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特開2024-144338車両用の充電機構および充電機構の動作方法
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  • 特開-車両用の充電機構および充電機構の動作方法 図1
  • 特開-車両用の充電機構および充電機構の動作方法 図2
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024144338
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】車両用の充電機構および充電機構の動作方法
(51)【国際特許分類】
   H02J 7/00 20060101AFI20241003BHJP
【FI】
H02J7/00 S
H02J7/00 P
H02J7/00 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024051304
(22)【出願日】2024-03-27
(31)【優先権主張番号】10 2023 202 812.3
(32)【優先日】2023-03-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(71)【出願人】
【識別番号】591245473
【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ROBERT BOSCH GMBH
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(72)【発明者】
【氏名】エルヴィン・ギッテンベルガー
(72)【発明者】
【氏名】フローラン・コレノ
(72)【発明者】
【氏名】ジャン-バティスト・フッソン
(72)【発明者】
【氏名】コンラート・ゲブハルト
【テーマコード(参考)】
5G503
【Fターム(参考)】
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503CA11
5G503EA09
5G503FA06
5G503FA17
(57)【要約】      (修正有)
【課題】短絡に関する検査が改善される、車両用の充電機構および充電機構の動作方法を提供する。
【解決手段】車両F用の充電機構10は、充電スタンドLSにおける第1の充電インターフェイスLS1と、車両Fにおける第2の充電インターフェイスLS2と、検査コンタクトCP3と、車両Fの充電プロセスのためのスタンバイを表示可能かつ実行可能な充電スタンドLS側の充電および検査回路KS1と、車両Fの充電スタンバイを表示可能かつ受諾可能な車両F側の充電および検査回路KS2と、を含み、車両F側の充電および検査回路KS2により、検査コンタクトKを所定の検査時間の間に閉じることができ、かつ、検査コンタクトKでの電圧から、所定の電圧値との比較において、充電接続が存在しているのかまたはバッテリーへの短絡であるのかを確定できる。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
- 充電スタンド(LS)における第1の充電インターフェイス(LS1)と、
- 車両(F)における第2の充電インターフェイス(LS2)であり、前記第1の充電インターフェイス(LS1)と前記第2の充電インターフェイス(LS2)が、相互に接続可能であり、かつそれぞれ少なくとも1つの検査コンタクト(CP3)を含み、前記検査コンタクト(CP3)が相互に接続可能である、第2の充電インターフェイス(LS2)と、
- 前記車両(F)の充電プロセスのためのスタンバイを表示可能であり、かつ前記充電プロセスを実行可能である、充電スタンド側の充電および検査回路(KS1)と、
- 前記車両(F)の充電スタンバイを表示可能であり、かつ前記充電プロセスを受諾可能である、車両側の充電および検査回路(KS2)とを含む、車両(F)用の充電機構(10)であって、前記車両側の充電および検査回路(KS2)により、検査コンタクト(K)を所定の検査時間の間に閉じることができ、かつ前記検査コンタクトでの電圧から、所定の電圧値との比較において、充電接続が存在しているのか、またはバッテリーへの短絡であるのかを確定できる、充電機構(10)。
【請求項2】
前記検査コンタクト(K)を開閉するために、および前記検査コンタクト(K)の測定点(M2)で前記検査コンタクトでの電圧を確定するために適応されている車両側の制御機構(SE-F)を含み、これに関し前記車両側の制御機構(SE-F)が、前記検査コンタクト(K)の前記測定点(M2)および前記検査コンタクト(K)と接続されている、請求項1に記載の充電機構(10)。
【請求項3】
前記車両側の充電および検査回路(KS2)が、前記検査コンタクト(K)と接続された負荷抵抗(R1)を含む、請求項1または2に記載の充電機構(10)。
【請求項4】
前記検査コンタクト(K)がスイッチを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の充電機構(10)。
【請求項5】
前記車両側の制御機構(SE-F)が、設定された時間幅に基づいて周期的に、および充電プロセス外で、前記検査コンタクト(K)を開閉するために適応されている、請求項2に従属する範囲において、請求項2~4のいずれか一項に記載の充電機構(10)。
【請求項6】
前記検査コンタクト(K)が、閉じている場合に接地電位と接続可能である、請求項1~5のいずれか一項に記載の充電機構(10)。
【請求項7】
充電機構(10)を動作させるための、および前記充電機構(10)での短絡または充電プロセスを点検するための方法であって、
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の前記充電機構(10)を用意するステップ(S1)、
- 前記車両側の充電および検査回路(KS2)にある前記検査コンタクト(K)を、所定の検査時間の間に閉じるステップ(S2)ならびに前記検査コンタクト(K)に印加されている電圧を確定するステップ(S3)、
- 前記確定された前記検査コンタクト(K)での電圧を、充電接続またはバッテリーへの短絡に対応する所定の電圧値と比較するステップ(S4)を含む方法。
【請求項8】
前記検査コンタクト(K)が設定に基づいて開閉され、かつ前記検査コンタクト(K)の測定点(M2)で、前記検査コンタクトでの電圧が、とりわけ閉じた検査コンタクト(K)の場合に確定される、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
前記検査コンタクト(K)が、設定された時間幅に基づいて周期的に、および充電プロセス外で、開閉される、請求項8に記載の方法。
【請求項10】
前記検査コンタクトを閉じるのが、100ms以下の持続時間で行われる、請求項7~9のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用の充電機構および充電機構の動作方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電動車両を充電するため、現在は、充電差込コネクタのための特定の規格が利用され得る。いわゆるCHAdeMO規格では、充電スタンド(EVSE)に、車両側から充電スタンバイについての情報を信号伝達するため、車両側のスイッチが利用される。CHAdeMO規格によれば、これは目下のところ、予め充電スタンドがそれ自体のスイッチで、充電スタンドも充電プロセスの準備ができていることを信号伝達した場合にのみ行われ得る。これらのスイッチに帰属する検査線(CP3)で短絡が発生し、このときに電圧がバッテリー電圧(例えば12V)である場合、スイッチが接地に接続されていると、帰属の抵抗で膨大な電力が低下し得る。通常は抵抗を保護するために、スイッチをある程度の時間は開かなければならない。これに関し車両は、スイッチに帰属する測定点を介して短絡を認識し得る。
【0003】
独国特許出願公開第102010042750号明細書では、短絡の認識方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】独国特許出願公開第102010042750号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、請求項1に基づく車両用の充電機構および請求項7に基づく充電機構の動作方法を提供する。
好ましい変形形態は引用形式請求項の対象である。
【0006】
本発明の利点
本発明の基礎となるアイデアは、車両用の充電機構および充電機構の動作方法を提示することにあり、この場合、短絡に関する検査が改善され得る。
【0007】
本発明によれば、車両用の充電機構は、充電スタンドにおける第1の充電インターフェイスと、車両における第2の充電インターフェイスであり、第1の充電インターフェイスと第2の充電インターフェイスが、相互に接続可能であり、かつそれぞれ少なくとも1つの検査コンタクトを含み、検査コンタクトが相互に接続可能である、第2の充電インターフェイスと、車両の充電プロセスのためのスタンバイを表示可能であり、かつ充電プロセスを実行可能である、充電スタンド側の充電および検査回路と、車両の充電スタンバイを表示可能であり、かつ充電プロセスを受諾可能である、車両側の充電および検査回路とを含み、車両側の充電および検査回路により、検査コンタクトを所定の検査時間の間に閉じることができ、かつ検査コンタクトでの電圧から、所定の電圧値との比較において、充電接続が存在しているのか、またはバッテリーへの短絡であるのかを確定できる。
【0008】
充電接続は、充電インターフェイスの接続であり得る(充電インターフェイスは、充電プラグとして機能し得るか、またはそのように形成され得る)。
しかし充電インターフェイスでは、バッテリー(オンボードネットワーク電圧12V)への短絡も存在し得る。
【0009】
所定の検査時間は、車両にまたは充電スタンドにある制御機構によって制御可能であり得る。
本発明に基づく充電機構により、短絡を認識できる能力が拡張され得ることが有利である。これに対し、一般に通用しているシステムでは、バッテリーへの短絡(SCB)は、充電プロセスのアクティブフェーズが生じている場合(これは、車両内の充電スイッチを閉じることで行われ得る)、または短絡が充電プロセス時に発生し、かつ充電スイッチが既に閉じている場合にしか認識され得ない。
【0010】
そこで、本発明によれば、この充電スイッチ、とりわけ検査コンタクトが、充電プロセス外でも、短い(例えば周期的な)スイッチングによって利用され得ることにより、検査コンタクトでの電圧の評価が、予想される電圧降下と比較され、こうして例えば短絡が認識され得る。たとえ、接続された充電スタンドから、閉じた充電スイッチにより、充電スタンバイが既に信号伝達されているのではなくても、検査コンタクトが診断目的に用いられ得る。
【0011】
検査コンタクトを閉じるのは、数(ミリ)秒の時間幅に相当し得る。
検査コンタクトのオン持続時間およびオン頻度は、接続される負荷抵抗の最大消費電力と調整され得る。
【0012】
短絡認識は、(ほぼ専ら)測定点の電圧値に基づき、尤度確認のためのさらなるシステム情報(例えば車両が走行中かどうか、および充電スタンドに接続されていないかどうか)を必要とせずに、可能であり得る。測定点での高すぎる電圧は、尤度が低いと認識され得る。「SCB」は、バッテリー(オンボードネットワーク電圧12V)への短絡のことである。これは、車両の運転者に充電機構の欠陥を知らせるために利用でき、かつ欠陥のある充電インターフェイスを用いた充電プロセスの開始を防止でき、またはその確率を下げ得る。
【0013】
この充電機構はCHAdeMO規格に対応し得る。
充電スタンドにおよび車両にある検査コンタクトは、ケーブルを介して相互に接続され得る。
【0014】
充電機構の好ましい一実施形態によれば、充電機構が、検査コンタクトを開閉するために、および検査コンタクトの測定点で検査コンタクトでの電圧を確定するために適応されている車両側の制御機構を含み、これに関し車両側の制御機構は、検査コンタクトの測定点および検査コンタクトと接続されている。
【0015】
充電機構の好ましい一実施形態によれば、車両側の充電および検査回路が、検査コンタクトと接続された負荷抵抗を含み、または検査コンタクトが、この負荷抵抗自体を含んでいる。
【0016】
充電機構の好ましい一実施形態によれば、検査コンタクトがスイッチを含んでいる。
充電機構の好ましい一実施形態によれば、車両側の制御機構は、設定された時間幅に基づいて周期的に、および充電プロセス外で、検査コンタクトを開閉するために適応されている。
【0017】
設定される時間幅は、負荷抵抗において低下する電力が負荷抵抗および検査コンタクトを破壊しない十分な短さでよい。
充電機構の好ましい一実施形態によれば、検査コンタクトは、閉じている場合に接地電位と接続可能である。
【0018】
検査コンタクトが、スイッチおよび負荷抵抗ならびに測定点(すべてのこれらのコンポーネントは本発明の意味において検査コンタクトと言える)を有することもでき、この場合、負荷抵抗および測定点に関連して挙げたのと同じ利点および特性が当てはまる。このようにしてこの場合も、検査コンタクトでの電圧が確定され得る。
【0019】
本発明に基づき、充電機構を動作させるための、および充電機構での短絡または充電プロセスを点検するための本方法では、本発明による充電機構を用意するステップと、車両側の充電および検査回路にある検査コンタクトを、所定の検査時間の間に閉じるステップならびに検査コンタクトに印加されている電圧を確定するステップと、確定された検査コンタクトでの電圧を、充電接続またはバッテリーへの短絡に対応する所定の電圧値と比較するステップとが行われる。
【0020】
本方法の好ましい一実施形態によれば、検査コンタクトが設定に基づいて開閉され、かつ検査コンタクトの測定点で、検査コンタクトでの電圧が、とりわけ閉じた検査コンタクトの場合に確定される。
【0021】
本方法の好ましい一実施形態によれば、検査コンタクトは、設定された時間幅に基づいて周期的に、および充電プロセス外で、開閉される。
本方法の好ましい一実施形態によれば、検査コンタクトを閉じるのは、100ms以下、例えば50msの持続時間で行われる。
【0022】
本方法に基づいて、および本充電機構により、充電機構の以下のシステム状態が区別され得る。
A)充電スタンドが車両に接続されておらず、例えば走行動作中であり、この場合、検査コンタクトは開いていることができ、かつ充電スタンド側の充電および検査回路にあるコンタクトは開いていることができ、
B)充電スタンドが車両に接続されているが、充電動作は行われておらず、この場合、検査コンタクトは開いていることができ、かつ充電スタンド側の充電および検査回路にあるコンタクトは開いていることができ、
C)充電スタンドが車両に接続されており、充電動作が開始され、この場合、検査コンタクトは開いていることができ、かつ充電スタンド側の充電および検査回路にあるコンタクトは閉じていることができ、ならびに
D)充電スタンドが車両に接続されており、充電動作中であり、この場合、検査コンタクトは閉じていることができ、かつ充電スタンド側の充電および検査回路にあるコンタクトは閉じていることができる。
【0023】
これに関し、状態A)では、検査コンタクトの測定点で、非常に低い電圧が印加されているかまたは電圧がまったく印加されていないことができ、これは、高抵抗のプルアップ抵抗またはプルダウン抵抗を備えた使用される回路に依存し得る。通常の解決策では、検査コンタクトは、状態A)では常に開いており、これにより測定点では、SCBが存在しているのか、または充電スタンドが接続されているのか、区別できない。この両方の状態は、測定点で約12Vの電圧レベルを生じさせ得る。
【0024】
検査コンタクトが一時的に閉じられる場合には、充電スタンドが接続されていると、この検査コンタクトにおいて、ある特定の電圧(測定点での)が降下し得る。例えば、負荷抵抗R1=0.2キロオームおよびスタンド側の抵抗R2=1キロオームにより、コントローラ(ADCピン)において電圧U=U1/(R2+R1)*R1=2Vが測定でき、この場合、SCB中には測定点で約12Vの電圧が生じるであろう。
【0025】
状態B)では、状態A)と同じ認識が行われる。
状態C)では、検査コンタクトが診断に用いられなくなることができ、なぜならそうでないと充電スタンドが誤って車両側からの充電スタンバイと解釈するかもしれないからである。ただし状態C)は非常に短時間で過ぎ去って、状態D)または再び状態B)で終了し得る。
【0026】
状態D)では、検査コンタクトは閉じており、短絡は既に測定点で読み取られ得る。本方法に基づいて、および本充電機構により、SCBまたは短絡に対する診断可能性が、一般的に状態A)および状態B)に拡張され得ることが有利である。
【0027】
本充電機構は、本方法に関連して挙げた特徴および本方法の利点も特色とすることができ、その逆でもある。
本発明の実施形態のさらなる特徴および利点は、添付の図面に関連する以下の説明から明らかである。
【0028】
以下では、図面の概略図に提示した例示的実施形態に基づいて本発明をより詳しく解説する。
【図面の簡単な説明】
【0029】
図1】本発明の1つの例示的実施形態に基づく充電機構の概略図である。
図2】本発明の1つの例示的実施形態に基づく充電機構の動作方法のプロセスステップのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
図では、同じ符号は同じ要素および同じ機能の要素を表している。
図1は、本発明の1つの例示的実施形態に基づく充電機構の概略図を示している。
車両F用の図示した充電機構10は、充電スタンドLSにおける第1の充電インターフェイスLS1(複数のコンタクトを図示)と、車両Fにおける第2の充電インターフェイスLS2とを含み、この第1の充電インターフェイスLS1と第2の充電インターフェイスLS2は、相互に接続可能であり、かつそれぞれ少なくとも1つの検査コンタクトCP3を含み、これらの検査コンタクトCP3は相互に接続可能であり、充電スタンド側の充電および検査回路KS1により、車両Fの充電プロセスのためのスタンバイを表示可能であり、かつ実行可能であり、車両側の充電および検査回路KS2により、車両Fの充電スタンバイを表示可能であり、かつ受諾可能であり、この車両側の充電および検査回路KS2により、検査コンタクトKを所定の検査時間の間に閉じることができ、かつ検査コンタクトでの電圧から、所定の電圧値との比較において、充電プラグが差し込まれているのか、またはバッテリーへの短絡(SCB)であるのかを確定できる。図1では、車両側の制御機構SE-Fが存在し得ることが象徴的に示されており、車両側の制御機構SE-Fは、検査コンタクトKを開閉するために、および検査コンタクトKの測定点M2で検査コンタクトでの電圧を(抵抗R1での電圧として)確定するために適応されていてもよく、これに関し車両側の制御機構SE-Fは、検査コンタクトKの測定点M2および検査コンタクトKと接続され得る。このために、車両側の充電および検査回路KS2は、検査コンタクトKと接続され得る負荷抵抗R1を含み得る。
【0031】
示した充電機構10は、CHAdeMO規格に対応することができ、この場合、インターフェイスLS1およびLS2は、プラグおよび/またはケーブルと接続され得る。
充電スタンド側の充電および検査回路KS1は、コンタクトD1を例えばスイッチとして有することができ、このコンタクトD1により、充電スタンドは、充電プロセスのスタート/終了のためのスタンバイを信号伝達および/またはアクティブ化し得る。この充電スタンド側の充電および検査回路KS1での電圧を確定するために抵抗R2が存在することができ、抵抗R2は、測定点M3で、電圧降下の確定に役立ち得る。この抵抗は、充電スタンド側の充電および検査回路KS1の電圧源U1(この電圧源は回路のための電圧を提供し得る)に直接隣接し得る。
【0032】
さらに、U1がCHAdeMO規格に基づく電圧源に該当していることができる。負荷抵抗R1は、例えば0.2kΩ(1.xおよび2.x/CHAdeMO-Version)であることができ、抵抗R2は、例えば1kΩであり得る。検査コンタクトKは接地に接続され得る。
【0033】
インターフェイスの両側での検査コンタクトCP3は、検査コンタクトならびに充電スタンド側の充電および検査回路KS1のためのこの検査線の、接続されるべきコンタクトに対する上位概念であり得る。この場合、さらなる検査線CP1が、D1スイッチを介して車両側の充電および検査回路KS2へと存在することができ、かつ後者ではさらなる検査点M1が存在し得る。さらに、両方のインターフェイスLS1とLS2の間に接地線PEが存在し得る。
【0034】
稲妻マークは、CP3線上での短絡(SCB Short Circuit Battery)、つまりバッテリー(例えばオンボードネットワーク電圧12V)への短絡のあり得る位置を示している。短絡は、充電スタンド内でも、充電ケーブル内でも、または車両内でも存在し得る。
【0035】
図2は、本発明の1つの例示的実施形態に基づく充電機構の動作方法のプロセスステップのブロック図を示している。
本方法では、本発明による充電機構を用意するステップS1と、車両側の充電および検査回路にある検査コンタクトを、所定の検査時間の間に閉じるステップS2ならびに検査コンタクトに印加されている電圧を確定するステップS3と、確定された検査コンタクトでの電圧を、充電接続またはバッテリー(約12V)への短絡に対応する所定の電圧値と比較するステップS4とが行われる。
【0036】
本発明が、上で好ましい例示的実施形態に基づいて全体的に説明されたにもかかわらず、本発明はこれに制限されているのではなく、多種多様なやり方で改変可能である。
【符号の説明】
【0037】
10 充電機構
CP1 検査線
CP3 検査コンタクト
D1 コンタクト
F 車両
K 検査コンタクト
KS1 充電スタンド側の充電および検査回路
KS2 車両側の充電および検査回路
LS 充電スタンド
LS1 第1の充電インターフェイス
LS2 第2の充電インターフェイス
M1 検査点
M2 測定点
M3 測定点
PE 接地線
R1 負荷抵抗
R2 抵抗
SE-F 車両側の制御機構
U1 電圧源
図1
図2
【外国語明細書】