(57)【要約】      （修正有）【課題】車外充電デバイスを制御するための方法および充電デバイスを提供する。【解決手段】充電デバイス１は、中性導体、保護導体および少なくとも１つの相導体を有するＡＣ電流グリッド４と、保護および監視装置７と、ＤＣ電流充電端子１１とを有する。車両は、高電圧車載電力システムと、高電圧車載電力システムに接続された電気エネルギー貯蔵装置とを含み、高電圧車載電力システムを充電デバイス１のＤＣ電流充電端子１１に電気的に接続するステップと、保護および監視装置７によって試験電流を送給することにより、中性導体と保護導体との間の保護導体抵抗を検出するステップであって、試験電流の周波数は、保護および監視装置の補償周波数範囲外または補償周波数範囲内のいずれかであり、かつ狭帯域において補償周波数範囲からフィルタ除去されるステップとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両、特に電気車両またはハイブリッド車両を充電するための車外充電デバイス（１）を制御するための方法であって、前記充電デバイス（１）は、中性導体（Ｎ）、保護導体（ＰＥ）および少なくとも１つの相導体（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を有するＡＣ電流グリッド（４）と、保護および監視装置（７）と、ＤＣ電流充電端子（１１）とを有し、前記車両は、高電圧車載電力システムと、前記高電圧車載電力システムに接続された電気エネルギー貯蔵装置とを含み、
前記高電圧車載電力システムを前記充電デバイス（１）の前記ＤＣ電流充電端子（１１）に電気的に接続するステップと、
前記保護および監視装置（７）によって試験電流を送給することにより、前記中性導体（Ｎ）と前記保護導体（ＰＥ）との間の保護導体抵抗を検出するステップであって、前記試験電流の周波数は、前記保護および監視装置の補償周波数範囲外または前記補償周波数範囲内のいずれかであり、かつ狭帯域において前記補償周波数範囲からフィルタ除去されるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
以下のさらなるステップ、
前記保護導体（ＰＥ）内の迷走電流を検出するステップと、
所定の周波数範囲内において、好ましくは容量結合型の電流補償ユニット（２１）により、前記迷走電流と相補的である補償電流を送給するステップと
によって特徴付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記周波数範囲は、５Ｈｚ〜３００ｋＨｚ、好ましくは２５Ｈｚ〜２５０ｋＨｚであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記迷走電流は、前記保護導体（ＰＥ）内で測定電流変換器（２６）によって直接的または間接的に検出されることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記補償電流は、実時間または準実時間で送給されることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
以下のさらなるステップ、
前記保護および監視装置（７）の切断デバイス（２８）を作動させるか、または差動電流と等しい作動電流を送給して、前記充電デバイス（１）に設置された保護装置を作動させるかのいずれかにより、前記ＤＣ電流充電端子（１１）と前記ＡＣ電流グリッド（４）との間の電気接続を切断するステップ
によって特徴付けられる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
車両、特に電気車両またはハイブリッド車両を充電するための充電デバイス（１）であって、中性導体（Ｎ）、保護導体（ＰＥ）および少なくとも１つの相導体（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を有するＡＣ電流グリッド（４）と、保護および監視装置（７）と、車両の高電圧車載電力システムへの接続に適しているＤＣ電流充電端子（１１）とを有し、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法によって制御され得る、充電デバイス（１）。
【請求項８】
前記保護および監視装置（７）は、前記保護導体（ＰＥ）内の迷走電流を直接的または間接的に検出するのに適している測定電流変換器（２６）を有することを特徴とする、請求項７に記載の充電デバイス。
【請求項９】
前記保護および監視装置（７）は、前記中性導体（Ｎ）と前記保護導体（ＰＥ）との間の保護導体抵抗を検出するのに適しているループ抵抗測定装置（２４）を有することを特徴とする、請求項７または８に記載の充電デバイス。
【請求項１０】
前記測定電流変換器（２６）と前記ループ抵抗測定装置（２４）とは、測定電流ユニットに一体化されていることを特徴とする、請求項８および９の組合せに記載の充電デバイス。
【請求項１１】
並列に接続された複数の整流器モジュール（８）によって特徴付けられる、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の充電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特に電気車両またはハイブリッド車両を充電するための車外充電デバイスを制御するための方法に関する。本発明は、そのような車両を充電するための車外充電デバイスにさらに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気車両またはハイブリッド車両では、通常、車両の電気駆動機構に電気エネルギーを供給するエネルギー貯蔵装置が充電デバイスによって充電され得るようになされている。そのような電気エネルギー貯蔵装置は、蓄電池または電池、特に主電池として設計され得る。
【０００３】
冒頭に述べたタイプの充電デバイスは、（特許文献１）から知られている。この充電デバイスは、中性導体、保護導体および少なくとも１つの相導体を有するＡＣ電流グリッドと、ＡＣ電流グリッドからのＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するための整流器とを含む。このＤＣ電圧は、充電デバイスのＤＣ電流充電端子において提供される。充電処理中、接地に対する残留電流（接触電流）から電気車両が確実に保護されるように、充電デバイスは、ＤＣ電流差を認識するように構成される差動電流監視装置を含む。この差動電流監視装置により、ＤＣ電流充電端子での電流が測定される。この差動電流監視装置は、接地に対する残留電流がある場合に作動されて充電中の給電を中断する。
【０００４】
高電圧車載電力システムと、この高電圧車載電力システムに接続された電気エネルギー貯蔵装置とを有する車両も知られている。そのような高電圧車載電力システムは、通常、ＩＴシステムとして構成される。すなわち、活性導体と接地部分との間にガルバニック接続が存在しない。高電圧車載電力システムは、充電処理中、充電デバイスのＤＣ電流充電端子に電気的に接続される。充電デバイスの整流器がガルバニック分離を有していない場合、ＩＴシステムとして構成された高電圧車載電力システムは、接地されたＴＴシステムに変わる。この結果、とりわけ充電デバイスおよび／または高電圧車載電力システムにおいて接続されたＹキャパシタンス（とりわけ干渉抑制コンデンサによって引き起こされる）により、保護導体で迷走電流が発生する。これらの電流は、グリッド周波数、スイッチング周波数、および高電圧車載電力システムに接続された負荷、ならびにその高調波によって駆動される。これらの迷走電流により、充電デバイス内の残留電流または差動電流監視装置が作動することがある。これにより、充電処理の望ましくない停止がもたらされることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０２８  ６２６Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の欠点を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。
【０００８】
本発明によれば、車両、特に電気車両またはハイブリッド車両を充電するための車外充電デバイスを制御するための方法であって、充電デバイスは、中性導体、保護導体および少なくとも１つの相導体を有するＡＣ電流グリッドと、保護および監視装置と、ＤＣ電流充電端子とを有し、車両は、高電圧車載電力システムと、高電圧車載電力システムに接続された電気エネルギー貯蔵装置とを含み、方法は、以下のステップ：
高電圧車載電力システムを充電デバイスのＤＣ電流充電端子に電気的に接続するステップと、
保護および監視装置によって試験電流を送給することにより、中性導体と保護導体との間の保護導体抵抗を検出するステップであって、試験電流の周波数は、保護および監視装置の補償周波数範囲外または補償周波数範囲内のいずれかであり、かつ狭帯域において補償周波数範囲からフィルタ除去されるステップと
を含む、方法が提案される。
【０００９】
ＤＣ電流充電端子は、好ましくは、正極および負極を含む。ＤＣ電流充電端子は、例えば、ＩＥＣ６２１９６  Ｔｙｐｅ２標準に従ったＣＣＳ端子として、またはＣＨＡｄｅＭＯ端子として構成され得る。
【００１０】
本発明の１つの有利な改良形態によれば、この方法は、以下のさらなるステップ：
保護導体内の迷走電流を検出するステップと、
所定の周波数範囲内において、好ましくは容量結合型の電流補償ユニットにより、迷走電流と相補的である補償電流を送給するステップと
を含む。
【００１１】
これに関連して、周波数範囲が５Ｈｚ〜３００ｋＨｚ、好ましくは２５Ｈｚ〜２５０ｋＨｚである場合に有利であることが実証されている。
【００１２】
保護導体内の迷走電流は、好ましくは、測定電流変換器によって直接的または間接的に検出される。
【００１３】
１つの有利な改良形態によれば、補償電流は、実時間または準実時間で送給される。実時間または準実時間での補償電流の送給とは、迷走電流が保護導体内で検出されるのと同じグリッド期間内に補償電流が送給されることを意味するものと理解される。
【００１４】
この方法は、好ましくは、以下のさらなるステップ：
保護および監視装置の切断デバイスを作動させるか、または差動電流と等しい作動電流を送給して、エネルギー供給システムに設置された保護装置を作動させるかのいずれかにより、高電圧車載電力システムとＤＣ電流充電端子との間の電気接続を切断するステップを含む。
【００１５】
本発明は、車両、特に電気車両またはハイブリッド車両を充電するための充電デバイスであって、中性導体、保護導体および少なくとも１つの相導体を有するＡＣ電流グリッドと、保護および監視装置と、車両の高電圧車載電力システムへの接続に適しているＤＣ電流充電端子とを有し、上記の記載に従った方法によって制御され得る、充電デバイスにさらに関する。
【００１６】
この充電デバイスを使用することにより、本発明による方法に関連して既に記載されたものと同じ利点を達成することが可能である。
【００１７】
この充電デバイスの１つの有利な改良形態によれば、保護および監視装置は、保護導体内の迷走電流を直接的または間接的に検出するのに適している測定電流変換器を有する。
【００１８】
保護および監視装置は、好ましくは、中性導体と保護導体との間の保護導体抵抗を検出するのに適しているループ抵抗測定装置を有する。
【００１９】
測定電流変換器とループ抵抗測定装置とが測定電流ユニットに一体化されている場合に有利である。
【００２０】
１つの有利な改良形態によれば、この充電デバイスは、並列に接続された複数の整流器モジュールを有する。それにより、適切な数の整流器モジュールを選択することによって充電デバイスの出力電力を設定することができる。このようにして、特に、充電中、車両内に配置された整流器を使用する場合よりも高い電力を達成することが可能である。
【００２１】
整流器モジュールは、好ましくは、ガルバニック分離されていない整流器モジュールとして設計される。それにより、整流器モジュールをよりコンパクトかつ軽量であるように設計することができる。
【００２２】
本発明のさらなる詳細および利点は、図面に挙げる例示的実施形態を参照して以下で説明されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による充電デバイスの例示的実施形態を概略ブロック図で示す。
【図２】保護および監視デバイスの例示的実施形態を概略ブロック図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１には、車両のための充電デバイス１が示されている。車両は、電気車両またはハイブリッド車両として設計され得る。充電デバイス１は、低電圧グリッドとして設計されたＡＣ電流グリッド４を含む。ＡＣ電流グリッド４は、図１では概略的にのみ示されており、中性導体、保護導体および複数の相導体を含む。例示的実施形態によれば、ＡＣ電流グリッド４は、変圧器３により、さらなるＡＣ電流グリッド２（ここでは中電圧グリッド）に結合される。
【００２５】
充電デバイス１は、入力フィルタ６をさらに含む。入力フィルタ６は、好ましくは、ＥＭＣフィルタとして構成される。変圧器３と入力フィルタ６との間には、入力フィルタ６を変圧器３からガルバニック分離することができるスイッチングデバイス５が配置される。スイッチングデバイス５は、残留電流保護装置（ＲＣＤ）の一部であり得る。
【００２６】
充電デバイス１は、並列に接続された複数の整流器モジュール８をさらに有する。整流器モジュール８により、ＡＣ電流グリッド４からのＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換される。このＤＣ電圧は、充電デバイス１のＤＣ電流充電端子１１に供給される。このＤＣ電流充電端子１１により、車両の高電圧車載電力システムを充電デバイス１に接続して、高電圧車載電力システムの電気エネルギー貯蔵装置を充電することが可能である。ＤＣ電流充電端子１１は、少なくとも正極および負極を含む。
【００２７】
整流器モジュール８と充電端子１１との間には、ＥＭＣフィルタとして構成される出力フィルタ９がさらに配置される。整流器モジュール８と充電端子１１との間には、整流器モジュール８をＤＣ電流充電端子１１に選択的に接続することができるスイッチングデバイス１０がさらに位置する。
【００２８】
残留電流保護装置の望ましくない作動を防止するために、充電デバイス１では特別な手段が講じられている。充電デバイス１は、保護および監視装置７を有する。保護および監視装置７により、中性導体と保護導体との間の保護導体抵抗を検出することができる。保護導体抵抗を検出するために、保護および監視装置によって試験電流が送給される。この試験電流の周波数は、保護および監視装置の補償周波数範囲外または補償周波数範囲内のいずれかであり、かつ狭帯域において補償周波数範囲からフィルタ除去される。
【００２９】
図２の例示を参照して、保護および監視装置７の詳細を以下で説明する。この場合、ＡＣ電流グリッド４の相導体は、参照符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３で示されている。中性導体は、Ｎで示されている。保護導体は、ＰＥで示されている。
【００３０】
保護および監視装置７は、保護導体ＰＥ内で生じる迷走電流の検出に適している測定電流変換器２６を含む。測定電流変換器２６は、一体化された信号評価システムを設けられ得る。保護および監視装置７は、残留電流を検出する役割を果たすループ抵抗測定装置２４も含み得る。１つの好ましい改良形態では、測定電流変換器２６とループ抵抗測定装置２４とは、共通の測定電流ユニットに一体化されている。
【００３１】
保護および監視装置７は、電流補償ユニット２１も含む。電流補償ユニット２１は、所定の周波数範囲内において、迷走電流と相補的である補償電流の送給に適している。
【００３２】
保護および監視装置７は、任意選択的に、切断デバイス２８を含む。ＡＣ電流グリッド４と整流器モジュール８との間の電気接続は、切断デバイス２８によって切断され得る。
【００３３】
代替としてまたは加えて、電流補償ユニット２１は、充電デバイス１に設置された保護装置を作動させるための作動電流を送給するように設計され得る。この場合、作動電流は、通常、保護装置を作動させる差動電流と等しい。結果的に、例えば、リレー接点が溶接されている場合、さらなる保護を達成することが可能である。
【００３４】
図１に示す充電デバイス１は、以下のステップ：
高電圧車載電力システムを充電デバイス１のＤＣ電流充電端子１１に電気的に接続するステップと、
保護および監視装置７によって試験電流を送給することにより、中性導体Ｎと保護導体ＰＥとの間の保護導体抵抗を検出するステップであって、試験電流の周波数は、保護および監視装置７の補償周波数範囲外または補償周波数範囲内のいずれかであり、かつ狭帯域において補償周波数範囲からフィルタ除去されるステップと
を含む方法によって制御され得る。
【００３５】
本発明の１つの有利な改良形態によれば、この方法は、以下のさらなるステップ：
保護導体ＰＥ内の迷走電流を検出するステップと、
所定の周波数範囲内において、好ましくは容量結合型の電流補償ユニット２１により、迷走電流と相補的である補償電流を送給するステップと
を含む。
【００３６】
これに関して、周波数範囲が５Ｈｚ〜３００ｋＨｚ、好ましくは２５Ｈｚ〜２５０ｋＨｚである場合に有利であることが実証されている。
【００３７】
保護導体ＰＥ内の迷走電流は、好ましくは、測定電流変換器２６によって直接的または間接的に検出される。
【００３８】
補償電流は、好ましくは、実時間または準実時間で送給される。実時間または準実時間での補償電流の送給とは、迷走電流が保護導体ＰＥ内で検出されるのと同じグリッド期間内に補償電流が送給されることを意味するものと理解される。
【００３９】
この方法は、好ましくは、以下のさらなるステップ：
保護および監視装置７の切断デバイス２８を作動させるか、または差動電流と等しい作動電流を送給して、充電デバイス１に設置された保護装置を作動させるかのいずれかにより、ＤＣ電流充電端子１１とＡＣ電流グリッドとの間の電気接続を切断するステップ
を含む。
【００４０】
上記の保護および監視装置７は、特に、充電デバイス１内でＹキャパシタンスから生じる迷走電流を補償する役割を果たす。前記Ｙキャパシタンスは、車両の高電圧車載電力システムに設置される。
【００４１】
補償ユニット２１は、従来技術から知られている補償ユニットの場合のように特定のグリッド高調波の周波数に限らず、所与の周波数範囲において均一な補償を達成するように設計される。
【００４２】
例えば、例として空調圧縮機などの高電圧構成要素により高電圧車載電力システムで生じる迷走電流は、保護および監視装置７によって補償され得る。
【符号の説明】
【００４３】
１  充電デバイス
４  ＡＣ電流グリッド
７  保護および監視装置
８  整流器モジュール
１１  ＤＣ電流充電端子
２１  電流補償ユニット
２４  ループ抵抗測定装置
２６  測定電流変換器
２８  切断デバイス
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  相導体
Ｎ  中性導体
ＰＥ  保護導体
【図１】
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【図２】
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