DE102013210707A1

DE102013210707A1 - Stromloses Ziehen eines Ladesteckers

Info

Publication number: DE102013210707A1
Application number: DE102013210707.2A
Authority: DE
Inventors: Marco Hausrath; Detlef von Reusner; Josef Krammer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-12-11
Also published as: CN104242376A; CN104242376B

Abstract

Die Erfindung betrifft das drahtgebundene Laden eines Elektrofahrzeugs (insbesondere entsprechend Mode 2 der IEC 61851-1 ). Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum sicheren Abziehen eines Ladesteckers aus einer Haushaltssteckdose des Niederspannungsnetzes. Es wird eine Steuereinheit für ein elektrisches Ladekabel zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs aus dem Niederspannungsnetz beschrieben. Die Steuereinheit ist eingerichtet, ein Indiz dafür zu erfassen, dass ein Benutzer einen netzseitigen, nicht-verriegelten, Stecker des Ladekabels aus einer netzseitigen Steckdose ziehen möchte. Desweiteren ist die Steuereinheit eingerichtet, in Abhängigkeit von dem erfassten Indiz zu veranlassen, dass ein über den netzseitigen Stecker fließender Ladestrom unterbrochen wird.

Description

Die Erfindung betrifft das drahtgebundene Laden eines Elektrofahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum sicheren Abziehen eines Ladesteckers aus einer Haushaltssteckdose des Niederspannungsnetzes (insbesondere für das Laden entsprechend IEC 61851-1 Mode 2).
Elektrofahrzeuge und Plug-In-Fahrzeuge können über ein Mode-3-Ladekabel an einer sogenannten Wallbox (z. B. Mode-3-Laden nach IEC 61851-1) und Mode-3-Ladestationen geladen werden. Dabei kann von einer festen Installation ausgegangen werden, da das Ladekabel entweder fest mit der Wallbox verbunden ist oder da das Ladekabel, in entsprechender Weise zu einer Verbindung am Fahrzeug, während des Ladevorgangs verriegelt wird. Damit wird ein Abstecken unter Last, d. h. ein Abstecken bei Stromfluss, verhindert.
Die Situation ist anders beim Laden an einer Haushaltssteckdose, z. B. mittels eines IEC 61851-1 Mode-2-Ladekabel. In diesem Fall kann mangels eines Verriegelungsmechanismus das Kabel jeder Zeit von der Haushaltssteckdose (unter Last) abgezogen werden. D. h. wenn ein Fahrzeug an einer Haushaltssteckdose geladen wird, kann durch Abziehen des Steckers der Ladevorgang unterbrochen werden. Nachteilig dabei ist, dass der Stecker unter Last gezogen werden kann und dabei entstehende Funken die Steckkontakte von Stecker und Steckdose schädigen. Dadurch steigt in der Folge der Übergangswiderstand bei künftigen Ladevorgängen und damit die Verluste bzw. die thermische Belastung der Steckdose und des Steckers. Dies kann zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Steckers bzw. der Steckdose führen und/oder ein nicht beherrschbares thermisches Ereignis auslösen.
Das vorliegende Dokument adressiert die o. g. technischen Probleme. Insbesondere beschreibt das vorliegende Dokument eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren, durch die ein Abziehen eines Ladesteckers aus einer Steckdose unter Last vermieden werden kann.
Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein elektrisches Ladekabel beschrieben. Das elektrische Ladekabel kann z. B. zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs (z. B. eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb) dienen. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Straßenfahrzeug (z. B. ein Automobil) handeln.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, ein Indiz dafür zu erfassen, dass ein Benutzer einen netzseitigen Stecker des Ladekabels aus einer netzseitigen Steckdose ziehen möchte. Mit anderen Worten, die Steuereinheit kann eingerichtet sein, ein Indiz dafür zu ermitteln, dass mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit in naher Zukunft (z. B. in den nächsten 1, 2, 3 oder 4 Sekunden) der netzseitige Stecker des Ladekabels aus der netzseitigen Steckdose gezogen wird.
Bei dem netzseitigen Stecker kann es sich um einen nicht-verriegelten und/oder um einen nicht-verriegelbaren Stecker handeln. Insbesondere kann es sich um einen Stecker handeln, der eingerichtet ist, in eine netzseitige Haushalts-Steckdose gesteckt zu werden. Die Steckdose kann eingerichtet sein, einen Einphasen-Wechselstrom (z. B. bei 230 V oder 110 V) bereitzustellen.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem erfassten Indiz zu veranlassen, dass ein über den netzseitigen Stecker fließender Ladestrom unterbrochen wird. Mit anderen Worten, falls ein Indiz für einen Abziehwunsch bzw. für eine Abziehwahrscheinlichkeit erfasst wurde, so kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu veranlassen, dass der Ladestrom unterbrochen wird. Insbesondere kann veranlasst werden, dass der Ladestrom innerhalb eines vorgegebenen maximalen Zeitraums (z. B. 0.3 s) abgeschaltet wird, so dass, wenn der netzseitige Stecker tatsächlich abgezogen wird, das Abziehen im stromlosen Zustand erfolgt.
Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem erfassten Indiz, eine Puls-Weiten Modulation eines Pilotsignals auf einer Pilotleitung zum Fahrzeug (z. B. zu einem fahrzeugseitigen Steckverbinder des Ladekabels) zu unterbrechen, und damit zu veranlassen, dass der Ladestrom unterbrochen wird. Der fahrzeugseitige Steckverbinder des Ladekabels kann mit einem passenden Ladeanschluss des Fahrzeugs verbunden werden. Bei dem fahrzeugseitigen Steckverbinder des Ladekabels handelt es sich typischerweise um einen Stecker, der in eine passende Ladedose des Fahrzeugs gesteckt werden kann.
Das Pilotsignal (insbesondere ein Pegel des Pilotsignals) auf dem Ladekabel kann dazu verwendet werden, den Ladestrom über das Ladekabel zu kontrollieren. Außerdem kann die Steuereinheit eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem Pilotsignal, eine Ladeleitung zur Übertragung des Ladestroms zwischen dem netzseitigen Stecker und dem fahrzeugseitigen Stecker zu unterbrechen. Insbesondere kann das Ladekabel einen Schalter oder ein Relais umfassen, der eingerichtet ist, die Ladeleitung auf Veranlassung der Steuereinheit hin, zu unterbrechen. Durch die Unterbrechung wird sichergestellt, dass der Ladestrom abgeschaltet ist.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass eine optische und/oder akustische Information darüber ausgegeben wird, dass der Ladestrom unterbrochen wurde. Beispielsweise kann durch eine LED (Light Emitting Diode) an dem netzseitigen Stecker oder an einer In-Cable Control Box des Ladekabels angezeigt werden, dass der Ladestrom unterbrochen wurde. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Benutzer über den Ladestrom-Zustand informiert wird.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, einen Zeitraum seit Unterbrechung des Ladestroms zu ermitteln. Alternativ oder ergänzend kann der Zeitraum seit Erfassen des Abziehwunsches ermittelt werden. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu ermitteln, dass der netzseitige Stecker während des ermittelten Zeitraums nicht von der netzseitigen Steckdose getrennt wurde. Mit anderen Worten, es kann ermittelt werden, dass entgegen des erfassten Abziehwunsches oder entgegen der erfassten Abziehwahrscheinlichkeit, der netzseitige Stecker nicht aus der netzseitigen Steckdose gezogen wurde. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass die Unterbrechung des Ladestroms aufgehoben wird, wenn der ermittelte Zeitraum einen vordefinierten Zeit-Schwellwert (z. B. 30 s oder 60 s) erreicht oder überschreitet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Ladestrom nicht unnötig unterbrochen bleibt, und das Fahrzeug möglichst schnell aufgeladen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Ladekabel zum Verbinden einer netzseitigen Steckdose mit einem Fahrzeug (z. B. mit einer Ladedose des Fahrzeugs) beschrieben. Das Ladekabel kann den Anforderungen der Spezifikation (DIN) IEC 61851-1 entsprechen (z. B. gemäß der am Anmeldetag des vorliegenden Dokuments gültigen Fassung der o. g. Spezifikation). Insbesondere kann das Ladekabel eingerichtet seinen, einen IEC 61851-1 Mode 2 Ladevorgang durchzuführen.
Das Ladekabel umfasst einen netzseitigen Stecker, der eingerichtet ist, mit der netzseitigen Steckdose verbunden zu werden. Dabei können der netzseitige Stecker und/oder die netzseitige Steckdose ohne Verriegelungsmechanismus ausgeführt sein. D. h. der netzseitige Stecker und die netzseitige Steckdose können nicht-verriegelt und/oder nicht-verriegelbar miteinander verbunden sein.
Außerdem kann das Ladekabel einen fahrzeugseitigen Stecker umfassen, der eingerichtet ist, in die Ladedose des Fahrzeugs gesteckt zu werden. Andererseits kann das Ladekabel auch fest mit dem Fahrzeug verbunden sein (und daher keinen fahrzeugseitigen Stecker aufweisen). Desweiteren kann das Ladekabel eine Ladeleitung zur Übertragung eines Ladestroms von dem netzseitigen Stecker zum Fahrzeug (z. B. über einen fahrzeugseitigen Stecker) umfassen.
Desweiteren kann das Ladekabel einen Abzieh-Detektor umfassen, der eingerichtet ist, ein Indiz dafür zu erfassen, dass ein Benutzer den netzseitigen Stecker aus der netzseitigen Steckdose ziehen möchte (und/oder ein Indiz dafür zu ermitteln, dass mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit in naher Zukunft der netzseitige Stecker des Ladekabels aus der netzseitigen Steckdose gezogen wird). Der Abzieh-Detektor kann z. B. eine Taste oder einen Schalter umfassen, die jeweils eingerichtet sind, bei Betätigung ein erstes Sensorsignal zu erzeugen. Somit kann der Benutzer durch Betätigung der Taste oder des Schalters anzeigen, dass er den netzseitigen Stecker abziehen möchte. Alternativ oder ergänzend kann der Abzieh-Detektor einen Annäherungs- und/oder Berührungs-Sensor umfassen, der eingerichtet ist, ein zweites Sensorsignal zu generieren, wenn ein körperlicher Gegenstand (z. B. eine Hand des Benutzers) sich dem netzseitigen Stecker annähert und/oder wenn der körperliche Gegenstand den netzseitigen Stecker berührt. Alternativ oder ergänzend kann der Abzieh-Detektor einen Bewegungs-Sensor umfassen, der eingerichtet ist, ein drittes Sensorsignal zu generieren, wenn eine relative Bewegung von netzseitigem Stecker zur netzseitigen Steckdose detektiert wird (z. B. aufgrund einer Abziehkraft, die auf den Stecker einwirkt). Das erste, zweite und/oder dritte Sensorsignal können von der Steuereinheit des Ladekabels jeweils als Indiz dafür erfasst bzw. gewertet werden, dass ein Benutzer den netzseitigen Stecker aus der netzseitigen Steckdose ziehen möchte (und/oder dass mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit in naher Zukunft der netzseitige Stecker des Ladekabels aus der netzseitigen Steckdose gezogen wird).
Das Ladekabel kann eine Pilotleitung zwischen Steuereinheit und Fahrzeug (z. B. zwischen Steuereinheit und fahrzeugseitigem Stecker des Ladekabels) umfassen. Die Pilotleitung kann eingerichtet sein, ein Pilotsignal zu übertragen. Der Ladestrom kann von dem Pilotsignal abhängen. Insbesondere kann die Steuereinheit des Ladekabels eingerichtet sein, durch Puls-Weiten Modulation des Pilotsignals, die Höhe des Ladestroms zu beeinflussen.
Das Ladekabel kann einen Schalter umfassen, der von der Steuereinheit des Ladekabels kontrolliert wird. Der Schalter kann eingerichtet sein, die Ladeleitung auf Veranlassung der Steuereinheit hin zu unterbrechen.
Das Ladekabel kann eine In-Cable-Control Box (ICCB) umfassen, die über einen Teil der Ladeleitung mit dem netzseitigen Stecker verbunden ist. Der Abzieh-Detektor und die Steuereinheit können in der In-Cable-Control Box angeordnet sein. Das hat den Vorteil, dass die Komponenten des Ladekabels in der ICCB zusammengefasst werden können.
Alternativ kann der Abzieh-Detektor in dem netzseitigen Stecker angeordnet sein, und die Steuereinheit kann in der In-Cable-Control Box angeordnet sein. Das Ladekabel kann eine Signalleitung zwischen Abzieh-Detektor und Steuereinheit umfassen (um die ein oder mehreren Sensorsignale zu übertragen). Alternativ können die Steuereinheit (ggf. die gesamte ICCB) und der Abzieh-Detektor in dem netzseitigen Stecker angeordnet sein. Durch die Anordnung des Abzieh-Detektors in dem netzseitigen Stecker kann die Erfassung des Abziehwunsches bzw. der Abziehwahrscheinlichkeit verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum stromlosen Abziehen eines netzseitigen Steckers eines Ladekabels aus einer netzseitigen Steckdose beschrieben. Das Verfahren kann einen Teil bzw. alle der folgenden Verfahrensschritte umfassen. In einer Steuereinheit des Ladekabels kann ein Indiz dafür erfasst bzw. ermittelt werden, dass ein Benutzer den netzseitigen Stecker der netzseitigen Steckdose ziehen möchte. In Reaktion auf ein oder mehrere erfasste Indizien, kann durch die Steuereinheit des Ladekabels, eine Unterbrechung einer Puls-Weiten Modulation eines Pilotsignals auf einer Pilotleitung des Ladekabels (z. B. zwischen der Steuereinheit des Ladekabels und einem fahrzeugseitigen Stecker des Ladekabels) veranlasst werden.
An einer Steuereinheit des Fahrzeugs kann detektiert werden, dass die Puls-Weiten Modulation des Pilotsignals unterbrochen wurde. In Reaktion darauf, kann durch die Steuereinheit des Fahrzeugs ein am Fahrzeug empfangener Ladestrom unterbrochen werden. Außerdem kann durch die Steuereinheit des Fahrzeugs ein Pegel des Pilotsignals verändert werden, um anzuzeigen, dass das Fahrzeug nicht ladebereit ist. Durch die Steuereinheit des Ladekabels kann somit detektiert werden, dass das Fahrzeug nicht ladebereit ist. Daraufhin kann durch die Steuereinheit des Ladekabels eine Ladeleitung des Ladekabels unterbrochen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfätiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
1, 2 und 3 beispielhafte Ladekabel mit einem Abzieh-Detektor; und
4 einen beispielhaften Signalverlauf beim Abziehen eines Ladesteckers.
Wie eingangs dargelegt, kann das Abziehen eines Ladesteckers unter Last aus einer Steckdose zu einer Beschädigung der Steckdose und/oder des Ladesteckers führen. Dadurch können die Energieverluste bei zukünftigen Ladevorgängen erhöht werden. Im vorliegenden Dokument werden Vorrichtungen beschrieben, die für den Fall, dass beim Laden (z. B. beim IEC 61851-1 Mode 2 Laden) eines Fahrzeugs der Stecker an der Haushaltssteckdose während des Ladebetriebs vom Anwender abgezogen wird, ein Abziehen unter Last verhindern können.
Es wird vorgeschlagen am Ladekabel ein Bedienelement so anzuordnen, dass der Anwender das Bedienelement betätigt, bevor der Anwender den Stecker des Ladekabels aus der Haushaltssteckdose zieht. Mit anderen Worten, es wird vorgeschlagen, das Ladekabel mit einem Abzieh-Detektor zu versehen, der eingerichtet ist, zu erkennen, dass der Anwender den Stecker des Ladekabels aus der Haushaltssteckdose ziehen möchte bzw. mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit in Kürze aus der Steckdose ziehen wird. Bei dem Abzieh-Detektor (oder dem Bedienelement) kann es sich z. B. um eine Taste oder einen Schalter handeln, die bzw. den der Anwender vor dem Abziehen des Steckers betätigen kann, um anzuzeigen, dass er den Stecker des Ladekabels aus der Haushaltssteckdose ziehen möchte. Die Taste oder der Schalter kann z. B. im Griff oder im Stellfuß einer In-Cable Control Box (ICCB) des Ladekabels angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann es sich bei dem Abzieh-Detektor um einen Sensor handeln, der eingerichtet ist, die Annäherung der menschlichen Hand an den Stecker zu erkennen. Beispielsweise kann es sich um einen kapazitiven Sensor handeln, der bereits eine Annäherung eines körperlichen Gegenstand detektieren kann, und/oder um einen resistiven Sensor handeln, der eine Berührung durch einen körperlichen Gegenstand detektieren kann.
Die Betätigung des Bedienelements (d. h. der durch den Abzieh-Detektor erfasste Abziehwunsch) kann von einer Steuereinheit des Ladekabels erkannt werden. Die Steuereinheit des Ladekabels kann z. B. in der In-Cable Control Box (ICCB) des Ladekabels angeordnet sein. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, ein Sensorsignal von dem Bedienelement/von dem Abzieh-Detektor zu empfangen, wobei das Sensorsignal anzeigt, dass ein Indiz für einen Abziehwunsch detektiert wurde. Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, die erkannte Information bzgl. des Abziehwunsches dem Fahrzeug zu signalisieren. Das Fahrzeug (insbesondere eine Steuereinheit des Fahrzeugs) kann eingerichtet sein, daraufhin den Ladestrom abzuschalten und das Fahrzeug in den Zustand „nicht ladebereit” (z. B. Status B der Edition 2 oder Status B1 der Edition 3 der Spezifikation IEC 61851-1) zu versetzen. Desweiteren kann die Steuereinheit (z. B. die ICCB) eingerichtet sein, dem Anwender optisch und/oder akustisch anzuzeigen, dass das Laden abgebrochen wurde. Der Benutzer kann nach Abschalten des Ladestroms, den Stecker des Ladekabels an der Haushaltssteckdose stromlos abziehen. Es wird somit durch das Bedienelement bzw. den Abzieh-Detektor sichergestellt, dass der Stecker des Ladekabels nicht unter Last aus der Steckdose gezogen werden kann.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu detektieren, ob der Stecker tatsächlich aus der Steckdose gezogen wird oder nicht. Beispielsweise kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu erkennen, ob weiterhin eine Netzspannung bereitgestellt wird. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Länge eines Zeitraums seit Betätigung des Bedienelements und/oder seit Erfassen eines Abziehwunsches durch den Abzieh-Detektor zu messen. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu erkennen, dass der Zeitraum seit Betätigung des Bedienelements und/oder seit Erfassen eines Abziehwunsches durch den Abzieh-Detektor einen vordefinierten Zeit-Schwellwert erreicht oder überschritten hat. Der vordefinierte Zeit-Schwellwert kann z. B. 30 s oder 60 s oder mehr sein. Wird erkannt, dass der vordefinierte Zeit-Schwellwert erreicht wurde oder überschritten ist und der Stecker in diesem Zeitraum nicht aus der Steckdose gezogen wurde, so kann die Steuereinheit des Ladekabels eingerichtet sein, eine Wiederaufnahme des Ladevorgangs anzustoßen. Mit anderen Worten, die Steuereinheit kann eingerichtet sein, nach Ablauf eines vordefinierten Timeouts (z. B. 30 s) zu veranlassen, dass das Fahrzeug das Laden wieder aufnimmt, wenn der netzseitige Stecker nicht aus der Steckdose gezogen wird.
Es wird vorgeschlagen, das in der Spezifikation IEC 61851-1 definierte Pilotsignal als Signal zum Fahrzeug zu verwenden, um anzuzeigen, dass der Benutzer beabsichtigt, den Stecker des Ladekabels aus der Steckdose zu ziehen. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, eine PWM (Puls-Weiten Modulation) auf dem Pilotsignal abzuschalten, wenn das Bedienelement am Ladekabel betätigt wird bzw. wenn ein Abziehwunsch durch den Abzieh-Detektor erfasst wird. Die Unterbrechung der PWM des Pilotsignals entspricht z. B. dem Status C1 in der Edition 3 der Spezifikation IEC 61851-1.
Das Ladekabel kann durch eine Vielzahl von Leitungen eine Vielzahl von Stromkreisen ermöglichen. Insbesondere kann das Ladekabel über ein oder mehrere Ladeleitungen einen Ladestromkreis ermöglichen, über den die elektrische Energie vom Stromnetz (z. B. über den Haushaltsstecker) an das Fahrzeug übertragen wird. Darüber hinaus kann das Ladekabel über ein oder mehrere Pilotleitungen einen sogenannten Pilotstromkreis ermöglichen, der zum Austausch eines Pilotsignals zwischen einer Steuereinheit des Ladekabels (z. B. in der ICCB) und einer Steuereinheit des Fahrzeugs dient. Insbesondere kann die Steuereinheit des Fahrzeugs eingerichtet sein, durch Einstellung eines vordefinierten Pegels des Pilotsignals einen ladebezogenen Zustand des Fahrzeugs mitzuteilen. Die Steuereinheit des Ladekabels kann eingerichtet sein, durch Puls-Weiten Modulation (z. B. zwischen 7% und 97% Duty Cycle) des Pilotsignals dem Fahrzeug mitzuteilen, welche Stromstärke maximal von der verfügbaren Stromquelle (über den netzseitigen Stecker) bereitgestellt werden kann. Das Pilotsignal kann dabei mit einer vordefinierten Frequenz (z. B. 1 kHz) zwischen zwei vordefinierten Pegeln oszillieren.
4 zeigt einen beispielhaften Signalverlauf des Pilotsignals 401. In einem ersten Zeitabschnitt 411 oszilliert das Pilotsignal 401 zwischen den Pegeln +6 V und –12 V. In diesem Zeitraum 411 wird das Fahrzeug geladen. Zum Zeitpunkt 412 wird das Bedienelement betätigt oder wird der Abziehwunsch durch den Abzieh-Detektor erfasst. Die Steuereinheit des Ladekabels ist eingerichtet, die PWM des Pilotsignals 401 zu unterbrechen und dadurch der Steuereinheit des Fahrzeugs zu signalisieren, dass der Ladevorgang unterbrochen werden soll. Die Steuereinheit des Fahrzeugs kann auf Basis der ausgeschalteten PWM des Pilotsignals 401 den Abschaltwunsch erkennen (Übergang von Status C2 auf Status C1 in der Edition 3 der Spezifikation IEC 61851-1).
Die Steuereinheit des Fahrzeugs unterbricht daraufhin (zum Zeitpunkt 413) den AC (Alternating Current) Ladestrom 404 (im Ladestromkreis des Ladekabels). Dadurch wird der Ladestrom-Fluss durch das Ladekabel unterbrochen. Desweiteren kann die Steuereinheit des Fahrzeugs eingerichtet sein (zum Zeitpunkt 414), einen Schalter (z. B. Schalter S2 gemäß Spezifikation IEC 61851-1) im Fahrzeug zu schalten, und damit über das Ladekabel signalisieren, dass das Fahrzeug seine Ladestromaufnahme auf Null reduziert hat und nicht mehr ladebereit ist. (Signalbild 403). Außerdem kann die Steuereinheit des Fahrzeugs eingerichtet sein, zum Zeitpunkt 414 einen Pegel des Pilotsignals 401 zu verändern (z. B. von 6 V auf 9 V), um der Steuereinheit des Ladekabels anzuzeigen, dass das Fahrzeug in den Zustand „nicht ladebereit” übergegangen ist (Status B1 gemäß Spezifikation IEC 61851-1).
Schließlich kann zum Zeitpunkt 415 von der Steuereinheit des Ladekabels und/oder von der Steuereinheit des Fahrzeugs erkannt werden, dass der Netzstecker abgezogen wurde. Daraufhin kann die Steuereinheit des Ladekabels oder die Steuereinheit des Fahrzeugs den Pegel des Pilotsignals weiter verändern. Insbesondere kann der Pegel des Pilotsignals auf 0 V gesetzt werden, wenn der Netzstecker gezogen wurde. Dies kann auch automatisch als Konsequenz aus dem Abziehen des Ladekabels erfolgen, so dass ein Abziehen des netzseitigen Steckers automatisch zu einem 0 V Pegel des Pilotsignals führt.
Durch den in 4 dargestellten beispielhaften Signalverlauf kann durch geeignete Signalisierung über das Pilotsignal 401 ein Abziehen des Ladekabels unter Last verhindert werden. Der Zeitraum zwischen Zeitpunkt 412 und Zeitpunkt 413 kann kleiner als oder gleich wie ein vorgegebener maximaler Zeitraum (z. B. 0.3 s) sein. Insbesondere können die Steuereinheiten des Ladekabels und der Fahrzeugs eingerichtet sein, das Pilotsignal derart zu generieren und/oder zu verändern, dass der Zeitraum zwischen Zeitpunkt 412 und Zeitpunkt 413 kleiner als oder gleich wie der vorgegebene maximale Zeitraum ist.
Das Bedienelement bzw. der Abzieh-Detektor kann in unterschiedlichen Teilen im Ladekabel untergebracht sein. 1 bis 3 zeigen drei beispielhafte Anordnungsmöglichkeiten. 1 zeigt ein Ladekabel 1 (z. B. ein Mode-2-Ladekabel), das während des Ladevorgangs mit seinem fahrzeugseitigen Stecker 12 in einer Ladedose 13 des Fahrzeugs 10 angesteckt ist, und mit einem wandseitigen (oder netzseitigen) Stecker 2 in eine Netz-Steckdose 15 (z. B. eine Haushaltssteckdose) gesteckt ist. Wenn der Benutzer das Ladekabel 1 abziehen will, betätigt er das Bedienelement 4 am Stecker 2 (oder veranlasst den Abzieh-Detektor 4 einen Abziehwunsch zu erfassen), wodurch Taster 6 geschaltet wird. Mit anderen Worten, der Abzieh-Detektor 4 kann bei Erfassen eines Abziehwunsches ein Sensorsignal (z. B. anhand des Tasters 6) generieren.
Das Sensorsignal des Tasters 6 wird mittels einer im Ladekabel 1 geführten Ader 7 zur In-Cable-Control-Box ICCB 3 übertragen. Die Steuereinheit 14 in der ICCB 3 erkennt dies und schaltet die Puls-Weiten Modulation des Pilotsignals 401 auf dem Pilotleiter 11 zum Fahrzeug 10 ab. Das Fahrzeug 10 geht daraufhin in den Zustand „nicht ladebereit” (siehe 4). Dies wird von der Steuereinheit 14 (z. B. über das Pilotsignal 401 auf dem Pilotleiter 11) erkannt und die Steuereinheit 14 schaltet den Leistungspfad 8, 9 mittels eines Schalters 5 ab. Je nach Ausführung der ICCB 3 können dabei ein Phasenleiter und ein Neutralleiter des Leitungspfads (d. h. der Ladeleitung) oder zusätzlich ein Schutzleiter des Leitungspfads (d. h. der Ladeleitung) getrennt werden. Der Benutzer kann daraufhin den Stecker 2 stromlos aus der Steckdose 15 abziehen.
2 zeigt eine Umsetzung, bei der das Bedienelement 4 (oder der Abzieh-Detektor) in der ICCB 3 untergebracht ist. 3 zeigt eine Umsetzung, bei der die gesamte Steuerung 3 und das Bedienelement 4 (oder der Abzieh-Detektor) im Stecker 2 zur Haushaltssteckdose unterbracht sind.
In dem vorliegenden Dokument wurden Vorrichtungen (und entsprechende Verfahren) beschrieben, die ein Abziehen eines netzseitigen Ladesteckers unter Last aus einer Haushaltssteckdose vermeiden. Insbesondere wurde ein Abzieh-Detektor oder ein Bedienelement beschrieben, dass eingerichtet ist, ein Indiz dafür zu erfassen, dass ein Benutzer des Ladekabels den Ladestecker aus der Haushaltssteckdose ziehen möchte. Das Bedienelement (bzw. der Abzieh-Detektor) kann in der ICCB des Ladekabels untergebracht sein. Insbesondere wenn die ICCB während des Ladevorgangs nahe an der Haushaltssteckdose steht, kann der Benutzer so geführt werden, dass er bequem den Ladestrom abschalten kann, bevor er das Kabel abzieht. Durch die Unterbrechung des Ladestroms wird sichergestellt, dass beim Ziehen des Steckers keine Funken oder Lichtbögen entstehen. Außerdem können dadurch die Kontakte von Haushaltssteckdose und Stecker geschont werden, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Kontakte führt. Desweiteren führt die vorgeschlagene Vorrichtung zu einer Erhöhung der Betriebssicherheit beim Laden, da der Übergangswiderstand zwischen den Kontakten von Steckdose und Stecker nicht durch Ablagerungen und Abtragen von Material vermindert wird. Dadurch wird auch erreicht, dass der Ladestrom nicht im Laufe der Zeit reduziert werden muss, da aufgrund des stromlosen Abziehens die Übergangswiderstände über die Zeit gleich bleiben. Außerdem kann durch die vorgeschlagene Vorrichtung der Bedienkomfort erhöht werden, da es ist nicht erforderlich ist, den Stecker zuerst am Fahrzeug abzuziehen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEC 61851-1 [0001]
IEC 61851-1 [0002]
IEC 61851-1 [0003]
IEC 61851-1 [0013]
IEC 61851-1 [0013]
IEC 61851-1 [0029]
IEC 61851-1 [0031]
IEC 61851-1 [0033]
IEC 61851-1 [0033]
IEC 61851-1 [0035]
IEC 61851-1 [0036]
IEC 61851-1 [0036]

Claims

Steuereinheit (14) für ein elektrisches Ladekabel (1) zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs (10), wobei die Steuereinheit (14) eingerichtet ist, – ein Indiz dafür zu erfassen, dass ein Benutzer einen netzseitigen, nichtverriegelten Stecker (2) des Ladekabels (1) aus einer netzseitigen Steckdose (15) ziehen möchte; und – in Abhängigkeit von dem erfassten Indiz zu veranlassen, dass ein über den netzseitigen Stecker (2) fließender Ladestrom (404) unterbrochen wird.
Steuereinheit (14) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (14) eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem erfassten Indiz, eine Puls-Weiten-Modulation eines Pilotsignals (401) auf einer Pilotleitung (11) zu einem fahrzeugseitigen Steckverbinder (12) des Ladekabels (1) zu unterbrechen, und damit zu veranlassen, dass der Ladestrom (404) unterbrochen wird.
Steuereinheit (14) gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (14) eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Pilotsignal (401), eine Ladeleitung (8, 9) zur Übertragung des Ladestroms zwischen dem netzseitigen Stecker (2) und dem fahrzeugseitigen Steckverbinder (12) zu unterbrechen.
Steuereinheit (14) gemäß einem beliebigen vorherigen Anspruch, wobei die Steuereinheit (14) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass eine optische und/oder akustische Information darüber ausgegeben wird, dass der Ladestrom (404) unterbrochen wurde.
Steuereinheit (14) gemäß einem beliebigen vorherigen Anspruch, wobei die Steuereinheit (14) eingerichtet ist, – einen Zeitraum seit Unterbrechung des Ladestroms (404) zu ermitteln; – zu ermitteln, dass der netzseitige Stecker (2) während des ermittelten Zeitraums nicht von der netzseitigen Steckdose (15) getrennt wurde; und – zu veranlassen, dass die Unterbrechung des Ladestroms (404) aufgehoben wird, wenn der ermittelte Zeitraum einen vordefinierten Zeit-Schwellwert erreicht oder überschreitet.
Ladekabel (1) zum Verbinden einer netzseitigen Steckdose (15) mit einem Fahrzeug (10), wobei das Ladekabel (1) umfasst – einen netzseitigen Stecker (2), der eingerichtet ist, nicht-verriegelt in die netzseitige Steckdose (15) gesteckt zu werden; – eine Ladeleitung (8, 9) zur Übertragung eines Ladestroms (404) von dem netzseitigen Stecker (2) zum Fahrzeug (10); – einen Abzieh-Detektor (4), der eingerichtet ist, ein Indiz dafür zu erfassen, dass ein Benutzer den netzseitigen Stecker (2) aus der netzseitigen Steckdose (15) ziehen möchte; und – eine Steuereinheit (14) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5.
Ladekabel (1) gemäß Anspruch 6, wobei der Abzieh-Detektor (4) ein oder mehrere umfasst von: – eine Taste oder ein Schalter, die eingerichtet sind, bei Betätigung ein erstes Sensorsignal zu erzeugen; – einen Annäherungs- und/oder Berührungs-Sensor, der eingerichtet ist, ein zweites Sensorsignal zu generieren, wenn ein körperlicher Gegenstand sich dem netzseitigen Stecker (2) annähert und/oder wenn der körperliche Gegenstand den netzseitigen Stecker (2) berührt; und – einen Bewegungs-Sensor, der eingerichtet ist, ein drittes Sensorsignal zu generieren, wenn eine relative Bewegung von netzseitigem Stecker (2) zur netzseitigen Steckdose (15) detektiert wird; wobei das erste, zweite und/oder dritte Sensorsignal von der Steuereinheit (14) jeweils als Indiz dafür erfasst werden, dass ein Benutzer den netzseitigen Stecker (2) aus der netzseitigen Steckdose (15) ziehen möchte.
Ladekabel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 7, wobei – der netzseitige Stecker (2) eingerichtet ist, in eine netzseitige Haushalts-Steckdose (15) gesteckt zu werden; und/oder – das Ladekabel (2) eingerichtet ist, einen IEC 61851-1 Mode 2 Ladevorgang durchzuführen.
Ladekabel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, wobei – das Ladekabel (1) eine Pilotleitung (11) zwischen Steuereinheit (14) und einem fahrzeugseitigen Steckverbinder (12) des Ladekabels (1) umfasst; – die Pilotleitung (11) eingerichtet ist, ein Pilotsignal (411) zu übertragen; und – der Ladestrom (404) von dem Pilotsignal (411) abhängt.
Ladekabel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, wobei – das Ladekabel (1) einen Schalter (5) umfasst, der von der Steuereinheit (14) kontrolliert wird; und – der Schalter (5) eingerichtet ist, die Ladeleitung (8, 9) auf Veranlassung der Steuereinheit (14) hin zu unterbrechen.
Ladekabel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 10, wobei – das Ladekabel (1) eine In-Cable-Control Box (3) umfasst, die über einen Teil der Ladeleitung (8) mit dem netzseitigen Stecker (2) verbunden ist; und – der Abzieh-Detektor (4) und die Steuereinheit (14) in der In-Cable-Control Box (3) angeordnet sind.
Ladekabel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 10, wobei – das Ladekabel (1) eine In-Cable-Control Box (3) umfasst, die über einen Teil der Ladeleitung (8) mit dem netzseitigen Stecker (2) verbunden ist; – der Abzieh-Detektor (4) in dem netzseitigen Stecker (2) angeordnet ist; – die Steuereinheit (14) in der In-Cable-Control Box (3) angeordnet ist; und – das Ladekabel (1) eine Signalleitung (7) zwischen Abzieh-Detektor (4) und Steuereinheit (14) umfasst.
Ladekabel (1) gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Steuereinheit (14) und der Abzieh-Detektor (4) in dem netzseitigen Stecker (2) angeordnet sind.
Verfahren zum stromlosen Abziehen eines netzseitigen Steckers (2) eines Ladekabels (1) zum Aufladen eines Fahrzeugs (10) aus einer netzseitigen Steckdose (15), wobei das Verfahren umfasst, – Erfassen, in einer Steuereinheit (14) des Ladekabels (1), eines Indizes dafür, dass ein Benutzer den netzseitigen Stecker (2) der netzseitigen Steckdose (15) ziehen möchte; – in Reaktion auf ein erfasstes Indiz, Unterbrechen durch die Steuereinheit (14) des Ladekabels (1), einer Puls-Weiten Modulation eines Pilotsignals (401) auf einer Pilotleitung (11) des Ladekabels (1) zum Fahrzeug (10); – Detektieren, an einer Steuereinheit des Fahrzeugs (10), dass die Puls-Weiten Modulation des Pilotsignals (401) unterbrochen wurde; – in Reaktion darauf, Unterbrechen, durch die Steuereinheit des Fahrzeugs (10), eines am Fahrzeug empfangenen Ladestroms (404); – Ändern, durch die Steuereinheit des Fahrzeugs (10), eines Pegels des Pilotsignals (401), um anzuzeigen, dass das Fahrzeug (10) nicht ladebereit ist; – Detektieren, durch die Steuereinheit (14) des Ladekabels (1), dass das Fahrzeug (10) nicht ladebereit ist; und – Unterbrechen, durch die Steuereinheit (14) des Ladekabels (1), einer Ladeleitung (8, 9) des Ladekabels (1).