DE102018104434A1

DE102018104434A1 - Drahtloser stromqualitätsalarm für verzögertes laden mit elektrofahrzeugen

Info

Publication number: DE102018104434A1
Application number: DE102018104434.8A
Authority: DE
Inventors: Ryan M. ASHBY; Brandon R. Jones; Andrew J. Namou
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2018-09-13
Also published as: US10401525B2; CN108574344B; US20180257500A1; CN108574344A

Abstract

Ein verzögertes Ladesystem für ein Fahrzeug führt vor der geplanten Ladezeit eine Überprüfung der Effizienz der Energieübertragung durch, um eine ausreichende Netzqualität und die Qualität der drahtlosen Stromversorgung zu bestätigen. Darüber hinaus wird vor dem geplanten Laden eine Überprüfung auf Fremdkörper durchgeführt. Diese Überprüfungen werden unmittelbar nach dem Einrichten der verzögerten Sitzung durch den Kunden sowie in festgelegten Intervallen danach durchgeführt. Wenn ein Problem mit der Netzqualität erkannt wird, wird der Kunde benachrichtigt, damit er die Situation beheben kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das verzögerte Laden von Elektrofahrzeugen und insbesondere auf eine drahtlose Überprüfung der Stromqualität vor der geplanten Ladezeit, um einen Fahrzeughalter über Ladeprobleme zu informieren.
HINTERGRUND UND KURZDARSTELLUNG
Der folgende Abschnitt bietet Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung, wobei es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
Bei der Nutzung des verzögerten Ladens können die Kunden Geld sparen, indem sie in Zeiten, in denen die Stromtarife günstiger sind, außerhalb der Stoßzeiten aufladen. Wenn Sie versuchen, eine verzögerte Ladung mit einem drahtlosen System durchzuführen, können Probleme auftreten, die dazu führen, dass die verzögerte Ladung nicht erfolgreich ist. Diese Probleme sind unter anderem Fehlausrichtung, Eindringen von Fremdkörpern und fehlerhafte Netzspannung.
Die vorliegende Offenbarung führt eine Überprüfung der Effizienz der Energieübertragung vor der geplanten Ladezeit durch, um eine ausreichende Netzqualität und die Qualität der drahtlosen Stromversorgung zu bestätigen. Darüber hinaus wird vor dem geplanten Laden eine Überprüfung auf Fremdkörper durchgeführt. Diese Überprüfungen werden unmittelbar nach dem Einrichten der verzögerten Sitzung durch den Kunden sowie in festgelegten Intervallen danach durchgeführt. Wenn ein Problem mit der Netzqualität festgestellt wird, wird der Kunde benachrichtigt, damit er die Situation beheben kann, bevor er das Fahrzeug verlässt.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und speziellen Beispiele in dieser Kurzdarstellung dienen ausschließlich zum Veranschaulichen und sollen keinesfalls den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich dem Veranschaulichen ausgewählter Ausführungsformen und stellen nicht die Gesamtheit der möglichen Realisierungen dar und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

1 ist eine schematische Ansicht eines Ladesystems für Elektrofahrzeuge gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und
2 ist ein Flussdiagramm, das exemplarische Schritte zum Bereitstellen eines drahtlosen Qualitätsalarms für verzögertes Laden mit einem Elektrofahrzeug gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

Ähnliche Bezugszeichen geben in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen ähnliche Bauabschnitte an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden nun exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Es werden exemplarische Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Fachleuten deren Umfang vollständig vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie etwa Beispiele für spezifische Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein tiefgreifendes Verständnis für die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln. Fachleute werden erkennen, dass spezifische Details möglicherweise nicht erforderlich sind, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass keine der Ausführungsformen dahingehend ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. In manchen exemplarischen Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Techniken nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Die hier verwendeten Singularformen, z. B. „ein“, „der/die/das“, schließen ggf. auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Die Begriffe „umfasst“, „beinhaltend“, „einschließlich“ und „hat“ sind nicht ausschließlich und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Funktionen, ganzheitlichen Einheiten, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Bauteile an, schließen aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von weiteren Funktionen, ganzheitlichen Einheiten, Schritten, Vorgängen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen hiervon aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass die beschriebene oder dargestellte Reihenfolge unbedingt erforderlich ist, sofern diese nicht spezifisch als Reihenfolge der Ausführung angegeben ist.
Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können.
Wenn Elemente oder Ebenen als „an/auf“, „in Verbindung mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer Ebene beschrieben werden, können sie entweder direkt mit anderen Elementen oder Ebenen in Verbindung stehen oder gekoppelt sein oder es können zwischenliegende Elemente oder Ebenen vorhanden sein. Wenn ein Element im Gegenzug als „direkt an/auf“, „direkt in Verbindung mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ anderen Elementen oder Ebenen beschrieben wird, sind ggf. keine zwischenliegenden Elemente oder Ebenen vorhanden. Andere Wörter, die zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. „zwischen“ und „direkt zwischen“, „angrenzend“ und „direkt angrenzend“ usw.). Der Begriff „und/oder“ schließt alle Kombinationen der zugehörigen aufgelisteten Elemente ein.
Obwohl die Begriffe erste, zweite, dritte usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe beschränkt werden. Diese Begriffe können nur verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, Region, Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, Schicht oder Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe, wie „erste“, „zweite“ und andere Zahlenbegriffe, wenn hier verwendet, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, dies wird eindeutig durch den Kontext angegeben. Somit könnte ein weiter unten erörtertes erstes Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt als ein zweites Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.
Raumbezogene Begriffe, wie „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen, können hier zur besseren Beschreibung der Beziehung von einem Element oder einer Ausrüstung zu anderen Elementen oder Eigenschaften, wie in den Figuren dargestellt, verwendet werden. Räumlich relative Begriffe können bezwecken, unterschiedliche Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb neben der in den Figuren dargestellten Orientierung zu umspannen. Wird beispielsweise die Vorrichtung in den Figuren umgedreht, würden Elemente, die als „unterhalb“ von oder „unter“ anderen Elementen oder Eigenschaften beschrieben werden, dann „oberhalb“ anderer Elemente oder Eigenschaften ausgerichtet sein. Daher kann der Beispielbegriff „unterhalb“ sowohl eine Orientierung von oberhalb als auch von unterhalb beinhalten. Die Vorrichtung kann anderweitig ausgerichtet werden (um 90 Grad gedreht oder in andere Richtungen) und die hierin verwendeten räumlich bezogenen Schlagworte können dementsprechend interpretiert werden.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Fahrzeug-Ladestation mit einem drahtlosen Fahrzeugladegerät 10 und einem Fahrzeug 12, das über dem drahtlosen Fahrzeugladegerät 10 geparkt ist, dargestellt. Für die Steuerung des drahtlosen Fahrzeugladegeräts 10 kann eine Ladegerät-Steuertafel 14 und eine Ladegerätsteuerung 16 vorgesehen sein. Das Fahrzeug 12 beinhaltet eine Fahrzeugsteuereinheit 18. Die Fahrzeugsteuereinheit 18 und/oder die Ladegerät-Steuereinheit 16 können mit einem Kommunikationssystem ausgestattet werden, das die Kommunikation zwischen der Fahrzeugsteuereinheit 18 und der Ladegerät-Steuereinheit 16 sowie die Kommunikation mit dem Fahrzeughalter über Textnachrichten, EMails oder andere bekannte Kommunikationstechniken ermöglicht, auf die über das Smartphone, Tablet, Computer oder eine andere Kommunikationsvorrichtung 20 des Benutzers zugegriffen werden kann. Die Kommunikation zwischen der Fahrzeugsteuereinheit 18, dem Ladegerätesteuereinheit 16 und der Benutzerkommunikationsvorrichtung 20 ist vorzugsweise eine drahtlose Kommunikation, wobei auch andere drahtgebundene Kommunikationsmöglichkeiten genutzt werden können.
Drahtlose Fahrzeugladegeräte 10 sind im Allgemeinen bekannt und verfügen über die Fähigkeit, das Fahrzeugbatteriesystem 22 ohne eine Kabelverbindung aufzuladen, was den Besitz von Elektrofahrzeugen komfortabler macht. Das drahtlose Aufladeverfahren nutzt die Vorteile des Elektromagnetismus, indem es Elektrizität durch eine Drahtspule leitet, die ein Magnetfeld erzeugt, das es ermöglicht, Strom zwischen zwei Spulen ohne physikalische Verbindung zu übertragen. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei den beiden Spulen um das Fahrzeugladegerät 10 am Boden und eine Empfangseinheit 24 an der Unterseite des Fahrzeugs 10. Die Empfängereinheit 24 wird an das bordeigene Batteriesystem 22 angeschlossen, um das Batteriesystem 22 zu laden.
Ein Fahrzeughalter kann eine verzögerte drahtlose Ladung über eine Schnittstelle mit der Fahrzeugsteuereinheit 18, dem Ladegerät-Bedienfeld 14 und/oder der Benutzerkommunikationsvorrichtung 20 aktivieren. Wie in 2 dargestellt, führt die Steuerung nach einer Verzögerung bei Schritt 100 eine Fremdkörperprüfung bei Schritt 102 durch. Die Fremdkörperprüfung kann einen Sensor 30 oder eine Reihe von Sensoren verwenden, die an das Fahrzeugladegerät 10 und/oder das Fahrzeug 12 montiert werden können, um ein Objekt abzutasten und das Erkennen eines Objekts an eines der Ladegeräte-Steuereinheiten 16 und die Fahrzeugsteuereinheit 18 zu kommunizieren. Die Sensoren können Sonargeräte, Stereokameras, Laser und Radar beinhalten, die zum Erkennen von Hindernissen geeignet sind. Bei Schritt 104 wird bestimmt, ob ein Fremdobjekt erkannt wurde. Wenn ja, fährt die Steuerung mit Schritt 106 fort, wobei der Kunde über ein Problem mit der drahtlosen Stromqualität informiert wird. Der Alarm kann an die Benutzer-Kommunikationsvorrichtung 20 und/oder optional durch Aktivieren der Fahrzeugbeleuchtung, Hupe oder über Indikatoren am Ladegerät-Bedienfeld 14 gesendet werden.
Wenn bei Schritt 104 kein Fremdobjekt erkannt wird, fährt die Steuerung mit Schritt 108 fort, wobei eine temporäre drahtlose Energieübertragung angefordert wird. Bei Schritt 110 wird die Effizienz der Energieübertragung ausgewertet. Eine Möglichkeit zum Berechnen der Ladeeffizienz besteht darin, die gemessene Leistung [kW] durch die geforderte Leistung [kW] zu dividieren und mit 100 % zu multiplizieren.
Bei Schritt 112 wird bestimmt, ob die Effizienz der drahtlosen Energieübertragung innerhalb eines vorgegebenen akzeptablen Niveaus liegt, um zu bestimmen, ob ein Problem mit dem Ladesystem vorliegt. Wenn die Effizienz der drahtlosen Energieübertragung nicht innerhalb des vorgegebenen akzeptablen Niveaus liegt, fährt die Steuerung mit Schritt 106 fort, wobei der Kunde über ein Problem mit der drahtlosen Energiequalität informiert wird. Der Alarm kann an die Benutzer-Kommunikationsvorrichtung 20 und/oder optional durch Aktivieren der Fahrzeugbeleuchtung und der Hupe oder über Indikatoren am Ladegerät-Bedienfeld 14 gesendet werden. Wenn bei Schritt 112 die Effizienz der drahtlosen Energieübertragung innerhalb des vorgegebenen akzeptablen Niveaus liegt, fährt die Steuerung mit Schritt 114 fort, wobei eine vorgegebene Zeitspanne vergehen kann, bevor die Steuerung zu Schritt 102 für eine weitere periodische Überprüfung der Netzqualität zurückkehrt. Sobald die gewählte Zeit für die verzögerte Ladung erreicht ist, fährt die Steuerung mit Schritt 116 fort, um den Ladevorgang einzuleiten.
Das System der vorliegenden Offenbarung verbessert die Zuverlässigkeit des verzögerten Ladevorgangs unter Verwendung eines drahtlosen Systems, sodass die Kunden Geld sparen können, indem sie außerhalb der Stoßzeiten, wenn die Stromtarife billiger sind, aufladen, was eine größere Akzeptanz der drahtlosen Ladetechnologie ermöglicht.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht erschöpfend und soll die Offenbarung in keiner Weise beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls gegeneinander austauschbar und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendbar, auch wenn dies nicht gesondert dargestellt oder beschrieben ist. Es sind auch diverse Variationen denkbar. Diese Variationen stellen keine Abweichung von der Offenbarung dar, und alle Modifikationen dieser Art verstehen sich als Teil der Offenbarung und fallen in ihren Schutzumfang.

Claims

Verfahren zum verzögerten drahtlosen Laden für ein Fahrzeugbatteriesystem, umfassend: das Einleiten eines verzögerten Ladevorgangs für ein Fahrzeugladegerät; und während einer Verzögerungszeit, die dem verzögerten Ladevorgang vorausgeht, das Durchführen einer Fremdkörpererkennung, um Fremdkörper zwischen dem Fahrzeugladegerät und einer Empfangseinheit am Fahrzeug zu erkennen; und das Alarmieren eines Benutzers vor einem Problem mit dem drahtlosen Laden, wenn ein Fremdobjekt erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, während einer Verzögerungsperiode, die dem verzögerten Ladevorgang vorausgeht, das Durchführen einer vorübergehenden drahtlosen Energieübertragung und das Bewerten einer Energieübertragungseffizienz und das Alarmieren eines Benutzers über ein drahtloses Ladeproblem, wenn die Energieübertragungseffizienz nicht innerhalb eines vorbestimmten Energieübertragungswirkungsgrads liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Alarmierens eines Benutzers über ein drahtloses Ladeproblem über eine persönliche Benutzer-Kommunikationsvorrichtung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Alarmierens eines Benutzers eines drahtlosen Ladeproblems über eine Fahrzeughupe erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, worin der Schritt des Alarmierens eines Benutzers über ein drahtloses Ladeproblem über eine persönliche Benutzer-Kommunikationsvorrichtung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, worin der Schritt des Alarmierens eines Benutzers eines drahtlosen Ladeproblems über eine Fahrzeughupe erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Durchführens einer Fremdkörpererkennung während der Verzögerungszeit, die einem verzögerten Ladevorgang vorausgeht, mehrfach wiederholt wird.