DE102013225748A1 - Mobile unit and method for using an electrochemical energy store as needed - Google Patents
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Abstract
Es werden eine Mobileinheit und ein Verfahren zum bedarfsgerechten Verwenden eines elektrochemischen Energiespeichers (1) vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: – Signalisieren eines erhöhten Bedarfes zur Mobilisierung energetischer Ressourcen des elektrochemischen Energiespeichers (1), und/oder – Ermitteln eines Temperaturwertes, insbesondere des elektrochemischen Energiespeichers (1), und/oder der elektrischen Leistungsanforderung (Strom/Spannung) und/oder des kalendarischen Alters und im Ansprechen darauf – Verändern eines informationstechnisch für den elektrochemischen Energiespeicher (1) vordefinierten nutzbaren Zustandsfensters (2).A mobile unit and a method for the demand-oriented use of an electrochemical energy store (1) are proposed. The method comprises the steps: signaling an increased demand for mobilizing energy resources of the electrochemical energy store (1), and / or determining a temperature value, in particular of the electrochemical energy store (1), and / or the electrical power requirement (current / voltage) and / or the calendar age and in response thereto - changing a information technology for the electrochemical energy storage (1) predefined usable state window (2).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mobileinheit sowie ein Verfahren zum bedarfsgerechten Verwenden eines elektrochemischen Energiespeichers. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verbesserungen bei der Ausnutzung technisch verwendbarer Kapazitätsbereiche bei Energiespeichern, deren nutzbare (Lade-)Zustandsfenster informationstechnisch begrenzt sind.The present invention relates to a mobile unit and to a method for using an electrochemical energy store as needed. In particular, the present invention relates to improvements in the exploitation of technically usable capacity ranges in energy storage devices whose usable (charging) status windows are limited in terms of information technology.
Elektrochemische Energiespeicher ermöglichen die infrastrukturunabhängige Energieversorgung für elektrische und elektronische Vorrichtungen (z.B. elektronische Kommunikations- und Datenverarbeitungsgeräte, elektrisch antreibbare Fahrzeuge und Werkzeuge etc.). In Elektro- und Hybridfahrzeugen werden Batteriesysteme verbaut, deren volle Kapazität aus Lebensdauergründen bewusst eingeschränkt wird. Dies erfolgt in der Regel mittels eines Fensters, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung als nutzbares Zustandsfenster bezeichnet wird. Sind die Fenstergrenzen durch Kennwerte des Ladezustands (State of Charge, SOC) definiert, kann auch von einem SOC-Fenster gesprochen werden. Dieses kann beispielsweise zwischen 10 % und 90 % des nominellen Energieinhaltes des elektrochemischen Energiespeichers liegen. Die Begrenzung des nutzbaren Zustandsfensters hat den Hintergrund, dass ein nahezu vollständiges Laden bzw. Entladen sich negativ auf die Lebensdauer des elektrochemischen Energiespeichers auswirkt. Durch die Begrenzung des Zustandsfensters steht dem Kunden jedoch weniger Energie für die Fahraufgabe zur Verfügung, als der Energiespeicher technisch bereitzustellen grundsätzlich im Stande wäre.Electrochemical energy storage devices provide infrastructure-independent power supply to electrical and electronic devices (e.g., electronic communications and computing devices, electrically powered vehicles, and tools, etc.). In electric and hybrid vehicles battery systems are installed whose full capacity is deliberately limited for life reasons. This is usually done by means of a window, which is referred to in the context of the present invention as a usable state window. If the window boundaries are defined by state of charge (SOC) characteristics, it is also possible to speak of an SOC window. This may for example be between 10% and 90% of the nominal energy content of the electrochemical energy store. The limitation of the usable state window has the background that an almost complete charging or discharging has a negative effect on the life of the electrochemical energy storage device. Due to the limitation of the status window, however, the customer has less energy available for the driving task than the energy storage device would basically be able to provide in technical terms.
Das SOC-Fenster wird zumeist herstellerseitig derart eingeschränkt, dass die zu erwartende Lebens- bzw. Garantiedauer mit einer ausreichend hohen Wahrscheinlichkeit erreicht wird. Dabei erfolgt eine Abwägung zwischen der zu erreichenden Lebensdauer des Systems und der zu gewährenden Garantiedauer. Hierfür müssen ggf. entsprechende Rückstellungen gebildet werden. Je nach Risiko sind diese Rückstellungskosten sehr hoch bzw. das gewährte SOC-Fenster (und damit die nominelle Reichweite des Fahrzeugs) entsprechend kleiner.The SOC window is usually limited by the manufacturer so that the expected life or warranty period is achieved with a sufficiently high probability. In this case, a balance is made between the service life of the system to be achieved and the guarantee period to be granted. If necessary, appropriate provisions must be formed for this purpose. Depending on the risk, these recovery costs are very high or the granted SOC window (and thus the nominal range of the vehicle) is correspondingly smaller.
Darüber hinaus sind bereits Leasingmodelle für Elektrofahrzeuge bzw. deren Batterien in den Markt eingeführt worden.In addition, leasing models for electric vehicles or their batteries have already been launched on the market.
Im Zusammenhang mit Computerprozessoren ist zudem bekannt, einen zeitweisen Betrieb von Komponenten innerhalb erweiterter Spezifikationen zuzulassen. Bei zentralen Verarbeitungseinheiten (CPUs) wird beispielsweise ein zeitweise erhöhter Takt als sogenannter „Turbomodus“ ermöglicht.In the context of computer processors, it is also known to permit temporary operation of components within extended specifications. In central processing units (CPUs), for example, a temporarily increased clock is enabled as a so-called "turbo mode".
Die im Stand der Technik bekannten Lösungen nutzen die theoretisch zur Verfügung stehende Kapazität elektrochemischer Energiespeicher nicht in zufriedenstellendem Maße aus. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die stillen Ressourcen eines elektrochemischen Energiespeichers situationsgerecht nutzen zu können.The solutions known in the prior art do not utilize the theoretically available capacity of electrochemical energy storage to a satisfactory extent. It is therefore an object of the present invention to be able to use the silent resources of an electrochemical energy store as appropriate to the situation.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum bedarfsgerechten Verwenden eines elektrochemischen Energiespeichers sowie durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Fortbewegungsmittel gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren realisiert dabei den Schritt eines Signalisierens eines erhöhten Bedarfes zur Mobilisierung energetischer Ressourcen des elektrochemischen Energiespeichers. Der elektrochemische Energiespeicher kann beispielsweise als Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittels, als Energiezelle eines elektronischen Datenverarbeitungsgerätes oder einer Werkzeugmaschine ausgestaltet sein. Der Einfachheit halber wird die Erfindung im Folgenden insbesondere anhand des Beispiels eines Fortbewegungsmittels erläutert, ohne dass ihre Anwendung hierauf beschränkt ist.The above-mentioned object is achieved by a method for the demand-oriented use of an electrochemical energy store and by an inventively designed means of transport. The method according to the invention realizes the step of signaling an increased demand for mobilizing energy resources of the electrochemical energy store. The electrochemical energy store may be designed, for example, as a traction battery of an electrically drivable means of locomotion, as an energy cell of an electronic data processing device or a machine tool. For the sake of simplicity, the invention is explained below in particular with reference to the example of a means of locomotion without its application being limited thereto.
Der erhöhte Bedarf zur Mobilisierung der gespeicherten Energie kann beispielsweise darin bestehen, dass die untere Grenze des nutzbaren Zustandsfensters aktuell und/oder gemäß einer vordefinierten beabsichtigten Anwendung unterschritten wird. Im einfachsten Falle kann das Signalisieren bei „leerem“ elektrochemischem Energiespeicher erfolgen, womit dem Anwender des Energiespeichers mitgeteilt wird, dass der allgemein nutzbare Kapazitätsbereich des Speichers erschöpft ist. Im Zusammenhang mit einer geplanten Route kann die Signalisierung zum Gegenstand haben, dass der derzeitige „Füllstand“ des Energiespeichers eine Zielerreichung unter Verwendung der allgemein nutzbaren Ressourcen nicht zulässt bzw. unwahrscheinlich erscheinen lässt. Auch kann die Signalisierung derart erfolgen, dass unabhängig von einem aktuellen Ladezustand des Energiespeichers selbst bei vollständiger Ladung eine Zielerreichung nicht gesichert bzw. nicht möglich ist. Im Ansprechen darauf wird erfindungsgemäß ein informationstechnisch für den elektrochemischen Energiespeicher vordefiniertes nutzbares Zustandsfenster verändert. Beispielsweise werden die datentechnisch gesetzten Grenzen im Ansprechen auf die Signalisierung erweitert. Auf diese Weise kann die Zielerreichung ermöglicht werden, obwohl ein erhöhter Verschleiß des elektrochemischen Energiespeichers die Folge sein könnte. In diesem Zuge kann auch darauf hingewiesen werden, dass die herstellerseitig gewährte Garantie unter Umständen durch die Nutzung problematischer Zustandsbereiche des elektrochemischen Energiespeichers beeinträchtigt wird. Erfindungsgemäß wird eine weitere Möglichkeit vorgeschlagen, den Bereich des informationstechnisch für den elektrochemischen Energiespeicher vordefinierten nutzbaren Zustandsbereichs zu erweitern. Hierzu werden ein oder mehrere Indikationswerte des Batteriezustandes (z.B. gewünschte Lade-/Entladerate, Betriebstemperatur- bzw.-verteilung, kalendarisches Alter o.Ä.) ermittelt. Für den Fall der Temperatur kann auch ein Temperaturwert ermittelt werden, der beispielsweise mit einer Temperatur des elektrochemischen Energiespeichers korrelieren kann. Da die Temperatur des elektrochemischen Energiespeichers bzw. die Temperatur seiner Umgebung einen signifikanten Einfluss darauf haben kann, in welchen Zustandsbereichen eine Verwendung des elektrochemischen Energiespeichers einen erhöhten Verschleiß desselben bedingt, kann im Ansprechen auf vordefinierte Temperaturwerte eine entsprechend vordefinierte Veränderung des nutzbaren Zustandsfensters erfolgen. Auf diese Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung die flexiblere und bedarfsgerechte Verwendung eines elektrochemischen Energiespeichers.The increased need to mobilize the stored energy may be, for example, that the lower limit of the useable state window is under current and / or according to a predefined intended application. In the simplest case, signaling can take place in the case of an "empty" electrochemical energy store, whereby the user of the energy store is informed that the generally usable capacity range of the memory has been exhausted. In connection with a planned route, the The aim of the signaling is that the current "fill level" of the energy store does not make it possible or unlikely to achieve the goal using generally available resources. The signaling can also be carried out in such a way that, regardless of a current state of charge of the energy store, target achievement is not assured or not possible even when the charge is complete. In response thereto, an information technology for the electrochemical energy storage predefined usable state window is changed according to the invention. For example, the limits set by data technology are extended in response to the signaling. In this way, the target achievement can be made possible, although an increased wear of the electrochemical energy storage could be the result. In this context, it can also be pointed out that the warranty granted by the manufacturer may be impaired by the use of problematic states of the electrochemical energy storage device. According to the invention, a further possibility is proposed to expand the range of the information technology for the electrochemical energy storage predefined usable state range. For this purpose, one or more indication values of the battery condition (eg desired charging / discharging rate, operating temperature or distribution, calendar age or similar) are determined. In the case of the temperature, a temperature value can also be determined which, for example, can correlate with a temperature of the electrochemical energy store. Since the temperature of the electrochemical energy store or the temperature of its surroundings can have a significant influence on which state areas use of the electrochemical energy store causes increased wear thereof, a predefined change of the usable state window can take place in response to predefined temperature values. In this way, the present invention enables the more flexible and needs-based use of an electrochemical energy store.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.
Das Signalisieren kann bevorzugt im Ansprechen auf eine Anwendereingabe erfolgen, welche der Anwender beispielsweise durch eine zentrale Eingabeeinheit (Mensch-Maschine-Schnittstelle, MMI) vornimmt. Solche zentralen Anwenderschnittstellen können beispielsweise zur Bedienung eines Navigationssystems dienen. In diesem Zusammenhang kann die Anwendereingabe die Definition eines beabsichtigten Routenziels sein. Nach Analyse der vordefinierten Route kann der Bordcomputer bzw. ein dem elektrochemischen Energiespeicher zugeordneter Rechner ermitteln, ob das informationstechnisch vordefinierte nutzbare Zustandsfenster in Anbetracht eines aktuellen bzw. eines möglichen Ladezustands erreicht werden kann. Ist der aktuelle Ladezustand bzw. der informationstechnisch vordefinierte Maximalzustand hierzu nicht geeignet, erfolgt die erfindungsgemäße Signalisierung beispielsweise durch Ausgabe einer akustischen und/oder optischen Meldung. Im Ansprechen hierauf kann der Anwender die erfindungsgemäße Veränderung des informationstechnisch vordefinierten nutzbaren Zustandsfensters bestätigen, ein Zwischenziel zur Ladung des Energiespeichers einfügen oder das gewählte Ziel ändern. Sofern lediglich der aktuelle Ladezustand, nicht jedoch der maximal mögliche Ladezustand die Zielerreichung verhindert, kann ein Ladevorgang vorgenommen werden, bevor die geplante Reise unternommen wird. Auf diese Weise wird der Anwender bei der Entscheidung über die Konsequenzen der Mobilisierung erhöhter energetischer Ressourcen einbezogen.The signaling may preferably be in response to a user input, which the user makes, for example, by a central input unit (man-machine interface, MMI). Such central user interfaces can serve, for example, for operating a navigation system. In this context, the user input may be the definition of an intended route destination. After analyzing the predefined route, the on-board computer or a computer assigned to the electrochemical energy store can determine whether the information-technically predefined useable status window can be achieved in consideration of a current or a possible state of charge. If the current state of charge or the information-technically predefined maximum state is not suitable for this purpose, the signaling according to the invention is carried out, for example, by issuing an acoustic and / or visual message. In response, the user can confirm the inventive change of the information-technically predefined usable state window, insert an intermediate destination for charging the energy store or change the selected destination. If only the current state of charge, but not the maximum possible state of charge prevents target achievement, a charging process can be carried out before the planned journey is undertaken. In this way, the user is involved in deciding the consequences of mobilizing increased energy resources.
Bevorzugt kann eine Nachricht von dem den elektrochemischen Energiespeicher umfassenden Fortbewegungsmittel an eine stationäre Informationsverarbeitungseinheit (z.B. ein Server) gesendet werden. Die Nachricht kann Informationen zur Bewertung der Konsequenzen des Veränderns des informationstechnisch vordefinierten nutzbaren Zustandsfensters enthalten. Auf diese Weise kann die stationäre Informationsverarbeitungseinheit die Informationen verarbeiten und Konsequenzen der Veränderung ermitteln. Dabei können beispielsweise eine Nutzungshistorie des elektrochemischen Energiespeichers, ein Geschäftsmodell, gemäß welchem die Nutzung des elektrochemischen Energiespeichers erfolgt, Umgebungsdaten (z.B. eine Temperatur entlang einer vordefinierten Strecke) und andere Randbedingungen berücksichtigt werden. Gegebenenfalls können sogar Alternativen aufgezeigt werden, welche eine erfindungsgemäße Veränderung des informationstechnisch vordefinierten nutzbaren Zustandsfensters für das beabsichtigte Szenario erübrigen. Auf diese Weise kann die Entscheidung, ob die Veränderung des Zustandsfensters vorliegend erforderlich bzw. wirtschaftlich sinnvoll ist, auf Basis entfernt vorliegender Informationen gefällt werden.Preferably, a message may be sent from the transportation means comprising the electrochemical energy storage device to a stationary information processing unit (e.g., a server). The message may include information for evaluating the consequences of altering the information technically predefined useable state window. In this way, the stationary information processing unit can process the information and determine consequences of the change. For example, a usage history of the electrochemical energy store, a business model according to which the electrochemical energy store is used, environmental data (e.g., a temperature along a predefined path), and other constraints may be considered. If appropriate, even alternatives can be pointed out, which obviate a change according to the invention of the information-technically predefined usable state window for the intended scenario. In this way, the decision as to whether the change of the status window is required or economically sensible in the present case can be made on the basis of the information present being removed.
Um dem Anwender die ermittelten Informationen und/oder Konsequenzen des veränderten Zustandsfensters bzw. des Stillens des erhöhten Energiebedarfs durch die Veränderung des Zustandsfensters mitzuteilen, kann die stationäre Informationsverarbeitungseinheit eine Nachricht in Form eines Signals an den Anwender (bzw. an ein Kommunikationsendgerät und/oder an sein Fortbewegungsmittel) senden. Das Signal kann Optionen beinhalten, welche dem Anwender zur Auswahl gestellt werden. Selbstverständlich können die Optionen anhand eines vordefinierten Anwenderprofils auch automatisch ausgewählt werden, um den Anwender zu entlasten. Auf diese Weise wird der Anwender bestmöglich bei der Routenplanung unterstützt, wenn erhöhter Bedarf zur Mobilisierung energetischer Ressourcen seines elektrochemischen Energiespeichers besteht.In order to notify the user of the information and / or consequences of the changed state window or breastfeeding of the increased energy requirement by changing the status window, the stationary information processing unit can send a message in the form of a signal to the user (or to a communication terminal and / or his means of transportation). The signal may include options that are presented to the user for selection. Of course, the options can also be selected automatically based on a predefined user profile to relieve the user. In this way the user gets the best possible results The route planning supports when there is an increased need to mobilize the energy resources of its electrochemical energy storage.
Bevorzugt kann das Einverständnis des Anwenders mit der einen oder anderen Konsequenz durch eine explizite Äußerung des Anwenders eingeholt werden. Beispielsweise können dem Anwender geänderte Garantiebedingungen und/oder eine geänderte zu erwartende Restlebensdauer und/oder ein zu entrichtender Geldbetrag zur Kompensation der Überbeanspruchung dargestellt werden. Ähnlich dem Akzeptieren geänderter Nutzungsbedingungen kann die jeweilige Option und insbesondere das erfindungsgemäße Verändern des Zustandsfensters vom Einverständnis des Anwenders abhängig gemacht werden. Auf diese Weise wird die Transparenz hinsichtlich möglicher oder gesicherter Konsequenzen im Falle extremer Nutzungsszenarien elektrochemischer Energiespeicher für den Anwender erhöht.Preferably, the agreement of the user can be obtained with one or the other consequence by an explicit utterance of the user. For example, the user may be presented with changed warranty conditions and / or an altered expected remaining service life and / or a monetary amount to be paid to compensate for the overuse. Similar to accepting changed conditions of use, the particular option, and in particular the changing of the status window according to the invention, can be made dependent on the consent of the user. In this way, the transparency with regard to possible or assured consequences in the event of extreme usage scenarios of electrochemical energy stores for the user is increased.
Wird ein Temperaturwert ermittelt, durch welchen der Verschleiß des elektrochemischen Energiespeichers in Abhängigkeit seines Ladezustandes beeinflusst wird, kann ein Modell für die Lebensdauer eines elektrochemischen Energiespeichers herangezogen werden, mittels welchem geeignete Zielgrößen zur Veränderung des Zustandsfensters ermittelt werden. Das Modell kann beispielsweise parametriert sein und/oder Temperaturwertbereiche umfassen, zu welchen diskrete Ladezustandsbereiche hinterlegt sind. Insbesondere oberhalb von 40° C Batterietemperatur kann eine elektrische Leistung der Batterie begrenzt werden, um den Verschleiß („beschleunigte Alterung“) zu begrenzen.If a temperature value is determined by which the wear of the electrochemical energy store is influenced as a function of its charge state, a model for the lifetime of an electrochemical energy store can be used, by means of which suitable target variables for changing the state window are determined. The model may be parameterized, for example, and / or include temperature value ranges to which discrete charge state ranges are deposited. In particular, above 40 ° C battery temperature, an electric power of the battery can be limited to limit the wear ("accelerated aging").
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welches ebenfalls die in Verbindung mit dem vorstehend genannten Verfahren erzielbaren Vorteile verwirklicht. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise als Fahrzeug ausgestaltet sein und einen elektrochemischen Energiespeicher als Traktionsbatterie umfassen. Das Fortbewegungsmittel umfasst weiter ein Batterie-Management-System (BMS), welches zur Überwachung des elektrochemischen Energiespeichers eingerichtet ist. Weiter ist eine Anwenderschnittstelle vorgesehen, mittels welcher eine Signalisierung eines erhöhten Bedarfes zur Mobilisierung energetischer Ressourcen des elektrochemischen Energiespeichers erfolgen kann. Diese Signalisierung kann einerseits durch den Anwender, andererseits an den Anwender erfolgen. Erfindungsgemäß ist das Batterie-Management-System eingerichtet, ein informationstechnisch für den elektrochemischen Energiespeicher vordefiniertes nutzbares Zustandsfenster im Ansprechen auf das Signalisieren zu verändern. Wie in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt, kann auch eine Temperaturermittlungseinheit zum Ermitteln eines Temperaturwertes verwendet werden, wobei der Temperaturwert für den Verschleiß beim Betrieb des elektrochemischen Energiespeichers relevant ist. Durch die Temperaturermittlungseinheit wird eine alternative Veranlassung zur Veränderung des informationstechnisch für den elektrochemischen Energiespeicher vordefinierten nutzbaren Zustandsfensters möglich. Auch das erfindungsgemäße Fortbewegungsmittel verwirklicht auf diese Weise die Merkmale, Merkmalskombinationen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen werden darf.According to a second aspect of the present invention, there is proposed a traveling means which also realizes the advantages attainable in connection with the above-mentioned method. The means of locomotion can be designed, for example, as a vehicle and comprise an electrochemical energy store as a traction battery. The means of locomotion further comprises a battery management system (BMS), which is set up for monitoring the electrochemical energy store. Furthermore, a user interface is provided by means of which a signaling of an increased demand for mobilizing energy resources of the electrochemical energy store can take place. This signaling can be done on the one hand by the user, on the other hand to the user. According to the invention, the battery management system is set up to change a usable state window predefined in terms of information technology for the electrochemical energy store in response to the signaling. As stated in connection with the method according to the invention, a temperature determination unit can also be used for determining a temperature value, the temperature value being relevant for the wear during operation of the electrochemical energy store. The temperature determination unit makes possible an alternative reason for changing the usable state window which is predefined in terms of information technology for the electrochemical energy store. Also, the means of transport according to the invention realized in this way the features, combinations of features and advantages of the method according to the invention, so that may be made to avoid repetition of the above statements.
Bevorzugt umfasst das Fortbewegungsmittel weiter eine Kommunikationseinheit, welche eingerichtet ist, eine Signalisierung bzw. eine Nachricht an eine stationäre Informationsverarbeitungseinheit (z.B. einen Server) zu senden. Die Überprüfung der Konsequenzen einer erfindungsgemäßen Veränderung des Zustandsfensters kann somit unter Verwendung einer breiteren Datenbasis erfolgen. Zusätzlich kann über die Kommunikationseinheit ein von der stationären Informationsverarbeitungseinheit generiertes und empfangenes Signal zur Unterbreitung von Optionen und Konsequenzen für den Anwender verwendet werden. Die Transparenz für den Anwender hinsichtlich möglicher oder definitiver Folgen sowie zur Auswahl gestellte Optionen erhöhen die Anwenderakzeptanz bei der Implementierung der vorliegenden Erfindung.Preferably, the means of transportation further comprises a communication unit configured to send a message to a stationary information processing unit (e.g., a server). The examination of the consequences of a change in the state window according to the invention can thus be carried out using a broader database. In addition, a signal generated and received by the stationary information processing unit can be used by the communication unit for submitting options and consequences for the user. The transparency to the user of possible or definitive consequences as well as options selected increase user acceptance in implementing the present invention.
Zusätzlich kann das Fortbewegungsmittel eine Datenspeichereinrichtung umfassen, in welcher eine Nutzungshistorie und/oder Randbedingungen eines Nutzungsvertrages und/oder eine Anzahl noch verbleibender möglicher Veränderungen des Zustandsfensters abgespeichert sind. Auf diese Weise können zweckdienliche Informationen bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unabhängig von einer Datenkommunikation mit einer stationären Informationsverarbeitungseinheit verwendet werden.In addition, the means of transportation may include a data storage device in which a usage history and / or boundary conditions of a usage contract and / or a number of remaining possible changes of the status window are stored. In this way, useful information may be used in carrying out the method according to the invention independently of data communication with a stationary information processing unit.
Grundsätzlich sei angemerkt, dass der elektrochemische Energiespeicher auch für andere Zwecke oder ausschließlich für andere Zwecke Verwendung finden könnte, ohne dass die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entfallen würden. Beispielsweise kann der elektrochemische Energiespeicher zur Versorgung eines Mobilkommunikationsgerätes und/oder eines mobilen Datenverarbeitungsgerätes ausgestaltet sein.In principle, it should be noted that the electrochemical energy store could also be used for other purposes or exclusively for other purposes, without the advantages of the method according to the invention being omitted. For example, the electrochemical energy store can be designed to supply a mobile communication device and / or a mobile data processing device.
Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung als vordefiniertes nutzbares Zustandsfenster bezeichnete Bereich des elektrochemischen Energiespeichers ist im seinem Ausgangszustand in jedem Fall für den Anwender verfügbar. Mit anderen Worten wird das Zustandsfenster in unveränderter Weise derart definiert sein, dass dem Anwender an dessen unterer Grenze ein Ladezustand von 0 % und an dessen oberer Grenze ein Ladezustand von 100 % verbliebener Energie bzw. verbliebener Ladung signalisiert wird. Diese Grenzen sind nicht mit einer physikalisch tatsächlich möglichen Ladungs- bzw. Energieentnahme bzw. -aufnahme zu verwechseln, in deren Richtung das Zustandsfenster erfindungsgemäß erweitert werden kann.The region of the electrochemical energy store designated in the context of the present invention as a predefinable usable state window is in any case available to the user in its initial state. In other words, the status window becomes unchanged be defined such that the user is signaled at the lower limit of a charge state of 0% and at the upper limit of a state of charge of 100% remaining energy or remaining charge. These limits are not to be confused with physically physically possible charge or energy removal or absorption, in the direction of which the status window can be extended according to the invention.
Mit anderen Worten sieht die Erfindung vor, den nutzbaren SOC-Bereich beispielsweise von Antriebsbatterien in Abhängigkeit des Nutzungsprofils flexibel zu steuern bzw. den regulär nicht nutzbaren Energieinhalt von Antriebsbatterien in bestimmten Situationen für den Nutzer zugänglich zu machen. Dabei wird der SOC-Bereich herstellerseitig für ein Elektrofahrzeug vorgegeben. Dies erfolgt durch die Definition informationstechnisch gesetzter Grenzen unter Abwägung zwischen der zu erreichenden Lebensdauer des Systems, der zu gewährenden Garantiedauer und der nominellen Reichweite des Elektrofahrzeugs. Eine mögliche Ausgestaltung besteht auch darin, dass der Anwender eine Gutschrift bzw. eine verlängerte Garantie erhält, wenn er sich mit der Beschränkung des SOC-Fensters auf einen kleineren (verschleißärmeren) Bereich bereiterklärt. In diesem Zusammenhang könnten beispielsweise verringerte Anschaffungskosten oder andere Anreize angeboten werden.In other words, the invention provides for flexibly controlling the usable SOC range, for example of traction batteries, as a function of the usage profile, or for making the regular unusable energy content of traction batteries accessible to the user in certain situations. The SOC range is specified by the manufacturer for an electric vehicle. This is done by defining limits set by information technology, weighing the system lifetime to be achieved, the warranty period to be granted and the nominal range of the electric vehicle. A possible configuration is also that the user receives a credit or an extended warranty if he agrees with the restriction of the SOC window to a smaller (wear-prone) area. In this context, for example, reduced acquisition costs or other incentives could be offered.
Insbesondere im Falle eines sogenannten „Liegenbleibens“ aufgrund eines Erreichens einer unteren Grenze des vordefinierten Zustandsfensters kann es für den Anwender wirtschaftlich sein, einen erhöhten Verschleiß (ggf. in Verbindung mit einer entsprechenden Gebühr) in Kauf zu nehmen, anstatt ein Abschleppunternehmen oder einen mobilen Energiespeicher anzufordern, mittels welchem er die Fahrt wie geplant fortsetzen könnte. Auch die Umfahrung einer mautpflichtigen (jedoch kürzeren) Strecke unter Inkaufnahme erhöhten Verschleißes bzw. erhöhter Nutzungsgebühren aufgrund eines erhöhten Bedarfes zur Mobilisierung energetischer Ressourcen des elektrochemischen Energiespeichers kann für den Anwender ein attraktives Szenario darstellen.In particular, in the case of a so-called "stoppage" due to reaching a lower limit of the predefined state window, it may be economical for the user to accept increased wear (possibly in conjunction with a corresponding charge), rather than a towing company or mobile energy storage request, by which he could continue the trip as planned. Also avoiding a toll road (but shorter) route at the expense of increased wear or increased user charges due to an increased need to mobilize energy resources of the electrochemical energy storage can be an attractive scenario for the user.
Die Verwendung eines erfindungsgemäß erweiterten Zustandsfensters kann mit einem im Batterie-Management-System implementierten Lebensdauermodell gekoppelt werden. In Abhängigkeit vom gegenwärtigen Systemzustand (z.B. einer Temperatur des elektrochemischen Energiespeichers bzw. seiner Umgebung) könnte die allgemein verfügbare Kapazität dynamisch eingestellt werden. Zudem ist eine dynamische Anpassung der maximal möglichen Lade-/Entladeleistung in Abhängigkeit des unveränderten bzw. veränderten Zustandsbereiches denkbar, um den Lebensdauernachteil so gering wie möglich zu halten. Mit anderen Worten kann die Veränderung des vordefinierten nutzbaren Zustandsfensters als Funktion von Lade-/Entladeleistung vorgenommen und in Rechnung gestellt bzw. vergütet werden.The use of an inventively extended state window can be coupled with a life-time model implemented in the battery management system. Depending on the current system state (e.g., a temperature of the electrochemical energy store or its environment), the generally available capacity could be dynamically adjusted. In addition, a dynamic adaptation of the maximum possible charging / discharging power as a function of the unchanged or changed state range is conceivable in order to keep the lifetime disadvantage as low as possible. In other words, the change of the predefined usable state window as a function of charging / discharging power can be made and charged or remunerated.
Zur Bestimmung der Beanspruchung des elektrochemischen Energiespeichers können während des Betriebes Indikatoren aufgezeichnet und ausgewertet werden, welche ggf. auch an den Hersteller übermittelt werden. Diese Indikatoren können beispielsweise eine Lade-/Entladerate, ein Betriebstemperaturbereich, Lade-/Entladestände (SOC), ein kalendarisches Alter o.Ä. sein. Hierzu wird ein Modell zur Lebensdauervorhersage verwendet, welches entweder im Fahrzeug oder auf einem Server eines Herstellers/Anbieters betrieben werden kann. Durch die nutzungsäquivalente Abrechnung bzw. Vergütung der Batteriebelastung besteht sowohl auf Herstellerseite als auch auf Kundenseite eine erhöhte Kostentransparenz. Das Geschäftsmodell ermöglicht zudem finanzielle Einsparungen bei moderatem Umgang mit dem elektrochemischen Energiespeicher bzw. bei der Nutzung eines mit dem elektrochemischen Energiespeicher ausgestatteten Fahrzeugs.To determine the stress of the electrochemical energy storage indicators can be recorded and evaluated during operation, which may also be transmitted to the manufacturer. These indicators may include, for example, a charge / discharge rate, an operating temperature range, charge / discharge levels (SOC), a calendar age, or the like. be. For this purpose, a model for the life prediction is used, which can be operated either in the vehicle or on a server of a manufacturer / supplier. Due to the use-equivalent billing or compensation of the battery load, there is an increased cost transparency both on the manufacturer side as well as on the customer side. The business model also allows for financial savings in moderate handling of the electrochemical energy storage or in the use of a vehicle equipped with the electrochemical energy storage.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.Although the aspects and advantageous embodiments of the invention have been described in detail with reference to the embodiments explained in connection with the accompanying drawings, modifications and combinations of features of the illustrated embodiments are possible for the skilled person, without departing from the scope of the present invention, the scope of protection the appended claims are defined.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Batterie battery
- 22
- informationstechnisch vordefiniertes nutzbares Zustandsfenster Information-technically predefined useable status window
- 2‘2 '
- verändertes informationstechnisch vordefiniertes nutzbares Zustandsfenster changed information technology predefined useable status window
- 2a2a
- obere Grenze upper limit
- 2a‘2a '
- veränderte obere Grenze changed upper limit
- 2b2 B
- untere Grenze lower limit
- 2b‘2 B'
- veränderte untere Grenze changed lower limit
- 33
- physikalisch nutzbares Zustandsfenster physically usable status window
- 44
- Server server
- 55
- Batterie-Management-System Battery management system
- 66
- Thermometer thermometer
- 77
- Mensch-Maschine-Schnittstelle Human-machine interface
- 100–700100-700
- Verfahrensschritte steps
- A-BFROM
- vordefinierte Route predefined route
- ϑθ
- Temperaturwert temperature value
- SOCSOC
- Ladezustand SOC
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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