DE102013221970A1

DE102013221970A1 - Ladekabel

Info

Publication number: DE102013221970A1
Application number: DE201310221970
Authority: DE
Inventors: Thomas Christ
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2015-04-30

Abstract

System, umfassend ein Plug-In-Fahrzeug und umfassend eine fahrzeugexterne Ladevorrichtung zum kabelgebundenen elektrischen Laden des Plug-In-Fahrzeugs an der Ladevorrichtung, wobei mit einem Ladekabel eine Ladeverbindung zwischen dem Plug-In-Fahrzeug und der fahrzeugexternen Ladevorrichtung für einen Ladevorgang herstellbar ist, so, dass das Ladekabel wickelbar ausgeführt ist, ein Ladevorgang in einem ersten Zustand ausführbar ist, in welchem das Ladekabel vollständig abgewickelt ist, ein Ladevorgang in einem zweiten Zustand ausführbar ist, in welchem das Ladekabel zumindest teilweise aufgewickelt ist, bei einem Ladevorgang in dem zweiten Zustand durch das System der zweite Zustand detektierbar ist und eine Information über das Vorliegen des zweiten Zustands in dem System hinterlegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein System, umfassend ein Plug-In-Fahrzeug und umfassend eine fahrzeugexterne Ladevorrichtung zum kabelgebundenen elektrischen Laden des Plug-In-Fahrzeugs an der Ladevorrichtung, wobei mit einem Ladekabel eine Ladeverbindung zwischen dem Plug-In-Fahrzeug und der fahrzeugexternen Ladevorrichtung für einen Ladevorgang herstellbar ist.
Aus dem Stand der Technik sind extern kabelgebunden ladbare Elektro- und Hybridfahrzeug bekannt, siehe z. B. die Schrift EP2583859A2 . Solche kabelgebundenen Ladeeinrichtungen sehen meist Kabeltrommeln vor, die insbesondere als Aufnahme für das Ladekabel zu Transportzwecken dienen. Dies geht z. B. aus der Schrift WO 2012069032A2 hervor. Es wird darin eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug beschrieben, die als eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug ein Elektrokabel und ein Ladeverbindungselement aufweist. Die Ladeeinrichtung umfasst eine Transporteinrichtung, welche das Elektrokabel in einen Innenraum der Kabeltrommel einziehen kann. Das Elektrokabel wird dann auf der Kabeltrommel aufgewickelt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes System, umfassend ein Plug-In-Fahrzeug und umfassend eine fahrzeugexterne Ladevorrichtung zum kabelgebundenen elektrischen Laden des Plug-In-Fahrzeugs an der Ladevorrichtung, wobei mit einem Ladekabel eine Ladeverbindung zwischen dem Plug-In-Fahrzeug und der fahrzeugexternen Ladevorrichtung für einen Ladevorgang herstellbar ist, anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein System gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß ist das Ladekabel wickelbar ausgeführt, und es ist ein Ladevorgang in einem ersten Zustand ausführbar, in welchem das Ladekabel vollständig abgewickelt ist, ein Ladevorgang in einem zweiten Zustand ausführbar, in welchem das Ladekabel zumindest teilweise aufgewickelt ist, bei einem Ladevorgang in dem zweiten Zustand durch das System der zweite Zustand detektierbar und eine Information über das Vorliegen des zweiten Zustands in dem System hinterlegbar.
Ein Plug-In-Fahrzeug ist ein Fahrzeug das kabelgebunden geladen werden kann. Unter einer wickelbaren Ausführung des Ladekabels ist zu verstehen, dass das Ladekabel einen flexiblen Kern und einen flexiblen Mantel aufweist. Das Ladekabel kann somit zu Schleifen gekrümmt werden, um einen Wickel bilden zu können. Der Radius der Schleifen bzw. des Wickels ist dabei so klein, dass sich eine komfortable Handhabbarkeit des Wickels für einen Nutzer des Fahrzeugs ergibt. Dies bedeutet, dass der Wickel z. B. in einer dafür vorgesehenen Ablage des Kofferraums des Fahrzeugs transportierbar ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das System eine Wickeleinheit auf, und es dient die Wickeleinheit in dem zweiten Zustand als Trägereinheit des Wickels.
Die Wickeleinheit kann etwa zylinderförmig ausgeführt sein und senkrecht zur Zylinderachse stehende Führungselemente aufweisen. Eine solche Wickeleinheit wird auch als Kabeltrommel bezeichnet.
Vorzugsweise ist das Plug-In-Fahrzeug zum Laden mit Wechselstrom als Ladestrom einer anliegenden Ladespannung versorgbar und es weist das Fahrzeug zur Durchführung des Ladevorgangs eine Ladeelektronik und eine Ladebuchse auf.
Die Ladeelektronik ist Teil einer Ladearchitektur des Fahrzeugs. Es kann bei hergestellter Ladeverbindung eine bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen der Ladeelektronik des Fahrzeugs und der Ladevorrichtung außerhalb des Fahrzeugs bestehen. Die Steuerung und Regelung des Ladevorgangs ist durch die Ladeelektronik oder die Ladevorrichtung durchführbar.
Gemäß einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung bei einem Ladevorgang ist die an der Ladebuchse des Fahrzeugs anliegende Ladespannung zu einem Messzeitpunkt messbar, es ist bei einem Ladevorgang ein über durch Ladebuchse des Fahrzeugs fließender Ladestrom zu dem Messzeitpunkt messbar, es ist aus der Ladespannung und dem Ladestrom ein Widerstand des Ladekabels zu dem Messzeitpunkt ermittelbar und es ist die Ermittlung des Widerstands des Ladekabels zu dem Messzeitpunkt zu mehreren Zeitpunkten wiederholbar, um einen zeitlichen Verlauf des Widerstands des Ladekabels zu ermitteln.
Das vorgeschlagene System, insbesondere die Ladeelektronik, ermittelt und überwacht die an der Ladebuchse des Fahrzeugs anliegende Ladespannung sowie den fließenden Ladestrom während eines Ladevorgangs. Eine solche Messung erfolgt zu diskreten Zeitpunkten in Form einer zyklischen Wiederholung.
Durch die Ladeelektronik ist der resultierende Widerstand nach dem Ohm'schen Gesetz ermittelbar. Der ermittelte Widerstand kann für bestimmte Zeitpunkte, die Messzeitpunkte, in der Ladeelektronik gespeichert werden, um einen zeitlichen Verlauf des Widerstands des Ladekabels zu ermitteln.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist anhand des Widerstands gemäß einer hinterlegten Widerstands-Temperatur-Kennlinie eine Temperatur des Ladekabels ermittelbar, es ist anhand des zeitlichen Verlaufs des Widerstands des Ladekabels ein zeitlicher Verlauf der Temperatur des Ladekabels ermittelbar und es ist anhand des zeitlichen Verlaufs der Temperatur des Ladekabels eine Temperaturanstiegsrate ermittelbar ist.
In dem System ist eine Widerstands-Temperatur-Kennlinie hinterlegt. Dies bedeutet, dass durch die Ladeelektronik dem Widerstand zu den bestimmten Zeitpunkten ein Temperaturwert zugeordnet werden kann. Auf diese Weise ist ein Temperaturverlauf des Ladekabels ermittelbar.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Temperaturanstiegsrate mit einem hinterlegten Ratenreferenzwert vergleichbar ist.
Die Temperaturanstiegsrate gibt eine Temperaturveränderung pro Zeiteinheit an. Diese Temperaturanstiegsrate wird zumindest zwischen zwei Temperaturwerten zu zwei Zeitpunkten der bestimmten Zeitpunkte ermittelt. Alternativ wird eine gemittelte Temperaturanstiegsrate aus mehreren solcher Temperaturanstiegsraten ermittelt. Auf diese Weise kann die Temperaturveränderung des Ladekabels während des Ladevorgangs ermittelt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bei einer Überschreitung des Ratenreferenzwertes durch die Temperaturanstiegsrate in Richtung zunehmender Temperaturanstiegsrate eine Ladeleistung des Ladevorgangs reduzierbar und/oder es ist einem Nutzer des Systems eine Warnung übermittelbar oder anzeigbar ist.
Die Warnung kann als eine Kurzmitteilung auf ein mobiles Endgerät, als eine elektronische Nachricht (E-Mail), als eine Push-Nachricht für Smartphone-Applikationen (App), als ein automatisierter Anruf oder in Form einer Anzeige der Ladevorrichtung ausgeführt sein.
Der Ratenreferenzwert ist ein Temperaturanstiegswert, welcher bei einer Nennleistung des Ladevorgangs und bei Ladung mit einem vollständig abgewickelten Ladekabel nicht überschreitbar ist und demzufolge auf eine Ladung mit einem teilweise aufgewickelten Ladekabel hindeutet.
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn bei einem Ladevorgang an der Ladebuchse des Fahrzeugs der zeitliche Verlauf der Ladespannung und der zeitliche Verlauf des Ladestroms ermittelbar sind.
Die Ladeelektronik ist Teil einer Ladearchitektur des Fahrzeugs. Es kann bei hergestellter Ladeverbindung eine bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen der Ladeelektronik des Fahrzeugs und der Ladevorrichtung außerhalb des Fahrzeugs bestehen. Die Steuerung und Regelung des Ladevorgangs ist durch die Ladeelektronik oder die Ladevorrichtung durchführbar.
Eine weitere Variante der vorliegenden Erfindung ist es, dass im Frequenzbereich eine Übertragungsfunktion des Ladekabels ermittelbar ist, und die Übertragungsfunktion die Phasenverschiebung zwischen dem Ladestrom und der Ladespannung wiedergibt. Die Übertragungsfunktion G(ω) bildet das Systemantwortverhalten der Spannung U bei einem gegebenen Eingangsstrom I als Laplace-transformierte Differenzialgleichung ab.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ergibt sich wenn, die Phasenverschiebung mit einem hinterlegten Phasenreferenzwert bzw. Phasenreferenzverlauf vergleichbar ist, und bei einer Überschreitung des Phasenreferenzwertes durch die Phasenverschiebung in Richtung zunehmender Phasenverschiebung eine Ladeleistung des Ladevorgangs reduzierbar ist und/oder einem Nutzer des Systems eine Warnung übermittelbar oder anzeigbar ist.
Der Phasenreferenzwert gibt eine Phasenverschiebung an, die bei einer Nennleistung des Ladevorgangs und bei Ladung mit einem vollständig abgewickelten Ladekabel nicht überschreitbar ist und demzufolge auf eine Ladung mit einem teilweise aufgewickelten Ladekabel hindeutet. Ein zumindest teilweise aufgerolltes Ladekabel weist eine höhere Induktivität als ein vollständig abgewickeltes Ladekabel auf und führt demzufolge zu einer höheren Phasenverschiebung beim Laden mit Wechselstrom bzw. Wechselspannung.
Es kann zur Ermittlung der Phasenverschiebung ein Teststrom durch das Kabel geleitet werden, um das Übertragungsverhalten des Systems zu bestimmen.
Die Erfindung beruht auf den nachfolgend dargelegten Überlegungen:
Bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen, die an einer externen Stromquelle kabelgebunden geladen werden können, spricht man auch von Plug-In-Fahrzeugen. Plug-In-Fahrzeuge können nach dem Stand der Technik typischerweise über eine Wallbox oder In-Cable-Box an einer Steckdose zu einem kommunalen Stromnetz (etwa ohne Beschränkung der Allgemeinheit zu einem Wechselstromnetz mit einer Wechselspannung mit einem Effektivwert von 230 V bei einem maximalen Strom von 16 A) geladen werden. Nach dem Stand der Technik kann ein Ladevorgang mit einem nicht vollständig von einer Kabeltrommel abgewickelten Ladekabel durchgeführt werden. Dabei kann es zu einer Erwärmung des Ladekabels und/oder zu Leistungseinbußen beim Laden kommen. In einem Extremfall kann es zu Lebensdauereinbußen des Ladekabels kommen, wenn etwa eine Isolierung des Ladekabels durch eine häufige, wiederholte Erwärmung einer erhöhten thermischen Belastung ausgesetzt ist.
Es wird deshalb vorgeschlagen, durch geeignete Messmittel den teilweise aufgewickelten Zustand des Ladekabels zu detektieren. Als alternative oder sich ergänzende Varianten werden eine Detektion auf Basis der Veränderung des ohmschen Widerstands des Ladekabels durch steigende Temperatur während des Ladevorgangs und eine Detektion auf Basis der Auswirkung der Induktivität des teilweise aufgewickelten Ladekabels auf den Phasenversatz zwischen Wechselstrom und Wechselspannung bei einem Ladevorgang vorgeschlagen.
Bei einem Ladevorgang mit Detektion eines teilweise aufgewickelten Ladekabels kann dem Nutzer durch das Fahrzeug und/oder die Wallbox und/oder die Kabeltrommel eine Warnung angezeigt werden. Es kann die Warnung auch über eine Datenfunkverbindung an ein mobiles Endgerät des Nutzers, z. B. ein Smartphone, übermittelt werden.
Außerdem kann die Ladeleistung bei Detektion des teilweise aufgewickelten Zustands des Ladekabels reduziert werden. Zu diesem Zwecke besteht eine Datenkommunikationsverbindung zwischen dem Plug-In-Fahrzeug und der Wallbox oder der In-Cable-Box.
Es bedeutet dies, dass auf diese Weise der Nutzer darauf hingewiesen wird, dass der Ladevorgang nicht optimal durchgeführt wird. Abhilfe kann durch den Nutzer selbst geschaffen werden, indem durch die Warnung das Ladekabel vollständig abgewickelt wird. Dadurch wird die Langlebigkeit des Kabels verbessert und es kann bei herabgesetzter Ladeleistung diese wieder erhöht werden.
Es wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird von einem Plug-In-Fahrzeug, das als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgestaltet ist, ausgegangen. Das Plug-In-Fahrzeug kann mit einem Ladekabel an einem Wechselstromnetz geladen werden. Zum Laden wird das Ladekabel mit einer Ladebuchse des Fahrzeugs und mit dem Wechselstromnetz, z. B. mit einer Steckdose des Netzes, in Verbindung gebracht. Das Ladekabel kann eine In-Cable-Box mit einer Schutzschalterfunktion, eine Pilotleitung, eine Proximityleitung nach dem Stand der Technik und eine Kommunikationsleitung enthalten.
Zum leichteren Transportieren kann das Ladekabel, das insgesamt eine Länge von mehreren Metern aufweist, aufgewickelt werden. Optional wird eine Vorrichtung als Träger für das Wickel genutzt. Das Laden kann mit vollständig abgewickeltem oder zumindest teilweise aufgewickeltem Kabel erfolgen. Schon bei einem teilweise aufgewickelten Kabel kann es zu einer unerwünschten Wärmeentwicklung des Kabelwickels kommen, wenn das Kabelwickel zu einem Wärmestau von bei der Stromleitung entstehender Wärme führt.
Nach dieser Ausführungsform ist der Zustand des zumindest teilweise aufgewickelten Kabels beim Laden detektierbar. Die Detektion erfolgt im Wesentlichen durch die fahrzeugseitig integrierte Ladeelektronik, die einen Ladevorgang steuert oder regelt.
Die Ladeelektronik detektiert z. B. mittels eines Messwiderstands die an der Ladebuchse des Fahrzeugs anliegende zeitabhängige Ladespannung U(t) sowie mittels eines Shunts den zeitabhängig fließenden Ladestrom I(t) während eines Ladevorgangs. Nach dem Ohm'schen Gesetz ist daraus der Ohm'sche Widerstand bestimmbar.
Bei einem Ladekabel gehorcht der zeitliche Verlauf des Widerstands folgendem Zusammenhang (Gleichung 1): R(t) ~ α·(T(t) – T₀), wobei die Temperatur T₀ die Temperatur des Ladekabels zum Zeitpunkt des Starts des Ladevorgangs angibt und der Koeffizient α einen Temperaturanstiegskoeffizienten angibt, der für das Ladekabel charakteristisch ist.
Die Ladeelektronik ermittelt gemäß Gleichung 1 aus der zeitlichen Veränderung des Widerstands ΔR(Δt) eine relative zeitliche Änderung der Temperatur ΔT(Δt). Die Detektion einer absoluten Temperatur ist möglich anhand (Gleichung 2): R(t) = R(t₀)·(1 + α·(T(t) – T₀)), mit dem Widerstand R(t₀) zum Zeitpunkt des Starts des Ladevorgangs.
Die relative zeitliche Änderung der Temperatur ΔT(Δt) mit einer Zeitdifferenz Δt zwischen zwei Messzeitpunkten dient als Erkennungsparameter für einen Ladevorgang mit nicht vollständig abgewickeltem Ladekabel. In einem solchen Zustand kann die Temperatur im Ladekabel, die durch den Ohm'schen Widerstand während der Leitung entsteht, nicht in ausreichendem Maße abgeführt werden. Es kommt durch das teilweise aufgewickelte Kabel zu einem Wärmestau, der zu einer Erwärmung des Ladekabels führt. Diese Erwärmung ist als Temperaturänderung ΔT(Δt) anhand Gleichung 1 detektierbar. Die Größe ΔT(Δt) wird auch als Temperaturanstiegsrate bezeichnet, da diese sich auf eine Zeitdifferenz bezieht bzw. auf eine Zeiteinheit beziehbar ist.
In der Ladeelektronik ist ein Referenzwert der Temperaturanstiegsrate hinterlegt, der mit ΔT₀(Δt) bezeichnet wird. Der Wert ΔT₀(Δt) ist ein Wert, der beim Laden mit einer vergleichbaren Ladeleistung und mit einem vollständig abgewickelten Ladekabel nicht erreichbar ist.
Mit anderen Worten deutet eine Überschreitung des Wertes ΔT₀(Δt) durch den Wert ΔT(Δt) in Richtung zunehmender Temperaturanstiegsrate auf einen Ladevorgang mit nicht vollständig abgewickeltem Ladekabel hin.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist ein Ladevorgang mit nicht vollständig abgewickeltem Ladekabel durch die induktiven Eigenschaften des teilweise aufgewickelten Ladekabels detektierbar. Dies beruht darauf, dass ein aufgewickelter Leiter eine andere Induktivität besitzt. Diese geänderte Induktivität wirkt sich auf das Übertragungsverhalten des komplexen Widerstands des Ladekabels nieder. Idealisiert betrachtet hat das Ladekabel im vollständig abgewickelten Zustand einen ohmschen Widerstand R gemäß G(ω) = R. Der induktive Anteil steigt bei aufgerollter Kabeltrommel an gemäß G(ω) = R + iL, so dass eine Übertragungsfunktion aufgrund der Induktivität L mit Imaginärteil resultiert.
Beim Laden mit einer Wechselspannung U(t) bzw. einem Wechselstrom I(t) führt induktives Verhalten des Übertragungsmediums aufgrund der Induktivität L zu einem Phasenversatz zwischen Strom und Spannung. Aus der Messung des zeitlichen Verlaufs von U(t) und I(t) kann auf den Phasenversatz φ geschlossen werden.
Es kann die Übertragungsfunktion G(ω) beispielsweise nach dem folgendem Prinzip ermittelt werden: Es wird das Ladekabel mit einem Teststrom I_T,ω(t) betrieben. Dieser wird zu diskreten Werten mit einer konstanten Tastrate abgetastet. Mit der gleichen Tastrate wird die resultierende Testspannung U_T,ω(t) gemessen. Im Laplace-transformierten Frequenzbereich kann die Systemgleichung, eine Differentialgleichung, einfach gelöst werden, da die Übertragungsfunktion in Partialbrüche zerfällt. Aus der komplexen Übertragungsfunktion ergibt sich die von der Frequenz ω Phasenverschiebung φ als arg(G).
In der Ladeelektronik ist ein Referenzwert der Phasenverschiebung hinterlegt, der φ₀ bezeichnet wird. Der Wert φ₀ ist Wert, der beim Laden mit einer vergleichbaren Ladeleistung und mit einem vollständig abgewickelten Ladekabel nicht erreichbar ist.
Mit anderen Worten deutet eine Überschreitung des Wertes φ₀ durch den Wert φ in Richtung zunehmender Phasenverschiebung auf einen Ladevorgang mit nicht vollständig abgewickeltem Ladekabel hin.
Bevorzugt erfolgt die Bestimmung der Phasenverschiebung mit dem Teststrom IT,ω(t), der mehrere Frequenzen in Form eines Frequenzspektrums enthält. Der Teststrom kann beispielsweise als aus der Nachrichtentechnik bekanntes White-Noise-Signal (Weißes Rauschsignal) ausgebildet sein. Die Phasenantwort des Systems auf ein solches Rauschsignal ermöglicht eine sehr viel robustere Bestimmung der Phasenverschiebung im Vergleich zur Bestimmung mit einem Teststrom, der etwa nur aus einem Sinussignal bei einer einzigen Frequenz besteht. Die Bestimmung der Phasenantwort des Systems erfolgt zweckmäßigerweise auch im Frequenzbereich. Es können Standardverfahren eingesetzt werden, die eine Approximation der Systemübertragung G(ω) bzw. im zeitdiskreten Bereich G(z) liefern.
Die Bestimmung der Übertragungsfunktion G(z) bzw. der Phasenverschiebung φ kann dabei im Wesentlichen nach folgender Routine über p + 1 Zeitschritte erfolgen:

1. Zerlegung der Übertragungsfunktion G(z) in ein Zählerpolynom B(z) mit der Ordnung m und ein Nennerpolynom A(z) mit einer Ordnung n
2. Zeitdiskretes Aufzeichnen der Werte des Teststroms I_T,ω(t) und der dazu gemessenen Werte der Spannungsantwort mit einer konstanten Tastrate für p Zeitschritte.
3. Bilden eines Vektors x mit dem gemessenen Wert der Spannungsantwort zu dem aktuellen Zeitschritt und den p jüngsten gemessenen Messwerten der Spannungsantwort vor dem aktuellen Zeitschritt.
4. Eintragen der Messwerte in die (p + 1) × (n + m + 1)-Matrix Φ, so, dass jede der p + 1 Zeilen aus n + m + 1 Einträgen besteht, wobei die erste Zeile aufsteigend aus den jüngsten n Messwerten für die Spannung vor dem aktuellen Zeitschritt sowie aus dem Messwert für den Teststrom zu dem aktuellen Zeitschritt und aufsteigend aus den jüngsten m Messwerten für den Teststrom vor dem aktuellen Zeitschritt besteht und die weiteren Zeilen aufsteigend aus den jüngsten n Messwerten für die Spannung vor dem jeweiligen Zeitschritt und aufsteigend aus den jüngsten m Messwerten für den Teststrom vor dem jeweiligen Zeitschritt besteht.
5. Transponieren der Matrix Φ und multiplizieren der Transponierten Φ^T mit der Matrix Φ zur Matrix φ^T·Φ
6. Invertieren des Ergebnisses aus Punkt 5 zur Matrix (Φ^T·Φ)^–1 und Multiplizieren mit der Transponierten der Matrix Φ zur Matrix (Φ^T·Φ)^–1·Φ^T
7. Multiplizieren des Ergebnisses aus 6 mit dem Vektor x zum Ergebnisvektor y mit y = (ΦT·Φ)–1·Φ^T·x
8. Ablesen der ersten n Einträge des Ergebnisvektors y als die Koeffizienten des Polynoms A(z) und der weiteren m + 1 Einträge als die Koeffizienten des Polynoms B(z)
9. Bestimmung der Systemübertragung G(ω) aus der Übertragungsfunktion G(z) und Berechnung der Phasenverschiebung φ als arg(G(ω))

Die Detektion eines nicht vollständig abgewickelten Ladekabels erfolgt im Wesentlichen durch eine Rechen- und Speichereinheit der Ladeelektronik des Fahrzeugs. Die Sensoren zur Strom- und Spannungsmessung sind ebenfalls Teil der Ladeelektronik und durch diese betreibbar, d. h. es sind insbesondere Messwerte ermittelbar oder auslesbar.
Bei einer Detektion des nicht vollständig abgewickelten Kabels ist diesbezüglich eine Information in der Ladeelektronik hinterlegbar. Die hinterlegte Information wird zur Warnung eines Nutzers des Fahrzeugs verwendet, indem eine Kurzmitteilung auf ein mobiles Endgerät, eine elektronische Nachricht (E-Mail), eine Push-Nachricht für Smartphone-Applikationen (App), ein automatisierter Anruf ergeht oder eine Anzeige an der Ladevorrichtung oder der Ladeelektronik erfolgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2583859 A2 [0002]
WO 2012069032 A2 [0002]

Claims

System, umfassend ein Plug-In-Fahrzeug und umfassend eine fahrzeugexterne Ladevorrichtung zum kabelgebundenen elektrischen Laden des Plug-In-Fahrzeugs an der Ladevorrichtung, wobei mit einem Ladekabel eine Ladeverbindung zwischen dem Plug-In-Fahrzeug und der fahrzeugexternen Ladevorrichtung für einen Ladevorgang herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Ladekabel wickelbar ausgeführt ist, – ein Ladevorgang in einem ersten Zustand ausführbar ist, in welchem das Ladekabel vollständig abgewickelt ist, – ein Ladevorgang in einem zweiten Zustand ausführbar ist, in welchem das Ladekabel zumindest teilweise aufgewickelt ist, – bei einem Ladevorgang in dem zweiten Zustand durch das System der zweite Zustand detektierbar ist und – eine Information über das Vorliegen des zweiten Zustands in dem System hinterlegbar ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das System eine Wickeleinheit aufweist, und – die Wickeleinheit in dem zweiten Zustand als Trägereinheit des Wickels dient.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – das Plug-In-Fahrzeug zum Laden mit Wechselstrom als Ladestrom einer anliegenden Ladespannung versorgbar ist, und – das Fahrzeug zur Durchführung des Ladevorgangs eine Ladeelektronik und eine Ladebuchse aufweist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einem Ladevorgang die an der Ladebuchse des Fahrzeugs anliegende Ladespannung zu einem Messzeitpunkt messbar ist, – bei einem Ladevorgang ein über durch Ladebuchse des Fahrzeugs fließender Ladestrom zu dem Messzeitpunkt messbar ist, – aus der Ladespannung und dem Ladestrom ein Widerstand des Ladekabels zu dem Messzeitpunkt ermittelbar ist, und – die Ermittlung des Widerstands des Ladekabels zu dem Messzeitpunkt zu mehreren Zeitpunkten wiederholbar ist, um einen zeitlichen Verlauf des Widerstands des Ladekabels zu ermitteln.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – anhand des zeitlichen Verlaufs des Widerstands des Ladekabels ein zeitlicher Verlauf der Temperatur des Ladekabels ermittelbar ist, und – und anhand des zeitlichen Verlaufs der Temperatur des Ladekabels eine Temperaturanstiegsrate ermittelbar ist.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass – die Temperaturanstiegsrate mit einem hinterlegten Ratenreferenzwert vergleichbar ist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einer Überschreitung des Ratenreferenzwertes durch die Temperaturanstiegsrate in Richtung zunehmender Temperaturanstiegsrate eine Ladeleistung des Ladevorgangs reduzierbar ist und/oder – einem Nutzer des Systems eine Warnung übermittelbar oder anzeigbar ist.
System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einem Ladevorgang der an der Ladebuchse des Fahrzeugs der zeitliche Verlauf der Ladespannung und der zeitliche Verlauf des Ladestroms ermittelbar sind.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass – im Frequenzbereich eine Übertragungsfunktion des Ladekabels ermittelbar ist, und – die Übertragungsfunktion die Phasenverschiebung zwischen dem Ladestrom und der Ladespannung wiedergibt.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die Phasenverschiebung mit einem hinterlegten Phasenreferenzwert vergleichbar ist, und – bei einer Überschreitung des Phasenreferenzwertes durch die Phasenverschiebung in Richtung zunehmender Phasenverschiebung eine Ladeleistung des Ladevorgangs reduzierbar ist und/oder – einem Nutzer des Systems eine Warnung übermittelbar oder anzeigbar ist.