DE102022106786A1

DE102022106786A1 - Computerimplementiertes Verfahren zur Durchführung eines Ladevorgangs einer Antriebsbatterie eines Kraftfahrzeugs an einem Ladeanschluss

Info

Publication number: DE102022106786A1
Application number: DE102022106786.6A
Authority: DE
Inventors: Raoul Heyne; Timo Kaul
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-03-23
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2023-09-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Durchführung eines Ladevorgangs einer Antriebsbatterie eines Kraftfahrzeugs an einem Ladeanschluss (2), umfassend die folgenden Schritte:- Durchführung eines Selbsttests des Ladeanschlusses (2);- Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Antriebsbatterie und dem Ladeanschluss;- Aufbau (3) einer elektronischen Kommunikationsverbindung zwischen einem Steuergerät (1) des Kraftfahrzeugs und dem Ladeanschluss, wobei der Aufbau (3) erst nach erfolgreicher Durchführung einer Autorisierung (4) abgeschlossen ist;- Verzögerung der Autorisierung (4); und- Durchführung des Ladevorgangs nach der Durchführung des Selbsttests und nach dem Aufbau (3) der Kommunikationsverbindung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Durchführung eines Ladevorgangs einer Antriebsbatterie eines Kraftfahrzeugs an einem Ladeanschluss gemäß Anspruch 1. Unter einem computerimplementierten Verfahren wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein Verfahren verstanden, bei dem elektronische Komponenten wie ein Prozessor oder eine Steuerungseinheit einige Schritte des Verfahrens durchführen.
Elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge erlangen immer mehr an Bedeutung. Um die in solchen Kraftfahrzeugen vorhandenen Antriebsbatterien mit Energie zu versorgen, werden Ladeanschlüsse verwendet, mit denen die Antriebsbatterie elektrisch verbunden wird. Ein Ladeanschluss kann auch als Ladesäule bezeichnet werden. Der Ladeanschluss kann beispielsweise elektrisch mit einem öffentlichen Stromnetz verbunden sein. Die in den Antriebsbatterien gespeicherte Energie wird verwendet, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. Bei der Durchführung eines Ladevorgangs an einem solchen Ladeanschluss werden üblicherweise Isolationsmessungen durchgeführt. Wenn ein Isolationsfehler entdeckt wird, wird eine Isolationsfehlermeldung ausgegeben. Ein solcher Isolationsfehler kann beispielsweise auftreten, wenn ein Kabelmantel der Ladestation beschädigt ist und eine Verbindung zur Erde besteht.
Nach der Detektion eines Isolationsfehlers ist in einigen Normen (z.B. DIN EN 61851-23) vorgeschrieben, dass ein Selbsttest des Ladeanschlusses durchgeführt werden muss. Ein solcher Selbsttest kann relativ lange dauern (beispielsweise 40 Sekunden) und wird begonnen, wenn die elektrische Verbindung zwischen der Antriebsbatterie und dem Ladeanschluss unterbrochen wurde, weil beispielsweise ein Stecker eines Kabels vom Ladeanschluss zum Kraftfahrzeug aus dem Kraftfahrzeug gezogen wurde. Wenn somit relativ zügig nach der Unterbrechung der elektrischen Verbindung ein neuer Ladevorgang gestartet werden soll, erfolgt dieser nicht, da erst der Selbsttest durchgeführt wird. Es wird lediglich eine Fehlermeldung ausgegeben, was unkomfortabel für einen Benutzer ist.
Aus DE 10 2015 107 161 A1 ist ein Verfahren zum Erfassen eines Ladevorgangendes bekannt. Es wird ein Ladebereitschaftssignal verwendet, das nach der Prüfung der Ladebereitschaft mit dem Kraftfahrzeug nach dem Laden anzeigt, dass geladen werden kann.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Beeinträchtigungen für einen Benutzer zu verringern, wenn er einen Ladevorgang einer Antriebsbatterie an einem Ladeanschluss durchführen möchte.
Diese Aufgabe wird durch Verfahren nach Anspruch 1, durch einen Ladeanschluss nach Anspruch 9 und ein System nach Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß Anspruch 1 wird ein Selbsttest des Ladeanschlusses durchgeführt. Außerdem wird eine elektrische Verbindung zwischen der Antriebsbatterie und dem Ladeanschluss hergestellt. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem ein Stecker eines Kabels in einen passenden Anschluss des Kraftfahrzeugs gesteckt wird. Dieser Schritt kann beispielsweise von einem Benutzer durchgeführt werden. Die übrigen Schritte können insbesondere von elektronischen Komponenten wie einem Prozessor und/oder einer Steuerungseinheit durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass die Herstellung der elektrischen Verbindung und die Durchführung des Selbsttestes zeitlich unabhängig voneinander sind. Der Selbsttest kann durchgeführt werden, bevor, nachdem und/oder während die elektrische Verbindung hergestellt wird.
Es wird eine elektronische Kommunikationsverbindung zwischen einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs und dem Ladeanschluss durchgeführt. Der Aufbau ist erst nach erfolgreicher Durchführung einer Autorisierung abgeschlossen. Die Autorisierung kann beispielsweise zwischen dem Steuergerät und dem Ladeanschluss erfolgen. Es ist auch möglich, dass für die Autorisierung ein RFID-Chip verwendet wird. Beispielsweise kann ein Benutzer diesen RFID-Chip für die Durchführung der Autorisierung in die Nähe eines RFID-Lesegeräts des Ladeanschlusses bringen.
Es ist nun vorgesehen, dass die Autorisierung verzögert wird. Vorzugsweise wird die Autorisierung um mehr als 30, besonders bevorzugt um mehr als 40 Sekunden verzögert. Der Ladevorgang wird erst nach der Durchführung des Selbsttests und nach Aufbau der Kommunikationsverbindung durchgeführt. Die Verzögerung der Autorisierung ist deshalb vorteilhaft, da dann genügend Zeit vorhanden ist, um den Selbsttest durchzuführen, bevor der Ladevorgang gestartet wird und beispielsweise andere Schritte im Kommunikationsablauf in einen Timeout laufen könnten. Es gibt somit beim Start des Ladevorgangs keinen Fehler, da der Selbsttest bereits beendet ist. Dies ist für einen Benutzer besonders komfortabel.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Autorisierung verzögert werden, bis der Selbsttest durchgeführt worden ist. Dies ist vorteilhaft, damit das Auftreten eines Fehlers, weil der Selbsttest noch nicht beendet ist, wenn die Kommunikationsverbindung hergestellt ist, verhindert wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Selbsttest durchgeführt werden, nachdem und weil ein Isolationsfehler oder eine Isolationswarnung während eines zuvor unter Verwendung des Ladeanschlusses durchgeführten Ladevorgangs detektiert worden ist. Der zuvor durchgeführte Ladevorgang kann dabei mit der gleichen Antriebsbatterie oder mit einer anderen Antriebsbatterie eines anderen Kraftfahrzeugs durchgeführt worden sein. Es ist möglich, dass nach der Detektion des Isolationsfehlers eine Isolationsfehlermeldung ausgegeben wurde.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Selbsttest eine Isolationsmessung umfassen. Dabei kann beispielsweise ein Isolationswiderstand des Ladeanschlusses gemessen werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Selbsttest durch einen Isolationswächter des Ladeanschlusses durchgeführt werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Selbsttest während des Aufbaus der Verbindung durchgeführt werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann bei der Autorisierung das Steuergerät ein erstes Signal an den Ladeanschluss übertragen, das einen Hinweis auf einen für mehrere Steuergeräte verwendeten Identifikator umfasst. Die Autorisierung wird erfolgreich durchgeführt, falls der Identifikator vom Ladeanschluss empfangen wurde. Dabei ist zu beachten, dass die Autorisierung trotzdem verzögert wird. Sie wird also nicht direkt nach Empfang des Identifikators erfolgreich durchgeführt, sondern erst nach der Verzögerung. Da der Identifikator von mehreren Steuergeräten verwendet wird, handelt es sich nicht um einen Identifikator im eigentlichen Sinne, sondern um einen Pseudo-Identifikator, der lediglich verwendet wird, um die Autorisierung durchzuführen, obwohl eigentlich keine sichere Autorisierung verwendet werden soll. Die Autorisierung wird in diesem Fall nur ausgeführt, damit die Verzögerung erfolgen kann, obwohl keine Autorisierung aus Sicherheitsgründen benötigt wird. Eine Erhöhung der Sicherheit soll nicht erreicht werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Verzögerung durchgeführt werden, indem der Ladeanschluss auf eine Anfrage, beispielsweise des Steuergeräts, ein zweites Signal, beispielsweise an das Steuergerät, ausgibt. Das zweite Signal kann einen Hinweis darauf umfassen, dass die Autorisierung durchgeführt wird und noch Zeit benötigt. Auf diese Weise wird die Verzögerung erreicht, ohne dass eine Fehlermeldung erzeugt oder die Autorisierung abgebrochen wird. Das zweite Signal kann beispielsweise den Status „Ongoing“ im Sinne der Norm DIN EN ISO 15118-2 umfassen. Mit diesem Status kann die Autorisierung um maximal 55 Sekunden verzögert werden. Da die Durchführung des Selbsttests häufig höchstens ungefähr 40 Sekunden dauert, ist dies ausreichend, um den Selbsttest abzuschließen, bevor die verzögerte Autorisierung erfolgreich durchgeführt wurde.
Der Ladeanschluss gemäß Anspruch 9 umfasst ein digitales elektronisches Speichermedium und eine digitale elektronische Verarbeitungseinheit. Im Speichermedium sind Instruktionen gespeichert. Die Verarbeitungseinheit ist dazu ausgebildet, die Instruktionen auszulesen und auszuführen. Die Verarbeitungseinheit ist außerdem dazu ausgebildet, bei Ausführung der Instruktionen einen Selbsttest des Ladeanschlusses durchzuführen und eine elektronische Kommunikationsverbindung zwischen einem Steuergerät eines elektrisch mit dem Ladeanschluss verbundenen Kraftfahrzeugs und dem Ladeanschluss aufzubauen. Dabei ist der Aufbau erst nach erfolgreicher Durchführung einer Autorisierung abgeschlossen. Die Verarbeitungseinheit ist außerdem dazu ausgebildet, bei Ausführung der Instruktionen die Autorisierung zu verzögern und den Ladevorgang nach der Durchführung des Selbsttests und nach Aufbau der Kommunikationsverbindung durchzuführen.
Es ist auch möglich, dass die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, einzelne oder mehrere Verfahrensschritte auszuführen, die in dieser Beschreibung im Zusammenhang mit Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden.
Das System gemäß Anspruch 10 umfasst einen Ladeanschluss nach einer Ausführungsform der Erfindung und das Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Abbildung. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Merkmale sowie für Merkmale mit gleichen oder ähnlichen Funktionen die gleichen Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigt
1 eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Kommunikationsverbindung zwischen einem Ladeanschluss und einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs mit einer Antriebsbatterie.
In 1 ist der Kommunikationsablauf zwischen einem Steuergerät 1 eines Kraftfahrzeugs und einem Ladeanschluss 2 dargestellt, bevor ein Ladevorgang gestartet wird. Zunächst werden verschiedene Signale 3 zwischen dem Steuergerät 1 und dem Ladeanschluss 2 ausgetauscht. Die Autorisierung 4 wird nach dem Austausch der Signale 3 durchgeführt.
Nachdem eine Anfrage zur Autorisierung 4 vom Ladeanschluss 2 empfangen wurde, wird als Antwort an das Steuermittel 1 gesendet, dass für die Autorisierung 4 noch Zeit benötigt wird. Dies kann beispielsweise mit dem Status „Ongoing“ im Sinne der Norm DIN EN ISO 15118-2 erfolgen. Vorzugsweise wird mit diesem Status die Autorisierung 4 um 55 Sekunden verzögert, sodass vor der erfolgreich durchgeführten Autorisierung 4 der Selbsttest beendet und der Ladevorgang problemlos gestartet werden kann.
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 102015107161 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 61851-23 [0003]
DIN EN ISO 15118-2 [0016, 0023]

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zur Durchführung eines Ladevorgangs einer Antriebsbatterie eines Kraftfahrzeugs an einem Ladeanschluss (2), umfassend die folgenden Schritte: - Durchführung eines Selbsttests des Ladeanschlusses (2); - Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Antriebsbatterie und dem Ladeanschluss; - Aufbau (3) einer elektronischen Kommunikationsverbindung zwischen einem Steuergerät (1) des Kraftfahrzeugs und dem Ladeanschluss, wobei der Aufbau (3) erst nach erfolgreicher Durchführung einer Autorisierung (4) abgeschlossen ist; - Verzögerung der Autorisierung (4); und - Durchführung des Ladevorgangs nach der Durchführung des Selbsttests und nach dem Aufbau (3) der Kommunikationsverbindung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Autorisierung (4) verzögert wird, bis der Selbsttest durchgeführt worden ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbsttest durchgeführt wird, nachdem und weil ein Isolationsfehler oder eine Isolationswarnung während eines zuvor unter Verwendung des Ladeanschlusses (2) durchgeführten Ladevorgangs detektiert worden ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbsttest eine Isolationsmessung umfasst.
Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbsttest durch einen Isolationswächter des Ladeanschlusses (2) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbsttest während des Aufbaus (3) der Verbindung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Autorisierung (4) das Steuergerät (1) ein erstes Signal an den Ladeanschluss überträgt, wobei das erste Signal einen Hinweis auf einen für mehrere Steuergeräte verwendeten Identifikator umfasst, wobei die Autorisierung (4) erfolgreich durchgeführt wird, falls der Identifikator vom Ladeanschluss (2) empfangen wurde.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerung durchgeführt wird, indem der Ladeanschluss (2) auf eine Anfrage ein zweites Signal ausgibt, wobei das zweite Signal einen Hinweis darauf umfasst, dass die Autorisierung (4) durchgeführt wird und noch Zeit benötigt.
Ladeanschluss (2), umfassend ein digitales elektronisches Speichermedium und eine digitale elektronische Verarbeitungseinheit, wobei im Speichermedium Instruktionen gespeichert sind, wobei die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, die Instruktionen auszulesen und auszuführen, wobei die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, bei Ausführung der Instruktionen ein Verfahren mit den folgenden Schritten auszuführen: - Durchführung eines Selbsttests des Ladeanschlusses (2); - Aufbau (3) einer elektronischen Kommunikationsverbindung zwischen einem Steuergerät (1) eines elektrisch mit dem Ladeanschluss (2) verbundenen Kraftfahrzeugs und dem Ladeanschluss (2), wobei der Aufbau (3) erst nach erfolgreicher Durchführung einer Autorisierung (4) abgeschlossen ist; - Verzögerung der Autorisierung (4); und - Durchführung des Ladevorgangs nach der Durchführung des Selbsttests und nach Aufbau der Kommunikationsverbindung.
System, umfassend einen Ladeanschluss (2) nach dem vorherigen Anspruch und das Kraftfahrzeug.