DC充电电缆以及用于确定所述DC充电电缆的温度的方法与流程

本发明涉及直流dc充电电缆，所述直流dc充电电缆包括配置用于在电动车辆与充电装置之间传送电能的两个dc导体。本发明还涉及用于确定所述dc充电电缆的温度的方法，所述dc充电电缆包括配置用于在电动车辆与充电装置之间传送电能的两个dc导体。

背景技术：

电动车辆在许多国家已变得非常受欢迎。为了采用电能对所述车辆进行充电，充电装置安装在公共空间(例如停车场)中或者私人场所处。所述充电装置配备有充电电缆，所述充电电缆通过充电连接器来插入到电动车辆中。在采用当今充电装置的充电会话（chargingsession）期间，500a或以上的电流施加到充电电缆上，以用于实现所谓的快速充电。充电电缆内的铜的电缆电阻导致充电电缆的温度增加。如果施加500a或以上的电流，则即使充电电缆通过冷却剂来冷却，充电电缆也易于达到70℃或以上的温度。

因此，监测充电电缆的温度是重要方面，以便避免充电电缆的过热和故障。但是，当今的常规部件不允许准确地确定这类充电电缆的温度。例如，已知解决方案没有监测整个充电电缆，在冷却剂的流动停止或者用于确定温度的测量溶液不可应用于电动车辆时停止监测温度。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是要提供dc充电电缆以及用于容易且准确地确定充电电缆的温度的相应方法。

该目的通过独立权利要求的特征来解决。在从属权利要求中详述优选实施例。

因此，该目的通过直流dc充电电缆来解决，所述直流dc充电电缆优选地包括：至少两个dc导体，所述至少两个dc导体配置用于在电动车辆与充电装置之间传送电能；至少信号线路，所述至少信号线路具有第一信号线路端和第二相反的信号线路端；以及控制装置，由此

第一信号线路端在第一连接点处连接到dc导体中的一个导体，以及

控制装置配置用于测量第二信号线路端与远离第一连接点的dc导体中的所述一个导体的第二连接点之间的电压差，以用于确定dc充电电缆的温度。

该目的通过用于确定dc充电电缆的温度的方法来解决，所述dc充电电缆优选地包括：至少两个dc导体，所述至少两个dc导体配置用于在电动车辆与充电装置之间传送电能；至少信号线路，所述至少信号线路具有第一信号线路端和第二相反的信号线路端；由此

第一信号线路端在第一连接点处连接到dc导体中的一个导体，以及该方法包括下列步骤：

测量第二信号线路端与远离第一连接点的第二连接点处的dc导体中的所述一个导体之间的电压差，以用于确定dc充电电缆的温度。

因此，本发明的关键点是测量电压差，并且以此为基础确定dc导体和/或dc充电电缆的温度。在正常充电会话期间，对于所谓的快速充电的通常在500a的范围中的电流从充电装置流向电动车辆。由于信号线路仅在第一信号线路端处连接到dc导体中的一个导体，所以虽然在第二信号线路端处例如通过电压测量装置来连接到dc导体，也没有电流流经信号线路，使得第一信号线路端与第二信号线路端之间不存在电压差。

由于流经dc导体的电流并且由于dc导体的内部电阻，在第二信号线路端与第二连接点之间所测量的电压差(又称作电压降)允许确定dc导体的铜和/或dc导体的实际温度以及因此确定dc电缆的实际温度，因为铜电缆上的电压降在某个电流下取决于其温度。因此，所提出的dc充电电缆和/或方法使用dc导体本身的热电性质，以容易且精确地确定dc导体的实际温度。特别地，所提出的dc充电电缆和/或方法特别地基于dc导体的已知和/或校准电阻、基于实际充电电流并且基于从所测量的电流和电压差的dc导体的这样确定的实际电阻而允许对dc充电电缆和/或dc导体的温度的精确确定。

dc充电电缆可包括其他导体，例如比如用于接近导频（proximitypilot）pp信号的pp线路、用于控制导频cp信号线路的cp线路和/或用于pe信号的pe线路。pp线路、cp线路和/或pe线路以及相应信令优选地按照所谓的组合充电系统ccs协议(特别地按照iec61851或iec61851-23标准)来实现。组合充电系统ccs协议是一种用于对电动车辆进行充电的快速充电方法，其经由来源于（derivedfrom）saej1772标准(iec类型1)或iec类型2连接器的充电连接器来传递高压直流。支持ccs的汽车制造业包括jaguar、volkswagen、generalmotors、bmw、daimler、ford、fca、tesla和hyundai。css标准由所谓的charin协会（consortium）控制。此外，诸如比如chademo(作为chargedemove的缩写词)或者特别地按照20234.3-2011标准的gb/t之类的其他协议也能够与所述dc充电电缆和/或方法一起使用。dc充电电缆和方法可适用于不同类型的电动车辆，包括例如电动公共汽车。优选地，dc充电电缆和/或方法配置用于采用高达1500vdc的dc输入电压对电动车辆进行充电。

一般来说，电压差(又简单地称作电压)能够通过不同方式来确定。按照优选实现，dc充电电缆或方法包括电压测量装置，所述电压测量装置布置在第二信号线路端与第二连接点之间，并且配置用于确定和/或测量电压差。电压测量装置能够集成在dc充电电缆内、与控制装置相集成和/或集成在充电装置内。

在dc充电电缆或方法的另一个优选实现中，信号线路与dc导体中的一个导体平行和/或相邻地在第一连接点和第二连接点之间延伸（run）。优选地，信号线路与dc导体平行地延伸至少某个距离。更优选地，信号线路与dc导体平行地在dc导体的整个延展之间延伸，和/或包括dc导体的相同或类似长度。信号线路与dc导体之间的电连接的第一连接点和第二连接点相互之间的距离优选地为至少2、3、4或5m。距离越长，越能准确地确定温度。

在另一优选实现中，dc充电电缆或方法包括第二信号线路，所述第二信号线路具有相应第一信号线路端和相应第二相反的信号线路端，由此

相应第一信号线路端在相应第一连接点处连接到dc导体中的另一个导体，并且由此

关于dc充电电缆，

控制装置配置用于测量相应第二信号线路端与远离相应第一连接点的dc导体中的另一个导体的相应第二连接点之间的第二电压差，以用于确定dc充电电缆的第二温度，或者由此

关于该方法，该方法包括下列步骤：

测量相应第二信号线路端与远离相应第一连接点的dc导体中的另一个导体的相应第二连接点之间的第二电压差，以用于确定dc充电电缆的第二温度。这样，能够更准确地确定温度，因为确定两个dc导体的电压差和/或温度。

在dc充电电缆或方法的另一优选实现中，关于dc充电电缆，控制装置配置用于组合所测量的电压差和所测量的第二电压差和/或所确定的温度和所确定的第二温度，或者关于该方法，该方法包括下列步骤：组合所测量的电压差和所测量的第二电压差和/或所确定的温度和所确定的第二温度。能够例如通过计算所测量的温度和第二温度的平均温度和/或电压差和第二电压差的平均电压差进行组合。备选地，控制装置能够配置用于单独使用和/或该方法单独使用所测量的电压差和所测量的第二电压差两者和/或所确定的温度和所确定的第二温度两者，例如以确定充电是否需要被停止或者充电电流是否需要被降低。

在dc充电电缆或该方法的另一个优选实现中，dc充电电缆和/或dc导体包括第一端和第二相反端，第一连接点处于第一端处，而第二连接点处于第二端处。因此，第一和第二连接点优选地布置在dc充电电缆和/或dc导体的两个相反的极限端（utmostend），由此允许对电压差和/或温度的准确确定。

在另一优选实现中，dc充电电缆或方法包括dc充电电缆的第一端或第二相反端所连接到的充电连接器，由此第一连接点布置在充电连接器内。这样，针对充电电缆将第一信号线路端连接在极限第一连接点处，能够很准确地确定温度。充电连接器能够是ac连接器与dc选项（dcoption）的组合，并且在这种情况下称作联合耦合器，而对iec类型2的变体常常缩写为combo2。充电连接器又称作电连接器或耦合器，和/或能够作为电动车辆供电设备evse来提供。布置在充电连接器内意味着电连接集成在充电连接器内。

在dc充电电缆或方法的另一个优选实现中，充电连接器包括接触引脚，其连接到dc导体并且组成第一连接点。优选地，每个dc导体与充电连接器连接到相应pin。优选地，第一连接点布置在充电连接器内。

在另一优选实现中，dc充电电缆或方法包括dc充电电缆的第一端或第二相反端所连接到的充电装置，由此第二连接点布置在充电装置内。充电装置优选地配置用于经由变压器和/或整流器来连接到ac电网和/或包括变压器和/或整流器，变压器和/或整流器用于接收和/或转换电能，以便提供给电动车辆，以用于对电动车辆的电池进行充电。优选地，电压测量装置布置在充电装置内。充电装置可包括多个dc充电电缆，其各自如先前所述的那样来提供，以用于对不同电动车辆进行充电。

在dc充电电缆或方法的另一个优选实现中，关于dc充电电缆，控制装置配置用于针对温度来校准所测量的电压差，或者关于该方法，包括下列步骤：针对温度来校准所测量的电压差。dc充电电缆、dc导体和/或dc导体的铜的实际温度可与所测量的电压的二阶近似成比例或者包括所测量的电压的二阶近似。因此，校准控制装置和/或这种方法步骤改进控制装置和/或该方法的精度。

在dc充电电缆或方法的另一优选实现中，关于dc充电电缆，控制装置配置用于测量dc导体中的至少一个的电流，或者关于该方法，包括下列步骤：测量dc导体中的至少一个的电流。采用在对电动车辆进行充电时的在dc导体中流动的所测量的电流连同测量的电压，能够确定dc导体的实际电阻。

在dc充电电缆或方法的另一个优选实现中，关于dc充电电缆，控制装置配置用于基于已知温度下的预定电阻和/或基于dc导体的所校准电阻来确定温度，或者关于该方法，包括下列步骤：基于已知温度下的预定电阻和/或基于dc导体的所校准电阻来确定温度。由于dc导体的电阻随dc导体的温度而改变，所以与已知温度下的预定电阻和/或dc导体的所校准电阻相结合，能够计算dc导体和/或dc导体的铜的实际温度。

在dc充电电缆或方法的另一优选实现中，关于dc充电电缆，控制装置配置用于响应于所测量的温度来控制dc导体的充电电流，或者关于该方法，包括下列步骤：响应于所测量的温度而控制dc导体的充电电流。在正常充电操作期间，例如在欧洲，dc充电电缆可具有18℃的初始温度，其在充电期间可增加到高达40℃。在沙漠中，dc充电电缆的温度可增加到高达70℃。因此，为了避免dc充电电缆和/或充电装置的过热和/或故障，控制装置和/或该方法可在温度超过预定义阈值时降低由充电装置所提供的充电电流。预定义阈值可以是例如50、60或70℃，由此降低可以是-20、-50或者-100%(即，关断充电)。控制装置(其能够作为计算机化部件来提供)和/或该方法能够配置成一旦温度降低到阈值之下时就恢复充电。在另一实现中，控制装置和/或该方法能够配置成控制充电电流，使得在充电期间不超过预定义温度阈值。

在dc充电电缆或方法的另一个优选实现中，dc导体包括≥25mm²、50mm²或70mm²的直径，第二信号线路包括≤0.5mm²、0.7mm²或1mm²的直径，和/或充电电缆、信号线路包括≥4m、5m或7.5m并且≤5m、7.5m或10m的长度，和/或dc导体被冷却。对于冷却dc导体，能够提供冷却装置，其优选地布置在充电装置处，和/或配置成使得冷却流体从dc充电电缆和/或dc导体的第一端传送到第二端，并且此后从第二端传送到第一端。dc充电电缆可包括附加dc导体，即，多于两个dc导体，其能够配备有相应信号线路。因此，术语“包括两个dc导体”要被理解为附加dc导体也可能存在。优选地，dc导体和信号线路包封有电缆涂层和/或电缆护套，以用于形成dc充电电缆。更优选地，dc导体和/或信号线路被绝缘，和/或包括绝缘涂层。

该方法的其他实施例和优点通过本领域的技术人员从如先前所述的dc充电电缆直接且明确地得出。

附图说明

本发明的这些方面及其他方面根据以下所述实施例将是显而易见的，并且参照以下所述实施例来说明。

附图包括：

图1通过示意图示出按照示范实现的直流dc充电电缆。

具体实施方式

图1通过示意图示出按照示范实现的直流dc充电电缆。dc充电电缆包括两个dc导体1、2，其用于在电动车辆3与充电装置4之间传送电能，其中一个dc导体1具有正电位，而另一dc导体2具有负电位。dc充电电缆可包括其他导体，例如用于传送接近导频pp信号的pp线路、用于传送控制导频cp信号的cp线路和/或用于传送pe信号的pe线路，其在图1中未被描绘。dc导体1、2包括通常在25至50mm²之间的直径，以用于传送通常为500a的典型充电电流。

充电连接器5连接到dc充电电缆的第一端6，而dc充电电缆的第二相反端7连接到充电装置4。这样，dc充电电缆沿5m的距离在其第一端6与其第二端7之间延伸。充电连接器5包括接触引脚8，其连接到dc导体1、2的第一端6，以用于电连接电动车辆3。

除了两个dc导体1、2之外，dc充电电缆还包括描绘为虚线的两个信号线路9、10，其沿5m的距离按照绝缘方式与dc导体1、2平行地延伸。具体来说，参照图1，上信号线路9与上dc导体1平行地延伸，并且在其第一信号线路端11处、在第一连接点12处、在上接触引脚8处连接到上dc导体1。按照类似方式，下信号线路10与下dc导体2平行地延伸，并且在其相应第一信号线路端11处、在相应第一连接点12处、在相应下接触引脚8处连接到下dc导体2。

上信号线路9的第二相反的信号线路端13经由电压测量装置15在布置在充电装置4内的第二连接点14处连接到上dc导体1。按照类似方式，下信号线路9的相应第二相反的信号线路端13经由相应电压测量装置15在布置在充电装置4内的相应第二连接点14处连接到下dc导体2。这样，第二连接点14远离第一连接点12来布置。

计算机化控制装置16布置在充电装置4内，并且配置用于测量两个第二信号线路端13与两个第二连接点14之间的相应电压差。控制装置16还测量dc导体1、2的充电电流。基于已知温度下的dc导体1、2的所校准电阻，控制装置16从所测量的电压差和测量充电电流来确定dc导体1、2和/或导体1、2的铜的实际温度。由此，控制装置16可组合或计算在上dc导体9和下导体10处所测量和/或对上dc导体9和下导体10所计算的所测量的电压差、充电电流和/或温度的平均数。还能够要求的是，控制装置例如通过与电压差和温度的参考数据进行比较来针对温度来校准测量电压差。

响应于所确定的温度，控制装置16可控制dc导体1、2的充电电流。如果dc导体1、2的温度超过预定义阈值，则充电电流能够降低某个程度或者甚至关断。例如，充电可在温度超过70℃时停止，并且能够在温度下降到50℃时恢复。备选地，控制装置16可控制dc导体1、2的充电电流，使得dc导体1、2的温度不超过预定义阈值。

虽然在附图和以上描述中详细图示和描述了本发明，但是这种说明和描述被认为是说明性的或示范性的而不是限制性的；本发明并不局限于所公开的实施例。通过研究附图、本公开和所附权利要求书，对所公开的实施例的其他变更能够由本领域的技术人员在实施要求保护的本发明中来理解并且实现。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，以及不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。在互不相同的从属权利要求书中陈述某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。权利要求书中的任何参考符号不应当被理解为限制范围。

参考标号列表

1(上)dc导体

2(下)dc导体

3电动车辆

4充电装置

5充电连接器

6第一端

7第二相反端

8接触引脚

9(上)信号线路

10(下)信号线路

11第一信号线路端

12第一连接点

13第二相反的信号线路端

14第二连接点

15测量装置

16控制装置。