DE102013202725A1

DE102013202725A1 - Notbetriebsstrategie für ein elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102013202725A1
Application number: DE201310202725
Authority: DE
Inventors: Joseph F. Stanek; William David Treharne; Ryan J. Skaff; Christopher Adam Ochocinski; Dale Gilman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2013-08-29
Also published as: CN103287279B; CN103287279A; US9114709B2; US20130221741A1

Abstract

Es wird ein Fahrzeug mit einer Klimaautomatik, einem Motor, der zur Bereitstellung von Antriebsmoment konfiguriert ist, und einer Batterie zur Zuführung von Leistung zu der Klimaautomatik und dem Motor bereitgestellt. Des Weiteren enthält das Fahrzeug mindestens eine Steuerung, die zum Empfang von Eingangssignalen konfiguriert ist, die einen Batterieladezustand (BSOC) anzeigen. Die mindestens eine Steuerung ist auch dazu konfiguriert, die Klimaautomatik zu deaktivieren und die dem Motor zur Verfügung stehende Leistung zu reduzieren, wenn der BSOC unter einer Entladungsgrenze liegt.

Description

Eine oder mehrere Ausführungsformen betreffen ein Fahrzeugsystem und ein Verfahren zum Einschränken des Betriebs eines Elektrofahrzeugs bei geringer Batterieleistung.
Der Begriff "Elektrofahrzeug", wie er hier verwendet wird, umfasst Fahrzeuge mit einem Elektromotor für den Fahrzeugantrieb, wie zum Beispiel batterie-elektrische Fahrzeuge (BEVs, BEV - battery electric vehicle), Hybridelektrofahrzeuge (HEVs, HEV – hybrid electric vehicle) und Plug-In-Hybridfahrzeuge (PHEVs, PHEV – plug-in hybrid electric vehicle). Ein BEV enthält einen Elektromotor, wobei die Energiequelle für den Motor eine Batterie ist, die von einem externen Elektrizitätsnetz wiederaufgeladen werden kann. Bei einem BEV ist die Batterie die Energiequelle für den Fahrzeugantrieb. Ein HEV enthält einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor, wobei die Energiequelle für den Verbrennungsmotor Kraftstoff ist und die Energiequelle für den Elektromotor die Batterie ist. Bei einem HEV ist der Verbrennungsmotor die Hauptenergiequelle für den Fahrzeugantrieb, wobei die Batterie zusätzliche Energie für den Fahrzeugantrieb bereitstellt (die Batterie speichert Kraftstoffenergie und gewinnt kinematische Energie in elektrischer Form zurück). Ein PHEV ist wie ein HEV, aber das PHEV hat eine Batterie mit größerer Kapazität, die vom externen Elektrizitätsnetz wiederaufgeladen werden kann. Bei einem PHEV ist die Batterie die Hauptenergiequelle für den Fahrzeugantrieb, bis sich die Batterie auf eine niedrige Energiehöhe entleert, zu welchem Zeitpunkt dann das PHEV wie ein HEV für Fahrzeugantrieb wirkt. Das Elektrofahrzeug überwacht den Status der Batterie unter Verwendung mehrerer Messungen, einschließlich des Batterieladezustands (BSOC – battery state of charge). Der BSOC kann als ein Prozentanteil dargestellt werden, der die Energiemenge in der Batterie von 0% (leer) bis 100% (voll) darstellt. Batterien können beschädigt werden, wenn sie überladen oder zu stark entladen werden. Deshalb halten viele Elektrofahrzeuge nach dem Stand der Technik die Batterie innerhalb eines Betriebsbereichs zwischen einer Ladegrenze von ca. 80% BSOC und einer Entladungsgrenze von ca. 20% BSOC.
Bei einer Ausführungsform wird ein Fahrzeug mit einer Klimaautomatik, einem Motor, der dazu konfiguriert ist, Antriebsmoment bereitzustellen, und einer Batterie zur Zuführung von Leistung zu der Klimaautomatik und dem Motor bereitgestellt. Des Weiteren enthält das Fahrzeug mindestens eine Steuerung, die zum Empfang von Eingangssignalen, die einen Batterieladezustand (BSOC) anzeigen, konfiguriert ist. Die mindestens eine Steuerung ist auch zur Deaktivierung der Klimaautomatik und zur Reduzierung der dem Motor zur Verfügung stehenden Leistung, wenn der BSOC unter einer Entladungsgrenze liegt, konfiguriert.
Bei einer anderen Ausführungsform ist ein Fahrzeugsystem mit einer Batterie versehen, die zur Zuführung von Leistung zu einem Motor und einer Klimaautomatik konfiguriert ist. Des Weiteren enthält das Fahrzeugsystem mindestens eine Steuerung, die zum Empfang von Eingangssignalen konfiguriert ist, die einen Batterieladezustand (BSOC) anzeigen. Des Weiteren ist die mindestens eine Steuerung zum Deaktivieren der Klimaautomatik und Reduzieren der dem Motor zur Verfügung stehenden Leistung, wenn der BSOC unter einer Entladungsgrenze und über einer Maximalentladungsgrenze liegt, konfiguriert.
Bei noch einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Einschränken des Betriebs eines Elektrofahrzeugs bereitgestellt. Batterieleistung wird einem Motor für den Fahrzeugantrieb zugeführt. Es werden Eingangssignale empfangen, die einen Batterieladezustand (BSOC) und einen Enteisungsstatus anzeigen. Die dem Motor zur Verfügung stehende Batterieleistung wird reduziert, wenn der BSOC unter einer Entladungsgrenze liegt. Eine Klimaautomatik wird deaktiviert, wenn der BSOC unter der Entladungsgrenze liegt und der Enteisungsstatus inaktiv ist.
Das offenbarte Fahrzeugsystem bietet Vorteile, indem es einen eingeschränkten Betrieb eines Elektrofahrzeugs unter einer Entladungsgrenze gestattet. Das Fahrzeugsystem schränkt den Betrieb des Elektrofahrzeugs ein, wenn der BSOC unter einer Entladungsgrenze liegt, indem es Klimaautomatiken deaktiviert und eine Batterieleistungsgrenze reduziert, um eine Fahrreichweite des Fahrzeugs zu vergrößern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schemadiagramm eines Fahrzeugs zum Einschränken des Betriebs eines Elektrofahrzeugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
2 ist eine vergrößerte schematische Ansicht eines Teils des Fahrzeugsystems von 1, die die interne Fahrzeugkommunikation darstellt;
3 ist ein Diagramm, das die Grenzen des Batterieladezustands (BSOC) und die Grenzen des Kundenladezustands (CSOC – customer state of charge) des Fahrzeugsystems von 1 darstellt;
4 ist ein Schaubild, das die BSOC-Grenzen und Batterieleistungsgrenzen des Fahrzeugsystems von 1 darstellt;
5 ist ein vergrößerter Teil des Schaubilds von 4;
6 ist ein Schaubild, das die Leistungsaufnahme von Nebenverbrauchern des Fahrzeugsystems von 1 darstellt;
7 ist ein Schaubild, das eine Fahrzeugfahrreichweite (DTE – distance to empty/Restreichweite) darstellt, die der Leistungsaufnahme der Nebenverbraucher von 6 entspricht;
8 ist ein Schaubild, das eine Ladezustandsneukalibrierungseinstellung darstellt;
9 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen der DTE und dem CSOC darstellt;
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einschränken des Betriebs eines Elektrofahrzeugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
11 ist eine perspektivische Vorderansicht einer Benutzerschnittstelle des Fahrzeugsystems von 1;
12 ist eine vergrößerte Ansicht der Benutzerschnittstelle von 12, die eine Normalbetriebsmeldung darstellt;
13 ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Benutzerschnittstelle von 12, die eine Niedrigladungsmeldung darstellt.
14 ist noch eine weitere vergrößerte Ansicht der Benutzerschnittstelle von 12, die eine Notbetriebsstrategiemeldung darstellt; und
15 ist noch eine weitere vergrößerte Ansicht der Benutzerschnittstelle von 12, die eine andere Notbetriebsstrategiemeldung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart, es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details der besonderen Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die in dieser Anmeldung offenbart werden, sollen nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise auszuüben ist.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Fahrzeugsystem zur Steuerung des Abschaltens eines Elektrofahrzeugs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dargestellt und wird allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet. Das Fahrzeugsystem 10 wird in einem Fahrzeug 12 dargestellt. Das Fahrzeugsystem 10 enthält eine Fahrzeugsteuerung 14 und eine Benutzerschnittstelle 16, die miteinander kommunizieren. Die Fahrzeugsteuerung 14 empfängt Eingangssignale und schränkt bei geringer Batterieleistung den Betrieb des Fahrzeugs 12 ein. Die Fahrzeugsteuerung 14 sendet Informationen an die Benutzerschnittstelle 16, die die Informationen wiederum in Echtzeit an den Fahrer weiterleitet. Der Fahrer kann diese Informationen als Warnung verwenden und bereitet sich für einen eingeschränkten Betrieb vor, indem er das Fahrzeug 12 zu einer nahegelegenen Ladestation (nicht gezeigt) fährt.
Die dargestellte Ausführungsform stellt das Fahrzeug 12 als ein batterie-elektrisches Fahrzeug (BEV) dar, bei dem es sich um ein rein elektrisches Fahrzeug handelt, das von einem Elektromotor 18 ohne Unterstützung durch einen Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) angetrieben wird. Der Elektromotor 18 empfängt elektrische Energie und stellt Antriebsmoment für den Fahrzeugantrieb bereit. Des Weiteren funktioniert der Elektromotor 18 als Generator zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie durch Nutzbremsung. Das Fahrzeug 12 weist einen Antriebsstrang 20 auf, der den Elektromotor 18 und ein Getriebe 22 enthält. Das Getriebe 22 stellt das Antriebsmoment und die Drehzahl des Elektromotors 18 durch ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis ein. Ein Paar Halbwellen erstreckt sich in entgegengesetzten Richtungen von dem Getriebe 22 zu einem Paar angetriebener Räder 24.
Obgleich im Zusammenhang mit einem BEV 12 dargestellt und beschrieben, können Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung natürlich auch an anderen Arten von Elektrofahrzeugen implementiert werden, wie zum Beispiel jenen, die durch einen Verbrennungsmotor zusätzlich zu einer oder mehreren elektrischen Maschinen angetrieben werden (zum Beispiel Hybridelektrofahrzeugen (HEVs), Vollhybridelektrofahrzeugen (FHEV-, FHEV – full hybrid electric vehicle) und Plug-In-Hybridfahrzeugen (PHEVs) usw.).
Das Fahrzeug 12 enthält ein Energiespeichersystem 26 zum Speichern und Steuern von elektrischer Energie. Ein Hochspannungsbus 28 stellt durch einen Wechselrichter 30 eine elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor 18 und dem Energiespeichersystem 26 her. Das Energiespeichersystem 26 enthält eine Hauptbatterie 32 und ein Batterieenergiesteuermodul (BECM – battery energy control module) 34 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Hauptbatterie 32 ist eine Hochspannungsbatterie, die elektrische Energie zum Betreiben des Elektromotors 18 ausgeben kann. Die Hauptbatterie 32 empfängt elektrische Energie vom Elektromotor 18, wenn der Elektromotor 18 bei Nutzbremsung als Generator betrieben wird. Der Wechselrichter 30 wandelt die durch die Hauptbatterie 32 zugeführte Gleichstrom-(DC-)Energie in Wechselstrom-(AC-)Energie zum Betreiben des Elektromotors 18 um. Des Weiteren wandelt der Wechselrichter 30 durch den Elektromotor 18, wenn er als Generator betrieben wird, zugeführten Wechselstrom (AC) in DC zum Laden der Hauptbatterie 32 um. Die Hauptbatterie 32 ist ein Batteriepack, das aus mehreren Batteriemodulen (nicht gezeigt) besteht, wobei jedes Batteriemodul mehrere Batteriezellen (nicht gezeigt) enthält. Das BECM 34 wirkt als eine Steuerung für die Hauptbatterie 32. Das BECM 34 enthält weiterhin ein elektronisches Überwachungssystem, das die Temperatur und den Ladezustand jeder der Batteriezellen verwaltet. Andere Ausführungsformen des Fahrzeugs 12 sehen verschiedene Arten von Energiespeichersystemen, wie zum Beispiel Kondensatoren und Brennstoffzellen (nicht gezeigt), vor.
Der Antriebsstrang 20 enthält ein Traktionsregelmodul (TCM – traction control module) 36 zur Steuerung des Elektromotors 18 und des Wechselrichters 30. Das TCM 36 überwacht unter anderem die Position, die Drehzahl und die Leistungsaufnahme des Elektromotors 18 und liefert Ausgangssignale an andere Fahrzeugsysteme, die diesen Informationen entsprechen. Das TCM 36 und der Wechselrichter 30 wandeln die Gleich-(DC-)Spannungsversorgung durch die Hauptbatterie 32 in Wechselstrom-(AC-)Signale um, die zur Steuerung des Elektromotors 18 verwendet werden.
Die Fahrzeugsteuerung 14 kommuniziert mit anderen Fahrzeugsystemen und – steuerungen zur Koordination ihrer Funktion. Obgleich die Fahrzeugsteuerung 14 als eine einzige Steuerung gezeigt ist, kann sie auch mehrere Steuerungen enthalten, die zur Steuerung mehrerer Fahrzeugsysteme gemäß einer Gesamtfahrzeugsystemsteuerungslogik (VSC-Logik, VSC – vehicle system control) oder –software verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Fahrzeugsteuerung 14 ein Motorsteuergerät (MSG) sein, in das ein Teil der VSC- Software eingebettet ist. Die Fahrzeugsteuerung 14 enthält im Allgemeinen eine beliebige Anzahl von Mikroprozessoren, ASICs, ICs, Speichern (zum Beispiel FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) und Softwarecode, um miteinander zur Durchführung einer Reihe von Operationen zusammenzuwirken. Des Weiteren enthält die Fahrzeugsteuerung 14 vorbestimmte Daten oder "Nachschlagetabellen", die auf Berechnungen und Testdaten basieren und im Speicher gespeichert sind. Die Fahrzeugsteuerung 14 kommuniziert unter Verwendung eines gemeinsamen Busprotokolls (zum Beispiel CAN) über eine Hardline-Fahrzeugverbindung 38 mit anderen Steuerungen (zum Beispiel dem TCM 36, dem BECM 34).
Die Benutzerschnittstelle 16 kommuniziert mit der Fahrzeugsteuerung 14 zum Empfang von Informationen über das Fahrzeug 12 und seine Umgebung und leitet diese Informationen zum Fahrer. Die Benutzerschnittstelle 16 enthält mehrere Schnittstellen, wie zum Beispiel Instrumente, Anzeigegeräte und Displays (in 8 gezeigt). Die Benutzerschnittstelle 16 kann auch eine (nicht gezeigte) Steuerung zur Kommunikation mit der Fahrzeugsteuerung 14 und externen Vorrichtungen, wie zum Beispiel einem Computer oder Mobiltelefon, enthalten. Die Fahrzeugsteuerung 14 führt der Benutzerschnittstelle 16 Ausgangssignale zu, wie zum Beispiel einen Status des Elektromotors 18 oder der Batterie 32, die dem Fahrer optisch übermittelt werden.
Das Fahrzeug 12 enthält eine Klimaautomatik 40 zum Erwärmen oder Kühlen verschiedener Fahrzeugkomponenten und eines Fahrzeuginnenraums (nicht gezeigt). Die Klimaautomatik 40 enthält eine elektrische Hochspannungsheizung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC – Positive Temperature Coefficient) 42 und einen elektrischen Hochspannungs-HVAC-Kompressor 44 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die PTC-Heizung 42 und der HVAC-Kompressor 44 werden zum Erwärmen bzw. Kühlen von Fluid, das zum Antriebsstrang 20 und zur Hauptbatterie 32 zirkuliert, verwendet. Sowohl die PTC- Heizung 42 als auch der HVAC-Kompressor 44 können elektrische Energie der Hauptbatterie 32 direkt entnehmen. Die Klimaautomatik 40 enthält eine Klimaregelung 45 zum Kommunizieren mit der Fahrzeugsteuerung 14 über den CAN-Bus 38. Der Ein/Aus-Status der Klimaautomatik 40 wird zur Fahrzeugsteuerung 14 kommuniziert und kann beispielsweise auf dem Status eines vom Bediener betätigten Schalters oder der automatischen Steuerung der Klimaautomatik 40, basierend auf verwandten Funktionen wie Scheibenenteisung, basiert werden. Bei anderen Ausführungsformen ist die Klimaautomatik 40 zum Erwärmen und Kühlen von Luft (zum Beispiel bestehende Fahrzeuginnenraumluft) anstatt von Fluid und Zirkulieren der Luft durch die Batterie 32 und/oder den Antriebsstrang 20 konfiguriert.
Das Fahrzeug 12 enthält gemäß einer Ausführungsform eine Niederspannungs- Sekundärbatterie (LV-Batterie, LV – low voltage) 46, wie zum Beispiel eine 12-Volt-Batterie. Die Sekundärbatterie 46 kann zum Antrieb verschiedener Fahrzeugnebenverbraucher 48, wie zum Beispiel eines elektrischen Bremsaktuators 50 und eines elektrischen Lenkaktuators 52, verwendet werden. Ein Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Wandler (DC-DC-Wandler) 54 ist zwischen der Hauptbatterie 32 und der LV-Batterie 46 elektrisch verbunden. Der DC-DC- Wandler 54 stellt den Spannungspegel ein oder "transformiert" ihn herunter, um der Hauptbatterie 32 zu gestatten, die LV-Batterie 46 zu laden. Ein Niederspannungsbus verbindet den DC-DC-Wandler 54 elektrisch mit der LV- Batterie 46 und den Nebenverbrauchern 48.
Das Fahrzeug 12 enthält eine Wechselstrom-(AC)-Ladeeinrichtung 56 zum Laden der Hauptbatterie 32. Ein elektrischer Verbinder verbindet die AC-Ladeeinrichtung 56 mit einer (nicht gezeigten) externen Energieversorgung zum Empfang von AC- Energie. Die AC-Ladeeinrichtung 56 enthält eine Leistungselektronik, die zum Umwandeln oder "Gleichrichten" der von der externen Energieversorgung empfangenen Wechselstromenergie in zum Laden der Hauptbatterie 32 benötigte Gleichstromenergie verwendet wird. Die AC-Ladeeinrichtung 56 ist zur Anpassung an eine oder mehrere herkömmliche Spannungsquellen von der externen Energieversorgung (zum Beispiel 110 Volt, 220 Volt usw.) konfiguriert. Die externe Energieversorgung kann eine Vorrichtung enthalten, die erneuerbare Energie nutzbar macht, wie zum Beispiel ein Photovoltaic-(PV-)Solarpaneel oder eine Windturbine (nicht gezeigt).
In 1 sind außerdem vereinfachte schematische Darstellungen eines Fahrerbedienungssystems 58 und eines Navigationssystems 60 gezeigt. Das Fahrerbedienungssystem 58 enthält Fahr-, Brems-, Lenk- und Gangwahl-(Schalt-)Systeme (alle allgemein mit der Zahl 58 bezeichnet). Das Fahrsystem enthält ein Fahrpedal mit einem oder mehreren Sensoren, die Pedalstellungsinformationen, die einer Fahrerantriebsmomentanforderung entsprechen, zuführen.
Das Bremssystem enthält ein Bremspedal, einen Kraftverstärker, einen Hauptzylinder sowie mechanische Verbindungen mit den Fahrzeugrädern, wie zum Beispiel den angetriebenen Haupträdern 24, um Reibbremsung zu bewirken. Des Weiteren enthält das Bremssystem den elektrischen Bremsaktuator 50, der Reibbremsung durch Einstellung von Innendruck innerhalb des Kraftverstärkers oder Hauptzylinders unterstützt. Wenn die elektrische Leistung zu dem elektrischen Bremsaktuator 50 jedoch unterbrochen wäre, dann würden die mechanischen Verbindungen in dem Bremssystem einrücken und eine mechanische (nicht unterstützte) Reibbremsung gestatten. Des Weiteren enthält das Bremssystem Stellungssensoren, Drucksensoren oder einige Kombinationen davon zur Bereitstellung von Informationen wie beispielsweise die Bremspedalstellung, die einer Fahrerbremsmomentanforderung entspricht.
Des Weiteren enthält das Bremssystem eine (nicht gezeigte) Bremssteuerung, die mit der Fahrzeugsteuerung 14 kommuniziert, um Nutzbremsung und Reibbremsung zu koordinieren. Die Bremssteuerung liefert der Fahrzeugsteuerung 14 ein Eingangssignal, das einem Gesamtbremsmomentwert entspricht. Der Gesamtbremsmomentwert basiert auf der Fahrpedalstellung und der Bremspedalstellung. Dann vergleicht die Fahrzeugsteuerung 14 den Gesamtbremsmomentwert mit anderen Informationen, um einen Nutzbremsmomentwert und einen Reibbremsmomentwert zu bestimmen, wobei die Summe des Nutzbremsmomentwerts und des Reibbremsmomentwerts ungefähr gleich dem Gesamtbremsmomentwert ist. Die Fahrzeugsteuerung 14 liefert den Nutzbremsmomentwert an das TCM 36, das wiederum den Elektromotor 18 zur Bereitstellung von Nutzbremsung steuert. Des Weiteren liefert die Fahrzeugsteuerung den Reibbremsmomentwert an die Fahrzeugsteuerung, die wiederum den elektrischen Bremsaktuator 50 zur Bereitstellung von Reibbremsung steuert.
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist das Bremssystem zur Bereitstellung von Kompressionsbremsung des Fahrzeugs konfiguriert. Kompressionsbremsung stellt die Reibverluste in einem Verbrennungsmotor eines herkömmlichen Fahrzeugs dar, wenn ein Fahrer das Fahrpedal freigibt. Ebenso stellt das Bremssystem einen Gesamtbremsmomentwert bereit, wenn das Fahrpedal freigegeben wird, selbst wenn das Bremspedal nicht niedergedrückt ist. Die Fahrzeugsteuerung 14 vergleicht dann den Gesamtbremsmomentwert mit anderen Informationen, um einen Nutzbremsmomentwert und einen Reibbremsmomentwert zu bestimmen.
Das Fahrzeug 12 verwendet Nutzbremsung als Hauptbremsquelle und ergänzt sie mit Reibbremsung, wenn kein ausreichendes Nutzbremsmoment zur Verfügung steht, um dem vom Fahrer angeforderten Gesamtbremsmoment zu entsprechen. Durch Nutzbremsung wird die Hauptbatterie 32 wieder aufgeladen und viel Energie zurückgewonnen, die ansonsten als Wärme bei Reibbremsung verlorengehen würde. Deshalb verbessert Nutzbremsung den Gesamtwirkungsgrad oder die Kraftstoffökonomie des Fahrzeugs im Vergleich zu Fahrzeugen, die nur für Reibbremsung konfiguriert sind.
Das Lenksystem enthält den elektrischen Lenkaktuator 52, der die mechanische Lenkung unterstützt. Wenn die elektrische Leistung zu dem elektrischen Lenkaktuator 52 jedoch unterbrochen wäre, dann würden die mechanischen Verbindungen in dem Lenksystem einrücken und mechanisches (nicht unterstütztes) Lenken gestatten.
Das Gangwahlsystem enthält eine Schaltvorrichtung zum manuellen Wählen einer Gangeinstellung des Getriebes 22. Das Gangwahlsystem kann einen Schaltstellungssensor zur Zuführung von Schaltvorrichtungswählinformationen (zum Beispiel PRNDL) zur Fahrzeugsteuerung 14 enthalten.
Das Navigationssystem 60 kann ein Navigations-Display, eine GPS-Einheit (GPS globales Positionierungssystem), eine Navigationssteuerung und Eingänge (alle nicht gezeigt) zum Empfangen von Bestimmungsortsinformationen oder anderer Daten von einem Fahrer enthalten. Diese Komponenten können für das Navigationssystem 60 einzigartig sein oder mit anderen Systemen geteilt werden. Das Navigationssystem 60 kann außerdem Entfernungs- und/oder Standortinformationen, die dem Fahrzeug 12 zugeordnet sind, seine Zielorte oder andere relevante GPS-Wegepunkte kommunizieren.
Auf die 1 und 2 Bezug nehmend, empfängt die Fahrzeugsteuerung 14 Eingangssignale, die aktuelle Betriebsbedingungen der Fahrzeugsysteme anzeigen und Ausgangssignale zur Koordination ihrer Funktion liefern. Jedes Eingangssignal kann ein direkt zwischen der Fahrzeugsteuerung 14 und dem entsprechenden Fahrzeugsystem oder indirekt als Daten über den CAN-Bus 38 gesendetes Signal sein.
Das BECM 34 liefert der Fahrzeugsteuerung 14 Eingangssignale (BSOC, CSOC, P_act), die das Energieniveau der Hauptbatterie 32 darstellen. Das BECM 34 überwacht Batteriebedingungen, wie zum Beispiel gemessene Werte für eine Batteriespannung, einen Batteriestrom, eine Batterietemperatur und einen Batterieladezustand. Das BECM 34 vergleicht weiterhin aktuelle Batteriebedingungen mit historischen Daten, um die Batterielebensdauer ("Alterung"), die Änderung der Kapazität im Laufe der Zeit, Fehler und irgendwelche anderen Einschränkungen zu bewerten. Das BSOC-Eingangssignal stellt den Batterieladezustand dar, der die Menge an elektrischer Energie der Hauptbatterie 32 als ein Prozentanteil von 0% (leer) bis 100% (voll) ist. Das CSOC-Eingangssignal stellt den Kundenladezustand dar, der die Menge an "zur Verfügung stehender" elektrischer Energie der Hauptbatterie 32 als ein Prozentanteil ist. Die Beziehung zwischen BSOC und CSOC wird unten unter Bezugnahme auf 3 ausführlich beschrieben. Das P_act-Eingangssignal stellt die Gesamtmenge der Istleistung dar, die derzeit durch die Hauptbatterie 32 anderen Fahrzeugkomponenten (zum Beispiel dem Elektromotor 18, der Klimaautomatik 40) zugeführt wird.
Die Fahrzeugsteuerung 14 liefert dem BECM 34 das Eingangssignal (P_limit), das eine zulässige Batterieleistungsgrenze darstellt. Unter Niedrig-BSOC-Bedingungen kann die Fahrzeugsteuerung 14 die zulässige Batterieleistungsgrenze reduzieren, um Batterieleistung einzusparen und Abschalten des Fahrzeugs zu steuern.
Die Fahrzeugsteuerung 14 empfängt die Eingangssignale (P_{heat_act}, P_{cool_act}), die den tatsächlichen Verbrauch der elektrischen Leistung durch die Klimaautomatik 40 zum Erwärmen und Kühlen des Fahrzeugs 12 darstellen. Die Eingangssignale P_{heat_act} stellen die tatsächliche elektrische Leistung dar, die durch die PTC-Heizung 42 zum Heizen des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Das Eingangssignal P_{cool_act} stellt die tatsächliche elektrische Leistung dar, die dem HVAC-Kompressor 44 zum Kühlen des Fahrzeugs 12 zugeführt wird. Bei anderen Ausführungsformen kann die Fahrzeugsteuerung 14 Spannungs- und Strommessungen empfangen, die der elektrischen Leistung entsprechen.
Die Klimaregelung 45 liefert die Eingangssignale (HVAC_load, STATUS_cc, HEAT_req, COOL_req) an die Fahrzeugsteuerung 14, die Fahrzeugtemperaturbedingungen und Fahrerwärmeanforderungen darstellen. Das Eingangssignal stellt HVAC_load die elektrische Last der Klimaautomatik 40 basierend auf Temperaturbedingungen innerhalb des Fahrzeugs 12 dar. Das Eingangssignal HEAT_req stellt eine Fahrerheizungsanforderung dar, und das Eingangssignal COOL_req stellt eine Fahrerkühlungsanforderung dar. Das Eingangssignal STATUS_cc stellt einen Ein-/Aus-Status der Klimaautomatik 40 dar. Die Eingangssignale STATUS_cc, HEAT_req und COOL_req basieren jeweils auf einer Stellung eines (einer) vom Bediener betätigten Schalters, Knopfs oder Wählscheibe, die zusammengefasst als Wärmesteuerelemente bezeichnet werden und in 11 dargestellt sind. Des Weiteren enthält die Klimaautomatik 40 ein Enteisungsmerkmal, wobei sowohl die PTC-Heizung 42 als auch der HVAC-Kompressor 44 verwendet werden, gemeinsam Eis zu schmelzen und Feuchtigkeit von einer Windschutz- oder Heckscheibe (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 12 abzuziehen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen führt die Klimaregelung 45 der Fahrzeugsteuerung 14 auch ein Eingangssignal (DEF_req) zu, das eine Enteisungsanforderung durch den Fahrer darstellt. Darüber hinaus enthält das Eingangssignal STATUS_cc bei einer oder mehreren Ausführungsformen Informationen über einen Enteisungsstatus (zum Beispiel aktiv oder inaktiv).
Die Fahrzeugsteuerung 14 empfängt Eingangssignale (ω_m, P_{drv_act}), die Bedingungen des Elektromotors 18 darstellen. Das Eingangssignal ω_m stellt die Ausgangsdrehzahl des Elektromotors 18 dar, und das Eingangssignal P_{drv_act} stellt die dem Elektromotor 18 tatsächlich zugeführte elektrische Leistung zur Erzeugung von Antriebsmoment zum Antrieb des Fahrzeugs 12 dar.
Die Fahrzeugsteuerung empfängt die Eingangssignale (I_{LV_act}, V_{LV_act}), die den tatsächlichen Leistungsverbrauch der Nebenverbraucher 48 darstellen. Das Fahrzeug 12 enthält (nicht gezeigte) Sensoren, die die Istspannung und den Iststrom messen, die bzw. der der LV-Batterie 46 durch die Hauptbatterie 32 zugeführt wird. Diese Sensoren liefern die Eingangssignale und I_{LV_act}, V_{LV_act} die den Iststrom und die Istspannung darstellen, der bzw. die der LV-Batterie 46 zugeführt wird. Bei anderen Ausführungsformen empfängt die Fahrzeugsteuerung 14 ein Eingangssignal, das der tatsächlichen Leistung entspricht (nicht gezeigt), die der LV-Batterie 46 zugeführt wird. Die Fahrzeugsteuerung empfängt weiterhin das Eingangssignal (DCDC_status), das den Status des DC-DC-Wandlers 54 darstellt. Das Eingangssignal DCDC_status enthält Informationen darüber, welche Nebenverbraucher 48 aktiviert sind. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Fahrzeugsystem 10 zum Beispiel bestimmte Nebenverbraucher 48 oder alle Nebenverbraucher 48 durch Unterbrechung der elektrischen Leistung zum DC-DC-Wandler 54 deaktivieren.
Die Fahrzeugsteuerung 14 empfängt die Eingangssignale (KEY, GEAR, APP, BPP) von den Fahrerbedienelementen 58, die die aktuelle Stellung mehrerer Fahrzeugsysteme darstellen. Das Eingangssignal KEY stellt eine Stellung eines Schlüssels oder einen Fahrzeugzustand (zum Beispiel aus, in Betrieb, Nebenverbraucher) dar. Das Eingangssignal GEAR stellt die Gangstellung oder -wahl (z.B. PRNDL) dar. Das Eingangssignal APP stellt die Fahrpedalstellung dar. Das Eingangssignal BPP stellt die Bremspedalstellung dar. Des Weiteren empfängt die Fahrzeugsteuerung 14 ein Eingangssignal (VEH_SPEED), das die Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt.
Die Fahrzeugsteuerung 14 bewertet die Eingangssignale und führt der Benutzerschnittstelle 16 Ausgangssignale (CSOC, DTE, BAT_STATUS) zu, die Batterieinformationen, wie zum Beispiel CSOC, und eine geschätzte Fahrzeugfahrreichweite oder "Restreichweite" (DTE – distance to empty) darstellen. Die Benutzerschnittstelle 16 kann als Reaktion auf den BAT_STATUS eine Meldung, wie zum Beispiel eine Notbetriebsmeldung (14 und 15), darstellen.
3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Batterieladezustand (BSOC) und dem Kundenladezustand (CSOC) darstellt. Der BSOC stellt die elektrische Energie der Hauptbatterie 32 als einen Prozentanteil von 0% (leer) bis 100% (voll) dar. Im Allgemeinen können Batterien beschädigt werden, wenn sie überladen oder zu stark entladen werden. Deshalb wird die Hauptbatterie 32 unter Normalbetriebsbedingungen innerhalb eines reduzierten Betriebsbereichs gehalten. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen befindet sich der reduzierte Betriebsbereich zwischen 12% BSOC und 90% BSOC. Der 12%-BSOC-Wert entspricht einer Entladungsgrenze und wird mit der Zahl 110 bezeichnet. Bei anderen Ausführungsformen befindet sich die Entladungsgrenze zwischen 7% und 15% BSOC. Der 90%-BSOC-Wert entspricht einer Ladungsgrenze und wird mit der Zahl 112 bezeichnet. Der reduzierte Betriebsbereich enthält eine untere Ladungsgrenze und wird mit der Zahl 113 bezeichnet. Die untere Ladungsgrenze liegt bei einer oder mehreren Ausführungsformen zwischen 25% und 15% BSOC. Die untere Ladungsgrenze beträgt bei der dargestellten Ausführungsform 20%. Die Batterieenergieniveauinformationen werden dem Fahrer durch die Benutzerschnittstelle 16 optisch übermittelt. Der Fahrer verwendet diese Energieniveauinformationen so ähnlich wie eine Tankanzeige in einem herkömmlichen Fahrzeug. Die BSOC-Werte werden jedoch nicht angezeigt, da der reduzierte Betriebsbereich einen Fahrer verwirren kann. Zum Beispiel könnte ein Fahrer denken, dass er das Fahrzeug 12 bis 0% BSOC fahren kann. Deshalb berechnet das Fahrzeugsystem 10 einen Kundenladezustand (CSOC), der dem Betriebsbereich des BSOC entspricht. Gemäß der dargestellten Ausführungsform entspricht ein CSOC-Wert von 0% der Entladungsgrenze 110 (12% BSOC), ein CSOC-Wert von 100% entspricht der Ladungsgrenze 112 (90% BSOC), und ein CSOC-Wert von 12% entspricht der unteren Ladungsgrenze 113 (20% BSOC). Auf die 3 und 4 Bezug nehmend, kann die Batterie 32 beschädigt werden, wenn sie mit hohen Batterieleistungsniveaus unter der Entladungsgrenze 110 betrieben wird. Deshalb warnt das Fahrzeugsystem 10 den Fahrer, bevor der BSOC die Entladungsgrenze 110 erreicht. Ähnlich wie das Aufleuchten einer "Kraftstoffreserve"-Angabe bei einem herkömmlichen Fahrzeug zeigt das Fahrzeugsystem 10 eine Warnmeldung (13), wenn der BSOC unter der unteren Ladungsgrenze 113 abfällt. Darüber hinaus kann die Batterie 32 für eine kurze Strecke (zum Beispiel fünf bis sieben Meilen (MI)) mit einem reduzierten Batterieleistungsniveau unter der Entladungsgrenze 110 betrieben werden, ohne die Batterie 32 zu beschädigen.
Zur Vergrößerung der Gesamtfahrzeugfahrreichweite leitet das Fahrzeugsystem 10 eine Notbetriebsstrategie (LOS – limited operating strategy) ein, nachdem der BSOC die Entladungsgrenze 110 erreicht hat. Während der LOS reduziert das Fahrzeugsystem 10 die Batterieleistung von einer Vollleistungsgrenze, die mit der Zahl 114 bezeichnet wird, zu einer Zwischenleistungsgrenze, die mit der Zahl 116 bezeichnet wird. Die Vollleistungsgrenze beträgt ca. 100 kW. Die Zwischenleistungsgrenze liegt gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zwischen 50 kW und 60 kW. Die Zwischenleistungsgrenze beträgt bei der dargestellten Ausführungsform 43 kW. Die Zwischenleistungsgrenze basiert gemäß einer Ausführungsform auf geschätzter Leistung zum Aufrechterhalten einer akzeptablen Fahrzeuggeschwindigkeit im Stadtverkehr.
Eine Maximalentladungsgrenze wird mit der Zahl 118 bezeichnet. Die Batterie 32 kann beschädigt werden, wenn sie unter der Maximalentladungsgrenze 118 betrieben wird. Deshalb leitet das Fahrzeugsystem 10 ein gesteuertes Abschalten des Fahrzeugs 12 ein, wenn der BSOC unter der Maximalentladungsgrenze 118 liegt. Die Maximalentladungsgrenze liegt gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zwischen 6% und 3% BSOC. Die Maximalentladungsgrenze beträgt bei der dargestellten Ausführungsform 5% BSOC.
Auf die 4 und 5 Bezug nehmend, reduziert das Fahrzeugsystem 10 allmählich die Leistungsgrenze mit einer Rampenrate oder Slew-Rate. Das Fahrzeugsystem 10 reduziert die Leistungsgrenze mit einer Rampenrate 116 von 5 kW/s von der Vollleistungsgrenze 114 auf die Zwischenleistungsgrenze 116. Das Fahrzeugsystem 10 stellt die Leistungsgrenze mit einer Rampenrate anstatt mit einer abrupten sprungförmigen Änderung ein, um dem Fahrer Zeit zu geben, sich an die eingeschränkte Leistung des Fahrzeugs 12 anzupassen. Wenn der BSOC jedoch die Entladungsgrenze 110 erreicht und das Fahrzeugsystem 10 bestimmt, dass die Hauptbatterie 32 derzeit weniger Leistung als die Zwischenleistungsgrenze 116 zuführt, dann kann das Fahrzeugsystem 10 die Leistungsgrenze unter Verwendung einer sprungförmigen Änderung einstellen. Auf 4 Bezug nehmend reduziert das Fahrzeugsystem 10 weiterhin die Batterieleistungsgrenze von der Zwischenleistungsgrenze 116 bis zum Abschalten (zum Beispiel 0 kW), welches mit der Zahl 120 bezeichnet wird, mit einer Rampenrate von ca. 5 kW/s.
Die 6 und 7 stellen ein Beispiel dafür dar, wie das Fahrzeugsystem 10 Batterieenergie sparen und die Fahrreichweite vergrößern kann, indem sie die Klimaautomatik 40 bei LOS deaktiviert. Das Fahrzeugsystem 10 reduziert gezielt den Verbrauch elektrischer Leistung oder "wirft" diesen ab, wenn der BSOC (bei LOS) unter der Entladungsgrenze 110 abfällt. Die Nebenverbraucher des Fahrzeugs 12 umfassen die Klimaautomatik 40 und den DC-DC-Wandler 54 (in 1 gezeigt). Der DC-DC-Wandler 54 versorgt die Nebenverbraucher 48 mit Leistung. Wie in 6 gezeigt verbrauchen die Nebenverbraucher eine Leistung von ca. 4 kW bei LOS, was mit der Zahl 122 dargestellt wird. Durch Deaktivieren der Klimaautomatik 40 bei LOS verbrauchen die verbleibenden Nebenverbraucher (DC-DC-Wandler 54) nur ca. 1 kW Leistung, was mit der Zahl 124 dargestellt wird. Deshalb kann das Fahrzeugsystem 10 durch Deaktivierung der Klimaautomatik 40 bei LOS ca. 3 kW Leistung einsparen.
7 stellt die Auswirkung der eingesparten Leistung auf die Fahrzeugfahrreichweite dar. Bei aktivierter Klimaautomatik 40 fährt das Fahrzeug 12 ca. 5 Meilen bei LOS, wie durch die Linie 126 gezeigt. Durch Deaktivierung der Klimaautomatik 40 gestattet die eingesparte Energie dem Fahrzeug 12 jedoch, bei LOS ca. 10 Meilen zurückzulegen, wie durch die Linie 128 gezeigt. Deshalb ermöglicht das Fahrzeugsystem 10 dem Fahrzeug 12 durch Deaktivierung der Klimaautomatik 40 bei LOS, ca. fünf zusätzliche Meilen zurückzulegen, so dass der Fahrer das Fahrzeug 12 zur nächsten Ladestation fahren kann.
Auf die 8 und 9 Bezug nehmend, minimiert das Fahrzeugsystem 10 die Schwankung der Batterieenergieniveauwerte, die dem Fahrer angezeigt werden. Schwankungen oder schnelle Änderungen des CSOC, der DTE oder anderer bildlicher Anzeigen (in den 12–15 gezeigt) können den Fahrer insbesondere unter Niedrig-Batterie-Bedingungen ablenken. Deshalb minimiert das Fahrzeugsystem 10 solche Schwankungen durch Übersteuern der Eingangssignale und Gewichten der Berechnungseinstellungen. Wie oben unter Bezugnahme auf 1 erwähnt, berücksichtigt das BECM 34 zum Beispiel viele Variablen zur Bestimmung des BSOC. Manchmal berechnet das BECM den BSOC neu und versucht, den Batterieladezustandswert mit einer abrupten, sprungförmigen Änderung neu zu kalibrieren, wie mit der Zahl 130 dargestellt. Solch SOC-Einstellungen ändern die CSOC- und DTE-Werte und führen zu schnellen Änderungen auf der Schnittstelle 16. Um diese schnellen Änderungen zu vermeiden übersteuert das Fahrzeugsystem 10 die SOC-Neukalibrierung bei LOS, indem es den CSOC und die DTE als Reaktion auf solche Einstellungen nicht neu berechnet. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Fahrzeugsystem 10 jedoch die Batterieleistungsgrenze auf eine untere Grenze von ca. 10 kW (nicht gezeigt) reduzieren, um jegliche Beschädigung der Batterie 32 aufgrund von Übersteuerung der SOC-Neukalibrierungen zu verhindern.
Auf 9 Bezug nehmend, sind die DTE und der CSOC zwar verwandt, werden aber auf verschiedene Weise berechnet. Ein Fahrer kann jedoch erwarten, dass die Restreichweite (DTE) gleich null ist, wenn der Kundenladezustand (CSOC) auch gleich null ist. Deshalb wird die DTE so berechnet, dass sie bei niedrigen CSOC-Werten stärker bezüglich des CSOC-Werts gewichtet wird als bei hohen CSOC-Werten. Solch eine Berechnung der Fahrzeugfahrreichweite wird in der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/578,839 von Donald et al. offenbart und wird hiermit in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen. Durch eine solche Berechnung der DTE werden die DTE- und die CSOC-Werte bei der Entladungsgrenze 110 angeglichen, wie mit der Zahl 132 bezeichnet.
Auf 10 Bezug nehmend, wird ein Verfahren zum Einschränken des Betriebs des Elektrofahrzeugs 12 von 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dargestellt und allgemein mit der Zahl 210 bezeichnet. Das Verfahren 210 wird gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen unter Verwendung des in der Fahrzeugsteuerung 14 enthaltenen Softwarecodes implementiert. Bei der Operation 212 empfängt die Fahrzeugsteuerung 14 Eingangssignale, die den Batterieladezustand (BSOC), den Kundenladezustand (CSOC), die Leistungsgrenze (P_limit), die tatsächliche Batterieleistung (P_act), die der PTC-Heizung 42 zugeführte tatsächliche elektrische Leistung (P_{heat_act}), die dem HVAC-Kompressor 44 zugeführte tatsächliche elektrische Leistung (P_{cool_act}), die Ladezustandsneukalibrierungsanforderung (SOC_RECAL) und die Fahrzeugfahrreichweite (DTE) enthalten.
In Operation 214 wird der BSOC-Wert mit der unteren Ladungsgrenze (20% BSOC) verglichen. Wenn der BSOC-Wert größer ist als die untere Ladungsgrenze, dann wendet die Fahrzeugsteuerung 14 eine Normalbatteriebetriebsstrategie an und geht zu Operation 216 über, um eine Normalbetriebsmeldung (zum Beispiel die in 12 gezeigte Meldung) anzuzeigen. Wenn die Bestimmung in Operation 214 positiv ist, dann wendet die Fahrzeugsteuerung 14 eine Niedrigladungsstrategie an und geht zu Operation 218 über, um eine Niedrigladungsmeldung (zum Beispiel die in 13 gezeigte) anzuzeigen.
Der BSOC-Wert wird in Operation 220 mit der Entladungsgrenze (12% BSOC) verglichen. Wenn der BSOC-Wert größer ist als die Entladungsgrenze, dann kehrt die Fahrzeugsteuerung 14 zu Operation 214 zurück. Wenn die Bestimmung bei 220 positiv ist, dann geht die Fahrzeugsteuerung 14 zu Operation 222 über und zeigt eine Notbetriebsstrategie-(LOS-)Meldung (zum Beispiel die in 14 oder 15 gezeigte Meldung) an.
In Operation 224 wird die tatsächliche Gesamtbatterieleistung (P_act) mit der Zwischenleistungsgrenze (43 kW) verglichen. Wenn P_act größer ist als die Zwischenleistungsgrenze, dann reduziert die Fahrzeugsteuerung die Batterieleistungsgrenze mit einer kontrollierten Rampenrate in Operation 226 auf die Zwischenleistungsgrenze. Wenn die Bestimmung in Operation 224 jedoch negativ ist, dann geht die Fahrzeugsteuerung 14 zu Operation 228 über und reduziert die Batterieleistungsgrenze auf die Zwischenleistungsgrenze mit einer sprungförmigen Rate.
Die Fahrzeugsteuerung bestimmt in Operation 230, ob Enteisung aktiv ist. Bei einer Ausführungsform analysiert die Fahrzeugsteuerung 14 die der PTC-Heizung 42 zugeführte tatsächliche elektrische Leistung (P_{heat_act}) und die dem HVAC-Kompressor 44 zugeführte tatsächliche elektrische Leistung (P_{cool_act}), und wenn beide positiv sind, dann bestimmt die Fahrzeugsteuerung 14, dass Enteisung aktiv ist. Bei einer anderen Ausführungsform empfängt die Fahrzeugsteuerung 14 ein Eingangssignal, das einen Enteisungsstatus (zum Beispiel aktiv oder inaktiv) anzeigt. Wenn die Bestimmung in Operation 230 negativ ist, dann geht die Fahrzeugsteuerung 14 zu Operation 232 über, um zu bestimmen, ob eine Enteisungsanforderung (DEF_req) empfangen worden ist. Wenn die Bestimmung in Operation 232 negativ ist, dann geht die Fahrzeugsteuerung 14 zu Operation 234 über und deaktiviert die Klimaautomatik 40. Wenn die Bestimmung in Operation 230 oder 232 positiv ist, dann geht die Fahrzeugsteuerung 14 zu Operation 236 über. Enteisung verbessert die Sichtverhältnisse für den Fahrer, und deshalb behandelt das Fahrzeugsystem 10 die Enteisungsfunktionalität als eine Übersteuerung zur Deaktivierung der Klimaautomatik 40.
In Operation 236 bestimmt die Fahrzeugsteuerung 14, ob eine SOC-Rückstellungsanforderung gemacht wurde. Wenn die Bestimmung in Operation 236 positiv ist, dann geht die Fahrzeugsteuerung 14 zu Operation 238 über und übersteuert die Anforderung.
In Operation 240 wird der BSOC-Wert mit der Maximalentladungsgrenze (5% BSOC) verglichen. Wenn der BSOC-Wert über der Maximalentladungsgrenze liegt, dann kehrt die Fahrzeugsteuerung 14 zu Operation 220 zurück. Wenn die Bestimmung in Operation 240 positiv ist, dann geht die Fahrzeugsteuerung 14 zu Operation 242 über und wendet eine Abschaltbetriebsstrategie an.
Auf 11 Bezug nehmend, ist die Benutzerschnittstelle 16 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen in einer Instrumentengruppe 310 positioniert. Bei anderen Ausführungsformen kann die Benutzerschnittstelle in einem mittleren Abschnitt eines Armaturenbretts ("Mittelkonsole") positioniert sein. Die Benutzerschnittstelle 16 kann eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine Plasmaanzeige, eine organische Leuchtdiodenanzeige (OLED) oder irgendein anderes geeignetes Display sein. Die Benutzerschnittstelle 16 kann einen Touchscreen oder eine oder mehrere (nicht gezeigte) Tasten, darunter Hardkeys oder Softkeys, enthalten, die neben der Benutzerschnittstelle 16 positioniert sind, um Fahrereingaben zu bewirken.
Auf 12 Bezug nehmend, übermittelt die Benutzerschnittstelle 16 Informationen, wie zum Beispiel die DTE und den Kundenladezustand (CSOC) unter Normalbetriebsbedingungen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der CSOC bildlich als eine Anzeige 312 mit Markierungen oder horizontalen Linien, die CSOC-Werte darstellen, übermittelt. Die Entladungsgrenze (0% CSOC) wird durch den Buchstaben "E" für "Leer" (empty) und durch eine horizontale Linie mit der Bezugszahl 314 dargestellt. Die Ladungsgrenze (100% CSOC) wird durch den Buchstaben "F" für "Voll" (full) und durch eine horizontale Linie mit der Bezugszahl 316 bezeichnet. Das aktuelle Energieniveau der Batterie 32 wird durch eine horizontale Linie 318 dargestellt, die sich über der Entladungsgrenze 314 befindet. Das aktuelle Energieniveau 318 beträgt bei der dargestellten Ausführungsform ca. 22% BSOC, was einer DTE von 15 Meilen entspricht. Darüber hinaus wird bei einer oder mehreren Ausführungsformen die untere Ladungsgrenze (20% BSOC) auf der Anzeige gezeigt und mit der Zahl 320 bezeichnet. Das aktuelle Energieniveau 318 liegt über der unteren Ladungsgrenze 320. Wie oben unter Bezugnahme auf 10 erwähnt, liefert die Fahrzeugsteuerung 14 eine Normalbetriebsmeldung zur Schnittstelle 16, wenn der BSOC über der unteren Ladungsgrenze liegt. Diese Meldung kann dem Fahrer sowohl bildlich als auch unter Verwendung von Text übermittelt werden und wird allgemein mit der Zahl 322 bezeichnet.
Auf 13 Bezug nehmend, übermittelt die Benutzerschnittstelle 16 Informationen, wie zum Beispiel die DTE, den CSOC und eine Warnmeldung, unter Niedrigladungsbedingungen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der CSOC bildlich als ein Batterieelement 412 mit einem Gehäuse und einem Flüssigkeitspegel, der CSOC-Werte darstellt, übermittelt. Die Entladungsgrenze (0% CSOC) wird durch eine Basis 414 des Batterieelements 412 und den Buchstaben "E" für "Leer" (empty) dargestellt. Die Ladungsgrenze (100% CSOC) wird durch eine Oberseite 416 des Batterieelements 412 und den Buchstaben "F" für "Full" (voll) dargestellt. Das aktuelle Energieniveau der Batterie 32 wird durch eine Flüssigkeitspegellinie 418 dargestellt, die über der Entladungsgrenze 414 liegt. Das aktuelle Energieniveau 418 beträgt bei der dargestellten Ausführungsform ca. 15% BSOC, was einer DTE von 9 Meilen entspricht. Darüber hinaus wird bei einer oder mehreren Ausführungsformen die untere Ladungsgrenze (20% BSOC) auf der Seite gezeigt und mit der Zahl 420 bezeichnet. Das aktuelle Energieniveau 418 liegt unter der unteren Ladungsgrenze 420. Wie oben unter Bezugnahme auf 10 erwähnt, liefert die Fahrzeugsteuerung 14 eine Niedrigladungsmeldung an die Schnittstelle 16, wenn sich der BSOC unter der unteren Ladungsgrenze befindet. Diese Meldung wird dem Fahrer sowohl bildlich als auch unter Verwendung von Text übermittelt und wird allgemein mit der Zahl 422 bezeichnet.
Auf 14 Bezug nehmend, übermittelt die Benutzerschnittstelle 16 Informationen, wie zum Beispiel die DTE, den CSOC und eine Warnmeldung, unter Notbetriebsbedingungen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der CSOC bildlich als ein Batterieelement 512 mit einem Gehäuse und einem Flüssigkeitspegel, der CSOC-Werte darstellt, übermittelt. Die Entladungsgrenze (0% CSOC) wird durch eine Basis 414 des Batterieelements 512 und den Buchstaben "E" für "Leer" (empty) dargestellt. Die Ladungsgrenze (100% CSOC) wird durch eine Oberseite 516 des Batterieelements 512 und den Buchstaben "F" für "Voll" (full) dargestellt. Das aktuelle Energieniveau der Batterie 32 wird durch eine Flüssigkeitspegellinie 518 dargestellt, die auf der Entladungsgrenze 514 liegt. Das aktuelle Energieniveau 518 beträgt bei der dargestellten Ausführungsform ca. 10% BSOC, was einer negativen DTE entspricht, was durch "0 Meilen" dargestellt wird. Obgleich das aktuelle Energieniveau 518 (10% BSOC) unter der Entladungsgrenze 514 (12% BSOC) liegt, wird diese Differenz auf dem Batterieelement 512 nicht dargestellt. Wie oben unter Bezugnahme auf 10 erwähnt, liefert die Fahrzeugsteuerung 14 eine Notbetriebsmeldung an die Schnittstelle 16, wenn sich der BSOC unter der Entladungsgrenze befindet. Diese Meldung wird dem Fahrer sowohl bildlich (zum Beispiel als eine Schildkröte) als auch unter Verwendung von Text (zum Beispiel "Eingeschränkte Leistung") übermittelt und wird allgemein mit der Zahl 522 bezeichnet.
Auf 15 Bezug nehmend, zeigt das Fahrzeugsystem 10 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen verschiedene Warnmeldungen unter Notbetriebsbedingungen basierend auf dem aktuellen BSOC-Wert. Zum Beispiel beträgt das aktuelle Energieniveau 518 der in 15 gezeigten Ausführungsform ca. 6% BSOC, was wiederum unter der Entladungsgrenze 514 (12% BSOC) liegt. Da das aktuelle Energieniveau 518 am unteren Ende des LOS-Bereichs (ca. 12% bis 5% BSOC) liegt, kann das Fahrzeugsystem eine andere Notbetriebsmeldung an die Schnittstelle 16 liefern als die in 14 gezeigte Meldung 522. Diese zweite Meldung kann dem Fahrer sowohl bildlich als eine leere Batterie als auch unter Verwendung von Text (zum Beispiel "Batterie leer") übermittelt werden und wird allgemein mit der Zahl 524 bezeichnet.
Somit bietet das Fahrzeugsystem 10 Vorteile, indem es einen eingeschränkten Betrieb das Fahrzeug 12 unter der Entladungsgrenze gestattet. Das Fahrzeugsystem 10 schränkt den Betrieb des Fahrzeugs 20 ein, wenn der BSOC unter der Entladungsgrenze abfällt, indem es die Klimaautomatik 40 deaktiviert und eine Batterieleistungsgrenze auf eine Zwischengrenze reduziert, um die Fahrreichweite (DTE) des Fahrzeugs 12 zu vergrößern.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Stattdessen sind die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke beschreibende und nicht einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen zur Bildung weiterer Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden.

Claims

Fahrzeug mit: einer Klimaautomatik; einem Motor, der dazu konfiguriert ist, Antriebsmoment bereitzustellen; einer Batterie zur Zuführung von Leistung zu der Klimaautomatik und dem Motor; und mindestens einer Steuerung, die dazu konfiguriert ist: Eingangssignale zu empfangen, die einen Batterieladezustand (BSOC) anzeigen, und die Klimaautomatik zu deaktivieren und die dem Motor zur Verfügung stehende Leistung zu reduzieren, wenn der BSOC unter einer Entladungsgrenze liegt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Klimaautomatik weiterhin eine Heizung und einen HVAC-Kompressor umfasst und wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist: Eingangssignale zu empfangen, die der Heizung zugeführte Leistung und dem HVAC-Kompressor zugeführte Leistung anzeigen; und eine Deaktivierung der Klimaautomatik zu verhindern, wenn sowohl der Heizung als auch dem HVAC-Kompressor gleichzeitig Leistung zugeführt wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Entladungsgrenze zwischen 7% BSOC und 15% BSOC liegt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist, eine Batterieleistungsgrenze auf eine Zwischenleistungsgrenze zu reduzieren, wenn der BSOC unter der Entladungsgrenze liegt, und wobei die Zwischenleistungsgrenze zwischen 8 kW und 50 kW liegt.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Zwischenleistungsgrenze zwischen 40 kW und 45 kW liegt.
Fahrzeugsystem, mit: einer Batterie, die zur Zuführung von Leistung zu einem Motor und einer Klimaautomatik konfiguriert ist; und mindestens einer Steuerung, die dazu konfiguriert ist: Eingangssignale zu empfangen, die einen Batterieladezustand (BSOC) anzeigen, und die Klimaautomatik zu deaktivieren und die dem Motor zur Verfügung stehende Leistung zu reduzieren, wenn der BSOC unter einer Entladungsgrenze und über einer Maximalentladungsgrenze liegt.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist: Eingangssignale zu empfangen, die eine durch die Batterie zugeführte Gesamtleistung anzeigen; und die dem Motor zur Verfügung stehende Leistung mit einer kontrollierten Rampenrate zu reduzieren, wenn die Gesamtleistung über einer Zwischenleistungsgrenze liegt.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist: Eingangssignale zu empfangen, die eine durch die Batterie zugeführte Gesamtleistung anzeigen; und die dem Motor zur Verfügung stehende Leistung mit einer sprungförmigen Rate zu reduzieren, wenn die Gesamtleistung unter einer Zwischenleistungsgrenze liegt.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist: Eingangssignale zu empfangen, die einen Enteisungsstatus anzeigen; und eine Deaktivierung der Klimaautomatik zu verhindern, wenn Enteisung aktiv ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine Steuerung weiterhin dazu konfiguriert ist: Eingangssignale zu empfangen, die eine Enteisungsanforderung anzeigen; und bei Deaktivierung der Klimaautomatik die Klimaautomatik als Reaktion auf die Enteisungsanforderung zu aktivieren.