DE102016000318B4 - Method for the electrical preconditioning of a passenger compartment of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum elektrischen Vorklimatisieren einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, bei welchem eine Batterie des Fahrzeugs zum Laden an eine ortsfeste Ladeinfrastruktur mit einer gegebenen Ladeleistung angeschlossen ist und an einem voreingestellten Startzeitpunkt (t0) die Vorklimatisierung beendet oder zumindest eine Vorlaufzeit (VL) der Vorklimatisierung abgelaufen sein soll, wobei folgende Schritte vorgesehen sind:- Ermittlung eines Weckzeitpunktes (ts) für den Beginn der Vorklimatisierung, ab welchem die Leistung für die Vorklimatisierung aus der Ladeinfrastruktur entnommen wird,- kontinuierliche Ermittlung der nutzbaren Leistung (LLade) aus der Ladeinfrastruktur,- kontinuierliche Ermittlung der nutzbaren Batterieenergie (Wbatt) der Batterie,- Bestimmung einer maximal möglichen Laufzeitdauer (Tmax), die bei einer Nutzung der ermittelten nutzbaren Batterieenergie (Wbatt) für die Vorklimatisierung ausreicht, indem der Wert der nutzbaren Batterieenergie (Wbatt) durch einen den Leistungsverbrauch für die Vorklimatisierung begrenzenden und vorgegebenen Leistungsdeckelwert (LD) dividiert wird, und- Bestimmung eines Umschaltzeitpunktes (t1), ab welchem für die Vorklimatisierung zusätzlich zur Energie aus der Ladeinfrastruktur eine auf den Leistungsdeckelwert (LD) begrenzte Energie aus der Batterie entnommen wird, wobei der Umschaltzeitpunkt (t1) derart bestimmt ist, dass die Restzeitdauer (TR) ausgehend von dem Startzeitpunkt (t0) bis zu diesem Umschaltzeitpunkt (t1) kleiner als die maximal mögliche Laufzeitdauer (Tmax) ist.Method for electrical preconditioning of a passenger compartment of a vehicle, in which a battery of the vehicle is connected to a stationary charging infrastructure with a given charging power for charging and the preconditioning ends at a preset starting time (t0) or at least a lead time (VL) of the preconditioning should have expired The following steps are provided: - Determination of a wake-up time (ts) for the start of pre-air conditioning, from which the power for pre-air conditioning is taken from the charging infrastructure, - Continuous determination of the usable power (LLade) from the charging infrastructure, - Continuous determination of the usable battery energy (Wbatt) of the battery, - Determination of a maximum possible runtime (Tmax), which is sufficient for pre-air conditioning when using the determined usable battery energy (Wbatt) by dividing the value of the usable battery energy (Wbatt) by one of the power The specified power cap value (LD), which limits the consumption for the pre-air conditioning, is divided, and - Determination of a switchover time (t1) from which, in addition to the energy from the charging infrastructure, an energy limited to the power cap value (LD) is taken from the battery for pre-air conditioning, whereby the switchover time (t1) is determined in such a way that the remaining time (TR) starting from the start time (t0) up to this switchover time (t1) is less than the maximum possible running time (Tmax).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Vorklimatisieren einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, bei welchem eine Batterie des Fahrzeugs zum Laden an eine ortsfeste Ladeinfrastruktur mit einer gegebenen Ladeleistung angeschlossen ist.The invention relates to a method for the electrical preconditioning of a passenger compartment of a vehicle, in which a battery of the vehicle is connected for charging to a stationary charging infrastructure with a given charging power.
Um im Stillstand befindliche Fahrzeuge optimal temperieren zu können, ist es bspw. für Hybridfahrzeuge bekannt, die notwendige Energie zum Betreiben einer Klimaanlage zum Heizen oder Kühlen des Fahrzeuginnenraums im Stillstand aus den vorhandenen elektrischen Energiespeichern zu nutzen. So beschreibt die
Aus der
Bei einem Verfahren zum Vorklimatisieren eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs wird gemäß der
Aus der
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Ferner wird in dieser
Wenn die Energie für die Vorklimatisierung ausschließlich aus der Ladeinfrastruktur entnommen wird, besteht in Abhängigkeit der Ladeleistung, insbesondere wenn diese sehr gering ist, die Gefahr, dass zum Abfahrtszeitpunkt nicht der gewünschte Klimatisierungszustand im Fahrzeug erreicht wird.If the energy for the pre-air conditioning is taken exclusively from the charging infrastructure, depending on the charging power, especially if this is very low, there is a risk that the desired air conditioning status will not be achieved in the vehicle at the time of departure.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Vorklimatisierung eines an eine Ladeinfrastruktur angeschlossenen Fahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs anzugeben. So soll im Zeitpunkt eines voraussichtlichen Abfahrtstermins ein maximal möglicher Komfort hinsichtlich des Klimatisierungszustandes im Fahrzeug realisiert werden. Ferner soll bei einem Sofortstart der Vorklimatisierung aufgrund einer aktuellen Abfahrtsentscheidung des Benutzers in einer möglichst kurzen Zeitdauer ein hoher Klimatisierungskomfort erreicht werden.It is therefore the object of the invention to provide an improved method for preconditioning a vehicle connected to a charging infrastructure, in particular a hybrid vehicle. In this way, the maximum possible comfort with regard to the air conditioning status in the vehicle should be achieved at the time of an expected departure date. Furthermore, with an immediate start of the preconditioning, a high level of air conditioning comfort should be achieved in the shortest possible time on the basis of a current departure decision by the user.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und mit den Merkmalen des Patentanspruches 3.This object is achieved by a method with the features of
Ein Fahrzeug, bei welchem das mit Bezug auf die Figuren beschriebene Verfahren zum elektrischen Vorklimatisieren einer Fahrgastzelle zum Einsatz kommen kann, ist als Hybridfahrzeug ausgebildet und beispielsweise über ein Ladekabel an eine Ladeinfrastruktur oder Ladestation mit gegebener Ladeleistung als externe elektrische Energieversorgung angeschlossen.A vehicle in which the method described with reference to the figures for electrical preconditioning of a passenger compartment for Can be used, is designed as a hybrid vehicle and connected, for example, via a charging cable to a charging infrastructure or charging station with a given charging power as an external electrical energy supply.
Bei der elektrischen Vorklimatisierung wird der Fahrgastraum des Fahrzeugs vor dem Abfahrtszeitpunkt gekühlt, gelüftet oder geheizt. Der Zeitpunkt des Beginns der Vorklimatisierung liegt daher vor einem solchen Abfahrtszeitpunkt. Die für die Vorklimatisierung erforderliche Kälteleistung oder Heizleistung wird bspw. mit einem elektrischen Klimakompressor oder bspw. einem Elektroheizer oder einer Wärmepumpe erzeugt. Der Zeitpunkt des Beginns der Vorklimatisierung kann in Abhängigkeit des Abfahrtszeitpunktes bestimmt werden, bspw. per Timerprogrammierung, und wird daher im folgenden auch abfahrtszeitbasierte Vorklimatisierung genannt. Ferner ist es auch möglich, in einem aktuellen Zeitpunkt die Vorklimatisierung zu starten (Sofortstart).With electrical pre-air conditioning, the vehicle's passenger compartment is cooled, ventilated or heated before departure. The time of the start of the preconditioning is therefore before such a departure time. The cooling or heating output required for pre-air conditioning is generated, for example, with an electric air conditioning compressor or, for example, an electric heater or a heat pump. The time of the start of the pre-air conditioning can be determined as a function of the departure time, for example by timer programming, and is therefore also referred to below as departure-time-based pre-air conditioning. It is also possible to start the preconditioning at a current point in time (immediate start).
Wenn die Ladeleistung der Ladeinfrastruktur ausreichend hoch ist, wird die Energie für die Vorklimatisierung ausschließlich aus der Ladeinfrastruktur entnommen. Im anderen Fall, wenn die Ladeleistung zu niedrig ist, wird keine Vorklimatisierung auf Basis reiner Ladeleistung durchgeführt, sondern das im folgenden beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt, bei welchem zugunsten der Vorklimatisierung die Batterie entladen wird.If the charging capacity of the charging infrastructure is sufficiently high, the energy for the pre-air conditioning is taken exclusively from the charging infrastructure. In the other case, if the charging power is too low, no preconditioning is carried out on the basis of pure charging power, but the method according to the invention described below is carried out in which the battery is discharged in favor of the preconditioning.
Bei dem Verfahren zum elektrischen Vorklimatisieren einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs gemäß der erstgenannten Lösung, bei welchem eine Batterie des Fahrzeugs zum Laden an eine ortsfeste Ladeinfrastruktur mit einer gegebenen Ladeleistung angeschlossen ist und an einem voreingestellten Startzeitpunkt die Vorklimatisierung beendet oder zumindest eine Vorlaufzeit der Vorklimatisierung abgelaufen sein soll, sind folgende Schritte vorgesehen:
- - Ermittlung eines Weckzeitpunktes für den Beginn der Vorklimatisierung, ab welchem die Leistung für die Vorklimatisierung aus der Ladeinfrastruktur entnommen wird,
- - kontinuierliche Ermittlung der nutzbaren Leistung aus der Ladeinfrastruktur
- - kontinuierliche Ermittlung der nutzbaren Batterieenergie der Batterie,
- - Bestimmung einer maximal möglichen Laufzeitdauer, die bei einer Nutzung der ermittelten nutzbaren Batterieenergie für die Vorklimatisierung ausreicht, indem der Wert der nutzbaren Batterieenergie durch einen den Leistungsverbrauch für die Vorklimatisierung begrenzenden und vorgegebenen Leistungsdeckelwert dividiert wird, und
- - Bestimmung eines Umschaltzeitpunktes, ab welchem für die Vorklimatisierung zusätzlich zur Energie aus der Ladeinfrastruktur eine auf den Leistungsdeckelwert begrenzte Energie aus der Batterie entnommen wird, wobei der Umschaltzeitpunkt derart bestimmt ist, dass die Restzeitdauer ausgehend von dem Startzeitpunkt bis zu diesem Umschaltzeitpunkt kleiner als die maximal mögliche Laufzeitdauer ist, die mit der elektrischen Energie aus der Batterie erzielt werden kann.
- - Determination of a wake-up time for the start of the preconditioning, from which the power for the preconditioning is taken from the charging infrastructure,
- - Continuous determination of the usable power from the charging infrastructure
- - continuous determination of the usable battery energy of the battery,
- - Determination of a maximum possible runtime that is sufficient when using the determined usable battery energy for pre-air conditioning by dividing the value of the usable battery energy by a predetermined power cap value that limits the power consumption for pre-air conditioning, and
- - Determination of a switching point in time from which, in addition to energy from the charging infrastructure, energy limited to the power cap value is drawn from the battery for pre-air conditioning, the switching point being determined in such a way that the remaining time, starting from the starting point up to this switching point, is less than the maximum is the possible running time that can be achieved with the electrical energy from the battery.
Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist es also zulässig, dass die an die Ladeinfrastruktur angeschlossene Batterie zugunsten der Vorklimatisierung entladen wird.With this method according to the invention, it is therefore permissible for the battery connected to the charging infrastructure to be discharged in favor of pre-air conditioning.
Ausgehend von der Situation, dass die Ladeleistung der Ladeinfrastruktur zu niedrig ist (daher erfolgt eine kontinuierliche Ermittlung der nutzbaren Leistung aus der Ladeinfrastruktur), um ausschließlich auf der Basis derselben die Vorklimatisierung durchzuführen und ein voreingestellter Startzeitpunkt t0 für die abfahrtszeitbasierte Vorklimatisierung vorliegt, soll eine maximal mögliche Laufzeitdauer für eine Vorlaufphase ermittelt werden, während der die Vorklimatisierung mit der Batterieenergie der Batterie und der Leistung aus der Ladeinfrastruktur durchgeführt wird.Based on the situation that the charging capacity of the charging infrastructure is too low (therefore a continuous determination of the usable capacity from the charging infrastructure takes place) in order to carry out the pre-air conditioning exclusively on the basis of this and a preset starting time t0 for the departure-time-based pre-air conditioning should be a maximum possible run time for a preliminary phase during which the pre-air conditioning is carried out with the battery energy of the battery and the power from the charging infrastructure.
Die Bestimmung einer maximal möglichen Laufzeitdauer für die Vorlaufphase VL der Vorklimatisierung für die abfahrtszeitbasierte Vorklimatisierung wird kontinuierlich berechnet. Es muss zunächst anhand der Umgebungstemperatur Utemp ein für die Vorklimatisierung vorgesehener Leistungsdeckelwert LD bestimmt werden. Ein Leistungsdeckelwert LD wird deshalb vorgegeben, damit eine obere Grenze für die Leistungsaufnahme für die Vorklimatisierung besteht und somit unter Einhaltung dieser Leistungsaufnahme eine gewisse Laufzeit garantiert werden kann. Die mögliche Laufzeitdauer Tmax muss kontinuierlich bestimmt werden, da sich je nach Leistung der Ladeinfrastruktur und der tatsächlichen Leistungsaufnahme für die Vorklimatisierung während einer Vorklimatisierung, die ausschließlich über die Ladeleistung erfolgt, der Energieinhalt der Batterie währenddessen ändern kann. So ergibt sich bspw. bei einer nutzbaren Energie Wbatt von 1700 Wh, einer Umgebungstemperatur Utemp von -5 °C und einem Leistungsdeckelwert LD von 5 kW nach der Formel: Tmax = Wbatt/LD eine maximal mögliche Laufzeitdauer für eine Vorlaufphase VL für die Vorklimatisierung von ca. 20 min, bei einem Leistungsdeckelwert von 3,5 kW eine maximal mögliche Laufzeitdauer für eine Vorlaufphase VL von ca. 29 min. Während einer solchen Vorlaufphase VL wird die hierfür erforderliche Energie aus der Batterie und der Ladeinfrastruktur entnommen. Ist das Fahrzeug an keiner Ladeinfrastruktur angeschlossen, so wird die Energie ausschließlichen aus der Batterie entnommen.The determination of a maximum possible duration for the lead phase VL of the pre-air conditioning for the departure-time-based pre-air conditioning is calculated continuously. First of all, a power cap value LD intended for pre-air conditioning must be determined based on the ambient temperature Utemp. A power cap value LD is therefore specified so that there is an upper limit for the power consumption for the preconditioning and thus a certain running time can be guaranteed while maintaining this power consumption. The possible running time Tmax must be determined continuously, since depending on the performance of the charging infrastructure and the actual power consumption for the pre-air conditioning during pre-air conditioning, which takes place exclusively via the charging power, the energy content of the battery can change during this time. For example, with a usable energy Wbatt of 1700 Wh, an ambient temperature Utemp of -5 ° C and a power cap value LD of 5 kW according to the formula: Tmax = Wbatt / LD, a maximum possible running time for a lead phase VL for the pre-air conditioning of 20 min, with a power cap value of 3.5 kW, a maximum possible running time for a lead phase VL of about 29 min. During such a lead phase VL, the energy required for this is drawn from the battery and the charging infrastructure. Is the vehicle on none If the charging infrastructure is connected, the energy is taken exclusively from the battery.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein optimaler Umschaltzeitpunkt bestimmt, bei welchem von einer reinen Nutzung der Leistung aus der Ladeinfrastruktur für die Vorklimatisierung auf eine Nutzung der Energie aus der Batterie und der Leistung aus der Ladeinfrastruktur für die Vorklimatisierung des Fahrzeuginnenraums mit einem maximal vorgegebenen Leistungsdeckel umgeschaltet wird, wenn eine Ladeleistung aus der Ladeinfrastruktur zur Verfügung steht, bei der es sich lohnt, eine Vorklimatisierung durchzuführen. Dabei ist dieser Umschaltzeitpunkt so bestimmt, dass ab diesem Zeitpunkt die für die Vorklimatisierung zur Verfügung stehende elektrische Leistung auf den vorgegebenen Leistungsdeckelwert erhöht werden kann und mit dieser Leistung, die höher als die Leistung aus der Ladeinfrastruktur sein kann, bis zum voreingestellten Startzeitpunkt, der in der Regel dem vom Benutzer geplanten Abfahrtszeitpunkt entspricht, das Fahrzeug vorklimatisiert wird, d.h., dass zu diesem Startzeitpunkt entweder die Vorklimatisierung oder eine Vorlaufphase der Vorklimatisierung beendet ist, wobei sich an die Vorlaufphase eine Nachlaufphase der Vorklimatisierung anschließen kann. Es kann ein separater Leistungsdeckel für die Nachlaufzeit vorgesehen werden. Um dem Benutzer im von ihm selbst eingestellten Startzeitpunkt den maximal möglichen Klimatisierungskomfort sicherzustellen, wird im Falle einer kleinen Ladeleistung der Ladeinfrastruktur die Batterie des Fahrzeugs, in diesem Fall die Batterie eines Hybridfahrzeugs zugunsten der Vorklimatisierung entladen. Bei einem Hybridfahrzeug ist trotz einer nicht vollgeladenen Batterie die Mobilität durch dessen konventionellen Antrieb (Verbrennungsmotor) sichergestellt. Im Idealfall ist die Ladeleistung aus der Ladeinfrastruktur gleich oder größer als der vorgegebene Leistungsdeckelwert oder gleich oder größer als der reale Verbrauch für die Vorklimatisierung.With this method according to the invention, an optimal switching time is determined at which a switch is made from pure use of the power from the charging infrastructure for pre-air conditioning to using the energy from the battery and the power from the charging infrastructure for pre-air conditioning of the vehicle interior with a maximum specified power cap if a charging capacity is available from the charging infrastructure that makes it worthwhile to carry out preconditioning. This switching point in time is determined in such a way that from this point in time the electrical power available for pre-air conditioning can be increased to the specified power cap value and with this power, which can be higher than the power from the charging infrastructure, up to the preset start time, which is set in usually corresponds to the departure time planned by the user, the vehicle is preconditioned, ie that either the preconditioning or a preconditioning phase of the preconditioning is ended at this starting point, and the preconditioning phase can be followed by a follow-up phase of the preconditioning. A separate power cover can be provided for the delay time. In order to ensure the maximum possible air conditioning comfort for the user at the self-set starting time, the vehicle's battery, in this case the battery of a hybrid vehicle, is discharged in favor of pre-air conditioning in the event of a low charging capacity of the charging infrastructure. In the case of a hybrid vehicle, despite a battery that is not fully charged, mobility is ensured by its conventional drive (combustion engine). In the ideal case, the charging power from the charging infrastructure is equal to or greater than the specified power cap value or equal to or greater than the real consumption for pre-air conditioning.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Weckzeitpunkt zumindest in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur und/oder Innenraumtemperatur des Fahrzeugs ermittelt.According to an advantageous development of the invention, the wake-up time is determined at least as a function of the ambient temperature and / or the interior temperature of the vehicle.
Bei dem Verfahren zum elektrischen Vorklimatisieren einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs gemäß der zweitgenannten Lösung, bei welchem eine Batterie des Fahrzeugs zum Laden an eine ortsfeste Ladeinfrastruktur mit einer gegebenen Ladeleistung angeschlossen ist und in einem aktuellen Zeitpunkt die Vorklimatisierung gestartet wird, sind folgende Schritte vorgesehen:
- - Entnahme der Energie für die Vorklimatisierung aus der Batterie und der Ladeinfrastruktur, wobei die entnommene Leistung auf einen vorgegebenen Leistungsdeckelwert begrenzt wird,
- - laufende Ermittlung der nutzbaren Batterieenergie der Batterie, und
- - Bestimmung eines Umschaltzeitpunktes, ab welchem die Energie für die Vorklimatisierung ausschließlich aus der Ladeinfrastruktur entnommen wird, wobei der Umschaltzeitpunkt derart bestimmt ist, dass im Umschaltzeitpunkt die nutzbare Batterieenergie kleiner als ein erster Schwellwert ist.
- - Extraction of the energy for the pre-air conditioning from the battery and the charging infrastructure, whereby the extracted power is limited to a specified power cap value,
- - ongoing determination of the usable battery energy of the battery, and
- - Determination of a switchover point from which the energy for the pre-air conditioning is taken exclusively from the charging infrastructure, the switchover point being determined in such a way that the usable battery energy is less than a first threshold value at the switch point.
Bei diesem zweitgenannten erfindungsgemäßen Verfahren wird die Vorklimatisierung in einem aktuellen Zeitpunkt durch den Benutzer gestartet. In einem solchen Fall wurde entweder kein voreingestellter Startzeitpunkt durch den Benutzer vorgegeben oder der Benutzer hat sich für einen gegenüber einem voreingestellten Startzeitpunkt früheren Abfahrtszeitpunkt entschieden. Um in einem solchen Fall dennoch einen gewünschten Klimatisierungskomfort im Fahrzeuginnenraum möglichst schnell herzustellen, wird gemäß diesem zweitgenannten erfindungsgemäßen Verfahren die Vorklimatisierung zum aktuellen Zeitpunkt mit Energie aus der Batterie und der Ladeinfrastruktur mit einem Leistungsdeckelwert durchgeführt bis die aus der Batterie nutzbare Energie einen Umschaltzeitpunkt definierenden ersten Schwellwert unterschreitet. Ab diesem Zeitpunkt wird die Vorklimatisierung ausschließlich mit Energie aus der Ladeinfrastruktur weitergeführt. Bei diesem zweitgenannten erfindungsgemäßen Verfahren wird die Vorklimatisierung zunächst mit maximal möglicher Energie aus der Batterie des Fahrzeugs und der Ladeinfrastruktur durchgeführt, bevor anschließend im Umschaltzeitpunkt mit einer durch die Ladeleistung der Infrastruktur gelieferten Energie die Vorklimatisierung weitergeführt wird. Im Idealfall ist die Leistung aus der Ladeinfrastruktur gleich oder größer als der vorgegebene Leistungsdeckelwert oder gleich oder größer als der reale Bedarf für die Vorklimatisierung.In this second-mentioned method according to the invention, the pre-air conditioning is started at a current point in time by the user. In such a case, either no preset start time has been specified by the user or the user has opted for a departure time that is earlier than a preset start time. In order to achieve the desired air conditioning comfort in the vehicle interior as quickly as possible in such a case, according to this second method according to the invention, the pre-air conditioning is carried out at the current point in time with energy from the battery and the charging infrastructure with a power cap value until the energy from the battery defines a switching point in time falls below. From this point in time, the pre-air conditioning will continue to run exclusively with energy from the charging infrastructure. In this second-mentioned method according to the invention, the preconditioning is initially carried out with the maximum possible energy from the battery of the vehicle and the charging infrastructure, before the preconditioning is then continued at the switchover time with energy supplied by the charging power of the infrastructure. In the ideal case, the power from the charging infrastructure is equal to or greater than the specified power cap value or equal to or greater than the real requirement for pre-air conditioning.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß der zweitgenannten Lösung wird die aus der Batterie energetisch versorgte Vorklimatisierung abgebrochen, wenn die nutzbare Batterieenergie unter einen zweiten Schwellwert abgesunken ist. Damit soll insbesondere eine Tiefentladung der Batterie des Fahrzeugs vermieden werden.According to an advantageous embodiment of the invention in accordance with the second-mentioned solution, the pre-air conditioning supplied with energy from the battery is interrupted when the usable battery energy has fallen below a second threshold value. This is particularly intended to avoid deep discharge of the vehicle's battery.
Die erfindungsgemäßen Verfahren sind besonders dafür geeignet, wenn die Ladeleistung der Ladeinfrastruktur kleiner als der für die Vorklimatisierung vorgegebene Leistungsdeckelwert oder geringer als die für die Vorklimatisierung gewünschte Leistung ist. Die Höhe des Leistungsdeckelwertes wird weiterbildungsgemäß in Abhängigkeit der Außentemperatur des Fahrzeugs und/oder der Innenraumtemperatur des Fahrzeugs bestimmt. Die Festlegung eines solchen Leistungsdeckelwertes für die Vorklimatisierung erlaubt die Bestimmung der maximalen Laufzeit, d. h. der Zeitdauer der Vorklimatisierung mit garantierter Leistung.The methods according to the invention are particularly suitable when the charging power of the charging infrastructure is less than the power cap value specified for the pre-air conditioning or less than the power required for the pre-air conditioning. According to a further development, the level of the power cap value is determined as a function of the outside temperature of the vehicle and / or the interior temperature of the vehicle. The definition of such a power cap value for the pre-air conditioning allows the determination of the maximum runtime, ie the duration of pre-air conditioning with guaranteed performance.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine Wertetabelle zur Bestimmung des Leistungsdeckels in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, -
2 ein Zeit-Leistungsdiagramm zur Darstellung eines optimalen Ablaufes einer Vorklimatisierung im Falle eines voreingestellten Startzeitpunktes für die Vorklimatisierung, -
3 ein Zeit-Leistungsdiagramm nach2 zur Ermittlung eines Umschaltzeitpunktes im Falle eines vorangestellten Startzeitpunktes für die Vorklimatisierung gemäß des Verfahrens, -
4 ein Zeit-Leistungsdiagramm zur Darstellung eines optimalen Ablaufes einer Vorklimatisierung im Falle eines Sofortstartes der Vorklimatisierung, und -
5 ein Zeit-Leistungsdiagramm nach4 zur Ermittlung eines Umschaltzeitpunktes im Falle eines Sofortstartes der Vorklimatisierung.
-
1 a table of values to determine the power cover depending on the ambient temperature, -
2 a time-performance diagram to show an optimal sequence of preconditioning in the case of a preset starting time for preconditioning, -
3 a time-performance diagram according to2 to determine a switchover time in the case of a preceding starting time for pre-air conditioning according to the procedure, -
4th a time-performance diagram to illustrate an optimal sequence of preconditioning in the event of an immediate start of preconditioning, and -
5 a time-performance diagram according to4th to determine a changeover point in the event of an immediate start of the preconditioning.
Der Schwellwert für die Ladeleistung, bis zu welchem die Vorklimatisierung ausschließlich auf Basis der Ladeleistung der Ladeinfrastruktur durchgeführt wird, wird in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur des Fahrzeugs bestimmt. Eine solche Ladeleistungsschwelle kann bei einer Umgebungstemperatur von -10 °C bspw. 2,5 kW betragen. Liegt die Ladeleistung unterhalb dieser Schwelle (z. B. 2 kW), so wird eine Vorklimatisierung ausschließlich auf Basis der Leistung der Ladeinfrastruktur nicht durchgeführt. In solch einem Fall begrenzt sich die Dauer TMax auf Tvor. Hier ist die Dauer TMax aus
Der Ablauf einer zugehörigen Vorklimatisierung ist in dem Zeit-Leistungsdiagramm nach
Zunächst wird ein Weckzeitpunkt ts als Beginn der Vorklimatisierung bestimmt, wobei für die Vorklimatisierung ausschließlich die Ladeleistung LLade von 3,2 KW eingesetzt wird.First, a wake-up time t s is determined as the start of the pre-air conditioning, with only the charging power L Lade of 3.2 KW being used for the pre-air conditioning.
Wenn die maximal mögliche Laufzeitdauer Tmax von z. B. 20 min in die Vorlaufphase VL und eine Nachlaufphase NL geteilt wird, so ist im Startzeitpunkt t0 die Vorlaufphase VL beendet und es schließt sich daran die Nachlaufphase NL an. Wird diese maximal mögliche Laufzeitdauer Tmax in gleiche Zeitabschnitte geteilt, so dauern die Vorlaufphase VL und die Nachlaufphase NL jeweils 10 min. Damit die Vorlaufphase VL zum Startzeitpunkt t0 beendet ist, muss diese zum Umschaltzeitpunkt t1, also bei -10 min starten. Die Vorlaufphase VL der Vorklimatisierung kann mit voller Leistung aus der Batterie und der Ladeinfrastruktur bis zum Leistungsdeckelwert LD von 5 kW durchgeführt werden. Vor diesem Umschaltzeitpunkt t1 wird beginnend mit dem Weckzeitpunkt ts die Energie für die Vorklimatisierung aus der Ladeinfrastruktur mit einer Ladeleistung LLade von z. B. 3,2 kW entnommen. Diese Vorklimatisierungsphase auf Basis der Ladeleistung ist in
Die gegenüber der mit dem Leistungsdeckelwert LD beschränkten Batterieenergie Wbatt geringere Ladeleistung LLade aus der Ladeinfrastruktur würde in diesem Beispiel allein für die Vorklimatisierung nicht ausreichen.The lower charging power batt against the limited to the power cap value L D W L battery power charging from the charging infrastructure would not be sufficient in this example alone for preconditioning.
Um den optimalen Umschaltzeitpunkt t1 zu bestimmen, in welchem von einem Vorklimatisierungsbetrieb mit einer Ladeleistung LLade von 3,2 kW in die Vorlaufphase VL der Vorklimatisierung mit maximaler, lediglich durch einen Leistungsdeckelwert bei 5 kW begrenzte Leistung aus der Batterie und der Ladeinfrastruktur umgeschaltet wird, wird nachfolgend anhand des Zeit-Leistungsdiagramms nach
Ausgehend von einem voreingestellten Startzeitpunkt t0 wird zunächst der Weckzeitpunkt ts bestimmt, ab welchem die Vorklimatisierung mit der Phase B auf der Basis der Ladeinfrastruktur mit einer Ladeleistung LLade von 3,2 kW beginnt.On the basis of a preset starting time t 0 , the wake-up time t s is first determined, from which the preconditioning begins with phase B on the basis of the charging infrastructure with a charging power L charging of 3.2 kW.
Ab diesem Weckzeitpunkt ts wird laufend die nutzbare Energie Wbatt der Batterie ermittelt und mittels der Formel
Mittels dieser maximal möglichen Laufzeitdauer Tmax für die Vorlaufphase VL und der Restzeitdauer TR bis zum Startzeitpunkt t0 wird der optimale Umschaltzeitpunkt t1 bestimmt. Hierzu wird laufend diese Restzeitdauer TR mit der maximal möglichen Laufzeitdauer Tmax im Zeitpunkt t0 - TR verglichen. Ist die verfügbare Batterieenergie Wbatt niedrig, kann anfänglich die berechnete maximal mögliche Laufzeitdauer Tmax kleiner als die Restzeitdauer TR sein. Je mehr jedoch der Zeitpunkt t0 -TR in Richtung des Startzeitpunktes t0 wandert, wird die Restzeitdauer TR kürzer und die Laufzeitdauer Tmax in einem bestimmten Zeitpunkt, Umschaltzeitpunkt t1 genannt, unterschritten.By means of this maximum possible running time Tmax for the lead phase VL and the Remaining time T R up to the start time t 0 , the optimum switchover time t 1 is determined. For this purpose, this remaining time T R is continuously compared with the maximum possible running time Tmax at time t 0 -T R. If the available battery energy W batt is low, the calculated maximum possible running time T max can initially be less than the remaining time T R. However, the more the point in time t 0 -T R migrates in the direction of the starting point in time t 0 , the remaining duration T R becomes shorter and the duration Tmax falls below the specified point in time, called the switchover point in time t 1 .
Somit wird mit der Erfüllung der Bedingung
In dem dargestellten Fall gemäß
Es ist auch entsprechend von
Die Vorklimatisierung des an einer Ladeinfrastruktur angeschlossenen Fahrzeugs kann auch in einem aktuellen Zeitpunkt takt durch den Benutzer gestartet werden (Sofortstart). In einem solchen Fall wurde entweder kein voreingestellter Startzeitpunkt t0 durch den Benutzer vorgegeben oder der Benutzer hat sich für einen gegenüber einem voreingestellten Startzeitpunkt t0 früheren Abfahrtszeitpunkt entschieden. Um in einem solchen Fall dennoch einen gewünschten Klimatisierungskomfort im Fahrzeuginnenraum möglichst schnell herzustellen, wird die Vorklimatisierung zum aktuellen Zeitpunkt takt mit Energie aus der Batterie und der Ladeinfrastruktur mit einem Leistungsdeckelwert durchgeführt.The preconditioning of the vehicle connected to a charging infrastructure can also be started by the user at a current point in time t akt (immediate start). In such a case, either no preset starting time t 0 was specified by the user or the user has opted for a departure time that is earlier than a preset starting time t 0 . In order to still produce the desired air conditioning comfort in the vehicle interior as quickly as possible in such a case, the pre-air conditioning is carried out at the current time t act with energy from the battery and the charging infrastructure with a power cap value.
Beispielhaft soll dieses Verfahren anhand des Zeit-Leistungsdiagramms nach
Die Bestimmung des optimalen Umschaltzeitpunktes t3, in welchem die Energieversorgung der Vorlaufphase VL der Vorklimatisierung von der Batterie und der Leistung der Ladeinfrastruktur mit einer durch den Leistungsdeckelwert LD von 5 kW begrenzten Leistung auf die Ladeinfrastruktur mit einer Ladeleistung von 3,2 kW umgeschaltet wird, wird nachfolgend anhand des Zeit-Leistungsdiagramms nach
Mit Beginn des aktuellen Zeitpunktes takt wird laufend die nutzbare Energie Wbatt der Batterie bestimmt und mit einem ersten Schwellwert x1Wh verglichen.At the start of the current point in time t akt , the usable energy W batt of the battery is continuously determined and compared with a first threshold value x 1 Wh.
Sobald die BedingungOnce the condition
Mit der Unterschreitung des ersten Schwellwertes x1Wh durch die aus der Batterie nutzbare Energie Wbatt wird dieser Umschaltzeitpunkt t3 definiert. Ab diesem Zeitpunkt wird die Vorklimatisierung mit begrenzter Leistung von z. B. 3,2 kW aus der Ladeinfrastruktur weitergeführt. Bei diesem Verfahren wird die Vorklimatisierung zunächst mit maximal möglicher Energie aus der Batterie und der Ladeinfrastruktur des Fahrzeugs durchgeführt, bevor anschließend im Umschaltzeitpunkt t3 mit einer durch die Ladeleistung LLade der Ladeinfrastruktur gelieferten Energie die Vorklimatisierungsphase N weitergeführt wird. Während dieser Vorklimatisierungsphase N wird die Batterie nicht geladen (sogenannte Nullstromregelungsphase)When the energy W batt that can be used from the battery falls below the first threshold value x 1 Wh, this switching time t 3 is defined. From this point in time, the pre-air conditioning with limited power of z. B. 3.2 kW continued from the charging infrastructure. In this method, the pre-air conditioning is initially carried out with the maximum possible energy from the battery and the charging infrastructure of the vehicle, before the pre-air conditioning phase N is then continued at switchover time t 3 with an energy supplied by the charging power L charging of the charging infrastructure. During this preconditioning phase N, the battery is not charged (so-called zero current regulation phase)
Sollte jedoch die aus der Batterie nutzbare Energie Wbatt unter einen zweiten Schwellwert x2Wh absinken, wird die Vorklimatisierung abgebrochen. Damit soll insbesondere eine Tiefentladung der Batterie des Fahrzeugs vermieden werden.However, if the energy W batt that can be used from the battery falls below a second threshold value x 2 Wh, the preconditioning is canceled. This is particularly intended to avoid deep discharge of the vehicle's battery.
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