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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Wecksignals, insbesondere zum Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Ladeschnittstelle für ein Elektrofahrzeug.
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Stand der Technik
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Ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge weisen Elektromotoren auf, die von einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer Hochvoltbatterie, mit Energie versorgt werden. Diese Batterien können von einer externen Energiequelle aufgeladen werden. Beispielsweise kann hierzu die Batterie des Elektrofahrzeugs mittels einer geeigneten Kabelverbindung an einen Ladepunkt wie zum Beispiel eine öffentliche Ladesäule angeschlossen werden. Ein Verfahren zum Laden der Batterie eines Elektrofahrzeugs ist beispielsweise aus der
DE 10 2014 200 315 A1 bekannt.
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Für das kabelgebundene Aufladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs wird zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Ladepunkt eine Kabelverbindung hergestellt. Hierzu wird unter anderem ein Stecker des Ladekabels in eine korrespondierende Buchse des Elektrofahrzeugs eingesteckt. Nachdem der Stecker des Ladekabels in dem Fahrzeug eingesteckt worden ist, kann das Aufladen der Traktionsbatterie in dem Fahrzeug erfolgen. Dabei wird der Aufladevorgang mittels einer geeigneten Steuerschaltung überwacht und geregelt.
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Um den Energieverbrauch des Elektrofahrzeugs möglichst gering zu halten, werden die einzelnen Komponenten des Elektrofahrzeugs gegebenenfalls nur dann aktiviert, wenn ihre Funktion erforderlich ist. Für das Aufladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs bedeutet dies beispielsweise, dass die Steuerschaltung zum Aufladen der Traktionsbatterie nur dann aktiviert werden muss, wenn ein Ladevorgang der Batterie erfolgen soll. Das Aktivieren der einzelnen Komponenten kann dabei beispielsweise mittels eines geeigneten Wecksignals (Englisch: wakeup-Signal) erfolgen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Wecksignals, insbesondere eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers, sowie eine Ladeschnittstelle für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Demgemäß ist vorgesehen:
- Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Wecksignals, insbesondere zum Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers. Die Vorrichtung umfasst einen Eingangsanschluss, einen Differenzverstärker und eine Steuerschaltung. Der Eingangsanschluss ist dazu ausgelegt, elektrisch mit einem Kontakt des Ladesteckers gekoppelt zu werden. Der Differenzverstärker umfasst einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang sowie einen Ausgang. Der erste Eingang des Differenzverstärkers ist mit dem Eingangsanschluss gekoppelt. Der zweite Eingang des Differenzverstärkers ist mit einem vorbestimmten Spannungspotential gekoppelt. Der Ausgang des Differenzverstärkers ist mit der Steuerschaltung gekoppelt. Die Steuerschaltung ist dazu ausgelegt, ein Wecksignal auszugeben. Die Steuerschaltung kann ein Wecksignal mit einer vorbestimmten Pulsbreite ausgeben. Insbesondere ist die Steuerschaltung dazu ausgelegt, das Wecksignal auszugeben, wenn an dem Ausgangsanschluss des Differenzverstärkers eine Spannungsänderung auftritt.
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Weiterhin ist vorgesehen:
- Eine Ladeschnittstelle für ein Elektrofahrzeug. Die Ladeschnittstelle umfasst eine Steckverbindung, insbesondere eine Buchse für eine Ladestecker, sowie eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen eines Wecksignals. Die Steckverbindung ist dazu ausgelegt, einen Ladestecker aufzunehmen. Der Eingangsanschluss der Vorrichtung zum Erzeugen des Wecksignals ist mit einem Kontakt der Steckverbindung gekoppelt. Insbesondere kann der Eingangsanschluss der Vorrichtung zum Erzeugen des Wecksignals mit einem Kontakt für eine Steuerleitung gekoppelt sein.
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Schließlich ist vorgesehen:
- Ein Verfahren zum Erzeugen eines Wecksignals, insbesondere zum Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers. Das Verfahren umfasst die Schritte des Erfassens eines elektrischen Signals an einem Kontakt des Ladesteckers, des Vergleichens des erfassten elektrischen Signals von dem Ladestecker mit einem vorbestimmten Spannungspotential, wobei das Vergleichen mittels eines Differenzverstärkers erfolgen kann. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ausgeben eines Spannungssignals an einem Ausgang des Differenzverstärkers. Das Ausgeben kann in Abhängigkeit von einem Vergleich des erfassten elektrischen Signals von dem Ladestecker mit dem vorbestimmten Spannungspotential erfolgen. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt zum Erzeugen eines Wecksignals, insbesondere eines Wecksignals mit einer vorbestimmten Pulsbreite. Das Wecksignal kann dann erzeugt werden, wenn an dem Ausgangsanschluss des Differenzverstärkers eine Spannungsänderung auftritt.
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Vorteile der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zur Energieeinsparung in einem Elektrofahrzeug gegebenenfalls nicht aktiv benötigte Komponenten deaktiviert werden können. Um deaktivierte Komponenten bei Bedarf zu aktivieren, wird eine entsprechende Signalisierung, wie zum Beispiel ein Wecksignal oder ähnliches benötigt. Insbesondere kann die Ansteuerung für das Aufladen eines elektrischen Energiespeichers in dem Elektrofahrzeug durch das Einstecken eines Ladesteckers in das Elektrofahrzeug initiiert werden. Hierzu ist eine kostengünstige und energieeffiziente Detektion des Einsteckens des Ladesteckers in das Elektrofahrzeug wünschenswert.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine zuverlässige und kostengünstige Detektion des Einsteckens eines Ladesteckers vorzusehen. Hierzu ist insbesondere auch ein möglichst geringer Energiebedarf für eine solche Detektion des Einsteckens des Ladesteckers erstrebenswert.
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Unter dem Begriff „Ladestecker“ ist im Sinne der vorliegende Erfindung ein Verbindungselement einer Steckverbindung zu verstehen, welches am Ende eines Ladekabels vorgesehen ist. Dieses Verbindungselement kann an ein korrespondierendes Element eingesteckt werden, z.B. eine Buchse. Beispielsweise kann es sich bei dem Ladestecker um einen Steckverbindung handeln, die in eine Ladebuchse eines Elektrofahrzeugs eingesteckt werden kann. Hierbei sind insbesondere beliebige bereits bekannte oder auch gegebenenfalls zukünftige Steckverbindungen möglich. Insbesondere sind zum Beispiel Steckverbindungen gemäß IEC 62196 (DIN EN 62196), Combined Charching Standard CHAdeMO, oder ähnlichem möglich. Das jeweils andere Ende des Ladekabels kann dabei fest oder über eine weitere Steckverbindung mit einer Ladestation oder ähnlichem verbunden sein.
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Für das Erkennen eines Ladesteckers an der Ladebuchse wird hierzu eine Potentialänderung an mindestens einer Leitung des Ladesteckers detektiert. Insbesondere kann eine Potentialänderung an einer Steuer- oder Signalleitung des Ladesteckers detektiert werden. Eine solche Potentialänderung kann beispielsweise durch eine steigende oder fallende Flanke detektiert werden, wie sie beim Einstecken des Ladesteckers an dem Elektrofahrzeug auftritt.
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Für die Detektion einer steigenden oder fallenden Flanke kann ein Spannungssignal auf einer Leitung des Ladesteckers mit einem vorgegebenen, vorzugsweise festen, Spannungspotential verglichen werden. Durch die Detektion des Überschreitens oder Unterschreitens des Spannungssignals auf der Leitung des Ladesteckers in Bezug auf das vorgegebene Spannungspotential kann somit eine ansteigende oder abfallende Flanke detektiert werden. Beispielsweise kann der Vergleich des Spannungssignals auf der Leitung des Ladesteckers mit dem vorgegebenen Spannungspotential mittels eines Differenzverstärkers, insbesondere eines energieeffizienten Operationsverstärkers oder ähnlichem erfolgen. Auf diese Weise kann das Einstecken des Ladesteckers in das Elektrofahrzeug besonders energieeffizient, das heißt mittels eines sehr geringen Stromverbrauchs, detektiert werden.
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Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers kann daraufhin mittels einer geeigneten Steuerschaltung ausgewertet werden, um ein für die Weiterverarbeitung geeignetes Wecksignal zu generieren. Insbesondere kann das Wecksignal eine vorgegebene Pulsbreite, beispielsweise eine Pulsbreite im Bereich von einer oder mehreren Millisekunden aufweisen. Beispielsweise kann das Wecksignal eine Pulsbreite zwischen 2 und 4 Millisekunden aufweisen. Ein solches Wecksignal kann dazu genutzt werden, um weitere Komponenten, wie zum Beispiel eine Laderegelung für das Elektrofahrzeug zu aktivieren. Darüber hinaus können auch beliebige andere Komponenten des Elektrofahrzeugs auf Grundlage des Wecksignals aktiviert werden. Beispielsweise kann das Wecksignal zunächst einer weiteren Schaltung zugeführt werden, welche daraufhin die entsprechenden Komponenten aktiviert, das heißt beispielsweise aus einem Schlaf- oder Stand-by-Modus in einen aktiven Modus überführt.
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Bei dem zu detektierenden Ladestecker kann es sich um einen beliebigen Ladestecker handeln, wie er zur Verbindung des Elektrofahrzeugs mit einem Ladepunkt eingesetzt wird. Beispielsweise kann die Ladeverbindung mittels eines Steckers gemäß dem Combined Charging System (CCS)-Standard, gemäß CHAdeMO-Standard oder gemäß GB/T-Standard verbunden werden. Auch andere Ladeschnittstellen sind zur Detektion des Einsteckvorgangs des Ladesteckers möglich. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Steckverbindungen, beispielsweise IEC 62196 Typ 1, 2 oder 3 Ladestecker oder ähnliches möglich. Wie nachfolgend noch näher ausgeführt wird, kann abhängig von dem verwendeten Standard vorzugsweise eine steigende oder fallende Flanke auf der entsprechenden Leitung des Ladesteckers detektiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Eingang des Differenzverstärkers kapazitiv mit dem Eingangsanschluss gekoppelt. Insbesondere kann der erste Eingang des Differenzverstärkers somit kapazitiv mit der entsprechenden Leitung des Ladesteckers gekoppelt werden. Darüber hinaus ist auch eine direkte galvanische Verbindung, gegebenenfalls mit Ohmschen Widerständen zwischen dem Eingangsanschluss und dem ersten Eingang des Differenzverstärkers möglich. Ferner kann parallel zu dem Kondensator für eine kapazitive Kopplung zwischen dem Eingangsanschluss und dem ersten Eingang des Differenzverstärkers auch ein Ohmscher Widerstand vorgesehen sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Differenzverstärker dazu ausgelegt sein, an dem ersten Eingang ein Signal mit einer steigenden und/oder fallenden Flanke zu detektieren. Auf diese Weise kann beim Einstecken des Ladesteckers in das Elektrofahrzeug selbst bei einem konstanten Potential auf der zu überwachenden Leitung der Einsteckvorgang detektiert werden. In diesem Fall ändert sich während des Einsteckvorgangs das Potential an dem Eingangsanschluss entsprechend dem Spannungssignal auf der zu überwachenden Leitung. Diese Änderung kann durch Auswertung einer Spannungsänderung (Flanke) während des Einsteckens entsprechend detektiert werden. Beispielsweise kann beim Einstecken eines Ladesteckers gemäß dem CHAdeMO-Standard vorzugsweise eine fallende Flanke detektiert werden. Beim Einstecken eines Ladesteckers gemäß dem CCS-Standard kann vorzugsweise eine steigende Flanke detektiert werden. Darüber hinaus ist es auch gegebenenfalls möglich, sowohl steigende als auch fallende Flanken zu detektieren und in beiden Fällen ein Wecksignal zu erzeugen. So kann beispielsweise für die Detektion einer steigenden Flanke ein erster Eingangsanschluss und ein erster Differenzverstärker vorgesehen sein, und zur Auswertung einer fallenden Flanke kann ein zweiter Eingangsanschluss mit einem zweiten Differenzverstärker vorgesehen sein. Die Ausgänge der beiden Differenzverstärker können entweder einer gemeinsamen Steuerschaltung und zwei separaten Steuerschaltungen zugeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung zum Erzeugen des Wecksignals einen Spannungsteiler umfassen. Der Spannungsteiler kann dazu ausgelegt sein, das vorbestimmte Spannungspotential an dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers einzustellen. Beispielsweise kann der Spannungsteiler zwischen einer Spannungsversorgung und einem Bezugspotential vorgesehen sein, wobei ein Knotenpunkt zwischen zwei Widerständen des Spannungsteilers ein vorbestimmtes Spannungspotential entsprechend dem Teilerverhältnis des Spannungsteilers bereitstellt. Dieser Knotenpunkt kann mit dem zweiten Eingangsanschluss des Differenzverstärkers elektrisch gekoppelt werden. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Anordnungen zur Bereitstellung eines vorgegebenen Spannungspotentials am zweiten Eingang des Differenzverstärkers möglich.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung dazu ausgelegt, das Wecksignal auszugeben, wenn an dem Ausgangsanschluss des Differenzverstärkers eine Spannungsänderung mit einer fallenden Flanke auftritt. In einer alternativen Ausführungsform kann die Steuerschaltung das Wecksignal ausgeben, wenn an dem Differenzverstärker eine steigenden Flanke auftritt.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Steuerschaltung ein Zeitglied. Das Zeitglied kann dazu ausgelegt sein, eine vorbestimmte Pulsbreite des Wecksignals einzustellen. Beispielsweise kann es sich bei dem Zeitglied um eine Kombination aus einem Kondensator und einem Widerstand handeln. Beispielsweise kann die Pulsbreite im Bereich von einer oder mehreren Millisekunden, insbesondere zwischen 2 und 4 Millisekunden eingestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Differenzverstärker einen Open-Kollektor-Ausgang. Ein derartiger Differenzverstärker umfasst einen Transistor, beispielsweise einen Bipolar-Transistor, mit einem freien Kollektor-Ausgang. Analog kann bei Differenzverstärkern mit Feldeffekttransistoren auch ein Anschluss mit einem offenen Drain-Anschluss vorgesehen sein. Derartige Ausgänge werden auch als Open-Drain-Ausgang bezeichnet. Alternative zu Differenzverstärkern mit Open-Kollektor-Ausgang oder Open-Drain-Ausgang könnte auch ein Differenzverstärker mit Push-Pull-Ausgang verwendet werden. In einem solchen Fall kann die Schaltung mittels Diode so verändert werden, dass der Ausgang des Differenzverstärkers durch die Diode im Wesentlichen Strom nur in eine Richtung fließen kann, d.h. der Ausgang des Differenzverstärkers im Wesentlichen durch die Diode nur Strom senken kann, also gegen Massen ableiten kann, aber nicht treiben, also Strom in Richtung Zeitglied, Fließen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Ladeschnittstelle kann die Ladeschnittstelle eine Weckeinrichtung umfassen. Die Weckeinrichtung kann dazu ausgelegt sein, eine Ladeschaltung des Elektrofahrzeugs zu aktivieren. Insbesondere kann die Weckeinrichtung basierend auf dem durch die Vorrichtung zur Erzeugung des Wecksignals bereitgestellten Wecksignals eine Aktivierung der Ladeschaltung des Elektrofahrzeugs durchführen. Darüber hinaus können auch beliebige weitere Komponenten des Elektrofahrzeugs unter Verwendung des bereitgestellten Wecksignals aktiviert werden.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1: ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Wecksignals gemäß einer Ausführungsform;
- 2: ein Prinzipschaltbild, wie es einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Wecksignals gemäß einer weiteren Ausführungsform zugrundeliegt;
- 3: ein Prinzipschaltbild, wie es einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Wecksignals gemäß einer weiteren Ausführungsform zugrundeliegt; und
- 4: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Erzeugung eines Wecksignals zugrundeliegt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbilds, wie es einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Wecksignals zugrundeliegt. Diese Schaltungsanordnung kann beispielsweise für eine CCS-Ladeschnittstelle vorgesehen sein. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Eingangsanschluss 10, einen Differenzverstärker 20 sowie eine Steuerschaltung 30. Der Eingangsanschluss 10 kann beispielsweise mit einem Kontakt eines Ladesteckers, insbesondere einem Kontakt an der Ladebuchse eines Elektrofahrzeugs angeschlossen sein. Beispielsweise kann der Eingangsanschluss 10 mit einer Steuerleitung des Ladeanschlusses verbunden sein. Bei dem Ladeanschluss kann es sich um einen beliebigen Ladeanschluss handeln. Beispielsweise kann der Ladeanschluss gemäß dem Combined Charging System (CSS)-Standard, dem CHAdeMO-Standard oder dem GB/T-Standard ausgeführt sein. Darüber hinaus sind auch andere Ladeanschlüsse mit einem Typ 1- oder Typ 2-Stecker, oder einem beliebigen anderen aktuellen oder zukünftigen Ladestandard möglich. Der Eingangsanschluss 10 kann mit einem ersten Eingang 21 eines Differenzverstärkers 20 gekoppelt sein. Dabei kann der Eingangsanschluss 10 direkt, über einen Widerstand oder auch kapazitiv mit dem ersten Eingang 21 des Differenzverstärkers 20 gekoppelt sein. Ein zweiter Eingang 22 des Differenzverstärkers 20 kann mit einem vorbestimmten Spannungspotential gekoppelt sein. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das vorbestimmte Spannungspotential mittels eines Spannungsteilers 40 aus den beiden Widerständen 41 und 42 gebildet, wobei die Serienschaltung der beiden Widerstände 41 und 42 zwischen einer Versorgungsspannung und einem Bezugspotential angeordnet sein kann. Bei den Widerständen 41 und 42 kann es sich auch um eine Serien- und/oder Parallelschaltung von mehreren einzelnen Widerständen handeln. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Anordnungen zur Bereitstellung eines vorbestimmten Spannungspotentials an dem zweiten Eingang 22 des Differenzverstärkers 20 möglich.
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Der Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 ist mit der Steuerschaltung 30 gekoppelt. Die Steuerschaltung 30 gibt infolge einer Spannungsänderung am Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 an einem Ausgangsanschuss 31 ein Wecksignal mit einer vorgegebenen Pulsbreite aus. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 30 jeweils dann ein Wecksignal mit der vorgegebenen Pulsbreite ausgeben, wenn das Spannungssignal am Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 abfällt, das heißt eine fallende Flanke in dem Ausgangsspannungssignal des Differenzverstärkers 20 auftritt. Analog ist es jedoch auch grundsätzlich möglich, beim Auftreten einer steigenden Flanke in dem Spannungssignal am Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 ein Wecksignal mit einer vorgegebenen Pulsbreite auszugeben.
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Die Pulsbreite des Wecksignals kann beispielsweise mittels eines geeigneten Zeitglieds 33 in der Steuerschaltung 30 eingestellt werden. Beispielsweise kann die Pulsbreite im Bereich von einer oder mehreren Millisekunden, beispielsweise zwischen 2 und 4 Millisekunden eingestellt werden. Bei dem Zeitglied 33 kann es sich beispielsweise um eine Kombination aus einem Widerstand und einem Kondensator handeln. Beispielsweise kann der Kondensator bei einer entsprechenden Flanke am Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 entladen werden, und daraufhin allmählich über einen weiteren Widerstand R31, R32 wieder aufgeladen werden. In diesem Fall kann die Steuerschaltung 30 so lange ein aktives Wecksignal ausgeben, bis der Kondensator in dem Zeitglied 33 der Steuerschaltung 30 aufgeladen ist. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Ausführungen zur Einstellung einer vorgegebenen Zeitkonstante für die Pulsbreite des Wecksignals möglich. Insbesondere kann, wie nachfolgend noch ausgeführt, das Zeitglied auch mittels eines Zählers oder ähnlichem realisiert werden.
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Bei dem Differenzverstärker 20 kann es sich um einen beliebigen Differenzverstärker, beispielsweise um einen Operationsverstärker handeln. Insbesondere sind hierfür Operationsverstärker mit einem möglichst geringen Energiebedarf geeignet. Differenzverstärker mit einem geringen Energiebedarf erfordern somit während des Betriebs zur Detektion des Einsteckens eines Ladesteckers nur einen sehr geringen Stromfluss, so dass die Belastung der Energieversorgung in dem Elektrofahrzeug möglichst minimal wird.
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Insbesondere kann es sich bei dem Differenzverstärker 20 um einen Differenzverstärker mit einem Open Kollektor-Ausgang oder einem Open Drain-Ausgang handeln.
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Alternativ ist es auch möglich, den Differenzverstärker 20 beispielsweise als Mikrocontroller, insbesondre als Mikrocontroller mit besonders niedriger Leistungsaufnahme, zu realisieren. Beispielsweise können die beiden Signale an den Eingängen 21,22 des Differenzverstärker mittels Analog-Digital-Wandler (ADC) in digitale Signale überführt werden, welche daraufhin von dem Mikrocontroller entsprechend weiterverarbeitet werden können. Als Resultat der Weiterverarbeitung kann der Mikrocontroller an einem Ausgangspunkt des Mikrocontrollers ein entsprechendes Signal bereitstellen, welches dem weiter oben beschriebenen Signal an dem Ausgang 23 entspricht.
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Darüber hinaus kann zusätzlich oder alternativ auch das Zeitglied 33 als digitale Schaltung, beispielsweise mittels eines Mikrocontroller realisiert werden. Beispielsweise kann das Zeitlimit durch einen entsprechenden Zähler realisiert werden. Dieser Zähler kann beispielsweise auch in dem zuvor beschriebenen Mikrocontroller implementiert sein, in welchem auch der Differenzverstärker 20 implementiert ist. Diese Weise können sämtliche Bauelemente zwischen den Eingängen 21,22 des Differenzverstärkers und dem Ausgang des Zeitglieds 33 mittels eines Mikrocontrollers realisiert werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds einer Vorrichtung 1 zum Erzeugen eines Wecksignals. Zum Schutz und zur Stabilisierung der Versorgungsspannung kann eine entsprechende Schutzschaltung 50 vorgesehen sein. Diese Schaltung 50 kann mit einer permanenten Spannungsquelle 51, beispielsweise einer Niedervoltbatterie oder ähnlichem verbunden sein. Die Schutzschaltung kann eine Schutzdiode D50, beispielsweise eine Zenerdiode oder ähnliches aufweisen, um mögliche Spannungsspitzen zu filtern. Weiterhin kann am Eingang der Schutzschaltung 50 ein Widerstand R50 vorgesehen sein. Bei dem Widerstand R50 kann es sich beispielsweise um einen relativ niederohmigen Widerstand handeln, welcher typischerweise einen Wert von 100 Ohm oder weniger aufweist. Zur Stabilisierung und Filterung von höherfrequenten Anteilen kann darüber hinaus zwischen der Spannungsversorgung und einem Bezugspotential ein Kondensator C50 vorgesehen sein.
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Die stabilisierte Spannung kann als Versorgungsspannung dem Differenzverstärker 20 und der Steuerschaltung 30 bereitgestellt werden. Weiterhin kann die stabilisierte Spannung dem Spannungsteiler 40 aus den Widerständen R41 und R42 zugeführt werden. In einem Knotenpunkt, der die Widerstände R41 mit dem Widerstand R42 verbindet, kann darüber hinaus ein Stabilisierungskondensator C40 vorgesehen sein. Die Widerstände 41 und 42 sind vorzugsweise relativ hochohmig ausgelegt und weisen einen Wert von beispielsweise 100 kOhm oder mehr auf, so dass die Belastung relativ gering gehalten werden kann. Insbesondere kann beispielsweise der Widerstand 41 auch aus einer Serienschaltung mehrerer Einzelwiderstände realisiert werden. Die Spannung des Knotenpunktes wird an dem zweiten Eingang 22 des Differenzverstärkers 20 bereitgestellt.
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Der erste Eingang 21 des Differenzverstärkers 20 ist mit dem Eingangsanschluss 10 verbunden, bei dem ein Spannungssignal einer Leitung des Ladeanschlusses, insbesondere einer Steuerleitung des Ladeanschlusses angeschlossen ist. Zur Verhinderung von rückwärts gerichteten Stromflüssen kann eine Schutzdiode D10 am Eingangsanschluss 10 vorgesehen sein. Diese Diode kann insbesondere auch Bestandteil der jeweiligen Ladeschnittstelle, beispielsweise einer CCS-Ladeschnittstelle sein. Der Eingangsanschluss 10 ist über den Kondensator C11 sowie den Widerstand R12 mit dem ersten Eingang 21 des Differenzverstärkers 20 verbunden. Weiterhin kann zur Stabilisierung und zur Bereitstellung eines definierten Ruhepegels der erste Eingang 21 des Differenzverstärkers mit einer Parallelschaltung der Widerstände R13 sowie dem Kondensator C13 verbunden sein. Der Widerstand R13 und der Kondensator C13 sind mit dem jeweils anderen Anschluss mit einen vorgegebenen Potential, beispielsweise dem Bezugspotential verbunden.
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Der Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 ist mit einem Eingang der Steuerschaltung 30 verbunden. Weiterhin umfasst die Steuerschaltung 30 ein Schaltelement T30, beispielweise einen bipolaren Transistor. Alternativ ist jedoch ein Feldeffekttransistor möglich. Zwischen einem Eingang des Transistors T30 und einem Steueranschluss des Transistors 30 ist ein Widerstand R31 vorgesehen, so dass der Transistor T30 zunächst gesperrt ist. Weiterhin ist an dem Steueranschluss des Transistors 30 ein weiterer Widerstand R32, sowie der Widerstand R33 des Zeitglieds 33 aus dem Widerstand R33 und dem Kondensator C33 vorgesehen, so dass der Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 über die Widerstände R32 und R33 mit dem Steueranschluss des Transistors T30 verbunden ist. Fällt nun die Spannung am Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20, so sinkt auch die Spannung am Steueranschluss des Transistors T30, und der Transistor T30 wird leitend. Anschließend wird der Kondensator C33 über die Widerstände R31 und R32 langsam wieder aufgeladen. Bis der Kondensator C33 aufgeladen ist, liegt am Ausgang 31 der Steuerschaltung 30 ein Spannungspuls an, der ein Wecksignal zum Aufwecken einer Komponente, beispielsweise der Ladeschaltung des Elektrofahrzeugs liefert.
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Die Pulsbreite des Wecksignals kann somit durch die Dimensionierung der Widerstände R31, R32, R33 und C33 eingestellt werden. Der Widerstand R33 kann ggf. entfallen. Insbesondere kann der R33 vorgesehen sein, wenn Differenzverstärker 20 ohne Push-Pull-Ausgang realisiert ist. In diesem Fall kann gegebenenfalls der Widerstand R33 je nach Dimensionierung noch mit einer Längsdiode versehen sein. Darüber hinaus ist es gegebenenfalls auch möglich, dass durch entsprechende Dimensionierung der Bauteile, insbesondere der Eingangsbeschaltung, wie beispielsweise C11 und R12, am Eingang 21 des Differenzverstärkers 20 ebenfalls die Zeitkonstante für die Pulsbreite des Wecksignals angepasst werden kann. In diesem Fall können gegebenenfalls der Widerstand R33 am Ausgang 23 des Differenzverstärkers sowie der Kondensator C33 in der Steuerschaltung 30 entfallen.
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Die hier beschriebene Schaltungsanordnung der Vorrichtung 1 zur Erzeugung des Wecksignals erzeugt somit am Ausgang 31 der Steuerschaltung 30 ein Wecksignal mit einer vorgegebenen Pulsbreite, wenn am Eingangsanschluss 10 eine ansteigende Spannungsflanke auftritt.
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3 zeigt ein weiteres Prinzipschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines Wecksignals. Diese Schaltungsanordnung kann beispielsweise für eine CHAdeMO-Ladeschnittstelle vorgesehen sein. Die Schaltungsanordnung gemäß 3 entspricht weitestgehend der Schaltungsanordnung gemäß 2, wobei lediglich die Eingangsbeschaltungen des ersten Eingangs 21 und des zweiten Eingangs 22 des Differenzverstärkers 20 abgewandelt sind. Auf diese Weise wird bei einer fallenden Flanke am Eingangsanschluss 10 ein Wecksignal generiert und am Ausgang 31 der Steuerschaltung 30 bereitgestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist unter anderem parallel zu dem Kondensator C11 noch ein Widerstand R11 vorgesehen. Weiterhin kann hier der Widerstand R13 aus 2 entfallen. Statt dessen ist ein Widerstand R13' am Eingang 21 des Differenzverstärkers 20 vorgesehen.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zum Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. In Schritt S1 wird ein elektrisches Signal an einem Kontakt des Ladesteckers erfasst. In Schritt S2 wird das erfasste elektrische Signal von dem Ladestecker mit einem vorbestimmten Spannungspotential verglichen. Der Vergleich kann mittels eines Differenzverstärkers 20 oder eines stromsparenden Mikrocontrollers erfolgen. In Schritt S3 wird in Abhängigkeit von dem Vergleich des erfassten elektrischen Signals von dem Ladestecker mit dem vorbestimmten Spannungspotential ein Spannungssignal ausgegeben. Bei Verwendung eines Mikrocontrollers kann beispielsweise ein interner Wert abgelegt werden. Das Spannungssignal kann beispielsweise am Ausgang des Differenzverstärkers 20 oder an einem Mikrocontrollerport bereitgestellt werden. Schließlich wird in Schritt S4 ein Wecksignal mit einer vorbestimmten Pulsbreite bereitgestellt, wenn in Schritt S3 das Spannungssignal bereitgestellt wird. Insbesondere wird ein Wecksignal mit einer vorbestimmten Pulsbreite bereitgestellt, wenn an dem Ausgang des Differenzverstärkers eine Spannungsänderung auftritt. Wie zuvor bereits beschrieben, kann die Pulsbreite beispielsweise auch mittels eines Zählers, z.B. innerhalb eines Mikrocontrollers realisiert werden.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung das Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers, insbesondere beim Einstecken eines Ladesteckers in ein Elektrofahrzeug. Hierzu wird eine Spannungsänderung auf einer Leitung des Ladeanschlusses, insbesondere eine Spannungsänderung auf einer Signal- oder Steuerleitung des Ladeanschlusses, detektiert. Die Detektion erfolgt vorzugsweise mittels eines Differenzverstärkers oder eines stromsparenden Mikrocontrollers. Nachdem durch den Differenzverstärker eine Spannungsänderung, das heißt eine sinkende oder steigende Flanke detektiert worden ist, wird ein Wecksignal mit einer vorgegebenen Pulsbreite ausgegeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014200315 A1 [0002]
