DE102023101719A1

DE102023101719A1 - Ladeadapter zum unterstützen von bidirektionaler energieübertragung zwischen mehreren energieeinheiten

Info

Publication number: DE102023101719A1
Application number: DE102023101719.5A
Authority: DE
Inventors: Stuart C. Salter; Ryan O'Gorman; Timothy Harris; Peter Phung; Katherine Howard-Cone
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2023-01-24
Publication date: 2023-07-27
Also published as: CN116533789A; US20230234458A1

Abstract

Ladeadapter können als Teil eines bidirektionalen Energieübertragungssystems zum Laden mehrerer Fahrzeuge von einer einzelnen Leistungsquelle bereitgestellt werden. Ein beispielhafter Ladeadapter kann intelligentes Laden mehrerer Fahrzeuge von der Stromquelle durch verschiedene Konfigurationen (z. B. Daisy Chain, Multiplex usw.) und Strategien (z. B. sequentiell, parallel, stufenweise usw.) ermöglichen. Ein Mikrocontroller des Ladeadapters kann als primäre Steuerung des Energieflusses durch ein bidirektionales Energieübertragungssystem dienen, wobei andere verbundene Vorrichtungen, wie etwa die Ladequelle, Fahrzeuge und andere Ladeadapter, dazu konfiguriert sind, als Peripheriesteuervorrichtungen zu fungieren. Der Ladeadapter kann eine wechselstromgekoppelte Ausgestaltung umsetzen, bei der ein gemeinsamer Spannungsbus genutzt wird, um Energie an andere Ladeadapter zu spleißen, um bidirektionale Energieübertragungen zu ermöglichen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Ladeadapter, die zum gleichzeitigen Laden mehrerer Fahrzeuge von einer einzelnen Ladequelle konfiguriert sind.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeuge unterscheiden sich von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, da sie selektiv durch eine oder mehrere mit einem Traktionsbatteriepack betriebene elektrische Maschinen angetrieben werden. Die elektrischen Maschinen können die elektrifizierten Fahrzeuge anstelle von oder in Kombination mit einer Brennkraftmaschine antreiben. Elektrifizierte Fahrzeuge vom Plug-in-Typ beinhalten eine oder mehrere Ladeschnittstellen zum Laden des Traktionsbatteriepacks. Elektrifizierte Fahrzeuge vom Plug-in-Typ werden üblicherweise geladen, während sie an einer Ladestation oder einer anderen Versorgungsstromquelle geparkt sind. Typischerweise sind Ladestationen nur dazu in der Lage, ein Fahrzeug gleichzeitig zu laden.
KURZDARSTELLUNG
Ein Ladeadapter für ein bidirektionales Energieübertragungssystem gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem einen Einlassanschluss, der dazu konfiguriert ist, mit einem ersten Ladekabel verbunden zu sein, einen Koppler, der dazu konfiguriert ist, mit einer Ladeanschlussbaugruppe eines Fahrzeugs verbunden zu sein, und einen Auslassanschluss, der dazu konfiguriert ist, mit einem zweiten Ladekabel verbunden zu sein, und einen Mikrocontroller, der dazu programmiert ist, eine Arbitrierungslogik zum Steuern eines Energieflusses innerhalb des bidirektionalen Energieübertragungssystems auszuführen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorgenannten Ladeadapters arbeiten der Einlassanschluss, der Koppler und der Auslassanschluss auf einem gemeinsamen Spannungsbus.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Ladeadapter ist ein erster Satz von Relais dazu ausgelegt, den Energiefluss, der zu/von dem Auslassanschluss übertragen wird, zu steuern, und ist ein zweiter Satz von Relais dazu ausgelegt, den Energiefluss, der zu/von dem Koppler übertragen wird, zu steuern.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Ladeadapter ist der Ladeadapter zwischen eine Ladequelle und ein Fahrzeug des bidirektionalen Energieübertragungssystems geschaltet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Ladeadapter beinhaltet der Ladeadapter ferner eine erste Stromleitung, eine zweite Stromleitung, eine Masseleitung, eine Steuerpilotleitung und eine Näherungspilotleitung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Ladeadapter beinhalten das erste Ladekabel, das zweite Ladekabel und der Koppler jeweils Drähte/Stifte, die jeder von der ersten Stromleitung, der zweiten Stromleitung, der Masseleitung, der Steuerpilotleitung und der Näherungspilotleitung entsprechen, um die Energie zu übertragen und Signale innerhalb des Ladeadapters zu kommunizieren.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Ladeadapter ist eine Leistungsversorgung zum selektiven Versorgen des Mikrocontrollers mit Leistung konfiguriert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Ladeadapter ist der Mikrocontroller ein Local Interconnect Network (LIN)-Mikrocontroller.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Ladeadapter ist eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung zum Aufbauen einer drahtlosen Kommunikation zwischen dem Ladeadapter und anderen Komponenten des bidirektionalen Energieübertragungssystems ausgelegt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Ladeadapter ist ein Stromsensor dazu konfiguriert, eine Strommenge zu messen, die durch den Auslassanschluss fließt.
Ein bidirektionales Energieübertragungssystem gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Ladequelle, ein erstes Fahrzeug, das ein erstes Traktionsbatteriepack beinhaltet, ein zweites Fahrzeug, das ein zweites Traktionsbatteriepack beinhaltet, und einen Ladeadapter, der dazu konfiguriert ist, einen gemeinsamen Spannungsbus zum Übertragen von Energie, die von der Ladequelle empfangen wird, an jedes von dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug einzurichten, um das erste Traktionsbatteriepack und das zweite Traktionsbatteriepack gleichzeitig zu laden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorgenannten Systems beinhaltet der Ladeadapter einen Mikrocontroller, der dazu programmiert ist, eine Arbitrierungslogik zum Steuern eines Energieflusses von der Ladequelle zu jedem von dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug auszuführen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorgenannten Systeme ist der Mikrocontroller ferner dazu programmiert, eine Anzahl von Spleißverbindungen des Ladeadapters auf Grundlage einer Rückmeldung von einem Stromsensor des Ladeadapters zu schätzen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Systeme wird die Anzahl der Spleißverbindungen auf Grundlage einer Widerstandsdeltamessung geschätzt, die aus einer Lookup-Tabelle abgeleitet wird.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Systeme ist der Mikrocontroller ein Local Interconnect Network (LIN)-Mikrocontroller.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Systeme ist der Mikrocontroller ferner dazu programmiert, die Arbitrierungslogik unter Verwendung einer sequentiellen Energieübertragungsstrategie, einer parallelen Energieübertragungsstrategie oder einer stufenweisen Energieübertragungsstrategie auszuführen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Systeme ist der Mikrocontroller ferner dazu programmiert, den Energiefluss zu dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug auf Grundlage der Arbitrierungslogik zu priorisieren und zu staffeln.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Systeme beinhaltet der Ladeadapter ferner eine erste Stromleitung, eine zweite Stromleitung, eine Masseleitung, eine Steuerpilotleitung und eine Näherungspilotleitung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Systeme ist der Ladeadapter durch ein erstes Ladekabel mit der Ladequelle verbunden und beinhaltet der Ladeadapter einen Koppler, der dazu konfiguriert ist, mit einer Ladeanschlussbaugruppe des ersten Fahrzeugs verbunden zu sein. Der Ladeadapter ist durch ein zweites Ladekabel mit dem zweiten Fahrzeug verbunden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorgenannten Systeme ist ein zweiter Ladeadapter mit einer Ladeanschlussbaugruppe des zweiten Fahrzeugs verbunden und ist ein drittes Ladekabel mit dem zweiten Ladeadapter und einem dritten Fahrzeug verbunden.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, der Patentansprüche oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen, was beliebige ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen individuellen Merkmale beinhaltet, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination herangezogen werden. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern derartige Merkmale nicht unvereinbar sind.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Zeichnungen lassen sich kurzgefasst wie folgt beschreiben.
Figurenliste

1 veranschaulicht schematisch ein bidirektionales Energieübertragungssystem, das zum Laden mehrerer Fahrzeuge von einer einzelnen Ladequelle konfiguriert ist.
2 veranschaulicht schematisch einen beispielhaften Ladeadapter eines bidirektionalen Energieübertragungssystems.
3 veranschaulicht schematisch eine beispielhafte Konfiguration eines bidirektionalen Energieübertragungssystems.
4 veranschaulicht schematisch eine weitere beispielhafte Konfiguration eines bidirektionales Energieübertragungssystems.
5 veranschaulicht schematisch eine weitere beispielhafte Konfiguration eines bidirektionales Energieübertragungssystems.
6 veranschaulicht schematisch noch eine weitere beispielhafte Konfiguration eines bidirektionales Energieübertragungssystems.
7A und 7B veranschaulichen schematisch ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern eines bidirektionalen Energieübertragungssystems zum Laden mehrerer Fahrzeuge von einer einzelnen Ladequelle.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft Ladeadapter zum gleichzeitigen Laden mehrerer Fahrzeuge von einer einzelnen Stromquelle. Ein beispielhafter Ladeadapter kann intelligentes Laden mehrerer Fahrzeuge von der Stromquelle durch verschiedene Konfigurationen (z. B. Daisy Chain, Multiplex usw.) und Strategien (z. B. sequentiell, parallel, stufenweise usw.) ermöglichen. Ein Mikrocontroller des Ladeadapters kann als primäre Steuerung des Energieflusses durch ein bidirektionales Energieübertragungssystem dienen, wobei andere verbundene Vorrichtungen, wie etwa die Ladequelle, Fahrzeuge und andere Ladeadapter, dazu konfiguriert sind, als Peripheriesteuervorrichtungen zu fungieren. Der Ladeadapter kann eine wechselstromgekoppelte Ausgestaltung umsetzen, bei der ein gemeinsamer Spannungsbus genutzt wird, um Energie an andere Ladeadapter zu spleißen, um bidirektionale Energieübertragungen zu ermöglichen. Diese und andere Merkmale dieser Offenbarung werden in den folgenden Absätzen dieser detaillierten Beschreibung ausführlicher erörtert.
1 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes bidirektionales Energieübertragungssystem 10 (nachstehend „das System 10“) zum bidirektionalen Übertragen von Energie zwischen mehreren Fahrzeugen. Insbesondere kann das System 10 genutzt werden, um mehrere Fahrzeuge gleichzeitig von einer einzelnen Ladequelle 12 zu laden. Die Ladequelle 12 kann eine öffentliche Ladestation, eine Heimladestation (z. B. eine Wallbox), eine Gleichstrom-Schnellladestation oder eine beliebige andere Art von Ladequelle sein.
Die Ladequelle 12 kann an eine Netzstromquelle 14 (z. B. Wechselstrom, Solarstrom, Windkraft oder Kombinationen davon) wirkgekoppelt sein. Die Ladequelle 12 kann daher die Schnittstelle zum Laden des einen oder der mehreren Fahrzeuge unter Verwendung von Strom bereitstellen, der durch die Netzstromquelle 14 zugeführt wird.
Ein Host-Fahrzeug 16 kann mit der Ladequelle 12 wirkverbunden sein und ein oder mehrere Ersatzfahrzeuge 18_A bis 18_N, wobei „N“ eine beliebige Zahl darstellt, können mit dem Host-Fahrzeug 16 wirkverbunden sein. Das System 10 kann dazu konfiguriert sein, bidirektionale Energieübertragungen von der Ladequelle 12 zu dem Host-Fahrzeug 16 und dann zu dem einen oder den mehreren Ersatzfahrzeugen 18 oder von dem Host-Fahrzeug 16 und/oder einem oder mehreren der Ersatzfahrzeuge 18 zurück zu der Ladequelle 12 zu ermöglichen, wie zum Beispiel zum Versorgen von Haushaltsverbrauchern mit Leistung. Wenn hierin nicht anders angegeben, kann sich das Bezugszeichen „18“, wenn es ohne unmittelbar nach dem Bezugszeichen folgenden alphabetischen Bezeichner verwendet wird, auf ein beliebiges der Ersatzfahrzeuge beziehen.
In einer Ausführungsform sind das Host-Fahrzeug 16 und jedes verbundene Ersatzfahrzeug 18 elektrifizierte Plug-in-Fahrzeuge (z. B. ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (plug-in hybrid electric vehicle - PHEV) oder ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV)). Das Host-Fahrzeug 16 und die Ersatzfahrzeuge 18 können jeweils ein Traktionsbatteriepack 20 (oder eine andere Art von Energiespeichereinheit) beinhalten, das Teil eines elektrifizierten Antriebsstrangs ist, der dazu in der Lage ist, ein Drehmoment von einer elektrischen Maschine (z. B. einem Elektromotor) zum Antreiben von jeweiligen Antriebsrädern jedes Fahrzeugs aufzubringen. Daher kann der Antriebsstrang jedes Fahrzeugs, das dem System 10 zugeordnet ist, den Satz der Antriebsräder entweder mit oder ohne Unterstützung einer Brennkraftmaschine elektrisch antreiben.
Obwohl schematisch gezeigt, kann jedes Traktionsbatteriepack 20, das mit dem System 10 verbunden ist, als Hochspannungstraktionsbatteriepack konfiguriert sein, das eine Vielzahl von Batteriearrays 22 (d. h. Batteriebaugruppen oder Gruppierungen von Batteriezellen) beinhaltet, die dazu in der Lage ist, elektrische Leistung an eine oder mehrere elektrische Maschinen auszugeben. Andere Arten von Energiespeichereinheiten und/oder -ausgabevorrichtungen können ebenfalls verwendet werden, um die Fahrzeuge 16, 18, die dem System 10 zugeordnet sind, elektrisch zu betreiben.
In der veranschaulichten Ausführungsform sind das Host-Fahrzeug 16 und das Ersatzfahrzeug 18_A schematisch als Pickup-Trucks veranschaulicht, ist das Ersatzfahrzeug 18_B schematisch als ein Van veranschaulicht und ist das Ersatzfahrzeug 18_N schematisch als eine Limousine veranschaulicht. Es werden jedoch auch andere Fahrzeugkonfigurationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung in Betracht gezogen. Die Lehren dieser Offenbarung sollten daher so verstanden werden, dass sie für jede Art von Fahrzeug als das Host-Fahrzeug 16 und für jede Art von Fahrzeug als jedes der Ersatzfahrzeuge 18 gelten. Zum Beispiel könnten die dem System 10 zugeordneten Fahrzeuge eine beliebige Kombination aus Autos, Lastwagen, Vans, Geländewagen (Sport Utility Vehicles - SUVs) usw. beinhalten.
Obwohl in den Figuren dieser Offenbarung eine spezifische Beziehung der Komponenten veranschaulicht ist, sollen die Veranschaulichungen diese Offenbarung nicht einschränken. Die Platzierung und Ausrichtung der verschiedenen Komponenten der dargestellten Fahrzeuge sind schematisch gezeigt und könnten innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung variieren. Zusätzlich sind die verschiedenen dieser Offenbarung beigefügten Figuren nicht zwingend maßstabsgetreu gezeichnet und können einige Merkmale vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um gewisse Details einer konkreten Komponente hervorzuheben.
Von Zeit zu Zeit kann das Laden der Energiespeichervorrichtungen (z. B. Batteriezellen) des Traktionsbatteriepacks 20 jedes Fahrzeugs 16, 18 erforderlich oder erwünscht sein. Jedes Fahrzeug 16, 18 kann daher mit einem Ladesystem ausgestattet sein, das eine oder mehrere Ladeanschlussbaugruppen 24 beinhaltet. Die genaue Positionierung jeder Ladeanschlussbaugruppe 24, die in 1 gezeigt ist, ist nur beispielhaft und soll diese Offenbarung nicht einschränken. Jede Ladeanschlussbaugruppe 24 könnte sich an einer beliebigen zugänglichen Stelle (z. B. vorne außen, hinten außen, Ladefläche oder anderen Laderaumstellen usw.) jedes Fahrzeugs 16, 18 befinden.
Eine Vielzahl von Ladekabeln 26 kann verwendet werden, um die Fahrzeuge 16, 18 des Systems 10 betriebsfähig mit der Ladequelle 12 zu verbinden. Das System 10 kann ferner einen oder mehrere Ladeadapter 28 beinhalten, die ermöglichen, dass mehrere Fahrzeuge 16, 18 gleichzeitig von der Ladequelle 12 geladen werden (oder Energie auf eine gewünschte Weise austauschen). In der veranschaulichten Ausführungsform ist ein Ladeadapter 28 mit jeder Ladeanschlussbaugruppe 24 verbunden, und ein erstes Ladekabel 26 kann betriebsfähig zwischen die Ladequelle 12 und einen ersten Ladeadapter 28 geschaltet sein, der an die Ladeanschlussbaugruppe 24 des Host-Fahrzeug 16 gekoppelt ist, ein zweites Ladekabel 26 kann betriebsfähig zwischen den ersten Ladeadapter 28 und einen zweiten Ladeadapter 28 geschaltet sein, der an die Ladeanschlussbaugruppe 24 des Ersatzfahrzeugs 18_A gekoppelt ist, ein drittes Ladekabel 26 kann betriebsfähig zwischen den zweiten Ladeadapter 28 und einen dritten Ladeadapter 28 geschaltet sein, der an die Ladeanschlussbaugruppe 24 des Ersatzfahrzeugs 18_B gekoppelt ist, usw., um die Anzahl „N“ von Ersatzfahrzeugen 18 mit dem System 10 zum Laden/Übertragen von Energie betriebsfähig zu verbinden. Die Gesamtanzahl der Ladekabel 26 und Ladeadapter 28, die innerhalb des Systems 10 eingesetzt werden, soll diese Offenbarung nicht einschränken und kann zum Beispiel in Abhängigkeit von der Anzahl der Ersatzfahrzeuge 18 variieren, die während eines bidirektionalen Energieübertragungsereignisses vorhanden sind.
Auch wenn dies in der stark schematischen Darstellung in 1 nicht konkret gezeigt ist, kann das jeweilige Ladesystem jedes Fahrzeugs 16, 18 mit verschiedenen Komponenten ausgestattet sein, um bidirektionale Leistungsübertragungen zu/von der Energiespeichereinheit jedes jeweiligen Fahrzeugs zu ermöglichen. Beispielhafte Komponenten zum Ermöglichen von bidirektionalen Leistungsübertragungen können unter anderem ein Ladegerät, einen DC-DC-Wandler, Hochspannungsrelais oder -schütze, eine Motorsteuerung (die als Wechselrichtersystemsteuerung oder ISC bezeichnet werden kann) usw. beinhalten.
Das System 10 kann dazu konfiguriert sein, Durchgangsladetechniken einzusetzen, wenn die mehreren Fahrzeuge 16, 18 von der Ladequelle 12 geladen werden. In dieser Offenbarung gibt der Ausdruck „Durchgangsladen“ die Fähigkeit eines Fahrzeugs an, die gesamte oder einen Teil der von einer Ladequelle empfangenen Leistung an ein anderes Fahrzeug zu übertragen, um den Ladebedarf dieses Fahrzeugs zu erfüllen, ohne dass das andere Fahrzeug direkt mit der Ladequelle 12 verbunden ist.
Ein beispielhafter Ladeadapter 28 des Systems 10 ist in 2 veranschaulicht. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Ladeadapter 28 zwischen die Ladequelle 12 und ein Host-Fahrzeug 16 geschaltet. Zusätzliche Ladeadapter des Systems 10 könnten eine Konfiguration einsetzen, die dem in 2 gezeigten Ladeadapter 28 ähnelt.
Der Ladeadapter 28 kann einen Einlassanschluss 30, einen Koppler 32 und einen Auslassanschluss 34 beinhalten. Der Einlassanschluss 30 kann dazu konfiguriert sein, einen Koppler 36 eines Ladekabels 26 aufzunehmen, das mit der Ladequelle 12 wirkverbunden ist. In einer Ausführungsform beinhalten der Einlassanschluss 30 und der Koppler 36 jeweils eine Ladeschnittstelle vom Typ SAE J1772. Jedoch könnten alternativ andere Ladeschnittstellen eingesetzt werden.
Der Koppler 32 des Ladeadapters 28 kann in eine Ladeanschlussbaugruppe 24 des Host-Fahrzeugs 16 eingesteckt sein. In einer Ausführungsform beinhalten die Ladeanschlussbaugruppe 24 und der Koppler 32 jeweils eine Ladeschnittstelle vom Typ SAE J1772. Jedoch könnten alternativ andere Ladeschnittstellen eingesetzt werden.
Der Auslassanschluss 34 kann dazu konfiguriert sein, ein zusätzliches Ladekabel 26-2 betriebsfähig mit dem System 10 zu verbinden. Das zusätzliche Ladekabel 26-2 kann dann über einen Koppler 36-2 entweder mit einem anderen Ladeadapter oder mit einer Ladeanschlussbaugruppe eines Ersatzfahrzeugs betriebsfähig verbunden sein.
Obwohl der Einlassanschluss 30 und der Auslassanschluss 34 als Konfigurationen mit einem einzelnen Anschluss gezeigt sind, liegen Konfigurationen mit mehreren Anschlüssen ebenfalls innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung. Daher könnten mehrere Ladekabel 26 sowohl an dem Einlass- als auch an dem Auslassabschnitt des Ladeadapters 28 verbunden sein.
Der Ladeadapter 28 kann eine erste Stromleitung 38, eine zweite Stromleitung 40, eine Masseleitung 42, eine Steuerpilotleitung 44 und eine Näherungspilotleitung 46 beinhalten. Die Ladekabel 26, 26-2, die Ladeanschlussbaugruppe 24 und der Koppler 32 können Drähte/Stifte beinhalten, die jeder der Leitungen 38-46 entsprechen, um Leistung zu übertragen und Signale zwischen den verbundenen Komponenten des Systems 10 zu kommunizieren.
Die erste Stromleitung 38 kann eine positive Wechselstromleitung sein und die zweite Stromleitung 40 kann entweder eine neutrale Wechselstromleitung (z. B. zum Laden der Stufe 1) oder eine negative Wechselstromleitung (z. B. zum Laden der Stufe 2) sein. Leistung kann über die erste und zweite Stromleitung 38, 40 zu/von jedem von dem Einlassanschluss 30, dem Koppler 32 und dem Auslassanschluss 34 übertragen werden. In einer Ausführungsform arbeitet der Ladeadapter 28 über eine wechselstromgekoppelte Ausgestaltung, bei der ein gemeinsamer Spannungsbus 99 genutzt wird, um Energie von dem Ladeadapter 28 an zusätzliche Ladeadapter und/oder verbundene Fahrzeugeinheiten des Systems 10 während bidirektionaler Energieübertragungsereignisse zu spleißen.
Ein erster Satz von Relais 48 kann die Leistungsmenge steuern, die innerhalb der ersten und zweiten Stromleitung 38, 40 zu/von dem Auslassanschluss 34 übertragen wird. Ein zweiter Satz von Relais 50 kann die Leistungsmenge steuern, die innerhalb der ersten und zweiten Stromleitung 38, 40 zu/von dem Koppler 32 übertragen wird.
Die Steuerpilotleitung 44 kann zum Kommunizieren verschiedener Signale zwischen verbundenen Komponenten des Systems 10 während bidirektionaler Energieübertragungsereignisse konfiguriert sein. Zum Beispiel können Signale, wie etwa Ladestatussignale, Ladepegelsignale, Ladesteuersignale, Ladefehlersignale usw., während bidirektionaler Energieübertragungsereignisse über die Steuerpilotleitung 44 kommuniziert werden.
Die Näherungspilotleitung 46 kann zum Kommunizieren verschiedener Statussignale während bidirektionaler Energieübertragungsereignisse konfiguriert sein. Zum Beispiel können Statussignale, wie etwa Steckverbindungssignale, über die Näherungspilotleitung 46 kommuniziert werden, wenn das Ladekabel 26 mit dem Einlassanschluss 30 verbunden ist und/oder wenn der Koppler 32 mit der Ladeanschlussbaugruppe 24 des Host-Fahrzeugs 16 verbunden ist.
Der Ladeadapter 28 kann ferner einen Mikrocontroller 52 und eine Leistungsversorgung 54 beinhalten. Die Leistungsversorgung 54 kann den Mikrocontroller 52 selektiv mit Leistung versorgen, wie etwa, wenn zum Beispiel keine Leistung von der Ladequelle 12 oder einer beliebigen anderen verbundenen Energieeinheit des Systems 10 verfügbar ist.
In einer Ausführungsform ist der Mikrocontroller 52 ein Local Interconnect Network (LIN)-Mikrocontroller. Der Mikrocontroller 52 kann daher LIN-Nachrichten über die Steuerpilotleitung 44 kommunizieren, um mit den verschiedenen Komponenten des Systems 10 zu kommunizieren. Als Sicherheitsmaßnahme können LIN-Nachrichten, die über die Steuerpilotleitung 44 des Ladeadapters 28 kommuniziert werden, verschlüsselt sein. Der Mikrocontroller 52 kann daher dazu programmiert sein, eine gegenseitige Authentifizierung aller relevanten Parteien, die dem System 10 zugeordnet sind, anzufordern und zu empfangen, bevor bidirektionale Energieübertragungen eingeleitet werden.
Der Ladeadapter 28 kann alternativ oder zusätzlich eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 56 zum drahtlosen Kommunizieren mit anderen verbundenen Komponenten des Systems 10 beinhalten. Zum Beispiel kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 56 ermöglichen, dass der Ladeadapter 28 drahtlos mit jeweiligen drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen der Ladequelle 12, des Host-Fahrzeugs 16, des/der Ersatzfahrzeug(e) 18, zusätzlichen Ladeadaptern, Ladekabeln usw. kommuniziert. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 56 kann Signale über das gesamte System 10 unter Verwendung eines beliebigen bekannten drahtlosen Kommunikationsprotokolls (z. B. Mobilfunk, Wi-Fi, Bluetooth®, Datenkonnektivität usw.) übertragen.
Der Ladeadapter 28 kann ferner einen Stromsensor 58 beinhalten. Der Stromsensor 58 kann in den Auslassanschluss 34 des Ladeadapters 28 eingebettet oder anderweitig in dessen Nähe montiert sein und kann dazu konfiguriert sein, eine Strommenge zu messen, die zu/von dem Auslassanschluss 34 fließt. Wie nachstehend weiter erörtert wird, können durch den Stromsensor 58 erhaltene Strommessungen an den Mikrocontroller 52 kommuniziert werden, um die Anzahl der Schaltungsverbindungen des Systems 10 zu identifizieren.
Der Mikrocontroller 52 kann eine Verarbeitungseinheit 60 und einen nicht-transitorischen Speicher 62 zum Ausführen verschiedener Steuerstrategien des Systems 10 beinhalten. Die Verarbeitungseinheit 60 kann so programmiert werden, dass sie ein oder mehrere im Speicher 62 gespeicherte Programme ausführt. Die Programme können zum Beispiel als Softwarecode in dem Speicher 62 gespeichert sein. Die in dem Speicher 62 gespeicherten Programme können jeweils eine oder mehrere geordnete Listen ausführbarer Anweisungen zum Umsetzen von logischen Funktionen beinhalten, die dem System 10 zugeordnet sind.
Bei der Verarbeitungseinheit 60 kann es sich um einen speziell angefertigten oder handelsüblichen Prozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU) oder allgemein um eine beliebige Vorrichtung zur Ausführung von Softwarebefehlen handeln. Der Speicher 62 kann ein beliebiges oder eine Kombination von flüchtigen Speicherelementen und/oder nicht flüchtigen Speicherelementen beinhalten.
In einer Ausführungsform kann der Mikrocontroller 52 dazu programmiert sein, die Anzahl der Verbindungen, die in einer Ladeschaltung des Systems 10 vorhanden ist, auf Grundlage der von dem Stromsensor 58 empfangenen Strommessungen abzuleiten. Dies kann durch Widerstandsdeltamessungen erreicht werden, die aus einer oder mehreren Lookup-Tabellen abgeleitet werden können, die innerhalb des Speichers 62 des Mikrocontrollers 52 gespeichert sein können. Erhöhungen der Widerstände, die über die Lookup-Tabelle abgeleitet werden können, können somit genutzt werden, um eine Schätzung der Anzahl der Fahrzeuge 16, 18 bereitzustellen, die mit dem System 10 verbunden ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Mikrocontroller 52 zumindest auf Grundlage der Anzahl der Fahrzeuge 16, 18, die als mit dem System 10 verbunden identifiziert werden, dazu programmiert sein, eine Arbitrierungslogik zum Steuern des Energieflusses zu/von jeder der verschiedenen Energieeinheiten, die dem System 10 zugeordnet sind, auszuführen. Zum Beispiel kann die Eingangsleistung von der Ladequelle 12 an den Mikrocontroller 52 des Ladeadapters 28 übermittelt werden, und der Mikrocontroller 52 kann wiederum die Energieübertragung an jedes jeweilige Fahrzeug 16, 18 des Systems 10 durch programmierte Strategien arbitrieren, die den aktuellen ladebezogenen Bedingungen eines Benutzers/einer Flotte am besten dienen würden (z. B. sequentielle/Wasserfall-, parallele, gestaffelte Übertragungen usw.).
Während einer sequentiellen/Wasserfall-Energieübertragungsstrategie kann das Host-Fahrzeug 16 zum Beispiel auf ein spezifisches Ziel geladen werden, bevor nachfolgende Ersatzfahrzeuge 18 des Systems 10 geladen werden. Zum Beispiel kann das Traktionsbatteriepack 20 des Host-Fahrzeugs 16 zuerst von der Ladequelle 12 auf ein erstes Ziel (z. B. 90 % Ladezustand) geladen werden, bevor mit dem Laden des Ersatzfahrzeugs 18_A begonnen wird. Das Ersatzfahrzeug 18_A kann dann auf ein zweites Ziel (z. B. 95 % Ladezustand) geladen werden, bevor mit dem Laden des nächsten Ersatzfahrzeugs 18_B begonnen wird. Das Ersatzfahrzeug 18_B kann dann auf ein drittes Ziel (z. B. 80 % Ladezustand) geladen werden, bevor mit dem Laden des nächsten Ersatzfahrzeugs 18_N begonnen wird, und so weiter.
Während einer parallelen Energieübertragungsstrategie kann zum Beispiel Ladeenergie von der Ladequelle 12 über mehrere Fahrzeuge 16, 18 hinweg gleichzeitig übertragen werden. Zum Beispiel kann das Traktionsbatteriepack 20 des Host-Fahrzeugs 16 auf ein erstes Ziel geladen werden, kann das Traktionsbatteriepack 20 des Ersatzfahrzeugs 18_A auf ein zweites Ziel geladen werden, kann das Traktionsbatteriepack 20 des Ersatzfahrzeugs 18_B auf ein drittes Ziel geladen werden und so weiter, und zwar gleichzeitig.
Während einer stufenweisen Energieübertragungsstrategie kann zum Beispiel eine Kombination aus sequentiellen und parallelen Strategien zum Übertragen von Ladeenergie durch das gesamte System 10 genutzt werden. Zum Beispiel kann der Mikrocontroller 52 befehlen, dass Ladeenergie zuerst zum Laden des Traktionsbatteriepacks 20 des Ersatzfahrzeugs 18_A übertragen wird. Sobald das Ersatzfahrzeug 18_A auf sein gewünschtes Ziel geladen wurde, kann der Mikrocontroller 52 dann befehlen, dass das Host-Fahrzeug 16 und das Ersatzfahrzeug 18_B (und beliebige andere Ersatzfahrzeuge) gleichzeitig auf ihre jeweiligen Ziele geladen werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Mikrocontroller 52 dazu programmiert sein, Energieübertragungen zwischen den verbundenen Energieeinheiten des Systems 10 zu priorisieren und zu staffeln. Dies kann Befehlen beinhalten, dass Ladeenergie während bidirektionaler Energieübertragungsereignisse in mehrere Richtungen fließt, wie etwa durch Phasensynchronisationstechniken. Als Teil eines derartigen priorisierten und gestaffelten Prozesses kann der Mikrocontroller 52 dazu programmiert sein, eine vorübergehende Pause zur Übertragungssequenzierung zu befehlen. Die Pause würde die verbundenen Fahrzeuge des Systems 10 in einem angehaltenen Zustand halten, bis eine Vorladesequenz abgeschlossen ist. Während der Pause (z. B. etwa 100 Millisekunden) kann der Mikrocontroller 52 die Energieübertragung an jede verbundene Einheit des Systems 10 mit einem gestaffelten Ansatz bewerten und priorisieren (z. B. Ersatzfahrzeug 18_A, um zuerst Ladeenergie aufzunehmen, dann kann Ersatzfahrzeug 18_B einige Sekunden später eine gleichzeitige Energieübertragung empfangen usw.).
Die Logik zum Steuern der Übertragung von Ladeenergie während bidirektionaler Energieübertragungsereignisse kann durch den Mikrocontroller 52 unter Verwendung vielfältiger Ansätze arbitriert werden. Ein erster beispielhafter Ansatz kann als voreingestellter Ansatz bezeichnet werden. Während des voreingestellten Ansatzes kann ein Piloterfassungssignal von dem Ladeadapter 28 genutzt werden, um zu ermöglichen, dass eine anvisierte Menge (z. B. 40 Ampere) an Ladeenergie an jede verbundene Einheit des Systems 10 übertragen wird. Die anvisierte Menge kann entweder kalibrierbar oder durch einen Benutzer programmiert sein.
Ein anderer beispielhafter Ansatz kann als Ansatz mit eingebetteter Intelligenz/Logik bezeichnet werden. Während dieses Ansatzes kann der Mikrocontroller 52 auf Sensorrückmeldung in Echtzeit zurückgreifen, wie etwa die von dem Stromsensor 58 empfangene, um die Ladeenergie, die während bidirektionaler Energieübertragungsereignisse an jede Einheit des Systems 10 übertragen wird, automatisch einzustellen.
Zusätzliche Ansätze könnten bidirektionale Energieübertragungen des Systems 10 auf Faktoren, wie etwa Tageszeit, Benutzerkalenderinformationen, für die Übertragung verfügbare Zeit, Menge der gewünschten Reichweite nach dem Laden usw., stützen.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Mikrocontroller 52 dazu programmiert sein, während bidirektionaler Energieübertragungsereignisse mit der Ladequelle 12 und einem beliebigen zusätzlichen Ladeadapter 28 des Systems zu kommunizieren. Details zum Ladestatus und andere Informationen von jeder verbundenen Einheit des Systems 10 können daher zur Überwachung durch den Mikrocontroller 52 ausgetauscht werden. In einigen Umsetzungen können der Ladestatus und andere Informationen, die sich auf das bidirektionale Energieübertragungsereignis beziehen, in einen cloudbasierten Server hochgeladen werden, auf die über eine webbasierte Anwendung (z. B. FordPass™) zugegriffen werden kann, um Benutzern zu ermöglichen, eine Schnittstelle mit dem System 10 zu bilden.
In der in 1 gezeigten Konfiguration sind die Ladekabel 26 und die Ladeadapter 28 in einer Daisy-Chain-Konfiguration angeordnet. Durch die beispielhaften Ladeadapter 28 dieser Offenbarung werden jedoch andere Konfigurationen ermöglicht.
Unter Bezugnahme auf 3 ist zum Beispiel eine beispielhafte Multiplex-Konfiguration des Systems 10 zum gleichzeitigen Laden mehrerer Fahrzeuge 18_A, 18_B und 18c von einer einzelnen Ladequelle 12 veranschaulicht. Ein erstes Ladekabel 26_A ist mit der Ladequelle 12 verbunden. Ein Koppler 36 des ersten Ladekabels 26_A ist mit einem Einlassanschluss 30 des Ladeadapters 28 verbunden. Zusätzliche Ladekabel 26_B, 26c und 26_D sind an einen Auslassanschluss 34 des Ladeadapters 28 gekoppelt. Das Ladekabel 26_B ist an eine Ladeanschlussbaugruppe 24 des Fahrzeugs 18_A gekoppelt, das Ladekabel 26c ist an eine Ladeanschlussbaugruppe 24 des Fahrzeugs 18_B gekoppelt und das Ladekabel 26_D ist an eine Ladeanschlussbaugruppe 24 des Fahrzeugs 18c gekoppelt (z. B. über Koppler 36). Die Fahrzeuge 18_A, 18_B und 18_C können daher parallel zueinander Ladeenergie von der Ladequelle 12 empfangen.
4 veranschaulicht eine weitere beispielhafte Multiplex-Konfiguration des Systems 10 zum gleichzeitigen Laden mehrerer Fahrzeuge 18_A, 18_B, 18_C, 18_D und 18_E von einer einzelnen Ladequelle 12. In dieser Konfiguration sind mehrere Ladeadapter 28 direkt mit der Ladequelle 12 verbunden. Ein Verbinder 64 kann mit jedem Ladeadapter 28 wirkverbunden sein. Jeder Verbinder 64 kann eine andere Ladeschnittstelle als diejenige bereitstellen, die durch den Ladeadapter 28 bereitgestellt wird, mit dem er verbunden ist. Ein oder mehrere Ladekabel 26 können betriebsfähig an jeden Verbinder 64 gekoppelt und dann mit einem der Fahrzeuge 18_A, 18_B, 18_C, 18_D und 18_E verbunden sein (z. B. durch Koppler), um die Fahrzeuge 18 parallel zu laden. Durch Verwenden der Verbinder 64 können die Ladeadapter 28 dieser Offenbarung genutzt werden, um mehrere Fahrzeuge gleichzeitig zu laden, selbst wenn eines oder mehrere der Fahrzeuge mit einer anderen Ladeschnittstelle als die anderen Fahrzeuge des Systems 10 ausgestattet sind.
5 veranschaulicht eine weitere beispielhafte Multiplex-Konfiguration des Systems 10 zum gleichzeitigen Laden eines Host-Fahrzeugs 16 und mehrerer Ersatzfahrzeuge 18_A und 18_B. Ein erstes Ladekabel 26_A ist mit der Ladequelle 12 verbunden. Ein Koppler 36 des ersten Ladekabels 26_A ist mit einem Einlassanschluss 30 des Ladeadapters 28 verbunden. Ein Koppler 32 des Ladeadapters 28 ist mit einer Ladeanschlussbaugruppe 24 des Host-Fahrzeugs 16 verbunden. Zusätzliche Ladekabel 26_B und 26_C sind an einen Auslassanschluss 34 des Ladeadapters 28 gekoppelt. Das Ladekabel 26_B ist an eine Ladeanschlussbaugruppe 24 des Fahrzeugs 18_A gekoppelt und das Ladekabel 26c ist an eine Ladeanschlussbaugruppe 24 des Fahrzeugs 18_B gekoppelt. Die Fahrzeuge 16, 18_A und 18_B können daher parallel zueinander Ladeenergie von der Ladequelle 12 empfangen.
6 veranschaulicht eine weitere beispielhafte Multiplex-Konfiguration des Systems 10 zum gleichzeitigen Laden eines Host-Fahrzeugs 16 und mehrerer Ersatzfahrzeuge 18_A, 18_B und 18_C. Ein erstes Ladekabel 26_A ist mit der Ladequelle 12 verbunden. Ein Koppler 36 des ersten Ladekabels 26_A ist mit einem Einlassanschluss 30 des Ladeadapters 28 verbunden. Ein Koppler 32 des Ladeadapters 28 ist mit einer Ladeanschlussbaugruppe 24 des Host-Fahrzeugs 16 verbunden. Die Verbinder 64 können an einen Auslassanschluss 34 des Ladeadapters 28 gekoppelt sein. Ein oder mehrere zusätzliche Ladekabel 26_B, 26_C und 26_D können betriebsfähig an die Verbinder 64 gekoppelt sein. Das Ladekabel 26_B kann dann an eine Ladeanschlussbaugruppe 24 des Fahrzeugs 18_A gekoppelt werden, das Ladekabel 26c kann an eine Ladeanschlussbaugruppe 24 des Fahrzeugs 18_B gekoppelt werden und das Ladekabel 26_D kann an eine Ladeanschlussbaugruppe 24 des Fahrzeugs 18c gekoppelt werden. Die Fahrzeuge 16, 18_A, 18_B und 18_C können daher parallel zueinander und unabhängig davon, ob eines oder mehrere der Fahrzeuge mit einer anderen Ladeschnittstelle als die anderen Fahrzeuge des Systems 10 ausgestattet sind, Ladeenergie von der Ladequelle 12 empfangen.
Die 7A und 7B veranschaulichen unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-6 schematisch in Form eines Ablaufdiagramms ein beispielhaftes Verfahren 100 zum Steuern des Systems 10, um bidirektionale Energieübertragungsereignisse von dem Ladeadapter 28 zu koordinieren und bereitzustellen. Das System 10 kann dazu konfiguriert sein, einen oder mehrere Algorithmen einzusetzen, die dazu ausgelegt sind, zumindest einen Teil der Schritte des beispielhaften Verfahrens 100 auszuführen. Zum Beispiel kann das Verfahren 100 als ausführbare Anweisungen im Speicher 62 des Mikrocontrollers 52 gespeichert sein, und die ausführbaren Anweisungen können innerhalb eines beliebigen computerlesbaren Mediums verkörpert sein, das durch die Verarbeitungseinheit 60 des Mikrocontrollers 52 ausgeführt werden kann. Das Verfahren 100 könnte alternativ oder zusätzlich als ausführbare Anweisungen in den Speichern von vergleichbaren Steuerungen eines oder mehrerer von der Ladequelle 12, zusätzlicher Ladeadapter oder eines beliebigen der Fahrzeuge 16, 18, die dem System 10 zugeordnet sind, gespeichert sein.
Das beispielhafte Verfahren 100 kann bei Block 102 beginnen. Das Verfahren 100 geht davon aus, dass die teilnehmenden Fahrzeuge des Systems 10 bereits unter Verwendung einer Vielzahl von Ladekabeln 26 verbunden sind und dass zum Beispiel mindestens ein Ladeadapter 28 innerhalb des Systems 10 verbunden ist.
Bei Block 104 kann das Verfahren 100 eine Ladesequenz des Ladeadapters 28 einleiten. Ein Pilotsignal 106 kann dann bei Block 106 an dem Ladeadapter 28 gestartet werden, um den Steckverbindungsstatus zu bestätigen. Das Pilotsignal 106 kann zum Beispiel über die Näherungspilotleitung 46 kommuniziert werden.
Als Nächstes kann das Verfahren 100 bei Block 108 bestimmen, ob jedes verbundene Fahrzeug 16, 18 des Systems 10 in der Lage ist, bidirektionale Energieübertragungen durchzuführen. Bei NEIN kann das Verfahren 100 bei Block 110 bestimmen, dass das Standardladen durchgeführt werden soll. Dann kann das Verfahren 100 bei Block 112 das Standardladen einleiten, wie etwa durch Befehlen eines Pulsweitenmodulations(PWM)-Ladesignals mit einem gewünschten Arbeitszyklus (z. B. 96 %).
Wenn bei Block 108 ein JA-Flag zurückgegeben wird, kann das Verfahren 100 alternativ zu Block 114 übergehen. Bei diesem Schritt kann allen verbundenen Einheiten des Systems 10 befohlen werden, auf LIN-Kommunikation umzuschalten. Das Verfahren 100 kann dann bei Block 116 die Adresse/Autorisierungen für jede verbundene Einheit des Systems 10 ermitteln und/oder bestätigen. Symmetrische Schlüssel können bei Block 118 ausgetauscht werden, die Datenverschlüsselung kann bei Block 120 beginnen und Daten, die jeder verbundenen Einheit zugeordnet sind, können bei Block 122 an einen Cloud-basierten Server kommuniziert werden.
Als Nächstes kann das Verfahren 100 bei Block 124 bestimmen, ob jedes Fahrzeug 16, 18 des Systems 10 identifiziert wurde und autorisiert ist, innerhalb des Systems 10 an Ladeereignissen teilzunehmen. Bei NEIN wird die Energieübertragung an ein nicht autorisiertes Fahrzeug bei Block 126 verhindert. Bei JA kann das Verfahren 100 zu Block 116 zurückkehren, und die Blöcke 116 bis 120 können vor einem Übergang zu Block 128 wiederholt werden, wenn alle Autorisierungen und Bestätigungen bestätigt/abgeschlossen wurden.
Bei Block 128 kann das Verfahren 100 bestimmen, ob mit Wechselstrom-Basisladung, bidirektionaler Leistungsübertragung oder beidem fortgefahren werden soll. Wenn die bidirektionale Leistungsübertragung als geeignet ausgewählt wird, kann das Verfahren 100 zu Block 130 übergehen und damit beginnen, eine bidirektionale Übertragungspriorität für jedes Fahrzeug 16, 18 des Systems 10 zu arbitrieren. Das Verfahren 100 kann dann bei Block 132 eine bidirektionale Energieübertragung an das Fahrzeug mit erster Priorität befehlen. Nach dem Bestätigen, dass das Fahrzeug mit der ersten Priorität bei Block 134 sein Ladeziel erreicht hat, kann das Verfahren 100 zu Block 136 übergehen, indem es zu jedem der Fahrzeuge mit der nächsten Ladepriorität hochzählt, bis alle verbundenen Fahrzeuge des Systems 10 berücksichtigt wurden.
Das Verfahren 100 kann bei Block 138 bestätigen, dass das Laden aller autorisierten Fahrzeuge abgeschlossen ist. Das System 10 kann dann bei Block 140 in einen Standby-Modus eintreten.
Wenn das Wechselstrom-Basisladen bei Block 128 als geeignet ausgewählt wird, kann das Verfahren 100 zu Block 142 übergehen und damit beginnen, eine Energieübertragungspriorität für jedes Fahrzeug 16, 18 des Systems 10 zu arbitrieren. Die sequentielle Ladeaktivierung kann dann bei Block 144 begonnen werden. Bei Block 146 kann das Verfahren 100 bestätigen, dass das Fahrzeug mit der höchsten Ladepriorität sein Laden abgeschlossen hat. Das Verfahren 100 kann dann Leistung an die verbleibenden Fahrzeuge des Systems 10 auf Grundlage ihrer jeweiligen Ladeprioritäten umverteilen.
Das Verfahren 100 kann dann bei Block 138 bestätigen, dass das Laden aller autorisierten Fahrzeuge abgeschlossen ist. Das System 10 kann dann bei Block 140 in den Standby-Modus eintreten.
Die bidirektionalen Energieübertragungssysteme dieser Offenbarung können einen oder mehrere Ladeadapter nutzen, um das Laden mehrerer Fahrzeuge gleichzeitig und von einer gemeinsamen Ladequelle zu ermöglichen. Die vorgeschlagenen Systeme können eine optimierte und bequemere Verwendung von Ladestationen/Wallboxen ermöglichen und können ferner bidirektionale Energieübertragungen erleichtern, ohne dass eine zusätzliche Infrastruktur erforderlich ist.
Obwohl die unterschiedlichen nicht einschränkenden Ausführungsformen als spezifische Komponenten oder Schritte aufweisend veranschaulicht sind, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese konkreten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einer beliebigen der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einer beliebigen der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen einander entsprechende oder ähnliche Elemente in den mehreren Ansichten kennzeichnen. Es versteht sich, dass in diesen beispielhaften Ausführungsformen zwar eine bestimmte Komponentenanordnung offenbart und veranschaulicht ist, andere Anordnungen aber ebenfalls von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
Die vorhergehende Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht in einschränkendem Sinne ausgelegt werden. Ein Durchschnittsfachmann versteht, dass bestimmte Modifikationen durch den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung abgedeckt sein könnten. Aus diesen Gründen sollten die folgenden Patentansprüche genau gelesen werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Offenbarung zu bestimmen.

Claims

Ladeadapter für ein System zur bidirektionalen Energieübertragung, umfassend: einen Einlassanschluss, der dazu konfiguriert ist, mit einem ersten Ladekabel verbunden zu sein; einen Koppler, der dazu konfiguriert ist, mit einer Ladeanschlussbaugruppe eines Fahrzeugs wirkverbunden zu sein; einen Auslassanschluss, der dazu konfiguriert ist, mit einem zweiten Ladekabel verbunden zu sein; und einen Mikrocontroller, der dazu programmiert ist, eine Arbitrierungslogik zum Steuern eines Energieflusses innerhalb des bidirektionalen Energieübertragungssystems auszuführen.
Ladeadapter nach Anspruch 1, wobei der Einlassanschluss, der Koppler und der Auslassanschluss auf einem gemeinsamen Spannungsbus arbeiten.
Ladeadapter nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen ersten Satz von Relais, der dazu ausgelegt ist, den Energiefluss, der zu/von dem Auslassanschluss übertragen wird, zu steuern, und einen zweiten Satz von Relais, der dazu ausgelegt ist, den Energiefluss, der zu/von dem Koppler übertragen wird, zu steuern.
Ladeadapter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ladeadapter zwischen eine Ladequelle und ein Fahrzeug des bidirektionalen Energieübertragungssystems geschaltet ist.
Ladeadapter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ladeadapter ferner eine erste Stromleitung, eine zweite Stromleitung, eine Masseleitung, eine Steuerpilotleitung und eine Näherungspilotleitung beinhaltet und wobei optional das erste Ladekabel, das zweite Ladekabel und der Koppler jeweils Drähte/Stifte beinhalten, die jeder von der ersten Stromleitung, der zweiten Stromleitung, der Masseleitung, der Steuerpilotleitung und der Näherungspilotleitung entsprechen, um die Energie zu übertragen und Signale innerhalb des Ladeadapters zu kommunizieren.
Ladeadapter nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Leistungsversorgung, die zum selektiven Versorgen des Mikrocontrollers mit Leistung konfiguriert ist, und wobei der Mikrocontroller optional ein Local-Interconnect-Network(LIN)-Mikrocontroller ist.
Ladeadapter nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die zum Aufbauen einer drahtlosen Kommunikation zwischen dem Ladeadapter und anderen Komponenten des bidirektionalen Energieübertragungssystems ausgelegt ist.
Ladeadapter nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen Stromsensor, der dazu konfiguriert ist, eine durch den Auslassanschluss fließende Strommenge zu messen.
System zur bidirektionalen Energieübertragung, umfassend: eine Ladequelle; ein erstes Fahrzeug, das ein erstes Traktionsbatteriepack beinhaltet; ein zweites Fahrzeug, das ein zweites Traktionsbatteriepack beinhaltet; und einen Ladeadapter, der dazu konfiguriert ist, einen gemeinsamen Spannungsbus zum Übertragen von Energie, die von der Ladequelle empfangen wird, an jedes von dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug einzurichten, um das erste Traktionsbatteriepack und das zweite Traktionsbatteriepack gleichzeitig zu laden.
System nach Anspruch 9, wobei der Ladeadapter einen Mikrocontroller beinhaltet, der dazu programmiert ist, eine Arbitrierungslogik zum Steuern eines Energieflusses von der Ladequelle zu jedem von dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug auszuführen.
System nach Anspruch 10, wobei der Mikrocontroller ferner dazu programmiert ist, eine Anzahl von Spleißverbindungen des Ladeadapters auf Grundlage einer Rückmeldung von einem Stromsensor des Ladeadapters zu schätzen, und wobei optional die Anzahl von Spleißverbindungen auf Grundlage einer Widerstandsdeltamessung, die aus einer Lookup-Tabelle abgeleitet wird, geschätzt wird.
System nach Anspruch 10, wobei der Mikrocontroller ein Local Interconnect Network(LIN)-Mikrocontroller ist, und wobei der Mikrocontroller optional ferner dazu programmiert ist, die Arbitrierungslogik unter Verwendung einer sequentiellen Energieübertragungsstrategie, einer parallelen Energieübertragungsstrategie oder einer stufenweisen Energieübertragungsstrategie auszuführen.
System nach Anspruch 10, wobei der Mikrocontroller ferner dazu programmiert ist, den Energiefluss zu dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug auf Grundlage der Arbitrierungslogik zu priorisieren und zu staffeln.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Ladeadapter eine erste Stromleitung, eine zweite Stromleitung, eine Masseleitung, eine Steuerpilotleitung und eine Näherungspilotleitung beinhaltet.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei der Ladeadapter durch ein erstes Ladekabel mit der Ladequelle verbunden ist, der Ladeadapter einen Koppler beinhaltet, der dazu konfiguriert ist, mit einer Ladeanschlussbaugruppe des ersten Fahrzeugs verbunden zu sein, und ferner wobei der Ladeadapter durch ein zweites Ladekabel mit dem zweiten Fahrzeug verbunden ist, und optional umfassend einen zweiten Ladeadapter, der mit einer Ladeanschlussbaugruppe des zweiten Fahrzeugs verbunden ist, und ein drittes Ladekabel, das mit dem zweiten Ladeadapter und einem dritten Fahrzeug verbunden ist.