladevorrichtung durchgeführten Kurzschlußtests fließende Ströme verursachten Schäden bei dem mindestens einem Relais (32) ausgestaltet ist. Loading device according to claim 3, characterized in that the at least one fuse ( 5 ) for the protection of the at least one on the support member for electronic components of the IC-CPD module ( 3 ) arranged relays ( 32 ) damage to the at least one relay caused by currents flowing through in the case of short-circuit tests performed for the charging device ( 32 ) is configured. Ladevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Kurzschlußtests um gemäß einer ICE Norm für die Ladevorrichtung durchzuführenden Tests handelt. Charging device according to Claim 4, characterized in that the short-circuit tests are tests to be carried out according to an ICE standard for the charging device. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – die mindestens eine Sicherung (5) als Schmelzsicherung ausgestaltet ist. Charging device according to one of the preceding claims, characterized in that - the at least one fuse ( 5 ) is designed as a fuse. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – die mindestens eine Sicherung (5) mit einem PPTC Element gebildet ist. Charging device according to one of the preceding claims, characterized in that - the at least one fuse ( 5 ) is formed with a PPTC element.
DE102015218486.2A 2015-09-25 2015-09-25 Charging device for an electric vehicle Pending DE102015218486A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015218486.2A DE102015218486A1 (en) 2015-09-25 2015-09-25 Charging device for an electric vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015218486.2A DE102015218486A1 (en) 2015-09-25 2015-09-25 Charging device for an electric vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015218486A1 true DE102015218486A1 (en) 2017-03-30

Family

ID=58281680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015218486.2A Pending DE102015218486A1 (en) 2015-09-25 2015-09-25 Charging device for an electric vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015218486A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3671976A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-24 NOLTA GmbH Electrical connection device and electrical device with same
US20220258629A1 (en) * 2020-03-31 2022-08-18 Atlis Motor Vehicles, Inc. Methods and Apparatus for Charging an Electric Vehicle

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130134933A1 (en) 2011-11-29 2013-05-30 Delphi Technologies, Inc. Power safety system and method having a plurality of thermally-triggered electrical breaking arrangements
DE102012205972A1 (en) 2012-04-12 2013-10-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft charging system
US20130322017A1 (en) 2012-05-31 2013-12-05 Service Solutions U.S. Llc Electric Vehicle Charging System with Robustness Features and Universal Port
DE102013215188A1 (en) 2012-08-02 2014-02-06 Lear Corporation Socket component for charging opening of electric car, has fuse retainer defining fuse cavity, and wire secured at proximate end of terminal and comprising direct inline fuse attached to proximate end and arranged in retainer
DE102012215333A1 (en) 2012-08-29 2014-03-06 Robert Bosch Gmbh Battery and motor vehicle
DE102012021502A1 (en) 2012-11-02 2014-05-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Device for providing electrical connection between e.g. electric vehicle and e.g. single phase or three-phase alternating current (AC) wall socket, has power element that conductively connected to connector

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130134933A1 (en) 2011-11-29 2013-05-30 Delphi Technologies, Inc. Power safety system and method having a plurality of thermally-triggered electrical breaking arrangements
DE102012205972A1 (en) 2012-04-12 2013-10-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft charging system
US20130322017A1 (en) 2012-05-31 2013-12-05 Service Solutions U.S. Llc Electric Vehicle Charging System with Robustness Features and Universal Port
DE102013215188A1 (en) 2012-08-02 2014-02-06 Lear Corporation Socket component for charging opening of electric car, has fuse retainer defining fuse cavity, and wire secured at proximate end of terminal and comprising direct inline fuse attached to proximate end and arranged in retainer
DE102012215333A1 (en) 2012-08-29 2014-03-06 Robert Bosch Gmbh Battery and motor vehicle
DE102012021502A1 (en) 2012-11-02 2014-05-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Device for providing electrical connection between e.g. electric vehicle and e.g. single phase or three-phase alternating current (AC) wall socket, has power element that conductively connected to connector

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Fused Connector", IP.com Number IPCOM000240834D, 05. 03.2015
Norm IEC 60309
Norm IEC 61851
Norm IEC 62752
P. Blockx, P. Van Den Bossche, N. Omar, J. Van Mierlo, B. Rotthier and J. Cappelle, "Beyond the plug and socket: Towards safe standardized charging infrastructures," Electric Vehicle Symposium and Exhibition (EVS27), Barcelona, 2013, pp. 1-10

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3671976A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-24 NOLTA GmbH Electrical connection device and electrical device with same
US20220258629A1 (en) * 2020-03-31 2022-08-18 Atlis Motor Vehicles, Inc. Methods and Apparatus for Charging an Electric Vehicle
US11813949B2 (en) * 2020-03-31 2023-11-14 Atlis Motor Vehicles, Inc. Methods and apparatus for charging an electric vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011003518B4 (en) Method for protecting a charging cable and charging device
DE102014017081A1 (en) Connection arrangement for electrically contacting a battery module, coupling element for electrically connecting battery modules, battery module, battery for a motor vehicle and motor vehicle
DE112013006397T5 (en) Manual service disconnector for battery systems
WO2013026539A1 (en) Socket for a solar panel with a protective circuit
DE202012003170U1 (en) Safety system for high current applications
WO2019170457A1 (en) Alternating-current charging device for a motor vehicle, and method for operating an alternating-current charging device for a motor vehicle
WO2018192960A1 (en) Charging device for electric vehicles
DE102010042992A1 (en) Power supply device, method for disconnecting a battery from a connection device and motor vehicle
DE102017106058A1 (en) Battery system and method of operation
DE102012006488A1 (en) High-voltage module with disconnector for motor vehicles
EP3176878B1 (en) Cable connection box and overvoltage protection module for a cable connection box
DE19907095C1 (en) Circuit for capacitive coupling of a data transmission device to an energy transmission network, and coupling unit with coupling circuit
DE102015218486A1 (en) Charging device for an electric vehicle
EP3466749A1 (en) Use of two dc/dc actuators in the power electronics of a charging station or electricity charging point
EP3713022B1 (en) Electrical surge protection element
DE102019008133A1 (en) Surge protection device
DE102018010105A1 (en) vehicle battery
DE102018218461B4 (en) Protective ensemble
WO2016131604A1 (en) High voltage system
DE102016215559B4 (en) Power supply circuit
WO2007137535A1 (en) Checking device for a switchgear cabinet with an input terminal block
DE102012024738A1 (en) Energy storage device for use in on-board electrical system of a vehicle, has energy store and electric switch, which is arranged inside energy store between positive pole of energy store and voltage source of energy store
DE60133580T2 (en) ELECTRICALLY CONDUCTIVE ELEMENT TO REVERSE ELECTRICITY SUPPLY
DE102023109841A1 (en) motor vehicle loading device
DE102014200244B4 (en) Separating device for the galvanic isolation of a voltage source from an electrical consumer in the event of a fault, comprising a plug connector system and a battery system with such a separating device

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication