DE102014203682A1

DE102014203682A1 - Mit aussenlampen integrierter ladezustandanzeiger für elektrische fahrzeuge

Info

Publication number: DE102014203682A1
Application number: DE102014203682.8A
Authority: DE
Inventors: Brian J. Gillespey
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2014-09-11
Also published as: RU144169U1; CN104029603A; US20140253306A1

Abstract

Ein elektrisches Fahrzeug weist eine Vorder-, Rück-, linke und rechte Seite, die vier Ecken definieren, und ein elektrisches Antriebssystem, das eine Batterie, ein Ladegerät und eine Ladezustandsüberwachung, die einen Batterieladungszustand bestimmt, auf. Mehrere Außenlampenanordnungen sind jeweils an einer jeweiligen der Ecken angeordnet. Jede Lampenanordnung besteht aus einer sequenziellen Kette von LEDs, die über eine jeweilige Abmessung der jeweiligen Lampenanordnung angeordnet ist. Die LEDs der Kette sind derart angeordnet und getrennt konfiguriert, dass die LEDs bei einer vorbestimmten Distanz vom Fahrzeug auflösbar sind. Die LEDs sind dazu konfiguriert, in einem Fahrmodus und einem Lademodus zu leuchten, wobei der Lademodus aus dem Leuchten eines Teils der sequenziellen Kette von LEDs proportional zum überwachten Ladezustand der Batterie besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein wiederaufladbare Transportelektrofahrzeuge und insbesondere einen Sichtanzeiger des Ladezustands einer Batterie beim Wiederaufladen.
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge für die Benutzung auf der Straße erfreuen sich aufgrund der reduzierten Energiekosten und den reduzierten Abgaben von Schadstoffen ansteigender Beliebtheit. Ein völlig elektrisches oder batterieelektrisches Fahrzeug (BEV – Battery Electric Vehicle) kann zur Ladung der Batterien in das Hochspannungsstromnetzwerk gesteckt werden, welches daraufhin die Energie zum Fahren des Fahrzeugs liefert. Ein Hybridelektrofahrzeug (HEV – Hybrid Electric Vehicle) kombiniert die Batterie und den elektrischen Antriebsstrang eines BEVs mit einem Verbrennungsmotor. Der mit Benzin angetriebene Motor kann zur Wiederaufladung der Batterie oder zur Bereitstellung von Antriebskraft an den Antriebsstrang verwendet werden, je nach Art des HEVs. Bei einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV – Plug-in Hybrid Vehicle) können die Batterien auch durch Anschluss an das Stromnetz wiederaufgeladen werden.
Die Wiederaufladung kann in der Regel an einem Stromanschluss in der Garage des Autobesitzers oder an einer anderen Wiederaufladestelle mit einer geeigneten Stromversorgung stattfinden. Da die Wiederaufladung normalerweise eine lange Zeit dauert, lässt der Benutzer das Auto während des Großteils des Wiederaufladeprozesses unbeaufsichtigt. Beim Laden ist es wünschenswert, den Batterieladezustand anzuzeigen, um dem Benutzer den Wiederaufladefortschritt mitzuteilen. Somit kann der Benutzer voraussehen, wann das Laden vollendet sein wird, oder die Fahrreichweite schätzen, die zu diesem Zeitpunkt der Batterie zugeführt wurde.
Herkömmliche Elektrofahrzeuge haben in der Regel einen zusätzlichen Anzeiger verwendet, der zur Anzeige des Ladezustands am oder im Fahrzeug angeordnet wird. Neben den Kosten der hinzugefügten Komponenten musste sich der Benutzer bei Anzeigen des Stands der Technik auch dem Fahrzeug nähern oder in das Fahrzeug einsteigen und sich in die richtige Position bewegen, um die Anzeige zu lesen.
Bei einem Aspekt der Erfindung hat ein Elektrofahrzeug eine Vorder-, Rück-, linke und rechte Seite, die vier Ecken definieren, und ein elektrisches Antriebssystem, welches eine Batterie, ein Ladegerät und eine Ladezustandsüberwachung, die einen Batterieladezustand bestimmt, enthält. An einer jeweiligen der Ecken sind jeweils mehrere Außenlampenanordnungen angeordnet. Jede Lampenanordnung besteht aus einer sequenziellen Kette von LEDs, die über eine jeweilige Abmessung der jeweiligen Lampenanordnung angeordnet ist. Die LEDs der Kette sind derart angeordnet und getrennt konfiguriert, dass die LEDs bei einer vorbestimmten Distanz vom Fahrzeug auflösbar sind. Die LEDs sind dazu konfiguriert, in einem Fahrmodus und einem Lademodus zu leuchten, wobei der Lademodus aus dem Leuchten eines Teils der sequenziellen Kette von LEDs proportional zum überwachten Ladezustand der Batterie besteht.
1 zeigt eine Vorderansicht eines Fahrzeugs mit Ladezustandsanzeigern, die in vorne liegenden Scheinwerferanordnungen integriert sind.
2 zeigt eine perspektivische Rückansicht des Fahrzeugs von 1 von links, wobei sie Ladezustandsanzeiger zeigt, die in einer Heckscheinwerferanordnung integriert sind.
3–5 zeigen Vorderansichten einer vorne liegenden Scheinwerferanordnung, bei der zur Darstellung jeweiliger Ladezustände der Batterie unterschiedliche Teilen einer sequenziellen Kette von LEDs leuchten.
6 zeigt eine detailliertere Vorderansicht einer Heckscheinwerferanordnung.
7 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Elektrofahrzeugs der Erfindung.
Nunmehr mit Bezug auf 1 und 2 weist ein Elektrofahrzeug 10 ein vorderes Ende 11, ein hinteres Ende 12, eine linke Seite 13 und eine rechte Seite 14 auf, die vier Ecken des Fahrzeugs definieren, die jeweilige Lampenanordnungen 15, 16, 17 und 18 aufnehmen. Die Anordnungen 15 und 16 sind Scheinwerferanordnungen, die die Funktionen von Scheinwerfern, Fahrtrichtungsanzeigern, Fahrtlichtern oder anderen Markierungsfunktionen zur Beleuchtung der Straße kombinieren und für andere Fahrer sichtbare Signale erzeugen können. Die Anordnungen 17 und 18 sind Hecklampenanordnungen zum Kombinieren von Bremslicht, Rückfahrleuchten, Fahrtrichtungsanzeigen und anderer Funktionen. Somit sind die Anordnungen 15–18 um den Perimeter des Fahrzeugs angeordnet, so dass eine oder mehrere der Anordnungen stets aus einem das Fahrzeug 10 umgebenden Winkel sichtbar sind. Das Elektrofahrzeug 10 enthält eine Stromanschlussbuchse 19 zum Anschluss an einen Hochspannungsstromanschluss beim Wiederaufladen der Fahrzeugbatterie.
Eine typische Außenlampenanordnung enthält Elemente zur Erzeugung, Sammlung und Verteilung von Licht, wie sie im Stand in der Technik bekannt sind. Zu optischen Elementen können Reflektoren, Lichtleiter und Linsen, wie zum Beispiel Fresnellinsen, zählen. Eine häufige Lichtquelle ist ein Array aus Leuchtdioden (LEDs), besonders für Bremslichter, Fahrtlicher, Standleuchten und Begrenzungsleuchten. Zur Reduzierung der Gesamtkosten von Komponenten verwendet die vorliegende Erfindung in den Lampenanordnungen doppelzweckige LEDs, die 1) in einem Fahrmodus betrieben werden, um eine traditionelle Außenbeleuchtungsfunktion auszuführen (zum Beispiel Fahrtlicher), und 2) in einem Lademodus, um einen Ladezustand der Batterie anzuzeigen, der von einer vorbestimmten Distanz vom Fahrzeug und von jeder Richtung zum Fahrzeug sichtbar ist.
3 zeigt eine Lampenanordnung 16 detaillierter mit Abblendlicht- und Fernlichtleuchten 20 und 21. Über eine jeweilige Abmessung der Lampenanordnung 16 liegt eine sequenzielle Kette von LEDs 22. Eine Abmessung, über die die Kette 22 ausgelegt ist, kann allgemein eine beliebige geradlinige Richtung sein, wie zum Beispiel vertikal, horizontal oder eine dazwischenliegende Orientierung oder mit einem gekrümmten Profil. Eine Kette 22 geradliniger Natur stellt eine intuitive sequenzielle Reihenfolge zwischen einer Anfangs-LED 30 und einer Schluss-LED 39 bereit, wobei die LEDs 31–38 in sequenzieller Reihenfolge dazwischen liegen. Wenn sich die LED-Kette 22 im Lademodus befindet, weist sie einen aktivierten Teil proportional zum Batterieladezustand auf. Vorzugsweise repräsentiert jede LED eine vorbestimmte Prozentzahl des Batterieladezustands. Somit enthält der leuchtende Teil der LED-Kette 22 die Anfangs-LED 30 zusammen mit einer Zahl daneben liegender LEDs in der sequenziellen Reihenfolge, die dem überwachten Batterieladezustand entspricht. Bei einer Kette mit zehn LEDs repräsentiert jede LED einen 10%-igen Anstieg des Batterieladezustands. 3 stellt LEDs 30 und 31 als leuchtend dar, und LEDs 32–39 entweder als nicht leuchtend, mit geringfügigerer Helligkeit leuchtend oder mit anderer Farbe leuchtend, so dass die LEDs 30 und 31 eine sich von den LEDs 32–39 unterscheidende Eigenschaft aufweisen, um eine 20%-ige Ladung der Batterie zu repräsentieren. 4 repräsentiert einen 50%-igen Batterieladezustand, bei dem die Anfangs-LED 30 und die daneben liegenden LEDs 31–34 aktiviert sind, während die LEDs 35–39 nicht aktiviert sind oder mit einer sich unterscheidenden optischen Eigenschaft (zum Beispiel Helligkeit oder Farbe) leuchten. 5 repräsentiert eine 100%-ige Batterieladung, bei der alle LEDs 30–39 der Kette 22 mit übereinstimmendem Erscheinungsbild voll aktiviert sind.
Die einzelnen LEDs jeder sequenziellen Kette haben eine Anordnung, Trennung und eigene Helligkeit oder Intensität, so dass sie aus einer vorbestimmten Distanz vom Fahrzeug, wie zum Beispiel 100 Fuß oder mehr, auflösbar sind. Neben einer stetigen Beleuchtung kann der Begriff Aktivierung, wie er hier verwendet wird, auch ein Aufleuchten/Blinken der LEDs umfassen, das den Anteil der schon geladenen Batterie bzw. die noch zu ladende Prozentzahl repräsentiert. Die LEDs können auch zur Anzeige anderer Aspekte des Ladezustands verwendet werden, darunter Fehler oder Störungen entweder der Stromversorgung des Anschlusses oder einer beliebigen der Systemkomponenten. Falls das Fahrzeug zum Beispiel eine physische („eingesteckte“) Verbindung mit dem Netzanschluss entdeckt, aber keinen Wechselstrom empfängt, könnten die LEDs zur Anzeige des Stromausfalls schnell aufleuchten. Somit werden verschiedene Kombinationen von Aufleuchten oder Sequenzierung verwendet, um sowohl Störungs- als auch Nichtstörungsbedingungen eines Ladeereignisses anzuzeigen.
6 zeigt detaillierter eine Hecklampenanordnung 17, die eine Rückfahrleuchte 40, Bremsleuchte 41 und eine sequenzielle Kette von LEDs 42 enthält. Die individuellen LEDs 50–59 sind in einer sequenziellen Reihenfolge angeordnet, die allgemein einer beliebigen ausgewählten Abmessung der Lampenanordnung 17 folgt, und vorzugsweise einer Außenkante der Anordnung 17 folgt. Die Lampenanordnung kann auch eine zweidimensionale Matrix aus LEDs (nicht gezeigt) enthalten, die alle während des Fahrmodus aktiviert sein können, von denen eine Teilmenge jedoch die sequenzielle Kette zur Anzeige einer Batterieladung im Lademodus bereitstellt. Jede gezeigte einzelne LED in den Ketten kann hier falls gewünscht alternativ aus einer jeweiligen Gruppe oder einer Gruppierung aus nebeneinanderliegenden LEDs bestehen.
7 zeigt ein Blockschaltbild eines Elektrofahrzeugsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei eine wiederaufladbare Batterie 60 mit einem Ladegerät 61 gekoppelt ist. Ein Stromnetzanschluss 62 ist während eines Lademodus mit dem Ladegerät 61 gekoppelt. Die Batterie 60 enthält eine integrierte Steuerung 63, die den Batterieladezustand überwacht und mit dem Ladegerät 61 auf herkömmliche Weise interagiert. Der überwachte Batterieladezustand wird einem Beleuchtungssteuerungsmodul 64 kommuniziert.
Das Beleuchtungssteuerungsmodul 64 steuert die Aktivierung verschiedener Beleuchtungselemente, wie zum Beispiel Innen- und Außenlampenanordnungen, wie sie in der Technik bekannt sind. Ein Multiplex-Bus 65 kann zur Verwendung des Beleuchtungssteuerungsmoduls 64 mit den angesteuerten Beleuchtungselementen bereitgestellt sein. Signale von einer Batteriesteuerung 63, darunter das Batterieladezustandssignal, werden von dem Beleuchtungssteuerungsmodul 64 dazu benutzt, zu bestimmen, ob es sich in einem Fahrmodus oder einem Lademodus befindet.
Das Beleuchtungssteuerungsmodul 64 ist mit einem Treiber 66 verbunden, der einer der Außenlampenanordnungen entspricht, die mehrere LEDs 67–70 aus einer sequenziellen Kette von LEDs enthält, die dem doppelten Zweck dienen, im Wesentlichen gleichförmige Beleuchtung bereitzustellen, um in einem Fahrmodus eine jeweilige Ecke (zum Beispiel Bremslicht oder Begrenzungslicht) zu markieren und in einem Lademodus einen Batterieladezustand anzuzeigen. Die LED-Treiber 71, 75 und 76 stellen wahlweise Ansteuerungssignale an jeweilige LEDs (zum Beispiel LEDs 72–74) in sequenziellen Ketten bereit, die sich in den Außenlampenanordnungen an anderen Ecken des Fahrzeugs befinden. Die Treiber 66, 71, 75 und 76 können sich bevorzugt innerhalb der jeweiligen Außenlampenanordnungen befinden. Die Treiber können mit dem Beleuchtungssteuermodul 64 über zweckbestimmte Verbindungen oder über einen Serienbus verbunden sein, um Steuersignale zu empfangen, die den Batterieladezustand und/oder den Anteil von LEDs in der sequenziellen Kette, der während des Aufladungsmodus gemäß dem überwachten Batterieladezustand leuchten soll, identifizieren.
Im Betrieb tritt das Elektrofahrzeugsystem bei Anschluss an den Stromnetzanschluss in einen Lademodus ein. Während des Ladens wird durch die Batterieüberwachungssteuerung ein Batterieladezustand bestimmt, der vorzugsweise in eine von mehreren Ladeniveauprozentzahlen umgewandelt werden kann, zum Beispiel in 10%-Schritten. Als Reaktion auf den Batterieladezustand leuchtet ein Teil der sequenziellen Kette von LEDs in den Außenlampenanordnungen proportional zum überwachten Batterieladezustand. Da die LEDs und die sequenzielle Kette eine Anordnung und Separation aufweisen, die dazu konfiguriert sind, sie bei einer vorbestimmten Distanz vom Fahrzeug auflösbar zu machen, kann ein entfernter Benutzer den Batterieladezustand bestimmen, ohne sich dem Fahrzeug zu nähern, in das Fahrzeug zu steigen oder eine beliebige spezielle Handlung zum Zugang zur Anzeige durchzuführen.
Wenn das Fahrzeug nicht am Stromnetzanschluss angeschlossen ist, tritt das Beleuchtungssystem in einen Fahrmodus ein, bei dem die sequenzielle Kette von LEDs aktiviert ist, um eine im Wesentlichen gleichförmige Beleuchtung bereitzustellen, um für Fahrer anderer Fahrzeuge eine jeweilige Ecke zu markieren. Mit anderen Worten dienen die LEDs dem doppelten Zweck, als Teil eines Bremslichts, eines Fahrtlichts oder eines Begrenzungslichts zu funktionieren.

Claims

Elektrisches Fahrzeug mit einer Vorder-, Rück-, linken und rechten Seite, die vier Ecken definieren, das Folgendes umfasst: ein elektrisches Antriebssystem, welches eine Batterie, ein Ladegerät und eine Ladezustandsüberwachung, die einen Batterieladezustand bestimmt, enthält; und mehrere Außenlampenanordnungen, die jeweils an einer jeweiligen der Ecken angeordnet sind; wobei jede Lampenanordnung aus Folgendem besteht: einer sequenziellen Kette von LEDs, die über eine jeweilige Abmessung der jeweiligen Lampenanordnung angeordnet sind, wobei die LEDs der Kette derart angeordnet und getrennt konfiguriert sind, dass die LEDs bei einer vorbestimmten Distanz vom Fahrzeug auflösbar sind, wobei die LEDs dazu konfiguriert sind, in einem Fahrmodus und einem Lademodus zu leuchten, wobei der Lademodus aus dem Leuchten eines Teils der sequenziellen Kette von LEDs proportional zum überwachten Ladezustand der Batterie besteht.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei jede sequenzielle Kette von LEDs eine sequenzielle Reihenfolge zwischen einer Anfangs-LED und einer Schluss-LED aufweist, wobei jede LED eine vorbestimmte Prozentzahl des Batterieladezustands repräsentiert, und wobei der leuchtende Teil der Kette von LEDs die Anfangs-LED mit einer Zahl von benachbarten LEDs in der sequenziellen Reihenfolge entsprechend dem überwachten Batterieladezustand als Prozentzahl einer vollen Ladung enthält.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei jede sequenzielle Kette von LEDs aus zehn LEDs besteht, wobei jede LED einen 10%-igen Anstieg des Batterieladezustands repräsentiert.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: ein Beleuchtungssteuermodul zur Abstimmung des Betriebs der mehreren Außenlampenanordnungen während der Fahrt des Fahrzeugs, wobei das Beleuchtungssteuermodul den Fahrmodus einer sequenziellen Kette von LEDs aktiviert, um eine im Wesentlichen gleichförmige Beleuchtung bereitzustellen, um für Fahrer anderer Fahrzeuge eine jeweilige Ecke zu markieren.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei jede Lampenanordnung ferner einen LED-Treiber umfasst, der mit dem Beleuchtungssteuermodul, der Ladezustandsüberwachung und der jeweiligen Kette von LEDs gekoppelt ist, wobei der LED-Treiber im Lademodus ausgewählte LEDs der Kette von LEDs gemäß dem Batterieladezustand aktiviert und im Fahrmodus unter Steuerung des Beleuchtungssteuerungsmoduls gleichförmig alle LEDs der Kette von LEDs aktiviert.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Lademodus ferner aus dem Aufleuchten einer oder mehrerer LEDs als Reaktion auf eine mit dem Aufladen der Batterie assoziierte Störungsbedingung besteht.
Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Fahrzeugs mit einer Vorder-, Rück-, linken und rechten Seite, die vier Ecken definieren, und mit einem elektrischen Antriebssystem, welches eine Batterie und ein Ladegerät enthält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Eintreten in einen Lademodus des Fahrzeugs; Bestimmen eines Batterieladezustands; Zumleuchtenbringen einer sequenziellen Kette von LEDs in jeder von mehreren Außenlampenanordnungen, die jeweils an einer jeweiligen der Ecken angeordnet ist, wobei jede sequenzielle Kette von LEDs über eine jeweilige Abmessung der jeweiligen Lampenanordnung angeordnet ist, wobei die LEDs der Kette derart angeordnet und getrennt konfiguriert sind, dass die LEDs bei einer vorbestimmten Distanz vom Fahrzeug auflösbar sind, und wobei ein Teil der sequenzielle Kette von LEDs proportional zum überwachten Ladezustand der Batterie leuchtet; Eintreten in einen Fahrmodus des Fahrzeugs und Aktivieren mindestens einer sequenziellen Kette von LEDs zur Bereitstellung einer im Wesentlichen gleichförmigen Beleuchtung zur Markierung einer jeweiligen Ecke für Fahrer anderer Fahrzeuge.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei jede sequenzielle Kette von LEDs eine sequenzielle Reihenfolge zwischen einer Anfangs-LED und einer Schluss-LED aufweist, wobei jede LED eine vorbestimmte Prozentzahl des Batterieladezustands repräsentiert, und wobei der leuchtende Teil der Kette von LEDs die Anfangs-LED mit einer Zahl von benachbarten LEDs in der sequenziellen Reihenfolge entsprechend dem überwachten Batterieladezustand als Prozentzahl einer vollen Ladung enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei jede sequenzielle Kette von LEDs aus zehn LEDs besteht, wobei jede LED einen 10%-igen Anstieg des Batterieladezustands repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner den folgenden Schritte umfasst: Aufleuchtenlassen einer oder mehrerer LEDs als Reaktion auf eine mit der Ladung der Batterie assoziierten Störungsbedingung im Lademodus.