DE102012110524B4

DE102012110524B4 - Elektrisches Ladesystem und Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102012110524B4
Application number: DE102012110524.3A
Authority: DE
Inventors: Yosuke Ohtomo
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2032-11-06
Also published as: CN103124092B; US20130127413A1; DE102012110524A1; US9102238B2; JP2013110816A; CN103124092A; JP5378488B2

Abstract

Elektrisches Ladesystem (10), bei dem ein Elektrofahrzeug (11) mit einem Stromaufnahmeverbinder (35) versehen ist, der mit einer elektrischen Speichervorrichtung (13) verbindbar ist, wobei ein Stromzufuhrverbinder (52) einer elektrischen Ladeeinrichtung (12) mit dem Stromaufnahmeverbinder (35) verbindbar ist und der elektrischen Speichervorrichtung (13) über die Verbindung zwischen Stromzufuhrverbinder (52) und Stromaufnahmeverbinder (35) Ladestrom von der elektrischen Ladeeinrichtung (12) zuführbar ist, wobei das elektrische Ladesystem (10) Folgendes aufweist:- die elektrische Ladeeinrichtung (12);- ein Relais (39, 40), das zwischen die elektrische Speichervorrichtung (13) und den Stromaufnahmeverbinder (35) elektrisch geschaltet ist und das zwischen einem Verbindungszustand und einem Trennungszustand umschaltbar ist;- einen Wandler (24), der zwischen die elektrische Speichervorrichtung (13) und das Relais (39, 40) elektrisch geschaltet ist und dazu ausgebildet ist, eine Spannung einer elektrischen Leistung der elektrischen Speichervorrichtung (13) zu verstärken und die verstärkte Leistung dem Relais (39, 40) zuzuführen; und- eine Ausfallzustand-Steuerung (42) zum Betätigen des Wandlers (24) zum Erhöhen einer an eine Endseite des Relais (39, 40) angelegten Spannung sowie zum anschließenden Schalten des Relais (39, 40) in den Trennungszustand, wenn eine Unterbrechung der Ladestromzufuhr von der elektrischen Ladeeinrichtung (12) fehlschlägt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Ladesystem und ein Elektrofahrzeug und befasst sich insbesondere mit einer Technologie, die das Auftreten eines Verschweiß-Defekts oder eines Schmelz-Defekts bei einem in einem Elektrofahrzeug vorgesehenen Relais verhindert.
Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
In den letzten Jahren sind Elektrofahrzeuge entwickelt worden, die mit einem Elektromotor für den Antrieb ausgestattet sind. Wenn eine in dem Elektrofahrzeug vorgesehene elektrische Speichervorrichtung, wie z.B. eine Batterie, aufgeladen wird, wird ein Stromzufuhrverbinder, der sich von einer externen elektrischen Ladeeinrichtung weg erstreckt, mit einem Stromaufnahmeverbinder des Elektrofahrzeugs verbunden.
Ferner ist auf dem Gebiet der hybridelektrischen Fahrzeuge, die für den Antrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor ausgestattet sind, ein sogenanntes Plug-In- oder Steckdosen-Fahrzeug in der Entwicklung, bei dem eine elektrische Speichervorrichtung mittels einer externen elektrischen Ladeeinrichtung aufgeladen wird.
Da eine Anschlussspannung der elektrischen Speichervorrichtung an den an dem Elektrofahrzeug vorgesehenen Stromaufnahmeverbinder angelegt wird, muss während eines Ladevorgangs, bei dem der Stromaufnahmeverbinder freiliegt, die Sicherheit gewährleistet werden.
Aus diesem Grund ist ein Relais an einer Stromversorgungsleitung vorgesehen, die die elektrische Speichervorrichtung und den Stromaufnahmeverbinder miteinander verbindet. Wenn kein Ladevorgang ausgeführt wird, ist das Relais deaktiviert, so dass verhindert wird, dass die Anschlussspannung an den Stromaufnahmeverbinder angelegt wird.
Da während des Ladevorgangs dem auf diese Weise an der Stromversorgungsleitung vorgesehenen Relais ein hoher Strom zugeführt wird, kann es zum Auftreten eines Verschweiß-Defekts oder eines Schmelz-Defekts kommen. Aus diesem Grund ist ein elektrisches Ladesystem vorgeschlagen worden, das das Relais nach Abschluss des Ladevorgangs in einen Trennungszustand schaltet und ferner eine Spannungsänderung aufgrund der Relais-Trennung überwacht (siehe z.B. ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2010-238 576 A ). Durch die Verwendung eines derartigen elektrischen Ladesystems lässt sich ein Verschweiß-Defekt des Relais feststellen.
Die US 2010/0 033 140 A1 betrifft ein herkömmliches Ladesystem bzw. eine herkömmliche Ladevorrichtung mit einem Testschaltkreis, der eine Leckstromerfassungsschaltung testet. Das Testen wird durch Kurzschließen von Leitungen durchgeführt, um zu testen, ob eine Relaiseinheit verschweißt ist oder nicht. Die Leckstromerfassungsschaltung erfasst einen Leckstrom durch Messen der Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen.
Eine weitere herkömmliche Leistungsausgabevorrichtung sowie ein herkömmliches Steuerverfahren dafür sind aus der JP 2008-279 978 A bekannt.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Da jedoch ein Verschweiß-Defekt und ein Schmelz-Defekt eines Relais, das mit der elektrischen Speichervorrichtung und dem Stromaufnahmeverbinder verbunden ist, Probleme darstellen, die in direkter Beziehung zu der Sicherheit des Elektrofahrzeugs stehen, sollten ein solcher Verschweiß-Defekt und ein solcher Schmelz-Defekt verhindert werden.
Ferner ist das mit der elektrischen Speichervorrichtung und dem Stromaufnahmeverbinder verbundene Relais häufig in einem Gehäuse angeordnet, in dem auch einen Inverter oder dergleichen untergebracht ist. Da somit eine große Anzahl von Arbeitsschritten beim Austauschen eines Relais auszuführen ist, sollten ein Verschweiß-Defekt und ein Schmelz-Defekt auch vom Standpunkt der Reparaturkosten verhindert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Verschweiß-Defekt und einen Schmelz-Defekt eines Relais zu verhindern.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein elektrisches Ladesystem gemäß dem Gegenstand des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Elektrofahrzeug gemäß dem Gegenstand des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gemäß der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2, 3, 5 und 6 angegeben.
Wenn die Unterbrechung der Ladestromzufuhr von der elektrischen Ladeeinrichtung fehlschlägt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Wandler betätigt, um eine an der einen Endseite des Relais angelegte Spannung zu erhöhen, und anschließend wird das Relais in den Trennungszustand geschaltet. Infolgedessen kann das Relais getrennt werden, nachdem der elektrische Strom vermindert worden ist, und das Auftreten eines Verschweiß-Defekts und eines Schmelz-Defekts lässt sich verhindern.
Figurenliste
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Darstellung zur Erläuterung eines Ladevorgangs, der unter Verwendung eines elektrischen Ladesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer inneren Konstruktion eines Elektrofahrzeugs, die einen Teil des elektrischen Ladesystems bildet;
3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer inneren Konstruktion einer elektrischen Ladeeinrichtung, die einen weiteren Teil des elektrischen Ladesystems bildet;
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in dem die elektrische Ladeeinrichtung mit dem Elektrofahrzeug verbunden ist;
5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von wesentlichen Teilen in dem elektrischen Ladesystem, die eine ausfallsichere Steuerung ausführen; und
6 eine Darstellung zur Erläuterung von Spannungs- und Stromänderungen während der Ausführung der ausfallsicheren Steuerung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Ladevorgangs, der mit einem elektrischen Ladesystem 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. 2 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer inneren Konstruktion eines Elektrofahrzeugs 11, die einen Teil des elektrischen Ladesystems 10 bildet. 3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer inneren Konstruktion einer elektrischen Ladeeinrichtung 12, die einen Teil des elektrischen Ladesystems 10 bildet.
Wie in 1 gezeigt, ist das Elektrofahrzeug 11 mit einer Batterie 13 als Speichervorrichtung für elektrischen Strom bzw. elektrischer Speichervorrichtung ausgestattet. Wenn die Batterie 13 aufgeladen wird, dann wird ein Ladekabel 14 der elektrischen Ladeeinrichtung 11 mit einer Ladebuchse 15 des Elektrofahrzeugs 11 verbunden.
Wie in 2 gezeigt, beinhaltet das Elektrofahrzeug 11 einen Motor-Generator 20 (Elektromotor) für den Antrieb. Der Motor-Generator 20 ist über eine Antriebsachse 21 mit Antriebsrädern 22 verbunden ist. Der Motor-Generator 20 ist ferner mit der Batterie 13 durch einen Inverter 23 und einen Wandler 24 verbunden.
Der Wandler 24, der mit der Batterie 13 durch ein Paar elektrischer Stromleitungen 25 und 26 verbunden ist, wird durch einen IGBT, einen Reaktor und einen Kondensator gebildet und kann die Gleichstromleistung der Batterie 13 spannungsmäßig verstärken und diese abgeben. Der Inverter 23 ist durch ein Paar Stromleitungen 27 und 28 mit dem Wandler 24 verbunden, wobei die verstärkte Gleichstromleistung von dem Wandler 24 zu dem Inverter 23 zugeführt wird.
Die Stromleitungen 27 und 28 weisen Hauptrelais 29 bzw. 30 auf. Der Inverter 23, der über mehrere Stromleitungen 31 bis 33 mit dem Motor-Generator 20 verbunden ist, wird durch einen IGBT und einen Kondensator gebildet und kann aus der Gleichstromleistung eine Wechselstromleistung für den Elektromotorantrieb pseudo-generieren.
Der Wandler 24 verstärkt nicht nur die Gleichstromleistung, die dem Inverter 24 von der Batterie 13 zugeführt wird, sondern er vermindert auch die Gleichstromleistung, die der Batterie 13 während der Regeneration von dem Inverter 23 zugeführt wird. Ferner kann der Inverter 23 Gleichstromleistung und Wechselstromleistung in bidirektionaler Weise umwandeln.
Die Ladebuchse 15 des Elektrofahrzeugs 11 besitzt einen Ladedeckel 34, der an einer Seite des Fahrzeugaufbaus in zu öffnender und zu schließender Weise angeordnet ist, sowie einen Stromaufnahmeverbinder 35, der innenseitig von dem Ladedeckel 34 untergebracht ist.
Der Stromaufnahmeverbinder 35 weist ein Paar Stromaufnahmeanschlüsse 35a und 35b auf. Der Stromaufnahmeanschluss 35a ist mit der Stromleitung 27 auf der Seite einer positiven Elektrode über eine Stromaufnahmeleitung oder eine stromführende Leitung 36 verbunden. Der Stromaufnahmeanschluss 35b ist mit der Stromleitung 28 auf der Seite einer negativen Elektrode über eine Stromaufnahmeleitung oder eine stromführende Leitung 37 verbunden.
Der Stromaufnahmeverbinder 35 und die Batterie 13 sind somit durch den Wandler 24 verbunden. Ein Stromsensor 38, der einen elektrischen Strom 11 misst, ist an der Stromaufnahmeleitung 36 vorgesehen.
Ein Relais 39 (Relais-Einrichtung) ist ebenfalls in der Stromaufnahmeleitung 36 vorgesehen, und ein Relais 40 (Relais-Einrichtung) ist in der Stromaufnahmeleitung 37 vorgesehen. Weiterhin weist der Stromaufnahmeverbinder 35 einen Signalaufnahmeanschluss 35c auf, wobei der Signalanschluss 35c mit einer Kommunikationsleitung 34 verbunden ist.
Das Elektrofahrzeug 11 weist eine Fahrzeugsteuereinheit 42 zum Steuern des Inverters 23, des Wandlers 24 sowie der Relais 39 und 40 auf und weist ferner eine Batteriesteuereinheit 43 auf, die für das Laden und Entladen der Batterie 13 zuständig ist. Die Steuereinheiten 42 und 43 sind über ein Kommunikationsnetz 44 miteinander verbunden. Die Steuereinheiten 42 und 43 sind jeweils mit einer CPU, einem Speicher und dergleichen ausgestattet.
Wie in 3 gezeigt, weist die elektrische Ladeeinrichtung 12 einen Stromwandler 51 auf, der aus dem Wechselstrom der externen Stromquelle 50 Gleichstrom (Ladestrom) erzeugt. Der Stromwandler 51 besitzt eine Gleichrichterschaltung, einen elektrischen Wandler, einen Schaltkreis und dergleichen.
An einem Ende des Ladekabels 14 der elektrischen Ladeeinrichtung 12 ist ein Stromzufuhrverbinder 52 vorgesehen, der sich an dem Stromaufnahmeverbinder 35 anbringen sowie von diesem lösen lässt.
Der Stromzufuhrverbinder 52 besitzt ein Paar Stromzufuhranschlüsse 52a und 52b, die den Stromaufnahmeanschlüssen 35a und 35b des Stromaufnahmeverbinders 35 entsprechen. Der Stromzufuhranschluss 52a ist mit einem positiven Elektrodenanschluss 51 a des Stromwandlers 51 über eine Stromzufuhrleitung 53 verbunden, während der Stromzufuhranschluss 52b mit einem negativen Elektrodenanschluss 51b des Stromwandlers 51 über eine Stromzufuhrleitung 54 verbunden ist.
Außerdem ist der Stromzufuhrverbinder 52 mit einem Signalanschluss 52c ausgestattet, und der Signalanschluss 52c ist mit einer Kommunikationsleitung 55 verbunden. Die elektrische Ladeeinrichtung 12 weist eine Ladesteuereinheit 56 auf, die durch eine CPU, einen Speicher und dergleichen gebildet ist, wobei der Stromwandler 51 von der Ladesteuereinheit 56 gesteuert wird.
4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in dem die elektrische Ladeeinrichtung 12 mit dem Elektrofahrzeug 11 verbunden ist. Wie in 4 gezeigt ist, liegt dann, wenn das Ladekabel 14 mit der Ladebuchse 15 verbunden ist, der Stromaufnahmeverbinder 35 frei, da der an der Fahrzeugkarosserie angeordnete Ladedeckel 34 geöffnet ist, und der Stromzufuhrverbinder 52 des Ladekabels 14 ist mit dem Stromaufnahmeverbinder 35 verbunden.
Somit ist der Stromwandler 51 mit der Batterie 13 durch die Stromzufuhrleitungen und die Stromaufnahmeleitungen 36, 37, 53 und 54 verbunden, und die Fahrzeugsteuereinheit 42 ist über die Kommunikationsleitungen 41 und 55 mit der Ladesteuereinheit 56 verbunden.
Die Fahrzeugsteuereinheit 42 wird dann zum Zuführen des Ladestroms verwendet, die Hauptrelais 29 und 30 werden in den Trennungszustand geschaltet, und die Relais 39 und 40 werden in den Verbindungszustand geschaltet.
Die Ladesteuereinheit 56 gibt dann eine Sollspannung (z.B. 400 V) vor, die einem Soll-Ladezustand (SOC) der Batterie 13 (z.B. 100 %) entspricht, und führt den Ladestrom von dem Stromwandler 51 der Batterie 13 zu, bis die Anschlussspannung der Batterie 14 die Sollspannung erreicht.
Bei einem solchen Ladevorgang fließt ein hoher elektrischer Strom (z.B. 100 A) in den Stromaufnahmeleitungen 36 und 37, und wenn die Relais 39 und 40 bei der Zufuhr des Ladestroms unbeabsichtigterweise in den Trennungszustand oder den Verbindungszustand umgeschaltet werden, kann dies zum Entstehen eines Verschweiß-Defekts oder eines Schmelz-Defekts der Relais 39 und 40 führen.
Aus diesem Grund werden bei Beginn des Ladevorgangs die Relais 39 und 40 in den Verbindungszustand geschaltet, bevor der Ladestrom von dem Stromwandler 51 abgegeben wird, und beim Abschluss des Ladevorgangs werden die Relais 39 und 40 in den Trennungszustand geschaltet, nachdem die Zufuhr von Ladestrom von dem Stromwandler 51 unterbrochen worden ist.
Da jedoch der Stromwandler 51 einen hohen Ladestrom abgibt, wird während des Ladevorgangs ein starkes elektromagnetisches Rauschen von dem Stromwandler 51 erzeugt, und es besteht die Möglichkeit, dass bei der im Inneren der elektrischen Ladeeinrichtung 12 angeordneten Ladesteuereinheit 56 eine Fehlfunktion aufgrund dieses elektromagnetischen Rauschens auftreten kann.
In manchen Fällen ist es in Abhängigkeit von dem Umfang der Fehlfunktion der Ladesteuereinheit 56 nicht möglich, den von dem Stromwandler 51 abgegebenen Ladestrom zu unterbrechen.
Daher wird bei dem Ladesystem 10 und dem Elektrofahrzeug 11 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine ausfallsichere Steuerung gemäß der nachfolgend erläuterten Abfolge ausgeführt, um die Relais 39 und 40 in den Trennungszustand zu schalten, ohne dass es zu einem Verschweiß-Defekt oder zu einem Schmelz-Defekt kommt, wenn der Ladestrom von der Ladeeinrichtung 12 in kontinuierlicher Weise zugeführt wird.
5 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung von wesentlichen Teilen in dem elektrischen Ladesystem 10, die die ausfallsichere Steuerung ausführen. 6 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung von Spannungs- und Stromänderungen während der Ausführung der ausfallsicheren Steuerung. In 5 sind Komponenten, die mit Komponenten in 4 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine erneute Beschreibung derselben verzichtet wird.
Wie in 5 und 6 gezeigt, wird beim Abschluss des Ladevorgangs ein Stoppsignal von der Fahrzeugsteuereinheit 42 an die Ladesteuereinheit 56 abgegeben, und die Ladesteuereinheit 56 empfängt das Stoppsignal und stoppt die Zufuhr von Strom von der Stromwandlereinheit 51.
Wenn in diesem Fall der elektrische Strom 11, der gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, in kontinuierlicher Weise von dem Stromsensor 38 erfasst wird, wie dies durch das Bezugszeichen (a) in 6 veranschaulicht ist, wird die Feststellung getroffen, dass sich die elektrische Ladeeinrichtung 12 in einem Fehlerzustand befindet, in dem die Ladestromzufuhr nicht unterbrochen werden kann.
Wenn der Fehlerzustand der elektrischen Ladeeinrichtung 12 auf diese Weise festgestellt worden ist, steuert die Fahrzeugsteuereinheit 42, die die Funktion einer Ausfallzustand-Steuerung hat, den Wandler 24 in einen Verstärkungsmodus, um dadurch die verstärkte gespeicherte Leistung der Batterie 13 zu der einen Endseite der Relais 39 und 40 zuzuführen.
Auf diese Weise wird die von der Batterie 13 in den Wandler 24 mit einer Spannung Vi eingeleitete Leistung von dem Wandler 24 auf die Spannung Vo verstärkt und anschließend an die Relais 39 und 40 abgegeben.
Wie in 6 gezeigt, schaltet die Fahrzeugsteuereinheit 42 die Relais 39 und 40 dann von dem Verbindungszustand (EIN) in den Trennungszustand (AUS), während die Ausgangsspannung Vo des Wandlers 24 erhöht wird, bis die Ausgangsspannung V1 des elektrischen Stromwandlers 51 erreicht ist (Bezugszeichen (b)), d.h. bis der in den Stromaufnahmeleitungen 36 und 37 fließende elektrische Strom 11 auf Null sinkt (Bezugszeichen (c)).
Wenn also die Unterbrechung der Ladestromzufuhr fehlschlägt, wird die gespeicherte elektrische Leistung der Batterie 13 durch Betätigung des Wandlers 24 verstärkt sowie den Relais 39 und 40 zugeführt.
Selbst wenn die Unterbrechung der Ladestromzufuhr fehlschlägt, kann somit die Differenz bei dem elektrischen Potential zwischen der einen Endseite (Wandler-Seite) und der anderen Endseite (Stromaufnahmeverbinder-Seite) der Relais 39 und 40 eliminiert werden, und der in den Relais 39 und 40 fließende elektrische Strom 11 kann auf Null reduziert werden.
Durch Schalten der Relais 39 und 40 in den Trennungszustand, nachdem der in den Relais 39 und 40 fließende elektrische Strom 11 auf Null reduziert worden ist, lässt sich ferner ein Verschweiß-Defekt oder ein Schmelz-Defekt der Relais 39 und 40 verhindern.
In der vorstehenden Beschreibung wird der elektrische Strom I1 auf Null reduziert, jedoch ist dieses Merkmal nicht einschränkend zu verstehen, und die Relais 39 und 40 können auch in einem Stadium in den Trennungszustand geschaltet werden, in dem der elektrische Strom I1 geringer ist als ein vorbestimmter Wert, vorausgesetzt, es kommt zu keinem Verschweiß-Defekt oder dergleichen bei einem derartigen Stromwert.
Da ferner die Stromaufnahmeleitungen 36 und 37 mit den elektrischen Stromleitungen 27 und 28 verbunden sind, ist der Wandler 24 zwischen den Relais 39, 40 und der Batterie 13 sowie zwischen dem Inverter 23 und der Batterie 13 angeordnet.
Während der Fahrt des Fahrzeugs kann somit die elektrische Leistung von der Batterie 13, die von dem Wandler 24 spannungsmäßig verstärkt worden ist, dem Motor-Generator 20 zugeführt werden. Infolgedessen kann der elektrische Strom der dem Motor-Generator 20 zugeführten elektrischen Leistung reduziert werden, und der Inverter 23 kann miniaturisiert und mit einem geringeren Gewicht ausgebildet werden.
Der Wandler 24 kann somit nicht nur bei einem Defekt der elektrischen Ladeeinrichtung 12 verwendet werden, sondern er kann auch zum Verstärken der dem Inverter 23 zugeführten elektrischen Leistung verwendet werden, und auf diese Weise kann das Elektrofahrzeug 11 mit einer Ausfallsicherungsfunktion ausgestattet werden, während die Herstellungskosten niedrig gehalten werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und es versteht sich von selbst, dass verschiedene Änderungen im Umfang der Erfindung vorgenommen werden können. In der vorstehenden Beschreibung hat die Fahrzeugsteuereinheit 42 die Funktion einer Fehlerzustand-Steuerung, wobei eine derartige Konfiguration jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist und auch die Ladesteuereinheit 56 die Funktion der Fehlerzustand-Steuerung übernehmen kann.
Ferner werden in der vorstehenden Beschreibung der Fehlerzustand der elektrischen Ladeeinrichtung 12 und der Trennungszeitpunkt der Relais 39 und 40 auf der Basis des elektrischen Stroms 11 von dem elektrischen Stromsensor 38 bestimmt.
Eine solche Konfiguration ist jedoch nicht einschränkend, und der Trennungszustand der Relais 39 und 40 kann auch auf der Basis des elektrischen Stroms bestimmt werden, der in den Stromzufuhrleitungen 53 und 54, der Stromaufnahmeleitung 37 und den elektrischen Stromleitungen 25 und 26 fließt.
Ferner wird in dem in den Zeichnungen veranschaulichten Fall der Trennungszeitpunkt der Relais 39 und 40 auf der Basis des elektrischen Stroms I1 bestimmt, der in der Stromaufnahmeleitung 36 zwischen dem Wandler 24 von dem Relais 39 fließt.
Jedoch ist eine solche Konfiguration nicht einschränkend zu verstehen, und der Trennungszeitpunkt der Relais 39 und 40 kann auch auf der Basis des elektrischen Stroms bestimmt werden, der in der Stromaufnahmeleitung 36 zwischen dem Relais 39 und dem Stromaufnahmeverbinder 35 fließt.
Weiterhin können der Fehlerzustand der elektrischen Ladeeinrichtung 12 und der Trennungszeitpunkt der Relais 39 und 40 auch unter Verwendung eines Spannungssensors festgestellt werden, der die Ausgangsspannung VI des Stromwandlers 51 und die Ausgangsspannung Vo des Wandlers 24 misst.
Weiterhin sind bei der vorstehenden Beschreibung die Relais 39 und 40 sowohl für die Seite der positiven Elektrode als auch für die Seite der negativen Elektrode der Batterie 13 vorgesehen, jedoch kann die vorliegende Erfindung auch dann verwendet werden, wenn ein Elektrofahrzeug geladen wird, das mit dem Relais 39 nur auf der Seite der positiven Elektrode der Batterie 13 versehen ist, oder ein Elektrofahrzeug geladen wird, das mit dem Relais 40 nur auf der Seite der negativen Elektrode der Batterie 13 versehen ist.
Vom Standpunkt der Sicherheit während des Ladevorgangs ist es wünschenswert, dass die Relais 39 und 40 sowohl auf der Seite der positiven Elektrode als auch auf der Seite der negativen Elektrode der Batterie 13 vorhanden sind.
Bei dem dargestellten Elektrofahrzeug 11 handelt es sich um ein Elektrofahrzeug, das nur den Motor-Generator 20 für den Antrieb aufweist, jedoch kann es sich auch um ein hybridelektrisches Fahrzeug handeln, das den Motor-Generator 20 sowie einen Verbrennungsmotor für den Antrieb aufweist.
Weiterhin wird die Batterie 13, wie z.B. einen Lithium-Ionen-Akkumulator und eine Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, als elektrische Speichervorrichtung verwendet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Alternativ kann auch ein Kondensator, wie z.B. ein Lithium-Ionen-Kondensator und ein elektrischer Doppelschicht-Kondensator, als elektrische Speichervorrichtung verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: = elektrisches Ladesystem
11: = Elektrofahrzeug
12: = elektrische Ladeeinrichtung
13: = Batterie
14: = Ladekabel
15: = Ladebuchse
20: = Motor-Generator
21: = Antriebsachse
22: = Antriebsräder
23: = Inverter
24: = Wandler
25: = Stromleitung
26: = Stromleitung
27: = Stromleitung
28: = Stromleitung
29: = Hauptrelais
30: = Hauptrelais
31: = Stromleitung
32: = Stromleitung
33: = Stromleitung
34: = Ladedeckel
35: = Stromaufnahmeverbinder
35a: = Stromaufnahmeanschluss
35b: = Stromaufnahmeanschluss
35c: = Signalanschluss
36: = Stromaufnahmeleitung oder stromführende Leitung
37: = Stromaufnahmeleitung oder stromführende Leitung
38: = Stromsensor
39: = Relais
40: = Relais
41: = Kommunikationsleitung
42: = Fahrzeugsteuereinheit
43: = Batteriesteuereinheit
50: = externe Stromquelle
51: = Stromwandler
51a: = positiver Elektrodenanschluss
51b: = negativer Elektrodenanschluss
52: = Stromzufuhrverbinder
52a: = Stromzufuhranschluss
52b: = Stromzufuhranschluss
52c: = Signalanschluss
53: = Stromzufuhrleitung
54: = Stromzufuhrleitung
55: = Kommunikationsleitung
56: = Ladesteuereinheit

Claims

Elektrisches Ladesystem (10), bei dem ein Elektrofahrzeug (11) mit einem Stromaufnahmeverbinder (35) versehen ist, der mit einer elektrischen Speichervorrichtung (13) verbindbar ist, wobei ein Stromzufuhrverbinder (52) einer elektrischen Ladeeinrichtung (12) mit dem Stromaufnahmeverbinder (35) verbindbar ist und der elektrischen Speichervorrichtung (13) über die Verbindung zwischen Stromzufuhrverbinder (52) und Stromaufnahmeverbinder (35) Ladestrom von der elektrischen Ladeeinrichtung (12) zuführbar ist, wobei das elektrische Ladesystem (10) Folgendes aufweist: - die elektrische Ladeeinrichtung (12); - ein Relais (39, 40), das zwischen die elektrische Speichervorrichtung (13) und den Stromaufnahmeverbinder (35) elektrisch geschaltet ist und das zwischen einem Verbindungszustand und einem Trennungszustand umschaltbar ist; - einen Wandler (24), der zwischen die elektrische Speichervorrichtung (13) und das Relais (39, 40) elektrisch geschaltet ist und dazu ausgebildet ist, eine Spannung einer elektrischen Leistung der elektrischen Speichervorrichtung (13) zu verstärken und die verstärkte Leistung dem Relais (39, 40) zuzuführen; und - eine Ausfallzustand-Steuerung (42) zum Betätigen des Wandlers (24) zum Erhöhen einer an eine Endseite des Relais (39, 40) angelegten Spannung sowie zum anschließenden Schalten des Relais (39, 40) in den Trennungszustand, wenn eine Unterbrechung der Ladestromzufuhr von der elektrischen Ladeeinrichtung (12) fehlschlägt.
System nach Anspruch 1, wobei die Ausfallzustand-Steuerung (42) das Relais (39, 40) in den Trennungszustand schaltet, nachdem ein elektrischer Strom in einer stromführenden Leitung (36, 37), die die elektrische Speichervorrichtung (13) mit dem Stromzufuhrverbinder (35) verbindet, geringer geworden ist als ein vorbestimmter Wert.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Elektrofahrzeug (11) einen Inverter (23) zum Zuführen von elektrischer Leistung zu einem Elektromotor aufweist; und wobei während der Fahrt des Fahrzeugs (11) die verstärkte, gespeicherte elektrische Leistung von dem Wandler (24) zu dem Inverter (23) zugeführt wird.
Elektrofahrzeug (11), das mit einem mit einer elektrischen Speichervorrichtung (13) zu verbindenden Stromaufnahmeverbinder (35) ausgestattet ist und bei dem ein Stromzufuhrverbinder (52) einer elektrischen Ladeeinrichtung (12) während des Ladevorgangs mit dem Stromaufnahmeverbinder (35) verbunden ist, wobei das Elektrofahrzeug Folgendes aufweist: - ein Relais (39, 40), das zwischen die elektrische Speichervorrichtung (13) und den Stromaufnahmeverbinder (35) elektrisch geschaltet ist und das zwischen einem Verbindungszustand und einem Trennungszustand umschaltbar ist; - einen Wandler (24), der zwischen die elektrische Speichervorrichtung (13) und das Relais (39, 40) elektrisch geschaltet ist und dazu ausgebildet ist, eine Spannung einer elektrischen Leistung der elektrischen Speichervorrichtung (13) zu verstärken und die verstärkte Leistung dem Relais (39, 40) zuzuführen; und - eine Ausfallzustand-Steuerung (42) zum Betätigen des Wandlers (24) zum Erhöhen einer an eine Endseite des Relais (39, 40) angelegten Spannung sowie zum anschließenden Schalten des Relais (39, 40) in den Trennungszustand, wenn eine Unterbrechung der Ladestromzufuhr von der elektrischen Ladeeinrichtung (12) fehlschlägt.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Ausfallzustand-Steuerung (42) das Relais (39, 40) in den Trennungszustand schaltet, nachdem ein elektrischer Strom in einer stromführenden Leitung (36, 37), die die elektrische Speichervorrichtung (13) mit dem Stromzufuhrverbinder (52) verbindet, geringer geworden ist als ein vorbestimmter Wert.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Elektrofahrzeug (11) einen Inverter (23) zum Zuführen von elektrischer Leistung zu einem Elektromotor (20) aufweist; und wobei während der Fahrt des Fahrzeugs (11) die verstärkte, gespeicherte elektrische Leistung von dem Wandler (24) dem Inverter (23) zugeführt wird.