DE102018107918A1

DE102018107918A1 - Verfahren zur Wiederaufnahme einer Aufladung eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018107918A1
Application number: DE102018107918.4A
Authority: DE
Inventors: Ralf Oestreicher
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2019-10-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederaufnahme eines Aufladevorgangs eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:- Detektion eines Fehlerstroms während des Aufladevorgangs des Energiespeichers über eine Kabelverbindung zwischen einer elektrischen Energiequelle und dem Energiespeicher (S1);- Unterbrechung des Aufladevorgangs durch Öffnen eines Fehlerstromschalters, wenn der detektierte Fehlerstrom einen Schwellwert übersteigt (S1);- automatische Detektion, ob die Kabelverbindung gelöst und/oder wiederhergestellt wurde (S3);- automatisches Schließen des Fehlerstromschalters, wenn detektiert worden ist, dass die Kabelverbindung gelöst und/oder wiederhergestellt worden ist (S3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederaufnahme eines Aufladevorgangs eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Energiespeicher werden in Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt, um einen elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs mit Energie zu versorgen. Die Energie wird häufig elektrochemisch gespeichert. Der Energiespeicher kann auch als Batterie oder Akkumulator bezeichnet werden. Die Aufladung erfolgt häufig über eine Kabelverbindung von einem ortsfesten Stromanschluss wie beispielsweise einer Steckdose.
Der Aufladevorgang kann aus unterschiedlichen Gründen unterbrochen werden. In der DE 10 2012 103 208 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem der Aufladevorgang unterbrochen wird, wenn die Strombelastbarkeit des Ladekabels erreicht wird. Die DE 10 2012 221 807 A1 offenbart eine Wiederaufnahme des Aufladevorgangs, nachdem eine Überstromsicherung in der Hausinstallation ausgelöst hat.
Der Aufladevorgang kann außerdem unterbrochen werden, wenn ein Fehlerstromschalter einen Fehlerstrom detektiert hat. Dies ist der Fall, wenn ein Strom von der Energiequelle zum Energiespeicher nicht über die Kabelverbindung zwischen der Energiequelle und dem Energiespeicher, sondern über andere Wege fließt. Eine solche Situation kann beispielsweise durch einen Kabelbruch oder Wasser in der Ladedose hervorgerufen werden.
Der Fehlerstromschalter schaltet die Kabelverbindung stromlos, um das Risiko von Gesundheitsbeeinträchtigungen eines Benutzers zu reduzieren. Der Fehlerstromschalter kann dann manuell vom Benutzer betätigt werden, wenn die Kabelverbindung zuvor von ihm getrennt wurde, um ein Aufladen wieder zu ermöglichen. Anschließend muss die Kabelverbindung manuell durch den Benutzer wiederhergestellt werden.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Verfahren zur Wiederaufnahme der Aufladung des Energiespeichers zu schaffen. Außerdem sollen eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens und ein System mit einer solchen Vorrichtung und einem Kraftfahrzeug geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 6 und ein System gemäß Anspruch 7 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Fehlerstrom während des Aufladevorgangs des Energiespeichers über die Kabelverbindung detektiert. Wenn dieser Fehlerstrom einen Schwellwert übersteigt, wird der Aufladevorgang unterbrochen, indem der Fehlerstromschalter öffnet. Im geöffneten Zustand des Fehlerstromschalters ist die Kabelverbindung also stromlos geschaltet. Damit wieder Strom durch die Kabelverbindung von der Energiequelle zum Energiespeicher fließen kann, muss der Fehlerstromschalter geschlossen werden.
Wenn der Fehlerstromschalter geöffnet ist, wird detektiert, ob die Kabelverbindung gelöst und/oder wiederhergestellt wurde. Falls dies der Fall ist, wird der Fehlerstromschalter automatisch wieder geschlossen, sodass der Aufladevorgang fortgesetzt werden kann. Vorzugsweise wird der Fehlerstromschalter wieder geschlossen, wenn detektiert wird, dass die Kabelverbindung gelöst wurde. In diesem Fall kann der Aufladevorgang sofort gestartet werden, wenn die Kabelverbindung wiederhergestellt wird. Alternativ kann der Fehlerstromschalter wieder geschlossen werden, wenn sowohl das Lösen der Kabelverbindung als auch die Wiederherstellung der Kabelverbindung detektiert wurde. Eine weitere Alternative ist, dass der Fehlerstromschalter wieder geschlossen wird, wenn ausschließlich die Wiederherstellung der Kabelverbindung detektiert wurde.
Bei allen drei oben erwähnten Alternativen ist sichergestellt, dass die Kabelverbindung zumindest einmal gelöst wurde. Denn auch wenn ausschließlich eine Wiederherstellung detektiert wurde, muss zuvor die Kabelverbindung gelöst worden sein. Ansonsten wäre eine Wiederherstellung nicht möglich. Der Fehlerstromschalter kann daher bei allen drei Alternativen wieder geschlossen werden, da davon ausgegangen werden kann, dass der Benutzer ein eventuell vorhandenes Problem beseitigt hat und die Wiederaufnahme des Aufladevorgangs wünscht.
Für den Benutzer wird die Wiederaufnahme des Aufladevorgangs vereinfacht, da er den Fehlerstromschalter nicht betätigen muss. Es genügt, wenn er die Kabelverbindung trennt, das eventuell vorhandene Problem beseitigt und die Kabelverbindung wiederherstellt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Fehlerstrom detektiert werden, wenn ein elektrischer Strom zwischen dem Energiespeicher und der Energiequelle außerhalb der Kabelverbindung fließt. Ein solcher Strom kann beispielsweise über ein Gehäuse, mit der Erde verbundene Metallteile und/oder einen Schutzleiter fließen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Kabelverbindung einen Detektionskontakt umfassen. Der Detektionskontakt kann im kontaktierten Zustand ein anderes elektrische Potential aufweisen als im nicht kontaktierten Zustand. Unter dem kontaktierten Zustand wird dabei der Zustand verstanden, in dem die Kabelverbindung zwischen der Energiequelle und dem Energiespeicher vorhanden ist. Der nicht kontaktierte Zustand ist dann dementsprechend der Zustand, in dem die Kabelverbindung gelöst ist.
Das Lösen und/oder Wiederherstellen der Kabelverbindung wird dann detektiert, wenn eine Potentialänderung des Detektionskontakts detektiert wird. Eine solche Potentialänderung eines Detektionskontakts ist häufig bei bekannten Kabelverbindungen schon vorhanden. Daher ist die Detektion über diese Potentialänderung mit besonders wenig Aufwand umsetzbar.
Vorzugsweise erfolgt die Potentialänderung um einen Betrag, der einen Hinweis auf die Lösung und/oder Wiederherstellung der Kabelverbindung umfasst. Es können beim Detektionskontakt auch weitere Potentialänderungen möglich sein, die Hinweise auf andere Zustände des Ladevorgangs und/oder der Kabelverbindung umfassen. Bei diesen Potentialänderungen wird dann keine Lösung und/oder Wiederherstellung der Kabelverbindung detektiert.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Kabelverbindung mechanisch gelöst und/oder wiederhergestellt werden. Es ist insbesondere möglich, dass ein Benutzer die Kabelverbindung manuell löst und/oder manuell wiederherstellt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Fehlerstromschalter elektromagnetisch geschaltet werden. Dies ist eine besonders zuverlässige und sichere Art, einen Fehlerstromschalter zu betreiben.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen.

1 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt ein schematisches Diagramm verschiedener Potentiale eines Detektionskontakts.

Im ersten Schritt S1 des in 1 dargestellten Verfahrens wird während des Aufladevorgangs eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs die Kabelverbindung zwischen dem Energiespeicher und einer Energiequelle stromlos geschaltet, da ein Fehlerstromschalter aufgrund der Detektion eines Fehlerstroms geöffnet wurde.
Im darauffolgenden Schritt S2 wird die Kabelverbindung zwischen der Energiequelle und dem Energiespeicher manuell getrennt. Dies kann beispielsweise von einem Benutzer durchgeführt werden, indem ein Stecker gezogen wird.
Das Lösen der Kabelverbindung wird in Schritt S3 automatisch detektiert. Aufgrund dieser Detektion wird der Fehlerstromschalter automatisch geschlossen, sodass der Aufladevorgang wiederaufgenommen werden kann. In Schritt S4 wird die Kabelverbindung zwischen dem Energiespeicher und der Energiequelle wiederhergestellt. Dies kann beispielsweise auch manuell durch einen Benutzer erfolgen.
Anschließend wird in Schritt S5 wieder detektiert, ob ein Fehlerstrom vorhanden ist. Falls dies der Fall ist, wird in Schritt S6 der Fehlerstromschalter wieder geöffnet. Falls der Fehlerstrom nicht mehr vorhanden ist, weil beispielsweise der Benutzer das Problem beseitigt hat, bleibt der Fehlerstromschalter geschlossen und der Aufladevorgang wird in Schritt S7 wiederaufgenommen.
Der Vorteil des oben beschriebenen Verfahrens liegt vor allem in Schritt S3. Durch die automatische Detektion, dass die Kabelverbindung gelöst wurde, und das automatische Schließen des Fehlerstromschalters muss der Benutzer den Fehlerstromschalter nicht manuell schließen.
Die Detektion, ob die Kabelverbindung gelöst wurde, erfolgt durch eine Messung des elektrischen Potentials eines Detektionskontakts. Das elektrische Potential dieses Detektionskontakts ist für verschiedene Zustände des Aufladevorgangs in 2 dargestellt. Das höchste elektrische Potential ist im Bereich 200 dargestellt. Wenn der Detektionskontakt dieses elektrische Potential aufweist, ist die Kabelverbindung gelöst.
Wenn der Detektionskontakt das elektrische Potential aus dem Bereich 201 aufweist, ist die Kabelverbindung hergestellt. Wenn der Detektionskontakt das elektrische Potential aus dem Bereich 202 aufweist, wird der Energiespeicher aufgeladen. Wenn der Detektionskontakt das elektrische Potential aus dem Bereich 203 aufweist, kann dies ein Hinweis auf einen weiteren Zustand des Aufladevorgangs sein. Beispielsweise kann eine Kühlung des Energiespeichers notwendig sein. Wenn der Detektionskontakt das elektrische Potential aus dem Bereich 204 aufweist, liegt ein Fehler vor.
In Schritt S3 lässt sich also detektieren, ob die Kabelverbindung gelöst wurde, wenn das elektrische Potential des Detektionskontakts vom elektrischen Potential aus dem Bereich 201 auf das elektrische Potential aus dem Bereich 200 angehoben wird. Die Wiederherstellung der Verbindung lässt sich detektieren, wenn das elektrische Potential aus dem Bereich 200 auf das elektrische Potential aus dem Bereich 201 verringert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012103208 A1 [0003]
DE 102012221807 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Wiederaufnahme eines Aufladevorgangs eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte: - Detektion eines Fehlerstroms während des Aufladevorgangs des Energiespeichers über eine Kabelverbindung zwischen einer elektrischen Energiequelle und dem Energiespeicher (S1); - Unterbrechung des Aufladevorgangs durch Öffnen eines Fehlerstromschalters, wenn der detektierte Fehlerstrom einen Schwellwert übersteigt (S1); - automatische Detektion, ob die Kabelverbindung gelöst und/oder wiederhergestellt wurde (S3); gekennzeichnet durch - automatisches Schließen des Fehlerstromschalters, wenn detektiert worden ist, dass die Kabelverbindung gelöst und/oder wiederhergestellt worden ist (S3).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerstrom detektiert wird, wenn ein elektrischer Strom zwischen dem Energiespeicher und der Energiequelle außerhalb der Kabelverbindung fließt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelverbindung einen Detektionskontakt umfassen, wobei der Detektionskontakt im kontaktierten Zustand ein anderes elektrisches Potential aufweist als im nicht kontaktierten Zustande, wobei das Lösen und/oder Wiederherstellen der Kabelverbindung detektiert wird, indem eine Potentialänderung des Detektionskontakts detektiert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelverbindung mechanisch gelöst und/oder wiederhergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerstromschalter elektromagnetisch geschaltet wird.
Vorrichtung zur Aufladung eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, umfassend - eine Kabelverbindung zur elektrischen Verbindung einer elektrischen Energiequelle mit dem Energiespeicher, - Detektionsmittel, die dazu ausgebildet sind, einen Fehlerstrom während eines Aufladevorgangs des Energiespeichers über die Kabelverbindung zu detektieren, wobei die Detektionsmittel außerdem dazu ausgebildet sind, zu detektieren, ob die Kabelverbindung gelöst und/oder wiederhergestellt wurden, - einen Fehlerstromschalter, - Steuerungsmittel, die dazu ausgebildet sind, den Fehlerstromschalter zu öffnen, wenn der detektierte Fehlerstrom einen Schwellwert übersteigt, und den Fehlerstromschalter zu schließen, wenn detektiert worden ist, dass die Kabelverbindung gelöst und/oder wiederhergestellt worden ist.
System, umfassend eine Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch und ein Kraftfahrzeug mit einem Energiespeicher.