Titel

FREIGABEVORRICHTUNG ZUR FREIGABE EINES ANFAHRENS EINES FAHRZEUGS

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Fahrzeuge, insbesondere das Gebiet der elektromotorisch betriebenen Fahrzeuge.

Zum elektromotorischen Antreiben eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Elekt- rofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs mit einem weiteren Antrieb, werden üblicherweise Energiequellen eingesetzt, welche die zur Versorgung des Elektromotors notwendige elektrische Energie bereitstellen. Derartige Energiequellen können beispielsweise als Fahrzeugbatterien, insbesondere als Hochvoltbatterien, ausgebildet sein, welche über ein Brennstoffzellensystem oder ein Range- Extender-System oder über eine am Fahrzeug angebrachte Ladevorrichtung mit elektrischer Energie geladen werden können, wie es in der Druckschrift WO 2007/113117 A1 beschrieben ist.

Offenbarung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Anfahrfreigabe eines Fahrzeugs der vorgenannten Art in Abhängigkeit von einem Status der E- nergiezufuhr gewährt werden kann. Dadurch kann beispielsweise verhindert werden, dass der Elektromotor gestartet wird, wenn die diesen versorgende Fahrzeugbatterie geladen wird oder wenn eine Ladevorrichtung, über welche die Fahrzeugbatterie geladen werden kann, mit einer externen Kontaktvorrichtung, beispielsweise einem Stecker, verbunden ist. Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Freigabevorrichtung zur Freigabe eines Anfahrens eines Fahrzeugs mit einer Energiequelle, welche über eine elektrische Ladevorrichtung aufladbar ist, mit einer Steuerungseinrichtung, welche ausgebildet ist, einen Zustand der elektrischen Ladevorrichtung zu erfassen und in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand der elektrischen Ladevorrichtung das Anfahren des Fahrzeugs freizugeben oder nicht freizugeben. Zum Freigeben des Anfahrens kann beispielsweise ein Signal erzeugt werden, das beispielsweise einen Start eines Elektromotors, welcher ein Bestandteil eines Antriebs des Fahrzeugs ist, anzeigt. Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise ein Fahr- zeugführungsrechner sein oder einen Fahrzeugführungsrechner umfassen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Steuerungsvorrichtung eine untergeordnete Steuerungseinheit und eine übergeordnete Steuerungseinheit, beispielsweise einen Fahrzeugführungsrechner, wobei die untergeordnete Steuerungseinheit ausgebildet ist, den Zustand der elektrischen Ladevorrichtung zu erfassen und ein Steuersignal, das den erfassten Zustand anzeigt, an die ü- bergeordnete Steuerungseinheit zu übermitteln, wozu ein Kommunikationsnetzwerk oder ein Kommunikationsbus vorgesehen sein kann. Die übergeordnete Steuerungseinheit ist bevorzugt ausgebildet, das Anfahren des Fahrzeugs an- sprechend auf das Steuersignal freizugeben oder nicht freizugeben. Dies kann beispielsweise über ein Freigabesignal erfolgen, das beispielsweise ein Anlassen des Elektromotors freigibt oder dieses verhindert. Das dezentrale Steuerungskonzept ermöglicht eine vorteilhafte Reduktion der Systemkomplexität, da die jeweiligen Steuerungseinheiten jeweils einfach aufgebaut werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Steuerungsvorrichtung eine Anzahl untergeordneter Steuerungseinheiten der vorgenannten Art, und zumindest eine übergeordnete Steuerungseinheit, beispielsweise einen Fahrzeugführungsrechner. Dabei ist jede untergeordnete Steuereinheit einem be- stimmten Zustand der elektrischen Ladevorrichtung zugeordnet oder vorgesehen, jeweils einen bestimmten Zustand der elektrischen Ladevorrichtung zu erfassen. Bevorzugt ist jede untergeordnete Steuerungseinheit ausgebildet, den ihr zugeordneten Zustand der elektrischen Ladevorrichtung zu erfassen und ein Steuersignal, das den erfassten Zustand anzeigt, an die übergeordnete Steue- rungseinheit zu übermitteln, was beispielsweise über ein Kommunikationsnetzwerk oder über einen Kommunikationsbus erfolgen kann. Die übergeordnete Steuerungseinheit ist bevorzugt ausgebildet, das Anfahren freizugeben, falls jedes Steuersignal einen Zustand der elektrischen Ladevorrichtung, bei dem ein Anfahren des Fahrzeugs freigegeben ist, anzeigt. In Analogie hierzu kann die übergeordnete Steuerungseinheit ausgebildet sein, das Anfahren des Fahrzeugs nicht freizugeben, falls nur einer der Zustände der elektrischen Ladevorrichtung die Freigabe des Anfahrens ausschließt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine erhöhte Systemzuverlässigkeit erreicht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die elektrische Ladevorrichtung mit einer Klappe verschließbar, wobei der Zustand der elektrischen Ladevorrichtung eine geöffnete Klappe oder eine geschlossene Klappe umfasst, und wobei die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, das Anfahren bei geschlossener Klappe freizugeben und/oder bei geöffneter Klappe nicht freizugeben. Dadurch wird bereits anhand des äußeren Zustandes der Ladevorrichtung in vorteilhafter Weise erkannt, ob eine Anfahrt möglich ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die elektrische Ladevorrichtung eine interne Kontakteinrichtung, insbesondere einen Stecker oder eine Buchse, zum Kontaktieren mit einer externen Kontaktvorrichtung, insbesondere einer Buchse oder einem Stecker, beispielsweise mit einer externen Ladestelle, welche mit einem öffentlichen Energieversorgungsnetz verbunden sein kann. Der Zustand der elektrischen Ladevorrichtung umfasst beispielsweise einen Kontakt der internen Kontakteinrichtung mit der externen Kontakteinrichtung oder keinen Kontakt der internen Kontakteinrichtung mit der externen Kontakteinrichtung. Bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet, das Anfahren des Fahrzeugs bei Kontakt der internen Kontakteinrichtung mit der externen Kontakteinrichtung nicht freizugeben und/oder das Anfahren freizugeben, falls die interne Kontakteinrichtung die externe Kontakteinrichtung nicht kontaktiert. Dadurch wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass das Anfahren des Fahrzeugs im Falle einer erfolgten Kontaktierung der elektrischen Ladevorrichtung unterbunden wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Freigabevorrichtung beispielsweise einen Sensor, insbesondere einen Kontaktsensor, zum Erfassen des jeweiligen Zustandes der elektrischen Ladevorrichtung. Der Sensor kann beispielsweise einen elektrischen Kontakt aufweisen, welcher bei Schließen der vorstehend genannten Klappe ebenfalls geschlossen oder geöffnet wird. Der Sensor kann ferner beispielsweise mit Kontakten der vorstehend genannten internen Kontakteinrichtung verbunden sein, um eine Kontaktierung derselben durch die externe Kontakteinrichtung beispielsweise elektrisch oder mechanisch zu erfassen.

Gemäß einer Ausführungsform ist in die elektrische Ladevorrichtung zum Aufladen der Energiequelle ein elektrischer Strom einspeisbar, wobei der Zustand der elektrischen Ladevorrichtung eine Stromaufnahme umfassen kann, und wobei die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, das Anfahren des Fahrzeugs bei Stromfluss nicht freizugeben. Analog kann die Steuerungseinrichtung ausgebildet sein, das Anfahren des Fahrzeugs freizugeben, falls kein Stromfluss detektierbar ist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise verhindert, dass das Fahrzeug bei Laden der Energiequelle anfahren kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Freigabeeinrichtung hierzu einen Stromsensor zum Erfassen des Stromflusses umfassen.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen elektrischen Fahrzeugantrieb eines Fahrzeugs mit einem Elektromotor, einer elektrischen Ladevorrichtung, einer Energiequelle, insbesondere einer Fahrzeug batterie, zum Versorgen des Elektromotors mit elektrischer Energie, wobei die Energiequelle über die elektrische Ladevorrichtung aufladbar ist, und der erfindungsgemäßen Freigabevorrichtung zur Freigabe eines Anfahrens des Fahrzeugs.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Freigabeverfahren zur Freigabe eines Anfahrens eines Fahrzeugs mit einer Energiequelle, welche über eine elektrische Ladevorrichtung aufladbar ist, mit den Schritten des Erfassens eines Zustands der elektrischen Ladevorrichtung und des Freigebens oder des Nicht-Freigebens des Anfahrens des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem erfass- ten Zustand der elektrischen Ladevorrichtung.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 eine Freigabevorrichtung; Fig. 2 eine Freigabevorrichtung;

Fig. 3 eine Freigabevorrichtung; und Fig. 4 eine Freigabevorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Freigabevorrichtung mit einer Steuerungseinrichtung 101 , welche vorgesehen ist, einen Zustand einer elektrischen Ladevorrichtung 103, über welche eine in Fig. 1 nicht dargestellte Energiequelle wie beispielsweise Fahr- zeugbatterie von außen geladen werden kann, zu erfassen. Hierzu empfängt die

Steuerungseinrichtung 101 beispielsweise ein Erfassungssignal, das auf den Zustand der elektrischen Ladevorrichtung 103 hinweist. Die Steuerungseinrichtung 101 kann beispielsweise ein in einem Fahrzeug angeordnetes elektronisches Regelsystem sein. Die Steuerungseinrichtung 101 kann beispielsweise eine un- tergeordnete Steuerungseinheit 105, eine weitere untergeordnete Steuerungseinheit 107 sowie eine übergeordnete Steuerungseinheit 109, beispielsweise einen Fahrzeugführungsrechner, umfassen.

Die Steuerungseinrichtung 101 kann beispielsweise vorgesehen sein, einen Sta- tus der Energiezufuhr zu überwachen. Ist diese aktiv, d.h. werden beispielsweise die Energiespeicher in dem Fahrzeug über die Ladevorrichtung 103 von außen her geladen, dann entspricht dies einem Zustand der Ladevorrichtung, bei dem das Anfahren bzw. das Fahren des Fahrzeugs nicht erlaubt und somit nicht freizugeben ist. Die Berechnung bzw. die Erteilung der Start- bzw. Anfahrfreigabe kann beispielsweise durch die übergeordnete Steuerungseinheit 109 erfolgen. So kann beispielsweise bei Elektrofahrzeugen mit einer Fahrzeug batterie ein Anfahren oder ein Fahren nicht erlaubt sein, wenn eine Hochvoltladeverbindung eingesteckt ist, d.h. wenn die Ladevorrichtung mit einem externen Kontakt verbunden ist. Ferner kann das Anfahren auch dann nicht freigegeben werden, wenn ein Ladestrom, durch welchen die Batterie geladen wird, beispielsweise mittels eines

Batteriesteuergerätes oder eines Stromsensors gemessen wird. Somit können die Betriebszustände, in welchen eine Energiebeladung erfolgt oder zu erwarten ist, durch beispielsweise mechanische Kontakte an den Ladegeräten oder durch eine elektrische Überwachung des Energiespeichers, d.h. der diesem zufließen- den Ströme, erfolgen. Wie in Fig. 2 dargestellt kann der Status der Energiezufuhr direkt durch die übergeordnete Steuerungseinheit 109, beispielsweise durch einen Fahrzeugführungsrechner, erfolgen, welche direkt über eine Verbindung 201 in Kontakt mit der e- lektrischen Ladevorrichtung 103 stehen kann. Hierbei kann die übergeordnete Steuerungseinheit 109, welche beispielsweise in einem Elektrofahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem angeordnet ist, einen Kontakt zu einer die Ladevorrichtung 103 verschließbaren Klappe beispielsweise direkt über einen digitalen Eingang messen und erst dann die Anfahrt mittels einer Motorstartfreigabe freigeben, wenn die Klappe, beispielsweise eine Tankklappe, geschlossen ist.

Fig. 3 verdeutlicht beispielhaft eine Erfassung eines Schließzustandes der Tankklappe 300 durch eine untergeordnete Steuerungseinheit 301 , beispielsweise eine Tanksteuerungseinheit, wobei ein Startfreigabesignal an eine übergeordnete Steuerungseinheit 303, beispielsweise einen Fahrzeugführungsrechner über bei- spielsweise einen CAN-Bus 305 übertragen werden kann. Die untergeordnete

Steuerungseinheit 301 liest dabei den Zustand der Tankklappe 300 ein. Ist die Tankklappe 301 geöffnet, so sendet die untergeordnete Steuerungseinheit 301 keine Startfreigabe an die übergeordnete Steuerungseinheit 303 über den CAN- Bus, so dass die übergeordnete Steuerungseinheit 303 beispielsweise einen E- lektromotor nicht startet, auch dann nicht, wenn der Fahrer aktiv durch beispielsweise ein Drehen des Schlüssels das Fahrzeug starten möchte.

Fig. 4 verdeutlicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Freigabevorrichtung, wobei im Unterschied zu dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel bei- spielsweise die untergeordnete Steuerungseinheit 105 mit der übergeordneten

Steuerungseinheit 109 über einen CAN-Bus kommuniziert, um dieser eine Startfreigabe in Abhängigkeit von dem Zustand der elektrischen Ladevorrichtung 103, welcher durch die untergeordnete Steuerungseinheit 105 erfasst wird, zuzuleiten. So kann der Status der elektrischen Ladevorrichtung, beispielsweise der Status der Energiezufuhr, von einer oder von mehreren Steuerungseinheiten, beispielsweise Steuergeräten, an die übergeordnete Steuerungseinheit 109 über beispielsweise ein Bussystem übermittelt werden. Dabei senden die Steuerungseinheiten 105, 107 im Unterschied zu dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei- spiel beispielsweise nur den aktuellen Zustand der Ladevorrichtung an die übergeordnete Steuerungseinheit, und nicht die Startfreigabe selbst, welche gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel durch die übergeordnete Steuerungseinheit 109 berechnet wird.