DE102020126314A1

DE102020126314A1 - Elektrifiziertes fahrzeug mit einer stromsteckdose

Info

Publication number: DE102020126314A1
Application number: DE102020126314.7A
Authority: DE
Inventors: Krishna Prasad BHAT; Michael W. Degner; Ke Zou; Xi LU
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2021-04-08
Also published as: US20210104851A1; CN112636089A; US11142072B2

Abstract

Die Offenbarung stellt ein elektrifiziertes Fahrzeug mit einer Stromsteckdose bereit. Ein Fahrzeug beinhaltet einen Leistungselektronikwandler und eine Steckdose, die in elektrischer Kommunikation mit dem Leistungselektronikwandler steht und dazu konfiguriert ist, externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen. Das Fahrzeug beinhaltet mindestens eine Steckdose, die eine erste Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, eine erste Kategorie von externen Verbrauchern mit Leistung zu versorgen, und eine zweite Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, eine zweite Kategorie von externen Verbrauchern mit Leistung zu versorgen, beinhaltet. Das Fahrzeug ist dazu konfiguriert, jeweils nur einen von dem ersten und dem zweiten Verbraucher mit Leistung zu versorgen. Dies kann unter Verwendung physischer Merkmale oder elektronisch erreicht werden.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft elektrifizierte Fahrzeuge mit einer Fähigkeit, als mobile Generatoren zu fungieren, und insbesondere Fahrzeuge, die mindestens eine Stromsteckdose beinhalten, die mit der Fahrzeugleistungselektronik verbunden und dazu konfiguriert ist, entfernte Vorrichtungen (V2L), Gebäude (V2B) und/oder das Stromnetz (V2G) mit Leistung zu versorgen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Eine elektrifizierter Antriebsstrang kann einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine beinhalten. Das Drehmoment (oder die Leistung), das (oder die) durch den Verbrennungsmotor und/oder die elektrische Maschine erzeugt wird, kann durch ein Getriebe auf die angetriebenen Räder übertragen werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Eine Traktionsbatterie versorgt die elektrische Maschine mit Energie.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug einen Leistungselektronikwandler und eine Steckdose, die in elektrischer Kommunikation mit dem Leistungselektronikwandler steht und dazu konfiguriert ist, externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen. Die Steckdose beinhaltet eine erste Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, eine erste Kategorie von externen Verbrauchern mit Leistung zu versorgen, und eine zweite Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, eine zweite Kategorie von externen Verbrauchern mit Leistung zu versorgen. Die erste Anschlussdose weist Öffnungen auf, die angeordnet sind, um Stifte einer ersten Art von Verbinder aufzunehmen, die der ersten Kategorie von externen Verbrauchern zugeordnet ist. Die zweite Anschlussdose weist Öffnungen auf, die anders als die erste Anschlussdose angeordnet sind, um Stifte einer zweiten Art von Verbinder aufzunehmen, die der zweiten Kategorie von externen Verbrauchern zugeordnet ist. Die erste und zweite Anschlussdose sind an der Steckdose derart positioniert, dass sie sich überlappen, sodass jeweils nur einer von dem ersten und zweiten Verbinder in die Steckdose eingesteckt werden kann, um zu verhindern, dass der Leistungselektronikwandler die erste und zweite Kategorie von externen Verbrauchern gleichzeitig mit Leistung versorgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug eine Traktionsbatterie, eine elektrische Maschine, einen Leistungselektronikwandler, der dazu konfiguriert ist, Leistung zwischen der Traktionsbatterie und der elektrischen Maschine zu übertragen, und eine Steckdose, die in elektrischer Kommunikation mit dem Leistungselektronikwandler steht und dazu konfiguriert ist, externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen. Die Steckdose beinhaltet eine Anschlussdose gemäß National Electrical Manufacturers Association (NEMA) 5, die dazu konfiguriert ist, Verbraucher von entfernten Vorrichtungen mit Leistung zu versorgen, und eine spezifische Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, ein Gebäude mit Leistung zu versorgen. Die NEMA-5-Anschlussdose und die spezifische Anschlussdose sind an der Steckdose derart positioniert, dass sie sich überlappen, sodass jeweils nur ein Stecker in die Steckdose aufgenommen werden kann, um zu verhindern, dass der Leistungselektronikwandler entfernte Vorrichtungen und Gebäude gleichzeitig mit Leistung versorgt.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug eine Traktionsbatterie, eine elektrische Maschine und einen Leistungselektronikwandler, der dazu konfiguriert ist, Leistung zwischen der Traktionsbatterie und der elektrischen Maschine zu übertragen. Das Fahrzeug beinhaltet ferner eine erste Steckdose, die dazu konfiguriert ist, ein Gebäude mit dem Wandler mit Leistung zu versorgen, und eine zweite Steckdose, die dazu konfiguriert ist, eine entfernte Vorrichtung mit dem Wandler mit Leistung zu versorgen. Eine Fahrzeugsteuerung ist dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass ein Stecker in die erste Steckdose eingeführt wird, die zweite Steckdose stromlos zu schalten und die erste Steckdose mit Masse zu verbinden, und als Reaktion darauf, dass der Stecker aus der ersten Steckdose entfernt wird, die zweite Steckdose zu bestromen und die zweite Steckdose mit der Fahrzeugmasse zu verbinden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridfahrzeugs, das ein Hilfsleistungssystem aufweist.
2 ist eine schematische Darstellung eines Hybridfahrzeugs, das Verbraucher durch das Hilfsleistungssystem mit Leistung versorgt.
3 ist eine schematische Ansicht einer standardmäßigen Steckdose.
4 ist eine schematische Ansicht einer spezifischen Steckdose.
5 ist eine Vorderansicht einer kombinierten V2L- und V2B-Steckdose gemäß einer Ausführungsform.
6 ist eine schematische Darstellung eines Hilfsleistungssystems mit der kombinierten V2L- und V2B-Steckdose aus 5.
7 ist eine Vorderansicht einer kombinierten V2L- und V2B-Steckdose gemäß einer weiteren Ausführungsform.
8A ist eine schematische Darstellung eines Hilfsleistungssystems eines Fahrzeugs, das im V2L-Modus gezeigt ist.
8B ist eine schematische Darstellung eines Hilfsleistungssystems, das im V2B-Modus gezeigt ist.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus zum Betreiben des Hilfsleistungssystems veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind in dieser Schrift beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridelektro-Pickup-Fahrzeugs 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das Fahrzeug kann ein Pickup-Truck sein. Der Pickup-Truck 10 beinhaltet ein Hilfsleistungssystem, das es ermöglicht, den Truck 10 als mobilen Generator zu verwenden. 1 veranschaulicht repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs kann variieren. Der Truck 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 kann einen Verbrennungsmotor 14 beinhalten, der ein Getriebe 16 antreibt, das als modulares Hybridgetriebe (Modular Hybrid Transmission - MHT) bezeichnet werden kann. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, kann das Getriebe 16 eine elektrische Maschine, wie etwa einen Elektromotor/Generator (M/G) 18, eine zugehörige Traktionsbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22 und ein mehrstufiges Automatikgetriebe oder Schaltgetriebe 24 beinhalten. Der Einfachheit halber kann der M/G 18 als Elektromotor bezeichnet werden. Der Verbrennungsmotor 14, der M/G 18, der Drehmomentwandler 22 und das Schaltgetriebe 24 können sequentiell in Reihe geschaltet sein, wie in 1 veranschaulicht.
Der Verbrennungsmotor 14 und der M/G 18 sind beide Antriebsquellen für den Truck 10 und können als Aktoren bezeichnet werden. Der Verbrennungsmotor 14 stellt im Allgemeinen eine Leistungsquelle dar, die eine Brennkraftmaschine, wie etwa einen mit Benzin, Diesel oder Erdgas betriebenen Verbrennungsmotor, beinhalten kann. Der Verbrennungsmotor 14 erzeugt eine Motorleistung und ein entsprechendes Motordrehmoment, welches dem M/G 18 bereitgestellt wird, wenn eine Ausrückkupplung 26 zwischen dem Verbrennungsmotor 14 und dem M/G 18 zumindest teilweise eingerückt ist. Der M/G 18 kann durch eine beliebige einer Vielzahl von Arten elektrischer Maschinen umgesetzt sein. Zum Beispiel kann der M/G 18 ein Permanentmagnet-Synchronmotor sein.
Der M/G 18 wird durch eine Traktionsbatterie 20 mit Leistung versorgt. Die Traktionsbatterie 20 speichert Energie in einer Vielzahl von einzelnen Batteriezellen, die miteinander verbunden sind, um eine gewünschte Spannung und Ladekapazität für den M/G 18 bereitzustellen. In einer Ausführungsform beinhaltet die Traktionsbatterie 20 eine Anordnung von Lithium-Ionen-Batteriezellen. Die Traktionsbatterie 20 stellt typischerweise einem Hochspannungsbus 32 eine Hochspannungsgleichstromausgabe (Direct Current - DC) bereit, obwohl die Spannung und der Strom in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsbedingungen und Verbrauchern variieren können. Die Traktionsbatterie 20 ist elektrisch zum Beispiel mit einem M/G-Leistungswechselrichter 30 und einem DC/DC-Wandler 35 verbunden. Der Leistungswechselrichter 30 wandelt DC-Leistung von der Batterie in AC-Leistung um, die von den elektrischen Maschinen verwendet wird. Zum Beispiel kann die Leistungselektronik dem M/G 18 einen Dreiphasen-Wechselstrom (Alternating Current - AC) bereitstellen. Der Leistungswechselrichter 30 kann auch als Gleichrichter wirken. Der DC/DC-Wandler 35 ist dazu konfiguriert, die Hochspannungsgleichstromausgabe der Traktionsbatterie 20 in eine Niederspannungsgleichstromversorgung umzuwandeln, die mit anderen Fahrzeugverbrauchern kompatibel ist, die direkt damit verbunden sein können. Der Wechselrichter 30 kann einen Induktor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, einen Strom oder eine Spannung aufwärts- oder abwärtszuwandeln.
Ein oder mehrere Schütze können die Traktionsbatterie 20 von anderen Komponenten isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 20 mit den anderen Komponenten verbinden, wenn sie geschlossen sind. Die Traktionsbatterie 20 kann verschiedene interne Schaltungen zum Messen und Überwachen von verschiedenen Betriebsparametern, einschließlich eines Zellstroms und der individuellen Zellspannung, beinhalten. Parameter, wie etwa Spannung, Strom und Widerstand, für eine Batteriezelle oder eine Gruppe von Batteriezellen (mitunter als Anordnung bezeichnet) können durch eine Fahrzeugsteuerung 50 überwacht und/oder gesteuert werden.
Das Fahrzeug 10 kann zudem eine Hilfsbatterie beinhalten, die eine relativ niedrigere Nennspannung (wie zum Beispiel 24 V oder 48 V) aufweist, und diese kann unter Verwendung anderer Batteriechemien als die Traktionsbatterie 20 umgesetzt sein. Die Hilfsbatterie kann bei verschiedenen Anwendungen zudem als Niederspannungsbatterie, Anlasserbatterie oder einfach die Fahrzeugbatterie bezeichnet werden. Die Hilfsbatterie kann dazu verwendet werden, verschiedene Niederspannungskomponenten, Steuerungen, Module, Elektromotoren, Aktoren, Sensoren usw. mit Leistung zu versorgen.
Wenn die Ausrückkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist, ist Leistungsfluss vom Verbrennungsmotor 14 zum M/G 18 oder vom M/G 18 zum Verbrennungsmotor 14 möglich. Zum Beispiel kann die Ausrückkupplung 26 eingerückt sein und kann der M/G 18 als Generator betrieben werden, um Drehenergie, die durch eine Kurbelwelle 28 und eine M/G-Welle 34 bereitgestellt wird, in elektrische Energie umzuwandeln, die in der Batterie 20 gespeichert oder von Fahrzeugsystemen, wie etwa einem Hilfsenergiesystem, verwendet wird. Die Ausrückkupplung 26 kann zudem ausgerückt sein, um den Verbrennungsmotor 14 vom Rest des Antriebsstrangs 12 zu isolieren, sodass der M/G 18 als alleinige Antriebsquelle für den Truck 10 fungieren kann. Der M/G 18 ist durchgehend antriebsfähig mit der Welle 34 verbunden, wohingegen der Verbrennungsmotor 14 nur dann antriebsfähig mit der Welle 34 verbunden ist, wenn die Ausrückkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist. Wenn die Ausrückkupplung 26 verriegelt (vollständig eingerückt) ist, ist die Kurbelwelle 28 an der Welle 34 fixiert.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Hilfsleistungswechselrichter 60, der mit dem Hochspannungsbus 32 verbunden ist. Der Wechselrichter 60 ist dazu konfiguriert, die DC-Leistung des Busses 32 in AC-Leistung umzuwandeln, die mit dem Hilfsleistungssystem kompatibel ist. Der Wechselrichter 60 ist ebenfalls dazu konfiguriert, die Spannung des Busses 32 auf Spannungen abwärtszuwandeln, die mit dem Hilfsleistungssystem kompatibel sind, wie etwa häufige Wandspannungen 120 und/oder 240.
Es versteht sich, dass das in 1 veranschaulichte Schema lediglich beispielhafter Natur ist und nicht einschränkend sein soll. Es werden andere serielle Hybridkonfigurationen in Betracht gezogen, die selektives Einrücken sowohl eines Verbrennungsmotors als auch eines Elektromotors für die Übertragung durch das Getriebe nutzen. Beispielsweise kann der M/G 18 gegenüber der Kurbelwelle 28 versetzt sein und/oder kann der M/G 18 zwischen dem Drehmomentwandler 22 und dem Getriebegehäuse 24 vorgesehen sein. Ferner, kann der Truck 10 in anderen Ausführungsformen eine parallele Hybridkonfiguration beinhalten (ebenfalls bekannt als ein verzweigter Hybrid). In einigen Ausführungsformen kann der Truck 10 ein rein elektrisches Fahrzeug sein.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet eine oder mehrere Steuerungen 50, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (Powertrain Control Unit - PCU), ein Motorsteuermodul (Engine Control Module - ECM), eine Elektromotorsteuereinheit (Motor Control Unit - MCU) und eine DC/AC-Wechselrichtersteuerung (DCACA). Obwohl sie als eine Steuerung veranschaulicht ist, kann die Steuerung 50 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen im gesamten Fahrzeug 10, wie etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (Vehicle System Controller - VSC), gesteuert werden. Es versteht sich daher, dass die Steuerung 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Aktoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen zu steuern. Die Steuerung 50 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) beinhalten, die mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien kommunizieren. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicher zum Beispiel im Festwertspeicher (ROM), im Direktzugriffsspeicher (RAM) und im Keep-Alive-Speicher (KAM) beinhalten. Beim KAM handelt es sich um einen dauerhaften oder nichtflüchtigen Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren wird. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer beliebigen von mehreren bekannten Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROM (programmierbare Festwertspeicher), EPROM (elektronische PROM), EEPROM (elektronische löschbare PROM), Flash-Speicher oder beliebige andere elektronische, magnetische, optische oder Kombi-Speichervorrichtungen, die dazu in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die durch die Steuerung zum Steuern des Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Fahrzeugsensoren und -aktoren über eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, welche verschiedene Rohdaten oder eine Signalkonditionierung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ dazu können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wenngleich sie nicht ausdrücklich veranschaulicht sind, wird der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten erkennen, die jeweils innerhalb der vorstehend genannten Teilsysteme durch die Steuerung 50 gesteuert werden können.
Pickup-Trucks werden häufig auf Baustellen sowie zu Hause von Bauunternehmern und Privatpersonen eingesetzt. Baustellen erfordern typischerweise Elektrizität, um Werkzeuge und dergleichen mit Leistung zu versorgen. Verfügbare Leistungsquellen sind jedoch oft knapp. Daher werden für Baustellen üblicherweise mobile Gasgeneratoren gekauft. Diese mobilen Generatoren sind sperrig, nehmen Stauraum in Anspruch und sind schwer zu bewegen. Die Bereitstellung elektrischer Leistung mit einem fahrbaren Fahrzeug überwindet viele Einschränkungen mobiler Gasgeneratoren. Obwohl Fahrzeuge mit AC-Ausgängen erhältlich sind, haben ihre 12-Volt-Batterien ebenso wie ihre Lichtmaschinen eine begrenzte Kapazität. Im Gegensatz dazu weist das Fahrzeug 10 eine große Traktionsbatterie 20 und einen M/G 18 auf, wodurch das Fahrzeug über einen längeren Zeitraum als mobiler Generator zum Versorgen von Nebenverbrauchern, wie etwa Elektrowerkzeugen und Gebäude, mit Leistung fungieren kann.
Das Fahrzeug 10 kann dazu konfiguriert sein, eine Vielfalt an Kategorien von externen Verbrauchern mit Leistung zu versorgen. Auf diesem Gebiet wurden Verbraucher in drei Kategorien klassifiziert, einschließlich Fahrzeug-zu-Verbraucher (Vehicle-to-Load - V2L), Fahrzeug-zu-Gebäude (Vehicle-to-Building - V2B) und Fahrzeug-zu-Stromnetz (Vehicle-to-Grid - V2G). V2L beinhaltet entfernte Vorrichtungen, wie etwa solche, die üblicherweise in Standard-Wandsteckdosen eingesteckt werden. Eine nicht erschöpfende Liste von entfernten Vorrichtungen beinhaltet Elektrowerkzeuge, leichte Schweißgeräte, Pumpen, Staubsauger, Ladegeräte und dergleichen. V2B beinhaltet Häuser, Gebäude und dergleichen. V2G bezieht sich auf das Verbinden des Fahrzeugs mit dem Stromnetz. Jede dieser unterschiedlichen Kategorien von Verbrauchern kann unterschiedliche Standards aufweisen, einschließlich unterschiedlicher Erdungsanforderungen und Arten von Steckdosen/Verbindern. Zum Beispiel erfordern V2B-Verbraucher eine Erdung an Masse, z. B. einen Erdungsstab, während dies bei V2L nicht der Fall ist (das Fahrzeuggestell kann die Masse für V2L sein).
Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet der Truck 10 einen offenen Ladekasten 100 mit einem Paar gegenüberliegender Seitenwände 106 und einer Heckklappe, die sich zwischen den Seitenwänden erstreckt. Der Truck 10 weist ein Hilfsleistungssystem auf, das eine oder mehrere Steckdosen beinhaltet, die dazu konfiguriert sind, elektrische Verbraucher, wie etwa Elektrowerkzeuge, mit Leistung zu versorgen. Eine Steckdose 102 ist an dem Kasten 100 angeordnet. Die Steckdose 102 ist zum Beispiel an einer Außenfläche 104 der Seitenwand 106 montiert. Alternativ dazu kann die Steckdose 102 an der Innenfläche der Seitenwand 106 montiert sein. Bei der Steckdose 102 kann es sich um eine oder mehrere Steckdosen handeln, wie etwa die beiden gezeigten. Jede Steckdose kann eine einzelne elektrische Anschlussdose oder mehrere Anschlussdosen beinhalten. Die Anschlussdosen können unterschiedliche Nennspannungs- und -stromwerte aufweisen, sodass unterschiedliche Verbraucher durch das Fahrzeug 10 mit Leistung versorgt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Truck 10 nur eine einzelne Steckdose, die eine erste Anschlussdose für V2L und eine zweite Anschlussdose für V2B aufweist. Die erste und die zweite Anschlussdose können so eingerichtet sein, dass jeweils nur eine von der ersten und zweiten Anschlussdose einen zugehörigen Verbinder (Stecker) aufnehmen kann. Die Öffnungskonfigurationen der ersten und zweiten Anschlussdose können unterschiedlich sein, sodass die erste Anschlussdose nur V2L-Verbinder aufnehmen kann und die zweite Anschlussdose nur V2B-Verbinder aufnehmen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Truck 10 eine Reihe von V2L-Steckdosen und eine einzelne V2B-Steckdose beinhalten. Die Steckdosenreihe kann mehrere 120-Volt-Anschlussdosen beinhalten, die dazu konfiguriert sind, einen Standard-Wandstecker eines elektrischen Verbrauchers, wie etwa eines Elektrowerkzeugs, aufzunehmen. (Es versteht sich, dass die Nennspannung der Anschlussdose eine Auslegungsspannung ist und dass die tatsächliche Spannung an der Anschlussdose mehr oder weniger innerhalb einer Toleranz liegen kann.) In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 eine oder mehrere 240-Volt-Anschlussdosen beinhalten, um V2L-Verbraucher mit höherer Leistung, wie etwa eine Schweißvorrichtung, eine Motorsäge, eine elektrische Pumpe und dergleichen, mit Leistung zu versorgen. Das Fahrzeug kann dazu konfiguriert sein, jeweils nur die Reihe von V2L-Steckdosen oder die V2B-Steckdose mit Leistung zu versorgen.
Die Steckdose(n) 102 ist/sind elektrisch mit dem Leistungselektronikwechselrichter 60 verbunden. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Steckdose 102 dazu konfiguriert, Verbinder, z. B. Verlängerungskabel, aufzunehmen, um externe Vorrichtungen mit dem Truck 10 mit Leistung zu versorgen. Zum Beispiel kann der Truck 10 ein Gebäude 120 unter Verwendung der V2B-Steckdose 102b mit Leistung versorgen oder ein Elektrowerkzeug 118 unter Verwendung der V2L-Steckdose 102a mit Leistung versorgen. Zu Veranschaulichungszwecken zeigt 2, dass das Fahrzeug 10 sowohl das Gebäude 120 als auch das Elektrowerkzeug 118 mit Leistung versorgt, um Fähigkeiten des Fahrzeugs 10 hervorzuheben, in der Praxis kann das Fahrzeug jedoch dazu konfiguriert sein, zu verhindern, dass V2L- und V2B-Verbraucher gleichzeitig mit Leistung versorgt werden. Das heißt, das Fahrzeug 10 kann einen V2L-Modus, in dem Elektrowerkzeuge und dergleichen durch das Fahrzeug mit Leistung versorgt werden können, und einen V2B-Modus, in dem ein Gebäude durch das Fahrzeug mit Leistung versorgt werden kann, beinhalten. Der Truck 10 kann zudem einen V2G-Modus beinhalten. Der Truck kann dazu konfiguriert sein, das Netz nur dann mit Leistung zu versorgen, wenn er sich im V2G-Modus befindet. Eine dritte Art von Steckdose (nicht gezeigt) kann für V2G verwendet werden.
Die Ladeflächensteckdose(n) 102 ist/sind lediglich ein Beispiel und die Ladeflächensteckdose kann in anderen Ausführungsformen mehr oder weniger Anschlussdosen beinhalten. Zusätzliche Steckdosen können auch in anderen Bereichen des Fahrzeugs 10 bereitgestellt sein, wie etwa im Fahrgastraum. Zum Beispiel kann eine Steckdose am vorderen Armaturenbrett, in der vorderen Konsole und/oder in der hinteren Konsole bereitgestellt sein. Die Anzahl und Art der Steckdosen und Anschlussdosen kann je nach Leistungsfähigkeit des Hybridantriebsstrangs variieren.
Die National Electrical Manufacturers Association (NEMA) ist eine Organisation, die viele der in den Vereinigten Staaten verwendeten Verbinder (Stecker) und Steckdosen (Buchsen) standardisiert hat. Einer der gebräuchlichsten AC-Steckdosen/Verbinder ist der NEMA 5, der mit vielen verschiedenen Stromwerten (Ampere), wie etwa 15 A (NEMA 5-15) und 20 A (NEMA 5-20) erhältlich ist. NEMA 5-15R ist die häufigste Steckdose, die in Haushalten bereitgestellt wird, und NEMA 5-15P ist der häufigste Stecker, der an Verbrauchern bereitgestellt wird. Somit kann das Fahrzeug eine oder mehrere NEMA 5-Steckdosen beinhalten. NEMA 5 ist lediglich eine von vielen standardisierten Verbindern/Steckdosen, die an dem Fahrzeug bereitgestellt sein können. Im hierin verwendeten Sinne bedeutet „standardisiert“, wenn auf Verbinder-/Steckdosenkonfigurationen Bezug genommen wird, eine Konfiguration, die durch NEMA standardisiert wurde.
Unter Bezugnahme auf 3 beinhaltet eine NEMA-5-15R-Steckdose 130 drei Öffnungen, eine (spannungsführende) Leiteröffnung 132, eine Nullleiteröffnung 134 und eine Erdungsöffnung 136. Diese Öffnungen sind dazu konfiguriert, die Stifte eines NEMA-5-15P-Verbinders aufzunehmen. Eine oder mehrere Steckdosen 130 können an dem Fahrzeug 10 bereitgestellt sein, um Verbraucher mit Leistung zu versorgen, wenn sich das Fahrzeug im V2L-Modus befindet.
Unter Bezugnahme auf 4 kann das Fahrzeug 10 eine spezifische Steckdose 140 beinhalten. Im hierin verwendeten Sinne bezieht sich „spezifische Steckdose“ auf eine Steckdose/einen Verbinder, die nicht durch NEMA standardisiert wurden. Die Steckdose 140 kann vier Öffnungen, ein Paar von Leiteröffnungen 142, 144, eine Nullleiteröffnung 146 und eine Erdungsöffnung 148 beinhalten. Die Form, Größe, Position und/oder Konfiguration können im Vergleich zu beliebigen standardisierten Steckdosen spezifisch sein. Die spezifische Steckdose 140 kann verwendet werden, um ein Gebäude mit Leistung zu versorgen, d.h. ist die Steckdose, die während V2B verwendet wird. Das Fahrzeug 10 kann nur eine spezifische Steckdose 140 beinhalten, um zu verhindern, dass ein Benutzer versucht, mehrere Gebäude mit Leistung zu versorgen. Das Fahrzeug 10 kann mit einem vom Hersteller bereitgestellten Kabel zum Verbinden des Fahrzeugs 10 mit einem Gebäude unter Verwendung der spezifischen Steckdose 140 verkauft werden. Das Kabel beinhaltet einen Verbinder, der Stifte aufweist, die dazu konfiguriert sind, in den Öffnungen der spezifischen Steckdose 140 aufgenommen zu werden. Der Fahrzeughersteller kann auch einen Gebäudeverbindungsbausatz verkaufen, der an dem Gebäude installiert werden kann. Der Bausatz kann eine zweite spezifische Steckdose 146 beinhalten, die es ermöglicht, dass das Kabel das Fahrzeug 10 elektrisch mit dem Gebäude verbindet, sodass das Fahrzeug 10 als mobiler Generator zum Versorgen des Gebäudes mit Leistung fungieren kann. In einigen Ausführungsformen kann das Kabel einen Standardverbinder an dem einen Ende beinhalten, sodass es innerhalb einer Standardsteckdose eines Transferschalters aufgenommen werden kann, der an dem Gebäude bereitgestellt ist.
Wie vorstehend angegeben, erfordern V2B-Verbraucher eine Erdung mit Schutzleiter, während dies bei V2L nicht der Fall ist. Eine Möglichkeit, die unterschiedlichen Erdungsanforderungen zu erfüllen, besteht darin, dem Fahrzeug nur zu ermöglichen, zu einem beliebigen Zeitpunkt V2B oder V2L bereitzustellen und den Nullleiter des Wechselrichters 60 an das Fahrzeugfahrgestell zu binden und davon zu lösen. Diese Offenbarung legt mehrere verschiedene Möglichkeiten zum Verhindern der gleichzeitigen Verwendung von V2B und V2L dar. Einige Lösungen betreffen die Gestaltung der Steckdose, während sich andere auf die Schaltung beziehen.
5 veranschaulicht einen steckdosenbasierten Ansatz zum Verhindern, dass ein Benutzer V2B und V2L gleichzeitig mit Leistung versorgt. Gemäß einer Ausführungsform ist eine Kombinationssteckdose 150 an dem Fahrzeug 10 bereitgestellt. Die Kombinationssteckdose beinhaltet eine NEMA-Steckdose plus eine spezifische Steckdose. Die Kombinationssteckdose 150 ist so ausgelegt, dass jeweils nur ein Stecker aufgenommen werden kann. Das heißt, es kann jeweils nur einer von einem NEMA-Verbinder und einem spezifischen Verbinder in die Steckdose 150 eingesteckt werden. Wenn die Steckdose 150 die einzige Steckdose ist, die an dem Fahrzeug bereitgestellt ist, ist es für einen Benutzer unmöglich, V2B und V2L gleichzeitig zu verwenden.
Die Steckdose 150 beinhaltet eine erste standardisierte Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, eine erste Kategorie von externen Verbrauchern (z. B. V2L) mit Leistung zu versorgen, und eine zweite nicht standardisierte Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, eine zweite Kategorie von externen Verbrauchern (z. B. V2G) mit Leistung zu versorgen. Eine Anschlussdose bezieht sich auf eine Anordnung von Öffnungen. Zum Beispiel beinhaltet die Steckdose 150 eine erste Anschlussdose 152, die Öffnungen aufweist, die gemäß einer standardisierten Steckdose angeordnet und dazu konfiguriert sind, Stifte einer ersten Art von Verbinder aufzunehmen, die V2L zugeordnet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform weist die erste Anschlussdose 152 drei Öffnungen 154 (Leiter), 156 (Nullleiter) und 158 (Masse) auf, die als eine NEMA-5-15R-Steckdose konfiguriert sind, sodass die Anschlussdose einen NEMA-5-15P-Verbinder aufnehmen kann, der einer entfernten Vorrichtung zugeordnet ist.
Die Steckdose 150 beinhaltet zudem eine zweite nicht standardisierte Anschlussdose 160, die Öffnungen aufweist, die angeordnet und dazu konfiguriert sind, Stifte einer zweiten Art von Verbinder aufzunehmen, die V2B zugeordnet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform weist die zweite Anschlussdose 160 vier Öffnungen 162/164 (Leiter), 166 (Nullleiter) und 168 (Masse) auf. Die Öffnungen der zweiten Anschlussdose 160 sind anders angeordnet als die erste Anschlussdose 152.
Die erste und zweite Anschlussdose 152, 160 sind an der Steckdose 150 derart positioniert, dass sie sich überlappen, sodass jeweils nur einer von dem ersten und zweiten Verbinder in die Steckdose 150 eingesteckt werden kann, um zu verhindern, dass der Wechselrichter 60 die erste und zweite Kategorie von externen Verbrauchern gleichzeitig mit Leistung versorgt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Standardanschlussdose 152 von der spezifischen Anschlussdose 160 umgeben, sodass die Anschlussdose 152 bedeckt ist, wenn ein Verbinder in der spezifischen Anschlussdose 160 angeordnet ist. Umgekehrt ist ein Standardverbinder, wenn er in die Standardanschlussdose 152 eingesteckt wird, zwischen gegenüberliegenden Öffnungen,z. B. 162, 164, angeordnet, um zu verhindern, dass ein spezifischer Verbinder in die spezifische Buchse 160 eingesteckt wird.
Die Kombinationssteckdose 150 kann einen Sensor 170 beinhalten, der dazu konfiguriert ist, zu erkennen, dass ein Verbinder in die Steckdose eingesteckt wird. Der Sensor 170 kann nur einer der Anschlussdosen zugeordnet sein. Das heißt, der Sensor 170 kann dazu konfiguriert sein, das Vorhandensein eines Verbinders zu erfassen, der in die Anschlussdose 152, aber nicht in die Anschlussdose 160 eingesteckt ist, oder der Sensor kann dazu konfiguriert sein, das Vorhandensein eines Verbinders zu erfassen, der in die Anschlussdose 160, aber nicht in die Anschlussdose 152 eingesteckt ist. Der Sensor kann mechanisch, optisch, Hochfrequenz, Infrarot und dergleichen sein. Der Sensor 170 kann in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung stehen und dazu konfiguriert sein, ein Signal auszugeben, das angibt, dass ein Verbinder in eine zugehörige Anschlussdose eingesteckt wird.
6 veranschaulicht eine Schaltung, die den Wechselrichter 60 mit der Steckdose 150 verbindet. Die Öffnungen (Leiter 154, Nullleiter 156 und Masse 158) der ersten Anschlussdose 152 können durch Drähte 172, 174 bzw. 176 elektrisch mit dem Wechselrichter 60 verbunden sein. Der Nullleiterdraht 174 und der Massedraht 176 sind auf der Wechselrichterseite verbunden, wie durch 178 gezeigt, z. B. durch eine Steckbrücke. Die Öffnungen (Leiter 162, Leiter 164, Nullleiter 166 und Masse 168) der zweiten Anschlussdose 160 können durch Drähte 180, 182, 184 bzw. 186 elektrisch mit dem Wechselrichter 60 verbunden sein. Der Nullleiterdraht 166 und der Massedraht 168 sind auf der Wechselrichterseite nicht elektrisch verbunden.
7 veranschaulicht eine weitere Kombinationssteckdose 200, die eine Standardanschlussdose 202 und eine spezifische Anschlussdose 204 beinhaltet. Die Standardanschlussdose 202 kann als NEMA 5-15R konfiguriert sein. Die spezifische Anschlussdose 204 kann vier Öffnungen 206/208 (Leiter), 210 (Nullleiter) und 212 (Masse) beinhalten. Die Öffnungen der spezifischen Anschlussdose 204 können größer sein als die Öffnungen der Standardanschlussdose 202. Die Anschlussdosen 202 und 204 sind an der Steckdose 200 derart angeordnet, dass sie sich überlappen, um zu verhindern, dass mehr als ein Verbinder gleichzeitig eingesteckt wird. Im Gegensatz zu der Steckdose 150 ist die Anschlussdose 202 nicht von der Anschlussdose 204 umgeben. Stattdessen sind die Öffnungen der Steckdose 204 im Allgemeinen in einer L-Form angeordnet, welche die Anschlussdose 202 teilweise umgibt. Die Öffnungen sind nahe genug zueinander angeordnet, um zu verhindern, dass mehr als ein Verbinder eingeführt wird. Zum Beispiel befindet sich mindestens eine der Öffnungen der Standardanschlussdose 202 innerhalb von 10 Millimetern (mm) von mindestens einer der Öffnungen der spezifischen Anschlussdose 204. In einigen Ausführungsformen kann der Abstand noch kleiner sein, wie etwa 3,0 mm oder 5,0 mm. Natürlich sind dies nur Beispiele und der Abstand zwischen den Öffnungen hängt von der Ummantelungsgröße der Verbinder ab, d.h. Verbinder mit einer größeren Grundfläche können einen größeren Zwischenraum zwischen den Öffnungen aufnehmen, während sie weiterhin ein Einführen des Verbinders verhindern, sowie andere Faktoren. Die vorstehend beschriebenen spezifischen Anschlussdosen 160 und 204 sind lediglich Beispiele und andere Anordnungen werden in Betracht gezogen. Wenngleich dies nicht gezeigt ist, kann die Steckdose 200 einen Sensor beinhalten, der dem vorstehend beschriebenen Sensor 170 ähnlich ist. Die Steckdose 200 kann eine Schaltung beinhalten, die gleich oder ähnlich der in 6 ist.
Die 8A und 8B veranschaulichen eine Schaltungslösung zum Verhindern, dass das Fahrzeug gleichzeitig in V2L und V2B betrieben wird. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Leistungselektronikwechselrichter 60, der elektrisch mit einem Hilfsleistungssystem 222 verbunden ist, das an einem äußeren Abschnitt des Fahrzeugs, wie etwa dem Truckkasten, bereitgestellt sein kann. Der Wechselrichter 60 ist elektrisch mit der Traktionsbatterie 20 und der elektrischen Maschine 18 verbunden, die als Leistungsquellen für das Hilfsleistungssystem 222 fungieren. Das Hilfsleistungssystem 222 kann eine Reihe von Standardsteckdosen 224 beinhalten, wie etwa die drei veranschaulichten NEMA-5-15R-Steckdosen 226a, 226b, 226c für V2L und eine einzelne spezifische Steckdose 232 für V2B. Das Hilfsleistungssystem 222 ist durch eine Schaltung 236 mit dem Wechselrichter 60 verbunden. Die Schaltung 236 ist dazu konfiguriert, eine oder mehrere von der Steckdosenreihe 224 und der spezifischen Steckdose 232 zu bestromen und stromlos zu schalten. Zum Beispiel kann die Schaltung die Steckdosenreihe 224 als Reaktion darauf, dass ein Stecker innerhalb der spezifischen Steckdose 232 aufgenommen ist, stromlos schalten. Alternativ oder zusätzlich kann die Schaltung 236 dazu konfiguriert sein, die spezifische Steckdose 232 als Reaktion darauf, dass ein Stecker innerhalb der Steckdosenreihe 224 aufgenommen ist, stromlos zu schalten.
Die Schaltung 236 kann eine Leitung 240, die mit den Leiteröffnungen 242 der Steckdosen 226 verbunden ist, einen Nullleiter 244, der mit den Nullleiteröffnungen 246 der Steckdosen 226 verbunden ist, und eine Masse 250, die mit den Erdungsöffnungen 252 der Steckdosen 226 verbunden ist, beinhalten. Ein erster Schalter 256 ist an der Leitung 240 angeordnet und ist dazu konfiguriert, die Leiteröffnungen 242 von dem Wechselrichter 60 zu trennen, wenn sich der Schalter 256 in der offenen Position befindet, und ist dazu konfiguriert, die Leiteröffnungen mit dem Wechselrichter 60 zu verbinden, wenn der Schalter 256 in der geschlossenen Position ist. Ein zweiter Schalter 258 ist zwischen der Masse 250 und dem Nullleiter 244 bereitgestellt und ist dazu konfiguriert, den Nullleiter 244 und die Masse 250 elektrisch zu verbinden, wenn er geschlossen ist. Wenn der zweite Schalter 258 geschlossen ist, ist der Nullleiter des Wechselrichters mit dem Fahrzeugfahrgestell 296 verbunden, und wenn der zweite Schalter 258 geöffnet ist, ist der Wechselrichter-Nullleiter nicht mit dem Fahrzeugfahrgestell verbunden. Stattdessen ist der Nullleiter mit der Erdung innerhalb des Gebäudes verbunden. Die Schalter 256 und 208 können in elektronischer Kommunikation mit einer bordeigenen Fahrzeugsteuerung, wie etwa der Steuerung 50, stehen. Beispielhafte Schalter beinhalten mechanische und elektronische Schalter. Die Steuerung ist dazu programmiert, einen oder mehrere der Schalter 256, 258 zu öffnen und zu schließen, um die Steckdosenreihe 224 zu bestromen oder stromlos zu schalten und die Masse zwischen Fahrzeugmasse und Erdungsmasse zu modifizieren.
Die spezifische Steckdose 232 beinhaltet ein Paar von Leiteröffnungen 272 und 274, die über einen Zweig 290 mit der Leitung 240 verbunden sind. Die spezifische Steckdose 232 beinhaltet zudem eine Nullleiterbuchse 278, die durch einen Zweig 292 mit dem Nullleiter 244 verbunden ist, und eine Erdungsbuchse 282, die durch einen Zweig 294 mit Masse verbunden ist. Der Zweig 290 befindet sich zwischen dem Wechselrichter 60 und dem ersten Schalter 256. In dieser Konfiguration wird die spezifische Steckdose 232 durch den Betrieb des Schalters 256 nicht beeinflusst und ist immer bestromt, solange der Wechselrichter 60 Leistung aufweist. Der Massezweig 294 ist zwischen der Fahrzeugmasse 296 und dem zweiten Schalter 258 angeordnet.
Die Schaltung 236 kann durch die Steuerung 50 gesteuert werden, die dazu programmiert ist, die Schalter zu betreiben, um die Steckdosenreihe 224 zu bestromen und stromlos zu schalten sowie die Erdung zu modifizieren, je nachdem, ob der Wechselrichter 60 ein Gebäude über die spezifische Steckdose 232 oder (eine) entfernte Vorrichtung(en) über die Steckdose(n) 226 mit Leistung versorgt.
9 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines Algorithmus zum Steuern des Betriebs der Schaltung 236 in Abhängigkeit von der Art des Verbrauchers, der durch den Wechselrichter 60 mit Leistung versorgt wird. Die Steuerung beginnt bei Vorgang 222, bei dem die Steuerung bestimmt, ob ein Fehler erfasst wird. Falls ja, geht das System in einen Standby-Modus 222 über. Falls nicht, geht die Steuerung zu Vorgang 224 über und die Steuerung bestimmt, ob ein Verbinder in der spezifischen Steckdose 232 (V2B) aufgenommen ist. Die spezifische Steckdose 232 kann einen Sensor beinhalten, der ein Signal an die Steuerung ausgibt, das angibt, dass ein Verbinder eingesteckt ist. Bei Antwort Ja bei Vorgang 224 geht die Steuerung zu Vorgang 226 über und der Schaltkreis ist dazu konfiguriert, im V2B-Modus zu arbeiten. Unter Bezugnahme auf die Schaltung 236 als ein Beispiel kann die Steuerung bei Vorgang 124 den ersten Schalter 256 in die geöffnete Position befehlen, um die dem V2L-Modus zugeordnete Steckdosenreihe 224 stromlos zu schalten, und kann den zweiten Schalter öffnen, sodass das die spezifische Steckdose 232 an Masse geerdet ist.
Bei Antwort Nein bei Vorgang 224 geht die Steuerung zu Vorgang 228 über und die Steuerung konfiguriert die Schaltung dazu, im V2L-Modus zu arbeiten. Dies kann Schließen des ersten Schalters 256, sodass die Steckdosen 226 bestromt werden, und Schließen des zweiten Schalters, sodass der Nullleiter des Wandlers 222 mit dem Fahrzeugfahrgestell 296 verbunden ist, beinhalten. Der erste und der zweite Schalter 256 und 258 können in die geschlossene Position vorgespannt sein.
Wie vorstehend beschrieben, können eine oder mehrere der Steckdosen einen Sensor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, zu bestimmen, ob ein Verbinder darin vorhanden ist. Der Sensor kann an den Fahrzeugsteckdosen bereitgestellt sein, wie vorstehend erörtert, oder kann an einer Steckdose des Gebäudes bereitgestellt sein, die dazu konfiguriert ist, das elektrische Kabel aufzunehmen, welches das Fahrzeug mit dem Gebäude verbindet. In dieser Ausführungsform ist der Sensor, der sich an der Gebäudesteckdose befindet, dazu konfiguriert, drahtlos mit der Fahrzeugsteuerung zu kommunizieren.
Wenngleich vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Ansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen so beschrieben worden sein könnten, dass sie Vorteile bereitstellen oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften bevorzugt sind, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale oder einer oder mehrerer Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um gewünschte Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Folgendes beinhalten: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. Somit liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Standes der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Leistungselektronikwandler; und eine Steckdose, die in elektrischer Kommunikation mit dem Leistungselektronikwandler steht und dazu konfiguriert ist, externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen, wobei die Steckdose Folgendes beinhaltet: eine erste Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, eine erste Kategorie von externen Verbrauchern mit Leistung zu versorgen, wobei die erste Anschlussdose Öffnungen aufweist, die dazu angeordnet sind, Stifte einer ersten Art von Verbinder aufzunehmen, die der ersten Kategorie von externen Verbrauchern zugeordnet ist, und eine zweite Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, eine zweite Kategorie von externen Verbrauchern mit Leistung zu versorgen, wobei die zweite Anschlussdose Öffnungen aufweist, die anders angeordnet sind als die erste Anschlussdose, um Stifte einer zweiten Art von Verbinder aufzunehmen, die der zweiten Kategorie von externen Verbrauchern zugeordnet ist, wobei die erste und die zweite Anschlussdose an der Steckdose derart positioniert sind, dass sie sich überlappen, sodass jeweils nur einer von dem ersten und zweiten Verbinder in die Steckdose eingesteckt werden kann, um zu verhindern, dass der Leistungselektronikwandler die erste und zweite Kategorie von externen Verbrauchern gleichzeitig mit Leistung versorgt.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Öffnungen der ersten Anschlussdose in einer standardisierten Konfiguration angeordnet, wie von der National Electrical Manufacturers Association (NEMA) anerkannt, und die Öffnungen der zweiten Anschlussdose sind in einer nicht standardisierten Konfiguration angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Öffnungen der ersten Anschlussdose in einer NEMA-5-Konfiguration angeordnet und ist die erste Art von Verbinder ein NEMA-5-Verbinder.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die erste Kategorie von externen Verbrauchern Elektrowerkzeuge und beinhaltet die zweite Kategorie von externen Verbrauchern Gebäude.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: einen ersten Satz Drähte, der eine Verbindung zwischen dem Leistungselektronikwandler und der ersten Anschlussdose herstellt; und einen zweiten Satz Drähte, der eine Verbindung zwischen dem Leistungselektronikwandler und der zweiten Anschlussdose herstellt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Anschlussdose von der zweiten Anschlussdose umgeben.
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich mindestens eine der Öffnungen der ersten Anschlussdose innerhalb von fünf Millimetern von mindestens einer der Öffnungen der zweiten Anschlussdose.
Gemäß einer Ausführungsform überlappen sich die erste und die zweite Anschlussdose, sodass mindestens eine der Öffnungen der zweiten Anschlussdose durch den ersten Verbinder bedeckt ist, wenn dieser in der ersten Anschlussdose aufgenommen ist, und sodass mindestens eine der Öffnungen der ersten Anschlussdose durch den zweiten Verbinder bedeckt ist, wenn dieser in der zweiten Anschlussdose aufgenommen ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die erste Anschlussdose drei Öffnungen und beinhaltet die zweite Anschlussdose vier Öffnungen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steckdose ferner einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, das Vorhandensein von einem von dem ersten und zweiten Verbinder in ihrer jeweiligen Anschlussdose zu erfassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Traktionsbatterie; eine elektrische Maschine; einen Leistungselektronikwandler, der dazu konfiguriert ist, Leistung zwischen der Traktionsbatterie und der elektrischen Maschine zu übertragen, und eine Steckdose, die in elektrischer Kommunikation mit dem Leistungselektronikwandler steht und dazu konfiguriert ist, externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen, wobei die Steckdose Folgendes beinhaltet: eine Anschlussdose gemäß National Electrical Manufacturers Association (NEMA) 5, die zum Versorgen von Verbrauchern von entfernten Vorrichtungen konfiguriert ist, und eine spezifische Anschlussdose, die zum Versorgen eines Gebäudes mit Leistung konfiguriert ist, wobei die NEMA-5-Anschlussdose und die spezifische Anschlussdose an der Steckdose derart positioniert sind, dass sie sich überlappen, sodass jeweils nur ein Stecker in die Steckdose aufgenommen werden kann, um zu verhindern, dass der Leistungselektronikwandler entfernte Vorrichtungen und Gebäude gleichzeitig mit Leistung versorgt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die NEMA-5-Anschlussdose von der spezifischen Anschlussdose umgeben.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die NEMA-5-Anschlussdose drei Öffnungen und beinhaltet die spezifische Anschlussdose vier Öffnungen.
Gemäß einer Ausführungsform sind zwei der vier Öffnungen Leiteröffnungen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die NEMA-5-Steckdose an dem Fahrzeug geerdet und ist die spezifische Steckdose an Masse geerdet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Traktionsbatterie; eine elektrische Maschine; einen Leistungselektronikwandler, der dazu konfiguriert ist, Leistung zwischen der Traktionsbatterie und der elektrischen Maschine zu übertragen, eine erste Steckdose, die dazu konfiguriert ist, ein Gebäude mit dem Wandler mit Leistung zu versorgen; eine zweite Steckdose, die dazu konfiguriert ist, eine entfernte Vorrichtung mit dem Wandler mit Leistung zu versorgen; eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass ein Stecker in die erste Steckdose eingeführt wird, die zweite Steckdose stromlos zu schalten und die erste Steckdose mit Masse zu verbinden, und als Reaktion darauf, dass der Stecker aus der ersten Steckdose entfernt wird, die zweite Steckdose zu bestromen und die zweite Steckdose mit der Fahrzeugmasse zu verbinden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Schaltung zum Umschalten zwischen dem Wandler und den Steckdosen, die mindestens einen Schalter beinhaltet, wobei die Steuerung den Schalter öffnet, um die zweite Steckdose stromlos zu schalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Schaltung, die einen Leiter, einen Nullleiter und Masse zwischen dem Wandler und den Steckdosen beinhaltet; und einen ersten Schalter, der den Nullleiter elektrisch mit der Masse verbindet, wenn er geschlossen ist, wobei die Steuerung den ersten Schalter in den geschlossenen Zustand befiehlt, um die zweite Steckdose mit der Fahrzeugmasse zu verbinden, und den ersten Schalter in den offenen Zustand befiehlt, um die erste Steckdose mit der Masse zu verbinden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen zweiten Schalter an der Leitung gekennzeichnet, der dazu konfiguriert, die zweite Steckdose zu bestromen, wenn er geschlossen ist, und die zweite Steckdose stromlos zu schalten, wenn er geöffnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, ein Signal an die Steuerung auszugeben, das angibt, dass ein Stecker in die erste Steckdose eingeführt wird.

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Leistungselektronikwandler; und eine Steckdose, die in elektrischer Kommunikation mit dem Leistungselektronikwandler steht und dazu konfiguriert ist, externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen, wobei die Steckdose Folgendes beinhaltet: eine erste Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, eine erste Kategorie von externen Verbrauchern mit Leistung zu versorgen, wobei die erste Anschlussdose Öffnungen aufweist, die angeordnet sind, um Stifte einer ersten Art von Verbinder aufzunehmen, die der ersten Kategorie von externen Verbrauchern zugeordnet ist, und eine zweite Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, eine zweite Kategorie von externen Verbrauchern mit Leistung zu versorgen, wobei die zweite Anschlussdose Öffnungen aufweist, die anders angeordnet sind als die erste Anschlussdose, um Stifte einer zweiten Art von Verbinder aufzunehmen, die der zweiten Kategorie von externen Verbrauchern zugeordnet ist, wobei die erste und die zweite Anschlussdose an der Steckdose derart positioniert sind, dass sie sich überlappen, sodass jeweils nur einer von dem ersten und zweiten Verbinder in die Steckdose eingesteckt werden kann, um zu verhindern, dass der Leistungselektronikwandler die erste und zweite Kategorie von externen Verbrauchern gleichzeitig mit Leistung versorgt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Öffnungen der ersten Anschlussdose in einer standardisierten Konfiguration angeordnet sind, wie von der National Electrical Manufacturers Association (NEMA) anerkannt, und die Öffnungen der zweiten Anschlussdose in einer nicht standardisierten Konfiguration angeordnet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Öffnungen der ersten Anschlussdose in einer NEMA-5-Konfiguration angeordnet sind und die erste Art von Verbinder ein NEMA-5-Verbinder ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die erste Kategorie von externen Verbrauchern Elektrowerkzeuge beinhaltet und die zweite Kategorie von externen Verbrauchern Gebäude beinhaltet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten Satz Drähte, der eine Verbindung zwischen dem Leistungselektronikwandler und der ersten Anschlussdose herstellt; und einen zweiten Satz Drähte, der eine Verbindung zwischen dem Leistungselektronikwandler und der zweiten Anschlussdose herstellt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die erste Anschlussdose von der zweiten Anschlussdose umgeben ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei sich mindestens eine der Öffnungen der ersten Anschlussdose innerhalb von fünf Millimetern von mindestens einer der Öffnungen der zweiten Anschlussdose befindet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei sich die erste und die zweite Anschlussdose überlappen, sodass mindestens eine der Öffnungen der zweiten Anschlussdose durch den ersten Verbinder bedeckt ist, wenn dieser in der ersten Anschlussdose aufgenommen ist, und sodass mindestens eine der Öffnungen der ersten Anschlussdose durch den zweiten Verbinder bedeckt ist, wenn dieser in der zweiten Anschlussdose aufgenommen ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die erste Anschlussdose drei Öffnungen beinhaltet und die zweite Anschlussdose vier Öffnungen beinhaltet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steckdose ferner einen Sensor beinhaltet, der dazu konfiguriert ist, das Vorhandensein von einem von dem ersten und zweiten Verbinder in ihrer jeweiligen Anschlussdose zu erfassen.
Fahrzeug, umfassend: eine Traktionsbatterie; eine elektrische Maschine; einen Leistungselektronikwandler, der dazu konfiguriert ist, Leistung zwischen der Traktionsbatterie und der elektrischen Maschine zu übertragen; und eine Steckdose, die in elektrischer Kommunikation mit dem Leistungselektronikwandler steht und dazu konfiguriert ist, externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen, wobei die Steckdose Folgendes beinhaltet: eine Anschlussdose gemäß National Electrical Manufacturers Association (NEMA) 5, die dazu konfiguriert ist, Verbraucher von entfernten Vorrichtungen mit Leistung zu versorgen, und eine spezifische Anschlussdose, die dazu konfiguriert ist, ein Gebäude mit Leistung zu versorgen, wobei die NEMA-5-Anschlussdose und die spezifische Anschlussdose an der Steckdose derart positioniert sind, dass sie sich überlappen, sodass jeweils nur ein Stecker in die Steckdose aufgenommen werden kann, um zu verhindern, dass der Leistungselektronikwandler entfernte Vorrichtungen und Gebäude gleichzeitig mit Leistung versorgt.
Fahrzeug, umfassend: eine Traktionsbatterie; eine elektrische Maschine; einen Leistungselektronikwandler, der dazu konfiguriert ist, Leistung zwischen der Traktionsbatterie und der elektrischen Maschine zu übertragen; eine erste Steckdose, die dazu konfiguriert ist, ein Gebäude mit dem Wandler mit Leistung zu versorgen; eine zweite Steckdose, die dazu konfiguriert ist, eine entfernte Vorrichtung mit dem Wandler mit Leistung zu versorgen; eine Steuerung, die programmiert ist, um als Reaktion darauf, dass ein Stecker in die erste Steckdose eingeführt wird, die zweite Steckdose stromlos zu schalten und die erste Steckdose mit Masse zu verbinden, und als Reaktion darauf, dass der Stecker aus der ersten Steckdose entfernt wird, die zweite Steckdose zu bestromen und die zweite Steckdose mit der Fahrzeugmasse zu verbinden.
Fahrzeug nach Anspruch 12, ferner umfassend eine Schaltung zum Umschalten zwischen dem Wandler und den Steckdosen, die mindestens einen Schalter beinhaltet, wobei die Steuerung den Schalter öffnet, um die zweite Steckdose stromlos zu schalten.
Fahrzeug nach Anspruch 12, ferner umfassend: eine Schaltung, die einen Leiter, einen Nullleiter und Masse zwischen dem Wandler und den Steckdosen beinhaltet; und einen ersten Schalter, der den Nullleiter mit der Masse verbindet, wenn er geschlossen ist, wobei die Steuerung den ersten Schalter in den geschlossenen Zustand befiehlt, um die zweite Steckdose mit der Fahrzeugmasse zu verbinden, und den ersten Schalter in den offenen Zustand befiehlt, um die erste Steckdose mit der Masse zu verbinden.
Fahrzeug nach Anspruch 14, ferner umfassend einen zweiten Schalter an der Leitung, der dazu konfiguriert, die zweite Steckdose zu bestromen, wenn er geschlossen ist, und die zweite Steckdose stromlos zu schalten, wenn er geöffnet ist.