DE102012007466A1 - Method for approximating electric car to charging station, involves controlling electric traction motor by electronic control system for limiting rotational torque - Google Patents

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Abstract

The method involves displacing an electronic control system of electric car into a mode of operation by a predetermined signal from a rider and by a wireless signal emitted from the charging station. An electric traction motor is controlled by the electronic control system for limiting the rotational torque. The predetermined signal from the rider is produced by operating a key or a switch. An induction coil of charging unit is provided for transmitting the electric power to the electric car. An independent claim is included for an electric car.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Annäherung eines Elektrofahrzeugs an eine Ladestation, wobei das Elektrofahrzeug ein elektronisches Ansteuerungssystem für mindestens einen elektrischen Traktionsmotor aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein das Verfahren ausführendes Elektrofahrzeug.The invention relates to methods for approaching an electric vehicle to a charging station, wherein the electric vehicle has an electronic drive system for at least one electric traction motor. The invention also relates to an electric vehicle carrying out the method.

Personenkraftfahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb, im Folgenden kurz als Elektrofahrzeuge bezeichnet, finden zunehmende Verbreitung. Derartige Elektrofahrzeuge weisen als Antriebsmaschine mindestens einen elektrischen Traktionsmotor auf. Ein Elektrofahrzeug kann alternativ auch mehrere Traktionsmotoren besitzen, die beispielsweise den einzelnen Rädern zugeordnet sind. Der mindestens eine Traktionsmotor erhält seine Energie aus einer wiederaufladbaren Traktionsbatterie und wird über ein elektronisches Ansteuerungssystem angesteuert.Passenger vehicles with an electric drive, hereinafter referred to as electric vehicles, find increasing use. Such electric vehicles have at least one electric traction motor as drive machine. An electric vehicle may alternatively also have a plurality of traction motors, which are assigned to the individual wheels, for example. The at least one traction motor receives its energy from a rechargeable traction battery and is controlled by an electronic control system.

Zum Wiederaufladen der Traktionsbatterie sind sogenannte Ladestationen vorgesehen, an denen über eine Kabelverbindung oder eine induktive Ladeeinheit elektrische Energie auf das Elektrofahrzeug übertragen werden kann.For recharging the traction battery so-called charging stations are provided, where electrical energy can be transmitted to the electric vehicle via a cable connection or an inductive charging unit.

Besonders für eine induktive Energieübertragung ist es erforderlich, dass das Elektrofahrzeug dicht an die Ladestation heranfährt. Sowohl die Ladeeinheit der Ladestation als auch das Kraftfahrzeug weisen bei diesem Ladeverfahren Spulenanordnungen auf, die zur Erzielung eines guten Wirkungsgrad beim Ladevorgang möglichst dicht, das heißt vorzugsweise einander berührend, zusammengeführt werden müssen. Auch wenn die induktive Ladeeinheit zumeist mechanisch flexibel oder federnd an der Ladestation angeordnet ist, darf das Zusammentreffen von Kraftfahrzeug und Ladeeinheit nicht mit zu hoher Kraft erfolgen, um Beschädigungen an der Ladestation und am Kraftfahrzeug zu vermeiden.Especially for an inductive energy transfer, it is necessary that the electric vehicle drove close to the charging station. Both the charging unit of the charging station and the motor vehicle have in this charging method coil arrangements, which must be as close as possible to achieve good efficiency during charging, that is, preferably, touching each other, merged. Even if the inductive charging unit is usually arranged mechanically flexible or resiliently on the charging station, the coincidence of the motor vehicle and charging unit must not take place with excessive force in order to avoid damage to the charging station and to the motor vehicle.

Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen bekannt, welche den Fahrer eines Elektrofahrzeugs bei der Annäherung an eine Ladestation unterstützen oder die den Annäherungsvorgang gänzlich automatisieren sollen. Diese setzen aber das Vorhandensein kostenaufwendiger Fahrerassistenzsysteme voraus. So ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 046 215 A1 ein Verfahren zur Ankoppelung eines Elektrofahrzeugs an eine Ladestation bekannt, bei dem das Antriebssystem des Elektrofahrzeugs beeinflusst wird, um den Ankoppelungsvorgang teil- oder vollautonom auszuführen. Hierzu nutzt das Elektrofahrzeug insbesondere eine eingebaute Kamera und eine Bildverarbeitungseinrichtung.Methods and devices are already known which assist the driver of an electric vehicle when approaching a charging station or who are intended to completely automate the approach process. However, these require the presence of costly driver assistance systems. Such is from the German patent application DE 10 2008 046 215 A1 a method for coupling an electric vehicle to a charging station, in which the drive system of the electric vehicle is influenced in order to carry out the coupling process partially or fully autonomously. For this purpose, the electric vehicle uses in particular a built-in camera and an image processing device.

Es ist allerdings nicht davon auszugehen, dass in naher Zukunft Kameras zur Standardausstattung von Elektrofahrzeugen gehören werden, da Kameraanordnungen noch immer einen nicht geringen Kostenaufwand verursachen. Um die noch immer relativ teuren Elektrofahrzeuge erschwinglich zu halten, wird oftmals auf Komfortausstattungen verzichtet, und zwar insbesondere solche, die einen erhöhten Energie-, Gewichts- und Kostenaufwand verursachen. Zu den häufig eingesparten Einrichtungen gehören Fahrerassistenzsysteme. Das in der DE 10 2008 046 215 A1 vorgeschlagene Verfahren ist daher in vielen Elektrofahrzeugen nicht ohne weiteres einsetzbar.However, it is unlikely that cameras will be standard equipment for electric vehicles in the near future as camera arrays are still costly. In order to keep the still relatively expensive electric vehicles affordable, is often dispensed comfort equipment, especially those that cause increased energy, weight and cost. Frequently saved facilities include driver assistance systems. That in the DE 10 2008 046 215 A1 proposed method is therefore not readily usable in many electric vehicles.

Es stellte sich die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das den Fahrer eines Elektrofahrzeugs bei der Annäherung an eine Ladestation unterstützt und dessen Realisierung nur einen geringen Aufwand erfordert.It set itself the task of creating a method that supports the driver of an electric vehicle when approaching a charging station and its implementation requires only a small effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass durch ein vom Fahrer vorgegebenes Signal und/oder durch ein von der Ladestation drahtlos ausgesendetes Signal das Ansteuerungssystem in einen Betriebsmodus versetzt wird, in welchem das Ansteuerungssystem den mindestens einen Traktionsmotor drehmomentbegrenzt ansteuert.This object is achieved in that is offset by a predetermined signal from the driver and / or by a wirelessly transmitted from the charging station signal, the control system in an operating mode in which the drive system controls the at least one traction motor torque limited.

Die Erfindung ermöglicht es, ein Elektrofahrzeug mit einer begrenzten Kraft einer Ladestation anzunähern, an der sich eine Ladeeinheit befindet. Besonders vorteilhaft dabei ist, dass jedes moderne Elektrofahrzeug bereits ein elektronisches Ansteuerungssystem für seinen Traktionsmotor aufweist. Der zur Realisierung der Erfindung erforderliche Aufwand beschränkt sich daher zumeist auf eine Signalerzeugungsvorrichtung, die beispielsweise als einfacher Schalter oder Tastschalter ausgeführt sein kann, mit dem der Fahrer dem Ansteuerungssystem den Betriebsmodus mit einer drehbegrenzten Ansteuerung des Traktionsmotors vorgibt, sowie gegebenenfalls einer geringfügigen Anpassung der zum Ansteuerungssystem gehörenden Betriebssoftware. Die Ausführungsmöglichkeiten der Signalerzeugungsvorrichtung sind natürlich nicht auf konventionelle Schalter und Tastschalter beschränkt; die Signalerzeugungsvorrichtung kann beispielsweise auch durch ein kontaktloses Sensorfeld, eine Gestensteuerung oder ein Anwendungsprogramm („App”) auf einem Smartphone realisiert sein, welches über eine drahtlose Verbindung das Ansteuerungssystem beeinflusst.The invention makes it possible to approximate an electric vehicle with a limited power of a charging station on which a charging unit is located. It is particularly advantageous that each modern electric vehicle already has an electronic drive system for its traction motor. The effort required to realize the invention is therefore usually limited to a signal generating device that can be configured, for example, as a simple switch or pushbutton with which the driver prescribes the driving mode with a rotation-limited control of the traction motor, and optionally a slight adjustment to the control system belonging operating software. The possible embodiments of the signal generating device are of course not limited to conventional switches and push buttons; The signal generation device can also be realized, for example, by a contactless sensor field, a gesture control or an application program ("app") on a smartphone, which influences the activation system via a wireless connection.

Darüber hinaus oder alternativ kann eine Vorrichtung zum Empfang eines von der Ladestation drahtlos ausgesandten Signals vorgesehen sein, also etwa ein einfacher Funk-, Licht oder Ultraschallempfänger oder eine Spulenanordnung zum Empfang eines induktiv übertragenen Signals. Empfängt eine solche Vorrichtung ein entsprechendes Signal von der Ladestation, so erzeugt sie ein Ausgangssignal, welches die Ansteuervorrichtung automatisch in den Betriebsmodus versetzt, in dem der mindestens eine Traktionsmotor drehmomentbegrenzt betrieben wird.In addition or alternatively, a device for receiving a signal wirelessly emitted by the charging station can be provided, that is to say a simple radio, light or ultrasound receiver or a coil arrangement for receiving an inductively transmitted signal. If such a device receives a corresponding signal from the charging station, it generates an output signal which the drive device automatically generates in set the operating mode in which the at least one traction motor is operated torque limited.

Die drehmomentbegrenzte Ansteuerung des mindestens einen Traktionsmotors kann vorzugsweise dadurch realisiert werden, dass der Betriebsstrom des Traktionsmotors hardware- oder softwaremäßig auf einen Wert begrenzt wird, der eine Bewegung des Elektrofahrzeugs mit ungefähr Schrittgeschwindigkeit ermöglicht.The torque-limited control of the at least one traction motor can preferably be realized in that the operating current of the traction motor hardware or software is limited to a value that allows movement of the electric vehicle at approximately walking speed.

Das Drehmoment des mindestens einen Traktionsmotors wird folglich auf Fahrerwunsch oder auf Grund eines selbständigen Erkennens der Annäherung an die Ladestation durch das Ansteuerungssystem so begrenzt, dass das Elektrofahrzeug mit nur geringer Vortriebskraft und Geschwindigkeit an die Ladestation herangefahren werden kann. Die Vortriebskraft des Elektrofahrzeuges ist dabei vorzugsweise so weit begrenzt, dass auch ein ungebremstes Zusammentreffen mit einem Hindernis durch geeignet ausgeführte Stoßfänger am Elektrofahrzeug oder eine federnde Ankoppelvorrichtung an der Ladestation abgefangen werden kann. Ein spätes Anhalten kann daher keine Schäden verursachen. Besonders vorteilhaft ist, dass durch die Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit auch Gefahren für Personen, die sich im Bereich der Ladestation aufhalten, nahezu aufgehoben sind.The torque of the at least one traction motor is consequently limited on the driver's request or on the basis of an independent recognition of the approach to the charging station by the control system so that the electric vehicle can be moved up to the charging station with only little propulsion power and speed. The driving force of the electric vehicle is preferably so far limited that even an unrestrained encounter with an obstacle can be intercepted by suitably designed bumper on the electric vehicle or a resilient coupling device to the charging station. Therefore, a late stop can not cause any damage. It is particularly advantageous that by limiting the vehicle speed and hazards for people who are in the area of the charging station, are almost canceled.

Das erfindungsgemäße Verfahren und das damit ausgerüstete Elektrofahrzeug überlässt somit dem Fahrer die eigenständige Steuerung des Fahrzeug bis an die Ladestation, vereinfacht aber den Annäherungsvorgang über die drehmomentbegrenzte und damit langsame und kraftbegrenzte Annäherung des Fahrzeugs an die Ladestation und schützt damit den Fahrer, Passanten, das Fahrzeug und die Ladestation vor Gefahren durch einen zu schnell erfolgende Ankopplungsvorgang.The inventive method and thus equipped electric vehicle thus leaves the driver independent control of the vehicle to the charging station, but simplifies the approach process on the torque-limited and thus slow and force-limited approach of the vehicle to the charging station and thus protects the driver, passers-by, the vehicle and the charging station against dangers due to a too fast coupling process.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008046215 A1 [0005, 0006] DE 102008046215 A1 [0005, 0006]

Claims (6)

Verfahren zur Annäherung eines Elektrofahrzeugs an eine Ladestation, wobei das Elektrofahrzeug ein elektronisches Ansteuerungssystem für mindestens einen elektrischen Traktionsmotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein vom Fahrer vorgegebenes Signal und/oder durch ein von der Ladestation drahtlos ausgesendetes Signal das Ansteuerungssystem in einen Betriebsmodus versetzt wird, in welchem das Ansteuerungssystem den mindestens einen Traktionsmotor drehmomentbegrenzt ansteuert.A method for approaching an electric vehicle to a charging station, wherein the electric vehicle has an electronic control system for at least one electric traction motor, characterized in that is offset by a predetermined signal from the driver and / or by a wirelessly transmitted from the charging station signal, the driving system in an operating mode in which the drive system controls the at least one traction motor with torque limitation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Fahrer vorgegebene Signal durch einen Tastendruck oder eine Schalterbetätigung erzeugt wird.A method according to claim 1, characterized in that the driver predetermined signal is generated by a key press or a switch operation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlose Signal ein, vorzugsweise moduliertes, Funk-, Ultraschall- und/oder Lichtsignal ist.A method according to claim 1, characterized in that the wireless signal is a, preferably modulated, radio, ultrasonic and / or light signal. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation eine Ladeeinheit mit mindestens einer Induktionsspule zur Übertragung elektrischer Energie auf das Elektrofahrzeug aufweist, und das drahtlose Signal ein durch die Induktionsspule erzeugtes magnetisches Wechselfeld ist.A method according to claim 1, characterized in that the charging station has a charging unit with at least one induction coil for transmitting electrical energy to the electric vehicle, and the wireless signal is an alternating magnetic field generated by the induction coil. Elektrofahrzeug zum Ausführen eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrofahrzeug eine manuell betätigbare Vorrichtung zur Erzeugung eines Signals und/oder eine Empfangsvorrichtung zur Erfassung eines von der Ladestation drahtlos übertragenen Signals aufweist.Electric vehicle for carrying out a method according to claim 1, characterized in that the electric vehicle has a manually operable device for generating a signal and / or a receiving device for detecting a wirelessly transmitted from the charging station signal. Elektrofahrzeug zum Ausführen eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuerungssystem Mittel zur Begrenzung des Betriebsstroms des mindestens einen Traktionsmotors aufweist.Electric vehicle for carrying out a method according to claim 1, characterized in that the drive system comprises means for limiting the operating current of the at least one traction motor.
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