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Die Erfindung betrifft ein elektrisches System mit Diebstahlschutz mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Im Stand der Technik ist eine Wegfahrsperre für ein Kraftfahrzeug allgemein bekannt, die das Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs nutzt und mit einem Zündschloss des Kraftfahrzeugs und einem dem Zündschloss zugeordneten Zündschlüssel kooperiert. Die Wegfahrsperre wird aktiviert, indem der Zündschlüssel aus dem Zündschloss abgezogen wird, und deaktiviert, indem der Zündschlüssel in das Zündschloss gesteckt und gedreht wird. Allerdings kann jeder, der den Zündschlüssel hat, die Wegfahrsperre deaktivieren.
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DE 10 2010 063 120 A1 bildet die Basis für den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und beschreibt ein System zum Schutz vor unberechtigter Nutzung einer elektrischen Energiespeicheranordnung. Dieses bekannten System weist einen Transponder und ein Steuergerät auf. Der Transponder ist in oder an der Energiespeicheranordnung angeordnet, mit dieser zerstörungsfrei nicht trennbar verbunden und weist eine Speichereinheit auf. In der Speichereinheit ist ein erster Code gespeichert. Das Steuergerät kommuniziert mit dem Transponder. In dem Steuergerät ist ein zweiter Code gespeichert. Das Steuergerät ist dazu ausgebildet, den ersten Code vom Transponder zu empfangen, diesen mit dem zweiten Code zu vergleichen und ein entsprechendes Steuersignal bereitzustellen, wenn beide Codes nicht miteinander korrespondieren. An die Energiespeicheranordnung sind zwei Hauptkomponenten elektrisch angekoppelt. Bei Auftreten des Steuersignals werden die Hauptkomponenten gesperrt. Die Energiespeicheranordnung weist eine Batteriebetriebseinheit auf. Die Batteriebetriebseinheit ist dazu ausgebildet, die Energiespeicheranordnung bei Auftreten des Steuersignals zu sperren. Die erste Hauptkomponente ist ein DC/DC-Wandler, und die zweite Hauptkomponente ist ein DC/AC-Umrichter, der dem DC/DC-Wandler nachgeschaltet ist. Zwischen DC/DC-Wandler und DC/AC-Umrichter ist ein Zwischenkreiskondensator geschaltet, der für den Ausgleich von Leistungsschwankungen und für eine gemeinsame Spannungsebene zwischen den Hauptkomponenten sorgt. An den DC/AC-Umrichter ist ein Elektromotor geschaltet. Der DC/DC-Wandler und der DC/AC-Umrichter sind mit dem Steuergerät verbunden. Die Energiespeicheranordnung, das System, die Hauptkomponenten, der Zwischenkreiskondensator und der Elektromotor bilden einen elektrischen Triebstrang eines Fahrzeugs. Das Steuergerät kann durch das Sperren der Hauptkomponenten das Fahrzeug im Ganzen immobilisieren.
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DE 10 2012 204 788 A1 beschreibt eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern eines Hochvolt-Bordnetzes eines elektromobilen Kraftfahrzeugs zum Zwecke eines Personenschutzes bei einer Berührung durch eine Person. Dem Hochvolt-Bordnetz sind ein durch eine Hochvolt-Batterie gebildeter Hochvolt-Energiespeicher, eine durch einen Radnabenmotor gebildete elektrische Antriebsmaschine und mehrere Hochvolt-Komponenten zugeordnet ist. Die Hochvolt-Komponenten umfassen ein Schütz, eine erste Hochvolt-Leitung von dem Schütz zur Steuerungsvorrichtung, eine zweite Hochvolt-Leitung von der Steuerungsvorrichtung zu dem Radnabenmotor und eine kapazitive Einrichtung zum Glätten und Stabilisieren des Spannungspegels des Hochvolt-Bordnetzes. Die Hochvolt-Batterie ist mittels des Schützes und der ersten Hochvolt-Leitung mit der Steuerungsvorrichtung verbunden. Das Schütz ist für das Verbinden und Trennen der Hochvolt-Komponenten mit bzw. von der Hochvolt-Batterie zuständig. Diese bekannte Steuerungsvorrichtung weist eine Überwachungseinrichtung, eine Trenneinrichtung, eine Entladeeinrichtung und eine Auslöseeinrichtung auf. Die Überwachungseinrichtung ist mit einem Leitungssystem von Überwachungsleitungen koppelbar und dient zum Überwachen des Zustands der an das Leitungssystem angeschlossenen Hochvolt-Komponenten. Die Trenneinrichtung ist mit der Überwachungseinrichtung gekoppelt und ist eingerichtet, als Antwort auf eine Fehlererkennung der Überwachungseinrichtung den Hochvolt-Energiespeicher von dem Hochvolt-Bordnetz elektrisch zu trennen. Die Entladeeinrichtung ist mit der Überwachungseinrichtung und der Trenneinrichtung gekoppelt und ist eingerichtet, nach einem Trennen des Hochvolt-Energiespeichers von dem Hochvolt-Bordnetz Hochvolt-Komponenten, welche noch eine elektrische Ladung aufweisen, zu entladen. Die Auslöseeinrichtung ist mit der Trenneinrichtung und der Entladeeinrichtung gekoppelt und ist eingerichtet, unabhängig von dem aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs ein elektrisches Trennen des Hochvolt-Energiespeichers von dem Hochvolt-Bordnetz und ein Entladen der Hochvolt-Komponenten zu veranlassen. Die Auslöseeinrichtung weist eine manuelle Not-Aus-Betriebseinheit, eine telemetrische Empfangseinheit und eine in dem Kraftfahrzeug befindliche Crash-Sensor-Einheit auf. Die Not-Aus-Betriebseinheit weist einen Schalter auf. Das Schütz kann mittels der telemetrischen Empfangseinheit unter Zuhilfenahme der Trenneinrichtung deaktiviert werden, so dass die Hochvolt-Batterie von dem restlichen Hochvolt-Bordnetz getrennt wird. Laut diesem Dokument bildet die Deaktivierung des Schützes mittels Telemetrie eine ideale Voraussetzung für einen effektiven Diebstahlschutz, da somit ein gestohlenes Fahrzeug relativ einfach fahrunfähig geschaltet werden kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein elektrisches System mit Diebstahlschutz zu verbessern.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch ein elektrisches System mit Diebstahlschutz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Erfindung schlägt ein elektrisches System mit Diebstahlschutz, das bevorzugt einen Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs oder Hybridelektrokraftfahrzeugs bildet, vor, aufweisend
- • einen Speicher für elektrische Energie;
- • einen Elektromotor;
- • einen Schalter;
- • eine Steuereinrichtung zum Schutz des Systems gegen Diebstahl;
wobei
- • der Speicher an den Elektromotor gekoppelt ist;
- • der Schalter einen ersten und einen zweiten Schaltzustand einnehmen kann;
- • die Steuereinrichtung an den Schalter gekoppelt ist;
- • die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie
- - das Laden des Speichers verhindert und / oder den Speicher entlädt, falls der Schalter den zweiten Schaltzustand einnimmt.
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Das erfindungsgemäße System macht einen Diebstahl des Systems unattraktiv, da das Entfernen und Nutzen des Systems durch das Verhindern des Ladens und / oder durch das Entladen deutlich erschwert wird. Dies gilt vor Allem auch dann, wenn das System einen Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs oder Hybridelektrokraftfahrzeugs bildet, da ein Wegfahren und / oder Weiterfahren behindert oder sogar komplett verhindert wird.
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Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie den Speicher lädt und / oder ein Laden des Speichers ermöglicht oder erlaubt oder zulässt, falls der Schalter den ersten Schaltzustand einnimmt.
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Das erfindungsgemäße System kann nach Bedarf keinen zusätzlichen oder wenigstens einen zusätzlichen Speicher für elektrische Energie und / oder keinen zusätzlichen oder wenigstens einen zusätzlichen Elektromotor und / oder keinen zusätzlichen oder wenigstens einen zusätzlichen Schalter und / oder keine zusätzliche oder wenigstens eine zusätzliche Steuereinrichtung zum Schutz des Systems gegen Diebstahl aufweisen.
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Jeder Speicher für elektrische Energie kann nach Bedarf auf beliebige Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Traktionsbatterie und / oder derart, dass sie wenigstens einen Akkumulator und / oder wenigstens einen Kondensator aufweist.
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Jeder Elektromotor kann nach Bedarf auf beliebige Weise ausgebildet sein, beispielsweise derart, dass er eine Drehstrommaschine und einen bidirektionalen Wechselrichter, der mit seiner Gleichspannungsseite an den Speicher und mit seiner Wechselspannungsseite an die Drehstrommaschine gekoppelt ist, aufweist.
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Jeder Schalter kann nach Bedarf auf beliebige Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Hardware-Schalter oder als Software-Schalter. Als Hardware-Schalter kann der Schalter Teil einer Fernbedienung sein, die beispielsweise in einen Zündschlüssel integriert oder separat von einem Zündschlüssel ausgebildet ist. Als Software-Schalter kann der Schalter durch ein Programm realisiert sein, das beispielsweise auf einem Computer oder als App auf einem Smartphone gespeichert ist. Die Realisierung als Programm ermöglicht auf einfache Weise die Benutzung des Schalters durch berechtigte Dritte, wie beispielsweise durch eine Behörde oder den Händler, der das System verkauf hat.
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Jede Steuereinrichtung kann nach Bedarf auf beliebige Weise ausgebildet sein, beispielsweise derart, dass sie in einem Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs integriert oder durch ein solches Motorsteuergerät realisiert ist oder durch ein Modul realisiert ist, das separat von einem solchen Motorsteuergerät ausgebildet ist und bevorzugt nachträglich eingebaut werden kann.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass der Schalter drahtlos an die Steuereinrichtung gekoppelt ist.
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Diese drahtlose Kopplung kann nach Bedarf auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise mithilfe einer Fernbedienung oder eines Computers.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass das System aufweist
- • eine Fernbedienung;
wobei
- • die Fernbedienung drahtlos an die Steuereinrichtung gekoppelt ist;
- • die Fernbedienung den Schalter aufweist.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass das System aufweist
- • einen tragbaren Computer;
wobei
- • der Computer drahtlos an die Steuereinrichtung gekoppelt ist;
- • der Schalter durch ein Programm realisiert ist;
- • das Programm auf dem Computer gespeichert ist.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass die drahtlose Kopplung über ein Mobilfunknetz und / oder über WLAN und / oder über Bluetooth ® (Marke von Bluetooth SIG, Inc.) erfolgt.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass das System aufweist
- • einen elektrischen Verbraucher;
wobei
- • der Speicher an den Verbraucher gekoppelt ist;
- • zum Entladen des Speichers die Steuereinrichtung den Speicher mit dem Verbraucher elektrisch verbindet und den Verbraucher einschaltet.
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Das erfindungsgemäße System kann nach Bedarf keinen zusätzlichen oder wenigstens einen zusätzlichen elektrischen Verbraucher aufweisen.
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Jeder elektrische Verbraucher kann nach Bedarf auf beliebige Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Heizung oder Kühlung oder Ventilator oder Klimaanlage oder Beleuchtung oder Abblendlicht oder Fernlicht oder Bremslicht oder Hupe oder Stereoanlage.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass das System aufweist
- • einen Kurzschlusswiderstand;
wobei
- • der Speicher an den Kurzschlusswiderstand gekoppelt ist;
- • zum Entladen des Speichers die Steuereinrichtung den Speicher mit dem Kurzschlusswiderstand elektrisch verbindet.
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Das erfindungsgemäße System kann nach Bedarf keinen zusätzlichen oder wenigstens einen zusätzlichen Kurzschlusswiderstand aufweisen.
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Jeder Kurzschlusswiderstand kann nach Bedarf auf beliebige Weise ausgebildet sein, beispielsweise derart, dass sein ohmscher Widerstand durch die Steuereinrichtung einstellbar ist.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass das System aufweist
- • eine Ladebuchse;
wobei
- • der Speicher an die Ladebuchse gekoppelt ist;
- • zum Verhindern des Ladens die Steuereinrichtung den Speicher von der Ladebuchse elektrisch, insbesondere galvanisch, trennt.
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Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie den Speicher mit der Ladebuchse elektrisch verbindet und / oder den Speicher über die Ladebuchse lädt und / oder ein Laden des Speichers über die Ladebuchse ermöglicht oder erlaubt oder zulässt, falls der Schalter den ersten Schaltzustand einnimmt.
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Das erfindungsgemäße System kann nach Bedarf keine zusätzliche oder wenigstens eine zusätzliche Ladebuchse aufweisen.
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Jede Ladebuchse kann nach Bedarf auf beliebige Weise ausgebildet sein, beispielsweise gemäß dem System CHAdeMO ® (Marke von The Tokyo Electric Power Company, Incorporated) oder dem System CCS (Abkürzung für „Combined Charging System“).
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass das System aufweist
- • eine Verbindungsleitung;
wobei
- • die Verbindungsleitung den Speicher mit der Ladebuchse elektrisch verbindet;
- • zum Trennen von Speicher und Ladebuchse die Steuereinrichtung die Verbindungsleitung zerstört.
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Das erfindungsgemäße System kann nach Bedarf keine zusätzliche oder wenigstens eine zusätzliche Verbindungsleitung aufweisen.
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Jede Verbindungsleitung kann nach Bedarf auf beliebige Weise ausgebildet sein, beispielsweise gemäß dem System CHAdeMO ® oder dem System CCS.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass das System aufweist
- • eine Sprengladung;
wobei
- • zum Zerstören der Verbindungsleitung die Steuereinrichtung die Sprengladung zündet.
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Das erfindungsgemäße System kann nach Bedarf keine zusätzliche oder wenigstens eine zusätzliche Sprengladung aufweisen.
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Jede Sprengladung kann nach Bedarf auf beliebige Weise ausgebildet sein, beispielsweise derart, dass sie direkt an der Verbindungsleitung oder in unmittelbarer Nähe der Verbindungsleitung oder um die Verbindungsleitung herum angeordnet ist.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße elektrische System mit Diebstahlschutz in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden darf eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines elektrischen Systems mit Diebstahlschutz.
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In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines elektrischen Systems 10 mit Diebstahlschutz schematisch dargestellt. Das System 10 bildet beispielhaft einen Antriebsstrang eines nicht dargestellten Elektrofahrzeugs und weist einen Speicher 11 für elektrische Energie, einen Elektromotor 12, einen ersten und einen zweiten Schalter 13, 13', eine Steuereinrichtung 14 zum Schutz des Systems 10 gegen Diebstahl, eine Fernbedienung 15, einen tragbaren Computer 16, einen elektrischen Verbraucher 17, einen Kurzschlusswiderstand 18, eine Ladebuchse 19, eine erste und eine zweite Verbindungsleitung 20, 20', eine Sprengladung 21 und einen Kurzschlussschalter 22 auf.
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Der Speicher 11 ist mit dem Elektromotor 12 elektrisch verbunden, bildet beispielhaft die Traktionsbatterie des Antriebsstrangs und weist beispielhaft einen nicht dargestellten Akkumulator auf.
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Der Elektromotor 12 weist beispielhaft eine Drehstrommaschine 121 und einen bidirektionalen Wechselrichter 122 auf. Der Wechselrichter 122 wird von einem nicht dargestellten Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs gesteuert und ist an seiner Gleichspannungsseite mit dem Speicher 11 und an seiner Wechselspannungsseite mit der Drehstrommaschine 121 elektrisch verbunden.
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Der erste Schalter 13 kann einen ersten und einen zweiten Schaltzustand einnehmen und ist beispielhaft als Hardware-Schalter ausgebildet. Der zweite Schalter 13' kann ebenfalls einen ersten und einen zweiten Schaltzustand einnehmen und ist beispielhaft als Software-Schalter ausgebildet. Die Schaltzustände des zweiten Schalters 13' entsprechen in Zweck und Wirkung den Schaltzuständen des ersten Schalters 13. Der erste Schaltzustand wird auch als Freigabezustand bezeichnet, und der zweite Schaltzustand wird auch als Sperrzustand bezeichnet.
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Die Steuereinrichtung 14 ist beispielhaft durch ein Modul realisiert, das separat von dem Motorsteuergerät ausgebildet ist.
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Die Fernbedienung 15 ist beispielhaft separat von einem nicht dargestellten Zündschlüssel ausgebildet, ist drahtlos über Bluetooth ® an die Steuereinrichtung 14 gekoppelt und weist den ersten Schalter 13 auf. Somit ist der erste Schalter 13 Teil der Fernbedienung 15 und drahtlos an die Steuereinrichtung 14 gekoppelt.
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Der Computer 16 ist beispielhaft ein Smartphone, ist drahtlos über ein Mobilfunknetz an die Steuereinrichtung 14 gekoppelt und hat ein Programm als App gespeichert, das den zweiten Schalter 13' realisiert. Somit ist der zweite Schalter 13' drahtlos an die Steuereinrichtung 14 gekoppelt.
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Die Ladebuchse 19 ist beispielhaft gemäß dem System CCS ausgebildet.
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Die erste Verbindungsleitung 20 verbindet den Speicher 11 elektrisch mit der Ladebuchse 19 und ist beispielhaft gemäß dem System CCS ausgebildet. Die zweite Verbindungsleitung 20' verbindet den Speicher 11 elektrisch mit der Gleichspannungsseite des Wechselrichters 122.
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Der elektrische Verbraucher 17 ist an die Steuereinrichtung 14 gekoppelt und mit der zweiten Verbindungsleitung 20' und somit mit dem Speicher 11 elektrisch verbunden und ist beispielhaft als Klimaanlage ausgebildet, die eine nicht dargestellte elektrische Heizung, ein nicht dargestelltes Kühlaggregat und einen nicht dargestellten Ventilator aufweist.
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Der Kurzschlussschalter 22 ist an die Steuereinrichtung 14 gekoppelt und ist beispielhaft ein Schütz.
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Der Kurzschlusswiderstand 18 ist über den Kurzschlussschalter 22 mit der zweiten Verbindungsleitung 20' und somit mit dem Speicher 11 elektrisch verbunden und ist beispielhaft ein einstellbarer Widerstand, der an die Steuereinrichtung 14 gekoppelt ist, sodass sein ohmscher Widerstand durch die Steuereinrichtung 14 einstellbar ist.
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Die Sprengladung 21 ist an die Steuereinrichtung 14 gekoppelt und ist beispielhaft direkt an der ersten Verbindungsleitung 20 angeordnet.
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Die Steuereinrichtung 14 ist derart ausgebildet ist, dass sie das Laden des Speichers 11 verhindert und den Speicher 11 entlädt, falls einer der Schalter 13, 13' den zweiten Schaltzustand oder Sperrzustand einnimmt, und dass sie ein Laden des Speichers 11 ermöglicht oder erlaubt oder zulässt oder veranlasst oder ausführt, falls der Schalter 13 den ersten Schaltzustand oder Freigabezustand einnimmt.
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Zum Entladen des Speichers 11 schaltet die Steuereinrichtung 14 den Verbraucher 17 ein, sodass dessen Heizung, Kühlaggregat und Ventilator unter Volllast laufen. Zum Entladen des Speichers 11 verbindet die Steuereinrichtung 14 außerdem den Speicher 11 elektrisch mit dem Kurzschlusswiderstand 18, indem sie den Kurzschlussschalter 22 schließt.
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Zum Verhindern des Ladens des Speichers 11 trennt die Steuereinrichtung 14 den Speicher 11 galvanisch von der Ladebuchse 19, indem sie die erste Verbindungsleitung 20 durch Zünden der Sprengladung 21 zerstört.
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Zum Ermöglichen oder Erlauben oder Zulassen oder Veranlassen oder Ausführen des Ladens des Speichers 11 öffnet die Steuereinrichtung 14 den Kurzschlussschalter 22.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektrisches System
- 11
- Speicher für elektrische Energie
- 12
- Elektromotor
- 121/122
- Drehstrommaschine/bidirektionaler Wechselrichter von 12
- 13/13'
- erster/zweiter Schalter
- 14
- Steuereinrichtung zum Schutz des Systems 10 gegen Diebstahl
- 15
- Fernbedienung
- 16
- tragbarer Computer, Smartphone
- 17
- elektrischer Verbraucher, Klimaanlage
- 18
- Kurzschlusswiderstand
- 19
- Ladebuchse
- 20/20'
- erste/zweite Verbindungsleitung
- 21
- Sprengladung
- 22
- Kurzschlussschalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010063120 A1 [0003]
- DE 102012204788 A1 [0004]
