DE102011054374A1

DE102011054374A1 - Fahrzeug-Batteriepack

Info

Publication number: DE102011054374A1
Application number: DE102011054374A
Authority: DE
Inventors: Hidefumi HIRASAWA
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2012-04-26
Also published as: JP2012090480A; CN102570535B; FR2966656B1; FR2966656A1; JP5685885B2; US20120101755A1; CN102570535A

Abstract

Ein Batteriepack (10) beinhaltet ein Batteriemodul (13), das eine zum Antreiben eines Fahrzeugs (1) verwendete Elektrizität lädt und entlädt, und einen Überwachungs-Controller (11) zum Überwachen einer Ladung des Batteriemoduls (13). Der Überwachungs-Controller (11) speichert bisherige Ladeaufzeichnung und bisherige Entlade-Aufzeichnungen in einer Lade-Entlade-Historie. Basierend auf einer Analyse von Lerndaten von einem Lade-Entlade-Zyklus in der Lade-Entlade-Historie bestimmt der Überwachungs-Controller (11) einen Ladevorgang zum Laden der Batterie (14), bei dem es sich entweder um eine normale Ladung oder eine Schnellladung handeln kann. Die normale Ladung sieht einen elektrischen Ladestrom pro Zeiteinheit vor, der geringer als der Ladestrom pro Zeiteinheit der Schnellladung ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Fahrzeug-Batteriepack, der Batterien aufweist, die auf- und entladbar sind.
Das japanische Patent 2007-221900 (JP '1900) offenbart eine herkömmliche Technik zum Aufladen einer Fahrzeug-Batterie. Bei der in der JP '1900 offenbarten Technik wird eine Batterielebensdauer eines intelligenten Batteriepackes, der mit einem Mikrocomputer und verschiedenen Sensoren ausgestattet ist, basierend auf einer Überwachung der Lade-Entladezustände und/oder der Anzahl der Wiederaufladevorgänge der Batterie akkurat verwaltet. Zudem übertragen die in einem Notebook-Computer (der nachstehend als Notebook-PC bezeichnet wird) und dergleichen verwendeten Batteriepacks in regelmäßigen Abständen verschiedene Arten von Daten an einen Management-Server bzw. Verwaltungsserver in einem Batterieverwaltungszentrum, wobei diese Daten durch eine eindeutige ID für einen jeweiligen Batteriepack identifiziert werden. Der Verwaltungsserver prognostiziert Beschädigungen sowie Lebenserwartung des Batteriepacks basierend auf der Verwaltung bzw. Handhabung und der Analyse von aus diesen Daten hergeleiteten Informationen. Das heißt, wenn die Beschädigung oder die Lebensdauer des Batteriesatzes prognostiziert wird, kann der Verwaltungsserver eine Warnung an einen Benutzer des in dem Notebook-PC verwendeten Batteriepacks übertragen bzw. senden und einen Zusammenbruch der Leistungsversorgung des Notebooks-PCs, der mit diesem Batteriepack betrieben wird, durch den Benutzer verhindern, indem er einen präventiven Austausch des Batteriepacks vornimmt.
Die Batterielebensdauer eines Batteriepacks, der als eine Leistungsquelle für einen Notebook-PC oder dergleichen dient, kann durch die verhältnismäßig häufigen Ladevorgänge durch eine Netzstromversorgung oder durch die Menge einer geladenen elektrischen Leistung oder durch die Anzahl von Schnellladungen nicht beeinträchtigt werden. Wenn der Batteriepack jedoch in einem Fahrzeug als dessen Antriebsleistungsquelle verwendet wird, kann die Batterielebensdauer durch ein Ladeverfahren erheblich beeinträchtigt werden, weil davon ausgegangen wird, dass der Batteriepack tagtäglich mit einer relativ hohen elektrischen Leistungsmenge aufgeladen wird.
Angesichts des vorstehenden Problems sowie weiterer Probleme schafft die vorliegende Offenbarung einen Fahrzeug-Batteriepack, der die Anzahl von Schnellladungen für eine längere Batterielebensdauer reduziert.
Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Fahrzeug-Batteriepack: eine Batterie, die einem Fahrzeug eine elektrische Leistung zuführt; eine Steuerungseinheit, die eine Lade-Aufzeichnung und eine Entlade-Aufzeichnung in einer Lade-Entlade-Historie bzw. einem Lade-Entlade-Verlauf der Batterie speichert, und wobei die Steuerungseinheit einen Ladevorgang der Batterie basierend auf einer Analyse der Lade-Entlade-Historie bzw. des Lade-Entlade-Verlaufs bestimmt. Die Steuerungseinheit bestimmt, dass der Ladevorgang entweder eine normale Ladung oder eine Schnellladung ist, wobei die Schnellladung sich von der normalen Ladung unterscheidet, und die normale Ladung ein Laden eines elektrischen Stroms pro Zeiteinheit ermöglicht, der geringer als der Ladestrom pro Zeiteinheit der Schnellladung ist.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration nimmt der Fahrzeug-Batteriepack durch Anwendung einer Lernfunktion, die in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf über den Lade-Entlade-Zyklus gespeicherte Lerndaten analysiert, von sich aus eine genaue Bestimmung dessen vor, ob eine Schnellladung erforderlich ist oder nicht. Das Ladeschema bzw. der Ladeplan gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in besonderem Maße vorteilhaft, wenn das durch den Benutzer ausgeführte Lademuster in hohem Maße zyklisch ist. Folglich wird die Anzahl der nicht notwendigen Schnellladungen des Batteriepacks reduziert, wodurch die Batterielebensdauer verlängert und zu einer Minderung der Ladekosten und einer Lastminderung gegenüber der Elektrizitätsversorgungs-Infrastruktur beigetragen wird.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kommuniziert die Steuerungseinheit zumindest mit einem Fahrzeugbetriebsverwaltungsserver, der Betriebsreservierungsdaten bezüglich eines zukünftigen Betriebs des Fahrzeugs verwaltet. Die Steuerungseinheit analysiert zudem die Lade-Entlade-Historie bzw. den Lade-Entlade-Verlauf und die Betriebsreservierungsdaten, die von dem Fahrzeugbetriebsverwaltungsserver erhalten werden, um den Ladevorgang zu bestimmen.
Der vorstehenden Konfiguration gemäß bestimmt der Fahrzeug-Batteriepack basierend auf der Analyse der Lade-Entlade-Zyklus-Daten und der Betriebsreservierungsdaten in Bezug auf den zukünftigen Fahrzeugbetrieb, die durch eine Kommunikation mit dem Fahrzeugbetriebsverwaltungsserver erhalten werden, ob die Schnellladung notwendig ist. Daher kann der Batteriepack eine Situation, wie z. B. eine ungeplante Nutzung des Fahrzeugs, die durch eine Analyse-Basisbestimmung, bei der nur bisherige Betriebsdaten bezüglich des Lade-Entlade-Zyklus herangezogen werden, nicht prognostiziert werden kann, angemessen handhaben.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung bestimmt die Steuerungseinheit basierend auf einer Analyse von (a) einer Zeit bis zu einer nächsten geplanten Nutzung entsprechend den Betriebsreservierungsdaten und (b) einer verbliebenen elektrischen Ladung in der Batterie, ob die Schnellladung notwendig ist.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird (a) in dem Fall, dass die notwendige elektrische Leistung bis zum Zeitpunkt der nächsten geplanten Nutzung in die Batterie geladen werden kann, bestimmt, dass die normale Ladung ausgeführt werden kann, und wird (b) in dem Fall, dass die notwendige elektrische Leistung nicht bis zum Zeitpunkt der nächsten geplanten Nutzung in die Batterie geladen werden kann, bestimmt, dass die Schnellladung der Batterie ausgeführt werden soll. Daher wird sowohl in einem prognostizierbaren als auch einem nicht prognostizierbaren Fall, die die nächste geplante Nutzung sein kann, eine nicht notwendige Schnellladung verhindert, und die Schnellladung des Batteriepacks wird nur für eine bestimmte bzw. notwendige Situation ausgeführt.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung überträgt die Steuerungseinheit Ladeüberwachungsdaten an eine verantwortliche Organisation, wobei die verantwortliche Organisation einen Grad der Funktionsminderung der Batterie bestimmt.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann dadurch, dass der Funktionsminderungshinweis der Batterie von einem „intelligenten” Batteriepack an die verantwortliche Organisation übertragen bzw. gesendet wird, die verantwortliche Organisation, wie z. B. ein Batteriehersteller, eine Analyse der Batterielebensdauer und/oder eine Störungsprognoseanalyse ausführen, wodurch eine rechtzeitige/geeignete Wartung des Batteriepacks ermöglicht wird. Ferner kann dadurch die verantwortliche Organisation die Batterielebensdauer sowie das Batterieproblem genau vorhersagen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung führt die Steuerungseinheit die Schnellladung nach Erhalten einer Schnellladungsanforderung von einem Benutzer des Fahrzeugs selbst dann aus, wenn die Steuerungseinheit bestimmt, dass die Schnellladung nicht erforderlich ist. Gemäß der vorstehenden Konfiguration des Batteriepacks wird die Schnellladung in einer Art und Weise ausgeführt, die die Intention bzw. Absicht des Fahrers widerspiegelt, selbst dann, wenn die Schnellladung nicht notwendig ist (d. h. verneinend bestimmt wird), was auf einer Bewertung der Lade-Entlade-Historie bzw. des Lade-Entlade-Verlaufs basiert. Dementsprechend wird die Schnellladung des Batteriepacks dadurch ausgeführt, dass die Benutzerintention priorisiert wird, wenn der Benutzer sich in einer Situation befindet, in der eine Schnellladung notwendig ist, wodurch den Anforderungen des Benutzers entsprochen wird. Zudem ermöglicht das Verhindern einer nicht notwendigen Schnellladung eine Verlängerung der Batterielebensdauer, wenn der Benutzer z. B. die Schnellladung nicht anfordert.
Die Aufgaben, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Darstellung einer Systemkonfiguration, die einen Fahrzeug-Batteriepack und einen externen Server gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
2 ein Flussdiagramm eines Steuerungsablaufs, der während des Ladens des Fahrzeug-Batteriepacks in der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
3 eine graphische Darstellung von Lerndaten für einen Lade-Entlade-Zyklus des Fahrzeug-Batteriepacks;
4 eine Darstellung von Ladungsüberwachungsdaten des Fahrzeug-Batteriepacks;
5 ein Flussdiagramm für einen Steuerungsablauf, der während des Ladens des Fahrzeug-Batteriepacks in einer zweiten Ausführungsform ausgeführt wird; und
6 eine Darstellung eines Fahrzeug-Reservierungsplans.
Die nun folgende Beschreibung befasst sich mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Gleichartige Teile sind in diesen Ausführungsformen mit gleichartigen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei in den später folgenden Ausführungsformen gleichartige Teile der Kürze halber von der Erläuterung ausgenommen sind. Kombinationen von zwei oder mehr Ausführungsformen sind, sofern nicht anders angegeben, ohne explizite Erläuterung zumindest teilweise möglich.
(Erste Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Blockdiagramm für ein Fahrzeug 1, das einen Batteriepack 10 beinhaltet, gezeigt. Bei dem Fahrzeug 1 kann es sich um ein Elektrofahrzeug handeln, das durch einen Elektromotor angetrieben wird, oder um ein Hybridfahrzeug handeln, das durch sowohl einen Elektromotor als auch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird.
Der Batteriepack 10 beinhaltet eine Mehrzahl von Batteriemodulen 13, in dem jedes Batteriemodul 13 eine Batteriezelle 14 und eine Speichereinheit 15 beinhaltet. Die Batteriemodule 13 sind austauschbar. Als die Batterie ist Batteriezelle 14 eine Basiskomponente. Die Batteriezelle 14 kann z. B. eine Lithiumionenbatterie sein. Daneben sind die Batteriezelle 14 und der Speicher 15 so strukturiert, dass sie ohne Beschädigung des Batteriemoduls 13 nicht voneinander getrennt werden können.
Der Batteriepack 10 beinhaltet ferner einen Temperatursensor 16, der die Temperatur der Batteriezelle 14 misst, einen Spannungssensor 17, der die Ausgangsspannung der Batteriezelle 14 misst, einen Stromsensor 18, der einen elektrischen Strom der Batteriezelle 14 misst, wenn die Batteriezelle 14 aufgeladen oder entladen wird, und eine Überwachungseinheit 11, die als eine Steuerungsvorrichtung oder eine Steuerungseinheit dient, die den Lade- und Entladevorgang der Batteriemodule 13 überwacht.
Das Fahrzeug 1 beinhaltet zudem einen Antriebsmechanismus 2, einen Lader 12, eine Kommunikationseinheit 4 und eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen 3. Der Antriebsmechanismus 2 beinhaltet einen Elektromotor, der das Fahrzeug 1 antreibt, und wird durch die Elektrizität von den Batteriemodulen 13 angetrieben. Zudem kann der Antriebsmechanismus 2 einen Verbrennungsmotor beinhalten, der für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 ebenfalls eine Antriebsleistung erzeugen kann.
Der Lader 12 des Fahrzeugs 1 steuert den Ladevorgang des Batteriemoduls 13. Wenn das Fahrzeug 1 durch ein Kabel mit einer Ladestation 30 verbunden ist, steuert der Lader 12 eine Ladung von der Ladestation 30 zu der Batteriezelle 14. Der Lader 12 weist eine Unterbrecherfunktion auf, die eine Ladung an die Batteriezelle 14 einem externen Signal entsprechend ermöglicht oder unterbindet. Der Lader 12 weist eine Lademengen-Steuerungsfunktion zum Steuern der Menge der geladenen Elektrizität der Batteriezelle 14 auf einen Wert zwischen einer minimalen Ladungsmenge und einer vollen Ladungsmenge in Übereinstimmung mit einem Signal auf. Die Ladestation 30 beinhaltet eine Ladevorrichtung in dem Fahrzeug 1, die eine Funktion zum Laden der Batteriezelle 14 aufweist, und eine Datenkommunikationseinheit, die mit der Kommunikationseinheit 4 des Fahrzeugs 1 kommuniziert. Als Doppelzweck-Ladestaion kann die Ladestation 30 sowohl eine Schnellladung als auch eine normale Ladung ausführen.
Die Kommunikationseinheit 4 kommuniziert mit externen Servern, Tower-Servern und dergleichen. Die Kommunikationseinheit 4 ist so konfiguriert, dass sie mit einem Server 20 drahtlos kommunizieren kann. Die Kommunikationseinheit 4 überträgt bzw. sendet Daten an den Server 20, die in einer Speichervorrichtung des Servers 20 gespeichert sein. Außer der drahtlosen Kommunikation kann die Kommunikationseinheit 4 auch noch durch nicht-drahtlose Kommunikationsmethoden, wie z. B. ein Kabel, mit einer Vorrichtung kommunizieren. Die Kommunikationseinheit 4 kann z. B. mit der Datenkommunikationseinheit der Ladestation 30 über eine Kabel- oder Drahtverbindung kommunizieren.
Die elektronische Vorrichtung 3 des Fahrzeugs kann eine Innenbeleuchtung, ein Navigationssystem, ein Audiosystem, einen Blinker bzw. Fahrtrichtungsanzeiger, eine Klimaanlage oder dergleichen beinhalten.
Auf das Fahrzeug 1 bezogene externe Einrichtungen können die Ladestation 30, den Server 20 für eine zentralisierte Verwaltung an einem externen Ort und ein Hersteller 21, der die Batteriezelle 14 herstellt, und ähnliches beinhalten. Wie bereits zuvor erwähnt, kommuniziert der Server 20 drahtlos mit der Kommunikationseinheit 4 des Fahrzeugs 1. Der Server 20 kann die Speichervorrichtung, eine Batterieeinschätzungseinheit, beinhalten und ist mit einer Datenkommunikationsvorrichtung ausgestattet, um mit dem Hersteller 21 zu kommunizieren. Die Speichervorrichtung des Servers 20 speichert verschiedene Daten, wie z. B. Fahrzeugdaten von dem Fahrzeug 1 und Stationsdaten von der Ladestation 30, sowie Analyseergebnisdaten, die durch die Batterieeinschätzungseinheit ausgegeben werden. Die Daten in der Speichervorrichtung des Servers 20 können gelesen und durch den Hersteller 21 verwendet werden.
Der Überwachungs-Controller 11 ist ein Mikrocomputer mit einem computerlesbaren Speichermedium und dient als Steuerungseinheit. In dem Speichermedium ist ein Programm gespeichert, das durch einen Computer gelesen wird. Das Speichermedium kann als eine Speichervorrichtung vorgesehen sein. Wenn es durch die Steuerungseinheit ausgeführt wird, steuert das Programm den Überwachungs-Controller 11, der als eine Vorrichtung dienen soll, auf die in der Beschreibung ausführlicher eingegangen wird, und der ein Steuerungsverfahren ausführen soll, auf das in der Beschreibung ausführlicher eingegangen wird. Der Überwachungs-Controller 11 beinhaltet eine Speichereinheit, eine Authentifizierungseinheit und eine Recheneinheit, die als eine Schaltung und ein Programm des Mikrocomputers realisiert sind.
Das Speichermedium des Überwachungs-Controllers 11 beinhaltet eine Lade-Entlade-Historie bzw. einen Lade-Entlade-Verlauf. Der Lade-Entlade-Verlauf speichert eine Aufzeichnung über die Aufladung und Entladung des Batteriemoduls 13 für eine vorbestimmte Zeitspanne und wird als ein Verlauf über die Aufladung und Entladung des Batteriemoduls 13 herangezogen. Die Lade-Entlade-Historie bzw. der Lade-Entlade-Verlauf wird kontinuierlich aktualisiert und dient als die Lerndaten für den Lade-Entlade-Zyklus. Die Lerndaten für den Lade-Entlade-Zyklus werden durch den Überwachungs-Controller 11 während einer Ladesteuerung analysiert, um ein Ladeverfahren zu bestimmen, das auch als ein Ladevorgang bezeichnet werden kann. Auf die durch den Überwachungs-Controller 11 eingehaltene Vorgehensweise wird später eingegangen.
Der Überwachungs-Controller 11 des Batteriepacks 10 kommuniziert mit dem Batteriemodul 13, dem Temperatursensor 16, dem Spannungssensor 17, dem Stromsensor 18, dem Antriebsmechanismus 2, der Kommunikationseinheit 4 und den elektrischen Vorrichtungen 3. Der Überwachungs-Controller 1 reguliert die Verwendung bzw. Nutzung der Batteriemodule 13 durch Steuern der Batteriezelle 14, des Antriebsmechanismus 2 und des Laders 12. Der Überwachungs-Controller 11 führt die vorstehende Steuerung basierend auf dem Zustand der Batteriezelle 14 aus. Der Zustand der Batteriezelle 14 kann durch die durch den Temperatursensor 16, den Spannungssensor 17 und den Stromsensor 18 bereitgestellten Daten bestimmt werden. Zum Messen weiterer Eigenschaften der Batteriezelle 14 können zudem weitere Sensoren verwendet werden. Darüber hinaus führt der Überwachungs-Controller 11 einen Batterieauthentifikationsvorgang; einen Ladesteuerungsvorgang, um zu bestimmen, ob eine Schnellladung oder eine normale Ladung ausgeführt werden soll; und einen Übertragungs- bzw. Sendevorgang zum Übertragen bzw. Senden von Ladeüberwachungsdaten an den externen Server 20 für eine Einschätzung der Batteriefunktionsminderung aus.
Bei der normalen Ladung handelt es sich um ein Verfahren zum Aufladen der Batteriezelle 14, bei dem ein elektrischer Ladestrom pro Zeiteinheit so gesteuert wird, dass er geringer als ein elektrischer Ladestrom der Schnellladung ist, und für die eine längere Ladezeit als für die Schnellladung notwendig ist. Bei der normalen Ladung kann es z. B. 10 Stunden dauern, bis die Batterie 14 voll aufgeladen ist, während bei der Schnellladung für eine vollständige Aufladung 30 Minuten bis 2 Stunden benötigt werden. Wenn die eine Kapazität von 12 V/10 Ah aufweisende Batterie 14 aufgeladen wird, entspricht deren Ladevorgang von einem Zustand der Entladung bis zur vollen Aufladung durch einen elektrischen Strom von 1 A der normalen Ladung, die 10 Stunden dauert, und entspricht das Laden derselben von einem Zustand der Entladung bis zur vollen Aufladung durch einen elektrischen Strom von 10 A der Schnellladung, die 1 Stunde dauert.
Da der elektrische Ladestrom der Schnellladung größer als der elektrische Ladestrom der normalen Ladung ist, ist die Batteriezelle 14 während der Schnellladung mit einer höheren Last ausgesetzt als während der normalen Ladung. Dadurch wird die Anzahl der Male verringert, die die Batteriezelle 14 wiederaufgeladen werden kann, welches als ein wichtiger Batteriekapazitätsindex herangezogen wird, und die Funktionsminderung bzw. Degradation der Batteriemodule 13 beschleunigt. Durch die Schnellladung kann zudem auch bewirken, dass das elektrische Stromnetz oder entsprechende Infrastrukturen mit einer höheren Last beaufschlagt werden. Indern die Anzahl der Schnellladungen verringert wird, kann die Batterielebensdauer der Batteriemodule 13 verlängert werden und die an den elektrischen Leistungs- bzw. Strominfrastrukturen anliegende Last reduziert werden.
Der Batteriepack 10 ist ein „intelligenter” Batteriepack, der einen Mikrocomputer, verschiedene Sensoren und dergleichen aufweist. Der Batteriepack 10 weist die Fähigkeit auf, Lade-Entlade-Zyklus-Muster basierend auf einer Uhr- und Kalenderfunktion des Mikrocomputers zu erlernen.
Der Speicher 15 des Batteriemoduls 13 speichert Informationen, die zum Authentifizieren des Batteriemoduls 13 herangezogen werden. Die gespeicherten Informationen können Identifikationsinformationen (ID) und Verwaltungsinformationen des Batteriemoduls 13 beinhalten. Die Identifikationsinformationen können einen Code beinhalten, aus dem hervorgeht, dass das Batteriemodul 13 eine konforme Batterie ist, und einen Code beinhaltet, aus dem hervorgeht, dass das Batteriemodul 13 auf einem autorisierten Vertriebskanal vertrieben wird. Die Verwaltungsinformationen stellen Informationen bereit, die eine vorschriftsmäßige konforme Verwendung des Batteriemoduls 13 Weise definieren. In den Verwaltungsinformationen können Bedingungen, wie z. B. die Anzahl der Male der Ladungen, ein Ladezustand, ein Entladezustand oder dergleichen, enthalten sein. Im Speicher 15 sind zudem Sicherheitsinformationen in Bezug auf die Batterie gespeichert.
Eine konforme Batterie kann eine durch einen Hersteller oder einen Verkäufer des Fahrzeugs 1 spezifizierte Batterie sein. Zudem kann es sich bei der konformen Batterie um eine durch sowohl einen Hersteller des Fahrzeugs 1 als auch einen Hersteller der Batteriezelle 14 als eine Batterie für das Fahrzeug 1 spezifizierte Batterie handeln. Darüber hinaus ist unter der konformen Batterie eine durch zumindest einen Hersteller des Fahrzeugs 1 oder einen Hersteller der Batteriezelle 14 oder beide als in dem Fahrzeug 1 verwendbar spezifizierte Batterie zu verstehen. Die konforme Batterie kann eine fast originale Batterie beinhalten, die durch eine öffentliche Organisation spezifiziert wird, oder eine fast originale Batterie sein, die durch eine Organisation spezifiziert wird, deren Organisationsmitglieder Hersteller u. ä. sind. Anders ausgedrückt heißt das, dass der Begriff der konformen Batterie nicht bloß als eine Bezeichnung für ein Originalprodukt zu verstehen ist. Das heißt, dass, wenn eine Batterie „konform” ist, dies in verschiedenen Fällen zutrifft, z. B. wenn die Batterie eine originale Batterie ist, sie eine einwandfrei funktionierende Batterie ist, eine legal erworbene Batterie ist, und so weiter. Die konforme Batterie kann durch einen Computer im Fahrzeug 1 oder durch einen externen Server, wie z. B. den Server 20, authentifiziert werden.
(Ladesteuerung der vorliegenden Offenbarung))
Wenn der Ladevorgang ausgeführt wird, wird die Ladesteuerung zum Laden der Batterie bestimmt und basierend auf (a) einer Analyse der Lerndaten des Lade-Entlade-Zyklus, der in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf gespeichert ist, und (b) einer Bestimmung, ob eine Schnellladung erforderlich ist oder nicht, ausgeführt. Auf diese Art und Weise wird eine nicht notwendige Schnellladung verhindert.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 wird ein Vorgang zum Bestimmen und Ausführen eines Ladeverfahrens erläutert. 2 ist ein Flussdiagramm eines Steuerungsablaufs, der durch den Batteriepack 10 während des Ladens ausgeführt wird, und 3 ist eine graphische Darstellung von einwöchigen Lerndaten eines Lade-Entlade-Zyklus des Batteriepacks 10, die in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf des Batteriepacks 10 gespeichert sind.
Der Überwachungs-Controller 11 des Batteriepacks 10 führt den in 2 gezeigten Vorgang aus. Wenn die Batteriezelle 14 des Fahrzeugs 1 sich in einem aufladbaren Zustand befindet, was heißen soll, dass sie bald aufgeladen wird, wird der Vorgang von 2 ausgeführt. Vom Fahrzeug 1 kann angenommen werden, dass es sich in einem aufladbaren Zustand befindet, wenn das Fahrzeug 1 geparkt oder abgestellt worden ist bzw. stillsteht und wenn ein Stecker der Ladestation 30 mit einer Anschlussdose des Fahrzeugs 1 verbunden ist, wobei die Anschlussdose als eine konforme Elektrizitätsaufnahmevorrichtung betrachtet werden kann. Sobald das Fahrzeug 1 sich in einem aufladbaren Zustand befindet, wird der Vorgang bei Schritt S10 fortgesetzt, in dem auf die in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf des Speichermediums gespeicherten Lerndaten zugegriffen wird und diese gelesen werden. 3 ist ein Beispiel für einen Lade-Entlade-Zyklus für eine Zeitspanne von einer Woche, der in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf gespeichert ist. 3 zeigt die Menge der in den Batteriemodulen 13 des Fahrzeugs 1 verbliebenen elektrischen Leistung gegenüber der Tageszeit für einen jeweiligen der Wochentage (Montag-Sonntag).
Basierend auf den in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf bereitgestellten Daten werden in dem Vorgang in Schritt S20 die Daten analysiert, um zu bestimmen, wann die nächste Entladung stattfinden wird. Mit der nächsten Entladung wird der Zeitpunkt angegeben, wenn der Benutzer des Fahrzeug 1 das nächste Mal nutzt. Der Vorgang in Schritt S30 bestimmt dann, ob eine Schnellladung notwendig ist. Insbesondere bestimmt der Vorgang basierend auf der bis zur nächsten Entladung (d. h. bis zur nächsten Nutzung) verbliebenen Zeitmenge das Ladeverfahren (d. h. eine normale Ladung oder eine Schnellladung), mit dem das Batteriemodul 13 innerhalb der in Schritt S20 berechneten Zeitspanne aufgeladen werden könnte.
Wenn z. B. die verbliebene Ladezeit bis zur nächsten Entladung mit drei Stunden berechnet wird, wird das Ladeverfahren auf die Schnellladung eingestellt, weil mit der normalen Ladung die notwendige Elektrizitätsmenge nicht in drei Stunden aufgeladen werden kann. Wenn alternativ die bis zur nächsten Entladung verbliebene Ladezeit mit zehn Stunden berechnet wird und die benötigte Elektrizität in 1 Stunde durch die Schnellladung geladen werden kann und durch die normale Ladung in 8 Stunden geladen werden kann, wird die normale Ladung ausgeführt. Das heißt, wenn in Schritt S30 mit sowohl der Schnellladung als auch der normalen Ladung die notwendige Elektrizitätsmenge innerhalb der vorgegebenen Zeit geladen werden kann (d. h. bis zur nächsten Entladung oder Nutzung), wird das Ladeverfahren auf die normale Ladung eingestellt. Ist die Schnellladung die einzige Option zum Laden der notwendigen Elektrizitätsmenge in dem vorgegebenen Zeitraum, wird das Ladeverfahren auf die Schnellladung eingestellt.
Wenn in Schritt S30 die Schnellladung als das geeignete Ladeverfahren bestimmt wird (d. h. die Schnellladung erforderlich ist), wird in dem Vorgang in Schritt S33 ein Anweisungssignal zum Ausführen der Schnellladung an die Datenkommunikationsausrüstung der Ladestation 30 übertragen bzw. gesendet. Ferner werden in Schritt S40 die Daten über die aktuelle Schnellladung in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf gespeichert und der Lade-Entlade-Verlauf aktualisiert.
Wenn in Schritt S30 bestimmt wird, dass die Schnellladung nicht erforderlich ist, wird in dem Vorgang in Schritt S31 bestimmt, ob ein Benutzer des Fahrzeugs, eine Schnellladungsanweisung gesendet hat. Die Schnellladungsanweisung wird als ein Signal gesendet, dass die Intention bzw. Absicht des Benutzers sowie dessen Anforderung einer Schnellladung darstellt. Eine solche Anforderung kann durch den Benutzer durch ein in dem Fahrzeug 1 angeordnetes Bedienfeld, z. B. eine Anzeigeeinheit auf dem Armaturenbrett; oder ein Bedienfeld an der Ladestation 30, z. B. eine Anzeigeeinheit, die sich auf oder nahe der Ladevorrichtung befindet; oder ein Bedienfeld einer anderen Vorrichtung eingegeben werden. Wenn die Schnellladungsanweisung in Schritt S31 erfasst wird, wird der Vorgang bei Schritt S33 fortgesetzt, wo ein Anweisungssignal zum Ausführen der Schnellladung an die Datenkommunikationsausrüstung der Ladestation 30 übertragen bzw. gesendet wird. Die Schnellladung wird als ein geeignetes Ladeverfahren ausgeführt, und dadurch wird der Forderung des Benutzer nach einer Schnellladung Priorität eingeräumt. Zudem werden in Schritt S40 Daten über die aktuelle Schnellladung in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf aufgezeichnet und der Lade-Entlade-Verlauf aktualisiert.
Wenn die Schnellladungsanweisung in Schritt S31 nicht erfasst wird, wird durch den Verfahrensschritt in Schritt S32 die normale Ladung als ein geeignetes Ladeverfahren ausgeführt, und ein Anweisungssignal zum Ausführen der aktuellen normalen Ladung an die Datenkommunikationsausrüstung der Ladestation 30 gesendet. Ferner werden in Schritt S40 Daten über die normale Ladung in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf aufgezeichnet und der Lade-Entlade-Verlauf aktualisiert.
Nach einem Aktualisierungsvorgang des Lade-Entlade-Verlaufs in Schritt S40 werden in dem Verfahrensschritt in Schritt S50 die Ladeüberwachungsdaten bestimmt, die herangezogen werden, um einen Grad der Funktionsminderung bzw. Degradation der Batterie zu bewerten, und die Ladeüberwachungsdaten in dem Speicher 15 des Batteriemoduls 13 gespeichert. Unter Bezugnahme auf 4 beinhalten die Ladeüberwachungsdaten Informationen über einen Vollladungs-Spannung, eine Nach-Entladungs-Spannung, die Anzahl der Male normalen Ladungen, die Anzahl der Male der Schnellladungen und die Anzahl der Male der vollständigen Entladungen. Als die Ladungsüberwachungsdaten werden die Anzahl der Male der normalen Ladungen, die Anzahl der Male der Schnellladungen und die Anzahl der Male der vollständigen Entladungen jeweils als ein Gesamtzählwert ab der erstmaligen Nutzung der Batterie gezählt. Ferner kann für den Fall, dass die bisherigen Ladeüberwachungsdaten in dem Speichermedium des Überwachungs-Controllers 11 oder in dem Server 20 gespeichert werden, der Überwachungs-Controller 11 so konfiguriert sein, dass er die Ladeüberwachungsdaten für eine neue Bewertungszeitspanne berechnen und prognostizieren kann.
In Schritt S60 überträgt bzw. sendet der Batteriepack 10 die Ladeüberwachungsdaten, die Verwaltungsinformationen und die Identifikationsinformationen (ID) des Batteriemoduls 13 durch die Kommunikationseinheit 4 an den externen Server 20. Die dem externen Server 20 bereitgestellten Informationen werden zum Aktualisieren der gespeicherten Daten in der Speichervorrichtung des Servers 20 verwendet. Unter Hinzuziehung der Verwaltungsinformationen des Batteriemoduls 13 führt die Batterieeinschätzungseinheit des Servers 20 eine Analyse bezüglich einer Batterielebensdauerprognose und einer Störungsprognose aus. Die Analyse der Batterielebensdauerprognose und der Störungsprognose kann als ein Vergleich und eine Analyse des Grads bzw. Ausmaßes der Leistungsminderung zwischen der fraglichen Batterie und einer durchschnittlichen (d. h. Standard-)Batterie durchgeführt werden.
Wenn z. B. basierend auf den ID- und Verwaltungsinformationen des Batteriemoduls 13 die Anzahl der Wiederaufladevorgänge, bei der es sich um die Anzahl der Male handelt, die jede der Batterien wiederaufgeladen werden kann, mit 1.000 normalen Ladungen und 800 Schnellladungen definiert wird, wird die verbleibende Anzahl von Wiederaufladungen reduziert. Durch eine normale Ladung (NL) wird die verbliebene Anzahl von normalen Wiederaufladevorgängen um einen reduziert, während durch eine Schnellladung (SL) die verbliebene Anzahl der normalen Wiederaufladevorgängen um 1,25 (1,25 = 1.000 NL/800 SL) reduziert wird. Daher wird durch die Batterieeinschätzungseinheit des Servers 20 basierend auf den Ladeüberwachungsdaten von 3 nach insgesamt 300 normalen Ladungen und insgesamt 500 Schnellladungen die verbliebene Anzahl der Wiederaufladevorgänge für eine normale Ladung bestimmt auf: zulässige Anzahl von NL-Wiederaufladevorgängen – ((Anzahl von ausgeführten NL + 1) – (Anzahl von ausgeführten Schnellladungen + 1,25)) = Anzahl der verbliebenen Wiederaufladevorgänge für eine normale Ladung. Unter Hinzuziehung der vorstehenden Zahlen: 1.000 – (300 × 1) + (500 × 1,25)) = 75 verbliebene Wiederaufladevorgänge für eine normale Ladung. Somit betragen die verbliebenen Lebenszyklen oder die verbliebene Anzahl der Male, die eine normale Ladung ausgeführt werden kann, 75. Genauso kann die Anzahl der verbliebenen Wiederaufladevorgänge für Schnellladungen bestimmt werden. Durch eine Schnellladung wird die Anzahl der verbliebenen Schnellladungen um 1 verringert, und durch eine normale Ladung wird die Anzahl der verbliebenen bzw. ausstehenden Schnellladungen um 0,8 (800 Schnellladungen/1.000 normale Ladungen) verringert. Somit kann die verbliebene Anzahl der Schnellladungen bestimmt werden als: 800 – ((300 × 0,8) + (500 × 1)) = 60. Somit belaufen sich die verbliebenen Lebenszyklen oder die verbliebene Anzahl der Male, die eine Schnellladung ausgeführt werden kann, auf 60.
In Schritt S70 des Verfahrens in 2 sendet der Server 20 die Batterielebensdauerprognose oder die Störungsprognose, die das Ergebnis der vorstehenden Analyse sind, an den Batteriepack 10 und/oder den Hersteller 21. Die Ergebnisse können wie entsprechend dem Verfahren gefordert gesendet werden, wodurch der Überwachungs-Controller 11 einen aktuellen Batteriezustand vor Beendung der Ladesteuerung erhalten kann. Infolge des Erhaltens der vorstehenden Analyse kann der Benutzer des Herstellers 21 die notwendigen Wartungsschritte zum Auswechseln der Batterie o. ä. ergreifen, wodurch eine sichere und bequeme Verwendung des Produkts gewährleistet wird. Schritt S70 muss nicht unbedingt ausgeführt werden, weil, sogar ohne den Schritt S70, der Hersteller 21 den Benutzer kontaktieren kann, um ihm mitzuteilen, dass Wartungsarbeiten notwendig sind. Zudem kann die Analyse durch den Server 20 bezüglich der Batterielebensdauerprognose und der Störungsprognose so konfiguriert sein, dass sie durch den Hersteller 21 jederzeit auf Anfrage anwendbar und abrufbar ist.
Nachstehend werden die vorteilhaften Effekte des Batteriepacks 10 in der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Der Batteriepack 10 beinhaltet das Batteriemodul 13 zum Laden und Entladen von Elektrizität zum Antreiben des Fahrzeugs 1, und den Überwachungs-Controller 11 zum Steuern des Ladevorgangs des Batteriemoduls 13. Der Überwachungs-Controller 11 speichert die bisherigen Lade-Aufzeichnungen und die bisherigen Entlade-Aufzeichnungen in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf des Speichermediums, und, nachdem eine Ladeanforderung vorliegt, führt er eine Schnellladebestimmung basierend auf einer Analyse der Lerndaten des Lade-Entlade-Zyklus, der in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf gespeichert ist, dahingehend aus, ob die Schnellladung ausgeführt werden soll oder nicht. Wenn bei der vorstehenden Bestimmung die Bestimmung, dass die Schnellladung notwendig ist, bejaht wird, führt der Überwachungs-Controller 11 die Schnellladung aus, und wenn in Bezug auf diese Anforderung die Bestimmung verneint wird, d. h. die Schnellladung nicht notwendig ist, wird die normale Ladung ausgeführt, wobei der elektrische Ladestrom so gesteuert wird, dass er pro Zeiteinheit geringer ist als der elektrische Ladestrom der Schnellladung.
Die zum Antreiben des Fahrzeugs verwendete Batterie soll eine hohe Kapazität aufweisen und relativ häufig aufgeladen und entladen werden können. Nimmt man nun an, das dass Nutzungsmuster der Fahrzeugbatterie den Lebenszyklus und andere Faktoren des Fahrzeugnutzers deutlich widerspiegelt, dürfte das Nutzungsmuster der Batterie einen äußerst gut prognostizierbaren und wiederholbaren Lade-Entlade-Zyklus für eine Zeitspanne von einer Woche, zwei Wochen, jeder zweiten Woche oder einem Monat oder dergleichen ergeben.
Somit kann der Batteriepack 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der die Daten des benutzerspezifischen Lade-Entlade-Zyklus erlernt und analysiert, die Zeitdauer prognostizieren, die dem Benutzer zum Laden der Batterie (d. h. eine reservierbare Ladezeit) bis zur nächsten Entladung (d. h. bis zum nächsten Mal, wenn das Fahrzeug genutzt wird) bleibt. Wenn in der Zeit, in der ein Laden möglich ist, die notwendige Lademenge durch die normale Ladung ermöglicht wird, wird die Schnellladung verhindert oder umgangen, um die an der Batterie anliegende Last zu verringern und um eine längere Batterielebensdauer zu ermöglichen. Das heißt, dass durch Verhindern der nicht notwendigen Schnellladung die Batterielebensdauer verlängert wird, und dass die Ladekosten und Ladelast, die der elektrischen Stromnetz-Infrastruktur auferlegt wird, vermindert werden. Der vorstehend beschriebene Batteriepack 10 trägt zu einer Minderung des Spitzenverbrauchswerts der zum Laden der Batterie verwendeten Elektrizität bei.
Der Überwachungs-Controller 11 kann beispielsweise die Ladeüberwachungsdaten zum Bewerten des Grads der Funktionsminderung bzw. Degradation der Batterie an eine verantwortliche Organisation(en) übertragen bzw. senden. Eine verantwortliche Organisation kann eine Organisation sein, die mit der Batterie in gewisser Verbindung steht bzw. gewissermaßen mit ihr zu tun hat, wie z. B. Hersteller der Batterie, Hersteller des Fahrzeugs u. ä. Der Batteriepack 10, der einen Controller beinhaltet, kann die Ladeüberwachungsdaten der Batterie an die verantwortlichen Organisation(en) übertragen. Die verantwortliche(n) Organisation(en) führt (führen) dann eine Batterielebensdaueranalyse und eine Störungsprognoseanalyse aus, wodurch eine rechtzeitige Wartung der Batterie möglich gemacht wird. Ferner werden durch die verantwortliche Organisation eine äußerst exakte Produktlebensdauerprognose und Störungsprognose realisiert, wodurch dem Benutzer eine sicherere und bequemere Anwendung des Produkts ermöglicht wird.
Wenn ein Benutzer außerdem die Ausführung einer Schnellladung anfordert oder anweist, führt der Überwachungs-Controller 11 die Schnellladung selbst dann aus, wenn bestimmt wird, dass die Schnellladung nicht erforderlich ist. Dieser Steuerung zufolge kann die die Intention des Benutzer widerspiegelnde Schnellladung selbst dann ausgeführt werden, wenn basierend auf dem Lade-Entlade-Verlauf bestimmt wird, dass die Schnellladung nicht erforderlich ist. Daher kann in einer Situation, die die Schnellladung erfordert, der Batteriepack 10 die eine Intention des Benutzer priorisierende Schnellladung ausführen, und falls keine Benutzeranforderung für die Schnellladung vorliegt, d. h. wenn der Batteriepack 10 sich in einem Auto-Lade-Betriebsmodus befindet, in dem die Ladebestimmungssteuerung einer Maschine oder einem Controller überlassen wird, wird die Verlängerung der Batterielebensdauer des Batteriepacks 10 priorisiert, wobei die Verminderung der Schnellladungen auf das Minimum reduziert wird.
(Zweite Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 soll die zweite Ausführungsform erläutert werden, die durch eine andere Ladesteuerung als die Ladesteuerung der ersten Ausführungsform gekennzeichnet ist. 5 ist ein Flussdiagramm für einen Steuerungsablauf, der während des Ladens des Batteriepacks 10 in der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird, und 6 ist eine Darstellung einer Fahrzeugreservierungstabelle, die durch einen Fahrzeugbetriebs-Verwaltungsserver 22 verwaltet wird. Zudem weist der Batteriepack 10, der den Vorgang gemäß der zweiten Ausführungsform ausführt, die gleiche Konfiguration wie die erste Ausführungsform auf, die in 1 gezeigt ist, und weist zudem die gleichen vorteilhaften Effekte wie die erste Ausführungsform auf.
Durch die charakteristische Ladungssteuerung, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wird, wird, neben der Ladungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform, eine nützliche Ladesteuerung ausgeführt, die eine nicht reguläre Nutzung des Fahrzeugs handhabt, die anhand des Lade-Entlade-Verlaufs nicht prognostizierbar ist.
Jeder Schritt des Flussdiagramms von 5 wird durch den Überwachungs-Controller 11 des Batteriepacks 10 ausgeführt. Das Verfahren gemäß 5 wird, wie das Verfahren gemäß 2, initiiert, wenn die Batteriezelle 14 des Fahrzeugs 1 sich in einem Zustand befindet, in dem ein Laden möglich ist, was so viel heißt, dass diese kurz vor dem Aufladen steht. In Schritt S100 werden die Betriebsreservierungsdaten, die durch einen Fahrzeugbetriebsverwaltungsserver 22 verwaltet werden, erhalten. Der Fahrzeugbetriebsverwaltungsserver 22 ist ein externer Server, der mit der Kommunikationseinheit 4 des Fahrzeugs kommuniziert (wie in 1 gezeigt ist). Bei den erhaltenen Betriebsreservierungsdaten kann es sich um einen Reservierungsplan des Fahrzeugs 1 handeln, in dem die zukünftige Nutzung des Fahrzeugs 1 für eine vorbestimme Zeitspanne vorgesehen ist, sobald der aktuelle Ladevorgang abgeschlossen ist. Wenn z. B. das Batteriemodul 13 an einem Dienstag um 15:00 aufgeladen wird, kann man dem Reservierungsplan die reservierte Nutzung des Fahrzeugs für jedes Zeitfenster während der nächsten 24 Stunden entnehmen.
Der Reservierungsplan wird in Form von Daten erzeugt und verwaltet, wenn das Fahrzeug 1, das den Batteriepack 10 aufweist, von mehreren Nutzern gemeinsam verwendet wird. Das Fahrzeug 1 kann z. B. von einer unbekannten Anzahl von Personen, die die Nutzung des Fahrzeugs 1 reservieren, durch ein Reservierungssystem gemeinsam genutzt werden, auf das durch das Internet, ein tragbares Anschlussgerät oder dergleichen zugegriffen werden kann. Ein Beispiel dafür kann ein Autovermietungssystem sein. Das Fahrzeug kann außerdem von einer Gruppe von Personen, wie z. B. Familienmitgliedern, Bekannten o. ä., gemeinsam nach dem Motto „Wer zuerst kommt, mahlt zuerst” genutzt werden. In einer jeweiligen Situation ist die Reservierung des Fahrzeugs für die erste Person sichergestellt, wenn das gewünschte Zeitfenster frei ist, und das reservierte bzw. vorbehaltene Nutzungsrecht des Fahrzeugs kann in der Regel nur für das reservierte Zeitfenster durch die reservierende Person ausgeübt werden.
In Schritt S110 wird der erhaltene Reservierungsplan analysiert, um zu bestimmen, ob, innerhalb der nächsten 24 Stunden, nachdem der Ladevorgang abgeschlossen worden ist, das Fahrzeug 1 für einen nicht regulären Nutzer oder eine nicht reguläre Benutzung reserviert ist. Die Nutzung des Fahrzeugs 1 durch einen nicht regulären Nutzer oder einen regulären Nutzer wird durch den Fahrzeugbetriebsverwaltungsserver 22 ermöglicht. Basierend auf 6 handelt es sich bei Herrn „A” um einen regulären Nutzer, und bei Herrn „B” um einen nicht regulären Nutzer. Herr „A” hat das Fahrzeug 1 für Dienstag zwischen 17:00 Uhr und 19:00 Uhr und dann wieder für Mittwoch zwischen 6:00 Uhr und 8:00 Uhr reserviert. Herr „B” hat das Fahrzeug für Dienstag von 21:00 bis 23:00 reserviert.
Wenn in Schritt S110 bestimmt wird, dass es einen nicht regulären Benutzer gibt, wird in dem Vorgang in Schritt S111 die Zeitdauer zwischen dem aktuellen Ladevorgang und der nächsten Reservierung sowie die verbliebene Menge der elektrischen Ladung in den Batteriemodulen 13 bestimmt. Basierend auf diesen Informationen bestimmt der Vorgang in Schritt S111, wie viel Zeit benötigt wird, um das Batteriemodul 13 zu laden, und wie viel Zeit tatsächlich zur Verfügung steht, um das Batteriemodul 13 zu laden. Unter Verwendung der gleichen Analyse von Schritt S30 von 2 bestimmt der Vorgang in Schritt S112, ob die Schnellladung notwendig ist. Ist keine Schnellladung notwendig, wird die normale Ladung in Schritt S113 (ähnlich wie in Schritt S32 von 2) ausgeführt. Nach der normalen Ladung werden in dem Vorgang in Schritt S160 die Daten oder Informationen bezüglich der aktuellen normalen Ladung in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf aufgezeichnet, und der Lade-Entlade-Verlauf wird (ähnlich wie in Schritt S40 von 2) aktualisiert. Wenn in Schritt S112 in dem Vorgang bestimmt wird, dass die Schnellladung notwendig ist, wird die Schnellladung in Schritt S114 (ähnlich wie zu Schritt S33 in 2) ausgeführt. Nach der Schnellladung werden in dem Vorgang in Schritt S160 die Daten oder Informationen bezüglich der aktuellen Schnellladung in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf aufgezeichnet, und der Lade-Entlade-Verlauf wird (ähnlich wie in Schritt S40 von 2) aktualisiert.
Gemäß dem Reservierungsplan in 6 erfasst der Überwachungs-Controller 11 z. B. die reguläre Nutzung des Fahrzeugs durch Herrn „A” und die nicht reguläre Nutzung durch Herrn „B”. Wenn Herr „A” das Fahrzeug 1 um 19:00 zurückbringt und das Fahrzeug 1 sich in einem Zustand befindet, in dem es aufgeladen werden kann, erfasst der Überwachungs-Controller 11 eine nicht reguläre Reservierung durch Herrn „B” um 21:00 Uhr. Im Rahmen eines regulären Planes, wonach Herr „B” nicht auf dem Reservierungsplan steht, kann der Überwachungs-Controller 11 die notwendige Elektrizitätsmenge bei der normalen Ladung laden, weil das Fahrzeug 1 ab dem aktuellen Zeitpunkt bis Mittwoch, 6:00 Uhr, dem Zeitpunkt, wenn Herr „A” das Fahrzeug einer regulären Reservierung entsprechend planmäßig nutzt, kontinuierlich laden würde. Bei der regulären Benutzung oder nicht regulären Reservierung durch Herrn „B”, die um 21:00 Uhr beginnt, die durch den Lade-Entlade-Verlauf nicht erfasst werden kann, jedoch auf dem Reservierungsplan vorgesehen wurde, kann der Überwachungs-Controller 11 jedoch bestimmen, dass die für die Reservierung von Herrn „B” benötigte elektrische Ladungsmenge nicht durch bzw. im Rahmen der normalen Ladung geladen werden kann, und stattdessen eine Schnellladung ausführen. Wenn außerdem Herr „B” das Fahrzeug um etwa 23:00 Uhr wiederbringt und das Fahrzeug in einen Zustand versetzt, in dem ein Aufladen möglich ist, kann der Überwachungs-Controller 11 dann bestimmen, dass die für Herrn „A”s reguläre Reservierung um 6:00 Uhr notwendige elektrische Ladungsmenge nicht durch bzw. im Rahmen einer normalen Ladung geladen werden kann, und führt die Schnellladung aus.
Wenn in dem Vorgang in Schritt S110 von 5 bestimmt wird, dass keine nicht reguläre Reservierung ansteht, wird in Schritt S120 (ähnlich wie in Schritt S10 von 2) auf den Lade-Entlade-Verlauf in dem Speichermedium zugegriffen. In Schritt S130 wird eine Analyse des Lade-Entlade-Zyklus des Lade-Entlade-Verlauf vorgenommen, um die Zeitdauer, die bis zur nächsten prognostizierten Nutzung zur Verfügung steht, und die in dem Batteriemodul 13 verbliebene Ladungsmenge zu bestimmen (ähnlich wie in Schritt S20 von 2). Wenn z. B. der Ladezustand zwischen einer bestimmten Zeitspanne in dem Lade-Entlade-Zyklus von 100% auf 90% abfällt, kann eben diese Zeitspanne als die nächste geplante Nutzung des Fahrzeugs 1 bestimmt werden. Dann wird in Schritt S140 bestimmt, ob die Schnellladung notwendig ist (ähnlich wie in Schritt S30 von 2).
Wenn in Schritt S140 bestimmt wird, dass die Schnellladung notwendig ist, wird die Schnellladung in Schritt S141 (ähnlich wie in Schritt S114 von 5 und Schritt S33 von 2) ausgeführt, und die Daten über die aktuelle Schnellladung wird in der Lade-Entlade-Historie bzw. dem Lade-Entlade-Verlauf in Schritt S160 aufgezeichnet, während der Lade-Entlade-Verlauf (ähnlich wie in Schritt S40 von 2) aktualisiert wird. Wenn zudem in Schritt S140 bestimmt wird, dass die Schnellladung nicht notwendig ist, wird in Schritt S150 die normale Ladung ausgeführt (ähnlich wie in Schritt S113 von 5 und S32 von 2), und die Daten über die aktuelle normale Ladung wird in den Lade-Entlade-Verlauf in Schritt S160 geschrieben, und der Lade-Entlade-Verlauf wird (ähnlich wie in Schritt S40 von 2) aktualisiert.
In Schritt S170 werden (ähnlich wie in Schritt S50 von 2) die Ladeüberwachungsdaten des Batteriemoduls 13 bestimmt und im Speicher 15 gespeichert. In Schritt S180 überträgt bzw. sendet der Batteriepack 10 (ähnlich wie in Schritt S60 von 2) die Ladeüberwachungsdaten, die Verwaltungsinformationen und die Identifikations-ID der Batteriemodule 13 durch die Kommunikationseinheit 4 an den externen Server 20.
Ferner bestimmt und überträgt der Server 20 in Schritt S190 die Batterielebensdauerprognose oder Störungsprognose oder dergleichen an den Batteriepack 10 und/oder den Hersteller 21. Dann wird die Ladesteuerung für den aktuellen Zyklus beendet. Durch Erhalt des Analyseergebnisses kann der Benutzer oder Hersteller 21 einen Wartungsschritt bzw. eine Wartungsmaßnahme, wie z. B. einen Batteriewechsel, nach Bedarf vornehmen und die sichere und bequeme Verwendung bzw. Nutzung des Produkts sicherstellen.
Von den Schritten in dem aktuellen Flussdiagramm der Ladesteuerung muss Schritt S190 nicht unbedingt ausgeführt werden. Auch ohne den Schritt S190 nimmt der Hersteller 21 bei Feststellung einer Störung der Batterie mit dem Benutzer Kontakt auf, um ihm/ihr die Störung mitzuteilen und die notwendige Wartung vorzunehmen. Außerdem kann die Analyse durch den Server 20 in Bezug auf die Batterieanomalitätsprognose so konfiguriert sein, dass sie der Hersteller 21 jederzeit auf Verlangen verwenden und abrufen kann.
Wenn ferner die Nutzung des Fahrzeugs durch Herrn „B” jeden Dienstag ab 21:00 in 6 sich als eine reguläre Reservierung herausstellt, wird der Reservierungsplan des Fahrzeugbetriebsverwaltungsservers 22 aktualisiert und die Nutzung des Fahrzeugs durch Herrn „B” als eine reguläre Reservierung und nicht als eine nicht reguläre Reservierung erkannt bzw. zur Kenntnis genommen.
Wenn sich außerdem die Nutzung des Fahrzeugs durch Herrn „B” jeden Dienstag ab 21:00 Uhr in 6 als eine reguläre Reservierung herausstellt, wird eine Neuberechnungsanalyse der Batterielebensdauer durch eine Eingabe von Informationen, wie z. B. eine Änderung der Nutzungsbedingung des Batteriepacks 10, in den Server 20 ermöglicht. Nach Bedarf kann der Benutzer außerdem über Verkürzung der Batterielebensdauer benachrichtigt werden, oder die Warnung über die verkürzte Batterielebensdauer kann an den Benutzer gesendet werden.
Nachstehend erfolgt eine Erläuterung der vorteilhaften Wirkungen des Batteriepacks 10 in der vorliegenden Ausführungsform. Der Überwachungs-Controller 11 kommuniziert mit dem Fahrzeugbetriebsverwaltungsserver 22, um den Fahrzeugreservierungsplan bezüglich der zukünftigen Nutzung des Fahrzeugs 1 zu erhalten. Dann bestimmt der Überwachungs-Controller 11 basierend auf dem Fahrzeugreservierungsplan und den Informationen in dem Lade-Entlade-Verlauf, ob eine Schnellladung notwendig ist. Auf diese Weise kann die Notwendigkeit einer Schnellladung sogar in einer Situation der nicht regulären Fahrzeugnutzung, die durch eine Analyse des Lade-Entlade-Verlaufs nicht bestimmt werden kann, korrekt bestimmt werden.
Zusammenfassend wird dadurch, dass der Überwachungs-Controller 11 die Analyse der verbleibenden Batterieladungsmenge und der Zeit bis zur nächsten Nutzung basierend auf den Nutzungsreservierungsdaten, die durch den externen Fahrzeugbetriebsverwaltungsserver 22 in Schritt S111 verwaltet werden, ausführt, bestimmt, dass die Schnellladung entweder erforderlich ist oder nicht.
Einer derartigen Steuerung entsprechend wird bestimmt, dass die normale Ladung ausgeführt wird, wenn die erforderliche Elektrizitätsmenge in der Batterie bis zum Zeitpunkt der nächsten geplanten Nutzung geladen werden kann, und bestimmt, dass die Schnellladung ausgeführt wird, wenn der Zeitpunkt bis zur nächsten geplanten Nutzung für das Laden der erforderlichen Elektrizitätsmenge in der Batterie nicht ausreicht. Auf diese Art und Weise können sowohl die reguläre als auch die nicht reguläre Nutzung des Fahrzeugs, die basierend auf dem Lade-Entlade-Verlauf prognostiziert werden können oder nicht, jeweils in angemessener Art und Weise gehandhabt werden, indem die Schnellladung nur für die erforderliche Zeit ausgeführt wird oder indem die unnötige Schnellladung verhindert wird.
(Andere Ausführungsformen)
Auch wenn die vorliegende Offenbarung in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform derselben unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung in vollem Umfang beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, dass für den Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen offensichtlich sind.
Der Lade-Entlade-Verlauf muss z. B. nicht von Anfang an Daten beinhalten, und kann Daten zum Zeitpunkt des erstmaligen Ladens des Batteriepacks 10 speichern, und die Daten können bei jeder Ladung und Entladung aktualisiert werden oder der Lade-Entlade-Verlauf kann zunächst einen Standard-Verlauf (d. h. voreingestellte bzw. vom Hersteller voreingestellte Daten) aufweisen, der bei jeder Ladung und Entladung aktualisiert werden kann.
Die Ladestation 30 muss keine Datenkommunikationsausrüstung aufweisen. Wenn die Ladestation keine Datenkommunikationsausrüstung aufweist, ist der intelligente Batteriepack der vorliegenden Erfindung immer noch in der Lage, Daten über die Ladung und Entladung zu speichern.
Der Fahrzeug-Batteriepack kann durch eine Vorrichtung geladen werden, die keinen physikalischen bzw. tatsächlichen Kontaktbereich aufweist. Das heißt, dass eine Ladespule des Laders verwendet werden kann, um den Batteriepack drahtlos zu laden. Wenn der Batteriepack drahtlos geladen wird, kann das den Batteriepack tragende Fahrzeug in einer Position an der Ladestation so abgestellt werden, dass ein Elektrizitätsaufnahmebereich des Fahrzeugs in eine der Ladespule des Laders in der Ladestation gegenüberliegende Position versetzt wird.
Der Fahrzeug-Batteriepack kann auf viele verschiedene Fahrzeuge angewendet werden, vorausgesetzt die Fahrzeuge werden durch eine elektrische Ladung in einer Batterie angetrieben. Das heißt z. B., dass ein Hybridfahrzeug durch die elektrische Ladung in der Batterie angetrieben werden kann, die durch Verwendung einer in Elektrizität umgewandelten Leistung eines Verbrennungsmotors aufgeladen wird.
Der Speicher 15, der in jedem der Batteriemodule 13 angeordnet ist, kann, anstelle der Verwaltungsinformationen von einem jeweiligen der Batteriemodule 13, die Verwaltungsinformationen des gesamten Batteriepacks 10 speichern. Die Verwaltungsinformationen gemäß einer solchen Konfiguration können einen Garantiezeitraum, einen Ladezustand und einen Entladezustand des gesamten Batteriepacks 10 beinhalten.
Die jeweiligen Batteriemodule 13 können so konfiguriert sein, dass sie eine einzige Batteriezelle 14 beinhalten, oder können so konfiguriert sein, dass sie viele, sprich mehrere Batteriezellen 14 beinhalten. Ferner kann der Hersteller 21 ein Hersteller der Batteriezelle 14 oder ähnlichem sein, oder kann ein Hersteller des Batteriepacks 10 oder ein Hersteller des Fahrzeugs 1 sein.
Derartige Änderungen, Modifizierungen sowie eine Kurzfassung des Plans sind als in dem in den angehängten Ansprüchen definierten Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung beinhaltet zu betrachten.
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 Patentliteratur

JP 2007-221900 [0002]

Claims

Fahrzeug-Batteriepack (10), aufweisend: eine Batterie (14), die eine elektrische Leistung an ein Fahrzeug (1) liefert; eine Steuerungseinheit (11), die eine Ladeaufzeichnung und eine Entlade-Aufzeichnung in einer Lade-Entlade-Historie der Batterie (14) speichert, und wobei die Steuerungseinheit (11) einen Ladevorgang der Batterie (14) basierend auf einer Analyse der Lade-Entlade-Historie bestimmt; und wobei die Steuerungseinheit (11) bestimmt, dass der Ladevorgang entweder eine normale Ladung oder eine Schnellladung ist, wobei die Schnellladung sich von der normalen Ladung unterscheidet, und die normale Ladung einen elektrischen Ladestrom pro Zeiteinheit bereitstellt, der geringer als der Ladestrom pro Zeiteinheit der Schnellladung ist.
Fahrzeug-Batteriepack (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit (11) zumindest mit einem Fahrzeugbetriebsverwaltungs-Server (22) kommuniziert, der Betriebsreservierungsdaten bezüglich eines zukünftigen Betriebs des Fahrzeugs (1) verwaltet; und die Steuerungseinheit (11) die Lade-Entlade-Historie und die Betriebsreservierungsdaten analysiert, die von dem Fahrzeugbetriebsverwaltungs-Server (22) erhalten werden, um den Ladevorgang zu bestimmen.
Fahrzeug-Batteriepack (10) nach Anspruch 2, wobei die Steuerungseinheit (11) basierend auf einer Analyse von (a) einer Zeit bis zu einer nächsten geplanten Nutzung gemäß den Betriebsreservierungsdaten und (b) einer verbleibenden elektrischen Ladung in der Batterie (14) bestimmt, ob die Schnellladung notwendig ist.
Fahrzeug-Batteriepack (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungseinheit (11) Ladeüberwachungsdaten an eine verantwortliche Organisation überträgt, wobei die verantwortliche Organisation einen Grad einer Funktionsminderung der Batterie bestimmt.
Fahrzeug-Batteriepack (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungseinheit (11) die Schnellladung nach Erhalten einer Schnellladungsanforderung von einem Benutzer des Fahrzeugs (1) ausführt, selbst wenn die Steuerungseinheit (11) bestimmt, dass die Schnellladung nicht erforderlich ist.