DE102010034105A1

DE102010034105A1 - Verfahren zum Aufladen eines Steckdosenelektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102010034105A1
Application number: DE102010034105A
Authority: DE
Inventors: Christopher A. Grand Blanc Kinser; Don K. St. Livonia John
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2010-08-12
Publication date: 2011-04-07
Also published as: US8760115B2; US20110043165A1

Abstract

Ein System und Verfahren zum Aufladen eines Steckdosenelektrofahrzeugs durch eine externe Leistungsquelle, auch wenn die Gesamtleistung, die von dem Steckdosenelektrofahrzeug angefordert wird, die Gesamtleistung überschreitet, die von der externen Leistungsquelle zur Verfügung steht. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ermittelt ein Verfahren die Gesamtleistung, die von einem oder mehreren Fahrzeugsystemen angefordert wird, und vergleicht dann diese mit der von der externen Leistungsquelle zur Verfügung stehenden Gesamtleistung. Wenn die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, dann wird die Leistung von der externen Leistungsquelle den verschiedenen Fahrzeugsystemen gemäß einem Zuteilungsprozess zugeteilt oder auf diese verteilt, der Faktoren wie etwa vorbestimmte Prioritäten und aktuelle Fahrzeugzustände berücksichtigen kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Zuteilen von elektrischer Leistung und insbesondere ein System und ein Verfahren, das elektrische Leistung während eines Aufladeprozesses für ein Elektrofahrzeug zuteilt.
HINTERGRUND
Ein Steckdosenelektrofahrzeug kann Elektrizität zwischen Fahrzeugverwendungen oder Fahrzeugbetriebsphasen benötigen, um seinen wiederaufladbaren Batteriestapel aufzuladen. Bei den meisten Anwendungen empfängt ein Batterieladegerät Leistung von einer externen Leistungsquelle, etwa einer Steckdose mit 110 V oder 220 V AC-Leistung, und führt dann eine Gleichrichtung und/oder eine Transformation der Leistung in eine Form und auf einen Pegel durch, die bzw. der zum Aufladen des wiederaufladbaren Batteriestapels geeignet ist, der sich im Steckdosenelektrofahrzeug befindet.
Während des Aufladeprozesses können auch andere Fahrzeugsysteme – etwa ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagensystem (HVAC-System) des Fahrzeugs – elektrische Leistung von der externen Leistungsquelle anfordern. In einigen Fällen überschreitet der angeforderte Leistungsbetrag den verfügbaren Leistungsbetrag; anders ausgedrückt kann es sein, dass die externe Leistungsquelle nicht über genügend Leistung verfügt, um alle Anforderungen zu erfüllen, die von den verschiedenen Fahrzeugsystemen laufend gestellt werden, und die ein Aufladen des wiederaufladbaren Batteriestapels umfassen.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Aufladen eines Steckdosenelektrofahrzeugs durch eine externe Leistungsquelle bereitgestellt. Das Verfahren kann die Schritte umfassen, dass: (a) eine verfügbare Gesamtleistung ermittelt wird; (b) eine angeforderte Gesamtleistung ermittelt wird; und (c) ermittelt wird, ob die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, und dann, wenn die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, die von der externen Leistungsquelle verfügbare Gesamtleistung der Vielzahl von Fahrzeugsystemen zugeteilt wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Aufladen eines Steckdosenelektrofahrzeugs durch eine externe Leistungsquelle bereitgestellt. Das Verfahren kann die Schritte umfassen, dass: (a) eine verfügbare Gesamtleistung ermittelt wird; (b) eine angeforderte Gesamtleistung ermittelt wird; und (c) ermittelt wird, ob die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, und dann, wenn die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, die verfügbare Gesamtleistung auf die Vielzahl von Fahrzeugsystemen verteilt wird. Der Leistungsbetrag, der auf jedes der Vielzahl von Fahrzeugsystemen verteilt wird, kann durch eine vorbestimmte Priorität und/oder einen aktuellen Fahrzeugzustand beeinflusst werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden hier nachstehend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems zum Aufladen einer Fahrzeugbatterie ist, etwa derjenigen, die in einem Steckdosenelektrofahrzeug anzutreffen ist; und
2 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Aufladen einer Fahrzeugbatterie veranschaulicht und mit dem in 1 gezeigten beispielhaften System verwendet werden kann.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das System und Verfahren, die nachstehend beschrieben sind, können zum Aufladen eines Steckdosenelektrofahrzeugs durch eine externe Leistungsquelle verwendet werden und können dies ausführen, auch wenn die vom Steckdosenelektrofahrzeug angeforderte Gesamtleistung die Gesamtleistung überschreitet, die von der externen Leistungsquelle zur Verfügung steht. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ermitteln das System und Verfahren die von einem oder mehreren Fahrzeughochspannungssystemen angeforderte Gesamtleistung und vergleichen diese dann mit der von der externen Leistungsquelle verfügbaren Gesamtleistung. Wenn die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, dann wird die Leistung von der externen Leistungsquelle auf die verschiedenen Fahrzeughochspannungssysteme gemäß einem Prozess oder einer Technik zugeteilt oder portioniert, der bzw. die Faktoren, wie beispielsweise vorbestimmte Prioritäten und aktuelle Fahrzeugzustände berücksichtigen kann.
Mit Bezug auf 1 ist ein beispielhaftes Batterieladesystem 10 für ein Steckdosenelektrofahrzeug gezeigt, das elektrische Leistung auf ein oder mehrere Fahrzeughochspannungssysteme oder Einrichtungen verteilt. Der Begriff ”Steckdosenelektrofahrzeug” umfasst in weitem Sinn jeden Fahrzeugtyp, der eine Energiespeichereinrichtung aufweist, die den Fahrzeugvortrieb unterstützt, wie etwa ein wieder aufladbarer Batteriestapel, und die mit einer externen Leistungsquelle verbunden werden und von dieser aufgeladen werden kann. Einige Beispiele von Steckdosenelektrofahrzeugen umfassen, sind aber natürlich nicht begrenzt auf Steckdosen-Hybridelektrofahrzeuge (PHEV), die sowohl eine Brennkraftmaschine als auch einen Elektromotor im Fahrzeugantriebsstrang enthalten, sowie Batterieelektrofahrzeuge (BEVs), die sich zum Fahrzeugvortrieb nur auf einen Elektromotor verlassen. Obwohl die folgende Beschreibung im Kontext eines beispielhaften PHEV bereitgestellt ist, ist festzustellen, dass das vorliegende System und Verfahren mit einem beliebigen Typ von Steckdosenelektrofahrzeug verwendet werden können und nicht auf eine Verwendung mit der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsform begrenzt sind.
Gemäß dieser speziellen Ausführungsform enthält das Batterieladesystem 10 eine externe Leistungsquelle 12, ein Batterieladegerät 14, eine Anzahl von Fahrzeughochspannungssystemen (z. B. eine Hochspannungsbatterieeinheit 20, ein Batterietemperatursystem 22, ein Fahrgastzellentemperatursystem 24, ein Zubehörleistungsmodul 26 und ein oder mehrere zusätzliche Hochspannungssysteme 28) und ein Batterieladesteuermodul 30. Eine Schaltung, ein Bus oder eine andere geeignete Hochspannungsverbindung 40 kann verwendet werden, um elektrische Leistung vom Batterieladegerät 14 an die verschiedenen Fahrzeugsysteme 20–28 zu liefern, während eine Schaltung, ein Bus oder eine andere geeignete Niederspannungsverbindung 42 verwendet werden kann, um Informationen, Daten, Botschaften auszutauschen oder auf andere Weise zwischen den verschiedenen Systemen und Einrichtungen zu kommunizieren. Alle in 1 gezeigten Einrichtungen und Systeme mit der Ausnahme der externen Leistungsquelle 12 können im Steckdosenelektrofahrzeug starr montiert und angeordnet sein.
Die externe Leistungsquelle 12 versorgt das Batterieladesystem 10 über eine Leistungskopplung 50 mit elektrischer Leistung und kann einer einer Anzahl verschiedener Leistungsversorgungstypen sein, die in der Technik bekannt sind. Die externe Leistungsquelle 12 kann beispielsweise eine Standard-AC-Leistungsteckdose sein, die Elektrizität bei 110 V, 220 V oder mit einem beliebigen anderen geeigneten Spannungspegel bereitstellt, oder sie kann ein tragbarer Generator sein, etwa des Typs, der mit Erdgas, Propan, Benzin, Diesel oder dergleichen läuft. Bei einer Ausführungsform ist die externe Leistungsquelle 12 eine Quelle mit erneuerbarer Leistung, etwa eine entfernte Ladestation, die durch Energie von Solarzellen, Windturbinen, hydroelektrischen Mitteln, Biomasse usw. betrieben wird. Die externe Leistungsquelle 12 kann mit dem Batterieladegerät 14 auf eine einer Vielzahl verschiedener Weisen verbunden sein, die leitende Verbindungen (z. B. die Leistungskopplung 50), induktive Verbindungen sowie andere in der Technik bekannte Verbindungen umfassen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Leistungskopplung 50 eine spezialisierte Fahrzeugleistungskopplung (etwa diejenige, die in den Spezifikationen SAE J-1772 und J-1773 beschrieben ist), und enthält ein erstes Ende zur Verbindung mit einer Standard-AC-Leistungssteckdose und ein zweites Ende zur Verbindung mit dem Steckdosenelektrofahrzeug. Dies ermöglicht es einem Anwender, das Steckdosenelektrofahrzeug mit einer gängigen AC-Leistungssteckdose leicht zu verbinden und es einfach davon zu trennen, etwa denjenigen, die in den meisten Häusern und Garagen anzutreffen sind. Fachleute werden feststellen, dass das hier beschriebene System und Verfahren nicht auf irgendeine spezielle externe Leistungsquelle begrenzt sind, da eine Anzahl verschiedener Typen von Leistungsquellen verwendet werden kann.
Das Batterieladegerät 14 ist sowohl mit der externen Leistungsquelle 12 als auch der Hochspannungsschaltung 40 verbunden und liefert gemäß Ladesteuersignalen vom Batterieladesteuermodul 30 elektrische Leistung an eines oder mehrere der Fahrzeugsysteme 20–28. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das Batterieladegerät 14 ein programmierbares Ladegerät, das im Steckdosenelektrofahrzeug montiert ist, und enthält einen Transformator 52, einen Gleichrichter 54, ein Schaltnetzteil 56, ein Filternetzwerk 58, eine Kühlungseinheit 60, einen oder mehrere Sensoren 62, eine Steuereinheit 64 und beliebige andere in der Technik bekannte Komponenten.
In Abhängigkeit von der speziellen Anordnung transformiert der Transformator 52 die Eingangsspannung von der externen Leistungsquelle 12 hoch und/oder hinunter auf eine andere und in einigen Fällen programmierbare Ausgangsspannung. Der Gleichrichter 54 führt eine Gleichrichtung des AC-Signals in ein DC-Signal durch und kann eine Halbwellen-, eine Vollwellen- oder eine andere Art einer bekannten Gleichrichtungsanordnung enthalten. Das Schaltnetzteil 56 verwendet das gleichgerichtete Signal und schaltet gemäß einer Ausführungsform einen Leistungstransistor oder einen anderen Schalter auf schnelle Weise zwischen Sättigung (”ein”) und Absperren (”aus”) gemäß einem variablen Tastverhältnis um, dessen Mittelwert der gewünschten Ausgangsspannung entspricht. Auf diese Weise kann das Schaltnetzteil 56 den Strombetrag und damit die Ausgangsleistung steuern, die vom Batterieladegerät 14 an die Hochspannungsschaltung 40 geliefert wird. Das Filternetzwerk 58, das optional ist, kann eine beliebige Kombination elektrischer Komponenten enthalten, die verwendet werden kann, um die Ausgangsspannung zu filtern, zu verarbeiten oder anderweitig aufzubereiten, bevor sie an die Hochspannungsschaltung 40 geliefert wird. Die Kühlungseinheit 60, die auch eine optionale Komponente ist, kann eine beliebige Kombination von Ventilatoren, Wassermänteln, Kühlkörpern oder anderen geeigneten Kühlmitteln verwenden, um die Temperatur des Batterieladegeräts 14 während des Aufladens zu verringern. Obwohl es hier nicht gezeigt ist, kann das Batterieladegerät 14 mehrere Leistungsausgänge aufweisen, die beispielsweise einen Hochspannungsausgang 66, der mit der Hochspannungsschaltung 40 verbunden ist, und einen Ausgang mit niedrigerer Spannung (nicht gezeigt) umfassen, der mit einer Niederspannungsschaltung verbunden ist, die eine Niederspannungsbatterie enthält.
Die Sensoren 62 des Batterieladegeräts können eine beliebige Kombination von Hardware- und/oder Softwarekomponenten enthalten, die zum Überwachen von Batterieladegerätzuständen, wie etwa einer Ladegerättemperatur, einer Ladegeräteingangsspannung (typischerweise eine AC-Spannung), einer Ladegerätausgangsspannung (typischerweise eine DC-Spannung), einem Ladegerätstrom usw. in der Lage sind. In Abhängigkeit von der speziellen Ausführungsform können diese Sensoren in das Batterieladegerät 14 eingebaut sein, sie können externe Sensoren sein, die außerhalb des Batterieladegeräts angeordnet sind, oder sie können in Übereinstimmung mit irgendeiner anderen bekannten Anordnung bereitgestellt sein. Ein Ladegerättemperatursensor kann die Temperatur einer oder mehrerer Komponenten im Batterieladegerät 14 erfassen, einschließlich der Temperatur der am wenigsten effizienten Komponente; das heißt der Komponente des Batterieladegeräts, welche die meiste Wärme aufweist. Die Sensoren 62 des Batterieladegeräts können mit der Steuereinheit 64 direkt gekoppelt sein oder sie können mit einer beliebigen Anzahl von anderen Einrichtungen, Komponenten, Modulen usw. gekoppelt sein, welche einige umfassen, die außerhalb des Batterieladegeräts 14 angeordnet sind, wie das Batterieladesteuermodul 30.
Die Steuereinheit 64 kann eine beliebige Variation von elektronischen Verarbeitungseinrichtungen, Speichereinrichtungen, Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen (E/A-Einrichtungen) und anderen bekannten Komponenten enthalten und kann verschiedene steuerungs- und/oder kommunikationsbezogene Funktionen ausführen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 64 Sensorsignale von den verschiedenen Batterieladegerätsensoren 62 empfangen, die Sensorsignale in eine geeignete Sensormeldung verpacken und die Sensormeldung über den Niederspannungsbus 42, der ein CAN-Bus, ein Systemmanagementbus (SMBus), eine proprietäre Kommunikationskopplung oder ein beliebiges anderes Kommunikationsmittel sein kann, das Fachleuten bekannt ist, an das Batterieladesteuermodul 30 senden. In einer anderen Funktion kann die Steuereinheit 64 Ladesteuersignale oder andere Anweisungen vom Batterieladesteuermodul 30 oder irgendeiner anderen Einrichtung empfangen, die Anweisungen interpretieren und die Anweisungen ausführen, indem sie Einrichtungen im Batterieladegerät 14 entsprechend steuert. Wenn das Batterieladesteuermodul 30 beispielsweise ein Ladesteuersignal an das Batterieladegerät 14 sendet, dann kann die Steuereinheit 64 das Ladesteuersignal verwenden, um das pulsbreitenmodulierte Tastverhältnis (PWM-Tastverhältnis) des Schaltnetzteils 56 zu manipulieren. Dies wiederum bewirkt, dass das Schaltnetzteil 56 den Strombetrag und schließlich den Ausgangsleistungsbetrag verändert, der vom Batterieladegerät 14 an eines oder mehrere der Fahrzeugsysteme 20–28 geliefert wird. Dies sind natürlich nur einige der möglichen Anordnungen und Funktionen der Steuereinheit 64, und andere sind sicherlich möglich.
Die Hochspannungsbatterieeinheit 20 versorgt das Steckdosenelektrofahrzeug mit elektrischer Leistung und kann in Abhängigkeit von der speziellen Ausführungsform die primäre elektrische Leistungsquelle für das Fahrzeug sein, oder sie kann in Verbindung mit einer weiteren Leistungsquelle zu Leistungsergänzungszwecken verwendet werden, um zwei Beispiele zu nennen. Viele verschiedene Batterietypen und Anordnungen können verwendet werden, welche die beispielhaft hier schematisch gezeigte umfassen, die einen Batteriestapel 70, einen oder mehrere Batteriesensoren 72 und eine Steuereinheit 74 enthält. Der Batteriestapel 70 kann eine Sammlung identischer oder individueller Batteriezellen enthalten, die in Reihe, parallel oder einer Kombination von beiden verbunden sind, um eine gewünschte Spannung, Stromstärke, Kapazität, Leistungsdichte und/oder andere Leistungskennzeichen zu liefern. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, hohe Leistungs- und Energiedichten bereitzustellen, was zur Entwicklung und Verwendung vieler Batterietypen geführt hat, die chemische, nicht chemische und andere enthalten. Einige Beispiele geeigneter Batterietypen umfassten alle Typen von Lithium-Ionen-Batterien (z. B. Lithium-Eisenphosphat, Lithiumnickelmangankobalt, Lithiumeisensulfit, Lithiumpolymer usw.), Bleisäure, fortschrittliche Bleisäure [engl: advanced lead-acid], Nickelmetallhydrid (NiMH), Nickelcadmium (NiCd), Zinkbrom, Natriumnickelchlorid (NaNiCl), Zinkluft, Vanadiumredox und andere. In Abhängigkeit von seinem speziellen Entwurf und seiner Anwendung kann der Batteriestapel 70 etwa 40–600 V bereitstellen. Ein Schwerlastwagen beispielsweise, der ein Hybridsystem mit zwei Modi verwendet, kann einen Hochspannungsbatteriestapel benötigen, der etwa 350 V bereitstellen kann, wohingegen ein leichteres Fahrzeug möglicherweise nur etwa 200 V braucht. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Batterieladesystem 10 Teil eines Riemengeneratorstartersystems (BAS-Systems) oder eines Systems vom BAS-Plus-Typ sein und somit nur einen Batteriestapel benötigen, der etwa 40–110 V bereitstellt. In jedem Fall soll der Batteriestapel 70 so entworfen sein, dass er wiederholte Auflade- und Entladezyklen aushält und dass er elektrische Energie von der externen Leistungsquelle 12 empfängt. Fachleute werden feststellen, dass das hier beschriebene System und Verfahren nicht auf irgendeinen speziellen Batterietyp oder eine spezielle Batterieanordnung begrenzt sind, da eine Anzahl verschiedener Batterietypen eingesetzt werden kann.
Die Batteriesensoren 72 können eine beliebige Kombination von Hardware- und/oder Softwarekomponenten enthalten, die zum Überwachen von Batteriezuständen in der Lage sind, etwa einer Batterietemperatur, einer Batteriespannung, eines Batteriestroms, eines Batterieladezustands (SOC), eines Batteriegesundheitszustands (SOH), usw. Diese Sensoren können in die Hochspannungsbatterieeinheit 20 eingebaut sein (z. B. eine intelligente oder Smartbatterie), sie können externe Sensoren sein, die außerhalb der Batterieeinheit angeordnet sind, oder sie können gemäß einer beliebigen anderen bekannten Anordnung bereitgestellt sein. Die Batterietemperatursensoren können die Batterietemperatur auf Basis von Zelle zu Zelle, als eine mittlere oder Kollektivtemperatur eines Blocks von Zellen oder einer Region der Batterieeinheit, als die mittlere oder Kollektivtemperatur der gesamten Batterieeinheit, oder gemäß einem beliebigen anderen Temperaturbestimmungsverfahren, das in der Technik bekannt ist, überwachen und bestimmen. Das Messen einer Batterietemperatur auf der Basis einzelner Zellen kann nützlich sein, wenn beispielsweise die mittleren Zellen andere Temperaturen als die Rand- oder Grenzzellen des Batteriestapels 70 aufweisen. Das gleiche Prinzip zur Bestimmung der Batterietemperatur auf der Basis von Zelle zu Zelle, einer kollektiven Basis oder einer anderen Basis trifft ebenso auf die Batteriespannung, den Batteriestrom, den Batterie-SOC, den Batterie-SOH usw. zu. Ein Ausgang von den Batteriesensoren 72 kann an die Steuereinheit 74, das Batterieladesteuermodul 30 oder irgendeine andere geeignete Einrichtung geliefert werden.
Die Steuereinheit 74 kann eine beliebige Variation von elektronischen Verarbeitungseinrichtungen, Speichereinrichtungen, Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen (E/A-Einrichtungen) und anderen bekannten Komponenten enthalten und kann verschiedene steuerungs- und/oder kommunikationsbezogene Funktionen ausführen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 74 Sensorsignale von den verschiedenen Batteriesensoren 72 empfangen, die Sensorsignale in eine geeignete Sensormeldung verpacken und die Sensormeldung über den Niederspannungsbus 42 an das Batterieladesteuermodul 30 senden. Es ist möglich, dass die Steuereinheit 74 Batteriesensorlesewerte aufnimmt und sie in einem lokalen Speicher speichert, so dass eine umfassende Sensormeldung zu einem späteren Zeitpunkt an das Batterieladesteuermodul 30 geliefert werden kann, oder die Sensorlesewerte können an das Modul 30 oder an irgendein anderes Ziel weitergeleitet werden, sobald sie bei der Steuereinheit 74 eintreffen, um ein paar Möglichkeiten aufzuzählen. Statt die Batteriesensorlesewerte an das Batterieladesteuermodul 30 zur anschließenden Verarbeitung zu senden, ist es möglich, dass die Steuereinheit 74 die Sensorlesewerte selbst verarbeitet oder analysiert. Bei einer anderen Funktion kann die Steuereinheit 74 sachdienliche Batteriekennlinien und Hintergrundinformationen speichern, welche die Chemie der Batteriezellen, die Zellenkapazität, obere und untere Batteriespannungsgrenzen, Batteriestromgrenzen, Batterietemperaturgrenzen, Temperaturprofile, eine Batterieimpedanz, die Anzahl oder den Verlauf von Auflade/Entladeereignissen usw. betreffen.
Das Batterietemperatursystem 22 ist mit dem Batterieladegerät 14 und/oder der Hochspannungsbatterieeinheit 20 temperaturgekoppelt, so dass es Aspekte der Umgebung, die das Verhalten dieser Einrichtungen beeinflussen können, verwalten, steuern oder anderweitig manipulieren kann. Das Batterietemperatursystem 22 kann beispielsweise eine Kühlungs- und/oder Heizungseinrichtung enthalten, welche die Temperatur der Hochspannungsbatterieeinheit 20 absenken oder erhöhen kann. Fachleute werden feststellen, dass das Auflade- und Entladeverhalten, die Lebensdauer sowie andere Kennlinien eines Batteriestapels durch die Temperatur beeinflusst werden können. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug in einer extrem kalten Umgebung gestartet wird, kann das Batterietemperatursystem 22 eine Heizungseinrichtung verwenden, um den Batteriestapel 70 auf eine Temperatur zu erwärmen, die zum Aufladen, Entladen usw. besser geeignet ist. Andererseits kann das Batterietemperatursystem 22 eine Kühlungseinrichtung wie etwa einen Ventilator enthalten, um die Temperatur des Batteriestapels 70 beim Aufladen, Entladen usw. zu verringern, so dass er auf einer niedrigeren und wünschenswerteren Temperatur gehalten wird. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Batterietemperatursystem 22 eine oder mehrere Heizungs-/Kühlungseinrichtungen 80, Sensoren 82 und eine Steuereinheit 84. Einige Beispiele einer geeigneten Heizungs-/Kühlungseinrichtung 80 umfassen: Ventilatoren, Wassermäntel, Luftkanäle, Kühlkörper, thermoelektrische Kühlungseinrichtungen (z. B. Peltiereinrichtungen), eine resistive Innenheizung, Kühler oder eine Kombination daraus. Die Heizungs-/Kühlungseinrichtung 80 kann passive Einrichtungen (z. B. Einrichtungen, die sich auf die nicht erwärmte und nicht gekühlte Außenumgebung verlassen, um die Temperatur zu manipulieren), aktive Einrichtungen (z. B. Einrichtungen, die dem System aktiv Wärme zuführen oder aktiv Wärme davon entfernen, um die Temperatur zu manipulieren) oder beides enthalten. Die Sensoren 82 und die Steuereinheit 84, die im Batterietemperatursystem 22 enthalten sind, können diejenigen ähneln, die im Batterieladegerät 14 und/oder der Hochspannungsbatterieeinheit 20 enthalten sind; folglich trifft die vorherige Beschreibung dieser Komponenten hier ebenfalls zu. Es ist auch möglich, dass sich das Batterietemperatursystem 22 auf die Sensorlesewerte und andere Informationen von den Sensoren 62 und/oder 72 verlässt, wobei in diesem Fall die Sensoren 82 weggelassen sein können.
Das Batterietemperatursystem 22 kann Komponenten enthalten, die mit dem Batterieladegerät 14 temperaturgekoppelt sind; diese können zusätzlich zu oder anstelle derjenigen vorhanden sein, die mit der Hochspannungsbatterieeinheit 20 temperaturgekoppelt sind. Obwohl das Batterieladegerät 14 schematisch so gezeigt ist, dass es über seine eigene Kühlungseinheit 60 verfügt, ist es möglich, dass die Kühlungs- und/oder Heizungseinrichtungen, welche die Temperatur des Batterieladegeräts regeln, im Batterietemperatursystem 22 enthalten sind. Es ist daher nicht von Bedeutung, ob die Kühlungs- und/oder Heizungseinrichtungen spezifisch im Batterieladegerät 14, der Hochspannungsbatterieeinheit 20 oder dem Batterietemperatursystem 22 gebündelt sind; sie werden von nun an so behandelt, als wären sie Teil des Batterietemperatursystems 22, ob sie sich physikalisch nun dort befinden oder nicht. Gemäß der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist das Batterietemperatursystem 22 mit der Hochspannungsschaltung 40 so verbunden, dass es elektrische Hochspannungsleistung vom Batterieladegerät 14 empfangen kann, und es ist mit dem Niederspannungsbus 42 so verbunden, dass es Meldungen senden kann und Informationen mit anderen Einrichtungen im System austauschen kann, wie etwa dem Batterieladesteuermodul 30. Es sind andere Verbindungen und Anordnungen möglich, da dies nur eine mögliche ist.
Das Fahrgastzellentemperatursystem 24 ist mit der Fahrgastzelle oder dem Innenraum des Steckdosenelektrofahrzeugs so temperaturgekoppelt, dass es Umgebungsaspekte in diesem Raum verwalten, steuern oder anderweitig manipulieren kann. Das Fahrgastzellentemperatursystem 24 kann beispielsweise das Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagensystem (HVAC-System) des Fahrzeugs enthalten, welches die Umgebungsbedingungen – Temperatur und sonstige – in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs manipuliert. Bei einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Fahrgastzellentemperatursystem 24 eine oder mehrere Heizungs-/Kühlungseinrichtungen 90, Sensoren 92 und eine Steuereinheit 94. Die Heizungs-/Kühlungseinrichtungen 90 enthalten eine beliebige Einrichtung oder Komponente, die zum Beeinflussen oder zum Einwirken auf die Umgebung in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs in der Lage ist. Dies kann beispielsweise Heizungen, Klimaanlagen, Sitzheizungen, Lenkradheizungen, Ventilatoren usw. umfassen. Die Sensoren 92 und die Steuereinheit 94, die im Fahrgastzellentemperatursystem 24 enthalten sind, können denjenigen ähneln, die im Batterieladegerät 14 und/oder der Hochspannungsbatterieeinheit 20 enthalten sind; folglich trifft die vorherige Beschreibung dieser Komponenten hier ebenfalls zu. Gemäß dieser speziellen Ausführungsform ist das Fahrgastzellentemperatursystem 24 mit der Hochspannungsschaltung 40 so verbunden, dass es elektrische Hochspannungsleistung vom Batterieladegerät 14 empfangen kann, und es ist mit dem Niederspannungsbus 42 so verbunden, dass es Meldungen senden kann und Informationen mit anderen Einrichtungen im System austauschen kann, wie etwa dem Batterieladesteuermodul 30. Es sind andere Verbindungen und Anordnungen möglich, da dies nur eine mögliche ist.
Das Zubehörleistungsmodul (APM) 26 koppelt oder verbindet Hoch- und Niederspannungsschaltungen im Fahrzeug und kann in dieser Funktion eine Anzahl verschiedener Funktionen ausführen. Beispielsweise kann das APM 26 einen Abwärtstransformator und andere elektrische Komponenten zum Heruntertransformieren der Spannung an der Hochspannungsschaltung 40 (z. B. eine Spannung von 350 V) auf den niedrigeren Pegel der Niederspannungsschaltung 44 (z. B. eine Spannung von 12 V oder 42 V) enthalten. Das APM 26 kann somit eine stetige und verlässliche Quelle von Niederspannungs-DC-Leistung für die Komponenten der Niederspannungsschaltung 44 bereitstellen; dies umfasst beispielsweise Zubehöreinrichtungen 96 (z. B. einen Radioempfänger, einen DVD-Player, ein Fernsehgerät, eine Telematikeinheit und/oder andere Informations- und Unterhaltungseinrichtungen, sowie Fahrzeuginnen- und Außenbeleuchtungen, Hilfsleistungsstecker, Zentralverriegelungen und elektrische Fensterheber usw.), eine Niederspannungsbatterie 98 (z. B. eine herkömmliche 12 V Bleisäurebatterie), verschiedene Module und Steuereinheiten (z. B. das Batterieladesteuermodul 30 und die Steuereinheiten 64, 74, 84, 94, die Niederspannungs-DC-Leistung zum Betrieb benötigen), sowie jede andere Komponente, Einrichtung, System usw., die bzw. das Niederspannungsleistung benötigt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform enthält das APM 26 eine oder mehrere elektrische Einrichtungen 100 (z. B. einen Transformator zum Heruntertransformieren von Leistung von der Hochspannungsschaltung 40 auf die Niederspannungsschaltung 44), Sensoren 102 und eine Steuereinheit 104. Die elektrische Einrichtung 100 ist nicht auf einen Transformator begrenzt und sie kann eine beliebige elektrische Einrichtung enthalten, die zum Koppeln oder Bereitstellen von Leistung zwischen den Hoch- und Niederspannungsschaltungen 40 und 44 verwendet wird. Die Sensoren 102 und die Steuereinheit 104, die im APM 26 enthalten sind, können denjenigen ähneln, die im Batterieladegerät 14 und/oder der Hochspannungsbatterieeinheit 20 enthalten sind; folglich trifft die vorherige Beschreibung dieser Komponenten hier ebenfalls zu. Es ist auch möglich, dass das APM 26 mit anderen Komponenten im Steckdosenelektrofahrzeug kombiniert oder anderweitig damit zusammengebaut ist.
Ein oder mehrere zusätzliche Hochspannungssysteme 28 enthalten im weiten Sinn alle anderen Komponenten, Einrichtungen, Module, Systeme usw. im Fahrzeug, die mit der Hochspannungsschaltung 40 verbunden sind und elektrische Hochspannungsleistung zum Betrieb benötigen. Einige Beispiele potentieller zusätzlicher Hochspannungssysteme umfassen Niveauregulierungssysteme, Motorblockheizungen, Hydraulikpumpen, Unterdruckpumpen, aktive Motorhalterungen, elektrische Servolenkungssysteme, elektrische Seilwinden usw. Es ist festzustellen, dass die Begriffe ”Hochspannung” und ”Niederspannung” nicht auf irgendeine spezielle Spannungsbemessung begrenzt sind. Diese Begriffe sind stattdessen insofern relativ, als die Hochspannungsschaltung 40 (die Schaltung im Steckdosenelektrofahrzeug, die neben anderen Gegenständen mit der Batterieeinheit, die zum Fahrzeugvortrieb verwendet wird, verbunden ist) allgemein eine höhere Spannung aufweist als die Niederspannungsschaltung 44 (die Schaltung, die Leistung an das Niederspannungszubehör 96 liefert und mit einer 12 V Batterie oder dergleichen verbunden sein kann). Obwohl einige bevorzugte Spannungsbemessungen und Bereiche vorstehend zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt sind, sind das hier beschriebene System und Verfahren daher nicht auf derartige Ausführungsformen begrenzt.
Das Batterieladesteuermodul 30 überwacht verschiedene Zustände über das gesamte Steckdosenelektrofahrzeug hinweg und verwendet diese Zustande, um gewisse Aspekte des Ladeprozesses zu steuern. In Abhängigkeit von der speziellen Ausführungsform kann das Batterieladesteuermodul 30 ein eigenständiges elektronisches Fahrzeugmodul sein, es kann in einem anderen elektronischen Fahrzeugmodul (z. B. einem Hybridsteuermodul) eingebaut oder enthalten sein, oder es kann Teil eines größeren Netzwerks oder Systems sein (z. B. eines Batteriemanagementsystems (BMS), eines Fahrzeugenergiemanagementsystems usw.), um ein paar Möglichkeiten aufzuzählen. Das Batterieladesteuermodul 30 kann eine Anzahl von Funktionen bezüglich des Batterieladesystems 10 durchführen; diese können beispielsweise das Batterieladen, die Leistungszuteilung, den Zellenschutz, die Ladesteuerung, die Bedarfverwaltung, die Ermittlung von SOC und SOH, den Zellenausgleich, die Verlaufsprotokollierung, Kommunikation usw. umfassen.
Das Batterieladesteuermodul 30 kann eine beliebige Variation von elektronischen Verarbeitungseinrichtungen, Speichereinrichtungen, Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen (E/A-Einrichtungen) und anderen bekannten Komponenten enthalten und kann verschiedene steuerungs- und/oder kommunikationsbezogene Funktionen ausführen. Das Batterieladesteuermodul 30 kann mit anderen Fahrzeugeinrichtungen und Modulen über den Niederspannungsbus 42 oder ein anderes geeignetes Fahrzeugkommunikationsnetzwerk elektronisch verbunden sein und kann mit diesen bei Bedarf interagieren. Bei einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Batterieladesteuermodul 30 eine elektronische Verarbeitungseinrichtung 110 (z. B. einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) usw.), die Anweisungen für Software, Firmware, Programme, Algorithmen, Skripte usw. ausführt, die in einer elektronischen Speichereinrichtung 112 gespeichert sind, und kann die hier beschriebenen Batterieladeprozesse und Verfahren lenken. Das Batterieladesteuermodul 30 kann beispielsweise auch Nachschlagetabellen oder andere Datenstrukturen, verschiedene Sensorlesewerte (z. B. Sensorlesewerte von den Sensoren 62, 72, 82, 92, 102 usw.) und vorbestimmte Werte, die von einem oder mehreren Algorithmen verwendet werden, speichern oder mitführen. Dies sind selbstverständlich nur einige der möglichen Funktionen und Fähigkeiten des Batterieladesteuermoduls 30, da auch andere Ausführungsformen verwendet werden können.
Wie vorstehend erläutert wurde, ist das in 1 gezeigte beispielhafte Batterieladesystem 10 nur eine allgemeine und schematische Veranschaulichung eines möglichen Systems. Das hier beschriebene System und Verfahren können mit einer beliebigen Anzahl von Steckdosenelektrofahrzeugen verwendet werden und sind nicht auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann das Batterieladesystem 10 eine Kombination von Fahrzeugsystemen enthalten, die sich von der in 1 gezeigten unterscheidet; die Kombination kann mehr, weniger oder andere Fahrzeugsysteme als die beispielhaften Einrichtungen 20–28 enthalten. Außerdem ist es nicht notwendig, das alle beispielhaften Einrichtungen 20–28 die Sensoren, Steuereinheiten und anderen Komponenten aufweisen, die vorstehend beschrieben und in 1 gezeigt sind. Es ist möglich, dass diese und andere Komponenten von den beispielhaften Einrichtungen 20–28 entfernt oder zu diesen hinzugefügt sind.
In 2 ist ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Zuteilen oder Verteilen von elektrischer Leistung während eines Ladeprozesses für ein Steckdosenelektrofahrzeug gezeigt. Das Verfahren kann verschiedene Lesewerte, Zustände, Informationen, Vergleiche, Berechnungen usw. verwenden, um den Fahrzeugsystemen 20–28 Leistung auf optimale Weise zuzuteilen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ermitteln das System und Verfahren die von den Fahrzeugsystemen 20–28 angeforderte Gesamtleistung und vergleichen diese dann mit der von der externen Leistungsquelle 12 verfügbaren Gesamtleistung. Wenn die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, dann wird die Leistung von der externen Leistungsquelle 12 den verschiedenen Fahrzeugsystemen 20–28 auf eine optimale Weise auf der Grundlage des nachstehend beschrieben Prozesses oder der nachstehend beschrieben Technik zugeteilt oder zugewiesen. Eine Anzahl verschiedener Faktoren und Überlegungen kann das beeinflussen, was eine ”optimale Weise” festlegt.
Beispielsweise kann ein optimaler Prozess versuchen, die Hochspannungsbatterieeinheit 20 in der kürzesten möglichen Zeit aufzuladen. In einem derartigen Fall kann ein größerer Teil der verfügbaren Gesamtleistung an die Hochspannungsbatterieeinheit 20 statt an die anderen Fahrzeugsysteme 22–28 umgeleitet werden. Bei einem anderen Beispiel kann ein optimaler Prozess umfassen, dass die Hochspannungsbatterieeinheit 20 auf eine Weise aufgeladen wird, die ihre Batterielebensdauer am besten verlängert (z. B. ein langsames Aufladen der Batterie). Dieses Szenario kann umfassen, dass ein kleinerer Teil der verfügbaren Gesamtleistung an die Hochspannungsbatterie 20 geliefert wird, während gleichzeitig Leistung an das Batterietemperatursystem 22 gesandt wird, so dass die Batterietemperatur in einem bevorzugten Temperaturbereich gehalten werden kann. Bei einem anderen Beispiel kann eine optimale Weise versuchen, zuerst die unmittelbaren Bedürfnisse des Anwenders vor einem Aufladen der Batterie zu befriedigen; wie etwa ein Versorgen des HVAC-System des Fahrzeugs mit Leistung, wenn sich der Anwender an einem extrem warmen/kalten Tag während des Aufladens im Fahrzeug befindet. Die vorstehend erwähnten Beispiele sind nur einige der möglichen Szenarien, die eine ”optimale Weise” bilden können, da natürlich zahlreiche andere existieren. Diese und andere Überlegungen können durch vorbestimmte Prioritäten beeinflusst werden (z. B. Prioritäten, die während der Entwicklungs- und/oder Produktionsphase gesetzt wurden), die mit aktuellen Fahrzeugzuständen im Allgemeinen nicht in Beziehung stehen. Ein Entwicklungsteam kann beispielsweise bestimmen, dass die Batterielebensdauer der wichtigste Faktor ist und dies als eine vorbestimmte Priorität festlegen. Aktuelle Fahrzeugzustände (z. B. die aktuelle Temperatur und/oder der SOC des Batteriestapels 70 usw.) können bei diesen Überlegungen auch eine Rolle spielen, wie nachstehend erläutert wird. Folglich kann das beispielhafte Verfahren 200 vorbestimmte Prioritäten, aktuelle Fahrzeugzustände und/oder andere Faktoren berücksichtigen, wenn es den verschiedenen Fahrzeugsystemen 20–28 Leistung zuteilt oder an diese verteilt.
Mit Schritt 202 beginnend ermittelt das Verfahren, ob das Steckdosenelektrofahrzeug mit der externen Leistungsquelle 12 verbunden ist. Dieser Schritt kann in einer einer beliebigen Anzahl verschiedener Weisen durchgeführt werden und kann zur Ausführung einen oder mehrere Zustände erfassen, welche die externe Leistungsquelle 12 und/oder den Aufladeprozess betreffen. Wenn zum Beispiel die Sensoren 62 im Batterieladegerät 14 einen Strom oder eine Spannung detektieren, der bzw. die einen gewissen Schwellenwert überschreitet, kann dieser Schritt folgern, dass die externe Leistungsquelle 12 mit dem Batterieladegerät 14 korrekt verbunden ist und zur Bereitstellung von Leistung verfügbar ist. Es können auch andere Techniken zum Ermitteln einer Verbindung mit der externen Leistungsquelle 12 verwendet werden.
Schritt 204 ermittelt die von der externen Leistungsquelle 12 für das Steckdosenelektrofahrzeug verfügbare Gesamtleistung. Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Stromlesewert von der Leistungskopplung 50 beschafft und ein Spannungslesewert wird von der gleichen Leistungskopplung und/oder den Sensoren 62 beschafft; diese zwei Lesewerte werden dann miteinander multipliziert, um die von der externen Leistungsquelle 12 verfügbare Gesamtleistung zu schätzen. Leistungskupplungen, die konform zu den Standards SAE J-1772 und J-1773 sind, sind allgemein in der Lage, diesen Typ von Stromlesewert zu liefern. Selbstverständlich können die Schritte 202 und 204 zu einem einzigen Schritt kombiniert werden, der sowohl das Vorhandensein als auch den Betrag der verfügbaren Gesamtleistung ermittelt. Es ist möglich, dass diese Lesewerte an das Batterieladesteuermodul 30, die Steuereinheit 64 oder irgendeine andere Einrichtung zur Verarbeitung geliefert werden. Obwohl die Leitungskopplung 50 und die Sensoren 62 vorstehend beschrieben wurden, ist festzustellen, dass die Leistungskopplung 50 und die Sensoren 62 beliebige elektrodynamische, elektronische, digitale, analoge oder andere Einrichtungen enthalten können, wie etwa Leistungsmessgeräte, Energiemessgeräte, Wattemessgeräte, Strommessgeräte, Spannungsmessgeräte usw. Es können auch andere Techniken zur Ermittlung der von der externen Leistungsquelle 12 verfügbaren Gesamtleistung verwendet werden.
Als nächstes ermittelt Schritt 206 die aus der externen Leistungsquelle 12 von einem oder mehreren Fahrzeugsystemen 20–28 angeforderte Gesamtleistung. Hier sollte zwischen benötigter Leistung und angeforderter Leistung unterschieden werden. ”Benötigte Leistung” bezeichnet allgemein den minimalen Leistungsbetrag, den ein spezielles Fahrzeughochspannungssystem 20–28 braucht, um erfolgreich zu funktionieren oder zu arbeiten. Bei einer Ausführungsform kann die benötigte Leistung durch Nachschlage- oder empirische Tabellen ermittelt werden, die bei einer Entwicklungs- und/oder einer Produktionsphase festgelegt wurden. Hingegen bezeichnet ”angeforderte Leistung” allgemein die bevorzugte oder gewünschte Leistung, die ein spezielles Fahrzeughochspannungssystem 20–28 braucht, um die Aufgaben zu erfüllen, die von ihm gefordert wurden. Die benötigte Leistung ist allgemein kleiner oder gleich der angeforderten Leistung. Es wird das Beispiel betrachtet, bei dem ein Anwender an einem heißen Sommertag in einem Steckdosenelektrofahrzeug sitzt, während es aufgeladen wird, und eine HVAC-Einrichtung auf eine hohe Einstellung schaltet. Die benötigte Leistung kann den minimalen Leistungsbetrag betreffen, der notwendig ist, um das Fahrgastzellentemperatursystem 24 bei seiner niedrigsten Einstellung erfolgreich zu betreiben; die angeforderte Leistung kann den Leistungsbetrag betreffen, der benötigt wird, um das Fahrgastzellentemperatursystem 24 bei der hohen Einstellung zu betreiben, die vom Anwender angefordert wurde.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ermittelt Schritt 206 die angeforderte Gesamtleistung, indem die individuell angeforderte Leistung jedes der Fahrzeugsysteme 20–28 aufsummiert wird. Dies stellt dem Verfahren den Gesamtleistungsbetrag bereit, der von allen Fahrzeugsystemen 20–28 zusammen angefordert wird, und es stellt ihm den Leistungsbetrag bereit, der von jedem individuellen System angefordert wird. Wenn beispielsweise die Hochspannungsbatterieeinheit 20 um 1.500 W zum Aufladen der Batterie bittet, das Batterietemperatursystem 22 um 1.000 W bittet, um die Hochspannungsbatterieeinheit bei einer gewissen Temperatur zu halten, das Fahrgastzellentemperatursystem 24 um 750 W bittet, um das HVAC-System des Fahrzeugs zu betreiben, das APM 26 um 250 W bittet, um eine oder mehrere Niederspannungseinrichtungen wie etwa die verschiedenen Steuereinheiten zu betreiben, und kein zusätzliches Fahrzeughochspannungssystem 28 Leistung anfordert, dann beträgt die angeforderte Gesamtleistung 3.500 W. Diese Anforderungen können in der Form elektronischer Meldungen, die von den jeweiligen Steuereinheiten der Fahrzeugsysteme 20–28 über den Niederspannungsbus 42 an das Batterieladesteuermodul 30 gesandt werden, oder in irgendeiner anderen Form vorliegen. In einigen Fällen kann ein Standardwert verwendet werden, um den Leistungsbetrag zu ermitteln, der von einem bestimmten Fahrzeughochspannungssystem angefordert wird; beispielsweise kann angenommen werden, dass das APM 26 250 W Leistung benötigt, statt dass das APM tatsächlich eine Anforderung für diese Leistung sendet.
Natürlich sind dies nur einige Möglichkeiten, durch welche Schritt 206 die angeforderte Gesamtleistung bestimmen kann, da stattdessen andere Techniken verwendet werden können.
Als nächstes ermittelt Schritt 208, ob die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet. Bei einer Ausführungsform vergleicht das Batterieladesteuermodul 30 einfach die verfügbare Gesamtleistung mit der angeforderten Gesamtleistung, um diese Ermittlung durchzuführen. Wenn die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung nicht überschreitet, dann kann das Verfahren zu Schritt 210 weitergehen und den Fahrzeugsystemen 20–28 wird einfach die Leistung geliefert, die sie angefordert haben. Bei diesem Szenario verfügt die externe Leistungsquelle 12 über genügend Leistung, um alle Anforderungen einschließlich eines Aufladens der Hochspannungsbatterieeinheit 20 vollständig zu erfüllen, und daher ist ein Zuteilen oder Verteilen der Leistung nicht notwendig. Wenn die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, dann fährt das Verfahren mit Schritt 212 fort. Es wird das vorstehende Beispiel betrachtet, bei dem die angeforderte Gesamtleistung 3.500 W beträgt; wenn die verfügbare Gesamtleistung nur 1.500 W beträgt, dann wird das Verfahren zu Schritt 212 weitergehen.
Schritt 212 ermittelt eine individuell modifizierte Leistung für jedes der Fahrzeugsysteme 20–28, die um Leistung nachsuchen. Schritt 212 kann einen Zuteilungs- oder Verteilungsprozess (auch als Kostenberechnung bezeichnet) verwenden, um die individuell modifizierten Leistungswerte für die verschiedenen Fahrzeugsysteme zu ermitteln. Da nicht genügend verfügbare Leistung von der externen Leistungsquelle 12 vorhanden ist, um alle Leistungsanforderungen zu erfüllen, muss der von jedem Fahrzeughochspannungssystem 20–28 angeforderte Leistungsbetrag modifiziert werden, um die begrenzten Leistungsressourcen anzupassen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform verwendet Schritt 212 einen mehrstufigen Prozess, der umfasst: Identifizieren derjenigen Fahrzeugsysteme 20–28, die ”eingeschaltet” sind und Leistung benötigen (einige Fahrzeugsysteme können ”ausgeschaltet” sein oder keine Leistung anfordern); Zuordnen eines ersten gewichteten Werts zu den Fahrzeugsystemen 20–28, die Leistung anfordern, wobei der erste gewichtete Wert von einer oder mehreren vorbestimmten Prioritäten beeinflusst wird; und Zuordnen eines zweiten gewichteten Werts zu diesen Fahrzeugsystemen, wobei der zweite gewichtete Wert von einem oder mehreren aktuellen Fahrzeugzuständen beeinflusst wird. Diese und andere Faktoren können verwendet werden, um eine individuell modifizierte Leistung für jedes der Fahrzeugsysteme 20–28 zu berechnen, welche wiederum die Gesamtzuteilung oder -verteilung von Leistung beeinflussen kann. Dieser mehrstufige Prozess wird durch das folgende Beispiel veranschaulicht.
Es wird der beispielhafte Fall betrachtet, bei dem ein Steckdosenelektrofahrzeug aufgeladen wird und: i) eine Person im Fahrzeug sitzt, wobei die Klimaanlage eingeschaltet ist, ii) die folgenden vorbestimmten Prioritäten gewählt worden sind (die Hochspannungsbatterieeinheit 20 erhält 50% der verfügbaren Leistung, das Batterietemperatursystem 20 erhält 30% der verfügbaren Leistung und das Fahrgastzellentemperatursystem 24 und das APM 26 erhalten jeweils 10% der verfügbaren Leistung), iii) die folgenden aktuellen Fahrzeugbedingungen detektiert wurden (die Hochspannungsbatterieeinheit 20 weist einen SOC-Wert von 80% und eine Batterietemperatur von 35°C auf und die Außentemperatur ist 10°C höher als diejenige, die durch den Anwender von der Klimaanlage angefordert wird), und iv) die verschiedenen Fahrzeugsysteme 20–28 fordern die Leistungsbeträge an, die in dem vorstehenden Beispiel verwendet wurden. In einem ersten Schritt wird jedes der Fahrzeugsysteme 20–28 abgefragt, um zu ermitteln, ob sie ”eingeschaltet” sind und wie viel Leistung sie brauchen. Bei einer Ausführungsform sendet die Steuereinheit in jedem der Fahrzeugsysteme 20–28 eine elektronische Meldung an das Batterieladesteuermodul 30, die die individuell angeforderte Leistung enthält (z. B. fordert die Hochspannungsbatterieeinheit 20 1.500 W an, das Batterietemperatursystem 22 fordert 1.000 W an, das Fahrgastzellentemperatursystem 24 fordert 750 W an, das APM 26 fordert 250 W an und das System 28 fordert 0 W an). Es ist auch möglich, dass das Batterieladesteuermodul 30 vorbestimmte Werte verwendet, und annimmt, dass ein spezielles System wie etwa das APM 26 einen gewissen Leistungsbetrag braucht, statt das er tatsächlich angefordert wird.
In einem zweiten Schritt wird jedem der Fahrzeugsysteme 20–26 ein erster gewichteter Wert zugeordnet (ein Prozess, der manchmal als Kostenberechnung bezeichnet wird), wobei der erste gewichtete Wert von einer oder mehreren vorbestimmten Prioritäten beeinflusst wird. In diesem Fall beträgt der erste gewichtete Wert für die Hochspannungsbatterieeinheit 20 ”5” (entspricht 50% der verfügbaren Leistung), der gewichtete Wert für das Batterietemperatursystem 22 beträgt ”3” (entspricht 30%) und die gewichteten Werte für das Fahrgastzellentemperatursystem 24 und das APM 26 betragen ”1” (entspricht 10%). Die hier zugeordneten ersten gewichteten Werte werden allgemein nicht durch aktuelle Fahrzeugzustände innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs beeinflusst, sondern werden stattdessen von vorbestimmten Prioritäten beeinflusst, wie etwa denjenigen, die vorstehend beschrieben sind. Es ist festzustellen, dass die vorbestimmten Prioritäten programmierbar sein können; das heißt, sie können im Lauf der Zeit verändert oder verstellt werden, statt dass sie statisch bei der Entwicklung und/oder Herstellung festgelegt sind, oder sie können statisch sein.
In einem dritten Schritt wird ein zweiter gewichteter Wert jedem der Fahrzeugsysteme 20–26 zugeordnet, wobei der zweite gewichtete Wert durch einen oder mehrere aktuelle Fahrzeugzustände beeinflusst wird. Der zweite gewichtete Wert soll Situationen ansprechen, bei denen aktuelle Zustände, die bei dem oder um das Fahrzeug herum auftreten, eine Modifikation an den vorbestimmten Prioritäten erfordern, die mehr auf ein ”Idealfall-Szenario” gerichtet sind. Beispielsweise kann bei dem aktuellen Beispiel die folgende Nachschlagetabelle verwendet werden, um den SOC des Batteriestapels 70 zu bewerten und entsprechend einen zweiten gewichteten Wert zuzuordnen.

SOC des Batteriestapels Zweiter gewichteter Wert

90–100% 1

70–90% 2

50–70% 5

0–50% 10

(Tabelle I)
Wie in Tabelle I gezeigt ist, ist der zweite gewichtete Wert umso niedriger, je höher der SOC des Batteriestapels 70 ist; dies liegt daran, dass ein Batteriestapel, der bereits ein hohes Ladungsniveau aufweist, nicht so viel Leistung braucht wie einer, der ein viel niedrigeres Ladungsniveau aufweist. Wenn die Hochspannungsbatterieeinheit 20 einen niedrigen SOC aufweist, wird ein größerer Teil der verfügbaren Gesamtleistung an sie geliefert, als wenn sie einen hohen SOC aufweist. Sobald der SOC unter 50% fällt, nimmt Tabelle I an, dass der Batteriestapel alle Energie braucht, der er empfangen kann, und ordnet ihm somit einen zweiten gedichteten Wert von ”10” zu. Bei dem vorstehenden Beispiel weist der Batteriestapel 70 einen SOC von 80% auf, der in einen zweiten gewichteten Wert von ”2” umgesetzt werden würde. Eine beliebige Anzahl verschiedener Nachschlagetabellen kann für diesen Schritt verwendet werden und bei einer Ausführungsform wird für jeden der aktuellen Fahrzeugzustände oder Parameter, die überwacht werden, eine separate Nachschlagetabelle verwendet. Zum Beispiel kann Tabelle II verwendet werden, um die Temperatur des Batteriestapels 70 zu bewerten und einen zweiten gewichteten Wert entsprechend zuzuordnen.

Batteriestapeltemperatur Zweiter gewichteter Wert

< 0°C 10

0–10°C 5

10–20°C 1

20–30°C 3

30–40°C 5

> 40°C 10

(Tabelle II)
Wie in Tabelle II gezeigt ist, liegt der bevorzugte Temperaturbereich für den beispielhaften Batteriestapel 70 zwischen 10–20°C; in diesem Temperaturbereich besteht kein großer Bedarf zur Versorgung des Batterietemperatursystems 22 mit Leistung, weil sich die Temperatureinheit bereits bei einer wünschenswerten Temperatur befindet. Wenn sich die Batterietemperatur von diesem bevorzugten Bereich wegbewegt, entweder wärmer oder kälter, steigt der zweite gewichtete Wert an, weil das Batterietemperatursystem 22 mehr Leistung braucht, um die Batterie auf ihrem gewünschten Temperaturzustand zu halten. Bei dem vorstehenden Beispiel weist der Batteriestapel 70 eine Temperatur von 35°C auf, die in einen zweiten gewichteten Wert von ”5” umgesetzt würde. Andere aktuelle Fahrzeugzustände zusätzlich zu denjenigen in Tabelle I und II, die überwacht und verwendet werden können, um zweite gewichtete Werte zuzuordnen, umfassen, sind aber gewiss nicht begrenzt auf den Batteriegesundheitszustand (SOH), die Batterietemperatur, die Batterieladegerättemperatur, die Umgebungstemperatur, die Temperatur der Fahrgastzelle des Fahrzeugs sowie beliebige andere Zustände oder Parameter, die von den Sensoren 62, 72, 82, 92, 102 detektiert werden. Diese aktuellen Fahrzeugzustände oder Parameter können einen Einblick in den gegenwärtigen Status der verschiedenen Fahrzeugsysteme 20–28 geben und können ihre eigenen Nachschlagetabellen usw. aufweisen. Die verschiedenen in diesem Schritt verwendeten Nachschlagetabellen können im Batterieladesteuermodul 30, einer beliebigen der Steuereinheiten 74, 84, 94, 104, oder in einer beliebigen anderen geeigneten Einrichtung gespeichert und mitgeführt werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend erörterten Beispiele nur zur Veranschaulichung bereitgestellt sind und keinesfalls dazu gedacht sind, die vorliegende Erfindung zu beschränken. Zum Beispiel können die tatsächlich verwendeten Werte von den vorstehend bereitgestellten deutlich abweichen; die verwendeten aktuellen Fahrzeugzustände können absolute Werte (z. B. tatsächliche Temperaturen) sein oder sie können relative Werte (z. B. Temperaturdifferenzen, Temperaturverhältnisse, Temperaturänderungsraten usw.) sein; die gewichteten Werte können statische Werte sein, die bei der Entwicklung und/oder Herstellung festgelegt werden oder sie können dynamische Werte sein, die gelegentlich aktualisiert und/oder verändert werden (z. B. aktualisiert über drahtlose Downloads, aktualisiert im Fahrzeug durch Fuzzy Logic, ein neuronales Netzwerk usw.); die gewichteten Werte müssen keine positiven ganzen Zahlen sein, sondern können stattdessen Bruchzahlen, prozentuale Anteile oder ein beliebiger anderer numerischer Wert sein; die zum Korrelieren eines aktuellen Fahrzeugzustands mit einem gewichteten Wert verwendete Einheit kann etwas anderes als eine zweidimensionale Nachschlagetabelle sein (z. B. kann es eine drei- oder vierdimensionale Nachschlagetabelle sein, bei der jedem Fahrzeughochspannungssystem 20–28 ein einzelner zweiter gewichteter Wert auf der Grundlage von zwei oder drei aktuellen Fahrzeugzuständen oder Parametern zugeordnet wird, es kann ein Algorithmus anstelle einer Nachschlagetabelle sein usw.); und jedem Fahrzeughochspannungssystem 20–28 können mehrere zweite gewichtete Werte (z. B. können zwei oder mehrere zweite gewichtete Werte, die einem einzelnen Fahrzeugsystem zugeordnet werden, miteinander multipliziert, miteinander addiert oder anderweitig kombiniert werden) oder überhaupt keiner zugeordnet werden. Dies sind nur einige der Möglichkeiten, da der zweite gewichtete Wert gemäß einem beliebigen Verfahren oder einer beliebigen geeigneten Technik, die auf dem Gebiet bekannt ist, zugeordnet werden kann.
Nachdem nun die ersten und zweiten gewichteten Werte zugeordnet worden sind, kann Schritt 212 die individuell modifizierte Leistung für jedes Fahrzeughochspannungssystem 20–28 ermitteln. Bei einer Ausführungsform wird die individuell modifizierte Leistung für jedes Fahrzeugsystem durch die folgende Gleichung ermittelt: individuell modifizierte Leistung = erster gewichteter Wert·zweiter gewichteter Wert (Gleichung 1)
Wobei der erste gewichtete Wert durch eine oder mehrere vorbestimmte Prioritäten beeinflusst wird und der zweite gewichtete Wert durch einen oder mehrere aktuelle Fahrzeugzustände beeinflusst wird. Eine 1. individuell modifizierte Leistung wird für die Hochspannungsbatterieeinheit 20 ermittelt, eine 2. individuell modifizierte Leistung wird für das Batterietemperatursystem 22 ermittelt, eine 3. individuell modifizierte Leistung wird für das Fahrgastzellentemperatursystem 24 ermittelt, eine 4. individuell modifizierte Leistung wird für das APM 26 ermittelt und so weiter, bis eine N-te individuell modifizierte Leistung für das letzte Fahrzeugsystem ermittelt ist. Bei dem vorstehend verwendeten Beispiel wird Gleichung 1 wie folgt berechnet (zweite gewichtete Werte wurden für das Fahrgastzellentemperatursystem 24 und das APM 26 bereitgestellt):

1. Individuell modifizierte Leistung (Hochspannungsbatterieeinheit) = 5·2 = 10
2. Individuell modifizierte Leistung (Batterietemperatursystem) = 3·5 = 15
3. Individuell modifizierte Leistung (Fahrgastzellentemperatursystem) = 1·5 = 5
4. Individuell modifizierte Leistung (APM) = 1·10 = 10

Aus diesen Gleichungen ist ersichtlich, dass das Batterietemperatursystem 22 den größten Leistungsbetrag unter den verschiedenen Fahrzeugsystemen 20–28 empfangen soll. Dies ist korrekt, obwohl die vorbestimmten Prioritäten umfassen, dass die Hochspannungsbatterieeinheit 20 50% der verfügbaren Leistung empfängt, während das Batterietemperatursystem 22 nur 30% der verfügbaren Leistung empfangen soll. Dies ergibt sich aufgrund des zweiten gewichteten Werts. Da die Hochspannungsbatterieeinheit 20 bereits fast vollständig geladen ist (SOC von 80%), benötigt sie nicht so viel Leistung zum Aufladen; die Batterietemperatur beträgt jedoch 35°C, was um einen erheblichen Betrag außerhalb des gewünschten Temperaturbereichs liegt. Daher wird der Prozentsatz oder der Teil der verfügbaren Gesamtleistung, der an das Batterietemperatursystem geliefert wird, um die Batterie kühl zu halten, erhöht; dies ist ein Beispiel, bei dem aktuelle Fahrzeugzustände die Zuteilung von Leistung auf die Fahrzeugsysteme 20–28 beeinflussen. Es ist festzustellen, dass andere Berechnungstechniken verwendet werden können. Zum Beispiel kann ein zusätzliches Element von ”0” und ”1” zu Gleichung 1 hinzugefügt werden, wobei eine ”1” für Fahrzeugsysteme verwendet wird, die ”eingeschaltet” sind, und eine ”0” für Fahrzeugsysteme verwendet wird, die ”ausgeschaltet” sind oder keine Leistung anfordern. Wenn das Fahrzeugsystem ausgeschaltet ist, dann würde dieses zusätzliche Element das Gesamtprodukt zu ”0” machen. Auch können die ersten und zweiten gewichteten Werte in einen einzigen gewichteten Wert kombiniert werden; oder zusätzliche gewichtete Werte und/oder andere Faktoren können in den Berechnungen von Schritt 212 verwendet werden.
Als nächstes addiert Schritt 214 die individuell modifizierten Leistungen für jedes der Vielzahl von Fahrzeugsystemen 20–28 auf, um eine modifizierte Gesamtleistung zu ermitteln, wie in Gleichung 2 gezeigt ist. Modifizierte Gesamtleistung = (1. individuell modifizierte Leistung + 2. individuell modifizierte Leistung + ... + N-te individuell modifizierte Leistung) (Gleichung 2)
In Abhängigkeit von der speziellen Ausführungsform können Gleichung 1 und 2 von dem Batterieladesteuermodul 30, den Steuereinheiten 74, 84, 94, 104 oder von beiden ausgeführt werden. Bei dem vorstehend verwendeten Beispiel wird Gleichung 2 wie folgt berechnet: Modifizierte Gesamtleistung = 10 + 15 + 5 + 10 = 40
Schritt 216 verwendet dann die für jedes Fahrzeugsystem 20–28 individuell modifizierte Leistung (in Schritt 212 ermittelt) und die modifizierte Gesamtleistung (in Schritt 214 ermittelt), um zu ermitteln, wie viel Leistung jedes der Fahrzeugsysteme von der externen Leistungsquelle empfangen soll. Anders ausgedrückt kann Schritt 216 nun, da der modifizierte oder gewichtete Leistungsbetrag für jedes Fahrzeughochspannungssystem 20–28 berechnet worden ist, den Prozentsatz oder den Anteil der verfügbaren Gesamtleistung ermitteln, der jedem Fahrzeugsystem zugeteilt werden soll. Bei einer Ausführungsform wird jede individuell modifizierte Leistung durch die modifizierte Gesamtleistung dividiert, um einen modifizierten Leistungsanteil zu erhalten, wie in Gleichung 3 gezeigt ist. modifizierter Leistungsanteil = individuell modifizierte Leistung/modifizierte Gesamtleistung (Gleichung 3)
Bei dem vorstehend verwendeten Beispiel wird Gleichung 3 wie folgt berechnet:

1. Modifizierter Leistungsanteil = 10/40 = 0,250
2. Modifizierter Leistungsanteil = 15/40 = 0,375
3. Modifizierter Leistungsanteil = 5/40 = 0,125
4. Modifizierter Leistungsanteil = 10/40 = 0,250

Der modifizierte Leistungsanteil für jedes Fahrzeugsystem 20–28 kann dann mit der verfügbaren Gesamtleistung multipliziert werden, die zuvor ermittelt wurde; dies führt zu einem modifizierten Leistungsbetrag, welcher der tatsächliche Leistungsbetrag ist, der auf die verschiedenen Fahrzeugsysteme zugeteilt oder verteilt werden soll. modifizierter Leistungsbetrag = modifizierter Leistungsanteil·verfügbare Gesamtleistung (Gleichung 4)
Bei dem vorstehend verwendeten Beispiel wird Gleichung 4 wie folgt berechnet:

1. Modifizierter Leistungsbetrag = 0,250·1.500 W = 375 W
2. Modifizierter Leistungsbetrag = 0,375·1.500 W = 562,5 W
3. Modifizierter Leistungsbetrag = 0,125·1.500 W = 187,5 W
4. Modifizierter Leistungsbetrag = 0,250·1.500 W = 375 W

Aus diesen Werten ist ersichtlich, dass der tatsächliche Leistungsbetrag, der auf die Fahrzeugsysteme 20–28 verteilt wird, kleiner als die Beträge ist, die sie angefordert haben (z. B. forderte die Hochspannungsbatterieeinheit 20 1.500 W an, aber ihr werden nur 375 W geliefert; das Batterietemperatursystem 22 forderte 1.000 W an, ihm werden aber nur 562,5 W geliefert usw.). In einigen Fällen ist es möglich, dass einem Fahrzeugsystem mehre Energie zugeteilt wird, als es angefordert hat; im vorstehenden Beispiel etwa im Fall des APM 26. Es gibt eine Anzahl von Techniken, die verwendet werden können, um eine derartige Situation anzusprechen, welche eine umfassen, bei der die individuell angeforderte Leistung für dieses Fahrzeugsystem einfach von der verfügbaren Gesamtleistung gleich zu Beginn subtrahiert wird, so dass die neue verfügbare Gesamtleistung um diesen Betrag kleiner ist. Bei dem vorliegenden Beispiel könnten 250 W (individuell angeforderte Leistung für das APM 26) von der verfügbaren Gesamtleistung von 1.500 W subtrahiert werden, was zu einer neuen verfügbaren Gesamtleistung von 1.250 W führt. In diesem Fall kann das Verfahren 200 annehmen, dass das APM die vollen 250 W Leistung empfangen soll, die angefordert wurden, und alle anschließenden Berechnungen, die die verfügbare Gesamtleistung betreffen, so behandeln, dass sie um diesen Betrag geringer ist (d. h. die verfügbare Gesamtleistung ist nun gleich 1.250 W). Diese Technik ist optional und kann mit einer beliebigen Anzahl anderer Fahrzeugsysteme ebenfalls verwendet werden, speziell denjenigen, bei denen die individuell angeforderte Leistung ein angenommener oder vorbestimmter Betrag ist.
Das Verfahren, die Schritte, die Techniken, die Prozeduren usw., das bzw. die vorstehend beschrieben wurden, können von einer beliebigen Anzahl verschiedener Einrichtungen ausgeführt oder durchgeführt werden, welche das Batterieladesteuermodul 30, die Steuereinheiten 64, 74, 84, 94, 104 oder andere Einrichtungen, wie etwa ein Fahrzeugintegrationssteuermodul, ein Batteriestapel-/Gleichrichter-/Wechselrichter-Steuermodul, ein Domänenmodul, ein Karosseriesteuermodul usw. umfassen. Darüberhinaus ist die vorstehend bereitgestellte beispielhafte Ausführungsform nur ein veranschaulichendes Beispiel, da das vorliegende System und Verfahren eine beliebige Anzahl verschiedener Kombinationen und Folgen von Schritten verwenden können, einschließlich derjenigen, die weniger, mehr oder andere Schritte aufweisen, als in dieser Ausführungsform beschrieben wurden. Zudem können die modifizierten Leistungsbeträge weiter verstellt werden, um Verluste während der Leistungsverteilung, Leistungsschwankungen oder andere reale Szenarien zu berücksichtigen.
Schritt 218 verteilt die verfügbare Gesamtleistung an die verschiedenen Fahrzeugsysteme 20–28 gemäß der zuvor ermittelten Zuteilung oder Verteilung. Es gibt eine Anzahl verschiedener Weisen, auf die dies ausgeführt werden kann. Zwei Beispiele umfassen eine passive Zuteilung, bei der die verfügbare Gesamtleistung an die Hochspannungsschaltung 40 angelegt wird, so dass jedes Fahrzeugsystem 20–28 seinen zugeteilten Betrag passiv entnehmen oder abgreifen kann, und eine aktive Zuteilung, bei der das Batterieladegerät 14 oder eine andere Einrichtung die zugeteilten Beträge aktiv auf die verschiedenen Fahrzeugsysteme verteilt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform mit passiver Zuteilung liefert das Batterieladegerät 14 den gesamten Betrag an verfügbarer Gesamtleistung an die Hochspannungsschaltung 40, aus der die Systeme 20–28 ihre zugeteilten Leistungsbeträge entnehmen. Die spezifischen entnommenen Leistungsbeträge können beispielsweise durch Steuerungsmeldungen, die vom Batterieladesteuermodul 30 an die einzelnen Steuereinheiten 74, 84, 94, 104 der Fahrzeugsysteme gesandt werden, befohlen werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform mit aktiver Zuteilung empfängt das Batterieladegerät 14 eine Steuermeldung vom Batterieladesteuermodul 30, die es anweist, wie die Leistung auf die verschiedenen Fahrzeugsysteme 20–28 zugeteilt oder verteilt werden soll. Mit diesen Informationen teilt das Batterieladegerät 14 auf aktive Weise die spezifische Leistung an die Fahrzeugsysteme zu, was im Gegensatz zum passiven Beispiel steht, bei dem die Fahrzeugsysteme ihre Zuteilungen entnehmen oder abgreifen. Bei diesem Prozess kann das Schaltnetzteil 56 im Batterieladegerät 14 verwendet werden. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann das Batterieladegerät 14 die verfügbare Gesamtleistung vollständig zuerst an die Hochspannungsbatterieeinheit 20 liefern, von der die Leistung an die anderen Fahrzeugsysteme korrekt verteilt werden kann. Dies sind nur einige der möglichen Techniken, die zur Zuteilung oder Verteilung von Leistung verwendet werden können, da Fachleute andere erkennen werden.
Das Verfahren 200 kann in einer Schleife oder einem Zyklus so lange fortgesetzt werden, wie das Steckdosenelektrofahrzeug noch aufgeladen wird.
Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung keine Definition der Erfindung ist, sondern eine Beschreibung einer oder mehrerer bevorzugter beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung ist nicht auf die spezielle(n) Ausführungsform(en) beschränkt, die hier offenbart ist bzw. sind, sondern ist stattdessen allein durch die nachstehenden Ansprüche definiert. Darüber hinaus betreffen die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen spezielle Ausführungsformen und sollen nicht als Beschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definition von Begriffen aufgefasst werden, die in den Ansprüchen verwendet werden, außer dort, wo ein Ausdruck oder ein Satz vorstehend explizit definiert ist. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Veränderungen und Modifikationen an der bzw. den offenbarten Ausführungsform(en) werden sich Fachleuten offenbaren. Zum Beispiel kann die spezielle Sequenz oder Kombination von Schritten im beispielhaften Verfahren 200 verändert werden; das Verfahren 200 kann bei einem regenerativen Aufladeprozess verwendet werden, statt dass es nur mit einer externen Leistungsquelle 12 verwendet wird; das Verfahren 200 kann irgendeine Art manueller Anwendereingriffsmöglichkeit in dem Fall umfassen, das ein Anwender die Zuteilung oder Verteilung verändern möchte, die durch das Verfahren ermittelt wurde, usw. Alle derartigen weiteren Ausführungsformen, Veränderungen und Modifikationen sollen im Umfang der beigefügten Ansprüche enthalten sein.
Die Begriffe ”zum Beispiel”, ”beispielsweise”, ”wie etwa” und ”wie” und die Verben ”umfassend”, ”aufweisend”, ”enthaltend” und deren weitere Verbformen sollen, wenn sie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, bei einer. Verwendung in Verbindung mit einer Aufzählung von einer oder mehreren Komponenten oder anderen Gegenständen jeweils als offen aufgefasst werden, was bedeutet, dass die Aufzählung nicht so aufgefasst werden darf, dass sie andere zusätzliche Komponenten oder Gegenstände ausschließt. Andere Begriffe sollen so aufgefasst werden, dass deren breiteste sinnvolle Bedeutung verwendet wird, sofern sie nicht in einem Kontext verwendet werden, der eine andere Interpretation erfordert.
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 Nicht-Patentliteratur

Standard-AC-Leistungsteckdose [0012]
SAE J-1772 [0012]
J-1773 [0012]
Standard-AC-Leistungssteckdose [0012]
SAE J-1772 [0031]
J-1773 [0031]

Claims

Verfahren zum Aufladen eines Steckdosenelektrofahrzeugs durch eine externe Leistungsquelle, das die Schritte umfasst, dass: (a) eine verfügbare Gesamtleistung ermittelt wird, die von der externen Leistungsquelle zur Verfügung steht; (b) eine angeforderte Gesamtleistung ermittelt wird, die von einer Vielzahl von Fahrzeugsystemen angefordert wird; und (c) ermittelt wird, ob die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, und dann, wenn die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, die von der externen Leistungsquelle verfügbare Gesamtleistung der Vielzahl von Fahrzeugsystemen zugeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner umfasst, dass die angeforderte Gesamtleistung ermittelt wird, indem eine individuell angeforderte Leistung von jedem der Vielzahl von Fahrzeugsystemen beschafft wird und diese miteinander addiert werden, wobei jede individuell angeforderte Leistung in einer elektronischen Meldung von einem der Vielzahl von Fahrzeugsystemen an ein Batterieladesteuermodul gesandt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) ferner umfasst, dass die angeforderte Gesamtleistung, die von einer Vielzahl von Fahrzeugsystemen angefordert wird, ermittelt wird, wobei mindestens eines der Fahrzeugsysteme auf der Gruppe gewählt wird, die besteht aus: einer Hochspannungsbatterieeinheit, einem Batterietemperatursystem, einem Fahrgastzellentemperatursystem und einem Zubehörleistungsmodul (APM).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dann, wenn die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung nicht überschreitet, Schritt (c) ferner umfasst, dass der Vielzahl von Fahrzeugsystemen die Leistung geliefert wird, die sie angefordert haben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dann, wenn die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, Schritt (c) ferner umfasst, dass eine individuell modifizierte Leistung für jedes der Vielzahl von Fahrzeugsystemen ermittelt wird, wobei der Prozess zum Ermitteln der individuell modifizierten Leistung die Schritte umfasst, dass: (i) jedem der Vielzahl von Fahrzeugsystemen ein erster gewichteter Wert zugeordnet wird, wobei der erste gewichtete Wert von einer oder mehreren vorbestimmten Prioritäten beeinflusst wird; und (ii) jedem der Vielzahl von Fahrzeugsystemen ein zweiter gewichteter Wert zugeordnet wird, wobei der zweite gewichtete Wert von einem oder mehreren aktuellen Fahrzeugzuständen beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Prozess zur Ermittlung der individuell modifizierten Leistung für jedes der Vielzahl von Fahrzeugsystemen ferner umfasst, dass die ersten und zweiten gewichteten Werte miteinander multipliziert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die eine oder die mehreren vorbestimmten Prioritäten in einer Entwicklungs- und/oder Produktionsphase bestimmt werden und in einem Batterieladesteuermodul gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der eine oder die mehreren aktuellen Fahrzeugzustände von Sensoren in einem Batterieladesystem ermittelt und an ein Batterieladesteuermodul geliefert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dann, wenn die angeforderte Gesamtleistung die verfügbare Gesamtleistung überschreitet, Schritt (c) ferner umfasst, dass die von der externen Leistungsquelle verfügbare Gesamtleistung der Vielzahl von Fahrzeugsystemen durch einen Prozess zugeteilt wird, der die Schritte umfasst, dass: (i) eine individuell modifizierte Leistung für jedes der Vielzahl von Fahrzeugsystemen ermittelt wird; (ii) die individuell modifizierten Leistungen für die Vielzahl von Fahrzeugsystemen miteinander addiert werden, um eine modifizierte Gesamtleistung zu ermitteln; und (iii) die individuell modifizierte Leistung für jedes der Vielzahl von Fahrzeugsystemen und die modifizierte Gesamtleistung verwendet werden, um zu ermitteln, wie viel Leistung jedes der Vielzahl von Fahrzeugsystemen von der externen Leistungsquelle empfangen soll.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei Schritt (iii) ferner umfasst, dass jede der individuell modifizierten Leistungen durch die modifizierte Gesamtleistung dividiert wird, um einen modifizierten Leistungsanteil für jedes der Vielzahl von Fahrzeugsystemen zu ermitteln, und dass jeder der modifizierten Leistungsanteile mit der verfügbaren Gesamtleistung multipliziert wird, um zu ermitteln, wie viel Leistung jedes der Vielzahl von Fahrzeugsystemen von der externen Leistungsquelle empfangen soll.