DE102005026646A1

DE102005026646A1 - Vorrichtung und Verfahren zum automatischen Aufladen einer Hochspannungsbatterie in einem Hybrid-Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102005026646A1
Application number: DE102005026646A
Authority: DE
Inventors: Jacob Canton Mathews; Raymond Ann Arbor Siciak; Pax Ann Arbor Maguire; Chris Canton Ochocinski; Tony Westland Lockwood
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2006-01-26
Also published as: JP2006014593A; CN1713478A; US20050285564A1; GB2415551A; GB0510115D0

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Batterieladevorrichtung zum selektiven Aufladen einer Batterie in einem Fahrzeug. Die automatische Batterieladevorrichtung weist ein Ladegerät (16) auf, welches in der Lage ist, eine erste in einem Fahrzeug befindliche Batterie (12) aufzuladen. An das Ladegerät (16) ist ein Controller (18) gekoppelt, welcher bestimmt, ob die erste Batterie (12) einen elektrischen Ladevorgang benötigt. Wenn ein Ladevorgang benötigt wird, veranlasst der Controller (18) das Ladegerät (16), automatisch ein erstes Spannungssignal an die erste Batterie (12) ohne Eingreifen seitens eines Benutzers zu liefern. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Laden einer Batterie in einem Fahrzeug, welches von der erfindungsgemäßen automatischen Batterieladevorrichtung ausgeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie in einem Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufladen der Hochspannungsbatterie in einem Hybrid-Elektrofahrzeug.
Staatliche Vorschriften und Umweltaspekte haben für Automobilhersteller die Notwendigkeit geschaffen, kraftstoffsparendere Antriebsysteme zu entwickeln. Vollständig elektrische und hybrid-elektrische Antriebsysteme sind zwei Beispiele solcher gegenwärtig in der Entwicklung befindlicher Antriebsysteme. Obwohl es bei sämtlichen Elektrofahrzeugen wünschenswert wäre, derartige Fahrzeuge durch einfaches Anschließen an eine Steckdose regenerieren zu können und fossile Kraftstoffe vollständig entbehrlich machen, sind die Möglichkeiten solcher Fahrzeuge auch nach vielen Jahren der Forschung durch die aktuelle Technologie beschränkt, da sie nur eine begrenzte Reichweite aufweisen. Zudem wird die Kundenakzeptanz solcher Fahrzeuge dadurch beeinflusst, wie ähnlich (oder wie verschieden) der Betrieb solcher Fahrzeuge im Vergleich zu Fahrzeugen mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren ist.
Hybrid-Elektrofahrzeuge ("HEV's"= "Hybrid electric vehicles") haben einen wirtschaftlicheren Kraftstoffverbrauch, indem sie die Funktionalität von Elektrofahrzeugen mit derjenigen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren kombinieren.
Diese Kombination der Funktionalität führt zu einer großen Reichweite und bietet die Möglichkeit eines schnellen Auftankens, wie man es von herkömmlichen Fahrzeugen erwartet, sowie gleichzeitig wesentliche Vorteile der Elektrofahrzeuge hinsichtlich Energie- und Umweltaspekten. Zu den praktischen Vorteilen von HEV's gehören im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ein geringer Kraftstoffverbrauch und niedrigere Emissionen. Ein Hybridfahrzeug weist typischerweise eine Hochspannungsbatterie (zum Beispiel einer Batterie, welche eine Energie oder ein Potential von etwa 300 V liefert) und eine Batterie von relativ niedriger Spannung (zum Beispiel einer Batterie, welcher eine Energie oder ein Potential von etwa 12 V liefert) auf. Die Hochspannungsbatterie wird üblicherweise verwendet, um einen Motor/Generator zu betreiben, welcher selektiv Drehmoment an die Räder des HEV liefert. Wie in herkömmlichen Fahrzeugen liefert die Niederspannungsbatterie Energie an die diversen Vorrichtungen und Baugruppen innerhalb des Fahrzeugs. Zu solchen Niederspannungs-Vorrichtungen gehören Unterhaltungssysteme (Radios, CD-Player), Kommunikationssysteme (Funktelefone), Navigationssysteme und dergleichen.
Die Hochspannungsbatterie muss neu aufgeladen werden oder elektrische Ladung aufnehmen, wenn die Hochspannungsbatterie entladen wurde oder eine derartige Ladungsmenge verloren hat, dass die Batterie die notwendige Energie zum Antreiben der Motor/Generator-Anordnung nicht mehr bereitstellen kann. Da gegenwärtig nur eine relativ geringe Anzahl von Hybrid-Fahrzeugen am Markt ist, ist in die Wahrscheinlichkeit einer schnellen Beschaffung einer anderen Hochspannungsbatterie oder des Ausmachens eines anderen Hybridfahrzeuges, dessen Hochspannungsbatterie für das nicht betriebsbereite Fahrzeug zur Starthilfe verwendet werden kann (indem Energie an die Hochspannungsbatterie geliefert wird), relativ gering. Ferner ist es wahrscheinlich, dass eine Hochspannungsbatterie zu einer anderen Hochspannungsbatterie hinsichtlich der Hardware oder des elektrochemischen Zustandes nicht kompatibel ist, so dass ein direktes Überbrücken von einer Hochspannungsbatterie zu anderen Hochspannungsbatterie zu gefährlichen Betriebszuständen führen kann. Die herkömmlichen Strategien erfordern nicht nur das Vorhandensein einer Hochspannungsbatterie, sondern sie setzen den Aufladebetrieb auch solange fort, bis die entladene oder teilweise entla dene Hochspannungsbatterie vollständig aufgeladen ist, was in unerwünschter Weise eine relativ lange Zeitdauer erfordert, bis der Starthilfevorgang abgeschlossen ist. Bei diesen Strategien wird auch dann elektrische Energie an die Hochspannungsbatterie geliefert, wenn die Energie aufgrund eines Fehlers, der innerhalb der Hochspannungsbatterie vorliegen kann, nicht zu einer Aufladung der Hochspannungsbatterie führt. Darüber hinaus versuchen diese Strategien auch, elektrische Energie an die Hochspannungsbatterie zu liefern, wenn diese Energie nicht von der Hochspannungsbatterie benötigt wird (zum Beispiel dann, wenn die Hochspannungsbatterie voll aufgeladen ist oder wenn sie eine Ladungsmenge aufweist, die wesentlich größer als der Grenzwert der Ladungsmenge ist, die zum Betreiben der Motor/Generator-Anordnung erforderlich ist).

Aus der US-PS 66 44 757 ist eine Strategie zum Wiederaufladen der Hochspannungsbatterie in HEV's bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Niederspannungsbatterie verwendet, um die Hochspannungsbatterie aufzuladen. Allerdings erfordert dieses bekannte Verfahren insofern ein Eingreifen des Benutzers, als ein Schalter manuell betätigt werden muss, um den Aufladevorgang einzuleiten. Bei Durchführung des bekannten Verfahrens wird der Benutzer einer ungewohnten Situation aussetzt, die in Fahrzeugen mit herkömmlichem Verbrennungsmotor nicht auftritt. Eine solche Situation ist unerwünscht, wenn die HEV's eine größere Kundenakzeptanz erlangen sollen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufladen der Hochspannungsbatterie in einem Hybrid-Elektrofahrzeug bereitzustellen, welche ein geringeres oder gar kein benutzerseitiges Eingreifen erfordern.

Die vorliegende Erfindung löst eines oder mehrere der im Stand der Technik bestehenden Probleme, indem in einer Ausführungsform eine automatische Batterieladevorrichtung zum selektiven Aufladen einer Batterie in einem Fahrzeug bereitgestellt wird. Die automatische Batterieladevorrichtung weist ein Ladegerät auf, welches zum Aufladen einer ersten Batterie in dem Fahrzeug in der Lage ist. Das Ladegerät bewirkt eine solche Aufladung, indem es ein erstes Spannungssignal an die erste Batterie liefert. Das erste Spannungssignal ist durch eine erste Spannungsamplitude charakterisiert, welche eine hinreichende Größe besitzt, um die erste Batterie aufzuladen. An das Ladegerät ist ein Controller gekoppelt, welcher bestimmt, ob die erste Batterie eine elektrische Aufladung erfordert oder nicht. Wenn eine Aufladung erforderlich ist, veranlasst der Controller das Ladegerät, das erste Spannungssignal automatisch an die erste Batterie zu liefern, ohne dass ein Eingreifen eines Benutzers erfolgt. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist besonders nützlich zum Aufladen der Hochspannungsbatterie mit dem Ausgang von einer Niederspannungsbatterie. Darüber hinaus wird durch die automatische Funktionsweise des Systems im Vergleich zu Verfahren gemäß dem Stand der Technik, bei denen der Fahrer einen Schalter manuell betätigen muss, um das Aufladen der Hochspannungsbatterie in Gang zu setzen, eine größere Benutzerfreundlichkeit geschaffen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Aufladen einer in einem Fahrzeug betriebsbereit angeordneten ersten Batterie bereitgestellt. Das Verfahren gemäß der Erfindung wird typischerweise in den oben angeführten Systemen eingesetzt. Dementsprechend weisen Fahrzeuge, in denen das Verfahren durchgeführt wird, einen selektiv einstellbaren Zündschalter auf, wie oben ausgeführt. Das Verfahren gemäß der Erfindung beinhaltet ein Bestimmen, ob die Batterie einen Aufladevorgang erfordert. Wenn ein Aufladevorgang notwendig ist, wird elektrische Ladung automatisch an die erste Batterie geliefert, wenn sich der Zündschalter in einer vorbestimmten Position befindet, ohne dass ein Eingreifen des Benutzers erfolgt. Die Ladung wird typischerweise dadurch bereitgestellt, dass ein zweites Spannungssignal, welches eine zweite Spannungsamplitude besitzt, in ein erstes Spannungssignal mit einer ersten Spannungsamplitude umgewandelt und das erste Spannungssignal an die erste Batterie geliefert wird. Diese Ladung wird für eine vorbestimmte Zeitdauer geliefert, welche in einer Kalibrierungsprozedur bestimmt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer automatischen Batterieladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
2 ein Flussdiagramm, in welchem ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum automatischen Wiederaufladen einer Batterie dargestellt ist.
Nachfolgend werden detailliert bevorzugte Anordnungen oder Ausführungsformen und Verfahren gemäß der Erfindung erläutert, welche nach gegenwärtiger Kenntnis der Erfinder die besten Ausführungsformen der Erfindung darstellen.
In einer ersten Ausführungsform wird durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur automatischen Batterieaufladung bereitgestellt, um eine Batterie in einem Fahrzeug selektiv aufzuladen. Gemäß 1 weist eine automatische Batterieladevorrichtung 10 eine erste Batterie 12 auf, welche in einem Fahrzeug betriebsbereit angeordnet ist. Das Fahrzeug, in welchem die automatische Batterieladevorrichtung 10 verwendet wird, weist typischerweise einen selektiv einstellbaren Zündschalter 14 auf. Typischerweise ist ein solcher Zündschalter 14 in eine "Aus"- und eine "Ein"-Position schaltbar. Die automatische Batterieladevorrichtung 10 weist ein Ladegerät 16 auf, welches in der Lage ist, ein erstes Spannungssignal an die erste Batterie 12 zu liefern. Die Amplitude des ersten Spannungssignals ist ausreichend, um die erste Batterie 12 aufzuladen. Die automatische Batterieladevorrichtung 10 weist ferner einen Controller 18 auf, welcher an das Ladegerät 16 gekoppelt ist. Der Controller 18 bestimmt, ob die erste Batterie 12 einen elektrischen Aufladevorgang erfordert. Wenn der Controller 18 bestimmt, dass die elektrische Batterie 12 einen elektrischen Aufladevorgang erfordert, veranlasst der Controller 18 das Ladegerät 16, das erste Spannungssignal automatisch an die erste Batterie 12 zu liefern, ohne das ein Eingreifen seitens eines Benutzers erfolgt. Der Controller 18 ist ferner in der Lage, die Einstellung des Zündschalters 14 zu erfassen, so dass ein Aufladen der ersten Batterie 12 nur ermöglicht wird, wenn der Zündschalter 14 sich in einer vorbestimmten Position befindet. Typischerweise ist diese vorbestimmte Position die "Ein"-Position. Die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform schafft insofern ein automatisches Aufladen, als das Aufladen der ersten Batterie 12 begonnen wird, wenn bestimmt wurde, dass ein Aufladen erforderlich ist, ohne dass hierzu über ein Einstellen des Zündschalters 14 in eine vorbestimmte Position (üblicherweise die "Ein"-Position) hinaus zusätzliche Aktionen seitens des Benutzers notwendig sind.
Wenn gemäß 1 die automatische Batterieladevorrichtung 10 in einem HEV-Fahrzeug angeordnet ist, ist die erste Batterie 12 eine Hochspannungsbatterie, und der Controller 18 weist ein Traktionsbatterie-Steuerungsmodul ("TBCM" = "Traction battery control modul") 20 und ein Controller Area Network ("CAN") 22 auf. Geeignete Hochspannungsbatterien sind 300 V-Nickel-Metall-Hydrid-Traktionsbatteriegruppen, welche kommerziell bei der Sanyo Corporation erhältlich sind. Derartige Batterien sind in der Lage, ein HEV im rein-elektrischen Modus mit Energie zu versorgen. Das Controller Area Network 22 steht im Verbindung mit dem Traktionsbatterie-Steuerungsmodul 20. Eine zusätzliche Steuerung der Systemkomponenten der vorliegenden Erfindung wird erreicht, wenn der Controller 18 auch einen oder mehrere mikroprozessorbasierende Controller 24 aufweist, die mit dem Traktionsbatterie-Steuerungsmodul 20 in Verbindung stehen. Das Traktionsbatterie-Steuerungsmodul 20 weist auch einen oder mehrere (nicht gezeigte) Timer auf, wodurch ermöglicht wird, dass die erste Batterie 12 für eine vorbestimmte Zeitdauer aufgeladen wird.
Weiterhin gemäß 1 empfängt das Ladegerät 16 ein zweites Spannungssignal mit einer zweiten Spannungsamplitude von einer Spannungsquelle 30. Die Spannungsquelle 30 ist typischerweise an das Ladegerät 16 angeschlossen, so dass das zweite Spannungssignal in das erste Spannungssignal umgewandelt wird. Typischerweise ist das erste Spannungssignal größer als das zweite Spannungssignal. Unter der Steuerung und Überwachung des Controllers 18 wird die Spannungsquelle 30 nur für die erste Batterie 12 bereitgestellt, wenn die erste Batterie 12 einen Aufladevorgang erfordert. Typischenrweise ist die Spannungsquelle 30 eine zweite Batterie. In der typischen Anwendung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug ist die erste Batterie 12 eine Hochspannungsbatterie, welche in der Lage ist, eine Spannung abzugeben, die größer als die von der Spannungsquelle 30 abgegebene Spannung ist. Typische Spannungen liegen im Bereich von etwa 150 bis 350 V (typischerweise etwa 300 V). Darüber hinaus ist in der typischen HEV-Anwendung die Spannungsquelle 30 eine Niederspannungsbatterie mit einer Ausgangsspannung im Bereich von etwa 10 bis 15 V (am typischsten etwa 12 V).
Gemäß 1 weist die automatische Batterieladevorrichtung 10 ferner eine Systemüberwachungseinrichtung 40 auf, welche in Verbindung mit dem Controller 16 steht und eine Rückmeldung bezüglich des Aufladens der ersten Batterie 12 gibt. Eine Reihe von Überwachungsvorrichtungen kann als Systemüberwachungseinrichtung 40 verwendet werden. Beispielsweise kann die Systemüberwachungseinrichtung 40 eine oder mehrere Fahrzeugarmaturenbrettleuchten aufweisen. In einem solchen System kann ein Licht aufleuchten, wenn sich das System im Ladezustand befindet. Alternativ kann die Systemüberwachungseinrichtung 40 eine Anzeige (ein Display) aufweisen, welche in der Lage ist, Textmeldungen anzuzeigen, die den Zustand der Batterieladevorrichtung 10 des Fahrzeugs beschreiben. Die automatische Batterieladevorrichtung 10 weist auch Schaltschütze bzw. Kontaktgeber ("contactors") 42 und 44 auf, welche von dem Fahrzeugsteuerungssystem geöffnet werden, wenn ermittelt wird, dass die Batterie 12 einen Aufladevorgang erfordert. Darüber hinaus weist die automatische Batterieladevorrichtung 10 auch eine Spannungsüberwachungseinrichtung 46 auf, welche ebenfalls Teil des Fahrzeugsteuerungssystems ist. Die Spannungsüberwachungseinrichtung 46 bestimmt die Spannung an der Spannungsquelle 30 (d.h. an der Niederspannungs-12V-Quelle). Die Leitung 48 stellt einen Teil des Busses der zweiten Spannungsquelle (d.h. des Niederspannungs-Bus in dem Fahrzeug) dar. Diese Information wird von dem Fahrzeugsteuerungssystem verwendet, um zu bestimmen, ob die Spannungsquelle 30 eine ausreichende Ladung zum Aufladen der Batterie 12 besitzt.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Aufladen einer ersten Batterie, die betriebsbereit in einem Fahrzeug angeordnet ist, bereitgestellt. Das Verfahren gemäß der Erfindung wird typischerweise in Systemen, wie sie oben erläutert wurden, eingesetzt. Dementsprechend weisen die Fahrzeu ge, in denen das Verfahren ausgeführt wird, einen selektiv einstellbaren Zündschalter auf, wie oben erläutert.
In 2 ist eine Flussdiagramm-Darstellung eines Verfahrens gemäß der Erfindung gezeigt. Wenn das Fahrzeug bei Drehen des Zündschalters in die "Ein"-Position nicht startet, wird das erfindungsgemäße Verfahren aufgerufen, nachdem einige einleitende Schritte unternommen wurden. Das Fahrzeugsteuerungssystem deaktiviert alle Lasten an der ersten Batterie 12 (d.h. der Hochspannungsbatterie in dem HEV), öffnet die Schaltschütze und zeigt eine Meldung an, dass ein Aufladevorgang erforderlich ist. In Block 100 wird ermittelt, ob die erste Batterie 12 einen Aufladevorgang erfordert. Insbesondere wird ermittelt, ob die erste Batterie eine vorbestimmte elektrische Ladungsmenge benötigt. Wenn kein Aufladevorgang erforderlich ist, überprüft das Verfahren wiederholt, ob ein Aufladevorgang erforderlich ist, wie durch die Umkehrschleife 102 gezeigt ist. Wenn eine vorbestimmte Ladungsmenge notwendig ist, werden diverse Batterie-Aufbereitungsprotokolle ("R-Modi") deaktiviert, wie in Block 104 dargestellt ist. Außerdem wird optional eine Meldung angezeigt, die mitteilt, dass ein Aufladevorgang im Gange ist (Block 106). Als Nächstes wird in Block 108 der Status des letzten Ladeversuchs ausgewertet. Insbesondere wird dann, wenn die Spannungsquelle 30 eine Niederspannungsbatterie ist, die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 30 gemessen. Wenn der vorherige Ladeversuch nicht aufgrund einer niedrigen Spannung ("V_LV") der Spannungsquelle 30 abgebrochen wurde, wird die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 30 mit einem ersten vorbestimmten Spannungswert ("V_x") verglichen, wie in Block 110 gezeigt ist. Alternativ wird dann, wenn der vorherige Ladeversuch aufgrund einer niedrigen Spannung ("V_LV") der Spannungsquelle 30 abgebrochen wurde, die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 30 mit einem zweiten vorbestimmten Spannungswert ("V_x") verglichen, wie in Block 112 gezeigt ist. Typischerweise ist der erste vorbestimmte Spannungswert niedriger als der zweite vorbestimmte Spannungswert. In Block 114 wird eine Anzahl von Bedingungen überprüft, um zu bestimmen, ob ein Ladevorgang begonnen werden soll oder nicht. Eine Bedingung ist, dass dann, wenn der vorherige Ladeversuch nicht abgebrochen wurde, die Ausgangspannung der Spannungsquelle 30 größer als der erste vorbestimmte Wert ist. Wenn der vorhe rige Ladeversuch abgebrochen wurde, muss die Ausgangspannung der Spannungsquelle 30 größer als der zweite vorbestimmte Wert sein. Außerdem wird, wie in Block 114 gezeigt ist, das Aufladen nicht erlaubt, wenn irgendeine der nachfolgenden Abbruchbedingungen erfüllt ist: Die Ausgangsspannung der ersten Batterie 12 liegt über einem vorbestimmten HV-Ausgang, die Temperatur der ersten Batterie 12 liegt über einer vorbestimmten Temperatur, eine Potentialfehlerbedingung liegt vor, ein Schaltschütz ist geschlossen, oder der Zündschalter befindet sich in einer vorbestimmten Position (das Aufladen ist typischerweise erlaubt, wenn sich der Zündschalter in der "Ein"-Position befindet). Wenn irgendeine der Abbruchbedingungen wahr ist, wird der Ladevorgang abgebrochen, wie in Block 116 gezeigt ist. Dann wird eine Nachricht angezeigt, mittels welcher dem Benutzer mitgeteilt wird, dass der Ladevorgang abgebrochen wird, zusammen mit der verbleibenden Zeit, die für einen vollständigen Aufladevorgang notwendig ist (in diesem Falle die gesamte vorbestimmte Aufladezeit, Block 118). Ein Aufladungsfehlerzähler wird dann um Eins hochgesetzt, um die Anzahl abgebrochener Aufladevorgänge zu verfolgen (Block 120). Daten, welche diesen abgebrochenen Aufladevorgang charakterisieren, werden in einer Speichervorrichtung wie etwa einem EEPROM gespeichert, wie in Block 122 gezeigt. Solche Daten beinhalten beispielsweise, ob der Ladevorgang abgeschlossen wurde, das Auftreten eines Fehlers, die verbleibende Ladezeit u. dgl.. Schließlich werden all jene Batterieaufbereitungsprozeduren, die im Block 104 deaktiviert wurden, aktiviert (Block 124).
Wenn weiter gemäß 2 eine Abbruchbedingung in Block 114 nicht aufgetreten ist, wird der Aufladevorgang begonnen, wie in Block 126 gezeigt. Das Aufladen der ersten Batterie 12 dauert während einer vorbestimmten Zeitdauer an. Diese vorbestimmte Zeitdauer wird mittels einer Kalibrierungsprozedur bestimmt, in welcher die zum Aufladen einer Batterie erforderliche Zeitspanne empirisch bestimmt wird. Dieses Abzählen der vorbestimmten Zeitspanne wird in Block 128 angezeigt, so dass der Aufladevorgang während dieser Zeitspanne andauert. Dann wird eine Statusmitteilung angezeigt, welche dem Benutzer mitteilt, wie viel Zeit verbleibt, um den Ladevorgang zu vervollständigen (Block 130). Während des Ladevorganges überwacht das erfindungsgemäße Verfahren das Vorhandensein einer Abbruchbedingung in der gleichen Weise wie in Block 114 (Block 132). Wenn eine Abbruchbedingung eintritt, wird der Ladevorgang abgebrochen (Block 116). Das Verfahren geht dann zu den Blöcken 116 bis 124 über, wie oben beschrieben wurde. Während des normalen Betriebs, in dem keine Abbruchbedingung auftritt, setzt der Timer den Countdown fort, während der Abbruchstatus überwacht wird (zyklisches Durchlaufen der Blöcke 132 und 134). Wenn die vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist, wird der Ladevorgang abgebrochen, wie in Block 138 gezeigt. Eine Statusmitteilung, welche dem Benutzer mitteilt, dass der Aufladevorgang abgeschlossen ist, wird zusammen mit der Zeitdauer des Ladevorganges angezeigt (Block 130), und ein Zähler für abgeschlossene Ladevorgänge wird um Eins hochgesetzt (Block 132). Schließlich geht das Verfahren zu den Blöcken 120 bis 122 über, wie oben ausgeführt.

Claims

Automatische Batterieladevorrichtung (10) zum selektiven Aufladen einer ersten Batterie (12), welche betriebsbereit in einem Fahrzeug angeordnet ist, mit: einem Ladegerät (16), welches in der Lage ist, ein erstes Spannungssignal mit einer ersten Spannungsamplitude an die erste Batterie (12) zu liefern, wobei die erste Spannungsamplitude eine zum Laden der ersten Batterie (12) ausreichende Größe hat, und einem Controller (18), welcher an das Ladegerät (16) gekoppelt ist, wobei der Controller (18) bestimmt, ob die erste Batterie (12) einen elektrischen Ladevorgang benötigt, und wobei dann, wenn die erste Batterie (12) einen elektrischen Ladevorgang benötigt, der Controller (18) das Ladegerät (16) veranlasst, automatisch das erste Spannungssignal an die erste Batterie (12) ohne Eingreifen seitens eines Benutzers zu liefern.
Automatische Batterieladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (18) die Position eines Zündschalters (14) erfasst und ein Aufladen der ersten Batterie (12) erlaubt, wenn sich der selektiv einstellbare Zündschalter (14) in einer vorbestimmten Position befindet.
Automatische Batterieladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (18) aufweist: ein Traktionsbatterie-Steuerungsmodul (20), ein Controller Area Network (CAN) (22), welches in Verbindung mit dem Traktionsbatterie-Steuerungsmodul (20) steht, und einen oder mehrere mikroprozessorbasierende Controller (24), welche in Verbindung mit dem Controller Area Network (22) stehen.
Automatische Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (18) einen Timer aufweist, welcher erlaubt, dass die erste Batterie (12) für eine vorbestimmte Zeitdauer aufgeladen wird.
Automatische Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (16) von einer Spannungsquelle (30) ein zweites Spannungssignal mit einer zweiten Spannungsamplitude empfängt und dieses in das erste Spannungssignal umwandelt.
Automatische Batterieladevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (30) eine Batterie ist.
Automatische Batterieladevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Spannungssignal größer als das zweite Spannungssignal ist.
Automatische Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des ersten Spannungssignals etwa 300 Volt beträgt und die Größe des zweiten Spannungssignals etwa 12 Volt beträgt.
Automatische Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Systemüberwachungseinrichtung (40) vorgesehen ist, welche in Verbindung mit dem Controller (18) steht und eine Rückmeldung bezüglich des Aufladens der ersten Batterie (12) liefert.
Automatische Batterieladevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemüberwachungseinrichtung (40) eine Fahrzeugarmaturenbrettleuchte aufweist.
Automatische Batterieladevorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemüberwachungseinrichtung eine Anzeige aufweist, welche zum Anzeigen von Textmitteilungen, die den Zustand der Batterieladevorrichtung (10) beschreiben, in der Lage ist.
Automatische Batterieladevorrichtung zum selektiven Aufladen einer Hochspannungsbatterie (12), welche betriebsbereit in einem Hybrid-Elektrofahrzeug angeordnet ist, das einen selektiv einstellbaren Zündschalter (14) aufweist, mit: einer Niederspannungsbatterie (30), welche ein Niederspannungssignal mit einer Niederspannungsamplitude liefert, einem Ladegerät (16), welches das Niederspannungssignal in ein Hochspannungssignal mit einer Hochspannungsamplitude umwandelt, wobei das Hochspannungssignal eine ausreichende Größe um Laden der Hochspannungsbatterie (12) aufweist, und wobei die Hochspannungsamplitude größer als die Niederspannungsamplitude ist, und einem Controller (18), welcher an das Ladegerät (16) gekoppelt ist, wobei der Controller (18) ermittelt, ob die Hochspannungsbatterie (12) einen elektrischen Ladevorgang benötigt, wobei dann, wenn die Hochspannungsbatterie (12) einen elektrischen Ladevorgang benötigt, der Controller (18) das Ladegerät (16) veranlasst, automatisch das Hochspannungssignal an die Hochspannungsbatterie (12) ohne Eingreifen seitens eines Benutzers zu liefern.
Automatische Batterieladevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (18) die Position eines Zündschalters (14) erfasst und ein Aufladen der Hochspannungsbatterie (12) erlaubt, wenn sich der selektiv einstellbare Zündschalter (14) in einer vorbestimmten Position befindet.
Automatische Batterieladevorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (18) aufweist: ein Traktionsbatterie-Steuerungsmodul (20), ein Controller Area Network (CAN) (22), welches in Verbindung mit dem Traktionsbatterie-Steuerungsmodul (20) steht, und einen oder mehrere mikroprozessorbasierende Controller (24), welche in Verbindung mit dem Controller Area Network (22) stehen.
Automatische Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (18) einen Timer aufweist, welcher erlaubt, dass die Hochspannungsbatterie (12) für eine vorbestimmte Zeitdauer aufgeladen wird.
Automatische Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Hochspannungsamplitude etwa 300 Volt beträgt und die Niederspannungsamplitude etwa 12 Volt beträgt.
Automatische Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Systemüberwachungseinrichtung (40) vorgesehen ist, welche in Verbindung mit dem Controller (18) steht und eine Rückmeldung bezüglich des Aufladens der Hochspannungsbatterie (12) liefert.
Automatische Batterieladevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemüberwachungseinrichtung (40) eine Fahrzeugarmaturenbrettleuchte aufweist.
Automatische Batterieladevorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemüberwachungseinrichtung (40) eine Anzeige aufweist, welche zum Anzeigen von Textmitteilungen, die den Zustand der Batterieladevorrichtung (10) beschreiben, in der Lage ist.
Verfahren zum Aufladen einer ersten Batterie (12), welche in einem Fahrzeug mit einem selektiv einstellbaren Zündschalter (14) betriebsbereit angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Ermitteln, ob die erste Batterie (12) eine vorbestimmte elektrische Ladungsmenge benötigt, und b) automatisches Liefern elektrischer Ladung an die erste Batterie (12) ohne Eingreifen seitens eines Benutzers, wenn sich der Zündschalter (14) in einer vorbestimmten Position befindet.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) das Umwandeln eines zweiten Spannungssignals mit einer zweiten Spannungsamplitude in ein erstes Spannungssignal mit einer ersten Amplitude sowie das Liefern des ersten Spannungssignals an die erste Batterie (12) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) die elektrische Ladung für eine vorbestimmte Zeitdauer geliefert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die Schritte aufweist: Ermitteln, ob ein Abbruch festgesetzt wurde, und falls ein Abbruch festgesetzt wurde, Abbrechen des Ladens der ersten Batterie (12).
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbruch durch eine Abbruchbedingung festgesetzt wird, welche aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus folgenden Bedingungen sowie deren Kombinationen besteht: Batteriespannung überschreitet einen vorbestimmten Wert, Batterietemperatur überschreitet einen vorbestimmten Wert, Potentialfehlerbedingung liegt vor, Zündschalter ist auf vorbestimmten Wert gesetzt, Niederspannungssignal fällt unter vorbestimmten Wert.