-
Feld der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug und ein Ladesystem.
-
Stand der Technik
-
Die
DE 10 2012 212 667 A1 offenbart ein Verfahren zur Ertüchtigung eines Batteriemanagementsystems, ein Batteriemanagementsystem, ein Batteriesystem und ein Kraftfahrzeug.
-
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Kern der Erfindung bei dem Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, das eine Insassenerkennungseinheit aufweist, besteht darin, dass überprüft wird, ob der elektrische Energiespeicher geladen wird und/oder geladen werden soll, wobei, wenn der elektrische Energiespeicher geladen wird oder geladen werden soll, überprüft wird, ob ein Fahrzeuginsasse in dem Fahrzeug anwesend ist, wobei, wenn ein Fahrzeuginsasse in dem Fahrzeug anwesend ist, zumindest eine Eigenschaft des Fahrzeuginsassen erfasst und ausgewertet wird und der Fahrzeuginsasse einer Kategorie von Fahrzeuginsassen zugeordnet wird, wobei ein Ladestrom des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von der Kategorie von Fahrzeuginsassen begrenzt wird.
-
Hintergrund der Erfindung ist, dass die Sicherheit des Fahrzeuginsassen bei einem Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers verbessert wird. Dabei wird der Ladestrom beziehungsweise die Ladeleistung an den Fahrzeuginsassen angepasst, so dass beispielsweise eine Fehlfunktion eines Herzschrittmachers durch die elektromagnetische Strahlung während des Ladevorgangs verhindert werden kann.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als Eigenschaft des Fahrzeuginsassen eine Position und/oder ein Gesundheitszustand und/oder ein Alter und/oder ein Körpermaß des Fahrzeuginsassen erfasst. Vorteilhafterweise wird dabei nicht nur eine Eigenschaft berücksichtigt, sondern mehrere Eigenschaften werden unterschiedlich gewichtet zur Zuordnung der Kategorie von Fahrzeuginsassen verwendet.
-
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn, wenn mehrere Fahrzeuginsassen in dem Fahrzeug anwesend sind, die höchste Kategorie von Fahrzeuginsassen aller Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs ausgewählt wird. Somit wird der Ladestrom an den vulnerabelsten Fahrzeuginsassen angepasst. Dabei wird der Ladestrom umso stärker begrenzt, je höher die Kategorie von Fahrzeuginsassen ist.
-
Vorteilhafterweise wird jeder Kategorie von Fahrzeuginsassen ein Ladestromgrenzwert für den elektrischen Energiespeicher zugeordnet, insbesondere mittels einer Tabelle und/oder Datenbank, insbesondere die in einer Speichereinheit gespeichert ist. Dadurch ist eine schnelle und einfache Zuordnung des Ladestromgrenzwertes während des Verfahrens ermöglicht.
-
Dabei ist es von Vorteil, wenn der Ladestrom des elektrischen Energiespeichers derart begrenzt wird, dass weder der Ladestromgrenzwert noch ein energiespeicherspezifischer Grenzwert für den Ladestrom überschritten wird, insbesondere wobei der energiespeicherspezifische Grenzwert von einem Betriebszustand des elektrischen Energiespeichers abhängig ist. Es wird zur Begrenzung des Ladestroms also neben der Kategorie von Fahrzeuginsassen auch der Betriebszustand des elektrischen Energiespeichers berücksichtigt, so dass ein kritischer Betriebszustand des elektrischen Energiespeichers verhindert werden kann.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird in Abhängigkeit von der Kategorie von Fahrzeuginsassen ein Warnsignal für die Fahrzeuginsassen erzeugt, insbesondere wobei als Warnsignal eine Anzeige in einer Bedienanzeige des Fahrzeugs oder ein akustisches Signal erzeugt wird. Dabei können die Fahrzeuginsassen nicht nur informiert werden, sondern auch aufgefordert werden, das Fahrzeug zu verlassen, um einen Ladevorgang mit erhöhtem Ladestrom zu ermöglichen. Außerdem ist es möglich, dass die Fahrzeuginsassen über einen induktiven Ladevorgang informiert werden, der beispielsweise von den Fahrzeuginsassen unbemerkt an einer Lichtzeichenanlage und/oder Lichtsignalanlage und/oder Ampel und/oder auf einem Parkplatz gestartet wurde.
-
Vorteilhafterweise werden Verfahrensschritte des Verfahrens zumindest teilweise wiederholt. Dadurch kann der Ladestrom während des Ladevorgangs an die aktuell im Fahrzeug befindlichen Fahrzeuginsassen angepasst werden.
-
Der Kern der Erfindung bei dem Fahrzeug aufweisend einen elektrischen Energiespeicher, besteht darin, dass das Fahrzeug eingerichtet ist, den elektrischen Energiespeicher mittels eines Verfahrens wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Verfahren bezogenen Ansprüche zu laden.
-
Vorteilhafterweise weist der elektrische Energiespeicher dazu eine Sicherheitseinheit auf, die eingerichtet ist, das Verfahren zumindest teilweise auszuführen.
-
Hintergrund der Erfindung ist, dass die Sicherheit des Fahrzeuginsassen bei einem Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers verbessert wird. Dabei wird der Ladestrom beziehungsweise die Ladeleistung an den Fahrzeuginsassen angepasst, so dass beispielsweise eine Fehlfunktion eines Herzschrittmachers durch die elektromagnetische Strahlung während des Ladevorgangs verhindert werden kann.
-
Der Kern der Erfindung bei dem Ladesystem für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugs besteht darin, dass das Ladesystem eingerichtet ist, den elektrischen Energiespeicher mittels eines Verfahrens wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Verfahren bezogenen Ansprüche zu laden.
-
Hintergrund der Erfindung ist, dass die Sicherheit des Fahrzeuginsassen bei einem Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers verbessert wird. Dabei wird der Ladestrom beziehungsweise die Ladeleistung an den Fahrzeuginsassen angepasst, so dass beispielsweise eine Fehlfunktion eines Herzschrittmachers durch die elektromagnetische Strahlung während des Ladevorgangs verhindert werden kann.
-
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
-
Figurenliste
-
Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ladesystems 10 für einen elektrischen Energiespeicher 1 eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
- 2 eine sichere Ladestrombegrenzung SCL als Funktion einer Kategorie von Fahrzeuginsassen und
- 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 1 eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
-
1 zeigt das Ladesystem 10 für einen elektrischen Energiespeicher 1, der zumindest eine elektrische Energiespeichereinheit, beispielsweise ein elektrisches Energiespeichermodul mit zumindest einer elektrischen Energiespeicherzelle, aufweist.
-
Das Ladesystem 10 weist den elektrischen Energiespeicher 1, eine Steuereinheit 2 für den elektrischen Energiespeicher 1, eine Ladevorrichtung 3, eine Sicherheitseinheit 4, ein Insassenerkennungssystem 5, eine Fahrzeugsteuereinheit 6, zumindest einen Fahrzeuginsassensensor 7 und eine Speichereinheit 8 auf.
-
Der elektrische Energiespeicher 1 ist datenleitend mit der Steuereinheit 2 für den elektrischen Energiespeicher 1, insbesondere einem Batteriemanagementsystem, verbunden. Die Steuereinheit 2 ist eingerichtet, den elektrischen Energiespeicher 1 zu steuern, beispielsweise eine Leistungsaufnahme oder Leistungsabgabe des elektrischen Energiespeichers 1 zu steuern, und/oder einen Sensor des elektrischen Energiespeichers 1 auszulesen.
-
Der elektrische Energiespeicher 1 ist elektrisch leitend mit der Ladevorrichtung 3, insbesondere einer fahrzeugexternen Ladestation oder einem fahrzeuginternen Generator, verbindbar. Dabei ist die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem elektrischen Energiespeicher 1 und der Ladevorrichtung 3 von der Steuereinheit 2 unterbrechbar. Vorzugsweise ist die Steuereinheit 2 weiterhin eingerichtet, den Ladestrom zu begrenzen beziehungsweise zu steuern.
-
Die Steuereinheit 2 ist datenleitend mit der Sicherheitseinheit 4 verbunden. Dabei ist die Sicherheitseinheit 4 in die Steuereinheit 2 integriert oder von der Steuereinheit 2 abgesetzt angeordnet.
-
Die Sicherheitseinheit 4 ist weiterhin datenleitend mit der Insassenerkennungseinheit 5, der Fahrzeugsteuereinheit 6 und der Speichereinheit 8 verbunden. Zusätzlich ist die Sicherheitseinheit 4 mittels der Steuereinheit 2 datenleitend mit der Ladevorrichtung 3 verbindbar. Alternativ kann die Sicherheitseinheit 4 auch unmittelbar datenleitend mit der Ladevorrichtung 3 verbunden sein.
-
Dabei ist die Sicherheitseinheit 4 eingerichtet, Signale von der Steuereinheit 2, der Fahrzeugsteuereinheit 6 und der Insassenerkennungseinheit 5 zu empfangen, auszuwerten und mit in der Speichereinheit 8 gespeicherten Daten zu vergleichen. Weiterhin ist die Sicherheitseinheit 4 eingerichtet, basierend auf dieser Auswertung eine Ladeanweisung an die Steuereinheit 2 und/oder die Ladevorrichtung 3 zu senden.
-
Die Insassenerkennungseinheit 5 ist datenleitend mit zumindest einem Fahrzeuginsassensensor 7 zur Insassenerkennung verbunden. Der Fahrzeuginsassensensor 7 ist beispielsweise eine optische Kamera und/oder ein Wärmesensor und/oder ein Kraftsensor.
-
Die Insassenerkennungseinheit 5 ist eingerichtet, die Signale des Fahrzeuginsassensensors 7 auszuwerten und eine Anzahl und/oder eine Position und/oder einen Gesundheitszustand und/oder ein Alter und/oder ein Körpermaß von Insassen des Fahrzeugs zu erkennen und an die Sicherheitseinheit 4 und/oder die Fahrzeugsteuereinheit 6 zu senden.
-
Die Sicherheitseinheit 4 ist eingerichtet, basierend auf den Daten der Insassenerkennungseinheit 5 Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs Kategorien von Fahrzeuginsassen zuzuordnen. Dabei werden die Kategorien von Fahrzeuginsassen derart gewählt, dass je höher ein Gesundheitsrisiko für den jeweiligen Fahrzeuginsassen durch einen Ladevorgang des Fahrzeugs beziehungsweise eine daraus resultierende elektromagnetische Strahlung ist, desto höher ist die Kategorie von Fahrzeuginsassen. Bei Fahrzeuginsassen aus verschiedenen Kategorien verwendet die Sicherheitseinheit 4 bei der Bestimmung der Ladeanweisung die Kategorie des Fahrzeuginsassen mit der höchsten Kategorie.
-
Falls kein Fahrzeuginsasse in dem Fahrzeug ist, wird die Kategorie 0 gewählt.
-
Die weiteren Kategorien umfassen beispielhaft aber nicht abschließend folgende Gruppen von Insassen:
- - Kategorie 1: gesunde Person, die keine gesundheitlichen Einschränkungen hat und weder Senior noch Kleinkind ist, insbesondere die weder jünger als 16 Jahre noch älter als 70 Jahre ist;
- - Kategorie 2: gesunde Person, die ein Senior ist, insbesondere die älter als 70 Jahre ist;
- - Kategorie 3: gesunde Person, die ein Kind ist, insbesondere die jünger als 16 Jahre und älter als 2 Jahre ist;
- - Kategorie 4: Person, die kein Kleinkind oder Säugling ist, insbesondere die älter als 2 Jahre ist, und gesundheitlich eingeschränkt ist, beispielsweise die einen Herzschrittmacher aufweist;
- - Kategorie 5: Person, die ein Kleinkind oder Säugling ist, insbesondere die jünger als 2 Jahre ist, oder schwangere Person.
-
Alternativ oder zusätzlich kann die Kategorisierung auch anhand gesundheitlicher Besonderheiten erfolgen, wie zum Beispiel metallischer Implantate im Körper der Person oder bestimmter Vorerkrankungen.
-
Die Speichereinheit 8 enthält zumindest eine Tabelle und/oder Datenbank mit sicheren Ladestromgrenzwerten SCL als Funktion der Kategorie von Fahrzeuginsassen, die beispielhaft in 2 dargestellt sind.
-
Die 2 zeigt Ladestromgrenzwerte SCL in Prozent von einem maximalen Ladestrom des elektrischen Energiespeichers 1 als Funktion der jeweiligen Kategorie von Fahrzeuginsassen.
-
In der Kategorie 0 kann der elektrische Energiespeicher 1 mit maximal 100 % des maximalen Ladestroms geladen werden, wenn keine technischen Beschränkungen seitens des elektrischen Energiespeichers 1 vorliegen.
-
In der Kategorie 1 kann der elektrische Energiespeicher 1 mit maximal 60 % des maximalen Ladestroms geladen werden, wenn keine technischen Beschränkungen seitens des elektrischen Energiespeichers 1 vorliegen.
-
In der Kategorie 2 kann der elektrische Energiespeicher 1 mit maximal 40 % des maximalen Ladestroms geladen werden, wenn keine technischen Beschränkungen seitens des elektrischen Energiespeichers 1 vorliegen.
-
In der Kategorie 3 kann der elektrische Energiespeicher 1 mit maximal 20 % des maximalen Ladestroms geladen werden, wenn keine technischen Beschränkungen seitens des elektrischen Energiespeichers 1 vorliegen.
-
In der Kategorie 4 kann der elektrische Energiespeicher 1 mit maximal 10 % des maximalen Ladestroms geladen werden, wenn keine technischen Beschränkungen seitens des elektrischen Energiespeichers 1 vorliegen.
-
In der Kategorie 5 wird ein Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers 1 von der Sicherheitseinheit 4 verhindert.
-
3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagram des Verfahrens 100 zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 1 eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- Mit einem ersten Verfahrensschritt 101 wird das Verfahren 100 gestartet.
-
In einem zweiten Verfahrensschritt 102 wird überprüft, ob der elektrische Energiespeicher 1 geladen wird beziehungsweise geladen werden soll.
-
Wenn der elektrische Energiespeicher 1 geladen wird oder geladen werden soll, wird in einem dritten Verfahrensschritt 103 ein Signal eines Fahrzeuginsassensensors 7 erfasst. Im anderen Fall wird das Verfahren 100 mit dem ersten Verfahrensschritt 101 fortgesetzt.
-
In einem vierten Verfahrensschritt 104 wird das Signal des Fahrzeuginsassensensors 7 ausgewertet, insbesondere gefiltert und analysiert. Vorzugweise wird dabei eine Anzahl und/oder eine Position und/oder einen Gesundheitszustand und/oder ein Alter und/oder ein Körpermaß von Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs erkannt.
-
In einem fünften Verfahrensschritt 105 wird der Fahrzeuginsasse beziehungsweise werden die Fahrzeuginsassen zumindest einer Kategorie von Fahrzeuginsassen zugeordnet.
-
In einem sechsten Verfahrensschritt 106 wird die höchste Kategorie von Fahrzeuginsassen aller Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs ausgewählt.
-
In einem siebten Verfahrensschritt 107 wird der ausgewählten Kategorie von Fahrzeuginsassen ein Ladestromgrenzwert SCL zugeordnet, insbesondere mittels einer Tabelle und/oder Datenbank, die in einer Speichereinheit 8 abgespeichert ist.
-
In einem achten Verfahrensschritt 108 wird eine Ladeanweisung an eine Steuereinheit 2 des elektrischen Energiespeichers 1 gesendet, die den Ladestromgrenzwert SCL enthält.
-
In einem neunten Verfahrensschritt 109 wird die Ladeanweisung von der Steuereinheit 2 empfangen, ausgewertet und der Ladestrom des elektrischen Energiespeichers derart angepasst, dass der Ladestromgrenzwert SCL nicht überschritten wird.
-
In einem zehnten Verfahrensschritt 110, insbesondere der gleichzeitig mit dem achten Verfahrensschritt 108 erfolgt, wird eine weitere Ladeanweisung an eine Fahrzeugsteuereinheit 6 gesendet, die den Ladestromgrenzwert SCL enthält.
-
In einem elften Verfahrensschritt 111 wird die weitere Ladeanweisung von der Fahrzeugsteuereinheit 6 empfangen, ausgewertet und ein Warnsignal für die Fahrzeuginsassen erzeugt. Beispielsweise wird als Warnsignal eine Anzeige in einer Bedienanzeige erzeugt, gemäß der das Fahrzeug geladen wird und von den Fahrzeuginsassen verlassen werden sollte, um gesundheitliche Schäden durch elektromagnetische Strahlung zu vermeiden.
-
In einem zwölften Verfahrensschritt 112 nach dem neunten Verfahrensschritt 109 und/oder dem elften Verfahrensschritt 111 wird das Verfahren beendet und anschließend gegebenenfalls mit dem ersten Verfahrensschritt 101 fortgesetzt.
-
Unter einem elektrischen Energiespeicher wird hierbei ein wiederaufladbarer Energiespeicher verstanden, insbesondere aufweisend eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeichermodul aufweisend zumindest eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeicherpack aufweisend zumindest ein Energiespeichermodul. Die Energiespeicherzelle ist als lithiumbasierte Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, ausführbar. Alternativ ist die Energiespeicherzelle als Lithium-Polymer-Batteriezelle oder Nickel-Metallhydrid-Batteriezelle oder Blei-Säure-Batteriezelle oder Lithium-Luft-Batteriezelle oder Lithium-Schwefel-Batteriezelle ausgeführt.
-
Unter einem Fahrzeug wird hierbei ein Landfahrzeug, zum Beispiel ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen, oder ein Luftfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug verstanden, insbesondere ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein batterieelektrisch angetriebenes Fahrzeug, das einen rein elektrischen Antrieb aufweist, oder ein Hybridfahrzeug, das einen elektrischen Antrieb und einen Verbrennungsmotor aufweist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012212667 A1 [0002]
- DE 102005023694 A1 [0003]
