DE102012012101A1

DE102012012101A1 - Kraftfahrzeug und Batterieladegerät dafür

Info

Publication number: DE102012012101A1
Application number: DE201210012101
Authority: DE
Inventors: Ali KHANAFER; Michael Kahlstatt
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2013-12-19

Abstract

Ein Batterieladegerät für ein Kraftfahrzeug hat einen Primäranschluss (7) zum Verbinden mit einem Versorgungsnetz, einem Sekundäranschluss zum Verbinden mit einer Batterie (2) und eine Steuereinheit (3), die mit Mitteln (4, 5; 9; 10; 12; 13, 17) zum Erkennen eines geographischen Territoriums, auf dem sich das Batterieladegerät befindet, verbunden ist und eingerichtet ist, die Stromstärke oder die Leistung am Primäranschluss (7) auf einen dem erkannten Territorium zugeordneten Vorgabewert zu begrenzen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein ausschließlich oder unterstützend elektrisch, über eine wieder aufladbare Batterie, angetriebenes Kraftfahrzeug sowie ein Batterieladegerät dafür.
Ein Faktor, der gegenwärtig in den Augen vieler Konsumenten gegen elektrisch betriebene Fahrzeuge spricht, ist die im Vergleich zu einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor relativ geringe Reichweite, die ein häufiges Wiederaufladen der Batterie erforderlich macht. Dieser Nachteil wird zwar gelindert durch die Tatsache, dass ein Wiederaufladen der Fahrzeugbatterie grundsätzlich in jedem Privathaushalt durch Anschließen an das vorhandene Lichtnetz möglich ist, doch können die dafür erforderlichen Ladezeiten recht lang sein, da die Stromnetze in Privathaushalten für maximale Leistungen von wenigen Kilowatt, entsprechend einer maximalen Stromstärke im unteren zweistelligen Amperebereich, ausgelegt sind. Wird die maximal zulässige Stromstärke bei einem Ladevorgang überschritten, muss eine Sicherung auslösen, und das Laden scheitert. Ein Batterieladegerät, das den Batterieladevorgang bei einem solchen Fahrzeug steuert, darf daher keine stärkeren Ladeströme ziehen, als das vorhandene Stromnetz zu liefern in der Lage ist.
Wie hoch jedoch die maximale Stromstärke an den Steckdosen eines Privathaushalts sein kann, ist durch nationale Vorschriften von Land zu Land unterschiedlich festgelegt. Die Stromaufnahme eines Ladegeräts, das in unterschiedlichen Ländern zum Einsatz kommen soll, muss daher so begrenzt sein, dass in keinem Land die maximale zulässige Stromstärke überschritten wird, d. h. sie muss sich an dem Land orientieren, in dem die Stromstärke am engsten begrenzt ist. Dies hat zur Folge, dass ein solches Ladegerät in einem Land, in dem die Steckdosen in Privathaushalten höher abgesichert sein dürfen, die Leistungsfähigkeit des Stromnetzes nicht ausschöpft, und dass in Folge dessen das Laden der Batterie länger dauert als erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Fahrzeug bzw. ein Batterieladegerät für ein solches Fahrzeug zu schaffen, die in verschiedenen Ländern, in denen sich die maximal zulässige Stromstärke an einer Haushaltssteckdose unterscheidet, ein schnelles Nachladen der Fahrzeugbatterie ermöglichen.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Batterieladegerät für ein Kraftfahrzeug mit einem Primäranschluss zum Verbinden mit einem Versorgungsnetz, einem Sekundäranschluss zum Verbinden mit der Batterie und einer Steuereinheit, bei dem die Steuereinheit Mittel zum Erkennen eines geografischen Territoriums, an dem sich das Batterieladegerät befindet, umfasst und eingerichtet ist, die Stromstärke oder die Leistung am Primäranschluss auf einen dem erkannten Territorium zugeordneten Vorgabewert zu begrenzen.
Die Grenzen der zu erkennenden Territorien sind die Grenzen der Geltungsbereiche von Vorschriften über die maximal zulässige Stromstärke an einem Haushalts-Stromanschluss. Sie werden meist mit Staatsgrenzen zusammenfallen, müssen es aber nicht.
Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Erkennen des geografischen Territoriums eine Funkschnittstelle.
Die Funkschnittstelle kann insbesondere eingerichtet sein, Satelliten-Positionssignale, z. B. des GPS-Systems, zu empfangen und auszuwerten.
Um eine durch die Auswertung ermittelte Position des Geräts mit den Grenzen der zu erkennenden Territorien abzugleichen, verfügt das Gerät zweckmäßigerweise ferner über eine geografische Datenbank. Insbesondere können die Funkschnittstelle und die Datenbank durch ein Navigationssystem gebildet sein, das in vielen modernen Kraftfahrzeugen eingebaut ist. In einem solchen Fahrzeug ist das erfindungsgemäße Batterieladegerät sehr preiswert implementierbar, da es kaum dedizierte Hardware benötigt.
Alternativ kann die Funkschnittstelle auch eingerichtet sein, Signale terrestrischer Radiosender, insbesondere RDS-Signale zu empfangen und auszuwerten. Derartige Signale ermöglichen zwar keine unmittelbare und genaue Bestimmung der geografischen Position des Geräts, eine Abschätzung ist aber möglich anhand des in den RDS-Daten standardmäßig enthaltenen Datenfeldes PI, das einen Sendercode einschließlich eines Präfix für das Land des Senders beinhaltet.
Ein anderer Ansatz zum Erkennen des Territoriums, in dem das Ladegerät bzw. ein Fahrzeug, in dem es eingebaut ist, sich befindet, basiert auf den zum Anschließen des Ladegeräts an das Versorgungsnetz verwendeten Steckern. In vielen Ländern werden seit alters her in den Gebäuden Steckdosen nach unterschiedlichen nationalen Normen verbaut, die meist auch die Verwendung von entsprechenden, länderspezifischen Steckern erfordern. Einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge wird dies ausgenutzt, indem ein Satz von Adaptern vorgesehen ist, über die der Primäranschluss des Ladegeräts mit den Versorgungsnetzen verschiedener Länder verbindbar ist, wobei die Mittel zum Erkennen des geografischen Territoriums eingerichtet sind, das Territorium anhand des jeweils verwendeten Adapters zu erkennen.
Einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zufolge können die Mittel zum Ermitteln des geografischen Territoriums eine Kamera umfassen. Kameras und Systeme zur Bildauswertung sind von diversen Fahrerassistenzsystemen her bekannt, z. B. um Verkehrsschilder entlang eines Weges des Fahrzeugs zu erfassen, ihre Bedeutung zu analysieren und den Fahrer zu warnen, wenn er dem Regelungsgehalt eines erkannten Verkehrsschildes zuwiderhandelt. Eine solche Kamera und Bildauswerteeinheit können im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit geringem Aufwand nutzbar gemacht werden, um das Land, in dem sich das Ladegerät bzw. ein damit ausgestattetes Fahrzeug befindet, zu erkennen, z. B. anhand von Staatsgrenzen markierenden Verkehrsschildern oder, innerhalb der Grenzen eines Staates, anhand nationaler Besonderheiten der Straßenbeschilderung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Batterieladegeräts;
2 ein Blockdiagramm eines Batterieladegeräts gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
3 einen Primäranschluss des Ladegeräts und eine Auswahl von Adaptern dafür; und
4 eine Ansicht der dem Primäranschluss zugewandten Seite eines Adapters.
1 zeigt in einem stark schematisierten Blockdiagramm ein erfindungsgemäßes Batterieladegerät 1 mit einer daran angeschlossenen Batterie 2. Ladegerät 1 und Batterie 2 sind in an sich bekannter und hier nicht dargestellter Weise in einem Kraftfahrzeug eingebaut. Das Kraftfahrzeug kann einen Elektromotor als einziges Antriebsaggregat haben, es kann sich aber auch um ein Hybridfahrzeug handeln, bei dem ein Elektromotor einen Verbrennungsmotor unterstützt.
Eine elektronische Steuereinheit 3 des Ladegeräts 1 kann durch einen ausschließlich zum Steuern der Funktionen des Ladegeräts vorgesehenen Mikroprozessor gebildet sein, der vom Mikroprozessor eines an sich bekannten Navigationssystems ein Signal empfängt, welches den Staat spezifiziert, auf dessen Territorium das Navigationssystem sich aktuell befindet. Im in 1 dargestellten Fall ist die Steuereinheit 3 gleichzeitig auch die Steuereinheit des Navigationssystems und ist eingerichtet, von einem GPS-Empfänger 4 des Navigationssystems ein Signal zu empfangen, welches die von dem Empfänger 4 ermittelte geografische Position repräsentiert oder anhand dessen die Steuereinheit 3 in der Lage ist, diese Position zu berechnen.
Die Steuereinheit 3 ist verbunden mit einer geografischen Datenbank 5, in der geografische Positionen und Verläufe von Verkehrswegen verzeichnet sind, und die herkömmlicherweise genutzt wird, um die Plausibilität der anhand der GPS-Signale berechneten Position zu überprüfen, sie ggf. zu korrigieren und dem Fahrer einen Kartenausschnitt mit der ermittelten Position anzuzeigen. Erfindungsgemäß enthält die geografische Datenbank 5 auch den Verlauf von Staatsgrenzen betreffende Daten und ermöglicht der Steuereinheit 3, anhand der ermittelten Position zu entscheiden, auf welchem Staatsgebiet sich das Kraftfahrzeug befindet. Die geografische Datenbank 5 enthält zu jedem Staat, von dem in ihr geografische Daten enthalten sind, auch eine Angabe über die maximal zulässige Stromstärke an einer Steckdose.
Die Steuereinheit 3 steuert anhand dieser Angabe einen Stromwandler 6 derart, dass dieser, wenn sein Primäranschluss 7 an eine Netzsteckdose angeschlossen ist, die Stromstärke am Primäranschluss 7 den für das ermittelte Land maximal zulässigen Wert beim Laden der Batterie 2 nicht überschreitet.
Einer in 2 gezeigten zweiten Ausgestaltung zufolge ist die Steuereinheit 3 des Batterieladegeräts 1 gleichzeitig Bildauswerteeinheit eines Fahrerassistenzsystems und mit einer Kamera 9 verbunden, die laufend Bilder des vor dem Fahrzeug liegenden Wegs liefert. Die Bildauswerteeinheit analysiert die Bilder der Kamera 9 auf eventuelle Gefahrenquellen, insbesondere identifiziert sie in den Bildern für das Fahrzeug relevante Verkehrsschilder, um sie, solange sie Gültigkeit besitzen, dem Fahrer auf einem hier nicht dargestellten Display anzuzeigen und/oder ein Warnsignal zu erzeugen, wenn erkennbar ist, dass der Fahrer dem Regelungsgehalt der Schilder zuwiderhandelt. Länderspezifische Verkehrsschilder, insbesondere solche, die einen Textanteil enthalten, ermöglichen der Steuereinheit 3 eine Beurteilung, in welchem Staat sich das Kraftfahrzeug befindet. Ergänzend kann eine Entscheidung über das. Staatsgebiet auch basierend auf der Erkennung von regelmäßig an Staatsgrenzen aufgestellten Verkehrsschildern basieren, z. B. jener Schilder, die an innereuropäischen Grenzen das soeben erreichte Land bezeichnen und die dort geltenden Geschwindigkeitsbegrenzungen für Stadtverkehr, Überlandverkehr und Schnellstraßen zusammenfassen.
Ergänzend oder alternativ kann die Steuereinheit 3 ferner mit einem RDS-fähigen Autoradio 10 verbunden sein, um aus den RDS-Signalen der empfangenen Sender jeweils die PI-Information zu extrahieren. Basierend auf den RDS-Daten kann eine Entscheidung, in welchem Staat sich das Fahrzeug befindet, auf unterschiedlichen Wegen getroffen werden. Beispielsweise kann das PI-Feld desjenigen Senders ausgewertet werden, der mit der höchsten Signalstärke empfangen wird, und das in dem PI-Feld spezifizierte Land des Senders wird als Aufenthaltsland des Fahrzeugs angenommen. Denkbar ist auch, die RDS-Signale aller zu einem gegebenen Zeitpunkt empfangbaren Sender auszuwerten und als Aufenthaltsland des Fahrzeugs dasjenige Land anzunehmen, aus dem die größte Gruppe der empfangbaren Sender stammt.
Wenn das Standortland basierend auf den RDS-Daten mehrerer Sender in einem Abstimmverfahren ermittelt wird, kann es ferner zweckmäßig sein, jeden Sender mit seiner Signalstärke zu gewichten. So kann eine Verfälschung des Ergebnisses durch eine größere Zahl weit entfernter ausländischer Sender vermieden werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wird anhand der 3 und 4 erläutert. Dieser Ausgestaltung zufolge ist der Primäranschluss 7, hier ausgebildet als ein Schukostecker mit seitlichen Schutzkontakten 11, am Steckkörper mit einer Mehrzahl von Schaltern 12 versehen, deren Stellung durch die Steuereinheit 3 auslesbar ist. Wenn der Primäranschluss 7 in eine deutsche Steckdose eingesteckt ist, sind sämtliche Schalter 12 eingedrückt. An einer französischen Steckdose mit vorspringendem stiftförmigen Schutzkontakt ist der Primäranschluss 7 nicht anschließbar, da eine Aussparung zur Aufnahme des Schutzkontakts fehlt. Daher muss zum Anschließen an eine französische Steckdose ein Adapter 13 eingefügt werden, der die benötigte Aussparung 14 für den Schutzkontakt aufweist.
4 zeigt eine den Primäranschluss 7 aufnehmende Buchse 15 des Adapters 13. Am Boden der Aussparung der Buchse sind zwei – in der hier gezeigten Ansicht teilweise durch eine Außenwand der Buchse 15 verdeckte – Gruppen von Feldern 16 gebildet, von denen je nach Orientierung, mit der der Primäranschluss 7 in die Buchse 15 eingeführt ist, eine den Schaltern 12 gegenüberliegt. Einzelne der Felder 16 sind vertieft, andere sind mit dem Boden der Buchse 15 bündig. Anhand der aus dem Kontakt der Felder 16 mit den Schaltern 12 resultierenden Stellung der Schalter 12 erkennt die Steuereinheit 3, dass der Adapter 13 angeschlossen ist, und regelt den maximalen Ladestrom am Primäranschluss 7 auf einem mit französischer Gebäudeelektrik kompatiblen Wert.
Weitere Adapter, z. B. ein Adapter 17 für die Schweiz, sind in ihrer Buchse 15 mit anderen Anordnungen der Felder 16 versehen, die es der Steuereinheit 3 ermöglichen, den angeschlossenen Adapter zu erkennen und die Ladestromstärke entsprechend zu begrenzen.
Es liegt auf der Hand, dass der Satz von Adaptern beliebig erweitert werden kann, z. B. um Adapter für Italien, Großbritannien etc.
Bezugszeichenliste

1: Batterieladegerät
2: Batterie
3: Steuereinheit
4: GPS-Empfänger
5: geografische Datenbank
6: Stromwandler
7: Primäranschluss
8: Sekundäranschluss
9: Kamera
10: Autoradio
11: Schutzkontakt
12: Schalter
13: Adapter
14: Aussparung
15: Buchse
16: Feld
17: Adapter

Claims

Batterieladegerät für ein Kraftfahrzeug mit einem Primäranschluss (7) zum Verbinden mit einem Versorgungsnetz, einem Sekundäranschluss zum Verbinden mit der Batterie (2) und einer Steuereinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) mit Mitteln (4, 5; 9; 10; 12; 13, 17) zum Erkennen eines geographischen Territoriums, auf dem sich das Batterieladegerät befindet, verbunden ist und eingerichtet ist, die Stromstärke oder die Leistung am Primäranschluss (7) auf einen dem erkannten Territorium zugeordneten Vorgabewert zu begrenzen.
Batterieladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erkennen des geographischen Territoriums eine Funkschnittstelle (4, 10) umfassen.
Batterieladegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkschnittstelle (4) eingerichtet ist, Satelliten-Positionssignale zu empfangen und auszuwerten.
Batterieladegerät nach Anspruch 3, ferner gekennzeichnet durch eine geographische Datenbank (5).
Batterieladegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkschnittstelle (10) eingerichtet ist, Signale terrestrischer Radiosender, insbesondere RDS-Signale, zu empfangen und auszuwerten.
Batterieladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Satz von Adaptern (13, 17), über die der Primäranschluss (7) mit den Versorgungsnetzen verschiedener Länder verbindbar ist, wobei die Mittel (12) zum Erkennen des geographischen Territoriums eingerichtet sind, das Territorium anhand des verwendeten Adapters (13, 17) zu erkennen.
Batterieladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erkennen des geographischen Territoriums eine Kamera (9) umfassen.
Fahrzeug, insbesondere elektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit einem Batterieladegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche.