电动车的充电装置的校准
阅读说明：本技术 电动车的充电装置的校准 (Calibration of charging device for electric vehicle ) 是由 S·基施纳 于 2020-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于电动车的充电装置的校准设备以及一种用于校准电动车的充电装置的方法。该校准设备包括用于插入到电动车的充电装置(10)的充电插座(31)中的插头(61)和保持在插头(61)上并且在校准设备(60)的插入状态中热作用到充电插座(31)上的校准板(63),该校准板具有保持在校准板(63)上并且与校准板(63)热连接的调温单元(64)以及与调温单元(64)有效连接的控制单元(70),该校准设备被配置为,将校准板(63)的温度调节到预先确定的温度。(The present invention relates to a calibration device for a charging device of an electric vehicle and a method for calibrating a charging device of an electric vehicle. The calibration device comprises a plug (61) for insertion into a charging socket (31) of a charging device (10) of an electric vehicle and a calibration plate (63) which is held on the plug (61) and acts thermally on the charging socket (31) in the inserted state of the calibration device (60), which calibration plate has a temperature control unit (64) which is held on the calibration plate (63) and is thermally connected to the calibration plate (63) and a control unit (70) which is operatively connected to the temperature control unit (64), the calibration device being configured to adjust the temperature of the calibration plate (63) to a predetermined temperature.)
技术领域
本发明涉及一种用于电动车的充电装置的校准设备。此外，本发明还涉及一种用于校准电动车的充电装置的方法。
背景技术
每个电动车都包括动力电池，该动力电池提供用于运行电动车的电气动力传动系和其它用电器的电能。为了给动力电池充电，电动车还包括与动力电池连接的充电装置，该充电装置允许将电动车连接到外部充电站上。
充电装置包括充电器(车载充电系统、OBC)和与充电器有效连接的充电插座，该充电插座具有温度传感器，外部充电站的充电插头可插入到该充电插座中。温度传感器通常被设计为NTC或热敏电阻。该充电器包括连接到动力电池上的高压单元，该高压单元与充电插座连接，充电器还包括评估单元，该评估单元与充电插座的温度传感器和高压单元连接。此外，充电装置包括用于将充电器、特别是评估单元连接到电动车的总线系统上的总线接口。
在动力电池充电期间，强电流可以流过由充电插头和充电插座形成的插接连接部，该插接连接部在充电插头和/或充电插座的欧姆电阻上产生损耗热量。所产生的损耗热量导致充电插座的加热、也就是说温度升高。特别是在充电插头和/或充电插座的接触元件磨损时，插接连接部的欧姆电阻可能提高并且因此产生的损耗热量可能增大，这导致充电插座的过热、也就是说温度剧烈升高。由于过热，充电插座可能被损坏。
为了避免过热，充电插座的温度传感器在充电期间持续地检测充电插座的温度并且将相应于所测量的温度值的传感器信号传输给评估单元，该评估单元将所传输的温度值与一个或多个存储在评估单元中的预先确定的温度阈值进行比较，当所传输的温度值超过相应的温度阈值时减小充电电流或中断充电。
因此，文献DE 10 2016 218 303 A1公开了一种用于评价电动车的充电装置的充电插头的品质的方法。在该方法中，电动车的充电装置将由充电装置的温度传感器在充电期间所检测的、充电装置的充电插座的温度与所存储的参考温度值进行比较。在电动车充电时，借助于理想的参考充电插头、即最佳品质的参考充电插头来测量所存储的值。如果充电插头的品质不够，也就是说在充电时不可接受地超过参考温度，则充电电流被减小或者充电被中断。
然而，由于充电过程耗费较多的时间，充电电流的任何减小或中断都降低了电动车的充电效率。当温度传感器发出温度值过高的信号时，充电效率被不必要地降低。相反，当温度传感器发出温度值过低的信号时，充电插座的使用寿命缩短。因此，为了实现充电插座的最佳的充电效率和长的使用寿命，温度传感器必须可靠地将尽可能准确的温度值用信号传递给评估单元。换句话说，温度传感器必须始终被校准。然而，在使用电动车期间，温度传感器的校准可能由于老化和/或磨损过程而随着时间失效。
由文献DE 10 2004 056 434 A1公开的方法一般用于测量车辆的温度传感器，也就是说，检查温度传感器的校准。在车辆实际行驶之后在静止阶段测量温度传感器，其方式是，根据进行测量的温度传感器检测不同的温度变化过程，如环境温度、冷却水、发动机油或燃料的温度变化过程。将所检测的温度变化过程与来自分别所属的计算模型的相应的特性曲线进行比较，以便确定温度传感器的即将来临的或已经存在的故障、也就是说缺乏校准。
此外，文献DE 10 2016 206 487 A1公开了一种用于校准车辆的一个或多个温度传感器的方法。将由温度传感器测量的温度值与由气象服务站提供的温度值进行比较。通过将所测量的温度值与所提供的温度值相比较以及必要时彼此间进行比较，温度传感器也可以在考虑到特殊的环境条件的情况下进行校准，例如在车库中或在无遮蔽的停车场上。
然而，这种校准方法不适合于校准电动车的充电装置、也就是说不适合于校准充电装置的温度传感器。
相应地需要设备和方法，以用于在电动车起动之前和在电动车的使用寿命期间识别和/或在需要时重新校准电动车的未(再)被校准的或有故障的充电装置。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于校准电动车的充电装置的设备，该设备在电动车的整个使用寿命期间允许校准充电装置。此外，本发明的目的在于，提供一种在电动车的整个使用寿命期间可实施的、用于校准电动车的充电装置的方法。
本发明的一个主题是一种用于电动车的充电装置的校准设备。
根据本发明，该校准设备包括用于插入到电动车的充电装置的充电插座中的插头和保持在插头上并且在校准设备的插入状态中热作用到充电插座上的校准板，该校准板具有保持在校准板上并且与校准板热连接的调温单元以及与调温单元有效连接的控制单元，该校准设备被配置为用于，将校准板的温度调节到预先确定的温度。换句话说，插头如充电站的充电插头那样设计，由此得到校准单元的简单的可操作性和任意时刻的可用性，该校准单元不需要安装在电动车上的。
插头设有可调温的校准板，该校准板垂直于插头的插接方向延伸并且可以具有矩形形状。校准板可以与插头导热连接。在这种情况下，充电插座可以通过插头加载热量。替代地或附加地，校准板可以在校准单元的插入的状态中与充电插座导热贴靠。在这种情况下，充电插座可以直接被加载热量。
通过该校准板，充电插座基本上被加热到预先确定的温度，该预先确定的温度由充电插座的温度传感器检测。在预先确定的温度下由温度传感器测量的温度值基本上用于识别：充电装置缺乏校准和必要时充电装置需要校准。
在优选的实施方式中，校准设备被配置为用于，将校准板的温度自动地依次调节到多个预先确定的不同温度。多个预先确定的不同温度可以分布在对于充电装置重要的温度范围内并且允许在整个重要的温度范围上进行校准。以这种方式也可以在一定的温度范围上识别与温度相关的校准的误差并且在校准时考虑该误差。
有利地，校准设备包括至少一个与控制单元有效连接的温度传感器，该温度传感器被设计为和布置为用于检测充电插座的温度。例如，温度传感器可以布置在校准板的、在校准设备的插入状态中朝向充电插座的一侧上。
在另外的实施方式中，温度传感器被设计为光学传感器。光学传感器被设计为用于，无接触地检测温度。光学传感器也就能实现远距离地温度测量。
在另外的实施方式中，调温单元被设计为电热转换器。例如调温单元可以包括与校准板热连接的珀尔帖元件。
有利地，校准设备还包括与控制单元连接的接口，用于将控制单元与电动车的诊断接口(车载诊断系统、OBD)连接。接口能实现与电动车的数据交换。此外，校准设备的接口可以使用由电动车提供的电能。在这些情况下，校准设备不需要自身的电源。
在这些实施方式中，控制单元还可以被配置为用于，使由电动车通过接口接收到的充电插座的温度值与由至少一个温度传感器测量的充电插座的温度值相关联。此外，校准设备的控制单元可以在同时接收的温度值和测量的温度值之间建立对关系，也就是说将这些温度值结合为一对。
优选地，控制单元被配置为用于，将相互关联的温度值对通过接口和诊断接口传输到电动车中。所传输的温度值对可以存储在控制单元中并且形成对电动车的充电装置的校准。当由校准设备调节多个不同的温度时，控制单元可以将相应的多个对、即校准表传输到电动车中，然后该校准表形成对充电设施的校准。
理想地，控制单元被配置为用于，计算在相互关联的温度值之间的差并且采取取决于所计算的差的措施。根据所计算的差，控制单元可以区分两种或更多种情况并且以不同方式处理这些情况。
在优选的实施方式中，所述措施包括：当所计算的差的值小于预先确定的第一容限值/容许值时，则指示充电装置的校准完成/标定完成，和当所计算的差的值大于预先确定的第二容限值时，则指示充电装置的校准未完成/标定未完成，该第二容限值与第一容限值不同且比第一容限值大。这相当于确定了，充电装置可视为正常的还是有故障的。
在特别优选的实施方式中，所述措施包括：当所计算的差的值处于第一容限值与第二容限值之间时，则指示充电装置的校准完成和/或将相互关联的、所接收的温度值和所检测的温度值通过接口和诊断接口传输到电动车中。这相当于识别和/或校准可校准的充电装置。
本发明的主题还涉及一种用于校准电动车的充电装置的方法。该方法确保了电动车的高充电效率，同时确保了充电插座的长的使用寿命。
在根据本发明的方法中，将校准设备的插头插入到电动车的充电装置的充电插座中，并且校准设备将校准设备的、保持在插头上并且热作用到充电插座上的校准板的温度调节到预先确定的温度。简而言之，校准设备基本上如充电站的充电插头那样与充电装置的充电插座连接，这伴随着特别简单且随时能实现的操纵。
在优选的实施方式中，利用根据本发明的校准设备来实施所述方法。根据本发明的校准设备被设计为用于并且特别适合于实施根据本发明的方法。
根据本发明的设备的主要优点在于，借助于所述设备能够以简单的方式识别、分析和排除在电动车的使用寿命期间出现的充电问题。相应地，充电装置的部件不需要由于怀疑而更换，以便在电动车的长的使用寿命的情况下始终确保高的充电效率。这伴随着电动车的用户的高满意度。
附图说明
根据附图中的实施方式示意性地示出并且参考附图进一步描述本发明。图中示出：
图1以示意图示出根据现有技术的电动车的充电装置的框图；
图2以示意图示出根据本发明的一个实施方式的、用于图1中示出的充电装置的校准设备的侧视图；
图3以示意图示出在图2中示出的校准设备的前视图；
图4以示意图示出在插入状态下的图1中示出的充电装置和图2和图3中示出的校准设备的框图；
图5以示意图示出在图4中示出的控制单元的放大的详图。
具体实施方式
图1以示意图示出根据现有技术的电动车的充电装置10的框图。充电装置10包括充电器(车载充电系统、OBC)20和充电插座单元30，该充电插座单元具有与充电器20有效连接的充电插座31和配属于充电插座31的温度传感器32，外部的(未示出的)充电站的充电插头能插入到该充电插座中。温度传感器32被设计为NTC或热敏电阻。
此外，充电器20包括连接到电动车的动力电池上的高压单元21，所述高压单元与充电插座31连接，充电器还包括评估单元22，所述评估单元与充电插座31的温度传感器32和高压单元21有效连接。此外，充电装置10包括用于将充电器20、特别是评估单元22连接到电动车的总线系统40上的总线接口23。该总线系统还包括网关50。
图2以示意图示出根据本发明的一个实施方式的、用于在图1中示出的充电装置10的校准设备60的侧视图。校准设备60适用于校准电动车的充电装置10，并且包括用于插入到电动车的充电装置10的充电插座31中的插头61。校准设备60还包括保持在插头61上并且在校准设备60的插入状态中热作用到充电插座31上的校准板63。
校准板63具有矩形形状并且横向于插头61的插接方向延伸，但是校准板63不限于该形状和延伸方向。此外，校准设备包括把手62，该把手与插头61相对地布置。
图3以示意图示出在图2中示出的校准设备60的前视图。校准板63还包括保持在校准板63上并且与校准板63热连接的调温单元64以及与调温单元64有效连接的控制单元70，该校准板被配置为用于，将校准板63的温度自动地依次调节到预先确定的多个温度，所述多个温度分布在对于充电插座31重要的温度范围内。调温单元64被设计为珀尔帖元件形式的电热转换器，但不限于该设计方案。
此外，校准设备60包括一个或多个与控制单元70有效连接的温度传感器65，温度传感器被设计为用于检测充电插座31的温度并且布置在校准板63上。温度传感器65被设计为光学传感器。
图4以示意图示出在插入状态下的图1中示出的充电装置10和图2和图3中示出的校准设备60的框图。校准设备60还包括与控制单元70连接的接口66，用于将控制单元70与通过车辆总线40与网关50连接的电动车诊断接口(车载诊断系统、OBD)80连接。接口66被设计为私有总线/专用总线并且包括诊断插头67，该诊断插头被插入到诊断接口80的诊断插座中，由此控制单元70连接到电动车的总线系统40上并且能够实现在控制单元70与评估单元22之间的双向的数据交换。
图5以示意图示出在图4中示出的控制单元70的放大的详图。控制单元70被配置为用于，使从电动车通过接口66接收到的充电插座31的温度值72与由至少一个温度传感器65测量的充电插座31的温度值71相关联。
此外，控制单元70被配置为用于，计算在相互关联的温度值71、72之间的差并且借助于由控制单元70所包括的判断模块73根据所计算的差而采取措施。
所述措施包括：当所计算的差的值小于预先确定的第一容限值时，则指示充电装置10的校准完成。所述措施包括：当所计算的差的值大于预先确定的第二容限值时，则指示充电装置10的校准未完成，该第二容限值不同于第一容限值且比第一容限值大。
替代地，所述措施包括：当所计算的差的值处于第一容限值与第二容限值之间时，则指示充电装置10的校准完成并且将相互关联的、所接收的温度值71和所检测的温度值72通过接口66和诊断接口80传输到电动车中。
控制单元70还被配置为用于，将校准数据传输到电动车中。为此，控制单元70针对每个预先确定的温度形成相互关联的温度值71、72的对、即校准表，并且将每个对、即校准表通过接口66和诊断接口80传输到评估单元22中，以完成充电装置10的校准。
为了执行电动车的充电装置10的校准，将校准设备60的插头61插入到充电装置10的充电插座31中。然后，校准设备60自动地将校准板63的温度依次调节到多个预先确定的温度。充电插座单元30的温度传感器32和校准设备60的温度传感器65分别测量与预先确定的温度相关联的温度值71、72。
校准设备60的控制单元70分别接收由充电插座单元30的温度传感器32所测量的温度值72，将所测量的温度值与由校准设备60的温度传感器65所测量的温度值71相关联，并且将所接收的温度值72与由校准设备60的温度传感器65所测量的温度值71相比较。为此，控制单元70计算每个温度值71、72对中的温度值71、72的差并且根据所计算的差采取措施。
当所计算的差的值小于预先确定的第一容限值时，控制单元70指示充电装置10的校准完成，或者当所计算的差的值大于预先确定的第二容限值时，则指示充电装置10的校准未完成，该第二容限值不同于第一容限值且比第一容限值大。
替代地，当所计算的差的值处于第一容限值与第二容限值之间时，控制单元70指示充电装置10的校准完成，并将相互关联的、所接收的温度值71和所检测的温度值72通过接口66和诊断接口80传输到充电装置10的充电器20的评估单元22中。由此完成充电装置10的校准。
附图标记列表：
10充电装置
20充电器
21高压单元
22评估单元
23总线接口
30充电插座单元
31充电插座
32温度传感器
40车辆总线
50网关
60校准设备
61插头
62把手
63校准板
64调温单元
65温度传感器
66接口
67诊断插头
70控制单元
71测量的温度值
72接收的温度值
73判断模块
80诊断接口
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