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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Ladesystem, das eine elektrische Ladevorrichtung und ein Elektrofahrzeug über ein Ladekabel miteinander verbindet und eine in dem Elektrofahrzeug angebrachte Speichervorrichtung für elektrischen Strom bzw. elektrische Speichervorrichtung auflädt.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
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In den letzten Jahren sind Elektrofahrzeuge entwickelt worden, die mit einem Elektromotor für den Antrieb des Fahrzeugs ausgestattet sind. Das Elektrofahrzeug ist dabei mit einer elektrischen Speichervorrichtung, wie zum Beispiel einer Batterie, ausgestattet. Beim Laden der elektrischen Speichervorrichtung wird ein Ladekabel, das sich von einer elektrischen Ladevorrichtung weg erstreckt, an eine Ladebuchse des Elektrofahrzeugs angeschlossen (siehe z. B. ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
JP-A-2009-083 670 ).
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Ferner ist auf dem Gebiet der hybridelektrischen Fahrzeuge, die für den Antrieb sowohl mit einem Verbrennungsmotor als auch mit einem Elektromotor ausgestattet sind, ein sogenanntes Plug-In- oder Steckdosen-Fahrzeug in der Entwicklung, dessen elektrische Speichervorrichtung mittels einer elektrischen Ladevorrichtung aufgeladen werden kann.
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Da die zugeführte Leistung von der elektrischen Ladevorrichtung zu dem Elektrofahrzeug eine hohe Spannung und eine hohe Kapazität aufweist, besteht die Notwendigkeit, eine Überwachung hinsichtlich eines Isolierungsdefekts, eines Bruchs des Ladekabels und dergleichen vorzunehmen, um eine elektrische Leckage oder dergleichen zu verhindern und die Sicherheit beim Ladevorgang zu gewährleisten.
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Beispiele für ein Überwachungsverfahren hinsichtlich eines Isolierungsdefekts und dergleichen umfassen das Vergleichen einer Zufuhrspannung der elektrischen Ladevorrichtung und einer Aufnahmespannung des Elektrofahrzeugs sowie das Vergleichen eines Zufuhrstroms der elektrischen Ladevorrichtung und eines Aufnahmestroms des Elektrofahrzeugs.
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Wenn eine große Differenz zwischen der Versorgungsspannung und der Aufnahmespannung oder zwischen dem Versorgungsstrom und dem Aufnahmestrom vorhanden ist, besteht eine Möglichkeit, dass elektrische Leistung in ein anderes System als das Elektrofahrzeug fließt, wobei dann festgestellt wird, dass ein Isolierungsdefekt oder dergleichen vorliegt.
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Bei Feststellung eines Isolierungsdefekts oder dergleichen werden Spannungsdaten und Stromdaten verwendet, die von einem Spannungssensor und einem Stromsensor abgegeben werden. Bei Verwendung dieser Daten ist es allgemein üblich, Rauscheffekte durch Ausführung eines Filtervorgangs zu eliminieren, wie z. B. durch gleitende Mittelung und gewichtete gleitende Mittelung.
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Es tritt jedoch eine zeitliche Verzögerung bei den gefilterten Spannungsdaten oder den gefilterten Stromdaten auf, und ein einfacher Vergleich der Spannungsdaten oder dergleichen zwischen der elektrischen Ladevorrichtung und dem Elektrofahrzeug kann zu einer fehlerhaften Feststellung eines Isolierungsdefekts oder dergleichen führen.
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Mit anderen Worten, es kann dann, wenn eine zeitliche Verzögerung zwischen der elektrischen Ladevorrichtung und dem Elektrofahrzeug auftritt, jedoch die Daten derselben nicht synchronisiert werden, eine große Differenz zwischen den Daten der elektrischen Ladevorrichtung und den Daten des Elektrofahrzeugs vorliegen, obwohl kein Isolierungsdefekt oder dergleichen vorhanden ist, oder eine Differenz zwischen den Daten der elektrischen Ladevorrichtung und Daten des Elektrofahrzeugs wird möglicherweise nicht festgestellt, obwohl ein Isolierungsdefekt oder dergleichen vorliegt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der korrekten Feststellung, ob ein Leitungszustand zwischen einer elektrischen Ladevorrichtung und einem Elektrofahrzeug normal ist oder nicht.
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Gemäß einem Aspekt bietet die vorliegende Erfindung ein elektrisches Ladesystem, das eine elektrische Ladevorrichtung und ein Elektrofahrzeug über ein Ladekabel miteinander verbindet und eine in dem Elektrofahrzeug angebrachte elektrische Speichervorrichtung auflädt, wobei das elektrische Ladesystem folgendes aufweist:
eine zufuhrseitige Verarbeitungseinheit zum Berechnen von zufuhrseitigen verarbeiteten Daten unter Anwendung eines vorbestimmten Filtervorgangs bei einer Zufuhrspannung, einem Zufuhrstrom oder einer Zufuhrleistung in der elektrischen Ladevorrichtung;
eine aufnahmeseitige Verarbeitungseinheit zum Berechnen von aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten unter Anwendung eines vorbestimmten Filtervorgangs bei einer Aufnahmespannung, einem Aufnahmestrom oder einer Aufnahmeleistung in dem Elektrofahrzeug;
eine Merkmalspunkt-Zuordnungseinheit zum Zuordnen eines Merkmalspunkts zu den zufuhrseitigen verarbeiteten Daten und den aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten unter Änderung von mindestens einer Größe aus der Zufuhrspannung, dem Zufuhrstrom, der Aufnahmespannung und dem Aufnahmestrom;
eine Datensynchronisationseinheit zum Synchronisieren der zufuhrseitigen verarbeiteten Daten und der aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten auf der Basis des Merkmalspunkts der zufuhrseitigen verarbeiteten Daten und der aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten; und
eine Bestimmungseinheit zum Feststellen, ob ein Leitungszustand zwischen der elektrischen Ladevorrichtung und dem Elektrofahrzeug normal ist oder nicht.
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Vorzugsweise sollten der von der zufuhrseitigen Verarbeitungseinheit verwendete Filtervorgang und der von der aufnahmeseitigen Verarbeitungseinheit verwendete Filtervorgang voneinander verschieden sein.
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Vorzugsweise sollte das elektrische Ladesystem eine Ladesteuereinheit aufweisen, die einen Voll-Lademodus zum Aufladen der elektrischen Speichervorrichtung bis zu einer ersten Zufuhrleistung und einen Vor-Lademodus zum Aufladen der elektrischen Speichervorrichtung bis zu einer zweiten Zufuhrleistung aufweist, die geringer ist als die erste Zufuhrleistung; und die Merkmalspunkt-Zuordnungseinheit sollte den zufuhrseitigen verarbeiteten Daten und den aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten einen Merkmalspunkt in dem Vor-Lademodus zuordnen, der vor dem Voll-Lademodus ausgeführt wird.
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Vorzugsweise sollte die Merkmalspunkt-Zuordnungseinheit den zufuhrseitigen verarbeiteten Daten und den aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten den Merkmalspunkt unter Änderung des Zufuhrstroms oder des Aufnahmestroms zuordnen.
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Vorzugsweise sollte die Datensynchronisationseinheit eine zeitliche Verzögerung zwischen den zufuhrseitigen verarbeiteten Daten und den aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten auf der Basis des Merkmalspunkts berechnen und die zufuhrseitigen verarbeiteten Daten sowie die aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten auf der Basis der zeitlichen Verzögerung synchronisieren.
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Vorzugsweise sollte die elektrische Ladevorrichtung mit der zufuhrseitigen Verarbeitungseinheit, der aufnahmeseitigen Verarbeitungseinheit, der Merkmalspunkt-Zuordnungseinheit, der Datensynchronisationseinheit und der Bestimmungseinheit versehen sein.
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Vorzugsweise sollten die Aufnahmespannung, der Aufnahmestrom oder die Aufnahmeleistung in dem Elektrofahrzeug über eine Kommunikationsleitung in dem Ladekabel zu der aufnahmeseitigen Verarbeitungseinheit geschickt werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Merkmalspunkt den zufuhrseitigen verarbeiteten Daten und den aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten zugeführt, indem zumindest eine Größe von der Zufuhrspannung, dem Zufuhrstrom und der Aufnahmespannung geändert wird, so dass die zufuhrseitigen verarbeiteten Daten und die aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten auf der Basis des Merkmalspunkts synchronisiert werden können.
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Infolgedessen ist die Möglichkeit geschaffen, die zufuhrseitigen verarbeiteten Daten und die aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten in angemessener Weise zu vergleichen sowie in korrekter Weise festzustellen, ob der Leitungszustand zwischen der elektrischen Ladevorrichtung und dem Elektrofahrzeug normal ist oder nicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Falls, in dem ein Ladevorgang unter Verwendung eines elektrischen Ladesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
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2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer inneren Konstruktion eines Elektrofahrzeugs, welches das elektrische Ladesystem bildet;
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3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer inneren Konstruktion einer elektrischen Ladevorrichtung, welche das elektrische Ladesystem bildet;
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4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in dem ein Ladekabel der elektrischen Ladevorrichtung mit einem Ladeanschluss des Elektrofahrzeugs verbunden ist;
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5A bis 5C exemplarische Darstellungen, in denen Defektzustände begleitet von elektrischer Leckage oder Wärme veranschaulicht sind;
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6 eine Darstellung zur Erläuterung der Wirkung einer Filterverarbeitung von einer Aufnahmespannung und einer Zufuhrspannung; und
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7 eine Darstellung zur Erläuterung einer Veränderung bei den zufuhrseitigen verarbeiteten Daten und den aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten in einem Vor-Lademodus und einem Voll-Lademodus.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Falls, in dem ein Ladevorgang mit einem elektrischen Ladesystem 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
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2 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer inneren Konstruktion eines Elektrofahrzeugs 11, welches das elektrische Ladesystem 10 bildet. 3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer inneren Konstruktion einer elektrischen Ladevorrichtung 12, welche das elektrische Ladesystem 10 bildet.
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Wie in 1 gezeigt, ist das Elektrofahrzeug 11 mit einer Batterie 13 als Speichervorrichtung für elektrischen Strom bzw. elektrischer Speichervorrichtung ausgestattet. Wenn die Batterie 13 aufgeladen wird, so wird ein Ladekabel 14 der elektrischen Ladevorrichtung 12 mit einem Ladeanschluss 15 des Elektrofahrzeugs 11 verbunden.
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Die elektrische Ladevorrichtung 12 lädt die Batterie 13 auf einen vorbestimmten Ladezustand (SOC) auf, wobei sie einen dem Elektrofahrzeug 11 zuzuführenden Ladestrom und eine dem Elektrofahrzeug 11 zuzuführende Ladespannung steuert.
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Wie in 2 gezeigt, beinhaltet das Elektrofahrzeug 11 einen Motor-Generator 20 für den Antrieb, der über eine Antriebsachse 21 mit Antriebsrädern 22 verbunden ist. Der Motor-Generator 20 ist mit der Batterie 13 über einen Inverter 23 verbunden, der Gleichstrom und Wechselstrom in bidirektionaler Weise umwandelt.
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Die Batterie 13 und der Inverter 23 sind durch stromführende Leitungen bzw. Stromleitungen 24 und 25 miteinander verbunden. Jede der Stromleitungen 24 und 25 weist ein Hauptrelais 26 auf. Der Ladeanschluss 15, der an einer Seite des Fahrzeugaufbaus angeordnet ist, ist mit einem Stromaufnahmeverbinder 27 versehen. Der Stromaufnahmeverbinder 27 weist ein Paar Stromaufnahmeanschlüsse 27a und 27b auf.
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Der Stromaufnahmeanschluss 27a ist mit der Stromleitung 24, die auf der Seite einer positiven Elektrode angeordnet ist, über eine Stromaufnahmeleitung 28 verbunden. Der Stromaufnahmeanschluss 27b ist mit der Stromleitung 25, die auf der Seite einer negativen Elektrode angeordnet ist, über eine Stromaufnahmeleitung 29 verbunden.
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Das Elektrofahrzeug 11 weist einen Spannungssensor 30, der eine Spannung der Stromaufnahmeleitungen 28 und 29, d. h. eine Aufnahmespannung Vr, feststellt, sowie einen Stromsensor 31 auf, der einen Strom der Stromaufnahmeleitung 28, d. h. einen Aufnahmestrom Ir, feststellt. Der Stromaufnahmeverbinder 27 weist einen Signalanschluss 27c auf, der mit einer Kommunikationsleitung 32 verbunden ist.
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Das Elektrofahrzeug 11 weist eine Fahrzeugsteuereinheit 33 zum integralen Steuern des Fahrzeugs insgesamt, eine Batteriesteuereinheit 34 zum Steuern der Batterie 13 sowie eine Motorsteuereinheit 35 zum Steuern des Inverters 23 auf. Die Steuereinheiten 33 bis 35 sind über eine Kommunikationsleitung 36 miteinander verbunden. Jede der Steuereinheiten 33 bis 35 ist mit einer CPU, einem Speicher und dergleichen ausgestattet.
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Wie in 3 gezeigt, weist die elektrische Ladevorrichtung 12 eine Stromwandlereinheit 41 auf, die Wechselstrom von einer externen Stromquelle 40 in Gleichstrom für den Ladevorgang umwandelt. Die Stromwandlereinheit 41 beinhaltet eine Gleichrichterschaltung, einen elektrischen Wandler, einen Schaltkreis und dergleichen.
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An einem Ende des Ladekabels 14 der elektrischen Ladevorrichtung 12 ist ein Stromzufuhrverbinder 42 vorgesehen, der sich an dem Stromaufnahmeverbinder 27 anbringen sowie von diesem lösen lässt. Der Stromzufuhrverbinder 42 besitzt ein Paar Stromzufuhranschlüsse 42a und 42b, die den Stromaufnahmeanschlüssen 27a und 27b des Stromaufnahmeverbinders 27 entsprechen.
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Der Stromzufuhranschluss 42a ist mit einem positiven Elektrodenanschluss 41a der Stromwandlereinheit 41 über eine Stromzufuhrleitung 43 verbunden, während der Stromzufuhranschluss 42b mit einem negativen Elektrodenanschluss 41b der Stromwandlereinheit 41 über eine Stromzufuhrleitung 44 verbunden ist.
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Die elektrische Ladevorrichtung 12 weist einen Spannungssensor 45, der eine Spannung der Stromzufuhrleitungen 43 und 44, d. h. eine Zufuhrspannung Vs, detektiert, sowie einen Stromsensor 46 auf, der einen Strom der Stromzufuhrleitung 43, d. h. einen Zufuhrstrom Is, detektiert.
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Der Stromzufuhrverbinder 42 weist einen Signalanschluss 42c auf, der mit einer Kommunikationsleitung 47 verbunden ist. Die elektrische Ladevorrichtung 12 weist eine Ladesteuereinheit 48 auf, die mit einer CPU, einem Speicher und dergleichen ausgestattet ist. Die Ladesteuereinheit 48 schickt ein Steuersignal zu der Stromwandlereinheit 41.
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4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in dem das Ladekabel 14 der elektrischen Ladevorrichtung 12 mit dem Ladeanschluss 15 des Elektrofahrzeugs 11 verbunden ist.
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Wie in 4 gezeigt, führt das Verbinden des Stromzufuhrverbinders 42a des Ladekabels 14 mit dem Stromaufnahmeverbinder 27 dem Ladeanschluss 15 zu einem Zustand, in dem die Stromwandlereinheit 41 und die Batterie 13 über die Stromzufuhrleitungen 43 und 44 sowie die Stromaufnahmeleitungen 28 und 29 miteinander verbunden sind.
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Darüber hinaus verursacht das Verbinden des Stromzufuhrverbinders 42 des Ladekabels 14 mit dem Stromaufnahmeverbinder 27 dem Ladeanschluss 15 einen Zustand, in dem die Fahrzeugsteuereinheit 33 und die Ladesteuereinheit 48 über die Kommunikationsleitungen 32 und 47 miteinander verbunden sind.
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Wenn die elektrische Ladevorrichtung 12 und das Elektrofahrzeug 11 während des Ladevorgangs in dieser Weise verbunden sind, werden verschiedene Batterieinformationen, wie z. B. ein Strom-Sollwert, ein Spannungs-Sollwert, ein Strom-Istwert, ein Spannungs-Istwert, eine Zellentemperatur und ein Ladezustand (SOC), von der Batteriesteuereinheit 34 zu der Fahrzeugsteuereinheit 33 übermittelt und sodann von der Fahrzeugsteuereinheit 33 über die Kommunikationsleitungen 32 und 47 zu der Batteriesteuereinheit 48 übermittelt.
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Anschließend gibt die Batteriesteuereinheit 48 ein Steuersignal an die Stromwandlereinheit 41 ab, um dadurch einen Zufuhrstrom Is, der dem Strom-Sollwert entspricht, und eine Zufuhrspannung Vs zu erzielen, die dem Spannungs-Sollwert entspricht, um auf diese Weise die Batterie 13 auf einen vorbestimmten Ladezustand aufzuladen.
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Während das Elektrofahrzeug 11 die elektrische Ladevorrichtung 12 gemäß der vorstehenden Erläuterung über den Ladestrom und dergleichen informiert, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Alternativ kann die Ladesteuereinheit 48 der elektrischen Ladevorrichtung 12 auch den Ladestrom und dergleichen auf der Basis des Ladezustands und dergleichen vorgegeben.
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Da die elektrische Ladevorrichtung 12 dem Elektrofahrzeug 11 während des Ladevorgangs in der vorstehend beschriebenen Weise Leistung bzw. Energie mit hoher Spannung und hoher Kapazität zuführt (z. B. Gleichstrom mit 400 V und 100 A), ist es wichtig, eine elektrische Leckage, Wärme und dergleichen durch Überwachung hinsichtlich eines Isolierungsdefekts, Bruch der Stromzufuhrleitungen 43 und 44 und dergleichen zu verhindern. Daher vergleicht die Ladesteuereinheit 48 die Aufnahmespannung Vr und die Zufuhrspannung Vs während des Ladevorgangs.
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Wenn zwischen diesen eine Differenz vorhanden ist, die einen vorbestimmten Betrag überschreitet, trifft die Ladesteuereinheit 48 die Feststellung, dass ein Bruch der Stromzufuhrleitung 43 oder 44, ein Verbindungsdefekt des Verbinders 27 oder 42 oder dergleichen vorliegt, wie dies in 5A dargestellt ist, und stoppt den Ladevorgang. Die Ladesteuereinheit 48 vergleicht auch den Aufnahmestrom Ir und den Zufuhrstrom Is miteinander.
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Wenn zwischen diesen eine Differenz vorhanden ist, die einen vorbestimmten Betrag überschreitet, trifft die Ladesteuereinheit 48 die Feststellung, dass ein Kurzschluss oder ein Erdungsfehler zwischen den Stromzufuhrleitungen 43 und 44 aufgetreten ist, wie dies in 5B und 5C veranschaulicht ist, und stoppt den Ladevorgang. Die 5A bis 5C zeigen exemplarische Darstellungen zur Erläuterung von Defektzuständen, begleitet von elektrischer Leckage oder Erwärmung.
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Die Ladesteuereinheit 48, die als Bestimmungseinheit der vorliegenden Erfindung dient, vergleicht die Aufnahmespannung Vr und die Zufuhrspannung Vs sowie auch den Aufnahmestrom Ir und den Zufuhrstrom Is in der geschilderten Weise, um dadurch festzustellen, ob der Leitungszustand zwischen der elektrischen Ladevorrichtung 12 und dem Elektrofahrzeug 11 normal ist.
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Zur Verwendung der Aufnahmespannung Vr, der Zufuhrspannung Vs, des Aufnahmestroms Ir und des Zufuhrstroms Is, die von den Spannungssensoren 30 und 45 sowie den Stromsensoren 31 und 46 erfasst werden, ist es jedoch notwendig, Rauscheffekte zu eliminieren, indem ein Filtervorgang verwendet wird, wie zum Beispiel eine gleitende Mittelung und eine gewichtete gleitende Mittelung.
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6 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise einer Filterverarbeitung von der Aufnahmespannung Vr und der Zufuhrspannung Vs. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Filterverarbeitung ähnliche Auswirkungen auf den Aufnahmestrom Ir und den Zufuhrstrom Is hat. Wie in 6 gezeigt ist, tritt dann, wenn die von den Spannungssensoren 30 und 45 erfassten Messdaten einer Filterverarbeitung unterzogen werden und diese dann weiterverarbeitet werden, um Bestimmungsdaten zu erzielen, eine zeitliche Verzögerung zwischen den Messdaten und den Bestimmungsdaten auf.
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Die zeitliche Verzögerung aufgrund der Filterverarbeitung ändert sich in Abhängigkeit von dem Umfang des verwendeten Filtervorgangs. Wenn ein an der Aufnahmespannung Vr oder dem Aufnahmestrom Ir des Elektrofahrzeugs 11 angewendeter Filtervorgang von einem Filtervorgang verschieden ist, der bei der Zufuhrspannung Vs oder dem Zufuhrstrom Ir der elektrischen Ladevorrichtung angewendet wird, kommt es zu einer zeitlichen Verzögerung zwischen Fahrzeugdaten (aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten) Dr auf der Basis der Aufnahmespannung Vr und des Aufnahmestroms Ir sowie elektrischen Ladevorrichtungsdaten (zufuhrseitigen verarbeiteten Daten) Ds auf der Basis der Zufuhrspannung Vs und des Zufuhrstroms Is.
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Zum korrekten Bestimmen eines Isolierungsdefekts oder eines Bruchs durch Vergleichen der Fahrzeugdaten Dr und der elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds ist es somit notwendig, eine zeitliche Verzögerung festzustellen und die Fahrzeugdaten Dr sowie die elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds vor dem Vergleich derselben zu synchronisieren.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die Ladesteuereinheit 48 sowohl als aufnahmeseitige Verarbeitungseinheit zum Berechnen der Fahrzeugdaten Dr als auch als zufuhrseitige Verarbeitungseinheit zum Berechnen der elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds. Ferner werden der Ladesteuereinheit 48 die Aufnahmespannung Vr und der Aufnahmestrom Ir, die an dem Elektrofahrzeug 11 von der Fahrzeugsteuereinheit 33 erfasst worden sind, über die Kommunikationsleitungen 32 und 47 zugeführt.
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Die Ladesteuereinheit 48, die als Ladesteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung dient, führt den Vor-Lademodus vor dem Voll-Lademodus zum Aufladen der Batterie 13 bis zu einer ersten Zufuhrleistung aus.
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In dem Vor-Lademodus wird die Batterie 13 bis zu einer zweiten Zufuhrleistung aufgeladen, die niedriger ist als die erste Zufuhrleistung. Mit anderen Worten, die Ladesteuereinheit 48 führt zuerst den Vor-Lademodus mit einer geringen Zufuhrleistung und anschließend den Voll-Lademodus mit einer hohen Zufuhrleistung aus.
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In dem Vor-Lademodus erfasst die Ladesteuereinheit 48 eine zeitliche Verzögerung zwischen den zufuhrseitigen verarbeiteten Daten und den aufnahmeseitigen verarbeiteten Daten und synchronisiert diese in dem Voll-Lademodus auf der Basis der zeitlichen Verzögerung.
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7 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Veränderung bei den Daten Ds der elektrischen Ladevorrichtung und den Fahrzeugdaten Dr in dem Vor-Lademodus und dem Voll-Lademodus. Wie in 7 gezeigt ist, nimmt die Ladesteuereinheit 48, die als Merkmalspunkt-Zuordnungseinheit der vorliegenden Erfindung dient, eine vorübergehende Anhebung und Absenkung der Zufuhrspannung Vs in dem Vor-Lademodus unter Verwendung der Stromwandlereinheit 41 vor.
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Da die Stromaufnahmeleitungen 28 und 29 mit den Stromzufuhrleitungen 43 und 44 verbunden sind, kommt es zu einem zeitweisen Ansteigen und Abfallen der Aufnahmespannung Vr in Verbindung mit der Zufuhrspannung Vs mit einem gleichen zeitlichen Ablauf, wie dies in 7 in einem vergrößerten Bereich gezeigt ist.
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Die Zufuhrspannungsdaten Ds, die durch Anwenden eines Filtervorgangs bei der Zufuhrspannung Vs erzielt werden, sind als Kurve mit einer nach oben konvexen Formgebung dargestellt, während die Fahrzeugdaten Dr, die unter Anwendung eines Filtervorgangs bei der Aufnahmespannung Vr erzielt werden, ebenfalls als Kurve mit einer nach oben konvexen Formgebung dargestellt sind.
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Mit anderen Worten, es führt eine Veränderung der Zufuhrspannung Vs zur Zuordnung eines Merkmalspunkts α1 zu den elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds sowie zur Zuordnung eines Merkmalspunkts α2 zu den Fahrzeugdaten Dr. Die Zufuhrspannung Vs wird zum Beispiel durch künstliches Ändern des Zufuhrstroms Is unter Verwendung der Stromwandlereinheit 41 geändert.
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Da der den elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds zugeordnete Merkmalspunkt α1 und der den Fahrzeugdaten Dr zugeordnete Merkmalspunkt α2 eine gleiche zeitliche Steuerung aufweisen, wie dies vorstehend beschrieben worden ist, misst die Ladesteuereinheit 48, die als Datensynchronisationseinheit der vorliegenden Erfindung dient, eine zeitliche Distanz zwischen den Merkmalspunkten α1 und a2, um eine zeitliche Verzögerung T zwischen den elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds und den Fahrzeugdaten Dr aufgrund der Filterverarbeitung zu berechnen (z. B. 0,5 Sekunden).
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Bei der Feststellung eines Isolierungsdefekts, eines Bruchs oder dergleichen in dem Voll-Lademodus werden die elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds (β1) und die Fahrzeugdaten Dr (β2) unter Berücksichtigung der zeitlichen Verzögerung T verglichen.
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Im Fall der elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds (β1) und der Fahrzeugdaten Dr (β3), die zu einem gleichen Zeitpunkt abgegeben werden, erfolgt eine fehlerhafte Feststellung dahingehend, dass eine große Differenz ΔV2 zwischen den elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds und den Fahrzeugdaten Dr vorhanden ist. Aus diesem Grund werden die Fahrzeugdaten Dr und die elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds auf der Basis der zeitlichen Verzögerung T synchronisiert, so dass die elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds (β1) und die Fahrzeugdaten Dr (β2) verglichen werden können.
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Infolgedessen kann eine Differenz ΔV1 zwischen den elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds und den Fahrzeugdaten Dr korrekt erkannt werden, und somit können ein Isolierungsdefekt, ein Bruch und dergleichen korrekt festgestellt werden.
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In der vorstehenden Erläuterung wird die Aufnahmespannung Vr in Abhängigkeit von der künstlich geänderten Zufuhrspannung Vs geändert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Alternativ kann auch die Aufnahmespannung Vr künstlich geändert werden, und die Zufuhrspannung Vs kann in Abhängigkeit von der künstlich geänderten Aufnahmespannung Vr geändert werden.
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In diesem Fall kann die Aufnahmespannung Vr künstlich geändert werden, indem eine in dem Elektrofahrzeug 11 installierte elektrische Last, wie z. B. eine elektrische Heizung, vorübergehend betätigt wird. Während die Zufuhrspannung Vs in der vorstehenden Beschreibung vorübergehend angehoben und abgesenkt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Alternativ hierzu kann die angehobene Zufuhrspannung Vs beibehalten werden. Ferner werden die Zufuhrspannung Vs und die Aufnahmespannung Vr gemäß der vorstehenden Erläuterung angehoben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Alternativ hierzu können die Zufuhrspannung Vs und die Aufnahmespannung Vr auch abgesenkt werden. Während die vorstehende Beschreibung ferner Umkehrpunkte der elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds und der Fahrzeugdaten Dr als Merkmalspunkte α1 und α2 verwendet, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Alternativ hierzu kann auch ein Merkmalspunkt an einem Punkt vorgegeben werden, an dem ein vorbestimmter Spannungsänderungsbetrag oder eine Spannungsänderungsgeschwindigkeit überschritten (oder unterschritten) wird, oder an einem Punkt vorgegeben werden, an dem ein vorbestimmter Spannungswert überschritten (oder unterschritten) wird.
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Weiterhin kann einen Umkehrpunkt identifiziert werden, indem der Zufuhrstrom anstatt der Zufuhrspannung geändert wird. Beispielsweise kann der Umkehrpunkt durch Überwachen eines Anstiegswertes bei einem Vorgang identifiziert werden, in dem z. B. der Zufuhrstrom in einer relativ kurzen Zeit auf einen vorbestimmten Stromwert erhöht wird und dann beibehalten wird.
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In dem in 7 dargestellten Fall erfolgt ein Vergleich der elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds, die durch Anwenden eines Filtervorgangs bei der Zufuhrspannung Vs erzielt werden, sowie der Fahrzeugdaten Dr, die durch Anwenden eines Filtervorgangs bei der Aufnahmespannung Vr erzielt werden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Wie vorstehend beschrieben, können alternativ auch die elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds, die durch Anwenden eines Filtervorgangs bei dem Zufuhrstrom Is erzielt werden, sowie die Fahrzeugdaten Dr, die durch Anwenden eines Filtervorgangs bei dem Aufnahmestrom Ir gebildet werden, miteinander verglichen werden.
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In diesem Fall kann einen Merkmalspunkt den elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds und den Fahrzeugdaten Dr durch Ändern des Zufuhrstroms Is und des Aufnahmestroms Ir oder durch Ändern der Zufuhrspannung Vs und der Aufnahmespannung Vr zugeordnet werden.
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Weiterhin können bei der vorstehenden Erläuterung die Fahrzeugdaten Dr, die durch Anwenden eines Filtervorgangs an der Aufnahmespannung Vr oder dem Aufnahmestrom Is an dem Elektrofahrzeug 11 ermittelt werden, und die elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds, die durch Anwenden eines Filtervorgangs an der Zufuhrspannung Vs oder dem Zufuhrstrom Ir an der elektrischen Ladevorrichtung 12 ermittelt werden, für die Feststellung eines Isolierungsdefekts, eines Bruchs und dergleichen verwendet werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Alternativ werden die Fahrzeugdaten Dr, die durch Anwenden eines Filtervorgangs bei einer Aufnahmeleistung Wr an dem Elektrofahrzeug (Wr = Ir × Vr) ermittelt werden, sowie die elektrischen Ladevorrichtungsdaten verwendet, die durch Anwenden eines Filtervorgangs bei einer Zufuhrleistung Ws an der elektrischen Ladevorrichtung ermittelt werden (Ws = Is × Vs).
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In diesem Fall kann den Ladevorrichtungsdaten Ds und den Fahrzeugdaten Dr wiederum einen Merkmalspunkt zugeordnet werden, indem der Zufuhrstrom Is und der Aufnahmestrom Ir geändert werden oder indem die Zufuhrspannung Vs und die Aufnahmespannung Vr geändert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern erlaubt verschiedene Modifikationen und Änderungen im technischen Umfang der Erfindung. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dient die Ladesteuereinheit 48 in der elektrischen Ladevorrichtung 12 als zufuhrseitige Verarbeitungseinheit, als aufnahmeseitige Verarbeitungseinheit, als Merkmalspunkt-Zuordnungseinheit, als Datensynchronisationseinheit, als Bestimmungseinheit und als Ladesteuereinheit.
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Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Fahrzeugsteuereinheit 33 in dem Elektrofahrzeug 11 als Ladesteuereinheit 48 in der elektrischen Ladevorrichtung 12 dienen, die als zufuhrseitige Verarbeitungseinheit, als aufnahmeseitige Verarbeitungseinheit, als Merkmalspunkt-Zuordnungseinheit, als Datensynchronisationseinheit, als Bestimmungseinheit und als Ladesteuereinheit dient.
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Weiter alternativ können sich die Ladesteuereinheit 48 und die Fahrzeugsteuereinheit 33 die Funktionen der Ladesteuereinheit 48 in der elektrischen Ladevorrichtung 12 teilen und als zufuhrseitige Verarbeitungseinheit, als aufnahmeseitige Verarbeitungseinheit, als Merkmalspunkt-Zuordnungseinheit, als Datensynchronisationseinheit, als Bestimmungseinheit und als Ladesteuereinheit dienen.
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Darüber hinaus werden die gleitende Mittelung und die gewichtete gleitende Mittelung als Filtervorgang zum Berechnen der Fahrzeugdaten Dr und der elektrischen Ladevorrichtungsdaten Ds genannt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zusätzlich kann ein Filtervorgang auch in Form von Hardware unter Verwendung einer elektrischen Schaltung oder in Form von Software unter Verwendung eines Programms ausgeführt werden.
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Ferner handelt es sich bei dem dargestellten Elektrofahrzeug 11 um ein Elektrofahrzeug, das nur den Motor-Generator 20 für den Antrieb aufweist, jedoch kann es sich auch um ein Hybrid-Elektrofahrzeug handeln, das einen Motor-Generator und einen Verbrennungsmotor für den Antrieb aufweist. Weiterhin wird als elektrische Speichervorrichtung die Batterie 13 verwendet, die eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie, eine wiederaufladbare Nickel-Metallhydrid-Batterie oder dergleichen beinhaltet, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
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Alternativ kann auch ein Kondensator, wie zum Beispiel ein Lithium-Ionen-Kondensator und ein elektrischer Doppelschicht-Kondensator, als elektrische Speichervorrichtung verwendet werden.
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Weiterhin handelt es sich bei der elektrischen Ladevorrichtung 12 in der vorstehenden Beschreibung um eine Ladevorrichtung vom leitfähigen Typ, deren Ladekabel 14 mit dem Stromzufuhrverbinder 42 vom Kontakt-Typ ausgestattet ist, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Alternativ hierzu kann eine Ladevorrichtung vom induktiven Typ verwendet werden, deren Ladekabel mit einem Stromzufuhrverbinder vom kontaktlosen Typ ausgestattet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektrisches Ladesystem
- 11
- Elektrofahrzeug
- 12
- elektrische Ladevorrichtung
- 13
- Batterie
- 14
- Ladekabel
- 15
- Ladeanschluss
- 20
- Motor-Generator
- 21
- Antriebsachse
- 22
- Antriebsräder
- 23
- Inverter
- 24
- Stromleitung
- 25
- Stromleitung
- 26
- Hauptrelais
- 27a
- Stromaufnahmeanschlüsse
- 27b
- Stromaufnahmeanschlüsse
- 27c
- Signalanschluss
- 28
- Stromaufnahmeleitung
- 29
- Stromaufnahmeleitung
- 30
- Spannungssensor
- 31
- Stromsensor
- 32
- Kommunikationsleitung
- 33
- Fahrzeugsteuereinheit
- 34
- Batteriesteuereinheit
- 35
- Motorsteuereinheit
- 36
- Kommunikationsleitung
- 40
- externe Stromquelle
- 41
- Stromwandlereinheit
- 41a
- positiver Elektrodenanschluss
- 41b
- negativer Elektrodenanschluss
- 42
- Stromzufuhrverbinder
- 42a
- Stromzufuhranschluss
- 42b
- Stromzufuhranschluss
- 42c
- Signalanschluss
- 43
- Stromzufuhrleitung
- 44
- Stromzufuhrleitung
- 45
- Spannungssensor
- 46
- Stromsensor
- 47
- Kommunikationsleitung
- 48
- Ladesteuereinheit
- Is
- Zufuhrstrom
- Ir
- Aufnahmestrom
- Vr
- Aufnahmespannung
- Vs
- Zufuhrspannung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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