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公開番号2022094338
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-24
出願番号2021201056
出願日2021-12-10
発明の名称充電デバイスの制御方法
出願人ドクター エンジニール ハー ツェー エフ ポルシェ アクチエンゲゼルシャフト,Dr. Ing. h.c. F. Porsche Aktiengesellschaft
代理人個人,個人
主分類H01M 10/6568 20140101AFI20220617BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】充電デバイスの制御方法を提供する。
【解決手段】充電デバイス(1)の入力側電源に対する第1の電気接続(4)と、充電されるデバイスの出力側電源に対する第2の電気接続(5)と、電力電子システム(7)を有する充電電子システム(6)と、クーラント供給配管(10)及びクーラント戻り配管(11)を有する冷却デバイス(9)と、電力電子システム(7)の電力半導体の障壁層の温度を確認するための少なくとも1つの第1の温度センサ(12)と、クーラントの温度を確認するための少なくとも1つの第2の温度センサ(13、14)と、充電電子システム(6)の入力電力を決定するための手段と、充電電子システム(6)の出力電力を決定するための手段とを有し、第1の温度センサ(12)が、時間的に離散してモニタリングされ、障壁層の最大温度を超えないよう障壁層の温度の変化率が制限されるように電力損失が制御される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
充電デバイス(1)、特に、自動車(3)のエネルギーストア(2)を充電するための充電デバイス(1)を制御する方法であって、
前記充電デバイス(1)が、前記充電デバイス(1)の入力側電源に対する第1の電気接続(4)と、充電されるデバイスの出力側電源に対する第2の電気接続(5)と、電力電子システム(7)を有する充電電子システム(6)と、クーラント供給配管(10)及びクーラント戻り配管(11)を有する冷却デバイス(9)と、前記電力電子システム(7)の電力半導体の障壁層の温度を確認するための少なくとも1つの第1の温度センサ(12)と、前記クーラントの温度を確認するための少なくとも1つの第2の温度センサ(13、14)と、前記充電電子システム(6)の入力電力を決定するための手段と、前記充電電子システム(6)の出力電力を決定するための手段と、を有し、
前記方法が、前記電力電子システム(7)の前記電力半導体の前記障壁層の前記温度の変化率を確認するために、少なくとも前記第1の温度センサ(12)が、時間的に離散してモニタリングされ、前記障壁層の最大温度を超えないよう前記障壁層の前記温度の前記変化率が制限されるように、前記充電電子システム(6)の電力損失が制御されることを特徴とする、方法。
続きを表示(約 1,600 文字)【請求項2】
前記充電電子システム(6)の前記電力損失が、前記充電電子システム(6)の前記出力電力と、前記充電電子システム(6)の前記入力電力との間の差から決定されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記電力電子システム(7)を有する前記充電電子システム(6)が、出力側充電電流及び出力側充電電圧、すなわち前記出力電力、によって前記出力電力を制御するために使用され、前記出力側充電電圧及び/又は前記出力側充電電流を制限すること、及び/又は減少させることによって、前記出力電力が、制限され、及び/又は減少させられることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
【請求項4】
前記少なくとも1つの第2の温度センサ(13、14)が、前記クーラント供給配管(10)における、又は前記クーラント戻り配管(11)における、又は前記クーラント供給配管(10)と前記クーラント戻り配管(11)との間の前記クーラントの温度を確認するために設けられること、又は2つの第2の温度センサ(13、14)が、前記クーラント供給配管(10)及び前記クーラント戻り配管(11)において前記クーラントの温度を確認するために設けられることを特徴とする、請求項1~3の何れか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記電力電子システム(7)の前記電力半導体の前記障壁層の温度を確認するための前記少なくとも1つの第1の温度センサ(12)が、例えば回路遮断器などの前記電力電子システム(7)の素子において、前記電力電子システム(7)の前記温度を直接測定するために設けられること、又は前記電力電子システム(7)の前記電力半導体の前記障壁層の温度を確認するための前記少なくとも1つの第1の温度センサ(12)が、前記電力電子システム(7)の冷却素子に、前記電力電子システム(7)の前記温度を間接的に測定するために設けられることを特徴とする、請求項1~4の何れか一項に記載の方法。
【請求項6】
特性マップが使用され、前記特性マップを使用して、前記充電電子システム(6)の前記電力損失が、測定値に基づいて制御されることを特徴とする、請求項1~5の何れか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記特性マップが、以下の変数:前記充電電子システム(6)の出力電流、前記充電電子システム(6)の出力電圧、前記充電電子システム(6)の出力電力、前記充電電子システム(6)の入力電流、前記充電電子システム(6)の入力電圧、前記充電電子システム(6)の入力電力、前記充電電子システム(6)の電力損失、前記クーラントの温度、前記クーラント供給配管(10)における前記クーラントの温度、前記クーラント戻り配管(11)における前記クーラントの温度、障壁層の温度、ヒートシンクの温度、温度、電圧、電流、電力から少なくとも1つのそのような変数に関する、及び最大許容変化率に関する、特に、1つの動作状態に関する、又は様々な動作状態に関する、少なくとも1つの限界値、又は複数の限界値の内の少なくとも1つのデータを含み得ることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
限界値コントローラとして設けられた電流及び電圧コントローラ(21、22)の上位にある、温度コントローラ(20)が使用されることを特徴とする、請求項1~7の何れか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記温度コントローラ(20)が、前記少なくとも1つの温度、又は前記複数の温度の最大発生変化率を考慮に入れ、ひいては、必要に応じ、前記少なくとも1つの変化率に関する規定限界値を考慮に入れることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
【請求項10】
前記温度コントローラ(20)が、PIDコントローラとして、観察者を有する状態コントローラとして、及び/又はファジー論理コントローラとして設計されることを特徴とする、請求項8又は9に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、充電デバイス、特に、自動車を充電するための充電デバイスを制御する方法に関する。
続きを表示(約 2,000 文字)【背景技術】
【0002】
例えば、電気自動車又はハイブリッド車のように、電気駆動部を有する自動車が知られている。これらの自動車は、充電デバイスを用いて充電することができる、バッテリとも呼ばれる電気エネルギーストアを有し、その結果、電気エネルギーストアに充電された電気エネルギーは、自動車を駆動するために使用することができる。
【0003】
充電ステーション又は充電コラムとも呼ばれる、このような充電デバイスは、入力側電源に対する第1の電気接続と、出力側電源に対する第2の電気接続と、電力電子システムを備えた充電電子システムとを有する。入力側電源に対する第1の電気接続は、例えば、AC送電網へのAC接続によって、電力を充電デバイスに供給するために使用される。出力側電源に対する第2の電気接続は、例えば、電気エネルギーストアへのAC接続又はDC接続によって、接続された電気エネルギーストア、例えば自動車に電力を供給するために使用される。充電デバイスの内蔵電力電子システムを有する充電電子システムは、この場合、とりわけ、出力側充電電流及び出力側充電電圧を制御するため、並びに充電デバイス及びそのコンポーネント(充電電子システムの電力電子システムなど)を冷却するためにも使用される。
【0004】
ここでは、充電デバイスの温度、充電デバイスの供給配管におけるクーラント温度、及び充電デバイスの戻り配管におけるクーラント温度が、一般的にモニタリングされる。この場合、充電デバイス又はクーラントのモニタリングされた温度が、限界値に達すると、出力側充電電流又は出力電力は、減少させられ、又は停止される。さらに、電力電子システムの電力半導体の最大障壁層温度を超えたとき、又は電力電子システムの温度又は障壁層温度と、クーラント温度との間の相対温度差が、限界値を超えたときに、停止が行われる。この場合、冷却が、意図された通りに機能していないと推測される。
【0005】
規定のロードポイントを超える充電動作中に、供給配管におけるクーラント温度が、戻り配管におけるクーラント温度と等しいときにも、その場合、冷却システムが、故障している、又は正常に機能していないと推測されるため、停止が行われる。
【0006】
しかしながら、例えば、自動車のエネルギーストアを充電するために、できる限り頻繁に、及びできる限り長く、顧客に充電デバイスを提供することができるかの問題であるため、充電デバイスの停止時間は、熱的影響により、又は冷却に関連する問題により、大部分は望ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、充電デバイスの高い可用性を達成する、充電デバイスの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的は、請求項1の特徴によって達成される。
【0009】
本発明の例示的実施形態は、充電デバイス、特に、自動車のエネルギーストアを充電するための充電デバイスを制御する方法であって、充電デバイスが、充電デバイスの入力側電源に対する第1の電気接続と、充電されるデバイスの出力側電源に対する第2の電気接続と、電力電子システムを備えた充電電子システムと、クーラント供給配管及びクーラント戻り配管を有する冷却デバイスと、電力電子システムの電力半導体の障壁層の温度を確認するための少なくとも1つの第1の温度センサと、クーラントの温度を確認するための少なくとも1つの第2の温度センサと、充電電子システムの入力電力を決定するための手段と、充電電子システムの出力電力を決定するための手段と、を有し、電力電子システムの電力半導体の障壁層の温度の変化率を確認するために、少なくとも第1の温度センサが、時間的に離散してモニタリングされ、障壁層の最大温度を超えないよう障壁層の温度の変化率が制限されるように、充電電子システムの電力損失が制御又は規制される、方法に関する。したがって、冷却の失敗時、又は充電デバイスの冷却の制限時であっても、充電デバイスは、場合によっては、電力は低下するが、操作され続けることができる。しかしながら、充電デバイスは、顧客による使用が利用可能なままである。この場合、例えば、変化率を減少させるために、電力損失が減らされる。
【0010】
ある例示的実施形態では、充電電子システムの電力損失が、充電電子システムの出力電力と、充電電子システムの入力電力との間の差から決定されることも有利である。この電力損失は、この場合、障壁層の最大温度を超えないよう障壁層の温度の変化率が制限される、充電電子システムの駆動システムにも導入され得る。
(【0011】以降は省略されています)

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