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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine batteriedynamische Leistungsanzeige für ein Elektrofahrzeug.
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Beim Betrieb von Elektrofahrzeugen, d. h. Kraftfahrzeugen mit wenigstens einem Elektromotor (Traktionsmotor) zum Antreiben von wenigstens einem Rad (bspw. reine Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybrid-Fahrzeuge, serielle Hybridfahrzeuge, etc.) wird dem Fahrer nach dem Stand der Technik mittels einer fahrzeugseitigen Anzeigevorrichtung die maximal mögliche elektrische Leistung des Elektrofahrzeugs angezeigt. Die angezeigte Leistung umfasst jedenfalls die Leistung des elektromotorischen Antriebs (Leistung, die für das Fahren zur Verfügung steht), kann ergänzend aber auch die Leistung eines üblicherweise in Elektrofahrzeugen vorgesehenen Systems zur Energierückgewinnung (Rekuperation; Energierückgewinnung beim Bremsen) umfassen.
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Die Anzeige kann bspw. angelehnt an die herkömmliche Form und Anzeige eines Drehzahlmessers (0 bis max. Drehzahl) den Bereich von einer minimalen bis zu der maximalen Leistung des Elektrofahrzeugs (bspw. 0 kW bis 200 kW) für den elektromotorischen Antrieb anzeigen, daneben sind weitere Darstellungsformen bekannt, wie etwa in Form von wenigstens einem Balkendiagramm, etc.
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Die Leistung, die – bei aktuellen Elektrofahrzeugen üblicherweise zum Einsatz kommende – wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien (sog. Traktionsbatterien, nachfolgend oftmals auch verallgemeinernd als „elektrischer Energiespeicher” bezeichnet) zur Verfügung stellen bzw. aufnehmen können, ist bekanntermaßen abhängig von der Betriebstemperatur und dem Ladezustand der Batterie bzw. der darin vorhandenen Batteriezellen. Umso niedriger der Ladezustand der Batteriezellen ist, desto weniger Leistung kann abgegeben werden. Entsprechendes gilt bei einem Verlassen des optimalen Temperaturbereichs.
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Dieses Verhalten von Lithium-Ionen-Batterien weicht deutlich von dem eines Verbrennungsmotors ab. Ein Verbrennungsmotor kann, solange Kraftstoff zur Verfügung steht, prinzipiell immer seine volle Leistung bereitstellen. Auch wenn bspw. nur noch wenige Liter Kraftstoff zur Verfügung stehen, kann ein Fahrer das Kraftfahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine immer noch mit Maximalgeschwindigkeit fahren.
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Abweichend hierzu ist ein Fahrer eines Elektrofahrzeugs in einem Fall, bei dem der elektrische Energiespeicher seines Elektrofahrzeugs zum großen Teil entleert ist und/oder sich der elektrische Energiespeicher außerhalb seines optimalen Temperaturbereichs befindet (bspw. eine zu niedrige Temperatur aufweist), mit der Tatsache konfrontiert, dass die ihm angezeigte maximal mögliche Leistung seines Fahrzeugs zum aktuellen Zeitpunkt nicht abrufbar ist.
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Hierdurch ergibt sich der Nachteil, dass ein Fahrer (Kunde) in einer solchen Situation eine hohe Leistungsverfügbarkeit erwartet, diese aber nicht zur Verfügung steht und der Fahrer (Kunde) folglich mit dem Fahrverhalten unzufrieden ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil des Stands der Technik zu überwinden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Anzeigeeinrichtung gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird eine Anzeigeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie dazu eingerichtet ist, die zu einem aktuellen Zeitpunkt bei dem Elektrofahrzeug durch die bei dem Elektrofahrzeug zum Antreiben des elektrischen Antriebsmotors oder der elektrischen Antriebsmotoren vorhandene elektrische Energiequelle maximal zur Verfügung stehende (abrufbare) und wahlweise auch die maximal mittels Rekuperation speicherbare (rückgewinnbare) elektrische Leistung anzuzeigen.
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Erhält ein Fahrer erfindungsgemäß eine Information über die aktuell verfügbare und wahlweise auch über die aktuell mittels Rekuperation speicherbare elektrische Leistung angezeigt, hat er die Möglichkeit, die Wirkungsweise des Elektroantriebs besser zu verstehen, sich auf das Verhalten des Elektrofahrzeugs einzustellen und bei Bedarf seine Fahrweise an dieses Verhalten anzupassen.
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Bei einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor ist es dem Fahrer überlassen, ob er mit dem verbleibenden Kraftstoff spritsparend fährt oder nicht. Zwar ist die Restreichweite davon abhängig, ob er spritsparend fährt oder nicht, nicht aber die zur Verfügung stehende, d. h. abrufbare Leistung. Wie oben bereits erwähnt, verhält sich ein Elektrofahrzeug diesbezüglich anders. Dieser Umstand wird einem Fahrer eines Elektrofahrzeugs erfindungsgemäß visualisiert.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung dazu eingerichtet, auch die unter optimalen Bedingungen maximal zur Verfügung stehende und wahlweise auch die maximal mittels Rekuperation speicherbare elektrische Leistung anzuzeigen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Fahrer nicht nur einen „absoluten” Hinweis (bspw. in Form eines Zahlenwerts, in Form eines angezeigten Balkens, in Form eines Kreissegments, etc.) auf die aktuell zur Verfügung stehende oder speicherbare elektrische Leistung erhält, sondern er auch erkennen kann, welcher „Anteil” der unter optimalen Bedingungen maximal zur Verfügung stehenden oder speicherbaren elektrischen Leistung im Augenblick zur Verfügung steht. Eine solche Anzeige ist oftmals anschaulicher und damit kognitiv rascher zu erfassen als die technische Bedeutung eines bloßen Zahlenwerts.
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Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung dazu eingerichtet, die zu einem aktuellen Zeitpunkt bei dem Elektrofahrzeug durch die bei dem Elektrofahrzeug vorgesehene elektrische Energiequelle maximal zur Verfügung stehende und wahlweise auch die maximal mittels Rekuperation speicherbare elektrische Leistung in Form von alpha-numerischen Zeichen, eines Kreissegments, eines Balkens, einer Begrenzungsmarkierung für ein Kreissegment und/oder einer Begrenzungsmarkierung für einen Balken anzuzeigen.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Anzeigeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug weiter dazu eingerichtet ist, einen erklärenden Text anzeigen.
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Die Anzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann bspw. als Bestandteil eines Kombiinstruments und/oder einer Anzeigevorrichtung im Bereich der Mittelkonsole ausgebildet sein.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Anzeigen einer zu einem aktuellen Zeitpunkt bei einem Elektrofahrzeug durch die bei dem Elektrofahrzeug vorgesehene elektrische Energiequelle maximal zur Verfügung stehende und wahlweise auch die maximal mittels Rekuperation speicherbare elektrische Leistung mittels einer fahrzeugseitigen Anzeigevorrichtung.
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Das Verfahren umfasst die Schritte:
- – Ermitteln einer zu einem aktuellen Zeitpunkt bei einem Elektrofahrzeug von der bei dem Elektrofahrzeug zum Antreiben des elektrischen Antriebsmotors oder der elektrischen Antriebsmotoren vorhandenen elektrischen Energiequelle maximal zur Verfügung stehende (abrufbare) und wahlweise mittels Rekuperation speicherbaren elektrischen Leistung, und
- – Anzeigen einer Information über die zu dem aktuellen Zeitpunkt maximal zur Verfügung stehende und wahlweise auch mittels Rekuperation speicherbare elektrische Leistung auf der fahrzeugseitigen Anzeigevorrichtung.
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Die vorliegende Erfindung umfasst auch alle Ausgestaltungen des Verfahrens, die sich für einen Fachmann ohne weiteres aus der Beschreibung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, ihrer vorteilhaften Weiterbildungen und der Figuren ergeben. Die entsprechenden Ausführungen sind ohne weiteres auf das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung übertragbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Im nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung überwiegend in Bezug auf die durch die Anzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angezeigten Informationen näher erläutert. Dies deshalb, da das technische Prinzip, auf dem die Anzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beruht, keiner besonderen Beschränkung unterliegt. So kann die Anzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf jeder bekannten oder zukünftig bekannt werdenden Technik beruhen, wie bspw. einer Flüssigkristallanzeige, einer LED-Anzeige, einer OLED-Anzeige, einer Matrixanzeige, etc. Die Anzeigeeinrichtung kann eine separat im Elektrofahrzeug vorgesehen Baugruppe sein, oder auch Bestandteil einer Anzeigevorrichtung, wie etwa eines Kombiinstruments und/oder einer Anzeigevorrichtung im Bereich der Mittelkonsole (etwa einer Displayeinrichtung mit freiprogrammierbarer Oberfläche). Auch kann die Anzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nur als ein auf einer entsprechend eingerichteten digitalen Recheneinrichtung ablauffähig installierter Programmcode vorliegen, wobei durch Ausgabe von entsprechenden Steuerungsbefehlen durch die Anzeigeeinrichtung eine entsprechende Anzeige mittels einer Anzeigevorrichtung (etwa Kombiinstrument, Anzeigevorrichtung im Bereich der Mittelkonsole, Anzeigevorrichtung im Dachbereich, Head-Up-Display, etc.) anzeigbar ist
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Es zeigen:
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1 eine Anzeige nach dem Stand der Technik;
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2 ein erstes Beispiel für eine Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 ein zweites Beispiel für eine Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 ein drittes Beispiel für eine Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 ein viertes Beispiel für eine Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung;
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6 ein fünftes Beispiel für eine Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7 ein sechstes Beispiel für eine Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Beispiel für eine Anzeige nach dem Stand der Technik bei einem Elektrofahrzeug bezüglich der maximal zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung 2 (bspw. „200 kW”) und der maximal mittels Rekuperation rückgewinnbaren elektrischen Leistung 3 (bspw. „100 kW”). Diese Zahlenangaben sind ergänzt um die jeweils zugehörigen Begriffe „Fahren” 4 und „Bremsen” 5. In dem in 1 gezeigten Beispiel wird die aktuell abgerufene bzw. aktuell gespeicherte elektrische Leistung innerhalb der zwei aneinandergrenzenden Ringsegmente 6 angezeigt, wobei jedes der Ringsegmente 6 umso mehr „gefüllt” ist, umso mehr elektrische Leistung abgerufen bzw. gespeichert wird.
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Des Weiteren kann bei der Anzeige nach dem Stand der Technik ein Ladezustand 7 des elektrischen Energiespeichers (wiederaufladbaren Batterie, Traktionsbatterie) angezeigt werden, im vorliegenden Beispiel in Form eines liegenden Balkens, der umso mehr „gefüllt” ist, umso mehr der elektrische Energiespeicher geladen ist. Die Anzeige kann um eine schriftliche Erläuterung (bspw. „Ladezustand”) und um alphanumerische Angaben (bspw. 0% und 100%) ergänzt sein.
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2 zeigt ein erstes Beispiel für eine Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Fall, bei dem der Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 100% oder geringfügig darunter beträgt. In einem solchen Fall kann der elektrische Energiespeicher nur noch in vergleichsweise geringem Umfang elektrische Energie mittels Rekuperation aufnehmen. Dies wird bei dem in 2 dargestellten Beispiel dem Fahrer dadurch angezeigt, dass – abweichend vom Stand der Technik gemäß 1 – der aktuell mögliche Wert für mittels Rekuperation speicherbare elektrische Leistung 8 angezeigt wird (bspw. 10 kW).
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Gemäß einer Abwandlung der Anzeige gemäß 2 ist es auch möglich, dass im Bereich der Anzeige für die elektrische Leistung, die aktuell gespeichert wird (hier im Bereich des linken Ringsegments 6) eine Begrenzungsmarkierung 9 angezeigt wird, der den angezeigten Bereich begrenzt, über den hinaus aktuell keine elektrische Leistung mehr gespeichert werden kann. Wie in 2 gezeigt ist, kann diese Begrenzungsmarkierung um eine entsprechende alphanumerische Anzeige 8 ergänzt sein.
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7 zeigt noch eine weitere mögliche Abwandlung der Anzeige gemäß der 2 und 3. Wie in 7 gezeigt ist, kann die Anzeigeeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung auch dazu eingerichtet sein, einen erklärenden Text 10 anzuzeigen (bspw. „Batterie voll, Energierückgewinnung eingeschränkt”).
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Die Anzeigeeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung kann selbstverständlich dazu eingerichtet sein, die in den 2, 3 und 7 gezeigten Anzeigen in beliebiger Kombination anzeigen zu können, etwa in Form einer um einen erklärenden Text 10 ergänzten Anzeige gemäß 3.
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Auch sei hier noch einmal erwähnt, dass eine in den Figuren gezeigte „hufeisenförmige” Anzeige (durch zwei aneinander grenzende Ringsegmente 6) lediglich ein Beispiel von vielen darstellt, wie eine aktuell abgerufene bzw. gespeicherte elektrische Leistung angezeigt werden kann. Gleiches gilt für die Anzeige eines Ladezustands einer elektrischen Energiespeichereinrichtung.
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In den 4 bis 6 sind verschiedene Möglichkeiten einer Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Fall dargestellt, bei dem der elektrische Energiespeicher zu einem großen Teil entladen ist. Wie oben bereits erläutert wurde, sind die derzeit verfügbaren elektrischen Energiespeicher bei einem solchen Zustand nicht mehr in der Lage, derart viel elektrischen Strom abzugeben, dass die maximale Leistung für den Vortrieb des Elektrofahrzeugs zur Verfügung steht.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem solchen Fall dem Fahrer wenigstens die aktuell maximal zur Verfügung stehende elektrische Leistung 11 (bspw. 50 kW) angezeigt (siehe 4). Ein Fahrer kann hierdurch erkennen, dass für den Vortrieb des Elektrofahrzeugs nur noch etwa 25% der maximalen Leistung zur Verfügung stehen.
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Die 5 und 6 zeigen Beispiele für eine Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung, die grundsätzlich Gebrauch machen von den Abwandlungen, wie sie bereits in Bezug auf die 3 und 7 beschrieben wurden.
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Ein Fahrer kann eine ihm angezeigte, verringerte, aktuell zur Verfügung stehende elektrische Leistung bei seiner Fahrweise berücksichtigen und so auch gefährliche Verkehrssituationen vermeiden. Steht nur noch ein Bruchteil an elektrischer Leistung zur Verfügung, hat dies auch Einfluss auf das Beschleunigungsverhalten des Elektrofahrzeugs. Ein Fahrer, dem dies bewusst ist, da es ihm gemäß der vorliegenden Erfindung angezeigt wird, wird somit Situationen vermeiden, die eine besonders „rasante” Beschleunigung erfordern – zu der das Elektrofahrzeug in der gegebenen Situation aber nicht in der Lage ist – und kann so bspw. gefährliche Situation beim Einscheren oder Einfädeln in fließenden Straßenverkehr vermeiden.
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Zusammenfassend kann man festhalten, dass die Leistung, die bspw. Lithium-Ionen-Zellen zur Verfügung stellen bzw. aufnehmen können, abhängig ist von der Betriebstemperatur und dem Ladezustand. Je leerer die Zellen sind, desto weniger Leistung kann angeboten werden, selbiges gilt für das Verlassen des optimalen Temperaturbereichs. Dieses Verhalten weicht von dem eines Verbrennungsmotors ab, der prinzipiell immer dieselbe Leistung bereitstellen kann, bei dem bspw. mit nur noch wenigen Litern Restkraftstoff immer noch die Maximalgeschwindigkeit möglich. Dies ist bei derzeit verfügbaren elektrischen Energiespeichern (bspw. Lithium-Ionen-Zellen) nicht der Fall.
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Dieses Verhalten eines elektromotorischen Antriebs wird einem Fahrer nach dem Stand der Technik nicht visualisiert. Vielmehr wird dem Fahrer eines Elektrofahrzeugs heute nur die maximale Leistung des Fahrzeuges dargestellt (bspw. 200 kW), etwa in Anlehnung an die Darstellung eines Drehzahlmessers. Diese Leistung ist zu einem aktuellen Zeitpunkt aber gegebenenfalls gar nicht abrufbar, weil bspw. die Lithium-Ionen-Zellen einen zu niedrigen Ladezustand aufweisen und/oder zu kalt sind. Der Fahrer (Kunde) erwartet in einem solchen Fall eine hohe Leistungsverfügbarkeit, diese ist jedoch nicht gegeben und er ist daher mit dem Fahrverhalten unzufrieden.
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Zwar könnte man bei einem Elektrofahrzeug den Betrieb des elektrischen Energiespeichers (der Traktionsbatterie) auf einen Bereich beschränken, bei dem in jedem Fall die als maximal (d. h. unter optimalen Bedingungen) zur Verfügung stehend angezeigte elektrische Leistung auch tatsächlich zur Verfügung steht. Dies wäre jedoch mit einer kostenintensiven Überdimensionierung des elektrischen Energiespeichers verbunden.
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Anstatt dem Fahrer nur die maximale und unter optimalen Bedingungen verfügbare Leistung des Elektrofahrzeugs anzuzeigen, erhält der Fahrer gemäß der vorliegenden Erfindung eine Information darüber angezeigt, welche Leistung zu einem aktuellen Zeitpunkt maximal abgerufen bzw. gespeichert werden kann.
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Die hierfür erforderlichen Daten stehen in Elektrofahrzeugen nach dem Stand der Technik zur Verfügung, da der elektrische Energiespeicher (die Traktionsbatterie) diese Daten ohnehin zur Regelung des Antriebstrangs an entsprechende Einrichtungen des Elektrofahrzeugs übermittelt.
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Wird einem Fahrer gemäß der vorliegenden Erfindung eine batteriedynamische Leistungsanzeige mit der aktuell verfügbaren bzw. mittels Rekuperation speicherbaren Leistung angezeigt, hat er die Möglichkeit, die Wirkungsweise des Elektroantriebs besser zu verstehen, sich auf das Verhalten des Elektrofahrzeuges einzustellen und bei Bedarf seine Fahrweise an dieses Verhalten anzupassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anzeigeeinrichtung
- 2
- maximal zur Verfügung stehende elektrische Leistung
- 3
- maximal mittels Rekuperation speicherbare elektrische Leistung
- 4
- „Fahren”
- 5
- „Bremsen”
- 6
- Ringsegmente
- 7
- Ladezustandsanzeige
- 8
- aktuell maximal mittels Rekuperation speicherbare elektrische Leistung
- 9
- Begrenzungsmarkierung
- 10
- erklärender Text
- 11
- aktuell maximal zur Verfügung stehende elektrische Leistung
