DE102013225748B4 - Mobile unit and method for using an electrochemical energy store as required - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum bedarfsgerechten Verwenden eines elektrochemischen Energiespeichers (1) umfassend die Schritte:
- Signalisieren (200) eines erhöhten Bedarfes zur Mobilisierung energetischer Ressourcen des elektrochemischen Energiespeichers (1), und/oder
- Ermitteln (300) eines Temperaturwertes (ϑ), insbesondere des elektrochemischen Energiespeichers (1),
- Senden (500) einer Nachricht von einer den elektrochemischen Energiespeicher (1) umfassenden Mobileinheit an eine stationäre Informationsverarbeitungseinheit (4), mit welcher der stationären Informationsverarbeitungseinheit (4) Informationen zur Bewertung der Konsequenzen des Veränderns (700) zur Verfügung gestellt werden, und im Ansprechen darauf
- Verändern (700) eines informationstechnisch für den elektrochemischen Energiespeicher (1) vordefinierten nutzbaren Zustandsfensters (2).
Method for using an electrochemical energy store (1) as required, comprising the steps:
- Signaling (200) an increased need to mobilize energetic resources of the electrochemical energy store (1), and / or
- determining (300) a temperature value (ϑ), in particular of the electrochemical energy store (1),
- Sending (500) a message from a mobile unit comprising the electrochemical energy store (1) to a stationary information processing unit (4), with which the stationary information processing unit (4) is provided with information for evaluating the consequences of the change (700), and im response to it
- Changing (700) an information technology for the electrochemical energy store (1) predefined usable status 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 a method for using an electrochemical energy store as required. In particular, the present invention relates to improvements in the utilization of technically usable capacity ranges in energy stores 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 enables the infrastructure-independent energy supply for electrical and electronic devices (e.g. electronic communication and data processing devices, electrically powered vehicles and tools, etc.). Battery systems are installed in electric and hybrid vehicles whose full capacity is deliberately limited for reasons of service life. This is usually done using a window, which is referred to as a usable status window in the context of the present invention. If the window limits are defined by characteristic values of the state of charge (SOC), one can also speak of an SOC window. This can be, for example, between 10% and 90% of the nominal energy content of the electrochemical energy store. The background to the limitation of the usable status window is that almost complete charging or discharging has a negative effect on the service life of the electrochemical energy store. 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 be technically able to provide.
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 in such a way that the expected service life or warranty period is achieved with a sufficiently high probability. There is a trade-off between the expected service life of the system and the guarantee period to be granted. Appropriate provisions may have to be made for this. Depending on the risk, these provision costs are very high or the granted SOC window (and thus the nominal range of the vehicle) is correspondingly smaller.
Neue BeschreibungsseitenNew description pages
Darüber hinaus sind bereits Leasingmodelle für Elektrofahrzeuge bzw. deren Batterien in den Markt eingeführt worden.In addition, leasing models for electric vehicles and their batteries have already been introduced to 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 connection with computer processors, it is also known to allow components to be operated temporarily within extended specifications. In the case of central processing units (CPUs), for example, a temporarily increased clock rate is enabled as 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 stores to a satisfactory extent. It is therefore an object of the present invention to be able to use the hidden resources of an electrochemical energy storage device according to the situation.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of 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 according to the invention by a method for using an electrochemical energy store as required and by a means of transportation configured according to the invention. The method according to the invention implements the step of signaling an increased need to mobilize energetic resources of the electrochemical energy store. The electrochemical energy store can be designed, for example, as a traction battery of an electrically drivable means of transportation, as an energy cell of an electronic data processing device or a machine tool. For the sake of simplicity, the invention is described below in particular using the example of a means of transportation explained without their 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.The increased need to mobilize the stored energy can consist, for example, in the fact that the lower limit of the usable status window is currently undershot and/or according to a predefined intended application. In the simplest case, the signaling can take place when the electrochemical energy store is “empty”, with which the user of the energy store is informed that the generally usable capacity range of the store has been exhausted. In connection with a planned route, the object of the signaling can be that the current "filling level" of the energy storage device does not permit or makes it appear improbable that the target can be reached using the generally usable resources. The signaling can also take place in such a way that, independently of a current state of charge of the energy store, it is not ensured or not possible to reach the target, even when it is fully charged. In response to this, according to the invention, a usable state window predefined in terms of information technology for the electrochemical energy store is changed. For example, the limits set by data technology are expanded in response to the signalling. In this way, it is possible to achieve the goal, although this could result in increased wear of the electrochemical energy store. In this context, it can also be pointed out that the guarantee provided by the manufacturer may be impaired by the use of problematic status areas of the electrochemical energy storage device. According to the invention, a further possibility is proposed for expanding the range of the usable state range predefined in terms of information technology for the electrochemical energy store. For this purpose, one or more indication values of the battery status (e.g. desired charging/discharging rate, operating temperature or distribution, calendar age or similar) are determined.
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. Erfindungsgemäß wird eine Nachricht von dem den elektrochemischen Energiespeicher umfassenden Fortbewegungsmittel an eine stationäre Informationsverarbeitungseinheit (z.B. ein Server) gesendet. 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 elektrochemischenIn the case of temperature, a temperature value can also be determined, which can correlate with a temperature of the electrochemical energy store, for example. Since the temperature of the electrochemical energy store or the temperature of its surroundings can have a significant influence on the state ranges in which use of the electrochemical energy store causes increased wear of the same, a correspondingly predefined change in the usable state window can take place in response to predefined temperature values. According to the invention, a message is sent from the means of transportation comprising the electrochemical energy store to a stationary information processing unit (e.g. a server). The message can contain information for evaluating the consequences of changing the information technology predefined usable status window. In this way, the stationary information processing unit can process the information and determine the consequences of the change. In this case, for example, a usage history of the electrochemical energy storage device, a business model according to which the use of the electrochemical
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. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung die flexiblere und bedarfsgerechte Verwendung eines elektrochemischen Energiespeichers.Energy storage takes place, environmental data (e.g. a temperature along a predefined route) and other boundary conditions are taken into account. Optionally, alternatives can even be shown which make it unnecessary to change the information technology predefined usable status window for the intended scenario according to the invention. In this way, the decision as to whether the change in the status window is necessary or makes economic sense can be made on the basis of information that is remotely available. The present invention thus 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 can preferably take place in response to a user input which the user makes, for example, through a central input unit (human-machine interface, MMI). Such central user interfaces can be used, for example, to operate 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 technology predefined usable status window can be reached in view of a current or a possible charge status. If the current state of charge or the maximum state predefined by information technology is not suitable for this purpose, the signaling according to the invention takes place, for example, by outputting an acoustic and/or visual message. In response to this, the user can confirm the change according to the invention in the information technology predefined usable status window, insert an intermediate target for charging the energy store or change the selected target. If only the current state of charge, but not the maximum possible state of charge, prevents the destination from being reached, a charging process can be carried out before the planned journey is undertaken. To this In this way, the user is included in the decision about the consequences of mobilizing increased energetic resources.
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 inform the user of the determined information and/or consequences of the changed status window or of meeting 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 to send his means of transport). The signal may include options presented to the user for selection. Of course, the options can also be selected automatically based on a predefined user profile in order to relieve the user. In this way, the user is given the best possible support when planning a route when there is an increased need to mobilize energetic resources from his electrochemical energy store.
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.The user's consent can preferably be obtained with one consequence or another by an explicit statement by the user. For example, changed guarantee conditions and/or a changed remaining service life to be expected and/or an amount of money to be paid to compensate for the overuse can be presented to the user. Similar to accepting changed terms of use, the respective 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, transparency is increased for the user with regard to possible or certain consequences in the event of extreme usage scenarios for electrochemical energy storage devices.
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, which influences the wear of the electrochemical energy store depending on its state of charge, a model for the service life of an electrochemical energy store can be used, by means of which suitable target variables for changing the state window can be determined. The model can, for example, be parameterized and/or include temperature value ranges for which discrete charge state ranges are stored. Above a battery temperature of 40° C. in particular, the electrical output of the battery can be limited in order to limit 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, a means of locomotion is proposed which also realizes the advantages that can be achieved in connection with the method mentioned above. The means of transportation can be configured as a vehicle, for example, and can include an electrochemical energy store as a traction battery. The means of transportation also includes a battery management system (BMS), which is set up to monitor the electrochemical energy store. A user interface is also provided, by means of which an increased need for mobilizing energetic resources of the electrochemical energy store can be signaled. This signaling can be done on the one hand by the user and on the other hand to the user. According to the invention, the battery management system is set up to change a usable status window that is predefined by information technology for the electrochemical energy store in response to the signaling. As explained in connection with the method according to the invention, a temperature determination unit can also be used to determine a temperature value, with the temperature value being relevant to the wear during operation of the electrochemical energy store. The temperature determination unit enables an alternative reason for changing the usable state window predefined in terms of information technology for the electrochemical energy store. In this way, the means of transportation according to the invention also implements the features, combinations of features and advantages of the method according to the invention, so that to avoid repetition, reference may be made to the above explanations.
Erfindungsgemäß 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.According to the invention, the means of transportation further comprises a communication unit which is set up to send a signal or a message to a stationary information processing unit (e.g. a server). The consequences of a change in the status window according to the invention can thus be checked using a broader database. In addition, a signal generated and received by the stationary information processing unit can be used via the communication unit to present options and consequences for the user. The transparency for the user with regard to possible or definitive consequences as well as options made available for selection increase user acceptance in the implementation of 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 can 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 to the status window are stored. In this way, useful information in the implementation of the method according to the invention be used 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 losing the advantages of the method according to the invention. 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 referred to as a predefined usable state window within the scope of the present invention is always available to the user in its initial state. In other words, the status window will be defined in an unchanged manner such that a charge status of 0% is signaled to the user at its lower limit and a charge status of 100% remaining energy or remaining charge is signaled at its upper limit. These limits are not to be confused with a physically possible withdrawal or absorption of charge or energy, in the direction of which the status window can be expanded 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 envisages flexible control of the usable SOC range, for example of drive batteries, depending on the usage profile or making the normally unusable energy content of drive 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 information technology limits, taking into account the lifespan of the system to be achieved, the warranty period to be granted and the nominal range of the electric vehicle. A possible embodiment also consists in the user receiving a credit note or an extended guarantee if he agrees to limit the SOC window to a smaller (low-wear) 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.Especially in the case of a so-called "breakdown" due to reaching a lower limit of the predefined status window, it can be economical for the user to accept increased wear and tear (possibly in connection with a corresponding fee) instead of a towing company or a mobile energy storage device to request, by means of which he could continue the journey as planned. The bypassing of a toll road (but shorter) at the expense of increased wear and tear or increased usage fees due to an increased need to mobilize energetic resources of the electrochemical energy store can represent 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 expanded status window according to the invention can be coupled with a service life 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 adjusted dynamically. In addition, a dynamic adjustment of the maximum possible charging/discharging power depending on the unchanged or changed state range is conceivable in order to keep the disadvantage in service life as low as possible. In other words, the predefined usable status window can be changed as a function of the charging/discharging power and billed or paid for.
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.In order to determine the stress on the electrochemical energy store, indicators can be recorded and evaluated during operation, which may also be sent to the manufacturer. These indicators can be, for example, a charge/discharge rate, an operating temperature range, state of charge/discharge (SOC), a calendar age or the like. For this purpose, a model is used to predict the service life, which can be operated either in the vehicle or on a server of a manufacturer/supplier. Due to usage-equivalent billing or compensation for the battery load, there is increased cost transparency for both the manufacturer and the customer. The business model also enables financial savings with moderate use of the electrochemical energy storage device or when using a vehicle equipped with the electrochemical energy storage device.
Figurenlistecharacter list
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
-
1 eine schematische Ansicht zur Visualisierung der Grenzen eines informationstechnisch vordefinierten nutzbaren Zustandsfensters; -
2 eine schematische Visualisierung einer ersten Situation, in welcher ein erhöhter Bedarf zur Mobilisierung energetischer Ressourcen des elektrochemischen Energiespeichers auftritt; -
3 eine schematische Ansicht einer Situation, in welcher ein alternativer Zustand mit erhöhtem Bedarf zur Mobilisierung energetischer Ressourcen des elektrochemischen Energiespeichers auftritt; -
4 eine schematische Visualisierung des Einflusses eines Temperaturwertes; und -
5 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a schematic view for visualizing the limits of an information technology predefined usable status window; -
2 a schematic visualization of a first situation in which there is an increased need to mobilize energetic resources of the electrochemical energy store occurs; -
3 a schematic view of a situation in which an alternative state occurs with an increased need to mobilize energetic resources of the electrochemical energy store; -
4 a schematic visualization of the influence of a temperature value; and -
5 a flow chart illustrating steps of an embodiment of a method according to the invention.
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.Even though the aspects and advantageous embodiments according to the invention have been described in detail using the exemplary embodiments explained in connection with the accompanying drawing figures, modifications and combinations of features of the exemplary embodiments illustrated are possible for the person skilled in the art without departing from the scope of the present invention, the protective scope of which is the appended claims.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Batteriebattery
- 22
- informationstechnisch vordefiniertes nutzbares ZustandsfensterInformation technology predefined usable status window
- 2'2'
- verändertes informationstechnisch vordefiniertes nutzbares ZustandsfensterChanged information technology predefined usable status window
- 2a2a
- obere Grenzeupper limit
- 2a'2a'
- veränderte obere Grenzechanged upper limit
- 2b2 B
- untere Grenzelower limit
- 2b'2 B'
- veränderte untere Grenzechanged lower limit
- 33
- physikalisch nutzbares Zustandsfensterphysically usable status window
- 44
- Serverserver
- 55
- Batterie-Management-Systembattery management system
- 66
- Thermometerthermometer
- 77
- Mensch-Maschine-Schnittstellehuman-machine interface
- 100-700100-700
- Verfahrensschritteprocess steps
- A-BAWAY
- vordefinierte Routepredefined route
- ϑϑ
- Temperaturwerttemperature value
- SOCSOC
- Ladezustandstate of charge
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