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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet.
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Das technische Gebiet betrifft allgemein die Zustandssteuerung elektrischer Verteilungssysteme an Kraftfahrzeugen und insbesondere eine Zustandssteuerungseinrichtung für ein Hochspannungsverteilungssystem, das die Betriebsanforderungen des Fahrzeugführers ausgehend vom Ort des Fahrers im Kraftfahrzeug, von der Bewegung des Fahrers in der Nähe des Kraftfahrzeugs und vom Standort des Kraftfahrzeugs vorhersagt.
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Beschreibung des technischen Gebiets:
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Elektro- und Hybridfahrzeuge, insbesondere Elektrohybrid-Fahrzeuge, sind zunehmend im Gebrauch, insbesondere im Bus-, Nah- und städtischen Lieferverkehr. Die elektrischen Verteilungssysteme für diese Fahrzeuge weisen gewöhnlich mehr als ein Untersystem der Hochspannungsverteilung auf, da eine Hochspannungsverteilung Stromverluste teilweise reduziert. Die Hochspannungsverteilungsuntersysteme können mit verschiedenen Nennspannungen arbeiten, und es können sowohl Gleichstrom(DC)-Untersysteme als auch Wechselstrom(AC)-Untersysteme vorhanden sein.
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Der Strom für die elektrischen Hochspannungsverteilungsuntersysteme kommt aus dem wiederaufladbaren Energiespeichersystem (Rechargeable Energy Storage System, kurz RESS). Bei einem Elektrofahrzeug ist das RESS die alleinige Energiequelle während des Fahrzeugbetriebs. Das RESS ist gewöhnlich ein umfangreiches Batteriesystem, kann aber auch in alternativen Formen gebaut werden, beispielsweise als Kondensatoren oder sogar Brennstoffzellen. Aktuelle RESS-Einheiten, insbesondere aus Batterien bestehende Einheiten, haben im Vergleich zu Fossilbrennstoffen tendenziell eine relativ geringe Energiespeicherdichte, und infolgedessen ist die rein elektrische Reichweite von Elektro- und Hybridfahrzeugen gewöhnlich wesentlich kleiner als bei Kraftfahrzeugen, die fossile Brennstoffe verwenden.
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Die Verbindung des RESS zu den Hochspannungsverteilungsuntersystemen wird über spezielle Schaltvorrichtungen wie Schaltschütze gesteuert. Da das Schließen der Schütze einen erheblichen Stromstoß bei bis dahin energielosen Hochspannungsuntersystemen verursachen kann, weist das Stromverteilungssystem oft eine Vorladewiderstandseinrichtung auf. Es sind mehrere Schütze vorgesehen, die dafür sorgen, dass der Strom durch die Vorladewiderstände fließt, um einen vom RESS verursachten Einschaltstromstoß zu verhindern, und die Vorladewiderstände umgeht, um Energieverluste während des Betriebs zu vermindern. Auf diese Weise wird der Stromfluss beim Einschalten begrenzt. Die Durchführung des Einschaltvorgangs kann jedoch erhebliche Zeit in Anspruch nehmen.
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Heutige Fahrzeuge steuern die Fahrzeugsysteme über eine dezentrale Rechnersteuerung an. Hierzu gehört die Steuerung der elektrischen Stromverteilung. Die dezentrale Steuerung umfasst systemspezifische Steuergeräte wie: Getriebesteuergeräte, Verbrennungsmotorsteuergeräte und E-Motor-Steuergeräte in Verbindung mit dem Antriebsstrang, Nebensteurgeräte, wie sie für Servolenkmotoren und dergleichen verwendet werden, sowie Batteriemanagementsysteme in Verbindung mit dem RESS. Die Steuergeräte werden über Kabel oder Lichtwellenleiter für den Datenaustausch verknüpft. Die Verknüpfung wird gemeinhin über ein Steuergerätenetzwerk betrieben, das als Controller Area Network (CAN) bezeichnet wird und bei dem die Steuergeräte Netzwerkknoten (Nodes) darstellen. Die Netzwerkknoten/Steuergeräte sind Computer und verbrauchen daher Strom. Sie benötigen auch recht lange zum Hoch- und Herunterfahren.
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Ein Stromverteilungssystem in einem Zustand der vollkommenen Betriebsbereitschaft zu halten, kann eine erhebliche energetische Belastung für das RESS darstellen. Ein gutes Energiemanagement des RESS erfordert eine Minimierung der Energie- bzw. Stromentnahmen am RESS, um die Reichweite des Fahrzeugs zu vergrößern. Das setzt wiederum voraus, dass die elektrischen Verteilungsuntersysteme sich bei Nichtverwendung abschalten lassen, um eine Stromentnahme am RESS zu vermeiden. Die zum Ausschalten und Zuschalten der Stromverteilungsuntersysteme und zum Booten des Bordcomputers benötigte Zeit setzt hierbei praktische Grenzen, insbesondere bei einem Fahrzeug für Paketdienste.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein elektrisches Energie-/Stromverteilungssystem in einem Fahrzeug umfasst mehrere Verteilungsabschnitte, ein wiederaufladbares Energiespeichersystem, mehrere Schaltvorrichtungen für die selektive Verbindung von Verteilungsabschnitten mit dem wiederaufladbaren Energiespeichersystem, mehrere an die Verteilungsabschnitte angeschlossene Stromverbraucher, einen mobilen Transponder, ein mehrere Netzknoten aufweisendes Steuergerätnetzwerk (CAN) mit Steuerknoten für die Ansteuerung der mehreren Verbraucher und der mehreren Schaltvorrichtungen, einen mobilen Transponder und ein Sende-Empfangs-Gerät (Transceiver), das mit dem Steuergerätenetzwerk verbunden ist und die Kommunikation mit dem Transponder sicherstellt. Es gibt einen eingebundenen CAN-Knoten für die Kommunikation mit einer Mehrzahl von Fahrzeugsensoren, die wiederum auf den Ort des Fahrzeugführers im Fahrzeug und auf den Fahrzeugstatus ansprechen. Der Transponder und der Transceiver wirken zusammen, um die Entfernung des Transponders vom Fahrzeug festzustellen. Von mehreren möglichen Zuständen des elektrischen Verteilungssystems wird jeder Zustand ausgehend von der Nähe eines Transponders und vom Status der Sensoren ausgelöst.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt ein Beispiel eines Lieferfahrzeugs.
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2 ist eine summarische schematische Darstellung des elektrischen Systems für ein Fahrzeug mit einem wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher (RESS).
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3 ist eine Zustandsmaschine.
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4 ist eine illustrierende Grenzkarte in Verbindung mit besonderen Zuständen des elektrischen Systems aus 2.
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5 definiert den Datenfluss einer auf den Fahrzeuginnenraum bezogenen Betriebsart (Fahrzeuginnenraummodus).
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6 definiert den Datenfluss einer auf die unmittelbare Fahrzeugumgebung bezogenen Betriebsart (Fahrzeugnahbereichsmodus).
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7 definiert den Datenfluss einer innerhalb der Grenzen des Liefergebiets geltenden Betriebsart (liefergebietsinterner Modus).
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8 definiert den Datenfluss einer außerhalb der Grenzen des Liefergebiets geltenden Betriebsart (liefergebietsexterner Modus).
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9 ist ein Fließschema für eine einfache Nahbereichsarchitektur.
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10 ist ein Fließschema für eine Architektur, die weitere Sensoreingaben mit einer Nahbereichsarchitektur kombiniert.
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10B ist ein Fließschema für einen externen Näherungssensor.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In der folgenden Detailbeschreibung können in den verschiedenen Zeichnungsfiguren gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung identischer, entsprechender oder ähnlicher Komponenten auftreten. Ferner können in Bezug auf spezielle Ausführungsformen beispielhafte Größenangaben/Ausführungen/Einzelwerte/Wertebereiche angegeben sein, die jedoch nicht als generell einschränkend zu betrachten sind.
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Die Zeichnungen und insbesondere 1 illustrieren ein Lieferfahrzeug 10. Das Lieferfahrzeug 10 ist als Kleintransporter vom Typ Van dargestellt, obwohl andere Fahrzeugtypen für Lieferzwecke um- und ausgebaut werden können, und tatsächlich können die Lehren dieser Offenbarung auf eine Vielzahl unterschiedlicher Fahrzeugtypen angewendet werden, darunter Zugfahrzeug-Anhänger-Kombinationen, Busse und Pkw.
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Das Lieferfahrzeug 10 wird von einem Bediener (Fahrzeugführer) von einer Bedienstation 12 aus mit Blick auf eine Instrumenten- und Steuertafel 15 geführt. Mit der Bedienstation 12 kann ein Sensor verbunden sein, der anzeigt, ob die Bedienstation besetzt ist. Das Fahrzeug 10 ist mit einer Tür 17 versehen, durch die der autorisierte Bediener in das Fahrzeug einsteigen und aus dem Fahrzeug aussteigen kann. Im Zusammenspiel mit der Tür 17 kann ein Sensorschalter eingesetzt werden, der anzeigt, ob die Tür geöffnet oder geschlossen ist. Ein Ladebereich 16 ist über eine Schiebetür 18 von der vorderen Bedienerstation 12 aus oder über eine Heckklappe 20 zugänglich. Der Ladebereich kann von einer im Fahrzeugdach eingebauten Deckenleuchte (nicht dargestellt) und/oder von einer im Ladebereich 16 befindlichen Arbeitsleuchte 24 beleuchtet werden. Am Heck des Fahrzeugs 10 sind Leuchten 22 dargestellt.
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Der Fahrer des Lieferfahrzeugs 10 wird das Fahrzeug von Zeit zu Zeit zu verschiedenen Zwecken betreten und verlassen, beispielsweise zur Durchführung einer Auslieferung oder einer Abholung oder wenn das Fahrzeug für das Beladen am Ort geparkt wird oder nicht unmittelbar betrieben werden soll. Das Lieferfahrzeug 10 weist einen Antriebsstrang auf, der beim Fahrantrieb, wenigstens zum Teil, auf elektrischen Motoren beruht. Für den Betrieb der elektrischen Motoren ist ein elektrisches System mit Hochspannungsverteilungspotenzial vorgesehen. Das elektrische System des Lieferfahrzeugs 10 kann so programmiert sein, dass es Zustände annimmt, die in Reaktion auf verschiedene der genannten Situationen Strom sparen. Zustandsübergänge werden in Reaktion auf Bedienerhandlungen und Bedienerbewegung sowie in Reaktion auf den Fahrzeugstandort ausgelöst, so dass Übergänge zwischen den Zuständen eingeleitet werden und vor Fahrzeugbetriebsanforderungen des Fahrers oder nach Abschluss von Betriebsanforderungen des Bedieners vollzogen werden können.
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2 ist eine summarische Darstellung eines fahrzeuginternen elektrischen Systems, das repräsentativ für ein Umfeld ist, in dem die Lehren der vorliegenden Offenbarung angewendet werden können. Das elektrische System des Fahrzeugs wird im Zusammenhang mit einem Antriebsstrang 71 erläutert. Das Fahrzeug könnte ein rein elektrisch betriebenes Fahrzeug sein oder alternative bordeigene Mechanismen für das Wiederaufladen des Fahrzeug-RESS wie einen Verbrennungsmotor 48 bereitstellen. Der Antriebsstrang 71 weist, wie dargestellt, einen Elektromotor 81 für den Fahrantrieb auf, und das Fahrzeug weist das RESS (hier Batteriekästen 38, 39) auf, das als Energiequelle für den Elektromotor 81 verwendet werden kann. Soweit der Antriebsstrang 71 hybridisiert ist, kann eine nichtelektrische Energiequelle 48 wie ein interner Verbrennungsmotor, eine Gasturbine, ein Stirling-Motor oder eine andere Energiequelle als Option zugeschaltet werden, um einen Generator 73 anzutreiben und dadurch den Fahrantrieb zu unterstützen oder diesen unmittelbar bereitzustellen. Eine Brennstoffzelle kann die Kombination aus nichtelektrischer Energiequelle und Generator ersetzen oder, soweit sie regenerativ ist, als RESS dienen. Der Generator 73 stellt einen Mechanismus zum Aufladen des fahrzeuginternen RESS 38, 39 bereit. Für Fahrzeuge, bei denen das RESS als elektrische Energiequelle fungiert, könnte der hybride Traktionsmotor 81 durch eine elektrische Maschine zur Bereitstellung des regenerativen Bremsens und zum Aufladen des fahrzeugeigenen RESS 38, 39 ersetzt werden.
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Im System von 2 stellt ein Hochspannungsverteilerkasten 37 direkte elektrische Verbindungen von einem fahrzeugeigenen RESS 38, 39 zu jedem der drei Hochspannungs-Gleichstrom(DC)-Verteilungsuntersysteme bereit. Die Hochspannungs-DC-Verteilungsuntersysteme arbeiten auf zwei unterschiedlichen DC-Spannungshöhen. Ein DC-Spannungsniveau beträgt 350 Volt und wird vom ersten und zweiten Nebensystembus 13 und 19 unterstützt. Zudem gibt es eine 700-Volt-DC-Zuleitung 21. Ein Niederspannungsuntersystem 65 wird von den Nebensystembussen 13 und 19 unterstützt. Ein Hochspannungs-Wechselrichter/Gleichrichter 46 stellt eine Schnittstelle zwischen der Hochspannungs-Gleichstrom(DC)-Zuleitung 21 und einem mit dem optionalen Generator 73 und Elektromotor 81 verbundenen Drehstrom(AC)-Untersystem bereit.
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Die Steuerung der Stromverteilung erfolgt über die Netzwerkdatenverbindung 25, die eine Datenkommunikation zwischen den Knoten des Netzwerks bereitstellt, das die Nebensteuergeräte 34 und 35, ein elektronisches Systemsteuergerät (ESC) 40 und Slave-Elemente des ESC 40 wie ein Remote-Power-Modul (RPM) 26 sowie Steuergeräte (nicht dargestellt) für den Antriebsstrang des Fahrzeugs, beispielsweise Antriebsstrang 71, umfasst. Diese Datenverbindungen und Netzknoten können zusammengenommen so betrieben werden, dass sie ein Steuergerätenetzwerk (CAN) implementieren.
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Die Hochspannungs-Gleichstromverteilung kommt aus einem Hochspannungsverteilerkasten 37. Der Hochspannungsverteilerkasten 37 umfasst den ersten und zweiten DC-Nebenbus 13 bzw. 19 und ist die Quelle für die 700-Volt-Gleichstromzuleitung 21. Das RESS 38, 39 weist Traktionsbatterien 42, 43 auf, die mit dem ersten und zweiten Hochspannungs-DC-Bus 13 bzw. 19 elektrisch verbunden sind. Jede der Traktionsbatterien 42, 43 trägt ein Nennpotenzial von 350 Volt. Die Minus-Klemme und die Plus-Klemme der Traktionsbatterie 42 sind mit den entsprechenden zwei Drähten von Bus 13 und mit der Minus- und Plus-Klemme der Traktionsbatterie elektrisch verbunden. Die Plus-Klemme von Traktionsbatterie 42 ist mit der Minus-Klemme von Traktionsbatterie 43 elektrisch verbunden, um eine in Reihe geschaltete 700-Volt-Stromquelle für die DC-Zuleitung 21 aufzubauen. Die Minus-Klemme von Traktionsbatterie 42 ist mit einem der Verbinder 67 verbunden, über den sie mit dem Wechselrichter/Umformer 46 elektrisch verbunden sein kann. Die Plus-Klemme von Hochspannungstraktionsbatterie 43 ist mit einem Vorladewiderstandsblock 64 und von dort mit einem der Verbinder 67 für den elektrischen Anschluss des Wechselrichters/Umformers 46 verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen der 700-Volt-Gleichstromzuleitung 21 und dem Traktionsmotor 81 erfolgt über den Hochspannungs-Wechselrichter/Umformer 46, der 700-Volt-gleichstromeinspeisungsseitig 21 mit 700 V DC und traktionsmotorseitig mit einem frequenzvariablen Hochspannungsdrehstrom arbeitet.
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Ob Strom durch die Widerstände des Vorladewiderstandsblocks 64 fließt, hängt von den Öffnungs-/Schließzuständen der drei Verbinder 67 ab. Die Zustände der Verbinder 67 wechseln mehr als ein Mal aus einem unbestromten Zustand in einen bestromten Zustand, um zuerst den Widerstandsblock 64 zur Begrenzung der Stromentladung der Traktionsbatterien 42 und 43 zuzuschalten und dann, während des Betriebs, den Widerstandsblock aus der Schaltung zu entfernen und den Stromverlust zu vermindern. Die Zustände der Verbinder 67 werden von einem Hochspannungsverteilerkasten-Steuergerät 83 gesteuert, das mit der ESC 40 über die Datenverbindung 25 kommuniziert. Der Betrieb des Hochspannungsverteilerkasten-Steuergeräts wird in letzter Instanz durch Befehle vom ESC 40 gesteuert.
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Das Hochspannungsverteilerkasten-Steuergerät 83 steuert auch die offenen/geschlossenen Zustande mehrerer Nebensystemschütze 34, 35 in Verbindung mit den Nebensystembussen 13 bzw. 19. Die Nebensysteme umfassen diverse elektrische Verbraucher wie Hochspannungs-Gleichstrommotore 32, 57, 59 und 85, die für die Unterstützung von Servolenkung, Klimakompressoren, Luftpumpen und dergleichen verwendet werden können, und Nebensystem-DC-DC-Wandler 62A, 62B, die ein zusätzliches Stromsystem 65 mit Gleichstrom versorgen. Schütze 34, 35 können, soweit anwendungsspezifisch möglich, bei einem Übergang zur Stromeingangsbegrenzung offen sein.
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Das zusätzliche Gleichstromsystem 65 kann eine Reihe unterschiedlicher Systeme repräsentieren, wie das elektrische Stromverteilungssystem für einen Anhänger oder Niederspannungsbauteile des Fahrzeugs wie beim Lieferfahrzeug 10, wo es die unmittelbare, gefilterte Energiequelle für Bordelektronik wie für die Knoten des Fahrzeug-CAN sein könnte. Ein repräsentatives zusätzliches Gleichstromsystem 65 umfasst in der vorliegenden Darstellung zwei Speicherbatterien 60, 61. Das Stromsystem 65 kann ohne Schließung seiner zugehörigen Nebensystemschütze bestromt werden. Sind die Schütze geschlossen, funktionieren die Chassisbatterien 60, 61 als Filter zur Spannungsstabilisierung des Niederspannungssystems. Das Niederspannungsuntersystem 65 liefert Logikbetriebsstrom an die Knoten der Steuerungseinrichtung einschließlich ESC 40, Nebenmotorsteuergeräte 31, 56, 58 und 84, RPM 26 und an das Hochspannungsverteilerkasten-Steuergerät 83.
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Die RESS 38 und 39 weisen Steuergeräte 70 für das Batteriemanagementsystem (BMS) auf, die über die hybride CAN-Datenverbindung 25 die Traktionsbatteriespannung und den Stromein- und -ausgang der Untersysteme melden.
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Das elektrische Verteilungssystem hat mehrere Zustände in Bezug darauf, welche Teilbereiche des Systems aktiv oder ”unter Spannung” sind und welche Bauteile Strom ziehen können. Das Stromverteilungssystem ist ein Mehrbereichssystem, das mit dem hybridelektrischen Antriebsstrang 71 und als Stromlieferant für Hochspannungsgleichstrom an Verbraucher wie Motore 32, 57, 59 und 85 und an DC/DC-Wandler 62A–B verwendet werden kann.
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Zu den Knoten, die mit dem Niederspannungsuntersystem verbunden sind, um dessen Logikbetrieb zu unterstützen, gehört das RPM 26. Das RPM 26 ist mit wenigstens zwei fahrzeuginternen Sensoren verbunden, die verwendet werden, um den Ort eines Fahrers in Bezug auf das Fahrzeug oder im Fahrzeug anzuzeigen. Ein Sensor ist ein Sitzsensor 49, der im oder nah beim Fahrersitz des Fahrzeugs positioniert ist. Der Sitzsensor 49 zeigt an, ob der Sitz besetzt ist (oder mindestens, ob er mit einer Last belegt ist, die dem Besetztzustand des Sitzes entspricht). Der zweite Sensor ist ein Türsensor 51, der anzeigt, ob die Tür, die von einem Fahrer mit größter Wahrscheinlichkeit benutzt wird, auf oder zu ist.
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Das RPM 26 kommuniziert auch mit einem Transponder, beispielsweise einem Transponder 75 wie einem Hochfrequenzerkennungs-Funketikett (RFID-Tag) hoher Reichweite oder einem anderen Drahtlosgerät, das ein Transceiver-Abfragegerät (Interrogator) 47 verwendet. Der Transponder 75 wird eindeutig identifiziert und kann einem autorisierten Bediener des Fahrzeugs zugewiesen werden. Die Entfernung zwischen dem Transceiver 47 und dem Transponder 75 lässt sich durch den Zeitabstand zwischen den Antworten auf vom Transceiver 47 erzeugte periodische Abfragesignale ermitteln. Transponder 75 kann entweder eine passive (vom Abfragesignal betriebene) oder eine aktive (über interne Batterie betriebene) Vorrichtung sein. Alternativen zur Verwendung eines RFID-Funketiketts sind beispielsweise optische Geräte wie Infrarot- und Ultraviolett-Transceiver.
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Der Transceiver/Interrogator 47 kann wie gezeigt am Fahrzeug 10 installiert und dauerhaft ins Fahrzeug 10 integriert werden. Alternativ kann ein Transceiver/Interrogator 47 extern vorgesehen und an einem Ort wie einer Laderampe dauerhaft montiert werden. Zweiwegekommunikationen zwischen dem Transceiver/Interrogator 47 und einer Gegensprechanlage sind am Fahrzeug installiert, oder der Transceiver/Interrogator 47 kann an einem Fahrzeug angesteckt werden, das an der Laderampe angedockt hat. Auf diese Weise kann die Fahrzeugnahbereichsgrenze und die Liefergebietsgrenze lokalisiert und sogar auf eine spezielle Zone abgebildet werden, in der das Fahrzeug mit enthalten sein kann oder auch nicht. Die Bestimmung eines Zustands/einer Betriebsart (Modus) für das Fahrzeug kann außerhalb des Fahrzeugs durchgeführt und an das Fahrzeug übertragen werden, oder das Fahrzeug kann so programmiert werden, dass es mit den Eingaben arbeitet.
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Ein Zustand oder Modus eines Systems lässt sich als eine Grundsituation betrachten, in der ein System oder Bauteil sich befinden kann. 3 illustriert vier Zustände/Modi des elektrischen Verteilungssystems, die das System in Reaktion auf Fahrerposition, Funketikett-Ortung und Sensorstatus annehmen kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden diese Zustände/Betriebsarten hier in Bezug auf den angenommenen Ort des Fahrers gekennzeichnet, dessen Änderungen ausschlaggebend für Zustandsübergänge sind. Die vier Zustände/Betriebsarten (BA) werden in diesem Sinne wie folgt festgestellt: 1) Fahrzeuginnenraummodus/-zustand 72; 2) Fahrzeugnahbereichsmodus 74; 3) liefergebietsinterner Modus 76 und 4) liefergebietsexterner Modus 78. Zustands-/Betriebsartenwechsel finden nur zwischen unmittelbar benachbarten Betriebsarten statt, d. h. Wechsel können zwischen Modus 72 und 74, zwischen Modus 74 und 76 sowie zwischen Modus 76 und 78 erfolgen.
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4 ist eine grafische Darstellung eines definierten Bereichs mit Bezug zum Lieferfahrzeug 10, wobei in diesem Fall fahrzeugzentrierte Grenzbedingungen in Bezug auf den Standort des Transponders 75 relativ zum Fahrzeug vorliegen. Die Grenzbedingungen definieren Zonen beim definierten Bereich, wobei die Zonen den vom Fahrzeug angenommenen Zuständen/Modi 72, 74, 76 und 78 eins zu eins entsprechen.
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Eine Liefergrenze 79 lässt sich ausgehend von der maximal erwarteten Entfernung festlegen, die ein autorisierter RFID-Funketikettenträger 88 wie ein Fahrer bei seinen Runden ausgehend vom Lieferfahrzeug 10 (oder genauer vom Transceiver 47) zurücklegt. Wenn das Fahrzeug 10 den liefergebietsexternen Modus 78 annimmt, beschreibt die Liefergrenze 79 die Trennung vom liefergebietsinternen Modus 76. Gleichweise trennt eine Fahrzeugnahbereichsgrenze 75 den liefergebietsinternen Modus 76 vom Fahrzeugnahbereichsmodus 74. Die Trennung des Fahrzeuginnenraummodus 72 vom Fahrzeugnahbereichsmodus 74 bestimmt sich nicht zwingend durch die Entfernung zum fahrzeugeigenen Transceiver 47, sondern hängt von Zustandsänderungen im Sitzsensor 49 und Türsensor 51 ab. Es ist davon auszugehen, dass die Grenzen sich abhängig vom Fahrzeug 10 und von den Leistungsbedingungen verändern.
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5–8 zeigen in grafischer Darstellung die Definition der vier Zustände/Betriebsarten 72, 74, 76 und 78. Das elektrische Verteilungssystem des Lieferfahrzeugs 10 nimmt die Zustände/Betriebsarten in Reaktion auf sich ändernde Sensoreingaben und Messungen der Entfernung zum Transponder 75 an.
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Der Fahrzeuginnenraummodus 72 (5) sieht vor, dass das Hochspannungs-Stromverteilungsuntersystem 21 bestromt wird (Schützen 67 sind geschlossen), der Antriebsstrang 71 aktiviert ist und das Schließen der Schütze aller Hochspannungsnebensysteme 100 zugelassen ist. Die Türsensoren 51 zeigen an, dass alle Türen geschlossen sind, und der Insassensensor 49 zeigt an, dass der Insassensensor an ist. Transceiver 47 liefert Entfernungsmessungen zum Transponder 75, die anzeigen, dass das Funketikett (Tag) sich in der Nähe des Fahrzeugs befindet. Die Ausgabe der Sensoren 49, 51 wird vom Slave-Steuergerät (RPM 26) an das Master-Steuergerät (ESC 40) weitergeleitet. An das Master-Steuergerät/ESC 40 wird ein Ausführbefehl 89 angelegt, der anzeigt, dass die Fahrzeugsteuerung vollkommen betriebsbereit zu halten ist. Das kontinuierliche Anliegen dieses Befehls in Bezug auf alle beschriebenen Zustände/Modi zeigt an, dass das System in der Lage bleiben soll, auf Änderungen der Ausgaben der Sensoren 49, 51 und des Transceivers 47 zu reagieren.
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Im Fahrzeugnahbereichsmodus 74 (6) wird das Hochspannungs-Stromverteilungsuntersystem 21 bestromt, der Antriebsstrang 71 deaktiviert (Standby) und das Schließen der Schütze aller Hochspannungsnebensysteme 100 zugelassen. Die Türsensoren 51 zeigen an, dass wenigstens eine Tür geöffnet ist, und der Insassensensor 49 zeigt an, dass der Insassensensor aus ist. Transceiver 47 liefert Entfernungsmessungen zum Transponder 75, die anzeigen, dass das Funketikett (Tag) sich in der Nähe des Fahrzeugs befindet. Die Ausgabe der Sensoren 49, 51 wird vom Slave-Steuergerät (RPM 26) an das Master-Steuergerät (ESC 40) weitergeleitet.
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Im liefergebietsinternen Modus 76 (7) wird das Hochspannungs-Stromverteilungsuntersystem 21 bestromt, der Antriebsstrang 71 deaktiviert und die Hochspannungsnebensysteme 100 auf Standby gestellt. Die Türsensoren 51 zeigen an, dass wenigstens eine Tür geöffnet ist, und der Insassensensor 49 zeigt an, dass der Insassensensor aus ist. Transceiver 47 liefert Entfernungsmessungen zum Transponder 75, die anzeigen, dass das Funketikett sich außerhalb der Fahrzeugnahbereichsgrenzen befindet, aber innerhalb der Grenzen des Liefergebiets.
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Im liefergebietsexternen Modus 78 (8) wird das Hochspannungs-Stromverteilungsuntersystem 21 durch Öffnen der RESS-Schütze 67 ausgeschaltet, der Antriebsstrang 71 und die Hochspannungsnebensysteme 100 sind deaktiviert. Die Türsensoren 51 zeigen an, dass wenigstens eine Tür geöffnet ist, und der Insassensensor 49 zeigt an, dass der Insassensensor aus ist. Transceiver 47 liefert Entfernungsmessungen zum Transponder 75, die anzeigen, dass sich das Funketikett außerhalb der Grenzen des Liefergebiets befindet.
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9 ist ein Fließschema und zeigt die Arbeitweise der Annäherungserkennung des von einem Bediener/autorisierten Träger 88 mit sich zu führenden Transponders 75 und ihr geordnetes Verhältnis zum Herstellen eines elektrischen Verteilungszustandes unter Berücksichtigung mehrerer fahrzeugkalibrierbarer Parameter. RFID-Funketiketten (Tags) 75 generieren Antwortsignale auf ein Abfragesignal, die bei Empfang (101) die Durchführung einer Berechnung 102 zur Bestimmung der Entfernung bis zum Funketikett ermöglichen. Die eigentliche Beziehung der Entfernung zu den Betriebsartbedingungen ist einprogrammiert. Dazu kann eine Reihe von fahrzeugkalibrierbaren Parametern 106 Berücksichtigung finden. Verwendbare Parameter sind unter anderem Frequenz des Transponders 75, Boot-Zeit für nicht bestromte Steuerungsknoten am Fahrzeug, welche aktivierten Knoten verfügbar sind, die Konfiguration des Batteriesatzes und dessen Verhältnis zur erforderlichen Zeit für das Aufladen des Stromverteilungssystems, die erforderliche Zeit für das Aufladen einer besonderen Antriebsstrangkonfiguration und die Auswahl des Fahrzeugsystems nach Aktivierung über aktive CAN-Mitteilungen. Die Fahrzeugkalibrierungsbiblitothek 106 liefert Eingaben an einen Arbeitsschritt zum Einstellen der Fahrzeugbetriebsarten 104. Die Betriebsarten/Zustände 72, 74, 76 und 78 stehen stellvertretend für Betriebsarten, die bereitgestellt werden können. Aktive Fahrzeug-CAN-Mitteilungen 108 werden in Schritt 110 im Verhältnis zu den in Schritt 104 eingestellten verfügbaren Betriebsarten berücksichtigt, um eine Betriebsart des Fahrzeugs freizugeben. Danach werden geeignete antwortende CAN-Mitteilungen 112 generiert, um die Betriebsart herzustellen und beizubehalten.
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10 ist ein alternatives Fließschema in Bezug auf die Herstellung von Zuständen/Betriebsarten in Reaktion auf den Standort eines Bedieners im Verhältnis zu einem Fahrzeug und erweitert auf die Berücksichtigung seiner Handlungsweisen. Hier ist die Funktion der zonalen Ortung der Bedienperson mit der Berücksichtigung anderer Sensoren, wie des Insassensensors, kombiniert. Ein Signalverarbeitungsschritt 103 ersetzt Schritt 101 von 9. Schritt 103 berücksichtigt einen Signaleingang 120 vom Insassensensor 49 des Fahrersitzes sowie Transponder(75)-Antwortsignale von einem im Fahrgastraum integrierten Transceiver 116 oder einem mit Außenantenne 118 versehenen Transceiver oder beiden. Die Signalverarbeitung 103 dient der Ortung des Fahrers innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs und der Bereitstellung von Daten an einen Entfernungsbestimmungsschritt 102. Die Entfernung wird dann in einem Schritt zum Einstellen von Betriebsartbedingungen 104 eingegeben, der auch mit Werten aus der Fahrzeugkalibrierungsbibliothek 106 arbeitet. Die Ausgabe von Schritt 104 geht an Schritt 110, um das von Schritt 104 eingestellte Fahrzeug zu aktivieren. Hierzu gehören Ausgabesignale zur Aktivierung des Hochspannungsverteilungssystems 114, Mitteilungen über das CAN-Netzwerk (Schritt 112) und Empfangen aktiver Fahrzeug-CAN-Mitteilungen (Schritt 108).
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10B zeigt spezielle Prozessabwandlungen für einen ladebereichsbezogenen Transceiver, der am Fahrzeug 10 installiert sein kann, aber nicht muss. Hier wird ein ladebereichsbezogenes Fahrzeug-Transceiver-Signal 122 dem Verfahrensschritt zum Einstellen der Betriebsart für die Betriebsphase des Fahrzyklus 124 zugeführt. Nach Einstellung eines Zustands/einer Betriebsart erfolgt das Senden der Mitteilungen (Schritt 126) an einen Außensensor (nicht dargestellt) des Fahrzeugs. Der festgelegte Bereich bezieht sich zwar nach wie vor auf die Fahrzeugposition, muss aber den tatsächlichen Standort des Fahrzeugs nicht mit enthalten.
