WO2020099206A1 - Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines wecksignals für eine ladeschnittstelle und ladeschnittstelle - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines wecksignals für eine ladeschnittstelle und ladeschnittstelle Download PDF

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WO2020099206A1
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wake
differential amplifier
charging
output
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PCT/EP2019/080367
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Martin Wanner
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for generating a wake-up signal, in particular for generating a wake-up signal when a charging plug is inserted.
  • the present invention further relates to a charging interface for an electric vehicle.
  • Fully or at least partially electrically powered vehicles have electric motors that are supplied with energy from an electrical energy source, for example a high-voltage battery. These batteries can be charged from an external energy source.
  • the battery of the electric vehicle can be connected to a charging point such as a public charging station by means of a suitable cable connection.
  • a method for charging the battery of an electric vehicle is known, for example, from DE 10 2014 200 315 Al.
  • a cable connection is established between the electric vehicle and the charging point.
  • a plug of the charging cable is inserted into a corresponding socket on the electric vehicle.
  • the traction battery can be charged in the vehicle.
  • the charging process is monitored and regulated using a suitable control circuit.
  • the individual components of the electric vehicle may only be activated when their function is required.
  • Traction battery of an electric vehicle means that the control circuit for charging the traction battery only needs to be activated when the battery is to be charged.
  • the individual components can be activated, for example, by means of a suitable wake-up signal.
  • the present invention provides an apparatus and a method for generating a wake-up signal, in particular a wake-up signal when a charging plug is inserted, and a charging interface for an electric vehicle with the features of the independent claims. Further embodiments are the subject of the dependent claims.
  • a device for generating a wake-up signal, in particular for generating a wake-up signal when a charging plug is inserted comprises an input connection, a differential amplifier and a control circuit.
  • the input connection is designed to be electrically coupled to a contact of the charging plug.
  • the differential amplifier comprises a first input, a second input and an output. The first input of the differential amplifier is coupled to the input connection.
  • the second input of the differential amplifier is predetermined
  • the output of the differential amplifier is coupled to the control circuit.
  • the control circuit is designed to be a
  • the control circuit can output a wake-up signal with a predetermined pulse width.
  • the control circuit is designed to output the wake-up signal when a voltage change occurs at the output connection of the differential amplifier. It is also provided:
  • a charging interface for an electric vehicle comprises a plug connection, in particular a socket for a charging plug, and a device according to the invention for generating a wake-up signal.
  • the plug connection is designed to accommodate a charging plug.
  • the input connection of the device for generating the wake-up signal is coupled to a contact of the plug connection.
  • Input connection of the device for generating the wake-up signal can be coupled to a contact for a control line.
  • a method for generating a wake-up signal in particular for generating a wake-up signal when a charging plug is inserted.
  • the method comprises the steps of detecting an electrical signal at a contact of the charging plug, comparing the detected electrical signal from the charging plug with a predetermined voltage potential, the
  • Comparisons can be made using a differential amplifier.
  • the method further comprises a step for outputting a voltage signal at an output of the differential amplifier. The output can take place as a function of a comparison of the detected electrical signal from the charging plug with the predetermined voltage potential.
  • the method comprises a step for generating a wake-up signal, in particular a wake-up signal with a predetermined pulse width. The wake-up signal can then be generated when a voltage change occurs at the output connection of the differential amplifier.
  • the present invention is based on the finding that for
  • Energy saving in an electric vehicle components that are not actively required can be deactivated.
  • appropriate signaling such as a wake-up signal or the like, is required.
  • the control for the charging of an electrical energy store in the electric vehicle can be initiated by inserting a charging plug into the electric vehicle.
  • an inexpensive and energy-efficient detection of the insertion of the charging plug into the electric vehicle is desirable.
  • the present invention is therefore based on the idea of taking this knowledge into account and of providing reliable and inexpensive detection of the insertion of a charging plug. For this purpose, the lowest possible energy requirement is particularly desirable for such a detection of the insertion of the charging plug.
  • charging plug is understood to mean a connecting element of a plug connection which is provided at the end of a charging cable. This connecting element can be plugged into a corresponding element, e.g. a socket.
  • the charging plug can be a plug connection that can be plugged into a charging socket of an electric vehicle.
  • any known or possibly future plug connections are possible.
  • plug connections in accordance with IEC 62196 (DIN EN 62196), Combined Charching Standard CHAdeMO, or similar are possible, for example.
  • the other end of the charging cable can be fixed or connected to a charging station or the like via a further plug connection.
  • a potential change is detected on at least one line of the charging plug.
  • a change in potential can be detected on a control or signal line of the charging plug.
  • Such a change in potential can be detected, for example, by a rising or falling edge, as occurs when the charging plug is plugged into the electric vehicle.
  • A can be used to detect a rising or falling edge
  • Voltage signal on a line of the charging connector with a predetermined, preferably fixed, voltage potential are compared.
  • the voltage signal on the line of the charging connector can be compared with the predetermined voltage potential by means of a differential amplifier, in particular an energy-efficient one
  • the output signal of the differential amplifier can then be evaluated by means of a suitable control circuit in order to determine a
  • the wake-up signal can have a predetermined pulse width, for example a pulse width in the range of one or more milliseconds.
  • the wake-up signal can have a pulse width between 2 and 4 milliseconds.
  • Such a wake-up signal can be used to activate further components, such as a charge control for the electric vehicle. Any other components of the electric vehicle can also be activated on the basis of the wake-up signal. For example, that
  • the wake-up signal is first fed to a further circuit, which then activates the corresponding components, that is to say, for example, converts it from a sleep or standby mode into an active mode.
  • the charging plug to be detected can be any charging plug that is used to connect the electric vehicle to a charging point.
  • the charging connection can be connected using a plug in accordance with the Combined Charging System (CCS) standard, in accordance with the CHAdeMO standard or in accordance with the GB / T standard.
  • CCS Combined Charging System
  • CHAdeMO CHAdeMO
  • GB / T GB / T standard.
  • Other charging interfaces are also possible for the detection of the insertion process of the charging plug.
  • any other plug connections for example IEC 62196 type 1, 2 or 3
  • the first input of the differential amplifier is capacitively coupled to the input connection.
  • the first input of the differential amplifier can thus be capacitively coupled to the corresponding line of the charging plug.
  • a direct galvanic connection possibly with ohmic resistors between the input connection and the first input of the differential amplifier, is also possible.
  • the differential amplifier can be designed to detect a signal with a rising and / or falling edge at the first input. In this way, the insertion process can be detected when the charging plug is inserted into the electric vehicle even at a constant potential on the line to be monitored. In this case, the potential on the changes during the insertion process
  • This change can be evaluated by evaluating a
  • Voltage change (edge) during insertion can be detected accordingly.
  • a falling edge can preferably be detected.
  • a charging plug is inserted in accordance with the CCS standard, a rising edge can preferably be detected.
  • a rising edge can preferably be detected.
  • a first one can be used to detect a rising edge
  • Input connection and a first differential amplifier can be provided, and a second input connection with a second differential amplifier can be provided for evaluating a falling edge.
  • the outputs of the two differential amplifiers can either be fed to a common control circuit and two separate control circuits.
  • Wake-up signal comprise a voltage divider.
  • the voltage divider can do this be designed to set the predetermined voltage potential at the second input of the differential amplifier.
  • the voltage divider can be provided between a voltage supply and a reference potential, a node between two resistors of the voltage divider providing a predetermined voltage potential corresponding to the divider ratio of the voltage divider. This node can be combined with the second
  • Input connection of the differential amplifier can be electrically coupled.
  • any other arrangements for providing a predetermined voltage potential at the second input of the differential amplifier are also possible.
  • control circuit is designed to output the wake-up signal when at the output terminal of the
  • control circuit can output the wake-up signal when a rising edge occurs at the differential amplifier.
  • control circuit comprises a timer.
  • the timer can be designed to a predetermined pulse width of the
  • the timing element can be a combination of a capacitor and a resistor.
  • the pulse width can range from one or more
  • Milliseconds in particular between 2 and 4 milliseconds.
  • the differential amplifier comprises an open collector output.
  • Such a differential amplifier comprises a transistor, for example a bipolar transistor, with a free collector output.
  • Analog can also be used with differential amplifiers with field effect transistors
  • connection with an open drain connection may be provided.
  • Such outputs are also called open-drain outputs.
  • differential amplifiers with open collector output or open drain output a differential amplifier with push-pull output could also be used.
  • the circuit can be changed by means of a diode such that the output of the differential amplifier through the diode can essentially only flow current in one direction, ie the output of the Differential amplifier can essentially only lower current through the diode, that is, can discharge against masses, but cannot drive, that is, current can flow in the direction of the timing element.
  • the charging interface can comprise a wake-up device.
  • the wake-up device can be designed to activate a charging circuit of the electric vehicle.
  • the wake-up device can carry out an activation of the charging circuit of the electric vehicle based on the wake-up signal provided by the device for generating the wake-up signal.
  • any other components of the electric vehicle can also be used using the
  • provided wake-up signal can be activated.
  • Figure 1 a block diagram of a device for generating a
  • Figure 2 a basic circuit diagram as it is a device for generating a
  • FIG. 3 a schematic diagram as it is a device for generating a
  • Figure 4 a flowchart as it is a method for generating a
  • Figure 1 shows a schematic representation of a block diagram as it is based on a device for generating a wake-up signal.
  • Circuitry can be provided, for example, for a CCS charging interface.
  • the device 1 comprises an input connection 10, a differential amplifier 20 and a control circuit 30.
  • the input connection 10 can for example be connected to a contact of a charging plug, in particular a contact on the charging socket of an electric vehicle.
  • the input connection 10 can be connected to a control line of the charging connection.
  • the charging port can be any charging port.
  • the input connection 10 can be any charging port.
  • the input connection 10 can be connected to a first input 21
  • Differential amplifier 20 may be coupled.
  • the input connection 10 can be coupled directly, via a resistor or also capacitively to the first input 21 of the differential amplifier 20.
  • a second entrance 22 of the differential amplifier 20 may be coupled directly, via a resistor or also capacitively to the first input 21 of the differential amplifier 20.
  • Differential amplifier 20 can be coupled to a predetermined voltage potential.
  • the predetermined voltage potential is formed from the two resistors 41 and 42 by means of a voltage divider 40, it being possible for the series connection of the two resistors 41 and 42 to be arranged between a supply voltage and a reference potential.
  • the resistors 41 and 42 can also be a series and / or parallel connection of several individual resistors. Of course, any other are also Arrangements for providing a predetermined voltage potential at the second input 22 of the differential amplifier 20 are possible.
  • the output 23 of the differential amplifier 20 is coupled to the control circuit 30.
  • the control circuit 30 outputs a wake-up signal with a predetermined pulse width as a result of a voltage change at the output 23 of the differential amplifier 20 at an output connection 31.
  • the control circuit 30 can then each have a wake-up signal with the predetermined one
  • Differential amplifier 20 drops, that is, a falling edge in the
  • Output voltage signal of the differential amplifier 20 occurs. Analogously, however, it is also fundamentally possible to switch on when a rising edge occurs in the voltage signal at the output 23 of the differential amplifier 20
  • the pulse width of the wake-up signal can be set, for example, by means of a suitable timer 33 in the control circuit 30.
  • the pulse width can be set in the range of one or more milliseconds, for example between 2 and 4 milliseconds.
  • the timing element 33 can be a combination of a resistor and a capacitor, for example.
  • the capacitor can be discharged at a corresponding edge at the output 23 of the differential amplifier 20, and can then be gradually recharged via a further resistor R31, R32.
  • the control circuit 30 can output an active wake-up signal until the capacitor in the timer 33 of the control circuit 30 is charged.
  • Pulse width of the wake-up signal possible.
  • the timer can also be implemented by means of a counter or the like.
  • the differential amplifier 20 can be any one
  • Differential amplifier for example an operational amplifier.
  • operational amplifiers with the lowest possible energy consumption are suitable for this.
  • Differential amplifier with a low energy requirement thus require only a very small current flow during operation to detect the insertion of a charging plug, so that the load on the energy supply in the electric vehicle is minimized.
  • the differential amplifier 20 can be one
  • differential amplifier 20 is also possible to use the differential amplifier 20 as a microcontroller, in particular as a microcontroller, with a particularly low level
  • the two signals at the inputs 21, 22 of the differential amplifier can be converted into digital signals by means of an analog-digital converter (ADC), which are then transmitted by the ADC.
  • ADC analog-digital converter
  • Microcontrollers can be processed accordingly. As a result of the further processing, the microcontroller can provide a corresponding signal at a starting point of the microcontroller, which signal corresponds to the signal at output 23 described above.
  • timer 33 can also be implemented as a digital circuit, for example by means of a microcontroller.
  • the time limit can be realized by a corresponding counter.
  • This counter can, for example, also be implemented in the microcontroller described above, in which the differential amplifier 20 is also implemented. In this way, all components between the inputs 21, 22 of the differential amplifier and the output of the timing element 33 can be implemented by means of a microcontroller.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a basic circuit diagram of a device 1 for generating a wake-up signal.
  • the supply voltage can be stabilized accordingly
  • Protection circuit 50 may be provided. This circuit 50 can be connected to a permanent voltage source 51, for example a low-voltage battery or the like.
  • the protective circuit may have a protective diode D50, for example a zener diode or the like, to avoid possible
  • the resistor R50 can be a relatively low-resistance resistor, for example, which typically has a value of 100 ohms or less.
  • Stabilization and filtering of higher-frequency components can also occur between the voltage supply and a reference potential
  • Capacitor C50 may be provided.
  • the stabilized voltage can be used as the supply voltage
  • Differential amplifier 20 and the control circuit 30 are provided.
  • the stabilized voltage can be supplied to the voltage divider 40 from the resistors R41 and R42.
  • a stabilizing capacitor C40 can also be provided.
  • the resistors 41 and 42 are preferably designed to have a relatively high resistance and have a value of, for example, 100 kOhm or more, so that the load can be kept relatively low.
  • the resistor 41 can, for example, also be realized from a series connection of several individual resistors.
  • the voltage of the node is at the second input 22 of the
  • Differential amplifier 20 provided.
  • the first input 21 of the differential amplifier 20 is connected to the input connection 10, to which a voltage signal of a line of the charging connection, in particular a control line of the charging connection, is connected.
  • a protection diode D10 can be provided at the input terminal 10 to prevent reverse current flows. This diode can
  • the input terminal 10 is connected to the first input 21 of the differential amplifier 20 via the capacitor C1 and the resistor R12. Furthermore, to stabilize and to provide a defined resting level, the first input 21 of the differential amplifier 20 via the capacitor C1 and the resistor R12. Furthermore, to stabilize and to provide a defined resting level, the first input 21 of the differential amplifier 20 via the capacitor C1 and the resistor R12. Furthermore, to stabilize and to provide a defined resting level, the first input 21 of the
  • Differential amplifier can be connected to a parallel connection of the resistors R13 and the capacitor C13.
  • the resistor R13 and the capacitor C13 are connected to the other connection with a predetermined potential, for example the reference potential.
  • the output 23 of the differential amplifier 20 is connected to an input of the
  • Control circuit 30 connected.
  • the control circuit 30 further comprises a switching element T30, for example a bipolar transistor. Alternatively, however, a field effect transistor is possible.
  • a resistor R31 is provided between an input of transistor T30 and a control connection of transistor 30, so that transistor T30 is initially blocked.
  • Capacitor C33 is provided so that the output 23 of the differential amplifier 20 is connected to the control terminal of the transistor T30 via the resistors R32 and R33. If the voltage at output 23 of the differential amplifier 20 is connected to the control terminal of the transistor T30 via the resistors R32 and R33. If the voltage at output 23 of the differential amplifier 20 is connected to the control terminal of the transistor T30 via the resistors R32 and R33. If the voltage at output 23 of the differential amplifier 20 is connected to the control terminal of the transistor T30 via the resistors R32 and R33. If the voltage at output 23 of the differential amplifier 20 is connected to the control terminal of the transistor T30 via the resistors R32 and R33. If the voltage at output 23 of the differential amplifier 20 is connected to the control terminal of the transistor T30 via the resistors R32 and R33. If the voltage at output 23 of the differential amplifier 20 is connected to the control terminal of the transistor T30 via the resistors R32 and R33. If the voltage at output 23 of the differential amplifier 20 is connected to the control
  • the voltage at the control terminal of transistor T30 also drops, and transistor T30 becomes conductive.
  • the capacitor C33 is then slowly recharged via the resistors R31 and R32. Until the capacitor C33 is charged, a voltage pulse is present at the output 31 of the control circuit 30, which delivers a wake-up signal for waking up a component, for example the charging circuit of the electric vehicle.
  • the pulse width of the wake-up signal can thus be set by dimensioning the resistors R31, R32, R33 and C33.
  • the resistor R33 can be omitted if necessary.
  • the R33 can be provided if
  • Differential amplifier 20 is implemented without a push-pull output.
  • the resistor R33 may also be provided with a series diode.
  • the time constant for the pulse width of the wake-up signal can also be adapted by appropriate dimensioning of the components, in particular the input circuitry, such as C11 and R12, at the input 21 of the differential amplifier 20.
  • Capacitor C33 in the control circuit 30 is eliminated.
  • the circuit arrangement of the device 1 for generating the wake-up signal described here thus generates a at the output 31 of the control circuit 30 Wake-up signal with a predetermined pulse width when a rising voltage edge occurs at input terminal 10.
  • FIG. 3 shows a further basic circuit diagram of a device 1 for generating a wake-up signal.
  • This circuit arrangement can be provided, for example, for a CHAdeMO charging interface.
  • the circuit arrangement according to FIG. 3 largely corresponds to the circuit arrangement according to FIG. 2, only the input circuits of the first input 21 and the second input 22 of the differential amplifier 20 being modified. In this way, a wake-up signal is generated at a falling edge at input terminal 10 and provided at output 31 of control circuit 30.
  • a resistor R11 is also provided in parallel with the capacitor C11.
  • the resistor R13 from FIG. 2 can be omitted here. Instead, a resistor R13 'is provided at the input 21 of the differential amplifier 20.
  • FIG. 4 shows a flowchart as it is based on a method for generating a wake-up signal when plugging in a charging plug according to one embodiment.
  • step S1 an electrical signal is detected at a contact of the charging plug.
  • step S2 the detected electrical signal from the charging plug is compared with a predetermined voltage potential. The comparison can be made by means of a differential amplifier 20 or a power-saving microcontroller.
  • step S3 a voltage signal is output as a function of the comparison of the detected electrical signal from the charging plug with the predetermined voltage potential.
  • an internal value can be stored.
  • the voltage signal can be provided, for example, at the output of the differential amplifier 20 or at a microcontroller port.
  • a wake-up signal with a predetermined pulse width is provided in step S4 if the voltage signal is provided in step S3.
  • a wake-up signal with a predetermined pulse width is provided when a voltage change occurs at the output of the differential amplifier.
  • the pulse width can also be realized, for example, by means of a counter, for example within a microcontroller.
  • the present invention relates to the generation of a wake-up signal when a charging plug is inserted, in particular when
  • Voltage change on a line of the charging connection in particular a voltage change on a signal or control line of the charging connection, is detected.
  • the detection is preferably carried out by means of a differential amplifier or a power-saving microcontroller.
  • Differential amplifier a voltage change, that is, a falling or rising edge has been detected, a wake-up signal with a predetermined pulse width is output.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft das Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers, insbesondere beim Einstecken eines Ladesteckers in ein Elektrofahrzeug. Hierzu wird eine Spannungsänderung auf einer Leitung des Ladeanschlusses, insbesondere eine Spannungsänderung auf einer Signal- oder Steuerleitung des Ladeanschlusses detektiert. Die Detektion erfolgt vorzugsweise mittels eines Differenzverstärkers oder eines Mikrocontrollers. Nachdem eine Spannungsänderung, das heißt eine sinkende oder steigende Flanke detektiert worden ist, wird ein Wecksignal mit einer vorgegebenen Pulsbreite ausgegeben.

Description

Beschreibung
Titel
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM ERZEUGEN EINES WECKSIGNALS FÜR EINE LADESCHNITTSTELLE UND LADESCHNITTSTELLE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Wecksignals, insbesondere zum Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Ladeschnittstelle für ein Elektrofahrzeug.
Stand der Technik
Ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge weisen Elektromotoren auf, die von einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer Hochvoltbatterie, mit Energie versorgt werden. Diese Batterien können von einer externen Energiequelle aufgeladen werden. Beispielsweise kann hierzu die Batterie des Elektrofahrzeugs mittels einer geeigneten Kabelverbindung an einen Ladepunkt wie zum Beispiel eine öffentliche Ladesäule angeschlossen werden. Ein Verfahren zum Laden der Batterie eines Elektrofahrzeugs ist beispielsweise aus der DE 10 2014 200 315 Al bekannt.
Für das kabelgebundene Aufladen der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs wird zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Ladepunkt eine Kabelverbindung hergestellt. Hierzu wird unter anderem ein Stecker des Ladekabels in eine korrespondierende Buchse des Elektrofahrzeugs eingesteckt. Nachdem der Stecker des Ladekabels in dem Fahrzeug eingesteckt worden ist, kann das Aufladen der Traktionsbatterie in dem Fahrzeug erfolgen. Dabei wird der Aufladevorgang mittels einer geeigneten Steuerschaltung überwacht und geregelt. Um den Energieverbrauch des Elektrofahrzeugs möglichst gering zu halten, werden die einzelnen Komponenten des Elektrofahrzeugs gegebenenfalls nur dann aktiviert, wenn ihre Funktion erforderlich ist. Für das Aufladen der
Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs bedeutet dies beispielsweise, dass die Steuerschaltung zum Aufladen der Traktionsbatterie nur dann aktiviert werden muss, wenn ein Ladevorgang der Batterie erfolgen soll. Das Aktivieren der einzelnen Komponenten kann dabei beispielsweise mittels eines geeigneten Wecksignals (Englisch: wakeup-Signal) erfolgen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Wecksignals, insbesondere eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers, sowie eine Ladeschnittstelle für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Wecksignals, insbesondere zum Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers. Die Vorrichtung umfasst einen Eingangsanschluss, einen Differenzverstärker und eine Steuerschaltung. Der Eingangsanschluss ist dazu ausgelegt, elektrisch mit einem Kontakt des Ladesteckers gekoppelt zu werden. Der Differenzverstärker umfasst einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang sowie einen Ausgang. Der erste Eingang des Differenzverstärkers ist mit dem Eingangsanschluss gekoppelt. Der zweite Eingang des Differenzverstärkers ist mit einem vorbestimmten
Spannungspotential gekoppelt. Der Ausgang des Differenzverstärkers ist mit der Steuerschaltung gekoppelt. Die Steuerschaltung ist dazu ausgelegt, ein
Wecksignal auszugeben. Die Steuerschaltung kann ein Wecksignal mit einer vorbestimmten Pulsbreite ausgeben. Insbesondere ist die Steuerschaltung dazu ausgelegt, das Wecksignal auszugeben, wenn an dem Ausgangsanschluss des Differenzverstärkers eine Spannungsänderung auftritt. Weiterhin ist vorgesehen:
Eine Ladeschnittstelle für ein Elektrofahrzeug. Die Ladeschnittstelle umfasst eine Steckverbindung, insbesondere eine Buchse für eine Ladestecker, sowie eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen eines Wecksignals. Die
Steckverbindung ist dazu ausgelegt, einen Ladestecker aufzunehmen. Der Eingangsanschluss der Vorrichtung zum Erzeugen des Wecksignals ist mit einem Kontakt der Steckverbindung gekoppelt. Insbesondere kann der
Eingangsanschluss der Vorrichtung zum Erzeugen des Wecksignals mit einem Kontakt für eine Steuerleitung gekoppelt sein.
Schließlich ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Erzeugen eines Wecksignals, insbesondere zum Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers. Das Verfahren umfasst die Schritte des Erfassens eines elektrischen Signals an einem Kontakt des Ladesteckers, des Vergleichens des erfassten elektrischen Signals von dem Ladestecker mit einem vorbestimmten Spannungspotential, wobei das
Vergleichen mittels eines Differenzverstärkers erfolgen kann. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ausgeben eines Spannungssignals an einem Ausgang des Differenzverstärkers. Das Ausgeben kann in Abhängigkeit von einem Vergleich des erfassten elektrischen Signals von dem Ladestecker mit dem vorbestimmten Spannungspotential erfolgen. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt zum Erzeugen eines Wecksignals, insbesondere eines Wecksignals mit einer vorbestimmten Pulsbreite. Das Wecksignal kann dann erzeugt werden, wenn an dem Ausgangsanschluss des Differenzverstärkers eine Spannungsänderung auftritt.
Vorteile der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zur
Energieeinsparung in einem Elektrofahrzeug gegebenenfalls nicht aktiv benötigte Komponenten deaktiviert werden können. Um deaktivierte Komponenten bei Bedarf zu aktivieren, wird eine entsprechende Signalisierung, wie zum Beispiel ein Wecksignal oder ähnliches benötigt. Insbesondere kann die Ansteuerung für das Aufladen eines elektrischen Energiespeichers in dem Elektrofahrzeug durch das Einstecken eines Ladesteckers in das Elektrofahrzeug initiiert werden. Hierzu ist eine kostengünstige und energieeffiziente Detektion des Einsteckens des Ladesteckers in das Elektrofahrzeug wünschenswert.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine zuverlässige und kostengünstige Detektion des Einsteckens eines Ladesteckers vorzusehen. Hierzu ist insbesondere auch ein möglichst geringer Energiebedarf für eine solche Detektion des Einsteckens des Ladesteckers erstrebenswert.
Unter dem Begriff„Ladestecker“ ist im Sinne der vorliegende Erfindung ein Verbindungselement einer Steckverbindung zu verstehen, welches am Ende eines Ladekabels vorgesehen ist. Dieses Verbindungselement kann an ein korrespondierendes Element eingesteckt werden, z.B. eine Buchse.
Beispielsweise kann es sich bei dem Ladestecker um einen Steckverbindung handeln, die in eine Ladebuchse eines Elektrofahrzeugs eingesteckt werden kann. Hierbei sind insbesondere beliebige bereits bekannte oder auch gegebenenfalls zukünftige Steckverbindungen möglich. Insbesondere sind zum Beispiel Steckverbindungen gemäß IEC 62196 (DIN EN 62196), Combined Charching Standard CHAdeMO, oder ähnlichem möglich. Das jeweils andere Ende des Ladekabels kann dabei fest oder über eine weitere Steckverbindung mit einer Ladestation oder ähnlichem verbunden sein.
Für das Erkennen eines Ladesteckers an der Ladebuchse wird hierzu eine Potentialänderung an mindestens einer Leitung des Ladesteckers detektiert. Insbesondere kann eine Potentialänderung an einer Steuer- oder Signalleitung des Ladesteckers detektiert werden. Eine solche Potentialänderung kann beispielsweise durch eine steigende oder fallende Flanke detektiert werden, wie sie beim Einstecken des Ladesteckers an dem Elektrofahrzeug auftritt.
Für die Detektion einer steigenden oder fallenden Flanke kann ein
Spannungssignal auf einer Leitung des Ladesteckers mit einem vorgegebenen, vorzugsweise festen, Spannungspotential verglichen werden. Durch die Detektion des Überschreitens oder Unterschreitens des Spannungssignals auf der Leitung des Ladesteckers in Bezug auf das vorgegebene Spannungspotential kann somit eine ansteigende oder abfallende Flanke detektiert werden. Beispielsweise kann der Vergleich des Spannungssignals auf der Leitung des Ladesteckers mit dem vorgegebenen Spannungspotential mittels eines Differenzverstärkers, insbesondere eines energieeffizienten
Operationsverstärkers oder ähnlichem erfolgen. Auf diese Weise kann das Einstecken des Ladesteckers in das Elektrofahrzeug besonders energieeffizient, das heißt mittels eines sehr geringen Stromverbrauchs, detektiert werden.
Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers kann daraufhin mittels einer geeigneten Steuerschaltung ausgewertet werden, um ein für die
Weiterverarbeitung geeignetes Wecksignal zu generieren. Insbesondere kann das Wecksignal eine vorgegebene Pulsbreite, beispielsweise eine Pulsbreite im Bereich von einer oder mehreren Millisekunden aufweisen. Beispielsweise kann das Wecksignal eine Pulsbreite zwischen 2 und 4 Millisekunden aufweisen. Ein solches Wecksignal kann dazu genutzt werden, um weitere Komponenten, wie zum Beispiel eine Laderegelung für das Elektrofahrzeug zu aktivieren. Darüber hinaus können auch beliebige andere Komponenten des Elektrofahrzeugs auf Grundlage des Wecksignals aktiviert werden. Beispielsweise kann das
Wecksignal zunächst einer weiteren Schaltung zugeführt werden, welche daraufhin die entsprechenden Komponenten aktiviert, das heißt beispielsweise aus einem Schlaf- oder Stand-by-Modus in einen aktiven Modus überführt.
Bei dem zu detektierenden Ladestecker kann es sich um einen beliebigen Ladestecker handeln, wie er zur Verbindung des Elektrofahrzeugs mit einem Ladepunkt eingesetzt wird. Beispielsweise kann die Ladeverbindung mittels eines Steckers gemäß dem Combined Charging System (CCS)-Standard, gemäß CHAdeMO-Standard oder gemäß GB/T-Standard verbunden werden. Auch andere Ladeschnittstellen sind zur Detektion des Einsteckvorgangs des Ladesteckers möglich. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Steckverbindungen, beispielsweise IEC 62196 Typ 1, 2 oder 3
Ladestecker oder ähnliches möglich. Wie nachfolgend noch näher ausgeführt wird, kann abhängig von dem verwendeten Standard vorzugsweise eine steigende oder fallende Flanke auf der entsprechenden Leitung des
Ladesteckers detektiert werden. Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Eingang des Differenzverstärkers kapazitiv mit dem Eingangsanschluss gekoppelt. Insbesondere kann der erste Eingang des Differenzverstärkers somit kapazitiv mit der entsprechenden Leitung des Ladesteckers gekoppelt werden. Darüber hinaus ist auch eine direkte galvanische Verbindung, gegebenenfalls mit Ohmschen Widerständen zwischen dem Eingangsanschluss und dem ersten Eingang des Differenzverstärkers möglich. Ferner kann parallel zu dem Kondensator für eine kapazitive Kopplung zwischen dem Eingangsanschluss und dem ersten Eingang des
Differenzverstärkers auch ein Ohmscher Widerstand vorgesehen sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Differenzverstärker dazu ausgelegt sein, an dem ersten Eingang ein Signal mit einer steigenden und/oder fallenden Flanke zu detektieren. Auf diese Weise kann beim Einstecken des Ladesteckers in das Elektrofahrzeug selbst bei einem konstanten Potential auf der zu überwachenden Leitung der Einsteckvorgang detektiert werden. In diesem Fall ändert sich während des Einsteckvorgangs das Potential an dem
Eingangsanschluss entsprechend dem Spannungssignal auf der zu
überwachenden Leitung. Diese Änderung kann durch Auswertung einer
Spannungsänderung (Flanke) während des Einsteckens entsprechend detektiert werden. Beispielsweise kann beim Einstecken eines Ladesteckers gemäß dem CHAdeMO-Standard vorzugsweise eine fallende Flanke detektiert werden. Beim Einstecken eines Ladesteckers gemäß dem CCS-Standard kann vorzugsweise eine steigende Flanke detektiert werden. Darüber hinaus ist es auch
gegebenenfalls möglich, sowohl steigende als auch fallende Flanken zu detektieren und in beiden Fällen ein Wecksignal zu erzeugen. So kann beispielsweise für die Detektion einer steigenden Flanke ein erster
Eingangsanschluss und ein erster Differenzverstärker vorgesehen sein, und zur Auswertung einer fallenden Flanke kann ein zweiter Eingangsanschluss mit einem zweiten Differenzverstärker vorgesehen sein. Die Ausgänge der beiden Differenzverstärker können entweder einer gemeinsamen Steuerschaltung und zwei separaten Steuerschaltungen zugeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung zum Erzeugen des
Wecksignals einen Spannungsteiler umfassen. Der Spannungsteiler kann dazu ausgelegt sein, das vorbestimmte Spannungspotential an dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers einzustellen. Beispielsweise kann der Spannungsteiler zwischen einer Spannungsversorgung und einem Bezugspotential vorgesehen sein, wobei ein Knotenpunkt zwischen zwei Widerständen des Spannungsteilers ein vorbestimmtes Spannungspotential entsprechend dem Teilerverhältnis des Spannungsteilers bereitstellt. Dieser Knotenpunkt kann mit dem zweiten
Eingangsanschluss des Differenzverstärkers elektrisch gekoppelt werden.
Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Anordnungen zur Bereitstellung eines vorgegebenen Spannungspotentials am zweiten Eingang des Differenzverstärkers möglich.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung dazu ausgelegt, das Wecksignal auszugeben, wenn an dem Ausgangsanschluss des
Differenzverstärkers eine Spannungsänderung mit einer fallenden Flanke auftritt. In einer alternativen Ausführungsform kann die Steuerschaltung das Wecksignal ausgeben, wenn an dem Differenzverstärker eine steigenden Flanke auftritt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Steuerschaltung ein Zeitglied. Das Zeitglied kann dazu ausgelegt sein, eine vorbestimmte Pulsbreite des
Wecksignals einzustellen. Beispielsweise kann es sich bei dem Zeitglied um eine Kombination aus einem Kondensator und einem Widerstand handeln.
Beispielsweise kann die Pulsbreite im Bereich von einer oder mehreren
Millisekunden, insbesondere zwischen 2 und 4 Millisekunden eingestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Differenzverstärker einen Open- Kollektor- Ausgang. Ein derartiger Differenzverstärker umfasst einen Transistor, beispielsweise einen Bipolar-Transistor, mit einem freien Kollektor-Ausgang. Analog kann bei Differenzverstärkern mit Feldeffekttransistoren auch ein
Anschluss mit einem offenen Drain-Anschluss vorgesehen sein. Derartige Ausgänge werden auch als Open- Drain- Ausgang bezeichnet. Alternative zu Differenzverstärkern mit Open- Kollektor- Ausgang oder Open-Drain-Ausgang könnte auch ein Differenzverstärker mit Push-Pull-Ausgang verwendet werden.
In einem solchen Fall kann die Schaltung mittels Diode so verändert werden, dass der Ausgang des Differenzverstärkers durch die Diode im Wesentlichen Strom nur in eine Richtung fließen kann, d.h. der Ausgang des Differenzverstärkers im Wesentlichen durch die Diode nur Strom senken kann, also gegen Massen ableiten kann, aber nicht treiben, also Strom in Richtung Zeitglied, Fließen kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Ladeschnittstelle kann die Ladeschnittstelle eine Weckeinrichtung umfassen. Die Weckeinrichtung kann dazu ausgelegt sein, eine Ladeschaltung des Elektrofahrzeugs zu aktivieren. Insbesondere kann die Weckeinrichtung basierend auf dem durch die Vorrichtung zur Erzeugung des Wecksignals bereitgestellten Wecksignals eine Aktivierung der Ladeschaltung des Elektrofahrzeugs durchführen. Darüber hinaus können auch beliebige weitere Komponenten des Elektrofahrzeugs unter Verwendung des
bereitgestellten Wecksignals aktiviert werden.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den
Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder
Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1: ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Erzeugen eines
Wecksignals gemäß einer Ausführungsform;
Figur 2: ein Prinzipschaltbild, wie es einer Vorrichtung zum Erzeugen eines
Wecksignals gemäß einer weiteren Ausführungsform zugrundeliegt; Figur 3: ein Prinzipschaltbild, wie es einer Vorrichtung zum Erzeugen eines
Wecksignals gemäß einer weiteren Ausführungsform zugrundeliegt; und
Figur 4: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Erzeugung eines
Wecksignals zugrundeliegt.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbilds, wie es einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Wecksignals zugrundeliegt. Diese
Schaltungsanordnung kann beispielsweise für eine CCS-Ladeschnittstelle vorgesehen sein. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Eingangsanschluss 10, einen Differenzverstärker 20 sowie eine Steuerschaltung 30. Der Eingangsanschluss 10 kann beispielsweise mit einem Kontakt eines Ladesteckers, insbesondere einem Kontakt an der Ladebuchse eines Elektrofahrzeugs angeschlossen sein. Beispielsweise kann der Eingangsanschluss 10 mit einer Steuerleitung des Ladeanschlusses verbunden sein. Bei dem Ladeanschluss kann es sich um einen beliebigen Ladeanschluss handeln. Beispielsweise kann der
Ladeanschluss gemäß dem Combined Charging System (CSS)-Standard, dem CHAdeMO-Standard oder dem GB/T-Standard ausgeführt sein. Darüber hinaus sind auch andere Ladeanschlüsse mit einem Typ 1- oder Typ 2-Stecker, oder einem beliebigen anderen aktuellen oder zukünftigen Ladestandard möglich. Der Eingangsanschluss 10 kann mit einem ersten Eingang 21 eines
Differenzverstärkers 20 gekoppelt sein. Dabei kann der Eingangsanschluss 10 direkt, über einen Widerstand oder auch kapazitiv mit dem ersten Eingang 21 des Differenzverstärkers 20 gekoppelt sein. Ein zweiter Eingang 22 des
Differenzverstärkers 20 kann mit einem vorbestimmten Spannungspotential gekoppelt sein. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das vorbestimmte Spannungspotential mittels eines Spannungsteilers 40 aus den beiden Widerständen 41 und 42 gebildet, wobei die Serienschaltung der beiden Widerstände 41 und 42 zwischen einer Versorgungsspannung und einem Bezugspotential angeordnet sein kann. Bei den Widerständen 41 und 42 kann es sich auch um eine Serien- und/oder Parallelschaltung von mehreren einzelnen Widerständen handeln. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Anordnungen zur Bereitstellung eines vorbestimmten Spannungspotentials an dem zweiten Eingang 22 des Differenzverstärkers 20 möglich.
Der Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 ist mit der Steuerschaltung 30 gekoppelt. Die Steuerschaltung 30 gibt infolge einer Spannungsänderung am Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 an einem Ausgangsanschuss 31 ein Wecksignal mit einer vorgegebenen Pulsbreite aus. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 30 jeweils dann ein Wecksignal mit der vorgegebenen
Pulsbreite ausgeben, wenn das Spannungssignal am Ausgang 23 des
Differenzverstärkers 20 abfällt, das heißt eine fallende Flanke in dem
Ausgangsspannungssignal des Differenzverstärkers 20 auftritt. Analog ist es jedoch auch grundsätzlich möglich, beim Auftreten einer steigenden Flanke in dem Spannungssignal am Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 ein
Wecksignal mit einer vorgegebenen Pulsbreite auszugeben.
Die Pulsbreite des Wecksignals kann beispielsweise mittels eines geeigneten Zeitglieds 33 in der Steuerschaltung 30 eingestellt werden. Beispielsweise kann die Pulsbreite im Bereich von einer oder mehreren Millisekunden, beispielsweise zwischen 2 und 4 Millisekunden eingestellt werden. Bei dem Zeitglied 33 kann es sich beispielsweise um eine Kombination aus einem Widerstand und einem Kondensator handeln. Beispielsweise kann der Kondensator bei einer entsprechenden Flanke am Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 entladen werden, und daraufhin allmählich über einen weiteren Widerstand R31, R32 wieder aufgeladen werden. In diesem Fall kann die Steuerschaltung 30 so lange ein aktives Wecksignal ausgeben, bis der Kondensator in dem Zeitglied 33 der Steuerschaltung 30 aufgeladen ist. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Ausführungen zur Einstellung einer vorgegebenen Zeitkonstante für die
Pulsbreite des Wecksignals möglich. Insbesondere kann, wie nachfolgend noch ausgeführt, das Zeitglied auch mittels eines Zählers oder ähnlichem realisiert werden.
Bei dem Differenzverstärker 20 kann es sich um einen beliebigen
Differenzverstärker, beispielsweise um einen Operationsverstärker handeln. Insbesondere sind hierfür Operationsverstärker mit einem möglichst geringen Energiebedarf geeignet. Differenzverstärker mit einem geringen Energiebedarf erfordern somit während des Betriebs zur Detektion des Einsteckens eines Ladesteckers nur einen sehr geringen Stromfluss, so dass die Belastung der Energieversorgung in dem Elektrofahrzeug möglichst minimal wird.
Insbesondere kann es sich bei dem Differenzverstärker 20 um einen
Differenzverstärker mit einem Open Kollektor-Ausgang oder einem Open Drain- Ausgang handeln.
Alternativ ist es auch möglich, den Differenzverstärker 20 beispielsweise als Mikrocontroller, insbesondre als Mikrocontroller mit besonders niedriger
Leistungsaufnahme, zu realisieren. Beispielsweise können die beiden Signale an den Eingängen 21,22 des Differenzverstärker mittels Analog-Digital-Wandler (ADC) in digitale Signale überführt werden, welche daraufhin von dem
Mikrocontroller entsprechend weiterverarbeitet werden können. Als Resultat der Weiterverarbeitung kann der Mikrocontroller an einem Ausgangspunkt des Mikrocontrollers ein entsprechendes Signal bereitstellen, welches dem weiter oben beschriebenen Signal an dem Ausgang 23 entspricht.
Darüber hinaus kann zusätzlich oder alternativ auch das Zeitglied 33 als digitale Schaltung, beispielsweise mittels eines Mikrocontroller realisiert werden.
Beispielsweise kann das Zeitlimit durch einen entsprechenden Zähler realisiert werden. Dieser Zähler kann beispielsweise auch in dem zuvor beschriebenen Mikrocontroller implementiert sein, in welchem auch der Differenzverstärker 20 implementiert ist. Diese Weise können sämtliche Bauelemente zwischen den Eingängen 21,22 des Differenzverstärkers und dem Ausgang des Zeitglieds 33 mittels eines Mikrocontrollers realisiert werden.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds einer Vorrichtung 1 zum Erzeugen eines Wecksignals. Zum Schutz und zur
Stabilisierung der Versorgungsspannung kann eine entsprechende
Schutzschaltung 50 vorgesehen sein. Diese Schaltung 50 kann mit einer permanenten Spannungsquelle 51, beispielsweise einer Niedervoltbatterie oder ähnlichem verbunden sein. Die Schutzschaltung kann eine Schutzdiode D50, beispielsweise eine Zenerdiode oder ähnliches aufweisen, um mögliche
Spannungsspitzen zu filtern. Weiterhin kann am Eingang der Schutzschaltung 50 ein Widerstand R50 vorgesehen sein. Bei dem Widerstand R50 kann es sich beispielsweise um einen relativ niederohmigen Widerstand handeln, welcher typischerweise einen Wert von 100 Ohm oder weniger aufweist. Zur
Stabilisierung und Filterung von höherfrequenten Anteilen kann darüber hinaus zwischen der Spannungsversorgung und einem Bezugspotential ein
Kondensator C50 vorgesehen sein.
Die stabilisierte Spannung kann als Versorgungsspannung dem
Differenzverstärker 20 und der Steuerschaltung 30 bereitgestellt werden.
Weiterhin kann die stabilisierte Spannung dem Spannungsteiler 40 aus den Widerständen R41 und R42 zugeführt werden. In einem Knotenpunkt, der die Widerstände R41 mit dem Widerstand R42 verbindet, kann darüber hinaus ein Stabilisierungskondensator C40 vorgesehen sein. Die Widerstände 41 und 42 sind vorzugsweise relativ hochohmig ausgelegt und weisen einen Wert von beispielsweise 100 kOhm oder mehr auf, so dass die Belastung relativ gering gehalten werden kann. Insbesondere kann beispielsweise der Widerstand 41 auch aus einer Serienschaltung mehrerer Einzelwiderstände realisiert werden.
Die Spannung des Knotenpunktes wird an dem zweiten Eingang 22 des
Differenzverstärkers 20 bereitgestellt.
Der erste Eingang 21 des Differenzverstärkers 20 ist mit dem Eingangsanschluss 10 verbunden, bei dem ein Spannungssignal einer Leitung des Ladeanschlusses, insbesondere einer Steuerleitung des Ladeanschlusses angeschlossen ist. Zur Verhinderung von rückwärts gerichteten Stromflüssen kann eine Schutzdiode D10 am Eingangsanschluss 10 vorgesehen sein. Diese Diode kann
insbesondere auch Bestandteil der jeweiligen Ladeschnittstelle, beispielsweise einer CCS-Ladeschnittstelle sein. Der Eingangsanschluss 10 ist über den Kondensator Cll sowie den Widerstand R12 mit dem ersten Eingang 21 des Differenzverstärkers 20 verbunden. Weiterhin kann zur Stabilisierung und zur Bereitstellung eines definierten Ruhepegels der erste Eingang 21 des
Differenzverstärkers mit einer Parallelschaltung der Widerstände R13 sowie dem Kondensator C13 verbunden sein. Der Widerstand R13 und der Kondensator C13 sind mit dem jeweils anderen Anschluss mit einen vorgegebenen Potential, beispielsweise dem Bezugspotential verbunden. Der Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 ist mit einem Eingang der
Steuerschaltung 30 verbunden. Weiterhin umfasst die Steuerschaltung 30 ein Schaltelement T30, beispielweise einen bipolaren Transistor. Alternativ ist jedoch ein Feldeffekttransistor möglich. Zwischen einem Eingang des Transistors T30 und einem Steueranschluss des Transistors 30 ist ein Widerstand R31 vorgesehen, so dass der Transistor T30 zunächst gesperrt ist. Weiterhin ist an dem Steueranschluss des Transistors 30 ein weiterer Widerstand R32, sowie der Widerstand R33 des Zeitglieds 33 aus dem Widerstand R33 und dem
Kondensator C33 vorgesehen, so dass der Ausgang 23 des Differenzverstärkers 20 über die Widerstände R32 und R33 mit dem Steueranschluss des Transistors T30 verbunden ist. Fällt nun die Spannung am Ausgang 23 des
Differenzverstärkers 20, so sinkt auch die Spannung am Steueranschluss des Transistors T30, und der Transistor T30 wird leitend. Anschließend wird der Kondensator C33 über die Widerstände R31 und R32 langsam wieder aufgeladen. Bis der Kondensator C33 aufgeladen ist, liegt am Ausgang 31 der Steuerschaltung 30 ein Spannungspuls an, der ein Wecksignal zum Aufwecken einer Komponente, beispielsweise der Ladeschaltung des Elektrofahrzeugs liefert.
Die Pulsbreite des Wecksignals kann somit durch die Dimensionierung der Widerstände R31, R32, R33 und C33 eingestellt werden. Der Widerstand R33 kann ggf. entfallen. Insbesondere kann der R33 vorgesehen sein, wenn
Differenzverstärker 20 ohne Push-Pull-Ausgang realisiert ist. In diesem Fall kann gegebenenfalls der Widerstand R33 je nach Dimensionierung noch mit einer Längsdiode versehen sein. Darüber hinaus ist es gegebenenfalls auch möglich, dass durch entsprechende Dimensionierung der Bauteile, insbesondere der Eingangsbeschaltung, wie beispielsweise Cll und R12, am Eingang 21 des Differenzverstärkers 20 ebenfalls die Zeitkonstante für die Pulsbreite des Wecksignals angepasst werden kann. In diesem Fall können gegebenenfalls der Widerstand R33 am Ausgang 23 des Differenzverstärkers sowie der
Kondensator C33 in der Steuerschaltung 30 entfallen.
Die hier beschriebene Schaltungsanordnung der Vorrichtung 1 zur Erzeugung des Wecksignals erzeugt somit am Ausgang 31 der Steuerschaltung 30 ein Wecksignal mit einer vorgegebenen Pulsbreite, wenn am Eingangsanschluss 10 eine ansteigende Spannungsflanke auftritt.
Figur 3 zeigt ein weiteres Prinzipschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines Wecksignals. Diese Schaltungsanordnung kann beispielsweise für eine CHAdeMO-Ladeschnittstelle vorgesehen sein. Die Schaltungsanordnung gemäß Figur 3 entspricht weitestgehend der Schaltungsanordnung gemäß Figur 2, wobei lediglich die Eingangsbeschaltungen des ersten Eingangs 21 und des zweiten Eingangs 22 des Differenzverstärkers 20 abgewandelt sind. Auf diese Weise wird bei einer fallenden Flanke am Eingangsanschluss 10 ein Wecksignal generiert und am Ausgang 31 der Steuerschaltung 30 bereitgestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist unter anderem parallel zu dem Kondensator Cll noch ein Widerstand Rll vorgesehen. Weiterhin kann hier der Widerstand R13 aus Fig. 2 entfallen. Statt dessen ist ein Widerstand R13‘ am Eingang 21 des Differenzverstärkers 20 vorgesehen.
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zum Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. In Schritt S1 wird ein elektrisches Signal an einem Kontakt des Ladesteckers erfasst. In Schritt S2 wird das erfasste elektrische Signal von dem Ladestecker mit einem vorbestimmten Spannungspotential verglichen. Der Vergleich kann mittels eines Differenzverstärkers 20 oder eines stromsparenden Mikrocontrollers erfolgen. In Schritt S3 wird in Abhängigkeit von dem Vergleich des erfassten elektrischen Signals von dem Ladestecker mit dem vorbestimmten Spannungspotential ein Spannungssignal ausgegeben. Bei Verwendung eines Mikrocontrollers kann beispielsweise ein interner Wert abgelegt werden. Das Spannungssignal kann beispielsweise am Ausgang des Differenzverstärkers 20 oder an einem Mikrocontrollerport bereitgestellt werden. Schließlich wird in Schritt S4 ein Wecksignal mit einer vorbestimmten Pulsbreite bereitgestellt, wenn in Schritt S3 das Spannungssignal bereitgestellt wird. Insbesondere wird ein Wecksignal mit einer vorbestimmten Pulsbreite bereitgestellt, wenn an dem Ausgang des Differenzverstärkers eine Spannungsänderung auftritt. Wie zuvor bereits beschrieben, kann die Pulsbreite beispielsweise auch mittels eines Zählers, z.B. innerhalb eines Mikrocontrollers realisiert werden. Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung das Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers, insbesondere beim
Einstecken eines Ladesteckers in ein Elektrofahrzeug. Hierzu wird eine
Spannungsänderung auf einer Leitung des Ladeanschlusses, insbesondere eine Spannungsänderung auf einer Signal- oder Steuerleitung des Ladeanschlusses, detektiert. Die Detektion erfolgt vorzugsweise mittels eines Differenzverstärkers oder eines stromsparenden Mikrocontrollers. Nachdem durch den
Differenzverstärker eine Spannungsänderung, das heißt eine sinkende oder steigende Flanke detektiert worden ist, wird ein Wecksignal mit einer vorgegebenen Pulsbreite ausgegeben.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1) zum Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines Ladesteckers, mit: einem Eingangsanschluss (10), der dazu ausgelegt ist, elektrisch mit einem Kontakt des Ladesteckers gekoppelt zu werden; einem Differenzverstärker (20), der an einem ersten Eingang (21) mit dem Eingangsanschluss (10) gekoppelt ist, und der an einem zweiten Eingang (22) mit einem vorbestimmten Spannungspotenzial gekoppelt ist; eine Steuerschaltung (30), die mit einem Ausgang (23) des
Differenzverstärkers (20) gekoppelt ist, und die dazu ausgelegt ist, ein Wecksignal mit einer vorbestimmten Pulsbreite auszugeben, wenn an dem Ausgang (23) des Differenzverstärkers eine Spannungsänderung auftritt.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Eingang (21) des
Differenzverstärkers kapazitiv mit dem Eingangsanschluss (10) gekoppelt ist.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Differenzverstärker (20) dazu ausgelegt ist, an dem ersten Eingang (21) ein Signal mit einer steigenden und/oder fallenden Flanke zu detektieren.
4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem
Spannungsteiler (40), der dazu ausgelegt ist, das vorbestimmte
Spannungspotenzial einem zweiten Eingang (22) des
Differenzverstärkers (20) einzustellen.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Steuerschaltung (30) dazu ausgelegt ist, dass Wecksignal auszugeben, wenn an dem Ausgang (23) des Differenzverstärkers (20) eine
Spannungsänderung mit einer fallenden Flanke auftritt.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die
Steuerschaltung (30) ein Zeitglied (33) umfasst, das dazu ausgelegt ist, die vorbestimmte Pulsbreite des Wecksignals einzustellen.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der
Differenzverstärker (20) einen Open- Kollektor- Ausgang umfasst.
8. Ladeschnittstelle für eine Elektrofahrzeug, mit: einer Steckverbindung, die dazu ausgelegt ist, einen Ladestecker aufzunehmen, und einer Vorrichtung (1) zum Erzeugen eines Wecksignals nach einem der Ansprüche 1 bis 7; wobei der Eingangsanschluss (10) der Vorrichtung zum Erzeugen des
Wecksignals mit einem Kontakt der Steckverbindung gekoppelt ist.
9. Ladeschnittstelle nach Anspruch 8, mit einer Weckeinrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine Ladeschaltung des Elektrofahrzeugs zu aktivieren.
10. Verfahren zum Erzeugen eines Wecksignals beim Einstecken eines
Ladesteckers, mit den Schritten:
Erfassen (Sl) eines elektrischen Signals an einem Kontakt des
Ladesteckers;
Vergleichen (S2) des erfassten elektrischen Signals von dem Ladestecker mit einem vorbestimmten Spannungspotenzial; Ausgeben (S3) eines Spannungssignals in Abhängigkeit von dem Vergleich des erfassten elektrischen Signals von dem Ladestecker und dem vorbestimmten Spannungspotenzial; Erzeugen (S4) eines Wecksignals mit einer vorbestimmten Pulsbreite, wenn an dem ausgegebenen Spannungssignal eine Spannungsänderung auftritt.
PCT/EP2019/080367 2018-11-14 2019-11-06 Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines wecksignals für eine ladeschnittstelle und ladeschnittstelle WO2020099206A1 (de)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113103884B (zh) * 2021-04-22 2023-01-10 联合汽车电子有限公司 一种唤醒信号发生电路以及车辆充电***
EP4265468A1 (de) * 2022-04-19 2023-10-25 Vestel Elektronik Sanayi ve Ticaret A.S. Verfahren und ausrüstung zum laden eines elektrischen fahrzeugs

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130119931A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-16 Lear Corporation Control pilot detection circuit
US20130320922A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 Lear Corporation Wake-by-control pilot circuit for onboard battery charger
DE102014200315A1 (de) 2014-01-10 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Laden einer Batterie in einem Fahrzeug
US20170163064A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Hefei University Of Technology Charge Wake-up Circuit for a Battery Management System (BMS)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130119931A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-16 Lear Corporation Control pilot detection circuit
US20130320922A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 Lear Corporation Wake-by-control pilot circuit for onboard battery charger
DE102014200315A1 (de) 2014-01-10 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Laden einer Batterie in einem Fahrzeug
US20170163064A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Hefei University Of Technology Charge Wake-up Circuit for a Battery Management System (BMS)

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