DE102013200957A1

DE102013200957A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verringerung der Ladung eines Elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102013200957A1
Application number: DE102013200957A
Authority: DE
Inventors: Fred W. Huntzicker
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2013-08-01
Also published as: CN103223874A; US20130197730A1; US8751083B2; CN103223874B

Abstract

Ein Fahrzeug enthält eine wiederaufladbare Energiespeichervorrichtung, etwa eine Batterie. Ein Wiederaufladesystem ist mit der Energiespeichervorrichtung wirksam verbunden und ausgestaltet, um die Energiespeichervorrichtung selektiv aufzuladen, indem Energie dorthin übertragen wird. Ein regeneratives Bremssystem ist mit der Energiespeichervorrichtung wirksam verbunden, um selektiv Energie dorthin zu übertragen. Ein Controller ist mit dem Wiederaufladesystem wirksam verbunden und ausgestaltet, um das Wiederaufladesystem zu steuern. Der Controller ist ausgestaltet, um eine Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs zu bestimmen, die durch das regenerative Bremssystem über eine vorhergesagte Route zurückgewonnen werden kann, und um das Wiederaufladesystem so zu steuern, dass die vom Wiederaufladesystem an die Energiespeichervorrichtung übertragene Energiemenge auf der Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs beruht, die durch das regenerative Bremssystem über die vorhergesagte Route zurückgewonnen werden kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum Aufladen von Elektrofahrzeugen.
HINTERGRUND
Ein Elektrofahrzeug enthält eine Batterie, die Energie speichert, die zum Betreiben eines Elektromotors und damit zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird. Die Batterie ist wieder aufladbar, um die gespeicherte Energiemenge wieder aufzufüllen. Ein Elektrofahrzeug kann ausgestaltet sein, um elektrische Energie von einer fahrzeugfremden Quelle (etwa dem öffentlichen Stromversorgungsnetz) zum Wiederaufladen der Batterie zu empfangen. Einige Elektrofahrzeuge, z. B. Hybridelektrofahrzeuge, können auch ausgestaltet sein, um die Batterie von einer fahrzeugeigenen Quelle aufzuladen, etwa von einem kraftmaschinengetriebenen Generator oder einer Brennstoffzelle. Außerdem kann ein regeneratives Bremssystem verwendet werden, um die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zum Wiederaufladen der Batterie umzuwandeln.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Fahrzeug enthält eine wiederaufladbare Energiespeichervorrichtung; ein Wiederaufladesystem, das mit der Energiespeichervorrichtung wirksam verbunden ist und ausgestaltet ist, um die Energiespeichervorrichtung aufzuladen, indem Energie dorthin übertragen wird; ein regeneratives Bremssystem, das mit der Energiespeichervorrichtung wirksam verbunden ist, um selektiv Energie dorthin zu übertragen; und einen Controller, der mit dem Wiederaufladesystem wirksam verbunden ist und ausgestaltet ist, um das Wiederaufladesystem zu steuern.
Der Controller ist ausgestaltet, um eine Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs zu bestimmen, die über eine vorhergesagte Route durch das regenerative Bremssystem zurückgewonnen werden kann. Der Controller ist auch ausgestaltet, um das Wiederaufladesystem derart zu steuern, dass die Energiemenge, die von dem Wiederaufladesystem an die Energiespeichervorrichtung übertragen wird, auf der Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs beruht, die über die vorhergesagte Route durch das regenerative Bremssystem zurückgewonnen werden kann.
Der Controller kann daher die von einer fahrzeugeigenen oder fahrzeugfremden Energiequelle erhaltene Energiemenge ohne Veränderung der Reichweite oder der Leistung des Fahrzeugs verringern. Dadurch verringert der Controller auch die Aufladezeit der Batterie. Es wird auch ein entsprechendes Verfahren bereitgestellt.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Erfindung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Seitenansicht mit teilweisen Weglassungen eines Elektrofahrzeugs;
2 ist eine schematische Seitenansicht des Elektrofahrzeugs von 1 an einem Ladeort und einer Route vom Ladeort zu einem gewünschten Ziel;
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verwendung mit dem Fahrzeug von 1 darstellt;
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines der Verfahrensschritte von 3 darstellt; und
5 ist eine schematische Seitenansicht eines weiteren Elektrofahrzeugs mit teilweisen Weglassungen gemäß der beanspruchten Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf 1 enthält ein Fahrzeug 10 eine Fahrzeugkarosserie 14. Vier Räder 18 mit Bodenkontakt sind mit Bezug zur Karosserie 14 drehbar montiert. Ein Antriebsstrang 16 enthält einen Motor/Generator 22, der mit mindestens einem der Räder 18 wirksam verbunden ist, um Drehmoment dorthin zu übertragen und dadurch das Fahrzeug 10 voranzutreiben. Der Rotor des Motors/Generators 22 kann beispielsweise mit dem Rad 18 direkt, über ein Getriebe, das verschiedene Übersetzungen bereitstellt, usw. verbunden sein.
Das Fahrzeug 10 enthält auch eine Batterie 26, die ausgestaltet ist, um Energie in chemischer Form zu speichern und um die chemische Energie in elektrische Energie umzuformen. Die Batterie 26 ist mit dem Motor/Generator 22 wirksam verbunden, um Energie selektiv dorthin zu übertragen. Der Motor/Generator 22 ist ausgestaltet, um die elektrische Energie von der Batterie 26 in mechanische Energie umzuformen, die das Rad 18 antreibt. Die Batterie 26 ist folglich eine Energiespeichervorrichtung, die ausgestaltet ist, um Energie an den Antriebsstrang 16 zum Antreiben eines oder mehrerer der Räder 18 zu liefern. Andere Energiespeichervorrichtungen, die wiederaufladbar sind (d. h. Vorrichtungen, in denen die gespeicherte Energie wieder aufgefüllt werden kann), können im Umfang der beanspruchten Erfindung eingesetzt werden, etwa bidirektionale Brennstoffzellen, Schwungräder usw.
Der Motor/Generator 22 ist auch Teil eines regenerativen Bremssystems 28, das ausgestaltet ist, um die kinetische Energie und/oder die potentielle Energie des Fahrzeugs 10 selektiv in elektrische Energie zum Wiederaufladen der Batterie 26 umzuformen. Insbesondere gewinnt der Motor/Generator 22 die kinetische und/oder potentielle Energie des Fahrzeugs 10 selektiv zurück, indem er die mechanische Rotationsenergie vom Rad 18 in elektrische Energie umformt und die elektrische Energie an die Batterie 26 überträgt, wodurch die Batterie 26 aufgeladen wird (d. h. Speichern der zurückgewonnenen Energie in der Batterie 26 als chemische Energie).
Insbesondere enthält das regenerative Bremssystem 28 in der dargestellten Ausführungsform einen elektronischen Controller 30 und eine Bremssystemeingabevorrichtung. Die Bremssystemeingabevorrichtung ist bei der dargestellten Ausführungsform ein Bremspedal 34, das sich in der Fahrgastzelle der Fahrzeugkarosserie 14 befindet. Das Pedal 34 kann von einem Fahrer des Fahrzeugs 10 selektiv niedergedrückt werden. Das Pedal 34 ist mit mindestens einem Sensor 38 wirksam verbunden, der ausgestaltet ist, um Informationen über die Position des Bremspedals zu beschaffen (z. B. den Betrag, um den das Bremspedal 34 niedergedrückt ist, die Geschwindigkeit des Niederdrückens des Bremspedals 34 usw.), und um die Informationen über die Position des Bremspedals an den Controller 30 zu übertragen. Der Controller 30 ist ausgestaltet, um die Informationen über die Position des Bremspedals zu verwenden, um zu bestimmen, ob veranlasst werden soll, dass der Motor/Generator 22 die mechanische Rotationsenergie vom Rad 18 in elektrische Energie umformen soll, und wenn dem so ist, mit welcher Rate.
Wenn daher das regenerative Bremssystem 28 verwendet wird, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zu verringern, dann wandelt das regenerative Bremssystem 28 kinetische Energie des Fahrzeugs 10 in elektrische Energie um, welche die Batterie 26 wieder auflädt. Wenn das regenerative Bremssystem 28 verwendet wird, um das Fahrzeug 10 bei einer konstanten Geschwindigkeit zu halten, während das Fahrzeug 10 einen Berg hinunterfährt, dann wandelt das regenerative Bremssystem 28 potentielle Gravitationsenergie des Fahrzeugs 10 in elektrische Energie um, welche die Batterie 26 wieder auflädt.
Das Fahrzeug 10 enthält auch ein Batteriewiederaufladesystem 40, das mit der Batterie 26 wirksam verbunden ist und ausgestaltet ist, um die Batterie 26 selektiv aufzuladen, indem es Energie dorthin überträgt. Bei der Ausführungsform von 1 ist das Wiederaufladesystem 40 ausgestaltet, um Energie von einer fahrzeugfremden Quelle 41 zu empfangen (etwa dem öffentlichen Stromversorgungsnetz usw.) und um die Energie von der fahrzeugfremden Quelle 41 an die Batterie 26 zu übertragen und diese dadurch aufzuladen. Bei einer Ausführungsform enthält das Wiederaufladesystem 40 einen elektrischen Verbinder 42, der in selektiver elektrischer Verbindung mit der Batterie 26 steht und ausgestaltet ist, um mit einem komplementären elektrischen Verbinder 43 verbunden zu werden. Der komplementäre elektrische Verbinder 43 ist mit der fahrzeugfremden Quelle 41 wirksam verbunden, um von dort Energie zu empfangen. Wenn daher der elektrische Verbinder 42 mit dem komplementären elektrischen Verbinder 43 wirksam verbunden ist, kann die Batterie 26 zum Aufladen in elektrischer Verbindung mit der fahrzeugfremden Quelle 41 stehen.
Bei einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) ist das Batteriewiederaufladesystem 40 ausgestaltet, um Energie von der fahrzeugfremden Quelle 41 über elektromagnetische Induktion zu empfangen. Der Controller 30 ist mit dem Wiederaufladesystem 40 wirksam derart verbunden, dass der Controller 30 das Wiederaufladesystem 40 steuert. Insbesondere kann das Fließen oder die Übertragung von Energie von dem Wiederaufladesystem 40 an die Batterie 26 von dem Controller 30 gesteuert werden.
Mit Bezug auf 2, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten wie in 1 bezeichnen, ist das Fahrzeug 10 durch eine potentielle Gravitationsenergie gekennzeichnet. Beispielsweise erstreckt sich in 2 eine Route 46 von einem Startort 44 oder Anfang der Route 46 zu einem Endort 50 oder Ziel. Der Endort 50 liegt bergab zum Startort 44; folglich besitzt das Fahrzeug 10 potentielle Gravitationsenergie am Startort 44 relativ zum Endort 50. Wenn das Fahrzeug 10 die Route 46 vom Startort 44 zum Endort 50 fährt, wird das Fahrzeug 10 eine vertikale Distanz 52 nach unten fahren, bei der die potentielle Gravitationsenergie in andere Energieformen umgewandelt wird, wie z. B. in kinetische Energie (erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit), Überschusswärme usw. Zumindest ein Teil der potentiellen Gravitationsenergie, die das Fahrzeug 10 am Ort 44 besitzt, kann durch das regenerative Bremssystem 28 in elektrische Energie umgewandelt und zum Aufladen der Batterie 26 verwendet werden.
Die Batterie 26 ist jedoch durch eine maximale Energiespeicherkapazität gekennzeichnet. Bei der Verwendung hierin ist die ”maximale Energiespeicherkapazität” einer Batterie 26 die maximale Energiemenge, welche die Batterie als chemische Energie zur späteren Umwandlung in elektrische Energie speichern kann. Wenn die Batterie 26 auf ihre maximale Energiespeicherkapazität aufgeladen wurde, ist sie vollständig aufgeladen und kann keine zusätzliche Energie speichern. Wenn die Batterie 26 folglich vollständig aufgeladen ist, während das regenerative Bremssystem 28 die kinetische oder potentielle Energie des Fahrzeugs 10 in elektrische Energie umformt, dann kann die elektrische Energie vom Bremssystem 28 nicht in der Batterie 26 gespeichert werden und muss daher als Überschusswärme dissipiert oder auf eine andere Weise abgeführt werden. Wenn folglich in der in 2 gezeigten Situation die Batterie 26 am Startort 44 vollständig aufgeladen ist, dann wird nichts von der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs 10 am Ort 44 als in der Batterie 26 gespeicherte elektrische Energie zurückgewonnen werden können.
Der Controller 30 ist ausgestaltet, um das Wiederaufladesystem 40 derart zu steuern, dass die Energiemenge, die vom Wiederaufladesystem 40 an die Batterie 26 übertragen wird, auf der Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs beruht, die durch das regenerative Bremssystem 28 über eine vorhergesagte Route 46 zurückgewonnen werden kann, wodurch sichergestellt wird, dass die Batterie zumindest einen Teil der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs 10 unterbringen kann, wenn sie von dem regenerativen Bremssystem 28 in elektrische Energie umgeformt wird.
Insbesondere ist der Controller 30 in der dargestellten Ausführungsform ausgestaltet, um die Ladungsmenge in der Batterie 26 beim Wiederaufladen zu begrenzen, so dass die Batterie 26 über ausreichend Kapazität verfügt, um zumindest einen Teil der potentiellen Gravitationsenergie zu speichern, die beim Fahren entlang der Route 46 zurückgewonnen werden kann. 3 stellt auf schematische Weise ein Verfahren 54 zum Begrenzen der Ladungsmenge in der Batterie 26 dar, so dass die Batterie die potentielle Gravitationsenergie des Fahrzeugs 10 unterbringen kann, die durch das Wiederaufladesystem 40 zurückgewonnen werden kann, wenn das Fahrzeug 10 die Route 46 fährt. Das Verfahren 54 ist ein beispielhafter Steuerungsalgorithmus für den Controller 30.
Mit Bezug auf 1–3 ist bei Schritt 58 der Controller 30 ausgestaltet, um die Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs zu bestimmen, die durch das regenerative Bremssystem 28 über eine erwartete oder vorhergesagte Route 46 zurückgewonnen werden kann. Der Controller 30 ist ausgestaltet, um das Wiederaufladesystem 40 dann derart zu steuern, dass die Energiemenge, die vom Wiederaufladesystem 40 an die Batterie 26 übertragen wird, auf der Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs beruht, die durch das regenerative Bremssystem 28 über die vorhergesagte Route 46 zurückgewonnen werden kann.
Insbesondere lädt der Controller 30 bei einer Ausführungsform die Fahrzeugbatterie 26 mit Energie von der fahrzeugfremden Quelle 41 über das Wiederaufladesystem 40 am Startort 44 auf (Schritt 60). Bei Schritt 62 beendet der Controller 30 das Aufladen der Batterie 26 über das Wiederaufladesystem 40, wenn die in der Batterie 26 gespeicherte Energiemenge gleich der Differenz zwischen der maximalen Energiespeicherkapazität der Batterie und der Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs ist, die durch das regenerative Bremssystem 28 über die erwartete Route 46 zurückgewonnen werden kann. Folglich verringert der Controller 30 die von der fahrzeugfremden Quelle 41 erhaltene Energiemenge ohne eine Veränderung der Reichweite oder der Leistung des Fahrzeugs 10, wodurch die Energieeffizienz erhöht wird und Fahrzeugbetriebskosten verringert werden. Außerdem verringert der Controller 30 dadurch die Aufladezeit der Batterie 26.
Die in 2 gezeigte Route 46 geht entweder bergab oder auf gleicher Ebene vom Startort 44 zum Endort 50. Eine Route kann jedoch beispielsweise einige Bergauf-Segmente vor einem großen Bergab-Segment enthalten oder sie kann eine signifikante ebene Region vor einem großen Bergab-Segment enthalten. Das Fahrzeug 10 kann daher Energie von der Batterie 26 benötigen, um alle Bergauf-Abschnitte oder ebenen Abschnitte einer Route, denen das Fahrzeug 10 vor der Zurückgewinnung von potentieller Gravitationsenergie bei einem Bergab-Segment der Route begegnet, zu durchfahren.
Entsprechend kann es wünschenswert sein, eine vorbestimmte minimale Energiespeichermenge in der Batterie 26 aufrechtzuerhalten, um sicherzustellen, dass genügend Energie zum Vorantreiben des Fahrzeugs 10 über alle signifikanten Bergauf-Regionen oder ebenen Regionen der Route vor Bergab-Regionen der Route vorhanden ist. Somit kann Schritt 62 alternativ umfassen, dass veranlasst wird, dass das Wiederaufladesystem 40 das Aufladen der Batterie 26 beendet, wenn die in der Batterie 26 gespeicherte Energiemenge die größere ist von (1) der Differenz zwischen der maximalen Energiespeicherkapazität der Batterie und der Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs, die durch das regenerative Bremssystem über die Route wiedergewonnen werden kann, und (2) einer vorbestimmten minimalen Energiespeichermenge.
Die vorbestimmte minimale Speichermenge stellt sicher, dass genügend Ladung vorhanden ist, um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug 10 vor Abwärts-Segmenten der Route beliebige Aufwärts-Segmente oder ebene Segmente einer Route entlang fährt. Die vorbestimmte minimale Energiespeichermenge kann in Abhängigkeit von den speziellen Merkmalen einer erwarteten Route selektiv variabel sein.
Bei der dargestellten Ausführungsform enthält das Fahrzeug 10 einen Empfänger 74 eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS-Empfänger), der mit dem Controller 30 wirksam verbunden ist. Der Controller 30 verwendet den GPS-Empfänger 74, um den Ort 44 des Fahrzeugs 10 zu bestimmen. Alternativ kann der Controller 30 den Ort des Fahrzeugs 10 durch den Fahrzeugfahrer oder einen anderen Fahrzeuganwender über eine durch einen Anwender bedienbare Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 78 bestimmen, die in der Fahrgastzelle der Fahrzeugkarosserie 14 angeordnet ist. Der Fahrzeugfahrer oder der andere Anwender des Fahrzeugs kann Daten, welche dem Ort des Fahrzeugs entsprechen (z. B. Straßenadresse, Breite und Länge usw.), in die Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 78 eingeben, welche die Daten an den Controller 30 überträgt. Eingabe- und Ausgabevorrichtungen 78 können berührungsempfindliche Bildschirme, Mikrofone, Tastaturen, Lautsprecher usw. umfassen.
Das Verfahren 54 kann bei Schritt 66 umfassen, dass bestätigt wird, dass der Fahrer des Fahrzeugs 10 beabsichtigt, der Route 46 zu folgen. Wenn beispielsweise die Eingabevorrichtung 78 ein berührungsempfindlicher Bildschirm ist, kann der Controller 30 veranlassen, dass die Vorrichtung 78 eine Meldung anzeigt, die fragt, ob der Route 46 nach dem Aufladen gefolgt wird.
Das Bestimmen der Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs, die durch das regenerative Bremssystem 28 über die erwartete Route 46 zurückgewonnen werden kann (Schritt 58), kann umfassen, dass das Fahrzeug 10 vor den Schritten 60 und 62 die Route 46 einmal oder mehrere Male fährt, um Messwerte zu erhalten. Zum Beispiel ist der Controller 30 bei einer Ausführungsform ausgestaltet, um Schritt 58 durchzuführen, in dem er einen Zuwachs beim Ladezustand der Batterie 26 misst, wenn das Fahrzeug 10 die erwartete Route 46 fährt. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 10 die Route 46 vom Ort 44 zum Ziel 50 fahren, wobei die Batterie am Ort 44 entleert ist (d. h. keine Ladung hat). Die Ladung der Batterie 26 am Ziel 50, die vom Controller 30 gemessen wird, ist die Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs, die durch das regenerative Bremssystem 28 über die Route 46 zurückgewonnen werden kann.
Alternativ kann das Bestimmen der Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs, die durch das regenerative Bremssystem 28 über die erwartete Route 46 zurückgewonnen werden kann (Schritt 58) umfassen, dass die Route 46 durchfahren wird, während die Batterie 26 vollständig aufgeladen ist, und die Energiemenge geschätzt wird, die das regenerative Bremssystem 28 über die Route 46 hinweg erzeugt und an die Batterie 26 übertragen hätte, wenn die Batterie 26 nicht vollständig aufgeladen gewesen wäre. Wenn beispielsweise die Batterie 26 am Ort 44 vollständig aufgeladen wird und dann die Route 46 zum Ziel 50 gefahren wird, kann der Controller 30 die Energiemenge berechnen, die durch das regenerative Bremssystem 28 zurückgewonnen worden wäre, abgesehen von dem Fall, dass sich die Batterie 26 bei verschiedenen Zeitpunkten über die Route 46 hinweg bei ihrer vollen Kapazität befindet. Die Energiemenge, die durch das regenerative Bremssystem 28 zurückgewonnen worden wäre außer für den Fall, dass sich die Batterie 26 bei ihrer vollständigen Kapazität bewegt, kann indirekt gemessen oder geschätzt werden. Zum Beispiel kann der Controller 30 die Energiemenge aufgrund dessen schätzen, wie weit das Bremspedal 34 niedergedrückt wird und wie lange das Bremspedal 34 gedrückt wird.
Bei einer anderen alternativen Ausführungsform kann der Controller 30 bei Schritt 58 die Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs bestimmen, indem er dem in 4 gezeigten Verfahren 82 folgt. Mit Bezug auf 4 umfasst das Verfahren 82, dass die Batterie 26 am Startort 44 derart aufgeladen wird, dass die Batterie 26 eine vorbestimmte Energiemenge (X) speichert (Schritt 84). Das Verfahren 82 umfasst außerdem, dass der Ladezustand der Batterie 26 (d. h. die in der Batterie 26 gespeicherte Energiemenge) am Endort 50 gemessen wird, nachdem das Fahrzeug 10 der Route 46 gefolgt ist. Das Verfahren 82 umfasst ferner, dass festgestellt wird (bei Schritt 88), ob der bei Schritt 86 gemessene Ladezustand der Batterie 26 weniger als die vollständige Ladung ist (d. h., ob die bei Schritt 86 gemessene in der Batterie 26 gespeicherte Energiemenge geringer als die maximale Energiespeicherkapazität der Batterie 26 ist). Wenn bei Schritt 88 die Batterie 26 vollständig aufgeladen ist, dann verringert der Controller 30 die vorbestimmte Energiemenge (X) um eine weitere vorbestimmte Menge (Y). Folglich berechnet der Controller 30 bei Schritt 90 die vorbestimmte Energiemenge, die der Batterie hinzugefügt werden soll, neu zu X = X – Y.
Wenn bei Schritt 88 der bei Schritt 86 gemessene Ladezustand der Batterie 26 weniger als die vollständige Ladung ist (d. h. ob die bei Schritt 86 gemessene in der Batterie 26 gespeicherte Energiemenge kleiner als die maximale Energiespeicherkapazität der Batterie 26 ist), dann geht der Controller 30 zu Schritt 92 weiter. Bei Schritt 92 zeichnet der Controller 30 den letzten Wert von X (d. h. die vorbestimmte Energiemenge, die bei der letzten Iteration von Schritt 84 in der Batterie gespeichert ist) als die Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs am Startort 44 auf, die durch das regenerative Bremssystem 28 über die Route 46 hinweg vom Startort 44 zum Ziel zurückgewonnen werden kann.
Folglich lädt der Controller 30 in 4 die Batterie 26 beim Startort 44 iterativ auf, um eine vorbestimmte Energiemenge zu speichern, und misst die in der Batterie 26 am Endort 50 gespeicherte Energiemenge, nachdem das Fahrzeug die Route 46 gefahren ist. Die vorbestimmte Energiemenge wird bei jedem nachfolgenden Aufladen verringert, bis die Energiemenge in der Batterie 26 am Endort 50 geringer als die maximale Energiespeicherkapazität der Batterie 26 ist.
Wieder mit Bezug auf 1–3 bestimmt der Controller 30 bei einer weiteren alternativen Ausführungsform die Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs am Startort 44, die durch das regenerative Bremssystem 28 über die Route 46 zurückgewonnen werden kann, indem er eine Datenbank 94 verwendet (die in einem Datenspeichermedium gespeichert ist), welche Informationen hinsichtlich der Höhenlage verschiedener Orte oder Routen speichert. Bei noch einer weiteren alternativen Ausführungsform ist der Controller 30 ausgestaltet, um die Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs am Startort 44 zu bestimmen, die durch das regenerative Bremssystem 28 über die Route 46 zurückgewonnen werden kann, indem er misst, wenn das Fahrzeug 10 die Route vom Endort 50 zum Startort 44 fährt, wie viel Energie vom Fahrzeug 10 verbraucht wird, um sich anzutreiben.
Da viele der Weisen des Durchführens von Schritt 58 erfordern, dass das Fahrzeug 10 die Route 46 fährt, bevor eine Ladungsverringerung implementiert wird, kann ein Verfahren zum Auffordern des Controllers 30 zum Einleiten von Schritt 58 wünschenswert sein. Beispielsweise kann der Fahrzeuganwender den Controller 30 über die Eingabevorrichtung 78 anweisen, den Schritt 58 auszuführen, und außerdem den Startort und das Ziel bereitstellen. Der Controller 30 kann sich auch selbst auffordern, indem er Aufladeorte und Ziele aufzeichnet und analysiert.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der Controller 30 die Ergebnisse von Schritt 58 über die Vorrichtung 78 an den Anwender weiterleiten und der Anwender kann dann eine gewünschte Ladungsverringerung manuell eingeben. Der Fahrzeuganwender kann außerdem Telematik oder das Internet verwenden, um den Controller 30 anzuweisen, beliebige der Schritte 58–62 durchzuführen.
Das Fahrzeug 10 von 1 ist als ein Batterieelektrofahrzeug dargestellt, bei dem der Antriebsstrang keine Kraftmaschine enthält und die Batterie 26 die einzige Energiequelle für den Antriebsstrang 16 ist. Alternativ kann ein Fahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug sein, bei dem das Fahrzeug eine fahrzeugeigene Quelle elektrischer Energie enthält, um eine Batterie selektiv aufzuladen. Mit Bezug auf 5, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten wie in 1 bezeichnen, ist ein Fahrzeug 110 im Wesentlichen identisch zu dem Fahrzeug 10 von 1 mit der Ausnahme, dass der Antriebsstrang 116 eine fahrzeugeigene Quelle 141 elektrischer Energie enthält, die ausgestaltet ist, um elektrische Energie selektiv an die Batterie 26 zu übertragen.
Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst die fahrzeugeigene Quelle 141 eine Kraftmaschine 118 und einen Generator 120. Die Kraftmaschine 118 ist mit dem Generator 118 wirksam verbunden, um selektiv mechanische Leistung an den Generator 120 zu liefern. Der Generator 120 ist mit der elektrischen Batterie 26 wirksam verbunden, um elektrische Energie zum Wiederaufladen selektiv dorthin zu übertragen. Der Generator 120 kann außerdem mit dem Motor/Generator 22 wirksam verbunden sein, um elektrische Energie an den Motor/Generator bei einer seriellen Hybridkonfiguration zu liefern. Im Umfang der beanspruchten Erfindung können auch parallele Hybridkonfigurationen eingesetzt werden. Das Wiederaufladesystem 140 des Fahrzeugs 110 enthält folglich die Kraftmaschine 118 und den Generator 120. Die Karosserie 14 definiert ein Kraftmaschinenfach 122 und die Kraftmaschine 118 und der Generator 120 sind im Kraftmaschinenfach 122 angeordnet.
Der Controller 30 ist mit dem Wiederaufladesystem 140 wirksam verbunden und ist ausgestaltet, um das Wiederaufladesystem 140 selektiv zu steuern. Der Controller 30 ist außerdem ausgestaltet, um die Schritte durchzuführen, die in 3 und 4 gezeigt sind. Das Wiederaufladesystem 140 lädt die Batterie 26 während des Betriebs des Fahrzeugs 110 auf und daher kann der Controller 30 eine Eingabe hinsichtlich der erwarteten Route 46 früher benötigen als in der Ausführungsform von 1. Beispielsweise kann der Controller 30 den Fahrzeuganwender (über die Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 78) fragen, um zu bestätigen, ob der Anwender beabsichtigt, vom Ort 50 zum Ort 46 zu fahren, und dann vom Ort 46 zum Ort 50. Wenn die Antwort Ja ist, dann wird der Controller 30 das Aufladen der Batterie 26 durch die Kraftmaschine 118 und den Generator 120 begrenzen, während das Fahrzeug vom Ort 50 zum Ort 46 fährt, um sicherzustellen, dass, wenn das Fahrzeug 10 später vom Ort 46 zum Ort 50 fährt, die Batterie 26 die potentielle Gravitationsenergie unterbringen kann, die durch das regenerative Bremssystem 28 zurückgewonnen werden kann.
Es sei erwähnt, dass im Umfang der beanspruchten Erfindung ein Fahrzeug mit einem Hybridantriebsstrang, das eine fahrzeugeigene Quelle elektrischer Energie aufweist, außerdem ein Wiederaufladesystem aufweisen kann, das ausgestaltet ist, um Energie von einer fahrzeugfremden Energiequelle zu empfangen, d. h. ein ”Steckdosen-Hybrid”. Folglich kann das Fahrzeug 110 beispielsweise einen elektrischen Verbinder umfassen, wie etwa denjenigen, der in 1 bei 42 gezeigt ist, um Energie von einer fahrzeugfremden Quelle an die Batterie 26 zu übertragen.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung in die Praxis im Umfang der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine wiederaufladbare Energiespeichervorrichtung; ein Wiederaufladesystem, das mit der Energiespeichervorrichtung wirksam verbunden ist und ausgestaltet ist, um die Energiespeichervorrichtung selektiv aufzuladen, indem es Energie dorthin überträgt; ein regeneratives Bremssystem, das mit der Energiespeichervorrichtung wirksam verbunden ist, um selektiv Energie dorthin zu übertragen; und einen Controller, der mit dem Wiederaufladesystem wirksam verbunden ist und ausgestaltet ist, um das Wiederaufladesystem zu steuern; wobei der Controller ausgestaltet ist, um eine Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs zu bestimmen, die durch das regenerative Bremssystem über eine vorhergesagte Route zurückgewonnen werden kann; und wobei der Controller ausgestaltet ist, um das Wiederaufladesystem derart zu steuern, dass die Energiemenge, die vom Wiederaufladesystem an die Energiespeichervorrichtung übertragen wird, auf der Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs beruht, die durch das regenerative Bremssystem über die vorhergesagte Route zurückgewonnen werden kann.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Energiespeichersystem eine elektrische Batterie ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei das Wiederaufladesystem eine fahrzeugeigene Quelle elektrischer Energie enthält, die ausgestaltet ist, um elektrische Energie selektiv an die Batterie zu übertragen.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die fahrzeugeigene Quelle eine Kraftmaschine und einen Generator umfasst; wobei die Kraftmaschine mit dem Generator wirksam verbunden ist, um selektiv Leistung an den Generator zu liefern; wobei der Generator mit der elektrischen Batterie wirksam verbunden ist, um selektiv elektrische Energie dorthin zu übertragen.
Fahrzeug nach Anspruch 4, das ferner eine Fahrzeugkarosserie umfasst, die ein Kraftmaschinenfach definiert; und wobei die Kraftmaschine zumindest teilweise im Kraftmaschinenfach angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei das Wiederaufladesystem ausgestaltet ist, um Energie von einer fahrzeugfremden Quelle zu empfangen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Batterie eine maximale Energiespeicherkapazität aufweist; und wobei der Controller ausgestaltet ist, um zu veranlassen, dass das Wiederaufladesystem ein Aufladen der Batterie beendet, wenn die Menge der in der Batterie gespeicherten Energie gleich der Differenz zwischen der maximalen Energiespeicherkapazität der Batterie und der Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs, die durch das regenerative Bremssystem über die Route zurückgewonnen werden kann, ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Batterie eine maximale Energiespeicherkapazität aufweist; und wobei der Controller ausgestaltet ist, um zu veranlassen, dass das Wiederaufladesystem ein Aufladen der Batterie beendet, wenn die in der Batterie gespeicherte Energiemenge die größere ist von (1) der Differenz zwischen der maximalen Energiespeicherkapazität der Batterie und der Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs, die durch das regenerative Bremssystem über die Route zurückgewonnen werden kann, und (2) einer vorbestimmten minimalen Energiespeichermenge.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der Controller ausgestaltet ist, um die Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs zu bestimmen, die durch das regenerative Bremssystem zurückgewonnen werden kann, indem er eine Zunahme bei der Energie misst, die in der Batterie gespeichert wird, wenn das Fahrzeug die Route fährt.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der Controller ausgestaltet ist, um die Menge der potentiellen Gravitationsenergie des Fahrzeugs zu bestimmen, die durch das regenerative Bremssystem zurückgewonnen werden kann, indem die Route durchfahren wird, während die Batterie vollständig aufgeladen ist, und die Energiemenge geschätzt wird, die das regenerative Bremssystem über die Route hinweg erzeugt und an die Batterie übertragen haben würde, wenn die Batterie nicht vollständig aufgeladen gewesen wäre.