CN103507653A - 用于实施车辆的能量管理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于实施车辆（2）的能量管理的方法（42），所述车辆能够通过电驱动器（32）运动，其中所述电驱动器（32）能够利用存储在电能存储器（20）中的电能进行驱动，所述方法包括：-预先确定（44）目的地（8）；并且-寻找（46）通往所述目的地（8）的路线（10），在所述路线上在最小距离（22）内存在可用的电源（18），利用所述电源能够对所述电能存储器（20）进行再充电；其中所述最小距离（22）相应于所述车辆（2）利用存储在所述电能存储器（20）中的能源还能够至少运动的路程。

Description

用于实施车辆的能量管理的方法

技术领域

本发明普遍涉及车辆、尤其用于车辆的车辆诊断系统。此外，本发明涉及用于驱动带有电池的车辆的电池的能量管理的方法。

背景技术

众所周知，电动车针对其驱动需要电能，所述电能目前由电能存储器提供，所述电能存储器首先必须用电能进行充电。

发明内容

按本发明规定了按权利要求1所述的用于车辆的能量管理的方法以及按并列权利要求所述的控制装置和带有该控制装置的车辆。

有利的设计方案在从属权利要求中得到说明。

根据本发明的第一方面规定了用于实施车辆的能量管理的方法，所述车辆能够通过电驱动器运动，其中所述电驱动器能够利用存储在电能存储器中的电能进行驱动。所述方法包括以下步骤：

-预先确定目的地；并且

-寻找通往所述目的地的路线，在所述路线上在最小距离内存在可用的电源，利用所述电源能够对所述电能存储器进行再充电；

-其中所述最小距离相应于所述车辆利用存储在所述电能存储器中的能源还能够至少运动的路程。

所说明的方法基于以下考虑，即对目前的电能存储器如锂离子电池进行充电可能是非常耗时的并且会持续多个小时。例如能够将高压电池用于电动车的电动驱动器，所述高压电池由于所使用的电池技术只能在狭窄的温度范围内进行充电并且进而需要相应的热管理用于对所述高压电池进行加热或者说冷却。

所说明的方法还基于以下考虑，即电动车的电能存储器的长充电持续时间绝对会影响市场上电动车的可接受性，因为电动车的驾驶员即使在其认识到电能存储器充电的有效距离时也几乎不会理智地计划用于其待行驶的路线的时间耗费。关于充电站用于电能存储器的空间上以及时间上的可用性的不可靠性以及用于对电能存储器进行充电所需的时间耗费实在过大。当假设电能存储器不仅仅，并且如果一定会存在，能够/必须在自己的车库/停车位进行充电时，由于长充电持续时间以及薄弱的充电基础设置可以设想到空闲的充电站和充电时间的紧缺。

本发明基于以下考虑，即目前对于适应性的运行策略、如基于已经行驶过一次的路线的认识对车辆行驶的计划以及对预期的运行策略、如借助于导航系统对车辆行驶的计划的研究也考虑用于电动车中的能量管理，其中借助导航系统能够更好地利用用于节省消耗或者节省能量的、根据车辆拓扑学的自由度。以这种方式也能够通过对存储器及时放电以更好地利用未来的回收潜能并且通过对存储器及时充电以能够未来在效率优化的范围内移动负载的运行点及时地计划用于对电能存储器进行耗费时间的充电，这减轻了驾驶员的负担并且支持了驾驶员。

在改进方案中，所说明的方法包括以下步骤：

-计算到所述电源的到达时间；并且

-预约所述电源用于所述电能存储器的充电持续时间；

-其中所述电源是能够由多个参与者共同使用的能源并且为了对所述电能存储器进行再充电能够被预约用于所述充电持续时间。

由于用于电动车的电能存储器的充电站的薄弱的基础设施，不仅推定电能存储器的充电持续时间本身增加了总时间耗费，而且推定从到达充电站后直到前车解除充电的等待时间也增加了总时间耗费。然而，如果以智能的方式事先通过有效距离以及到达时间的确定为电动车预约充电站，则能够减少等待时间，从而不仅为电动车驾驶员减少了等待时间，对于其他电动车的其他驾驶员来说在相应返回的信息流中同样能够看到充电站的可用性，从而必要时能够转到其他具有替代充电站的路线上。

在另一改进方案中，所说明的方法包括以下步骤：

-基于充电持续时间以及用于所述路线的行驶时间计算总行驶时间。

这种信息不仅帮助驾驶员更精确地计划其路线，还利用电动车的基于不可靠性直接相关的技术降低了接触恐惧（Berührungsängste）。

在附加的改进方案中，所说明的方法包括以下步骤：

-基于使车辆在电源与目的地之间运动的电能需求来计算充电持续时间。

所述改进方案基于以下考虑，即当对于还待行驶的剩余路程来说不需要电能存储器的全部容量而是只需要一部分时，不必绝对完全完成电动车的耗费时间的充电。以这种方式能够将电动车的充电时间降低到最小程度，这最终降低了利用车辆的总行驶时间。如果电动车对于很大程度上不确定的时间停止，则可以例如在目的地对电能存储器进行完全充电。

在替代的改进方案中，所说明的方法包括以下步骤：

-询问所述能够由多个参与者共同使用的能源能够用于对所述电能存储器进行再充电的空闲时刻；并且

-基于所述询问的空闲时刻和到能够由多个参与者共同使用的能源的行驶时间计算合适的起始时刻。

空闲时刻是指一种对车辆而言的时刻，自所述时刻起车辆为了进行电能的再充电不应该行驶，也就是说，自所述时刻起不应该消耗电能。以这种方式将驾驶员在充电站上的等待时间降低到最小程度，这最终降低了利用车辆的总行驶时间。

在特别的改进方案中，所说明的方法包括以下步骤：

-询问所述能够由多个参与者共同使用的能源能够用于对所述电能存储器进行再充电的空闲持续时刻；并且

-其中在待寻找的通往所述目的地的路线上的能够由多个参与者共同使用的能源的空闲持续时刻必须至少如此大，从而能够对所述电能存储器进行充电用于通往目的地的剩余距离或者通往其他电源的中间距离。

空闲持续时刻是指对车辆而言的持续时间，在所述持续时间内车辆为了进行电能的再充电不应该行驶，也就是说，在所述时间域内不应该消耗电能。该改进方案基于以下考虑，即电能存储器的通过空闲持续时刻给出的可能的充电持续时间也取决于相应的充电站的时间上的可用性。所述时间上的可用性能够例如取决于充电站的运营者的开业时间和/或取决于其他电动车的驾驶员对充电站的占据。如果对电动车而言可用的充电持续时间太短，从而需要在通往目的地的路线上进行其他充电，这在最糟糕的情况下由于缺少其他充电站而根本不能充电，则不应该行驶相应的路线并且转到其他的具有可用的充电站的必要时更长的路线上。

在优选的改进方案中，所说明的方法包括以下步骤：

-询问所述车辆在所述电源处所计划的停留持续时间；

-基于所述所计划的停留持续时间选择用于对所述电能存储器进行充电的充电策略。

所述改进方案基于以下考虑，即虽然给出了用于对电动车的电能存储器进行充电的快速充电方案，但是所述快速充电方案某种程度上显著地降低了电能存储器的使用寿命以及容量。而车辆的驾驶员可以在对电能存储器进行充电时有更长时间停留的理由，例如因为其想要同时在旅馆里过夜。在这种情况下不需要快速充电进而不需要对电能存储器加载。

在特别优选的改进方案中，为了寻找路线要考虑车辆的运行特性和/或对车辆的外部影响。

所述改进方案基于以下考虑，即用于推进电动车的电能消耗取决于电动车所暴露的周围环境条件以及行驶条件。如此能够在上山行驶以及迎面风强烈时增加电能消耗并且相应地在下山行驶以及在背风强烈时降低电能消耗。驾驶员本身的驾驶行为也影响电能消耗，因为当驾驶员经常猛烈制动以及加速时，会提高电能消耗。

根据另一方面设置控制装置，该控制装置配置用于实施所说明的方法。所说明的装置能够任意改进，使得其能够实施按从属权利要求所说明的方法之一。

在本发明的改进方案中，所说明的装置具有存储器以及处理器。在此，所说明的方法以计算机程序的形式存储在存储器中并且设置处理器用于将计算机程序由存储器加载到处理器中时实施所述方法。

根据本发明的另一方面，车辆包括所说明的装置。

本发明也涉及一种具有程序代码段的计算机程序，从而当在计算机或所说明的装置上执行所述计算机程序时实施所说明的方法之一的所有步骤。

本发明还涉及计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序代码，所述程序代码存储在计算机可读的数据载体上并且当在数据处理装置上执行所述程序代码时实施所说明的方法之一。

附图说明

下面根据附图详细解释本发明的优选的实施方式。其中：

图1示出行驶在道路上的电动车的示意图；

图2示出具有控制装置的图1的车辆的示意图；并且

图3示出在图2的控制装置中执行的方法的流程图。

在附图中，具有相同或类似功能的元件设有相同的附图标记并且仅标示一次。

具体实施方式

参照图1，其示出了电动车2在道路4上的示意图。

计划是，使电动车2从起始位置6运动到目标位置8。为了从起始位置6出发到达目标位置8，道路4在本实施方案中具有四个不同的路线10、12、14、16。

在第一路线10和第三路线14上分别存在充电站18用于对电动车2的在图2中示出的电能存储器20进行充电，而在第二路线12上完全不存在充电站18。与此相应，在第四路线16上等于存在五个充电站18。

在本实施方案中还应该假设，在起始位置6与目标位置8之间第二路线12最短。以升序排列，所述路线的长度从第三路线14经过第一路线10到第四路线16依次增长。

最后在本实施方案中要是假设，第三路线14上的充电站18间隔起始位置6最远，而第四路线16上的第一充电站18到起始位置6之间的间距是最短的。第一路线10上的充电站18与起始位置6之间的间隔、间距、距离或者路程比第三路线14上的短，但比第四路线16上的长。第四路线16上的各个充电站18相互间的间距要是假设基本上等于第一充电站18与起始位置6之间的间距。为了清晰，在本实施方案中在充电站18相互间的或者与起始位置6之间的各个间距中仅说明了第一线路10上的充电站18与起始位置6之间的间距22并且设有附图标记。从第一路线10上的充电站18到目标位置还剩下剩余路程24。

在图2中说明的导航设备26能够选择所述四个路线10到16中的一个并且引导电动车2的驾驶员通过所选择的从起始位置6到目标位置8的路线。在本实施方案中应该假设，由导航设备26选择了第一路线10，这通过第一路线10上的虚线说明的电动车2来说明。后面将根据图3详细探讨选择第一路线10的细节。

首先应该根据图2详细描述电动车2。

电动车2具有后轮28，所述后轮通过所说明的轴30由电动机32驱动。所述电动机32本身通过电能存储器20供给电能。

电能存储器20具有充电状态34，所述充电状态能够由控制装置36读出。根据电能存储器20的类型读出电能存储器20的充电状态34，并且这对于本领域技术人员来说是已知的。如此能够例如作为电能存储器的锂离子蓄电池的充电状态34根据其空转电压确定，但下面不会对此进行深入探讨。

所述控制装置36能够是导航设备26的部分或者是车辆2中的单独部分，并且如上面所提到地选择起始位置6与目标位置8之间待行驶的路线10到16。为此，控制装置36能够根据实施方案从导航设备26接收路线数据或者基于通过天线38接收的GPS信号以已知的方式自已确定路线数据。

所述控制设备36能够通过天线38发送和接收优选其他数据，在后面对此进行深入探讨。

此外，所述控制装置40还具有接收接口，在所述接收接口上能够连接不同的传感器。同样在后面对此进行深入探讨。

参照图3，其示出了在图2的控制装置36中执行的方法的流程图42。

所述方法42以以下方式开始，即控制装置36在输入步骤44中从电动车的驾驶员处询问所希望的在起始位置6处的起始时间和/或所希望的在目标位置8处的到达时间以及目标位置8本身。作为替代方案，控制装置36能够在起始时在起始位置6处从内部的计时器中读出起始时间。在输入步骤中，所述控制装置36能够询问电动车在起始位置6与目标位置8之间行驶的其他相关数据、例如通过交通信息频道（简称TMC）获得的交通数据。

在紧随输入步骤44的路线选择步骤46中，控制装置36在考虑其他边界条件如在常规的导航设备中的情况下以已知的方式选出所述路线10到16中的一个路线。

交通堵塞的绕行、交费道路的绕行或者由电动车2的驾驶员具体输入绕路点都可以属于边界条件。也能够由导航设备26提供路线10到16的选择。在可能的路线10到16中封锁确定的路线也可以属于边界条件。

要是假设，所述控制装置36在本实施方案中选择第二路线12，因为这是最短的路线。在紧随路线选择步骤46的可行性检验48中，所述控制装置36检验，电能存储器20的充电状态34是否足以完全驶完所选择的（第二）路线。任意标准能够包括到可行性检验48中。如此所述控制装置36能够例如通过接口40检测电动机2的驾驶员的驾驶行为并且基于其驾驶行为以及驾驶员的其他与能量相关的期望例如打开空调或者获取资讯娱乐节目来计算电能消耗。控制装置36还能够通过接口40从行驶风传感器检测迎面而来的行驶风以及其他增加能量消耗的边界条件、即所谓的行驶阻力的数据，并且在可行性检验48中对此加以考虑。还能够由在可行性检验48的范围内求得的能够行驶的路程再扣除安全裕量。

如果作为可行性检验48的结果得到，以电能存储区20的充电状态34能够行驶的路程足以驶完所选择的路线（第二路线12），那么在导航步骤50中以已知的方式引导电动车2的驾驶员经过所选择的路线到达目标位置8。

在本实施方案中要是假设，所述电能存储器20的充电状态34不足以完全驶完第二路线34。

但是如果得到，充电状态34不足以驶完所选择的路线（第二路线12），那么控制装置36在可用性步骤52中检验，在通往目标位置8的路程上是否在所选择的路线（第二路线12）上有充电站18可供使用。因为在这种情况下没有充电站可用，所以控制装置36在不需要再选择第二路线12的前提下在本方法中返回到路线选择步骤46。

在重新实施的路线选择步骤46中要是假设，所述控制装置选择第三路线14并且以第三路线14返回到可用性步骤52，此时该步骤为是，因为在第三路线14上有充电站18可供使用。

在第二可行性步骤54中控制装置36检验，电动车2以电能存储器20的充电状态34是否完全实现到第三路线14上的下一个充电站18的路程。在本实施方案中要是假设，电能存储器20的充电装置34不足以行驶第三路线14，因此所述控制装置36在不选择第二和第三路线12、14的前提下重新以步骤46执行所述方法42。

要是假设，重新实施路线选择步骤46产生第一路线10，其中此时在此也成功地通过了第二可行性步骤54，因为以电能存储器20的充电状态34能够行驶到第一路线10上的充电站18的距离22。

随后在预订检验步骤56中检验，电动车2是否能够在第一路线10上的充电站18上充电并且需要多久。为此，基于在输入步骤44的范围内检测的起始时间，检验到充电站18的到达时间以及电能存储器20的到充电站18预计可供使用的充电状态34。随后检验，需要多少电能驶完到目标位置8的距离24或者替代地到下一个充电站18的距离，以及该电能是否超过了电能存储器20的容量。如果所需要的电能超过电能存储器20的容量，那么第一路线10封锁预订检验步骤56并且重新实施路线选择步骤46。

然而要是假设，电能存储器的容量足以行驶直到目标位置8的距离24。那么仍然要在预订检验步骤56中检验，需要多少电能用来行驶到目标位置24或者替代地到下一个充电站18的路程24。从用于考虑诊断的不可靠性的确定的缓冲能够推断出所需的能量。在此，所需的电能能够基于相同的边界条件进行计算，所述边界条件在第一可行性步骤48中已经用于确定是否能够行驶从开始位置6出发到下一个充电站18或者到目标位置8的第一距离。然后基于所需的电能确定还要充入到电能存储器20中的电能，所述电能由所需的电能与电能存储器20中在充电站18上预期的剩余充电状态34之间的差获得。最后确定在充电站18上持续多长时间来用待充电的电能给电能存储器20充电，以及从预计的到充电站18的到达时间开始是否还有空闲的充电位置可供使用。如果所述所有都为是，那么控制装置26在步骤58中为所述计算的时间预约充电站18处的充电位置。否则的话，就检验要持续多长时间直到充电站18上充电位置空出来。如果所述时间过长，那么可以重复路线选择步骤46。

要是假设，在所计算的时间所述充电站18处充电位置是空的并且在步骤58中预约了充电位置。则控制装置26随后在步骤60中检验，自当前的充电站18开始到目标位置8上的行驶是否结束。如果是，那么控制装置26在步骤62中关闭所有预约并且选择第二路线10，如在图1中所示。

如果不是从而必须以新充电的电能存储器20重新驶向充电站18，那么控制装置26返回到预订检验步骤56中并且检测下一个待驶向的充电站18是否可用并且相应地实施下一个预订。这可以随时重复直到预订了待行驶的路线上所有需要的充电站18。

Claims (12)

1.用于实施车辆（2）的能量管理的方法（42），所述车辆能够通过电驱动器（32）运动，其中所述电驱动器（32）能够利用存储在电能存储器（20）中的电能进行驱动，所述方法包括：

-预先确定（44）目的地（8）；并且

-寻找（46）通往所述目的地（8）的路线（10），在所述路线上在最小距离（22）内存在可用的电源（18），利用所述电源能够对所述电能存储器（20）进行再充电；

-其中所述最小距离（22）相应于所述车辆（2）利用存储在所述电能存储器（20）中的能源还能够至少运动的路程。

2.按权利要求1或2所述的方法（42），其包括：

-计算（56）到所述电源（12）的到达时间；并且

-预约（62）所述电源（18）用于所述电能存储器（20）的充电持续时间；

-其中所述电源（18）是能够由多个参与者共同使用的能源并且为了对所述电能存储器（20）进行再充电能够被预约用于所述充电持续时间。

3.按权利要求3所述的方法（42），其包括：

-基于所述充电持续时间以及用于所述路线（10）的行驶时间计算总行驶时间。

4.按权利要求3或4所述的方法（42），其包括：

-基于用于使所述车辆（2）在所述电源（18）与所述目的地（8）之间运动的电能需求计算所述充电持续时间（56）。

5.按权利要求2到4中任一项所述的方法（42），其包括：

-询问所述能够由多个参与者共同使用的能源（18）能够用于对所述电能存储器（20）进行再充电的空闲时刻；并且

-基于所述询问的空闲时刻和到能够由多个参与者共同使用的能源（18）的行驶时间计算合适的起始时刻。

6.按权利要求2到5中任一项所述的方法（42），其包括：

-询问（56）所述能够由多个参与者共同使用的能源（18）能够用于对所述电能存储器（20）进行再充电的空闲持续时刻；并且

-其中在待寻找的通往所述目的地（8）的路线上的能够由多个参与者共同使用的能源（18）的空闲持续时刻必须至少如此大，从而能够对所述电能存储器（20）进行充电用于通往目的地（24）的剩余距离或者通往其他电源（8）的中间距离（22）。

7.按上述权利要求中任一项所述的方法（42），其包括：

-询问所述车辆（2）在所述电源（18）处所计划的停留持续时间；

-基于所述所计划的停留持续时间选择用于对所述电能存储器（20）进行充电的充电策略。

8.按上述权利要求中任一项所述的方法（42），其中为了寻找（46）所述路线（10）考虑所述车辆的运行特性和/或对所述车辆（2）的外部影响。

9.控制装置（36），其适合于实施按上述权利要求中任一项所述的方法。

10.车辆（2），其包括按权利要求9所述的控制装置（36）。

11.具有程序代码段的计算机程序，所述计算机程序用于在计算机或者按权利要求9所述的装置上执行所述计算机程序时实施按权利要求1到8中任一项所述的方法的所有步骤。

12.计算机程序产品，其包括程序代码，所述程序代码存储在计算机可读的数据载体上并且在数据处理装置上执行所述程序代码时所述程序代码实施按权利要求1到8中任一项所述的方法。

Images