DE102011088027B4

DE102011088027B4 - System und Verfahren zum Laden einer Fahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE102011088027B4
Application number: DE102011088027.5A
Authority: DE
Inventors: Allan Roy Gale; Paul Theodore Momcilovich; Michael W. Degner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2016-04-07
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: CN102555833B; DE102011088027A1; CN102555833A; US20120166026A1; US8401722B2

Abstract

Fahrzeug (10, 12), das Folgendes enthält: ein Batterieladegerät (16), das konfiguriert ist, um elektrische Energie von einem Leistungsverteilungskreis (14) abseits von dem Fahrzeug (10, 12) zu empfangen; und wenigstens einen Controller (22), der konfiguriert ist, um zu ermitteln, ob ein Nachrichtenaustausch mit einem anderen Fahrzeug (10, 12) eingerichtet werden kann, und einen Batterieladeplan mit dem anderen Fahrzeug (10, 12) für das Batterieladegerät (16) zu erstellen, wenn ein Nachrichtenaustausch mit dem anderen Fahrzeug (10, 12) eingerichtet werden kann.

Description

HINTERGRUND
Ein Plug-in-Hybrid-Elektro- oder -Batterie-Elektrofahrzeug kann ein bordseitiges Batterieladegerät enthalten. Dieses Batterieladegerät muss an einer Standard-Wandsteckdose angeschlossen werden, um es mit einem Leistungsverteilungskreis elektrisch zu verbinden.
Ein häuslicher Leistungsverteilungskreis besitzt hinsichtlich der Leistung und/oder des Stroms, die bzw. den er zuführen kann, Grenzwerte. Wenn diese Grenzwerte überschritten werden, können Sicherungen, die mit dem Leistungsverteilungskreis verbunden sind, auslösen.
Die US 2010/0 082 277 A1 bezieht sich auf ein Lademanagementsystem und ein Verfahren. Offenbart sind insbesondere ein Leistungsverteilungssystem und eine intelligente Verteilung der Leistung zu Fahrzeugen über ein elektrisches Netz.
Die DE 10 2009 045 711 A1 betrifft eine Datenübertragungs-, Versorgungs- und Ladevorrichtung mit einer Datenschnittstelle, die sowohl Energie an einen Energiespeicher als auch fahrzeug- oder fahrerbezogene Daten über ein Ladekabel oder eine elektrische Leitung überträgt.
Die US 2008/0 218 121 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Speichers mit einem Lader, der an einen Versorgungskreis angeschlossen ist, an welchem andere Verbraucher hängen.
Die US 2010/0 259 229 A1 offenbart ein Batterieladegerät, das mit einem Leistungsverteilungskreis, welcher eine Sicherung umfasst, verbunden ist. Das Batterieladegerät kann die Leistung, die durch die Sicherung geht, einstellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs kann das Ausgeben einer Anforderung, einen Nachrichtenaustausch mit einem anderen Fahrzeug einzurichten, das Anweisen des anderen Fahrzeugs, einen spezifizierten Strom von einem Leistungsverteilungskreis aufzunehmen, das Überwachen einer Spannung, die mit einem Leistungsverteilungskreis verbunden ist, und das Erstellen eines Batterieladeplans mit dem anderen Fahrzeug, wenn die Spannung abnimmt, umfassen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltplan zweier wahlweise gespeister Fahrzeuge und eines Leistungsverteilungskreises.
2 ist ein Ablaufplan, der einen Algorithmus zum Ermitteln, ob ein anderes Fahrzeug mit dem Leistungsverteilungskreis von 1 elektrisch verbunden ist, zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG
An einer einzelnen Tankstelle können mehrere wahlweise gespeiste Fahrzeuge wie etwa Plug-in-Hybrid-Elektro- und/oder -Batterie-Elektrofahrzeuge geparkt sein. Diese Tankstelle kann Steckdosen für die Fahrzeuge bereitstellen, um an diesen angeschlossen zu werden. Es können Situationen entstehen, in denen Fahrzeuge versuchen, ihre jeweiligen Batterien zur selben Zeit zu laden. Dies kann dazu führen, dass die Leistungs- und/oder Stromgrenzwerte, die mit dem Leistungsverteilungskreis, der die Tankstelle versorgt, verbunden sind, überschritten werden. Als Folge können Versuche, die Batterien zu laden, fehlschlagen.
Um auf 1 zu verweisen, sind wahlweise gespeiste Fahrzeuge 10, 12 über eine Wandsteckdose (nicht gezeigt) mit einem Leistungsverteilungskreis 14 (z. B. einem häuslichen Leistungsverteilungskreis) elektrisch verbunden. Das Fahrzeug 10 enthält ein Batterieladegerät 16, eine Batterie 18, eine elektrische Maschine 20 und einen oder mehrere Controller 22. Ähnlich enthält das Fahrzeug 12 ein Batterieladegerät 24, eine Batterie 26, eine elektrische Maschine 28 und einen oder mehrere Controller 30. Jedoch sind andere Konfigurationen ebenso möglich.
Das Batterieladegerät 16 ist konfiguriert, um mit dem Leistungsverteilungskreis 14 elektrisch verbunden zu werden. Beispielsweise kann ein mit dem Batterieladegerät 16 elektrisch verbundenes Leistungs- bzw. Netzanschlusskabel in die Wandsteckdose (nicht gezeigt), die mit dem Leistungsverteilungskreis 14 verbunden ist, eingesteckt werden. Demnach kann Energie von dem Leistungsverteilungskreis 14 zu dem Batterieladegerät 16 fließen. Das Batterieladegerät 16 kann dann Energie zum Laden der Batterie 18 liefern.
Die elektrische Maschine 20 ist konfiguriert, um elektrische Energie von der Batterie 18 in mechanische Energie zum Antreiben des Fahrzeugs 10 umzuwandeln, wie allgemein bekannt ist. Die elektrische Maschine 20 kann auch mechanische Energie in elektrische Energie zur Speicherung durch die Batterie 18 umwandeln, wie allgemein bekannt ist.
Der eine oder die mehreren Controller 22 können herkömmliche/geeignete drahtgebundene Technologien (z. B. Leistungsleitungs- bzw. Stromnetzkommunikationstechnologien) oder drahtlose Technologien (z. B. Wi-Fi-Technologien) umfassen, um den Nachrichtenaustausch mit anderen solchen Fahrzeugen und/oder dem Leistungsverteilungskreis 14 zu unterstützen. Im Fall der drahtgebundenen Technologie beispielsweise können in dem einen oder den mehreren Controllern 22 Stromnetzkommunikationsmodule vorhanden sein. Demnach kann jede elektrische Verbindung zwischen dem Leistungsverteilungskreis 14 und dem Batterieladegerät 16 auch als signaltransportierendes Medium für den Nachrichtenaustausch dienen. Im Fall der drahtlosen Technologie beispielsweise können in dem einen oder den mehreren Controllern 22 drahtlose Sende-/Empfangsgeräte vorhanden sein.
Wie weiter unten näher erläutert wird, kommunizieren der eine oder die mehreren Controller 22 mit dem Batterieladegerät 16 bzw. steuern dieses, um u. a. zu ermitteln, ob ein anderes Fahrzeug wie etwa das Fahrzeug 12 mit dem Leistungsverteilungskreis 14 elektrisch verbunden ist.
Das Batterieladegerät 24, die Batterie 26, die elektrische Maschine 28 und der eine oder die mehreren Controller 30 sind in einer Weise, die zu jener, die hinsichtlich des Batterieladegeräts 16, der Batterie 18, der elektrischen Maschine 20 und des einen oder der mehreren Controllern 22 beschrieben worden ist, ähnlich ist, angeordnet und können in ähnlicher Weise wie diese arbeiten.
Um auf die 1 und 2 zu verweisen, wird bei der Operation 32 ermittelt, ob das Fahrzeug mit der Steckdose verbunden ist. Der eine oder die mehreren Controller 22 können beispielsweise in irgendeiner herkömmlichen/geeigneten Weise ermitteln, ob das Batterieladegerät 16 mit dem Leistungsverteilungskreis 14 elektrisch verbunden ist. Wenn nein, kehrt der Algorithmus zu der Operation 32 zurück. Wenn ja, wird bei der Operation 34 ermittelt, ob ein Nachrichtenaustausch mit einem anderen elektrisch betriebenen Fahrzeug in der Nähe eingerichtet werden kann. Beispielsweise können der eine oder die mehreren Controller 22 eine Anforderung senden, eine Nachrichtenübertragungsverbindung (über drahtgebundene oder drahtlose Technologie, wie es der Fall sein kann) mit irgendeinem anderen Fahrzeug, das die Anforderung empfängt, herzustellen. Wenn nein, wird bei der Operation 36 die Batterie geladen. Der eine oder die mehreren Controller 22 können beispielsweise ermöglichen, dass das Batterieladegerät 16 Leistung von dem Leistungsverteilungskreis 14 empfängt und Leistung zum Laden der Batterie 18 auf irgendeine gewünschte Spannung liefert. Der Algorithmus endet dann.
Wenn ja, wird bei der Operation 38 ein Nachrichtenaustausch mit dem anderen Fahrzeug eingerichtet. Der eine oder die mehreren Controller 22 können beispielsweise von dem Fahrzeug 14 eine Antwort auf die Anforderung empfangen. Als Folge können der eine oder die mehreren Controller 22 mittels herkömmlicher/geeigneter Nachrichtenübertragungsprotokolle eine geeignete Nachrichtenübertragungsverbindung mit dem einen oder den mehreren Controllern 30 herstellen. Bei der Operation 40 kann das andere Fahrzeug angewiesen werden, einen spezifizierten Strom von dem Leistungsverteilungskreis aufzunehmen. Der eine oder die mehreren Controller 22 können beispielsweise den einen oder die mehreren Controller 30 anweisen, zu veranlassen, dass 5 A Strom von dem Leistungsverteilungskreis 14 aufgenommen wird, zu einem bestimmten Zeitpunkt beginnend und eine Zeitspanne von vier Minuten dauernd. Bei der Operation 42 wird ermittelt, ob es am Eingang zu dem Batterieladegerät einen Spannungsabfall gibt, der zum Produkt aus dem Leitungswiderstand des Leistungsverteilungskreises und dem spezifizierten Strom proportional ist. Beispielsweise können der eine oder die mehreren Controller 22 vor und nach dem Beginnzeitpunkt für den durch das Fahrzeug 12 gezogenen Strom die Spannung am Eingang zu dem Batterieladegerät 16 erfassen, messen usw. Wenn es keine Veränderung der Spannung gibt, die zum Produkt aus dem Leitungswiderstand des Leistungsverteilungskreises 14 und in diesem Beispiel den 5 A proportional ist, können der eine oder die mehreren Controller 22 daraus schließen, dass das Batterieladegerät 24 mit dem Leistungsverteilungskreis 14 elektrisch verbunden ist. Um den Leitungswiderstand des Leistungsverteilungskreises 14 zu ermitteln, können der eine oder die mehreren Controller 22 die Änderung der Spannung am Eingang zu dem Batterieladegerät 16 erfassen, messen usw., bevor und nachdem dem Batterieladegerät 16 ermöglicht wird, einen spezifizierten Strom von dem Leistungsverteilungskreis 14 aufzunehmen. Das Teilen der Spannungsänderung durch den spezifizierten Strom ergibt eine Näherung des Leitungswiderstandes des Leistungsverteilungskreises 14. Wenn nein, wird bei der Operation 44 die Batterie geladen. Der Algorithmus endet dann.
Wenn ja, kann bei der Operation 46 ein Batterieladeplan mit dem anderen Fahrzeug erstellt werden, damit nicht beide Fahrzeuge versuchen, ihre Batterien zur selben Zeit zu laden, oder damit beide Fahrzeuge bei der Nennleistung des Leistungsverteilungskreises oder darunter gemeinsam laden usw. Beispielsweise können der eine oder die mehreren Controller 22 mit dem einen oder den mehreren Controllern 30 einen Ladeplan aufstellen, wodurch nur eines der Fahrzeuge 10, 12 zu einer gegebenen Zeit Leistung von dem Leistungsverteilungskreis 14 aufnimmt (z. B. können die Batterieladegeräte 16, 24 abwechselnd in Zeitintervallen von 10 Minuten Leistung aufnehmen usw.). Bei der Operation 48 wird die Batterie gemäß dem Plan geladen. Der Algorithmus endet dann.
In weiteren Ausführungsformen kann bei der Operation 42 ermittelt werden, ob es einen Spannungsabfall am Eingang zu dem Batterieladegerät gibt. Das heißt, dass der eine oder die mehreren Controller 22 beispielsweise den Eingang zu dem Batterieladegerät 16 einfach nach Spannungsabfällen, die sich mit dem Beginnzeitpunkt für die spezifizierte Stromaufnahme des anderen Fahrzeugs decken, überwachen können.
In nochmals weiteren Ausführungsformen können der eine oder die mehreren Controller 22 danach trachten, mit einem anderen Fahrzeug, mit dem sie einen Nachrichtenaustausch einrichten, einen Ladeplan zu erstellen. Das heißt, dass der eine oder die mehreren Controller 22 die Operationen 40, 42 nicht ausführen müssen. Vielmehr können der eine oder die mehreren Controller 22 annehmen, dass irgendein Fahrzeug, mit dem sie in Verbindung stehen, mit demselben Leistungsverteilungskreis elektrisch verbunden ist. Als ein Beispiel können der eine oder die mehreren Controller 22 dann, wenn sie eine Nachrichtenübertragungsverbindung mit einem anderen Fahrzeug herstellen, einen Ladeplan mit jenem Fahrzeug erstellen.
Die hier offenbarten Algorithmen können übergeben werden an/umgesetzt sein durch eine Verarbeitungsvorrichtung wie etwa das Batterieladegerät 16 oder einen oder mehrere Controller 22, die irgendeine vorhandene elektronische Steuereinheit oder eine speziell entworfene Steuereinheit umfassen können, die in vielen Formen unter anderem Informationen, die permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien wie etwa ROM-Bausteinen gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie etwa Disketten, Magnetbändern, CD, RAM-Bausteinen und anderen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind, enthalten. Die Algorithmen können auch in einem Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Algorithmen insgesamt oder zum Teil mittels geeigneter Hardware-Komponenten wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (FPGA), Zustandsmaschinen, Controllern oder anderer Hardware-Komponenten oder -Vorrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten konkretisiert sein.
Ein Kraftfahrzeug zur Verwendung erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst Folgendes:
ein Batterieladegerät, das konfiguriert ist, um elektrische Energie von einem Leistungsverteilungskreis abseits von dem Fahrzeug zu empfangen; und
wenigstens einen Controller, der konfiguriert ist, um anzufordern, dass ein Batterieladegerät eines anderen Fahrzeugs einen spezifizierten Strom aufnimmt, und einen Batterieladeplan mit dem anderen Fahrzeug für das Batterieladegerät zu erstellen, wenn nach dem Ausgeben der Anforderung der wenigstens eine Controller einen Spannungsabfall an dem Leistungsverteilungskreis erfasst.
Dabei wird bevorzug der Batterieladeplan erstellt wird, wenn der Spannungsabfall zum Produkt aus einem Leitungswiderstand des Leistungsverteilungskreises und dem spezifizierten Strom proportional ist.
Dabei weiter bevorzugt der wenigstens eine Controller konfiguriert, um den Leitungswiderstand des Leistungsverteilungskreises zu ermitteln, wobei insbesondere das Ermitteln des Leitungswiderstandes des Leistungsverteilungskreises das Veranlassen, dass ein Strom von dem Leistungsverteilungskreis aufgenommen wird, und das Ermitteln der Spannung an dem Leistungsverteilungskreis, bevor und nachdem der Strom von dem Leistungsverteilungskreis aufgenommen wird, umfasst.
In dem Fahrzeug ist weiter bevorzugt der wenigstens eine Controller ferner konfiguriert, um anzufordern, dass das Batterieladegerät des anderen Fahrzeugs den spezifizierten Strom für eine spezifizierte Zeitperiode aufnimmt, und wobei der Batterieladeplan erstellt wird, wenn der Spannungsabfall während der spezifizierten Zeitperiode eintritt.
Weiter bevorzugt ist der wenigstens eine Controller ferner konfiguriert, um einen Nachrichtenaustausch mit dem anderen Fahrzeug einzuleiten.
In einer Ausführung umfasst ein Verfahren zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs Folgendes:
Ausgeben einer Anforderung, um einen Nachrichtenaustausch mit einem anderen Fahrzeug einzurichten;
Anweisen des anderen Fahrzeugs, einen spezifizierten Strom von einem Leistungsverteilungskreis aufzunehmen;
Überwachen einer mit einem Leistungsverteilungskreis verbundenen Spannung; und
Erstellen eines Batterieladeplans mit dem anderen Fahrzeug, wenn die Spannung abnimmt.
Dabei wird bevorzugt der Batterieladeplan erstellt, wenn die Spannung proportional zum Produkt aus einem Leitungswiderstand des Leistungsverteilungskreises und dem spezifizierten Strom abnimmt.
Dabei umfasst weiter bevorzugt das ferner das Ermitteln des Leitungswiderstandes des Leistungsverteilungskreises.
Dabei umfasst ferner bevorzugt das Ermitteln des Leitungswiderstandes des Leistungsverteilungskreises das Aufnehmen eines Stroms von dem Leistungsverteilungskreis und das Ermitteln der Spannung an dem Leistungsverteilungskreis, bevor und nachdem der Strom von dem Leistungsverteilungskreis aufgenommen wird.
Weiter bevorzugt umfasst das Verfahren ferner das Anweisen des anderen Fahrzeugs, den spezifizierten Strom von dem Leistungsverteilungskreis für eine spezifizierte Zeitperiode aufzunehmen und wobei der Batterieladeplan erstellt wird, wenn die Spannung während der spezifizierten Zeitperiode abnimmt.
Obwohl Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, bedeutet dies nicht, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung zeigen und beschreiben. Die in der Patentbeschreibung verwendeten Worte sind eher Worte der Beschreibung als der Einschränkung, wobei selbstverständlich verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Leitgedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Fahrzeug (10, 12), das Folgendes enthält: ein Batterieladegerät (16), das konfiguriert ist, um elektrische Energie von einem Leistungsverteilungskreis (14) abseits von dem Fahrzeug (10, 12) zu empfangen; und wenigstens einen Controller (22), der konfiguriert ist, um zu ermitteln, ob ein Nachrichtenaustausch mit einem anderen Fahrzeug (10, 12) eingerichtet werden kann, und einen Batterieladeplan mit dem anderen Fahrzeug (10, 12) für das Batterieladegerät (16) zu erstellen, wenn ein Nachrichtenaustausch mit dem anderen Fahrzeug (10, 12) eingerichtet werden kann.
Fahrzeug (10, 12) nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Controller (22) ferner konfiguriert ist, um anzufordern, dass ein Batterieladegerät (16) des anderen Fahrzeugs (10, 12) einen spezifizierten Strom aufnimmt, und wobei der Batterieladeplan erstellt wird, wenn nach dem Ausgeben der Anforderung der wenigstens eine Controller (22) einen Spannungsabfall an dem Leistungsverteilungskreis (14) erfasst.
Fahrzeug (10, 12) nach Anspruch 2, wobei der Batterieladeplan erstellt wird, wenn der Spannungsabfall zum Produkt aus einem Leitungswiderstand des Leistungsverteilungskreises (14) und dem spezifizierten Strom proportional ist.
Fahrzeug (10, 12) nach Anspruch 3, wobei der wenigstens eine Controller (22) ferner konfiguriert ist, um den Leitungswiderstand des Leistungsvertellungskreises (14) zu ermitteln.
Fahrzeug (10, 12) nach Anspruch 4, wobei das Ermitteln des Leitungswiderstandes des Leistungsverteilungskreises (14) das Veranlassen, dass ein Strom von dem Leistungsverteilungskreis (14) aufgenommen wird, und das Ermitteln der Spannung an dem Leistungsverteilungskreis (14), bevor und nachdem der Strom von dem Leistungsverteilungskreis (14) aufgenommen wird, umfasst.
Fahrzeug (10, 12) nach Anspruch 2, wobei der wenigstens eine Controller (22) ferner konfiguriert ist, um anzufordern, dass das Batterieladegerät (16) des anderen Fahrzeugs (10, 12) den spezifizierten Strom für eine spezifizierte Zeitperiode aufnimmt, und wobei der Batterieladeplan erstellt wird, wenn der Spannungnabfall während der spezifizierten Zeitperiode eintritt.