DE112014001345T5

DE112014001345T5 - Elektrische Fahrzeugunterstützungsgerätschaft mit einem Smart-Plug mit einer Relaissteuerschaltung

Info

Publication number: DE112014001345T5
Application number: DE112014001345.5T
Authority: DE
Inventors: Mudhafar Hassan-Ali; Jason Larson
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-11-26
Also published as: WO2014158931A3; CN105246735A; US9437381B2; US20140268473A1; CN105246735B; WO2014158931A2

Abstract

Ein Smart-Plug (120) zum Koppeln eines Elektrofahrzeugs mit einer Energieversorgung weist ein Relais (206) auf, das Kontakte (264) aufweist, wobei das Relais dafür konfiguriert ist, in einem geschlossenen Zustand, um Energiezufuhr zu dem Elektrofahrzeug zu ermöglichen, und in einem offenen Zustand, um Energiezufuhr zu dem Elektrofahrzeug zu verhindern, zu arbeiten. Der Smart-Plug weist außerdem einen mit dem Relais gekoppelten Microcontroller (MCU) (200) auf, wobei der Microcontroller ein Steuersignal (148) zum Betreiben des Relais in dem geschlossenen Zustand ausgibt. Der Smart-Plug weist auch einen mit dem Relais gekoppelten Nulldurchgang-Detektor (ZCD) (202) auf, wobei der ZCD ein Schließsignal an das Relais ausgibt, wenn eine Spannung der Energie im Wesentlichen Null ist, und ein Öffnungssignal an das Relais ausgibt, wenn ein Strom der Energie im Wesentlichen Null ist.

Description

Der Gegenstand hierin bezieht sich im Allgemeinen auf Elektrofahrzeugunterstützungsgerätschaft mit einem Smart-Plug mit einer Steuerschaltung zum Betreiben eines Relais.
Relais werden in unterschiedlichen Typen von Anwendungen verwendet. Eine Anwendung ist eine Anwendung im Automobilbereich zum Verbinden eines Elektrofahrzeugs mit einer externen Energiequelle. Im Betrieb wird das Relais aktiviert, um das Liefern eines Ladestroms an das Elektrofahrzeug zu ermöglichen. Das Relais wird danach deaktiviert, um zu verhindern, dass der Ladestrom an das Elektrofahrzeug geliefert wird.
In Schaltungen, die relativ hohe Strompegel übertragen, wie zum Beispiel den zum Laden von Elektrofahrzeugen verwendeten Schaltungen, können innerhalb des Relais Lichtbögen erzeugt werden, wenn die Kontakte in dem Relais aus dem deaktivierten Zustand, nachstehend bezeichnet als Unterbrechung der Kontakte, wieder in den aktivierten Zustand, nachstehend bezeichnet als Herstellung der Kontakte, positioniert werden. Da das Relais eine elektromechanische Vorrichtung ist, weist das Relais im Betrieb mechanisches Verhalten auf. Somit können, wenn das Relais aktiviert wird, die Kontakte vorübergehend prellen oder flattern, bevor die Kontakte in die Endposition, d. h., eine Position mit hergestelltem Kontakt, gelangen. Auch wenn der Abstand zwischen den Kontakten beim Flattern möglicherweise weniger als 10 Mikrometer beträgt, schafft die Restspannung in dem Relais ein relativ großes elektrisches Feld, das zu dem Lichtbogen führt.
Der Lichtbogen kann eine relativ hohe Energie aufweisen. Wenn der Lichtbogen eine ausreichend hohe Energie aufweist, kann der Lichtbogen die Kontakte in dem Relais beschädigen und/oder kontaminieren. Außerdem kann der Lichtbogen in einigen Fällen die Erzeugung von Wärme in einem Ausmaß bewirken, dass die Kontakte aneinander geschweißt werden. Der Lichtbogen kann die Kontakte beispielsweise derart aneinander schweißen, dass die Kontakte nicht voneinander getrennt werden können, um die Schaltung zu öffnen, mit der das Relais verbunden ist. Es können mechanische Dämpfungsvorrichtungen verwendet werden, um das Flattern zu verringern. Die mechanischen Vorrichtungen sind jedoch möglicherweise nicht dazu in der Lage, das Flattern vollständig zu verhindern.
Die Probleme werden gelöst durch einen Smart-Plug zum Koppeln eines Elektrofahrzeugs mit einer Energieversorgung, wie hierin offenbart, mit einer Relais-Steuerschaltung, die dazu betriebsfähig ist, ein Relais zu aktivieren und zu deaktivieren, das relativ hohe elektrische Ströme steuert, wobei eine übermäßige Lichtbogenbildung zu verringert ist, die die Kontakte in dem Relais beschädigen kann. Der Smart-Plug weist ein Relais mit Kontakten auf, wobei das Relais dafür konfiguriert ist, in einem geschlossenen Zustand zur Zufuhr von Energie zu dem Elektrofahrzeug, und in einem offenen Zustand, zur Unterbrechung der Zufuhr von Energie zu dem Elektrofahrzeug, zu arbeiten. Der Smart-Plug weist auch einen mit dem Relais gekoppelten Microcontroller (MCU) auf, wobei der Mikrocontroller ein Steuersignal ausgibt, um das Relais in dem geschlossenen Zustand zu betreiben. Der Smart-Plug weist ferner einen mit dem Relais gekoppelten Nulldurchgang-Detektor (ZCD) auf, wobei der ZCD ein Schließsignal an das Relais ausgibt, wenn eine Spannung der Energie im Wesentlichen Null beträgt, und ein Öffnungssignal an das Relais ausgibt, wenn ein Strom der Energie im Wesentlichen Null beträgt.
Die Erfindung wird jetzt beispielhaft mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In denen zeigen:
1 ein Elektrofahrzeugunterstützungsgerätschafts(EVSE)-System, das gemäß einer beispielhaften Ausführungsform (des EVSE-Systems) gebildet ist.
2 eine schematische Darstellung eines Smart-Plugs, der gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des in 1 gezeigten EVSE-Systems gebildet ist.
3 eine schematische Darstellung eines Nulldurchgang-Detektors (ZCD), der gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Smart-Plugs gebildet ist.
4 eine Spannungswellenform und eine Stromwellenform, die gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zur Verwendung mit dem Nulldurchgang-Detektor gebildet sind.
5 eine schematische Darstellung eines Spulentreibers, der gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gebildet ist.
1 zeigt ein Elektrofahrzeugunterstützungsgerätschafts(EVSE)-System 100, das gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gebildet ist. Das EVSE-System 100 ist dafür konfiguriert, die Kopplung oder Entkopplung eines Elektrofahrzeugs 102 mit bzw. von einer Energieversorgung 104 zu ermöglichen. Im Betrieb ermöglicht das EVSE-System das Laden des Elektrofahrzeugs 102 über von der Energieversorgung 104 empfangene Energie in der gekoppelten Konfiguration und das elektrische Entkoppeln von der Energieversorgung 104 in der entkoppelten Konfiguration.
Das EVSE-System 100 weist im Allgemeinen ein Kabel 110 mit einem ersten Ende 112 und einem entgegengesetzten zweiten Ende 114 auf. Das EVSE-System 100 weist ferner einen Smart-Plug 120, der mit dem ersten Kabelende 112 gekoppelt ist, und eine Buchse 122, die mit dem zweiten Kabelende 114 gekoppelt ist, auf.
Der Smart-Plug 120 kann als eine Ladungsschaltungsunterbrechungsvorrichtung (CCID) 150 ausgeführt sein, die dafür konfiguriert ist, das Elektrofahrzeug 102 mit der Energieversorgung 104 zu verbinden. Im Betrieb steuert die CCID 150 den von der Energieversorgung 104 an das Elektrofahrzeug 102 übertragenen Strom und steuert somit das Laden des Elektrofahrzeugs 102. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Smart-Plug 120 auch einen Verbinder 152 auf, der es ermöglicht, dass der Smart-Plug 120 und somit das Elektrofahrzeug 102 in eine in Nordamerika verwendete Standard-Wechselstromenergie-Steckdose 154 gesteckt wird. Der Verbinder 152 ist daher so konfiguriert, dass er die von der National Electrical Manufacturer's Association (NEMA) festgelegten Kriterien erfüllt. In einer Ausführungsform ist der Verbinder 152 beispielsweise ein NEMA-5-Stecker. Der Smart-Plug 120 kann für die Verbindung mit anderen Typen von Systemen, wie beispielsweise die in anderen Ländern verwendeten, konfiguriert sein und andere Normen erfüllen.
In einer anderen Ausführungsform ist der Smart-Plug 120 als ein In-Cable Charging Device (ICCD) (nicht gezeigt) konfiguriert, um zu ermöglichen, dass der Smart-Plug 120 in eine europäische Steckdose gesteckt werden kann. In diesem Fall kann der Verbinder 152 als ein Anschlusskabel konfiguriert sein, wobei die Ladeeinrichtung in dem Kabel 110 integriert ist. Das Anschlusskabel kann einen ihm zugeordneten Temperatursensor haben.
Jetzt wird zusätzlich Bezug auf 2 genommen. 2 ist eine schematische Darstellung des Smart-Plugs 120. Das Kabel 110 weist eine Mehrzahl von Leitern 130 (in 2 gezeigt) auf. Das Kabel 110 kann beispielsweise einen Leistungsleiter 132, einen neutralen Leiter 134 und eine Masse 136 aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Leiter 130 von der Größe 14 American Wire Gauge (AWG 14), die es ermöglichen, dass das Kabel 110 dem Elektrofahrzeug 102 bis zu 16 Ampere (A) bei einer Spannung von 110 V und/oder 220 V zuführt. Es sollte zu verstehen sein, dass das Kabel 110 mehr als drei Leiter 130 aufweisen kann. Außerdem sollte zu verstehen sein, dass die Drahtgrößen der individuellen Leiter 130 größer als 14 AWG sein können. Das Kabel 110 kann auch verschiedene Kommunikationsleitungen 140 (in 2 gezeigt) zum Übertragen von Information zwischen dem Smart-Plug 120 und der Buchse 122 und/oder dem Elektrofahrzeug 102 aufweisen. Die Kommunikationsleitungen 140 können beispielsweise eine Kommunikationsleitung zum Übertragen eines Pilotsignals 142, eine Kommunikationsleitung zum Übertragen eines Nähedetektionssignals 144 und/oder eine Kommunikationsleitung zum Übertragen eines Buchsentemperatursignals 146 aufweisen. Die Kommunikationsleitungen 140 können beispielsweise von der Größe AWG 20 sein, um zu ermöglichen, dass das Pilotsignal 142, das Nähedetektionssignal 144 und das Temperatursignal 146 von dem Elektrofahrzeug 120 an den Smart-Plug 120 übertragen oder von dem Smart-Plug 120 übertragen und von dem Elektrofahrzeug 102 empfangen werden.
Im Betrieb wird das Nähedetektionssignal 144 zur Bestimmung verwendet, wann die Buchse 122 in das Elektrofahrzeug 102 eingesteckt ist. Genauer wird das Nähedetektionssignal 144 erzeugt, wenn die Buchse 122 erstmals mit dem Elektrofahrzeug 102 gekoppelt wird. Der Smart-Plug 120 erzeugt das Pilotsignal 142 und, wenn das Elektrofahrzeug 102 zum Laden bereit ist, zeigt das Pilotsignal 142 dem Smart-Plug 120 einen solchen Zustand an, um einen Ladevorgang zu initiieren. Das Pilotsignal 142 zeigt auch einen maximalen Strom an, der dem Elektrofahrzeug während des Ladevorgangs 102 von der Energieversorgung 104 zugeführt werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen bestimmt eine Microcontroller-Einheit (MCU) 200 auf der Grundlage der von dem Pilotsignal 142 und dem Nähedetektionssignal 144 empfangenen Eingaben, dass die Buchse 122 in das Elektrofahrzeug 102 eingesteckt und bereit zur Initiierung des Ladevorgangs ist. Genauer gibt die MCU 200 ein Relaissteuersignal 148 an ein Relais 206 aus (in 2 gezeigt), wenn die Eingaben von dem Pilotsignal 142 und dem Nähedetektionssignal 144 empfangen werden. In einer beispielhaften Ausführungsform verwendet der Smart-Plug 120 das Relais 206 zur Initiierung von Schaltvorgängen, in alternativen Ausführungsformen können jedoch andere Typen von Schaltvorrichtungen verwendet werden. Die Schaltvorrichtung kann allgemeiner als ein Schalter 206 bezeichnet werden.
Die Temperatur kann an zwei Stellen erfasst werden. Die zwei Stellen können beispielsweise eine Temperatur innerhalb der MCU 200 aufweisen, die unter Verwendung eines in der MCU 200 eingebetteten inneren Temperatursensors erfasst werden kann. Außerdem kann eine Temperatur der Buchse 122 unter Verwendung des Temperatursensors 146 erfasst werden, der in die Buchse 122 eingebettet ist. Die Temperatur von anderen Komponenten des Systems an anderen Stellen kann erfasst und zur Betriebssteuerung verwendet werden. Im Betrieb kann ein an das Elektrofahrzeug 102 gelieferter maximaler Ladestrom als Reaktion auf eine erhöhte Temperatur in der MCU 200 und/oder der Buchse 122 reduziert werden. Die MCU 200 kann beispielsweise so programmiert werden, dass sie einen ersten Temperaturschwellenwert hat, der eine maximale Betriebstemperatur sein kann. Wenn der erste Temperaturschwellenwert überschritten wird, kann die MCU 200 den an das Elektrofahrzeug 102 gelieferten Ladestrom reduzieren. Wenn eine Reduzierung des Stromflusses zu dem Elektrofahrzeug 102 nicht zu einer entsprechenden Abnahme der Betriebstemperatur der Buchse 122 führt, kann die MCU 200 das Elektrofahrzeug 102 durch Öffnen des Relais 206 von der Energieversorgung 104 trennen. Außerdem kann die MCU 200, wenn das Öffnen des Relais nicht zu einer entsprechenden Abnahme der Betriebstemperatur der Buchse 122 führt, einen Alarm aktivieren. Der Alarm kann als ein visueller und/oder hörbarer Indikator ausgeführt sein.
Das Kabel 110 weist auch ein Isoliermaterial (nicht gezeigt) auf, das es ermöglicht, dass das Kabel 110 extremen Betriebsbedingungen standhält, während eine hohe mechanische Flexibilität und Widerstandsfähigkeit aufrechterhalten bleibt. Das Kabel 110 weist auch eine flexible Abdeckung oder Hülle (nicht gezeigt) auf, die beispielsweise aus einem flexiblen thermoplastischen Elastomer(TPE)-Material hergestellt ist, das es dem Kabel 110 ermöglicht, mehrfachem Biegen pro Tag standzuhalten.
Die Buchse 122 ist dafür konfiguriert, das Elektrofahrzeug 102 zu koppeln, und schafft somit einen elektrischen Pfad zwischen der Energieversorgung 104 und dem Elektrofahrzeug 120. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Buchse 122 dafür konfiguriert, der Society of Automotive Engineers(SAE)-Norm für Elektrofahrzeuge zu entsprechen. Dementsprechend kann die Buchse 122 so hergestellt werden, dass sie beispielsweise der SAEI J1772 Norm entspricht. Die Buchse 122 kann in alternativen Ausführungsformen dafür konfiguriert sein, anderen Normen zu entsprechen, wie beispielsweise Normen für andere Teile der Welt, wie zum Beispiel der IEC.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der Smart-Plug 120 die MCU 200, einen Nulldurchgang-Detektor (ZCD) 202, eine Überstromvorrichtung (OCD) 204 und das Relais 206 auf, die zusammen die Funktion haben, das Laden des Elektrofahrzeugs 102 über die Energieversorgung 104 zu ermöglichen, beide in 1 gezeigt. Der Begriff „Mikrocontroller” kann jeglichen prozessorbasierten oder mikroprozessorbasierten Computer umfassen, der Systeme aufweist, die Rechner mit reduziertem Befehlssatz (RISC von englisch „reduced instruction set computers”), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC von englisch „application specific integrated circuits”), im Feld programmierbare Gatterfelder (FPGA von englisch „field programmable gate array), Logikschaltungen und jegliche andere Schaltungen oder Prozessoren, die zur Ausführung der hierin beschriebenen Funktionen in der Lage sind, verwenden. Die vorstehend beschriebenen Beispiele dienen nur als Beispiele und sollen somit die Definition und/oder die Bedeutung des Begriffs „Mikrocontroller” in keiner Weise beschränken. Eine ausführliche Erklärung bezüglich des Betriebs der MCU 200, des ZCO 202, der OCD 204 und des Relais 206 ist nachstehend gegeben.
Im Allgemeinen kann der Smart-Plug 120 auch eine Schutzvorrichtung 210 zum Beschränken des dem Elektrofahrzeug 102 von der Energieversorgung 104 zugeführten Wechselstroms und/oder der von der Energieversorgung 104 zugeführten Wechselstromspannung aufweisen. Die Schutzvorrichtung 210 kann mindestens eine Sicherung 212 aufweisen, die der Beschränkung des dem Elektrofahrzeug 102 zugeführten Wechselstroms dient, wenn der Wechselstrom einen maximalen Betriebsstrom für einen Zeitraum überschreitet, der dem Fehlerstrom entspricht. In verschiedenen Ausführungsformen kann der maximale Betriebsstrom beispielsweise 16 A betragen. Außerdem kann, wenn der Wechselstrom beispielsweise 1 KA für 10 ms überschreitet, die Schutzvorrichtung 210 einen Vorgang aktivieren, um die Stromzufuhr zu dem Elektrofahrzeug 102 zu stoppen. Die Schutzvorrichtung 210 kann auch einen Thermistor 214 mit einem negativen Temperaturkoeffizienten (NTC) aufweisen, so dass die Impedanz des Thermistors proportional zu einem Temperaturanstieg abnimmt. Im Betrieb verkleinert der Thermistor 214 den Einschaltstrom zu dem Elektrofahrzeug 102 dadurch, dass er anfangs mit einer relativ hohen Impedanz arbeitet, die zunehmend reduziert wird, um den Einschaltstrom zu dem Elektrofahrzeug 102 zu steuern. Die Schutzvorrichtung 210 kann ferner eine elektrostatische Entladungs(ESD)-Schaltung 216 aufweisen, um die ESD-Energie durch Klemmen der Wechselstromspannung auf einen relativ niedrigen Spannungspegel, zum Beispiel weniger als 15 V, zu absorbieren.
Der Smart-Plug 120 weist auch eine getrennte Energieversorgung 220 zum Liefern von Energie an die verschiedenen Betriebskomponenten in dem Smart-Plug 120 auf. Die Energieversorgung 220 ist dafür konfiguriert, im Betrieb ein primäres Leistungssignal mit einer Größe von beispielsweise +12 V, –12 V zu erzeugen. Die Energieversorgung 220 ist auch dafür konfiguriert, ein Massesignal mit einer Größe von beispielsweise –12 V, +12 V zu erzeugen. Im Betrieb wird das Massesignal parallel zu dem primären Leistungssignal erzeugt. Die Energieversorgung 220 ist ferner dafür konfiguriert, eine Mehrzahl von sekundären Leistungssignalen zu erzeugen. Die sekundären Leistungssignale können beispielsweise ein der MCU 200 zugeführtes 3,3 V Signal und ein dem analogen Frontende (AFE) 222 des Smart-Plugs zugeführtes 10,0 V Signal aufweisen. Das AFE 222 weist im Allgemeinen die verschiedenen Komponenten auf, die zwischen der MCU 200 und dem Relais 206 angeordnet sind. Das AFE 222 kann auch die verschiedenen Komponenten aufweisen, die zwischen der MCU 200 und den Kommunikationsleitungen 140 angeordnet sind.
Der Smart-Plug 120 weist auch eine Stromfilter/Verstärkungsvorrichtung 230 auf, die dafür konfiguriert ist, ein Stromsignal 232 zu erzeugen, das für die Verwendung durch die MCU 200, den ZCD 202 und die OCD 204 geeignet ist. Der von dem Leistungsleiter 132 transportierte Strom kann sich beispielsweise, wie vorstehend beschrieben, 16 A nähern. Die Zuführung eines 16 A-Signals zu der MCU 200, dem ZCD 202 und der OCD 204 kann jedoch zur Beschädigung einer oder sämtlicher dieser Komponenten führen. Die Stromfilter/Verstärkungsvorrichtung 230 ist dafür konfiguriert, im Betrieb den Strom in dem Leistungsleiter 132 zu erfassen und das Stromsignal 232 mit einem Strompegel auszugeben, der von der MCU 200, dem ECD 202 und der OCD 204 verwendet werden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Stromfilter/Verstärkungsvorrichtung 230 einen Stromerfassungswiderstand (nicht gezeigt) und/oder einen rauscharmen Drift-Verstärker (nicht gezeigt) aufweisen, der auch als ein Filter fungiert. Genauer kann die Stromfilter/Verstärkungsvorrichtung 230 einen Stromerfassungswiderstand mit einem Wert von beispielsweise (1 mOhm) aufweisen, um die Verlustleistung zu reduzieren. Optional kann der Kontaktwiderstand des Relais als ein Stromerfassungswiderstand verwendet werden. Der Verstärker wird so ausgewählt, dass inneres Driften und Rauschen in dem Verstärker im Wesentlichen niedriger ist als eine niedrigste Spannung über dem Stromerfassungswiderstand. Außerdem hat der Verstärker eine Verstärkung, die so ausgewählt wird, dass der volle Betriebsbereich des Verstärkers zwischen 0 A und 20 A RNS liegt. Folglich wird die Spannung über dem Stromerfassungswiderstand verstärkt und gefiltert, um das Stromsignal 232 zu erzeugen, das der MCU 200 zugeführt wird.
Der Smart-Plug 120 weist auch eine Spannungsdämpfungsvorrichtung 240 auf, die dafür konfiguriert ist, ein Spannungssignal 242 zu erzeugen, das für die Verwendung durch die MCU 200, den ZCD 202 und die OCD 204 geeignet ist. Beispielsweise kann sich, wie oben beschrieben, die von dem Leistungsleiter 132 transportierte Spannung 110 V/220 V nähern. Die Zuführung eines 110 V oder 220 V Signals zu der MCU 200, dem ZCD 202 und der OCD 204 kann jedoch zur Beschädigung einer oder sämtlicher dieser Komponenten führen. Im Betrieb ist die Spannungsdämpfungsvorrichtung 240 deshalb dafür konfiguriert, die Spannung in dem Leistungsleiter 132 zu erfassen und das Spannungssignal 242 auszugeben, das von dem Spannungspegel in dem Leistungsleiter 132 in der Spannung herunterskaliert wird und auch kapazitiv isoliert und pegelverschoben wird. Die Spannungsdämpfungsvorrichtung 240 kann Spannungsdifferenzen zwischen der Leitung 132 und Neutral 134 und/oder zwischen der Masse 136 und Neutral 134 und/oder zwischen der Masse 136 und der Leitung 132 messen. Das Relais 206 kann auf der Grundlage einer Eingabe von der Spannungsdämpfungsvorrichtung 240 betrieben werden. Die Spannungsdämpfungsvorrichtung 240 kann Spannungsdifferenzen an dem Relais 206 vorgeschalteten oder nachgeschalteten Stellen messen.
Das Relais 206 ist dafür konfiguriert, in einem geschlossenen Zustand oder in einem offenen Zustand zu arbeiten. In verschiedenen Ausführungsformen weist das Relais 206 eine elektronische Verriegelungsschaltung 260, einen oder mehrere Spulentreiber 262 und Kontakte 264 auf. In der gezeigten Ausführungsform sind jedem von Neutral, Leitung und Masse Relais-Kontakte 264 zugeordnet, in anderen Ausführungsformen können Relais-Kontakte 264 jedoch nur für Leitung und Neutral enthalten sein. Im geschlossenen Zustand sind die Kontakte 264 geschlossen, um die Zufuhr von Energie von der Energieversorgung 104 zu dem Elektrofahrzeug 102 zu ermöglichen. Genauer gibt die Verriegelungsschaltung 260 ein Signal aus, das die/den Spulentreiber 262 mit Energie versorgt, was ein Schließen der Kontakte 264 bewirkt. Optional sind zwei Spulentreiber 262 vorgesehen, die einen Spulentreiber 262 zum Treiben der der Leitung und Neutral zugeordneten Kontakte 264 und einen anderen Spulentreiber 262 zum Treiben des der Masse zugeordneten Kontaktes 264 aufweisen. Die mehreren Spulentreiber ermöglichen es, dass die Kontakte 264 unabhängig getrieben werden. In anderen alternativen Ausführungsformen können drei Spulentreiber 262, jeweils einer für Leitung, Neutral und Masse vorgesehen sein. Alternativ kann ein einzelner Spulentreiber 262 Leitung, Neutral und Masse treiben. Außerdem ist das Relais 206 dafür konfiguriert, in einem offenen Zustand zu arbeiten, beispielsweise werden die Kontakte 264 geöffnet, um zu verhindern, dass dem Elektrofahrzeug 102 Energie zugeführt wird. Genauer wird, wenn das von der Verriegelungsschaltung 260 ausgegebene Signal deaktiviert oder gestoppt wird, die Energiezufuhr zu den Spulentreibern 262 gestoppt, was ein Öffnen der Kontakte 264 bewirkt.
Im Betrieb verwendet das Relais 206 zwei Signale, um einen Schaltvorgang zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand oder zwischen dem geschlossenen Zustand und dem offenen Zustand zu initiieren. Die zwei Signale weisen das von der MCU 200 gelieferte Relaissteuersignal 148 und ein von dem ZCD 202 geliefertes ZCD-Ausgabesignal 250 auf.
In einer Ausführungsform kann das Relaissteuersignal 148 auf der Grundlage einer manuellen Eingabe von der Bedienungsperson erzeugt werden. Wenn die Bedienungsperson beispielsweise das Relais 206 im geschlossenen Zustand betreiben möchte, kann die Bedienungsperson eine Schaltfläche betätigen oder sonst der MCU 200 einen Hinweis geben, das Relaissteuersignal 148 zu erzeugen. Das Relaissteuersignal 148 wird dann an das Relais 206 übertragen, um ein Schließen der Kontakte 264 zu initiieren. In einer anderen Ausführungsform wird das Relaissteuersignal 148 wie vorstehend beschrieben automatisch von der MCU 200 erzeugt. Das Relaissteuersignal 148 kann beispielsweise erzeugt werden, wenn das Nähedetektionssignal 144 zeigt, dass das Elektrofahrzeug 102 mit der Energieversorgung 104 verbunden ist und das Pilotsignal 142 an der MCU 200 empfangen wird.
Jedoch schließen oder öffnen sich, wie vorstehend beschrieben, die Kontakte 264 in dem Relais 206 nicht, bevor zwei Signale empfangen werden, beispielsweise das Relaissteuersignal 148 und das von dem ZCD 202 gelieferte ZCD-Ausgabesignal 250. Somit öffnet oder schließt, obwohl die MCU 200 möglicherweise das Relaissteuersignal 148 an das Relais 206 überträgt, um ein öffnen oder Schließen der Kontakte 264 zu initiieren, das Relais 206 die Kontakte 264 nicht physisch, bis das ZCD-Ausgabesignal 250 von dem ZCD 202 empfangen wird.
3 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des ZCD 202, der zum Erzeugen des ZCD-Ausgabesignals 250 verwendet werden kann. 4 ist ein grafisches Bild 300 einer beispielhaften Spannungswellenform 302 und einer beispielhaften Stromwellenform 304, die in den ZCD 202 eingegeben werden können und von dem ZCD 202 verwendet werden können, um das ZCD-Ausgabesignal 250 zu erzeugen. Wie in 4 gezeigt, stellt eine X-Achse 306 den Winkel der Spannungs- und Stromwellenformen 302 und 304 dar und stellt eine Y-Achse 308 die Amplitude der Spannungs- und Stromwellenform 302 und 304 dar. Dementsprechend sollte zu verstehen sein, dass, wenn die Spannungswellenform 302 die X-Achse 306 schneidet, hierin als der Durchgangspunkt 350, 352 bezeichnet, die Amplitude der Spannungswellenform 302 Null ist. Außerdem sollte zu verstehen sein, dass, wenn die Stromwellenform 304 die X-Achse 306 bei 350, 356 schneidet, die Amplitude der Stromwellenform 304 Null ist.
Im Betrieb erfasst der ZCD 202 sowohl den Strom als auch die Spannung unter Verwendung der Spannungswellenform 302 und der Stromwellenform 304 und detektiert die Nulldurchgangspunkte 350, 352, 354, 356 in der Spannungswellenform 302 und der Stromwellenform 304, um das ZCD-Ausgabesignal 250 wie nachstehend ausführlicher beschrieben zu erzeugen.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der ZCD 202 einen ZCD 310 für positive Spannung, einen ZCD 312 für negative Spannung, einen ZCD 314 für positiven Strom und einen ZCD 316 für negativen Strom auf. Der ZCD 310 für positive Spannung oder der ZCD 314 für positiven Strom können als positive Zyklen bezeichnet werden und der ZCD 312 für negative Spannung oder der ZCD 316 für negativen Strom können als negative Zyklen bezeichnet werden. Jeder des ZCD 310, ZCD 312, ZCD 314 und ZCD 316 fungiert als eine Vergleichseinrichtung mit einem auf Null eingestellten Bezugspegel und kann beispielsweise unter Verwendung von Operationsverstärkern implementiert sein. Im Betrieb werden die ZDC 310 und 312 in Verbindung mit dem Relaissteuersignal 148 zum Schließen der Relais-Kontakte 264 verwendet. Außerdem werden die ZCD 314 und 316 in Verbindung mit dem Relaissteuersignal 148 zum Öffnen der Relais-Kontakte 264 verwendet. Wenn beispielsweise die Amplitude der Spannungswellenform 302 positiv ist und das Relaissteuersignal 148 am Relais 206 zum Schließen der Kontakte 264 empfangen wurde, detektiert der ZCD 310 den Nulldurchgang der Spannungswellenform 302 und gibt ein Relaisschließsignal 320 aus, das in Kombination mit dem Relaissteuersignal 148 das Schließen der Relais-Kontakte 264 bewirkt. Wenn die Amplitude der Spannungswellenform 302 negativ ist und das Relaissteuersignal 148 am Relais 206 empfangen wurde, detektiert der ZCD 312 den Nulldurchgang der Spannungswellenform 302 und gibt ein Relaisschließsignal 322 aus, das in Kombination mit dem Relaissteuersignal 148 das Schließen der Relais-Kontakte 264 bewirkt. Somit arbeiten der ZCD 310 und der ZCD 312, um ein Signal, 320 bzw. 322, zu erzeugen, um die Kontakte 264 zu schließen, wenn die MCU 200 das Relaissteuersignal 148 zum Schließen der Kontakte 264 ausgibt.
Außerdem detektiert, wenn die Amplitude der Stromwellenform 304 positiv ist und das Relaissteuersignal 148 an dem Relais 206 zum Öffnen der Kontakte 264 empfangen wurde, der ZCD 314 den Nulldurchgang der Stromwellenform 304 und gibt ein Relaisöffnungssignal 324 aus, das in Kombination mit dem Relaissteuersignal 148 das Öffnen der Relais-Kontakte 264 bewirkt. Wenn die Amplitude der Stromwellenform 304 negativ ist und der ZCD 316 einen Nulldurchgang detektiert, gibt der ZCD 316 ein Relaisöffnungssignal 326 aus, das in Kombination mit dem Relaissteuersignal 148 das Öffnen der Relais-Kontakte 264 bewirkt. Somit arbeiten der ZCD 314 und der ZCD 316, um ein Signal, 324 bzw. 326, zu erzeugen, um die Kontakte 264 zu öffnen, wenn die MCU 200 ein Signal zum Öffnen der Kontakte 264 ausgibt. Dementsprechend sollte zu verstehen sein, dass jegliches der Signale 320, 322, 324 und/oder 326 das ZCD-Ausgabesignal 250 darstellen kann, das dem Relais 206 zugeführt und in Verbindung mit dem Relaissteuersignal 148 zum Öffnen und/oder Schließen der Relais-Kontakte 264 verwendet wird.
Der Betrieb des ZCD 202 wird ausführlicher mit Bezugnahme auf 4 erläutert. Wie vorstehend beschrieben, werden die Relais-Kontakte 264 auf der Grundlage der Spannungswellenform 302 geschlossen, die unter Verwendung der ZCD 310 und 312 überwacht wird, und werden die Relais-Kontakte 264 auf der Grundlage der Stromwellenform 304 geöffnet, die unter Verwendung der ZCD 314 und 316 überwacht wird. Dementsprechend wird angenommen, dass zum Zeitpunkt T1 eine Bedienungsperson die Buchse 122 mit dem Elektrofahrzeug 102 koppelt. Wie vorstehend beschrieben, aktiviert das Koppeln der Buchse 122 mit dem Elektrofahrzeug 102 das Nähedetektionssignal 144 und/oder das Pilotsignal 142, das dann an die MCU 200 übertragen wird. Als Antwort gibt die MCU 200 zum Zeitpunkt T1 das Relaissteuersignal 148 an das Relais 206 aus. In diesem Beispiel wird, da die MCU 200 die Relais-Kontakte 264 anweist, zu schließen und T1 auftritt, wenn die Spannungswellenform 302 positiv ist, der ZCD 310 verwendet, um zu detektieren, wann die Spannungswellenform 302 etwa 0 V beträgt, was hierin als der mit 350 gekennzeichnete Nulldurchgangspunkt bezeichnet ist. Wenn der ZCD 310 den Nulldurchgangspunkt 350 detektiert, gibt der ZCD 310 das Signal 320 an das Relais 206 aus. Als Antwort auf den Empfang des Signals 320 und des Relaissteuersignals 148 durch das Relais 206 werden die Relais-Kontakte 264 geschlossen.
Als ein anderes Beispiel wird angenommen, dass die Bedienungsperson die Buchse 122 mit dem Elektrofahrzeug 102 koppelt, um das Laden des Elektrofahrzeugs 102 zu einem Zeitpunkt T2 zu initiieren. In diesem Beispiel wird, da die MCU 200 die Relais-Kontakte 264 anweist, zu schließen, und T2 auftritt, wenn die Spannungswellenform 302 negativ ist, der ZCD 312 verwendet, um zu detektieren, wann die Spannungswellenform 302 den Nulldurchgangspunkt 352 durchläuft. Sobald der ZCD 312 den Nulldurchgangspunkt 352 detektiert, gibt der ZCD 312 das Signal 322 an das Relais 206 aus. Als Antwort auf den Empfang des Signals 322 und des Relaissteuersignals 148 durch das Relais 206 werden die Relais-Kontakte 264 geschlossen.
Außerdem wird angenommen, dass die Bedienungsperson die Buchse 122 von dem Elektrofahrzeug 102 entkoppelt, um das Laden des Elektrofahrzeugs 102 zu einem Zeitpunkt T3 abzuschließen. Wie vorstehend beschrieben, deaktiviert das Entkoppeln der Buchse 102 von dem Elektrofahrzeug 102 das Nähedetektionssignal 144. Als Antwort darauf gibt die MCU 200 zum Zeitpunkt T3 das Relaissteuersignal 148 an das Relais 206 aus. In diesem Beispiel wird, da die MCU 200 die Relais-Kontakte 264 anweist, zu öffnen, und T3 auftritt, wenn die Stromwellenform 304 positiv ist, der ZCD 314 verwendet, um zu detektieren, wann die Wellenform 304 etwa Null Ampere beträgt, hierin als der mit 354 gekennzeichnete Nulldurchgangspunkt bezeichnet. Wenn der ZCD 314 den Nulldurchgangspunkt 354 detektiert, gibt der ZCD 314 das Signal 324 an das Relais 206 aus. Als Antwort auf den Empfang des Signals 324 und des Relaissteuersignals 148 durch das Relais 206 werden die Relais-Kontakte 264 geöffnet.
Außerdem wird angenommen, dass die Bedienungsperson die Buchse 122 zum Zeitpunkt T4 von dem Elektrofahrzeug 102 entkoppelt. In diesem Beispiel wird, da die MCU 200 die Relais-Kontakte 264 anweist, die Kontakte 264 zu öffnen, und T4 auftritt, wenn die Stromwellenform 304 negativ ist, der ZCD 316 verwendet, um zu detektieren, wann die Wellenform 304 einen Nulldurchgangspunkt 356 durchläuft. Wenn der ZCD 316 den Nulldurchgangspunkt 356 detektiert, gibt der ZCD 316 das Signal 326 an das Relais 206 aus. Als Antwort auf den Empfang des Signals 326 und des Relaissteuersignals 148 durch das Relais 206 werden die Relais-Kontakte 264 geöffnet.
Jetzt wieder mit Bezugnahme auf 3 weist, wie vorstehend beschrieben, das EVSE-System auch die OCD 204 auf. Im Betrieb ist die OCD 204 dafür konfiguriert, die Relais-Kontakte 264 im Wesentlichen unmittelbar zu betätigen oder öffnen, wenn ein Stromüberlastungszustand detektiert wird. Genauer weist die OCD 204 einen Detektor 330 eines Schwellenwerts des positiven Zyklus und einen Detektor 332 eines Schwellenwerts des negativen Zyklus auf. Im Betrieb bestimmt/überwacht der Detektor 330 eines Schwellenwerts des positiven Zyklus den positiven Zyklus der Stromwellenform 304. Wenn der Detektor 330 eines Schwellenwerts des positiven Zyklus bestimmt, dass ein Stromüberlastungszustand vorliegt, gibt der Detektor 330 eines Schwellenwerts des positiven Zyklus ein Signal 334 an die Relais-Kontakte 264 aus, das das Öffnen der Relais-Kontakte 264 bewirkt. Wenn der Detektor 332 eines Schwellenwerts des negativen Zyklus bestimmt, dass ein Stromüberlastungszustand vorliegt, gibt der Detektor 332 eines Schwellenwerts des negativen Zyklus außerdem ein Signal 336 an die Relais-Kontakte 264 aus, das das Öffnen der Relais-Kontakte 264 bewirkt.
Somit dient im Betrieb der ZCD 202 dem Schalten des Relais 206 zu einem Zeitpunkt, der so ausgewählt wird, dass destruktiver Strom und/oder Spannungstransienten durch die Kontakte 264 reduziert werden. Beispielsweise wird beim Schalten des Relais 206 in den EIN-Zustand, wobei die Kontakte 264 geschlossen werden, das Schalten derart zeitgesteuert, dass die Kontakte 264 sich etwa bei Nullspannung, d. h., Nulldurchgang der Spannungswellenform 302, schließen. Außerdem werden, wenn das Relais 206 in den AUS-Zustand geschaltet wird, die Relais-Kontakte 264 bei etwa dem Nulldurchgang der Stromwellenform 304 geöffnet. Außerdem schaltet, wenn eine sehr hohe Stromtransiente (> 100 A) auftritt, die OCD 204 das Relais 206 im Wesentlichen unmittelbar in den AUS-Zustand, so dass die Relaisschaltzeit minimiert wird.
5 ist ein schematisches Diagramm des in 2 gezeigten Spulentreibers 262. Der Spulentreiber 262 weist einen Schalter Q1 und einen Schalter Q2 auf. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Schalter Q1 unter Verwendung eines P-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET) implementiert werden und kann der Schalter Q2 unter Verwendung eines N-Kanal-MOSFET implementiert werden. Der Spulentreiber 262 weist auch einen Schalter Q3 und einen Schalter Q4 auf. In verschiedenen Ausführungsformen können die Schalter Q3 und Q4 jeweils unter Verwendung eines NPN-Bipolartransistors (BJT) implementiert werden. Der Spulentreiber 262 weist ferner eine Diode D, einen mit dem Gate (G) von Q1 gekoppelten Widerstand R1, einen über Q1 gekoppelten Widerstand R2, einen zwischen das Drain (D) von Q1 und den Kollektor (C) von Q4 gekoppelten Widerstand R3 und einen mit dem Emitter (E) von Q4 gekoppelten Widerstand R4 auf. Der Spulentreiber 262 weist ferner einen mit dem Gate von Q1 gekoppelten Kondensator C1, eine Spule 400 mit einem Anker (nicht gezeigt) darin und einen über die Spule 400 gekoppelten Kondensator C2 auf. In verschiedenen Ausführungsformen fungiert der Spulentreiber 262 als ein Stromspiegel. Ein Stromspiegel ist eine Schaltung, die dafür konfiguriert ist, einen Strom durch eine aktive Vorrichtung, wie beispielsweise Q3, durch Steuern des Stroms in einer anderen aktiven Vorrichtung, wie beispielsweise Q4, zu kopieren.
Im Betrieb wird der Spulentreiber 262 betrieben, um die Spule 400 zu öffnen und zu schließen, was das Öffnen und Schließen der Relais-Kontakte 264 bewirkt. Q3 arbeitet als der Treiber der Spule 400 und wird unter Verwendung des Stromspiegels zwischen Q3 und Q4 gesteuert. Der Spulentreiber 262 lässt anfangs einen hohen Strom durch die Schaltung fließen, um den Anker in den geschlossenen Zustand zu ziehen. Der Strom des Spulentreibers 262 wird später für niedrigen Energieverbrauch reduziert. Der Strom wird unabhängig von dem Widerstand der Spule 400 unter Verwendung des Stromspiegels gesteuert. Somit beeinträchtigen Temperaturauswirkungen auf den Widerstand der Spule 400 keine anderen Aspekte des Systems, wie beispielsweise den Nullfehlerdetektierungsvorgang. Der Stromspiegel arbeitet mit einem hohen Strom, um die Kontakte 264 anfangs zu schließen. Der Stromspiegel arbeitet mit einem niedrigeren Strom, um die Kontakte 264 in einem geschlossenen Zustand zu halten. Der Stromspiegel stellt sicher, dass der Stromwert sich nicht mit der Temperatur oder Variation von Relais zur Relais ändert, was die Schließzeiten des Relais steuern kann.
Im Betrieb wird den Schaltern Q1 und Q2 ein Steuersignal 410 zugeführt. Das Steuersignal 410 wird auch dem Schalter Q3 zugeführt. Somit wird das Steuersignal 410 zum Einschalten der Schalter Q1 und Q3 verwendet. In verschiedenen Ausführungsformen wird das Steuersignal 410 von der Verriegelungsschaltung 260 empfangen. Das Steuersignal 410 wird dem Schalter Q1 über die Diode D zugeführt. Eine anfängliche Aktivierung des Schalters Q1 bewirkt einen Kurzschluss über R2. Die Rückseite des Strompfads fließt somit anfangs durch R3, Q4 und R4 und nicht durch R2. Der Strompfad hat somit anfangs einen hohen Strom, was über den Stromspiegel in einem gewissen Verhältnis in Q3 reflektiert wird, um die Kontakte 264 so zu treiben, dass sie schließen. Nachdem die Kontakte 264 geschlossen sind, wird Q1 deaktiviert und bildet R2 einen Teil des Pfades, d. h., der Widerstand ist jetzt R2 + R3. Außerdem wird der Strom in dem Spiegelzweig reduziert und wird somit der Strom durch die Spule 400 auch auf einen Pegel reduziert, der ausreicht, um die Kontakte 264 in der geschlossenen Position zu halten. Wenn das Steuersignal 410 von 1 zu 0 übergeht, wird Q2 deaktiviert, was den Strom durch die Spule 400 stoppt und ein Öffnen der Relais-Kontakte 264 bewirkt.
Wenn der Strom Icoil durch die Spule 400 fließt, erzeugt die Spule 400 ein Magnetfeld, das den Anker in der Spule 400 so zieht, dass er die Relais-Kontakte 264 entweder öffnet oder schließt. Wenn die Relais-Kontakte 264 sich öffnen müssen, beispielsweise durch einen Überstromzustand, ist es wünschenswert, den Strom in der Spule 400 schnell zu reduzieren und somit die Relais-Kontakte 264 schnell zu unterbrechen. Der Kondensator C2 dient der Steuerung des Abfalls des Spulenstroms, so dass er das Gleichgewicht zwischen der Abfallgeschwindigkeit und der Rückschlag-Spannung schafft.
Es sollte somit zu verstehen sein, dass das Relais 206 im Betrieb Energie verbraucht. Wenn das Relais 206 so betrieben wird, dass es ein Schließen der Kontakte 264 initiiert, kann das Relais 206 eine wesentliche Strommenge erfordern, um den Anker so zu ziehen, dass die Kontakte 264 aneinander kommen. Sobald die Kontakte 264 jedoch geschlossen sind, kann der Strom durch die Spule 400 reduziert werden. Somit arbeitet das Relais 206 bei zwei Spannungen, hierin bezeichnet als eine Herstellungsspannung, die zum Schließen der Kontakte 264 verwendet wird, und eine Erhaltungsspannung, die zum Erhalten der Kontakte 264 in der geschlossenen Position verwendet wird. Dementsprechend wird, da die Erhaltungsspannung kleiner ist als die Herstellungsspannung, der Strom durch die Spule 400 auch weniger als der Strom durch die Spule 400, der zum anfänglichen Schließen der Kontakte 264 erforderlich ist. Dementsprechend können bei Detektierung eines Fehlers die Kontakte 264 schneller geöffnet werden, da die Verzögerung eine Funktion des reduzierten Spulenstroms ist.
Im Betrieb ermöglicht Q2, dass der Strom Icoil durch die Spule 400 fließt. Wenn Q2 jedoch deaktiviert ist, geht der Strom Icoil auf Null, was zu einem wesentlichen Anstieg der Spannung über die Spule 400 führen kann. Dementsprechend wird C2 verwendet, um eine lokale Resonanz um die Spule 400 zu schaffen, um das Steuern der Geschwindigkeit, mit der der Strom Icoil innerhalb der Spule 400 abfällt, zu erleichtern. Dementsprechend wird C2 so ausgewählt, dass ein Gleichgewicht zwischen der Stromabfallgeschwindigkeit und der Spannung über die Spule 400 geschaffen wird.
Es ist zu verstehen, dass die vorstehende Beschreibung Veranschaulichungszwecken dienen soll und nicht beschränkend zu verstehen ist. Beispielsweise können die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (und/oder Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Außerdem können viele Modifikationen zur Anpassung einer bestimmten Situation oder eines bestimmten Materials an die Lehren der Erfindung gemacht werden, ohne von deren Schutzumfang abzuweichen. Abmessungen, Typen von Materialien, Ausrichtungen der verschiedenen Komponenten sowie die Anzahl und Positionen der verschiedenen hierin beschriebenen Komponenten sollen Parameter bestimmter Ausführungsformen definieren, schränken die Ausführungsformen in keiner Weise ein und sind nur als Beispiele für Ausführungsformen gedacht. Viele andere Ausführungsformen und Modifizierungen innerhalb des Geistes und Schutzbereichs der Ansprüche werden dem Fachmann bei Betrachtung der vorstehenden Beschreibung ersichtlich werden. Der Schutzumfang der Erfindung sollte deswegen mit Bezugnahme auf die anhängenden Ansprüche in Verbindung mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, auf die sich das Recht dieser Ansprüche bezieht, bestimmt werden.

Claims

Smart-Plug (120) zum Koppeln eines Elektrofahrzeugs (102) mit einer Energieversorgung (104), wobei der Smart-Plug aufweist: ein Relais (206), das Kontakte (264) aufweist, wobei das Relais dafür konfiguriert ist, in einem geschlossenen Zustand, zur Zufuhr von Energie zu dem Elektrofahrzeug, und in einem offenen Zustand, zur Unterbrechung der Energiezufuhr zu dem Elektrofahrzeug, zu arbeiten; einen mit dem Relais gekoppelten Microcontroller (MCU) (200), wobei der MCU ein Steuersignal (148) zum Betreiben des Relais in dem geschlossenen Zustand ausgibt; und einen mit dem Relais gekoppelten Nulldurchgang-Detektor (ZCD) (202), wobei der ZCD ein Schließsignal (320, 322) an das Relais ausgibt, wenn eine Spannung der Energie im Wesentlichen Null ist, und ein Öffnungssignal (324, 326) an das Relais ausgibt, wenn ein Strom der Energie im Wesentlichen Null ist.
Smart-Plug (120) nach Anspruch 1, wobei der ZCD (202) einen ZCD (310) für positive Spannung und einen ZCD (312) für negative Spannung aufweist, die zum Ausgeben des Schließsignals (320, 322) konfiguriert sind.
Smart-Plug (120) nach Anspruch 1, wobei der ZCD (202) einen ZCD (314) für positiven Strom und einen ZCD (316) für negativen Strom aufweist, die zum Ausgeben des Öffnungssignals (324, 326) konfiguriert sind.
Smart-Plug 120 nach Anspruch 1, wobei der ZCD (202) aufweist: einen ZCD (310) für positive Spannung, der dafür konfiguriert ist, das Schließsignal (320) auszugeben, wenn eine Spannungswellenform positiv ist; und einen ZCD (312) für negative Spannung, der dafür konfiguriert ist, das Schließsignal (322) auszugeben, wenn die Spannungswellenform negativ ist.
Smart-Plug (120) nach Anspruch 1, wobei der ZCD (202) aufweist: einen ZCD (314) für positiven Strom, der dafür konfiguriert ist, das Öffnungssignal (324) auszugeben, wenn eine Stromwellenform positiv ist; und einen ZCD (316) für negativen Strom, der dafür konfiguriert ist, das Öffnungssignal (326) auszugeben, wenn die Stromwellenform negativ ist.
Smart-Plug (120) nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Spannungsdämpfungseinrichtung (240), die dafür konfiguriert ist, eine Betriebsspannung zu dem ZCD (202) zu reduzieren.
Smart-Plug (120) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Überstromvorrichtung (OCD) (204); und ein mit einem Eingang der OCD gekoppeltes Stromfilter (230).
Smart-Plug (120) nach Anspruch 1, wobei der MCU (200) dafür konfiguriert ist, ein Pilotsignal (142) und ein Nähedetektionssignal (144) zu empfangen, wobei das Steuersignal (148) auf der Basis mindestens eines des Pilotsignals und des Nähesignals erzeugt wird.
Smart-Plug (120) nach Anspruch 1, wobei das Relais (206) ferner eine Spule (400) und die mit der Spule gekoppelten Kontakte (264) aufweist, wobei das Relais einen Stromspiegel hat, der die Spule steuert, der Stromspiegel bei einem hohen Strom arbeitet, um die Kontakte anfangs zu schließen, der Stromspiegel bei einem niedrigen Strom arbeitet, um die Kontakte im geschlossenen Zustand zu halten; einen über die Spule gekoppelten Kondensator (C2).