DE102017101212A1

DE102017101212A1 - Vorkonditionieren von elektrofahrzeug-subsystemen auf der grundlage von wettervorhersagen

Info

Publication number: DE102017101212A1
Application number: DE102017101212.5A
Authority: DE
Inventors: Angel Fernando Porras; Timothy Noah Blatchley; Christopher Adam Ochocinski; Ryan J. Skaff
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2017-01-23
Publication date: 2017-07-27
Also published as: US9914462B2; US20170210390A1; CN107031414B; CN107031414A

Abstract

Ein Verfahren zum Vorkonditionieren von verschiedenen Subsystemen eines Elektrofahrzeugs gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst unter anderem das Planen der Vorkonditionierung eines Batteriepacks, eines Fahrgastraums, eines Getriebes und eines Motors des Elektrofahrzeugs vor einer nächsten erwarteten Nutzungszeit auf der Grundlage mindestens einer Wettervorhersage.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf ein Fahrzeugsystem und auf ein Verfahren für ein Elektrofahrzeug. Es können verschiedene Subsysteme des Elektrofahrzeugs vor einer nächsten erwarteten Nutzungszeit des Elektrofahrzeugs auf der Grundlage von Wettervorhersagen und anderen Informationen vorkonditioniert werden.
HINTERGRUND
Der Bedarf, den Treibstoffverbrauch und die Abgasausstoßung von Fahrzeugen zu reduzieren, ist allgemein bekannt. Aus diesem Grund werden Fahrzeuge entwickelt, um die Abhängigkeit von Verbrennungsmotoren zu reduzieren. Elektrofahrzeuge sind eine Art von Fahrzeugen, die zu diesem Zweck entwickelt werden. Im Allgemeinen unterscheiden sich Elektrofahrzeuge von herkömmlichen motorbetriebenen Fahrzeugen dahingehend, dass sie von einer oder mehreren batteriebetriebenen Elektromaschinen selektiv angetrieben werden und dass sie zusätzliche Leistungsquellen wie z.B. einen Verbrennungsmotor aufweisen können. Im Gegensatz dazu basieren herkömmliche motorbetriebene Fahrzeuge ausschließlich auf dem Verbrennungsmotor, um das Fahrzeug anzutreiben.
Elektrofahrzeuge stellen einzigartige Herausforderungen bezüglich des Wärmemanagements dar. So muss z.B. das Erzielen eines erwünschten Komfortniveaus im Fahrgastraum des Elektrofahrzeugs mit der Maximierung der Treibstoffwirtschaftlichkeit und/oder der Elektroreichweite des Elektrofahrzeugs abgewogen werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Vorkonditionieren von verschiedenen Subsystemen eines Elektrofahrzeugs gemäß einem bespielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst unter anderen das Planen der Vorkonditionierung eines Batteriepacks, eines Fahrgastraums, eines Getriebes und eines Motors des Elektrofahrzeugs vor einer nächsten erwarteten Nutzungszeit auf der Grundlage mindestens einer Wettervorhersage.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens umfasst das Planen der Vorkonditionierung das Bestimmen der nächsten erwarteten Nutzungszeit, die dem Elektrofahrzeug zugeordnet ist.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Bestimmen der nächsten erwarteten Nutzungszeit das Ableiten der nächsten erwarteten Nutzungszeit auf der Grundlage von historischer Nutzungsinformation, die mit dem Elektrofahrzeug zugeordnet ist.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Bestimmen der nächsten erwarteten Nutzungszeit das Empfangen von Instruktionen von einem Benutzer über eine geplante Nutzung des Elektrofahrzeugs.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren vor dem Planen der Vorkonditionierung das Bestimmen, ob das Fahrzeug angeschlossen ist.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Sammeln von Temperaturinformation von den verschiedenen Subsystemen vor dem Planen der Vorkonditionierung.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Erhalten der Wettervorhersage von einem webbasierten Server.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Kommunizieren mit dem webbasierten Server über eine Cloud, um die Wettervorhersage zu erhalten.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Betätigen mindestens eines Berührungspunkts des Elektrofahrzeugs auf der Grundlage mindestens der nächsten erwarteten Nutzungszeit und der Wettervorhersage.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst der mindestens eine Berührungspunkt ein Lenkrad, einen Sitz, ein Fenster, einen Spiegel oder eine Gangschaltung.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Betätigen einer Konditionierungsvorrichtung jeweils von Batteriepack, Motor, Getriebe und Fahrgastraum zu einem geplanten Zeitpunkt nach dem Planen der Vorkonditionierung.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Priorisieren der Vorkonditionierung eines von Motor, Batteriepack, Fahrgastraum und Getriebe gegenüber dem anderen von Motor, Batteriepack, Fahrgastraum und Getriebe.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Anpassen einer Temperatur eines Motorkühlmittels, so dass die Temperatur innerhalb eines erwünschten Betriebsbereichs zu einem geplanten Zeitpunkt nach dem Planen der Vorkonditionierung liegt.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Anpassen einer Temperatur eines Getriebeöls, so dass die Temperatur innerhalb eines erwünschten Betriebsbereichs zu einem geplanten Zeitpunkt nach dem Planen der Vorkonditionierung liegt.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Verfahren umfasst das Verfahren das Anpassen einer Temperatur des Batteriepacks, so dass die Temperatur innerhalb eines erwünschten Betriebsbereichs zu einem geplanten Zeitpunkt nach dem Planen der Vorkonditionierung liegt.
Ein Elektrofahrzeug gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst unter anderem eine Mehrzahl von Fahrzeug-Subsystemen, eine Mehrzahl von Berührungspunkten und ein Steuersystem, das mit Instruktionen zur Vorkonditionierung der Mehrzahl von Fahrzeug-Subsystemen und zur Betätigung der Mehrzahl von Berührungspunkten vor einer nächsten erwarteten Nutzungszeit auf der Grundlage mindestens einer Wettervorhersage konfiguriert ist.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Elektrofahrzeugs umfasst die Mehrzahl von Fahrzeug-Subsystemen mindestens einen Motor, einen Batteriepack, ein Getriebe und einen Fahrgastraum.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Elektrofahrzeuge umfasst die Mehrzahl von Berührungspunkten mindestens ein Lenkrad, einen Fahrzeugsitz, eine Gangschaltung, eine Scheibenheizung und einen Seitenspiegel.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Elektrofahrzeuge umfasst jede der Mehrzahl von Fahrzeug-Subsystemen einen Sensor, der dazu ausgelegt ist, Temperaturen zu überwachen, wobei das Steuersystem dazu ausgelegt ist, die Temperaturen zum Planen der Vorkonditionierung zu überwachen.
In einer weiteren nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Elektrofahrzeuge umfasst das Steuersystem einen Transceiver, der dazu ausgelegt ist, mit einem Server über eine Cloud zu kommunizieren, um die Wettervorhersage zu erhalten.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorstehenden Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und die folgenden Zeichnungen, einschließend alle der verschiedenen Aspekte oder der jeweiligen einzelnen Merkmalle, können unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination stehen. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale können auf alle Ausführungsformen angewendet werden, sofern solche Merkmale nicht inkompatibel sind.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden für Fachpersonen der Technik aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Die Zeichnungen, die die detaillierte Beschreibung begleiten, können kurz wie folgt beschrieben werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs.
2 veranschaulicht ein Fahrzeugsystem eines Elektrofahrzeugs.
3 veranschaulicht schematisch eine Steuerungsstrategie zum Vorkonditionieren von verschiedenen Fahrzeug-Subsystemen eines Elektrofahrzeugs auf der Grundlage von Wettervorhersagen.
4 veranschaulicht schematisch eine beispielhafte Implementierung der in 3 dargestellten Steuerungsstrategie.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung beschreibt ein Fahrzeugsystem und ein Verfahren zum Vorkonditionieren von Elektrofahrzeug-Subsystemen. Eine beispielhafte Steuerungsstrategie umfasst das Planen der Vorkonditionierung eines Batteriepacks, eines Fahrgastraums, eines Getriebes, eines Motors und/oder anderen Subsystemen des Elektrofahrzeugs vor einer erwarteten nächsten Nutzungszeit auf der Grundlage mindestens einer Wettervorhersage. Diese und andere Merkmale sind im Detail in den folgenden Absätzen dieser detaillierten Beschreibung erläutert.
1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang 10 für ein Elektrofahrzeug 12. In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform ist das Elektrofahrzeug 12 ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (plug-in hybrid electric vehicles, PHEV). Es könnten aber auch andere Elektrofahrzeuge von den Lehren dieser Offenbarung profitieren, umfassend, aber nicht darauf beschränkt. Batterie-Elektrofahrzeuge (battery electric vehicles, BEV’s) und Hybridelektrofahrzeuge (hybrid electric vehicles, HEV’s).
In einer nicht-eingeschränkten Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein Antriebssystem mit Leistungsverzweigung, das ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem verwendet. Das erste Antriebssystem kann eine Kombination aus einem Motor (ENGINE) 14 und einem Generator 18 (d.h. einer ersten Elektromaschine) umfassen. Das zweite Antriebssystem umfasst mindestens einen Elektromotor 22 (d.h. eine zweite Elektromaschine) und einen Batteriepack 24. In diesem Beispiel wird das zweite Antriebssystem als ein elektrisches Antriebssystem des Antriebsstrangs 10 angesehen. Das erste und das zweite Antriebssystem erzeugen ein Drehmoment, um einen oder mehrere Sätze der Fahrzeugantriebsräder 28 des Elektrofahrzeugs 12 anzutreiben. Obwohl eine Konfiguration mit Leistungsverzweigung gezeigt ist, erstreckt sich diese Offenbarung auf alle Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, umfassend Vollhybrid-, Parallelhybrid-, Serienhybrid-, Mildhybrid- oder Mikrohybridfahrzeuge.
Der Motor 14, der in einer Ausführungsform ein Verbrennungsmotor ist, und der Generator 18 können durch eine Leistungsübertragungseinheit 30 wie z.B. ein Planetengetriebe verbunden sein. Natürlich können auch andere Arten von Leistungsübertragungseinheiten, umfassend andere Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um den Motor 14 mit dem Generator 18 zu verbinden. In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform ist die Leistungsübertragungseinheit 30 ein Planetengetriebe, das ein Tellerrad 32, ein Sonnenrad 34 und eine Trägeranordnung 36 umfasst.
Der Generator 18 kann vom Motor 14 durch die Leistungsübertragungseinheit 30 angetrieben werden, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 18 kann alternativ auch als ein Elektromotor wirken, um elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln, wodurch ein Drehmoment an eine Welle 38 ausgegeben wird, die mit der Leistungsübertragungseinheit 30 verbunden ist. Weil der Generator 18 im Betrieb mit dem Motor 14 verbunden ist, kann die Geschwindigkeit des Motors 14 durch den Generator 18 gesteuert werden kann.
Das Tellerrad 32 der Leistungsübertragungseinheit 30 kann mit einer Welle 40 verbunden sein, die mit den Fahrzeugantriebsrädern 28 durch eine zweite Leistungsübertragungseinheit 44 verbunden ist. Die zweite Leistungsübertragungseinheit 44 kann einen Zahnradsatz mit einer Mehrzahl von Zahnrädern 46 umfassen. Es können auch andere Leistungsübertragungseinheiten geeignet sein. Die Zahnräder 46 übertragen das Drehmoment vom Motor 14 zu einem Differential 48, um schließlich eine Zugkraft auf die Fahrzeugantriebsräder 28 bereitzustellen. Das Differential 48 kann eine Mehrzahl von Zahnrädern umfassen, die die Übertragung von Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 ermöglichen. In einer Ausführungsform ist die zweite Leistungsübertragungseinheit 44 mechanisch mit einer Achse 50 durch das Differential 48 gekoppelt, um das Drehmoment an die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen. In einer Ausführungsform sind Leistungsübertragungseinheiten 30, 44 Teil des Transaxle 20 des Elektrofahrzeugs 12.
Der Elektromotor 22 kann auch eingesetzt werden, um die Fahrzeugantriebsräder 28 durch Ausgabe von Drehmoment an eine Welle 52, die auch mit der zweiten Leistungsübertragungseinheit 44 verbunden ist, anzutreiben. In einer Ausführungsform ist der Elektromotor 22 Teil eines regenerativen Bremssystems. So kann der Elektromotor 22 z.B. elektrische Leistung an den Batteriepack 24 ausgeben.
Der Batteriepack 24 ist eine beispielhafte Elektrofahrzeugbatterie. Der Batteriepack 24 kann ein Hochspannungs-Traktionsbatteriepack sein, der eine Mehrzahl von Batterieanordnungen 25 (d.h. Batterie-Arrays oder Gruppierungen von Batteriezellen) umfasst, die in der Lage sind, elektrische Leistung zum Betrieb des Elektromotors 22, des Generators 18 und/oder anderer elektrischer Lasten des Elektrofahrzeugs 12 auszugeben. Es können auch andere Typen von Energiespeichervorrichtungen und/oder Energieausgabevorrichtungen verwendet werden, um das Elektrofahrzeug 12 elektrisch anzutreiben.
In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform weist das Elektrofahrzeug 12 zwei Grundbetriebsmodi auf. Das Elektrofahrzeug 12 kann in einem Elektrofahrzeugmodus (EV-Modus, electric vehicle) operieren, worin der Elektromotor 22 (im Allgemeinen ohne Unterstützung des Motors 14) zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird, wodurch der Ladezustand des Batteriepacks 24 bis zur maximal zulässigen Entladungsrate unter gewissen Antriebsmustern/-zyklen abgereichert wird. Der EV-Modus ist ein Beispiel für einen Ladungsabbau-Betriebsmodus für das Elektrofahrzeug 12. Während des EV-Modus kann sich der Ladungszustand des Batteriepacks 24 unter gewissen Umständen, z.B. aufgrund einer Periode des regenerativen Bremsens, erhöhen. Der Motor 14 ist im Allgemeinen unter einem Fehler-EV-Modus OFF, aber er könnte bei Bedarf auf der Grundlage eines Fahrzeugsystemzustands oder wie von der Bedienperson zugelassen betrieben werden.
Das Elektrofahrzeug 12 kann zusätzlich noch in einem Hybridmodus (HEV-Modus) arbeiten, in welchem der Motor 14 und der Elektromotor 22 beide zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet werden. Der HEV-Modus ist ein Beispiel für einen Ladungserhaltungs-Betriebsmodus für das Elektrofahrzeug 12. Während des HEV-Modus kann das Elektrofahrzeug 12 die Antriebsnutzung des Elektromotors 22 reduzieren, um den Ladungszustand des Batteriepacks 24 auf einem konstanten oder annähernd konstanten Pegel durch Erhöhen des Motorantriebs 14 zu halten. Das Elektrofahrzeug 12 kann zusätzlich zu den EV- und HEV-Modi innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung auch noch in anderen Betriebsmodi betrieben werden.
Das Elektrofahrzeug 12 kann auch ein Ladesystem 16 zum Laden der Energiespeichervorrichtung (z.B. Batteriezellen) des Batteriepacks 24 umfassen. Das Ladesystem 16 kann mit einer externen Leistungsquelle (z.B. Stromnetz, nicht dargestellt) verbunden sein, um Leistung zu empfangen und über das Fahrzeug zu verteilen. Das Ladesystem 16 kann auch mit Leistungselektronik versehen sein, die dazu verwendet wird, von der externen Leistungsversorgung empfangene Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzuwandeln, um die Energiespeichervorrichtungen des Batteriepacks 24 zu laden. Das Ladesystem 16 kann auch eine oder mehrere herkömmliche Spannungsquellen von der externen Leistungsversorgung (z.B. 110 Volt, 220 Volt etc.) aufnehmen.
Der in 1 gezeigte Antriebsstrang 10 ist hochgradig schematisch und soll diese Offenbarung nicht einschränken. Es könnten verschiedene zusätzliche Komponenten vom Antriebsstrang 10 innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung alternativ oder zusätzlich dazu verwendet werden.
2 ist eine hochgradig schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 56, das innerhalb eines Elektrofahrzeugs wie z.B. des Elektrofahrzeugs 12 der 1 verwendet werden kann. Die verschiedenen Komponenten des Fahrzeugsystems 56 sind schematisch dargestellt, um die Merkmale dieser Offenbarung besser zu veranschaulichen. Diese Komponenten sind aber nicht notwendigerweise an den exakten Stellen dargestellt, wo sie in einem tatsächlichen Fahrzeug zu finden sind, und sie sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeigt.
Das Fahrzeugsystem 56 ist ausgelegt, das Vorkonditionieren der verschiedenen Subsysteme des Elektrofahrzeugs 12 vor einer nächsten erwarteten Nutzungszeit zu planen und zu befehlen. Vorhersagende Steuerungen wie z.B. Wettervorhersagen können verwendet werden, um die Vorkonditionierung der verschiedenen Subsysteme zu planen und um zu bestimmen, wie viel Wärmekonditionierung für jedes Subsystem in einer Weise notwendig ist, die den Energieverbrauch, die Treibstoffwirtschaftlichkeit und die Elektroreichweite des Elektrofahrzeugs 12 beeinflusst.
Das beispielhafte Fahrzeugsystem 56 umfasst eine Mehrzahl von Fahrzeug-Subsystemen. In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform umfasst jedes Fahrzeug-Subsystem sein eigenes Subsystem-Konditionierungssystem / seine eigene Subsystem-Konditionierungsvorrichtung zum Konditionieren (z.B. Erwärmen oder Kühlen) von Teilen des Fahrzeug-Subsystems vor der nächsten erwarteten Nutzungszeit. In einer anderen nicht-einschränkenden Ausführungsform konditionieren einige Subsystem-Konditionierungssysteme / Subsystem-Konditionierungsvorrichtungen mehr als ein Fahrzeug-Subsystem.
Ein erstes Fahrzeug-Subsystem des Fahrzeugsystems 56 umfasst den Motor 14. Der Motor 14 kann ein Verbrennungsmotor oder ein anderer Typ eines Motors sein. Ein Motorkonditionierungssystem 58 ist dazu ausgelegt, thermisch die durch den Motor 14 erzeugte Wärme zu managen. Das Motorkonditionierungssystem 58 kann Kühlmittel durch eine Kühlschleife 60 unter Verwendung einer Pumpe 62 zirkulieren. Die Kühlschleife 60 kann mit dem Motor 14 in Fluidkommunikation sein, so dass überschüssige Wärme vom Motor 14 zum Kühlmittel innerhalb der Kühlschleife 60 übertragen wird. Die überschüssige Wärme kann durch einen Wärmetauscher 64 abgestoßen werden. Ein Gebläse 66 kann Luft über den Wärmetauscher 64 lenken, um Wärme vom Kühlmittel innerhalb der Kühlschleife 60 zur Umgebungsluft zu übertragen.
Die Kühlschleife 60 kann zusätzlich eine erste Konditionierungsvorrichtung 68 mit einem Heizgerat und/oder einem Kühlgerät umfassen, die dazu ausgelegt ist, die Temperatur des Kühlmittels innerhalb der Kühlschleife 60 anzupassen, um entweder die Temperatur anzupassen oder die Temperatur innerhalb eines optimalen oder erwünschten Betriebstemperaturbereichs des Kühlmittels zu halten. Die erste Konditionierungsvorrichtung 68 könnte ein thermoelektrisches Kühlgerät, ein thermoelektrisches Heizgerat, ein Tauchsieder, ein Heizgerät mit Widerstandserwärmungselementen, ein Heizgerät mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC, positive temperature coefficient), oder einen anderen Typ eines Heizgeräts oder Kühlgeräts (oder eine Kombination daraus) umfassen, das in der Lage ist, die Temperatur des Kühlmittels innerhalb der Kühlschleife 60 anzupassen oder zu halten. In einer ersten nicht-einschränkenden Ausführungsform wird die erste Konditionierungsvorrichtung 68 verwendet, um die Temperatur des Kühlmittels innerhalb der Kühlschleife 60 anzupassen, ohne den Motor 14 laufen zu lassen. In einer alternativen Ausführungsform wird der Motor 14 derart betrieben, um die Temperatur des Kühlmittels innerhalb der Kühlschleife 60 anzupassen oder zu halten, so dass die Temperatur innerhalb des optimalen oder erwünschten Betriebstemperaturbereichs liegt. In noch einer anderen nicht-einschränkenden Ausführungsform ist ein Kühlmittelventil 71 zwischen dem Motor 14 und der ersten Konditionierungsvorrichtung 68 positioniert, um den Strom des Kühlmittels zum Motor 14 zu steuern.
Ein erster Sensor 70 (oder eine Reihe von Sensoren) wird verwendet, um die Temperatur des Kühlmittels innerhalb der Kühlschleife 60 zu überwachen. Die erste Konditionierungsvorrichtung 68 kann auf der Grundlage der Temperaturablesungen des ersten Sensors 70 aktiviert werden, um die Temperatur des Kühlmittels innerhalb der Kühlschleife 60 auf einen erwünschten Betriebstemperaturbereich anzupassen. In einer alternativen Ausführungsform werden der Motor 14 und das Motorkonditionierungssystem 58 aktiviert, um die Temperatur des Kühlmittels innerhalb der Kühlschleife 60 anzupassen.
Ein zweites Fahrzeug-Subsystem umfasst ein Getriebe 72, das ein automatisches oder ein manuelles Getriebe sein kann. Das Getriebe 72 zirkuliert das Getriebeöl oder das Schmiermittel, das eine optimale Betriebstemperatur aufweist. Obwohl nicht spezifisch durch die hochgradig schematische Darstellung der 2 gezeigt, umfasst das Getriebe 72 eine Reihe von Zahnrädern, Kupplungen, Bremsen etc., und eine Getriebepumpe (PUMP) 69 ist dazu ausgelegt, das Getriebeöl zu den verschiedenen Komponenten des Getriebes (TRANSMISSION) 72 zu zirkulieren und/oder einen erwünschten Druck des Getriebeöls beizubehalten. Das Getriebe 72 kann zusätzlich noch einen Drehmomentwandler umfassen, obwohl dies nicht spezifisch gezeigt ist.
Das Getriebe 72 umfasst eine zweite Konditionierungsvorrichtung 74 mit einem Heizgerät und/oder Kühlgerät, die dazu ausgelegt ist, die Temperatur des Getriebeöls auf eine erwünschte Betriebstemperatur anzupassen. Die zweite Konditionierungsvorrichtung 74 könnte ein thermoelektrisches Kühlgerät, ein thermoelektrisches Heizgerät, einen Tauchsieder, ein Heizgerät mit Widerstandserwärmungselementen, ein Heizgerät mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC, positive temperature coefficient), oder einen anderen Typ eines Heizgeräts oder Kühlgeräts (oder eine Kombination daraus) umfassen, der in der Lage ist, die Temperatur des Getriebeöls anzupassen oder zu halten. In einer alternativen Ausführungsform wird der Betrieb des Getriebes 72 gesteuert, um die Temperatur des Getriebeöls entweder anzupassen oder zu halten.
Ein zweiter Sensor 76 (oder eine Vielzahl von Sensoren) ist dazu ausgelegt, die Temperatur des innerhalb des Getriebes 72 enthaltenen Getriebeöls zu überwachen. Auf der Grundlage der Temperaturablesungen des zweiten Sensors 76 kann die zweite Konditionierungsvorrichtung 74 aktiviert werden, um die Temperatur des Getriebeöls auf einen erwünschten Betriebstemperaturbereich anzupassen. In einer alternativen Ausführungsform wird der Betrieb des Getriebes 72 in einer Art und Weise gesteuert, die die Temperatur des Getriebeöls anpasst.
Ein drittes Fahrzeug-Subsystem umfasst der Batteriepack 24. Der Batteriepack 24 kann eine oder mehrere Batterieanordnungen mit jeweils einer Mehrzahl von Batteriezellen oder anderen Energiespeichervorrichtungen umfassen. Die Energiespeichervorrichtungen des Batteriepacks 24 speichern elektrische Energie, die selektiv zugeführt wird, um verschiedene elektrische Lasten, die sich an Bord des Elektrofahrzeugs 12 befinden, mit Energie zu versorgen. Diese elektrischen Lasten können verschiedene Hochspannungslasten (z.B. elektrische Maschinen etc.) oder verschiedene Niederspannungslasten (z.B. Beleuchtungssysteme, Niederspannungsbatterie, Logikschaltkreise etc.) umfassen.
Der Batteriepack 24 umfasst eine dritte Konditionierungsvorrichtung 78, die ein Heizgerät und/oder ein Kühlgerät umfasst, dazu ausgelegt, die Temperatur des Batteriepacks 24 auf eine erwünschte Betriebstemperatur oder einen Bereich von Temperaturen anzupassen. Die dritte Konditionierungsvorrichtung 78 könnte ein thermoelektrisches Kühlgerät, ein thermoelektrisches Heizgerät, ein Heizgerät mit Widerstandserwärmungselementen, ein Heizgerät mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC, positive temperature coefficient), oder einen anderen Typ eines Heizgeräts oder Kühlgeräts (oder eine Kombination daraus), umfassen, der in der Lage ist, die Temperatur des Batteriepacks 24 anzupassen oder zu halten. In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform umfasst die dritte Konditionierungsvorrichtung 78 eine Kühlschleife, die ein Kühlmittel oder Kältemittel durch den Batteriepack 24 leitet, um den Batteriepack 24 entweder zu erwärmen oder zu kühlen. Das Kühlmittel kann unter Verwendung eines Heizgeräts erwärmt oder über einen Kühlapparat oder einen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmetauscher gekühlt werden. In einer anderen nicht-einschränkenden Ausführungsform wird das Motorkonditionierungssystem 58 als Teil des Systems zum Konditionieren / Erwärmen des Batteriepacks 24 eingesetzt.
Ein dritter Sensor 80 (oder eine Sammlung von Sensoren) überwacht die Temperatur des Batteriepacks 24 oder überwacht die Temperatur der Energiespeichervorrichtungen des Batteriepacks 24. Die dritte Konditionierungsvorrichtung 78 kann aktiviert werden, um die Temperatur des Batteriepacks 24 auf der Grundlage der Temperaturwerte, die vom dritten Sensor 80 erhalten werden, anzupassen. In einer anderen Ausführungsform ist der dritte Sensor 80 dazu ausgelegt, die Temperaturen des Batteriekühlmittels zu messen.
Ein viertes Fahrzeug-Subsystem umfasst einen Fahrgastraum 82 des Elektrofahrzeugs 12. Ein HVAC-System 84 (HVAC für Heating, Ventilation and Air Conditioning) ist ausgelegt, den Fahrgastraum 82 entweder zu erwärmen oder zu kühlen. Das HVAC-System 84 umfasst ein Heizgerät und/oder ein Kühlgerät, das dazu ausgelegt ist, die Temperatur der Luft innerhalb des Fahrgastraums 82 auf einen erwünschten Temperaturbereich oder eine Komforteinstellung anzupassen. Das HVAC-System 84 kann ein thermoelektrisches Kühlgerät, ein thermoelektrisches Heizgerät, ein Heizgerät mit Widerstandserwärmungselementen, ein Heizgerät mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC, positive temperature coefficient) oder einen anderen Typ eines Heizgeräts oder Kühlgeräts (oder eine Kombination daraus) umfassen, der in der Lage ist, die Temperatur des Fahrgastraums 82 anzupassen oder zu halten. In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Heizabschnitt des HVAC-Systems 84 ein Gebläse, das Luft über einen Heizkörper, der mit der Kühlschleife 60 des Motorkonditionierungssystems 58 verbunden ist, bläst, um erwärmte Luft in den Fahrgastraum 82 zuzuführen. In einer anderen nicht-einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Kühlabschnitt des HVAC-Systems 84 eine Klimaanlage mit einer Kältemittelschlaufe mit mindestens einem Verdampfer, der dazu ausgelegt ist, die Luft, die in den Fahrgastraum 82 eintritt, zu kühlen, mit einem Kompressor, der dazu ausgelegt ist, ein Kältemittel durch die Kältemittelschlaufe zu leiten, und einen Kondensator, der dazu ausgelegt ist, Wärme aus dem Kältemittel in die Umgebung abzustoßen. Das HVAC-System 84 kann zusätzlich noch einen Kühlapparat zum Kühlen des Batteriepacks (HV BATTERY PACK) 24 umfassen.
Ein vierter Sensor 86 (oder eine Sammlung von Sensoren) überwacht die Temperatur des Fahrgastraums 82, und ein fünfter Sensor 88 (oder eine Sammlung von Sensoren) wird zur Überwachung der Umgebungstemperaturen außerhalb des Elektrofahrzeugs 12 verwendet. In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform kann das HVAC-System 84 aktiviert werden, um die Temperatur des Fahrgastraums 82 auf der Grundlage der Temperaturablesungen des vierten Sensors 86 und des fünften Sensors 88 zu halten oder anzupassen.
Das Fahrzeugsystem 56 kann zusätzlich verschiedene Berührungs- oder Kontaktpunkte umfassen, wo ein Benutzer mit dem Elektrofahrzeug 12 in physischen Kontakt kommt oder die einen gewissen Komfort- oder Annehmlichkeitsaspekt für den Benutzer bereitstellen. Für die Zwecke dieser Offenbarung sind die Berührungspunkte als zusätzliche Subsysteme des Elektrofahrzeugs 12 angesehen. Beispielhafte Berührungspunkte umfassen ein Lenkrad 90, einen oder mehrere Fahrzeugsitze 92, eine Gangschaltung 94, eine Windschutzscheibenheizung 96A, eine Heckscheibenheizung 96B und einen oder mehrere Seitenspiegel 98. Zusätzliche Berührungspunkte können Armstützen und Fußmatten umfassen. Diese Berührungspunkte sollen nur nicht-einschränkende Beispiele sein, und diese Offenbarung sollte derart ausgelegt werden, so dass die Beschreibungen dieser Berührungspunkte auch auf andere Berührungspunkte des Fahrzeugs angewendet werden können. Die Oberflächentemperaturen der verschiedenen Berührungspunkte können auf ein erwünschtes Komfortniveau oder einen solchen Bereich angepasst werden.
Das Lenkrad 90 kann eine vierte Konditionierungsvorrichtung 100 mit einem Heizgerät und/oder Kühlgerät umfassen, dazu ausgelegt, die Temperatur einer Außenfläche des Lenkrads 90 auf eine erwünschte Temperatur anzupassen. Die vierte Konditionierungsvorrichtung 100 kann ein thermoelektrisches Kühlgerät, ein thermoelektrisches Heizgerät, ein Heizgerät mit Widerstandserwärmungselementen, ein Heizgerät mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC, positive temperature coefficient) oder ein anderer Typ eines Heizgeräts oder Kühlgeräts (oder eine Kombination daraus) sein, der in der Lage ist, die Temperatur des Lenkrads 90 anzupassen oder zu halten. In einer anderen nicht-einschränkenden Ausführungsform umfasst die vierte Konditionierungsvorrichtung 100 eine Kühlschleife, die ein Kühlmittel durch das Lenkrad 90 leitet, um das Lenkrad 90 entweder zu erwärmen oder zu kühlen.
Ein sechster Sensor 102 (oder eine Sammlung von Sensoren) überwacht die Temperatur der Außenfläche des Lenkrads 90. Die vierte Konditionierungsvorrichtung 100 kann betätigt werden, um die Temperatur des Lenkrads 90 auf der Grundlage der Temperaturwerte, die vom sechsten Sensor 102 erhalten werden, anzupassen.
Einer oder mehrere der Fahrzeugsitze 92 können eine fünfte Konditionierungsvorrichtung 104 umfassen. Die fünfte Konditionierungsvorrichtung 104 umfasst ein Heizgerät und/oder ein Kühlgerät, das/die konfiguriert ist/sind, um die Temperatur des Fahrzeugsitzes 92 an eine gewünschte Temperatur anzupassen. Die fünfte Konditionierungsvorrichtung 104 kann an irgendeiner Stelle innerhalb des Fahrzeugsitzes 92 angeordnet sein, so z.B. innerhalb der Sitzfläche oder Sitzrückenlehne. Die fünfte Konditionierungsvorrichtung 104 kann ein thermoelektrisches Kühlgerät, ein thermoelektrisches Heizgerät, ein Heizgerät mit Widerstandserwärmungselementen, ein Heizgerät mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC, positive temperature coefficient) oder einen anderer Typ eines Heizgeräts oder Kühlgeräts (oder eine Kombination daraus) umfassen, der in der Lage ist, die Temperatur des Fahrzeugsitzes 92 anzupassen oder zu halten. In einer anderen nicht-einschränkenden Ausführungsform umfasst die fünfte Konditionierungsvorrichtung 104 eine Kühlschleife, die ein Kühlmittel durch den Fahrzeugsitz 92 leitet, um den Fahrzeugsitz 92 entweder zu erwärmen oder zu kühlen.
Ein siebter Sensor 106 (oder eine Vielzahl von Sensoren) wird verwendet, um die Temperatur der Oberfläche des Fahrzeugsitzes 92 zu überwachen. Die fünfte Konditionierungsvorrichtung 104 wird betätigt, um die Temperatur des Fahrzeugsitzes 92 auf der Grundlage der Temperaturwerte, die vom siebten Sensor 106 gemessen werden, anzupassen.
In noch einer anderen Ausführungsform umfasst die Gangschaltung 94 eine sechste Konditionierungsvorrichtung 108, die dazu ausgelegt ist, die Temperatur der Gangschaltung 94 anzupassen, und einen achten Sensor 110 (oder eine Vielzahl von Sensoren), dazu ausgelegt, die Temperatur der Gangschaltung 94 zu überwachen, die Windschutz- oder Heckscheibenheizungen 96A, 96B umfassen eine siebte Konditionierungsvorrichtung 112, die dazu ausgelegt ist, eine Temperatur der Windschutzscheibe und der Heckscheibe des Elektrofahrzeugs 12 anzupassen, und einen neunten Sensor 114 (oder eine Vielzahl von Sensoren), dazu ausgelegt, die Temperatur der Windschutzscheibe und der Heckscheibe zu überwachen, und die Seitenspiegel 98 umfassen eine achte Konditionierungsvorrichtung 116, die dazu ausgelegt ist, die Temperatur der Seitenspiegel 98 anzupassen, und einen zehnten Sensor 118 (oder eine Vielzahl von Sensoren), dazu ausgelegt, die Temperatur der Seitenspiegel 98 zu überwachen. Das Fahrzeugsystem 56 könnte verschiedene andere Fahrzeug-Subsysteme innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung umfassen. Obwohl nicht dargestellt, könnte auch die Leistungselektronik z.B. auf einen erwünschten Nennpunkt thermisch verwaltet / gesteuert werden.
Das Fahrzeugsystem 56 umfasst zusätzlich ein Steuersystem 120. Das Steuersystem 120 kann Teil eines Gesamtfahrzeugsteuersystems sein, oder es könnte ein getrenntes Steuersystem sein, das mit dem Fahrzeugsteuersystem kommuniziert. Das Steuersystem 120 kann ein oder mehrere Steuermodule 122 umfassen, die mit ausführbaren Instruktionen über eine Schnittstelle mit verschiedenen Komponenten des Fahrzeugsystems 56 koppeln oder deren Betrieb befehlen. So kann z.B. in einer nicht-einschränkenden Ausführungsform jedes obig beschriebene Fahrzeug-Subsystem ein Steuermodul umfassen, und diese Steuermodule können mit einander über ein CAN (Controller Area Network (CAN)) kommunizieren, um das Elektrofahrzeug 12 zu steuern. In einer anderen nicht-einschränkenden Ausführungsform umfasst jedes Steuermodul 122 des Steuersystems 120 einen zentralen Prozessor (central processing unit) in Kommunikation mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder Speichereinheiten, um die verschiedenen Steuerungsstrategien und Modi des Fahrzeugsystems 56 auszuführen. Eine beispielhafte Steuerungsstrategie ist ferner nachfolgend mit Verweis auf 3 erklärt.
Das Steuersystem 120 ist dazu ausgelegt, zahlreiche Funktionen durchzuführen. In einer ersten nicht-einschränkenden Ausführungsform ist das Steuersystem 120 mit den notwendigen Eingaben, Ausgaben, Steuerlogik und/oder Algorithmen zum Empfangen von Signalen von den verschiedenen Fahrzeug-Subsystemen und zum Befehlen von spezifischen Aktionen auf der Grundlage dieser empfangenen Signale versehen. So kann das Steuersystem 120 z.B. die verschiedenen Konditionierungsvorrichtungen 68, 74, 78, 84, 100, 104, 108, 112 und 116 auf der Grundlage von Temperaturinformationen, die von den mehreren Sensoren 70, 76, 80, 86, 88, 102, 106, 110, 114 und 118 empfangen werden, aktivieren, um die verschiedenen Fahrzeug-Subsysteme nach Bedarf oder wie anders erwünscht zu konditionieren.
In einer zweiten nicht-einschränkenden Ausführungsform ist das Steuersystem 120 dazu ausgelegt, eine nächste erwartete Nutzungszeit des Elektrofahrzeugs 12 zu bestimmen. Die nächste erwartete Nutzungszeit kann manuell vom Benutzer spezifiziert werden, indem Nutzungsinformation in eine Benutzerschnittstelle (User Interface) 103 (die sich entweder im Inneren des Fahrgastraums 82 befindet, oder entfernt über einen Computer, eine Smart-Vorrichtung etc.) eingegeben wird. Die Nutzungsinformation kann einen Zeitpunkt eines spezifischen Wochentags umfassen, an welchem der Benutzer geplant hat, das Elektrofahrzeug 12 zu verwenden.
Alternativ dazu kann die nächste erwartete Nutzungszeit ein abgeleiteter oder gelernter Wert sein, der auf historischen Nutzungsdaten basiert, die dem Elektrofahrzeug 12 zugeordnet sind. So kann das Steuersystem 120 z.B. die Tageszeitpunkte erfahren, an welchen das Elektrofahrzeug 12 von der Steuerlogik und/oder den Algorithmen bedient wird, die innerhalb des Steuermoduls 122 umfasst sind. Die erfahrenen Tageszeitpunkte können einem Tageszeitpunkt an einem spezifischen Wochentag basierend auf der Frequenz oder der historischen Nutzung des Elektrofahrzeugs 12 in Relation zu diesem Tageszeitpunkt entsprechen. Die erfahren Tageszeitpunkte können ferner einem Tageszeitpunkt eines spezifischen Wochentags entsprechen, an welchem der Motor 14 manuell mit dem Fahrzeugschlüssel oder dem Druckknopf gestartet wird, ein Stecker aus einer Ladesteckdose 124 gezogen wird, ein Key-Fob verwendet wird, um drahtlos den Motor 14 zu starten, oder jede andere Aktion, die die Verwendung des Fahrzeugs anzeigt. Die erfahrenen Zeitpunkte können im Speicher des Steuersystems 120 aufgezeichnet werden, wenn die Signale vom Steuermodul 122 empfangen werden, was anzeigt, dass der Motor 14 gestartet wurde, der Stecker aus der Ladesteckdose 124 gezogen wurde oder eine andere Aktion, die die Verwendung eines Fahrzeugs anzeigt.
In noch einer anderen nicht-einschränkenden Ausführungsform kann das Steuersystem 120 des Elektrofahrzeugs 12 mit einem Server 126 über eine Cloud 128 (d.h. das Internet) kommunizieren, um eine Wettervorhersage 130 zu erhalten. Nach einer autorisierten Anfrage kann die Wettervorhersage (WEATHER FORECAST) 130 zum Steuersystem 120 übertragen werden. Nach dem Empfangen der Wettervorhersage 130 kann das Steuersystem 120 die Vorkonditionierung der verschiedenen Subsysteme vor dem nächsten erwarteten Nutzungsereignis planen. Die Wettervorhersage 130 kann über einen Mobilfunkturm 132 oder über eine andere bekannte Kommunikationstechnik kommuniziert werden. Das Steuersystem 120 umfasst einen Transceiver 134 für die bidirektionale Kommunikation mit dem Mobilfunkturm 132. So kann der Transceiver 134 z.B. die Wettervorhersage 130 vom Server 126 empfangen, oder er kann die Daten zurück zum Server über den Mobilfunkturm 132 kommunizieren. Obwohl nicht notwendigerweise in dieser hochgradig schematischen Ausführungsform gezeigt oder beschrieben, können zahlreiche andere Komponenten die bidirektionale Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug 12 und dem Server 126 ermöglichen.
Das Steuersystem 120 kann das Vorkonditionieren der verschiedenen Fahrzeug-Subsysteme auf der Grundlage der nächsten erwarteten Nutzungszeit, der Wettervorhersageinformation und anderer Informationen planen. So kann das Steuersystem 120 z.B. planen, wann der Motor 14 auf der Grundlage mindestens der nächsten erwarteten Nutzungszeit, der Motorbedingungen (z.B. Temperaturen von Kühlmittel und Öl) und der Wettervorhersageinformation thermisch zu konditionieren ist. Das Steuersystem 120 kann auch planen, wann das Getriebe 72 auf der Grundlage mindestens der nächsten erwarteten Nutzungszeit, der Getriebebedingungen (z.B. Temperatur) und der Wettervorhersageinformation thermisch zu konditionieren ist. Das Steuersystem 120 kann ferner planen, wann der Batteriepack 24 auf der Grundlage von mindestens der nächsten erwarteten Nutzungszeit, der Batteriebedingungen (z.B. Ladungszustand, state of charge (SOC) und Temperatur) und Wettervorhersageinformation thermisch zu konditionieren ist. Das Steuersystem 120 kann auch planen, wann der Fahrgastraum 82 auf der Grundlage von mindestens der nächsten erwarteten Nutzungszeit, der Fahrgastraumbedingungen (z.B. Temperatur) und der Wettervorhersageinformation thermisch zu konditionieren ist. Schließlich kann das Steuersystem 120 auch planen, wann die verschiedenen Berührungspunkte des Elektrofahrzeugs 12 auf der Grundlage der nächsten erwarteten Nutzungszeit, der Fahrgastraumbedingungen und der Wettervorhersageinformation zu betätigen sind.
In noch einer anderen nicht-einschränkenden Ausführungsform ist das Steuersystem 120 dazu ausgelegt, die thermische Konditionierung eines Subsystems gegenüber anderen Subsystemen des Elektrofahrzeugs 12 zu priorisieren. Die Priorität / Zuweisung erfolgt auf der Grundlage der thermisch wirksamen Masse der verschiedenen Subsysteme, der Schwellenwertwirkung jedes Subsystems auf das Fahrzeug bei verschiedenen Temperaturen und die Gesamtwirkung jedes Subsystems auf die Elektroreichweite und die Treibstoffwirtschaftlichkeit. Anhand eines nicht-einschränkenden Beispiels würde das Getriebe 72 die Treibstoffwirtschaftlichkeit bei niedrigeren Temperaturen als der Batteriepack 24 beeinflussen, aber der Batteriepack 24 weist eine größere Wirkung auf die Treibstoffwirtschaftlichkeit und die Elektroreichweite auf. Somit würde das Steuersystem 120 zuerst den Batteriepack 24 erwärmen / kühlen. Das Steuersystem 120 ist in der Lage, ein Worst-Case-Szenario von etwa zwei Stunden der Vorkonditionierung zu berechnen, aber es kann auch so kurzfristig wie dreißig Minuten der Vorkonditionierung planen. Der Batteriepack 24 würde zuerst für etwa eine Stunde vorkonditioniert werden. Der Motor 14, das Getriebe 72 und der Fahrgastraum 82 würden dann für etwa eine Stunde folgen. Zum Schluss würden die Windschutz- und Heckscheibenheizungen 96A, 96B etwa fünf Minuten vor der nächsten erwarteten Nutzungszeit aktiviert werden und würden gleichzeitig mit dem Wärme-Management des Fahrgastraums 82 ablaufen.
3 veranschaulicht mit weiterem Verweis auf die 1 und 2 schematisch eine Steuerungsstrategie 200 zum Steuern des Fahrzeugsystems 56 des Elektrofahrzeugs 12. So kann z.B. die Steuerungsstrategie 200 durchgeführt werden, um das Vorkonditionieren von verschiedenen Fahrzeug-Subsystemen des Elektrofahrzeugs 12 zu planen und zu befehlen. In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform ist das Steuersystem (CONTROL SYSTEM) 120 des Fahrzeugsystems 56 mit einem oder mehreren Algorithmen programmiert, die dazu ausgelegt sind, die beispielhafte Steuerungsstrategie 200 oder eine beliebige andere Steuerungsstrategie auszuführen. In einer anderen nicht-einschränkenden Ausführungsform ist die Steuerungsstrategie 200 als ausführbare Instruktionen im nicht-flüchtigen Speicher des Steuermoduls (CONTROL MODULE) 122 des Steuersystems 120 gespeichert.
Die Steuerungsstrategie 200 beginnt am Block 202. Am Block 204 bestimmt die Steuerungsstrategie 200, ob das 12 angesteckt ist und somit Leistung aus einer externen Leistungsquelle (z.B. einem Stromnetz) empfängt. Dies wird als ein Plug-Ereignis bezeichnet. In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform kann ein Signal vom Ladungsauslass 124 an das Steuersystem 120 kommuniziert werden, das das Plug-Ereignis anzeigt.
Die Steuerungsstrategie 200 setzt mit dem Block 206 fort, wenn das Elektrofahrzeug 12 angesteckt ist. Die nächste erwartete Nutzungszeit des Elektrofahrzeugs 12 kann in diesem Schritt abgeleitet werden. Als nächstes wird im Block 208 die Wettervorhersageinformation von der Cloud 128 erhalten. Die Wettervorhersageinformation kann eine Vorhersage des Zustands der Umgebung für eine gegebene Position an einem gegebenen Datum und Zeitpunkt umfassen. Daten von den Sensoren (z.B. einem oder mehreren der Sensoren (S) 70, 76, 80, 86, 88, 102, 106, 110, 114 und 118) der verschiedenen Fahrzeug-Subsysteme werden im Block 210 erhalten und analysiert. Obwohl nicht sequentiell gezeigt, können die Schritte 206, 208 und 210 der Steuerungsstrategie 200 in jeder beliebigen Reihenfolge oder gleichzeitig innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung durchgeführt werden.
Indem es die von mindestens in den Blöcken 206, 208 und 210 gesammelte Information nützt, plant das Steuersystem 120 die Vorkonditionierung der verschiedenen Fahrzeug-Subsysteme im Block 212. Das Steuersystem 120 bestimmt die Gesamtmenge an Zeit für die Vorkonditionierung jedes Subsystems auf der Grundlage der verfügbaren Leistung und der Delta-Temperatur von der vorhergesagten Temperatur auf eine erwünschte Temperatur. Das Steuersystem 120 kann daraufhin die Gesamtanzahl an Minuten, die für die Vorkonditionierung des Fahrzeugs erforderlich sind, addieren und den Start der Vorkonditionierung auf der Grundlage einer solchen Anzahl von Minuten vor der nächsten Nutzungszeit planen. Natürlich könnten einige Systeme auch gleichzeitig ablaufen. Das Steuersystem 120 verfolgt die Menge an Zeit, die jedes System der Vorkonditionierung unterzogen wird, und es könnte die Vorkonditionierung zu jedem beliebigen Zeitpunkt oder nach Wunsch ON oder OFF befehlen. In einigen nicht-einschränkenden Ausführungsformen plant das Steuersystem 120, wann die Vorkonditionierung zu starten ist, wann die Vorkonditionierung zu beenden ist, sowie die erwünschten Wärmecharakteristiken (z.B. erwünschter Temperaturbereich etc.) der Vorkonditionierung für jedes Fahrzeug-Subsystem, das Vorkonditionierung erfordert. Die Betätigung der verschiedenen Fahrzeug-Berührungspunkte kann im Block 214 geplant werden, und sie kann auch zumindest teilweise auf der Wettervorhersageinformation basieren. Schließlich wird im Block 216 die Vorkonditionierung für jedes Fahrzeug-Subsystem zu den geplanten Zeitpunkten vor der nächsten erwarteten Nutzungszeit ausgeführt.
4 ist eine Zeitachse, die eine beispielhafte Implementierung der Steuerungsstrategie 200 veranschaulicht, die mit Verweis auf 3 beschrieben ist. Dieses Beispiel ist nur für veranschaulichende Zwecke bereitgestellt, und aus diesem Grund sollen die spezifischen Werte und Parameter, die in der Zeitachse angezeigt sind, diese Offenbarung in keiner Weise einschränken.
Ein Plug-Ereignis ereignet sich zum Zeitpunkt T1, was anzeigt, dass das Elektrofahrzeug 12 mit einer externen Leistungsquelle verbunden ist. In Reaktion auf das Plug-Ereignis plant das Steuersystem 120 des Elektrofahrzeugs 12 die Vorkonditionierung der verschiedenen Fahrzeug-Subsysteme. Die geplante Vorkonditionierung kann das Bestimmen der nächsten erwarteten Nutzungszeit für das Elektrofahrzeug 12 umfassen. Die nächste erwartete Nutzungszeit ist zum Zeitpunkt Tneut in der Zeitachse angezeigt. Die geplante Vorkonditionierung kann zusätzlich das Erhalten von Wettervorhersageinformation und das Sammeln von Daten von den verschiedenen Sensoren umfassen, die jedem der verschiedenen Fahrzeug-Subsysteme zugeordnet sind.
In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform plant das Steuersystem 120, dass die Ladungskonditionierung des Batteriepacks 24 zum Zeitpunkt T2 beginnt und zum Zeitpunkt T3 endet. Es ist geplant, dass das Laden des Batteriepacks 24 zum Zeitpunkt T4 beginnt und zum Zeitpunkt T5 endet. Es ist geplant, dass eine zusätzliche Vorkonditionierung des Batteriepacks 24 zum Zeitpunkt T6 erfolgt. Es ist geplant, dass die Vorkonditionierung des Fahrgastraums 82 zum Zeitpunkt T7 beginnt, es ist geplant, dass die Vorkonditionierung des Motors 14 zum Zeitpunkt T8 beginnt, und es ist geplant, dass die Vorkonditionierung des Getriebes 72 zum Zeitpunkt T9 beginnt. Die verschiedenen Fahrzeug-Berührungspunkte können zum Zeitpunkt T10 betätigt werden. Jeder der Zeitpunkte T2 bis T10 liegt vor der nächsten erwarteten Nutzungszeit Tneut. Die Zeitpunkte T2 bis T10 könnten früher oder später sein, als dies dargestellt ist, wenn die Wettervorhersage nicht berücksichtig wird, und aus diesem Grund ist die vorgeschlagene Vorkonditionierungsstrategie dieser Offenbarung im Vergleich zu Strategien nach dem Stand der Technik genauer.
Obwohl die verschiedenen nicht-einschränkenden Ausführungsformen mit spezifischen Komponenten oder Schritten veranschaulicht sind, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale von jeder der nicht-einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten von beliebigen anderen der nicht-einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
Es ist zu verstehen, dass ähnliche Referenzzahlen entsprechende oder ähnliche Elemente in den verschiedenen Zeichnungen identifizieren. Es ist zu verstehen, dass, wenngleich eine bestimmte Anordnung von Komponenten in diesen beispielhaften Ausführungsformen geoffenbart und veranschaulicht ist, auch andere Anordnungen aus den Lehren dieser Offenbarung ihren Nutzen ziehen könnten.
Die vorhergehende Beschreibung ist als veranschaulichend und in keiner Weise als einschränkend zu interpretierten. Ein Arbeiter mit allgemeinen Kenntnissen der Technik wird verstehen, dass gewisse Modifikationen innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung möglich sind. Aus diesen Gründen sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Offenbarung zu bestimmen.

Claims

Verfahren zum Vorkonditionieren verschiedener Subsysteme eines Elektrofahrzeugs, umfassend: Planen einer Vorkonditionierung eines Batteriepacks, eines Fahrgastraums, eines Getriebes und eines Motors des Elektrofahrzeugs vor einer nächsten erwarteten Nutzungszeit auf der Grundlage mindestens einer Wettervorhersage.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Planen der Vorkonditionierung ein Bestimmen der nächsten erwarteten Nutzungszeit umfasst, die dem Elektrofahrzeug zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen der nächsten erwarteten Nutzungszeit ein Ableiten der nächsten erwarteten Nutzungszeit auf der Grundlage einer historischen Nutzungsinformation, die dem Elektrofahrzeug zugeordnet ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen der nächsten erwarteten Nutzungszeit ein Empfangen von Instruktionen von einem Nutzer über eine geplante Nutzung des Elektrofahrzeugs umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend ein Bestimmen, ob das Elektrofahrzeug angeschlossen ist, vor dem Planen der Vorkonditionierung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend ein Sammeln von Temperaturinformation von den verschiedenen Subsystemen vor dem Planen der Vorkonditionierung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend ein Erhalten der Wettervorhersage von einem webbasierten Server.
Verfahren nach Anspruch 7, umfassend ein Kommunizieren mit dem webbasierten Server über eine Cloud, um die Wettervorhersage zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend ein Betätigen mindestens eines Berührungspunktes des Elektrofahrzeugs auf der Grundlage mindestens der nächsten erwarteten Nutzungszeit und der Wettervorhersage.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Berührungspunkt ein Lenkrad, einen Sitz, ein Fenster, einen Spiegel oder eine Gangschaltung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend ein Betätigen einer Konditionierungsvorrichtung jeweils des Batteriepacks, des Motors, des Getriebes und des Fahrgastraums zu einem geplanten Zeitpunkt nach dem Planen der Vorkonditionierung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend ein Priorisieren der Vorkonditionierung eines von Motor, Batteriepack, Fahrgastraum und Getriebe gegenüber dem anderen von Motor, Batteriepack, Fahrgastraum und Getriebe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend ein Anpassen einer Temperatur eines Motorkühlmittels, so dass die Temperatur innerhalb eines erwünschten Betriebsbereichs zu einem geplanten Zeitpunkt nach dem Planen der Vorkonditionierung liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend ein Anpassen einer Temperatur eines Getriebeöls, so dass die Temperatur innerhalb eines erwünschten Betriebsbereichs zu einem geplanten Zeitpunkt nach dem Planen der Vorkonditionierung liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend ein Anpassen einer Temperatur des Batteriepacks, so dass die Temperatur innerhalb eines erwünschten Betriebsbereichs zu einem geplanten Zeitpunkt nach dem Planen der Vorkonditionierung liegt.
Elektrofahrzeug, das umfasst: eine Mehrzahl von Fahrzeug-Subsystemen; eine Mehrzahl von Berührungspunkten; und ein Steuersystem, das mit Instruktionen zur Vorkonditionierung der Mehrzahl von Fahrzeug-Subsystemen und zur Betätigung der Mehrzahl von Berührungspunkten vor einer nächsten erwarteten Nutzungszeit auf der Grundlage mindestens einer Wettervorhersage konfiguriert ist.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 16, wobei die Mehrzahl von Fahrzeug-Subsystemen mindestens einen Motor, einen Batteriepack, ein Getriebe und einen Fahrgastraum umfasst.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Mehrzahl von Berührungspunkten mindestens ein Lenkrad, einen Fahrzeugsitz, eine Gangschaltung, eine Scheibenheizung und einen Seitenspiegel umfasst.
Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei jedes der Mehrzahl von Fahrzeug-Subsystemen einen Sensor umfasst, der dazu ausgelegt ist, Temperaturen zu überwachen, wobei das Steuersystem dazu ausgelegt ist, die Temperaturen zum Planen der Vorkonditionierung zu überwachen.
Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Steuersystem einen Transceiver umfasst, der dazu ausgelegt ist, mit einem Server über eine Cloud zu kommunizieren, um die Wettervorhersage zu erhalten.