DE102019120055A1

DE102019120055A1 - Elektrifiziertes fahrzeug und verfahren zum schrittweisen einstellen des angezeigten ladezustands

Info

Publication number: DE102019120055A1
Application number: DE102019120055.5A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Enslin; Lila Ghannam; Charles Everett Badger II; Xu Wang; Jeffery R. Grimes
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2020-01-30
Also published as: US11648838B2; US11198365B2; US20200031232A1; US20220055484A1; CN110774939A

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein elektrifiziertes Fahrzeug und Verfahren zum schrittweisen Einstellen des angezeigten Ladezustands bereit. Diese Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug und ein Verfahren zum schrittweisen Einstellen eines angezeigten Ladezustands. Ein beispielhaftes elektrifiziertes Fahrzeug beinhaltet eine Batterie, eine Anzeige, die konfiguriert ist, um einen Ladezustand der Batterie anzuzeigen, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um den angezeigten Ladezustand einzustellen, sodass sich der angezeigte Ladezustand schrittweise einem geschätzten Ladezustand der Batterie annähert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug und ein Verfahren zum schrittweisen Einstellen eines angezeigten Ladezustands einer Batterie. Insbesondere wird der angezeigte Ladezustand so eingestellt, dass er sich schrittweise einem geschätzten Ladezustand annähert.
STAND DER TECHNIK
Der Bedarf an einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und von Emissionen von Kraftfahrzeugen ist hinlänglich bekannt. Deshalb werden Fahrzeuge entwickelt, welche die Abhängigkeit von Verbrennungsmotoren verringern oder vollständig hinfällig machen. Elektrifizierte Fahrzeuge stellen eine Fahrzeugart dar, die gegenwärtig zu diesem Zweck entwickelt wird. Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrifizierte Fahrzeuge dadurch von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass sie selektiv durch eine oder mehrere batteriebetriebene elektrische Maschinen angetrieben werden. Konventionelle Kraftfahrzeuge sind im Gegensatz dazu vollständig auf den Verbrennungsmotor angewiesen, um das Fahrzeug anzutreiben.
Ein Hochspannungsbatteriepack versorgt die elektrischen Maschinen und andere elektrische Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs in der Regel mit Strom. Der Batteriepack beinhaltet eine Vielzahl von Batteriezellen, die regelmäßig wiederaufgeladen werden müssen, um die zum Antreiben dieser Verbraucher benötigte Energie wieder aufzufüllen. Elektrifizierte Fahrzeuge sind konfiguriert, um den Ladezustand des Batteriepacks zu schätzen und diese Informationen an einen Benutzer weiterzuleiten, sodass dem Benutzer relevante Informationen über die Reichweite des elektrifizierten Fahrzeugs bereitgestellt werden.
KURZDARSTELLUNG
Ein elektrifiziertes Fahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Batterie, eine Anzeige, die konfiguriert ist, um einen Ladezustand der Batterie anzuzeigen, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um den angezeigten Ladezustand einzustellen, sodass sich der angezeigte Ladezustand schrittweise einem geschätzten Ladezustand der Batterie annähert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden elektrifizierten Fahrzeugs ist die Steuerung konfiguriert, um den angezeigten Ladezustand basierend auf einem vorbestimmten Faktor von einem von einer Laderate und einer Entladerate der Batterie einzustellen, bis der angezeigte Ladezustand im Wesentlichen gleich dem geschätzten Ladezustand ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge unterscheidet sich der vorbestimmte Faktor abhängig davon, ob die Batterie geladen oder entladen wird, und ferner abhängig davon, ob der angezeigte Ladezustand kleiner oder gleich dem geschätzten Ladezustand ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist der vorbestimmte Faktor das Doppelte der Entladerate der Batterie, wenn die Batterie entladen wird und der angezeigte Ladezustand den geschätzten Ladezustand überschreitet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist der vorbestimmte Faktor die Hälfte der Entladerate, wenn die Batterie entladen wird und der geschätzte Ladezustand den angezeigten Ladezustand überschreitet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist der vorbestimmte Faktor die Hälfte der Laderate der Batterie, wenn die Batterie geladen wird und der angezeigte Ladezustand den geschätzten Ladezustand überschreitet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist der vorbestimmte Faktor das Doppelte der Laderate, wenn die Batterie geladen wird und der geschätzte Ladezustand den angezeigten Ladezustand überschreitet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist die Steuerung konfiguriert, um einen Unterschied zwischen einem angezeigten Ladezustand und einem geschätzten Ladezustand der Batterie zu identifizieren.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge überwacht die Steuerung den Unterschied zwischen Fahrzyklen des elektrifizierten Fahrzeugs.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist die Steuerung konfiguriert, um einen ersten geschätzten Ladezustand während eines ersten Fahrzyklus zu berechnen, wobei die Steuerung die Anzeige veranlasst, den ersten geschätzten Ladezustand anzuzeigen, ist die Steuerung konfiguriert, um einen zweiten geschätzten Ladezustand während eines zweiten Fahrzyklus zu berechnen, der sich von dem ersten Fahrzyklus unterscheidet, und ist die Steuerung, wenn sich der zweite geschätzte Ladezustand von dem ersten geschätzten Ladezustand unterscheidet, konfiguriert, um den angezeigten Ladezustand einzustellen, sodass sich der angezeigte Ladezustand schrittweise von dem ersten Ladezustand dem geschätzten Ladezustand annähert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge wird der erste geschätzte Ladezustand am Ende des ersten Fahrzyklus berechnet und wird der zweite geschätzte Ladezustand zu Beginn des zweiten Fahrzyklus berechnet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet das elektrifizierte Fahrzeug eine elektrische Maschine, und kann die Batterie Strom zum Betreiben der elektrischen Maschine abgeben.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge beinhaltet das elektrifizierte Fahrzeug eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, die elektrisch mit der Steuerung gekoppelt ist, und beinhaltet die Mensch-Maschine-Schnittstelle die Anzeige.
Ein Verfahren gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem das Einstellen eines angezeigten Ladezustands einer Batterie eines elektrifizierten Fahrzeugs derart, dass sich der angezeigte Ladezustand schrittweise einem geschätzten Ladezustand der Batterie annähert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens beinhaltet der Einstellungsschritt das Einstellen des angezeigten Ladezustands basierend auf einem vorbestimmten Faktor von einem von einer Laderate und einer Entladerate der Batterie, bis der angezeigte Ladezustand im Wesentlichen gleich dem geschätzten Ladezustand ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren unterscheidet sich der vorbestimmte Faktor abhängig davon, ob die Batterie geladen oder entladen wird, und ferner abhängig davon, ob der angezeigte Ladezustand kleiner oder gleich dem geschätzten Ladezustand ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Identifizieren, ob es einen Unterschied zwischen einem angezeigten Ladezustand und einem geschätzten Ladezustand der Batterie gibt, und wird der Einstellungsschritt nur durchgeführt, wenn der Unterschied identifiziert wird.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Überwachen des Unterschieds zwischen Fahrzyklen des elektrifizierten Fahrzeugs.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren das Berechnen eines ersten geschätzten Ladezustands während eines ersten Fahrzyklus, das Anzeigen des ersten geschätzten Ladezustands, das Berechnen eines zweiten geschätzten Ladezustands während eines zweiten Fahrzyklus, der sich von dem ersten Ladezyklus unterscheidet, wenn sich der zweite geschätzte Ladezustand von dem ersten geschätzten Ladezustand unterscheidet, das Einstellen des angezeigten Ladezustands derart, dass sich der angezeigte Ladezustand schrittweise von dem ersten Ladezustand dem geschätzten Ladezustand annähert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren wird der erste geschätzte Ladezustand am Ende des ersten Fahrzyklus berechnet und wird der zweite geschätzte Ladezustand zu Beginn des zweiten Fahrzyklus berechnet.
Figurenliste

1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang eines elektrifizierten Fahrzeugs.
2 zeigt ein elektrifiziertes Fahrzeug, das den Antriebsstrang aus 1 enthält und sich in einer Ladeposition relativ zu einem Batteriesystem befindet.
3 veranschaulicht eine beispielhafte Fahrzeugkabine und veranschaulicht insbesondere eine beispielhafte Mensch-Maschine-Schnittstelle.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß dieser Offenbarung darstellt.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Aspekt des beispielhaften Verfahrens aus 4 darstellt.
6 ist eine grafische Darstellung eines Beispielszenarios, in dem das Verfahren angewandt werden kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug und ein Verfahren zum schrittweisen Einstellen eines angezeigten Ladezustands. Ein beispielhaftes elektrifiziertes Fahrzeug beinhaltet eine Batterie, eine Anzeige, die konfiguriert ist, um einen Ladezustand der Batterie anzuzeigen, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um den angezeigten Ladezustand einzustellen, sodass sich der angezeigte Ladezustand schrittweise einem geschätzten Ladezustand der Batterie annähert. Diese Offenbarung ist besonders vorteilhaft, wenn sich der geschätzte Ladezustand der Batterie abrupt ändert, was auftreten kann, wenn Fahrzyklen geändert werden. In solchen Situationen nimmt der Benutzer keine plötzliche Änderung des Ladezustands wahr, da der angezeigte Ladezustand schrittweise eingestellt wird. Auf diese Weise wird der Benutzer nicht durch eine plötzliche Änderung des Ladezustands der Batterie verwirrt oder alarmiert, was zu einem verbesserten Verbrauchervertrauen führt. Diese und andere Vorteile werden aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
Unter Bezugnahme auf die Figuren veranschaulicht 1 nun schematisch einen Antriebsstrang 10 eines elektrifizierten Fahrzeugs 12, das als Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV) gezeigt ist. Obwohl als BEV dargestellt, versteht es sich, dass die hierin beschriebenen Konzepte nicht auf BEVs beschränkt sind und sich auf andere elektrifizierte Fahrzeuge erstrecken könnten, unter anderem auf Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicle - PHEVs). Daher könnte das elektrifizierte Fahrzeug 12, auch wenn dies in dieser Ausführungsform nicht gezeigt ist, mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet sein, der entweder allein oder in Kombination mit anderen Energiequellen verwendet werden kann, um das elektrifizierte Fahrzeug 12 anzutreiben. Ferner erstreckt sich diese Offenbarung unter anderem auf jedes Hybrid- oder Elektrofahrzeug, einschließlich Vollhybriden, Parallelhybriden, Reihenhybriden, Mildhybriden und Mikrohybriden.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug 12 ein Vollelektrofahrzeug, das ausschließlich durch Strom, beispielsweise durch eine elektrische Maschine 14, ohne jegliche Unterstützung von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Die elektrische Maschine 14 kann als Elektromotor, als elektrischer Generator oder beides betrieben werden. Die elektrische Maschine 14 empfängt Strom und stellt eine Rotationsausgangsleistung bereit. Die elektrische Maschine 14 kann mit einem Getriebekasten 16 verbunden sein, um das Abtriebsdrehmoment und die Drehzahl der elektrischen Maschine 14 auf ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis einzustellen. Der Getriebekasten 16 ist über eine Abtriebswelle 20 mit einem Satz Antriebsrädern 18 verbunden. Ein Hochspannungsbus 22 verbindet die elektrische Maschine 14 über einen Wechselrichter 26 elektrisch mit einem Batteriepack 24 (d. h. einer „Batterie“). Die elektrische Maschine 14, der Getriebekasten 16 und der Wechselrichter 26 können gemeinsam als Getriebe 28 bezeichnet werden.
Der Batteriepack 24 ist eine beispielhafte Batterie eines elektrifizierten Fahrzeugs. Der Batteriepack 24 kann ein Hochspannungsantriebsbatteriepack sein, der eine Vielzahl von Batteriebaugruppen 25 beinhaltet (d. h. Gruppierungen von Batteriezellen, die gemeinhin als Anordnungen bekannt sind), die Strom ausgeben können, um die elektrische Maschine 14 und/oder andere elektrische Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs 12 zu betreiben. Andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder -ausgabevorrichtungen können ebenfalls verwendet werden, um das elektrifizierte Fahrzeug 12 elektrisch anzutreiben.
Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann auch ein Ladesystem 30 zum periodischen Laden von Energiespeichervorrichtungen (z. B. Batteriezellen) des Batteriepacks 24 beinhalten. Das Ladesystem 30 kann mit einer externen Stromquelle verbunden sein, beispielsweise einer Netzstromquelle 48 (2), um Strom zu empfangen und an die Energiespeichervorrichtungen zu verteilen. Beispielsweise beinhaltet das Ladesystem 30 in einer nicht einschränkenden Ausführungsform einen Ladeanschluss 32, der sich an Bord des elektrifizierten Fahrzeugs 12 befindet. Der Ladeanschluss 32 ist ausgelegt, um selektiv Strom von der externen Stromquelle zu empfangen, beispielsweise von einem mit der externen Stromquelle verbundenen Stromkabel, und den Strom dann zum Laden der Energiespeichervorrichtungen an den Batteriepack 24 zu verteilen.
Das Ladesystem 30 kann auch mit Leistungselektronik ausgestattet sein, die verwendet wird, um Wechselstrom, der von der externen Stromversorgung empfangen wird, in Gleichstrom zum Laden der Energiespeichervorrichtungen des Batteriepacks 24 umzuwandeln. Das Ladesystem 30 kann auch eine oder mehrere herkömmliche Spannungsquellen von der externen Stromversorgung (z.B. 110 Volt, 220 Volt usw.) beherbergen.
Der in 1 gezeigte Antriebsstrang 10 ist stark schematisch und soll diese Offenbarung nicht einschränken. Innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung könnten alternativ oder zusätzlich verschiedene zusätzliche Komponenten durch den Antriebsstrang 10 eingesetzt werden.
2 stellt schematisch das elektrifizierte Fahrzeug 12 aus 1 dar, das in einer Ladeposition nahe einer Struktur 34 geparkt ist. Die Struktur 34 könnte ein Wohngebäude, ein Gewerbegebäude, ein Parkhaus oder jede andere Struktur sein. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Struktur 34 eine Garage, die sich im Zuhause des Eigentümers/Betreibers des elektrifizierten Fahrzeugs 12 befindet. Es versteht sich, dass die verschiedenen Komponenten aus 2 schematisch dargestellt sind, um die Merkmale dieser Offenbarung besser zu veranschaulichen.
Ein Batteriesystem 36 zum Laden des Batteriepacks 24 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 kann an einer Oberfläche 38 der Struktur 34, wie etwa einer Wand oder einem Boden, angebracht sein. Das Batteriesystem 36 kann durch ein erstes Stromkabel 42 elektrisch mit einer Steckdose 40 verbunden sein. Ein zweites Stromkabel 44 erstreckt sich zwischen dem Batteriesystem 36 und dem Ladeanschluss 32 des elektrifizierten Fahrzeugs 12. Ein Fahrzeugkoppler 46, wie zum Beispiel ein Stecker, des zweiten Stromkabels 44 ist an den Ladeanschluss 32 gekoppelt, um zu ermöglichen, dass Strom von dem Batteriesystem 36 auf das elektrifizierte Fahrzeug 12 und insbesondere auf den Batteriepack 24 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 übertragen wird.
Eine Netzstromquelle 48 kann dem Batteriesystem 36 Strom zuführen, sobald das erste Stromkabel 42 mit der Steckdose 40 verbunden ist. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Netzstromquelle 48 eine Wechselstromquelle, die dem Batteriesystem 36 Strom mit entweder 110 Volt oder 220 Volt zuführt. Der dem Batteriesystem 36 zugeführte Strom kann darin gespeichert und dann selektiv verwendet werden, um den Batteriepack 24 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 zu laden. So kann das Batteriesystem 36 verwendet werden, um den Batteriepack 24 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 zu laden, selbst wenn aus der Netzstromquelle 48 kein Strom verfügbar ist. Während 2 eine beispielhafte Batteriesystemanordnung veranschaulicht, ist diese Offenbarung nicht auf die bestimmte Anordnung aus 2 beschränkt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 beinhaltet das elektrifizierte Fahrzeug 12 eine Steuerung 50 zum Überwachen und/oder Steuern verschiedener Aspekte des Antriebsstrangs 10, der dem elektrifizierten Fahrzeug 12 zugeordnet ist. Die Steuerung 50 kann zum Beispiel mit dem Batteriepack 24, dem Ladesystem 30 und dem Ladeanschluss 32 kommunizieren. Die Steuerung 50 kann auch mit verschiedenen anderen Fahrzeugkomponenten kommunizieren und andere Fahrzeugzustände überwachen. Die Steuerung 50 beinhaltet Elektronik, Software oder beides, um die notwendigen Steuerfunktionen zum Betreiben des elektrifizierten Fahrzeugs 12 durchzuführen.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Steuerung 50 eine Kombination aus Fahrzeugsystemsteuerung und Antriebsstrangsteuermodul (vehicle system controller - VSC/ powertrain control module - PCM). Auch wenn sie als eine einzelne Vorrichtung gezeigt ist, kann die Steuerung 50 mehrere Steuerungen in der Form mehrerer Hardwarevorrichtungen oder mehrere Softwaresteuerungen innerhalb einer oder mehreren Hardwarevorrichtungen beinhalten. Ein Controller Area Network 52 (CAN) ermöglicht es der Steuerung 50, mit den verschiedenen Komponenten des elektrifizierten Fahrzeugs 12 sowie mit dem Batteriesystem 36 zu kommunizieren.
Das elektrifizierte Fahrzeug 12 beinhaltet auch eine Anzeige, die in diesem Beispiel Teil einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 (d. h. human-machine interface - HMI 54) ist. Wie allgemein in 2 und 3 gezeigt, ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 in einer Fahrzeugkabine bereitgestelt und für einen Benutzer von innerhalb des elektrifizierten Fahrzeugs 12 zugänglich. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 wird in diesem Beispiel durch eine interaktive Anzeige bereitgestellt, beispielsweise eine grafische Benutzerschnittstelle (graphical user interface - GUI). In einem bestimmten Beispiel beinhaltet die Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 einen Touchscreen 58, der konfiguriert ist, um dem Benutzer Informationen anzuzeigen und es dem Benutzer zu ermöglichen, Eingaben bereitzustellen. Diese Offenbarung erstreckt sich auf andere Arten von Anzeigen und ist nicht auf Mensch-Maschine-Schnittstellen beschränkt.
Die Steuerung 50 steht in Kommunikation mit der Mensch-Maschine-Schnittstelle 54. Eine beispielhafte Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 wird zumindest teilweise von dem SYNC®-System bereitgestellt, das kommerziell von der Ford Motor Company angeboten wird. Neben anderen Funktionen ist die Steuerung 50 konfiguriert, um einen Ladezustand des Batteriepacks 24 über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 anzuzeigen.
3 veranschaulicht eine beispielhafte Fahrzeugkabine 56 und veranschaulicht insbesondere ein fahrzeuginternes Infotainmentsystem (IVI-System) 57. Das fahrzeuginterne Infotainmentsystem 57 beinhaltet die Mensch-Maschine-Schnittstelle 54. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 beinhaltet einen Touchscreen 58, der konfiguriert ist, um einem Benutzer Informationen anzuzeigen und es dem Benutzer zu ermöglichen, Eingaben durch Berühren des Touchscreens 58 bereitzustellen. Während hierin ein Touchscreen 58 gezeigt und beschrieben wird, ist diese Offenbarung nicht auf Touchscreens beschränkt und erstreckt sich auf andere Arten von Anzeigen und Mensch-Maschine-Schnittstellen.
Neben anderen Funktionen ist die Steuerung 50 konfiguriert, um einen Ladezustand des Batteriepacks 24 über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 anzuzeigen. In 3 wird zum Beispiel ein Ladezustand in Block 60 angezeigt. Der beispielhaft angezeigte Ladezustand beträgt 80 %. Der Ladezustand kann jedoch auch an anderen Stellen im Fahrzeug angezeigt werden, beispielsweise auf dem Armaturenbrett.
Die Steuerung 50 ist konfiguriert, um den Ladezustand des Batteriepacks 24 während des Betriebs des elektrifizierten Fahrzeugs 12 periodisch und kontinuierlich zu schätzen. Die Steuerung 50 kann den Ladezustand des Batteriepacks 24 unter Verwendung eines oder mehrerer Algorithmen schätzen, die eine Anzahl von Faktoren berücksichtigen, wie z. B. Laderate, Ladespannung, Entladerate, Entladespannung, Batteriekapazität, Fahrzyklus, Batteriematerial, Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck, Feuchtigkeit usw. Anders gesagt ist die Steuerung 50 so programmiert, dass sie wiederholt eine oder mehrere Arten von Berechnungen durchführt, die den Ladezustand des Batteriepacks 24 kontinuierlich schätzen, während das elektrifizierte Fahrzeug 12 in Gebrauch ist.
In jeder Hinsicht wird der geschätzte Ladezustand des Batteriepacks 24 als der tatsächliche Ladezustand des Batteriepacks 24 behandelt. Die von der Steuerung 50 verwendeten Algorithmen sind jedoch unter bestimmten Bedingungen genauer und repräsentativ für den tatsächlichen Ladezustand des Batteriepacks 24. Beispielsweise kann der geschätzte Ladezustand, der von der Steuerung 50 während eines Fahrzustands (d. h. wenn das elektrifizierte Fahrzeug 12 fährt) bestimmt wird, etwas ungenauer sein als ein geschätzter Ladezustand, der während eines Zustands ohne Last bestimmt wird, wie zum Beispiel, wenn das Fahrzeug geparkt ist oder während eines ersten Fahrzeugstarts.
Während der meisten Betriebszustände schätzt die Steuerung 50 den Ladezustand des Batteriepacks 24 und weist die Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 an, den geschätzten Ladezustand anzuzeigen. Anders gesagt ist der angezeigte Ladezustand (bei dem es sich um den Ladezustand handelt, der dem Benutzer beispielsweise über Block 60 der Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 angezeigt wird) der gleiche wie der geschätzte Ladezustand. Wenn sich jedoch der geschätzte Ladezustand abrupt ändert, was beim Ändern von Fahrzyklen oder unter anderen Bedingungen passieren kann, leitet diese Offenbarung keine abrupten Änderungen an den Benutzer weiter und stellt stattdessen den angezeigten Ladezustand schrittweise ein, bis er sich dem geschätzten Ladezustand annähert. Dieser Aspekt der Offenbarung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme aus 4 und 5 und die grafische Darstellung aus 6 beschrieben.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 100 gemäß dieser Offenbarung darstellt. In dem Verfahren 100 schätzt die Steuerung 50 den Ladezustand des Batteriepacks 24 bei 102 unter Verwendung eines oder mehrerer Algorithmen, wie vorstehend erörtert. Die Steuerung 50 weist wiederum die Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 bei 104 an, den geschätzten Ladezustand anzuzeigen, sodass er für den Benutzer sichtbar ist.
Bei 106 setzt die Steuerung 50 das periodische Schätzen des Ladezustands des Batteriepacks 24 unter Verwendung der gleichen Algorithmen wie in Schritt 102 fort und überwacht abrupte Änderungen des geschätzten Ladezustands. In dieser Offenbarung sind abrupte Änderungen Änderungen außerhalb eines vorbestimmten Bereichs, die innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums auftreten. Beispielsweise kann der vorbestimmte Bereich 3 % betragen und kann der vorbestimmte Zeitraum 10 Sekunden betragen. Wenn somit die Bedingungen derart sind, dass sich der geschätzte Ladezustand in 2 Sekunden um 8 % ändert, dann betrachtet die Steuerung 50 dies als eine abrupte Änderung. Diese Offenbarung ist nicht auf diese bestimmten Schwellenwerte beschränkt und erstreckt sich auf andere vorbestimmte Bereiche und Zeiträume.
Alternativ oder zusätzlich sind abrupte Änderungen Änderungen, die außerhalb eines vorbestimmten Bereichs zwischen Fahrzyklen auftreten. Fährt beispielsweise ein Benutzer das elektrifizierte Fahrzeug 12 nachts in seine Garage und parkt es mit einem geschätzten und angezeigten Ladezustand von 80 %, erwartet der Benutzer von der Steuerung 50, dass diese diesen Ladezustandswert speichert und den gleichen oder im Wesentlichen den gleichen Ladezustand anzeigt, wenn das elektrifizierte Fahrzeug 12 zum Beispiel am folgenden Morgen gestartet wird. Wie jedoch vorstehend allgemein erörtert, kann der geschätzte Ladezustand der Steuerung 50 beim Starten genauer sein als wenn das elektrifizierte Fahrzeug 12 gefahren wird. Somit kann die Steuerung 50 beim Starten am folgenden Morgen schätzen, dass der Ladezustand des Batteriepacks 24 70 % beträgt. Ein solcher Wechsel zwischen Fahrzyklen wird auch als abrupter Wechsel angesehen, obwohl der Wechsel über einen längeren Zeitraum erfolgt. Es versteht sich, dass dies nur beispielhafte abrupte Änderungen sind. Diese Offenbarung erstreckt sich auf andere abrupte Änderungen. Tatsächlich kann sich diese Offenbarung auf jede Änderung erstrecken, die zu einem Unterschied zwischen einem geschätzten Ladezustand und einem angezeigten Ladezustand führt.
Bei 108 veranlasst die Steuerung 50, wenn sich der geschätzte Ladezustand abrupt ändert, die Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 zum Beispiel, den angezeigten Ladezustand (d. h. den Wert in Block 60) einzustellen, sodass sich der angezeigte Ladezustand schrittweise dem geschätzten Ladezustand des Batteriepacks 24 annähert. Wenn der angezeigte Ladezustand den geschätzten Ladezustand erreicht, kehrt das Verfahren zum Anfang zurück. Wie vorstehend erwähnt, vermeidet das schrittweise Einstellen des angezeigten Ladezustands, dass unnötig veranlasst wird, dass der Benutzer über plötzliche Änderungen des Ladezustands alarmiert oder verwirrt wird, was zu einem verbesserten Verbrauchervertrauen führt.
5 ist ein Flussdiagramm, das das Detail aus Schritt 108 des Verfahrens 100 darstellt. Im Allgemeinen stellt die Steuerung 50 in Schritt 108 den angezeigten Ladezustand basierend auf einem vorbestimmten Faktor von einem von einer Laderate und einer Entladerate des Batteriepacks 24 ein, bis der angezeigte Ladezustand im Wesentlichen gleich dem geschätzten Zustand ist. In dieser Offenbarung unterscheidet sich der vorbestimmte Faktor abhängig davon, ob der Batteriepack 24 geladen oder entladen wird, und ferner abhängig davon, ob der angezeigte Ladezustand kleiner oder gleich dem geschätzten Ladezustand ist.
In einem bestimmten Beispiel prüft die Steuerung 50 bei 110, ob der Batteriepack 24 geladen oder entladen wird. Wenn der Batteriepack 24 entladen wird, prüft die Steuerung 50 bei 112, ob der angezeigte Ladezustand den geschätzten Ladezustand überschreitet. Wenn ja, stellt die Steuerung 50 den angezeigten Ladezustand bei 114 mit einer Rate ein, die dem Doppelten (d. h. „2x“) der Entladerate des Batteriepacks 24 entspricht, bis der angezeigte Ladezustand im Wesentlichen gleich dem geschätzten Ladezustand ist. In diesem Fall ist der vorbestimmte Faktor das Doppelte der Entladerate des Batteriepacks 24. Diese Offenbarung ist jedoch nicht auf einen bestimmten vorbestimmten Faktor beschränkt. Zum Beispiel könnte der angezeigte Ladezustand unter Verwendung eines vorbestimmten Faktors eingestellt werden, der größer als eins ist, wie zum Beispiel drei.
Wenn der angezeigte Ladezustand geringer als der geschätzte Ladezustand wie bei 112 bestimmt ist, verwendet die Steuerung 50 einen vorbestimmten Faktor von der Hälfte (d. h. „0,5x“) und stellt den angezeigten Ladezustand bei 116 bei einer Rate von der Hälfte der Entladerate ein, bis der angezeigte Ladezustand im Wesentlichen gleich dem geschätzten Ladezustand ist. Auch diese Offenbarung ist nicht auf einen vorbestimmten Faktor von einer Hälfte beschränkt. Der vorbestimmte Faktor könnte eine beliebige Zahl sein, die kleiner als eins ist, beispielsweise ein Drittel.
Unter anhaltender Bezugnahme auf das Beispiel aus 5 prüft die Steuerung 50 bei 110, wenn die Steuerung 50 bei 118 bestimmt, dass der Batteriepack 24 geladen wird, ob der angezeigte Ladezustand den geschätzten Ladezustand überschreitet. Wenn ja, verwendet die Steuerung 50 einen vorbestimmten Faktor von der Hälfte der Laderate und stellt bei 120 den angezeigten Ladezustand bei einer Rate von der Hälfte der Laderate ein, bis der angezeigte Ladezustand im Wesentlichen gleich dem geschätzten Ladezustand ist. Wenn der angezeigte Ladezustand geringer als der geschätzte Ladezustand ist, wie bei 118 bestimmt, verwendet die Steuerung 50 gleichermaßen einen vorbestimmten Faktor von dem Doppelten und stellt bei 122 den angezeigten Ladezustand bei einer Rate von dem Doppelten der Laderate ein, bis der angezeigte Ladezustand im Wesentlichen dem geschätzten Ladezustand entspricht.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, stellt das Verfahren 100 den angezeigten Ladezustand schrittweise so ein, dass der Benutzer keine abrupten Änderungen des geschätzten Ladezustands wahrnimmt. Auf diese Weise mischt diese Offenbarung den angezeigten Ladezustand mit dem geschätzten Ladezustand. Es versteht sich auch, dass diese Offenbarung nicht auf die bestimmten Details des Verfahrens 100 beschränkt ist. Auch hier sind die vorbestimmten Faktoren von dem Doppelten und der Hälfte nur beispielhaft. Wenn die vorbestimmten Faktoren nicht bewirken, dass sich der angezeigte Ladezustand innerhalb einer vorbestimmten Zeit dem geschätzten Ladezustand annähert, können die vorbestimmten Faktoren ferner in Echtzeit geändert werden.
6 ist eine grafische Darstellung eines Beispielszenarios, in dem das Verfahren 100 nützlich sein kann. Es versteht sich, dass das Verfahren 100 in anderen Szenarien eingesetzt werden kann. In 6 ist die vertikale Achse der Ladezustand und ist die horizontale Achse die Zeit. Der angezeigte Ladezustand wird durch eine gestrichelte Linie dargestellt, während der geschätzte Ladezustand durch eine durchgezogene Linie dargestellt wird.
Zum Zeitpunkt t₁ schätzt die Steuerung 50, dass das elektrifizierte Fahrzeug 12 einen Ladezustand von 90 % aufweist. Die Steuerung 50 zeigt dem Benutzer beispielsweise auch über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 einen Ladezustand von 90 % an. Zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ wird das elektrifizierte Fahrzeug 12 gefahren, beispielsweise vom Büro eines Benutzers zu seinem Zuhause, und somit schätzt die Steuerung 50, dass der Ladezustand des Batteriepacks 24 kontinuierlich abnimmt. In diesem Beispiel hat sich der geschätzte Ladezustand zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ von 90 % auf 80 % verringert. Ferner war der angezeigte Ladezustand zwischen diesen Zeitpunkten gleich dem geschätzten Ladezustand, da die Steuerung 50 keine abrupten Änderungen des geschätzten Ladezustands identifizierte. Anders gesagt bestimmte die Steuerung 50 unter Bezugnahme auf das Verfahren 100, dass die Antwort auf 106 zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ „Nein“ ist.
In diesem Beispiel hat der Benutzer das elektrifizierte Fahrzeug 12 zum Zeitpunkt t₂ in seinem Zuhause geparkt. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 54 zeigt zu diesem Zeitpunkt einen Ladezustand von 80 % an. Zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ ist das elektrifizierte Fahrzeug 12 geparkt und ausgeschaltet. Zusätzlich kann das elektrifizierte Fahrzeug 12 zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ eingesteckt sein, wie in 2, und sich einem Prozess unterziehen, in dem der Ladezustand des elektrifizierten Fahrzeugs 12 im Wesentlichen konstant gehalten werden soll, in diesem Fall bei 80 %.
Zum Zeitpunkt t₃, der später am Tag oder am folgenden Morgen sein kann, steckt der Benutzer den Fahrzeugkoppler 46 aus, steigt erneut in das elektrifizierte Fahrzeug 12, startet das elektrifizierte Fahrzeug 12 und beginnt zu fahren. Somit befindet sich das elektrifizierte Fahrzeug 12 zu den Zeitpunkten t₂ und t₃ in einem unterschiedlichen Fahrzyklus. Insbesondere ist der Zeitpunkt t₂ das Ende eines ersten Fahrzyklus und ist der Zeitpunkt t₃ der Anfang eines zweiten Fahrzyklus.
Zum Zeitpunkt t₃ beginnt das Verfahren 100 bei Schritt 106, und die Steuerung 50 schätzt den Ladezustand des Batteriepacks 24. In diesem Beispiel schätzt die Steuerung 50, dass der Ladezustand des Batteriepacks 24 75 % ist, was weniger als der geschätzte Ladezustand von 80 % zum Zeitpunkt t₂ ist. Zu diesem Zweck ist die Steuerung 50 so konfiguriert, dass sie die zuvor angezeigten Ladezustände im Speicher speichert und die Echtzeitschätzungen mit diesen gespeicherten Werten vergleicht.
Der Unterschied geschätzter Ladezustände zwischen dem Zeitpunkt t₂ und t₃ wird in dem Verfahren bei 106 als abrupte Änderung angesehen. Somit zeigt die Steuerung 50 dem Benutzer den abrupt geänderten Ladezustand nicht an. Vielmehr geht das Verfahren zu Schritt 108 über und zeigt den gespeicherten Ladezustand ab dem Zeitpunkt t₂ an, der in diesem Beispiel 80 % betrug, und stellt den angezeigten Ladezustand schrittweise so ein, dass er sich dem geschätzten Ladezustand annähert.
In diesem Beispiel fährt das Fahrzeug 12 zum Zeitpunkt t₃ und somit wird der Batteriepack 24 entladen. Somit antwortet die Steuerung 50 bei 110 mit „Entladen“ und bewegt sich in 5 zur rechten Seite des Flussdiagramms. Da ferner der angezeigte Ladezustand (80 %) größer als der geschätzte Ladezustand (75 %) ist, antwortet die Steuerung 50 bei 112 mit „größer als“ und geht bei 114 zum Einstellen des angezeigten Ladezustands bei einer Rate des Doppelten des Ladezustands der Batterie über, bis der angezeigte Ladezustand zum Zeitpunkt t₄ gleich dem geschätzten Ladezustand ist. Anders gesagt ist die Steigung des angezeigten Ladezustands doppelt so hoch wie die des geschätzten Ladezustands zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₄.
Zum Zeitpunkt t₄ sind der geschätzte Ladezustand und der angezeigte Ladezustand bei ungefähr 70 % im Wesentlichen gleich. Zwischen den Zeitpunkten t₄ und t₅ wird der Batteriepack 24 kontinuierlich entladen, aber es gibt keine abrupten Änderungen des geschätzten Ladezustands, und somit ist der angezeigte Ladezustand gleich dem geschätzten Ladezustand. Wieder wird das Beispiel auf 6 hierin nur zu Erklärungszwecken bereitgestellt, und diese Offenbarung erstreckt sich auf andere Beispiele, einschließlich anderer Fahrzyklen und anderer Fahrbedingungen/-szenarien.
Es versteht sich, dass Ausdrücke wie „etwa“, „im Wesentlichen“ und „im Allgemeinen“ nicht als grenzenlose Ausdrücke gedacht sind und im Einklang damit interpretiert werden sollten, wie ein Fachmann diese Ausdrücke interpretieren würde.
Obwohl die verschiedenen Beispiele die konkreten in den Darstellungen gezeigten Komponenten aufweisen, sind Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese konkreten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einem der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einem anderen der Beispiele zu verwenden. Außerdem sind die verschiedenen Figuren, die dieser Offenbarung beigefügt sind, nicht zwingend maßstabsgetreu, und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um bestimmte Details einer konkreten Komponente oder Anordnung zu zeigen.
Dem Durchschnittsfachmann ist ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft und nicht einschränkend sind. Das heißt, dass Modifikationen dieser Offenbarung unter den Schutzumfang der Patentansprüche fallen würden. Dementsprechend sollten die folgenden Patentansprüche genau gelesen werden, um ihren tatsächlichen Schutzumfang und Inhalt zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine elektrische Maschine gekennzeichnet, wobei die Batterie Strom zum Betreiben der elektrischen Maschine abgeben kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle gekennzeichnet, die elektrisch mit der Steuerung gekoppelt ist, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelle die Anzeige beinhaltet.

Claims

Elektrifiziertes Fahrzeug, umfassend: eine Batterie; eine Anzeige, die konfiguriert ist, um einen Ladezustand der Batterie anzuzeigen; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um den angezeigten Ladezustand so einzustellen, dass sich der angezeigte Ladezustand schrittweise einem geschätzten Ladezustand der Batterie annähert.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um den angezeigten Ladezustand basierend auf einem vorbestimmten Faktor von einem von einer Laderate und einer Entladerate der Batterie einzustellen, bis der angezeigte Ladezustand im Wesentlichen gleich dem geschätzten Ladezustand ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei sich der vorbestimmte Faktor abhängig davon unterscheidet, ob die Batterie geladen oder entladen wird, und ferner abhängig davon, ob der angezeigte Ladezustand kleiner oder gleich dem geschätzten Ladezustand ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei, wenn die Batterie entladen wird und der angezeigte Ladezustand den geschätzten Ladezustand überschreitet, der vorbestimmte Faktor das Doppelte der Entladerate der Batterie ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei, wenn die Batterie entladen wird und der geschätzte Ladezustand den angezeigten Ladezustand überschreitet, der vorbestimmte Faktor die Hälfte der Entladerate ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei, wenn die Batterie geladen wird und der angezeigte Ladezustand den geschätzten Ladezustand überschreitet, der vorbestimmte Faktor die Hälfte der Laderate der Batterie ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei, wenn die Batterie geladen wird und der geschätzte Ladezustand den angezeigten Ladezustand überschreitet, der vorbestimmte Faktor das Doppelte der Laderate ist.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei: die Steuerungkonfiguriert ist, um einen Unterschied zwischen einem angezeigten Ladezustand und einem geschätzten Ladezustand der Batterie zu identifizieren, die Steuerung den Unterschied zwischen Fahrzyklen des elektrifizierten Fahrzeugs überwacht, die Steuerung konfiguriert ist, um einen ersten geschätzten Ladezustand während eines ersten Fahrzyklus zu berechnen, die Steuerung die Anzeige dazu veranlasst, den ersten geschätzten Ladezustand anzuzeigen, die Steuerung konfiguriert ist, um einen zweiten geschätzten Ladezustand während eines zweiten Fahrzyklus zu berechnen, der sich von dem ersten Fahrzyklus unterscheidet, und wenn sich der zweite geschätzte Ladezustand von dem ersten geschätzten Ladezustand unterscheidet, die Steuerung konfiguriert ist, um den angezeigten Ladezustand einzustellen, sodass sich der angezeigte Ladezustand schrittweise von dem ersten Ladezustand dem geschätzten Ladezustand annähert.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei der erste geschätzte Ladezustand am Ende des ersten Fahrzyklus berechnet wird und der zweite geschätzte Ladezustand zu Beginn des zweiten Fahrzyklus berechnet wird.
Verfahren, umfassend: Einstellen eines angezeigten Ladezustands einer Batterie eines elektrifizierten Fahrzeugs, sodass sich der angezeigte Ladezustand schrittweise einem geschätzten Ladezustand der Batterie annähert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Einstellungsschritt das Einstellen des angezeigten Ladezustands basierend auf einem vorbestimmten Faktor von einem von einer Laderate und einer Entladerate der Batterie beinhaltet, bis der angezeigte Ladezustand im Wesentlichen gleich dem geschätzten Ladezustand ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich der vorbestimmte Faktor abhängig davon unterscheidet, ob die Batterie geladen oder entladen wird, und ferner abhängig davon, ob der angezeigte Ladezustand kleiner oder gleich dem geschätzten Ladezustand ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner umfassend: Identifizieren, ob es einen Unterschied zwischen einem angezeigten Ladezustand und einem geschätzten Ladezustand der Batterie gibt, und wobei der Einstellschritt nur durchgeführt wird, wenn der Unterschied identifiziert wird; und Überwachen des Unterschieds zwischen Fahrzyklen des elektrifizierten Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: Berechnen eines ersten geschätzten Ladezustands während eines ersten Fahrzyklus; Anzeigen des ersten geschätzten Ladezustands; Berechnen eines zweiten geschätzten Ladezustands während eines zweiten Fahrzyklus, der sich von dem ersten Fahrzyklus unterscheidet; und wenn sich der zweite geschätzte Ladezustand von dem ersten geschätzten Ladezustand unterscheidet, Einstellen des angezeigten Ladezustands, sodass sich der angezeigte Ladezustand schrittweise von dem ersten Ladezustand dem geschätzten Ladezustand annähert.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der erste geschätzte Ladezustand am Ende des ersten Fahrzyklus berechnet wird und der zweite geschätzte Ladezustand zu Beginn des zweiten Fahrzyklus berechnet wird.