DE102019101182A1 - Intelligent ladende batteriesysteme und verfahren für elektrifizierte fahrzeuge - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren beinhaltet das Steuern des Ladens eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs über ein Steuersystem des elektrifizierten Fahrzeugs auf Grundlage von Witterungsbedingungen, Verkehrsbedingungen und erlernten Fahrgewohnheiten eines Fahrers des elektrifizierten Fahrzeugs. Das Steuersystem ist dazu konfiguriert, einen intelligenten Ladezeitplan entweder zum Hinzufügen oder Nichthinzufügen einer zusätzlichen Ladung zum Batteriepack in Erwartung eines erwarteten anstehenden Fahrzyklus zu erzeugen.
Description
- GEBIET DER TECHNIK
- Diese Offenbarung betrifft Fahrzeugsysteme und Verfahren zum Steuern des Ladens von Batteriepacks elektrifizierter Fahrzeuge.
- ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
- Der Wunsch den Kraftstoffverbrauch und den Schadstoffausstoß bei Kraftfahrzeugen zu verringern ist hinlänglich dokumentiert. Deshalb werden elektrifizierte Fahrzeuge entwickelt, welche die Abhängigkeit von Brennkraftmaschinen verringern oder vollständig beseitigen. Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrifizierte Fahrzeuge dadurch von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass sie selektiv durch eine oder mehrere batteriebetriebene elektrische Maschinen angetrieben werden. Herkömmliche Kraftfahrzeuge sind im Gegensatz dazu vollständig auf die Brennkraftmaschine angewiesen, um das Fahrzeug anzutreiben.
- Ein Hochspannungsbatteriepack versorgt die elektrischen Maschinen und anderen elektrischen Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs typischerweise mit Leistung. Der Batteriepack schließt eine Mehrzahl von Batteriezellen ein, die regelmäßig wiederaufgeladen werden müssen, um die zum Antreiben dieser Verbraucher benötigte Energie wieder aufzufüllen. Der Batteriepack wird typischerweise durch das Anschließen des Fahrzeugs an eine externe Leistungsquelle geladen, die elektrische Energie an den Batteriepack überträgt.
- Die meisten Fahrer stecken ihre elektrifizierten Fahrzeuge sofort nach dem Abschluss einer Fahrt zum Laden ein. Der Batteriepack wird dann bis zu einem vollen Ladezustand aufgeladen, wo er bleibt, bis die nächste Fahrt beginnt. Somit werden die Batteriepacks für einen Großteil ihrer Lebensdauer auf oder nahe ihrem vollen Ladezustand gehalten. Das Halten der Batterien auf relativ hohen Ladezuständen über ausgedehnte Zeiträume kann die Leistungsfähigkeit und die Alterung der Batteriezelle negativ beeinflussen (d. h. verringerte Gesamtleistungsfähigkeit und -leistung hinsichtlich der Lade-/Entladefunktion).
- KURZDARSTELLUNG
- Ein Verfahren gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem das Steuern des Ladens eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs über ein Steuersystem des elektrifizierten Fahrzeugs auf Grundlage von Witterungsbedingungen, Verkehrsbedingungen und erlernten Fahrgewohnheiten eines Fahrers des elektrifizierten Fahrzeugs.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens beinhaltet das Steuern des Ladens das Bestimmen eines erwarteten anstehenden Fahrzyklus, der durch das elektrifizierte Fahrzeug zurückgelegt werden soll.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren basiert das Bestimmen des erwarteten anstehenden Fahrzyklus auf Informationen früherer Strecken, die dem elektrifizierten Fahrzeug zugeordnet sind.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob das elektrifizierte Fahrzeug eingesteckt ist.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Bestimmen einer Ladungsmenge, die notwendig ist, um einen erwarteten anstehenden Fahrzyklus des elektrifizierten Fahrzeugs abzuschließen, wenn das elektrifizierte Fahrzeug eingesteckt ist.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob die Ladungsmenge, die notwendig ist, um den erwarteten anstehenden Fahrzyklus abzuschließen, größer als ein gegenwärtiger Ladezustand des Batteriepacks ist.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Laden des Batteriepacks, wenn die Ladungsmenge, die notwendig ist, um den erwarteten anstehenden Fahrzyklus abzuschließen, größer als der gegenwärtige Ladezustand des Batteriepacks ist.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Hinzufügen einer Nullladung zum Batteriepack, wenn der gegenwärtige Ladezustand des Batteriepacks die Ladungsmenge übersteigt, die notwendig ist, um den erwarteten anstehenden Fahrzyklus abzuschließen.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Steuern des Ladens das Erzeugen eines intelligenten Ladezeitplans auf Grundlage der Witterungsbedingungen, der Verkehrsbedingungen und der erlernten Fahrgewohnheiten.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren basiert der intelligente Ladezeitplan ferner auf GPS-Informationen.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren basiert der intelligente Ladezeitplan ferner auf einem Wert des Energieverbrauchs pro Meile des elektrifizierten Fahrzeugs.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren basiert der intelligente Ladezeitplan ferner auf einem gegenwärtigen Ladezustand des Batteriepacks.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren basiert der intelligente Ladezeitplan ferner auf Kalenderinformationen von einer mobilen Vorrichtung des Fahrers.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren fügt der intelligente Ladezeitplan entweder Ladung zum Batteriepack hinzu oder er fügt eine Nullladung zum Batteriepack hinzu.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Steuern des Ladens das Erzeugen eines Entscheidungsbaums zum Bestimmen einer Ladungsmenge, die notwendig ist, um einen erwarteten anstehenden Fahrzyklus des elektrifizierten Fahrzeugs abzuschließen.
- Ein Fahrzeugsystem beinhaltet gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung unter anderem einen Batteriepack und ein Steuersystem, das dazu konfiguriert ist, einen intelligenten Ladezeitplan entweder zum Hinzufügen oder Nichthinzufügen einer zusätzlichen Ladung zum Batteriepack in Erwartung eines erwarteten anstehenden Fahrzyklus zu erzeugen. Der intelligente Ladezeitplan wird auf Grundlage von Wetterlagen, Verkehrsbedingungen und erlernten Fahrgewohnheiten vorbereitet, die dem erwarteten anstehenden Fahrzyklus zugeordnet sind.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Fahrzeugsystems ist ein Navigationssystem dazu konfiguriert, GPS-Informationen an das Steuersystem zu kommunizieren.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Fahrzeugsysteme beinhaltet das Steuersystem mindestens ein Steuermodul, das dazu konfiguriert ist, ein Ladesystem zum selektiven Hinzufügen der zusätzlichen Ladung zum Batteriepack zu steuern.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Fahrzeugsysteme beinhaltet das Ladesystem einen Schalter, der selektiv betätigt wird, um das Laden des Batteriepacks abzuschalten oder zu verhindern.
- In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Fahrzeugsysteme basiert der intelligente Ladezeitplan ferner auf mindestens einem von GPS-Informationen, einem Wert des Energieverbrauchs pro Meile, einem gegenwärtigen Ladezustand des Batteriepacks und Kalenderinformationen.
- Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und Zeichnungen, einschließlich sämtlichen dazugehörigen unterschiedlichen Aspekten oder jeweiligen einzelnen Merkmalen, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination miteinander betrachtet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, gelten für alle Ausführungsformen, sofern solche Merkmale nicht inkompatibel sind.
- Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Zeichnungen können kurz wie folgt beschrieben werden.
- Figurenliste
-
-
1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang eines elektrifizierten Fahrzeugs. -
2 veranschaulicht schematisch ein Fahrzeugsystem eines elektrifizierten Fahrzeugs. -
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem des Fahrzeugsystems aus2 veranschaulicht. -
4 ist ein Entscheidungsbaum, der zum Speichern früherer Batterieladezustandsnutzung verwendet werden kann. -
5 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern des Ladens eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Diese Offenbarung beschreibt Fahrzeugsysteme und Verfahren zum Steuern des Ladens von einer oder mehreren Energiespeichervorrichtungen eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs. Ein beispielhaftes Ladeverfahren beinhaltet das Steuern des Ladens eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs auf Grundlage von mindestens Witterungsbedingungen, Verkehrsbedingungen und erlernten Fahrgewohnheiten eines Fahrers des elektrifizierten Fahrzeugs. Ein Fahrzeugsystem kann dazu programmiert sein, das Laden auf Grundlage dieser und anderer Faktoren zu steuern, um die Lebensdauer von Batteriepackenergiespeichervorrichtungen zu maximieren, indem die Zeitdauer, die die Energiespeichervorrichtungen auf oder nahe einem vollen Ladezustand gehalten werden, minimiert wird. Diese und andere Merkmale werden in den folgenden Absätzen dieser detaillierten Beschreibung ausführlicher erörtert.
-
1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang10 eines elektrifizierten Fahrzeugs12 . Das elektrifizierte Fahrzeug12 kann ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV) oder ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (plug-in hybrid electric vehicle - PHEV) sein. Daher könnte das elektrifizierte Fahrzeug12 , obwohl dies in dieser Ausführungsform nicht dargestellt ist, mit einem Verbrennungsmotor ausgerüstet sein, der entweder allein oder in Kombination mit anderen Energiequellen eingesetzt werden kann, um das elektrifizierte Fahrzeug12 anzutreiben. - In der veranschaulichten Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug
12 ein vollelektrisches Fahrzeug, das einzig durch elektrischen Strom, wie etwa von einer elektrischen Maschine14 , ohne jegliche Unterstützung eines Verbrennungsmotors, angetrieben wird. Die elektrische Maschine14 kann als ein Elektromotor, ein elektrischer Generator oder beides betrieben werden. Die elektrische Maschine14 empfängt elektrischen Strom und stellt eine Abgabedrehleistung bereit. Die elektrische Maschine14 kann mit einem Getriebekasten16 zum Anpassen des Abtriebsdrehmoments und der Geschwindigkeit der elektrischen Maschine14 durch ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis verbunden sein. Der Getriebekasten16 ist mit einen Satz Antriebsräder18 durch eine Abtriebswelle20 verbunden. Ein Spannungsbus22 verbindet die elektrische Maschine14 elektrisch mit einem Batteriepack24 durch einen Wechselrichter26 . Die elektrische Maschine14 , der Getriebekasten16 und der Wechselrichter26 können gemeinsam als ein Getriebe28 bezeichnet werden. - Der Batteriesatz
24 ist eine beispielhafte Batterie für ein elektrifiziertes Fahrzeug. Der Batteriepack24 kann ein Hochspannungstraktionsbatteriepack sein, der eine Vielzahl von Batteriebaugruppen25 (d. h. Batterieanordnungen oder Gruppen von Batteriezellen) beinhaltet, die in der Lage sind, elektrische Leistung abzugeben, um die elektrische Maschine14 und/oder andere elektrische Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs12 zum Bereitstellen der Leistung zu betreiben, die notwendig ist, um die Räder18 anzutreiben. Es können zudem andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder - ausgabevorrichtungen verwendet werden, um das elektrifizierte Fahrzeug12 mit elektrischer Leistung zu versorgen. - Das elektrifizierte Fahrzeug
12 ist ebenfalls mit einem Ladesystem30 zum Laden der Energiespeichervorrichtungen (z. B. Batteriezellen) des Batteriepacks24 ausgestattet. Das Ladesystem30 kann mit einer externen Leistungsquelle zum Empfangen und Verteilen von Leistung, die von der externen Leistungsquelle empfangen wird, an den Batteriepack24 verbunden sein. - Der Antriebsstrang
10 aus1 ist stark schematisch und soll diese Offenbarung nicht einschränken. Verschiedene zusätzliche Komponenten könnten alternativ oder zusätzlich durch den Antriebsstrang10 innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung eingesetzt werden. Zusätzlich könnten die Lehren dieser Offenbarung in eine beliebige Art von elektrifizierten Fahrzeugen eingebunden werden, einschließlich unter anderem Autos, Trucks, Geländewagen, Boote, Flugzeuge etc. -
2 ist eine stark schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems56 , das innerhalb eines elektrifizierten Fahrzeugs eingesetzt werden kann, wie etwa das elektrifizierte Fahrzeug12 aus1 . Die unterschiedlichen Komponenten des Fahrzeugsystems56 sind schematisch gezeigt, um die Merkmale dieser Offenbarung besser zu veranschaulichen. Diese Komponenten sind jedoch nicht zwangsläufig an den genauen Positionen dargestellt, an denen sie in einem tatsächlichen Fahrzeug zu finden sind. - Das Fahrzeugsystem
56 ist dazu angepasst, das Laden der Energiespeichervorrichtungen (z. B. Batteriezellen) eines Hochspannungstraktionsbatteriepacks24 auf eine Weise zu steuern, die den Leistungsabfall der Batterie im Verlauf der Lebensdauer des Batteriepacks24 verringert. Zum Beispiel kann das Fahrzeugsystem56 in einer Ausführungsform das Laden des Batteriepacks24 durch das Analysieren unterschiedlicher Faktoren, wie etwa Fahrgewohnheiten, Fahrzeugzustand, Außenumgebungsbedingungen (z. B. Wetter, Verkehr etc.), die Verfügbarkeit von Ladeinfrastruktur etc., intelligent steuern und dann ein optimiertes Ladeverfahren auf Grundlage dieser Faktoren ausführen. - In einer Ausführungsform beinhaltet das beispielhafte Fahrzeugsystem
56 den Batteriepack24 , ein Ladesystem30 , ein Steuersystem60 und ein Navigationssystem76 . Der Batteriepack24 kann eine oder mehrere Batterieanordnungen beinhalten, die jeweils eine Vielzahl von Batteriezellen oder andere Energiespeichervorrichtungen aufweisen. Die Energiespeichervorrichtungen des Batteriepacks24 speichern elektrische Energie, die selektiv geliefert wird, um unterschiedliche elektrische Verbraucher mit Leistung zu versorgen, die sich an Bord des elektrifizierten Fahrzeugs12 befinden. Diese elektrischen Verbraucher können verschiedene Hochspannungsverbraucher (z. B. elektrische Maschinen etc.) oder verschiedene Niedrigspannungsverbraucher (z. B. Beleuchtungssysteme, Niedrigspannungsbatterien, Logikschaltungen etc.) umfassen. Den Energiespeichervorrichtungen des Batteriepacks24 wird mit der Zeit Energie entzogen und sie müssen deshalb regelmäßig wieder aufgeladen werden. Das Wiederaufladen kann durch das Verwenden des Ladesystems30 auf Grundlage eines intelligenten Ladesteuersystems erreicht werden, das durch das Steuersystem60 ausgeführt wird, wobei die Einzelheiten davon nachfolgend ausführlicher erörtert werden. - Das Ladesystem
30 kann ein Netzkabel62 beinhalten, das einen Ladeanschluss64 einer Fahrzeugeinlassbaugruppe65 (die sich an Bord des elektrifizierten Fahrzeugs12 befindet) und eine externe Leistungsquelle58 verbindet. In einer Ausführungsform beinhaltet die externe Leistungsquelle58 Versorgungsnetzleistung. In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die externe Leistungsquelle58 eine alternative Energiequelle, wie etwa Solarleistung, Windleistung etc. In noch einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die externe Leistungsquelle34 eine Kombination aus Versorgungsnetzleistung und alternativen Energiequellen. Die externe Leistungsquelle58 befindet sich an einem Ladestandort Ll. Beispielhafte Ladestandorte beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein, zum Beispiel einen öffentlichen Ladestandort, der sich an der Fahrstrecke befindet, ein Zuhause des Fahrers oder ein Parkhaus. - Leistung von der externen Leistungsquelle
58 kann selektiv über das Netzkabel62 an das elektrifizierte Fahrzeug12 zum Laden der Energiespeichervorrichtungen des Batteriepacks24 übertragen werden. Das Ladesystem30 kann mit Leistungselektronik ausgestattet sein, die dazu konfiguriert ist, von der externen Leistungsquelle empfangene AC-Leistung in DC-Leistung zum Laden der Energiequellenvorrichtungen des Batteriepacks24 umzuwandeln. Das Ladesystem30 kann außerdem dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere herkömmliche Spannungsquellen von der externen Leistungsquelle58 aufzunehmen. In anderen Ausführungsformen kann das Ladesystem30 ein drahtloses Ladesystem oder ein DC-Schnellladesystem sein. - In noch einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Ladesystem
30 einen Schalter68 zum Steuern der Leistungsübertragung an den Batteriepack24 . Der Schalter68 kann selektiv betätigt (d. h. geöffnet) werden, um das Laden des Batteriepacks24 zu beenden oder zu verhindern, wie etwa, wenn der Batteriepack24 einen Zielpegel des Ladezustands (state of charge - SOC) am LadestandortL1 erreicht. In einer Ausführungsform ist der Schalter68 zwischen einer geschlossenen Stellung (in durchgehenden Linien gezeigt), in welcher der Leistung erlaubt wird, zum Batteriepack24 zu strömen, und einer offenen Stellung (in gestrichelten Linien gezeigt) beweglich, in welcher der Leistung untersagt wird, zum Batteriepack24 zu strömen. - Das Steuersystem
60 des Fahrzeugsystems56 kann das Laden des Batteriepacks24 durch das Steuern des Betriebs des Ladesystems30 steuern. Zum Beispiel kann das Steuersystem60 , wie nachfolgend ausführlicher erörtert, das Laden des Batteriepacks24 auf eine Weise steuern, die den Zeitraum verringert, den der Batteriepack24 auf oder nahe dem vollen Ladezustand gehalten wird. Um dies zu erreichen, kann das Steuersystem60 den Beginn und das Ende des Ladens, die Länge des Ladens sowie die Leistungspegel des Ladens etc. steuern. - Das Steuersystem
60 kann Teil eines Gesamtfahrzeugsteuersystems sein oder kann ein einzelnes Steuersystem sein, das mit dem Fahrzeugsteuersystem kommuniziert. Das Steuersystem60 kein ein oder mehrere Steuermodule78 beinhalten, die mit ausführbaren Anweisungen ausgestattet sind, um sich mit unterschiedlichen Komponenten des Fahrzeugsystems56 zu verbinden und deren Betrieb anzuweisen. Zum Beispiel beinhalten in einer Ausführungsform jedes der Batteriepacks24 , das Ladesystem30 und das Navigationssystem76 ein Steuermodul, und diese Steuermodule können miteinander über ein CAN kommunizieren, um das Laden des Batteriepacks24 zu steuern. In einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst jedes Steuermodul78 des Steuersystems60 eine Verarbeitungseinheit72 und nichtflüchtigen Speicher74 zum Ausführen der verschiedenen Steuerstrategien und -modi des Fahrzeugsystems56 . - Das Navigationssystem
76 kann ein globales Positionierungssystem (GPS) beinhalten, das zum Kommunizieren von Fahrstreckeninformationen an das Steuersystem60 konfiguriert ist. Das Navigationssystem76 kann eine Benutzerschnittstelle79 , die sich in dem elektrifizierten Fahrzeug12 befindet, zum Anzeigen der Fahrstrecke und anderen damit verbundenen Informationen beinhalten. Ein Benutzer kann mit der Benutzerschnittstelle79 über einen Touchscreen, Tasten, hörbare Sprache, das Erzeugen von Sprache etc. interagieren. In einer Ausführungsform kann die Fahrstrecke manuell in das Navigationssystem76 unter Verwendung der Benutzerschnittstelle79 eingegeben werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Fahrstrecke auf Grundlage früherer Daten abgeleitet werden, die von vorherigen Fahrstrecken gesammelt wurden, die der Benutzer geplant/zurückgelegt hat. Derartige frühere Streckeninformationen können zum Beispiel innerhalb des Navigationssystems76 oder innerhalb des nichtflüchtigen Speichers74 des Steuermoduls78 des Steuersystems60 gepeichert sein. - Das Navigationssystem
76 kann zusätzliche Informationen an das Steuersystem60 kommunizieren. Diese zusätzlichen Informationen können den Standort unterschiedlicher Ladestandorte entlang der Fahrstrecke, Ladekosten, die jedem Ladestandort zugeordnet sind, etc. beinhalten. - In einer Ausführungsform kann das Steuersystem
60 (und optional das Navigationssystem76 ) über eine Cloud-Datenbank80 (d. h. das Internet) kommunizieren, um unterschiedliche Informationen zu erlangen, die auf einem oder mehreren Servern82 gespeichert sind. Jeder Server82 kann Benutzerdaten zu Validierungszwecken identifizieren, sammeln und speichern, die dem elektrifizierten Fahrzeug12 zugeordnet sind. Bei einer autorisierten Anforderung können nachfolgend Daten an das Navigationssystem76 oder direkt an das Steuersystem60 über einen Funkmast84 oder eine andere bekannte Kommunikationsmethode (z. B. Wi-Fi, Bluetooth etc.) übermittelt werden. Das Steuersystem60 und das Navigationssystem76 können jeweils einen Sendeempfänger86 zum Erreichen bidirektionaler Kommunikation mit dem Funkmast84 beinhalten. Zum Beispiel kann der Sendeempfänger86 Daten vom Server82 empfangen oder kann Daten über den Funkmast84 zurück zum Server82 kommunizieren. Wenn auch nicht unbedingt in dieser stark schematischen Ausführungsform gezeigt oder beschrieben, können mehrere andere Komponenten die bidirektionale Kommunikation zwischen dem elektrifizierten Fahrzeug12 und den internetbasierten Servern82 ermöglichen. - Die Daten, die vom Steuersystem
60 vom Navigationssystem76 und/oder dem Server82 empfangen wurden, können zusammen mit anderen Daten verwendet werden, um einen Ladezeitplan zum Laden des Batteriepacks24 zu erzeugen. Wie nachfolgend ausführlicher erörtert, kann das Steuersystem60 unterschiedliche Daten sammeln, analysieren und/oder berechnen, wenn es den Ladezeitplan plant. - Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf
3 kann das Steuermodul78 des Steuersystems60 unterschiedliche Eingaben zum Erzeugen eines intelligenten Ladezeitplan88 zum Laden des Batteriepacks24 empfangen und verarbeiten. Eine erste Eingabe des Steuermoduls78 kann erlernte Fahrgewohnheiten90 eines Fahrers des elektrifizierten Fahrzeugs12 beinhalten. Die erlernten Fahrgewohnheiten90 können abgeleitete oder erlernte Werte sein, die auf frühen Nutzungsdaten basieren, die dem elektrifizierten Fahrzeug12 zugeordnet sind. Zum Beispiel kann das Steuermodul78 die Tageszeiten, an denen das elektrifizierte Fahrzeug12 betrieben wird, durch eine Steuerlogik und/oder Algorithmen erlernen, die im Steuermodul78 beinhaltet sind. Die erlernten Tageszeiten können einer Tageszeit an einem konkreten Wochentag auf Grundlage der Regelmäßigkeit oder früheren Verwendung des elektrifizierten Fahrzeugs12 in Bezug auf diese Tageszeit entsprechen. In einer Ausführungsform können die erlernten Tageszeiten ferner einer Tageszeit an einem konkreten Wochentag entsprechen, an dem das Netzkabel62 von der Fahrzeugeinlassbaugruppe65 entfernt wird oder einer beliebigen anderen Maßnahme, die einen erwarteten anstehenden Fahrzeugfahrzyklus anzeigt. Die erlernten Zeiten können im Speicher74 des Steuermoduls78 jedes Mal aufgenommen werden, wenn Signale vom Steuermodul78 empfangen werden, die anzeigen, dass das Netzkabel62 von der Fahrzeugeinlassbaugruppe65 entfernt wird, oder wenn eine beliebigen anderen Maßnahme durchgeführt wird, die einen erwarteten anstehenden Fahrzeugfahrzyklus anzeigt. In einer Ausführungsform wird ein Lernmittel, wie etwa ein Wahrscheinlichkeitsmodell oder ein neuronales Netzwerk, verwendet, um die erlernten Fahrgewohnheiten90 abzuleiten oder vorherzusagen. In einer weiteren Ausführungsform kann ein cloudbasiertes Berechnungsmittel verwendet werden, um die erlernten Fahrgewohnheiten bereitzustellen. Die konkrete Methodik, die verwendet wird, um die erlernten Fahrgewohnheiten90 vorherzusagen, ist jedoch nicht dazu gedacht, diese Offenbarung einzuschränken. - Eine zweite Eingabe am Steuermodul
78 kann Witterungsbedingungen92 beinhalten. Die Witterungsbedingungen92 können von einem der Server82 über die Clouddatenbank80 empfangen werden. In einer Ausführungsform beinhalten die Witterungsbedingungen92 eine Vorhersage des Zustands der Umgebung (z. B. Temperatur, Sonne, Regen, Wind etc.) für einen bestimmten Standort zu einem bestimmten Datum und Zeitpunkt, die dem erwarteten anstehenden Fahrzyklus zugeordnet sind. - Eine dritte Eingabe am Steuermodul
78 kann Verkehrsbedingungen94 beinhalten. Die Verkehrsbedingungen94 können von einem anderen der Server82 über die Clouddatenbank80 empfangen werden. In einer Ausführungsform beinhalten die Verkehrsbedingungen94 eine Vorhersage der Verkehrssituation (z. B. gering, stark etc.) für einen bestimmten Standort zu einem bestimmten Datum und Zeitpunkt, die dem erwarteten anstehenden Fahrzyklus zugeordnet sind. - Eine vierte Eingabe am Steuermodul
78 kann GPS-Informationen96 vom Navigationssystem76 beinhalten. Die GPS-Informationen96 können Standortinformationen (z. B. zu Hause, Arbeitsplatz etc.), Informationen zu Datum und Zeitpunkt (z. B. vormittags, nachmittags, nachts, tagsüber etc.) und Ladestandortinformationen (z. B. Ladeart, Verfügbarkeit, Kosten etc.) beinhalten ohne darauf beschränkt zu sein. - Eine fünfte Eingabe am Steuermodul
78 kann Fahrzeuginformationen98 beinhalten. Die Fahrzeuginformationen98 können von einem Fahrzeugsteuermodul kommuniziert werden, das vom Steuermodul78 getrennt ist, und können Informationen beinhalten, wie etwa Energieverbrauch pro Meile (d. h. kWh/Meile) etc. - Eine sechste Eingabe am Steuermodul
78 kann Batterieinformationen100 beinhalten. Die Batterieinformationen100 können von einem elektrischen Batteriesteuermodul kommuniziert werden, das dem Batteriepack24 zugeordnet ist, und können Informationen beinhalten, wie etwa gegenwärtiger Batterieladestatus, Batterietemperatur, Batteriealter etc. - Eine siebente Eingabe am Steuermodul
78 kann Fahrerinformationen102 beinhalten. Die Fahrerinformationen102 können von einer persönlichen elektronischen Vorrichtung, wie etwa einem Handy, des Fahrers des elektrifizierten Fahrzeugs empfangen werden und können Kalenderinformationen und andere konkrete Informationen zum Fahrer beinhalten. - Unter Zugrundelegung der unterschiedlichen Eingaben
90 -102 kann das Steuermodul78 dazu programmiert sein, einen oder mehrere Algorithmen zum Erzeugen des intelligenten Ladezeitplans88 auszuführen. Der intelligente Ladezeitplan88 kann verwendet werden, um das Laden des Batteriepacks24 während einem anschließenden Ladeereignis zu steuern. Eine beispielhafte Umsetzung eines Algorithmus zum Erzeugen des intelligenten Ladezeitplans88 lautet folgendermaßen. In einer Ausführungsform wird eine Klassifizierungseinrichtung verwendet, um den Reiseverlauf eines Fahrers in verwertbare Wahrscheinlichkeitsschätzungen für die Ladungsmenge der Batteriepacks24 einzuordnen, die notwendig ist, um die tägliche Fahrtenzahl des Fahrers abzuschließen. Der intelligente Ladezeitplan88 würde lediglich Ladungen zum Batteriepack24 hinzufügen, wenn die geschätzte Ladung, die benötigt wird, plus einem gewissen auswählbaren Ladungssicherheitsspielraum, größer als der bestehende Ladezustand des Batteriepack24 ist. Vor dem Durchführen beliebiger Streckenschätzungen können die Fahrerinformationen102 durch das Zugreifen auf eine Kalenderanwendung auf der mobilen Vorrichtung des Fahrers geprüft werden. Wenn Ziele im Kalender des Fahrers aufgelistet sind, kann eine Fahrtkette von der wahrscheinlichkeitsbestimmten Fahrtstrecke und den vom Kalender definierten Standorten erstellt werden. Die Fahrzeuginformationen98 , wie etwa Energieverbrauch pro Meile, kann mit der Fahrtkette kombiniert werden, um eine Ladungsmenge zu bestimmen, die benötigt wird, um dem Fahrer zu ermöglichen, jedes seiner Ziele zu erreichen, ohne sich Sorgen bezüglich der Reichweite machen zu müssen. - Alternativ kann das Steuermodul
78 , wenn die Fahrerinformationen102 nicht verfügbar sind (d. h. die mobile Vorrichtung des Fahrers ist nicht angeschlossen oder anderweitig nicht verfügbar), durch das Erstellen eines Entscheidungsbaums104 fortfahren. Wie in4 gezeigt, kann der Entscheidungsbaum104 unterschiedliche Abzweigungen aufweisen, die Folgendes beinhalten: 1) den Zeitraum und Wochentag für einen erwarteten anstehenden Fahrzyklus; 2) erwartete Verkehrsbedingungen während dem erwarteten anstehenden Fahrzyklus; und 3) erwartete Wetterlagen während dem erwarteten anstehenden Fahrzyklus. Frühere Fahrtdaten können auf Grundlage von Zweistundensegmenten für jeden der sieben Wochentage kombiniert mit den binären Faktoren, welche die erwarteten Verkehrsbedingungen (z. B. stark oder gering) und der erwarteten Wetterlagen (z. B. typisch oder schwer) in insgesamt 336 mögliche Behälter gruppiert werden. - Jedes Mal, wenn das Ladesystem
30 zum Laden des Batteriepacks24 eingeschaltet wird, kann das Steuermodul78 den Algorithmus zum Bestimmen des intelligenten Ladezeitplans88 für einen vorher festgelegten Zeitraum ausführen, zum Beispiel24 Stunden. Der vorher festgelegte Zeitraum kann auf Grundlage der früheren Laderegelmäßigkeit des Fahrers eingestellt werden. - Als nächstes kann die frühere Nettoladungsnutzung über einen vorher festgelegten Zeitraum analysiert werden, um die Wahrscheinlichkeit unterschiedlicher Ladeoptionen zu bestimmen, zum Beispiel in 10-kWh-Schritten. Die Netto-kWh, die für den erwarteten anstehenden Fahrzyklus benötigt werden, werden dann mit dem aktuellen Ladezustand des Batteriepacks
24 verglichen, und, wenn die benötigte Ladungsmenge für den erwarteten anstehenden Fahrzyklus den aktuellen Ladezustand des Batteriepacks24 übersteigt, wird das Ladesystem30 angewiesen, dem Batteriepack24 Ladung hinzuzufügen. Dies kann das Steuern des Ladesystems30 beinhalten, um eine Kombination kontinuierlichen und unterbrochenen Ladens bei mehreren Ladegeschwindigkeiten und das Regeln der Temperatur des Batteriepacks24 vor oder während dem Laden umzusetzen. Ansonsten wird, wenn der aktuelle Ladezustand die benötigte Ladungsmenge übersteigt, die notwendig ist, um einen erwarteten anstehenden Fahrzyklus abzuschließen, dem Batteriepack24 keine Ladung hinzugefügt oder es wird dem Batteriepack24 lediglich ausreichend Ladung hinzugefügt, die notwendig ist, um einen sicheren Ladezustandspegel zu erreichen. -
5 veranschaulicht unter fortgeführter Bezugnahme auf die1-4 ein beispielhaftes Verfahren200 zum Steuern des Ladens des Batteriepacks24 des elektrifizierten Fahrzeugs12 . In einer Ausführungsform ist das Steuermodul78 mit einem oder mehreren Algorithmen programmiert, die angepasst sind, um das beispielhafte Verfahren200 auszuführen. - Das Verfahren
200 beginnt bei Block202 . Bei Block204 bestimmt das Steuermodul78 , ob das elektrifizierte Fahrzeug12 eingesteckt ist (d. h. das Ladesystem30 wurde an eine externe Leistungsquelle angeschlossen). Zum Beispiel kann das Steuermodul78 regelmäßig Signale analysieren, die vom Ladesystem30 empfangen wurden, um zu bestimmen, ob es an die externe Leistungsquelle58 angeschlossen wurde. Wenn eine Ja-Kennzeichnung bei Block204 zurückgegeben wird, geht das Verfahren200 zu Block206 über. - Als nächstes kann das Steuermodul
78 bei Block206 die Ladungsmenge bestimmen, die zum versorgen des elektrifizierten Fahrzeugs12 mit Leistung über einen erwarteten anstehenden Fahrzyklus notwendig ist. Dies kann das Analysieren von jeder der Eingaben90 -102 beinhalten. - Die Ladungsmenge, die für den erwarteten anstehenden Fahrzyklus notwendig ist, wird dann bei Block
208 mit dem gegenwärtigen Ladezustand des Batteriepacks24 verglichen. Der Ladezustand des Batteriepacks24 wird bei Block210 erhöht, wenn der gegenwärtige Ladezustand geringer als die Ladungsmenge ist, die für den anstehenden Fahrzyklus notwendig ist. Alternativ wird dem Batteriepack24 bei Block212 keine Ladung hinzugefügt, wenn der gegenwärtige Ladezustand größer als die Ladungsmenge ist, die für den anstehenden Fahrzyklus notwendig ist. - Die Fahrzeugsysteme und Verfahren dieser Offenbarung stellen intelligentes Laden von Energiespeichervorrichtungen von elektrifizierten Fahrzeugen durch das Vorhersagen einer Absicht des Fahrers bereit, um den Zeitraum zu minimieren, den die Energiespeichervorrichtungen bis zu einem vollen oder fast vollen Ladezustand geladen werden. Die „intelligenten“ Ladeverfahren dieser Offenbarung verbessern somit die Kundenzufriedenheit, erhöhen die verwendbare elektrische Reichweite während der Lebensdauer des Fahrzeugs und verringern die Garantiekosten, die verschlechterten Energiespeichervorrichtungen zugeordnet sind.
- Obwohl die unterschiedlichen nicht einschränkenden Ausführungsformen mit spezifischen Komponenten oder Stufen veranschaulicht sind, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese besonderen Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale von jeder der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten von jeder der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
- Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen in den mehreren Zeichnungen entsprechende oder ähnliche Elemente kennzeichnen. Es versteht sich, dass, wenngleich in diesen Ausführungsbeispielen eine bestimmte Anordnung von Komponenten offenbart und veranschaulicht wird, andere Anordnungen ebenfalls von den Lehren der vorliegenden Offenbarung profitieren könnten.
- Die vorhergehende Beschreibung ist als veranschaulichend und nicht in irgendeinem einschränkenden Sinne auszulegen. Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass bestimmte Modifikationen durch den Schutzumfang dieser Offenbarung abgedeckt sein könnten. Deshalb sollten die nachstehenden Ansprüche genau gelesen werden, um den wahren Umfang und Inhalt der vorliegenden Offenbarung zu bestimmen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren: das Steuern des Ladens eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs über ein Steuersystem des elektrifizierten Fahrzeugs auf Grundlage von Witterungsbedingungen, Verkehrsbedingungen und erlernten Fahrgewohnheiten eines Fahrers des elektrifizierten Fahrzeugs.
- Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Steuern des Ladens gekennzeichnet, welches das Bestimmen eines erwarteten anstehenden Fahrzyklus beinhaltet, der durch das elektrifizierte Fahrzeug zurückgelegt werden soll.
- Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Bestimmen des erwarteten anstehenden Fahrzyklus gekennzeichnet, der auf Informationen früherer Strecken basiert, die dem elektrifizierten Fahrzeug zugeordnet sind.
- Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Bestimmen gekennzeichnet, ob das elektrifizierte Fahrzeug eingesteckt ist.
- Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Bestimmen einer Ladungsmenge gekennzeichnet, die notwendig ist, um einen erwarteten anstehenden Fahrzyklus des elektrifizierten Fahrzeugs abzuschließen, wenn das elektrifizierte Fahrzeug eingesteckt ist.
- Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Bestimmen gekennzeichnet, ob die Ladungsmenge, die notwendig ist, um den erwarteten anstehenden Fahrzyklus abzuschließen, größer ist als ein gegenwärtiger Ladezustand des Batteriepacks.
- Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Laden des Batteriepacks gekennzeichnet, wenn die Ladungsmenge, die notwendig ist, um den erwarteten anstehenden Fahrzyklus abzuschließen, größer ist als der gegenwärtige Ladezustand des Batteriepacks.
- Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Hinzufügen einer Nullladung zum Batteriepack gekennzeichnet, wenn der gegenwärtige Ladezustand des Batteriepacks die Ladungsmenge übersteigt, die notwendig ist, um den erwarteten anstehenden Fahrzyklus abzuschließen.
- Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Steuern des Ladens gekennzeichnet, welches das Erzeugen eines intelligenten Ladezeitplans auf Grundlage der Witterungsbedingungen, der Verkehrsbedingungen und der erlernten Fahrgewohnheiten beinhaltet.
- Gemäß einer Ausführungsform basiert der intelligente Ladezeitplan ferner auf GPS-Informationen.
- Gemäß einer Ausführungsform basiert der intelligente Ladezeitplan ferner auf einem Wert des Energieverbrauchs pro Meile des elektrifizierten Fahrzeugs.
- Gemäß einer Ausführungsform basiert der intelligente Ladezeitplan ferner auf einem gegenwärtigen Ladezustand des Batteriepacks.
- Gemäß einer Ausführungsform basiert der intelligente Ladezeitplan ferner auf Kalenderinformationen von einer mobilen Vorrichtung des Fahrers.
- Gemäß einer Ausführungsform fügt der intelligente Ladezeitplan entweder Ladung zum Batteriepack hinzu oder er fügt eine Nullladung zum Batteriepack hinzu.
- Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Steuern des Ladens gekennzeichnet, welches das Erzeugen eines Entscheidungsbaums zum Bestimmen einer Ladungsmenge beinhaltet, die notwendig ist, um einen erwarteten anstehenden Fahrzyklus des elektrifizierten Fahrzeugs abzuschließen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Batteriepack; und ein Steuersystem, das dazu konfiguriert ist, einen intelligenten Ladezeitplan entweder zum Hinzufügen oder Nichthinzufügen einer zusätzlichen Ladung zum Batteriepack in Erwartung eines erwarteten anstehenden Fahrzyklus zu erzeugen, wobei der intelligente Ladezeitplan auf Grundlage von Wetterlagen, Verkehrsbedingungen und erlernten Fahrgewohnheiten vorbereitet wird, die dem erwarteten anstehenden Fahrzyklus zugeordnet sind.
- Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch ein Navigationssystem gekennzeichnet, das dazu konfiguriert ist, GPS-Informationen an das Steuersystem zu kommunizieren.
- Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Steuersystem mindestens ein Steuermodul, das dazu konfiguriert ist, ein Ladesystem zum selektiven Hinzufügen der zusätzlichen Ladung zum Batteriepack zu steuern.
- Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Ladesystem einen Schalter, der selektiv betätigt wird, um das Laden des Batteriepacks abzuschalten oder zu verhindern.
- Gemäß einer Ausführungsform basiert der intelligente Ladezeitplan ferner auf mindestens einem von GPS-Informationen, einem Wert des Energieverbrauchs pro Meile, einem gegenwärtigen Ladezustand des Batteriepacks und Kalenderinformationen.
Claims (15)
- Verfahren, umfassend: das Steuern des Ladens eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs über ein Steuersystem des elektrifizierten Fahrzeugs auf Grundlage von Witterungsbedingungen, Verkehrsbedingungen und erlernten Fahrgewohnheiten eines Fahrers des elektrifizierten Fahrzeugs.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Steuern des Ladens das Bestimmen eines erwarteten anstehenden Fahrzyklus auf Grundlage von Informationen früherer Strecken, die dem elektrifizierten Fahrzeug zugeordnet sind, beinhaltet, der durch das elektrifizierte Fahrzeug zurückgelegt werden soll. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , umfassend das Bestimmen, ob das elektrifizierte Fahrzeug eingesteckt ist. - Verfahren nach
Anspruch 3 , umfassend das Bestimmen einer Ladungsmenge, die notwendig ist um einen erwarteten anstehenden Fahrzyklus des elektrifizierten Fahrzeugs abzuschließen, wenn das elektrifizierte Fahrzeug eingesteckt ist. - Verfahren nach
Anspruch 4 , umfassend das Bestimmen, ob die Ladungsmenge, die notwendig ist, um den erwarteten anstehenden Fahrzyklus abzuschließen, größer ist als ein gegenwärtiger Ladezustand des Batteriepacks. - Verfahren nach
Anspruch 5 , umfassend das Laden des Batteriepacks, wenn die Ladungsmenge, die notwendig ist, um den erwarteten anstehenden Fahrzyklus abzuschließen, größer ist als der gegenwärtige Ladezustand des Batteriepacks. - Verfahren nach
Anspruch 5 , umfassend das Hinzufügen einer Nullladung zum Batteriepack, wenn der gegenwärtige Ladezustand des Batteriepacks die Ladungsmenge übersteigt, die notwendig ist, um den erwarteten anstehenden Fahrzyklus abzuschließen. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuern des Ladens das Erzeugen eines intelligenten Ladezeitplans auf Grundlage der Witterungsbedingungen, der Verkehrsbedingungen und der erlernten Fahrgewohnheiten beinhaltet.
- Verfahren nach
Anspruch 8 , wobei der intelligente Ladezeitplan ferner auf mindestens einem von GPS-Informationen, einem Wert des Energieverbrauchs pro Meile des elektrifizierten Fahrzeugs, einem gegenwärtigen Ladezustand des Batteriepacks oder Kalenderinformationen von einer mobilen Vorrichtung des Fahrers basiert. - Verfahren nach
Anspruch 8 , wobei der intelligente Ladezeitplan entweder Ladung zum Batteriepack hinzufügt oder er eine Nullladung zum Batteriepack hinzufügt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuern des Ladens das Erzeugen eines Entscheidungsbaums zum Bestimmen einer Ladungsmenge beinhaltet, die notwendig ist, um einen erwarteten anstehenden Fahrzyklus des elektrifizierten Fahrzeugs abzuschließen.
- Fahrzeugsystem, umfassend: einen Batteriepack; und ein Steuersystem, das dazu konfiguriert ist, einen intelligenten Ladezeitplan entweder zum Hinzufügen oder Nichthinzufügen einer zusätzlichen Ladung zum Batteriepack in Erwartung eines erwarteten anstehenden Fahrzyklus zu erzeugen, wobei der intelligente Ladezeitplan auf Grundlage von Wetterlagen, Verkehrsbedingungen und erlernten Fahrgewohnheiten vorbereitet wird, die dem erwarteten anstehenden Fahrzyklus zugeordnet sind.
- Fahrzeugsystem nach
Anspruch 12 , umfassend ein Navigationssystem, das dazu konfiguriert ist, GPS-Informationen an das Steuersystem zu kommunizieren. - Fahrzeugsystem nach
Anspruch 12 oder13 , wobei das Steuersystem mindestens ein Steuermodul beinhaltet, das dazu konfiguriert ist, ein Ladesystem zum selektiven Hinzufügen der zusätzlichen Ladung zum Batteriepack zu steuern, und wobei optional das Ladesystem einen Schalter beinhaltet, der selektiv betätigt wird, um das Laden des Batteriepacks abzuschalten oder zu verhindern. - Fahrzeugsystem nach einem der
Ansprüche 12 bis14 , wobei der intelligente Ladezeitplan ferner auf mindestens einem von GPS-Informationen, einem Wert des Energieverbrauchs pro Meile, einem gegenwärtigen Ladezustand des Batteriepacks und Kalenderinformationen basiert.
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