DE102011109422A1

DE102011109422A1 - Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102011109422A1
Application number: DE102011109422A
Authority: DE
Inventors: Markus Bulling; Holger Lochner; Daniel Navarro Rios; Ralf Oestreicher; Christoph Saalfeld; Hendrik Sörensen; Patrick Wolf
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2013-02-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie (2) eines Fahrzeuges (1), wobei das Fahrzeug (1) zum Aufladen der Batterie (2) mittels eines Ladekabels (4) mit einer Aufladestation (3) verbunden ist, aufweisend die Schritte: fahrzeugseitiges Ermitteln der Art der Kommunikationsverbindung (7) zwischen dem Fahrzeug (1) und der Aufladestation (3), fahrzeugseitige Auswahl eines der ermittelten Art der Kommunikationsverbindung (7) zugeordneten Lademodus und fahrzeugseitiges Berechnen eines zeitlich segmentierten Basisladeprofils in Abhängigkeit des ausgewählten Lademodus sowie einer maximalen Nennleistung der Aufladestation (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug zum Aufladen der Batterie mittels eines Ladekabels mit einer Aufladestation verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für das Laden der Batterien von Elektrofahrzeugen werden zwischen dem Fahrzeug und der Aufladestation zahlreiche Ladeparameter ausgetauscht. Diese sollen unter anderem dazu dienen, das Laden der Batterie des Fahrzeugs zu optimieren, z. B. auch unter dem Aspekt der anfallenden Stromkosten die je nach Zeitpunkt des Ladevorgangs unterschiedlich hoch sein können. Des Laden eines Elektrofahrzeugs, das zur Energiespeicherung eine Hochvolt-Batterie einsetzt, erfordert das Beachten mehrerer Randbedingungen, die zum einen vom Fahrzeug und seinen Komponenten selbst aufgestellt werden, zum anderen muss die Verfügbarkeit von Energie im Stromnetz berücksichtigt werden. Darüber hinaus kann der Kunde eigene Anforderungen einbringen.
Aus der DE 10 2009 019 753 A1 sind ein Verfahren und eine Anordnung zur Datenkommunikation zwischen einem Diensteanbieter und einem Fahrzeug mit elektrischem Antrieb bekannt, wobei eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und dem Diensteanbieter über eine erste drahtlose Verbindung herstellbar ist. Wenn das Fahrzeug an einer Ladestation über eine Ladeverbindung zum Laden eines im Fahrzeug vorgesehenen Akkumulators angeschlossen ist oder wird, wird eine weitere Kommunikationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und dem Diensteanbieter über die Ladestation hergestellt. Der Stand der Technik geht davon aus, dass die Art der hergestellten Kommunikationsverbindung festgelegt ist. Dies hat den Nachteil, dass die Kommunikationsverbindung einen bestimmten Standard erfüllen muss. Das Fahrzeug ist somit nicht in der Lage, mit einer Ladestation zu kommunizieren, welche diesen Standard nicht anbietet.
Hiervon ausgehend, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufladen von in Fahrzeugen (insbesondere Elektrofahrzeugen) installierten Batterien, die insbesondere zum Antreiben der Fahrzeuge dienen, bereitzustellen, das diese Einschränkung nicht aufweist.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges vorgesehen, wobei das Fahrzeug zum Aufladen der Batterie mittels eines Ladekabels mit einer Aufladestation verbunden ist, aufweisend die Schritte: fahrzeugseitiges Ermitteln der Art der Kommunikationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und der Aufladestation, fahrzeugseitige Auswahl eines der ermittelten Art der Kommunikationsverbindung zugeordneten Lademodus, fahrzeugseitiges Berechnen eines zeitlich segmentierten Basisladeprofils in Abhängigkeit des ausgewählten Lademodus sowie einer maximalen Nennleistung der Aufladestation.
Die Kommunikationsverbindung wird bevorzugt über das Ladekabel hergestellt. Es ist aber auch die Herstellung einer drahtlosen Verbindung denkbar, die von dem Ladekabel unabhängig ist. Das Basisprofil wird vorzugsweise als Vektor gespeichert, d. h. es ist eine Variable, die sich aus mehreren Elementen zusammensetzt. Vorzugsweise stellt jedes Element die Ladeleistung für einen Zeitabschnitt dar. Die Dauer des Zeitabschnittes ist bevorzugt konfigurierbar. Weiterhin bevorzugt wird die maximale Nennleistung der Aufladestation aus Parametern, insbesondere den Parametern maximaler Ladestrom, maximale Netzspannung und Wirkungsgrad der Aufladestation berechnet. Vorteilhaft wird zunächst eine konstante Ladeleistung für die Dauer der Ladung angenommen, d. h. alle Elemente des Ladeprofils, die bis zum Erreichen des Ladeziels durchlaufen werden, werden auf denselben Wert gesetzt. Da die Batterie, je nach verwendeter Technologie, keine konstante Ladeleistung unterstützt, werden insbesondere mit Hilfe einer Kennlinie der Batterie diejenigen Elemente identifiziert, deren Ladeleistung niedriger als die ermittelte maximale Ladeleistung ist. Bevorzugt werden die Werte dann entsprechend der Batteriekennlinie modifiziert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird festgestellt, dass keine Kommunikationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und der Aufladestation existiert oder dass es sich bei der ermittelten Art der Kommunikationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und der Aufladestation um eine Kommunikationsverbindung nach der Norm IEC 61851-1 oder um eine Kommunikationsverbindung nach der Norm ISO/IEC 15118 handelt. In der Norm IEC 61851-1 wird die Fahrzeugschnittstelle für das Wechselstrom-Laden von Elektrofahrzeugen beschrieben. Das wesentliche Merkmal dieser Schnittstelle ist ein Pilotsignal, über das die Ladesäule mittels Pulsweitenmodulation dem angeschlossenen Fahrzeug mitteilt, welchen maximalen Strom das Fahrzeug laden darf bzw. das Fahrzeug durch eine Pegelbeeinflussung der Ladesäule den eigenen Ladezustand mitteilt. In der Norm IEC 61851-1 sind für dieses Signal unter anderem Toleranzen bzw. Übergangszeiten zwischen Zustandsänderungen definiert. Die Norm ISO/IEC 15118 spezifiziert die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladesäule, sowie eine abstrakte Backend-Interaktion der Ladesäule. Dabei soll zum einen ein automatischer Ladevorgang ohne eine Interaktion des Fahrers mit der Ladesäule ermöglicht werden, wobei die Ladesäule nicht ständig mit dem Backend verbunden sein muss. Zum anderen werden unter anderem Tarifinformationen und die Information, welchen maximalen Strom das Fahrzeug laden darf, an das Fahrzeug übertragen.
Bevorzugt wird, wenn keine Kommunikationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und der Aufladestation ermittelt wird, ein erster Lademodus ausgewählt, der insbesondere das Ermitteln der physikalischen Grenze der Aufladestation, das Ermitteln der physikalischen Grenze des Ladekabels, das Ermitteln des länderspezifischen Strom-Grenzwertes sowie das Erfassen einer Fahrereingabe umfasst. Der länderspezifischer Grenzwert wird vorzugsweise anhand einer Ländercodierung ermittelt. Er wird bevorzugt für jedes Land fest vorgegeben und dient zur Absicherung, so dass der im jeweiligen Land gültige maximale Strom nicht überschritten werden kann. Die Fahrereingabe wird insbesondere nur berücksichtigt, sofern sie kleiner als die physikalischen Grenzen der Aufladestation und des Ladekabels sowie der länderspezifische Strom-Grenzwert ist.
Weiterhin vorzugsweise wird, wenn eine Kommunikationsverbindung nach IEC 61851-1 zwischen dem Fahrzeug und der Aufladestation ermittelt wird, ein zweiter Lademodus ausgewählt, der insbesondere das Ermitteln der physikalischen Grenze der Aufladestation, das Ermitteln der physikalischen Grenze des Ladekabels, das Ermitteln des maximalen Ladestroms durch eine Auswertung eines PWM-Signals sowie das Erfassen einer Fahrereingabe umfasst. Im Rahmen der Kommunikation nach IEC 61851-1 wird der maximale Ladestrom vorzugsweise mittels eines pulsweitenmodulierten Signals kommuniziert. Die Fahrereingabe wird wiederum vorzugsweise nur berücksichtigt, sofern sie kleiner als die physikalischen Grenzen der Aufladestation und des Ladekabels sowie die Vorgabe durch das PWM-Signal ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird, wenn eine Kommunikationsverbindung nach ISO/IEC 15118 zwischen dem Fahrzeug und der Aufladestation ermittelt wird, ein dritter Lademodus ausgewählt, der insbesondere das Ermitteln der physikalischen Grenze der Aufladestation, das Ermitteln der physikalischen Grenze des Ladekabels, die Auswertung der über die Kommunikationsverbindung empfangenen Informationen, insbesondere der zur Auswahl stehenden Tarife sowie das Erfassen einer Fahrereingabe umfasst. Im Rahmen der Kommunikation nach IEC 15118 ist vorteilhaft eine Steuerung der Ladesäule vom Fahrzeug aus möglich.
Weiterhin bevorzugt umfasst die Fahrereingabe Anforderungsparameter, insbesondere eine Abfahrtzeit und/oder eine gewünschte Reichweite und/oder einen gewünschten Ladezustand und/oder eine gewünschte Vorklimatisierung und/oder einen maximalen Ladestrom. Die Fahrereingabe kann vorteilhaft über eine Benutzerschnittstelle erfolgen. Ebenso ist es vorteilhaft denkbar, die als nächstes zurückzulegende Entfernung einzugeben, da sich daraus die für die Fahrt benötigte Energie ergibt. Bei der Benutzerschnittstelle handelt es sich vorteilhaft um eine Homepage, auf die der Benutzer z. B. mittels eines PCs oder eines Smartphones mit Internetzugang zugreifen kann. Ebenso kann es sich bei der Benutzerschnittstelle um eine Eingabevorrichtung im Fahrzeug handeln.
Vorzugsweise wird das Basisladeprofil in Abhängigkeit des Energiebedarfs einer Klimaanlage und der Dauer des Energiebedarfs dieser Klimaanlage ermittelt. Ist die Vorklimatisierung aktiv, wird bevorzugt, falls die Klimaanlage durch das Ladegerät mit Strom versorgt werden soll, bei der Berechnung des Basisprofils die benötigte Leistung zum konfigurierten Zeitpunkt einkalkuliert. Sofern weitere Nebenverbraucher im Fahrzeug während der Ladung aktiv sind, wird deren Energieverbrauch vorzugsweise mittels einer Kennlinie berücksichtigt.
Bevorzugt wird ein weiteres zeitlich segmentiertes Basisladeprofil berechnet, wenn ein Anforderungsparameter oder ein Netzparameter oder ein Fahrzeugparameter geändert wird. Ein derartiger Anforderungsparameter können insbesondere der maximal gewünschte Ladestrom, die gewünschte Abfahrtzeit, die gewünschte Reichweite, der gewünschte Ladezustand der Batterie oder die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Vorklimatisierung sein. Als Netzparameter kommen insbesondere der maximal verfügbare Ladestrom oder die verfügbare Netzspannung in Betracht. Diese können sich z. B. durch eine Überlastung des Stromnetzes ändern. Auch das Vorliegen neuer Tarifinformationen kommt als Änderung der Netzparameter in Betracht. Fahrzeugparameter können insbesondere der Wert der Batterie-Ladeendeerkennung, eine Anforderung für eine Stützung des Niedervoltsystems oder die Dauer bzw. der Leistungsbedarf der Vorkonditionierung sein. Ist die Abweichung zwischen dem prognostizierten Ladezustand und dem tatsächlichen Ladezustand größer als eine applizierbare Schwelle, wird vorzugsweise ebenfalls ein weiteres Ladeprofil berechnet. Für den Fall einer Neuberechnung eines Ladeprofils müssen die zuvor empfangenen Tarifinformationen zeitlich nachgeführt werden. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise über einen Timer festgestellt, ob die Gültigkeit eines Tarifelements abgelaufen ist. Ist dies der Fall, werden das Leistungs- und Kostenprofil jeweils um eine Stelle geschoben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird mittels des Basisprofils und den über die Kommunikationsverbindung empfangenen Informationen ein optimiertes Ladeprofil berechnet. Optimierung bedeutet dabei die Reduktion der Ladeleistung auf einen Wert zwischen Null und der ermittelten maximalen Ladeleistung mit dem Ziel die Batterie so kostengünstig wie möglich bis zu einem definierten Ziel zu laden und dabei die beteiligten Hardware-Komponenten derart zu schonen, dass die Lebensdauer maximiert werden kann. Eine Reduktion der Ladeleistung auf null bedeutet, dass eine Pause eingelegt wird, um etwa Kosten zu senken oder Komponenten passiv zu kühlen. Eine Kostenoptimierung kann nur durchgeführt werden, wenn Tarifinformationen gemäß ISO/IEC 15118 empfangen wurden. Sind keine Tarifinformationen verfügbar, wird vorteilhaft nur auf eine maximale Lebensdauer der Komponenten bzw. die Verfügbarkeit des Fahrzeugs optimiert. Vorzugsweise wird keine Ladeleistungsreduktion eingeplant, wenn der Ladezustand der Batterie einen Mindestwert unterschreitet. Weiterhin vorzugsweise wird für die Dauer einer Vorkonditionierung mindestens die für die Vorkonditionierung benötigte Energie eingeplant, sofern der Fahrer die Vorkonditionierung aktiviert hat. Bevorzugt wird nur dann optimiert, wenn das Ladeziel vor der gewünschten Abfahrtzeit erreicht werden kann. Die Zeit zwischen dem Erreichen des Ladeziels und der gewünschten Abfahrtzeit kann zur Optimierung genutzt werden. Die Optimierung wird vorteilhaft dann beendet, wenn alle Tarifinformationen überprüft wurden und ein Ladeprofil errechnet wurde, das bis zum gewünschten Ladeende den gewünschten Ziel-Ladezustand ermöglicht. Um die beschrieben Optimierung durchführen zu können, wird vorzugsweise ein Index des Ladeprofilelements ermittelt, der die gewünschte Abfahrtzeit repräsentiert. Hierzu wird insbesondere die Dauer bis zur Abfahrtszeit in Minuten in einen, dem internen Format entsprechenden Index umgerechnet. Da dieser Index eine Zeitspanne repräsentiert, kann das entsprechende Element selbst nicht mehr zur Optimierung genutzt werden. Die Optimierung muss vorzugsweise mit Beginn dieses Elementes abgeschlossen sein. Ist die Vorklimatisierung aktiviert, wird bevorzugt der Index des Ladeprofilelements ermittelt, der den Startzeitpunkt der Vorklimatisierung repräsentiert. Hierzu wird die Startzeit der Vorklimatisierung in Minuten in einen, dem internen Format entsprechenden Index gebracht. Hierbei ist zu beachten, dass die Vorklimatisierung immer ein Vielfaches der Elementareinheit sein muss. Gemäß ISO/IEC 15118 enthalten die Tarifinformationen die maximale Wechselstrom-Ladeleistung für jedes Tarifelement. Diese wird vorzugsweise mit Hilfe eines entsprechenden Kennfeldes in eine Gleichstrom-Ladeleistung umgerechnet. Gegebenenfalls können dabei auch Nebenverbraucher berücksichtigt werden. Die Informationen über Kosten und Ladeleistung werden vorteilhaft in getrennten Vektoren gespeichert. Diese Informationen müssen für die Berechnungen insbesondere dem internen Format entsprechen.
Da die übermittelten Tarifinformationen keine definierte Zeitbasis besitzen, werden sie bevorzugt in das interne Format umgesetzt. Wird danach festgestellt, dass ein Tarifelementwechsel während eines Elementes der internen Darstellung stattfindet, wird vorzugsweise für das entsprechende Element die Ladeleistung auf das Minimum der beiden Tarifelemente begrenzt. Ist die im Tarif erlaubte Ladeleistung größer als die Ladeleistung, die sich aus dem maximalen Ladestrom ergibt, wird die Leistung vorzugsweise entsprechend reduziert. Bei den Kosten wird bevorzugt analog verfahren. Das Kostenprofil enthält die Kosten der Tarifelemente. In diesem Vektor wird dasjenige Element gesucht, das die höchsten Kosten verursachen würde. Existieren mehrere Elemente gleicher Kosten, wird dasjenige als teuerstes Element identifiziert, das am nächsten an der Abfahrtzeit liegt. Der Index dieses Elements wird nun zur Optimierung des Ladeprofils gespeichert. Anschließend wird nun insbesondere überprüft, ob das Leistungselement, das dem zuvor ermittelten Index entspricht für eine Optimierung zur Verfügung steht. Die Kosten für dieses Tarifelement werden vorzugsweise im Kostenprofil auf null gesetzt um dieses Element als berücksichtigt zu markieren. Schließlich wird vorteilhaft für dieses Ladeprofil ein Ladezustandsprofil mit Hilfe von Kennlinien berechnet. Diese Berechnung dient der Überprüfung, ob das Ladeziel durch diesen Optimierungsschritt noch erreicht werden kann. Auf Grundlage des aktuellen Ladezustands wird für jedes Element des optimierten Leistungsprofils ein zugehöriger Ladezustand am Ende des Elements errechnet. Hierzu wird bevorzugt der entsprechende Ladezustand über ein Kennfeld in eine Energiemenge umgerechnet. Die für dieses Element verfügbare Leistung wird bevorzugt in die der Elementdauer entsprechende Energie umgerechnet. Diese Energien werden addiert und so die nach dem aktuellen Element in der Batterie gespeicherte Energie ermittelt. Diese Energie wiederum ergibt dann den Ladezustand nach diesem Element. Neben der Ladezustands-Prognose für jedes Element wird vorteilhaft mit Hilfe eines Temperaturmodells der Batterie, das neben der aktuellen Batterie- und der Außentemperatur auch die spezifische Wärmekapazität der Batterie und Ladeleistung umfasst, die jeweilige Temperatur der Batterie errechnet. Erreicht die Batterie-Temperatur einen definierbaren Wert, wird geprüft, ob eine Reduktion der Ladeleistung oder auch eine Pause ausreicht, um die Batterie passiv zu kühlen. Kann das Ladeziel erreicht werden, wird bevorzugt das nächste zu optimierende Tarifelement identifiziert und gegebenenfalls eine weitere Ladepause eingefügt. Kann das Ladeziel nicht mehr erreicht werden, wird der Optimierungsschritt verworfen und versucht die Ladeleistung zu ermitteln, mit der das Ladeziel noch erreichbar ist.
Bevorzugt wird des Ladeprofil auch hinsichtlich vorhandener Fahrzeuganforderungen optimiert. Dazu wird vorzugsweise ein Modell der Batterie verwendet, wobei auch eine eventuell notwendige Stützung des 12-Volt Bordnetzes berücksichtigt wird. Eine Ladestrategie für lithium- oder bleibasierte Akkumulatoren ist beispielsweise das CC-CV-Verfahren (CC = constant current, CV = constant voltage), das zunächst ein Laden mit konstantem Strom bis zu einer bestimmten Zellspannung vorsieht. Im Anschluss wird mit konstanter Spannung fortgefahren. Für die Optimierung muss der Umschaltpunkt zwischen CC- und CV-Ladung ermittelt werden. Ab diesem Leistungselement werden vorteilhaft alle folgenden Elemente bis zur Abfahrtzeit mit den DC-Leistungswerten der Tariftabelle aufgefüllt.
Gemäß ISO/IEC 15118 können mehrere Tarife angeboten werden. Für jeden Tarif wird ein optimiertes Ladeprofil berechnet und die aus dem Ladeprofil resultierenden Kosten werden ermittelt. Anschließend wird vorteilhaft der Tarif gewählt, der die geringsten Kosten verursacht. Vorzugsweise wird die zugehörige Tarifidentifikationsnummer über eine Schnittstelle bereitgestellt.
Vorteilhaft sind die für die Berechnungen notwendigen Batteriemodelle als Kennlinien oder Kennfelder hinterlegt. Weiter vorteilhaft können diese Kennlinien oder Kennfelder entsprechend der jeweiligen Batteriealterung angepasst werden.
Eine weitere denkbare Alternative zur Batterieschonung besteht darin, die Ladeleistung so gering wie möglich zu halten. Es ist jedoch darauf zu achten, dass durch die geringe Ladeleistung die Betriebsstunden der beteiligten Komponenten und damit sowohl deren Stromverbrauch als auch die Alterung zunimmt. Für die Optimierung wird bevorzugt ein Kennfeld benötigt, das eine finanzielle Bewertung der Alterung zulässt sowie ein Kennfeld, das eine finanzielle Bewertung der Batterieschonung zulässt. Weiter wird vorteilhaft eine Kennlinie benötigt, die die Verlustleistung durch Nebenverbraucher widerspiegelt. Die Ladeleistung wird vorzugsweise nur dann reduziert, wenn der finanzielle Vorteil durch Batterieschonung höher ist, als die Kosten, die durch Komponentenalterung und Verlustleistung entstehen.
Schließlich besteht eine vorteilhafte Optimierungsvariante darin, die Batterie bis zu einem definierbaren Ladezustand zu laden und nach dem Erreichen dieses Ladezustands so viele Ladepausen wie möglich einzufügen ohne dabei das Ladeziel zu verfehlen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Batterie zusehends altert, wenn Sie mit hohem Ladezustand längere Zeit ungenutzt bleibt.
Vorzugsweise werden neben dem optimierten Ladeprofil ein Maximal-Ladeprofil, ein Minimal-Ladeprofil und ein Verzögerungs-Ladeprofil berechnet. Das Maximal-Ladeprofil ergibt sich vorteilhaft aus der Umrechnung der Tarifinformationen. Das Minimal-Ladeprofil stellt diejenige Ladeleistung dar, die benötigt wird, um die Batterie so zu stützen, dass sie nicht entladen wird. Diese Ladeleistung ist abhängig von der Zahl der Nebenverbraucher und deren Leistungsbedarf. Für das Minimal-Ladeprofil wird vorzugsweise ein Kennwert eingeführt, der z. B. für jede Baureihe angepasst werden kann. Dieser Kennwert gibt insbesondere die Ladeleistung vor, die zur Mindest-Leistung addiert werden soll. Anschließend wird, beginnend bei dem ersten Element des Ladeprofils, die Leistung auf das Produkt von Mindest-Leistung und Kennwert reduziert. Ergibt die Ladezustands-Prognose, dass das Ladeziel nicht erreicht werden kann, wird die Ladeleistung auf den ursprünglichen Wert zurückgesetzt und die weitere Berechnung abgebrochen. Das minimale Leistungsprofil liegt vor. Wird das Ladeziel erreicht, wird die Leistung des nächsten Elements reduziert usw. bis das Ladeziel nicht mehr erreicht werden kann. Analog diesem Vorgehen wird das Verzögerungs-Ladeprofil berechnet, wobei hier vorteilhaft die Ladeleistung auf null reduziert wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung bzw. der weiteren Erfindungsgedanken sollen anhand der nachfolgenden Figur erläutert werden.
Dabei zeigt:
1 die schematische Darstellung eines Systems zum Aufladen einer Batterie in einem Fahrzeug.
In 1 sind schematisch eine ein Fahrzeug 1, eine Batterie 2, eine Aufladestation 3, ein Ladekabel 4, eine Benutzerschnittstelle 5, eine Stromquelle 6 sowie eine Kommunikationsverbindung 7 dargestellt.
Die Batterie 2 ist im Fahrzeug 1 angeordnet und kann, um aufgeladen zu werden, über das Ladekabel 4 mit der Aufladestation 3 verbunden werden. Die Aufladestation 3 ist durch ein Verbindungsmittel mit einer Stromquelle 6 verbunden. Die Aufladestation 3 weist außerdem vorteilhaft ein Speichermittel zum Speichern von Daten auf. Dabei kann es sich z. B. um Tarifinformationen handeln, welche die Aufladestation 3 von einem hier nicht dargestellten Backend empfängt. Bei dem Speichermittel handelt es sich vorteilhaft einen permanenten (z. B. ROM, PROM) oder semipermanenten Speicher (z. B. EPROM, Flash-EEPROM), da dieser die gespeicherten Daten auch ohne andauernde Stromversorgung sichert. Allerdings ist auch die Verwendung jedes anderen geeigneten Speichers möglich, solange dieser die Speicherung der Daten gewährleistet. Bei der Benutzerschnittstelle 5 handelt es sich vorteilhaft um eine Eingabevorrichtung im Fahrzeug. Ebenso kann es sich aber bei der Benutzerschnittstelle 5 auch um eine Homepage handeln, auf die der Fahrer z. B. mittels eines PCs oder eines Smartphones mit Internetzugang zugreifen kann. Die Daten, die der Kunde auf der Internetseite eingibt, werden an das Fahrzeug übertragen und stehen somit dort dem Optimierungsalgorithmus zur Verfügung.
Weiter vorzugsweise wird die Kommunikationsverbindung 7 mittels einer Trägerfrequenzanlage über das Ladekabel 4 etabliert. Trägerfrequenzanlagen sind auch als PLC (power line communication) bekannt. Dabei werden Kommunikationssignale auf eine Energieversorgungsleitung aufmoduliert, so dass diese mehrfach genutzt werden kann.
Die Kommunikationsverbindung 7 kann jedoch ebenso drahtlos realisiert werden, wobei die Kommunikation vorzugsweise verschlüsselt erfolgt, indem des Fahrzeug 1 und die Aufladestation 3 jeweils Mittel zum Verschlüsseln und/oder Entschlüsseln der Daten aufweisen. Neben der drahtlosen Übertragung der Daten (z. B. Funkübertragung, Infrarotkommunikation) sind grundsätzlich auch eine separate Glasfaser oder ein anderes Medium denkbar. Zur Verschlüsselung der Daten sind alle gängigen Verschlüsselungsmethoden geeignet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009019753 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm IEC 61851-1 [0008]
Norm ISO/IEC 15118 [0008]
Norm IEC 61851-1 [0008]
Norm IEC 61851-1 [0008]
Norm ISO/IEC 15118 [0008]
IEC 61851-1 [0010]
IEC 61851-1 [0010]
ISO/IEC 15118 [0011]
IEC 15118 [0011]
ISO/IEC 15118 [0015]
ISO/IEC 15118 [0015]
ISO/IEC 15118 [0018]

Claims

Verfahren zum Aufladen einer Batterie (2) eines Fahrzeuges (1), wobei das Fahrzeug (1) zum Aufladen der Batterie (2) mittels eines Ladekabels (4) mit einer Aufladestation (3) verbunden ist, aufweisend die Schritte: – fahrzeugseitiges Ermitteln der Art der Kommunikationsverbindung (7) zwischen dem Fahrzeug (1) und der Aufladestation (3), – fahrzeugseitige Auswahl eines der ermittelten Art der Kommunikationsverbindung (7) zugeordneten Lademodus, – fahrzeugseitiges Berechnen eines zeitlich segmentierten Basisladeprofils in Abhängigkeit des ausgewählten Lademodus sowie einer maximalen Nennleistung der Aufladestation (3).
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, dass keine Kommunikationsverbindung (7) zwischen dem Fahrzeug (1) und der Aufladestation (3) existiert oder dass es sich bei der ermittelten Art der Kommunikationsverbindung (7) zwischen dem Fahrzeug (1) und der Aufladestation (3) um eine Kommunikationsverbindung (7) nach der Norm IEC 61851-1 oder um eine Kommunikationsverbindung (7) nach der Norm ISO/IEC 15118 handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn keine Kommunikationsverbindung (7) zwischen dem Fahrzeug (1) und der Aufladestation (3) ermittelt wird, ein erster Lademodus ausgewählt wird, der insbesondere die Schritte: – Ermitteln der physikalischen Grenze der Aufladestation (3), – Ermitteln der physikalischen Grenze des Ladekabels (4), – Ermitteln des länderspezifischen Strom-Grenzwertes, – Erfassen einer Fahrereingabe umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine Kommunikationsverbindung (7) nach IEC 61851-1 zwischen dem Fahrzeug (1) und der Aufladestation (3) ermittelt wird, ein zweiter Lademodus ausgewählt wird, der insbesondere die Schritte: – Ermitteln der physikalischen Grenze der Aufladestation (3), – Ermitteln der physikalischen Grenze des Ladekabels (4), – Ermitteln des maximalen Ladestroms durch Auswertung eines PWM-Signals, – Erfassen einer Fahrereingabe umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine Kommunikationsverbindung (7) nach ISO/IEC 15118 zwischen dem Fahrzeug (1) und der Aufladestation (3) ermittelt wird, ein dritter Lademodus ausgewählt wird, der insbesondere die Schritte: – Ermitteln der physikalischen Grenze der Aufladestation (3), – Ermitteln der physikalischen Grenze des Ladekabels (4), – Auswertung der über die Kommunikationsverbindung (7) empfangenen Informationen, insbesondere der zur Auswahl stehenden Tarife, – Erfassen einer Fahrereingabe umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrereingabe Anforderungsparameter, insbesondere eine Abfahrtzeit und/oder eine gewünschte Reichweite und/oder einen gewünschten Ladezustand und/oder eine gewünschte Vorklimatisierung und/oder einen maximalen Ladestrom umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisladeprofil in Abhängigkeit des Energiebedarfs einer Klimaanlage und der Dauer des Energiebedarfs dieser Klimaanlage ermittelt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres zeitlich segmentiertes Ladeprofil berechnet wird, wenn ein Anforderungsparameter oder ein Netzparameter oder ein Fahrzeugparameter geändert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5 oder einem der Ansprüche 6 bis 8 soweit rückbezogen auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Basisprofils und den über die Kommunikationsverbindung (7) empfangenen Informationen ein optimiertes Ladeprofil berechnet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem optimierten Ladeprofil ein Maximal-Ladeprofil und ein Minimal-Ladeprofil und ein Verzögerungs-Ladeprofil berechnet werden.