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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren von Komponenten eines zumindest temporär mit einem elektrischen Antrieb betreibbaren Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein System zum Temperieren von Komponenten eines zumindest temporär mit einem elektrischen Antrieb betreibbaren Kraftwagens.
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Ein solches Verfahren zur Temperierung eines Kraftwagens mit zumindest teilweisem elektrischem Antrieb sind bereits der
DE 10 2011 086 569 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Verfahren wird dabei, während der Kraftwagen mit einer Ladestation verbunden ist, durchgeführt. Dabei werden kraftwagenseitige Daten mit kraftwagenseitigen Mitteln zur Datenerfassung erfasst. Im Anschluss werden durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung die optimalen Temperierparameter für eine Batterie und eine Fahrgastzelle anhand der kraftwagenseitigen Daten bestimmt. Es erfolgt eine Temperierung der Batterie und des Innenraums mit einer zur Temperierung geeigneten Vorrichtung.
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Des Weiteren kennt der Stand der Technik elektrisch angetriebene Kraftwagen und zumindest teilweise elektrisch angetriebene Kraftwagen, welche im Allgemeinen als Hybridfahrzeuge bezeichnet werden. Bei beiden Fahrzeugtypen ist es entweder notwendig oder kann sinnvoll sein, Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie, nicht nur während des Betriebs durch rekupierte Bremsenergie aufzuladen, sondern diese insbesondere dann zu laden, wenn der Kraftwagen abgestellt ist. Bei einem rein elektrisch angetriebenen Kraftwagen ist dies selbstverständlich, bei einem Hybridfahrzeug ist dies nicht zwingend notwendig, kann aber insbesondere die Betriebskosten für den Halter entsprechend senken. Derartige Hybridfahrzeuge, welche ein Nachladen über eine stationäre Ladeeinrichtung ermöglichen, werden häufig auch als Plug-in-Hybride bezeichnet.
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Eine Ladeeinrichtung kann dabei so ausgebildet sein, dass im einfachsten Fall ein mit einem Stecker versehenes Kabel von der stationären Ladeeinrichtung zu dem Kraftwagen führt und dort in eine Steckdose eingesteckt ist, um so die Traktionsbatterie aufzuladen. Ergänzend oder alternativ hierzu sind auch andere Möglichkeiten der Leistungsübertragung denkbar und aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, beispielsweise die berührungslose Übertragung über Induktion, sodass der Kraftwagen lediglich an einer bestimmten Stelle abgestellt werden muss, um berührungslos Leistung zum Laden seiner Traktionsbatterie aufnehmen zu können.
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Ebenfalls aus dem Stand der Technik bereits bekannt sind Traktionsbatterien zur Speicherung von elektrischer Energie, welche in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftwagen zu Antriebszwecken genutzt werden. Derartige Traktionsbatterien sind typischerweise als Hochleistungsbatterien oder Hochvoltbatterien ausgebildet und nutzen eine Speichertechnologie, welche eine möglichst hohe Speicherdichte zulässt. Dies kann beispielsweise eine Ausführung der Traktionsbatterie als Nickel-Metallhydrid-Batterie umfassen, oder insbesondere und bevorzugt die Ausbildung als Lithium-Ionen-Batterie. Bei diesen Batterien sind die Leistungsfähigkeit und die Haltbarkeit von der Temperatur abhängig. Bei tiefen Temperaturen sind die Ladefähigkeit und die Entnahme von Energie begrenzt, wohingegen bei hohen Temperaturen der Energiespeicher schneller altert. Dabei benötigt die Heizung beziehungsweise Kühlung des Energiespeichers zusätzliche Energie.
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Ebenfalls wichtig ist der Innenraumkomfort für die Passagiere. Eine aktive Heizung oder Kühlung (Klimaanlage), insbesondere eine Vorklimatisierung, mit anderen Worten vor einer Nutzung des Kraftwagens, reduziert jedoch die für die Fahrt zur Verfügung stehende Energie des elektrischen Energiespeichers.
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Es ist daher die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welches einzelne Komponenten des Kraftwagens temperiert, insbesondere vortemperiert, sodass bei geringstmöglichem Energieverlust eine maximale Leistung des Kraftwagens und ein maximal hoher Innenraumkomfort für die Passagiere realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Temperieren von Komponenten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einem System zum Temperieren von Komponenten eines zumindest temporär mit einem elektrischen Antrieb betreibbaren Kraftwagens des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren zum Temperieren von Komponenten der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich bei minimalstem Energieverbrauch eine maximale Leistung und ein maximaler Innenraumkomfort für die Passagiere realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Datenaufzeichnungsgerät erfasste Daten speichert und hieraus mittels einer Datenverarbeitungsvorrichtung ein Nutzungsprofil erstellt, in dessen Abhängigkeit die Temperierung, insbesondere Vortemperierung, der jeweiligen Komponenten des Kraftwagens nutzungsspezifisch durchgeführt wird. Kraftwagen, insbesondere Kraftwagen mit zumindest temporär betreibbarem elektrischem Antrieb, werden häufig auf identischen Strecken bewegt. Hierzu zählen zum Beispiel Pendlerverkehr zwischen Wohnort und Arbeitsstätte, oder auch eine tägliche Fahrt zum Supermarkt. Durch diese häufig gefahrenen Strecken kann ein Nutzungsprofil des Kraftwagens erstellt werden. Dieses Nutzungsprofil wird im Datenaufzeichnungsgerät abgespeichert und durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung ausgewertet. Die ausgewerteten Daten dienen nun dazu, in deren Abhängigkeit die jeweiligen Komponenten des Kraftwagens entsprechend des Nutzungsprofils nutzungsspezifisch zu temperieren. So kann beispielsweise vor einer täglichen Fahrt zur Arbeitsstätte, die täglich zu einer spezifischen Zeit stattfindet, der Innenraum beziehungsweise die Traktionsbatterie oder weitere Komponenten des Krfatwagens so vorgeheizt werden, dass bei Einstieg des Passagiers in den Kraftwagen der Innenraum bereits beheizt ist/klimatisiert ist, und die Traktionsbatterie eine optimale Temperatur für die bevorstehende Fahrt aufweist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des Verfahrens kann das Datenaufzeichnungsgerät am Kraftwagen angeordnet sein oder es sich bei dem Datenaufzeichnungsgerät um einen Server handeln. Das Datenaufzeichnungsgerät kann dabei ähnlich einem Flightrecorder oder einem Fahrzeugdatenlogger ausgebildet sein, sodass die Datenverarbeitungsvorrichtung auf genau diesen Flightrecorder beziehungsweise Fahrzeugdatenlogger zurückgreifen kann und das Nutzungsprofil entsprechend den hinterlegten Daten ermittelt werden kann. Es kann sich dabei dieser Flightrecorder beziehungsweise Fahrzeugdatenlogger am Kraftwagen selbst befinden beziehungsweise auf einem Server/insbesondere einem Backendserver hinterlegt sein. Weiterhin denkbar wäre, dass sich das Datenaufzeichnungsgerät bereits in im Kraftwagen verbauten Systemen, wie zum Beispiel Heizung/Klimatisierungssystem oder Navigationssystem, befindet.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass das Nutzungsprofil mittels zumindest einem oder mehreren kraftwagenseitigen Daten erstellt werden kann. Insbesondere kann es sich bei den kraftwagenseitigen Daten um eine aktuelle Position, eine zurückgelegte Strecke, aktuelle Temperierung, ein aktuelles Datum, eine aktuelle Außentemperatur, Netzwerkwetterdaten, Netzwerktraffic und/oder dem Fahrziel handeln. Aus diesen Daten kann einzeln oder aus mehreren zusammengefassten Daten ein sehr genaues Nutzungsprofil des Kraftwagens erstellt werden. Besonders über ein Navigationssystem, insbesondere über ein Global Positioning System (GPS) kann die aktuelle Position und die gefahrene Strecke des Kraftwagens ermittelt werden. Darüber hinaus ist die jeweils aktuelle Einstellung der Klimatisierung/Heizung bekannt, sodass anhand der Korrelation beispielhaft dieser Daten ein Nutzungsprofil erstellt werden kann. Es kann somit anhand dieses Nutzungsprofils eine adaptive Vorklimatisierung realisiert werden. Hierzu kann entsprechend der am häufigsten beziehungsweise entsprechend der letzten Daten genutzte Einstellung genutzt werden und entsprechend vorklimatisiert werden. Anhand des aktuellen Standortes kann zwischen einem Hin- oder Rückweg unterschieden werden, sodass auch hier eine adaptive Vorklimatisierung realisiert werden kann. Mittels des aktuellen Datums kann zwischen Werktag oder Wochenende unterschieden werden, sodass unterschiedliche Nutzungsprofile anhand von Arbeits- beziehungsweise Wochenendstrecken ermittelt werden können. Weiterhin denkbar ist die Integration von Netzwerkwetterdaten beziehungsweise der aktuellen Außentemperatur, sodass anhand der Daten eine entsprechende Vorklimatisierung stattfinden kann. Beispielsweise kann bei sehr kalten Außentemperaturen beziehungsweise wenn die Netzwerkwetterdaten kalte Außentemperaturen vorhersagen, eine Temperierung des Innenraums sowie der Batterie frühzeitig stattfinden, sodass auch hier eine leistungs- und komfortoptimierte Temperierung durchgeführt werden kann. Mittels Traffic-Daten aus einem Netzwerk kann eine Anpassung der Temperierung der einzelnen Komponenten an eine Verkehrssituation, basierend auf den Traffic-Daten, stattfinden.
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Ferner liegt der Erfindung zugrunde, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung einen Leistungsverbrauch von Nebenverbrauchern des Kraftwagens reduzieren kann. So kann beispielsweise bei bekannter Fahrstrecke und im Falle von Stau oder kurz vor Zielankunft die Leistung von Nebenverbrauchern, insbesondere von Verbrauchern mit langer Zeitkonstante, wie zum Beispiel Sitzheizung, Lenkradheizung oder Spiegelheizung, reduziert werden. Somit kann ein minimaler Energieverbrauch realisiert werden, ohne dass der Komfort für den Passagier eingeschränkt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann die Datenverarbeitungsvorrichtung eine Ladung des entsprechenden elektrischen Energiespeichers anpassen. Sollte beispielsweise die maximale Reichweite des Kraftwagens im Alltagsbetrieb nicht benötigt werden, so kann mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung eine Vollladung des Energiespeichers, insbesondere der Traktionsbatterie, vermieden werden, da insbesondere bei Lithium-Ionen-Batterien eine Vollladung dazu führt, dass sich die Lebensdauer der Lithium-Ionen-Batterie stark verringert. Ein geringerer State-of-Charge-Hub führt also zu einer Schonung und damit zu einer Erhöhung der Lebensdauer. Gleichzeitig können dadurch günstigere Stromtarife oder schwankende Energieangebote besser ausgenutzt werden.
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Zu der Erfindung gehört ebenfalls ein System zum Temperieren von Komponenten eines zumindest temporär mit einem elektrischen Antrieb betreibbaren Kraftwagens. Dazu umfasst der Kraftwagen ein Datenaufzeichnungsgerät, eine für das Temperieren geeignete Vorrichtung, eine Datenverarbeitungsvorrichtung und kraftwagenseitige Daten. Dieses System ist weiterhin dazu in der Lage, kraftwagenseitige Daten aus dem Datenaufzeichnungsgerät zu erfassen und aufgrund der erfassten Daten aus dem Datenaufzeichnungsgerät mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung ein Nutzungsprofil zu erstellen. Weiterhin ist das System dazu in der Lage, die Komponenten des Kraftwagens mittels der für das Temperieren geeigneten Vorrichtung zu temperieren, insbesondere vorzutemperieren.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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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Dabei zeigt die einzige Figur ein Datenaufzeichnungsgerät und eine Datenverarbeitungsvorrichtung, welche kraftwagenseitige Daten erfassen kann und mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung anhand des erstellten Nutzerprofils Komponenten des Kraftwagens vorklimatisieren kann.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Temperieren von Komponenten 22, 24, 26 eines zumindest temporär mit einem elektrischen Antrieb betreibbaren Kraftwagens, bei welchem Daten erfasst und in Abhängigkeit der erfassten Daten jeweilige Komponenten 22, 24, 26 des Kraftwagens mittels einer zugeordneten Vorrichtung temperiert werden. Diese erfassten Daten werden in einem Datenaufzeichnungsgerät 18 gespeichert und hieraus mittels einer Datenverarbeitungsvorrichtung 20 ein Nutzungsprofil erstellt. In dessen Abhängigkeit wird die Temperierung, insbesondere eine Vortemperierung, der jeweiligen Komponenten 22, 24, 26 des Kraftwagens nutzungsspezifisch durchgeführt.
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Die Vorrichtung zum Temperieren dient dabei zum Temperieren, das heißt zum Kühlen und/oder zum Erwärmen, wenigstens einer der Komponenten 22, 24, 26 des Kraftwagens. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperierungseinrichtung zum Temperieren, insbesondere Klimatisieren, eines Innenraums des Kraftwagens dienen. Hierzu umfasst die Temperierungseinrichtung beispielsweise eine Klimatisierungseinrichtung, welche auch als Klimaanlage bezeichnet wird. Mittels der Klimaanlage kann Luft, welche dem Innenraum zugeführt wird, temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden, sodass mittels der Klimaanlage besonders angenehme Bedingungen, insbesondere Temperaturen, im Innenraum eingestellt werden können. Weiterhin kann die Vorrichtung zum Temperieren dazu genutzt werden, einen Energiespeicher, insbesondere eine Traktionsbatterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, zu temperieren, sodass die Batterie sich in einem für die Batterie optimalen Temperaturzustand befindet. Dies ist wichtig, da die Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit von Lithium-Ionen-Batterien von der Temperatur abhängig sind. Bei tiefen Temperaturen sind die Ladefähigkeit und die Entnahme von Energie begrenzt, wohingegen bei hohen Temperaturen der Energiespeicher schneller altert. Dabei verbraucht die Heizung oder Kühlung des Energiespeichers jedoch zusätzliche Energie.
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Bei dem Verfahren wird mittels einer im Ganzen mit 10 bezeichneten Vorrichtung wenigstens ein zumindest einen Bereich einer Umgebung des Kraftwagens charakterisierenden Parameter ermittelt. Aus diesem Parameter wird mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 ein Nutzungsprofil erstellt, mittels welchem in Abhängigkeit eine Temperierung der jeweiligen Komponenten 22, 24, 26 des Kraftwagens nutzungsspezifisch durchgeführt wird. Dabei umfasst die Vorrichtung 10 eine Mehrzahl von Sensoren 12, 14 und 16, mittels welchen ein Nutzungsprofil erstellt werden kann. Bei diesen Sensoren handelt es sich insbesondere um Sensoren, die eine aktuelle Position, eine zurückgelegte Strecke, eine aktuelle Temperierung, ein aktuelles Datum, eine aktuelle Außentemperatur, Netzwerkwetterdaten, Netzwerktrafficdaten und/oder das Fahrziel erfassen können. Diese Daten werden auf einem Datenaufzeichnungsgerät 18 gespeichert. Auf dem Datenaufzeichnungsgerät 18 können sich ältere Daten von den Sensoren 12, 14 und 16 befinden, sodass aufgrund der Daten mittels einer Datenverarbeitungsvorrichtung 20 ein Nutzungsprofil erstellt werden kann, welches sowohl auf die aktuellen Daten, aber auch auf ältere Daten zurückgreifen kann. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 20 kann dabei über eine Vorrichtung verfügen, mittels derer eine Kommunikation mit einem drahtlosen Netzwerk herbeigeführt werden kann, sodass Online-Trafficdaten oder Online-Wetterdaten mit in das zu erstellende Nutzungsprofil einfließen können.
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Das nun aus den Sensoren 12, 14, 16 und aus eventuellen Daten aus dem Internet erstellte Nutzungsprofil wird in der Datenverarbeitungsvorrichtung 20 verarbeitet, mittels welcher schließlich unterschiedliche Komponenten 22, 24 oder 26 des Kraftwagens in Abhängigkeit von den verarbeiteten Daten betrieben werden. Bei den Komponenten 22, 24 oder 26 kann es sich beispielsweise um Temperierungseinrichtungen handeln, welche somit in Abhängigkeit des erstellten Nutzungsprofils temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden kann. Es kann sich hierbei beispielsweise bei den Komponenten 22, 24 oder 26 um eine Sitzheizung, eine Lenkradheizung, eine Batterieheizung oder eine Spiegelheizung handeln.
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Insgesamt ist somit ein vorausschauender Betrieb des Kraftwagens darstellbar, sodass sich insgesamt effizienter und somit energieverbrauchsarmer bei gleichzeitiger Maximierung des Komforts für die Passagiere ein Betrieb des Kraftwagens realisiert werden kann. Des Weiteren kann somit eine bedarfsgerechte Einstellung der Leistung und somit des Energieverbrauchs der Komponenten 22, 24 oder 26 ermöglicht werden, sodass ein besonders effizienter Betrieb des Kraftwagens realisiert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011086569 A1 [0002]
