DE102010036994A1

DE102010036994A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern von aus einer externen Energiequelle entnommener Energie in einem Plug-in-Fahrzeug

Info

Publication number: DE102010036994A1
Application number: DE102010036994A
Authority: DE
Inventors: Bala S. Canton Chander; Allan Roy Livonia Gale
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2030-08-14
Also published as: CN101997325A; CN101997325B; US20110046828A1; US9776519B2; DE102010036994B4

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Übertragung elektrischer Energie in einem Plug-in-Fahrzeug beschrieben, beispielsweise in einem reinen Elektrofahrzeug oder einem Hybridelektrofahrzeug. Gesteuert wird eine Übertragung elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle (14) auf eine oder mehrere vorbestimmte Komponenten in dem Plug-in-Fahrzeug. Die elektrische Energiequelle ist außerhalb des Fahrzeugs (12) angeordnet und besitzt ein maximales Energieniveau. Elektrische Energie wird bei einem Ladeniveau aus der externen Energiequelle entnommen. Basierend auf dem Ladeniveau und dem maximalen Energieniveau wird ein verfügbares Energieniveau bestimmt. Basierend auf dem verfügbaren Energieniveau erfolgt eine Steuerung der Übertragung elektrischer Energie von der externen Energiequelle (14) auf die vorbestimmten Komponenten in dem Plug-in-Fahrzeug.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der aus einer externen Energiequelle einer oder mehreren Komponenten in dem Fahrzeug zugeführten Energie in einem Plug-in-Fahrzeug.
Plug-in-Fahrzeuge sind Fahrzeuge, die an eine elektrische Energiequelle angeschlossen werden und elektrische Energie aus dieser Energiequelle entnehmen können. Die entnommene elektrische Energie kann gespeichert oder dazu verwendet werden, eine Anzahl von Einrichtungen in dem jeweiligen Fahrzeug zu betreiben. Plug-in-Fahrzeuge werden üblicherweise an eine hauseigene Steckdose angeschlossen, um eine Batterie in dem jeweiligen Plug-in-Fahrzeug aufzuladen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern elektrischer Energie in einem Plug-in-Fahrzeug vorgeschlagen. Die elektrische Energie wird in kontrollierter Weise aus einer externen Energiequelle auf eine oder mehrere vorbestimmte Komponenten in dem Fahrzeug überführt. Die externe Energiequelle ist außerhalb des Fahrzeugs angeordnet und besitzt ein maximales Energieniveau.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Batterie und einen Controller auf, welche im Fahrzeug angeordnet sind. Die Batterie entnimmt elektrische Energie auf einem Ladeniveau aus der externen Energiequelle, und der Controller ermittelt ein verfügbares Energieniveau. Der Controller ermittelt das verfügbare Energieniveau basierend auf dem Ladeniveau und dem maximalen Energieniveau. Basierend auf dem verfügbaren Energieniveau verteilt der Controller die elektrische Energie aus der externen Energiequelle auf die vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug. Zusätzlich dazu kann der Controller einen Zeitplan oder eine Priorisierung der vorbestimmten Komponenten hinsichtlich der Entnahme elektrischer Energie aus der externen Energiequelle für die vorbestimmten Komponenten aufstellen bzw. vornehmen.
Das Verfahren beinhaltet ein Entnehmen elektrischer Energie bei einem Ladeniveau aus der externen Energiequelle. Das Verfahren beinhaltet weiterhin ein Ermitteln eines verfügbaren Energieniveaus basierend auf dem Ladeniveau und der maximalen aus der externen Energiequelle verfügbaren Energie. Basierend auf dem verfügbaren Energieniveau wird die Übertragung elektrischer Energie aus der externen Energiequelle auf die vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug gesteuert. Ferner kann das Verfahren eine Priorisierung der vorbestimmten Komponenten und/oder eine Festlegung eines Zeitplans zur Verteilung der elektrischen Energie aus der externen Energiequelle auf wenigstens eine der vorbestimmten Komponenten beinhalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern der Übertragung elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle auf eine oder mehrere vorbestimmte Komponenten in einem Plug-in-Fahrzeug, wobei die externe Energiequelle außerhalb des Fahrzeuges angeordnet ist und ein maximales Energieniveau aufweist, und wobei die Vorrichtung eine in dem Plug-in-Fahrzeug vorgesehene Hochspannungsspeicherbatterie zum Empfangen elektrischer Energie auf einem Ladeniveau aus der externen Energiequelle sowie einen in dem Fahrzeug vorgesehenen Controller aufweist, welcher dahingehend konfiguriert ist, ein verfügbares Energieniveau basierend auf dem Ladeniveau und dem maximalen Energieniveau zu bestimmen, die vorbestimmten Komponenten basierend auf einer programmierten Nutzerpräferenz zu priorisieren und die elektrische Energie aus der externen Energiequelle auf wenigstens eine der vorbestimmten Komponenten basierend auf dem verfügbaren Energieniveau und der Priorisierung zu verteilen.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Übertragung von Energie aus einer externen Energiequelle auf eine oder mehrere vorbestimmte Komponenten in einem Plug-in-Fahrzeug, wobei die externe Energiequelle außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist und ein maximales Energieniveau hat, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Entnehmen elektrischer Energie auf einem Batterieladeniveau aus der externen Energiequelle, Ermitteln eines verfügbaren Energieniveaus basierend auf dem Batterieladeniveau und dem maximalen Energieniveau der externen Energiequelle, und Steuern der Übertragung der elektrischen Energie aus der externen Energiequelle auf die vorbestimmten Komponenten in dem Plug-in-Fahrzeug basierend auf dem verfügbaren Energieniveau.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Ermitteln des Batterieladeniveaus basierend auf einer Entnahme elektrischer Energie aus der externen Energiequelle durch eine Batterie in dem Fahrzeug.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst das Verfahren ferner ein Priorisieren der vorbestimmten Komponenten hinsichtlich einer Entnahme elektrischer Energie aus einer elektrischen Energiequelle und ein Steuern der Übertragung der elektrischen Energie aus der externen Energiequelle auf die vorbestimmten Komponenten, basierend auf der Priorisierung.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird das verfügbare Energieniveau als Differenz zwischen dem maximalen Energieniveau der externen Energiequelle und dem Batterieladeniveau berechnet.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung umfasst das Verfahren ferner das Festlegen eines Zeitplans, nach dem die vorbestimmten Komponenten die elektrische Energie aus der externen Energiequelle entnehmen, wobei das Steuern eine Verteilung der elektrischen Energie aus der externen Energiequelle auf wenigstens eine der vorbestimmten Komponenten basierend auf dem Zeitplan umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann der Zeitplan in Echtzeit bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die Festlegung des Zeitplans basierend auf einem vorbestimmten Zeitplan vorbestimmt sein.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm eines Plug-in-Fahrzeuges, welches eine Vorrichtung zum Steuern der Übertragung elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle auf eine oder mehrere vorbestimmte Komponenten in dem Fahrzeug aufweist, und
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Steuern der Übertragung elektrischer Energie aus der externen Energiequelle auf die vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug.
Nachfolgend wird als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Übertragung elektrischer Energie in einem Plug-in-Fahrzeug aus einer externen Energiequelle auf eine oder mehrere vorbestimmte Komponenten in dem Fahrzeug, wie z. B. auf eine Klimasteuerungsanlage in dem Fahrzeug, beschrieben. Eine Übertragung elektrischer Energie erfolgt dann, wenn eine Speicherbatterie oder mehrere Speicherbatterien in dem Fahrzeug auf einem Energieniveau sind, welches unterhalb des maximalen aus der externen Energiequelle verfügbaren Energieniveaus liegt. Die elektrische Energie wird gesteuert, wenn das Fahrzeug sich im Stillstand befindet und an die externe Energiequelle angeschlossen ist. Die externe Energiequelle kann beispielsweise eine hauseigene Netzsteckdose sein. Im Betrieb der Vorrichtung wird die elektrische Energie basierend auf einem verfügbaren Energieniveau, welches von der externen Energiequelle bereitgestellt werden kann, gesteuert. Das verfügbare Energieniveau wird basierend auf einem maximalen Energieniveau der externen Energiequelle und einem Ladeniveau bestimmt, welches das Fahrzeug zum Aufladen der Speicherbatterie oder eines anderen Speichermediums für elektrische Energie empfängt.
1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Steuern einer Übertragung elektrischer Energie in einem Plug-in-Fahrzeug 12 aus einer elektrischen Energiequelle 14 auf eine oder mehrere vorbestimmte Komponenten in dem Fahrzeug 12. Die elektrische Energiequelle 14 (im Weiteren ”externe Energiequelle” genannt) ist außerhalb des Fahrzeuges 12 angeordnet. Es versteht sich, dass der Begriff ”Plug-in-Fahrzeug” beliebige Arten von Kraftfahrzeugen umfassen kann, welche an die externe Energiequelle 14 angeschlossen werden können, um elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 zu entnehmen. Die Vorrichtung 10 und das Verfahren zu deren Betrieb werden gemeinsam beschrieben, um das Verständnis der diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
Die externe Energiequelle 14 liefert Energie an die Vorrichtung 10 in dem Fahrzeug 12. Wenngleich die externe Energiequelle 14 als Wechselspannungsquelle (AC-Spannungsquelle) beschrieben ist, kann die externe Energiequelle 14 auch eine Gleichspannungsquelle sein. Die Energiequelle kann eine beliebige geeignete Spannungsquelle sein, beispielsweise eine 120 Volt Wechselspannungs-Steckdose oder eine 300 Volt Gleichspannungs-Steckdose. Ferner kann die Wechselspannung der externen Energiequelle 14 eine Einphasen-Wechselspannung sein. Die externe Energiequelle 14 kann auch Teil eines Stromverteilungsnetzes (im Weiteren als ”GRID” bezeichnet) sein, wobei die externe Energiequelle 14 eine standardmäßige hauseigene elektrische Netzsteckdose sein kann, welche elektrisch an das GRID angeschlossen ist. Über das GRID kann die elektrische Spannung von einer Hochspannung wie z. B. 7.200 Volt auf eine Niedrigspannung wie z. B. 240 Volt heruntertransformiert werden.
Die in der Vorrichtung 10 vorgesehene elektrische Energiequelle 14 weist ein maximales Energieniveau elektrischer Energie auf, welche die externe Energiequelle 14 an das Fahrzeug 12 liefern kann. Beispielsweise kann das maximale Energieniveau einem Betrag von 1.400 Watt entsprechen. Das maximale Energieniveau der externen Energiequelle 14 kann als Produkt aus einem maximal zulässigen Wechselstrom (AC line current limit) zwischen dem Fahrzeug 12 und der externen Energiequelle 14 und der Spannung über der externen Energiequelle 14 berechnet werden. Beispielsweise beträgt dann, wenn der maximal zulässige Wechselstromwert 12 Ampere und der Spannungswert über der Energiequelle 14 120 Volt beträgt, die maximale Leistung 1.440 Watt. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass ein Bestimmen oder Berechnen des maximalen Energieniveaus dann ein genaues Maß bereitstellt, wenn ein Spannungsumformer wie z. B. ein Spannungsumformer 40 mit einer Regelung mit einem Leistungsfaktor von Eins betrieben wird. Wenn der Spannungswandler einen Leistungsfaktor von weniger als Eins aufweist, kann ein Bestimmen oder Berechnen des maximalen Energieniveaus ein Einbeziehen eines Betriebsleistungsfaktors erfordern.
Die Vorrichtung 10 gemäß 1 ist in einen Antriebsstrang eines Parallel/Reihen-Hybridelektrofahrzeuges (PSHEV) integriert dargestellt. Die Vorrichtung 10 kann aber auch mit einer beliebigen Art von Plug-in-Fahrzeug integriert ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug 12 ein reines Elektrofahrzeug, ein Reihen-Hybridelektrofahrzeug (SHEV), ein Parallel-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) oder ein nicht elektrisch betriebenes Fahrzeug sein, wie z. B. ein mittels eines Verbrennungsmotors betriebenes Fahrzeug.
Das Fahrzeug 12 gemäß 1 weist einen Verbrennungsmotor 16, eine Batterieeinheit oder Energiespeichereinheit 18 und Antriebsräder 20 auf. Der Verbrennungsmotor 16 und die Energiespeichereinheit 18 liefern selektiv derart Energie an die Antriebsräder 20, dass das Fahrzeug 12 angetrieben werden kann. Zusätzlich weist das Fahrzeug 12 ein Getriebe 22 auf, welches analog zu dem Getriebe eines herkömmlichen Fahrzeugs ausgebildet ist. Das Getriebe 22 weist einen elektrischen Generator 24, einen Elektromotor 26 und einen Zahnradsatz 28 sowie ein Planetengetriebe 30 auf. Das Getriebe 22 steht in Kupplungsverbindung mit den Antriebsrädern 20, dem Verbrennungsmotor 16 und der Energiespeichereinheit 18 zum Bereitstellen oder Aufnehmen von elektrischer Energie in dem Fahrzeug 12. Beispielsweise kann die Energiespeichereinheit 18 elektrische Energie bereitstellen, um zu steuern, wie und wann Energie an die Antriebsräder 20 übertragen wird.
Wie aus 1 ersichtlich sind über das Planetengetriebe 30 des Getriebes 22 der Verbrennungsmotor 16, die Antriebsräder 20 und der elektrischen Generator 24 mechanisch untereinander gekoppelt Der elektrische Generator 24 kann beispielsweise an ein Sonnenrad des Planetengetriebes 30 angeschlossen sein, während der Verbrennungsmotor 16 und die Antriebsräder 20 jeweils an den Planetenträger und das Hohlrad des Planetengetriebes 30 angeschlossen sind.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich weist die Vorrichtung 10 die mit 18 bezeichnete Energiespeichereinheit auf. Die Energiespeichereinheit 18 beinhaltet eine Hochspannungsspeicherbatterie 32 und ein Batteriesteuerungsmodul 34 (im Weiteren als ”BCM” bezeichnet). Die Hochspannungsbatterie weist beispielsweise eine Spannung von 300 Volt auf. Im Betrieb speichert die Speicherbatterie 32 elektrische Energie oder gibt diese an diverse Komponenten in dem Fahrzeug 12 ab. So kann beispielsweise die Speicherbatterie 32 elektrische Energie an den Elektromotor 26 abgeben, Energie von dem Generator 24 aufnehmen oder andere elektrisch betriebene Einrichtungen in dem Fahrzeug 12 versorgen. Als Vorrichtung, welche zum Speichern elektrischer Energie in der Lage ist, kann der Speicherbatterie 32 ein Ladezustand SOC (SOC = ”State of Charge”) zugeordnet werden. Wenn die Speicherbatterie 32 aus der externen Energiequelle 14 aufgeladen wird, nimmt die Energiespeichereinheit 18 elektrische Energie auf dem Ladeniveau der externen Energiequelle 14 auf. Wenn die Speicherbatterie 32 wieder aufgeladen wird, nimmt der SOC der Speicherbatterie 32 zu.
Das BCM 34 der Energiespeichereinheit 18 steuert die Hochspannungs-Speicherbatterie 32. Das BCM 34 kann die Speicherbatterie 32 so steuern, dass diese elektrische Energie abgibt, elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 speichert, oder eine Kombination von beidem ausführt. Beispielsweise kann das BCM 34 das Ladeniveau der Speicherbatterie 32 so steuern, dass der SOC der Speicherbatterie 32 erhöht, aufrechterhalten oder abgesenkt wird.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich kann die Vorrichtung 10 eine Hilfsbatterie 36 wie z. B. eine Niedrigspannungs-Speicherbatterie aufweisen. Die Hilfsbatterie 36 kann beispielsweise eine 12 Volt Batterie sein. Wie die Hochspannungs-Speicherbatterie 32 speichert auch die Hilfsbatterie 36 elektrische Energie oder gibt diese an diverse Komponenten in dem Fahrzeug 12 ab. Die Hilfsbatterie 36 kann beispielsweise elektrische Energie bei 12 Volt Spannung an diverse Niedrigspannungslverbraucher, welche mit Gleichspannung betrieben werden, abgeben. Die Hilfsbatterie 36 hat in analoger Weise wie die Hochspannungs-Speicherbatterie einen Ladezustand SOC auf. Die Hilfsbatterie kann aus elektrischer Energie geladen werden, welche von der externen Energiequelle 14 an das System 10 geliefert wird. Der SOC der Hilfsbatterie 36 nimmt zu, wenn die Hilfsbatterie 36 bei einem Ladeniveau elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 entnimmt. Das Ladeniveau der Vorrichtung 10 kann dem Ladeniveau der Hilfsbatterie 36, dem Ladeniveau der Hochspannungsspeicherbatterie 36 oder den Ladeniveaus von beiden Batterien 32 und 36 entsprechen.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich kann die Vorrichtung 10 ein Ladegerät oder einen Spannungswandler 40 aufweisen, welches bzw. welcher je nach der konkreten Anwendung oder Konfiguration der Vorrichtung 10 ein AC/DC-Wandler, ein DC/DC-Wandler, ein AC/AC-Wandler oder eine Kombination dieser Komponenten sein kann (AC = Wechselstrom; DC = Gleichstrom). Der Spannungswandler 40 kann die Speicherbatterie 32 aufladen sowie auch andere Vorrichtungen in dem Fahrzeug 12 versorgen. Zusätzlich kann der Spannungswandler 40 die Hilfsbatterie 36 aufladen. Im Betrieb entnimmt der Spannungswandler 40 Energie aus der externen Energiequelle 14 über eine elektrische Leitung 42 und wandelt die Energie in eine geeignetere Energieform um. Beispielsweise kann der Spannungswandler 40 einen Hochspannungs-AC/DC-Wandler für Hochspannungs-DC-Lasten und die Hochspannungs-Speicherbatterie 32, einen Niedrigspannungs-AC/DC-Wandler für Niedrigspannungs-DC-Lasten und die Niedrigspannungs-Speicherbatterie 36 sowie einen AC/AC-Wandler für diverse AC-Lasten in dem Fahrzeug 12 aufweisen. Der Hochspannungs-AC/DC-Wandler wandelt AC-Spannung aus der externen Energiequelle 14 in eine Hochspannungs-DC-Spannung um, welche für die Hochspannungs-DC-Verbraucher und die Speicherbatterie 32 geeigneter ist. In ähnlicher Weise wandelt der Niedrigspannungs-AC/DC-Wandler AC-Spannung aus der externen Energiequelle 14 in Niedrigspannungs-DC-Spannung um, welche für die Hilfsbatterie 36 und die Niedrigspannungs-DC-Verbraucher geeigneter ist.
Die elektrische Leitung 42 kann eine beliebige geeignete Leitung für elektrische Energie sein, über welche das Fahrzeug 12 an die externe Energiequelle 14 elektrisch angeschlossen werden kann, beispielsweise ein Kabel oder Netzkabel. Die Speicherbatterie 32 empfängt die DC-Spannung von dem Spannungswandler 40 über eine elektrische Leitung 44, welche als Hochspannungsbus ausgebildet sein kann.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich, weist die Vorrichtung 10 zur Steuerung diverser Komponenten in dem Fahrzeug 12 einen Controller 50 oder eine andere Art programmierbarer Logik-Vorrichtung auf. Der Controller 50 in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist als Kombination aus einem Fahrzeugsystemcontroller VSC und einem Antriebsstrangsteuermodul PCM dargestellt. Die Kombination von VSC und PCM wird im Folgenden als ”VSC/PCM” mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet. Obwohl der VSC/PCM 50 als eine einzelne Hardware-Vorrichtung dargestellt ist, kann der VSC/PCM 50 auch mehrere Controller in Form mehrerer Hardware-Vorrichtungen oder mehrerer Software-Controller innerhalb einer oder mehrerer Hardware-Vorrichtungen aufweisen.
Die Vorrichtung 10 kann ein computerlesbares Speichermedium 52 (im Weiteren als ”Speicher” bezeichnet) aufweisen, um ein Computerprogramm oder einen eingebetteten oder mit dem Verfahren codierten Algorithmus zu speichern. Der Speicher 52 kann, wie aus 1 ersichtlich, Teil des VSC/PCM 50 sein. Der Speicher 52 kann jedoch auch in einem beliebigen Abschnitt des Fahrzeugs 12, welcher für den VSC/PCM 50 zugänglich ist, angeordnet sein. Zusätzlich zu der Speicherung des Computerprogramms oder Algorithmus kann der Speicher 52 Daten oder Informationen betreffend diverse Komponenten in dem Fahrzeug 12 zur Implementierung des Verfahrens speichern.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich steuert der VSC/PCM 50 den Spannungswandler 40, das Getriebe 22, den Verbrennungsmotor 16 und die Energiespeichereinheit 18 über einen Fahrzeugdatenbus 54 (im Weiteren als ”Datenbus” bezeichnet). Der Datenbus 54 steht in Datenaustausch mit diversen Komponenten in dem Fahrzeug 12, einschließlich des BCM 34, des Spannungswandlers 40 und Controllern für das Getriebe 22 (z. B. eines Getriebesteuerungsmoduls 56) und des Verbrennungsmotors 16 (z. B. eines Verbrennungsmotorsteuerungsmoduls 58). Der Datenbus 54 kann als CAN (= ”Controller Area Network”), als LIN (= ”Local Interconnect Network”) oder als beliebige geeignete Datenkommunikationsverbindung ausgebildet sein, mittels welcher Daten zwischen dem VSC/PCM 50 und anderen Vorrichtungen in dem Fahrzeug 12 übertragen werden können.
Die Vorrichtung 10 kann die externe Energiequelle 14 dahingehend nutzen, eine oder mehrere vorbestimmte Komponenten in dem Fahrzeug zur Vorbereitung einer Nutzung durch den Fahrer oder die weiteren Insassen des Fahrzeugs mit Energie zu versorgen. Beispielsweise kann die Vorrichtung 10 die externe Energiequelle 14 dazu einsetzen, den Fahrgastinnenraum in dem Fahrzeug 12 zur Erhöhung des Fahrkomforts aufzuwärmen oder abzukühlen, ohne den SOC der Speicherbatterie 32 zu verringern, bevor das Fahrzeug 12 von einem Standort zu einem anderen fortbewegt wird.
Während des Betriebs bewirkt der in der Vorrichtung 10 vorgesehene VSC/PCM 50, dass ausgewählte Komponenten, wie z. B. eine Sitzheizung oder -kühlung, wahlweise eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Der Spannungswandler 40 und/oder die gewünschten Komponenten bewirken ein Verteilen der elektrischen Energie aus der externen Energiequelle 14 auf eine oder mehrere Komponenten in dem Fahrzeug 12. Der VSC/PCM 50 steuert die Verteilung der elektrischen Energie basierend auf einem verfügbaren Energieniveau.
Das verfügbare Energieniveau kann eine Energiemenge indizieren, welche die externe Energiequelle 14 zusätzlich zu derjenigen Energiemenge liefern kann, die die externe Energiequelle 14 bereits bereitstellt. Das VSC/PCM 50 kann die verfügbare Energiemenge basierend auf dem Ladeniveau der Vorrichtung 10 und dem maximalen Energieniveau der externen Energiequelle 14 bestimmen. Wie bereits ausgeführt kann das Ladeniveau der Vorrichtung 10 je nach der speziellen Konfiguration der Vorrichtung 10 das Ladeniveau der Hilfsbatterie 36, das Ladeniveau der Hochspannungsspeicherbatterie 32 oder die Ladeniveaus von beiden Batterien 32 und 36 darstellen. Beispielsweise kann das VSC/PCM 50 das verfügbare Energieniveau als Differenz zwischen dem maximalen Energieniveau der externen Energiequelle 14 und dem Ladeniveau der Speicherbatterie 32 berechnen. Beispielsweise beträgt dann, wenn das maximale Energieniveau 1.400 Watt und das Ladeniveau 900 Watt beträgt, das verfügbare Energieniveau etwa 500 Watt.
Das VSC/PCM 50 kann dahingehend konfiguriert sein, für die vorbestimmten Komponenten zur Entnahme der elektrischen Energie aus der externen Energiequelle 14 einen Zeitplan festzulegen und/oder die Komponenten zu priorisieren. Das VSC/PCM 50 bewirkt die Festlegung des Zeitplans und/oder die Priorisierung der vorbestimmten Komponenten, um einen Zeitplan oder eine Priorisierung zu erhalten. Das VSC/PCM 50 kann sich den Zeitplan oder die Priorisierung in Echtzeit oder basierend auf einem in dem Speicher 52 vorbestimmten Zeitplan erwerben. Basierend auf dem Zeitplan oder der Priorisierung können somit das VSC/PCM 50, das BCM 34, der Spannungswandler 40 oder eine Kombination hiervon die Verteilung der elektrischen Energie aus der externen Energiequelle 14 auf wenigstens eine der vorbestimmten Komponenten steuern.
Die elektrische Energie der externen Energiequelle 14 kann verteilt werden, um eine Optimierung oder Verwaltung dahingehend zu erzielen, welche der vorbestimmten Komponenten die elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14empfängt, wann diese elektrische Energie verteilt wird und wieviel elektrische Energie jede der vorbestimmten Komponenten empfängt. Beispielsweise kann die elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 verteilt werden, um eine Optimierung oder Verwaltung der Aufladung der Speicherbatterie 32 zu erzielen, wenn eine der vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug 12 elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 entnimmt. Eine derartige Zuordnung und Verteilung der elektrischen Energie aus der externen Energiequelle 14 auf die Speicherbatterie 32 und andere vorbestimmte Komponenten in dem Fahrzeug 12 erfolgt, bevor das Fahrzeug 12 fortbewegt wird, und ohne dass der SOC der Speicherbatterie 32 reduziert wird.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich, können die vorbestimmten Komponenten eine oder mehrere der nachfolgenden Komponenten umfassen: Das Getriebe 22, den elektrischen Generator 24, den Elektromotor 26, das Planetengetriebe 30, die Batterien 32, 36, eine Klimaanlage 60 in dem Fahrzeug 12, eine Batterieheiz-/-kühlvorrichtung 62 zur Steuerung der Temperatur der Speicherbatterie 32, eine Motorkühlvorrichtung 64 zur Steuerung der Temperatur des ”Kühlmittels” für den Verbrennungsmotor 16 und andere mittels elektrischer Energie betriebene Komponenten oder Einrichtungen in dem Fahrzeug 12. Die vorbestimmten Komponenten können Hochspannungs-DC-Energie, Niederspannungs-DC-Energie, AC-Energie oder eine Kombination hiervon aus der externen Energiequelle 14 zum Betreiben der vorbestimmten Komponenten entnehmen. Ob eine der vorbestimmten Komponenten im Fahrzeug 12 jeweils Hochspannungs-DC-Energie, Niederspannungs-DC-Energie, AC-Energie oder eine Kombination hiervon entnimmt, hängt von dem Design bzw. der Auslegung der vorbestimmten Komponente(n) ab.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich kann die Klimaanlage 60 eine Heizvorrichtung, eine Kühlvorrichtung oder sowohl eine Heiz- als auch eine Kühlvorrichtung (im Weiteren allgemein mit dem Bezugszeichen 66 bezeichnet) aufweisen, um den Fahrgastinnenraum des Fahrzeugs 12 selektiv zu heizen, zu kühlen oder zu heizen und zu kühlen. Die Vorrichtung 10 kann den Fahrgastinnenraum unter Verwendung von elektrischer Energie aus der externen Energiequelle aufheizen oder kühlen, während der SOC der Speicherbatterie 32 und/oder der Hilfsbatterie 36aufrechterhalten oder erhöht wird. Dies kann für einen Benutzer vorteilhaft sein, welcher die Luft im Fahrgastinnenraum entweder vorheizen oder vorkühlen möchte, bevor er das Fahrzeug 12 fortbewegt. Zusätzlich kann die Klimaanlage 60 ein Gebläse oder mehrere Gebläse 68 und Lüftungskanäle 70 aufweisen, um dem Fahrgastinnenraum des Fahrzeugs 12 Luft zuzuführen. Die Klimaanlage 60 kann beispielsweise eine Heiz-, Gebläse- und Klimaregelungsvorrichtung 72 (”HVAC”-Vorrichtung) oder einen Teil einer HVAC-Vorrichtung 72 in dem Fahrzeug 12 aufweisen. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Benutzer des Fahrzeuges 12 eine programmierte Nutzerpräferenz für die Klimaanlage 60 eingeben kann. Die programmierte Nutzerpräferenz kann ein Temperaturwert, ein Feuchtigkeitswert, ein Filtrationswert oder ein anderer den Zustand der Luft im Fahrgastinnenraum beschreibender Parameter sein. Beispielsweise kann der Temperaturwert 21.7° Celsius (= 71° Fahrenheit), der Feuchtigkeitswert 60% und der Filtrationswert 20 ppm betragen. Die Klimaanlage 60 kann auf die programmierte Nutzerpräferenz aus dem Speicher 52 zugreifen, um die Klimaanlage zur Einstellung der Luft im Fahrgastinnenraum des Fahrzeuges 12 gemäß der programmierten Nutzerpräferenz zu steuern. Wenn beispielsweise die Luft im Fahrzeuginnenraum eine Temperatur unterhalb des Temperaturwertes der programmierten Nutzerpräferenz wie z. B. 21.7° Celsius (= 71° Fahrenheit) aufweist, kann die Klimaanlage 60 die Luft in dem Fahrzeuginnenraum unter Verwendung der externen Energiequelle 14 aufheizen, bis die Luft eine Temperatur von 21.7° Celsius (= 71° Fahrenheit) erreicht hat. Das VSC/PCM 50 kann Energie aus der externen Energiequelle 14 an die Klimaanlage 60 basierend auf dem verfügbaren Energieniveau verteilen. Folglich kann das VSC/PCM 50 die Klimaanlage 60 zur Erhöhung des Fahrgastkomforts ansteuern, bevor das Fahrzeug 12 von einem Standort zum anderen fortbewegt wird.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich, kann die Vorrichtung 10 eine Sitzheizungs-/-kühlungsvorrichtung 74 als eine der vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug 12 aufweisen. Die Sitzheizungs-/-kühlungsvorrichtung 74 führt ein Aufheizen/Abkühlen oder ein selektives Aufheizen und Abkühlen eines Sitzes 75 oder mehrerer Sitze 75 in dem Fahrzeug 12 durch. Das VSC/PCM 50 kann Energie aus der externen Energiequelle 14 an die Sitzheizungs-/-kühlungsvorrichtung 74 basierend auf dem verfügbaren Energieniveau verteilen. Die Sitzheizungs-/-kühlungsvorrichtung 74 nutzt je nach der speziellen Konfiguration der Sitzheizungs-/-kühlungsvorrichtung 74 Hochspannungs-DC-Energie, Niederspannungs-DC-Energie, AC-Energie oder eine Kombination davon aus der externen Energiequelle 14. Somit kann das VSC/PCM 50 die Sitzheizungs-/-kühlungsvorrichtung 74 über den Datenbus 54 so steuern, dass der Fahrgastsitzkomfort erhöht wird, ohne dass hierfür Energie aus der Speicherbatterie 32 oder der Hilfsbatterie 36 entnommen wird, bevor das Fahrzeug 12 fortbewegt wird.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich, kann die beispielhaft dargestellte Vorrichtung 10 eine Enteisungsvorrichtung 76 als eine der vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug 12 aufweisen. Die Enteisungsvorrichtung 76 beheizt selektiv ein Fenster oder mehrere Fenster 77 des Fahrzeugs 12. Beispielsweise kann die Enteisungsvorrichtung 76 eines der Fenster 77 beheizen, um Eis oder Schnee zu entfernen, welches bzw. welcher sich auf dem jeweiligen Fenster 77 angesammelt hat. Diese Funktion kann von dem Fahrzeug 12 basierend darauf durchgeführt werden, ob das Fahrzeug vor Witterungseinflüssen geschützt in einem Gebäude geparkt ist, oder ob es außerhalb eines Gebäudes geparkt ist, wo das Fahrzeug Witterungseinflüssen ausgesetzt ist. Die Enteisungsvorrichtung 76 kann somit dazu verwendet werden, das Sichtvermögen durch die Fenster 77 im Fahrzeug 12 zu verbessern, bevor der Fahrer das Fahrzeug 12 von einem Standort zu einem anderen fortbewegt.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich, kann die Vorrichtung 10 als eine der vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug 12 auch eine Lenkradheizung 78 aufweisen. Die Lenkradheizung 78 heizt oder kühlt selektiv ein in dem Fahrzeug 12 vorgesehenes Lenkrad 79. Beispielsweise kann das Lenkrad 79 vor dem Fahren des Fahrzeuges 12 aufgeheizt werden, um den Fahr-Handkomfort zu erhöhen, ohne dass der SOC der Speicherbatterie 32 verringert wird. Das VSC/PCM 50 kann Energie aus der externen Energiequelle 14 an die Lenkradheizung 78 basierend auf dem verfügbaren Energieniveau anteilig abgeben. Folglich kann das VSC/PCM 50 die Lenkradheizung 78 über den Datenbus 54 steuern, um den Fahrgast-Lenkradkomfort zu erhöhen, bevor das Fahrzeug fortbewegt oder betrieben wird.
Wie in 1 dargestellt, kann eine Batterieheiz-/-kühlvorrichtung 62 in thermischem Austausch mit der Speicherbatterie 32 stehen, um die Temperatur der Speicherbatterie 32 zu steuern. Die Batterieheiz-/-kühlvorrichtung 62 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der Energiespeichereinheit 18 angeordnet. Die Batterieheiz-/-kühlvorrichtung 62 kann jedoch auch außerhalb der Energiespeichereinheit 18 angeordnet sein. Das VSC/PCM 50 und/oder das BCM 34 kann bzw. können die Batterieheiz-/-kühlvorrichtung 62 steuern. Bei Betrieb erfasst die Batterieheiz-/-kühlvorrichtung 62 die Temperatur der Speicherbatterie 32, und die Batterieheiz-/-kühlvorrichtung 62 heizt oder kühlt die Speicherbatterie 32 basierend auf einer vorbestimmten Batterietemperatur oder einem Temperaturbereich, wobei die Werte der Batterietemperatur oder des Temperaturbereiches in dem Speicher 52 gespeichert sein können. Die Batterieheiz-/-kühlvorrichtung 62 kann die Speicherbatterie 32 aufheizen oder kühlen, um die Ladeeffizienz der Speicherbatterie 32 zu erhöhen.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich steht das Verbrennungsmotorkühlsystem 64 in thermischem Austausch mit dem Verbrennungsmotor 16. Das Verbrennungsmotorkühlsystem 64 kann den Verbrennungsmotor 16 mit einem Verbrennungsmotor-”Kühlmittel”-Fluid selektiv heizen oder kühlen. Das Verbrennungsmotorkühlsystem 64 kann beispielsweise eine elektrische Kühlmittelpumpe aufweisen, um das Verbrennungsmotor-”Kühlmittel”-Fluid durch den Verbrennungsmotor 16 zirkulieren zu lassen. Das Verbrennungsmotorkühlsystem 64 steuert die Temperatur des Verbrennungsmotor-”Kühlmittel”-Fluids zur Änderung oder Aufrechterhaltung der Temperatur des Verbrennungsmotors 16 innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs, welcher in dem Speicher 52 gespeichert sein kann. Das VSC/PCM 50 und/oder die Verbrennungsmotorsteuereinheit 58 können das Verbrennungsmotorkühlsystem 64 steuern. Beispielsweise kann das VSC/PCM 50 das Verbrennungsmotorkühlsystem 64 so steuern, dass dieses den Verbrennungsmotor 16 basierend auf Information bzw. Informationen, welche die Umgebungstemperatur rings um das Fahrzeug 16, eine vorhergesagte Temperatur am Ort des Fahrzeugs 16, ein Fahrzeugnutzungsmuster oder eine Kombination hiervon betrifft bzw. betreffen, aufheizt oder abkühlt, um den Insassenkomfort und die Kraftstoffersparnis des Fahrzeugs 12 zu verbessern.
1 zeigt weiterhin, dass das VSC/PCM 50 die vorbestimmten Komponenten wie z. B. die Speicherbatterie 32, die Hilfsbatterie 36, die Klimaanlage 60, die Sitzheizungs-/-kühlungsvorrichtung 74, die Enteisungsvorrichtung 76, die Lenkradheizung 78, die Batterieheiz-/-kühlvorrichtung 62 und das Verbrennungsmotorkühlsystem 64, basierend auf unterschiedlichen Arten von Information oder Daten, welche das VSC/PCM 50 im Speicher 52 speichert oder empfängt, beispielsweise Nutzerpräferenzinformation, Betriebsinformation, Batterieinformation, Nutzungsinformation, Fahrzeugfahrtzyklusinformation, Umgebungsinformation oder eine Kombination hiervon, priorisieren kann. Beispielsweise kann das VSC/PCM 50 auf den Speicher 52 zugreifen, um ein eingebettetes oder mit der Information codiertes Signal zum Erhalt der Information zu empfangen und zu verarbeiten. Basierend auf der Fahrerpräferenzinformation, der Betriebsinformation, der Batterieinformation, der Nutzungsinformation, der Fahrzeugfahrtzyklusinformation, der Umgebungsinformation oder einer Kombination hiervon kann das VSC/PCM 50 die vorbestimmten Komponenten priorisieren, um eine zeitliche Festlegung und/oder Priorisierung zur Verteilung der elektrischen Energie aus der externen Energiequelle 14 auf wenigstens eine der vorbestimmten Komponenten zu erreichen. Beispielsweise kann die elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 verteilt werden, um eine Optimierung oder Verwaltung des Aufladens der Speicherbatterie 32 zu erzielen, wenn das VSC/PCM 50 eine oder mehrere der vorbestimmten Komponenten im Fahrzeug 12 steuert, bevor das Fahrzeug 12 fortbewegt wird. In diesem Beispiel kann elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 auf die vorbestimmten Komponenten verteilt werden, um das Fahrzeug vor dem Fortbewegen des Fahrzeuges 12 vorzubereiten, ohne den SOC der Speicherbatterie 32 zu verringern.
Über eine Fahrerpräferenzinformation kann eine programmierte Nutzerpräferenz für das Fahrzeug 12 angezeigt werden. Ein Nutzer des Fahrzeuges 12 kann die Nutzerpräferenz in dem Speicher 52 oder einem anderen geeigneten computerlesbaren Speichermedium in dem Fahrzeug 12 speichern oder programmieren. Beispielsweise kann die programmierte Nutzerpräferenz, wie oben erwähnt, die programmierte Nutzerpräferenz für die Klimaanlage 60 sein. Zusätzlich kann die programmierte Nutzerpräferenz eine Abfahrtszeit oder eine andere auf ein Abfahren bezogene Information sein. Die Abfahrtszeitinformation kann angeben, wann der Benutzer ein Fortbewegen des Fahrzeugs 12 erwartet, wann der Fahrer keinen Betrieb des Fahrzeuges 12 plant (z. B. infolge Urlaub des Benutzers) oder wann ein anderer Benutzer die Benutzung des Fahrzeugs plant. Die programmierte Nutzerpräferenz kann beispielsweise eine Abfahrtszeit mit einer Uhrzeit, einer Angabe des Tages, eines Datums oder einer Kombination hiervon sein. Beispielsweise kann die Abfahrtszeit sein: 8 Uhr vormittags am Montag, 9.30 Uhr vormittags am Freitag oder 6 Uhr nachmittags am 1. Januar 2015. In diesem Beispiel kann die Abfahrtszeit angeben, wann die Vorrichtung 10 die Klimaanlage 60 anweisen sollte, den Fahrgastinnenraum gemäß der programmierten Nutzerpräferenz, z. B. auf 21.7° Celsius (= 71° Fahrenheit), aufzuheizen oder zu kühlen.
Die Betriebsinformation zeigt einen oder mehrere Betriebsparameter des Fahrzeugs 12 an. Die Betriebsinformation kann beispielsweise Information darüber enthalten, wie der Verbrennungsmotor 16, der elektrische Generator 24, der Elektromotor 26 oder andere Systeme im Fahrzeug 12 betrieben werden. Beispielsweise kann das Getriebesteuerungsmodul 56 Betriebsinformation über das Planetengetriebe 30, den elektrischen Generator 24 und den Elektromotor 26 liefern, während die Verbrennungsmotorsteuerungseinheit 58 Information über den Verbrennungsmotor 16 und das Verbrennungsmotorkühlsystem 64 liefert. Die Betriebsinformation kann auch Information über die Energiespeichereinheit 18, die Temperatur des Verbrennungsmotor-”Kühlmittel”-Fluids für den Verbrennungsmotor 16, die Temperaturen der Sitze 75 für die Sitzheizungs-/-kühlungsvorrichtung 74, die Temperaturen der Fenster 77 für die Enteisungsvorrichtung 76 und die Temperatur des Lenkrads 79 für die Lenkradheizung 78 enthalten.
Die Batterieinformation zeigt den SOC der Speicherbatterie 32 und/oder der Hilfsbatterie 36 an. Die Batterieinformation kann auch die Temperatur von wenigstens einer der Batterien 32, 36, die Ladeeffizienz von wenigstens einer der Batterien 32und 36, den Stromverbrauch von wenigstens einer der Batterien 32 und 36 sowie Betriebsinformation der Batterieheiz-/-kühlvorrichtung 62 beinhalten.
Die Nutzerinformation gibt an, wie, wann und/oder in welchem Ausmaß ein Nutzer oder Fahrer des Fahrzeuges 12 das Fahrzeug 12 zuvor betrieben hat. Genauer gesagt kann die Nutzerinformation die zurückliegende Nutzung der vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug 12 sowie Information über die Bedingungen, unter welchen die vorbestimmten Komponenten betrieben wurden, enthalten. Beispielsweise kann die Nutzerinformation Information darüber enthalten, wie der Nutzer zuvor die Klimaanlage 60, das HVAC 72, die Sitzheizungs-/-kühlungsvorrichtung 74, die Enteisungsvorrichtung 76, die Lenkradheizung 78 oder eine Kombination hiervon betrieben hat. Zusätzlich kann die Nutzerinformation Informationen von anderen Systemen in dem Fahrzeug 12, welche der Nutzer zuvor genutzt hat, enthalten. Das VSC/PCM 50 kann die Nutzerinformation dazu verwenden, vorherzusagen oder in Erfahrung zu bringen, wann das Fahrzeug 12 voraussichtlich zusätzliche Energie für eine der vorbestimmten Komponenten benötigt oder über zusätzliche Energie zur Verteilung auf eine oder mehrere der vorbestimmten Komponenten im Fahrzeug 12 verfügt.
Eine Fahrtzyklusinformation gibt historische oder zurückliegende Fahrtzyklusinformationen des Fahrzeuges 12 an. Beispielsweise kann die Fahrtzyklusinformation die Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeuges 12, Tageszeitinformation und Emissionserzeugungsinformation enthalten. Die Emissionserzeugungsinformation kann beispielsweise eine Abgasinformation basierend auf den vergangenen Fahrtzyklen des Fahrzeuges 12 enthalten. Das VSC/PCM 50 kann die Fahrtzyklusinformation dazu verwenden, künftige Fahrzeugsteuerungsparameter zu ermitteln, sowie vorherzusagen oder in Erfahrung zu bringen, wann das Fahrzeug 12 voraussichtlich zusätzliche Energie benötigt oder über zusätzliche Energie verfügt, um diese auf eine oder mehrere der vorbestimmten Komponenten im Fahrzeug 12 zu verteilen.
Eine Umgebungsinformation gibt an, wo sich das Fahrzeug 12 befindet, z. B. ob sich das Fahrzeug 12 innerhalb oder außerhalb eines Gebäudes befindet. Ein Fotosensor oder ein Satellitennavigationssystem (GPS) kann dazu verwendet werden, zu ermitteln, ob sich das Fahrzeug 12 innerhalb oder außerhalb eines Gebäudes befindet. Ferner kann die Umgebungsinformation Positionsinformation, Ortszeitinformation und Wetterinformation indizieren. Satellitenbasierte Wettervorhersagesignale können Wetterinformation an das Fahrzeug 12 liefern. Diverse Systeme in dem Fahrzeug 12, z. B. eine Fahrzeugnavigations- oder Fahrerinformationsvorrichtung, können die Wettervorhersagesignale empfangen und die Umgebungsinformation an das VSC/PCM 50 übermitteln. Beispielsweise kann die Positionsinformation die GPS-Koordinaten für den Standort des Fahrzeuges 12 enthalten oder positionsbasierte Information, welche einem Parkstandort des Fahrzeuges 12 entspricht, koordinieren.
Die Ortszeitinformation kann die aktuelle Orts-Tageszeitinformation, z. B. 12:30 Uhr nachmittags EST (”Eastern Standard Time”) oder EDT (”Eastern Daylight Time”, = Sommerzeit der EST) der ET (= ”Eastern Time Zone”) enthalten. Zusätzlich kann die Ortszeitinformation aktuelle Ortszeit- und Datumsinformation, z. B. 12:30 Uhr nachmittags am 4. Juli 2009 sowie andere zeitbezogene Information enthalten. Beispielsweise kann die Ortszeitinformation eine aktuelle Jahreszeiteninformation, z. B. Frühling, Sommer, Herbst und Winter, enthalten. Das GPS oder eine Uhr im Fahrzeug 12 können eine Ortszeitinformation bereitstellen.
Die Wetterinformation kann eine Wettervorhersageinformation oder eine aktuelle Wetterinformation entsprechend dem Standort des Fahrzeuges 12 sein. GPS-, Internet- oder Satellitenradio-basierte Systeme in dem Fahrzeug 12 können die Wettervorhersageinformation bereitstellen. Die Wetterinformation kann Temperaturinformation, Feuchtigkeitsinformation, Sichtverhältnisse-Information, Luftqualitätsinformation sowie andere Information, welche das Wetter am Standort des Fahrzeuges 12 angibt, enthalten. Beispielsweise kann die Vorrichtung 10 die Umgebungsinformation wie z. B. die Positionsinformation dazu nutzen, die Ortszeit und das Wetter am Standort des Fahrzeuges 12 zu ermitteln, um die Klimaanlage 60 anzuweisen, den Fahrgastinnenraum im Fahrzeug 12 so aufzuheizen oder zu kühlen, dass der Fahrgastinnenraum die programmierte Nutzerpräferenz für die Temperatur wie z. B. 21.7° Celsius (= 71° Fahrenheit) zu der programmierten Nutzerpräferenz-Abfahrtszeit (z. B. 9.30 Uhr vormittags am Freitag) erreicht. In diesem Beispiel kann dann, wenn die Wetterinformation angibt, dass sich das Fahrzeug 12 unter sehr kalten Wetterbedingungen situiert ist, die Vorrichtung 10 das Aufheizen des Fahrgastinnenraums früher oder mit einer erhöhten Aufheizrate starten, als wenn die Wetterinformation angezeigt hätte, dass sich das Fahrzeug 12 unter warmen Wetterbedingungen befindet.
2 zeigt ein Flussdiagramm 80, welches Schritte eines Verfahrens zum Steuern übertragener elektrischer Energie in einem Plug-in-Fahrzeug von einer externen Energiequelle auf eine oder mehrere vorbestimmte Komponenten in dem Fahrzeug angibt. Um das Verständnis der diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung zu erleichtern wird während der nachfolgenden Beschreibung des Verfahrens auch auf das Fahrzeug 12 und dessen unter Bezugnahme auf 1 erörterte Komponenten Bezug genommen. Das Verfahren zur Steuerung der elektrischen Energie kann über einen Computeralgorithmus, einen maschinell ausführbaren Code oder über ein in einer geeigneten programmierbaren Logikvorrichtung des Fahrzeuges 12 einprogrammiertes Softwareprogramm implementiert sein, beispielsweise in das VSC/PCM 50, das BCM 34, den Spannungswandler 40 oder in eine Kombination hiervon. Zusätzlich zu den in 2 gezeigten Schritten kann die programmierbare Logikvorrichtung wie z. B. das VSC/PCM 50 mit zusätzlichen Schritten zur Bereitstellung zusätzlicher Funktionalität programmiert sein.
In einem Schritt 82 des Flussdiagramms 80 wird elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 entnommen. Das BCM 34 und der Spannungswandler 40 werden unter übergeordneter Regelung des VSC/PCM 50 betrieben, um elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 auf die Vorrichtung 10 zu übertragen. Die Speicherbatterie 32 und/oder die Hilfsbatterie 36 können die elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 bei einem Ladeniveau, z. B. 1.000 Watt, entnehmen.
In einem Entscheidungsblock 88 wird ermittelt, ob zusätzliche Energie aus der externen Energiequelle 14 erforderlich ist, um eine oder mehrere der vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug 12 zu versorgen. Das VSC/PCM 50 kann die Bestimmung, ob zusätzliche Energie aus der externen Energiequelle 14 erforderlich ist, basierend auf erhaltenen Informationen oder Daten vornehmen, beispielsweise basierend auf Fahrerpräferenzinformation, Betriebsinformation, Batterieinformation, Nutzungsinformation, Fahrtzyklusinformation, Umgebungsinformation oder einer Kombination hiervon. Wenn zusätzliche Energie aus der externen Energiequelle 14 erforderlich ist, wird ein Schritt 90 ausgeführt. Wenn hingegen keine zusätzliche Energie aus der externen Energiequelle 14 erforderlich ist, wird der Schritt eines Entscheidungsblocks 96 durchgeführt.
In dem Schritt 90 wird das verfügbare Energieniveau ermittelt. Das VSC/PCM 50 kann das verfügbare Energieniveau basierend auf dem Ladeniveau der Vorrichtung 10 und dem maximalen Energieniveau der externen Energiequelle 14 bestimmen. Wie bereits ausgeführt kann das Ladeniveau der Vorrichtung 10 das Ladeniveau der Hilfsbatterie 36, das Ladeniveau der Hochspannungsspeicherbatterie 32 oder die Ladeniveaus von beiden Batterien 32 und 36 repräsentieren. Beispielsweise kann das VSC/PCM 50 das verfügbare Energieniveau als Differenz zwischen dem maximalen Energieniveau der externen Energiequelle 14 und dem Ladeniveau der beiden Batterien 32 und 36 berechnen.
In einem Schritt 92 werden vorbestimmte Komponenten ausgewählt. Das VSC/PCM 50 kann eine Priorisierung und/oder eine Festlegung des Zeitplans der vorbestimmten Komponenten 50 vornehmen, um die auszuwählenden vorbestimmten Komponenten zu bestimmen. Das VSC/PCM 50 kann eine Priorisierung und Festlegung des Zeitplans der vorbestimmten Komponenten basierend auf unterschiedlichen Arten von Information oder Daten vornehmen, welche in dem Speicher 52 gespeichert sein können. Beispielsweise kann das VSC/PCM 50 Fahrerpräferenzinformation, Betriebsinformation, Batterieinformation, Nutzungsinformation, Fahrtzyklusinformation, Umgebungsinformation oder eine Kombination hiervon dazu verwenden, eine Priorisierung und Festlegung des Zeitplans der vorbestimmten Komponenten vorzunehmen, um eine Priorisierung oder einen Zeitplan zu erstellen. Die Priorisierung oder der Zeitplan kann in dem Speicher 52 oder in einer beliebigen anderen geeigneten Art von Speicher gespeichert sein oder werden. Basierend auf der Priorisierung und/oder dem Zeitplan kann das VSC/PCM 50 die vorbestimmten Komponenten auswählen, welche elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 empfangen sollen.
In einem Schritt 94 wird elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 auf die vorbestimmten Komponenten verteilt. Die elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 kann Hochspannungs-Gleichstromenergie, Niederspannungs-Gleichstromenergie, Wechselspannungsenergie oder eine Kombination hiervon sein. Das VSC/PCM 50 kann den Spannungswandler 40 und/oder das BCM 34 anweisen, elektrische Energie aus der externen Energiequelle 14 auf die vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug 12 zu verteilen. Bei Betrieb verteilt das VSC/PCM 50 elektrische Energie auf die in dem Schritt 92 ausgewählten vorbestimmten Komponenten basierend auf dem in dem Schritt 90 ermittelten verfügbaren Energieniveau. Während des Schrittes 94 kann das VSC/PCM 50 die vorbestimmten Komponenten indirekt oder direkt so steuern, dass die elektrische Energie auf die vorbestimmten Komponenten verteilt wird.
In dem Entscheidungsblock 96 des Flussdiagramms 80 wird geprüft, ob das Fahrzeug 12 von der externen Energiequelle 14 getrennt ist. Der Spannungswandler 40 und/oder das VSC/PCM 50 können ermitteln, ob das Fahrzeug 12 von der externen Energiequelle 14 getrennt ist. Beispielsweise kann das VSC/PCM 50 feststellen, ob die elektrische Leitung 42 das Fahrzeug 12 mit der externen Energiequelle 14 elektrisch verbindet, um so zu ermitteln, ob das Fahrzeug 12 von der externen Energiequelle 14 getrennt ist. Alternativ kann das VSC/PCM 50 die Ermittlung, ob das Fahrzeug 12 von der externen Energiequelle 14 getrennt ist, basierend darauf vornehmen, ob der Spannungswandler 40 Energie aus der externen Energiequelle 14 in eine andere Energieform umwandelt. Wenn das Fahrzeug 12 von der externen Energiequelle 14 getrennt ist, kann das Fahrzeug 12 keine elektrische Energie mehr aus der externen Energiequelle 14 entnehmen, und dann erfolgt ein Schritt 98. Wenn das Fahrzeug 12 jedoch nicht von der externen Energiequelle 14 getrennt ist, geht das Verfahren auf einen Entscheidungsblock 88 über.
In einem Schritt 98 wird ein Energiefluss zu ausgewählten vorbestimmten Komponenten unterbunden. Das VSC/PCM 50 oder ein anderer geeigneter Controller in der Vorrichtung 10 kann den Energiefluss auf die ausgewählten vorbestimmten Komponenten in Schritt 92 unterbinden.
Eine Übertragung elektrischer Energie von der externen Energiequelle 14 kann so gesteuert werden, dass das Fahrzeug 12 für die Nutzung durch den Fahrer oder einen Insassen vorbereitet wird, ohne Energie aus den Speicherbatterien 32 und 36 zu entnehmen, bevor das Fahrzeug 12 fortbewegt wird. Durch diese Vorbereitung des Fahrzeugs 12 vor einer Fortbewegung können die Startemissionen des Fahrzeuges 12 reduziert werden, die Betriebsdauer des Verbrennungsmotors des Fahrzeuges 12 reduziert werden, der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges 12 reduziert werden, der Insassenkomfort erhöht werden, die Ladeeffizienz der Speicherbatterien 32 und 36 verbessert werden, die Fahrtsicherheit verbessert werden oder eine Kombination hiervon erreicht werden.
Die Nutzung elektrischer Energie aus der externen Energiequelle 14 zur Versorgung der vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug 12 kann vorteilhafte Aspekte hinsichtlich der Verwendung der von dem Verbrennungsmotor 16 erzeugten Energie aufweisen. Ein Vorteil kann darin bestehen, dass Komponenten in dem Fahrzeug 12 betrieben werden, ohne dass dabei in dem Fahrzeug 12 gespeicherte Energie, z. B. in der Speicherbatterie 32 gespeicherte elektrische Energie, verbraucht wird. Ein weiterer Vorteil kann darin bestehen, dass Komponenten in dem Fahrzeug 12 betrieben werden, ohne Brennstoff wie z. B. Benzin in dem Fahrzeug 12 zu verbrauchen. Ein anderer Vorteil besteht in der Reduzierung oder Eliminierung von Kohlenmonoxid- und anderen Schadstoffemissionen aus dem Verbrennungsmotor 16, wenn das Fahrzeug 12 stillsteht und an die externe Energiequelle 14 angeschlossen ist. Darüberhinaus es kann die Nutzung der elektrischen Energie der externen Energiequelle 14 zur Versorgung von einer oder mehreren Komponenten in dem Fahrzeug 12 ermöglichen, dass das Fahrzeug 12 besser auf die Inbetriebnahme vorbereitet ist. Die Vorbereitung des Fahrzeugs 12 vor der Inbetriebnahme kann eine Anzahl von Vorteilen liefern, z. B. reduzierte Startemissionen des Fahrzeuges 12, einen erhöhten Nutzerkomfort, einen verbesserten Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges 12, eine verbesserte Ladeeffizienz der Speicherbatterie 32 in dem Fahrzeug 12 und eine verbesserte Sicherheit des Fahrzeuges 12.

Claims

Vorrichtung zum Steuern einer Übertragung elektrischer Energie in einem Plug-in-Fahrzeug (12) aus einer externen Energiequelle auf eine oder mehrere vorbestimmte Komponenten in dem Fahrzeug, wobei die externe Energiequelle (14) außerhalb des Fahrzeuges (12) angeordnet ist und ein maximales Energieniveau aufweist, wobei die Vorrichtung (10) aufweist: eine in dem Fahrzeug (12) vorgesehene Batterie (32) zum Empfangen elektrischer Energie bei einem Ladeniveau aus der externen Energiequelle (14), und einen in dem Fahrzeug (12) vorgesehenen Controller (50), welcher dahingehend konfiguriert ist, ein verfügbares Energieniveau basierend auf dem Ladeniveau und dem maximalen Energieniveau zu bestimmen und die elektrische Energie aus der externen Energiequelle (14) auf die vorbestimmten Komponenten in dem Fahrzeug (12) basierend auf dem verfügbaren Energieniveau zu verteilen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (32) eine Hochspannungsbatterie aufweist, welche dahingehend ausgelegt ist, elektrische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs (12) bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller (50) dahingehend konfiguriert ist, zu planen, in welcher Folge die vorbestimmten Komponenten elektrische Energie aus der externen Energiequelle (14) entnehmen und wie die elektrische Energie aus der externen Energiequelle (14) auf wenigstens eine der vorbestimmten Komponenten aufgeteilt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller (50) dahingehend konfiguriert ist, die vorbestimmten Komponenten zu priorisieren und die elektrische Energie aus der externen Energiequelle (14) auf wenigstens eine der vorbestimmten Komponenten zu verteilen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller (50) dahingehend konfiguriert ist, ein auf Betriebsparameter des Fahrzeugs (12) hinweisende Betriebsinformation enthaltendes Signal zu empfangen, das Signal zum Erhalten der Betriebsinformation zu verarbeiten und die vorbestimmten Komponenten basierend auf der Betriebsinformation zu priorisieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller (50) dahingehend konfiguriert ist, ein Signal zu empfangen, welches einen Ladezustand der Batterie (32) angebende Batterieinformation aufweist, das Signal zum Erhalten der Batterieinformation zu verarbeiten und die vorbestimmten Komponenten basierend auf der Batterieinformation zu priorisieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller (50) dahingehend konfiguriert ist, ein Signal zu empfangen, welches Nutzerinformation und Fahrtzyklusinformation aufweist, das Signal zum Erhalt der Nutzerinformation und der Fahrtzyklusinformation zu verarbeiten und die vorbestimmten Komponenten basierend auf der Nutzerinformation und der Fahrtzyklusinformation zu priorisieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller (50) dahingehend konfiguriert ist, ein Signal zu empfangen, welches eine Fahrerpräferenzinformation aufweist, die eine programmierte Nutzerpräferenz für das Fahrzeug (12) angibt, das Signal zum Erhalt der Fahrerpräferenzinformation zu verarbeiten und die vorbestimmten Komponenten basierend auf der Fahrerpräferenzinformation zu priorisieren.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrerpräferenzinformation eine Abfahrtszeitinformation aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Controller (50) dahingehend konfiguriert ist, ein Signal zu empfangen, welches Umgebungsinformation aufweist, die angibt, wo sich das Fahrzeug (12) befindet, das Signal zum Erhalten der Umgebungsinformation zu verarbeiten und die vorbestimmten Komponenten basierend auf der Umgebungsinformation zu priorisieren.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungsinformation wenigstens eine der folgenden Informationen aufweist: Positionsinformation, Ortszeitinformation und Wetterinformation.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie eine Hilfsbatterie (36) aufweist, welche dahingehend ausgelegt ist, eine elektrische Niederspannung bereitzustellen.