DE102018131784A1 - Topology-dependent charging strategy for hybrid and electric vehicles - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer vorteilhaften Ladestrategie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge (Motorrad/ PKW/ LKW/ Bus/ Schienenfahrzeuge). Erfindungsgemäß ist es möglich, Ladevorgänge und SOC-Strategien im Fahren an die Topologie der direkten Umgebung, die aktive Navigationsroute und gelernte Ereignisse zu koppeln und somit eine vorteilhafte Ladestrategie zu implementieren. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechend eingerichtete Systemanordnung sowie ein Computerprogrammprodukt.The invention relates to a method for providing an advantageous charging strategy for hybrid and electric vehicles (motorcycle / car / truck / bus / rail vehicle). According to the invention, it is possible to couple charging processes and SOC strategies while driving to the topology of the direct environment, the active navigation route and learned events and thus to implement an advantageous charging strategy. Furthermore, the present invention relates to a correspondingly configured system arrangement and a computer program product.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer vorteilhaften Ladestrategie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge. Erfindungsgemäß ist es möglich, Ladevorgänge und SOC-Strategien im Fahren an die Topologie der direkten Umgebung, die aktive Navigationsroute und gelernte Ereignisse zu koppeln und somit eine vorteilhafte Ladestrategie zu implementieren. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechend eingerichtete Systemanordnung sowie ein Computerprog ramm produ kt.The invention relates to a method for providing an advantageous charging strategy for hybrid and electric vehicles. According to the invention, it is possible to couple charging processes and SOC strategies while driving to the topology of the direct environment, the active navigation route and learned events and thus to implement an advantageous charging strategy. Furthermore, the present invention relates to a correspondingly configured system arrangement and a computer program product.
Bekannt ist es, dass sich sogenannte Hybridfahrzeuge dadurch auszeichnen, dass in Schubphasen des Fahrzeugs kinetische Energie mittels einer elektrischen Maschine rekuperiert, d. h. in elektrische Energie umgewandelt und in einem Energiespeicher gespeichert werden kann. Die gespeicherte Energie kann in Antriebsphasen des Fahrzeugs zum Betreiben der elektrischen Maschine als Elektromotor und/ oder zur Versorgung der diversen elektrischen Fahrzeugsysteme verwendet werden.It is known that so-called hybrid vehicles are characterized in that kinetic energy is recuperated in an overrun phase of the vehicle by means of an electrical machine, i. H. can be converted into electrical energy and stored in an energy store. The stored energy can be used in drive phases of the vehicle to operate the electrical machine as an electric motor and / or to supply the various electrical vehicle systems.
Für den Betrieb von elektrifizierten Fahrzeugen auf Strecken mit Gefälle ist im Normalfall der Rekuperationsbetrieb vorgesehen, um die freiwerdende überschüssige potentielle Energie aufzunehmen bzw. abzubauen. Das hat zur Folge, dass die Betriebsbremse entlastet wird und dadurch geringer dimensioniert werden kann.The recuperation mode is normally provided for the operation of electrified vehicles on gradients in order to absorb or reduce the excess potential energy that is released. As a result, the service brake is relieved and can therefore be dimensioned smaller.
Im Stand der Technik wird davon ausgegangen, dass der Kunde den elektrischen Speicher seines elektrifizierten Fahrzeugs auch in Höhenlagen, von denen aus nur Gefälle zu erwarten ist, zu 100% aufladen kann.In the prior art, it is assumed that the customer can charge the electrical storage of his electrified
Da der Speicher des elektrifizierten Fahrzeugs in vollgeladenem Zustand keine weitere Energie einsammeln kann, muss die Betriebsbremse den Speicher im Anwendungsszenario Bergabfahrt voll ersetzen. Das kann zum Problem der Überlastung der Betriebsbremse führen, da die Betriebsbremse aufgrund sporadischer Betätigung und evtl. reduzierter Dimensionierung nicht ihr volles Potential erreichen kann. Im Gegenzug muss die Betriebsbremse für dieses Anwendungsszenario größer dimensioniert werden, als ein Großteil der Kunden jemals benötigen wird.Since the accumulator of the electrified vehicle cannot collect any further energy when fully charged, the service brake must fully replace the accumulator in the downhill application scenario. This can lead to the problem of overloading the service brake, since the service brake cannot reach its full potential due to sporadic actuation and possibly reduced dimensions. In return, the service brake for this application scenario must be dimensioned larger than the majority of customers will ever need.
Folglich ergibt sich im Stand der Technik ein nachteiliges Zusammenspiel von möglicher Rekuperationsenergie und Ausgestaltung der physischen Komponenten. Folglich besteht Bedarf an einem Verfahren zur verbesserten Energieverwaltung in einem Kraftfahrzeug, welches die oben näher bezeichneten Probleme löst bzw. umgeht.As a result, there is a disadvantageous interplay of possible recuperation energy and design of the physical components in the prior art. Accordingly, there is a need for a method for improved energy management in a motor vehicle that solves or circumvents the problems described above.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Umsetzung einer Ladestrategie vorzuschlagen, welche ein vorteilhaftes Verhältnis von explizitem Ladevorgang und Rekuperation ermöglicht. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine entsprechend eingerichtete Systemanordnung bereitzustellen sowie ein Computerprogrammprodukt mit Steuerbefehlen vorzuschlagen, welche das Verfahren implementieren beziehungsweise die vorgeschlagene Systemanordnung zumindest teilweise betreiben.It is an object of the present invention to propose an improved method for implementing a charging strategy which enables an advantageous relationship between the explicit charging process and recuperation. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a correspondingly configured system arrangement and to propose a computer program product with control commands which implement the method or at least partially operate the proposed system arrangement.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren bzw. eine Systemanordnung mit den Merkmalen gemäß jeweils eines unabhängigen Patentanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a method or a system arrangement with the features according to an independent claim. Further advantageous refinements are specified in the subclaims.
Demgemäß wird ein Verfahren zur Umsetzung einer effizienten und ortsabhängigen Ladestrategie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, aufweisend ein Auslesen einer maximalen Ladekapazität; ein Berechnen einer zu erwartenden Rekuperationsenergie; und ein Ausführen eines Ladevorgangs, wobei bei einem Erreichen eines Soll-Ladezustands eine Warnfunktion ausgelöst wird, wobei der Soll-Ladezustand in Abhängigkeit der ausgelesenen maximalen Ladekapazität und der berechneten zu erwartenden Rekuperationsenergie berechnet wird.Accordingly, a method for implementing an efficient and location-dependent charging strategy of an electrically driven motor vehicle is proposed, comprising reading out a maximum charging capacity; calculating an expected recuperation energy; and carrying out a charging process, a warning function being triggered when a target charging state is reached, the target charging state being calculated as a function of the maximum charging capacity read and the calculated expected recuperation energy.
Das vorgeschlagene Verfahren bzw. die Systemanordnung ist effizient, da ein Kraftfahrzeug nicht gänzlich aufgeladen werden muss, sondern vielmehr ist es ausreichend, dass das Kraftfahrzeug bis zu einem Soll-Ladezustand aufgeladen wird. Hierdurch tritt nicht nur der technische Effekt ein, dass die Rekuperation voll ausgenutzt werden kann, sondern darüber hinaus verkürzt sich auch die Ladezeit für den Benutzer. So ist es im Stand der Technik nachteilig, dass auch Zeit benötigt wird um das Kraftfahrzeug voll aufzuladen. Erfindungsgemäß hingegen ist es jedoch möglich den Ladevorgang nach einer gewissen Zeit abzubrechen und zum weiteren Laden die umgewandelte kinetische Energie zu verwenden. The proposed method and the system arrangement are efficient since a motor vehicle does not have to be fully charged, but rather it is sufficient that the motor vehicle is charged up to a desired state of charge. This not only has the technical effect that the recuperation can be fully used, but also shortens the charging time for the user. It is disadvantageous in the prior art that time is also required to fully charge the motor vehicle. According to the invention, however, it is possible to abort the charging process after a certain time and to use the converted kinetic energy for further charging.
Da jedem Ort eine Höhe zugeordnet ist, macht sich das vorgeschlagene Verfahren diese Information zu Nutze und schätzt in Abhängigkeit der noch zurückzulegenden Wegstrecke ab, wie viel Energie wieder in die Batterie zurück gespeist werden kann. Der aktuelle Aufenthaltsort kann beispielsweise aus einem Navigationsgerät bzw. Navigationsdaten ausgelesen werden. Darüber hinaus sind weitere Sensoren bekannt, welche eine Höhenangabe liefern können. Diese Information kann dazu genutzt werden abzuschätzen, wie hoch die zu erwartende rück zu speisende Energie ist. Da diese zu erwartende Energie nicht in das Fahrzeug geladen werden muss, kann folglich der Ladevorgang vorzeitig abgebrochen werden.Since a height is assigned to each location, the proposed method makes use of this information and, depending on the distance still to be covered, estimates how much energy can be fed back into the battery. The current location can be read out from a navigation device or navigation data, for example. In addition, other sensors are known which can provide an indication of height. This information can be used to estimate how high the expected energy to be fed back is. Since this expected energy does not have to be loaded into the vehicle, the charging process can be terminated prematurely.
Typischerweise ist die Route des Verkehrsteilnehmers bekannt. Dies ist der Fall, da ein Fahrer typischerweise eine Straße abfährt und folglich voraussehend geschätzt werden kann, ob sich der Fahrer mit seinem Kraftfahrzeug nunmehr bergab bewegen wird. Es wird folglich lediglich der aktuelle Straßenverlauf weiterverfolgt und insofern kann abgeschätzt werden, wie hoch der Höhenverlust jeweils ist. Es ist auch eine Option Navigationsdaten derart zu verwenden, dass eine vom Fahrer eingegebene Route verwendet wird und sodann festgestellt wird, wie hoch der Höhenverlust ist. Eine weitere Möglichkeit abzuschätzen, wie hoch der Höhenverlust ist, ist es bereits aufgezeichnete Fahrten zu analysieren und hieraus einen Rückschluss darauf zu ziehen, wohin sich der Fahrer bewegen wird. So ist es beispielsweise möglich, dass der Fahrer jeden Morgen die gleiche Strecke in die Arbeit fährt und sodann kann geschlossen werden, dass er auch an weiteren Werktagen diese Strecke abfahren wird. Weist diese Strecke ein Gefälle auf, so kann der Ladevorgang abgebrochen werden und die Rekuperation bereits im Vorhinein berechnet werden. Folglich wird der Ladevorgang frühzeitig abgebrochen.The route of the road user is typically known. This is the case since a driver typically drives off a road and consequently it can be estimated in advance whether the driver will now move downhill with his motor vehicle. As a result, only the current course of the road is followed up and it is therefore possible to estimate how high the loss of height is. It is also an option to use navigation data in such a way that a route entered by the driver is used and then it is determined how high the height loss is. Another possibility to estimate how high the loss of height is to analyze already recorded trips and to draw conclusions about where the driver is going. It is possible, for example, that the driver drives the same route to work every morning and then it can be concluded that he will continue to drive this route on other working days. If this route has a gradient, the charging process can be interrupted and the recuperation can be calculated in advance. As a result, the charging process is stopped early.
Damit der Ladevorgang abgebrochen wird, kann das vorgeschlagene Verfahren selbsttätig die Energiezufuhr zum Kraftfahrzeug bzw. zu dessen Batterie abriegeln. So ist es möglich, dass das Fahrzeug generell weiter mit einer Ladesäule verbunden bleibt, diese jedoch keinen Strom mehr in die Batterie einspeist.So that the charging process is interrupted, the proposed method can automatically shut off the energy supply to the motor vehicle or its battery. It is possible that the vehicle generally remains connected to a charging station, but this no longer feeds electricity into the battery.
Mittels einer entsprechenden Warnfunktion kann entweder der Ladevorgang abgebrochen werden und bzw. alternativ kann dem Fahrer ein Hinweis gegeben werden, dass der gewünschte Ladezustand bereits erreicht ist. So kann der Fahrer eine Benachrichtigung erhalten, die textuell, akustisch oder generell optisch ausgestaltet ist. Er kann diesen Hinweis direkt an der Ladestation erhalten oder die angeschlossene Elektronik kann eine entsprechende Benachrichtigung über eine Luftschnittstelle übermitteln. Besonders vorteilhaft ist es, dass der Fahrer bereits beim Starten des Ladevorgangs mitgeteilt bekommt, wie hoch der gewünschte Ladezustand ist und folglich kann sich der Fahrer frühzeitig darauf einstellen, wann der Ladevorgang abgeschlossen ist. Typischerweise ist der Ladevorgang früher abgeschlossen als bei herkömmlichen Verfahren, da vermieden wird, dass die Batterie vollständig aufgeladen wird, falls ein Gefälle bevorsteht.By means of a corresponding warning function, the charging process can either be interrupted and, alternatively, the driver can be informed that the desired charging state has already been reached. The driver can thus receive a notification which is textually, acoustically or generally optically configured. He can receive this information directly at the charging station or the connected electronics can send a corresponding notification via an air interface. It is particularly advantageous that the driver is informed of how high the desired state of charge is already when the charging process is started, and consequently the driver can adjust early on when the charging process is completed. Typically, charging is completed earlier than conventional methods because the battery is avoided from being fully charged if a slope is imminent.
Aus dem bevorstehenden Gefälle kann berechnet werden, wie hoch die resultierende Energie ist, die in die Batterie zurück gespeist wird. So kann hierzu der Hersteller Daten liefern, die angeben, bei welchem Höhenverlust welche Energie zurückgewonnen werden kann. Generell kann das vorgeschlagene Verfahren diese Energie jedoch auch berechnen, beispielsweise in dem zurückgelegte Fahrstrecken analysiert werden und hierbei gemessen wird, wie viel Energie jeweils gewonnen wurde. Folglich kann anhand von empirischen Daten die zu gewinnende Energie berechnet werden oder das vorgeschlagene Verfahren verwendet Parameter, die das Fahrzeug und das Gefälle beschreiben. Relevante Parameter sind hierbei das Gewicht des Fahrzeugs sowie die Länge der Strecke, die befahren werden soll mitsamt Neigungsgrad. Hieraus lässt sich zumindest abschätzen wie hoch die zu erwartende Energie ist und folglich muss das Fahrzeug bezüglich dieser Energie nicht vorab aufgeladen werden.The upcoming slope can be used to calculate how high the resulting energy is that is fed back into the battery. For this purpose, the manufacturer can supply data that indicate which energy loss can be recovered at which height loss. In general, however, the proposed method can also calculate this energy, for example by analyzing the distance traveled and measuring how much energy was obtained in each case. Consequently, the energy to be obtained can be calculated on the basis of empirical data, or the proposed method uses parameters that describe the vehicle and the gradient. Relevant parameters are the weight of the vehicle and the length of the route to be traveled, including the degree of inclination. From this, it can at least be estimated how high the expected energy is and consequently the vehicle does not have to be charged beforehand with regard to this energy.
Die maximale Ladekapazität des Kraftfahrzeugs bzw. dessen Batterie kann ebenfalls in einem Fahrzeugspeicher abgelegt sein oder mittels einer Datenschnittstelle ausgelesen werden. Entsprechende Daten können auch von der Ladestation ausgelesen werden und in dem vorgeschlagenen Verfahren verwendet werden. Zudem ist es möglich festzustellen, wann eine maximale Aufladung der Batterie stattfindet und hieraus festzustellen, dass tatsächlich der maximale Ladestand erreicht ist. Dies ermöglicht es also dynamisch den maximalen Ladezustand zu überprüfen und hierbei kann ein Alterungsprozess der Batterie überprüft werden. So ist das vorgeschlagene Verfahren nicht darauf angewiesen, dass der Hersteller eine entsprechende Information bereitstellt, sondern die tatsächlich vorliegende Batterie kann bezüglich ihrer maximalen Ladekapazität überprüft werden. Wird beispielsweise von einer Ladestation Energie in die Batterie eingespeist und nimmt die Batterie keine weitere Energie an bzw. der Ladezustand verändert sich nicht, so ist die maximale Ladekapazität erreicht. Dieser Wert kann abgespeichert werden und bezüglich des vorgeschlagenen Verfahrens verwendet werden.The maximum charging capacity of the motor vehicle or its battery can also be stored in a vehicle memory or can be read out by means of a data interface. Corresponding data can also be read out from the charging station and used in the proposed method. It is also possible to determine when a maximum charge of the battery takes place and from this to determine that the maximum charge level has actually been reached. This enables the maximum state of charge to be checked dynamically and an aging process of the battery can be checked. So the proposed method does not rely on the manufacturer having a corresponding one Provides information, but the actual battery can be checked for its maximum charging capacity. If, for example, energy is fed into the battery from a charging station and the battery does not accept any further energy or the state of charge does not change, the maximum charging capacity is reached. This value can be saved and used in relation to the proposed method.
Das vorgeschlagene Verfahren kann derart umgesetzt werden, dass entweder eine Elektronik des Kraftfahrzeugs die entsprechenden Rechenschritte umsetzt oder aber, dass das Verfahren derart umgesetzt wird, dass die Elektronik des Kraftfahrzeugs die Verfahrensschritte mit einer Elektronik der Ladestation ausführt. So kann der Schritt des Auslesens, des Berechnens und des Unterbrechens des Ladevorgangs allein durch eine Elektronik im Kraftfahrzeug durchgeführt werden. Alternativ ist es auch möglich, das Auslesen sowie das Berechnen in einer Ladestation durchzuführen und sodann die Ladestation auch den Ladevorgang unterbrechen zu lassen. Generell muss lediglich die Information an die Ladestation bereitgestellt werden, wie viel Energie voraussichtlich zurückgewonnen wird. Hieraus kann die Ladestation anhand der ausgelesenen maximalen Ladekapazität und der Energie, welche zurückgewonnen werden soll, berechnen wann der gewünschte Ladezustand erreicht ist. Bei einem Erreichen dieses Zustands kann dann die Ladestation selbsttätig den Ladevorgang abbrechen und keine Energie mehr bereitstellen.The proposed method can be implemented in such a way that either electronics of the motor vehicle implement the corresponding computing steps or that the method is implemented such that the electronics of the motor vehicle carry out the method steps with electronics of the charging station. The step of reading, calculating and interrupting the charging process can be carried out solely by electronics in the motor vehicle. Alternatively, it is also possible to carry out the reading and the calculation in a charging station and then to have the charging station also interrupt the charging process. In general, the only thing that needs to be provided to the charging station is how much energy is expected to be recovered. From this, the charging station can use the maximum charging capacity read out and the energy to be recovered to calculate when the desired state of charge has been reached. When this state is reached, the charging station can then automatically interrupt the charging process and no longer provide energy.
Um die eingangs beschriebenen Probleme zu lösen, wird vorgeschlagen, Ladevorgänge und SOC-Strategie im Fahren an die Topologie der direkten Umgebung, die aktive Navigationsroute und gelernte Ereignisse zu koppeln.In order to solve the problems described at the outset, it is proposed to link charging processes and SOC strategy while driving to the topology of the immediate surroundings, the active navigation route and learned events.
Das bedeutet, dass der elektrische Speicher in Abhängigkeit der aktuellen Höhenlage und der im Mittel zu erwartenden Rekuperationsenergie aufgrund von Gefällestrecken in der direkten Umgebung des Fahrzeugs nur bis zu einem geringeren SOC als 100% geladen werden darf/ wird.This means that, depending on the current altitude and the expected average recuperation energy due to downhill gradients in the immediate vicinity of the vehicle, the electrical storage device may only be charged up to a lower SOC than 100%.
Die im Mittel zu erwartende Rekuperationsenergie kann auf Basis grober Höhenangaben im Kartenmaterial des Navigationssystems oder auf Basis der aktuellen, über GPS ermittelten Höhe, berechnet werden. Dazu wird vorgeschlagen, entweder das Kartenmaterial zu Beginn des Ladevorgangs bzgl. zu erwartender Rekuperationsenergie auszuwerten oder über ein Kennfeld, die im Mittel wahrscheinliche Rekuperationsenergie auf Basis der GPS-Höhenlage und der Region/ des Landes zu ermitteln. Im Fall einer aktiven Navigationsroute und einem Zwischenstopp mit dem Ziel, den Speicher wieder aufzuladen, kann die zu erwartende Rekuperationsenergie direkt aus der Route berechnet werden. Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit einer Routinenerkennung. Das bedeutet im Detail, das kritische Situationen (Speicher voll, Betriebsbremse muss eingreifen) gespeichert werden und im nächsten Ladevorgang die von der Betriebsbremse umgesetzte Bremsenergie limitierend auf den maximal erlaubten SOC im Ladevorgang wirkt.The recuperation energy to be expected on average can be calculated on the basis of rough altitude information in the map material of the navigation system or on the basis of the current altitude determined by GPS. For this purpose, it is proposed either to evaluate the map material at the beginning of the charging process with regard to the expected recuperation energy, or to determine the average likely recuperation energy on the basis of the GPS altitude and the region / country using a map. In the case of an active navigation route and a stopover with the goal of recharging the memory, the expected recuperation energy can be calculated directly from the route. There is also the option of routine detection. In detail, this means that critical situations (memory full, service brake must intervene) are saved and in the next charging process the braking energy converted by the service brake has a limiting effect on the maximum permitted SOC during the charging process.
SOC steht generell für State of Charge und beschreibt den Ladezustand eines Energiespeichers. Folglich beschreibt dieser Wert also wie weit eine Batterie geladen ist.SOC generally stands for State of Charge and describes the state of charge of an energy store. This value therefore describes how far a battery is charged.
Im Folgenden werden Aspekte teilweise mit Bezug auf rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge dargestellt, was jedoch nicht als einschränkend auszulegen ist. Vielmehr ist die vorliegende Erfindung allgemein sowohl auf Elektrofahrzeuge als auch auf Fahrzeuge mit Elektromotor und Verbrennungsmotor gerichtet. Insofern werden generell Kraftfahrzeuge erfindungsgemäß weiterentwickelt. Als Kraftfahrzeug kommt hierbei generell jedes Kraftfahrzeug in Frage, insbesondere ein Automobil oder ein Motorrad. Besonders bevorzugt lässt sich jedoch die vorliegende Erfindung bei Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb oder Elektroantrieb einsetzen. Auch Lastkraftwagen und Omnibusfahrzeuge sowie Schienenfahrzeuge mit rein elektrischen und hybridischen sind mit einzubeziehen.In the following, aspects are partially shown with reference to purely electrically powered vehicles, but this should not be interpreted as restrictive. Rather, the present invention is generally directed both to electric vehicles and to vehicles with an electric motor and internal combustion engine. In this respect, motor vehicles are generally further developed according to the invention. Any motor vehicle, in particular an automobile or a motorcycle, is generally suitable as a motor vehicle. However, the present invention can be used particularly preferably in motor vehicles with hybrid drive or electric drive. Lorries and bus vehicles as well as rail vehicles with purely electrical and hybrid vehicles are also to be included.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bricht die Warnfunktion den Ladevorgang ab und/ oder gibt einen Warnhinweis aus. Dies hat den Vorteil, dass entweder automatisiert verhindert wird, dass zu viel Energie geladen wird oder aber dass der Fahrer informiert wird, dass er den gewünschten Ladezustand überschreitet. Entscheidet der Fahrer nunmehr, dass er nicht wie abgeschätzt bergab sondern vielmehr weiterhin bergauf fahren will, so kann der Fahrer veranlassen, dass der Ladevorgang nicht abgebrochen wird. Somit obliegt es letztendlich dem Fahrer zu entscheiden, ob tatsächlich der Ladevorgang abgebrochen werden soll oder nicht.According to one aspect of the present invention, the warning function aborts the charging process and / or issues a warning. This has the advantage that it automatically prevents too much energy from being charged or that the driver is informed that he is exceeding the desired state of charge. If the driver now decides that he does not want to continue driving downhill as estimated, but rather continues to drive uphill, the driver can arrange for the charging process not to be interrupted. Ultimately, it is up to the driver to decide whether the charging process should actually be stopped or not.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Berechnen der zu erwartenden Rekuperationsenergie ein Auslesen eines GPS-Sensors, eines Ortssensors, einer Höhenangabe, von Navigationsdaten, einer berechneten Route, eines Datenspeichers und/ oder empirisch ermittelter Daten. Dies hat den Vorteil, dass unterschiedliche Möglichkeiten bestehen, wie bestimmt werden soll, wie hoch die zu erwartende zurückzuführende Energie ist. So können die beschriebenen Verfahren eingesetzt werden um festzustellen, auf welcher Höhe sich das Kraftfahrzeug befindet und darüber hinaus ist es möglich abzuschätzen, welches Gefälle das Kraftfahrzeug durchfahren wird. Beispielsweise handelt es sich bei empirisch ermittelten Daten um Daten, welche in vorausgehenden Fahrten gesammelt werden. Da jeder Ort über eine spezifische Höhe verfügt, ist es bereits möglich, ausgehend von einem Ortsnamen, eine Information zu erhalten, wie hoch dieser Ort gelegen ist. Handelt es sich hierbei um den höchstgelegenen Ort einer Strecke, so wird geschätzt, dass sich der Fahrer fortan mittels seines Kraftfahrzeugs nur noch bergab bewegt.According to a further aspect of the present invention, the calculation of the recuperation energy to be expected comprises reading out a GPS sensor, a location sensor, an altitude, navigation data, a calculated route, a data memory and / or empirically determined data. This has the advantage that there are different ways of determining how high the expected energy to be returned is. The methods described can thus be used to determine the height of the motor vehicle and, moreover, it is possible to estimate which gradient the motor vehicle will drive through. For example, empirically determined data is Data that are collected in previous trips. Since each place has a specific height, it is already possible to get information on how high this place is based on a place name. If this is the highest point on a route, it is estimated that the driver will only move downhill from now on using his motor vehicle.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt das Berechnen der zu erwartenden Rekuperationsenergie mittels einer zentralen Recheneinheit, welche die Rekuperationsenergie drahtlos bereitstellt. Dies hat den Vorteil, dass ein Server die Informationen berechnen kann und sodann dem jeweiligen Kraftfahrzeug mittels einer Mobilfunkschnittstelle übermitteln kann. So ist es möglich Informationen auf dem Server zu hinterlegen und lediglich dem Server die aktuelle Position mitzuteilen. Verfolgt der Server eine wiederholt übermittelte aktuelle Ortsinformation, so kann dieser jedem Aufenthaltsort eine Höhe zu ordnen und kann folglich abschätzen, wie die weitere Verkehrsroute ist und eine entsprechende Höhenangabe ableiten. Auch cloud-basierte Informationen über typische Rekuperationsenergien auf bestimmten Straßen/Streckenabschnitten können als Eingabe für den Algorithmus genutzt werden.According to a further aspect of the present invention, the expected recuperation energy is calculated by means of a central processing unit which provides the recuperation energy wirelessly. This has the advantage that a server can calculate the information and then transmit it to the respective motor vehicle using a mobile radio interface. It is thus possible to store information on the server and only to inform the server of the current position. If the server keeps track of current location information that is transmitted repeatedly, it can arrange an altitude for each location and can consequently estimate how the further traffic route is and derive a corresponding altitude information. Cloud-based information about typical recuperation energies on certain roads / sections can also be used as input for the algorithm.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung entspricht der Soll-Ladezustand der maximalen Ladekapazität abzüglich der zu erwartenden Rekuperationsenergie. Dies hat den Vorteil, dass exakt berechnet werden kann, wie der gewünschte Ladezustand ist und folglich kann der Ladevorgang auch zeitlich abgeschätzt werden und wird genau zum gewünschten Zeitpunkt abgebrochen.According to a further aspect of the present invention, the target state of charge corresponds to the maximum charging capacity minus the recuperation energy to be expected. This has the advantage that it is possible to calculate exactly what the desired state of charge is and consequently the charging process can also be estimated in terms of time and is terminated exactly at the desired time.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Soll-Ladezustand kleiner als die maximale Ladekapazität. Dies hat den Vorteil, dass niemals die volle Ladekapazität eingespeist werden muss, sondern vielmehr kann der Vorgang frühzeitig abgebrochen werden. Dies hat den Vorteil, dass der Ladevorgang kürzer dauert und zudem ist weniger Energie erforderlich.According to a further aspect of the present invention, the target state of charge is smaller than the maximum charge capacity. This has the advantage that the full loading capacity never has to be fed in, but rather the process can be stopped early. This has the advantage that the charging process takes less time and less energy is required.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Hinweis auf die zu erwartende Rekuperationsenergie aus einer Benutzereingabe ausgelesen. Dies hat den Vorteil, dass ein Fahrer einen Hinweis darauf geben kann, ob er nunmehr eine Straße bergauf oder bergab fahren will bzw. eine Streckeninformation in das Navigationsgerät eingeben will. So lässt sich zu jedem Zeitpunkt feststellen, ob eine rückzugewinnende Energie zu erwarten ist.According to a further aspect of the present invention, an indication of the expected recuperation energy is read out from a user input. This has the advantage that a driver can give an indication of whether he now wants to drive up or down a street or whether he wants to enter route information in the navigation device. In this way it can be determined at any point in time whether an energy to be recovered can be expected.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kommuniziert das Kraftfahrzeug während des Ausführens des Ladevorgangs mit einer Ladeeinheit. According to a further aspect of the present invention, the motor vehicle communicates with a charging unit while the charging process is being carried out.
Dies hat den Vorteil, dass die Verfahrensschritte gemeinschaftlich seitens des Kraftfahrzeugs und einer Ladestation durchgeführt werden können.This has the advantage that the method steps can be carried out jointly by the motor vehicle and a charging station.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Systemanordnung zur Umsetzung einer effizienten und ortsabhängigen Ladestrategie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Schnittstelleneinheit eingerichtet zum Auslesen einer maximalen Ladekapazität; eine Recheneinheit eingerichtet zum Berechnen einer zu erwartenden Rekuperationsenergie; und eine Ladeeinheit eingerichtet zum Ausführen eines Ladevorgangs, wobei bei einem Erreichen eines Soll-Ladezustands eine Warnfunktion auslösbar ist, wobei der Soll-Ladezustand in Abhängigkeit der ausgelesenen maximalen Ladekapazität und der berechneten zu erwartenden Rekuperationsenergie berechnet wird.The object is also achieved by a system arrangement for implementing an efficient and location-dependent charging strategy of an electrically driven motor vehicle, having an interface unit set up for reading out a maximum charging capacity; a computing unit configured to calculate an expected recuperation energy; and a charging unit is set up to carry out a charging process, wherein a warning function can be triggered when a target charging state is reached, the target charging state being calculated as a function of the maximum charging capacity read and the calculated expected recuperation energy.
Die Systemanordnung kann beispielsweise mittels einer Elektronik implementiert werden, welche in dem Kraftfahrzeug verbaut ist. Zusätzlich ist eine Ladestation bzw. Ladesäule erforderlich, welche mittels einer Schnittstelleneinheit mit der Elektronik des Kraftfahrzeugs kommuniziert. Die Schnittstelleneinheit bzw. beidseitig die Schnittstelleneinheiten können einen drahtlosen oder drahtgebundenen Kommunikationskanal bereitstellen.The system arrangement can be implemented, for example, by means of electronics that are installed in the motor vehicle. In addition, a charging station or charging station is required, which communicates with the electronics of the motor vehicle by means of an interface unit. The interface unit or the interface units on both sides can provide a wireless or wired communication channel.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit Steuerbefehlen, welche das Verfahren ausführen und die vorgeschlagene Anordnung betreiben, wenn sie auf einem Computer zur Ausführung gebracht werden. Das Computerprogrammprodukt kann hierbei cloud-basierte Informationen verwenden und bereitstellen.The object is also achieved by a computer program product with control commands which execute the method and operate the proposed arrangement when they are executed on a computer. The computer program product can use and provide cloud-based information.
Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft, dass das Verfahren zum Betreiben der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Einheiten bzw. der Systemanordnung verwendet werden kann. Ferner eignen sich die vorgeschlagenen Vorrichtungen und Einrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Somit implementiert jeweils die Vorrichtung strukturelle Merkmale, welche geeignet sind, das entsprechende Verfahren auszuführen. Die strukturellen Merkmale können jedoch auch als Verfahrensschritte ausgestaltet werden. Auch hält das vorgeschlagene Verfahren Schritte zur Umsetzung der Funktion der strukturellen Merkmale bereit.According to the invention, it is particularly advantageous that the method can be used to operate the proposed devices and units or the system arrangement. Furthermore, the proposed devices and devices are suitable for carrying out the method according to the invention. The device thus implements structural features which are suitable for carrying out the corresponding method. However, the structural features can also be designed as process steps. The proposed method also contains steps for implementing the function of the structural features.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Aspekte der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Ebenso können die vorstehend genannten und die hier weiter ausgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließend zu verstehen, sondern haben beispielhaften Charakter zur Erläuterung der Erfindung. Die detaillierte Beschreibung dient der Information des Fachmanns, daher werden bei der Beschreibung bekannte Schaltungen, Strukturen und Verfahren nicht im Detail gezeigt oder erläutert, um das Verständnis der vorliegenden Beschreibung nicht zu erschweren. In der Figur zeigt:
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1 : ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens bzw. ein Blockschaltbild der Systemanordnung zur Umsetzung einer effizienten und ortsabhängigen Ladestrategie gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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1 : A schematic flow diagram of a method and a block diagram of the system arrangement for implementing an efficient and location-dependent charging strategy according to an aspect of the present invention.
Der Fachmann erkennt hierbei, dass die Schritte weitere Unterschritte aufweisen können und insbesondere, dass die Verfahrensschritte jeweils iterativ und/ oder in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können.The person skilled in the art recognizes here that the steps can have further sub-steps and in particular that the method steps can each be carried out iteratively and / or in a different order.
Das beschriebene Verfahren kann auch anhand von Funktionsblöcken beschrieben werden, welche die strukturellen Eigenschaften der Systemanordnung beschreiben. So sind die einzelnen Schritte
Vorliegend nicht gezeigt ist ein Datenspeicher oder ein computerlesbares Medium mit einem Computerprogrammprodukt aufweisend Steuerbefehle, welche das vorgeschlagene Verfahren implementieren bzw. die vorgeschlagene Systemanordnung betreiben, wenn sie auf einem Computer zur Ausführung gebracht werden.Not shown here is a data storage device or a computer-readable medium with a computer program product having control commands which implement the proposed method or operate the proposed system arrangement when they are executed on a computer.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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