DE102017115450A1

DE102017115450A1 - Duales induktiv-/konduktives, DC-gekoppeltes Ladesystem

Info

Publication number: DE102017115450A1
Application number: DE102017115450.7A
Authority: DE
Inventors: Andrew J. Namou; Russell K. Steele; Douglas S. Cesiel
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: DE102017115450B4; US10124686B2; CN107634586A; US20180015833A1

Abstract

Ein elektrisches System, das an eine externe Stromversorgung angeschlossen werden kann und einen Batteriesatz, parallel DC-gekoppelte konduktive und induktiven Ladesysteme und eine Steuerung beinhaltet. Die Steuerung initiiert das Laden des Batteriesatzes unter Verwendung analoger Niedervolt-Signale. Eine Ladepräferenz kann das Aufladen über ein bestimmtes der Ladesysteme priorisieren. Ein weiteres elektrisches System beinhaltet einen Gleichspannungsbus, an den ein Akkupack angeschlossen ist, einen Ladekoppler, an den die externe Stromversorgung angeschlossen werden kann, um eine Plug-In-Ladeverbindung herzustellen, und parallele, DC-gekoppelte, konduktive und induktive Ladesysteme sowie eine Steuerung. Die Steuerung weist das Aufladen unter Verwendung der analogen Niederspannungs-Steuersignale an, dies geschieht über das konduktive Ladesystem, wenn der Ladekoppler an die Stromversorgung angeschlossen ist, bzw. über das drahtlose Akkuladegerät, wenn der Ladekoppler nicht an die Stromversorgung angeschlossen ist und die Steuerung die Nähe des Systems zur primären Induktionsspule erkennt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein duales induktiv-/konduktives, DC-gekoppeltes Ladesystem.
HINTERGRUND
Ein mit Strom beaufschlagter Antriebsstrang beinhaltet typischerweise einen oder mehrere Hochspannungs-Wechselstrom(AC)-Elektromotoren, die jeweils durch ein Hochspannungs-Gleichstrom(DC)-Batteriepaket mit Strom versorgt werden. Ein Wechselrichtermodul empfängt eine Gleichspannung vom Batteriesatz und erzeugt eine AC-Ausgangsspannung, die zur Stromversorgung der Elektromotoren geeignet ist. Das konduktive Laden der verschiedenen Zellen des Batteriesatzes wird erreicht durch Verbinden eines fahrzeugeigenen Ladekopplers an eine externe Stromversorgung, wie eine verfügbare Wandsteckdose, eine AC-Ladestation oder eine DC-Schnellladestation, beispielsweise ein Versorgungsgerät für Elektrofahrzeuge (EVSE).
Ist diese oben erwähnte Art des mit Strom beaufschlagten Antriebsstrangs in einem Fahrzeug vorhanden, kann ein AC/DC-Wandler als Batterieladegerät oder ein fahrzeugeigenes Lademodul (OBCM) verwendet werden, um eine AC-Ladespannung von einer externen AC-Stromversorgung in eine DC-Spannung umzuwandeln, die zur Verwendung durch die DC-Batteriesatzes und andere DC-Geräte geeignet ist. Das OBCM kann eine passive Diodenbrücke beinhalten und aktiv kontrollierte Halbleiterschalter, die gemeinsam negative Zyklen des angelegten AC-Ladespannungs-Wellenform eliminieren. Die resultierende Spannungsausgabe wird dann gefiltert, um eine geeignete Gleichspannung in einen Gleichspannungsbus einzuspeisen.
Die Aufladung des Hochspannungs-Batteriesatzes kann auf andere Weise erreicht werden. Beispielsweise ist die drahtlose Aufladung ein aufkommender Ladevorgang, in dem relativ hochfrequente Wechselspannung an eine primäre Induktionsspule geliefert wird, die sich nah an einem fahrzeugseitigen drahtlosen Batterieladegerät mit einer sekundären Induktionsspule befindet. Ein Fahrer eines Elektrofahrzeugs parkt das Fahrzeug beispielsweise über einem infrastrukturseitigen Induktionssystem, das typischerweise mit der primären Induktionsspule und der zugehörigen Hardware für Leistungswandlung und Spannungsgleichrichtung ausgerüstet ist. Der Wechselstrom, der der primären Induktionsspule zugeführt wird, induziert einen Wechselstrom in der fahrzeugseitigen sekundären Induktionsspule. Der induzierte Wechselstrom wird dann unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Hardware im Gleichstrom umgewandelt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein duales induktiv-/konduktives, DC-gekoppeltes Ladesystem wird hierin zur Verwendung mit einem mit Strom beaufschlagten System offenbart. Das bestromte System kann ein Hybridelektrofahrzeug, ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug oder jedes andere Plug-In-Fahrzeug oder jede andere mobile Plattform sein. Die vorliegende Lösung ist, anders als herkömmliche AC-gekoppelte, CAN-gesteuerte, drahtlose Systeme, gekennzeichnet durch eine Abwesenheit der Steuerung des DC-gekoppelten Ladesystems über den Datenaustausch per Bus im Controller Area Network (CAN). Stattdessen werden separate induktive und konduktive Ladesysteme elektrisch parallel zueinander angeordnet. Anstelle eines Datenaustauschs über CAN liefern analoge Niederspannungs-Steuersignale alle wesentliche Ansteuerungsfunktionen, wie hierin dargelegt.
Außerdem wird eine Verfahrensmethode offenbart, die in einer besonderen Ausführungsform das automatische, benutzergesteuerte oder priorisierte Umschalten zwischen den verfügbaren induktiven und konduktiven Ladesystemen sowie den ordnungsgemäßen Ablauf von Ladebeginn und -ende ermöglicht, wodurch die bestehenden Ladeeigenschaften und die Architektur des Fahrzeugs erhalten bleiben.
Insbesondere wird hier ein Fahrzeug oder ein anderes bestromtes System offenbart, das an eine externe Stromversorgung angeschlossen werden kann, typischerweise mit einer AC-Ladestation. Das Fahrzeug beinhaltet einen Elektromotor, angetrieben über Energie von einem DC-Batteriesatz, ein konduktives Ladesystem, zum konduktiven Laden des Batteriesatzes über die externe Stromversorgung, ein drahtloses Ladesystem zum induktiven Laden des Batteriesatzes über die externe Stromversorgung und eine Steuerung. Die Steuerung kann in einigen Ausführungsformen programmiert werden, um eine Ladepräferenz zu empfangen und selektiv, gemäß der empfangenen Ladepräferenz und unter Verwendung analoger Niederspannungs-Steuersignale, das Laden des Batteriesatzes einzuleiten. Die Ladepräferenz bevorzugt das Laden des Batteriesatzes über ein spezifisches der konduktiven und drahtlosen Ladesysteme, mit der Möglichkeit des gleichzeitigen, konduktiven und drahtlosen Ladens. In anderen Ausführungsformen kann das Laden automatisch zu einem konduktiven Laden umschalten, wenn das Fahrzeug an die Stromversorgung angeschlossen ist.
Ein weiteres elektrisches System beinhaltet einen Gleichspannungsbus, an den ein Batteriesatz angeschlossen ist, einen Ladekoppler, an den die externe Stromversorgung angeschlossen werden kann, um eine Plug-In-Ladeverbindung herzustellen, und parallele, DC-gekoppelte, konduktive und induktive Ladesysteme. Das System in dieser Ausführungsform beinhaltet eine Steuerung, die programmiert ist, um das selektive Laden des Batteriesatzes unter Verwendung analoger Niederspannungs-Steuersignale einzuleiten. Die Steuerung ist programmiert, um das Batteriesatz über das DC-gekoppelte, konduktive Ladesystem zu laden, wenn der Ladekoppler an die externe Stromversorgung angeschlossen ist, bzw. über das drahtlose Batterieladegerät, wenn der Ladekoppler nicht an die externe Stromversorgung angeschlossen ist und die Steuerung die Nähe des Systems zur primären Induktionsspule erkennt.
Die vorstehend genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen elektrischen Systems in Form eines elektrischen Plug-in-Fahrzeugs mit dualen, DC-gekoppelten, konduktiven und induktiven Ladesystemen und einer Steuerung, die zum Laden eines Hochspannungs-Batteriesatzes unter Verwendung eines oder beider DC-gekoppelten Ladesysteme programmiert ist.
1B ist ein schematisches Schaltbild für das DC-gekoppelte Ladesystem als Teil des in 1A dargestellten Fahrzeugs.
2 ist ein schematisches Schaltbild, das eine beispielhafte Implementierung des konduktiven und induktiven Ladesystems veranschaulicht, das in dem beispielhaften Fahrzeug von 1A verwendbar ist.
3 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einleiten eines drahtlosen Ladevorgangs des Batteriesatzes des Fahrzeugs aus 1 veranschaulicht.
4 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verarbeitung unterschiedlicher induktiver und konduktiver Ladeentscheidungen beschreibt, wenn während eines drahtlosen Ladens eines Batteriesatzes ein Plug-in-Ereignis erfasst wird.
5 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Beenden des in 3 eingeleiteten drahtlosen Ladeereignisses beschreibt und das Fahren des Fahrzeuges wie in 1A dargestellt ermöglicht.
6–8 sind schematische Schaltbilder, die alternative Hardware-Ausführungsformen für die Umsetzung der oben beschriebenen Methodologie beschreiben.
9 ist ein schematisches Schaltbild, das eine alternative Ausführungsform zum Einleiten eines drahtlosen Ladevorgangs im Fahrzeug von 1 beschreibt.
10 ist eine schematische Darstellung eines alternativen Relais, das in der Schaltung gemäß 9 verwendbar ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin sich gleiche Referenznummern auf gleiche oder ähnliche Komponenten in den verschiedenen Ansichten beziehen, wird in 1A bzw. 1B ein beispielhaftes bestromtes System in Form eines Fahrzeugs 10 bzw. eines elektrischen Systems 20 schematisch dargestellt. Das elektrische System 20 weist zwei induktive und konduktive, DC-gekoppelte Ladesysteme 20I und 20C auf, die in elektrisch parallel zueinander angeordnet sind. Zusätzlich ist die vorliegende Lösung in der Gesamtsteuerung des Ladevorgangs gekennzeichnet durch die Abwesenheit von Busverbindungen des Controller Area Network (CAN). Anstelle eines Datenaustauschs über CAN, der typischerweise verwendet wird, um herkömmliche, auf dem Sekundärmarkt erhältliche, AC-gekoppelte, drahtlose Lademodule zu steuern, erfolgt die gesamte Steuerkommunikation über analoge Niederspannungs-Steuersignale, wie hierin dargelegt.
Obwohl das Fahrzeug 10 als PKW dargestellt wird, kann Fahrzeug 10 es ein beliebiges mobiles Elektrosystem sein, wie beispielsweise ein Hybrid-Elektrofahrzeug oder ein Batterie-Elektrofahrzeug, ein Roboter oder eine beliebige mobile Plattform. Eine Bedienperson des Fahrzeugs 10 kann ein Hochspannungs(HV)-Batteriesatz (B_HV) 21 unter Verwendung eines drahtlosen, induktiven und/oder festverdrahteten konduktiven Ladevorgangs laden. Zur Priorisierung einer gegebenen Ladeoption kann der Bediener in einigen Ausführungsformen über ein HMI-Gerät (HMI – Mensch-Maschine-Benutzeroberfläche) 52 eine Ladepräferenz (Pfeil 13) in eine Ladesteuerung (C) 50 eingeben. Andere Ausführungsformen verzichten auf die Verwendung der Ladepräferenz (Pfeil 13), um stattdessen automatisch auf konduktives Laden umzuschalten, sobald das Fahrzeug an die externe Stromversorgung angeschlossen wird.
Der HC-Batteriesatz 21, z. B. ein mehrzelliges Lithium-Ionen-Batteriesatz, ein Zink-Luft-Batteriesatz, ein Nickel-Metall-Hybrid-Batteriesatz oder ein Blei-Säure-Batteriesatz, kann selektiv unter Verwendung einer externen Stromversorgung 12 wiederaufgeladen werden, wenn das Fahrzeug 10 abgestellt wird, also parkt und nicht bewegt wird. Die externe Stromversorgung 12 kann als Elektrofahrzeug-Ladestation (EVSE) vom in Fachkreisen bekannten Typ oder als jede andere beliebige externe Quelle für Plug-In-Strom ausgeführt werden. Der HV-Batteriesatz 21 kann auch bei laufendem Betrieb des Fahrzeugs 10 wieder aufgeladen werden, beispielsweise über regeneratives Bremsen. Das elektrische Potenzial der HV-Batteriesatzes 21 kann von etwa 60–360 VDC oder mehr reichen, je nach Ausführungsform des Fahrzeugs 10. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung jedoch bezieht sich der Begriff „Hochspannung“ auf jeden beliebigen Spannungspegel über dem normalen 12-15-VDC-Reservespannungspegel. Energie vom HC-Batteriesatz 21 kann verwendet werden, um eine oder mehrere Elektromotoren (M) 24 über ein Wechselrichtermodul (PIM) 22 mit Strom zu beaufschlagen, so dass der Elektromotor 24 letztendlich über ein Abtriebsglied 25 ein Ausgangsdrehmoment (Pfeil T_O) für den Vortrieb des Fahrzeugs 10 oder andere Arbeiten erzeugt.
Der Reservestrom an Bord des Fahrzeugs 10 wird teilweise über eine Reservebatterie (B_AUX) 23 geliefert. Die Reservebatterie 23 kann über ein Reservestrommodul (APM) 19 bestromt werden, d. h. über einen Spannungsregler zum Reduzieren der Gleichspannung von einem Ausgangspegel vom HC-Batteriesatz 21 zu einem niedrigeren Reservepegel, der dazu geeignet ist, elektrische Reservesysteme des Fahrzeugs 10 mit Strom zu versorgen. Das Reservestrommodul 19 und/oder die Hilfsbatterie 23 können gegebenenfalls und innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung als Reservestromversorgungen dienen.
Insbesondere das konduktive Ladesystem 20C kann einen Ladekoppler 16 und einen Stromrichter beinhalten, beispielsweise ein fahrzeugeigenes Lademodul (OBCM) 18 wie schematisch in 1 dargestellt. Das fahrzeugeigene Lademodul (OBCM) 18 ist elektrisch zwischen dem AC-Ladekoppler 16 und dem HC-Batteriesatz 21 angeschlossen. Wie in der Technik gut bekannt ist, beinhaltet jeder Stromrichter wie das fahrzeugeigene Lademodul (OBCM) 18 interne vollelektronische Komponenten, die zusammenarbeiten, um eine Wechselspannung (VAC) aus der externen Stromversorgung 12 ein einen Gleichspannungsausgang (VDC) umzuwandeln. Obwohl diese veranschaulichte Vereinfachung weggelassen wird, beinhaltet diese interne Struktur normalerweise elektronische Elemente, wie etwa Eingangs- und Ausgangswellenformfilter, passive Diodenbrücken, Halbleiterschalter wie MOSFETs oder IGBTs, einen Verbindungskondensator und einen Transformator. Von diesen Komponenten sind die Halbleiterschalter mit Ein-/Aus-Schaltzuständen ausgestattet, die durch die Ladesteuerung 50 oder eine andere Steuervorrichtung angewiesen werden, um das OBCM 18 nach Bedarf ein- oder auszuschalten. Somit bezieht sich der Begriff „DC-gekoppelt“ wie hier verwendet auf die Verbindung eines gegebenen Geräts mit der DC-Seite des elektrischen Systems 20.
Die Steuerung 50 der 1A erzeugt Steuersignale (Pfeil CC_O) in Reaktion auf Eingangssignale (Pfeil CC_I), mit den verschiedenen Eingangssignalen (CC_I), die im Folgenden unter Bezugnahme auf 6–8 näher beschreiben werden. Generell erzeugt die Steuerung 50 Anweisungen in Ausführung eines Verfahrens 100, ein Ausführungsbeispiel davon wird in 3–5 erläutert, um den jeweiligen Lademodus und danach einen Ladevorgang in Übereinstimmung mit der Ladepräferenz (Pfeil 13) festzulegen. 9–10 sind alternative Ausführungsformen, in denen der Ladevorgang automatisch zu einem konduktiven Plug-in-Laden führt, wenn das Fahrzeug 10 an die externe Stromversorgung 12 angeschlossen wird.
Die Steuerung 50 beinhaltet einen Prozessor P und einen Speicher M. Der Speicher M beinhaltet einen greifbaren, nichtflüchtigen Speicher, z. B. einen Nur-Lese-Speicher, ob optisch, magnetisch, Flash-Speicher oder andere. Die Steuerung 50 beinhaltet auch ausreichende Mengen Direktzugriffsspeicher, einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher und dergleichen sowie einen Hochgeschwindigkeitstakt, eine Analog-zu-Digital und eine Digital-zu-Analog-Schaltung und Eingangs-/Ausgangsschaltungen und Vorrichtungen sowie entsprechende Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen. Das HMI-Gerät 52 kann als Touchscreen ausgeführt werden, beispielsweise als Navigations-Bildschirm oder als Touchscreen eines Mobiltelefons oder eines anderen tragbaren Geräts, und es kann eine verdrahtete oder eine drahtlose Verbindung mit der Steuerung 50 haben.
Das induktive Ladesystem 20I nach 1B beinhaltet ein drahtloses Lademodul (WC), im Folgenden bezeichnet als drahtloses Batterieladegerät 30. Wie bei dem konduktiven Ladesystem 20C ist das induktive Ladesystem 20I DC-gekoppelt, d. h. an einen HCDC-Bus 17 angeschlossen. Das drahtlose Batterieladegerät 30, das elektrische parallel mit dem OBCM 18 verbunden ist, beinhaltet ein induktives Steuermodul (ICM) 31. Wie in der Technik bekannt ist, kann das ICM 31 als Leiterplatten-Anordnung ausgeführt werden, die alle notwendigen Hardware- und Softwareteile für Erfassung und Verbindung aufweist, um eine Schnittstellenverbindung mit der Steuerung 50 und der externen Stromversorgung 12 herzustellen. Das ICM 31 kann einen Hochfrequenz-Transceiver beinhalten und so konfiguriert sein, dass bestehende drahtlose Verbindungen, Telematik oder drahtlose Hotspots verwendet werden können, um die beabsichtigte Funktionalität bereitzustellen. Wie in 6–8 dargestellt und nachfolgend erörtert, empfängt das ICM 31 selektiv ein Durchführungs-Annäherungssignal (Pfeil PRX) und ein Steuerungs-Pilotsignal (Pfeil PLT), wobei das Pilotsignal (Pfeil PLT) ein Eingang und ein Ausgang zum ICM 31 ist und das Annäherungssignal (Pfeil PRX) ein Eingang für das Erfassen eines Plug-in-Ereignisses ist, wie unten beschrieben.
Das drahtlose Batterieladegerät 30 beinhaltet eine Sekundärspule (L_S) wie schematisch in 1A dargestellt. Auf der Infrastrukturseite des elektrischen Systems 20, also die Teile der drahtlosen Ladehardware, die sich außerhalb des Fahrzeugs 10 befinden, sind eine Primärwicklung (L_P) und ein zugeordneter drahtloser Ladestromkreis 14 bezüglich der externen Stromversorgung 12 positioniert, beispielsweise eingebettet unterhalb oder verbunden mit der Oberfläche 11 eines Garagenbodens oder einer anderen Ladestation, wie beispielsweise eines Teils eines drahtlosen Ladepads. Strom von der externen Stromversorgung 12, typischerweise 230 V/ 50 Hz oder 110 V/ 60 Hz, wird über den Betrieb des drahtlosen Ladestromkreises 14 in ein relativ hochfrequentes Signal konvertiert, z. B. über Pulsweitenmodulation, wobei der drahtlose Ladestromkreis 14 alle erforderlichen Leistungsfaktor-Korrekturen bereitstellt, wie in Fachkreisen bekannt ist.
Hinsichtlich des drahtlosen Ladestromkreises 14, der induktiv mit dem drahtlosen Ladegerät 30 gekoppelt ist, wird ein mit 12 VDC gepulstes AC-Signal (V_P) an die Primärwicklung (L_P) bei einer niedrigen Frequenz ausgegeben, normalerweise um 20–100 KHz. Ein AC-Strom wird in die Sekundärspule (L_S) induziert, wenn das Fahrzeug 10 in unmittelbarer Nähe zur Primärwicklung (L_P) abgestellt ist. Das drahtlose Batterieladegerät 30 berichtigt und filtert dann den induzierten AC-Strom, wie er zum HC-Bus 17 geliefert wird, um den HC-Batteriesatz 21 zu laden und/oder das APM 19 oder andere HC-Module auf dem HC-Bus 17 mit Strom zu versorgen.
Hinsichtlich der Ladevorgänge bei Elektrofahrzeugen geben Industrienormen genau vor, wie eine gegebene elektrische Ladestation zu konfigurieren und zu betreiben ist, also wie die externe Stromversorgung 12 an das Fahrzeug 10 anzuschließen und wie der Datenaustausch während des gesamten Ladevorgangs durchzuführen ist. Eine aktuell gültige Norm in Nordamerika ist beispielsweise die Ladestecker-Norm SAE J1772 „SAE Surface Vehicle Recommended Practice J1772, SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler“. Damit wird eine branchenübergreifende Ladearchitektur vorgegeben, wie auch alle Funktions- und Maß-Anforderungen zum Zusammenfügen der Verbinder-/Stecker-Hardware, aus der der Ladekoppler 16 und die externe Stromversorgung 12 bestehen.
Eine solche Norm erfordert auch, dass die elektrische Verbindungs-Hardware zwischen dem Fahrzeug 10 und der externen Stromversorgung 12 Stifte enthält, die das Pilotsignal (Pfeil PLT) und das Annäherungssignal (Pfeil PRX) empfangen. Das Pilotsignal (Pfeil PLT) identifiziert für die Steuerung 50 und das OBCM 18 einen maximal verfügbaren Ladestrom der externen Stromversorgung 12. Diese Informationen können, wie unten detailliert beschrieben, vom ICM 31 abgefangen werden. Neben den Funktionen in Verbindung mit der Ausführung des unten beschriebenen Verfahrens 100 dient das Annäherungssignal (Pfeil PRX) der Steuerung 50 dazu, genau zu erfassen, wann das Fahrzeug 10 an die externe Stromversorgung 12 angeschlossen wird, also ein Plug-in-Ereignis zu erfassen. Diese Information wird letztlich durch die Steuerung 50 verwendet, um jede Bewegung des Fahrzeugs 10 vorübergehend zu verhindern oder zu deaktivieren, solange das Fahrzeug 10 elektrisch mit der externen Stromversorgung 12 über den Ladekoppler 16 verbunden ist.
Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet eine beispielhafte Ausführungsform des elektrischen Systems 20 der 1B ein elektrisches System 20A, in dem das OBCM 18, das APM 19, das PIM 22 und das drahtlose Ladegerät (WC) 30 eine gemeinsame Spannungsbusschiene teilen, hier dargestellt als die negative (–) Spannungsschiene des HC-DC-Busses 17. Das drahtlose Batterieladegerät 30 ist damit elektrisch parallel mit bestehenden HC-Komponenten auf dem HC-DC-Bus 17 verbunden.
Die parallelen HC-Komponenten teilen sich einen Vorladekreis 33, also das OBCM 18, das APM 19, das PIM 22 und die drahtlose Steuerung 30. Von diesen Parallel-Komponenten können die drahtlose Steuerung 30, das APM 19 und das OBCM 18 eine einzige HC-Sicherung F1 und den Schütz C1 oder eine andere geeignete HC-Vorrichtung teilen, die sich auf einem Spannungsschenkel befinden. Dabei ist das PIM 22 auf einem separaten Spannungsschenkel angeordnet und wird wie dargestellt durch einen separaten Schütz C2 geschützt. Der Vorladekreis 33 kann einen Vorladewiderstand (R_PC) und zusätzliche HC-Schütze C3 und C4 beinhalten, wobei die Schütze C3 und C4 nach Bedarf geöffnet und geschlossen werden, um die negative Stromschiene (–) während der Vorladung zu laden.
Andere Bauelemente können elektrisch parallel zum PIM 22 angeordnet werden, zwischen die negative Stromschiene (–) und den Schütz C2, beispielsweise ein Innenraumheizungs-Steuergerät und/oder ein Klimaanlagen-Steuergerät, wobei jede Vorrichtung mit einer separaten HC-Sicherung geschützt wird (nicht dargestellt). Der HC-Batteriesatz 21 kann auf ähnliche Weise über eine weitere HC-Sicherung F2 geschützt werden, die, wenn sie offen ist, den HC-Batteriesatz 21 aufteilt. Andere Bauteile wie Heizung, Heizungssicherung und Halbleiterrelais (nicht dargestellt) können auch Teil des elektrischen Systems 20A auf einem separaten Spannungsschenkel zwischen der positiven Stromschiene (+) und der negativen Stromschiene (–) des HC-DC-Busses 17 sein.
Ein Spannungssensor (V) 27 kann elektrisch parallel mit dem HC-Batteriesatz 21 positioniert werden. Eine Gleichspannung im HC-Batteriesatz 21 kann vom Spannungssensor (V) 27 gemessen und übertragen werden oder der Steuerung 50 von 1 anderweitig als Teil der Eingangssignale (Pfeil CC_I) angegeben werden, wie dargestellt in 1B. Desgleichen kann ein Stromsensor (I) 29 zwischen dem HC-Batteriesatz 21 und dem gemeinsamen Vorladekreis 33 positioniert werden. Der Stromsensor 29 ist betreibbar zum Messen eines Stroms in der negativen Stromschiene (–) als Zusatzteil der Eingangssignale (Pfeil CC_I).
Unter Bezugnahme auf 3 und mit zusätzlicher Bezugnahme auf die Struktur der 1A, 1B, 2 und 6–8 beginnt eine Ausführungsform des Verfahrens 100 wie weiter oben kurz erwähnt mit Schritt S102, worin die Steuerung 50 über das ICM 31 oder eine andere Hardware ein drahtloses Ladesignal von der externen Stromversorgung 12 oder von einer anderen drahtlosen Lade-Infrastruktur, die dort angeschlossen ist, z. B. einer EVSE oder dem drahtlosen Sender einer Ladestation sucht. Schritt S102 kann den Empfang einer drahtlosen Übertragung von der externen Stromversorgung 12 oder einer angeschlossenen drahtlosen Infrastruktur beinhalten, wenn sich das Fahrzeug 10 in der Nähe eines drahtlosen Ladepads mit dem drahtlosen Ladestromkreis 14 befindet, dargestellt in 1A, wobei ein solches Signal das Vorhandensein und die Verfügbarkeit des drahtlosen Ladestromkreises 14 anzeigt. Zur Begrenzung der Verlustleistung kann die drahtlose Paarung auf Niederdrehzahl-Fahrzeugbetrieb oder auf ausschließlich Parkassistent beschränkt sein.
Das Verfahren 100 bestimmt dann bei Schritt S103, ob aus den bei Schritt S102 empfangenen Werten hervorgeht, dass eine drahtlose Ladestation verfügbar ist, und geht über zu Schritt S104, wenn drahtloses Laden aktuell nicht verfügbar ist. Alternativ geht das Verfahren 100 über zu Schritt S106, wenn ein verfügbares drahtloses Laden erfasst wird.
Schritt S104 beinhaltet die Überwachung der Einstellung oder des Zustands von Parkstellung, Rückwärtsgang, Leerlaufstellung, Vorwärtsfahrt, Low-Range (PRNDL) für eine angeforderte Schaltung zum Parken, unabhängig davon, ob die Parkstellung durch den Fahrer des Fahrzeugs 10 oder automatisch ausgewählt wurde. Schritt S104 kann in verschiedenen Ausführungsformen als Teil der Eingangssignale (Pfeil CC_I 1B) das Erfassen einer Position des PRNDL-Hebels oder eines Drucktastensignals beinhalten. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S105.
Schritt S105 beinhaltet die Bestimmung, anhand der bei Schritt S104 gesammelten Informationen, ob ein Parkmodus angeordnet oder ausgewählt wurde, wie etwa durch Vergleich der Werte aus Schritt S104 mit einem kalibrierten Zustand. Das Verfahren 100 geht über zu Schritt S112, wenn die Parkstellung ausgewählt oder angeordnet wurde. Schritt S102 wird wiederholt, wenn die Parkstellung noch nicht angeordnet oder ausgewählt wurde.
Schritt S106 beinhaltet die Paarung des drahtlosen Ladesystems 20I des Fahrzeugs 10 der 1A mit der externen Stromversorgung 12. Dies kann erreicht werden durch die Verwendung eines geeigneten drahtlosen Kommunikationsprotokolls, beispielsweise ähnlich wie die konventionelle Koppelung eines BLUETOOTH-Geräts oder eines anderen drahtlosen Hochfrequenz-Geräts. Das Verfahren 100 geht über zu Schritt S108, sobald das Fahrzeug 10 und die externe Stromversorgung 12 drahtlos gekoppelt sind.
Schritt S108 beinhaltet das Bereitstellen der Ausrichtungsanweisungen und/oder von Rückkoppelinformation an eine Bedienperson des Fahrzeugs 10, z. B. über das HMI-Gerät 52 der 1. Schritt S108 ermöglicht es dem Bediener, das Fahrzeug 10 passgenau an der Primärwicklung (L_P) abzustellen, über die Anzeige von Richtlinien und/oder Kamera-Rückkopplung, wie sie normalerweise bei konventionellen Rückfahrkameras und dem Fahrzeug-Navigationssystemen verwendet wird. Schritt S108 soll dem Bediener helfen, das Fahrzeug 10 passgenau an einem drahtlosen Ladepad mit der Primärwicklung (L_P), siehe 1A, abzustellen. Optional kann Schritt S108 enthalten, dass dem Fahrzeugführer angezeigt wird, Lenkrad, Gaspedal oder Bremspedal nicht zu berühren, und dass eine separate Steuerung (nicht dargestellt) das autonome Lenken des Fahrzeugs 10 in die passgenaue Endausrichtung übernimmt. Das Verfahren 100 geht dann zu Schritt S110 über.
Bei Schritt S110 prüft die Steuerung 50, ob ein Getriebe (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 in den Parkbetrieb gestellt wurde, beispielsweise, indem eine entsprechende Parkstellung eines PRNDL-Ventils (nicht dargestellt) anhand von verfügbaren fahrzeugeigenen Sensoren erfasst oder anderweitig festgestellt wird. Das Verfahren 100 fährt mit Schritt S112 fort.
Schritt S112 beinhaltet das Senden eines Freigabesignals, beispielsweise des PWM-Signals (Pfeil PWM der 6–8) oder ein separates Freigabesignal, an das drahtlose Batterieladegerät 30 von 1B als Teil der Ausgabesignale (Pfeil CC_O) der Steuerung 50. Das PWM-Signal hat ein identifizierendes, eindeutiges oder vorgegebenes Tastverhältnis, so dass das drahtlose Batterieladegerät 30 es von einem tatsächlichen Stromanforderungs-Befehl unterscheiden kann. Das heißt, ein Freigabesignal wird an die Halbleiterschalter (nicht dargestellt) des drahtlosen Batterieladegeräts 30 übertragen. Dies wiederum aktiviert bzw. „weckt“ die Leistungsumsetzungs-Funktion des drahtlosen Batterieladegeräts 30, die bis Schritt S112 in einem Ruhe- bzw. Aus-Zustand war, um den Stromverbrauch zu verringern. Das Verfahren 100 fährt dann mit Schritt S114 fort.
Bei Schritt S114 bestimmt die Steuerung 50 der 1B, ob das drahtlose System 20I weiterhin an der verfügbaren Lade-Infrastruktur ausgerichtet ist, also ob Primär- und Sekundärwicklung (L_P und L_C) sachgemäß ausgerichtet sind und die Steuerung 50 in Verbindung mit dem drahtlosen Ladestromkreis 14 der Infrastruktur-Seite des elektrischen Systems 20 steht. Ist die Ausrichtung korrekt, im Verfahren 100 weiter zu Schritt S116. Das Verfahren 100 geht zu Schritt S124 über, wenn eine solche Ausrichtung nicht bestätigt wurde.
Schritt S116 beinhaltet die Überwachung auf das Vorliegen des Pilotsignals (Pfeil PLT) über die Steuerung 50. Wie oben erwähnt und wie in der Fachwelt bekannt ist, informiert das Pilotsignal (Pfeil PLT) die Steuerung 50 und, unter bestimmten, hier dargelegten Umständen, das drahtlose Batterieladegerät 30 über die verfügbare Stromstärke. Das Verfahren 100 geht während der laufenden Überwachung über zu Schritt S117.
Schritt S117 beinhaltet das Bestimmen, ob das von dem drahtlosen Batterieladegerät 30 erfasste und von der Steuerung 50 empfangene Pilotsignal (Pfeil PLT) vorhanden ist. Das heißt, das drahtlose Batterieladegerät 30 erfasst das Pilotsignal (Pfeil PLT) über das ICM 31 oder die damit verbundene HF-Antennenstruktur, wenn es sich in drahtloser Verbindung mit der externen Stromversorgung 12 und dem drahtlosen Ladestromkreis 14 befindet. Das abgefangene Pilotsignal (Pfeil PLT) kann an die Steuerung 50 weitergeleitet und einer Live Object Detection (LOD) (Erkennung von Lebendobjekten) und einer Foreign Object Detection (FOD) (Erkennung von Fremdobjekten) unterzogen werden, wie in Fachkreisen bekannt. Das Verfahren 100 geht über zu Schritt S118, wenn das Pilotsignal (Pfeil PLT) von der Steuerung 50 empfangen wird. Andernfalls fährt das Verfahren 100 mit Schritt S119 fort.
Schritt S118 beinhaltet die optionale Einstellung einer elektronischen Feststellbremse über die Steuerung 50, beispielsweise über die Übertragung eines elektronischen Steuersignals an eine mechanische Blockiervorrichtung (nicht dargestellt), um zu gewährleisten, dass das Fahrzeug 10 in der Parkstellung mechanisch verriegelt ist. Das Verfahren 100 geht dann zu Schritt S120 über.
Schritt S119 beinhaltet das Festlegen, ob ein Zündungs- oder Schlüssel-Ein-/Aus-Zustand des Fahrzeugs 10 gegenwärtig ausgeschaltet ist. Das Verfahren 100 wiederholt Schritt S116, wenn die Steuerung 50 bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 in einem Schlüssel-Ein-Zustand befindet, und geht zu Schritt S122, wenn ein Schlüssel-Aus-Zustand erkannt wird.
Bei Schritt S120 verwendet die Steuerung 50 das PWM-Steuersignal (Pfeil PWM der 6–8), um mit dem drahtlosen Laden des HC-Batteriesatzes 21 der 1B über den Betrieb des induktiven Ladesystems 20I zu beginnen, das heißt über die Erzeugung einer Induktion eines Wechselstroms in der Sekundärspule (L_S) der 1A. Wie in der Fachwelt bekannt ist, verwendet die Steuer-PWM (Pfeil PWM der 6–8) ein kalibriertes Tastverhältnis zur Steuerung des drahtlosen Ladezustands.
Bei Schritt S122, beim Erfassen eines Schlüssel-Aus-Ereignisses, bei dem das Fahrzeug 10 ausgeschaltet wird, startet die Steuerung 50 einen Zeitgeber und erfasst über das drahtlose Batterieladegerät 30, ob das Fahrzeug 10 in der Nähe der externen Stromversorgung bzw. genauer gesagt passgenau an der Primärwicklung (L_P) und dem drahtlosen Ladestromkreis 14 der 1A abgestellt ist. Genauer gesagt beinhaltet Schritt S122 das Suchen nach einem Pilotsignal (PLT), das das drahtlose Batterieladegerät 30 nachahmen oder kopieren kann, wobei Schritt S122 im Wesentlichen einen getakteten PWM-Befehl bzw. eine getaktete Freigabefunktion bereitstellt. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S123.
Schritt S123 beinhaltet die Überwachung eines Werts des Zeitgebers im Vergleich zu einem kalibrierten Grenzwert. Schritt S116 wird wiederholt, wenn das Vorhandensein des drahtlosen Ladestromkreises 14 erfasst wird, d. h. das Pilotsignal (PLT) erfasst wird, bevor die kalibrierte Dauer abgelaufen ist. Das Verfahren 100 geht weiter zu Schritt S124, wenn die kalibrierte Zeitdauer verstrichen ist, ohne dass aus der Erfassung des Pilotsignals (PLT) die Anwesenheit des Ladestromkreises 14 hervorgeht.
Schritt S124 beinhaltet die Unterbrechung der PWM-Steuerung des drahtlosen Batterieladegeräts 30 und das Ausschalten des Fahrzeugs 10 nach einer kalibrierten Zeitdauer.
Bei Schritt S126 werden das Annäherungssignal (Pfeil PRX) und die Pilotsignale (Pfeil PLT) vom Ladekoppler 16 während des drahtlosen Ladevorgangs von der Steuerung 50 überwacht. Schritt S126 beinhaltet das Empfangen und Verarbeiten der jeweiligen Näherungs- und Pilotsignale (Pfeile PRX, PLT) über die Steuerung 50 und das drahtlose Ladegerät 30 oder die Konverterbox 70 (7) sowie das Bestimmen des Vorhandenseins und der jeweiligen Werte, dann zu Schritt S127.
Bei Schritt S127 bestimmen dann die Steuerung 50 und das drahtlose Ladegerät 30 oder die optionale Konverterbox 70, ob ein Plug-In-Ereignis unter Verwendung des empfangenen Annäherungssignals (Pfeil PRX) erfasst wurde. Wie in Fachkreisen für das Laden elektrischer Fahrzeuge bekannt ist, geht aus einem Ausgangs-Ansteuerstromkreis (nicht dargestellt) eine Referenzspannung von normalerweise 4,5–5 V DC im Fahrzeug 10 hervor, beispielsweise als Teil des Ladekopplers 16. Ein Stecker, der die externe Stromversorgung 12 mit dem Ladekoppler 16 verbindet, weist ein Widerstandsteilernetzwerk auf, in Nordamerika definiert durch J1772, mit Anschluss an Neutral oder Masse. Somit steht die Referenzspannung dem drahtlosen Modul 30 zur Verfügung. Wenn die Ladekoppler 16 aus 1B in die externe Stromversorgung 12 gesteckt wird, wird der Ausgangs-Ansteuerstromkreis des Fahrzeugs 10 über parallele Widerstände geladen, so dass die Referenzspannung auf eine untere Referenzspannung fällt, beispielsweise, 2,5 V DC. So erfasst das Fahrzeug 10 das Einstecken des Fahrzeugs 10 zur Einleitung eines induktiven Ladevorgangs schnell als Plug-In-Ereignis.
Das Verfahren 100 wiederholt Schritt S126, wenn das oben beschriebene Plug-In-Ereignis bei Schritt S127 nicht erfasst wird. Das Verfahren 100 geht optional über zu Schritt S128, wenn das Plug-In Ereignisses erfasst wird.
Schritt S127 beinhaltet eine zeitweilige Blockierung des Fahrzeugs 10, beispielsweise durch Sperren eines PRNDL-Schalthebels (nicht dargestellt) über Brems-Getriebe-Schaltsperre oder BTSI, wenn der PRNDL-Status ein Park-Status ist, so dass das manuelle Schalten eines Getriebes des Fahrzeugs 10 aus der Parkstellung heraus gesperrt ist. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S130.
Schritt S130 kann die Verarbeitung der Ladepräferenz (Pfeil 13 aus 1B) vom HMI-Gerät 52 über die Steuerung 50 beinhalten, um eine Präferenz für ein induktives bzw. konduktives Laden festzulegen. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Steuerung 50 und/oder das HMI-Gerät 52 programmiert werden, um eine Vielzahl von Ladepräferenzen anzuzeigen und um einen Eingang zu empfangen, der aus den angezeigten verschiedenen Ladepräferenzen ausgewählt wird. Zum Beispiel kann ein Bediener ein Symbol berühren, das für „konduktives Plug-In-Laden“, „induktives/drahtloses Laden“ oder „induktives und drahtloses Laden“ steht, und damit die Ladepräferenz (Pfeil 13) erzeugen. In anderen Ausführungsformen kann die Ladepräferenz (Pfeil 13) als voreingestellte Ladepräferenz vorprogrammiert, beispielsweise dadurch, dass immer eine drahtlose Aufladung angefordert wird, wenn sie verfügbar ist. 9 und 10 stellen zwei Beispiele möglicher Voreinstellungsoptionen dar. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S132, der nachstehend mit Bezug auf 4 beschrieben wird.
4 zeigt einen weiteren Teil des Verfahrens 100, bei dem es speziell um unterschiedliche Ladepräferenzen des Bedieners geht (Pfeil 13 der 1B), wenn die Steuerung 50 während der drahtlosen Ladung des HC-Batteriesatzes 21 ein Plug-In-Ereignis erfasst. Wie oben erwähnt, kann die Steuerung 50 programmiert werden, um eine Ladepräferenz des Bedieners (Pfeil 13) entweder allein oder als Teil der Eingangssignale (Pfeil CC_I) festzulegen. Das HMI-Gerät 52 kann eine Liste von Ladepräferenz-Optionen anzeigen, einschließlich konduktives Laden, induktives Laden und eine Kombination aus konduktivem und induktivem Laden. Damit beinhaltet Schritt S132 das Bestimmen, welche Ladeoption der Bediener ausgewählt hat. Ist keine Aufladung Option gewählt, kann die Steuerung 50 programmiert werden, um eine voreingestellte Ladepräferenz auszuführen. Das Verfahren 100 geht über zu Schritt S134, wenn eine drahtlose Ladepräferenz (Option – WC) ausgewählt ist, zu Schritt S135, wenn eine kombinierte konduktive und drahtlose (C/W) Ladepräferenz ausgewählt ist und zu Schritt S140, wenn eine konduktive Ladepräferenz (CC) ausgewählt ist.
Schritt S134 beinhaltet das Fortsetzen des Verfahrens der drahtlosen Aufladung über das drahtlose Batterieladegerät 30, d. h. die Steuerung 50 aktiviert das konduktive Laden über das OBCM 18 nicht. Die OBCM 18 kann jedoch verwendet werden, um die Gleichspannung an die Steuerung 50 zu melden. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S136.
Schritt S136 beinhaltet das Festlegen einer geplanten Ladedauer, wenn das drahtlose Laden abgeschlossen ist, entweder im Verhältnis zu einem Ladezustand des HC-Batteriesatzes 21 oder bei Beendigung eines getakteten Ladeintervalls, beispielsweise einer geplanten Ladedauer. Wenn das drahtlose Laden abgeschlossen ist, kann die Steuerung 50 kalibrierte PWM-Signale, d. h. mit einem vorgegebenen Tastverhältnis, an das drahtlose Batterieladegerät 30 senden, um den Strombefehl an das drahtlose Batterieladegerät 30 zu deaktivieren. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S138.
Bei Schritt S138 erhält die Steuerung 50 die mechanische Sperrung oder eine andere Blockierung des Fahrzeugs 10 aufrecht. Wie in der Fachwelt bekannt, wird ein Fahrzeug, wie Fahrzeug 10 von 1A, daran gehindert, sich zu bewegen, solange das Fahrzeug 10 mit der externen Stromversorgung 12 verbunden ist. Um Schritt S138 zu verlassen, muss eine Bedienperson des Fahrzeugs 10 zunächst ein Ladekabel (nicht dargestellt) vom Ladekoppler 16 trennen, was wiederum die Freigabe des BTSI oder einer anderen Immobilisierungstechnik auslöst. Das Fahrzeug 10 kann dann in Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt geschaltet werden.
Schritt S135 beinhaltetet die Unterbrechung der Übertragung des Pilotsignals (Pfeil PLT) vom drahtlosen Batterieladegerät 30, so dass das Plug-In-Ereignis dem OBCM 18 und der Steuerung 50 mitgeteilt wird. Wie oben erläutert, überträgt das drahtlose Batterieladegerät 30 beim drahtlosen Laden das Pilotsignal (PLT), während beim konduktiven Plug-In-Laden die gleiche Funktion durch den Ladekoppler 16 durchgeführt wird. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S137.
Bei Schritt S137 erhält die Steuerung 50 ein Freigabesignal (Pfeil E der 6–8) zum OBCM 18 aufrecht und fährt fort mit Schritt S139.
Schritt S139 beinhaltetet die Übertragung von PWM-Steuersignalen (Pfeil PWM) zum drahtlosen Batterieladegerät 30 und zum OBCM 18 basierend auf der Erwartung, dass zusätzlicher Ladestrom zur Verfügung steht, das heißt, ein Plug-In-Strom über das konduktive Ladesystem 20C und ein drahtloser Ladestrom über das induktive Ladesystem 20I. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S144.
Schritt S140 beinhaltetet die Unterbrechung der Übertragung des Pilotsignals (Pfeil PLT) vom drahtlosen Batterieladegerät 30, so dass das Plug-In-Ereignis dem OBCM 18 und der Steuerung 50 mitgeteilt wird. Das PWM-Signal wird z. B. über ein bestimmtes Tastverhältnis eingestellt, so dass das induktive Ladesystem 20I den drahtlosen Ladevorgang abbricht. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S142.
Bei Schritt S142 überträgt die Steuerung 50 das Freigabesignal (Pfeil E) an das OBCM 18. Sobald das OBCM 18 freigegeben ist, beginnt das konduktive Laden über das konduktive Ladesystem 20C. Das konduktive Laden wird danach in herkömmlicher Weise fortgesetzt. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S144.
Bei Schritt S144 kehrt die Steuerung 50 wieder zu Normalbetrieb zurück, wenn das konduktive Laden abgeschlossen ist.
Unter Bezugnahme auf 5 fährt das Verfahren 100 fort, wenn ein Bediener beim drahtlosen Laden des Fahrzeugs 10 von 1 entscheidet, den drahtlosen Ladevorgang vorzeitig abzubrechen und wegzufahren. Da eine normale Plug-In-Verifizierungs-Überwachung bei drahtlosen Ladenereignissen nicht freigegeben oder verfügbar ist, ist die Steuerung 50 speziell für den Umgang mit Handhabung dieser Situation programmiert.
Insbesondere bei Schritt S150 erkennt die Steuerung 50 aus 1B die Anwendung der Bremsen des Fahrzeugs 10, z. B. über ein Bremssignal und den Versuch, den PRNDL-Schalthebel oder die Tastervorrichtung in einen Vorwärts- oder Rückwärtsgang zu bringen, wie jeweils durch die Pfeile B und PRNDL in 6–8 dargestellt. Andere mögliche Bedingungen von Schritt S150 können die Erfassung eines RF-Schlüsselanhänger-Signals, eines Telematik-Signals oder eines Fernsignals beinhalten, das über eine Anwendung (App) auf einem handgehaltenen Gerät wie einem Mobiltelefon aktiviert wird. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S152.
Bei Schritt S152 setzt die Steuerung 50 die PWM-Steuersignale (Pfeil PWM) und ein Freigabesignal (Pfeil E) für das drahtlose Batterieladegerät 30 in einen ausgeschalteten Zustand und geht weiter zu Schritt S154.
Bei Schritt S154 überwacht die Steuerung 50 den Status des Pilotsignals (Pfeil PLT) und geht weiter zu Schritt S156.
Schritt S156 beinhaltet das Bestimmen, ob der Status des Pilotsignals (Pfeil PLT) ausgeschaltet oder deaktiviert ist. Falls ja, fährt das Verfahren 100 mit Schritt S162 fort. Das Verfahren 100 geht dagegen über zu Schritt S158, wenn das Pilotsignal (Pfeil PLT) noch aktiv ist.
Schritt S158 kann das Initiieren eines Zeitgebers beinhalten, um festzulegen, wann das drahtlose Ladeereignis beendet wird und um bei Schritt S160 fortzufahren, bei dem die Steuerung 50 den Wert des Zeitgebers mit einem kalibrierten Zeitgeber-Grenzwert vergleicht. Schritte S154, S156, S158 und S160 werden in einer kalibrierten Schleife wiederholt, bis der kalibrierten Zeitgeber-Grenzwert erreicht wurde. An dieser Stelle geht das Verfahren 100 zu Schritt S162 über.
Schritt S162 beinhaltet das Anweisen des Lösens der Feststellbremse oder des anderweitigen Entfernens der Immobilisierung des Fahrzeugs 10 per Soft- oder Hardware. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S164.
Bei Schritt S164 kann die Steuerung 50 ein Signal an das HMI-Gerät 52 der 1 übertragen, um dem Bediener anzuzeigen, dass das drahtlose Aufladen gestoppt wurde. Bei Schritt S166 kann der Bediener den PRNDL-Schalthebel in Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt schalten und von der externen Stromversorgung 12 wegfahren.
6–8 zeigen alternativen Hardware-Ausführungsformen, die zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens 100 geeignet sind. Ausgehend von 6, die OBCM 18 ist elektrisch mit der Offboard-Stromversorgung 12 der 1 verbindbar, um so das konduktive Laden in üblicher Weise, d. h. über das konduktive Ladesystem 20C von 1B, zuzulassen. Die Steuerung 50 steht in analoger Niederspannungs-Kommunikation mit dem Ladekoppler 16, dem OBCM 18 und dem drahtlosen Ladegerät 30. Zusätzlich steht das drahtlose Ladegerät 30 über einen drahtlosen Pfad 55 in Kommunikation mit dem HMI-Gerät 52, beispielsweise über WIFI oder BLUETOOTH und gegebenenfalls mit einer Telematikeinheit 53, die in der Fachwelt bekannt ist. Das drahtlose Ladegerät 30 erhält über den drahtlosen Pfad 55 Informationen einschließlich Ausrichtung und Betriebszustand.
Das drahtlose Ladegerät 30 beinhaltet einen E/A-Port und einen Eingangsport (I), gekennzeichnet beispielsweise in 6. Aus dem Ladekoppler 16 erhält der E/A-Port die Pilotsignale (Pfeil PLT) wie oben erläutert, über die das drahtlose Batterieladegerät 30 über den verfügbaren Strom informiert wird. Desgleichen erhält der Eingangsport (I) das Annäherungssignal (Pfeil PRX), aus dem hervorgeht, ob der Ladekoppler 16 in die externe Stromversorgung 12 eingesteckt wurde, mit einer hohen Bezugsspannung von z. B. 4,5–5 V DC, woraus hervorgeht, dass ein Plug-In-Ereignis nicht stattgefunden hat, wie oben separat erläutert.
Die Steuerung 50 empfängt die Eingangswechselspannung (Pfeil V AC) und Ausgangsgleichstromspannung (Pfeil VDC) zum/vom OBCM 18 und versorgt selektiv oder, in 7 und 8 beispielsweise, weist ein Steuer-PWM-Signal (Pfeil PWM) an das drahtlose Ladegerät 30 und/oder das OBCM 18 (6) an, wenn das Fahrzeug 10 zuerst in die Parkstellung gebracht wird. Basierend auf der Ladepräferenz des Bedieners (Pfeil 13 der 1B) kann die Steuerung 50 über Freigabesignal (Pfeil E) den Betrieb von einem oder beiden OBCM 18 und des drahtlosen Ladegeräts 30 freigeben. Wenn der Ladekoppler 16 nicht in die externe Stromversorgung 12 eingesteckt ist, geht die Steuerung 50 automatisch in drahtloses Laden. Empfängt das drahtlose Ladegerät 30 innerhalb einer vorgegebenen Zeit, nachdem das Fahrzeug 10 in Parkstellung gebracht wurde, keinen Steuerpiloten (Pfeil PLT), kann die Steuerung 50 das drahtlose Batterieladegerät 30 über das Steuer-PWM- bzw. Freigabesignal (Pfeil PWM/E) ausschalten und dann das Fahrzeug 10 ausschalten. Somit kann das analoge Steuer-PWM- bzw. Freigabesignal (Pfeil PWM/E) als „Aufwachsignal“ dienen, um das drahtlose Ladegerät 30 aufzuwecken, wenn das Fahrzeug 10 in die Parkstellung gebracht wird.
7 und 8 veranschaulichen alternative Ausführungsformen zu 6. In 7 erhält das OBCM 18 das Freigabesignal (Pfeil E) direkt von der Steuerung 50 und kommuniziert die Ausgabegleichspannung (V DC) und die Eingabewechselspannung (V AC) an das drahtlose Ladegerät 30. Die Steuerung 50 überträgt das Freigabesignal (Pfeil E) mit dem von der Steuerung 50 erzeugten Freigabesignal (Pfeil E) an das drahtlose Ladegerät 30, wenn das Fahrzeug 10 in die Parkstellung gebracht wird. Das Steuer-PWM-Signal (Pfeil PWM) wird von der Steuerung 50 an das drahtlose Ladegerät 30 übertragen. Das Annäherungssignal (Pfeil PRX) und das Pilotsignal (Pfeil PLT) werden durch das drahtlose Ladegerät 30 hindurch zur Steuerung 50 geleitet. Das drahtlose Ladegerät 30 in 7 erhält damit Ladesignale vom Ladekoppler 16 und dem OBCM 18 und schließt sie an nach Bedarf an die Steuerung 50 an.
8 zeigt eine Ausführung, die insbesondere im Ersatzteilgeschäft nützlich sein kann. Die Funktionen aus 6 und 7 können zu einer Konverterbox (CB) 70 heruntergeladen werden, die als Schnittstellenmodul zwischen dem drahtlosen Ladegerät 30 und dem Ladekoppler 16 einerseits und der Steuerung 50 und dem OBCM 18 andererseits dient. Da marktübliche Fahrzeuge Daten mit einem drahtlosen Ladegerät typischerweise über CAN austauschen, können bestehende CAN-Kommunikationen vom drahtlosen Ladegerät 30 in die Konverterbox 70 eingespeist werden, wobei die Konverterbox 70 bei Bedarf ein analoges Freigabesignal (Pfeil E) an das drahtlose Ladegerät 30 überträgt, um mit dem drahtlosen Ladevorgang zu beginnen. Alle Verbindungen und Steuersignale sind weiterhin analoge Niederspannungssignale, die von der Steuerung 50 in die Konverterbox 70 eingespeist werden. Als solches kann eine Plug-and-Play-Konverterbox elektrisch zwischen ein vorhandenes drahtloses Ladegerät 30 und die Steuerung 50 angeschlossen werden, um die Signale zu ihren erforderlichen Zielen zu routen, ohne die Hardware eines vorhandenen OBCM 18 oder eines drahtlosen Ladegeräts 30 zu modifizieren.
Das elektrische System 20 und das Verfahren 100 verwenden daher vorhandene Signale eines konduktiven Ladesystems 20C, um drahtlose Ladefunktionalität hinzuzufügen, wodurch drahtloses Laden mit minimalem zusätzlichem Hardwareaufwand ermöglicht wird. Die Vorgehensweise wird weiter vereinfacht über eine Steuerung durch analoge Niederspannungs-Signale, durch die die Notwendigkeit entfällt, dass der Hersteller des Fahrzeugs 10 einem Hersteller eines Ersatzteilsystems ausführliche CAN-Datenbank-Kenntnisse verfügbar machen muss. Eine Bedienperson kann eine Priorität für drahtlose, konduktive oder drahtlosen und konduktive Ladevorgänge festlegen, wenn beide Arten der Ladevorgänge verfügbar sind.
9 zeigt eine alternative Steuerschaltung 80 zum passiven Starten eines DC-gekoppelten drahtlosen Ladevorgangs in Fahrzeug 10 von 1. Die Steuerschaltung 80, die ein eher nicht-intrusives Verfahren zur Integration von Zubehörteilen in Fahrzeug 10 möglich machen soll, funktioniert durch das Nachahmen oder Kopieren einer konduktiven Ladeverbindung mittels ICM 31 oder alternativ über die Konverterbox 70 der 7 und 8. Wie zuvor ausführlich erläutert, wird ein typischer Plug-In-Ladevorgang initiiert, wenn der Ladekoppler 16 physisch in eine externe Stromversorgung eingesteckt wird. Dies führt zu der Übertragung des Näherungssignals (PRX) und des Pilotsignals (PLT) über Näherungs- und Pilotsignalleitungen. Die Pilotsignalleitung führt das oben beschriebene Pilotsignal (PLT), um die für die Ladung verfügbare Stromstärke zu übertragen. Die Näherungssignalleitung beschreibt über das Näherungssignal (PRX), ob der Ladekoppler 16 physisch in der externen Stromversorgung eingesteckt ist. Wenn jedoch das drahtlose Laden bereits eingeleitet ist, erfolgt keine physische Steckverbindung. Das Näherungssignal ist dann über den Ladekoppler 16 nicht in üblicher Weise verfügbar.
In dieser Situation aktiviert sich der Steuerstromkreis 80, indem er das Näherungssignal imitiert. Das heißt, das Pilotsignal kann wie oben beschrieben drahtlos durch das ICM 31 abgefangen werden, und damit ist die Information, dass eine drahtlose Ladestation vorhanden ist, für den Steuerstromkreis 80 verfügbar. Das ICM 31 liefert wie nachfolgend beschrieben das notwendige Pilotsignal und Näherungssignal an die Steuerung 50 und an weitere Elemente des Steuerstromkreises 80. Die Steuerung 50 erkennt nicht, ob das Laden konduktiv oder induktiv ist, aber diese fehlende Kenntnis hat aufgrund des Betriebs des Steuerstromkreises 80 keinen Einfluss auf den Ladevorgang.
In dem alternativen passiven Steuerstromkreis 80, der in 9 schematisch dargestellt ist, wird ein Zündschalterrelais (R_I) 82 des Fahrzeugs 10 aktiviert, wenn das Fahrzeug 10 ausgeschaltet ist. Das Zündschalterrelais 82, das optional als einziger Pol oder wie abgebildet als Umschalter (SPDT) ausgeführt sein kann, liefert eine Zubehörstromversorgung (12 V DC) von Batterie 23 aus 1 an eine Relaisinduktionsspule 83 eines normalerweise geschlossenen elektromagnetischen Relais (R_W) 84. Das elektromagnetische Relais 84, beispielsweise ein zweipoliger Umschalter (DPDT) wie abgebildet in 9 oder ein einpoliger Kontaktschalter (SPDT) wie abgebildet in 10, bleibt während des konduktiven Ladens und beim Fahren des Fahrzeugs 10 geschlossen.
In geschlossenem Zustand bewirkt das elektromagnetische Relais 84, dass das System automatisch zum konduktiven Laden umschaltet. Wird die Relaisinduktionsspule 83 mit Strom beaufschlagt, öffnet sich das elektromagnetische Relais 84, was nur für das und während des drahtlosen Ladens erfolgt und auch dazu dient, dass der Ladekoppler 16 von der Steuerung 50 elektrisch getrennt wird. Das ICM 31 funktioniert daraufhin effektiv anstelle des jetzt abgeschalteten Ladekopplers 16, indem es das Näherungssignal (PRX) und das Pilotsignal (PLT) imitiert und innerhalb des Steuerstromkreises 80 zur Verfügung stellt.
Wenn der Zündschalter 82 ausgeschaltet ist, misst ein Differenzierer 81, beispielsweise ein OP-Verstärker wie dargestellt, das Näherungssignal (PRX) auf der Näherungssignalleitung auf der Ausgangsseite des elektromagnetischen Relais 84. Diese Information wird wie dargestellt in ein AND-Logik-Gate 88 gespeist, das dann wiederum ein Verzögerungselement (D) 87, beispielsweise einen Zeitgeber, speist. Ein Hoch-/Niederspannungssignal des Zündschalterrelais 82 wird auch invertiert und in das AND-Logik-Gate 88 eingespeist, so dass das AND-Logik-Gate 88 und das Verzögerungselement 87 stromabwärts des AND-Logik-Gates 88 keinen hohen Wert ausgeben, es sei denn (a) das Näherungssignal wird vom Differenzierer 81 erfasst und (b) das Zündschalterrelais 82 gibt einen niedrigen oder 0-VDC-Wert aus, was anzeigt, dass das Fahrzeug 10 nicht läuft. Der Ausgang des Verzögerungselements 87 wird in einen Halbleiterschalter 90 eingespeist, wie der dargestellte MOSFET, zu dem ein Gate-Anschluss (G) gehört, der für einen PWM-Ausgangsstromkreis (PWM_O) 85 zur Verfügung gestellt wurde.
Wenn der Zündschalter 82 ausgeschaltet ist, misst ein Differenzierer 81, beispielsweise ein OP-Verstärker wie dargestellt, das Näherungssignal (PRX) auf der Näherungssignalleitung auf der Ausgangsseite des elektromagnetischen Relais 84. Diese Information wird wie dargestellt in ein AND-Logik-Gate 88 gespeist, das dann wiederum das Verzögerungselement (D) 87, beispielsweise einen Zeitgeber, speist. Das Verzögerungselement (D) 87 geht beim Eingang durch einen hohen Pegel, aber nur für eine vorgegebene Zeit, danach wird der Ausgang des Verzögerungselements (D) 87 auf einen niedrigen Status deaktiviert. Dies ermöglicht dem System, in einen Energiesparmodus überzugehen, wenn ein Aufladen nicht verfügbar oder erforderlich ist.
Ein Hoch-/Niederspannungssignal des Zündschalterrelais 82 wird auch invertiert und in das AND-Logik-Gate 88 eingespeist, so dass das AND-Logik-Gate 88 und das Verzögerungselement 87 stromabwärts des AND-Logik-Gates 88 keinen hohen Wert ausgeben, es sei denn (a) das Näherungssignal (PRX) wird vom Differenzierer 81 als in einem hohen Pegel befindlich erfasst (z. B. Ladekoppler 16 ist nicht eingesteckt) und (b) das Zündschalterrelais 82 gibt einen niedrigen oder 0-VDC-Wert aus, beispielsweise läuft das Fahrzeug 10 nicht.
Der Ausgang des Verzögerungselements 87 wird in einen Halbleiterschalter 90 eingespeist, wie der dargestellte MOSFET, zu dem der Gate-Anschluss (G) gehört, der an den PWM-Ausgangsstromkreis (PWM_O) 85 angeschlossen ist. Diese Realisierung führt dazu, dass sich das elektromagnetische Relais 84 öffnet und der PWM-Ausgangsstromkreis 85 durch den Ausgang des OR-Gates 89 aktiviert wird, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet wird. Ist der PWM-Ausgangsstromkreis 85 fähig, das Fahrzeug 10 drahtlos zu laden, bestätigt der PWM-Ausgangsstromkreis 85 das Gate (G), bevor die Zeitverzögerung ausläuft, und hält die Ansteuerung von Gate (G), damit das elektromagnetische Relais 84 geöffnet bleibt, bis das drahtlose Laden abgeschlossen ist. Wenn das drahtlose Laden abgeschlossen ist, wird die Ansteuerung von Gate (G) entfernt, und das elektromagnetische Relais 84 kann sich schließen.
Wie hierin verwendet, kann der PWM-Ausgangsstromkreis 85 als programmierbarer PWM-Chip ausgeführt werden, der elektrisch mit der Steuerung 50 verbunden ist und von ihr ein Steuer-PWM-Signal erhält. Der PWM-Ausgangsstromkreis 85 empfängt auch wie dargestellt das Pilotsignal (PLT) von der Eingangs- und Ausgangsseite des elektromagnetischen Relais 84, wobei der Strom vom Ladekoppler 16 an der Eingangsseite zur Ausgangsseite in eine nominale Richtung fließt, wie in der Fachwelt bekannt ist. Zusätzlich empfängt der PWM-Ausgangsstromkreis 85 das Annäherungssignal (PRX) nur von der Ausgangsseite des elektromagnetischen Relais 84. Dieses Merkmal ermöglicht, dass der PWM-Ausgangsstromkreis 85 erkennt, wann der Ladekoppler 16, z. B. ein Netzanschluss, in die externe Stromversorgung aus 1 eingesteckt wurde, mit der Erkennung eines Plug-In-Ereignisses, das heißt, über die Erfassung der Pilotsignale über die Pilotsignalleitung (PLT) von der Eingangsseite des elektromagnetischen Relais 84, und soll das drahtlose Laden, das Simulieren des Näherungssignals (PRX) und das Simulieren des Pilotsignals (PLT) schließen und das elektromagnetische Relais 84 durch Entfernen der Ansteuerung von Gate (G) schließen. Das Schließen des elektromagnetischen Relais 84 wiederum bewirkt eine automatische Umschaltung auf konduktives Laden.
Ferner im passiven Steuerstromkreis 80 von 9 dargestellt ist ein OR-Logik-Gate 89, das ein PWM Signal von der Steuerung 50 erhält, zusätzlich zu einem Ausgang des AND-Logik-Gates 88 zur Chip-Freigabe auf der Grundlage von verschiedenen Betriebsmodi des Fahrzeugs, um 12-VDC-Blindverluste zu reduzieren. Wie oben erwähnt, ist der Ausgang des AND-Logik-Gates 88 hoch, wenn das Näherungssignal (PRX) von der Ausgangsseite des elektromagnetischen Relais 84 vom Differenzierer 81 erfasst wird und wenn das Zündschalterrelais 82 einen niedrigen bzw. 0-VDC-Wert ausgibt, d. h. das Fahrzeug 10 ist ausgeschaltet oder läuft nicht. Der PWM-Ausgangsstromkreis 85 wird unter diesen Bedingungen freigegeben oder wenn die Steuerung 50 dies anweist.
Wenn aktiviert, bestimmt der PWM-Ausgangsstromkreis 85, ob drahtloses Laden möglich ist und falls ja, bestätigt das Gate (G) zum Öffnen oder Aufrechterhalten des offenen Relais 84 und simuliert Näherungs- (PRX) und Pilotsignale (PLT), um der Steuerung 50 mitzuteilen, dass das drahtlose Laden verfügbar ist. Ist drahtloses Laden nicht verfügbar ist, wird Gate (G) nicht bestätigt und das elektromagnetische Relais 84 schließt, nachdem die Verzögerungszeit abgelaufen ist, wodurch automatisch auf konduktives Laden umgeschaltet wird. Das Signal/die Leitung, die in 9 als „PWM“ bezeichnet wird, ist ein Steuer-PWM-Ausgang von der Steuerung 50 als Eingang in den PWM-Ausgangsstromkreis 85, der dem PWM-Ausgangsstromkreis 85 den Leistungspegel mitteilt, bei dem das drahtlose Ladegerät 30 zu betreiben ist. Die Ausgänge vom PWM-Ausgangsstromkreis 85 zur Steuerung 50 sind die Näherungs(PRX)-, Pilot(PLT)- und Gate-Signale (G). In seiner Funktionsweise imitiert der PWM-Ausgangsstromkreis 85 das Näherungssignal (PRX) J1772 durch Einfügen eines geeigneten Impedanzwerts. Zusätzlich sendet der PWM-Ausgangsstromkreis 85 das Pilotsignal (PLT), das selbst ein PWM-Signal ist, um der Steuerung 50 wie oben beschrieben anzugeben, wie viel Ladestromstärke verfügbar ist.
Somit ermöglicht es der Steuerstromkreis 80 der Steuerung 50, betrieben zu werden, als ob das Fahrzeug 10 den Batteriesatz 21 konduktiv lädt, wenn der Ladebetrieb tatsächlich drahtlos ist. Der Steuerstromkreis 80 lässt auch zu, dass der Ladevorgang automatisch zu konduktivem Laden umschaltet, sobald der Ladekoppler 16 in die externe Stromversorgung 12 eingesteckt ist. Wie Fachleute auf dem Gebiet erkennen werden, kann ein solcher Ansatz vorteilhaft im Vergleich zu konventionellen Zubehör-Systemen sein, die keine Kenntnis des elektrischen Systems 20 des Fahrzeugs 10 haben und die an den Ladekoppler 16 auf der AC-Seite des Bordnetzes 20 anschließen und damit Effizienz verlieren. Wie bei den Ausführungsbeispielen mit Bezug auf 1–8 beschrieben, muss die Ausführung aus 9 nicht auf CAN-Datenübertragung zurückgreifen und setzt keine entsprechenden Kenntnisse voraus. Stattdessen arbeitet sie über analoge Niedervoltsignale und kann das drahtlose System direkt an den HC-DC-Bus 17 anschließen.
Andere Ausführungen kann man sich innerhalb des Umfangs der Offenbarung bildhaft vorstellen. Anstatt beispielsweise das Pilotsignal (PLT) und das Annäherungssignal (PRX) zusammenzuschalten, kann das Relais 84 alternativ konfiguriert werden, um nur das Pilotsignal (PLT) zu schalten. Somit kann der Stromkreis 80, anstatt wie in 9 dargestellt einen DPDT-Schalter als Relais 84 zu verwenden, ein elektromagnetisches Relais 184 in Form eines einpoligen Kontaktschalters (SPST) verwenden, wie in 10 dargestellt. Das elektromagnetische Relais 184 in dieser alternativen Ausführungsform schaltet nur das Pilotsignal (PLT). Das heißt, das elektromagnetische Relais 184 wird selektiv geöffnet, um die Übertragung des Pilotsignals (PLT) zwischen dem Ladekoppler 16 und der Steuerung 50 zu unterbrechen, wobei das Pilotsignal (PLT) die verfügbare Ladestromstärke beschreibt, wie anderswo weiter oben bereits beschrieben. Wenn der Ladekoppler 16 eingesteckt und das Näherungssignal (PRX) erfasst wird, steht die durch das Näherungssignal (PRX) übermittelte Information dem PWM-Ausgangsstromkreis 85 und der Steuerung 50 ständig zur Verfügung. Die Steuerung des alternativen Relais 184 wird verwendet, um jeden beliebigen Datenaustausch des erfassten Pilotsignals (PLT) zum PWM-Chip 85 und zur Steuerung 50 ein- und auszuschalten.
Während die besten Arten zur Durchführung der Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, werden Fachleute, die mit der Technik vertraut sind, auf die sich diese Offenbarung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Ladestecker-Norm SAE J1772 [0029]

Claims

Elektrisches System, das an eine externe Stromversorgung angeschlossen werden kann und Folgendes umfasst: einen Gleichstrom(DC)-Bus; einen Batteriesatz, der an den DC-Bus angeschlossen ist; ein DC-gekoppeltes, konduktives Ladesystem, betreibbar zum konduktiven Laden des Batteriesatzes über die externe Stromversorgung; ein DC-gekoppeltes drahtloses Ladegerät, elektrisch parallel zum DC-gekoppelten konduktiven Ladesystem und betreibbar zum drahtlosen Laden des Batteriesatzes über die externe Stromversorgung; und eine Steuerung, programmiert zum selektiven Laden des Batteriesatzes nach einer Ladepräferenz unter Verwendung analoger Niederspannungs-Steuersignale, worin die Ladepräferenz das Laden des Batteriesatzes über ein bestimmtes der DC-gekoppelten konduktiven und drahtlosen Ladesysteme priorisiert.
Elektrische System nach Anspruch 1, worin die Steuerung ein Mensch-Maschine-Schnittstellen-Gerät beinhaltet, programmiert zur Anzeige einer Vielzahl von Ladepräferenzen und zum Empfangen einer Eingabe als Ladepräferenz, die einer ausgewählten der dargestellten Ladepräferenzen entspricht.
Elektrisches System nach Anspruch 1, worin das DC-gekoppelte drahtlose System einen Stromrichter beinhaltet, das DC-gekoppelte induktive Ladesystem ein drahtloses Ladegerät beinhaltet und der Stromrichter und das drahtlose Ladegerät eine gemeinsame Hochspannungsbus-Schiene und einen Vorladungsstromkreis haben.
Elektrisches System nach Anspruch 1, worin das elektrische System Teil eines Fahrzeugs mit Parkstellung, Rückwärtsgang, Leerlaufstellung, Vorwärtsfahrt und Low-Range (PRNDL) ist und worin die Steuerung programmiert ist zur: temporären Immobilisierung des Fahrzeugs, wenn der PRNDL-Schalthebel auf Parken steht und das drahtlose oder konduktive Laden aktiv ist; selektiven Übertragung eines Impulsbreitenmodulations-Signals (PWM-Signal) an das drahtlose Ladegerät zum Aktivieren oder Freigeben des drahtlosen Ladegeräts, nachdem das Fahrzeug in die Park-Stellung gebracht wurde; und zur selektiven Unterbrechung der Übertragung des PWM-Signals zum drahtlosen Ladegerät, wenn ein drahtloser Ladestromkreis bei der Aktivierung der Parkstellung nicht innerhalb einer kalibrierten Dauer eines Key-off-Ereignisses erfasst wird.
Elektrisches System nach Anspruch 1, worin die Steuerung so programmiert ist, dass sie ein konduktives Laden des Batteriesatzes beim Erfassen eines Plug-In-Ereignisses während des drahtlosen Ladens des Batteriesatzes nur dann initiiert, wenn das Laden den Ladepräferenzen entspricht.
Elektrisches System, das an eine externe Stromversorgung angeschlossen werden kann und Folgendes umfasst: einen Gleichstrom(DC)-Bus; einen Batteriesatz, der an den DC-Bus angeschlossen ist; einen Ladekoppler, der an die externe Stromversorgung angeschlossen ist, um eine Plug-In-Ladeverbindung herzustellen; ein DC-gekoppeltes konduktives Ladesystem, das elektrisch mit dem Ladekoppler verbunden ist und betreibbar ist zum konduktiven Laden des Batteriesatzes über die Plug-in-Ladeverbindung; ein DC-gekoppeltes drahtloses Ladegerät, elektrisch parallel zum DC-gekoppelten konduktiven Ladesystem und betreibbar zum drahtlosen Laden des Batteriesatzes über die externe Stromversorgung und eine externe primäre Induktionsspule, wenn sich das elektrische System in der Nähe einer externen primären Induktionsspule befindet; und eine Steuerung, die so programmiert ist, dass das Laden des Batteriesatzes selektiv und unter Verwendung analoger Niederspannungs-Steuersignale initiiert werden kann, worin die Steuerung programmiert ist, um das Akkupack über das DC-gekoppelte, konduktive Ladesystem zu laden, wenn der Ladekoppler an die externe Stromversorgung angeschlossen ist, bzw. über das drahtlose Akkuladegerät, wenn der Ladekoppler nicht an die externe Stromversorgung angeschlossen ist und die Steuerung die Nähe des Systems zur primären Induktionsspule erkennt.
Elektrisches System nach Anspruch 6, worin das System Teil eines Fahrzeugs mit einem Zündschalterrelais ist, ferner umfassend: ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisches Relais, das elektrisch mit dem Ladekoppler verbunden ist und das mit einer Relaisinduktionsspule ausgestattet ist, worin der Zündschalter, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet ist, zusätzlichen Strom an die Relaisinduktionsspule liefert, damit sich das elektromagnetische Relais öffnet.
Elektrisches System nach Anspruch 7, worin das elektromagnetische Relais ein einpoliger Kontaktschalter (SPST) ist, der in geschlossenem Zustand bewirkt, dass das System automatisch auf konduktives Laden schaltet, und der sich nur während des drahtlosen Ladens öffnet.
Elektrisches System nach Anspruch 8, worin das elektromagnetische Relais ein doppelpoliger Umschalter (DPDT) ist, der in geschlossenem Zustand bewirkt, dass das System automatisch auf konduktives Laden schaltet, und der sich nur während des drahtlosen Ladens öffnet.
Elektrisches System nach Anspruch 8, worin das drahtlose Ladegerät einen Steuerchip in Form eines induktiven Lademoduls beinhaltet, das, wenn der Ladekoppler nicht mit einer AC-Stromversorgung verbunden ist, ein Näherungssignal, aus dem die Näherung zum externen primären Induktionsstromkreis hervorgeht, sowie ein Pilotsignal bereitstellt, das eine verfügbare Stromstärke zum drahtlosen Laden beschreibt.