DE102015103193A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einrichten eines Bordladegerätes in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Einrichten eines Bordladegerätes in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Einrichten eines Bordladegerätes in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug mit den folgenden Merkmalen bereit: ein Proxy-Widerstand einer Ladebuchse des Fahrzeuges wird abgefragt (44, 68); falls der Proxy-Widerstand vorhanden ist (46), wird eine Master-Konfiguration (48, 50, 52) des Bordladegerätes vorgenommen; und falls der Proxy-Widerstand nicht vorhanden ist (70), wird eine Slave-Konfiguration (72, 74, 76) des Bordladegerätes vorgenommen. Die Erfindung stellt ferner eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium bereit.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrichten eines Bordladegerätes in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium.
  • Stand der Technik
  • Ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug (Hybrid- oder Elektrofahrzeug), dessen Traktionsbatterie durch eine elektrische Verbindung mit dem stationären Stromnetz aufgeladen werden kann, ist in der Fahrzeugtechnik als Plug-In-Fahrzeug bekannt. Für ein besonders schnelles Aufladen können mehrere Bordladegeräte (on-board charger, OBC) in einem derartigen Fahrzeug angeordnet sein. Standardmäßig ist in einem solchen Fall nur das erste Bordladegerät mit der Ladebuchse des Fahrzeuges elektrisch verbunden und logisch als „Master“ geschaltet, während die (optionalen) weiteren Bordladegeräte logisch als „Slave“ geschaltet und lediglich über eine Kommunikationsleitung mit dem „Master“ verbunden sind.
  • Gemäß EP 2 618 451 A2 wird ein Ladegerät-Netzwerk durch ein Verfahren eingerichtet, welches das Einschalten eines Ladegerätes einschließt, welches eine Selbstprüfung durchführt. Das Ladegerät kommuniziert mit dem Netzwerk über ein Kommunikationsmittel, setzt sich auf Master und kann Energie an einen Batteriepack liefern.
  • DE 10 2012 200 489 A1 offenbart ein Ladesystem für den Einsatz in einem Fahrzeug zum Laden einer Fahrzeugbatterie mit einer ersten Ladevorrichtung und einer zweiten Ladevorrichtung. Die Ladevorrichtungen sind mit einem Fahrzeug-Bus verbunden. Jede Ladevorrichtung hat einen Master-Anzeige-Digitaleingang und dekodiert den Eingang, um ihre Rolle als Master-Ladevorrichtung oder Slave-Ladevorrichtung zu bestimmen. Die Master-Ladevorrichtung konfiguriert ihre Verbindung zu dem Fahrzeug-Bus so, dass ein Master-Knoten-Nachrichtensatz verwendet wird. Die Slave-Ladevorrichtung konfiguriert ihre Verbindung zu dem Fahrzeug-Bus so, dass ein Slave-Knoten-Nachrichtensatz verwendet wird.
  • DE 10 2011 017 567 A1 schließlich beschreibt ein Doppel-Ladegerätsystem zum Aufladen einer Batterie mit Strom, der durch zwei parallel mit der Batterie verbundene Ladegeräte geregelt wird, wobei eines der Ladegeräte in Übereinstimmung mit einem Spannungsregelungsmodus betrieben wird und das andere Ladegerät in Übereinstimmung mit einem Stromregelungsmodus betrieben wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Einrichten eines Bordladegerätes in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
  • Dieser Ansatz fußt auf dem Grundgedanken, eine Einheitssoftware für jedes Bordladegerät (das heißt gleichzeitig für sowohl „Master“ als auch „Slave“) vorzusehen, welche sich beim erstmaligen Verbinden des Fahrzeuges mit dem stationären Stromnetz automatisch adaptiert. Dabei wird insbesondere das mit der Ladebuchse des Fahrzeugs elektrisch verbundene Bordladegerät als „Master“ konfiguriert. Gegebenenfalls zusätzlich vorhandene Bordladegeräte, welche elektrisch nicht mit der Ladebuchse verbunden sind, werden als „Slave“ konfiguriert, zur Kommunikation mit dem „Master“, womit sich das System – abhängig von der Anzahl der im Fahrzeug angeordneten Bordladegeräte – automatisch auf die entsprechende Ladeleistung (zum Beispiel 11 kW oder 22 kW) konfiguriert.
  • Vorteilhaft daran ist, dass die Software für „Master“ und „Slave“ einheitlich gepflegt, gewartet und getestet werden kann; zudem muss bei der Produktion des Fahrzeuges nur einmal Software aufgespielt werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Insbesondere ist eine automatische Konfiguration von Master beziehungsweise Slave vorgesehen, indem der Proxy-Widerstand der Ladebuchse abgefragt wird. Dieser Proxy-Widerstand dient üblicherweise zur Detektion des Einsteckens eines Ladesteckers in die Ladebuchse, wobei der Ladestecker einen temporären Widerstand umfasst, der elektrisch parallel zum Proxy-Widerstand geschaltet wird und mittels einer Logik im Bordladegerät ausgewertet wird. Bei nicht gestecktem Ladestecker ist dennoch eine Spannung über die Logik im Bordladegerät erfassbar, welche zur Detektion der Ladebuchse genutzt werden kann.
  • Zusätzlich ist auch vorgesehen, den Funktionsumfang der standardmäßig in einem Bordladegerät vorhandenen speicherprogrammierbaren Steuerung (programmable logic controller, PLC) nur dann zu aktivieren, wenn das Bordladegerät als Master geschaltet ist. Durch Deaktivieren der PLC-Funktionalität in als Slave geschalteten Bordladegeräten ergibt sich eine Ersparnis beim Ruhestrom.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
  • 1 zeigt die einem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegende Situation.
  • 2 ist ein vereinfachter Programmablaufplan des Verfahrens.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 stellt die Situation dar. Demnach wird ein Master-Slave-Konzept vorgehalten. Das Master-Bordladegerät 10 ist über einen Ladedosenanschluss 16 mit der gesamten Ladedosenperipherie 18 verbunden und erkennt und handelt die gesamte Steckprozedur. Das Slave-Bordladegerät 12 hingegen ist lediglich für die Bereitstellung der zusätzlichen Leistung verantwortlich. Das Konzept wird angeboten, um die Traktionsbatterie 14 beispielsweise schneller an öffentlicher Infrastruktur laden zu können. Über einen Kommunikationspfad (controller area network, CAN) werden alle relevanten Daten für die Steuerung des Ladevorgangs zwischen Master 10 und Slave 12 ausgetauscht. Das Master-Bordladegerät 10 ist immer mit der Ladebuchse 18 verbunden, der Slave 12 hingegen nur an Wechselstromverteilung 20, Gleichstromverteilung 22 und Kommunikationsleitung zwischen dem Master 10.
  • 2 illustriert exemplarisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens 30 in der Situation gemäß 1.
  • Den Ausgangspunkt des Verfahrens 30 bildet der Verbau 32 der Bordladegeräte 10, 12 im Fahrzeug. Während das Bordladegerät 10 unter anderem an die Ladebuchse 18, Wechselstromverteilung 20, Gleichstromverteilung 22 und Kommunikation angeschlossen (34) wird, erfolgt der Verbau 36 des anderen Bordladegerätes 12 lediglich an Wechselstromverteilung 20, Gleichstromverteilung 22 und Kommunikation. Das Bordladegerät 10 ist nunmehr an die Ladebuchse 18 angeschlossen (38), während das Bordladegerät 12 nicht an die Ladebuchse 18 angeschlossen ist (40).
  • Die folgenden, in 2 schraffiert dargestellten Schritte sind der Lernphase des zugrundeliegenden Algorithmus zuzuordnen.
  • Im Falle des Bordladegerätes 10 wird zunächst ein Proxy-Widerstand der Ladebuchse 18 abgefragt (44). Da der Proxy-Widerstand vorhanden ist (46), wird das Bordladegerät 10 als Master kodiert (48), indem seine diesbezügliche speicherprogrammierbare Steuerung aktiviert wird. Im Rahmen dieser Master-Konfiguration 48, 50, 52 konfiguriert (50) das Bordladegerät 10 einerseits eine im Bordladegerät 10 hinterlegte CAN-Matrix auf Master und aktiviert somit den Befehlssatz für die Ladesteuerung des späteren Slave-Bordladegerätes 12. Andererseits konfiguriert (52) das Bordladegerät 10 seinen Historienspeicher auf Master, wodurch unter anderem die Bedingungen für eine Ladeanforderung von 22 kW durch das Bordladegerät 10 definiert werden.
  • Nach der beschriebenen Master-Konfiguration 48, 50, 52 sendet (54) das Bordladegerät 10 ein Signal (flag) auf dem CAN und wartet über eine – vorzugsweise in Sekunden – vorgegebene Zeitspanne (timeout 58) auf die betreffende Bestätigung durch das als Slave vorgesehene weitere Bordladegerät 12. Falls die Quittierung durch das Bordladegerät 12 über diese Zeitspanne ausbliebe (60), würde sich das Bordladegerät 10 für einen Einzelbetrieb (standalone) mit einer Gesamtladeleistung von 11 kW konfigurieren (62) und eine entsprechende Diagnosestellen (64).
  • Auch das Bordladegerät 12, das nicht an die Ladebuchse 18 angeschlossen ist (66), fragt jedoch dessen Proxy-Widerstand ab (68). Da der Proxy-Widerstand hier nicht vorhanden ist (70), wird das Bordladegerät 12 als Slave konfiguriert (72), indem die lediglich dem Master 10 vorbehaltene speicherprogrammierbare Steuerung deaktiviert wird.
  • Im Rahmen der Slave-Konfiguration 72, 74, 76 konfiguriert (74) das Bordladegerät 12 auch die darin hinterlegte CAN-Matrix auf Slave und aktiviert somit den Befehlssatz für die Ladesteuerung vom Master 10; ferner konfiguriert (76) es seinen Historienspeicher auf Slave, wodurch die Bedingungen für eine Ladeanforderung von 22 kW durch das Bordladegerät 12 definiert werden.
  • Im Anschluss an diese Slave-Konfiguration 72, 74, 76 macht sich das Bordladegerät 12 bereit (78) zum Empfangen des Signales auf dem CAN. Während der hierfür vorgegebenen Zeitspanne 80 empfängt (82) das Bordladegerät 12 im vorliegenden Szenario tatsächlich das Signal, konfiguriert (84) sich für einen Paarbetrieb mit einer Gesamtladeleistung von 22 kW und sendet (84) die betreffende Bestätigung über den CAN an den Master 10, der sie seinerseits empfängt (86).
  • Angesichts der erfolgten Quittierung konfiguriert (88) das Bordladegerät 10 nun das 22-kW-Ladesystem im Fahrzeug, passt die Ladeleistungsberechnung auf 22 kW an (90), parametriert (92) das System automatisch adaptiv auf 22 kW, startet (94) die Kommunikation im Fahrzeug und speichert alle Einstellungen in Master 10 und Slave-Bordladegerät 12.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2618451 A2 [0003]
    • DE 102012200489 A1 [0004]
    • DE 102011017567 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren (10) zum Einrichten eines Bordladegerätes (10, 12) in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – ein Proxy-Widerstand einer Ladebuchse (18) des Fahrzeuges wird abgefragt (44, 68), – falls der Proxy-Widerstand vorhanden ist (46), wird eine Master-Konfiguration (48, 50, 52) des Bordladegerätes (10) vorgenommen und – falls der Proxy-Widerstand nicht vorhanden ist (70), wird eine Slave-Konfiguration (72, 74, 76) des Bordladegerätes (12) vorgenommen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – falls die Master-Konfiguration (48, 50, 52) vorgenommen wird, wird eine speicherprogrammierbare Steuerung des Bordladegerätes (10) aktiviert und – falls die Slave-Konfiguration (72, 74, 76) vorgenommen wird, wird die speicherprogrammierbare Steuerung deaktiviert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – während der Master-Konfiguration (48, 50, 52) oder der Slave-Konfiguration (72, 74, 76) konfiguriert (50, 74) das Bordladegerät (10, 12) eine im Bordladegerät (10, 12) hinterlegte CAN-Matrix und – während der Master-Konfiguration (48, 50, 52) oder der Slave-Konfiguration (72, 74, 76) konfiguriert (52, 76) das Bordladegerät (10, 12) einen Historienspeicher des Bordladegerätes (10, 12).
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – nach der Master-Konfiguration (48, 50, 52) sendet (54) das Bordladegerät (10) ein Signal über ein CAN des Fahrzeuges und wartet über eine vorgegebene Zeitspanne (58) auf eine Bestätigung des Signales durch ein weiteres Bordladegerät (12) und, – falls die Bestätigung über die Zeitspanne (58) ausbleibt (60), konfiguriert (62) sich das Bordladegerät (10) für einen Einzelbetrieb und – stellt (66) im Einzelbetrieb eine Diagnose.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – falls das weitere Bordladegerät (12) innerhalb der Zeitspanne (56) das Signal empfängt (82), konfiguriert (84) sich das weitere Bordladegerät (12) für einen Paarbetrieb und sendet die Bestätigung über den CAN und – das Bordladegerät (10) empfängt (86) die Bestätigung und konfiguriert (88) den Paarbetrieb im Fahrzeug.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – nachdem das Bordladegerät (10) den Paarbetrieb konfiguriert (88) hat, passt das Bordladegerät (10) eine Ladeleistungsberechnung auf den Paarbetrieb an (90), – eine Parametrierung für den Paarbetrieb wird vorgenommen (92) und – eine Kommunikation über den CAN wird eingeleitet (94) und Einstellungen werden in den Bordladegeräten (10, 12) gespeichert.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – nach der Slave-Konfiguration (72, 74, 76) macht sich das Bordladegerät (10) bereit (78) zum Empfangen eines Signales über ein CAN des Fahrzeuges und – wartet eine vorgegebene Zeitspanne (80) ab.
  8. Vorrichtung (10, 12), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – Mittel zum Abfragen (44, 68) eines Proxy-Widerstandes einer Ladebuchse (18) eines Fahrzeuges, – Mittel zur Master-Konfiguration (48, 50, 52) eines Bordladegerätes (10) des Fahrzeuges, falls der Proxy-Widerstand vorhanden (46) ist, und – Mittel zur Slave-Konfiguration (72, 74, 76) des Bordladegerätes (12), falls der Proxy-Widerstand nicht vorhanden (70) ist.
  9. Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, alle Schritte (44 bis 94) eines Verfahrens (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
  10. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.
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