DE102017118846B4 - Berührungsloses, leitfähiges Ladegerät für ein Elektrofahrzeug - Google Patents

Berührungsloses, leitfähiges Ladegerät für ein Elektrofahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102017118846B4
DE102017118846B4 DE102017118846.0A DE102017118846A DE102017118846B4 DE 102017118846 B4 DE102017118846 B4 DE 102017118846B4 DE 102017118846 A DE102017118846 A DE 102017118846A DE 102017118846 B4 DE102017118846 B4 DE 102017118846B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
conductive
charging
vehicle
switch
charging system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102017118846.0A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102017118846A1 (de
Inventor
Andrew J. Namou
Stephen M. Cichy
Kevin M. Robert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102017118846A1 publication Critical patent/DE102017118846A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102017118846B4 publication Critical patent/DE102017118846B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Leitfähiges Ladesystems (10) für die Verwendung mit einer Offboard-Spannungsversorgung (30, 130) und ein Fahrzeug (20) mit einem Ladekoppler (22), einer Reservestromvorrichtung (126) und einem Hochspannungs-Gleichstrom-Batterie-Pack (26), wobei das stromleitende Ladesystem (10)einen leitfähigen Anker (35) mit einem Ladeende (39) und einem Nicht-Ladeende (49) umfasst, wobei das Ladeende (39) elektrisch mit der Offboard-Spannungsversorgung (30, 130) verbunden und zum Einsetzen im direkten elektrischen Kontakt mit einem leitfähigen Dämpfungsglied (46) betreibbar ist, das am Fahrzeug (20) als Reaktion auf eine Schwellenkraft angeordnet ist, die auf das Nicht-Ladeende (49) wirkt;dadurch gekennzeichnet , dassdas Ladesystem (10) ferner umfasst:ein elektromagnetisches Relais (56) mit einer Induktionsspule (51); undeinen ersten Schalter (54), der zwischen der Reservestromvorrichtung (126) und der Induktionsspule (51) positioniert ist, wobei der Schalter (54) zum Schließen als Reaktion auf die Schwellenkraft betätigbar ist, um dadurch die Reservestromvorrichtung (126) elektrisch mit der Induktionsspule (51) zu verbinden, wodurch die Induktionsspule (51) bestromt wird;wobei das elektromagnetische Relais (56) einen zweiten Schalter aufweist, der so konfiguriert ist, um den Ladekoppler (22) mit einem AC-DC-Wandler (24) des Batterie-Packs (26) zu verbinden und dadurch eine „Plug-In“-Ladung des Batterie-Packs (26) aktiviert, wenn die Induktionsspule (51) nicht bestromt wird und um den Ladekoppler (22) zu umgehen und somit die „berührungslose“ Ladung des Batterie-Packs (26) zu aktivieren, wenn die Induktionsspule (51) bestromt wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisches oder „berührungsloses“, leitfähiges Ladegerät für ein Elektrofahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es der Art nach im Wesentlichen aus der WO 02 / 063 742 A1 bekannt ist.
  • Die US 2011 / 0 133 692 A1 beschreibt ebenfalls ein leitfähiges Ladesystem, wobei der Ladekontakt einer Ladestation in Richtung des Fahrzeugs mittels eines Hydrauliksystems räumlich verfahren wird.
  • Aus der EP 2 431 213 A1 geht eine Möglichkeit zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs hervor.
  • Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle vorab auf die US 5 341 075 A verwiesen.
  • HINTERGRUND
  • Ein Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs beinhaltet typischerweise einen oder mehrere Hochspannungs-Wechselstrom(AC)-Elektromotoren, die jeweils durch ein Hochspannungs-Batteriepaket mit Strom versorgt werden. Ein Wechselrichtermodul empfängt eine Gleichspannung (DC) vom Batterie-Pack und erzeugt eine AC-Ausgangsspannung, die zur Stromversorgung von Elektromotoren geeignet ist. Das Aufladen des Batterie-Packs kann in „Plug-in“-Elektrofahrzeugen erreicht werden, indem ein Bordladekuppler an eine Offboard-AC- oder DC-Spannungsversorgung angeschlossen wird, z. B. eine Steckdose oder eine Ladestation.
  • Wenn die Spannungsversorgung AC ist, wird ein AC-DC-Wandler in einem Plug-in-Fahrzeug verwendet, um eine AC-Ladespannung in eine DC-Gleichspannung umzuwandeln, die für die Verwendung durch das Batterie-Pack oder andere Gleichstromvorrichtungen geeignet ist. Der AC-DC-Wandler kann eine passive Diodenbrücke und aktiv kontrollierte Halbleiterschalter beinhalten, die gemeinsam negative Zyklen der angelegten AC-Ladespannungs-Wellenform eliminieren, wobei die resultierende Spannungsausgabe danach gefiltert wird, um die erforderliche Gleichspannung vorzusehen. Bei einem DC-Schnellladesystem wird anstelle der DC-Spannungsversorgung eine AC-Spannungsversorgung verwendet, sodass der AC-DC-Wandler aus der Ladeschaltung zugunsten einer Anschlussdose eliminiert wird.
  • Während der Plug-In-Ladevorgang automatisch über eine Bordsteuerung gesteuert wird, sobald das Fahrzeug elektrisch mit der Offboard-Spannungsversorgung verbunden ist, erfordert ein typischer Batterieladevorgang einen Bediener, um ein Ladekabel von der Offboard-Spannungsversorgung manuell mit dem Ladekoppler zu verbinden und daraufhin den Ladevorgang einzuleiten. Andere Ansätze zum Laden des Batterie-Packs beinhalten induktive Ladesysteme und die Verwendung von Laderobotern. Allerdings können solche Alternativen in Bezug auf die erforderliche Infrastruktur, das Fahrzeuggewicht, die Kosten, die elektromagnetische Kompatibilität und die Interoperabilität der elektromagnetischen Störungen mit Haushalts- oder anderen elektronischen Geräten weniger optimal sein.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Erfindungsgemäß wird ein leitfähiges Ladesystem vorgestellt, das sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet.
  • Hierin offenbart ist ein berührungsloses, leitfähiges Ladesystem und eine Methodik, die in Verbindung mit einer Offboard-AC- oder DC-Spannungsversorgung verwendet werden kann, um ein Hochspannungs-Batterie-Pack in einem Plug-in-Fahrzeug oder eine andere mobile Plattform aufzuladen. Um insbesondere für eine AC-Spannungsversorgung geeignet zu sein, kann das Fahrzeug einen AC-DC-Stromrichter, z. B. ein Bordlademodul oder ein Hochspannungs-Batterieladegerät, umfassen. Für eine optionale DC-Schnellladungsausführungsform kann das Fahrzeug anstelle des AC-DC-Stromrichters eine Anschlussdose beinhalten oder eine Gleichstromleistung von einer Offboard-DC-Spannungsversorgung direkt an das Batterie-Pack geliefert werden.
  • Im Allgemeinen verwendet der vorliegende Ansatz einen leitfähigen Ladeanker, der automatisch als Reaktion auf den Kontakt mit einem Laufrad oder dem Gewicht des Fahrzeugs eingesetzt ist, wie etwa, wenn das Fahrzeug in eine Garage oder einen anderen entworfenen Ladebereich eintritt. Der Anker zieht sich als Reaktion auf den Rollkontakt in die entgegengesetzte Richtung oder das Entfernen des Fahrzeuggewichts zurück, z. B. wenn das Fahrzeug in den Rückwärtsgang geschaltet wird und die Garage verlässt. Das Gewicht des Fahrzeugs sieht somit eine Schwellenkraft vor, die zum Einsetzen und Betätigen des leitfähigen Ankers erforderlich ist, wodurch ein unbeabsichtigtes Einsetzen des Ankers verhindert wird.
  • Der Anker beinhaltet ein Ladeende mit einer geeigneten leitfähigen Struktur, z. B. einem leitfähigen Dämpfungsglied oder einem Satz von Ladestiften. Wenn die leitfähige Struktur des Ankers mit den am Unterboden oder einem anderen zugänglichen Abschnitt des Fahrzeugs angeordneten Strukturen übereinstimmt und diese kontaktiert, wird eine Ladeschaltung an Bord des Fahrzeugs aktiviert, um die Stromversorgung von der Offboard-Spannungsversorgung zu aktivieren, um den Ladekoppler zu umgehen. Je nachdem, ob AC- oder DC-Ladung verwendet wird, erreicht die gelieferte Leistung den AC-DC-Wandler oder den DC-Spannungsbus/ das Hochvolt-Batterie-Pack direkt.
  • In einer exemplarischen Ausführungsform ist ein leitfähiges Ladesystem zur Verwendung mit einem Fahrzeug mit einem AC-Ladekoppler, einem Hochspannungs-Gleichstrom-(HVDC-) Batterie-Pack, einer Reservestromvorrichtung und ein zwischen dem AC-Ladekoppler und dem Hochvolt-Batterie-Pack verbundener AC-DC-Wandler offenbart. Das System in dieser besonderen Ausführungsform beinhaltet einen leitfähigen Anker mit Ladungs- und Nicht-Ladeenden. Das Ladeende ist elektrisch mit der AC-Spannungsversorgung verbunden und zum Einsetzen im direkten elektrischen Kontakt mit einem leitfähigen Dämpfungsglied betreibbar, das am Fahrzeug als Reaktion auf eine Schwellenkraft angeordnet ist, die auf das Nicht-Ladeende wirkt.
  • Das System beinhaltet auch einen Tast- oder einen anderen geeigneten ersten Schalter, z. B. einen motorisierten, mechanischen, Mikro-, Festkörper-, Hall-Effekt- und/oder optischen Schalter und ein elektromagnetisches Relais mit einer Induktionsspule. Der erste Schalter, der zwischen der Reservestromvorrichtung und der Induktionsspule positioniert ist, schließt sich in Abhängigkeit von der Schwellenkraft, die wiederum durch das Gewicht des Fahrzeugs vorgesehen ist. Das Schließen des Schalters verbindet die Reservestromvorrichtung mit der Induktionsspule elektrisch, um einen zweiten Schalter des elektromagnetischen Relais zu aktivieren oder zu bewegen.
  • Der zweite Schalter des elektromagnetischen Relais ist binär, d. h. kann eine erste oder zweite Position erreichen, je nachdem, ob die Induktionsspule bestromt ist. Die erste Position verbindet den AC-DC-Wandler mit der Spannungsversorgung über den Ladekoppler, wenn die Induktionsspule nicht bestromt ist. Wenn die Induktionsspule bestromt wird, wird der zweite Schalter direkt aktiviert, um den AC-DC-Wandler oder eine Anschlussdose an die Spannungsversorgung anzuschließen, je nachdem, ob AC oder DC verwendet wird, wodurch der Ladekoppler umgangen wird. Der Übergang von der ersten Position in die zweite Position erfolgt über eine Schwelleninduktivität über die Induktionsspule. Die Schwelleninduktivität wird über eine Reihenschaltung mit der Reservebatterie erzeugt, sobald der erste Schalter geschlossen ist.
  • Es wird auch ein Fahrzeug offenbart, das einen Ladekoppler, das Batterie-Pack, die Reservestromvorrichtung und das leitfähige Ladesystem mit dem oben beschriebenen leitfähigen Anker beinhaltet. Die Offboard-Spannungsversorgung kann AC oder DC sein, wobei das Relais und der Schalter den Ladekoppler umgehen, wobei der oben erwähnte AC-DC-Wandler in der DC-Ausführungsform zugunsten einer Anschlussdose eliminiert ist.
  • Die vorstehend genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines leitfähigen Ladesystems, das mit einem Plug-in-Fahrzeug und einer Wechselstrom-Spannungsversorgung verwendbar ist.
    • 1A ist eine schematische Darstellung einer alternativen Gleichstrom-Schnellladenausführungsform des leitfähigen Ladesystems, das in 1 dargestellt ist.
    • 2 ist eine schematische Draufsicht eines Ladebereichs und einer Wechselstrom-Spannungsversorgung, die als Infrastruktur durch das leitfähige Ladesystem von 1 verwendet werden.
    • 3 ist eine schematische Seitenansicht eines leitfähigen Ankers, der als Bestandteil des in 1 dargestellten Systems verwendbar ist.
    • 4 ist ein schematisches Schaltbild des in 1 dargestellten leitfähigen Ladesystems.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Einstellen eines aktiven Ladevorgangs mithilfe des leitfähigen Ladesystems aus 1 beschreibt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Referenznummern in den verschiedenen Ansichten auf gleichen Komponenten beziehen, ist ein leitfähiges Ladesystem 10 schematisch in 1 dargestellt. Das System 10 kann mit einem Plug-in-Fahrzeug 20 mit einem Hochspannungs-Batteriepack (BHV) 26 verwendet werden, z. B. einem mehrzelligen Lithium-Ionen-, Zink-Luft-, Nickel-MetallHydrid- oder Bleisäure-Gleichstrom(DC)-Batterie-Pack, das selektiv mithilfe einer Offboard-Spannungsversorgung 30 aufgeladen werden kann, wenn das Fahrzeug 20 nicht fährt. Das Batterie-Pack 26 kann auch bei laufendem Betrieb des Fahrzeugs 20 wieder aufgeladen werden, beispielsweise durch regeneratives Bremsen. Die Offboard-Spannungsversorgung 30 kann als eine Wechselstrom(AC)-Spannungsversorgung verwendet werden, wie in 1 dargestellt, oder als DC-Spannungsversorgung 130, wie in 1A dargestellt.
  • Wie nachfolgend detailliert beschrieben wird, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine „berührungslose“ leitfähige Ladung des Batterie-Pack 26 über eine passive gewichtsbasierte oder kraftbasierte Steuerung eines leitfähigen Ankers 35, von der eine exemplarische Ausführungsform in 3 dargestellt ist. Der Energiefluss von der Offboard-Spannungsversorgung 30, 130 erfolgt über einen von zwei getrennte Ladepfade A und B, wobei der Ladungspfad A ein herkömmlicher „Plug-In“-Ladepfad und der Ladepfad B ein hierin beschriebener „berührungsloser“ Ladepfad ist, dargestellt mit der Struktur in den 2-4, die die Auswahl eines der Ladepfade A und B ermöglicht. 5 beschreibt ein Verfahren 100, das als Teil einer Exitstrategie verwendet werden kann, um die Beendigung eines laufenden Ladevorgangs des Fahrzeugs 20 zu erleichtern.
  • Das elektrische Potenzial des Batterie-Packs 26, dargestellt in 1, kann von etwa 60-360 VDC oder mehr reichen, je nach Ausführungsform des Fahrzeugs 20. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „Hochspannung“ jedoch im Allgemeinen auf jeden beliebigen Spannungspegel über dem normalen 12-15-VDC-Reservespannungspegel. Das Batterie-Pack 26 kann verwendet werden, um einen oder mehrere Elektromotoren (M) 29 über ein Wechselrichtermodul (PIM) 28 zu bestromen, sodass der Elektromotor 29 letztendlich über ein Abtriebselement 32 ein Abtriebsdrehmoment (Pfeil To) für den Antrieb des Fahrzeugs 20 oder andere Arbeiten erzeugt.
  • Der Reservestrom an Bord des Fahrzeugs 20 wird teilweise über eine Reservebatterie (BAUX) 126 geliefert, die die Reservespannung VAUX, normalerweise 12 VDC, vorsieht. Die Reservebatterie 126 kann über ein Reservestrommodul (APM) 31 bestromt werden, d. h. über einen Spannungsregler, der zum Reduzieren der Gleichspannung von einem Ausgangspegel vom HS-Batterie-Pack 26 zu einem niedrigeren Reservepegel betreibbar ist, der dazu geeignet ist, elektrische Reservesysteme des Fahrzeugs 20 mit Strom zu versorgen. Der APM 31 und/oder die Reservebatterie 126 können im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Reservestromversorgungen dienen. Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 erläutert ist, wird die Reservebatterie 126 auch als Teil einer Ladeschaltung 60 verwendet, um eine berührungslose, leitfähige Ladung des Batterie-Packs 26 zu erreichen.
  • Das leitfähige Ladesystem 10, schematisch dargestellt in 1, beinhaltet einen Ladekoppler 22 und einen AC-DC-Wandler 24, wobei letzterer elektrisch zwischen dem Ladekoppler 22 und dem Batterie-Pack 26 verbunden ist. Wie hierin unter Bezugnahme speziell auf 4 erläutert wird, ist das System 10 so konfiguriert, um einen der beiden unterschiedlichen Ladepfade A und B zwischen der AC-Spannungsversorgung 30 und dem AC-DC-Wandler 24 selektiv vorzusehen und auf diese Weise eine berührungslose, leitfähige Ladung des Batterie-Packs 26 zu ermöglichen, um an einem oder entlang einem Unterboden 15 des Fahrzeugs 20 aufzutreten. Das System 10 sieht insbesondere eine automatische gewichtsbasierte AC-DC-Weiterleitung vor, die über einen in 3 dargestellten leitfähigen Anker 35 und die in 4 dargestellte Ladeschaltung 60 erreicht werden kann.
  • Wie in der Technik gut bekannt ist, kann jeder AC-DC-Wandler, wie etwa der AC-DC-Wandler 24 aus 1, eine Anzahl von internen vollelektronischen Komponenten beinhalten, die zusammenarbeiten, um eine Spannung aus der AC-Spannungsversorgung 30 in einen DC-Spannungsausgabe (VDC) umzuwandeln. Obwohl diese veranschaulichte Vereinfachung weggelassen wird, beinhaltet diese interne Struktur normalerweise elektronische Elemente, wie etwa Eingangs- und Ausgangswellenformfilter, passive Diodenbrücken, Halbleiterschalter wie MOS-FETs oder IGBTs, einen Verbindungskondensator und einen Transformator. Von diesen Komponenten sind die Halbleiterschalter mit Ein-/Aus- Schaltzuständen ausgestattet, die durch die Steuerung (S) 50 angewiesen werden, um den AC-DC-Wandler 24 nach Bedarf ein- oder auszuschalten.
  • Unter Bezugnahme auf 1A kann anstelle der in 1 gezeigten AC-Spannungsversorgung eine Offboard-Spannungsversorgung 130 in Form einer DC-Schnellladespannungsversorgung verwendet werden. Ein DC-Schnellladekoppler 122 ersetzt den Ladekoppler 22 aus 1, wie in der Technik bekannt ist. Eine optionale Hochvolt-Anschlussdose 124 kann anstelle des AC-DC-Wandlers 24 aus 1 verwendet werden. Solche eine Anschlussdose 124 enthält Hochvolt-Trennrelais (R1), um bei Bedarf eine schnelle Hochvolt-Spannungsabschaltung zu gewährleisten. Somit kann Gleichstrom von der Offboard-Spannungsversorgung 130 direkt dem Gleichspannungsbus und/oder dem Batterie-Pack 26 zugeführt werden. Die übrigen strukturellen Details der 1 können mit der alternativen Ausführungsform aus 1A verwendet werden und daher werden derartige Details aus 1A zur Vereinfachung weggelassen.
  • Die Steuerung 50 von 1 ist auch programmiert, um Eingabesignale (Pfeil CCI) zu empfangen und den gesamten Ladevorgang des Fahrzeugs 20 über Ausgangssignale (Pfeil CCo) zu steuern, wie nachfolgend dargelegt wird. Das Verhalten und die Reichweite der Eingabesignale (Pfeil CCI) können mit der jeweiligen Anwendung variieren, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung kann jedoch eine Spannung oder ein Strom des Batterie-Packs 26 und der Reservebatterie 126 oder eine andere Reservestromvorrichtung, eine Fahrzeuggeschwindigkeit 20, ein Ein-/ Aus-Antriebszustand des Fahrzeugs 20 und andere typische Werte, wie etwa Temperatur und Ladezustand des Batterie-Packs 26, beinhaltet sein. Zusätzlich ist die Steuerung 50 so programmiert, um einen angeforderten Park-, Reverse-, Neutral-, Drive-, Low-(PRNDL)-Zustand des Fahrzeugs 20 zu empfangen, erkennen oder anderweitig zu bestimmen, einschließlich bestimmten Steuermaßnahmen wie dem selektiven Deaktivieren des AC-DC-Wandlers 24, der als Teil des unten beschriebenen Verfahrens 100 mit Bezug auf 5 ausgeführt 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. Die Steuerung 50 kann programmiert werden, um Anweisungen auszuführen, die ein Exitstrategieverfahren 100 verwenden, wobei ein Beispiel hierin unter Bezugnahme auf 5 dargelegt wird.
  • Im Betrieb kann das Fahrzeug 20 von 1 über eine Oberfläche 19 zu einer Ausrichtungsbarriere 25 angetrieben werden, z. B. eine erhöhte Zement- oder Gummimauer, eine Bodenunebenheit oder ein anderes geeignetes Stopp-Merkmal, was einem Bediener ermöglicht, die Vorderräder 16 des Fahrzeugs 20 in Vorbereitung für das Einsetzen des leitfähigen Ankers 35 auszurichten. Der Anker 35 ist, wie dargestellt, direkt mit der Offboard-Spannungsversorgung 30 elektrisch verbunden und empfängt somit eine AC-Eingangsspannung (VAC) direkt von der Offboard-Spannungsversorgung 30. Der Anker 35 ist betätigbar, um in direkten elektrischen Kontakt mit dem Fahrzeug 20 einzusetzen, wie etwa über ein leitfähiges Dämpfungsglied 46 (siehe 3), das am Unterboden 15 des Fahrzeugs 20 angeordnet ist, als Reaktion auf ein Gewicht des Fahrzeugs 20, wie am besten durch das Gewicht (Pfeil W20) in 3 dargestellt.
  • Unter Bezugnahme auf 2, ist die Offboard-Spannungsversorgung 30 direkt mit dem leitfähigen Anker 35 innerhalb eines bestimmten Ladebereichs 27 verbunden, d. h. einem bestimmten Abschnitt oder einer Fläche eines Garagenbodens 19 (siehe 1) oder einer anderen vorgesehenen Ladefläche. Wenn sich das Fahrzeug 20 in Richtung der Pfeile D zu den Ausrichtungsbarrieren 25 bewegt und schließlich die in 1 im Profil dargestellten Ausrichtungsbarrieren 25, den Rollkontakt zwischen den Rädern 16 und den leitfähigen Anker 35 mit einer Schwellenkraft aus dem Gewicht des Fahrzeugs 20 erreicht, wird bewirkt, dass Anker 35 in direkten elektrischen Kontakt mit dem Fahrzeug 20 eingesetzt wird. Wechselstrom (VAC) von der Offboard-Spannungsversorgung 30, oder bei der Ausführungsform von 1A Gleichstrom, wird danach dem leitfähigen Anker 35 zugeführt, wie nachfolgend dargelegt wird.
  • Zum Beispiel, wie in 3 dargestellt, kann das Gewicht (Pfeil W20) des Fahrzeugs 20 gemessen oder erfasst werden, wobei ein Schwellengewicht von einem Stellglied 63 verwendet wird, um zu bestimmen, wann das Fahrzeug 20 ordnungsgemäß positioniert worden ist. Das Stellglied 63 kann dann den Ankers 35 in die Position bewegen. Auf diese Weise kann das Stellglied 63 als motorisierter Schalter wirken.
  • Das Ladeende 39 und ein Nicht-Ladeende 49 des leitfähigen Ankers 35 können einteilig mit dem ersten und dem zweiten Element 135 und 235 ausgebildet sein, wobei sich jeweils die Enden 39 und 49 oder die Elemente 135 und 235 des Ankers 35 entlang einer Schwenkachse A35 des leitfähigen Ankers 35 schneiden. Der Anker 35 kann durch eine Feder 35K, z. B. eine Sprungfeder, vorgespannt sein, die entlang der Schwenkachse A35 angeordnet ist, sodass ein direkter Kontakt zwischen den Rädern 16 oder genauer einem Reifen, der an einem der Räder 16 und/oder eine Schwellenkraft aus dem Gewicht (W20) des Fahrzeugs 20 von 1 angeordnet ist, letztlich eine kalibrierte Federkraft der Feder 35K überwindet. Dies wiederum ermöglicht es, dass sich das Ladeende 39 des Ankers 35 nach oben in Richtung des Unterboden 15 des Fahrzeugs 20 bewegt oder entfaltet.
  • Das Ladeende 39 kann leitfähige Dämpfungsglieder 36 beinhalten, wie etwa eine oder mehrere Platten oder Stifte aus Kupfer oder einen anderen geeigneten elektrischen Leiter. Die leitfähigen Dämpfungsglieder 36 sind so konfiguriert, dass sie in direkten elektrischen Kontakt mit den ähnlich aufgebauten leitfähigen Dämpfungsgliedern 46 kommen, die sich am Unterboden 15 des Fahrzeugs 20 befinden. Für eine Feder 54K des Schalters 54, die in 4 schematisch dargestellt ist, ist eine Schwellenkraft erforderlich, um in einem Ausmaß zu komprimieren, das ausreicht, um den Schalter 54 zu schließen und den leitfähigen Ladevorgang zu beginnen. In weiteren Ausführungsformen, die nicht gezeigt, jedoch ohne weiteres von Fachleuten erkannt werden, könnte der Schalter 54 an anderer Stelle auf dem Anker 35 angeordnet sein.
  • Wenn das Laden des Batterie-Packs 26 von 1 abgeschlossen oder eine fortgesetzte Ladung nicht mehr gewünscht ist, kann ein Bediener des Fahrzeugs 20 das Fahrzeug 20 in einen Reverse(Rückwärts)- oder Drive(Antriebs)-Zustand versetzen, der als Teil der Normalsteuerarchitektur erkannt und der Steuerung 50 als Teil der Eingabesignale (Pfeil CCI) mitgeteilt wird. Sobald andere Faktoren richtig ausgewertet wurden und sich das Fahrzeug 20 von 1 Bewegen darf, z. B. mithilfe der aufgeführten Faktoren in der Beschreibung des in 5 dargestellten Verfahrens 100, bewegt sich das Nicht-Ladeende 49 des leitfähigen Ankers 35 in Richtung des Pfeils F über die Rückstellkraft der Feder 35K oder eines anderen geeigneten elastischen Elements. Das Ladeende 39 wird danach unterhalb eines Levels des Bodens 19 verstaut. Weitere Ausführungsformen können in dem beabsichtigten erfinderischen Umfang, einschließlich eines federbelasteten Ankers 35, der sich in Abhängigkeit vom Gewicht (Pfeil W20) des Fahrzeugs 20 ohne Drehung um die Achse A35 erhöht.
  • Unter Bezugnahme auf 4, kann die oben erwähnte Ladeschaltung 60 die Reservebatterie 126 mit einer Reservespannung VAUX beinhalten, wobei der Schalter 54, auch in 3 dargestellt, und ein elektromagnetisches Relais 56 eine Induktionsspule 51 und einen Binärschalter 57 aufweisen. Die Ladeschaltung 60 kann wahlweise einen elektrischen Sensor 62 beinhalten, der zwischen dem Schalter 54 und der Reservebatterie 126 oder einer anderen Reservestromvorrichtung positioniert ist. Der elektrische Sensor 62 ist zum Messen eines elektrischen Wertes, z. B. eines Stroms (Pfeil Is) in der Ladeschaltung 60, insbesondere zwischen der Reservebatterie 126 und der Induktionsspule 51 und einem zusätzlichen Sensor 23 oder in dem Ladungskoppler 22 betreibbar, der zum Messen eines Verbindungszustandes (Pfeil 11) zwischen dem Ladungskoppler 22 und der Offboard-Spannungsversorgung 30, d. h. einer elektrischen Verbindung zwischen einem Stecker (nicht dargestellt) und dem Ladungskoppler 22, wie auf dem Fachgebiet bekannt, betrieben werden kann. So können beispielsweise Näherungssignale als Teil eines Standards verwendet werden, um zu verifizieren, dass die Offboard-Spannungsversorgung 30 mit dem Fahrzeug 20 am Ladungskoppler 22 elektrisch verbunden ist. Der elektrische Strom (Pfeil Is) und der Verbindungszustand (Pfeil 11) können in den Eingabesignalen (Pfeil CCI), die an die in 1 dargestellte Steuerung 50 übertragen werden, beinhaltet sein. Alternativ kann der Stromsensor 62 als Logikschaltung ausgebildet sein, wie etwa eine Pull-Up- oder Pull-Down-Widerstandserkennungsschaltung.
  • Der Schalter 54, der zwischen einem positiven Anschluss der Reservebatterie 126 und der Induktionsspule 51 positioniert sein kann, ist so konfiguriert, um zu schließen, wenn das Fahrzeug 20 den Anker 35 wie oben erläutert bewegt. Das Schließen des Schalters 54 als Reaktion auf eine Schwellenkraft, z. B. das Gewicht (Pfeil W20) des Fahrzeugs 20, verbindet die Reservebatterie 126 elektrisch mit der Induktionsspule 51, wodurch die Induktionsspule 51 bestromt wird. Eine Induktivität LTH wird danach über die Induktionsspule 51 erzeugt. Wenn die Induktivität (LTH) relativ zu einem kalibrierten Schwellenwert ausreichend hoch ist, bewegt sich der Binärschalter 57 des elektromagnetischen Relais 56 in Richtung des Pfeils E, um den Ladepfad B wie unten beschrieben festzulegen.
  • Weiter in Bezug auf die Struktur der Ladeschaltung 60 von 4, kann das elektromagnetische Relais 56 als ein normalerweise geschlossener, einpoliger Um(SPDT nach Single-Pole Double-Throw)-Schalter oder eine andere geeignete elektromagnetische Schalterkonfiguration ausgebildet sein. Der Binärschalter 57 des elektromagnetischen Relais 56 kann eine normalerweise geschlossene Position aufweisen, die erreicht wird, wenn der erste Schalter 54 offen ist, d. h. Standard „Plug-In“-Ladung A. Die Offboard-Spannungsversorgung 30 ist indirekt mit dem AC-DC-Wandler 24 oder in 1A die Offboard-Spannungsversorgung 130 ist indirekt mit der Anschlussdose 124 über die dazwischenliegende Struktur des Ladekopplers 22 (oder 122) verbunden.
  • Der Binärschalter 57 hat eine weitere Position, die den separaten Ladepfad B festlegt, der erreicht wird, wenn der Schalter 54 schließt und der elektrische Strom von der Reservebatterie 126 die Induktionsspule 51 erreicht. Die Induktionsspule 51 ist dabei bestromt, um einen „berührungslosen“ Lademodus des Batterie-Packs 26 von 1 zu aktivieren. Wie oben erwähnt, bewegt sich das elektromagnetische Relais 56 in Richtung des Pfeils E als Reaktion auf einen Schwellwertpegel der Induktivität LTH, um dadurch den AC-DC-Wandler 24 direkt mit der AC-Spannungsversorgung 30 zu verbinden. Auf diese Weise umgeht der Ladepfad B den AC-Ladekoppler 22 komplett, während der Ladepfad A einen Ladestrom benötigt, um zuerst den AC-Ladekoppler 22 zu durchlaufen.
  • Unter Bezugnahme auf 5, kann ein Verfahren 100 durch die Steuerung 50 von 1 als Teil einer Exitstrategie zum Beenden eines Ladevorgangs des Fahrzeugs 20 ausgeführt werden. Während 5 unter Bezugnahme auf die nicht beschränkende Ausführungsform von 1 beschrieben wird, d. h. die AC-Ladung, werden Fachleute erkennen, dass Abwandlungen des Verfahrens 100 leicht für eine DC-Schnellladung, wie in 1A dargestellt, umgesetzt werden können.
  • Beginnend mit Schritt S102 zieht ein Bediener des Fahrzeugs 20 das Fahrzeug 20 in den vorgesehenen Ladebereich 27 von 2 und in die Nähe des leitfähigen Ankers 35. Wenn die Räder 16 des Fahrzeugs 20 den Anker 35 berühren oder wenn das Gewicht des Fahrzeugs 20 einen Schwellenwert an einer bestimmten Stelle des Ladebereichs 27 überschreitet, dreht sich das Ladeende 39 von 3 oder bewegt sich anderweitig in direkten Kontakt mit dem Fahrzeug 20, wie oben erläutert. Es starten berührungslose, leitfähige Ladevorgänge. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S104.
  • Der Schritt S104 enthält die Erfassung durch die in 1 dargestellte Steuerung 50 eines Bedieners, der ein Getriebe des Fahrzeugs 20 in den Drive oder Reverse-Zustand schaltet, z. B. durch das Empfangen eines Positionssignals von einem Park-, Reverse-, Neutral-, Drive-, Low-(PRNDL)-Hebel oder einem PRNDL-Zustand von einem separaten Getriebesteuermodul, wie in der Technik gut bekannt ist. Die Steuerung 50 kann programmiert werden, um den angeforderten PRNDL-Zustand des Fahrzeugs 20 als Teil der Eingabesignale (Pfeil CCI), die in 1 dargestellt sind, zu bestimmen. Das Verfahren 100 geht dann über zu Schritt S105.
  • Bei Schritt S105 bestimmt das Verfahren 100, ob die Induktionsspule 51 des elektromagnetischen Relais 56 in 4 aktiv Strom von der Reservebatterie 126 aufnimmt. Der Sensor 62 kann beispielsweise in der Ladeschaltung 60 den Strom (Pfeil Is) als Teil der Eingabesignale (Pfeil CCI), die an die Steuerung 50 von 1 übermittelt werden, messen. Das Verfahren 100 geht über zu Schritt S110, wenn die Induktionsspule 51 den elektrischen Strom (Pfeil Is) aufnimmt. Das Verfahren 100 geht alternativ über zu Schritt S107, wenn die Induktionsspule 51 den Strom (Pfeil IS) nicht aufnimmt.
  • Schritt S106 beinhaltet das Bestimmen, ob der AC-Ladekoppler 22 mit der AC-Spannungsversorgung 30 verbunden bleibt. Wie in der Technik gut bekannt ist, wird eine Antriebsfunktion eines Plug-in-Fahrzeugs, wie etwa das exemplarische Fahrzeug 20 von 1, verhindert, wenn das Fahrzeug 20 in die AC-Spannungsversorgung 30 eingesteckt bleibt. Die physikalische Verbindung zwischen einem Stecker eines Kabels, das von der AC-Spannungsversorgung 30 und dem AC-Ladekoppler 22 abgeht, kann als Teil einer solchen Fehlersteuerung erkannt werden, beispielsweise mithilfe des Sensors 23 von 3, wobei der Sensor 23 das Verbindungssignal (Pfeil 11) an die Steuerung 50 als Teil der Eingabesignale (Pfeil CCI) überträgt. Das Verfahren 100 geht über zu S107, wenn die Verbindung erkannt wird und zu Schritt S110, wenn die Verbindung nicht erkannt wird, d. h., wenn die AC-Spannungsversorgung 30 nicht mehr physikalisch mit dem AC-Ladekoppler 22 verbunden ist.
  • Der Schritt S107 beinhaltet das Ausführen einer Steuermaßnahme über die Steuerung 50 in Bezug auf das Fahrzeug 20, wobei die Steuermaßnahme die bestehende Verbindung zwischen der AC-Spannungsversorgung 30 und dem AC-Ladekoppler 22 anzeigt. Die Steuerung 50 kann beispielsweise als Teil der Ausgabesignale (Pfeil CCo) von 1 einem Bediener des Fahrzeugs 20 anzeigen, dass das Fahrzeug 20 mit der AC-Spannungsversorgung 30 verbunden bleibt, beispielsweise durch das Beleuchten einer Armaturenbrettlampe, das Übertragen einer Warnmeldung oder anderweitiges Warnen des Bedieners bezüglich des Zustands der Verbindung. Das Verfahren 100 wiederholt danach Schritt S105.
  • Bei Schritt S110 beinhaltet das Verfahren 100 das Ausführen einer Steuermaßnahme in Bezug auf einen Ladevorgang des Fahrzeugs 20. Als Teil des Schrittes S110 kann die Steuerung 50 den AC-DC-Wandler 24 von 1 durch das Übertragen der Ausgabesignale (Pfeil CCo) an die verschiedenen Halbleiterschalter und andere gesteuerte Schaltelemente des AC-DC-Wandlers 24 automatisch deaktivieren. Das Verfahren 100 geht dann über zu S112.
  • Schritt S112 beinhaltet das Aktivieren der Ausführung der in Schritt S104 eingeleiteten Getriebeschaltung, z. B. dadurch, dass die Steuerung 50 oder ein separates Getriebesteuermodul nicht mehr daran gehindert wird, das Getriebe in den angeforderten Gangzustand zu schalten. Ein Bediener des Fahrzeugs 20 von 1 ist danach in der Lage, sich vom in 1A dargestellten Ladebereich 27 zu entfernen.

Claims (10)

  1. Leitfähiges Ladesystems (10) für die Verwendung mit einer Offboard-Spannungsversorgung (30, 130) und ein Fahrzeug (20) mit einem Ladekoppler (22), einer Reservestromvorrichtung (126) und einem Hochspannungs-Gleichstrom-Batterie-Pack (26), wobei das stromleitende Ladesystem (10) einen leitfähigen Anker (35) mit einem Ladeende (39) und einem Nicht-Ladeende (49) umfasst, wobei das Ladeende (39) elektrisch mit der Offboard-Spannungsversorgung (30, 130) verbunden und zum Einsetzen im direkten elektrischen Kontakt mit einem leitfähigen Dämpfungsglied (46) betreibbar ist, das am Fahrzeug (20) als Reaktion auf eine Schwellenkraft angeordnet ist, die auf das Nicht-Ladeende (49) wirkt; dadurch gekennzeichnet , dass das Ladesystem (10) ferner umfasst: ein elektromagnetisches Relais (56) mit einer Induktionsspule (51); und einen ersten Schalter (54), der zwischen der Reservestromvorrichtung (126) und der Induktionsspule (51) positioniert ist, wobei der Schalter (54) zum Schließen als Reaktion auf die Schwellenkraft betätigbar ist, um dadurch die Reservestromvorrichtung (126) elektrisch mit der Induktionsspule (51) zu verbinden, wodurch die Induktionsspule (51) bestromt wird; wobei das elektromagnetische Relais (56) einen zweiten Schalter aufweist, der so konfiguriert ist, um den Ladekoppler (22) mit einem AC-DC-Wandler (24) des Batterie-Packs (26) zu verbinden und dadurch eine „Plug-In“-Ladung des Batterie-Packs (26) aktiviert, wenn die Induktionsspule (51) nicht bestromt wird und um den Ladekoppler (22) zu umgehen und somit die „berührungslose“ Ladung des Batterie-Packs (26) zu aktivieren, wenn die Induktionsspule (51) bestromt wird.
  2. Leitfähiges Ladesystem (10) nach Anspruch 1, ferner umfassend den AC-DC-Wandler (24), wobei die Offboard-Spannungsversorgung (30, 130) eine Wechselstromversorgung ist und der AC-DC-Wandler (24) elektrisch zwischen dem Ladekoppler (22) und dem Batterie-Pack (26) verbunden ist.
  3. Leitfähiges Ladesystem (10) nach Anspruch 1, wobei das elektromagnetische Relais (56) aus der ersten Position in die zweite Position über eine Schwelleninduktivität bewegt wird, die über die Induktionsspule (51) erzeugt wird.
  4. Leitfähiges Ladesystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Offboard-Spannungsversorgung (30, 130) eine Gleichstromversorgung ist und wobei die erste Position des Binärschalters (57) den Ladekoppler (22) mit dem Batterie-Pack (26) verbindet.
  5. Leitfähiges Ladesystem (10) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Feder, die so konfiguriert ist, um das Ladeende (39) vom Fahrzeug (20) weg vorspannt, wenn ein Gewicht des Fahrzeugs (20) vom Nicht-Ladeende (49) des leitfähigen Ankers (35) entfernt wird.
  6. Leitfähiges Ladesystem (10) nach Anspruch 5, wobei sich die Ladungs- und Nicht-Ladeenden (39, 49) des leitfähigen Ankers (35) entlang einer Schwenkachse (A35) des leitfähigen Ankers (35) schneiden und wobei sich der leitfähige Anker (35) in Abhängigkeit von der Schwellenkraft um die Schwenkachse (A35) schwenkt.
  7. Leitfähiges Ladesystem (10) nach Anspruch 1, wobei der Schalter (54) ein Tastschalter ist.
  8. Leitfähiges Ladesystem (10) nach Anspruch 1, wobei der Schalter (54) ein motorisierter Schalter ist.
  9. Leitfähiges Ladesystem (10) nach Anspruch 1, wobei das elektromagnetische Relais (56) ein normalerweise geschlossener, einpoliger Doppelwippschalter ist.
  10. Leitfähiges Ladesystem (10) nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Stromsensor (62), der zwischen dem Schalter (54) und der Reservestromvorrichtung (126) positioniert ist, wobei der Stromsensor (62) zum Messen eines elektrischen Stroms zwischen der Reservestromvorrichtung (126) und der Induktionsspule (51) betreibbar ist.
DE102017118846.0A 2016-08-23 2017-08-17 Berührungsloses, leitfähiges Ladegerät für ein Elektrofahrzeug Active DE102017118846B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/244,573 US10286799B2 (en) 2016-08-23 2016-08-23 Hands-free conductive battery charger for an electric vehicle
US15/244,573 2016-08-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102017118846A1 DE102017118846A1 (de) 2018-03-01
DE102017118846B4 true DE102017118846B4 (de) 2023-05-11

Family

ID=61167163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017118846.0A Active DE102017118846B4 (de) 2016-08-23 2017-08-17 Berührungsloses, leitfähiges Ladegerät für ein Elektrofahrzeug

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10286799B2 (de)
CN (1) CN107757393B (de)
DE (1) DE102017118846B4 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102222153B1 (ko) 2017-04-07 2021-03-03 광동 오포 모바일 텔레커뮤니케이션즈 코포레이션 리미티드 무선 충전 장치, 무선 충전 방법, 및 충전 대기 설비
KR102328496B1 (ko) * 2017-04-07 2021-11-17 광동 오포 모바일 텔레커뮤니케이션즈 코포레이션 리미티드 무선 충전 시스템, 장치, 방법 및 충전 대기 기기
AT520449B1 (de) * 2017-09-27 2019-04-15 Nrg X Charging Systems Gmbh Komponente für eine Ladeeinrichtung und Ladeeinrichtung hiermit
GB2567629B (en) * 2017-10-13 2022-09-21 Urban Electric Networks Ltd Retractable charging station
DE102018112494B4 (de) * 2018-05-24 2023-03-16 Schunk Transit Systems Gmbh Kontaktvorrichtung und Schnellladesystem
NO346644B1 (en) * 2019-02-19 2022-11-14 Autostore Tech As A storage system, a container vehicle and a charging station for the storage system and a method of charging the container vehicle.
DE102018123350A1 (de) * 2018-09-21 2020-03-26 Webasto SE Ladevorrichtung zum Laden eines Elektrofahrzeugs
US20210323423A1 (en) * 2018-10-31 2021-10-21 Hirschmann Automotive Gmbh Conductive charger with contacts
FR3098157B1 (fr) 2019-07-03 2021-06-18 Patrice Bertana Station de recharge d’un véhicule électrique
EP4000150A2 (de) * 2019-07-15 2022-05-25 Eaton Intelligent Power Limited Leistungsverteilung und schaltungsschutz für eine mobile anwendung mit einem hocheffizienten wechselrichter
DE102020204020A1 (de) 2020-03-27 2021-09-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Laden, Ladevorrichtung und System zum Laden
JP7225168B2 (ja) * 2020-07-31 2023-02-20 矢崎総業株式会社 車両用充電システム、及び、受電嵌合体
KR102256807B1 (ko) * 2020-08-18 2021-05-28 (주)그린파워 무선충전 시스템
US11745613B2 (en) * 2020-08-26 2023-09-05 Cisco Technology, Inc. System and method for electric vehicle charging and security
DE102021111481A1 (de) * 2021-05-04 2022-11-10 Easelink Gmbh Bodenkontakteinheit
US11745608B2 (en) 2021-05-07 2023-09-05 Electric Power Research Institute, Inc. Connector system for conductive charging of electric vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5341075A (en) 1993-03-10 1994-08-23 A.C. Propulsion, Inc. Combined motor drive and battery recharge system
WO2002063742A1 (en) 2000-11-10 2002-08-15 Adrian Robert Mould Electric vehicle charging
US20110133692A1 (en) 2009-12-03 2011-06-09 Hyundai Motor Japan R&D Center, Inc. Primary coil raising type non-contact charging system with elevating-type primary coil
EP2431213A1 (de) 2009-05-14 2012-03-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fahrzeugladeeinheit

Family Cites Families (78)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3774050A (en) * 1972-03-13 1973-11-20 A Littwin Magnetic holding means - standby
US4141425A (en) * 1976-08-04 1979-02-27 L. L. Payne Means for generating electrical energy for vehicle
US6327994B1 (en) * 1984-07-19 2001-12-11 Gaudencio A. Labrador Scavenger energy converter system its new applications and its control systems
JP2895906B2 (ja) * 1990-03-31 1999-05-31 マツダ株式会社 自動車車体の組立装置
US5200877A (en) * 1990-04-04 1993-04-06 Baton Labs, Inc. Battery protection system
US5231747A (en) * 1990-12-21 1993-08-03 The Boeing Company Drill/rivet device
US6081205A (en) * 1992-05-19 2000-06-27 Williams; Douglas J. Electronic parking meter and electric automobile recharging station
US5629604A (en) * 1992-11-13 1997-05-13 Zenith Data Systems Corporation Computer power supply system
US5610448A (en) * 1994-07-25 1997-03-11 International Energy Conservation Systems, Inc. Universal switching device and method for lighting applications
US5612606A (en) * 1994-09-15 1997-03-18 David C. Guimarin Battery exchange system for electric vehicles
US5498948A (en) * 1994-10-14 1996-03-12 Delco Electornics Self-aligning inductive charger
US5613814A (en) * 1995-07-27 1997-03-25 Jackson; Robert G. Latching mechanism for securing shipping containers on transport vehicles
US5805068A (en) * 1995-08-25 1998-09-08 Black & Decker Inc. Cordless device with battery imbalance indicator
US6208038B1 (en) * 1996-01-23 2001-03-27 Ocean Electro Systems Ltd. Electrical load management method and apparatus for a vessel
EP1061631A1 (de) * 1996-01-30 2000-12-20 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Verbindungssystem und -verfahren für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug
DE69714879T2 (de) * 1996-01-30 2003-05-08 Sumitomo Wiring Systems Verbindungssystem mit zugehörigem Verfahren
US5745030A (en) * 1996-05-14 1998-04-28 Aaron; Albert Automatic occupant sensing anti-carjacking system
US5949157A (en) * 1997-09-11 1999-09-07 Baton Labs, Inc. Motor driven switch
US6307347B1 (en) * 2000-08-02 2001-10-23 Delphi Technologies, Inc. Apparatus and method for recharging a vehicle
CN2483240Y (zh) * 2001-02-06 2002-03-27 杜炬 一种快速充电装置及相关车辆、器具
US7321291B2 (en) * 2004-10-26 2008-01-22 Current Technologies, Llc Power line communications system and method of operating the same
US20060145659A1 (en) * 2004-12-31 2006-07-06 Joseph Patino Battery pack system and method for waking up a charge control circuit of a mobile communication device
US20080028237A1 (en) * 2006-07-26 2008-01-31 Roadnarrows, Llc Power Management Using Integrated Data and Power Interfaces
US20080224542A1 (en) * 2007-01-29 2008-09-18 Freeman Mitchell B Universal switch control apparatus
JP4568736B2 (ja) * 2007-02-27 2010-10-27 三菱重工業株式会社 架線レス交通システム及びその充電方法
US9407093B2 (en) * 2007-08-22 2016-08-02 Maxout Renewables, Inc. Method for balancing circuit voltage
US8890472B2 (en) * 2007-09-26 2014-11-18 Alex Mashinsky Self-charging electric vehicles and aircraft, and wireless energy distribution system
US8138718B2 (en) * 2007-11-27 2012-03-20 Gordon Ewbank Dower Docking bay for conditionally supplying battery recharging energy to a vehicle utilizing non plug-in electrical contact between a pair of docking bay contacts and a pair of vehicle contacts
US7999506B1 (en) * 2008-04-09 2011-08-16 SeventhDigit Corporation System to automatically recharge vehicles with batteries
US7993155B2 (en) * 2008-09-19 2011-08-09 Better Place GmbH System for electrically connecting batteries to electric vehicles
US8901778B2 (en) * 2008-09-27 2014-12-02 Witricity Corporation Wireless energy transfer with variable size resonators for implanted medical devices
US8933594B2 (en) * 2008-09-27 2015-01-13 Witricity Corporation Wireless energy transfer for vehicles
US8928276B2 (en) * 2008-09-27 2015-01-06 Witricity Corporation Integrated repeaters for cell phone applications
WO2010065979A2 (de) * 2008-12-12 2010-06-17 Eckhard Sauper Konduktives strombetanken
US9873347B2 (en) * 2009-03-12 2018-01-23 Wendell Brown Method and apparatus for automatic charging of an electrically powered vehicle
US8033349B2 (en) * 2009-03-12 2011-10-11 Ford Global Technologies, Inc. Auto-seek electrical connection for a plug-in hybrid electric vehicle
US8111043B2 (en) * 2009-05-08 2012-02-07 William Gibbens Redmann Method and apparatus for charging an electric vehicle from a streetlight
CN102460338B (zh) * 2009-05-19 2014-08-13 最大输出可再生能源公司 包括发电装置的集群的电站的构造
EP2436550B1 (de) * 2009-05-28 2020-11-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ladesystem sowie verfahren zur steuerung eines fahrzeugs und des ladesystems
US8250343B2 (en) * 2009-07-21 2012-08-21 National Instruments Corporation Axial motion control processing by multiple cores respectively executing each of a sequence of functions in parallel for respective portions of a motion system
JP5087064B2 (ja) * 2009-11-20 2012-11-28 パナソニック株式会社 給電制御装置
GB2475703A (en) * 2009-11-26 2011-06-01 Sylvan Ascent Inc Electric vehicle charging station and charge receiving arrangement for a vehicle
US20110169447A1 (en) * 2010-01-11 2011-07-14 Leviton Manufacturing Co., Inc. Electric vehicle supply equipment
US20120206100A1 (en) * 2010-01-11 2012-08-16 Leviton Manufacturing Co., Inc. Electric vehicle supply equipment
US8558504B2 (en) * 2010-01-11 2013-10-15 Leviton Manufacturing Co., Inc. Electric vehicle supply equipment with timer
US9286485B2 (en) * 2010-03-23 2016-03-15 Fujitsu Limited Using trust points to provide services
JP5524725B2 (ja) * 2010-06-08 2014-06-18 株式会社東海理化電機製作所 給電プラグのロック装置
JP5514021B2 (ja) * 2010-07-09 2014-06-04 株式会社アルファ 電気自動車の充電装置
US8384344B1 (en) * 2010-08-17 2013-02-26 David D. Rogers System and method for charging a battery within a vehicle
EP2648307B1 (de) * 2010-11-30 2019-08-28 Positec Power Tools (Suzhou) Co., Ltd Automatische gehvorrichtung, ladestation, andocksystem und andockverfahren
US8963482B2 (en) * 2010-12-16 2015-02-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power supply apparatus for electrically powered vehicle and method for controlling the same
US8534400B2 (en) * 2011-02-14 2013-09-17 Ford Global Technologies, Llc Electric vehicle and method of control for active auxiliary battery depletion
US20120217928A1 (en) * 2011-02-28 2012-08-30 Juice Technologies Llc Electric vehicle charging interface
JP5578274B2 (ja) * 2011-03-23 2014-08-27 トヨタ自動車株式会社 アダプタ、およびそれを用いて電力供給を行なう車両
JP5610066B2 (ja) * 2011-04-21 2014-10-22 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源装置およびその制御方法
US20120286730A1 (en) * 2011-05-11 2012-11-15 Richard William Bonny Automatic Recharging Robot for Electric and Hybrid Vehicles
US8988042B2 (en) * 2011-08-25 2015-03-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle, charging system and control method for vehicle
JP5835152B2 (ja) * 2011-09-16 2015-12-24 日立金属株式会社 車両用充電装置
CN103946055B (zh) * 2011-11-21 2016-03-02 丰田自动车株式会社 充电系统以及充电预约方法
JP5561441B2 (ja) * 2011-11-24 2014-07-30 トヨタ自動車株式会社 車両、車両用制御方法および受電設備
JP5692021B2 (ja) * 2011-11-25 2015-04-01 日立金属株式会社 車両用充電装置
CN103959596A (zh) * 2011-11-28 2014-07-30 丰田自动车株式会社 充电系统和充电预约方法
US20130180563A1 (en) * 2012-01-05 2013-07-18 Tempronics, Inc. Thermally switched thermoelectric power generation
US9555716B2 (en) * 2012-03-21 2017-01-31 Ford Global Technologies, Llc Automotive vehicle charge system
WO2013142866A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Hevo Inc. Systems and mobile application for electric wireless charging stations
DE102012014936A1 (de) * 2012-07-27 2014-01-30 Kuka Roboter Gmbh Ladesystem und Verfahren zum elektrischen Aufladen eines Kraftfahrzeugs
JP5798575B2 (ja) * 2013-01-09 2015-10-21 トヨタ自動車株式会社 車載充電装置及び車両用充電システム
JP2014176170A (ja) * 2013-03-07 2014-09-22 Toshiba Corp 受電装置および充電システム
US9917475B2 (en) * 2013-11-08 2018-03-13 Eaton Corporation Variable neutral impedance for multi-source system
JP6318657B2 (ja) * 2014-01-31 2018-05-09 トヨタ自動車株式会社 電力制御装置
US9908423B2 (en) * 2014-02-25 2018-03-06 Ford Global Technologies, Llc Vehicle charging system
US20150303704A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 Mediatek Inc. Charging system automatically switching between wired charging mode and wireless charging mode, and related charging control method and wireless power receiver circuit
JP5908179B2 (ja) * 2014-04-16 2016-04-26 三菱電機株式会社 車両用充電装置
FR3023429A1 (fr) * 2014-07-02 2016-01-08 Schneider Electric Ind Sas Equipement modulaire de tele-conduite
US9428070B2 (en) 2014-07-24 2016-08-30 Ford Global Technologies, Llc Hands free vehicle charging system
DE102015202295B4 (de) * 2015-02-10 2022-01-27 Vitesco Technologies GmbH Mobile Induktivladestation für Fahrzeuge
US10148072B2 (en) * 2016-02-17 2018-12-04 Asco Power Technologies, L.P. Methods and systems for autonomous redundant control
US10124686B2 (en) * 2016-07-15 2018-11-13 GM Global Technology Operations LLC Dual inductive/conductive DC-coupled charging system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5341075A (en) 1993-03-10 1994-08-23 A.C. Propulsion, Inc. Combined motor drive and battery recharge system
WO2002063742A1 (en) 2000-11-10 2002-08-15 Adrian Robert Mould Electric vehicle charging
EP2431213A1 (de) 2009-05-14 2012-03-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fahrzeugladeeinheit
US20110133692A1 (en) 2009-12-03 2011-06-09 Hyundai Motor Japan R&D Center, Inc. Primary coil raising type non-contact charging system with elevating-type primary coil

Also Published As

Publication number Publication date
CN107757393B (zh) 2020-08-11
US10286799B2 (en) 2019-05-14
US20180056799A1 (en) 2018-03-01
CN107757393A (zh) 2018-03-06
DE102017118846A1 (de) 2018-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017118846B4 (de) Berührungsloses, leitfähiges Ladegerät für ein Elektrofahrzeug
DE102011000625B4 (de) Steuereinrichtung für Elektrofahrzeuge
DE102019102998A1 (de) Onboard-dc-ladeschaltung unter verwendung von traktionsantriebskomponenten
EP2269282B1 (de) Notenergieversorgungsvorrichtung für ein hybridfahrzeug
DE102019105890A1 (de) Modulares Batteriepacksystem mit Reihen- und Parallelladung und Antriebsmodi
EP2670622B1 (de) Verfahren zum schutz eines ladekabels und ladeeinrichtung
DE102017115450B4 (de) Duales induktiv-/konduktives, DC-gekoppeltes Ladesystem
DE102012204866A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Entladeschaltung eines elektrischen Systems
DE102013114945A1 (de) Verfahren und Vorrichtung für das Hochpsannungs-Gleichstromladen von Batterie- und Plugin-Hybrid-Elektrofahrzeugen
DE102019114699A1 (de) Fahrzeugsystem und elektrisches System mit dualen Batteriemodulen
DE102011101760A1 (de) Verfahren zum erwärmen einer hochspannungsfahrzeugbatterie
WO2009043804A1 (de) Hybridantrieb mit notstart- und fremdstartmöglichkeit
DE102012201827A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entladung eines Zwischenkreises eines Spannungsnetzes
WO2017060354A1 (de) Fahrzeugbatterievorrichtung
EP2655122A2 (de) Kraftfahrzeugvorrichtung
DE102014119657A1 (de) Verfahren und System zum Detektieren einer Stützkontaktverschweißung
DE102014218912A1 (de) Integriertes Hochspannungs-Schütz und -Wartungstrenner
DE102016116914A1 (de) System und Verfahren zum Laden elektrifizierter Fahrzeuge
EP2922722B1 (de) Sicherheitsvorrichtung zum überwachen eines aufladens eines elektrischen energiespeichers eines kraftfahrzeuges, und zum überwachen eine fahrzeugbewegung während des aufladens und verfahren zum betreiben der sicherheitsvorrichtung
DE102016214050A1 (de) Anordnung aus einem Kraftfahrzeug und einem Verbindungsmittel, Kraftfahrzeug und Verbindungsmittel
DE102013216456A1 (de) Entladesteuerung für eine antriebsbatterie
DE102014219635A1 (de) Fahrzeugbatterietesteinrichtung und Fahrzeugbatterietestverfahren
DE102014216493A1 (de) Fahrzeugbatterieladevorrichtung
DE102021118510A1 (de) Tragbares fahrzeugladesystem mit standortdetektion
DE102020202049A1 (de) Verfahren zum Überwachen der Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: MANITZ FINSTERWALD PATENT- UND RECHTSANWALTSPA, DE

Representative=s name: MANITZ FINSTERWALD PATENTANWAELTE PARTMBB, DE

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60L0011180000

Ipc: B60L0053220000

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final