[发明专利]用于机动车高压电池的充电装置、充电系统和充电系统的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机动车高压电池的充电装置，尤其是一种装在机动车中的充电装置，其中，充电装置可通过一连接装置与交流电网相连接，该连接装置包括一故障电流保护开关，该故障电流保护开关检测不出至少一种故障电流类型的故障电流、即直流故障电流。此外本发明还涉及一种带有此种充电装置和连接装置的充电系统以及用于运行充电系统的方法。

背景技术

已知机动车也能够借助于电能运行，其中，不仅公开了电动车，即其驱动能仅从电蓄能器、尤其是高压电池获得的机动车，而且还公开了混合动力车辆，其中驱动能除了从高压电池获取外还可从另一种能源尤其是化石能源中获取。

为了能够给这种机动车的高压电池充电，建议通过通常的交流电网、例如该机动车使用者家里的电网给所述高压电池——尤其是和一低压电池一起——充电。该另外设置的低压电池（也称作车载电网电池）通常具有大约12V的电压，而高压电池具有比低压电池更高的电压，尤其是50V以上的电压。电池电压在150V到270V之间的高压电池也是已知的并被加以使用。因此需要一个专门的充电系统给高压电池——优选给高压电池和低压电池一起——充电。一充电器（下面称为充电装置）在此可以装在机动车中并具有一接口，带有充电电缆的适配插头可以插入该接口中。所述充电电缆在另一侧上尤其是通过一电箱或者类似装置与交流电网相连接，如有必要还可以设置一充电桩，该充电桩带有相应的充电电缆作为连接到交流电网的连接装置。

因为此时以高压和高电流工作，因此众所周知要在充电基础设施（以下称为连接装置）中设置一作为防止触电的保护装置的故障电流保护开关（FI-开关）。在此，一个这样的故障电流保护开关例如可以在充电桩、电箱中装在充电电缆中或者插头本身中。也可以设想，在交流电网的标准插座里或其附近已经设置了该FI-开关。出于对花费和结构空间的考虑，在这种情况下通常都使用A型的故障电流保护开关（A型FI)，然而情况表明，A型故障电流保护开关不能检测出可能在充电装置中出现的所有故障电流。在此是所谓的直流故障电流，该直流故障电流充其量可用B型故障电流保护开关检测出，然而所述B型故障电流保护开关体积非常大并且成本高，因此通常较少使用。

发明内容

因此本发明的目的在于，按如下方式改进充电装置，使得在不能由所设置的故障电流保护开关、尤其是A型故障电流保护开关检测出的电流方面提高了操作人员的安全性。

为了实现该目的，根据本发明在开头所述类型的充电装置中规定，该充电装置包括一可控制的部件和一用于对所述故障电流类型的故障电流进行检测的故障电流检测装置，该故障电流检测装置设计成这样控制所述部件以改变故障电流的特性，使得所述故障电流能被所述故障电流保护开关检测出。

在此，故障电流保护开关尤其为A型故障电流保护开关，相应地，不能被检测到的故障电流、也就是至少一种故障电流类型的故障电流是直流故障电流。这样的直流故障电流尤其出现在连接在给高压电池如有必要还有低压电池充电时所需的整流装置下游的部件的区域中。本发明的构思正是，在充电器也就是充电装置的内部检测出故障电流并且作为对此的反应这样改变故障电流的特性，使得故障电流保护开关尤其是A型FI可以识别故障电流并且相应地关断所述系统。这样，在无需更大更贵的故障电流保护开关尤其是B型故障电流保护开关的情况下，也可以维持充电系统所必要的安全性。

在本发明特别合宜的设计方案中，所述部件是一可以通过所述控制被去激活的功率因数校正滤波器（PFC，功率因数校正器）。在此可以规定，为了去激活功率因数校正滤波器，该功率因数校正滤波器的一节拍脉冲元件、尤其晶体管是可以被去激活的。这种大多被称为PFC的功率因数校正滤波器能将干扰的谐波成分减少到最低限度并以此使功率因数尽可能地接近1。在此在充电装置中使用一有源谐波滤波器的设计方案，该有源谐波滤波器紧接在整流器的下游并且是一升压斩波器，该升压斩波器将电压升高到例如450V的所需的中间电压。这种有源PFC是可控的，因为一开关网络部分或开关作为功率因数校正滤波器的节拍脉冲元件按照正弦形的网络电压时间曲线跟踪所接收的电流。情况表明，当所述功率因数校正滤波器是激活的时，所产生的直流故障电流（其例如在PFC之后出现）只具有直流故障电流的特性。相应地建议，使所述功率因数校正滤波器去激活，使得故障电流的特性转变成可由故障电流保护开关检测出的特性。这样在关断该功率因数校正滤波器后，连接装置中的A型故障电流保护开关仍可以识别和断开该故障电流。