DE102013107519A1

DE102013107519A1 - Fahrzeugladesystem

Info

Publication number: DE102013107519A1
Application number: DE102013107519.3A
Authority: DE
Inventors: William David Treharne; Douglas Raymond Martin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2014-01-23
Also published as: US20140021914A1; CN103568860A; CN103568860B; US9467002B2

Abstract

Es wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Batterie, eine mit der Batterie elektrisch verbundene Ladeplatte und einen Temperatursensor zur Ausgabe eines eine erfasste Temperatur anzeigenden Signals umfasst. Der Temperatursensor kann zur Bestimmung der Temperatur in dem Bereich nahe der Ladeplatte positioniert sein. Außerdem enthält das Fahrzeug mindestens eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, (a) zu bewirken, dass ein Assoziierungssignal während eines Batterieladevorgangs wiederholt übertragen wird, so dass das Laden der Batterie über die Ladeplatte aufrechterhalten wird, und (b) als Reaktion darauf, dass die erfasste Temperatur einen Primärschwellwert übersteigt, zu bewirken, dass die wiederholte Übertragung des Assoziierungssignals unterbrochen wird, so dass das Laden der Batterie angehalten wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Wiederaufladen von Fahrzeugbatterien.
HINTERGRUND
Ladeverfahren für batterie-elektrische Fahrzeuge (BEVs, BEV – battery electric vehicles) und Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs, PHEV – plug in hybrid electric vehicle) haben mit Fortschritten beim Fahrzeugantrieb und bei der Batterietechnologie eine weitere Verbreitung gefunden.
KURZDARSTELLUNG
Bei mindestens einer Ausführungsform wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Batterie, eine mit der Batterie elektrisch verbundene Ladeplatte und einen Temperatursensor zur Ausgabe eines eine erfasste Temperatur anzeigenden Signals umfasst. Der Temperatursensor kann zur Bestimmung der Temperatur in dem Bereich nahe der Ladeplatte positioniert sein. Außerdem enthält das Fahrzeug mindestens eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, (a) zu bewirken, dass ein Assoziierungssignal während eines Batterieladevorgangs wiederholt übertragen wird, so dass das Laden der Batterie über die Ladeplatte aufrechterhalten wird, und (b) als Reaktion darauf, dass die erfasste Temperatur einen Primärschwellwert übersteigt, zu bewirken, dass die wiederholte Übertragung des Assoziierungssignals unterbrochen wird, so dass das Laden der Batterie angehalten wird.
Bei mindestens einer Ausführungsform wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Batterie, eine mit der Batterie elektrisch verbundene Ladeplatte und einen zur Ausgabe eines eine Temperatur in der Nähe der Ladeplatte anzeigenden Signals konfigurierten Sensor umfasst. Weiterhin enthält das Fahrzeug mindestens eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, (a) zu bewirken, dass ein Assoziierungssignal während eines Ladens der Batterie über die Ladeplatte wiederholt zu einem Ladesystem übertragen wird, so dass das Laden der Batterie aufrechterhalten wird, und (b) als Reaktion darauf, dass die Temperatur einen Primärschwellwert übersteigt, zu bewirken, dass die wiederholte Übertragung des Assoziierungssignals aufgehoben wird, so dass das Laden der Batterie abgebrochen wird.
Bei mindestens einer Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, das Ausgeben eines Temperatursignals, das eine Temperatur nahe einer Ladeplatte anzeigt, wiederholtes Übertragen eines Assoziierungssignals zu einem Ladesystem während des Ladens der Batterie über die Ladeplatte, so dass das Ladesystem das Laden der Batterie aufrechterhält, und Unterbrechen der wiederholten Übertragung des Assoziierungssignals als Reaktion darauf, dass die Temperatur einen Primärschwellwert übersteigt, so dass das Ladesystem das Laden der Batterie abbricht, umfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht eines an einer Ladestation angedockten Fahrzeugs;
2 ist ein Diagramm, das Ladestromreduzierungsstrategien in Bezug auf die erfasste Temperatur darstellt.
3 ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus zur Durchführung einer Wärmeregelung während Induktionsladens des Fahrzeugs; und
4 ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus zur Verwaltung von Batterieladung unter Integration von Temperaturerfassung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise auszuüben ist. Für einen Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit anderen Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern Ausführungsbeispiele für typische Anwendungen. Es können verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
Fahrzeuge können durch Batterieelektrizität angetrieben werden (BEVs) sowie durch eine Kombination von Energiequellen, darunter Batterieelektrizität. Zum Beispiel kommen Hybridelektrofahrzeuge (HEVs, HEV – hybrid electric vehicle) in Betracht, bei denen der Antriebsstrang sowohl durch eine Batterie als auch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird. In diesen Konfigurationen ist die Batterie wiederaufladbar, und ein Fahrzeugladegerät liefert Energie zum Wiederherstellen der Batterie nach der Entladung.
Auf 1 Bezug nehmend, wird ein Fahrzeugladesystem gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dargestellt und wird allgemein durch die Zahl 10 bezeichnet. Es wird Induktionsladen verwendet, um einem Fahrzeug 14 Energie von einem Fahrzeugladegerät 12 zuzuführen und so die Batterie wiederherzustellen. Es wird eine Ladestation 16 gezeigt, die das durch Induktionsladen zu ladende Fahrzeug 14 aufnimmt. Das Fahrzeug 14 ist an der Ladestation 16 angedockt, in der das Fahrzeugladegerät 12 untergebracht ist. Das Fahrzeugladegerät 12 kann zum Empfang von elektrischem Haushaltsstrom, wie zum Beispiel dem in einer typischen Hausgarage zur Verfügung stehenden, verbunden sein.
Das Fahrzeug 14 enthält eine Sekundärspule, die in einer Induktionsladeplatte 18 untergebracht ist, welche auf der Unterseite des Fahrzeugs 14 angeordnet ist. Die Sekundärinduktionsladeplatte 18 des Fahrzeugs ist mit der Fahrzeugbatterie elektrisch verbunden. Des Weiteren enthält das Fahrzeug 14 einen AC-zu-DC-Energiewandler, um die von dem Fahrzeugladegerät 12 empfangene AC-Energie zu durch die Batterie zu empfangener DC-Energie gleichzurichten und zu filtern. Das Fahrzeugladegerät 12 ist im Boden unterhalb des Fahrzeugs 14 angeordnet und enthält eine Primärladespule, die in einer entsprechenden Primärinduktionsladeplatte 20 untergebracht ist. Die Primärinduktionsladeplatte 20 ist allgemein horizontal und in einem Abstand von der Sekundärinduktionsladeplatte 18 des Fahrzeugs 18 positioniert. Die Primärinduktionsladeplatte 20 kann in der Höhe auslenkbar sein, um einen geeigneten Spalt zur Erleichterung des Ladens des Fahrzeugs 14 zu schaffen. Der Primärspule wird elektrischer Strom zugeführt, wodurch um die Primärinduktionsladeplatte 20 herum ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird. Wenn sich die Sekundärinduktionsladeplatte 18 des Fahrzeugs in naher Beziehung zu der gespeisten Primärinduktionsladeplatte 20 befindet, empfängt sie dadurch, dass sie sich in dem erzeugten elektromagnetischen Feld befindet, Energie. Strom wird in der Sekundärspule induziert und anschließend zu der Fahrzeugbatterie übertragen, wodurch eine Wiederaufladungswirkung bewirkt wird. Der Spalt zwischen den Platten gestattet eine Änderung der Fahrzeugausrichtung und auch die Berücksichtigung anderer zugelassener Fahrzeuge mit unterschiedlichen Fahrzeugniveaus.
Bei einer (nicht gezeigten) alternativen Ausführungsform ist die Primärinduktionsladeplatte der Ladestation dazu konfiguriert, sich in einer allgemein vertikalen Position zu befinden, zum Beispiel an oder nahe einer aufrechten Wand. Das Fahrzeug könnte eine entsprechende Sekundärinduktionsladeplatte an einem vorderen oder hinteren vertikalen Teil, zum Beispiel als Teil eines vorderen oder hinteren Stoßfängers, haben. Die Primär- und die Sekundärinduktionsladeplatte gelangen in eine nahe Beziehung, wenn das Fahrzeug zu der Ladestation gefahren und in einer festgelegten Ladeposition geparkt wird. Ein gewollter Spalt würde teilweise in Zusammenhang mit einer Variation der Parkposition des Fahrzeugs wieder zwischen der Primär- und der Sekundärinduktionsladeplatte vorgesehen sein.
Erneut auf 1 Bezug nehmend, ist das Fahrzeug 14 mit einer Steuerung 22 versehen. Obgleich die Fahrzeugsteuerung 22 als eine einzige Steuerung gezeigt ist, kann sie mehrere Steuerungen umfassen, die zur Steuerung mehrerer Fahrzeugsysteme verwendet werden. Zum Beispiel kann die Fahrzeugsteuerung 22 ein(e) Fahrzeugsystemsteuerung/Antriebsstrangsteuergerät (VSC/PCM – vehicle system controller/powertrain control module) sein. In dieser Hinsicht kann der Fahrzeugladesteuerungsteil der/des VSC/PCM in der/dem VSC/PCM eingebettete Software sein, oder er kann eine getrennte Hardware-Vorrichtung sein. Die Fahrzeugsteuerung 22 enthält allgemein eine beliebige Anzahl von Mikroprozessoren, ASICs, ICs, Speicher (z. B. FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) und Softwarecode zum Zusammenwirken miteinander zur Durchführung einer Reihe von Operationen. Außerdem enthält ein Mikroprozessor in der Fahrzeugsteuerung 22 ein Zeitglied zum Verfolgen abgelaufener Zeitintervalle zwischen einer Zeitreferenz und ausgewählten Ereignissen. Festgelegte Intervalle sind so programmiert, dass die Steuerung in auswählbaren Zeitintervallen bestimmte Ansteuerungssignale zuführt und gegebene Eingaben überwacht. Die Fahrzeugsteuerung steht mit der Fahrzeugbatterie in elektrischer Verbindung und empfängt Signale, die das Batterieladeniveau anzeigen. Des Weiteren steht die Fahrzeugsteuerung 22 über eine ein gemeinsames Busprotokoll (z. B. CAN) verwendende Hardline-Fahrzeugverbindung mit anderen Steuerungen in Verbindung und verwendet auch drahtlose Kommunikation.
Das Fahrzeugladegerät 12 ist mit einer Ladegerätsteuerung 24 versehen, die drahtlose Kommunikationsmittel aufweist. Die Ladegerätsteuerung 24 hat gleichermaßen eingebettete Software und ist dazu programmierbar, einen durch das Fahrzeugladegerät 12 bereitgestellten Leistungsfluss zu regulieren. In der Ladegerätsteuerung 24 eingebettete Software enthält auch ein Zeitglied zum Verfolgen der abgelaufenen Zeit zwischen festgelegten Ereignissen. Unter ausgewählten Bedingungen oder bei Empfang festgelegter Anweisungen kann die Ladegerätsteuerung 24 Leistungsfluss durch das Ladegerät 12 aktivieren, deaktivieren oder reduzieren. Das Fahrzeugladegerät 12 ist dazu konfiguriert, Signale zu empfangen, die Ladungsanweisungen von der Fahrzeugsteuerung 22 anzeigen.
Die Fahrzeugsteuerung 22 ist dazu konfiguriert, drahtlos mit der Ladegerätsteuerung 24 zu kommunizieren. Die drahtlose Kommunikation kann durch RFID, NFC, Bluetooth oder andere Drahtlosmethoden bewerkstelligt werden. Bei mindestens einer Ausführungsform wird die drahtlose Kommunikation dazu verwendet, einen Assoziierungsvorgang zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Fahrzeugladegerät 12 vor Einleitung eines Ladevorgangs durchzuführen. Der Assoziierungsvorgang kann umfassen, dass die Fahrzeugsteuerung 22 der Ladegerätsteuerung 24 ein Signal sendet, das eine Authentifizierungsanforderung anzeigt. Dann empfängt die Steuerung 22 ein Antwortsignal von der Ladegerätsteuerung 24 und verwendet das Antwortsignal zur Bestimmung, ob ein anfänglicher Authentifizierungsstatus für das Fahrzeugladegerät 12 gewährt werden soll. Die Authentifizierung kann durch mehrere festgelegte Faktoren beeinflusst werden, darunter der Hersteller, Nennleistungen, Sicherheitsschlüssel und/oder andere Authentifizierungsfaktoren. Auf Grundlage eines angemessenen Antwortsignals durch die Ladegerätsteuerung 24 bestimmt die Fahrzeugsteuerung 22 eine positive Assoziierung zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Fahrzeugladegerät 12. Nach Detektion eines authentifizierten Ladegeräts führt die Fahrzeugsteuerung 22 der Ladegerätsteuerung 24 ein Initiierungssignal zu, um das Ladesystem anzuweisen, einen Ladevorgang einzuleiten. Die anfängliche drahtlose Anforderung und anschließende Authentifizierungsantwort bilden einen Assoziierungs-”Handshake” zwischen den beiden Geräten. Die Assoziierung sorgt auch für weitere sichere Kommunikations- und Ansteuerungssignale zwischen dem Fahrzeug 14 und der Fahrzeugsteuerung 12. Wenn von der Fahrzeugsteuerung 22 keine positive Authentifizierungsantwort erhalten wird, kann ein Ansteuerungssignal bereitgestellt werden, um ein Laden zu verhindern.
Wie oben bei Bezugnahme auf 1 erwähnt, besteht zwischen der Sekundärinduktionsladeplatte 18 und der Primärinduktionsladeplatte 20 des Fahrzeugs ein Spalt. In Zusammenhang mit diesem Spalt besteht die Möglichkeit, dass Fremdobjekte in dem elektromagnetischen Ladungsfeld vorhanden sind. An einigen Objekten kann sich, wenn sie dem Ladungsfeld ausgesetzt sind, Wärme ansammeln. Zum Beispiel können Metallobjekte darin induzierte Wirbelströme haben und anschließend einen hohen Grad an Wärme anstauen. Diese Objekte können eine kritische Temperatur erreichen, wodurch eine Beschädigung des Objekts oder bei Kontakt mit anderem Fremdmaterial ein thermisches Ereignis verursacht wird. Darüber hinaus kann ein nach der Abfahrt des Fahrzeugs nahe der Ladeplatte belassenes überhitztes Objekt für Menschen und Tiere eine Gefahr bedeuten. Es werden hier Ladungsverwaltungsverfahren offenbart, die das Erfassen der Temperatur in einem Bereich nahe dem Ladungsfeld und eine anschließende Antwort umfassen. Mindestens ein Temperatursensor ist am Fahrzeug 14 oder an der Ladestation 16 angeordnet. Es wird eine Detektionszone erzeugt, die einen Bereich um das Paar Induktionsladeplatten herum umfasst. Mehrere gemeinsam verwendete Sensoren können eine weitere Erfassungszone bereitstellen. Des Weiteren sind verschiedene Sensorarten für diese Anwendung geeignet. Bei mindestens einer Ausführungsform sind Infrarotthermometersensoren am Fahrzeug 14 angeordnet, um die Temperatur nahe dem elektromagnetischen Ladungsfeld zu überwachen.
Das Ladesystem 10 ist dazu konfiguriert, den Ladungsvorgang so zu verwalten, dass eine Temperaturabweichung in dem Ladungsfeld sowohl detektiert als auch gemindert wird, bevor die Temperatur eine kritische Temperatur erreicht. Die Fahrzeugsteuerung 22 ist dazu konfiguriert, Ausgangssignale von den Temperatursensoren zu empfangen und diese Daten zur Verbesserung von dem Fahrzeugladegerät 12 zugeführten Anweisungen zu verwenden. Die Temperatursensoren sind vor der Ladungsinitiierung sowie während Ladevorgängen aktiv. Es wird ein Signal ausgegeben, das die in der Nähe der Ladeplatte 18 erfasste Temperatur anzeigt. Die Fahrzeugsteuerung 22 ist dazu konfiguriert, zu bewirken, wenn die erfasste Temperatur eine kritische Temperatur übersteigt, die dem Primärschwellwert entspricht, dass die Ladegerätsteuerung 24 die weitere Energiezufuhr zu der Primärinduktionsladeplatte 20 durch das Fahrzeugladegerät 12 deaktiviert.
Die Fahrzeugsteuerung 22 ist auch dazu konfiguriert, eine Reduzierung des durch das Fahrzeugladegerät 12 zugeführten Ladestroms zu bewirken. Eine Reduzierung des durch die Ladequelle zugeführten Ladestroms reduziert die in den Körper im Ladungsfeld zugeführte Energiemenge. Auf diese Weise kann ein Wiederaufladen der Batterie nach Detektion einer gewissen Erwärmung noch fortgeführt werden, wenn auch mit einer geringeren Rate. Die Fahrzeugsteuerung 22 ist dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass die erfasste Temperatur zwischen dem Primär- und dem Sekundärschwellwert liegt, die Übertragung eines Reduzierungssignals zum Fahrzeugladegerät 12 zu bewirken. Das Fahrzeugladegerät 12 wird durch das Reduzierungssignal dazu aufgefordert, Ladestrom auf einer reduzierten Amperehöhe zuzuführen. Durch Implementieren eines reduzierten Ladestroms als Reaktion auf die Detektion eines bestimmten Erwärmungsgrads kann der maximale Standardladestrom auf eine größere Höhe eingestellt werden als für ein System der Fall wäre, das die Temperatur nicht überwacht.
Das Fahrzeugladegerät 12 ist so konfiguriert, dass es ein wiederholtes Übertragen eines Signals von dem Fahrzeug 14 erfordert, um eine positive Assoziierung sowie einen andauernden Ladevorgang aufrechtzuerhalten. Das Fahrzeugladegerät 22 kann bewirken, dass das Assoziierungssignal intermittierend oder kontinuierlich übertragen wird. Bei mindestens einer Ausführungsform erfolgt das wiederholte Übertragen des Assoziierungssignals in vorbestimmten Zeitintervallen. Die Einleitung und/oder Beendigung des Assoziierungssignals kann auch durch ladungsverwandte Ereignisse ausgelöst werden, wie zum Beispiel durch festgelegte Batterieschwellladungshöhen oder durch das Fahrzeugladegerät abgegebene vorbestimmte kumulative Energieschwellwerte. Die Ladegerätsteuerung 24 ist dazu programmierbar, die Primärinduktionsladeplatte 20 zu deaktivieren, wenn innerhalb des festgelegten Zeitintervalls von dem Fahrzeug kein Signal empfangen wird. Es ist zweckmäßig, das Erfordernis laufender Assoziierungssignale als Mittel zur Deaktivierung des Ladens zu verwenden, wenn die erfasste Temperatur in dem Bereich nahe der Ladeplatte über einen vorbestimmten Wert zunimmt. Bei mindestens einer Ausführungsform ist die Fahrzeugsteuerung 22 dazu konfiguriert, die wiederholte Übertragung von Assoziierungssignalen zu dem Fahrzeugladegerät 12 als Reaktion darauf, dass die erfasste Temperatur einen vorbestimmten Primärschwellwert erreicht, zu unterbrechen. Die Unterbrechung des Assoziierungssignals bewirkt das Beenden der Energieversorgung der Primärinduktionsladeplatte 20. Über die Ladeplatte 18 der Batterie zugeführter Strom wird dadurch auf null reduziert. Ein redundantes Beendigungssignal kann zusätzlich zugeführt werden, um das Fahrzeugladegerät 12 zu deaktivieren.
2 stellt ein Diagramm von Ladestrom gegenüber der erfassten Temperatur in dem Bereich nahe den Induktionsladeplatten dar. Es werden mehrere mögliche Alternativen gezeigt, durch die Ladestrom als Funktion des erfassten Temperaturwerts reduziert wird. Kurve 50 stellt eine Strategie dar, durch die der Ladestrom von dem maximalen Ladestrom 52 linear reduziert wird, wenn die erfasste Temperatur den Sekundärschwellwert 54 übersteigt. Der Ladestrom wird auf null reduziert, wenn die erfasste Temperatur über die kritische Temperatur ansteigt, die hier als der Primärschwellwert 56 bezeichnet wird. Gemäß einer durch Kurve 58 dargestellten anderen Strategie wird der Ladestrom von dem maximalen Ladestrom 52 auf einen vorbestimmten reduzierten Ladestrom 60 stufenförmig heruntergeschaltet, wenn die erfasste Temperatur den Sekundärschwellwert 54 übersteigt. Weiterhin zeigt Kurve 58 ein zweites Herunterschalten auf null Ladestrom, wenn die erfasste Temperatur den Primärschwellwert 56 übersteigt. Kurve 62 stellt eine zusätzliche Strategie dar, die eine Ladestrom und die erfasste Temperatur in Beziehung setzende technisch ausgelegte Funktion verwendet. Es kann vorteilhaft sein, den Ladestrom schneller zu verringern, wenn die erfasste Temperatur anfangs den Sekundärschwellwert 54 übersteigt, um eine Temperaturabweichung schneller zu bewältigen. Schließlich stellt die Kurve 64 eine Strategie dar, durch die der Ladestrom von dem maximalen Ladestrom 52 linear auf einen reduzierten Ladestrom 60 reduziert wird, wenn die erfasste Temperatur von dem Sekundärschwellwert 54 auf den Primärschwellwert 56 ansteigt. Der Ladestrom wird weiter auf null reduziert, wenn die erfasste Temperatur den Primärschwellwert 56 übersteigt. Bei jeder Strategie wird das Laden abgeschaltet und kein Strom zugeführt, wenn die erfasste Strategie die kritische Temperatur, den Primärschwellwert 56, übersteigt.
Bei alternativen Ausführungsformen kann die Fahrzeugsteuerung dazu konfiguriert sein, einen Fahrzeugschalter zu steuern, um einen mit der Sekundärspule verbundenen Fahrzeugschaltkreis zu öffnen und so weiteres Laden des Fahrzeugs zu deaktivieren.
Erneut auf 1 Bezug nehmend, ist die Fahrzeugsteuerung 22 weiterhin dazu konfiguriert, die Erzeugung mehrerer Alarmsignale zu bewirken. Das Fahrzeug 14 ist mit einem Benutzerdisplay 26 innerhalb des Fahrzeuginnenraums versehen. Das Benutzerdisplay 26 dient als ein Alarmmechanismus für einen Bediener. Die Steuerung 22 kann die Erzeugung mehrere verschiedener Bord-Displaymeldungen bewirken. Zum Beispiel werden Displayalarme erzeugt, die einem Bediener melden, dass die Temperatur einen Schwellwert übersteigt, und/oder ihm die Deaktivierung eines Ladevorgangs melden. Die Fahrzeughupe ist ein zusätzlicher Alarmmechanismus, der als Reaktion auf eine Detektion einer hohen Temperatur in der Nähe des Ladungsfelds ein externes akustisches Alarmsignal bereitstellen kann. Die Alarmpulsdauer und das Wiederholungsmuster der Hupe können so eingestellt werden, dass sie zur Unterscheidung eines Temperaturabweichungsereignisses von anderen Ereignissen, die pulsierende Hupentöne verursachen, eindeutig sind. Die Alarme könne so konfiguriert sein, dass sie erzeugt werden, wenn die Temperatur den Sekundärschwellwert übersteigt, wodurch ein Vorgang zur Reduzierung des Ladestroms angefordert wird, oder wenn die Temperatur den Primärschwellwert übersteigt, wodurch die Deaktivierung eines Ladevorgangs angefordert wird.
Ein einen Algorithmus eines laufenden Assoziierungsvorgangs zeigendes Verfahren wird in 3 allgemein als Verfahren 200 dargestellt. Die Fahrzeugsteuerung beginnt einen Ladevorgang in Schritt 202, zum Beispiel nach Erreichen einer Anfangsassoziierung zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrzeugladegerät. Dann bestimmt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 208, ob das festgelegte Zeitintervall T2 zwischen der aktuellen Zeit und der Anfangszeitreferenz T0 abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, dann bleibt die Steuerung in Schritt 210 in einem Ruhezustand und führt dem Ladegerät kein das Laden des Fahrzeugs betreffendes Ansteuerungssignal zu. Dann kehrt die Steuerung zu Schritt 208 zurück, um die seit der Zeitreferenz T0 aktuelle abgelaufene Zeit bezüglich des festgelegten Zeitintervalls T2 erneut zu überprüfen. Es versteht sich, dass das Zeitintervall T2 kurz genug sein kann, in etwa einer kontinuierlichen Assoziierung zwischen dem Fahrzeug und dem Ladegerät zu entsprechen.
Nach Ablauf des festgelegten Zeitintervalls T2 bestimmt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 210, ob sich das Fahrzeug in einem drehmomentaktivierten Zustand befindet. Wenn das Fahrzeug drehmomentaktiviert ist, führt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 212 ein Signal zu, das einen Befehl zum Anhalten oder Deaktivieren des Fahrzeugladegeräts anzeigt. Die Steuerung würde dann das Zeitglied in Schritt 214 auf die Zeitreferenz T0 zurückstellen und anschließend in Schritt 206 zu einem Anfangsassoziierungsvorgang zurückkehren.
Wenn das Fahrzeug in Schritt 210 nicht drehmomentaktiviert ist und sich zum Beispiel in einem geparkten Zustand befindet, dann bestimmt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 216, ob das Fahrzeug Energie von dem Ladegerät benötigt. Wenn das Fahrzeugbatterieladeniveau einen festgelegten Schwellwert übersteigt und wenn andere Fahrzeugaktivitäten keiner Stromversorgung bedürfen, während das Fahrzeug an der Ladestation angedockt ist, führt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 226 ein Signal zu, das einen Befehl zum Deaktivieren des Fahrzeugladegeräts signalisiert. Es versteht sich, dass das Schwellladeniveau des laufenden Assoziierungsvorgangs gegebenenfalls das gleiche Niveau wie ein erforderlicher Batterieschwellwert haben kann, um anfänglich einen Ladevorgang zu beginnen.
Wenn entweder das Batterieladeniveau unter dem festgelegten Schwellladeniveau liegt oder wenn das Fahrzeug in Schritt 216 Energie von dem Ladegerät erfordert, um die Fahrzeugaktivitäten zu erleichtern, bewirkt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 218, dass ein Assoziierungssignal zu dem Fahrzeugladegerät übertragen wird. Das in Schritt 218 übertragene Assoziierungssignal bestätigt erneut jegliche vorherige Assoziierung und erhält einen gegebenen Ladevorgang aufrecht. Die Fahrzeugsteuerung oder die Ladegerätsteuerung können so konfiguriert sein, dass sie, wenn das Signal in Schritt 220 von dem Fahrzeugladegerät nicht empfangen wird, das Laden in Schritt 212 unterbrechen, da das Zeitintervall T2 abgelaufen ist und kein eine Assoziierung bestätigendes Signal empfangen worden ist. Die Steuerung(en) würde(n) dann das Zeitglied in Schritt 214 auf die Zeitreferenz T0 zurückstellen und anschließend in Schritt 206 zu einem Anfangsassoziierungsvorgang zurückkehren.
Nachdem das Fahrzeugladegerät das Assoziierungssignal in Schritt 220 empfangen hat, wird ein Fortdauern des Ladevorgangs aktiviert, und der Ladungszustand wird in Schritt 222 aufrechterhalten. Dann stellt (stellen) die Steuerung(en) das Zeitglied in Schritt 224 zurück und kehrt (kehren) zu Schritt 202 zurück. In Abhängigkeit von der Dauer von T2 kann das Assoziierungssignal als entweder regelmäßig oder kontinuierlich übertragen betrachtet werden, während die Fahrzeugsteuerung das Verfahren 200 zyklisch durchläuft.
Gemäß 4 wird ein Algorithmus zur Verwaltung von Batterieladung unter Integration von Temperaturerfassung allgemein durch das Verfahren 300 gezeigt. Die Fahrzeugsteuerung beginnt einen Ladevorgang in Schritt 302. Es können eine Assoziierungsanforderung und eine positive Reaktion, wie oben besprochen, erforderlich sein, um die Wahl des Ladevorgangs zu aktivieren. Die Fahrzeugsteuerung bewirkt die Aktivierung der Temperatursensoren in Schritt 306 zur Überwachung der Temperatur in dem Bereich nahe den Induktionsladeplatten. Wenn die Temperatursensoren aktiv sind, geben sie Signale aus, die der Fahrzeugsteuerung die erfasste Temperatur anzeigen. In Schritt 308 verwendet die Fahrzeugsteuerung von den Temperatursensoren empfangene Daten zur Bestimmung, ob die erfasste Temperatur den vordefinierten Sekundärschwellwert überschritten hat. Wenn der Sekundärschwellwert in Schritt 308 nicht überschritten worden ist, dann wird in Schritt 310 eine volle Stromladung aktiviert. Dann löscht die Fahrzeugsteuerung in Schritt 312 jegliche im Speicher hinsichtlich eines vorherigen Temperaturabweichungsereignisses gespeicherte Alarm-gesendet-Flags. Nach der Aktivierung einer Vollladung und Löschung der Alarme bewirkt die Steuerung in Schritt 314 die Übertragung des wiederholten Assoziierungssignals zu dem Ladegerät, um die vorherige Assoziierung aufrechtzuerhalten. Dann kehrt die Steuerung zu Schritt 302 zurück.
Wenn die erfasste Temperatur in Schritt 308 den Sekundärschwellwert überschritten hat, prüft die Fahrzeugsteuerung in Schritt 316, ob die erfasste Temperatur den Primärschwellwert überschritten hat. Wenn die Temperatur in Schritt 316 den Primärschwellwert nicht überschritten hat, bewirkt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 318 die Übertragung eines Reduzierungssignals, das das Fahrzeugladegerät dazu auffordert, in einen reduzierten Stromladungszustand einzutreten. Wie oben besprochen, kann der reduzierte Ladestrom auf einen vorbestimmten Wert eingestellt sein oder kann auch eine von dem Wert der erfassten Temperatur abgeleitete Funktion sein. Dann löscht die Fahrzeugsteuerung in Schritt 312 jegliche im Speicher hinsichtlich eines vorherigen Temperaturabweichungsereignisses gespeicherte Alarm-gesendet-Flags. Nach der Aktivierung der reduzierten Stromladung und Löschung der Alarme bewirkt die Steuerung in Schritt 314 die Übertragung des wiederholten Assoziierungssignals zu dem Ladegerät, um die vorherige Assoziierung aufrechtzuerhalten. Dann kehrt die Steuerung zu den Schritten 302 und 306 zurück, um die Temperaturerfassung wieder aufzunehmen.
Wenn die erfasste Temperatur in Schritt 316 den Primärschwellwert überschritten hat, bewirkt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 320, dass eine Energieversorgung durch das Ladegerät deaktiviert wird. Wenn ein Batterieladevorgang bereits im Gang ist, umfasst Schritt 320 Unterbrechen des Vorgangs als Reaktion auf ein Objektdetektierungssignal. Wie oben besprochen, kann die Unterbrechung des Batterieladevorgangs entweder durch einen positiven Beendigungsbefehl oder durch Aufhebung der Übertragung des wiederholten Assoziierungssignals oder durch eine Kombination davon erreicht werden. Die Aufhebung der wiederholten Übertragung des Assoziierungssignals bewirkt, dass das Fahrzeug und das Ladegerät die Assoziierung verlieren und das Laden der Batterie abgebrochen wird. Wenn ein Ladevorgang noch nicht begonnen hat, dann umfasst Schritt 320 Zuführen eines Signals, das einen Befehl zur Verhinderung der Ladungsinitiierung anzeigt.
In Schritt 322 bestimmt die Fahrzeugsteuerung, ob ein vorheriger Temperaturalarm zu einem Fahrzeugführer gesendet worden ist, der eine Temperaturabweichung und die Deaktivierung des Ladens des Fahrzeugs anzeigt. Ein vorheriger Alarm wird durch ein im Speicher der Steuerung gespeichertes Temperaturalarm-gesendet-Flag angezeigt. Wenn ein vorheriger Temperaturalarm gesendet worden ist, dann kehrt die Steuerung zu Schritt 306 zurück und aktiviert erneut die Temperatursensoren zur Detektion der Temperatur in dem Bereich nahe dem Ladungsfeld. Wenn jedoch in Schritt 322 kein vorheriger Alarm gesendet worden ist, dann wird als Reaktion auf die erfasste Temperatur in den Schritten 324 und 326 ein Alarm erzeugt. Der Alarm kann akustisch sein, wie in Schritt 326 gezeigt, und in Form eines pulsierenden Fahrzeughupentons vorliegen. Der externe pulsierende Hupenton kann eine eindeutige Dauer und/oder Wiederholung haben, um einen sich nicht beim Fahrzeug befindenden Fahrzeugführer zu benachrichtigen. Der Alarm kann auch eine Textnachricht umfassen, die zu einer mobilen Kommunikationsvorrichtung des Fahrzeugführers gesendet wird. Wie in Schritt 324 gezeigt, ist ein Bord-Alarm vorgesehen, um einen Fahrzeugführer im Fahrzeug zu benachrichtigen. Display-Nachrichten und akustische Töne benachrichtigen einen Fahrer, dass ein thermisches Ereignis detektiert worden ist. Nach der Bereitstellung eines Alarms für den Fahrzeugführer setzt die Fahrzeugsteuerung in Schritt 328 ein internes Alarm-gesendet-Flag, um ein Zeichen zu speichern, dass der Fahrzeugführer benachrichtigt worden ist. Dann kehrt die Steuerung zu Schritt 306 zurück, um ein Aktivieren der Temperatursensoren zu bewirken.
Bei mindestens einer Ausführungsform ist das Fahrzeug mit einer auslenkbaren Abdeckung versehen, um die Sensoren zu schützen. Auf der Unterseite eines Fahrzeugs positionierte Sensoren sind anfälliger für Schotterteilchen und Verunreinigungen, die sich auf den Linsen der Sensoren ansammeln. Diese Ansammlung beeinflusst die Genauigkeit der Sensormesswerte, und ab einem gewissen Punkt kann es zu Funktionsuntüchtigkeit kommen. Sensoren in dieser Position sind mit einer auslenkbaren Abdeckung gepaart, um im Nichtladungsmodus, zum Beispiel bei aktivem Fahren, Schutz vor Schotterteilchen zu gewähren. Die Abdeckung wird ausgeklappt, wenn die Sensoren inaktiv sind, und eingezogen, wenn die Sensoren aktiviert sind, wodurch die Linse, wenn angemessen, für Temperaturerfassung freigelegt wird.
Bei mindestens einer zusätzlichen Ausführungsform kann das Fahrzeug nach Erreichen einer im Wesentlichen vollen Batterieladung dem Fahrzeugladegerät weiter Strom entnehmen. Dem Ladegerät kann nach Bedarf Strom entnommen werden, um bei Andockung an die Ladestation andere Fahrzeugaktivitäten zu ermöglichen. Während oder nach dem Zeitpunkt des Erreichens einer vollen Ladung kann die Fahrzeugsteuerung einen Stromfluss von dem Ladegerät einleiten, um die Batterie thermisch zu kühlen oder zu beheizen oder den Fahrzeuginnenraum zu heizen oder zu kühlen. Im Verlauf einer langfristigen Unterstellung kann das Fahrzeug darüber hinaus unter Verwendung des Fahrzeugladegeräts als Energiequelle hochgefahren werden, um Fahrzeugbedingungen zu überprüfen und andere Diagnoseroutinen durchzuführen.
Die hier offenbarten Prozesse, Methoden oder Algorithmen können auf eine Verarbeitungseinrichtung, eine Steuerung oder einen Computer, wozu eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit gehören kann, anwendbar sein oder durch sie implementiert werden. Ebenso können die Prozesse, Methoden oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausführbar sind, in vielen Formen gespeichert werden, darunter, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Einrichtungen, permanent gespeichert sind, und Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Einrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, veränderbar gespeichert sind. Die Prozesse, Methoden oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt implementiert werden. Als Alternative können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung von geeigneten Hardwarekomponenten, wie etwa ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen), FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), Zustandsautomaten, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder -einrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, realisiert werden.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein, jedoch können, wie für den Durchschnittsfachmann offensichtlich ist, zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Diese Merkmale können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Batterie; eine elektrisch mit der Batterie verbundene Ladeplatte; einen Sensor, der zur Ausgabe eines eine erfasste Temperatur anzeigenden Signals konfiguriert ist; und mindestens eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, zu bewirken, dass (a) ein Assoziierungssignal während eines Batterieladevorgangs wiederholt übertragen wird, so dass das Laden der Batterie über die Ladeplatte aufrechterhalten wird, und (b) als Reaktion darauf, dass die erfasste Temperatur einen Primärschwellwert übersteigt, die wiederholte Übertragung des Assoziierungssignals unterbrochen wird, so dass das Laden der Batterie angehalten wird.
Das Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Sensor zur Erfassung der Temperatur in einem Bereich nahe der Ladeplatte positioniert ist.
Das Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die erfasste Temperatur größer als ein Sekundärschwellwert und kleiner als der Primärschwellwert ist, zu bewirken, dass ein Reduzierungssignal übertragen wird, so dass die Batterie über die Ladeplatte mit einem reduzierten Ladestrom aufgeladen wird.
Das Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei der reduzierte Ladestrom eine Amperehöhe hat, die eine Funktion eines Grads der erfassten Temperatur ist.
Das Fahrzeug nach Anspruch 3, das ferner einen Alarmmechanismus umfasst, der mit der Steuerung in Verbindung steht und dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die erfasste Temperatur den Sekundärschwellwert übersteigt, einen Alarm zu erzeugen.
Das Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die erfasste Temperatur den Primärschwellwert übersteigt, zu bewirken, dass ein Beendigungssignal übertragen wird, so dass das Laden der Batterie über die Ladeplatte angehalten wird.
Das Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner eine Abdeckung umfasst, die dazu konfiguriert ist, den Sensor abzuschirmen, wenn der Sensor inaktiv ist, und sich einzuziehen, wodurch der Sensor, wenn er aktiv ist, freigelegt wird.
Das Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, zu bewirken, dass das Assoziierungssignal in vorbestimmten Zeitintervallen während eines Ladevorgangs wiederholt übertragen wird.
Das Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, vor dem Bewirken der wiederholten Übertragung des Assoziierungssignals den Sensor zu aktivieren.
Das Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner einen Alarmmechanismus umfasst, der mit der Steuerung in Verbindung steht und dazu konfiguriert ist, als Reaktion darauf, dass die erfasste Temperatur den Primärschwellwert übersteigt, einen Alarm zu erzeugen.