DE102010045896A1

DE102010045896A1 - Kraftfahrzeug mit Sicherung gegen Stromdiebstahl und Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102010045896A1
Application number: DE102010045896A
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl.-Ing. Hönninger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2011-05-12

Abstract

Das unbefugte Entnehmen von Strom aus Kraftfahrzeugbatterien soll verhindert werden. Daher wird ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie (1), einer Batterie (5) innerhalb der Karosserie (1) und einer Ladesteckeinrichtung (2), die an der Karosserie (1) angebracht ist, und einem elektrischen Leiter (6), über den von der Ladesteckeinrichtung (2) elektrischer Strom in die Batterie (5) einspeisbar ist, vorgeschlagen. Der elektrische Leiter (6) weist einen steuerbaren Schalter (9) auf, mit dem die elektrische Verbindung zwischen der Ladesteckeinrichtung und der Batterie unterbrechbar ist. An dem elektrischen Leiter (6) ist ein Sensor (10) angeordnet, mit dem eine Stromrichtung durch den elektrischen Leiter (6) detektierbar ist. Der steuerbare Schalter (10) wird in Abhängigkeit von der detektierten Stromrichtung gesteuert, insbesondere so, dass ein Entladen der Batterie über die Ladesteckeinrichtung nicht möglich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Karosserie, einer Batterie innerhalb der Karosserie und einer Ladsteckeinrichtung, die an der Karosserie angebracht ist, und einem elektrischen Leiter, über den von der Ladesteckeinrichtung elektrischer Strom in die Batterie einspeisbar ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterie und einem elektrischen Leiter, über den elektrischer Strom von außerhalb des Fahrzeugs in die Batterie einspeisbar ist.
Kraftfahrzeuge können in bekannter Weise elektrisch angetrieben werden. Dabei kann es sich um Hybridfahrzeuge mit Elektromotor und Verbrennungsmotor, aber auch um rein elektrisch betriebene Fahrzeuge handeln.
Ein elektrisch betriebenes Fahrzeug besitzt in der Regel eine Batterie, z. B. eine Bleibatterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie, in der elektrische Energie für den Antrieb gespeichert wird. Diese Batterie kann im Falle eines Hybridfahrzeugs mithilfe des Verbrennungsmotors und eines entsprechenden Generators geladen werden. Üblicherweise wird eine derartige Batterie jedoch über von außen gelieferten Strom geladen. Dies bedeutet, dass an dem elektrisch betriebenen Fahrzeug typischerweise eine Ladesteckdose vorhanden ist, an die ein Ladekabel ansteckbar ist. Über dieses Ladekabel wird dann Strom beispielsweise von einer Ladestation oder vom häuslichen Stromnetz in das Fahrzeug eingespeist.
Aus der Druckschrift DE 10 2007 002 025 A1 ist ein Fahrzeug mit einem elektromotorischen Antrieb und einer sowohl für eine verbrennungsmotorisch angetriebene Variante als auch für die alternativ dazu mittels des elektromotorischen Antriebs angetriebene Variante des Fahrzeugs gleichen Karosserie bekannt. Bei dem Fahrzeug ist eine von einer Karosserieaußenseite her zugängliche und von einem Deckel verschließbare Karosserieöffnung vorgesehen, in der beim elektromotorischen Antrieb anstelle eines Tankeinfüllstutzens eine Ladesteckdose angeordnet ist. Um einen unberechtigten Zugang zum Tankeinfüllstutzen zu verhindern, ist eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, die einen verstellbaren Riegel aufweist. Der Riegel greift dabei in seiner verriegelten Stellung in eine zugehörige Aufnahmeöffnung am Deckel ein und sichert so den Deckel gegen ein unerwünschtes Öffnen.
Wie in dem oben genannten Beispiel sind die Ladesteckdosen in der Regel gut zugänglich an den Fahrzeug-Außenseiten angebracht. Sie sind lediglich durch die Zentralverriegelung oder Schlüssel, mit denen ein Deckel der Ladesteckdose verschließbar ist, gegen Zugriff geschützt. Vielfach bedarf es keines großen Aufwands, den Deckel aufzubrechen und unbefugt Strom aus der Ladesteckdose zu entnehmen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein unbefugtes Entladen einer Kraftfahrzeugbatterie über eine Ladesteckeinrichtung zu erschweren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es wird demnach erfindungsgemäß bereitgestellt ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie, einer Batterie innerhalb der Karosserie und einer Ladesteckeinrichtung, die an der Karosserie angebracht ist, und einem elektrischen Leiter, über den von der Ladesteckeinrichtung elektrischer Strom in die Batterie einspeisbar ist, wobei der elektrische Leiter einen steuerbaren Schalter aufweist, mit dem die elektrische Verbindung zwischen der Ladesteckeinrichtung und der Batterie unterbrechbar ist, und an dem elektrischen Leiter ein Sensor angeordnet ist, mit dem eine Stromrichtung durch den elektrischen Leiter detektierbar ist, und der steuerbare Schalter in Abhängigkeit von der detektierten Stromrichtung gesteuert ist.
Ferner wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterie und einem elektrischen Leiter, über den elektrischer Strom von außerhalb des Fahrzeugs in die Batterie einspeisbar ist, durch Detektieren einer Stromrichtung eines Stroms durch den elektrischen Leiter, und Unterbrechen des elektrischen Leiters, wenn die detektierte Stromrichtung einer vorgegebenen Stromrichtung zum Laden der Batterie entgegengerichtet ist.
In vorteilhafter Weise wird also elektronisch überwacht, in welcher Richtung Strom durch die Ladesteckeinrichtung bzw. den elektrischen Leiter zur Batterie fließt. Damit kann zwar nicht verhindert werden, dass die Ladesteckdose aufgebrochen wird, aber es wird zumindest verhindert, dass die Batterie unbefugt entleert wird. Dies hat langfristig dann auch die Folge, dass von Versuchen, ein Kraftfahrzeug unbefugt zu entladen, immer mehr Abstand genommen wird.
Die Ladesteckeinrichtung kann beispielsweise einen Stecker aufweisen oder aber auch als Ladesteckdose realisiert sein. Der steuerbare Schalter kann als Relais, also im Wesentlichen mechanisch, ausgebildet sein. Alternativ kann der steuerbare Schalter aber auch als elektronischer Schalter realisiert sein.
Der Sensor kann ein Magnetfeldsensor, z. B. ein Hall-Sensor, sein. Alternativ kann der Sensor auch einen Shunt und einen Spannungsmesser aufweisen, um den Strom indirekt über die Spannung zu messen.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die ein Prinzipschaltbild einer Ladeeinheit eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Ein elektrisch betriebenes Fahrzeug (z. B. Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug) besitzt entsprechend der Figur eine Karosserie 1. An oder in der Karosserie 1 befindet sich eine Ladesteckdose 2. Die Ladesteckdose 2 ist gegenüber der Außenseite 3 des Fahrzeugs mit einem Deckel 4 geschlossen. Der Deckel 4 ist beispielsweise schwenkbar und wird zum Laden der Kraftfahrzeugbatterie 5 aufgeschwenkt, sodass die Ladesteckdose 2 von außen zugänglich ist. Der Deckel 4 kann durch ein in der Figur nicht dargestelltes Schloss verriegelbar sein, sodass die Ladesteckdose 2 nicht unbefugt geöffnet werden kann. Das Verriegeln der Ladesteckdose 2 kann beispielsweise aber auch über einen ebenfalls in der Figur nicht dargestellten Stift erfolgen, der mit der Zentralverriegelung des Kraftfahrzeugs betätigt wird.
Über die Ladesteckdose 2 kann Strom in das Kraftfahrzeug bzw. in die Fahrzeugbatterie 5 eingespeist werden. Hierzu ist die Ladesteckdose 2 durch einen elektrischen Leiter 6 mit der Fahrzeugbatterie 5 verbunden. Der elektrische Leiter 6 weist hier symbolisch zwei Leitungen 7 und 8 auf, wovon in die eine Leitung 8 ein Schalter 9 integriert ist. Mit dem Schalter 9 kann somit die Leitung 8 unterbrochen werden.
Der Schalter 9 ist elektrisch steuerbar. Er wird von einem Sensor 10 angesteuert. Der Sensor 10 dient dazu, die Stromrichtung in dem elektrischen Leiter 6 bzw. der Leitung 8 festzustellen. Registriert der Sensor 10, dass Strom von der Ladesteckdose 2 zur Batterie 5 fließt, so bleibt der Schalter 9 geschlossen. Andernfalls, wenn der Sensor 10 registriert, dass Strom von der Batterie 5 zu der Ladesteckdose 2 fließt, wird der Schalter 9 geöffnet. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Strom unbefugt aus der Kraftfahrzeugbatterie 5 entnommen wird.
Der Schalter 9 kann so ausgelegt sein, dass er im nicht angesteuerten Zustand geschlossen ist. Falls nun der Sensor 10 eine Stromflanke detektiert, die mit einem Beginn des Entladens der Batterie 5 einhergeht, wird vom Sensor 10 ein entsprechender Impuls erzeugt, und dieser Impuls wird zum Öffnen des Schalters 9 genutzt. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Schalter 9 bistabile Charakteristik besitzt. Der Schalter 9 bleibt dann nach dem Ansteuerimpuls offen. Durch Betätigen der Zentralverriegelung oder eines anderen Entriegelungsmechanismus kann der Schalter 9 wieder geschlossen werden, sodass die Batterie 5 von außen geladen werden kann.
Der Sensor zum Erzeugen eines Ansteuerimpulses für den Schalter 9 kann beispielsweise ein Magnetfeldsensor sein, der die Magnetfeldänderung bei einer Stromflanke registriert. Insbesondere kann es sich bei dem Magnetfeldsensor um einen Hall-Sensor handeln.
Alternativ kann der Sensor 10, der die Stromrichtung in der Leitung 8 bestimmen muss, auch mit einem Shunt und daran angeschlossenen Spannungsmesser realisiert werden. Der Spannungsmesser zeigt dann beispielsweise im Falle des Ladens der Batterie 5 eine positive Spannung, während er beim Entladen eine negative Spannung anzeigt. Die negative Spannung wird dann genutzt, um den Schalter 9 zu öffnen.
Bei dem Schalter 9 kann es sich auch um einen rein elektronischen Schalter handeln. Beispielsweise kann ein Thyristor verwendet werden, der durch einen kleinen Gatestrom eingeschaltet werden kann und sich bei Umkehrung der Stromrichtung automatisch abschaltet.
Der Schalter 9 kann deaktivierbar sein. Dies bedeutet, dass der Schalter gezielt durch eine autorisierte Person geschlossen werden kann. Er soll beispielsweise deaktiviert werden können, damit eine gezielte Entladung der Batterie z. B. in der Werkstatt gewährleistet ist (eine gezielte Entladung des Akkus wird oftmals angestrebt, um die ursprüngliche Leistungsfähigkeit annähernd wiederherzustellen). Der Schalter kann aber auch dazu deaktiviert werden, dass beispielsweise der Fahrzeughalter von der Batterie Energie entnehmen kann. Die Deaktivierung bei einem automatischen Schalter kann beispielsweise im Untermenü einer Headunit oder mechanisch mit einem Schlüssel erfolgen. Der Schalter kann aber auch generell nicht aktiv sein, wenn das Fahrzeug nicht verschlossen ist.
In der Figur ist angedeutet, dass zwischen der Ladesteckdose 2 und der Batterie 5 in den elektrischen Leiter 6 noch ein elektrisches Bauelement 11 geschaltet sein kann. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Umrichter handeln. Die Unterbrechung der Leitung 8 ist dann nur notwendig, wenn es sich um einen bidirektionalen Umrichter handelt.
Grundsätzlich ist es mit den oben genannten Schaltungen also möglich, die Stromrichtung des Stroms durch den Leiter 6 zu detektieren und den Leiter 6 bzw. die Leitung 9 zu unterbrechen, wenn die detektierte Stromrichtung einer vorgegebenen Stromrichtung, nämlich der zum Laden der Batterie 5, entgegengerichtet ist. Somit lässt sich verhindern, dass Strom unbefugt aus Batterien bzw. Akkus von Elektrofahrzeugen entnommen werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Karosserie
2: Ladesteckdose
3: Außenseite
4: Deckel
5: Kraftfahrzeugbatterie
6: elektrischer Leiter
7: Leitung
8: Leitung
9: Schalter
10: Sensor
11: elektrisches Bauelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007002025 A1 [0004]

Claims

Kraftfahrzeug mit – einer Karosserie (1), – einer Batterie (5) innerhalb der Karosserie (1) und – einer Ladesteckeinrichtung (2), die an der Karosserie (1) angebracht ist, und – einem elektrischen Leiter (6), über den von der Ladesteckeinrichtung (2) elektrischer Strom in die Batterie (5) einspeisbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der elektrische Leiter (6) einen steuerbaren Schalter (9) aufweist, mit dem die elektrische Verbindung zwischen der Ladesteckeinrichtung (2) und der Batterie (5) unterbrechbar ist, und – an dem elektrischen Leiter (6) ein Sensor (10) angeordnet ist, mit dem eine Stromrichtung durch den elektrischen Leiter (6) detektierbar ist, und – der steuerbare Schalter (9) in Abhängigkeit von der detektierten Stromrichtung gesteuert ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladesteckeinrichtung (2) eine Ladesteckdose ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Schalter (9) ein Relais aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei der steuerbare Schalter (9) ein elektronischer Schalter ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (10) ein Magnetfeldsensor ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Sensor (10) einen Shunt und einen Spannungmesser aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der steuerbare Schalter deaktivierbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterie (5) und einem elektrischen Leiter (6), über den elektrischer Strom von außerhalb des Fahrzeugs in die Batterie (5) einspeisbar ist, gekennzeichnet durch – Detektieren einer Stromrichtung eines Stroms durch den elektrischen Leiter (6), und – Unterbrechen des elektrischen Leiters (6), wenn die detektierte Stromrichtung einer vorgegebenen Stromrichtung zum Laden der Batterie (5) entgegengerichtet ist.