DE102014200315A1 - Method for charging a battery in a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden einer Batterie (14) in einem Fahrzeug (10, 10.1) mit folgenden Schritten: a) Initialisieren eines Ladevorgangs, b) Bereitstellen von fahrerspezifischen Daten, die zumindest Fahrziele und Fahrzeiten betreffen, c) Ermitteln eines Zielladezustandes in Abhängigkeit von den fahrerspezifischen Daten, und d) Laden der Batterie (14) bis zum Erreichen des Zielladezustandes. Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm, ein Managementsystem (16, 16.1), ein Fahrzeug (10, 10.1) und eine Ladestation (20, 20.1) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for charging a battery (14) in a vehicle (10, 10.1) with the following steps: a) initializing a charging process, b) providing driver-specific data that relate at least to travel destinations and driving times, c) determining a destination charging state in Dependency on the driver-specific data, and d) Charging the battery (14) until reaching the destination charge state. The invention also relates to a computer program, a management system (16, 16.1), a vehicle (10, 10.1) and a charging station (20, 20.1) for carrying out the method according to the invention.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden einer Batterie in einem Fahrzeug. Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm, ein Managementsystem, ein Fahrzeug und eine Ladestation, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet sind.The invention relates to a method for charging a battery in a vehicle. The invention also relates to a computer program, a management system, a vehicle and a charging station, which are designed to carry out the method according to the invention.
Moderne Fahrzeuge werden vermehrt elektrisch angetrieben. Dazu sind die Fahrzeuge mit einem Elektromotor ausgestattet, der von einer wiederaufladbaren Batterieeinheit mit elektrischer Energie versorgt wird. Für die Einbindung eines elektrischen Antriebs in den Antriebsstrang eines Fahrzeuges sind unterschiedliche Konzepte bekannt. So basieren Elektrofahrzeuge auf einem rein elektrischen Antrieb, wobei eine Batterie über ein externes Stromnetz aufgeladen wird. Hybridfahrzeuge umfassen neben dem Elektromotor zusätzlich einen Verbrennungsmotor. Dabei kann die Batterie von Hybridfahrzeugen intern über einen Generator mit überschüssiger Energie des Verbrennungsmotors geladen werden. Andere Konzepte, auch als extern aufladbare Hybridfahrzeuge (Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) bekannt, sehen zusätzlich die Möglichkeit vor, die Batterie über das externe Stromnetz aufzuladen.Modern vehicles are increasingly powered by electricity. For this purpose, the vehicles are equipped with an electric motor, which is supplied by a rechargeable battery unit with electrical energy. For the integration of an electric drive in the drive train of a vehicle different concepts are known. So electric vehicles are based on a purely electric drive, with a battery is charged via an external power grid. Hybrid vehicles also include an internal combustion engine in addition to the electric motor. In this case, the battery of hybrid vehicles can be charged internally via a generator with excess energy of the engine. Other concepts, also known as plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), also provide the option of charging the battery via the external power grid.
Zum Laden der Batterie über das externe Stromnetz werden Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge an Ladestationen angeschlossen. Derartige Ladestationen können an Stellplätzen, beispielsweise in Garagen, oder ähnlich zum existierenden Tankstellensystem in Form von Stromtankstellen realisiert sein. Die Zahl der Ladestationen ist jedoch derzeit noch gering. Das heißt, Fahrer müssen die Reichweite bis zur nächsten Lademöglichkeit berücksichtigen.To charge the battery via the external power grid, electric vehicles or hybrid vehicles are connected to charging stations. Such charging stations can be realized at parking spaces, for example in garages, or similar to the existing filling station system in the form of charging stations. The number of charging stations is currently still low. This means that drivers have to consider the range until the next charging option.
Aus
Neben der Verfügbarkeit von Ladestationen ist beim Laden der Batterie zu berücksichtigen, dass eine Vollladung einige Stunden in Anspruch nehmen kann. Bei kürzeren Ladezeiten erhöht sich wegen des dazu notwendigen erhöhten Stromes der Verschleiß in der Batterie. Die Batterie altert also schneller. Daher besteht ein anhaltendes Interesse daran, die Ladestrategie für elektrisch angetriebene Fahrzeuge weiter zu verbessern.In addition to the availability of charging stations is to consider when charging the battery that a full charge can take several hours. With shorter charging times increases due to the necessary increased current of the wear in the battery. The battery ages faster. Therefore, there is a continuing interest in further improving the charging strategy for electrically powered vehicles.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Laden einer Batterie in einem Fahrzeug vorgeschlagen, das folgende Schritte umfasst:
- a) Initialisieren eines Ladevorgangs,
- b) Bereitstellen von fahrerspezifischen Daten, die zumindest Fahrziele und Fahrzeiten betreffen,
- c) Ermitteln eines Zielladezustandes in Abhängigkeit von den fahrerspezifischen Daten, und
- d) Laden der Batterie bis zum Erreichen des Zielladezustandes.
- a) initializing a charging process,
- b) providing driver-specific data which relate at least to travel destinations and travel times,
- c) determining a Zielladezustandes depending on the driver-specific data, and
- d) Charging the battery until reaching the destination charge state.
Die Erfindung ermöglicht es, die Batterie im Fahrzeug so zu laden, dass ein Fahrer seine Zielorte erreichen kann und trotzdem in Standzeiten des Fahrzeuges der Ladezustand nicht zu einer überhöhten Alterung führt.The invention makes it possible to charge the battery in the vehicle so that a driver can reach his destinations and still does not lead to excessive aging in service life of the vehicle, the state of charge.
In einer Ausführungsform kann das Initialisieren des Ladevorgangs erfolgen, indem eine Kopplung zwischen dem Fahrzeug und einer Ladestation erkannt wird. Dazu können das Fahrzeug und die Ladestation jeweils ein Ladeelement umfassen, über welches elektrische Energie übertragen wird. Die Verbindung zum Übertragen von elektrischer Energie kann als drahtgebundene oder eine drahtlose Verbindung zwischen den Ladeelementen ausgebildet sein. Beispielsweise können die Ladeelemente als Ladestecker ausgestaltet sein, wobei die elektrische Energie drahtgebunden über eine Leitung übertragen wird. Zum Initialisieren des Ladevorgangs wird beispielsweise das Zusammenstecken der Ladestecker erfasst. Alternativ kann eine induktive Kopplung von Fahrzeug und Ladestation vorliegen. Weiter alternativ können die Ladeelemente fahrzeugseitig als photovoltaisches Element und ladestationseitig als Lichtquelle ausgestaltet sein, wobei elektrische Energie drahtlos über optische Signale auf das Fahrzeug übertragen wird. Zum Initialisieren des Ladevorgangs wird beispielsweise erfasst, dass ein von der Lichtquelle der Ladestation ausgesandtes optisches Signal vom photovoltaischen Element am Fahrzeug empfangen wird. Weiter alternativ ist auch eine induktive Kopplung zum drahtlosen Übertragen von elektrischer Energie möglich.In one embodiment, initialization of the charging process may be accomplished by detecting a coupling between the vehicle and a charging station. For this purpose, the vehicle and the charging station may each comprise a charging element, via which electrical energy is transmitted. The connection for transmitting electrical energy may be formed as a wired or a wireless connection between the charging elements. For example, the charging elements can be designed as a charging connector, wherein the electrical energy is transmitted via a wired wire. To initialize the charging, for example, the mating of the charging connector is detected. Alternatively, there may be an inductive coupling of vehicle and charging station. Further alternatively, the charging elements on the vehicle side can be designed as a photovoltaic element and charging station side as a light source, wherein electrical energy is transmitted wirelessly via optical signals to the vehicle. To initialize the charging process For example, detects that an emitted from the light source of the charging station optical signal is received by the photovoltaic element on the vehicle. Further alternatively, an inductive coupling for wireless transmission of electrical energy is possible.
In einer weiteren Ausführungsform werden die fahrerspezifischen Daten als elektronische Daten von einer komponentengebundenen Speichereinheit und/oder von einer mobilen Speichereinheit bereitgestellt. Die komponentengebundene Speichereinheit ist zum Beispiel an das Fahrzeug oder an die Ladestation gebunden. Als mobile Speichereinheit eignen sich mobile Geräte, wie Smartphones oder Tablet-PCs, USB-Sticks, Speicherkarten oder solche, die einen Zugriff auf Cloud-Server erlauben.In another embodiment, the driver-specific data is provided as electronic data from a component-bound storage unit and / or from a mobile storage unit. The component-bound storage unit is bound to, for example, the vehicle or the charging station. Mobile devices such as smartphones or tablet PCs, USB sticks, memory cards or those that allow access to cloud servers are suitable as mobile storage units.
Weiterhin bezeichnen fahrerspezifische Daten solche Daten, die zumindest Fahrziele und Fahrzeiten eines oder mehrerer Fahrer des Fahrzeuges betreffen. Dies können insbesondere Kalenderdaten sein. So können Fahrerprofile auf der Speichereinheit gespeichert sein, die mit Hilfe einer Fahreridentifikation abgerufen, verarbeitet und/oder verändert werden können. Beispielsweise gibt der Fahrer mit Hilfe einer Mensch-Maschine-Schnittstelle des Fahrzeugs oder der Ladestation, etwa über einen Schalter, einen Touchscreen oder einer Eingabeeinheit, die Fahreridentifikation ein und legt damit das Fahrerprofil mit den dazugehörigen fahrerspezifischen Daten fest. So können fahrerspezifische Daten, wie Kalenderdaten, bereitgestellt werden, die einem oder mehreren Fahrern zugeordnet sind. Wird das Fahrzeug von einem nicht registrierten Fahrer benutzt, kann die Funktion auch deaktiviert werden. Das heißt, es werden keine fahrerspezifischen Daten bereitgestellt und das oben genannte Verfahren wird nicht durchgeführt.Furthermore, driver-specific data designate such data which concern at least travel destinations and travel times of one or more drivers of the vehicle. This can be calendar data in particular. Thus, driver profiles can be stored on the memory unit, which can be retrieved, processed and / or changed with the aid of a driver identification. For example, the driver enters the driver identification with the aid of a human-machine interface of the vehicle or the charging station, for example via a switch, a touchscreen or an input unit, thereby determining the driver profile with the associated driver-specific data. Thus, driver-specific data, such as calendar data, can be provided, which are assigned to one or more drivers. If the vehicle is used by an unregistered driver, the function can also be deactivated. That is, no driver-specific data is provided, and the above-mentioned method is not performed.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Zielladezustand aus einer bedarfsabhängigen Energie ermittelt, die eine Gesamtstrecke und eine Effizienz des Fahrzeuges berücksichtigt. Insbesondere wird die bedarfsabhängige Energie aus dem Produkt der Gesamtstrecke und der Effizienz ermittelt. Dabei bezeichnet die Effizienz einen Quotienten aus Reichweite und verbrauchter elektrischer Energie. Diese hängt fahrzeugseitig von Faktoren, wie dem Gewicht und dem Luftwiderstand, und straßenseitig von Faktoren, wie der zurückgelegten Höhendifferenz, ab. Weiterhin hängt die Effizienz von der Auslegung des Fahrzeuges ab, beispielsweise davon, ob das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug mit unterschiedlichen Betriebspunkten oder ein reines Elektrofahrzeug ist. Der Zielladezustand bezeichnet den Ladezustand der Batterie, der genügend Energie bereitstellt, um die Gesamtstrecke nach dem Ladevorgang mit dem Fahrzeug zurücklegen zu können. Der Zielladezustand bezeichnet damit den Ladezustand nach dem Laden der Batterie gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren. Ist der Zielladezustand größer als der maximale Ladezustand der Batterie, kann der Zielladezustand auf den maximal möglichen oder zulässigen Ladezustand der Batterie festgelegt werden. Zusätzlich kann in diesem Fall eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden, dass die Reichweite nicht für die Gesamtstrecke ausreicht.In a further embodiment, the target charge state is determined from a demand-dependent energy that takes into account a total distance and an efficiency of the vehicle. In particular, the demand-dependent energy is determined from the product of the total distance and the efficiency. The efficiency refers to a quotient of range and consumed electrical energy. This depends on the vehicle on factors such as the weight and air resistance, and on the road side of factors such as the height difference covered. Furthermore, the efficiency depends on the design of the vehicle, for example, whether the vehicle is a hybrid vehicle with different operating points or a pure electric vehicle. The target charge state refers to the state of charge of the battery, which provides enough energy to cover the entire distance after charging with the vehicle can. The target charge state thus indicates the state of charge after charging the battery according to the proposed method. If the target charge state is greater than the maximum charge state of the battery, the target charge state can be set to the maximum or permitted state of charge of the battery. In addition, in this case, a warning to the driver may be issued that the range is not sufficient for the total distance.
In einer weiteren Ausführungsform wird aus den fahrerspezifischen Daten ein Ort ermittelt, an dem ein nächster Ladevorgang erfolgt oder erfolgen soll. Der nächste Ladevorgang kann dabei den Ladevorgang bezeichnen, der zeitlich gesehen unmittelbar auf den aktuell durchzuführenden Ladevorgang folgt. Die fahrerspezifischen Daten umfassen dazu insbesondere Kalenderdaten, die zukünftige Fahrziele und Fahrzeiten betreffen. Aus den Kalenderdaten kann beispielsweise bestimmt werden, wann das Fahrzeug zum nächsten Mal, also zeitlich gesehen unmittelbar auf den aktuell durchzuführenden Ladevorgang folgend, an einem Ort mit einer Ladestation, etwa in der heimischen Garage, abgestellt wird. Insbesondere können solche Orte als fahrerspezifische Daten betreffend ein Nutzungsverhalten bereitgestellt werden, wobei die Orte zuvor, also zeitlich gesehen vor dem aktuell durchzuführenden Ladevorgang, zum Laden genutzt wurden. Zusätzlich oder alternativ kann der Fahrer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle des Fahrzeuges oder der Ladestation, etwa dem Schalter, dem Touchscreen oder der Eingabeeinrichtung, Orte von Ladestationen eingeben und/oder eingeben, an welchen Fahrzielen der Kalenderdaten eine Ladestation vorhanden ist, die der Fahrer nutzen kann.In a further embodiment, a location is determined from the driver-specific data at which a next charging process takes place or is to take place. The next charging process can indicate the charging process, which, in terms of time, directly follows the charging process currently being performed. The driver-specific data in particular include calendar data relating to future travel destinations and travel times. From the calendar data can be determined, for example, when the vehicle next time, so in terms of time immediately following the current charge to be performed, at a location with a charging station, such as in the local garage, is parked. In particular, such locations may be provided as driver-specific data relating to a usage behavior, the locations having been used for loading beforehand, that is, in terms of time before the actual charging process to be carried out. Additionally or alternatively, the driver can enter and / or enter locations of charging stations via a man-machine interface of the vehicle or the charging station, such as the switch, the touch screen or the input device, to which destinations of the calendar data there is a charging station which Driver can use.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Gesamtstrecke bis zu dem Ort ermittelt, an dem ein nächster Ladevorgang erfolgt oder erfolgen soll. Hierzu können Kartendaten bereitgestellt werden, und die fahrerspezifischen Daten können mit den bereitgestellten Kartendaten korreliert werden. Beispielsweise werden anhand der Fahrziele Routen berechnet und die entsprechende Gesamtstrecke ermittelt. Das Bereitstellen der Kartendaten, das Berechnen der Routen und/oder das Ermitteln der Gesamtstrecke kann in einem Managementsystem implementiert sein. Alternativ können die Kartendaten von einem Navigationssystem, etwa einem Navigationssystem des Fahrzeugs, bereitgestellt werden, das die Routen berechnet. Auch das Ermitteln der Gesamtstrecke kann als Funktion im Navigationssystem implementiert sein, wobei die ermittelte Gesamtstrecke über eine Kommunikationsverbindung, wie einen CAN-Bus, vom Navigationssystem an das Managementsystem übermittelt wird.In a further embodiment, the total distance is determined up to the location at which a next charging process takes place or is to take place. For this purpose, map data can be provided, and the driver-specific data can be correlated with the provided map data. For example, routes are calculated based on the destinations and the corresponding total distance is determined. The provision of the map data, the calculation of the routes and / or the determination of the total distance can be implemented in a management system. Alternatively, the map data may be provided by a navigation system, such as a navigation system of the vehicle, which calculates the routes. Determining the total distance can also be implemented as a function in the navigation system, wherein the determined total distance is transmitted via a communication link, such as a CAN bus, from the navigation system to the management system.
Weiterhin kann die Effizienz als konstanter Wert pro Kilometer vorgegeben sein, der die vorstehend genannten Faktoren berücksichtigt. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Effizienz variabel sein und unter Berücksichtigung der Beschaffenheit der Gesamtstrecke ermittelt werden. Die bedarfsabhängige Energie EBedarf bestimmt sich dann insbesondere durch das Integral einer variablen Effizienz w(z) über Streckenabschnitte dz. Die variable Effizienz w(z) basiert zum Beispiel auf der Beschaffenheit der Gesamtstrecke, wie der Steigung und der Fahrbahnqualität. Insbesondere wird die Bodenreibung und/oder die Höhendifferenz bei der Berechnung der Effizienz berücksichtigt. Furthermore, the efficiency can be given as a constant value per kilometer which takes into account the factors mentioned above. Alternatively or additionally, the efficiency may be variable and determined taking into account the nature of the total distance. The demand-dependent energy E demand is then determined in particular by the integral of a variable efficiency w (z) over sections dz. The variable efficiency w (z) is based, for example, on the nature of the total distance, such as the grade and the roadway quality. In particular, the soil friction and / or the height difference is taken into account in the calculation of the efficiency.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Zielladezustand unter Berücksichtigung eines Sicherheitspuffers ermittelt. Der Zielladezustand mit Sicherheitspuffer entspricht insbesondere der Summe aus dem Zielladezustand und einem prozentualen Anteil des Zielladezustandes. Der prozentuale Anteil kann 0 bis 20 % betragen.In a further embodiment, the destination load state is determined taking into account a security buffer. The destination load state with security buffer corresponds in particular to the sum of the destination load state and a percentage of the destination load state. The percentage can be 0 to 20%.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Zielladezustand unter Berücksichtigung eines vorgegebenen optimalen Ladezustandes ermittelt. Der optimale Ladezustand bezeichnet dabei den Ladezustand, bei dem die Alterungseffekte in der Batterie minimal sind. Optimale Ladezustände können in Form einer Tabelle bereitgestellt werden, in der vorgegebene optimale Ladezustände gespeichert sind, beispielsweise in Abhängigkeit des Alters der Batterie. Optimal ist hierbei im Sinne einer möglichst geringen kalendarischen Alterung zu verstehen. Beispielsweise ist die kalendarische Alterung umso stärker, je höher der Ladezustand beim Parken ist. Optimale Ladezustände können beispielsweise im Rahmen von Alterungsexperimenten bestimmt werden. Ist der optimale Ladezustand größer als der ermittelte Zielladezustand, wird die Batterie bis Erreichen des optimalen Ladezustands geladen. In a further embodiment, the target charge state is determined taking into account a predetermined optimum state of charge. The optimum state of charge indicates the state of charge, in which the aging effects in the battery are minimal. Optimal states of charge can be provided in the form of a table in which predetermined optimal states of charge are stored, for example as a function of the age of the battery. Optimal here is to be understood in the sense of the least possible calendar aging. For example, the higher the state of charge when parking, the stronger the calendar aging. Optimal states of charge can be determined, for example, in the context of aging experiments. If the optimum state of charge is greater than the determined target charge state, the battery is charged until the optimum state of charge is reached.
In einer weiteren Ausführungsform betreffen die fahrerspezifischen Daten das Nutzungsverhalten eines Fahrers, das beim Ermitteln des Zielladezustandes berücksichtigt wird. So werden insbesondere Orte gespeichert, an denen Ladevorgänge in der Vergangenheit durchgeführt wurden. Diese werden beispielsweise beim Ermitteln des Ortes berücksichtigt, an dem der nächste Ladevorgang erfolgt oder erfolgen soll. Zusätzlich oder alternativ werden tatsächliche benötigte Ladezustände und die dafür ermittelten Zielladezustände bei zuvor durchgeführten Ladevorgängen gespeichert. Diese können beim Ermitteln des Zielladezustandes in nachfolgenden Ladevorgängen berücksichtigt werden. Insbesondere können für Ladevorgänge mit der gleichen Gesamtstrecke eine tatsächlich benötigte Energie beziehungsweise ein entsprechender Ladezustand als Zielladezustand verwendet werden.In a further embodiment, the driver-specific data relate to the user behavior of a driver, which is taken into account when determining the destination charge state. In particular, locations are stored in which loading operations have been carried out in the past. These are taken into account, for example, when determining the location at which the next charging process takes place or should take place. Additionally or alternatively, actual required charging states and the destination charge states determined therefor are stored in previously performed charging processes. These can be taken into account when determining the destination load state in subsequent load operations. In particular, for charging operations with the same total distance, an actually required energy or a corresponding state of charge can be used as the destination charge state.
Weiterhin kann ein aktueller Ladezustand berücksichtigt werden. Der aktuelle Ladezustand bezeichnet dabei den Ladezustand, den die Batterie vor dem Ladevorgang aufweist. In einer weiteren Ausführungsform wird die Batterie um die Differenz zwischen dem Zielladezustand und dem aktuellen Ladezustand aufgeladen.Furthermore, a current state of charge can be taken into account. The current state of charge indicates the state of charge that the battery has before charging. In another embodiment, the battery is charged by the difference between the target charge state and the current charge state.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Bei der Computereinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Modul zur Implementierung eines Managementsystems eines Fahrzeuges oder einer Ladestation oder eines Subsystems des Managementsystems handeln. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung oder auf einem tragbaren Speichermedium wie einer Speicherkarte, einer entfernbaren CD-ROM, einer DVD oder einem USB-Stick. Zusätzlich oder alternativ kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung, wie einem Server oder einem Cloud-Server, zum Herunterladen bereitgestellt werden, z.B. über ein Datennetzwerk, wie das Internet oder eine Kommunikationsverbindung, wie eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung.According to the invention, a computer program is also proposed according to which one of the methods described herein is performed when the computer program is executed on a programmable computer device. For example, the computing device may be a module for implementing a management system of a vehicle or a charging station or a subsystem of the management system. The computer program may be stored on a machine-readable storage medium, such as on a permanent or rewritable storage medium or in association with a computer device or on a portable storage medium such as a memory card, a removable CD-ROM, a DVD or a USB stick. Additionally or alternatively, the computer program may be provided for download on a computing device, such as a server or a cloud server, e.g. via a data network such as the Internet or a communication connection such as a telephone line or a wireless connection.
Erfindungsgemäß vorgeschlagen wird weiterhin ein Managementsystem zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahren mit folgenden Komponenten:
- a) einer Komponente zum Initialisieren eines Ladevorgangs,
- b) einer Komponente zum Bereitstellen von fahrerspezifischen Daten, die zumindest Fahrziele und Fahrzeiten betreffen,
- c) einer Komponente zum Ermitteln eines Zielladezustandes in Abhängigkeit von den fahrerspezifischen Daten, und
- d) einer Komponente zum Laden der Batterie bis zum Erreichen des Zielladezustandes.
- a) a component for initializing a charging process,
- b) a component for providing driver-specific data which relate at least to travel destinations and travel times,
- c) a component for determining a destination load state as a function of the driver-specific data, and
- d) a component for charging the battery until reaching the Zielladezustandes.
Bevorzugt ist das Managementsystem ausgebildet und/oder eingerichtet, die vorstehend beschriebenen Verfahren durchzuführen. Dabei können die vorstehend beschriebenen Verfahren als Funktionen in dem Managementsystem implementiert sein. Die Komponenten des Managementsystems sind weiter bevorzugt funktionale Komponenten, die nicht notwendigerweise Teil einer einzigen physikalischen Einheit sind.The management system is preferably designed and / or set up to carry out the methods described above. In this case, the methods described above can be used as functions in the Be implemented management system. The components of the management system are more preferably functional components that are not necessarily part of a single physical entity.
Weiterhin kann das Managementsystem in einer Batterieeinheit des Fahrzeuges oder in einer Steuereinheit der Ladestation realisiert sein. In der Batterieeinheit des Fahrzeuges ist das Managementsystem insbesondere als Batteriemanagementsystem ausgebildet, das beispielsweise ein Subsystem zum Laden der Batterie gemäß der vorstehend beschriebenen Verfahren umfasst. Furthermore, the management system can be implemented in a battery unit of the vehicle or in a control unit of the charging station. In the battery unit of the vehicle, the management system is designed, in particular, as a battery management system which, for example, comprises a subsystem for charging the battery according to the methods described above.
Weiter erfindungsgemäß werden ein Fahrzeug und eine Ladestation mit vorstehend beschriebenem Managementsystem vorgeschlagen. Dabei kann das Fahrzeug eine Batterieeinheit mit einer Batterie und dem vorstehend beschriebenen Managementsystem umfassen. Die Batterie kann weiterhin eine oder mehrere Batteriezellen oder Akkumulatorzellen umfassen. Bevorzugt ist die Batterie mit Ladestationen verbindbar. Die Ladestation kann an ein externes Stromnetz angeschlossen sein und eine Steuereinheit mit dem vorstehend beschriebenen Managementsystem umfassen. Bevorzugt ist die Ladestation mit Batterien von Fahrzeugen verbindbar.Further according to the invention, a vehicle and a charging station are proposed with the above-described management system. In this case, the vehicle may comprise a battery unit with a battery and the management system described above. The battery may further comprise one or more battery cells or accumulator cells. Preferably, the battery can be connected to charging stations. The charging station may be connected to an external power grid and comprise a control unit with the management system described above. Preferably, the charging station can be connected to batteries of vehicles.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Erfindung ermöglicht es, den Ladevorgang vorausschauend durchzuführen, dadurch die Batterie minimal zu belasten und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten, ohne den Komfort für den Fahrer zu beeinträchtigen. Wird die Batterie dauerhaft unterhalb der Vollladung betrieben, wirkt sich dies auch auf die Alterung aus. So altert eine vollgeladene Batterie schneller als eine halb geladene Batterie. Die Batterie wird also so geladen, dass ein Fahrer seine Zielorte zwar erreichen kann, der Ladezustand aber in Standzeiten des Fahrzeuges nicht zu einer überhöhten Alterung führt.The invention makes it possible to carry out the charging process in a forward-looking manner, thereby minimizing the load on the battery and ensuring a long service life without impairing the comfort for the driver. If the battery is operated permanently below the full charge, this also has an effect on aging. So a fully charged battery ages faster than a half-charged battery. The battery is thus charged so that a driver can reach his destinations, but the state of charge does not lead to excessive aging in the service life of the vehicle.
Insbesondere die Kopplung der Ladestrategie an fahrerspezifische Daten ermöglicht einen effizienteren Ladevorgang. So wird der Ladevorgang an die fahrerspezifischen Gegebenheiten angepasst. Beispielsweise ist eine Vollladung nicht notwendig, solange ein geringerer Ladezustand als Zielladezustand für die zu fahrende Strecke ausreicht. Damit bleibt dem Fahrer ein mehrstündiges Laden, etwa während der Nachtzeit, erspart und er kann in kurzer Zeit einen Ladezustand erreichen, der auf die zu fahrenden Strecken angepasst ist. Dies ist insbesondere für Berufspendler oder Gelegenheitsfahrer nützlich, die meist kurze Strecken zurücklegen und dementsprechend dauerhaft mit weniger Ladung in der Batterie auskommen. In particular, the coupling of the charging strategy to driver-specific data enables a more efficient charging process. Thus, the charging process is adapted to the driver-specific conditions. For example, a full charge is not necessary, as long as a lower state of charge than Zielladezustand sufficient for the route to be traveled. This saves the driver several hours of charging, for example during the night, and he can reach a state of charge in a short time, which is adapted to the routes to be traveled. This is particularly useful for commuters or occasional drivers, who usually travel short distances and thus get along permanently with less charge in the battery.
Die vorgeschlagene Ladestrategie ermöglicht also nicht nur eine Schonung der Batterie, sondern auch eine Zeitersparnis. Darüberhinaus kann der Zielladezustand so gewählt werden, dass optimale Bedingungen im Hinblick auf den Alterungszustand der Batterie geben sind. Die Batterie wird dann minimal belastet und stellt trotzdem die notwendige Energie zum Zurücklegen der zu fahrenden Strecke bereit. Zudem kann die Ladestrategie lernfähig ausgestaltet sein, wodurch die Genauigkeit beim Ermitteln des Zielladezustands erhöht wird.The proposed charging strategy thus not only protects the battery, but also saves time. Moreover, the target charge state can be selected to give optimum conditions with respect to the aging state of the battery. The battery is then minimally loaded and still provides the necessary energy to cover the route to be traveled. In addition, the charging strategy can be designed to be adaptive, whereby the accuracy in determining the destination charge state is increased.
Insgesamt ist somit der Ladevorgang durch die vorrausschauende Ladestrategie derart optimiert, dass die Nutzung des Fahrzeuges und die Alterung der Batterie optimal aufeinander abgestimmt sind. Die vorgeschlagene Ladestrategie erhöht dabei die Lebensdauer der Batterie ohne Komforteinbußen für den Fahrer und kann damit zur Akzeptanz von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen beitragen.Overall, the charging process is thus optimized by the predictive charging strategy such that the use of the vehicle and the aging of the battery are optimally matched to each other. The proposed charging strategy increases the life of the battery without sacrificing comfort for the driver and can thus contribute to the acceptance of electrically powered vehicles.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail in the following description.
Es zeigen:Show it:
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten und Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei in Einzelfällen auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar components and elements are denoted by the same or similar reference numerals, and in individual cases to dispense with a repeated description of these components or elements. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Das Fahrzeug
Zum Initialisieren eines Ladevorgangs umfasst das Batteriemanagementsystem
Weiterhin umfasst das Batteriemanagementsystem
Aus den Fahrzielen und Fahrzeiten wird in der Einheit
Der ermittelte Zielladezustand SOCZiel wird einer Einheit
Das System der
Zum Initialisieren eines Ladevorgangs umfasst die Steuereinheit
Weiterhin umfasst das die Steuereinheit
Aus den Fahrzielen und Fahrzeiten ermittelt die Einheit
Der ermittelte Zielladezustand SOCZiel wird über die Kommunikationsverbindung
In einem ersten Schritt
In einem zweiten Schritt
Ist der Ort des nächsten Ladevorgangs bestimmt, wird in einem dritten Schritt
In einem vierten Schritt
In einem fünften Schritt
Ist der Zielladezustand SOCZiel kleiner als 100% der Batteriekapazität kann zusätzlich ein Sicherheitspuffer s (Angabe in %) eingerechnet werden. Der Zielladezustand SOCZiel ergibt sich dann zu:
In einem sechsten Schritt
In einem siebten Schritt
Ist der Zielladezustand SOCZiel größer als der optimale Ladezustand SOCOpt, bleibt der Zielladezustand SOCZiel unverändert. Ist der Zielladezustand SOCZiel kleiner als der optimale Ladezustand SOCOpt, wird der optimale Ladezustand SOCOpt als Zielladezustand SOCZiel festgelegt. If the target charge state SOC target is greater than the optimal charge state SOC Opt , the target load state SOC destination remains unchanged. If the target charge state SOC target is smaller than the optimum charge state SOC Opt , the optimal charge state SOC Opt is set as the target charge state SOC target .
In einem achten Schritt
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann im Batteriemanagementsystem
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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