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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um eine Hochvoltspannung eines Fahrzeugs manuell einschalten zu können. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung entsprechend ausgestaltete Steuermittel sowie ein entsprechend ausgestaltetes Fahrzeug.
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Die US 2009 / 0 079 262 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug, bei welcher durch Drehen eines Schalters ein Relais eingeschaltet wird, welches eine Hochvolt-Batterie mit einem Motor/Generator verbindet.
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Die US 2010 / 0 244 560 A1 offenbart eine Steuerung, um Leistung einer Batterie einem Motor zuzuführen. Dabei wird dem Motor nur dann Leistung zugeführt, wenn vorher ein Signal eines Smart-Keys innerhalb des Fahrzeugs erfasst wird.
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Die
EP 1 724 167 A1 betrifft eine Fahrzeugsteuerung. Bei der Betätigung eines Schalters des Fahrzeugs wird vom Fahrzeug ein Signal ausgesendet. Wenn ein Codesignal, welches aufgrund des Signals von einer tragbaren Vorrichtung ausgesendet wird, als korrekt identifiziert wird, wird einer Motorsteuerung des Fahrzeugs Spannung zugeführt.
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Die
EP 1 157 896 A2 offenbart eine Batterie-Unterbrecher-Vorrichtung für ein Fahrzeug.
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Die
DE 39 27 024 A1 beschreibt eine schlüssellose Sicherungsvorrichtung zur Ver- und Entriegelung eines Fahrzeugs.
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Die
DE 44 11 435 A1 betrifft die Steuerung der Benutzung eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines aus zwei Teilen bestehenden Codesignals.
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Die
DE 695 33 966 T2 beschreibt eine Einrichtung zur Freigabe der Inbetriebnahme eines Fahrzeugs, die das Starten eines Motors erlaubt, wenn der von einem Sendeempfänger gelesene Code mit einem zuvor gesetzten Identifikationscode übereinstimmt.
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Die
US 6 445 282 B1 betrifft ein Verfahren, um einen Diebstahl eines Kraftfahrzeugs zu verhindern.
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Die
DE 600 34 051 T2 beschreibt ein Verhindern einer unzulässigen Verwendung eines Elektrofahrzeugs. Dabei werden Schalter, die eine Verbindung zwischen Batterieeinheiten des Elektrofahrzeugs und einem Elektromotor des Elektrofahrzeugs schalten, abhängig von einem Vergleich und einer Bestimmung zwischen einem eingegebenen Kennwort und einem in einem Speicher des Elektrofahrzeugs gespeicherten Kennwort geschaltet.
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Die
DE 10 2011 104 819 A1 offenbart ein Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeugs mit einer Trenneinheit, die vorgesehen ist, um einen ersten Hochvoltbereich zum Anbinden eines Elektromotors von einem zweiten Hochvoltbereich zum Anbinden einer Hochvoltspannungsquelle abzutrennen. Eine Initiierung einer Freischaltung des ersten Hochvoltbereichs mittels der Trenneinheit kann durch die Eingabe eines Codes in eine Bedieneinheit des Kraftfahrzeugs erfolgen.
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Die
US 7 589 434 B1 beschreibt eine Antidiebstahleinrichtung für ein Fahrzeug. Zum Starten des Fahrzeugs wird mittels einer Magnetkarte ein kodiertes Passwort eingegeben. Nur wenn dieses Passwort mit einem in eine CPU des Fahrzeugs einprogrammierten Passwort übereinstimmt, kann das Fahrzeug gestartet werden.
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Die
DE 43 23 604 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einer Schaltschützeinrichtung, um die elektrische Leitungsverbindung zu einer Energiequelle bei einer Unfallsituation zu unterbrechen.
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Die
US 5 510 658 A offenbart einen Trennschalter für ein Elektroauto, um die Zufuhr elektrischer Energie bei einer Fehlfunktion zu unterbrechen.
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Die
DE 10 2008 040 258 A1 betrifft die Identifizierung einer Person, wobei eine Ziffern- und/oder Buchstabenfolge in Form einer Struktur in einem Bild auf einem Monitor dargestellt, von der Person erfasst und zur Identifizierung über eine Tastatur eingegeben wird.
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Beispielsweise Elektrofahrzeuge arbeiten zur Versorgung ihres Elektromotors mit einer Hochvoltspannung, welche bei ca. 100 V oder auch deutlich darüber liegt. Nach dem Stand der Technik existiert ein spezieller Trennstecker/Schalter, um damit die Hochvoltspannung manuell in der Produktion oder im Service z.B. zu Testzwecken einzuschalten. Dieser Trennstecker/Schalter existiert zusätzlich zu einem Hochvolt-Relais, welches automatisch die elektrische Verbindung zwischen der Batterie des Fahrzeugs und dem Elektromotor des Fahrzeugs schließt, wenn der Fahrer das Fahrzeug in Betrieb nimmt (z.B. das Fahrpedal betätigt).
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Da die manuelle Bedienung des speziellen Trennsteckers/Schalters fehleranfällig und umständlich ist, stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, diesen speziellen Trennstecker/Schalter zu ersetzen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur manuellen Einschaltung einer Hochvoltspannung nach Anspruch 1, durch Steuermittel nach Anspruch 2, durch ein System nach Anspruch 7 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur manuellen Einschaltung einer Hochvoltspannung für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dabei wird mit einem Relais, welches von einer Steuerung des Fahrzeugs angesteuert wird, eine elektrische Verbindung zwischen einem Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs und einem Energiespeicher des Fahrzeugs (d.h. die Energieversorgung eines Hochvoltnetzes des Fahrzeugs) eingeschaltet oder ausgeschaltet. Dieses Relais wird in Abhängigkeit von einer manuellen Eingabe einer Bedienperson angesteuert, um die elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Energiespeicher einzuschalten oder um das Hochvoltnetz des Fahrzeugs mit Energie zu versorgen.
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Vorteilhafterweise wird demnach das bereits vorhandene Hochvolt-Relais, mit welchem bei einem normalen Betrieb des Fahrzeugs das Hochvoltnetz und insbesondere der Elektromotor des Fahrzeugs mit dem Energiespeicher des Fahrzeugs automatisch verbunden wird, als Ersatz für den zusätzlich vorhandenen Trennstecker/Schalter eingesetzt. Dieses Relais wird nur dann zur manuellen Einschaltung der Hochvoltspannung geschaltet, wenn vorher eine bestimmte manuelle Eingabe einer Bedienperson durchgeführt wird. Dadurch wird eine ungewollte Einschaltung der Hochvoltspannung vermieden.
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Die manuelle Eingabe umfasst dazu eine manuelle Eingabe einer Zufallsinformation, welche vorher von der Steuerung erzeugt wird. Daher wird das Relais nur angesteuert, um die elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Energiespeicher einzuschalten oder um das Hochvoltnetz des Fahrzeugs unter Hochvoltspannung zu setzen, wenn die über die manuelle Eingabe eingegebene Zufallsinformation der von der Steuerung erzeugten Zufallsinformation entspricht.
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Da eine ungewollte Eingabe der von der Steuerung erzeugten Zufallsinformation (beispielsweise eine zufällig erzeugte alphanumerische Zeichenfolge) sehr unwahrscheinlich ist, stellt dies sicher, dass die Hochvoltspannung nur gewollt manuell über das Relais eingeschaltet wird.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden auch Steuermittel zur manuellen Einschaltung der Hochvoltspannung des Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei umfassen die Steuermittel eine Steuerung des Fahrzeugs und ein Relais. Das Relais, welches von der Steuerung gesteuert wird, ist ausgestaltet, um die elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Energiespeicher ein- und auszuschalten. Die Steuerung ist mit einer externen Schnittstelle ausgestaltet, um mit einer externen Vorrichtung, welche sich in der Regel außerhalb des Fahrzeugs befindet, verbunden zu werden. Die Steuerung ist derart ausgestaltet, dass sie ein über die externe Schnittstelle gesendetes Signal empfängt und abhängig von diesem Signal das Relais ansteuert, um die elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Energiespeicher des Fahrzeugs einzuschalten.
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Unter der externen Schnittstelle wird dabei eine fahrzeugseitige Schnittstelle verstanden, welche zur Kopplung mit der externen Vorrichtung (d.h. einer Vorrichtung, die nicht zum Fahrzeug gehört) ausgestaltet ist. Die Steuerung des Fahrzeugs kann demnach über die externe Schnittstelle mit einer Vorrichtung verbunden werden, welche nicht Bestandteil des Fahrzeugs ist. Bei einer solchen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um ein Prüfsystem der Produktion oder des Kundendienstes handeln. Demnach ist die Steuerung derart ausgestaltet, dass sie ein entsprechendes Signal der externen Vorrichtung entgegennimmt, dieses Signal bewertet und abhängig von der Bewertung das Relais ansteuert, um die elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Energiespeicher oder das Hochvoltnetz des Fahrzeugs einzuschalten. Mit anderen Worten kann die Steuerung nicht nur über interne Einrichtungen des Fahrzeugs (beispielsweise die Zündung und das Fahrpedal) angesteuert werden, um das Relais zu betätigen, sondern die Steuerung ist derart ausgestaltet, dass dies auch mittels der Vorrichtung möglich ist, welche nicht Bestandteil des Fahrzeugs ist.
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Dabei steuert die Steuerung insbesondere das Relais nur dann in Abhängigkeit von dem über die externe Schnittstelle empfangenen Signal an, wenn die Steuerung vorher über die externe Schnittstelle eine bestimmte Information, welche in dem Signal von der externen Vorrichtung enthalten sein kann, erfasst.
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Indem das Relais zur manuellen Einschaltung der Hochvoltspannung nur dann von der Steuerung betätigt wird, wenn die bestimmte Information korrekt ist, kann eine ungewollte manuelle Einschaltung der Hochvoltspannung nahezu ausgeschlossen werden.
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Die Steuermittel umfassen eine Ausgabevorrichtung, welche mit der Steuerung elektrisch oder elektronisch gekoppelt werden kann. Dabei ist die Steuerung in der Lage, eine Zufallsinformation (beispielsweise eine alphanumerische Zeichenfolge) zu erzeugen und diese Zufallsinformation an die Ausgabevorrichtung zu senden. Die Ausgabevorrichtung ist ihrerseits in der Lage, diese Zufallsinformation von der Steuerung zu empfangen und diese Zufallsinformation in einer für eine Bedienperson ersichtlichen Art und Weise z.B. auf einem Bildschirm auszugeben. Die Steuerung ist derart ausgestaltet, dass sie das Relais nur dann abhängig von dem über die externe Schnittstelle empfangenen Signal ansteuert, wenn die Steuerung vorher über die externe Schnittstelle eine Information empfangen hat, welche der von der Steuerung erzeugten Zufallsinformation entspricht.
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Mit anderen Worten erzeugt die Steuerung die Zufallsinformation, welche von der Bedienperson über die Ausgabevorrichtung abgelesen werden kann. Nur wenn die Bedienperson dafür sorgt, dass diese Zufallsinformation über die externe Schnittstelle an die Steuerung gesendet wird, betätigt die Steuerung das Relais, um die Hochvoltspannung einzuschalten.
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Die Ausgabevorrichtung kann ein beliebiges fahrzeugseitiges HMI („Human Machine Interface“) oder eine beliebige über eine Draht- oder Luftschnittstelle anbindbare Ausgabeeinheit zur Ausgabe der Zufallsinformation umfassen. Beispielsweise kann die Ausgabevorrichtung das Kombi-Steuergerät des Fahrzeugs, welches in der Regel in der Mitte des Armaturenbretts des Fahrzeugs angeordnet ist, umfassen.
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Dadurch wird vorteilhafterweise keine zusätzliche Ausgabevorrichtung benötigt, sondern das bereits vorhandene Kombi-Steuergerät zur Ausgabe der Zufallsinformation eingesetzt.
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Darüber hinaus können die Steuermittel eine Aktivierungsvorrichtung umfassen, welche mit der Steuerung des Fahrzeugs elektronisch gekoppelt werden kann oder gekoppelt ist. Diese Aktivierungsvorrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie abhängig von einer manuellen Betätigung durch eine Bedienperson die Steuerung aktiviert. Die Steuerung wiederum ist derart ausgestaltet, dass sie das Relais nur dann abhängig von dem über die externe Schnittstelle empfangenen Signal ansteuert, wenn sie vorher von der Aktivierungsvorrichtung aktiviert wurde.
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Mit der Aktivierungsvorrichtung kann vorteilhafterweise verhindert werden, dass die Steuerung unaufgefordert die Zufallsinformation auf der Ausgabevorrichtung zur manuellen Einschaltung der Hochvoltspannung bereitstellt.
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Bei der Aktivierungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Warnblinkertaste des Fahrzeugs handeln, mit welcher die Warnblinkanlage des Fahrzeugs aktiviert wird. Dadurch wird auch als Aktivierungsvorrichtung vorteilhafterweise eine Vorrichtung eingesetzt, welche bereits aus anderen Gründen im Fahrzeug vorhandene ist.
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Es wird auch eine Vorrichtung zur manuellen Einschaltung der Hochvoltspannung des Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei ist diese Vorrichtung zum Betrieb außerhalb des Fahrzeugs eingerichtet. Die Vorrichtung ist mit der Steuerung des Fahrzeugs elektrisch oder elektronisch koppelbar, was sowohl eine kabelgestützte Verbindung wie auch eine kabellose Verbindung (d.h. eine Luftschnittstelle oder eine Verbindung per Funk) umfasst. Die Vorrichtung ist derart ausgestaltet, dass die Vorrichtung abhängig von einer manuellen Betätigung oder Eingabe einer Bedienperson die Steuerung ansteuert, um über die Steuerung das Relais anzusteuern, mit welchem die elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Energiespeicher oder die Hochvoltspannung des Fahrzeugs eingeschaltet wird.
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Da es sich bei dieser Vorrichtung um keine Vorrichtung des Fahrzeugs, sondern beispielsweise um ein Prüfsystem für die Produktion oder den Kundendienst handelt, befindet sich diese Vorrichtung in der Regel außerhalb des Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung allerdings auch innerhalb des Fahrzeugs zum Beispiel zu Testzwecken angeordnet werden kann. Um nun manuell die Hochvoltspannung über diese Vorrichtung einzuschalten, muss die Bedienperson eine bestimmte Eingabe an der Vorrichtung tätigen. Wenn erkannt wird, dass diese Eingabe korrekt ist, steuert die Steuerung des Fahrzeugs das Relais zur Einschaltung der Hochvoltspannung an. Die Überprüfung der Korrektheit der manuellen Eingabe kann dabei entweder durch die Vorrichtung oder durch die Steuerung, was bevorzugt wird, vorgenommen werden. Wenn die Überprüfung der Korrektheit durch die Steuerung vorgenommen wird, muss die Vorrichtung die Eingabe (beispielsweise eine alphanumerische Zeichenkette) an die Steuerung weiterleiten.
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Bevorzugt wird, dass die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Bedienperson in die Vorrichtung manuell eine Zufallsinformation (beispielsweise eine alphanumerische Zeichenkette) eingeben kann. Die Vorrichtung ist dabei in der Lage, diese Zufallsinformation an die Steuerung weiterzuleiten, damit die Steuerung diese Zufallsinformation auf Korrektheit überprüfen kann.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein System zur manuellen Einschaltung einer Hochvoltspannung für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dabei umfasst dieses System erfindungsgemäße Steuermittel, wie sie vorab beschrieben sind, und eine Vorrichtung, wie sie ebenfalls vorab beschrieben ist.
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Mit diesem erfindungsgemäßen System kann eine Bedienperson (beispielsweise ein Mitarbeiter in der Produktion oder im Kundendienst) mit Hilfe der Vorrichtung Steuermittel (genauer die Steuerung der Steuermittel) anweisen, das Relais zu schalten, um dadurch manuell die Hochvoltspannung des Fahrzeugs einzuschalten.
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Schließlich stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit erfindungsgemäßen Steuermitteln, wie sie vorab beschrieben sind, bereit.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet die Einschaltung der Hochvoltspannung durch Verwendung nicht autorisierter Trennstecker. Die vorliegende Erfindung führt zum einen zu einer Kostenersparnis, da der nach dem Stand der Technik eingesetzte separate Schalter oder Stecker zur manuellen Einschaltung der Hochvoltspannung entfällt. Darüber hinaus ergibt sich auch eine Zeitersparnis, da das erfindungsgemäße manuelle Einschalten der Hochvoltspannung über die Vorrichtung oder über das erfindungsgemäße System einfacher und schneller zu handhaben ist, als das komplizierte Handling des nach dem Stand der Technik üblichen Steckers oder Schalters.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung auch bei Schiffen, Flugzeugen sowie gleisgebundenen oder spurgeführten Fahrzeugen einsetzbar ist.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Zeichnungen im Detail erläutert.
- In 1 ist der erfindungsgemäße Ablauf zur manuellen Einschaltung einer Hochvoltspannung dargestellt.
- 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit erfindungsgemäßen Steuermitteln sowie ein erfindungsgemäßes System mit einer Vorrichtung.
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In 1 ist dargestellt, wie eine Bedienperson 11 gemäß der vorliegenden Erfindung manuell eine Hochvoltspannung eines Fahrzeugs einschaltet.
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Im ersten Schritt S1 betätigt die Bedienperson 11 die Warnblinktaste 5 des Fahrzeugs. Daraufhin sendet die Warnblinktaste 5 im zweiten Schritt S2 ein entsprechendes Signal an eine Steuerung 2 des Fahrzeugs. Der Empfang des Signals durch die Steuerung 2 bewirkt, dass die Steuerung die Warnblinkanlage des Fahrzeugs einschaltet, dass eine zufällige alphanumerische Zeichenfolge erstellt und einen Timer startet.
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Diese alphanumerische Zeichenfolge wird im nächsten Schritt S3 von dem Steuergerät 2 an das Kombi-Steuergerät 4 des Fahrzeugs gesendet und dort für die Bedienperson 11 auf der Anzeige des Kombi-Steuergeräts 4 dargestellt. Die Bedienperson 11 liest im nächsten Schritt S4 diese alphanumerische Zeichenfolge ab und gibt diese Zeichenfolge im folgenden Schritt S5 in ein Produktions- oder Kundendienst-Prüfsystem 1, welches mit einer Leitung oder per Funk mit dem Steuergerät 2 gekoppelt ist, ein. Anschließend sendet das Produktions- oder Kundendienst-Prüfsystem 1 im folgenden Schritt S6 die Zeichenfolge beispielsweise über einen CAN-Bus des Fahrzeugs an das Steuergerät 2.
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Das Steuergerät 2 überprüft, ob die von dem Produktions- oder Kundendienst-Prüfsystem 1 empfangene Zeichenfolge der vorher von dem Steuergerät 2 erzeugten Zeichenfolge entspricht und ob die seit dem Start des Timers vergangene Zeit größer als eine vorbestimmte Zeitspanne ist. Wenn die empfangene Zeichenfolge der erzeugten Zeichenfolge entspricht und wenn die vorbestimmte Zeitspanne nicht überschritten ist (d.h. die vom Timer gemessene Zeit liegt unterhalb der vorbestimmten Zeitspanne), aktiviert die Steuerung 2 im nächsten Schritt S7 das Relais 3, um die Hochvoltspannung des Fahrzeugs einzuschalten.
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In 1 ist mit dem Bezugszeichen A der Bereich links der in 1 dargestellten Trennungslinie 8 gekennzeichnet, welcher den Bereich außerhalb des Fahrzeugs („OffBoard“) bezeichnet. Im Gegensatz dazu bezeichnet der mit dem Bezugszeichen B bezeichnete Bereich rechts von der Trennungslinie 8 den Bereich innerhalb des Fahrzeugs („OnBoard“).
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In 2 ist zum einen ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 und zum anderen ein erfindungsgemäßes System 30 dargestellt. Das erfindungsgemäße Fahrzeug 10 umfasst neben einem Elektromotor 6 zum Antrieb des Fahrzeugs 10 und einer Hochvolt-Batterie 7 als einen Energiespeicher zur Versorgung des Elektromotors 6 erfindungsgemäße Steuermittel 20. Diese erfindungsgemäßen Steuermittel 20 umfassen ihrerseits ein Relais 3, mit dem die elektrische Verbindung zwischen der Hochvolt-Batterie 7 und dem Elektromotor 6 ein- und ausgeschaltet werden kann. Darüber hinaus umfassen die Steuermittel 20 ein Kombi-Steuergerät 4 des Fahrzeugs, eine Warnblinktaste 5 des Fahrzeugs und ein Steuergerät 2 des Fahrzeugs.
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Das erfindungsgemäße System 30 umfasst zum einen ein Produktions- oder Kundendienst-Prüfsystem 1, welches außerhalb des Fahrzeugs 10 angeordnet ist, und zum anderen die vorab beschriebenen Steuermittel 20.
