DE102014216816A1

DE102014216816A1 - Lebenserhaltungssystem und -verfahren für ein Batterieelektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102014216816A1
Application number: DE102014216816.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Edward Loftus; Perry Robinson MacNeille; John Proietty
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2015-03-05
Also published as: CN104417388A; US9156369B2; CN104417388B; US20150066258A1

Abstract

Batterieelektrofahrzeug-Lebenserhaltungssystem für ein Batterieelektrofahrzeug. Das System kann mindestens ein Steuerelement enthalten, das angepasst ist, um Ladestationsstandortdaten zu empfangen; eine Fahrzeugbatterie, die eine Schnittstelle mit dem mindestens einen Steuerelement hat, wobei das mindestens eine Steuerelement angepasst ist, um Ladezustandsdaten von der Fahrzeugbatterie zu empfangen; und das mindestens eine Steuerelement angepasst ist, um basierend auf den Ladezustandsdaten und den Ladestationsstandortdaten eine Probabilität, dass das Fahrzeug mindestens eine Batterieladestation erreichen wird, zu ermitteln. Ein Batterieelektrofahrzeug-Lebenserhaltungsverfahren wird ebenfalls offenbart.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lebenserhaltungssystem und -verfahren für ein Batterieelektrofahrzeug (BEV). Insbesondere betreffen Ausführungsbeispiele ein BEV-Lebenserhaltungssystem und -verfahren, bei dem an einen Betreiber eines BEV Daten geliefert werden, welche die Wahrscheinlichkeit, dass das BEV eine Ladestation erreichen wird, gemäß dem aktuellen Ladezustand der Fahrzeugbatterie anzeigen.
Unter manchen Umständen können sich die Batterien von elektrisch betriebenen Fahrzeugen elektrisch entladen. Die Eventualität eines Liegenbleibens auf der Straße mit einer entleerten Traktionsbatterie ist für Betreiber von BEVs möglich. Diese Eventualität ist möglicherweise besonders problematisch für BEV-Betreiber oder -Insassen mit speziellen Bedürfnissen.
Bereichsschätzungsalgorithmen für Batterieelektrofahrzeuge (BEVs) sind fähig, den Ladezustand (SOC) der Traktionsbatterie des Fahrzeugs vorherzusagen, den künftigen Energieverbrauch und mithin die Wahrscheinlichkeit des Erreichens eines konkreten Ziels oder eines konkreten Bereichsumfangs entweder entlang einer geplanten Strecke oder um die momentane Position des Fahrzeugs herum vorherzusagen. Anhand von Ladestationsstandortdaten entweder von Cloud-Quellen (Content Delivery Network) oder von internen On-Board-Fahrzeugdatenbanken ist das Vorhandensein von Ladequellen, die innerhalb (oder nicht innerhalb) des Bereichs des Fahrzeugs sind, einfach identifizierbar.
Dementsprechend kann ein BEV-Lebenserhaltungssystem und -verfahren wünschenswert sein, bei dem an einen Betreiber eines BEV Daten geliefert werden, welche die Wahrscheinlichkeit, dass das BEV eine Ladestation erreichen wird, gemäß dem aktuellen Ladezustand der Fahrzeugbatterie anzeigen. Diese Fähigkeit kann ermöglichen, dass ein Fahrzeugbetreiber bei geringer bis keiner Wahrscheinlichkeit des Erreichens einer Ladestation weiterfährt oder alternativ den Betrieb des Fahrzeugs sicher einstellt, Unterstützung anfordert und die verbleibende Traktionsbatterieladung für „Lebenserhaltungsfunktionen“ nutzt, bis Hilfe kommt.
Ausführungsbeispiele der Offenbarung betreffen allgemein ein Batterieelektrofahrzeug-Lebenserhaltungssystem für ein Batterieelektrofahrzeug. Das System kann mindestens ein Steuerelement enthalten, das angepasst ist, um Ladestationsstandortdaten zu empfangen; eine Fahrzeugbatterie, die eine Schnittstelle mit dem mindestens einen Steuerelement hat, wobei das mindestens eine Steuerelement angepasst ist, um Ladezustandsdaten von der Fahrzeugbatterie zu empfangen; und das mindestens eine Steuerelement angepasst ist, um basierend auf den Ladezustandsdaten und den Ladestationsstandortdaten eine Probabilität, dass das Fahrzeug mindestens eine Batterieladestation erreichen wird, zu ermitteln.
Ausführungsbeispiele der Offenbarung betreffen weiter allgemein ein Batterieelektrofahrzeug-Lebenserhaltungsverfahren. Das Verfahren kann Erhalten von Ladezustandsdaten und Ladestationsstandortdaten enthalten; Ermitteln einer Probabilität, dass ein Batterieelektrofahrzeug mindestens eine Ladestation erreichen wird, basierend auf den Ladezustandsdaten und den Ladestationsstandortdaten; und Kommunizieren der Probabilität, dass das Batterieelektrofahrzeug die mindestens eine Ladestation erreichen wird, an einen Betreiber des Fahrzeugs. Der Betreiber des Fahrzeugs kann diese Funktion möglicherweise deaktivieren.
Ausführungsbeispiele der Offenbarung werden nun lediglich beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Blockschema eines Batterieelektrofahrzeugs (BEV) gemäß einem Ausführungsbeispiel des BEV-Lebenserhaltungssystems ist;
2 ein Liniendiagramm ist, das die Probabilität, dass ein BEV eine Ladestation erreichen wird, als Funktion des Ladezustands der Fahrzeugtraktionsbatterie und der Distanz zu Ladestationen in der Nähe des BEV veranschaulicht;
3 ein Ablaufschema eines Ausführungsbeispiels des BEV-Lebenserhaltungsverfahrens ist; und
4 eine Probabilitätsdichte-Zeit-Kurve ist, welche die Probabilität, dass ein Benutzer Unterstützung bekommt, während eines Zeitraums darstellt.
Die folgende ausführliche Beschreibung ist hinsichtlich der Art lediglich exemplarisch und soll die beschriebenen Ausführungsformen oder die Anwendung und die Nutzungen der beschriebenen Ausführungsformen nicht einschränken. Wie hierin genutzt, hat das Wort „exemplarisch“ oder „beispielhaft“ die Bedeutung „als Beispiel, Beispielsfall oder der Veranschaulichung dienend“. Jede hierin als „exemplarisch“ oder „beispielhaft“ beschriebene Implementierung ist nicht zwangsläufig als gegenüber anderen Implementierungen bevorzugt oder vorteilhaft auszulegen. Alle unten beschriebenen Implementierungen sind exemplarische Implementierungen, die dargelegt werden, um dem Fachmann die praktische Umsetzung der Offenbarung zu ermöglichen, und sollen den Schutzbereich der Ansprüche nicht einschränken. Ferner sind die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht ausschließlich und Ausführungsformen oder Implementierungen außer denjenigen, die hierin beschrieben werden und die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen, sind möglich. Des Weiteren ist keine Bindung durch eventuelle ausdrücklich erwähnte oder implizierte Theorien vorgesehen, die für das Gebiet der Erfindung, den allgemeinen Stand der Technik, die kurze Darstellung der Erfindung oben oder die folgende ausführliche Beschreibung dargelegt werden.
Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 wird ein exemplarisches Batterieelektrofahrzeug (BEV) 101 gezeigt, das mit einem Ausführungsbeispiel des BEV-Lebenserhaltungssystems 100 ausgestattet ist. Das BEV 101 kann ein beliebiger Typ eines EV (Elektrofahrzeug) oder eines PHEV (extern aufladbares Hybridelektrofahrzeug) sein, das mindestens eine Batterie oder ein Batteriepack und einen Elektromotor zur Fahrzeugfortbewegung verwendet. Zu nicht einschränkenden Beispielen für gewerblich erhältliche BEVs 101, die für die Implementierung des BEV-Lebenserhaltungssystems 100 geeignet sind, gehören das FORD-FOCUS(Marke)-BEV, das FORD-TRANSIT(Marke)-BEV und das FORD-C-MAX(Marke)-PHEV (extern aufladbares Hybridelektrofahrzeug) und das FORD-Fusion(Marke)-PHEV. Das BEV-Lebenserhaltungssystem 100 ist angepasst, um die Probabilität, dass das BEV 101 eine oder mehrere Batterieladestationen in der Nähe des BEV 101 erreichen wird, basierend auf dem Ladezustand (SOC) der Fahrzeugbatterie zu ermitteln. Die ermittelte Probabilität ermöglicht, dass der Fahrzeugbetreiber wählt, ob er bei geringer bis keiner Wahrscheinlichkeit des Erreichens einer Ladestation weiterfahren oder sofort sicher zur Seite fahren möchte, Unterstützung anfordert und die verbleibende Batterieladung für „Lebenserhaltungsfunktionen“ nutzt, bis Hilfe kommt.
Allgemein kann das BEV 101 mindestens ein Fahrzeugsteuerelement 102 enthalten. Eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) 105 hat eine Schnittstelle mit dem Fahrzeugsteuerelement 102. Die MMS 105 kann am Armaturenbrett (nicht gezeigt) des BEV 101 oder an irgendeiner anderen geeigneten zugänglichen Stelle bereitgestellt sein, um zu ermöglichen, dass ein Betreiber des BEV 101 eine Schnittstelle mit dem Fahrzeugsteuerelement 102 zur Steuerung des BEV 101 hat.
Ein Batterieenergiesteuermodul (BECM) 103 kann eine Schnittstelle mit dem Fahrzeugsteuerelement 102 haben. Ein Batteriepack 104 kann eine Schnittstelle mit dem BECM 103 haben. Das Batteriepack 104 kann mindestens eine Traktionsbatterie (nicht gezeigt) enthalten, die einem Elektrotraktionsmotor 107, der die Fortbewegung des BEV 101 entweder allein oder in Kombination mit einer Verbrennungskraftmaschine (nicht gezeigt) bewirkt, elektrischen Strom zuführt. Das BECM 103 ist angepasst, um den Ladezustand (SOC) des Batteriepacks 104 zu überwachen und SOC-Daten 108, die den Ladezustand des Batteriepacks 104 anzeigen, an das Fahrzeugsteuerelement 102 zu übertragen.
Fahrzeugsensoren 114 können eine Schnittstelle mit dem Fahrzeugsteuerelement 102 und mit dem Elektrotraktionsmotor 107 und anderen Betriebskomponenten (nicht gezeigt) des BEV 101 haben. Der Fahrzeugsensor 114 kann angepasst sein, um Fahrzeugsensordaten 116 wie Fahrzeugleistungsdaten und dergleichen zu erfassen und an das Fahrzeugsteuerelement 102 zu übertragen. Die Fahrzeugleistungsdaten enthalten möglicherweise Parameter wie die Geschwindigkeit des BEV 101 und die Rate des Verbrauchs von elektrischem Strom vom Batteriepack 104. Wettervorschaudaten, die von Cloud-Quellen oder einem Content Delivery Network erhalten werden können, und Topografiedaten, die von Navigationssystemgelände-Datenbanken, Cloud-Quellen oder einem Content Delivery Network erhalten werden können, betreffen möglicherweise das Wetter bzw. die Topografie der Strecke, entlang der das BEV 101 fährt.
Ein Navigationssystem 106 kann eine Schnittstelle mit dem Fahrzeugsteuerelement 102 haben. Das Navigationssystem 106 kann Ladestationsstandortdaten 110 empfangen, welche den Standort einer oder mehrerer Elektrobatterieladestationen in der Nähe des BEV 101 und die Distanzen zwischen den Ladestationen und dem BEV 101 anzeigen, und die Ladestationsstandortdaten 110 an das Fahrzeugsteuerelement 102 übertragen. Das Fahrzeugsteuerelement 102 kann angepasst sein, um die Ladestationsstandortdaten 110 auf der MMS 105 anzuzeigen, um zu ermöglichen, dass der Betreiber des BEV 101 die Standorte und die Distanzen der Elektrobatterieladestationen relativ zum BEV 101 ermittelt. In einigen Ausführungsformen empfängt das Fahrzeugsteuerelement 102 die Ladestationsstandortdaten 110 möglicherweise von Cloud-Quellen über ein Content Delivery Network oder einer internen On-Board-Fahrzeugdatenbank.
Das Fahrzeugsteuerelement 102 ist basierend auf den SOC-Daten 108 vom BECM 103, den Fahrzeugsensordaten 116 von den Fahrzeugsensoren 114 und den Ladestationsstandortdaten 110 vom Navigationssystem 106 angepasst zum Ermitteln der Probabilität, dass das BEV 101 eine oder mehrere der Elektrobatterieladestationen, die vom Navigationssystem 106 geortet werden und innerhalb eines Bereichsumfangs für eine konkrete Wahrscheinlichkeit oder Probabilität der Ankunft sind, erreichen wird. Das Fahrzeugsteuerelement 102 ist angepasst, um die ermittelte Probabilität auf der MMS 105 anzuzeigen. Die MMS 105 kann angepasst sein, um dem Betreiber des BEV 101 die Distanzen und die Standorte von Batterieladestationen (nicht gezeigt) in der Nähe des BEV 101 sowie die ermittelte Probabilität, dass das BEV 101 jede der Batterieladestationen erreichen wird, abhängig vom aktuellen Ladezustand (SOC) des Batteriepacks 104 anzuzeigen.
In einigen Ausführungsformen enthält die MMS 105 möglicherweise eine Lebenserhaltungsoption 120, über die der Betreiber des BEV 101 sich entscheiden kann, den weiteren Betrieb des BEV 101 zu beenden und Unterstützung von Rettungspersonal anzufordern. Die Lebenserhaltungsoption 120 kann angepasst sein, um den Betreiber beim Fahren des BEV 101 zur Straßenseite anzuleiten, und kann den Betreiber beim Anfordern von Unterstützung unterstützen.
In einigen Ausführungsformen hat die MMS 105 möglicherweise die Fähigkeit, das GP-Navigationssystem 106 zu nutzen, um den Betreiber des BEV 101 beim Auswählen eines Standorts, an dem das BEV 101 angehalten werden soll (wie zum Beispiel einem Rastplatz oder einem Restaurant), zu unterstützen und eine Strecke zu erstellen, um den Betreiber zu dem Standort hinzuführen. Das Fahrzeugsteuerelement 102 kann unter Nutzung der Distanz zu jedem Standort, des zum Erreichen jedes Standorts erforderlichen SOC, der Probabilität, dass das BEV 101 jeden Standort erreichen wird, und der verbleibenden Batteriezeit an jedem Standort als gewichtete Faktoren den bevorzugten Standort auswählen und für den Betreiber auf der MMS 105 anzeigen.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeugsteuerelement 102 die MMS 105 nutzen, um den Betreiber des BEV 101 beim Optimieren des Stromverbrauchs basierend auf den Bedürfnissen der Fahrzeuginsassen, dem Klima und der erwarteten Zeitdauer, bis Hilfe erwartet ist, zu unterstützen. Bei einigen Anwendungen können Fahrzeuginsassen ohne spezielle Bedürfnisse die Lebenserhaltungsoption 120 für ein angenehmeres Warten auf Unterstützung mit durch das Batteriepack 104 betriebenen Kommunikations- und Infotainmentdiensten auswählen. Eine Einrichtung zum Erhalten von Rettungsankunftwahrscheinlichkeit/-zeitplanung, 122, kann eine Schnittstelle mit dem Fahrzeugsteuerelement 102 haben. Die Einrichtung zum Erhalten von Rettungsankunftwahrscheinlichkeit/-zeitplanung, 122, kann angepasst sein, um die Wahrscheinlichkeit oder die Zeitplanung der Ankunft von Rettungspersonal beim Fahrzeug-BEV 101 für den Fall zu ermitteln, dass die Insassen des BEV 101 sich entscheiden, den weiteren Betrieb des BEV 101 zu beenden und Unterstützung von Rettungspersonal anzufordern. Die Einrichtung zum Erhalten von Rettungsankunftwahrscheinlichkeit/-zeitplanung, 122, kann ein Probabilitätsdichte-Zeit-Diagramm (4) nutzen, das die Probabilität, dass die Insassen Unterstützung bekommen, während eines Zeitraums darstellt.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 ein Liniendiagramm 200 gezeigt, das die Probabilität, dass ein BEV eine Ladestation erreichen wird, als Funktion des Ladezustands der Fahrzeugtraktionsbatterie und der Distanz zu Ladestationen in der Nähe des BEV veranschaulicht. Die durchgezogene Linie im Diagramm stellt die geschätzte Probabilität der Ankunft an einer Ladestation unter Berücksichtigung des aktuellen SOC der Fahrzeugbatterie zu einer beliebigen Zeit auf der Fahrt basierend auf dem geschätzten stochastischen Rauschen bei der Energieberechnung dar. Die gestrichelten Linien im Diagramm stellen die geschätzte Probabilität des Aufrechterhaltens von Lebenserhaltung, bis Hilfe kommt, in zwei unterschiedlichen Szenarios unter Berücksichtigung der stochastischen Variabilität des Energieverbrauchs dar. Wenn die gestrichelte Linie unter der durchgezogenen Linie ist, ist Weiterfahren die sicherste Wahl. Wenn die gestrichelte Linie über der durchgezogenen Linie ist, ist die Lebenserhaltungsoption 120 die sicherste Wahl. Wenn sich die zwei Linien schneiden, kann der Fahrzeugbetreiber über die MMS benachrichtigt werden. Die Berechnungen können in fortlaufenden Intervallen aktualisiert werden, um das Verfahren an sich ändernde Bedingungen anzupassen, während sich das Fahrzeug auf der Strecke fortbewegt.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 ein Ablaufschema 300 eines Ausführungsbeispiels des BEV-Lebenserhaltungsverfahrens gezeigt. Im Block 302 können SOC-Daten, Ladestationsstandortdaten, Fahrzeugsensordaten und Wetter- und Topologiedaten erhalten werden. Im Block 304 kann die Probabilität, dass das BEV eine Ladestation oder Ladestationen in der Nähe des BEV erreichen wird, ermittelt werden. Im Block 306 wird die ermittelte Probabilität an einen Betreiber des Fahrzeugs kommuniziert. Im Block 308 kann eine Ermittlung dahingehend erfolgen, ob die im Block 304 ermittelte Probabilität größer als eine zuvor ermittelte Schwellenprobabilität ist. Falls die im Block 304 ermittelte Probabilität größer als die Schwellenprobabilität ist, kann bei dem Verfahren zu Block 302 zurückgekehrt werden. Falls die im Block 304 ermittelte Probabilität genauso groß wie oder kleiner als die Schwellenprobabilität ist, lässt sich das Verfahren im Block 310 fortsetzen. Im Block 310 kann die Probabilität einer Rettung als Funktion der Zeit ermittelt werden. In einigen Ausführungsformen lässt sich die Probabilität anhand einer Probabilitätsdichte-Zeit-Kurve (4) ermitteln.
Im Block 312 kann eine Ermittlung dahingehend erfolgen, ob der Betreiber des Fahrzeugs eine Lebenserhaltungsoption aktivieren möchte. Falls ja, kann der Betreiber des BEV im Block 314 beim Auswählen eines Standorts, um das BEV anzuhalten, unterstützt und eine Strecke erstellt werden, um den Betreiber zum ausgewählten Standort hinzuführen. Falls nein, kann die Lebenserhaltungsoption im Block 316 aufgehoben werden.
Wenngleich die Ausführungsformen dieser Offenbarung hinsichtlich bestimmter exemplarischer Ausführungsformen beschrieben wurden, versteht es sich, dass die speziellen Ausführungsformen Zwecken der Veranschaulichung dienen und nicht einschränken, denn für den Fachmann ergeben sich weitere Variationen.

Claims

Lebenserhaltungssystem für ein Batterieelektrofahrzeug, umfassend mindestens ein Steuerelement, das angepasst ist, um Ladestationsstandortdaten zu empfangen; eine Fahrzeugbatterie, die eine Schnittstelle mit dem mindestens einen Steuerelement hat, wobei das mindestens eine Steuerelement angepasst ist, um Ladezustandsdaten von der Fahrzeugbatterie zu empfangen; und das mindestens eine Steuerelement angepasst ist, um basierend auf den Ladezustandsdaten und den Ladestationsstandortdaten eine Probabilität, dass das Fahrzeug mindestens eine Batterieladestation erreichen wird, zu ermitteln.
System nach Anspruch 1, das weiter mindestens einen Fahrzeugsensor, der eine Schnittstelle mit dem mindestens einen Steuerelement hat, umfasst, wobei das mindestens eine Steuerelement angepasst ist, um Fahrzeugsensordaten von dem mindestens einen Fahrzeugsensor zu empfangen.
System nach Anspruch 2, wobei die Fahrzeugsensordaten Fahrzeugleistungsdaten umfassen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Steuerelement weiter Wettervorschaudaten, die von Cloud-Quellen oder einem Content Delivery Network erhalten werden, empfängt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Steuerelement weiter Topografiedaten, die von Navigationssystemgelände-Datenbanken, Cloud-Quellen oder einem Content Delivery Network erhalten werden, empfängt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Steuerelement angepasst ist, um zu ermöglichen, dass ein Betreiber des Fahrzeugs den weiteren Betrieb des Fahrzeugs beendet und Unterstützung von Rettungspersonal anfordert.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Steuerelement angepasst ist, um einen Betreiber des Fahrzeugs beim Auswählen eines Standorts, an dem das Fahrzeug angehalten werden soll, zu unterstützen und eine Strecke zu erstellen, um den Betreiber zu dem Standort hinzuführen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiter ein globales Positionsbestimmungssystem, das eine Schnittstelle mit dem mindestens einen Steuerelement hat, umfasst, wobei das mindestens eine Steuerelement angepasst ist, um die Ladestationsstandortdaten vom globalen Positionsbestimmungssystem zu empfangen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, die eine Schnittstelle mit dem mindestens einen Steuerelement hat, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelle angepasst ist, um die Probabilität, dass das Fahrzeug mindestens eine Batterieladestation erreichen wird, zu kommunizieren.
Verfahren für ein Lebenserhaltungssystem eines Batterieelektrofahrzeuges, insbesondere zur Durchführung auf einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches Folgendes umfasst: Erhalten von Ladezustandsdaten und Ladestationsstandortdaten; Ermitteln einer Probabilität, dass ein Batterieelektrofahrzeug mindestens eine Ladestation erreichen wird, basierend auf den Ladezustandsdaten und den Ladestationsstandortdaten; und Kommunizieren der Probabilität, dass das Batterieelektrofahrzeug die mindestens eine Ladestation erreichen wird, an einen Betreiber des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 10, das weiter einen Betreiber des Batterieelektrofahrzeugs umfasst, um eine Lebenserhaltungsoption zum Anfordern von Unterstützung einzuschalten.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, das weiter Unterstützen des Betreibers des Batterieelektrofahrzeugs beim Auswählen eines Standorts, an dem das Batterieelektrofahrzeug angehalten werden soll, und Erstellen einer Strecke, um den Betreiber zu dem Standort hinzuführen, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, das weiter Erhalten von Fahrzeugsensordaten umfasst, und wobei Ermitteln einer Probabilität, dass ein Batterieelektrofahrzeug mindestens eine Ladestation erreichen wird, Ermitteln einer Probabilität, dass ein Batterieelektrofahrzeug mindestens eine Ladestation erreichen wird, basierend auf den Ladezustandsdaten, den Ladestationsstandortdaten und den Fahrzeugsensordaten umfasst.