DE102012007988A1 - Method for visualizing dynamic power of battery of electrically driven vehicle, involves determining power values of battery, where latter power value is higher than former power value - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Visualisieren der Leistungsdynamik der Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.The present invention relates to a method and a device for visualizing the power dynamics of the battery of an electrically driven vehicle.
Um leistungsfähige Alternativen zu Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor bereitstellen zu können, sind in der Batterietechnik Hochvolt-Batterien entwickelt worden. Ein Hochvolt-Batteriemodul setzt sich aus einzelnen Zellen zusammen, die mit einer Spannung von ein bis zwei Volt in Reihe geschaltet sind, so dass sich durch das Aufsummieren der einzelnen Spannungen die für den Antrieb benötigte Hochvolt-Spannung ergibt.In order to provide efficient alternatives to vehicles with an internal combustion engine, high-voltage batteries have been developed in battery technology. A high-voltage battery module is composed of individual cells, which are connected in series with a voltage of one to two volts, so that the summation of the individual voltages results in the high-voltage voltage required for the drive.
Die Spitzenleistung eines rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer solchen Hochvolt-Batterie steht aufgrund der physikalischen und chemischen Vorgänge in der Hochvolt-Batterie nur für einen begrenzten Zeitraum zur Verfügung. Danach muss die von der Batterie abgebbare Leistung auf eine geringere Dauerleistung reduziert werden, die dann jedoch für einen wesentlich längeren Zeitraum verfügbar ist. Bei heutzutage für die automobile Anwendung zweckmäßigen Hochvolt-Batterien ist die Spitzenleistung batterieseitig typischerweise im Subminutenbereich verfügbar. Die Dauerleistung liegt hingegen Größenordnungen darüber, d. h. typischerweise in der Größenordnung einer Stunde oder jedenfalls eines guten Teils davon. Wurde die Spitzenleistung für den maximal möglich Zeitraum von der Batterie abgegeben, so bedarf es einer Erholungsphase, nach der dann wieder kurzfristig die Spitzenleistung verfügbar ist.The peak power of a purely electrically driven vehicle with such a high-voltage battery is due to the physical and chemical processes in the high-voltage battery only for a limited period available. Thereafter, the power dissipated by the battery must be reduced to a lower continuous power, which is then available for a much longer period. In today's automotive high-voltage batteries, peak power is typically available in the sub-minute battery side. The continuous power, however, is orders of magnitude above, d. H. typically on the order of an hour or at least a good part of it. If the peak power has been delivered by the battery for the maximum possible period of time, then a recovery phase is required, after which the peak power is available again in the short term.
Somit steht dem Fahrer nur ein gewisser Energiebetrag zur Überschreitung der Dauerleistung für zur Verfügung. Dieser variable Energiebetrag, der auch Spitzenleistungsreserve bezeichnet wird, hängt insbesondere von der Belastungshistorie mit Leistungen oberhalb der Dauerleistung und von den Erholungsphasen ab.Thus, the driver is only a certain amount of energy to exceed the continuous power available. This variable energy amount, which is also called peak power reserve, depends in particular on the load history with outputs above the continuous power and the recovery phases.
Die Dauerleistung, die Spitzenleistung und damit auch die maximal mögliche Spitzenleistungsreserve hängen vom Betriebspunkt der Batterie ab. Der Betriebspunkt wird insbesondere durch die Temperatur, den Ladungszustand (SoC = State of Charge) und den Alterungszustand (SoH = State of Age) bestimmt. Zu diesem Zwecke werden Leistungskennkurven bereitgestellt, die zu einem definierten Betriebspunkt unabhängig von der Belastungshistorie die Dauerleistung und mögliche Spitzenleistung darstellen. Die Batterieparameter an einem definierten Betriebspunkt sind semipermanent, d. h. sie ändern sich nur langsam gegenüber der schnell veränderlichen Spitzenleistungsreserve. Die Batterieparameter an einem definierten Betriebspunkt können somit für das momentane Leistungspotential der Batterie als konstant angesehen werden. Die Frage, ob und wann eine Leistungseinschränkung gegenüber der Spitzenleistung zu erwarten ist, wird dann durch die konkrete Belastungshistorie geklärt. Des Weiteren können auch andere beteiligte Komponenten wie z. B. leistungselektronische Module oder ein Motorsteuergerät zu einer Leistungseinschränkung führen.The continuous power, the peak power and thus also the maximum possible peak power reserve depend on the operating point of the battery. The operating point is determined in particular by the temperature, the state of charge (SoC = State of charge) and the state of aging (SoH = State of Age). For this purpose, power characteristic curves are provided which represent the continuous power and possible peak power at a defined operating point independently of the load history. The battery parameters at a defined operating point are semi-permanent, i. H. they change only slowly against the rapidly changing peak power reserve. The battery parameters at a defined operating point can thus be regarded as constant for the instantaneous power potential of the battery. The question of whether and when a performance limitation compared to the peak performance is to be expected is then clarified by the concrete load history. Furthermore, other involved components such. B. power electronic modules or an engine control unit lead to a performance restriction.
Die Leistungsdynamik, d. h. das momentan und im vorausliegenden Zeitraum verfügbare Leistungspotential der Batterie, ist also anders als bei Verbrennungsmotoren nicht konstant und hängt darüber hinaus auch noch von der zurückliegenden Belastungshistorie ab. Daher bedarf es bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eines verlässlichen Anzeigekonzepts, damit der Fahrer des Fahrzeugs insbesondere für kurzfristige Manöver, z. B. für Überholmanöver oder Einfädeln auf einer Schnellstraße, die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugsantriebs leicht abschätzen kann. Dabei ist zu berücksichtigen, dass dem Fahrer ein schnelles und intuitives Erfassen der Anzeige der Leistungsdynamik ermöglicht werden muss, um eine Ablenkung des Fahrers von der Fahraufgabe zu vermeiden.The power dynamics, d. H. The power potential of the battery available at the moment and in the period ahead is thus not constant, unlike in internal combustion engines, and moreover depends on the past load history. Therefore, it is necessary for electrically powered vehicles a reliable display concept, so that the driver of the vehicle especially for short-term maneuvers, eg. As for overtaking maneuvers or threading on a highway, the performance of the vehicle drive can easily estimate. It should be noted that the driver must be a quick and intuitive detection of the display of the power dynamics must be made possible to avoid distraction of the driver of the driving task.
Die
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Visualisierungskonzept der Leistungsdynamik der Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereitzustellen, mittels welchem der Fahrer das in einem vorausliegenden Zeitraum verfügbare Leistungspotential der Fahrzeugbatterie schnell erfassen und möglichst intuitiv verstehen kann.It is the object of the present invention to provide a visualization concept of the power dynamics of the battery of an electrically driven vehicle, by means of which the driver can quickly grasp and intuitively understand the power potential of the vehicle battery available in a period of time.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine dazugehörige Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a method having the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Visualisieren der Leistungsdynamik der Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs wird ein erster Leistungswert der Batterie und ein zweiter Leistungswert der Batterie, welcher höher als der erste Leistungswert der Batterie ist, ermittelt. Es wird in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten Leistungswert ein erster Energiebetrag ermittelt, welcher eine temporäre Zusatzleistung zusätzlich zu der Leistung des ersten Leistungswerts repräsentiert und es wird die Leistungshistorie der von der Batterie abgegebenen Leistung über ein Zeitintervall erfasst. Aus der erfassten Leistungshistorie wird ein zweiter Energiebetrag berechnet, welcher von der Batterie als temporäre Zusatzleistung zusätzlich zu der Leistung des ersten Leistungswerts abgebbar ist. Die Leistungsdynamik der Batterie wird dann derart visualisiert, dass eine quantitative Visualisierung des berechneten zweiten Energiebetrags in Abhängigkeit vom ersten Energiebetrag umfasst ist.In the method according to the invention for visualizing the power dynamics of the battery of an electrically driven vehicle, a first power value of the battery and a second power value of the battery, which is higher than the first power value of the battery, are determined. A first amount of energy is determined as a function of the first and second power values, which represents a temporary additional power in addition to the power of the first power value, and the power history of the power output by the battery is recorded over a time interval. From the recorded power history, a second amount of energy is calculated, which can be output by the battery as a temporary additional power in addition to the power of the first power value. The power dynamics of the battery is then visualized such that a quantitative visualization of the calculated second energy amount in dependence on the first amount of energy is included.
Der erste Energiebetrag ist unabhängig von der Leistungshistorie. Er ist somit nach obigen Überlegung semipermanent und kann als im Wesentlichen konstant angesehen werden. Der Vergleich eines Energiebetrags in Abhängigkeit von der Leistungshistorie mit einem konstanten Energiebetrag hat den Vorteil, das hierdurch auf den dynamischen Bereich am momentanen Betriebspunkt fokussiert wird. Die quantitative Darstellung des zweiten Energiebetrags in Abhängigkeit vom ersten Energiebetrag lässt den Fahrer unmittelbar und intuitiv den dynamischen Bereich des Leistungspotentials erfassen. Typischerweise umfasst die Visualisierung der Leistungsdynamik der Batterie quantitativ den Quotienten aus dem zweiten Energiebetrag und dem ersten Energiebetrag. Dies ist einerseits eine einfache Rechenvorschrift und liefert andererseits auch einen linearen Zusammenhang, der für den Fahrer leicht verständlich ist.The first amount of energy is independent of the performance history. It is therefore semipermanent according to the above consideration and can be regarded as essentially constant. The comparison of an energy amount depending on the power history with a constant amount of energy has the advantage that is thereby focused on the dynamic range at the current operating point. The quantitative representation of the second energy amount as a function of the first amount of energy allows the driver to grasp the dynamic range of the performance potential directly and intuitively. Typically, the visualization of the power dynamics of the battery quantitatively includes the quotient of the second energy amount and the first energy amount. On the one hand, this is a simple calculation rule and, on the other hand, it also provides a linear relationship that is easy for the driver to understand.
Eine quantitative Visualisierung ist im Sinne der Erfindung eine Visualisierung, aus der eine numerische Zahl abgeleitet werden könnte. Eine quantitative Visualisierung umfasst insbesondere eine Zahlendarstellung, z. B. als Prozentwert oder Wert zwischen Null und Eins. Eine quantitative Visualisierung umfasst des Weiteren geometrisch messbare Darstellungen, wie z. B. Balken- oder Zeigerdiagramme, oder graphische Objekte, die kontinuierlich oder diskret erweiterbar bzw. reduzierbar sind, wie z. B. eine Anzahl von graphischen Objekten, die jeweils Prozentbereiche symbolisieren. Eine Visualisierung, die eine quantitative Darstellung eines Wertes umfasst, schließt insbesondere ein, dass dieser Wert unmittelbar aus der Visualisierung ablesbar ist. Die Visualisierung kann dabei jedoch noch weitere Visualisierungsmerkmale aufweisen.A quantitative visualization in the sense of the invention is a visualization from which a numerical number could be derived. A quantitative visualization includes in particular a number representation, z. As a percentage or value between zero and one. A quantitative visualization further includes geometrically measurable representations such. As bar or vector diagrams, or graphical objects that are continuously or discretely expandable or reducible, such. For example, a number of graphical objects each symbolize percentages. A visualization comprising a quantitative representation of a value includes, in particular, that this value is directly readable from the visualization. However, the visualization can still have further visualization features.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der erste Leistungswert die zum vorliegenden Betriebspunkt verfügbare Dauerleistung und/oder der zweite Leistungswert die zum vorliegenden Betriebspunkt verfügbare Spitzenleistung. Diese Werte entsprechen den Leistungsniveaus, zwischen denen sich die verfügbare Leistung zum gegenwärtigen Betriebspunkt bewegt. Alternativ können aber auch andere Leistungswerte ausgewählt werden, z. B. ein Leistungswert etwas unterhalb der Dauerleistung am vorliegenden Betriebspunkt, sodass eine langsame Verringerung der Dauerleistung über die Zeit berücksichtigt wird.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the first power value is the continuous power available at the present operating point and / or the second power value is the peak power available at the present operating point. These values correspond to the power levels between which the available power moves to the current operating point. Alternatively, however, other power values can be selected, for. B. a power value slightly below the continuous power at the present operating point, so that a slow reduction of the continuous power over time is taken into account.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die unabhängig vom vorliegenden Betriebspunkt maximale Nennleistung der Batterie ermittelt wird und die quantitative Visualisierung in Abhängigkeit vom Verhältnis der möglichen Nennleistung zum zweiten Leistungswert, insbesondere zur verfügbaren Spitzenleistung, erfolgt. Auf diese, Weise wird dem Fahrer nicht nur das dynamische Leistungsverhalten der Batterie am Betriebspunkt visualisiert, sondern auch die Diskrepanz zu der unter günstigsten Umständen möglichen Spitzenleistung, also der Nennleistung der Batterie. Die maximale Nennleistung ist z. B. in einem Steuergerät der Batterie oder einer Datenbank im Fahrzeug gespeichert.In a development of the method according to the invention, it is provided that the maximum rated power of the battery is determined independently of the present operating point and the quantitative visualization takes place as a function of the ratio of the possible nominal power to the second power value, in particular to the available peak power. In this way, the driver is visualized not only the dynamic performance of the battery at the operating point, but also the discrepancy to the peak power possible under favorable circumstances, ie the nominal power of the battery. The maximum rated power is z. B. stored in a control unit of the battery or a database in the vehicle.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Fahrer ein gewohnheitsmäßiges Fahrmanöver ausführt, der vorliegende Betriebspunkt aber nicht dem für das betreffende Fahrmanöver gewöhnlichem Betriebspunkt entspricht. Zu einem großen Bereich über alle möglichen Betriebspunkte wird die Spitzenleistung der Batterie nur unwesentlich unter der Nennleistung liegen. Fährt ein Fahrer jedoch eine Strecke regelmäßig, so kann er in jenen Fällen, in denen die Spitzenleistung, die Spitzenleistungsreserve und/oder die Dauerleistung erheblich herabgesetzt ist, z. B. an einem kalten Wintermorgen, besser darauf hingewiesen werden, wenn ein ansonsten durchführbares Fahrmanöver, z. B. das Beschleunigen und Einfädeln an einer Steigung, an die Leistungsgrenzen des Fahrzeugs stoßen würde.This is particularly advantageous when a driver performs a habitual driving maneuver, but the present operating point does not correspond to the usual operating point for the driving maneuver in question. For a large range across all possible operating points, the peak power of the battery will be insignificantly below rated power. However, if a driver drives a route regularly, then in those cases where the peak power, the peak power reserve and / or the continuous power is significantly reduced, for example. B. on a cold winter morning, better be noted when an otherwise feasible driving maneuver, z. As accelerating and threading on a slope, would hit the performance limits of the vehicle.
Insbesondere kann die Visualisierung des Quotienten vom zweiten und ersten Energiebetrag eine prozentuale Stauchung oder Reduzierung entsprechend dem Quotienten von Spitzenleistung und Nennleistung vorsehen.In particular, the visualization of the quotient of the second and first amount of energy may provide a percentage compression or reduction corresponding to the quotient of peak power and rated power.
Der erste Energiebetrag ist zweckmäßigerweise der maximal in der Batterie speicherbare Energiebetrag oder der zum vorliegenden Betriebspunkt in der Batterie speicherbare Energiebetrag, den die Batterie für eine temporäre Zusatzleistung zusätzlich zu dem ersten Leistungswert, insbesondere zur Dauerleistung am vorliegenden Betriebspunkt, abgeben kann. Der erste Energiebetrag ergibt sich somit beispielsweise aus der Leistungsdifferenz zwischen Spitzenleistung und Dauerleistung multipliziert mit einem Zeitfaktor, über den diese Zusatzleistung abgebbar ist.The first amount of energy is expediently the maximum amount of energy that can be stored in the battery or the amount of energy that can be stored in the battery at the present operating point Battery for a temporary additional power in addition to the first power value, in particular for continuous power at the present operating point, can deliver. The first amount of energy thus results, for example, from the power difference between peak power and continuous power multiplied by a time factor over which this additional power can be delivered.
Um die Erholung der Batterie nach einer zeitweisen Abgabe einer Leistung oberhalb der Dauerleistung richtig einschätzen zu können, wird die Leistungshistorie zweckmäßigerweise kontinuierlich überwacht. Insbesondere müssen Phasen, in denen die Leistung höher als die Dauerleistung war, also in denen der zweite Energiebetrag, d. h. die verfügbare Spitzenleistungsreserve, reduziert wurde, von solchen Phasen unterschieden werden, in denen die Leistung niedriger als die Dauerleistung war, also der zweite Energiebetrag erhöht wurde. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher vorgesehen, dass das Zeitintervall zur Erfassung der Leistungshistorie der Batterie neu initialisiert wird, wenn die im zurückliegenden Zeitintervall von der Batterie abgegebene Leistung im Durchschnitt kleiner als der erste Leistungswert ist, der zweite Energiebetrag den Wert des ersten Energiebetrag erreicht hat und die von der Batterie abgegebene Leistung den ersten Leistungswert überschreitet. Bei der Initialisierung wird insbesondere eine Integration der Leistungsdifferenz über die Zeit gestartet, sodass dimensionsmäßig auf einen Energiebetrag geschlossen werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei vollständiger Erholung die Reduzierung des zweiten Energiebetrags erst dann neu berechnet wird, wenn ein Ereignis eintritt, dass tatsächlich eine höhere Leistung als der erste Leistungswert abgegeben wurde. Andererseits wird sichergestellt, dass bei permanenter Wechselbelastung ggf. auch schon zurückliegende Inanspruchnahmen der Spitzenleistungsreserve berücksichtigt werden, wenn nie eine vollständige Erholung der Batterie stattgefunden hatte.In order to correctly estimate the recovery of the battery after a temporary release of a power above the continuous power, the power history is expediently monitored continuously. In particular, phases in which the power was higher than the continuous power, ie in which the second energy amount, d. H. the available peak power reserve was reduced to be distinguished from those phases in which the power was lower than the continuous power, ie the second energy amount was increased. According to one embodiment of the method according to the invention, it is therefore provided that the time interval for detecting the power history of the battery is reinitialized when the power delivered by the battery in the past time interval is on average smaller than the first power value, the second energy amount is the value of the first energy amount has reached and surrendered by the battery power exceeds the first power value. During the initialization, in particular, an integration of the power difference over time is started so that it is possible to deduce the dimensions in terms of energy. This ensures that at full recovery, the reduction of the second amount of energy is only recalculated when an event occurs that actually a higher power than the first power value was delivered. On the other hand, it is ensured that in the event of permanent alternating load, possibly past use of the peak power reserve will be taken into account if a complete recovery of the battery had never taken place.
Der erste Leistungswert, also z. B. die Dauerleistung, wird vorzugsweise auch in die Visualisierung mit einbezogen. Die gesamte quantitative Visualisierung, d. h. die Visualisierung des zweiten Energiebetrags, die Abhängigkeit zur Nennleistung und ggf. die Visualisierung des ersten Leistungswerts, wird vorteilhafterweise durch eine eindimensional darstellbare Größe repräsentiert. Dies ist besonders übersichtlich, weil dem Fahrer verschiedene Informationen der Leistungsdynamik über eine einzige eindimensionale Größe visualisiert wird. Diese eindimensionale Größe kann dann in einfacher Weise als z. B. Zahl oder als Zeiger- oder Balkendiagramm dargestellt werden.The first performance value, ie z. B. the continuous power, is preferably also included in the visualization. The entire quantitative visualization, d. H. the visualization of the second energy amount, the dependence on the nominal power and possibly the visualization of the first power value, is advantageously represented by a one-dimensional representable variable. This is particularly clear because the driver is visualized various information of the power dynamics over a single one-dimensional size. This one-dimensional size can then in a simple manner as z. As number or as a pointer or bar chart.
In einer Ausführungsform hierzu wird dem ersten Leistungswert ein erster fest vorgegebener Anteil der eindimensional darstellbaren Größe zugeordnet, der angezeigt wird, solange die verfügbare Leistung größer oder gleich dem ersten Leistungswert ist, und es wird dem ersten Energiebetrag ein zweiter fest vorgegebener Anteil der eindimensional darstellbaren Größe zugeordnet, welcher anteilig den Quotienten aus dem zweiten Energiebetrag und dem ersten Energiebetrag visualisiert. Optional kann ein dritter fest vorgegebener Anteil für den Quotienten aus dem zweiten Leistungswert und der Nennleistung reserviert werden, der die Obergrenze des zweiten fest vorgegebene Anteil definiert. Auf diese Weise wird ein Abbilden auf nur eine Visualisierungsgröße ermöglicht. Für den Fall, dass die Spitzenleistung geringer als die Nennleistung ausfällt, wird der variable Bereich der Spitzenleistungsreserve am oberen Skalen-Ende der Visualisierungsgröße verkleinert. Die Spitzeleistungsreserve wird, sofern größer als Null, im zweiten Anteil variabel angezeigt. Ist die Spitzenleistungsreserve aufgebraucht, so wird über eine Visualisierung des kompletten ersten Anteils die Verfügbarkeit des ersten Leistungswerts, z. B. der Dauerleistung, angezeigt. Kann aufgrund des Betriebspunktes, z. B. aufgrund der fortschreitenden Entladung der Batterie, der erste Leistungswert nicht mehr erreicht werden, so kann dies ggf. variabel im ersten Anteil der Visualisierungsgröße ausgedrückt werden. Das Verhältnis der verfügbaren Leistung zum ersten Leistungswert wird also mittels des anteiligen ersten Anteils visualisiert, wenn die verfügbare Leistung kleiner als der erste Leistungswert wird.In one embodiment, the first power value is assigned a first predefined portion of the one-dimensional representable quantity which is displayed as long as the available power is greater than or equal to the first power value, and the first energy amount becomes a second fixed predetermined portion of the one-dimensional representable quantity which proportionally visualizes the quotient of the second energy amount and the first energy amount. Optionally, a third predetermined fraction may be reserved for the quotient of the second power value and the rated power that defines the upper limit of the second fixed predetermined fraction. In this way, mapping to only one visualization size is possible. In the event that the peak power is lower than the rated power, the variable peak power reserve range is reduced at the upper scale end of the visualization size. The peak power reserve, if greater than zero, is displayed variably in the second part. If the peak power reserve has been used up, then the availability of the first power value, for example, is displayed by visualizing the complete first part. As the continuous power displayed. Can due to the operating point, z. B. due to the progressive discharge of the battery, the first power value can not be achieved, so this can possibly be expressed variable in the first portion of the visualization size. The ratio of the available power to the first power value is thus visualized by means of the pro rata first proportion, if the available power becomes smaller than the first power value.
Sinkt der Quotient vom zweiten Energiebetrag und ersten Energiebetrag unterhalb eines bestimmten Grenzwerts, z. B. 20%, so geht die noch verfügbare Spitzenleistungsreserve allmählich zur Neige. Um einen plötzlichen Leistungseinbruch zu verhindern, wird ab diesem Grenzwert begonnen, die noch voll verfügbare Leistung des zweiten Leistungswerts, also insbesondere die Spitzenleistung, kontinuierlich auf das Niveau des ersten Leistungswerts abzusenken. Diese Leistungsabsenkung wird auch als sogenanntes „De-Rating” bezeichnet. Der Algorithmus des De-Ratings, d. h. der Beginn und die Charakteristik der Leistungsbegrenzung, können nach Bedarf angepasst werden. Der Beginn des De-Rating und die kontinuierliche Leistungsabsenkung kann dabei separat angezeigt werden. Insbesondere wird aber weiterhin die Abnahme des zweiten Energiebetrags bis zur endgültigen Tilgung wie zuvor beschrieben angezeigt.If the quotient of the second energy amount and the first amount of energy falls below a certain limit value, eg. 20%, the available peak power reserve is gradually running out. To prevent a sudden slump in performance, starting from this limit value, the power, which is still fully available, of the second power value, ie in particular the peak power, is started to be lowered continuously to the level of the first power value. This reduction in performance is also referred to as a so-called "de-rating". The algorithm of the de-rating, d. H. the beginning and the characteristic of the power limitation, can be adjusted as needed. The beginning of the de-rating and the continuous power reduction can be displayed separately. In particular, however, the decrease in the second amount of energy until the final eradication is still displayed as described above.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der eindimensional darstellbaren Größe, die die Leistungsdynamik der Batterie visualisiert, unterschiedliche Anzeigebereiche und/oder Anzeigen aktiviert werden. Die Veränderung des variablen zweiten Energiebetrags wird beispielsweise in einem Balkendiagramm dargestellt. Die Visualisierung des ersten Leistungswerts erfolgt dabei beispielsweise erst als Warnsymbol, wenn der erste Leistungswert nicht mehr erreicht wird. Hierdurch kann sich der Fahrer im Normalfall ganz auf die Visualisierung des relevantesten, variablen Anteils des zweiten Energiebetrags konzentrieren, ohne durch weniger relevante Visualisierungen abgelenkt zu werden. Andererseits kann er sich für den Fall, dass z. B. die Batterie dringend neu aufgeladen werden muss, auf eine Unterstützung durch das Visualisierungskonzept verlassen.In one embodiment, it is provided that different display areas and / or displays are activated as a function of the size that can be represented one-dimensionally, which visualizes the power dynamics of the battery. The change of the variable second energy amount becomes for example, shown in a bar chart. The visualization of the first power value takes place, for example, only as a warning symbol when the first power value is no longer achieved. As a result, the driver can normally focus entirely on visualizing the most relevant, variable portion of the second energy amount, without being distracted by less relevant visualizations. On the other hand, he can in the event that z. B. the battery urgently needs to be recharged, rely on support by the visualization concept.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Visualisieren der Leistungsdynamik der Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs umfasst eine Batterieüberwachungseinrichtung zum Erfassen wenigstens zweier unterschiedlicher Leistungswerte der Batterie und zum Ermitteln eines ersten Energiebetrags in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten Leistungswert, wobei der erste Energiebetrag eine temporäre Zusatzleistung zusätzlich zu der Leistung des ersten Leistungswerts repräsentiert. Sie umfasst des Weiteren eine Messeinrichtung zum Erfassen der Leistungshistorie der von der Batterie abgegebenen Leistung über ein Zeitintervall, eine Recheneinheit, die mit der Messeinrichtung verbunden ist und mittels derer aus der erfassten Leistungshistorie ein zweiter Energiebetrag berechenbar ist, welcher von der Batterie als temporäre Zusatzleistung zusätzlich zu der Leistung des ersten Leistungswerts abgebbar ist, und eine Anzeigeeinrichtung zum Visualisieren der Leistungsdynamik der Batterie. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit, die mit der Batterieüberwachungseinrichtung, der Recheneinheit und der Anzeigeeinrichtung verbunden ist, wobei die Anzeigeeinrichtung mittels der Steuereinheit derart steuerbar ist, dass die Leistungsdynamik der Batterie derart visualisierbar ist, dass eine quantitative Visualisierung des berechneten zweiten Energiebetrags in Abhängigkeit vom ersten Energiebetrag umfasst ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Sie weist somit auch die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.The inventive device for visualizing the power dynamics of the battery of an electrically driven vehicle comprises a battery monitoring device for detecting at least two different power values of the battery and for determining a first amount of energy in dependence on the first and second power value, wherein the first amount of energy a temporary additional power in addition to the power represents the first power value. It further comprises a measuring device for detecting the power history of the output of the battery power over a time interval, a computing unit which is connected to the measuring device and by means of which from the recorded power history, a second amount of energy can be calculated, which additionally from the battery as a temporary additional power can be output to the power of the first power value, and a display device for visualizing the power dynamics of the battery. The inventive device further comprises a control unit, which is connected to the battery monitoring device, the arithmetic unit and the display device, wherein the display device is controlled by the control unit such that the power dynamics of the battery can be visualized such that a quantitative visualization of the calculated second energy amount in dependence from the first amount of energy. The device according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention. It therefore also has the advantages of the method according to the invention.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein Fahrzeug mit wenigstens einem teilweisen elektrischen Antrieb mit einer solchen Vorrichtung zum Visualisieren der Leistungsdynamik der Batterie ausgestattet. Es kann sich dabei um Fahrzeuge mit rein elektrischem Antrieb oder auch mit elektrischem Zusatzantrieb handeln, wie z. B. sogenannte Hybrid-Antriebe.Furthermore, according to the invention, a vehicle with at least one partial electric drive is equipped with such a device for visualizing the power dynamics of the battery. It may be vehicles with purely electric drive or electric auxiliary drive, such. B. so-called hybrid drives.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail by means of embodiments with reference to the figures.
die
die
die
In der
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist schematisch in den
Die Sensoreinrichtung
Der Zeitfaktor ist in der Regel niedriger angesetzt als die Zeitspanne, über die aus batterietechnischen Gründen die Spitzenleistung PS von der Batterie
In den
Die tatsächlich abgebbare Leistung von der Batterie
Das Leistungshistorien-Messgerät
Die von der Sensoreinrichtung
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug zu den
In der
Über die Sensoreinrichtung
Zum Zeitpunkt t0 wird nun das Fahrzeug
Liegt die von der Batterie
Ein plötzliches Absinken der Leistung von der Spitzenleistung PS zur Dauerleistung PD ist nicht wünschenswert. Zum einen wird ein solcher Leistungseinbruch vom Fahrer als negativ empfunden. Andererseits könnte ein mit der Spitzenleistung PS begonnenes Manöver nur noch mit stark reduzierter Leistung zu Ende geführt werden. Daher wird beim Zeitpunkt t3 eine sukzessive Leistungsbegrenzung, ein sogenanntes De-Rating, durchgeführt. Der konkrete Zeitpunkt bzw. die Bedingungen, wann und wie das De-Rating durchzuführen ist, kann unabhängig vom erfindungsgemäßen Verfahren zur Visualisierung der Leistungsdynamik erfolgen. Es ist jedoch vorteilhaft, das De-Rating umso schneller und ggf. auch umso früher durchzuführen, je höher die zum Beginn des De-Rating abgegebene Leistung der Batterie
Das zu der Leistungshistorie
Für einen ersten Anteil bis zum Verhältnis PD/PS verläuft der Performance-Indikator entsprechend der verfügbaren Leistung prozentual zur Spitzenleistung PS, z. B. bis 50%, wenn die Spitzenleistung PS doppelt so groß wie die Dauerleistung PD ist. Ist die verfügbare Leistung höher als die Dauerleistung PD, so setzt sich der Performance-Indikator aus der Summe des ersten Anteils, d. h. PD/PS und einem zweiten Anteil zusammen. Dieser zweite Anteil berechnet sich aus dem Quotienten der Spitzenleistungsreserve SLR und der maximalen Spitzenleistungsreserve MSLR multipliziert mit dem verbleibenden Prozentwert 100%·(1 – PD/PS).That to the
For a first fraction up to the PD / PS ratio, the performance indicator runs as a percentage of the peak horsepower PS, according to the available power. B. to 50%, when the peak power PS is twice as large as the continuous power PD. If the available power is higher than the continuous power PD, then the performance indicator is composed of the sum of the first part, ie PD / PS and a second part. This second component is calculated from the quotient of the peak power reserve SLR and the maximum peak power reserve MSLR multiplied by the remaining
Optional wird die Nennleistung P100% berücksichtigt und der Performance-Indikator verläuft für den ersten Anteil entsprechend der verfügbaren Leistung prozentual zur Nennleistung P100. Ist die Spitzenleistung PS z. B. nur noch 80% der Nennleistung P100, so werden der erste und zweite Anteil jeweils um den Faktor 0,8 gestaucht. Der erste Anteil beträgt dann nur noch 40% und der dynamische Bereich zur Visualisierung des relativen Anteils der Spitzenleistungsreserve SLR wird durch die Prozentwerte zwischen 40% und 80% repräsentiert. Der dritte, verbleibende Anteil bis 100% visualisiert die Leistungslücke zur Nennleistung P100, die unter den gegebenen Bedingungen nicht erreichbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die Leistungsdynamik auch dann noch intuitiv verständlich wiedergegeben wird, wenn z. B. der Fahrer zwischen zwei Fahrzeugen
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante in der
Der erste Anzeigebereich
In der
Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante in den
Der Leistungsdynamik-Balken
Der erste Anteil des Performance-Indikators wird nicht mehr explizit visualisiert, solange dieser Anteil des Performance-Indikators erreicht wird. Wird hingegen die Dauerleistung PD unterschritten, so wird in einem separaten Anzeigefeld, z. B. im freiprogrammierbaren Anzeigefeld
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- elektrisch angetriebenes Fahrzeugelectrically powered vehicle
- 22
- Hochvolt-BatterieHigh-voltage battery
- 33
- Sensoreinrichtung für BetriebsparameterSensor device for operating parameters
- 44
- Leistungshistorien-MessgerätPerformance histories meter
- 55
- Elektromotorelectric motor
- 66
- Motorsteuerungmotor control
- 77
- Steuereinheitcontrol unit
- 88th
- Recheneinheitcomputer unit
- 99
- Datenbus im FahrzeugData bus in the vehicle
- 1010
- MultifunktionsdisplayMultifunction display
- 1111
- Rundinstrumenteround instruments
- 1212
- freiprogrammierbares Anzeigefeldfreely programmable display field
- 1313
- Leistungsdynamik-BalkenPower dynamic bar
- 1414
- Anzeigebereich für dritten Dynamik-BereichDisplay area for third dynamic range
- 15, 15A, 15B15, 15A, 15B
- Anzeigebereich für zweiten Dynamik-BereichDisplay area for second dynamic range
- 1616
- Anzeigebereich für ersten Dynamik-BereichDisplay area for first dynamic range
- 1717
- Warnsymbol für ersten Dynamik-BereichWarning symbol for first dynamic range
- 2020
- Spitzenleistungskurve einer Hochvolt-BatterieTop performance curve of a high-voltage battery
- 2121
- Dauerleistung einer Hochvolt-BatterieContinuous power of a high-voltage battery
- 2222
- Leistungshistorieperformance history
- PDPD
- Dauerleistungcontinuous power
- PSPS
- SpitzenleistungTop performance
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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