牵引电池充电组件的制作方法

本发明涉及一种用于给机动车辆的牵引电池充电的牵引电池充电组件。

背景技术：

用于给机动车辆的牵引电池充电的充电组件由多个部件构成，尤其是由如下部件构成：真正的充电站，该充电站具有用于与机动车辆的牵引电池建立充电连接的充电插头；和备电装置(即从电网提供的中等电压)，以便从中生成所需的充电电压。在所谓的充电驻车场中，必要时由备电单元(aufbereitungseinheit)给多个充电站供电。充电组件或充电驻车场的部件之间的通信经由数字通信导线来实现，然而这些数字通信导线原则上关于干扰、延迟等是不灵敏的，尤其是当充电组件部件在空间上彼此离得远时。由于高电流(其在充电组件中在充电导线中流动)，一般存在出现过热或火灾的相对较高的风险。因而应保证：在整个充电组件的任何部件上有干扰时，立即切断该充电组件的所有部件。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有可靠的立即切断的牵引电池充电组件。

根据本发明，该目的通过一种具有如下项1的特征的牵引电池充电组件来实现。如下项2-9为优选实施方式。

1.一种用于给机动车辆的牵引电池充电的牵引电池充电组件，该牵引电池充电组件具有：

充电站，该充电站具有用于与该机动车辆的牵引电池建立充电连接的充电插头；

电气安全回路，该电气安全回路具有一个回路电流源、至少一个可操控的回路开关和至少一个回路电流传感器；以及

充电电流控制装置，当该回路电流传感器没有检测到回路电流时，该充电电流控制装置将充电电流切断。

2.根据如上项1所述的牵引电池充电组件，该牵引电池充电组件具有独立于该充电站设计的供电单元，该供电单元经由充电电流导线与该充电站连接，其中该安全回路经过该供电单元和该充电站，并且其中该供电单元和该充电站各自具有至少一个回路电流传感器以及各自被指配给该回路电流传感器的充电电流控制装置。

3.根据如上项2所述的牵引电池充电组件，其中该供电单元的充电电流控制装置被设计为功率电子器件，该功率电子器件生成在所需的充电电压下的充电电流。

4.根据如上项2或3所述的牵引电池充电组件，其中该充电站和该供电单元各自具有至少一个回路开关。

5.根据如上项中任一项所述的牵引电池充电组件，其中该回路电流源被设计为使得该回路电流源生成正交变信号。

6.根据如上项5所述的牵引电池充电组件，其中该回路电流源能够选择性地以至少两个不同的交变频率生成交变信号。

7.根据如上项中任一项所述的牵引电池充电组件，其中该回路电流源布置在该充电站中。

8.根据如上项中任一项所述的牵引电池充电组件，其中该回路开关在功能上被指配给温度传感器，使得一旦该温度传感器发出超过极限温度的信号，该回路开关就断开。

9.根据如上项中任一项所述的牵引电池充电组件，其中该安全回路具有多个回路开关，该多个回路开关电串联地布置在该安全回路中。

根据本发明的牵引电池充电组件具有充电站，该充电站具有用于与机动车辆的牵引电池建立充电连接的充电插头/充电插座。机动车辆具有与充电站充电插头对应的互补的充电插头，其为了给机动车辆牵引电池充电而与充电站充电插头插接在一起，从而使得以这种方式来建立充电连接。

该充电组件具有备电和供电装置，该备电和供电装置给充电站供应充电电流；并且具有充电电流控制装置，该充电电流控制装置在需要时将充电电流切断。

该充电组件还具有电气安全回路，该电气安全回路具有一个回路电流源、至少一个可操控的回路开关和至少一个回路电流传感器。安全回路因此具有带有回路电流源的闭合的回路。回路电流源在回路导线中提供具有所限定的、时间上的回路电流曲线的回路电流，例如提供例如为25ma和/或15ma的恒定或不恒定的回路电流。

一旦所涉及的调节元件确定了限定的干扰，回路开关就由所指配的电气的、电子的或机械的调节元件来触发和断开。调节元件例如可以是温度传感器，该温度传感器确定极限温度的超过，并且该温度传感器在超过极限温度的情况下将所涉及的回路开关断开。该调节元件也可以是电子模块、倾斜传感器、车门打开接触部、水位传感器等。特别优选地，在回路导线的走向中设置有多个回路开关，这些回路开关电串联地布置在安全回路中或回路导线中，并且这些回路开关必要时指配有调节元件。

回路电流传感器连续地检测在电气安全回路中或在回路导线中流动的电流，例如通过在回路导线中串联的测量电阻上的电压分接。回路电流传感器与充电电流控制装置处于信息连接或电连接。一旦回路电流传感器没有在额定流强度方面检测到回路电流，充电电流就被充电电流控制装置切断，从而避免与未切断相关联的危险。

优选地，回路电流源在信息或电气方面被指配给设备控制装置，在该设备控制装置基于其现有的信息允许接通充电电流之前，该设备控制装置将回路电流源接通。

优选地，该安全回路或这些回路导线与充电组件的其余电气器件和电子器件电流隔离，以便以这种方式排除接地回路。

根据一个优选的设计方案，设置有独立于充电站设计的供电单元，该供电单元经由充电电流导线与充电站连接。安全回路经过供电单元和充电站。供电单元和充电站各自具有至少一个回路电流传感器并且各自具有各自被指配给回路电流传感器的充电电流控制装置。

充电站可以是远离供电单元布置和放置的，从而使得供电单元的噪声发射可以局部地转移到这些噪声发射干扰较小的地方。充电站例如可以被建造得远离供电单元最远达100m或者甚至还更远。多个充电站可以连接到一个供电单元上。

优选地，供电单元的充电电流控制装置被设计为功率电子器件，该功率电子器件生成在所需的充电电压下的充电电流。该充电站优选地不具有要利用热交换器冷却装置来冷却的功率电子器件，从而使得该充电站可以非常紧凑地来设计。通过省去相对较吵闹的冷却，也消除了与之相关联的在充电站处的噪声发射。因而，该充电站只经受小的法律限制并且具有高的舒适品质。

根据一个优选的设计方案，充电站和供电单元各自具有至少一个回路开关。以这种方式，即使在充电站与供电单元之间的距离相对较大的情况下，在该充电组件的任一位置处的干扰也可以快速地实现充电电压的切断。

根据一个优选的设计方案，回路电流源被设计为使得该回路电流源生成正交变信号。该正交变信号例如被理解为低频交变信号，该低频交变信号不改变其极性，但是例如在两个电流平稳段(stromflussplateaus)之间交替变换，例如以在一位数的赫兹范围内的频率交替变换。例如，交变信号可以是矩形信号，该矩形信号在25ma与15ma之间以5hz的频率变换。该交变信号由回路电流传感器来分析。如果不存在交变信号、而是存在正直流信号，则回路电流源可能有缺陷，使得这也可以被标识出并且用适当的措施来对此作出反应。

优选地，该回路电流源被设计为使得该回路电流源可以选择性地以至少两个不同的交变频率生成交变信号。以这种方式，该回路电流源可以将简单的信息传送给回路电流传感器。这样，例如可以通过交变频率来传送所选择的充电电流或充电电压。

优选地，回路电流源布置在充电站中。在该充电站中，选择或确定充电电流或充电电压。一旦实现这一点，该充电站原则上就准备好充电，从而使得回路电流源被接通并且通过该交变频率在安全回路中将充电电流或充电电压传送给供电单元。由此，关于充电电流或充电电压建立额外的安全性或冗余。

附图说明

在下文中借助附图来进一步阐述实施例，在附图中：

图1示出了具有电气安全回路的牵引电池充电组件的示意图；

并且

图2示出了图1的充电组件的安全回路中的回路电流的时间曲线。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了用于给机动车辆的牵引电池充电的牵引电池充电组件10。在当前情况下，充电组件10是模块化地构造的，并且基本上具有可选的变压单元20、供电单元30和充电站50。

可选的变压单元20将来自中等电压网络的为10-20kv的电压变压成低于1000v的低压，该低压是供电单元30的工作电压或输入电压并且经由供电导线55”被提供给供电单元30。

供电单元30具有带有功率电子器件的充电电流控制装置34，通过该充电电流控制装置，被馈入的低压被转换成充电电压，所连接的机动车辆的牵引电池应该以该充电电压来充电。因为功率电子器件在充电功率为几百千瓦时产生很多热量，所以供电单元30具有冷却装置38，该冷却装置具有热交换器和压缩机，并且该冷却装置基本上用于冷却充电电流控制装置34的功率电子器件。

最后，供电单元30具有供电单元控制装置36，该供电单元控制装置对供电单元30的所有组成部分进行控制、同步和检查、并且承担供电单元30与充电组件10的其余部件的通信。为此，供电单元30具有可选的接口模块32，供电单元控制装置36可以经由该接口模块来与变压单元20进行通信。

充电站50具有充电站控制装置54、带有充电插头56的充电线缆55和用于将充电电压接通到充电插头56上的充电电流控制装置52。在充电电流控制装置34中生成的充电电压经过充电电流导线55’被馈入到充电站50中。充电站50远离供电单元30地建造，例如距供电单元30超过10m远。充电站50不具有显著的功率电子器件，并且因而不具有或只具有一个用于通向冷却单元的充电线缆的小的热交换器冷却装置，从而使得充电站50的噪声发射相对较小。

在当前的实施例中，供电单元30只指配有唯一一个充电站50。然而，原则上，唯一一个供电单元30也可以指配有多个单独的并且远离地布置的充电站50。

充电组件10具有电气安全回路60，该电气安全回路可以具有多个部件，所述多个部件被设置在供电单元30和充电站50中。从电气的角度，安全回路60基本上由如下各项构成：供电单元30与充电站50之间的两条回路导线61、62、充电站50中的一个回路电流源53、充电站50和供电单元30中的多个回路开关601-605、以及充电站50和供电单元30中的各一个回路电流传感器701、702。所有之前提到的部件都电串联连接并且构成闭合的回路。

在当前的实施例中，供电单元30具有两个回路开关601、602，所述两个回路开关由冷却装置38和供电单元控制装置36来促动或操控。一旦冷却装置38或供电单元控制装置36检测到干扰，所指配的回路开关601、602就被激活，从而使得安全回路60电断开。

在该实施例中，回路电流传感器701、702基本上由测量电阻72和运算放大器71构成，并且将与测量电阻72上的压降成比例的电压信号输出给所连接的供电单元控制装置36。

充电站50具有三个回路开关603、604、605。这些回路开关中的两个回路开关604、605各自由温度传感器81、82促动或切换。两个温度传感器81、82布置在充电线缆55中并且监控充电线缆55中的温度。一旦温度传感器81、82之一确定超过极限温度，这就给所指配的回路开关604、605发出信号，所述回路开关随后断开。充电站50的回路电流传感器702是与供电单元30的回路电流传感器701相同地构造的，并且将所涉及的测量电阻上的压降电压信号传送给充电站控制装置54。充电站50的第三回路开关603由充电站控制装置54自己来操控。

一旦在充电站50上选择所希望的充电电流或充电电压、并且在启动充电程序之前，就激活回路电流源53。在当前情况下，回路电流源53生成正交变信号，该正交变信号在图2中示例性地示出。在当前情况下，该交变信号是矩形信号，该矩形信号在15ma与25ma之间以在低的、一位数的赫兹范围内的频率来交替。视所选择的充电电流或充电电压而定，回路电流源53生成具有例如8hz的频率的交变信号92或具有5hz的频率的交变信号94。在三个不同的可操作的充电电流或充电电压的情况下，为此所需的三个频率例如可以为1hz、3hz和8hz。

只要不是所有的回路开关601-605都闭合，这两个回路电流传感器701、702就给所指配的充电电流控制装置34、52发出零信号以及由此未准备好的信号，从而使得没有充电电流流动。只有当所有回路开关601-605都闭合时，两个充电电流控制装置34、52才闭合，从而使得充电电流可以经过充电电流导线55’和充电线缆55流到充电插头56。

通过安全回路60中的交变信号92、94的频率，明确地给供电单元控制装置36发出需要怎样的充电电压的信号。如果在这种情况下没有得到与通过其他信息信道提供的关于充电电流或充电电压的一致性，则供电单元控制装置36可以立即将所指配的回路开关601断开。针于充电站控制装置54检测到不一致或者干扰的情况，充电站控制装置54将所指配的回路开关603断开。

一旦回路电流传感器701、702之一没有检测到交变信号92、94或者没有检测到所预期的交变信号92、94，控制装置36、54就采取措施，以便保护充电组件10以防损坏。