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Die Erfindung betrifft eine fahrzeugseitige Ladeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Ladeeinrichtung und ein Verfahren zum Detektieren eines unsachgemäßen Gebrauchs einer fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung kann insbesondere für Elektrofahrzeuge Anwendung finden, wobei ein Elektrofahrzeug in diesem Sinne beispielsweise ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug oder ein Kraftfahrzeug mit einem teilweise elektrischen Hybridantrieb sein kann. Jedenfalls soll das entsprechende Kraft- oder Elektrofahrzeug einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere eine Traktionsbatterie, aufweisen, welche über die fahrzeugseitige Ladeeinrichtung aufladbar ist.
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Es ist eine heutzutage weit verbreitete Sicherheitsmaßnahme, fahrzeugfremde Ladekabel oder Ladestecker während eines Aufladevorgangs in einer Ladebuchse des jeweiligen Elektrofahrzeugs zu verriegeln. Kommt es jedoch zu einer Fehlfunktion der Verriegelung, welche ein üblicherweise vorgesehenes automatisches Entriegeln nach Beendigung des Ladevorgangs behindert, so kann dies dazu führen, dass das Kraftfahrzeug an einer Weiterfahrt gehindert wird. Für derartige Fälle kann eine Notentriegelung vorgesehen sein, mittels welcher ein Benutzer die Verriegelung manuell lösen kann.
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Die
WO 2014 / 005 623 A1 beschreibt ein Verfahren zum Entriegeln eines Steckers bei einer Ladeeinrichtung zum Laden einer Fahrbatterie eines Fahrzeugs. Dabei wird die Ladeeinrichtung auf das Auftreten von Störungen hin überwacht. Bei Auftreten einer Störung wird der Stecker entriegelt, um ein Trennen des Steckers zu ermöglichen.
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Die
DE 10 2013 222 509 A1 offenbart ein Lademodul für die Aufladung von elektrischen Speichermedien elektrisch angetriebener Kraftfahrzeuge. Das Lademodul umfasst dabei eine eine Steckverbindung aussparende Abdeckung, an deren Innenseite ein Betätigungselement für eine Notentriegelungsvorrichtung positioniert ist. Weiter weist die Abdeckung eine auf dieses Betätigungselement gerichtete Führung durch die Abdeckung hindurch für eine definierte translatorische Bewegung eines Werkzeugs auf, durch welches eine manuelle Betätigungskraft auf das Betätigungselement der Notentriegelungsvorrichtung übertragbar ist.
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Während eine derartige Notentriegelung vorteilhaft das Lösen des Ladekabels oder Ladesteckers ermöglichen kann, besteht beim Abziehen eines notverriegelten Ladesteckers die Gefahr von Beschädigungen durch den Ladestrom.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zuverlässige und nachvollziehbare Überwachung einer Ladeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs auf einen unsachgemäßen Gebrauch hin zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße fahrzeugseitige Ladeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug dient, ist also eingerichtet oder ausgelegt, zum Aufladen einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs. Die Ladeeinrichtung ist also bestimmungsgemäß zum Einbau in das Kraftfahrzeug vorgesehen. Die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung umfasst eine Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln eines zum Aufladen der Traktionsbatterie mit der Ladeeinrichtung verbundenen fahrzeugfremden Ladekabels oder Ladesteckers. Weiter umfasst die Ladeeinrichtung eine Notentriegelungseinrichtung zum manuellen Lösen der Verriegelung des Ladekabels oder Ladesteckers. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Ladeeinrichtung eine Protokollierungseinrichtung sowie eine mit dieser verbundene Detektionseinrichtung zum Detektieren eines Betätigens der Notentriegelungseinrichtung und zum Erfassen eines Ladestromes, der beim oder zum Aufladen der Traktionsbatterie über oder durch die Ladeeinrichtung fließt oder geleitet wird, umfasst. Die Protokollierungseinrichtung ist dabei dazu eingerichtet, das Betätigen der Notentriegelungseinrichtung genau dann elektronisch zu protokollieren, falls es bei fließendem Ladestrom erfolgt und falls zudem nach dem erfassten Betätigen der Notentriegelungseinrichtung während desselben Aufladens der Ladestrom ungesteuert unterbrochen wird. Letzteres bedeutet, dass das ungesteuerte Unterbrechen des Ladestromes während desselben Lade- oder Aufladevorgang stattfindet, wie das Betätigen der Notentriegelungseinrichtung und zwar nach diesem Betätigen. Ein Ladevorgang, also das Aufladen, kann beispielsweise definiert sein als derjenige Zeitraum, der mit dem Verbinden des fahrzeugfremden Ladekabels mit der Ladeeinrichtung beginnt und mit dem Entnehmen oder Trennen des fahrzeugfremden Ladekabels von der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung endet.
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Der Ladestrom gilt dann als ungesteuert unterbrochen im Sinne der vorliegenden Erfindung, falls dieses Unterbrechen des Stromflusses des Ladestromes, also ein Abriss des Ladestromes, nicht als Teil einer elektronisch hinterlegten oder gesteuerten Ladestrategie vorgesehen ist oder vorgesehen war und/oder falls der Ladestrom nicht durch eine Steuerung oder Schaltung in bestimmungsgemäßer Weise auf null abgesenkt wurde. Das Unterbrechen des Ladestromes ist also dann ungesteuert, falls es nicht von einer an dem Aufladen beteiligten Ladeinfrastruktur bestimmungsgemäß und fehlerfrei ausgelöst wurde. Zur Ladeinfrastruktur zählen dabei die Ladeeinrichtung und gegebenenfalls weitere mit dieser elektrisch und/oder zur Datenübertragung oder Kommunikation verbundene Bauteile und Einrichtungen des Kraftfahrzeugs ebenso wie eine fahrzeugexterne oder fahrzeugfremde Ladestation oder Energiequelle, die den über das fahrzeugfremde Ladekabel und die fahrzeugseitige Ladeeinrichtung fließendem Ladestrom liefert oder bereitstellt. Insbesondere ist hier ein physisches Trennen oder Abziehen des Ladekabels oder Ladesteckers von der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung bei fließendem Ladestrom durch einen Benutzer als ungesteuertes Unterbrechen des Ladestromes zu verstehen.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet die fahrzeugseitige Ladeeinrichtung in oder an dem Kraftfahrzeug angeordnete Teile, die zum Aufladen des Kraftfahrzeugs beziehungsweise von dessen Traktionsbatterie vorgesehen sind, also genutzt werden oder beitragen. Die fahrzeugseitige Ladeeinrichtung kann also im einfachsten Fall beispielsweise eine Verkabelung oder Kontaktierung umfassen, etwa wenn das Aufladen mittels eines fahrzeugfremden oder fahrzeugexternen Ladegeräts (offboard-Ladegerät) erfolgt. Ebenso kann die fahrzeugseitige Ladeeinrichtung ein vollständiges onboard-Ladegerät sein oder umfassen, beispielsweise mit einem DCDC- oder ACDC-Wandler.
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Das fahrzeugfremde Ladekabel und/oder der fahrzeugfremde Ladestecker ist beziehungsweise sind im Sinne der vorliegenden Erfindung als von dem Kraftfahrzeug beschädigungsfrei und reversibel lösbare Bauteile zu verstehen. Das fahrzeugfremde Ladekabel und/oder der fahrzeugfremde Ladestecker können also zum Aufladen mit dem Kraftfahrzeug verbunden und wieder von diesem gelöst werden. Begriff „fahrzeugfremd“ soll dabei nicht ausschließen, dass das Ladekabel und/oder der Ladestecker als Zubehörteil zusammen mit dem Kraftfahrzeug angeboten oder ausgeliefert worden ist, beispielsweise von einem Erstausrüster (OEM, englisch: „original equipment manufacterer“). Ebenso können das fahrzeugfremde Ladekabel und/oder der fahrzeugfremde Ladestecker beispielsweise Teil einer fahrzeugfremden und fahrzeugexternen stationären oder mobilen Ladestation oder dergleichen sein. Der Begriff „fahrzeugfremd“ ist dabei technisch zu verstehen und macht keinerlei Aussage über Besitzverhältnisse oder dergleichen.
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Aufgrund der Notentriegelungseinrichtung ist es oftmals möglich, dass der Benutzer das Ladekabel oder den Ladestecker entriegelt und von der Ladeeinrichtung löst und abzieht während der Ladestrom noch fließt, also bevor das Ladekabel oder der Ladestecker und die Ladeeinrichtung beziehungsweise deren gemeinsame Schnittstelle oder Kontaktierung stromlos geschaltet worden ist. Dabei können sich beispielsweise Lichtbögen oder Funken ausbilden, welche zu einer thermischen und/oder elektrischen Beschädigung der Ladeinfrastruktur, insbesondere der Ladeeinrichtung, führen können.
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Bisher kann ein solcher unsachgemäßer Gebrauch der Ladeeinrichtung nicht erkannt oder überwacht werden. So können nachteilig nicht nur Beschädigungen entstehen, sondern beispielsweise Produkthaftungsansprüche oder Gewährleistungsansprüche oder Schadensersatzforderungen resultieren, da zwar der jeweilige Benutzer die Ladeeinrichtung unsachgemäß bedient hat, dies aber, beispielsweise von einem Hersteller des Kraftfahrzeugs oder einem Betreiber der fahrzeugfremden Ladestation, nicht nachgewiesen werden kann. Dass es sich bei dem Entnehmen des Ladekabels oder Ladesteckers aus der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung bei fließendem Ladestrom um einen unsachgemäßen Gebrauch handelt, ist üblicherweise beispielsweise einer Bedienungsanleitung des Kraftfahrzeugs zu entnehmen, wo darauf hingewiesen wird, dass der Ladestecker oder das Ladekabel erst in einem stromlosen Zustand entnommen werden darf.
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Einem solchen Szenario kann durch die vorliegende Erfindung vorteilhaft mit technischen Mitteln begegnet werden. Durch die Protokollierungseinrichtung werden diejenigen Vorgänge, Ereignisse oder Indizien erfasst und protokolliert, die mit dem beschriebenen unsachgemäßen Gebrauch der Ladeeinrichtung einhergehen. Das elektronische Protokollieren bedeutet dabei, dass die entsprechenden Vorgänge oder Ereignisse beziehungsweise deren Auftreten und Detektion beispielsweise in einer elektronischen Logbuchdatei, also in einer Datenspeichereinrichtung, vermerkt oder eingetragen, also abgespeichert werden. Damit sind sie dann zu beliebigen späteren Zeitpunkten, beispielsweise im Rahmen einer Untersuchung oder Diagnose, abrufbar und objektiv nachprüfbar.
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Damit bietet die vorliegende Erfindung vorteilhaft eine objektive, technische Datenbasis sowohl für eine technische Fehler- oder Beschädigungsdiagnose als auch beispielsweise für eine Verteidigung gegenüber Rechtsmitteln, Schadensersatzforderungen und dergleichen, indem der unsachgemäße Gebrauch der Ladeeinrichtung auf Basis der protokollierten Daten nachgewiesen oder zumindest nahegelegt oder begründet vermutet werden kann.
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Die vorliegende Erfindung stellt dabei vorteilhaft eine besonders kosten- und aufwandsarme Lösung dar. Da eine logische UND-Verknüpfung zwischen den Bedingungen „Betätigen der Notentriegelungseinrichtung“, „fließender Ladestrom“ und „ungesteuertes Unterbrechen des Ladestromes während desselben Aufladens“ vorgesehen ist und erfüllt sein muss, damit die entsprechenden Ereignisse tatsächlich protokolliert werden, kann vorteilhaft ein Speicherplatzverbrauch für das Protokollieren reduziert werden, beispielsweise gegenüber einem Erfassen und Protokollieren eines jeden, nicht an eine entsprechende Bedingung geknüpften Ereignisses. Zudem kann vorteilhaft eine Übersichtlichkeit, Verständlichkeit und Signifikanz im Hinblick auf eine aufgetretene Beschädigung der Ladeeinrichtung der Logbuchdatei erhöht werden. Dass das Betätigen der Notentriegelungseinrichtung genau dann protokolliert wird, falls die übrigen Bedingungen erfüllt sind, bedeutet insbesondere, dass das Betätigen der Notentriegelungseinrichtung nur dann protokolliert wird, falls diese Bedingungen erfüllt sind.
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Die im Rahmen der vorliegenden Offenbarung gebrauchten Begriffe Ladekabel, Ladestecker, Ladebuchse, Ladeschnittstelle, Kontaktierung sind breit und beispielhaft zu verstehen. Insbesondere kann der Ladestecker Teil des Ladekabels sein und die Anordnung von Ladestecker und Ladebuchse kann zwischen dem fahrzeugfremden Ladekabel und der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung vertauscht oder austauschbar sein. Ebenso kann die elektrische Verbindung zwischen dem Ladekabel, also der fahrzeugfremden Ladestation und der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung mit anderen Mitteln als durch eine Stecker-Buchse-Verbindung realisiert sein. Jedenfalls bedeutet das Verbinden des fahrzeugfremden Ladekabels mit der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung, dass ein elektrischer Kontakt zwischen der am von dem Kraftfahrzeug abgewandten Ende des Ladekabels mit diesem verbundenen fahrzeugfremden Ladestation oder Energiequelle und der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung, insbesondere indirekt über diese mit der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs, hergestellt wird.
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Die Verriegelungseinrichtung kann das Ladekabel oder den Ladestecker in der Ladebuchse oder Ladeeinrichtung bevorzugt automatisch verriegeln, beispielsweise mit Beginn des Ladevorgangs oder mit beziehungsweise unmittelbar vor Beginn des Fließens des Ladestromes. Die Verriegelungseinrichtung kann dazu beispielsweise automatisch elektromechanisch oder elektromotorisch bewegt oder geschaltet werden.
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Der Ladestrom kann mittels eines herkömmlichen Stromsensors erfasst werden. Ebenso können eine Kommunikation oder entsprechende Steuersignale, die zwischen der fahrzeugfremden Ladestation und der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung ausgetauscht oder übermittelt werden, überwacht und ausgewertet werden. Hierdurch kann ebenso ermittelt werden, ob der Ladestrom gesteuert unterbrochen worden ist, beispielsweise durch ein entsprechendes Steuer- oder Schaltsignal. Ebenso kann ein zeitlicher Verlauf des Ladestromes erfasst und ausgewertet werden, um zwischen einem gesteuerten und einem ungesteuerten Abriss oder Unterbrechen des Ladestromes unterscheiden zu können. Dazu können beispielsweise jeweilige typische Signalformen für den Stromverlauf hinterlegt sein, die dann mit einem jeweils gemessenen Verlauf verglichen werden können. Ebenso kann beispielsweise ein Schaltzustand einer Anzeige überwacht werden, die einen fließenden Ladestrom und/oder einen stromlosen Zustand anzeigt. Ist eine derartige Anzeige für den jeweiligen Benutzer vorgesehen, so kann deren Schaltzustand vorteilhaft zusätzlich erfasst und protokolliert werden, was als weiteres Indiz dafür verwendet werden kann, ob es für den Benutzer ersichtlich war, ob während und nach dem Betätigen der Notentriegelungseinrichtung noch der Ladestrom floss.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Protokollierungseinrichtung einen Zeitgeber und ist dazu eingerichtet, zusätzlich einen, insbesondere sekundengenauen, von dem Zeitgeber gelieferten Zeitstempel zu dem Betätigen der Notentriegelungseinrichtung und/oder zu dem ungesteuerten Unterbrechen des Ladestromes zu erfassen und zu protokollieren. Mit anderen Worten werden also in der Logbuchdatei jeweilige Zeitstempel für die erfassten und protokollierten Ereignisse oder Vorgänge abgespeichert. Die Zeitstempel können dabei bevorzugt ein Datum und eine Uhrzeit angeben, zu der das jeweilige Ereignis oder der jeweilige Vorgang erfasst oder detektiert und/oder protokolliert wurde. Dadurch kann vorteilhaft eine zeitliche Abfolge oder Sequenz der protokollierten Ereignisse rekonstruiert werden. Zudem kann es vorteilhaft ermöglicht werden, beispielsweise eine durch den unsachgemäßen Gebrauch der Ladeeinrichtung hervorgerufene Beschädigung der fahrzeugfremden Ladestation zu dem Kraftfahrzeug zuzuordnen, indem die protokollierten Zeitstempel mit entsprechenden Daten der fahrzeugfremden Ladestation korreliert werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Protokollierungseinrichtung dazu eingerichtet, eine Stärke des Ladestromes zu erfassen und eine zwischen dem Betätigen der Notentriegelungseinrichtung und dem ungesteuerten Unterbrechen des Ladestromes erfasste Stromstärke mit zu protokollieren. Mit anderen Worten wird also erfasst und in Form entsprechender Daten ebenfalls in der Logbuchdatei abgespeichert, welche Stromstärke der Ladestrom hatte zu zumindest einem Zeitpunkt nachdem der Benutzer die Notentriegelungseinrichtung betätigt und den Ladestrom ungesteuert unterbrochen hat. Besonders bevorzugt kann derjenige Wert der Stromstärke des Ladestromes protokolliert werden, der zuletzt vor dem ungesteuerten Unterbrechen des Ladestromes erfasst, also gemessen wurde und konsistent mit der für den jeweiligen Ladevorgang vorgesehenen Ladestrategie ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine objektiv technische Datenbasis bereitgestellt werden, anhand derer ermittelt werden kann, ob eine aufgetretene Beschädigung der Ladeeinrichtung oder der Ladeinfrastruktur plausibel durch den unsachgemäßen Gebrauch der Ladeeinrichtung hervorgerufen, also verursacht worden sein kann. Ebenso kann es vorteilhaft sein, nicht nur einen oder mehrere einzelne Werte der Stromstärke des Ladestromes zu erfassen und zu protokollieren, sondern einen vollständigen zeitlichen Verlauf der Stromstärke des Ladestromes zwischen dem Betätigen der Notentriegelungseinrichtung und dem ungesteuerten Unterbrechen, also dem Abreißen des Ladestromes. Da dabei eine charakteristische Signalform des Verlaufs der Stromstärke entstehen kann, kann so ein weiteres Indiz dafür bereitgestellt werden, dass tatsächlich ein unsachgemäßer Gebrauch der Ladeeinrichtung stattgefunden hat.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Detektionseinrichtung dazu eingerichtet, ein physisches Entfernen des fahrzeugfremden Ladekabels aus oder von der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung zu detektieren und dieses Entfernen jeweils zusammen mit einem zugeordneten Zeitstempel mit zu protokollieren, falls es nach dem Betätigen der Notentriegelungseinrichtung detektiert wird, ohne dass der Ladestrom gesteuert unterbrochen worden ist. Mit anderen Worten wird also nicht nur das Abreißen des Ladestromes, sondern auch eine reale Bewegung oder ein reales Vorhandensein oder eine reale Position des Ladekabels oder des Ladesteckers in oder an der Ladeeinrichtung detektiert. Dies ist besonders vorteilhaft, da das ungesteuerten Unterbrechen des Ladestromes prinzipiell nicht nur durch Entfernen des Ladekabels oder Ladesteckers aus oder von der Ladeeinrichtung bei fließendem Ladestrom verursacht werden kann. Ebenso wäre beispielsweise eine Beschädigung der fahrzeugfremden Ladestation eine mögliche Ursache für das ungesteuerte Unterbrechen des Ladestromes. Das Protokollieren des physischen Entfernens des fahrzeugfremden Ladekabels kann also vorteilhaft ein nützliches weiteres Indiz zur Rekonstruktion jeweiliger Ereignisse bereitstellen, die gegebenenfalls zu einer jeweiligen Beschädigung geführt oder beigetragen haben können. Zum Detektieren des physischen Entfernens des fahrzeugfremden Ladekabels aus oder von der Ladeeinrichtung kann die Detektionseinrichtung beispielsweise einen optischen Sensor umfassen, dessen Blickfeld auf einen räumlichen Bereich vor oder an der Ladeeinrichtung gerichtet ist, in dem das Ladekabel oder der Ladestecker zum Aufladen des Kraftfahrzeugs oder dessen Traktionsbatterie angeordnet sein muss. Ebenso kann beispielsweise ein Hebel vorgesehen sein, der bei beispielsweise beim Einstecken des Ladesteckers in die Ladeeinrichtung durch den Ladestecker bewegt oder ausgelenkt wird und nach dem Entfernen des Ladesteckers wieder in seine Ausgangsposition zurückfällt oder zurückschwingt. Eine Lage oder ein Zustand eines solchen Hebels kann mit besonders geringem Aufwand, beispielsweise elektrisch oder elektromechanisch über ein entsprechendes Signal detektiert werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Ladeeinrichtung dazu eingerichtet, die Protokollierungseinrichtung nur dann automatisch zu aktivieren, falls das Aufladen mittels Gleichstrom oder mittels Wechselstrom, dessen Frequenz wenigstens so groß ist wie ein vorgegebener Schwellenwert, bevorzugt wenigstens 400 Hz beträgt, erfolgt. Mit anderen Worten kann also die Protokollierungseinrichtung dann, insbesondere nur dann, automatisch aktiviert und damit das Betätigen der Notentriegelungseinrichtung entsprechend protokolliert werden, wenn es sich bei dem Ladestrom um einen Gleichstrom handelt. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich beim Aufladen mittels Gleichstrom (DC-Laden) besonders gefährliche Lichtbögen mit besonders großem Zerstörungspotenzial ausbilden können, wenn der Ladestecker bei fließendem Ladestrom abgezogen und damit der Ladestrom ungesteuert unterbrochen wird. Alternativ kann die Protokollierungseinrichtung dann, insbesondere nur dann, automatisch aktiviert und damit das Betätigen der Notentriegelungseinrichtung entsprechend protokolliert werden, wenn es sich bei dem Ladestrom um einen Wechselstrom handelt und die Frequenz dieses zum Aufladen verwendeten Wechselstroms größer oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist. Der vorgegebenen Schwellenwert kann beispielsweise 200 Hz, bevorzugt 400 Hz, betragen. Besonders bevorzugt kann der Schwellenwert in Abhängigkeit von der Stromstärke des Ladestroms festgelegt oder vorgegeben sein. Zur besseren Verständlichkeit kann dieser Schwellenwert als Frequenzschwellenwert bezeichnet werden. Solche hochfrequenten Wechselströme, deren Frequenz insbesondere viel größer ist als 50 HZ, können ebenfalls Lichtbögen verursachen, insbesondere solche, die auch bei einem Nulldurchgang des Wechselstroms nicht abreißen. Ist also die Ladeeinrichtung mittels Gleichstrom oder Wechselstrom zum Aufladen der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs betreibbar, so können vorteilhaft nur solche Ereignisse protokolliert werden, welche mit einer besonders großen Wahrscheinlichkeit zu einer Beschädigung führen. Hierdurch kann vorteilhaft Speicherplatz für die protokollierten beziehungsweise zu protokollierenden Daten eingespart und gleichzeitig die Übersichtlichkeit und Signifikanz der entsprechenden Logbuchdatei verbessert werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Protokollierungseinrichtung dazu eingerichtet, das Betätigen der Notentriegelungseinrichtung nur dann zu protokollieren, falls der erfasste Ladestrom eine Stromstärke aufweist, die größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Zur besseren Verständlichkeit kann dieser Schwellenwert als Stromschwellenwert bezeichnet werden. Mit anderen Worten werden die erfassten Ereignisse dann also nicht protokolliert, falls die Stromstärke des Ladestromes beim Betätigen der Notentriegelungseinrichtung und bis zum ungesteuerten Unterbrechen des Ladestromes den vorgegebenen Schwellenwert nicht erreicht oder überschritten hat. Je nachdem, mit welcher Abtastrate die Stromstärke des Ladestromes zwischen dem Betätigen der Notentriegelungseinrichtung und dem ungesteuerten Unterbrechen des Ladestromes erfasst wird, kann es vorgesehen sein, dass die entsprechenden Ereignisse nur dann protokolliert werden, falls die zuletzt vor dem Beginn des ungesteuerten Unterbrechen des Ladestromes erfasste Stromstärke kleiner oder höchstens gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist. Auf diese Weise kann vorteilhaft zuverlässig sichergestellt werden, dass tatsächlich nur solche Ereignisse protokolliert werden, die mit einer von dem vorgegebenen Schwellenwert abhängigen Wahrscheinlichkeit zu einer Beschädigung der Ladeeinrichtung oder der Ladeinfrastruktur führen. Auch hierdurch kann vorteilhaft Speicherplatz für die entsprechende Logbuchdatei eingespart und die Übersichtlichkeit und Signifikanz der Logbuchdatei beziehungsweise der entsprechenden protokollierten, also gespeicherten Daten verbessert werden. War beispielsweise der Ladestrom vor dem ungesteuerten Unterbrechen auf einige Milliampere abgesunken, so ist nicht davon auszugehen, dass eine eventuelle Beschädigung der Ladeeinrichtung durch das ungesteuerte Unterbrechen des Ladestromes hervorgerufen oder verursacht worden ist.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Ladeeinrichtung dazu eingerichtet, eine elektronische Kennung des fahrzeugfremden Ladekabels und/oder einer mit diesem verbundenen fahrzeugexternen Ladestation zu erfassen und zusammen mit dem Betätigen der Notentriegelungseinrichtung mit zu protokollieren, wobei die jeweilige Kennung das Ladekabel beziehungsweise die Ladestation eindeutig identifiziert. Mit anderen Worten kann also das Ladekabel und/oder die Ladestation oder Ladesäule automatisch identifiziert und die entsprechende Identifikation in einer Speichereinrichtung der Ladeeinrichtung oder des Kraftfahrzeugs gespeichert werden. Die jeweilige Kennung oder Identifizierung kann beispielsweise mittels eines Kommunikationsprotokolls über das Ladekabel oder über eine drahtlose Datenverbindung an das Kraftfahrzeug übermittelt werden Wird eine Beschädigung des Kraftfahrzeugs, etwa aufgrund des Abziehens des Ladekabels im stromführenden Zustand, erkannt - beispielsweise durch Auslesen eines von der Protokollierungseinrichtung angelegten Protokolls - so kann durch die mit protokollierte, also gespeicherte, Kennung vorteilhaft besonders einfach ermittelt werden, welches Ladekabel oder welche Ladestation bei dem entsprechenden Vorgang ebenfalls beschädigt worden sein kann. Somit kann besonders schnell und effizient eine Inspektion und gegebenenfalls eine Reparatur des Ladekabels und/oder der Ladestation veranlasst und durchgeführt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der der vorliegenden Erfindung ist die Ladeeinrichtung dazu eingerichtet, einen Abrechnungscode für das Aufladen zu erfassen und zusammen mit dem Betätigen der Notentriegelungseinrichtung mit zu protokollieren, wobei der Abrechnungscode eine Ladestation, an der das Aufladen stattgefunden hat, eindeutig identifiziert. Handel es sich bei dem Aufladen also um einen kommerziellen Vorgang, der entsprechend abgerechnet wird, so kann anhand des gespeicherten Abrechnungscodes vorteilhaft besonders einfach ermittelt werden, welches Ladekabel oder welche Ladestation bei dem entsprechenden Vorgang ebenfalls beschädigt worden sein kann. Somit kann besonders schnell und effizient eine Inspektion und gegebenenfalls eine Reparatur des Ladekabels und/oder der Ladestation veranlasst und durchgeführt werden. Der Abrechnungscode kann beispielsweise als Teil einer Kommunikation zwischen der Ladestation und dem der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung oder dem Kraftfahrzeig übermittelt werden. Dies kann etwa über das Ladekabel oder über eine drahtlose Datenverbindung erfolgen. Ebenso kann der Abrechnungscode beispielsweise von einer Servereinrichtung, etwa einem Cloud-Server, an das Kraftfahrzeug übermittelt werden, beispielsweise über eine Mobilfunkverbindung.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann insbesondere das im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung genannte Kraft- oder Elektrofahrzeug sein.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Detektieren eines unsachgemäßen Gebrauchs einer fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Betätigen einer Notentriegelungseinrichtung zum manuellen Lösen einer Verriegelung eines zum Aufladen einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs mit der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung verbundenen Ladekabels automatisch detektiert. Das detektierte Betätigen der Notentriegelungseinrichtung wird genau dann automatisch protokolliert, falls es bei über die Ladeeinrichtung fließendem Ladestrom detektiert wird und falls zudem nach dem erfassten Betätigen der Notentriegelungseinrichtung während desselben Aufladens der Ladestrom ungesteuert unterbrochen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mittels der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung beziehungsweise mittels des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Mit anderen Worten können also die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug jeweils zum Durchführen wenigstens einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sein. Dazu können die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug jeweils einen elektronischen Datenspeicher mit einem das erfindungsgemäße Verfahren repräsentierenden oder kodierenden Programmcode sowie eine Prozessoreinrichtung zum Ausführen dieses Programmcodes aufweisen.
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Die Erfindung umfasst auch Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung beschrieben worden sind und umgekehrt. Um unnötige Redundanzen zu vermeiden, sind daher nicht alle erfindungsgemäßen Merkmale jeweils noch einmal für alle Aspekte der Erfindung separat beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische, geschnittene Queransicht eines Kraftfahrzeugs mit einer fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung, in die zum Aufladen ein Ladestecker eingesteckt ist; und
- 2 einen beispielhaften schematischen Ablaufplan für ein Verfahren zum Detektieren eines unsachgemäßen Gebrauchs einer Ladeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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1 zeigt eine schematische, geschnittene Queransicht eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Traktionsbatterie 2 und einer fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung 3. Vorliegend dargestellt ist eine Situation, in der das Kraftfahrzeug 1 beziehungsweise dessen Traktionsbatterie 2 an einer externen, fahrzeugfremden Ladestation 4 aufgeladen wird. Die Ladestation 4 weist dazu ein Ladekabel 5 mit einem endseitigen Ladestecker 6 auf, der in die fahrzeugseitige Ladeeinrichtung 3 eingesteckt ist. Konkret ist der Ladestecker 6 in einer Ladebuchse 7 der Ladeeinrichtung 3 aufgenommen. Ein elektrischer Kontakt zwischen dem Ladestecker 6 und damit indirekt der Ladestation 4 einerseits und dem Kraftfahrzeug 1, also auch zumindest indirekt mit der Traktionsbatterie 2 andererseits ist dabei über eine Kontaktierung 8 der Ladeeinrichtung 3 hergestellt.
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Die Kontaktierung 8 ist hier über eine fahrzeuginterne Stromführung 9 elektrisch mit der Traktionsbatterie 2 verbunden. Zum Aufladen der Traktionsbatterie 2 kann dann ein Ladestrom von der Ladestation 4 über oder durch das Ladekabel 5, den Ladestecker 6, die Kontaktierung 8 - und damit die Ladeeinrichtung 3 - und schließlich die fahrzeuginterne Stromführung 9 bis in die Traktionsbatterie 2 fließen.
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Vorliegend weist die Ladeeinrichtung 3 zudem eine Verriegelungseinrichtung 10 auf, mittels welcher der Ladestecker 6 mechanisch verriegelt ist, also in der Ladebuchse 7 gehalten wird. Durch die Verriegelungseinrichtung 10 kann vorteilhaft beispielsweise ein versehentliches Abstecken oder Entfernen des Ladesteckers 6 aus der Ladebuchse 7 verhindert werden.
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Weitere Einrichtungen und eine Funktionsweise der Ladeeinrichtung 3 werden im Folgenden anhand eines in 2 schematisch dargestellten Ablaufplans 11 für ein Verfahren zum Detektieren eines unsachgemäßen Gebrauchs der fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung 3 des Kraftfahrzeugs 1 erläutert. Das Verfahren beginnt in einem Verfahrensschritt S1. Als Beginn oder Startpunkt kann etwa das Verriegeln des Ladesteckers 6 in der Ladebuchse 7, der Beginn des Aufladens oder der Beginn des Fließens des Ladestromes durch die Ladeeinrichtung 3 festgelegt sein. Der fließende Ladestrom wird mittels einer Detektionseinrichtung 12 der Ladeeinrichtung 3 erfasst. Die Detektionseinrichtung 12 erfasst dabei sowohl, ob der Ladestrom fließt oder nicht, als auch dessen Stromstärke. Ebenfalls im Verfahrensschritt S1 werden eine Kennung der Ladestation 4 und/oder ein Abrechnungscode für das Aufladen von der Ladeeinrichtung 3 erfasst, um die Ladestation 4 eindeutig zu identifizieren. Die Kennung und/oder der Abrechnungscode können beispielsweise bis zum Ende des Aufladens in einem Zwischenspeicher vorgehalten werden.
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Die Detektionseinrichtung 12 überwacht in einem Verfahrensschritt S2 den Ladestrom kontinuierlich, was hier durch einen entsprechenden Schleifenpfad angedeutet ist.
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Um sicherzustellen, dass der Ladestecker 6 jederzeit von dem Kraftfahrzeug 1 getrennt werden kann, weist die Ladeeinrichtung 3 vorliegend eine Notentriegelungseinrichtung 13 auf, welche von einem Benutzer manuell betätigt werden kann, um die Verriegelungseinrichtung 10 zu lösen, also den Ladestecker 6 freizugeben. Die Notentriegelungseinrichtung 13 ist mit der Detektionseinrichtung 12 verbunden, sodass eine Betätigung der Notentriegelungseinrichtung 13 mittels und von der Detektionseinrichtung 12 detektiert werden kann. In einem Verfahrensschritt S3 erfolgt nun eine solche Detektion einer Betätigung der Notentriegelungseinrichtung 13 durch die Detektionseinrichtung 12.
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In einem Verfahrensschritt S4 fragt die Detektionseinrichtung 12 ab, ob der Ladestrom mit einer oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegenden Stromstärke über die Kontaktierung 8 fließt.
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Ist dies nicht der Fall, fließt also kein Ladestrom oder ist die Stromstärke des fließenden Ladestromes geringer als der vorgegebene Schwellenwert, so folgt das Verfahren einem Schleifenpfad 14 zurück zum Verfahrensschritt S2, zur fortgeführten Überwachung des Ladestromes, oder zum Verfahrensschritt S1, um einen neuen Durchlauf oder eine neue Iteration des Verfahrens zu starten.
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Wird im Verfahrensschritt S4 hingegen festgestellt, dass der Ladestrom mit einer oberhalb des vorgegebenen Schwellenwertes liegenden Stromstärke fließt, so folgt das Verfahren einem Pfad 15 zu einem Verfahrensschritt S5.
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Im Verfahrensschritt S5 wird von der Detektionseinrichtung 12 abgefragt, ob ein ungesteuerter Stromabriss, also eine ungesteuerte Unterbrechung des Ladestroms vorliegt oder aufgetreten ist. Wurde der Ladestrom gesteuert, also kontrolliert unterbrochen - beispielsweise durch ein entsprechendes Steuersignal der Ladestation 4, der Ladeeinrichtung 3 oder eines Batteriemanagementsystems der Traktionsbatterie 2 - so folgt das Verfahren einem Pfad 16 zu einem Verfahrensschritt S6.
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Im Verfahrensschritt S6 wird abgefragt, ob der aktuelle Ladevorgang beendet ist, also kein erneutes Fließen des Ladestromes vorgesehen ist. Ist der Ladevorgang, beispielsweise gemäß einer automatisch eingestellten und verfolgten Ladestrategie, beendet, so folgt das Verfahren einem Schleifenpfad 17. Dieser Schleifenpfad 17 führt wie der Schleifenpfad 14 zurück zu den Verfahrensschritten S1 oder S2.
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Wird im Verfahrensschritt S6 festgestellt, dass der aktuelle Ladevorgang noch nicht beendet ist, so folgt das Verfahren einem Pfad 18 zurück zum Verfahrensschritt S4, also zur Abfrage des Ladestromes.
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Tritt dann im Verlauf des aktuellen Ladevorgangs eine oberhalb des vorgegebenen Schwellenwertes liegende Stromstärke des Ladestromes auf, so folgt das Verfahren erneut dem Pfad 15 zum Verfahrensschritt S5. Wird im Verfahrensschritt S5 ein ungesteuerter Stromabriss, also ein ungesteuerten Unterbrechen des Ladestromes festgestellt, so folgt das Verfahren einem Pfad 19. Zum Erkennen oder Detektieren des ungesteuerten Unterbrechens des Ladestromes werden eine Kommunikation zwischen der Ladestation 4 und dem Kraftfahrzeug 1 und ein zeitlicher Verlauf oder eine Signalform des Ladestromes beziehungsweise der Stromstärke des Ladestromes überwacht oder überprüft, also ausgewertet oder berücksichtigt. Zudem wird vorliegend überwacht oder überprüft, ob der Ladestecker 6 physisch aus der Ladebuchse 7 entfernt wurde. Dies kann ebenfalls mittels der Detektionseinrichtung 12 durchgeführt werden. Ebenso können hierfür jedoch separate Einrichtungen, Steuergeräte oder dergleichen vorgesehen werden.
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Ist das Verfahren dem Pfad 19 folgend bis zum Verfahrensschritt S7 gelangt, bedeutet dies, dass die Notentriegelungseinrichtung 13 betätigt wurde und es bei mit wenigstens dem vorgegebenen Schwellenwert entsprechender Stromstärke fließendem Ladestrom zu einem ungesteuerten Unterbrechen des Ladestromes gekommen ist. Diese Ereignisse werden dann im Verfahrensschritt S7 mittels einer Protokollierungseinrichtung 20 in einem Datenspeicher 21 protokolliert. Dazu wird ein Zähler hochgesetzt, der die Anzahl der detektierten Betätigungen der Notentriegelungseinrichtung 13 in Kombination mit einem ungesteuerten Unterbrechen des Ladestromes während desselben Aufladevorgangs zählt. Zusätzlich werden von der Protokollierungseinrichtung 20, welche vorliegend in einem gemeinsamen Steuergerät mit der Detektionseinrichtung 12 kombiniert oder integriert ist, gemeinsam mit den jeweiligen Ereignissen erfasste Zeitstempel eines Zeitgebers in einer entsprechenden Logbuchdatei in dem Datenspeicher 21 elektronisch gespeichert. Hier werden ebenfalls die Kennung und/oder der Abrechnungscode mit protokolliert, um eine nachträgliche Identifizierung der Ladestation 4 zu ermöglichen.
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Der Datenspeicher 21 kann dann zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise bei einer Diagnose ausgelesen werden, um auf eine mögliche Ursache für eine gegebenenfalls aufgetretene Beschädigung der Ladeeinrichtung 3 durch das ungesteuerten Unterbrechen des Ladestromes, also den unsachgemäßen Gebrauch der Ladeeinrichtung 3, schließen zu können. Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele, wie eine zuverlässige und nachvollziehbare Überwachung der Ladeeinrichtung 3 des Kraftfahrzeugs 1 auf einen unsachgemäßen Gebrauch hin realisiert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014005623 A1 [0003]
- DE 102013222509 A1 [0004]
