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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs.
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Fahrzeuge mit einem Elektroantrieb (d. h. mit einem Elektromotor, der für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird) umfassen typischerweise einen Energiespeicher, der eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb des Elektromotors zu speichern. Die elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeugs (auch als Traktionsenergie bezeichnet) wird typischerweise elektrochemisch in dem Energiespeicher gespeichert. Beispielhafte Energiespeicher umfassen ein oder mehrere Li-Ionen basierte Speicherzellen.
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Der elektrische Energiespeicher umfasst eine begrenzte Kapazität zur Speicherung von Traktionsenergie. Dabei ist derzeit die mit der begrenzten Kapazität erreichbare Reichweite eines Fahrzeugs geringer als die Reichweite, die mit einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor erreicht werden kann. Es kann somit vorkommen, dass der Energiespeicher auf einer Fahrstrecke, welche die Reichweite des Fahrzeugs überschreitet, ein oder mehrmals aufgeladen werden muss. Die Ladevorgänge des elektrischen Energiespeichers können längere Zeit in Anspruch nehmen, was für einen Fahrer des Fahrzeugs möglicherweise nicht akzeptabel ist. Es besteht somit die Gefahr, dass Fahrzeuge mit Elektroantrieb nicht für längere Fahrstrecken eingesetzt werden.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, Fahrzeug mit Elektroantrieb in effizienter Weise auch für längere Fahrstrecken (welche die Reichweite des Fahrzeugs überschreiten) verwendbar zu machen. Insbesondere befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe, es einem Nutzer des Fahrzeugs zu ermöglichen, in effizienter Weise die Dauer eines Ladevorgangs zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Anpassung der Ladeleistung für den Ladevorgang eines Energiespeichers eines Fahrzeugs (insbesondere eines Straßenfahrzeugs) beschrieben. Der Energiespeicher ist eingerichtet, elektrische Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs zu speichern. Das Verfahren umfasst das Ermitteln von einer ersten Ladeleistung für den Ladevorgang. Das Ermitteln von der ersten Ladeleistung kann z. B. umfassen, das Erfassen von einer Eingabe über eine Eingabe/Ausgabe-Einheit (z. B. über ein Infotainmentsystem) des Fahrzeugs. Insbesondere kann über die Eingabe/Ausgabe-Einheit eine Liste von möglichen Ladeleistungen ausgegeben werden, die von einem Nutzer des Fahrzeugs ausgewählt werden können. Die erste Ladeleistung kann dabei Teil dieser Liste sein. Es kann dann eine Auswahl aus der angezeigten Liste erfasst werden.
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Das Verfahren umfasst weiter das Detektieren, dass die erste Ladeleistung in einem Express-Ladeleistungs-Bereich von Ladeleistungen liegt, die statistisch zu einer Lebensdauer-Reduzierung des Energiespeichers führen, welche gleich wie oder größer als ein erster Schwellenwert ist. Dabei kann der erste Schwellenwert um einen bestimmten Faktor (z. B. 10%, 20% oder mehr) über einem Minimalwert der Lebensdauer-Reduzierung liegen, die statistisch durch einen Ladezyklus bewirkt wird. Der Minimalwert der Lebensdauer-Reduzierung wird dabei typischerweise bei einer Ladeleistung erreicht, die kleiner als die erste Ladeleistung ist. In der über die Eingabe/Ausgabe-Einheit ausgegebenen Liste von möglichen Ladeleistungen kann ein Hinweis darüber ausgegeben werden, dass die erste Ladeleistung zu einer relativ erhöhten Lebensdauer-Reduzierung führt. Somit kann einem Nutzer in effizienter Weise eine erhöhte erste Ladeleistung bereitgestellt werden (und damit die Ladedauer reduziert werden). Andererseits wird einer regelmäßigen Nutzung der erhöhten ersten Ladeleistung entgegengewirkt, und es kann somit eine substantielle Reduzierung der Lebensdauer des Energiespeichers vermieden werden.
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Das Verfahren kann weiter umfassen, das Ermitteln von ein oder mehreren Bedingungen für die Nutzung von einer Ladeleistung aus dem Express-Ladeleistungs-Bereich. Die ein oder mehreren Bedingungen können ein oder mehrere umfassen von: eine Bestätigung dafür, dass ein Hinweis bezüglich eines Lebensdauer-reduzierenden Effektes der ersten Ladeleistung (durch den Nutzer des Fahrzeugs) registriert wurde; eine Gewährleistungsbedingung (z. B. eine Änderung eines Gewährleistungszeitraums für den Energiespeicher); und/oder eine Bedingung bezüglich der Zahlung einer Gebühr für die Nutzung der erhöhten ersten Ladeleistung.
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Das Verfahren kann weiter umfassen, das Ermitteln, ob ein Nutzer des Fahrzeugs die ein oder mehreren Bedingungen für die Nutzung von einer Ladeleistung aus dem Express-Ladeleistungs-Bereich akzeptiert. Das Ermitteln, ob ein Nutzer des Fahrzeugs die ein oder mehreren Bedingungen akzeptiert, kann z. B. umfassen, das Generieren von einer optischen und/oder akustischen Ausgabe über eine Eingabe/Ausgabe-Einheit des Fahrzeugs. Es kann z. B. über die Eingabe/Ausgabe-Einheit ein Hinweis darauf ausgegeben werden, dass für die Nutzung der ersten Ladeleistung ein oder mehreren Bedingungen durch den Nutzer des Fahrzeugs akzeptiert werden müssen. Desweiteren kann eine Aufforderung zum Akzeptieren der ein oder mehreren Bedingungen ausgegeben werden. Außerdem kann über die Eingabe/Ausgabe-Einheit des Fahrzeugs eine Eingabe durch den Nutzer des Fahrzeugs in Bezug auf die ein oder mehreren Bedingungen erfasst werden.
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Das Verfahren umfasst weiter das Laden des Energiespeichers mit der ersten Ladeleistung, wenn ermittelt wird, dass der Nutzer die ein oder mehreren Bedingungen akzeptiert. Insbesondere kann das Laden mit der ersten Ladeleistung nur dann ermöglicht werden, wenn der Nutzer die ein oder mehreren Bedingungen akzeptiert. Andererseits kann das Laden des Energiespeichers auf ein oder mehrere Ladeleistungen beschränkt sein, die geringer sind als die erste Ladeleistung und die typischerweise zu einer relativ kleineren Lebensdauer-Reduzierung führen.
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Durch das Koppeln der Nutzung von einer erhöhten ersten Ladeleistung für einen Express-Ladevorgang mit ein oder mehreren Bedingungen können reduzierte Ladezeiten ermöglicht werden. Andererseits können ein Missbrauch von erhöhten Ladeleistungen und die damit verbundene Lebensdauer-Reduzierung beschränkt werden.
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Das Verfahren kann weiter umfassen, das Laden des Energiespeichers mit einer zweiten Ladeleistung, wenn ermittelt wird, dass der Nutzer die ein oder mehreren Bedingungen nicht akzeptiert. Dabei ist die zweite Ladeleistung kleiner als die erste Ladeleistung. Insbesondere kann die zweite Ladeleistung in einem zulässigen Ladeleistungs-Bereich von Ladeleistungen liegen, die statistisch zu einer Lebensdauer-Reduzierung des Energiespeichers führen, welche gleich wie oder kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist. Dabei ist der zweite Schwellenwert kleiner als der erste Schwellenwert. Beispielsweise kann der erste Schwellenwert den zweiten Schwellenwert um 10%, 20% oder mehr übersteigen. Bei der zweiten Ladeleistung kann es sich um eine Ladeleistung handeln, die statistisch zu einer minimalen Lebensdauer-Reduzierung durch einen Ladezyklus des Energiespeichers führt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuereinheit (z. B. ein Steuergerät) für ein Fahrzeug beschrieben. Das Fahrzeug umfasst einen Energiespeicher, der eingerichtet ist, elektrische Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs zu speichern.
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Die Steuereinheit ist eingerichtet, eine erste Ladeleistung für einen Ladevorgang des Energiespeichers zu ermitteln, und zu erkennen, dass die erste Ladeleistung in einem Express-Ladeleistungs-Bereich von Ladeleistungen liegt, die statistisch zu einer Lebensdauer-Reduzierung des Energiespeichers führen, welche gleich wie oder größer als ein erster Schwellenwert ist. Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, ein oder mehrere Bedingungen für die Nutzung von einer Ladeleistung aus dem Express-Ladeleistungs-Bereich zu ermitteln, und zu ermitteln, ob ein Nutzer des Fahrzeugs die ein oder mehreren Bedingungen für die Nutzung von einer Ladeleistung aus dem Express-Ladeleistungs-Bereich akzeptiert. Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, zu veranlassen, dass der Energiespeicher mit der ersten Ladeleistung geladen wird, (ggf. nur) wenn ermittelt wird, dass der Nutzer die ein oder mehreren Bedingungen akzeptiert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z. B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, welches die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z. B. auf einem Steuergerät) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 ein beispielhaftes Ladesystem für ein Fahrzeug;
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2 einen beispielhaften Zusammenhang zwischen der Lebensdauer-Reduzierung eines Energiespeichers und der Ladeleistung; und
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3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Einstellung der Ladeleistung für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe, es dem Nutzer eines Elektrofahrzeugs in effizienter Weise zu ermöglichen, den Zeitraum für einen Ladevorgang zu verkürzen, um das Elektrofahrzeug auch auf relativ langen Fahrstrecken verwenden zu können, welche die Reichweite des Elektrofahrzeugs (mit einem Ladezyklus eines Energiespeichers des Elektrofahrzeugs) überschreiten.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Ladesystems mit einer Ladestation 110 und einem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 umfasst einen Energiespeicher 102, der mit elektrischer Energie aus der Ladestation 110 aufgeladen werden kann. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Ladedose 104 (in diesem Dokument auch allgemeiner als Schnittstelle bezeichnet) an der ein entsprechender Stecker 111 eines Ladekabels 112 der Ladestation 110 angesteckt werden kann. Die Ladedose 104 und der Stecker 111 bilden ein Stecksystem.
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Der Energiespeicher 102 kann eingerichtet sein, einen Füllstand (auch als State of Charge, SOC, bezeichnet) des Energiespeichers 102 zu ermitteln und einer Steuereinheit 101 bereitzustellen. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, anhand des Füllstands des Energiespeichers 102 eine verbleibende Reichweite des Fahrzeugs 100 zu ermitteln.
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Die Steuereinheit 101 kann weiter eingerichtet sein, einen Ladevorgang des Energiespeichers 102 zu steuern. Insbesondere kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, die über die Schnittstelle 104 bezogene Ladeleistung zu verändern. Zur Erhöhung der Lebensdauer des Energiespeichers 102 (insbesondere eines elektrochemischen Energiespeichers, wie z. B. eines Li-Ionen basierten Energiespeichers) wird dabei typischerweise eine relativ kleine Ladeleistung verwendet.
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2 veranschaulicht beispielhaft die durch einen Ladezyklus bewirkte Reduzierung 202 der Lebensdauer eines Energiespeichers 102. Auf der x-Achse ist die Ladeleistung 201 aufgetragen, die im Rahmen eines Ladezyklus des Energiespeichers 102 verwendet wurde (z. B. die während des Ladevorgangs maximal verwendete Ladeleistung oder die durchschnittlich verwendete Ladeleistung). Auf der y-Achse ist die Reduzierung 202 der Lebensdauer des Energiespeichers 102 (in Anzahl von Ladezyklen) dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Lebensdauer-Reduzierung 202 des Energiespeichers 102 bei Verwendung von relativ kleinen Ladeleistungen 201 in einem zulässigen Ladeleistungs-Bereich 205 statistisch nur jeweils ca. ein Lebenszyklus und damit minimal ist. Insbesondere kann die Lebensdauer-Reduzierung 202 im zulässigen Ladeleistungs-Bereich 205 gleich wie oder kleiner als ein Schwellenwert 208 sein. Bei Verwendung von Ladeleistungen 201, die den zulässigen Ladeleistungs-Bereich 205 übersteigen, wird die Lebensdauer (pro Ladezyklus) statistisch um jeweils mehr als einen Lebenszyklus bzw. um mehr als den Schwellenwert 208 reduziert. Die Reduzierung 202 der Lebensdauer steigt dabei typischerweise mit steigender Ladeleistung 201 an. Beispielsweise liegt die Reduzierung 202 der Lebensdauer in einem Express-Ladeleistungs-Bereich 206 statistisch bei oder über einem Schwellenwert 207, der höher ist als der Schwellenwert 208.
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Es ist somit typischerweise für die Lebensdauer des Energiespeichers 102 vorteilhaft, die Ladeleistung 201 auf den zulässigen Ladeleistungs-Bereich 205 zu beschränken. Andererseits ist es für die Reduzierung der Dauer eines Ladevorgangs vorteilhaft, höhere Ladeleistungen 201 (z. B. in dem Express-Ladeleistungs-Bereich 206) zu ermöglichen. Diese höheren Ladeleistungen 201 führen dann jedoch typischerweise statistisch zu einer erhöhten Reduzierung 202 der Lebensdauer des Energiespeichers 102 (im Vergleich zu einer Ladeleistung 201 aus dem zulässigen Ladeleistungs-Bereich 205).
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Das Fahrzeug 100 kann eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 umfassen, die eingerichtet ist, Informationen (in akustischer und/oder optischer Form) an einen Nutzer des Fahrzeugs 100 auszugeben und/oder Eingaben des Nutzers des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Insbesondere kann die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (d. h. Human Maschine Interface, HMI) bereitstellen. Es kann einem Nutzer ermöglicht werden, über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 des Fahrzeugs 100 eine gewünschte Ladeleistung 201 für einen Ladevorgang einzustellen.
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Beispielsweise kann der Nutzer des Fahrzeugs 100 über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 veranlassen, dass das Fahrzeug 100 mit einer Ladeleistung aus dem zulässigen Ladeleistungs-Bereich 205 geladen wird. Andererseits kann es dem Nutzer des Fahrzeugs 100 ermöglicht werden, über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 eine erhöhte Ladeleistung (z. B. im Express-Ladeleitungs-Bereich 206) einzustellen.
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Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 Informationen bzgl. der Auswahl einer erhöhten Ladeleistung 201 (z. B. einer Ladeleistung 201, die über den zulässigen Ladeleistungs-Bereich 205 hinaus geht) an den Nutzer des Fahrzeugs 100 auszugeben und/oder Bestätigungen von dem Nutzer des Fahrzeugs 100 einzuholen. Beispielsweise kann der Nutzer des Fahrzeugs 100 darauf hingewiesen werden, dass die Auswahl einer erhöhten Ladeleistung 201 zu einer Reduzierung der Lebensdauer des Energiespeichers 102 führen kann und dass ggf. durch die Auswahl einer erhöhten Ladeleistung 201 eine Gewährleistung für den Energiespeicher 102 beeinträchtigt wird. Desweiteren kann der Nutzer des Fahrzeugs 100 aufgefordert werden, bestimmte Bedingungen für die Auswahl einer erhöhten Ladeleistung 201 zu bestätigen. Beispielsweise kann der Nutzer des Fahrzeugs 100 aufgefordert werden, geänderte Gewährleistungsbedingungen für den Energiespeicher 102 zu akzeptieren und/oder eine Zahlung für die Auswahl einer erhöhten Ladeleistung 201 zu tätigen. Über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 kann ggf. ein Zahlungsvorgang abgewickelt werden.
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Durch eine über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 bereitgestellte Mensch-Maschine-Schnittstelle kann somit der Nutzer des Fahrzeugs 100 einen Express-Ladevorgang für den Energiespeicher 102 des Fahrzeugs 100 aktivieren. Dabei wird der Nutzer auf die Konsequenzen eines solchen Ladevorgangs hingewiesen und ggf. aufgefordert, ein/oder mehrere Bedingungen für die Nutzung des Express-Ladevorgangs zu akzeptieren. Insbesondere kann der Nutzer aufgefordert werden, eine Gebühr für die Nutzung des Express-Ladevorgangs zu entrichten. Diese Gebühr kann z. B. dazu verwendet werden, erhöhte Gewährleistungskosten, welche durch die erhöhte Ladeleistung 201 entstehen können, zu kompensieren.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Anpassung der Ladeleistung 201 für einen Ladevorgang eines Energiespeichers 102 eines Fahrzeugs 100. Der Energiespeicher 102 ist eingerichtet, elektrische Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs 100 zu speichern. Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln 301 von einer ersten Ladeleistung 201 für den Ladevorgang. Beispielsweise kann ein Nutzer über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 des Fahrzeugs 100 eingeben, dass er das Fahrzeug 100 mit der ersten Ladeleistung 201 laden möchte.
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Das Verfahren 300 kann weiter umfassen, das Detektieren 302, dass die erste Ladeleistung 201 in einem Express-Ladeleistungs-Bereich 206 von Ladeleistungen 201 liegt, die statistisch zu einer Lebensdauer-Reduzierung 202 des Energiespeichers 102 führen, welche gleich wie oder größer als ein erster Schwellenwert 207 ist. Der erste Schwellenwert 207 kann z. B. um 10% oder 20% oder mehr über der Lebensdauer-Reduzierung 202 liegen, die durch eine zweite Ladeleistung 201 bewirkt wird, die innerhalb von dem zulässigen Ladeleistungs-Bereich 205 liegt. Es kann somit ermittelt werden, dass durch die erste Ladeleistung 201 statistisch eine besonders hohe Lebensdauer-Reduzierung 202 verursacht wird.
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Außerdem kann das Verfahren 300 umfassen, das Ermitteln 303 von ein oder mehreren Bedingungen für die Nutzung von einer Ladeleistung 201 aus dem Express-Ladeleistungs-Bereich 206. Beispielsweise kann die Nutzung einer solchen erhöhten Ladeleistung 201 mit geänderten Gewährleistungsbedingungen und/oder mit der Zahlung einer Gebühr gekoppelt sein.
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Das Verfahren 300 umfasst weiter, das Ermitteln 304, ob ein Nutzer des Fahrzeugs 100 die ein oder mehreren Bedingungen für die Nutzung von einer Ladeleistung 201 aus dem Express-Ladeleistungs-Bereich 206 akzeptiert. Das Laden 305 des Energiespeichers 102 mit der ersten Ladeleistung 201 kann ggf. nur dann durchgeführt werden, wenn ermittelt wird, dass der Nutzer die ein oder mehreren Bedingungen akzeptiert. Andererseits kann das Laden des Energiespeichers 102 auf ein oder mehrere Ladeleistungen 201 im zulässigen Ladeleistungs-Bereich 205 beschränkt sein.
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Es wird somit einem Nutzer des Fahrzeugs 100 ermöglicht, in effizienter Weise die Ladeleistung zum Laden des Energiespeichers 102 zu erhöhen. Andererseits wird die Nutzung einer erhöhten Ladeleistung mit ein oder mehreren Bedingungen gekoppelt, so dass die damit verbundene Lebensdauer-Reduzierung 202 oder die daraus resultierenden Konsequenzen begrenzt werden können.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
