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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs an einer kraftfahrzeugexternen Ladeeinrichtung. Zur Erfindung gehören auch eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Ladevorgangs, sowie ein Kraftfahrzeug.
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Ein wesentlicher Aspekt im Zusammenhang mit Elektrofahrzeugen besteht vor allem in der Bereitstellung von sogenannten Schnellladefunktionen. Hierbei liegt die Herausforderung darin, den Energiespeicher eines solchen Elektrofahrzeugs, insbesondere eine HV(Hochvolt)-Batterie, möglichst schnell zu laden, ohne diese zu schädigen. Dabei geht die Entwicklung zu immer höheren Ladeleistungen von zum Beispiel über 200 Kilowatt. Dadurch lässt sich prinzipiell innerhalb kurzer Zeit eine hohe Energiemenge und somit Reichweite in die Hochvolt-Batterie hineinladen.
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Wünschenswert wäre es dennoch, Ladeverfahren zum Laden von Energiespeichern von Kraftfahrzeugen weiter optimieren zu können.
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Die
DE 10 2016 206 743 A1 beschreibt eine Bedieneinheit für den Betrieb eines Hybrid-Fahrzeugs, die es einem Nutzer ermöglicht, einen Ziel-Ladezustand für den Energiespeicher einzugeben oder eine automatische Anpassung des Ladezustands des Energiespeichers zu aktivieren. In Abhängigkeit von der Benutzereingabe kann dann ein Fahrmodus gewählt werden, gemäß welchem dann der Energiespeicher des Kraftfahrzeugs während der Fahrt durch den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs entsprechend geladen wird. Hierdurch soll ein vorausschauendes Energiemanagement des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Ein Ladevorgang des Energiespeichers an einer kraftfahrzeugexternen Ladeeinrichtung lässt sich dadurch jedoch nicht optimieren.
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Weiterhin beschreibt die
EP 2 410 494 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer Stromtankstelle, gemäß welchem bei der Einfahrt eines Kraftfahrzeugs in eine Parkeinrichtung ein Identifikationsmittel durch einen Nutzer des Kraftfahrzeugs verwendet wird, welches eine eindeutige Kennung bereitstellt, durch welche eine Stromabgabeeinrichtung der Stromtankstelle freigeschaltet wird und alsdann für einen Ladevorgang bereitsteht. Die Stromabgabeeinrichtung kann zudem über eine entsprechende Eingabeeinrichtung verfügen, über welche nutzerseitig Ladeparameter vorgegeben werden können. Aber auch hierbei wird keine Möglichkeit aufgezeigt, wie sich ein solcher Ladevorgang optimieren lässt.
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Weiterhin beschreibt die
DE 10 2014 206 926 A1 ein Verfahren zum Einstellen mindestens eines Ladeparameters einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs, wobei eine Ladestation automatisch erfasst wird und Parameter der Ladestation ermittelt werden, und wobei der Ladeparameter in Abhängigkeit von dem Parameter der Ladestation und/oder einem Parameter vorangegangener Ladevorgänge oder Fahrerpräferenzen eingestellt oder automatisch bestätigt oder zur Einstellung angeboten wird. Dabei können in einem Speicher Ladeparameter vorangegangener Ladevorgänge und Fahrerpräferenzen abgelegt sein. Die Ladeparameter sind beispielsweise der maximale Ladestrom, Ladezeit, Klimatisierungsbedingungen, Spannungsart und so weiter. Dabei ist den vorangegangenen Ladevorgängen auch die jeweilige Ladestation zugeordnet, an der die vorangegangenen Ladevorgänge stattgefunden haben. Die Parameter der Ladestation sind dann beispielsweise die verwendete Ladespannung, der maximale Ladestrom, der Preis und so weiter. Durch das Zurückgreifen auf solch historische Ladedaten soll der Nutzer weitgehend von einer manuellen Eingabe von Ladeparametern entlastet werden. Aber auch hier ist keine Möglichkeit aufgezeigt, wie sich ein Ladevorgang optimieren lässt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum elektrischen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs an einer kraftfahrzeugexternen Ladeeinrichtung, eine Steuereinrichtung und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die eine Steigerung einer Effizienz eines Ladevorgangs zum Laden des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs und insbesondere eine situationsangepasste Optimierung einer Ladestrategie ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, durch eine Steuereinrichtung und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum elektrischen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs an einer kraftfahrzeugexternen Ladeeinrichtung wird zumindest eine von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs speziell für einen bevorstehenden Ladevorgang zum Laden des Energiespeichers vorgegebene Laderandbedingung erfasst und ein Ladestrom für den bevorstehenden Ladevorgang in Abhängigkeit von der zumindest einen erfassten Laderandbedingung ermittelt und der Ladevorgang in Abhängigkeit von dem ermittelten Ladestrom durchgeführt.
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Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass ein Laden des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs mit der maximal möglichen Ladeleistung nicht notwendigerweise auch zu einer schnellstmöglichen Durchführung des Ladevorgangs führt. Dies ist dadurch bedingt, dass eine hohe Ladeleistung zu einer schnelleren Erwärmung des Energiespeichers, wie beispielsweise einer Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs, führt. Bei zu hoher Batterietemperatur muss der Ladestrom zum Schutz der einzelnen Batteriezellen reduziert werden. Dies kann dazu führen, dass der Ladevorgang bei einer anfangs hohen Ladeleistung länger dauert, als wenn von vorneherein die Ladeleistung geringer gewählt worden wäre. Möchte ein Benutzer in einer aktuellen Situation den Energiespeicher beispielsweise gar nicht vollladen, sondern den aktuellen Ladezustand des Energiespeichers nur geringfügig erhöhen, zum Beispiel um einen Ladezustand von 30 Prozent, oder steht dem Benutzer aktuell ohnehin nur eine relativ kurze Zeit, die für das Laden genutzt werden kann, zur Verfügung, so kann in solchen Situationen mit der vollen, das heißt maximal möglichen, Ladeleistung geladen werden, da aufgrund dieses kurzzeitigen Ladens kein Überschreiten einer maximal zulässigen Batterietemperatur zu befürchten bzw. zu erwarten ist und eine daraus resultierende notwendige Reduktion der Ladeleistung. Möchte ein Benutzer dagegen den Energiespeicher beim Ladevorgang sehr viel laden, um zum Beispiel 90 Prozent, so kann für diesen Ladevorgang beispielsweise von vornherein eine geringere Ladeleistung als die maximal mögliche gewählt werden, sodass auch bei diesen zu erwartenden längeren Ladezeiten nicht zum Überschreiten einer bestimmten Batterietemperatur kommt, die eine Reduktion der Ladeleistung erforderlich macht. Auf diese Weise lässt sich die Ladezeit effektiv verkürzen, selbst wenn nicht mit der maximal möglichen Ladeleistung geladen wird. Die Erfindung macht sich nun diese Erkenntnisse zunutze, indem durch einen Benutzer für einen speziellen bevorstehenden Ladevorgang gerade solche Laderandbedingungen vorgegeben werden können. Die Berücksichtigung dieser Randbedingungen oder mindestens eine davon ermöglicht damit bereits vor dem Ladevorgang einen Ladestrom zu ermitteln, durch welchen der nachfolgend durchgeführte Ladevorgang besonders effizient gestaltet werden kann. Mit anderen Worten kann durch die Berücksichtigung zumindest einer vom Benutzer vorgegebenen Laderandbedingung der Ladevorgang beziehungsweise die Ladestrategie situationsangepasst optimiert gestaltet werden. Eine solche Optimierung kann dabei hinsichtlich der Ladezeit erfolgen, wie dies am oben genannten Beispiel veranschaulicht wurde, jedoch auch im Hinblick auf andere Zielgrößen, wie beispielsweise Kosten, Verlustleistung oder ähnliches, wie diese später näher erläutert werden.
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Bei dem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs handelt es sich vorzugsweise um eine Batterie, insbesondere eine Hochvolt-Batterie, des Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug selbst kann beispielsweise ein Elektrofahrzeug und/oder Hybridfahrzeug darstellen. Die kraftfahrzeugexterne Ladeeinrichtung kann dabei beispielsweise eine Ladesäule oder induktive Ladeplatte, eine Wallbox, ein Hausstromanschluss oder ähnliches darstellen. Im Allgemeinen kann es sich bei der Ladeeinrichtung um eine öffentliche Ladeeinrichtung oder auch um eine private Ladeeinrichtung des Benutzers des Kraftfahrzeugs handeln. Weiterhin kann die Ladeeinrichtung als konduktive Ladeeinrichtung, zum Beispiel zum kabelgebundenen Laden des Kraftfahrzeugs, darstellen, oder auch eine Ladeeinrichtung, welche zum berührungslosen Energietransfer zum Energiespeicher des Kraftfahrzeugs ausgelegt ist, wie beispielsweise eine kapazitive oder induktive Ladeeinrichtung.
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Um dem Benutzer eine Möglichkeit zum Vorgeben der zumindest einen Laderandbedingung bereitzustellen, kann darüber hinaus eine geeignete Eingabemöglichkeit, insbesondere eine Benutzerschnittstelle, bereitgestellt sein, über welche der Benutzer die zumindest eine Laderandbedingung eingeben kann. Eine solche Eingabemöglichkeit kann dabei vorzugsweise durch das Kraftfahrzeug selbst bereitgestellt sein, zum Beispiel durch ein Bediendisplay im Kraftfahrzeug, oder auch durch die Ladeeinrichtung und/oder durch ein mobiles Kommunikationsgerät des Benutzers. Die Ermittlung des Ladestroms wird dabei vorzugweise durch das Kraftfahrzeug, insbesondere durch eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs, durchgeführt. Wird die Landerandbedingung beispielsweise von einer Benutzerschnittstelle der Ladeeinrichtung und/oder eines mobilen Kommunikationsgeräts des Benutzers erfasst, so wird vorzugsweise diese durch den Benutzer vorgegebene zumindest eine Laderandbedingung an das Kraftfahrzeug beziehungsweise dessen Steuereinrichtung von der Ladeeinrichtung und/oder dem mobilen Kommunikationsgerät kommuniziert.
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Weiterhin kann unter der Ermittlung des Ladestroms auch indirekt die Ermittlung einer Ladeleistung verstanden werden. Mit anderen Worten kann in Abhängigkeit von der zumindest einen erfassten Laderandbedingung auch eine Ladeleistung ermittelt werden, in Abhängigkeit von welcher der Ladevorgang durchgeführt wird, wobei sich aus der ermittelten Ladeleistung unweigerlich auch der Ladestrom ergibt, mit welchem der Ladevorgang durchgeführt wird, da die Ladespannung in der Regel vorgegeben und während der Ladedauer in der Regel fix ist.
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Weiterhin kann der Ladevorgang in Abhängigkeit von dem ermittelten Ladestrom derart durchgeführt werden, dass der Ladestrom, welcher dem Energiespeicher während des Ladevorgangs zugeführt wird, nicht notwendigerweise während des gesamten Ladevorgangs konstant sein muss, sondern beispielsweise auch variieren kann. Unter der Ermittlung des Ladestroms muss dabei also nicht notwendigerweise ein einzelner Stromwert verstanden werden, sondern darunter kann zum Beispiel auch die Ermittlung eines zeitlich variierenden Ladestroms verstanden werden. Auch muss der Ladevorgang nicht vollständig mit diesem ermittelten Ladestrom durchgeführt werden, sondern es kann beispielsweise auch während des Ladevorgangs eine erneute Anpassung des Ladestroms, insbesondere gemäß einer Regelschleife, wie dies später näher erläutert wird, erfolgen. Zumindest wird jedoch zu Beginn des Ladevorgangs dem Energiespeicher ein Ladestrom zugeführt, welcher zu dem ermittelten Ladestrom korrespondiert. Mit anderen Worten wird zumindest zu Beginn des Ladevorgangs als Ladestrom der ermittelte Ladestrom zum Laden des Energiespeichers eingestellt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt die zumindest eine Laderandbedingung mindestens eine der folgenden dar:
- - einen Ziel-Ladezustand des Energiespeichers, den der Energiespeicher nach dem Ladevorgang mindestens aufweisen soll;
- - eine Mindest-Reichweite, welche nach dem Ladevorgang mit dem Kraftfahrzeug unter vorgegebenen Fahrbedingungen mindestens erreichbar sein soll;
- - eine Ziel-Ladezeit, welche der Ladevorgang minimal und/oder maximal andauern soll;
- - eine Preis- und/oder Effizienzbedingung, gemäß welcher Kosten und/oder eine Verlustleistung für den Ladevorgang minimiert werden soll;
- - eine Klimatisierungsrandbedingung, welche angibt, ob während des Ladevorgangs eine Klimatisierung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden soll.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn durch den Benutzer ein Ziel-Ladezustand des Energiespeichers beziehungsweise eine Mindest-Reichweite vorgebbar sind. Diese beiden Größen Ziel-Ladezustand und Mindest-Reichweite sind dabei im Wesentlichen äquivalent. Gibt der Benutzer beispielsweise eine Mindest-Reichweite vor, welche nach dem Ladevorgang mit dem Kraftfahrzeug unter vorgegebenen Fahrbedingungen mindestens erreichbar sein soll, so wird aus dieser vorgegebenen Mindest-Reichweite ein äquivalenter Ziel-Ladezustand durch das Kraftfahrzeug ermittelt und dieser ermittelte Ziel-Ladezustand als zumindest eine vom Benutzer vorgegebene Laderandbedingung festgelegt. Die Vorgabemöglichkeit zur Vorgabe einer Mindest-Reichweite statt direkt einem Ziel-Ladezustand ist dabei benutzerfreundlicher, da der Benutzer dann nicht selbst schätzen muss, welcher Ladezustand zum Erreichen einer bestimmten Reichweite erforderlich wäre. Die vorgegebenen Fahrbedingungen können dabei vorab definierte Standardfahrbedingungen darstellen und beispielsweise einen Durchschnittsenergieverbrauch pro Streckeneinheit spezifizieren. Solche vorgegebenen Fahrbedingungen können aber auch anhand historischer Fahrdaten benutzerindividuell bestimmt werden. Mit anderen Worten kann auch durch solche historische Fahrdaten spezifiziert werden, wie groß der Energieverbrauch typischerweise pro gefahrener Streckeneinheit ist. Dabei sind vielzählige verschiedene Möglichkeiten aus dem Stand der Technik bekannt, die auf Basis einer vorgegebenen Mindest-Reichweite, welche mit einem Kraftfahrzeug unter gegebenen Fahrbedingungen mindestens erreichbar sein soll, ein korrespondierender Mindestladezustand beziehungsweise Zielladezustands des Energiespeichers ermittelt werden kann, sodass hierauf im Detail nicht weiter eingegangen wird. Letztendlich kann also so ein Ziel-Ladezustand des Energiespeichers durch den Benutzer vorgegeben werden, insbesondere entweder direkt durch Eingabe eines solchen Zielladezustands oder indirekt durch Vorgabe einer gewünschten Mindest-Reichweite. Diese Vorgabe beziehungsweise Laderandbedingung ist besonders nützlich, um die Ladestrategie zu optimieren. Denn gerade dieser Ziel-Ladezustand dominiert die erforderliche Ladezeit maßgeblich sowie auch die daraus resultierende thermische Erwärmung des Energiespeichers während des Ladevorgangs. Wird vom Benutzer beispielsweise ein relativ geringer Ziel-Ladezustand vorgegeben, so kann die volle Ladeleistung abgerufen werden, um zum Beispiel die Ladezeit zu minimieren, wohingegen bei einem relativ hohen Ziel-Ladezustand aufgrund thermischer Effekte dann entsprechend die Ladeleistung gegenüber einer maximal möglichen Ladeleistung zur Minimierung der Ladezeit ebenfalls reduziert werden kann. Ist also bereits vorab bekannt, ob der Benutzer sein Kraftfahrzeug vollladen möchte oder nur eine Teilladung, insbesondere geringe Teilladung, wünscht, so kann der Ladevorgang deutlich besser und effizienter ausgeführt werden.
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Auch die Vorgabe einer Ziel-Ladezeit ist besonders vorteilhaft. Weiß der Benutzer beispielsweise, dass er sein Kraftfahrzeug nun mindestens 45 Minuten lang nicht benötigt, so kann diese Zeit zum Laden des Energiespeichers ausgenutzt werden und zum Beispiel der Energiespeicher mit deutlich geringerem Strom geladen werden, als wenn zum Laden des Energiespeichers eine Ladezeit von nur beispielsweise 25 Minuten zur Verfügung stehen würde. Dadurch kann wiederum die Belastung des Energiespeichers während des Ladens signifikant reduziert werden. Zusätzlich werden auch die als Abwärme auftretende Verlustenergie und der Kühlbedarf reduziert, wodurch sich die Effizienz des Fahrzeugs steigern lässt. Es lässt sich also nicht nur eine Optimierung hinsichtlich der Geschwindigkeit des Ladens bereitstellen, sondern beispielsweise auch hinsichtlich der Ladeeffizienz. Entsprechend kann ein Benutzer auch direkt eine solche Preis- und/oder Effizienzbedingung vorgeben. Gemäß einer solchen Bedingung kann der Benutzer festlegen, dass der Ladevorgang hinsichtlich der Energieeffizienz optimiert werden soll. Entsprechend kann dann der Ladestrom derart ermittelt werden, dass bei einem Laden mit diesem Ladestrom während des Ladevorgangs beispielsweise die beim Laden verloren gegangene Verlustleistung minimiert wird. Eine solche Minimierung der Verlustleistung lässt sich typischerweise durch die Wahl einer möglichst geringen Ladeleistung und entsprechend eines möglichst geringen Ladestroms erzielen. Ein geringer Ladestrom wirkt sich typischerweise auch positiv auf den Belastungszustand des Energiespeichers und damit positiv auf dessen Lebensdauer aus. Durch die Minimierung der Verlustleistung lässt sich typischerweise dann auch der Preis für den Ladevorgang minimieren, insbesondere bei gegebenem Entladezustand. Ein solcher Preis kann sich dabei einerseits auf die an einer öffentlichen Ladesäule zu zahlenden Ladekosten beziehen oder auch auf den Strompreis beim Laden des Kraftfahrzeugs an einer heimischen Ladeeinrichtung, wie zum Beispiel einer Wallbox oder einem Hausstromanschluss. Um dennoch ein Laden in angemessener Ladezeit zu ermöglichen, kann für den Ladestrom ein Mindestwert vorgegeben sein, der während des Ladevorgangs nicht unterschritten wird. Durch eine solche Preis- bzw. Effizienzbeding kann der Benutzer aber auch spezifizieren, dass eine Ladestrategie in Abhängigkeit von einem Abrechnungsmodus der Ladeeinrichtung bereitgestellt werden soll. Wird gemäß einem solchen Abrechnungsmodus beispielsweise gar nicht die geladene Leistung abgerechnet, sondern wird zum Beispiel nach Ladezeit abgerechnet, oder hat der Benutzer eine Art Flatrate-Stromtarif, so kann dann entsprechend beim Laden eine Andere Größe optimiert werden, zum Beispiel die Ladezeit minimiert werden, und nicht die Leistung, insbesondere die Verlustleitung, durch geeignete Wahl des Ladestroms. Wird der Preis für den geladenen Strom nach einer anderen Größe als der Leistung ermittelt, so kann dann entsprechend der Ladestrom in Abhängigkeit vom Abrechnungsmodus so gewählt werden, dass der Preis für den geladenen Strom minimiert wird. Zusätzlich zu einer solchen Effizienzbedingung kann der Benutzer aber auch gleichzeitig einen Ziel-Ladezustand und/oder eine Ziel-Ladezeit angeben. Wird beispielsweise ein Ziel-Ladezustand vorgegeben, so kann der entsprechende Energiespeicher geladen werden, bis dieser Ziel-Ladezustand erreicht ist, und zwar möglichst energieeffizient. Eine solche Optimierung der Energieeffizienz kann auch erfolgen, wenn eine Ziel-Ladezeit vorgegeben ist, sodass eine Optimierung der Energieeffizienz innerhalb der vorgegebenen Ziel-Ladezeit erfolgt.
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Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn eine Klimatisierungsbedingung vom Benutzer vorgebbar ist. Diese kann also angeben, ob während des Ladevorgangs eine Klimatisierung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden soll. Ist dies der Fall, so steht entsprechend weniger Kühlleistung zur Kühlung des Energiespeichers während des Ladevorgangs zur Verfügung. Dies kann dann ebenso in vorteilhafter Weise bei der Ermittlung des Ladestroms berücksichtigt werden. Diese wird insbesondere immer so gewählt, dass eine vorgegebene Grenztemperatur für den Energiespeicher während des gesamten Ladevorgangs nicht überschritten wird, insbesondere ohne hierfür zwischendurch die Ladeleistung beziehungsweise den Ladestrom reduzieren zu müssen, um diese Grenztemperatur nicht zu überschreiten. Durch die Angabe einer solchen Klimatisierungsrandbedingung lässt sich also ein solch maximal möglicher Ladestrom deutlich präziser ermitteln und hierdurch wird wiederum eine deutlich bessere Situationsanpassung bereitgestellt.
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Wie bereits erwähnt, können vom Benutzer vorzugsweise nicht nur eine der oben genannten Laderandbedingungen vorgegeben werden, sondern beispielsweise auch mehrere dieser Laderandbedingungen. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, falls vom Benutzer als die zumindest eine Laderandbedingung sowohl eine Ziel-Ladezeit als auch ein Ziel-Ladezustand oder eine Mindest-Reichweite vorgegeben werden, eine Auswahlmöglichkeit für den Benutzer zum Auswählen des Zielladezustands und/oder der Mindest-Reichweite in Abhängigkeit von der durch den Benutzer vorgegebenen Ziel-Ladezeit eingeschränkt wird, und/oder eine Auswahlmöglichkeit für den Benutzer zum Auswählen der Ziel-Ladezeit in Abhängigkeit von dem durch den Benutzer vorgegebenen Ziel-Ladezustand und/oder in Abhängigkeit von der Mindest-Reichweite eingeschränkt wird.
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Mit anderen Worten, wird vom Benutzer beispielsweise ein Ziel-Ladezustand vorgegeben, so lässt sich ein solcher Ziel-Ladezustand üblicherweise nicht in beliebig kurzer Ladezeit erreichen, da die maximal beim Laden erzielbare Ladeleistung nach oben beschränkt ist. Gibt der Benutzer beispielsweise andererseits eine relativ kurze Ziel-Ladezeit vor, so lässt sich in dieser kurzen Ziel-Ladezeit auch bei maximal möglicher Ladeleistung nicht jeder beliebig hohe Ziel-Ladezustand erreichen, was natürlich vom Anfangsladezustand des Energiespeichers abhängt. Mit anderen Worten ist hierbei die maximal während einer solchen Ladezeit in den Energiespeicher ladbare Lademenge begrenzt. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Benutzer zunächst einen Ziel-Ladezustand und eine Ziel-Ladezeit vorgibt und anschließend vom Kraftfahrzeug beziehungsweise dessen Steuereinrichtung überprüft wird, ob diese vorgegebenen Zielangaben miteinander kompatibel sind beziehungsweise sich gleichzeitig erreichen lassen. Ist dies nicht der Fall, so kann der Benutzer entsprechend darauf hingewiesen werden, die Ziel-Ladezeit oder den Ziel-Ladezustand als Zielgröße zu modifizieren. Es kann aber auch zunächst eine Einstellung vom Benutzer vorgegeben werden, wie zum Beispiel die Ziel-Ladezeit, und anschließend können als Auswahlmöglichkeiten für den Ziel-Ladezustand nur noch korrespondierend eingeschränkte Optionen für den Benutzer zum Vorgeben zur Verfügung gestellt werden.
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Dies hat den großen Vorteil, dass einem Benutzer gleichzeitig mitgeteilt werden kann, sollten bestimmte Zielvorgaben nicht miteinander kompatibel sein. Wie bereits erwähnt, ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn die Einschränkung der betreffenden Auswahlmöglichkeit in Abhängigkeit von einer aktuell möglichen, maximalen Ladeleistung, mit welcher der Energiespeicher während des bevorstehenden Ladevorgangs aktuell maximal ladbar ist, ermittelt wird. Gerade was den Ziel-Ladezustand und die Ziel-Ladezeit betrifft, stellt hinsichtlich deren Kompatibilität die maximal mögliche Ladeleistung beziehungsweise der äquivalente maximal mögliche Ladestrom den begrenzenden Faktor dar. Als maximal mögliche Ladeleistung kann dabei diejenige Ladeleistung vorgegeben sein, für welche das Kraftfahrzeug spezifiziert ist. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn eine solche maximal mögliche Ladeleistung unter Berücksichtigung weiterer Parameter, insbesondere der Batterietemperatur, wie dies nachfolgend näher erläutert wird, aktuell ermittelt wird. Entsprechend kann die aktuell mögliche, maximale Ladeleistung, mit welcher der Energiespeicher während des bevorstehenden Ladevorgangs geladen werden kann, von der für das Kraftfahrzeug spezifizierten maximal möglichen Ladeleistung abweichen, insbesondere kleiner als diese sein. Beispielsweise kann diese aktuell mögliche maximale Ladeleistung derart definiert sein, dass es beim Laden mit einer solchen maximal möglichen Ladeleistung beziehungsweise einem korrespondierenden maximal möglichen Ladestrom während des gesamten Ladevorgangs nicht zu einem Überschreiten der oben genannten Grenztemperatur für den Energiespeicher kommt, ohne zwischenzeitlich die Ladeleistung beziehungsweise den Ladestrom reduzieren zu müssen.
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Umgekehrt kann es aber auch sein, dass, selbst wenn der Benutzer einen Ziel-Ladezustand und eine Ziel-Ladezeit vorgibt, sich beide Zielvorgaben problemlos miteinander in Einklang bringen lassen und dennoch Optimierungsspielraum, zum Beispiel hinsichtlich der Energieeffizienz des Ladens, besteht. Beispielsweise können sich die genannten Zielvorgaben auch erreichen lassen, selbst wenn nicht mit der aktuell maximal möglichen Ladeleistung beziehungsweise dem aktuell maximal möglichen Ladestrom geladen wird. In diesem Fall kann der Ladestrom so gering ermittelt werden, dass die genannten Zielvorgaben gerade noch erreicht werden. Damit können vorteilhafterweise die Zielvorgaben erreicht werden und gleichzeitig lässt sich die Energieeffizienz des Ladevorgangs optimieren, die Belastung des Energiespeichers minimieren und die Kosten für den Ladevorgang ebenfalls minimieren.
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Besonders vorteilhaft ist es also, wenn, wie dies gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, in Abhängigkeit von der zumindest einen Laderandbedingung eine während des Ladevorgangs unter Einhaltung der zumindest einen Laderandbedingung zu optimierenden Optimierungsgröße vorgegeben wird und der Ladestrom in Abhängigkeit von der vorgegebenen Optimierungsgröße ermittelt wird. Beispielsweise können als Laderandbedingungen, wie beschrieben, vom Benutzer der Ziel-Ladezustand und die Ziel-Ladezeit, sowie beispielsweise auch eine Klimatisierungsrandbedingung vorgegeben werden. Innerhalb dieser vorgegebenen Bedingungen kann dann der Ladestrom derart ermittelt werden, dass beispielsweise die Energieeffizienz als Optimierungsgröße optimiert wird, das heißt also beispielsweise die beim Ladevorgang entstehende Verlustleistung minimiert wird. Umgekehrt kann aber auch vom Benutzer vorgegeben werden, dass er keinen Wert auf die Optimierung der Energieeffizienz legt und dass ein bestimmter Ziel-Ladezustand erreicht werden soll. Entsprechend kann dann als Optimierungsgröße beispielsweise die Ladezeit festgelegt werden, und darüber hinaus der Ladestrom so gewählt werden, dass sich die Ladezeit für den Ladevorgang minimiert. Auch kann bei vorgegebener Ladezeit beispielsweise der Ladezustand als Optimierungsgröße maximiert werden. Dadurch lässt sich also vorteilhafterweise unter den gegebenen Laderandbedingungen immer zumindest eine Optimierungsgröße während des Ladevorgangs optimieren. Welche Optimierungsgröße dabei bei Vorgabe welcher Laderandbedingungen optimiert werden soll, kann dabei vorab festgelegt sein, das heißt durch die Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs selbst vorgegeben werden oder auch durch den Benutzer vorgegeben werden, zumindest falls bei der Wahl dieser Optimierungsgröße auf Basis der vom Benutzer vorgegebenen Laderandbedingungen noch ein gewisser Spielraum besteht.
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Besonders vorteilhaft ist es also, wenn während des Ladevorgangs als die Optimierungsgröße der Ladezustand des Energiespeichers maximiert wird, insbesondere zumindest falls als die Laderandbedingung kein Ziel-Ladezustand und/oder keine Mindest-Reichweite vorgegeben ist, und/oder eine Ladezeit minimiert wird, insbesondere zumindest falls als die Laderandbedingung keine Ziel-Ladezeit vorgegeben ist, und/oder Ladekosten und/oder eine Verlustleistung während des Ladens minimiert werden. Gibt der Benutzer beispielsweise keinen Ziel-Ladezustand, sondern lediglich eine Ziel-Ladezeit vor, so ist es möglich, den Ziel-Ladezustand unter Einhaltung der Ziel-Ladezeit zu maximieren. Gleiches gilt auch umgekehrt, wenn durch den Benutzer nur ein Ziel-Ladezustand, aber keine Ziel-Ladezeit vorgegeben ist. In diesem Fall kann der Ladestrom so ermittelt werden, dass die Ladezeit minimiert wird. Gibt der Benutzer beispielsweise beide Größen vor und besteht hierbei noch Spielraum, so kann unter Einhaltung beider Zielvorgaben der Ladestrom so gewählt werden, dass die Ladekosten und/oder die Verlustleistung minimiert werden. Der Benutzer kann aber auch die Ladekosten und/oder die Verlustleistung beziehungsweise deren Minimierung als höchste Priorität angeben, sodass dann entsprechend der Ladevorgang so gestaltet wird, insbesondere der Ladestrom so gewählt wird, dass die Verlustleistung bzw. der Preis, vorzugsweise unter Einhaltung eines bestimmten Mindestladestroms, minimiert wird. Somit kann vorteilhafterweise unter Berücksichtigung der Wünsche des Benutzers, welche er durch die Laderandbedingungen spezifizieren kann, eine der genannten Optimierungsgrößen optimiert werden und dadurch die Ladestrategie optimal situationsangepasst gestaltet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens ein aktueller Zustandsparameter, insbesondere eine aktuelle Temperatur, des Energiespeichers ermittelt und der Ladestrom in Abhängigkeit von dem mindestens einen aktuellen Zustandsparameter ermittelt. Die Berücksichtigung eines solchen Zustandsparameters, insbesondere der aktuellen Temperatur des Energiespeichers, ermöglicht es vorteilhafterweise, den Ladestrom so zu ermitteln, dass dieser während des gesamten Ladevorgangs nicht zu einer übermäßigen Temperaturerhöhung des Energiespeichers führt, insbesondere nicht zu einer solchen Temperaturerhöhung, die zu einem Überschreiten der oben genannten, für den Energiespeicher spezifizierten Grenztemperatur führt. Entsprechend lässt sich auch hierdurch besonders situationsangepasst immer der maximal mögliche Ladestrom beziehungsweise die maximal mögliche Ladeleistung, die unter Umständen entsprechend auch geringer sein kann als die maximal zulässige Ladeleistung, für welche das Kraftfahrzeug spezifiziert ist, ermitteln. Bei der Ermittlung einer solchen aktuell maximal möglichen Ladeleistung beziehungsweise eines korrespondierenden aktuell maximal möglichen Ladestroms ist aber nicht nur die Berücksichtigung der aktuellen Temperatur des Energiespeichers besonders vorteilhaft, sondern zum Beispiel auch die oben beschriebene Klimatisierungsrandbedingung, um zu ermitteln, wie viel Kühlleistung zur Kühlung des Energiespeichers während des Ladevorgangs zur Verfügung steht. Dadurch lässt sich die Ladestrategie vorteilhafterweise weiter optimieren.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird während des Ladevorgangs überprüft, ob die zumindest eine vorgegebene Laderandbedingung einhaltbar ist, und falls nicht, wird der Ladestrom geändert beziehungsweise angepasst. Dabei kann unter Umständen nicht nur überprüft werden, ob die vorgegebenen Laderandbedingungen einhaltbar sind, sondern beispielsweise auch, ob unter Einhaltung dieser Laderandbedingungen die vorgegebene Optimierungsgröße optimierbar oder weiter optimierbar ist. Wird beispielsweise im Laufe des Ladevorgangs festgestellt, dass die Temperaturerhöhung des Energiespeichers geringer ausfällt als prognostiziert, so kann der Ladestrom während des Ladevorgangs entsprechend erhöht werden, um beispielsweise die Ladezeit weiter zu minimieren. Wird beispielsweise umgekehrt festgestellt, dass die Temperaturerhöhung des Energiespeichers während des Ladevorgangs größer ist als erwartet beziehungsweise vor dem Ladevorgang prognostiziert, so kann entsprechend, selbst wenn kein Überschreiten der für den Energiespeicher spezifizierten Grenztemperatur zu erwarten wäre, eine Reduktion des Ladestroms vorgenommen werden, um Vorgaben bezüglich der Energieeffizienz oder Kosten des Ladevorgangs zu optimieren. Durch eine solche Regelung kann also vorteilhafterweise der Ladestrom auch während des Ladevorgangs noch adaptiert werden, um sicherzustellen, dass die zumindest eine vorgegebene Laderandbedingung eingehalten wird und/oder eine vorgegebene Optimierungsgröße auch optimiert wird. Durch eine solche Anpassungsmöglichkeit auch während des Ladevorgangs lässt sich entsprechend die Ladestrategie noch weiter optimieren.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Ladevorgangs zum elektrischen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs an einer kraftfahrzeugexternen Ladeeinrichtung. Dabei ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, einen Ladestrom für den bevorstehenden Ladevorgang in Abhängigkeit von zumindest einer erfassten, von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs speziell für den bevorstehenden Ladevorgang zum Laden des Energiespeichers vorgegebenen Laderandbedingung zu ermitteln und den Ladevorgang in Abhängigkeit von dem ermittelten Ladestrom durchzuführen.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung hier nicht noch einmal beschrieben.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung oder einer ihrer Ausgestaltungen.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Steuereinrichtung während eines Ladevorgangs an einer kraftfahrzeugexternen Ladeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Laden des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden.
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Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Steuereinrichtung 12 zum Steuern eines Ladevorgangs zum Laden eines Energiespeichers 14 des Kraftfahrzeugs 10 an einer kraftfahrzeugexternen Ladeeinrichtung 16 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kraftfahrzeug 10 kann weiterhin eine Eingabeeinrichtung 18 aufweisen, wie zum Beispiel einen Touchscreen oder ein anderes Eingabemittel, über welches ein Benutzer 20 des Kraftfahrzeugs Eingaben tätigen kann und insbesondere über welche der Benutzer 20 zumindest einen speziell für einen bevorstehenden Ladevorgang zum Laden des Energiespeichers 14 vorgesehene Laderandbedingung vorgeben kann. Die über diese Eingabeeinrichtung 18 entsprechend erfassbare zumindest eine Laderandbedingung kann dann entsprechend von der Steuereinrichtung 12 des Kraftfahrzeugs 10 ausgewertet werden und in Abhängigkeit davon kann vorteilhafterweise eine Ladestrom I ermittelt werden, mit welchem der Energiespeicher 14 dann nachfolgend in dem Ladevorgang geladen wird. Durch die Berücksichtigung zumindest einer vom Benutzer 20 vorgegebenen Laderandbedingung lässt sich so eine Ladestrategie zum Laden des Energiespeichers 14 situationsangepasst optimieren. Dies wird nun detaillierter nachfolgend anhand von 2 erläutert.
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2 zeigt dabei ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum elektrischen Laden des Energiespeichers 14 des Kraftfahrzeugs 10 an der kraftfahrzeugexternen Ladeeinrichtung 16 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Verfahren beginnt dabei in Schritt S10, in welchem der Ladevorgang gestartet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Energiespeicher 14 des Kraftfahrzeugs 10 jedoch noch nicht geladen. Der Start des Ladevorgangs kann zum Beispiel ein vorbereitender Initialisierungsprozess sein, bei welchem zum Beispiel der Ladestecker an das Kraftfahrzeug 10 gesteckt wird und/oder ein Startknopf durch den Benutzer 20 betätigt wird, ein Authorisierungsvorgang durchgeführt wird, oder anderweitig der bevorstehende Ladevorgang der Steuereinrichtung 12 des Kraftfahrzeugs 10 mitgeteilt bzw. dieser durch die Steuereinrichtung 12, die zur Ausführung einer entsprechenden Ladeassistenzfunktion ausgebildet ist, eingeleitet wird. Anschließend erfolgt in Schritt S12 eine Nutzerabfrage. Im Zuge diese Nutzerabfrage wird der Benutzer 20 gefragt, ob er bestimmte Laderandbedingungen für den bevorstehenden Ladevorgang vorgeben möchte. Diese Laderandbedingungen kann der Benutzer 20 über die Benutzerschnittstelle, wie zum Beispiel das durch das Kraftfahrzeug 10 bereitgestellte Eingabemittel 18, eingeben. Solche Laderandbedingungen stellen beispielsweise einen Ziel-Ladezustand SOCz, den der Energiespeicher 14 nach dem Ladevorgang zumindest aufweisen soll, beziehungsweise eine Mindest-Reichweite kmz dar, welche nach dem Ladevorgang mit dem Kraftfahrzeug 10 und der vorgegebenen Fahrbedingungen mindestens erreichbar sein soll. Wird eine solche Mindest-Reichweite kmz vom Benutzer 20 vorgegeben, so kann aus dieser wiederum ein korrespondierender Mindestladezustand SOCz ermittelt werden. Als weitere Laderandbedingung kann der Benutzer 20 auch eine minimale Ladezeit tmin und/oder eine maximale Ladezeit tmax vorgeben. Diese minimale Ladezeit tmin spezifiziert dabei, dass der bevorstehende Ladevorgang mindestens die durch diese minimale Ladezeit tmin spezifiziert, andauern kann, während die maximale Ladezeit tmax angibt, dass der bevorstehende Ladevorgang diese maximale Zeitdauer tmax andauern darf. Als weitere Laderandbedingung kann der Benutzer 20 auch eine Klimatisierungsbedingung KB vorgeben. Diese spezifiziert beispielsweise, ob während des Ladevorgangs zusätzlich auch eine Innenraumklimatisierung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs 10 erfolgen soll oder nicht. Als weitere Laderandbedingung kann auch eine Preis- und/oder Effizienz-Bedingung EB vom Benutzer 20 vorgegeben werden. Gemäß einer solchen Effizienzbedingung EB kann der Benutzer 20 beispielsweise spezifizieren beziehungsweise angeben, wie hoch der Stellenwert der Energieeffizienz während des Ladevorgangs bemessen werden soll. Beispielsweise kann der Benutzer 20 hierzu eine von mehreren auswählbaren Stufen auswählen, wie zum Beispiel geringe Energieeffizienz, mittlere Energieeffizienz und hohe Energieeffizienz. Gemäß einer solchen Effizienzbedingung EB kann der Benutzer 20 beispielsweise alternativ oder zusätzlich auch spezifizieren beziehungsweise angeben, ob eine Anpassung der Ladestrategie zur Minimierung der Ladekosten in Abhängigkeit von einem von der Ladeeinrichtung 16 bereitgestellten aktuellen Abrechnungsmodus erfolgen soll.
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Der Benutzer 20 kann auf diese Nutzerabfrage in Schritt S12 hin eine oder mehrere oder auch alle der genannten Laderandbedingungen vorgeben. Bestimmte dieser Parameter, wie beispielsweise der oben genannte Abrechnungsmodus, müssen nicht notwendigerweise vom Benutzer 20 eingegeben werden, sondern können beispielsweise, wenn verfügbar, auch automatisiert über eine Datenbank oder über eine Kommunikation des Kraftfahrzeugs 10 mit der Ladesäule 16 eingelesen werden. Gibt der Benutzer 20 keine dieser genannten Randbedingungen vor, was im Übrigen nicht notwendigerweise der Fall sein muss, so kann auf einem Standardparameter zum Laden des Kraftfahrzeugs 10 zurückgegriffen werden. Hat der Benutzer nun eine oder mehrere dieser genannten Laderandbedingungen spezifiziert, so werden diese vom Benutzer 20 angegebenen beziehungsweise vorgegebenen Laderandbedingungen an die Steuereinrichtung 12 des Kraftfahrzeugs 10 in Schritt S14 übermittelt. Weiterhin können auch Zustandsgrößen Z des Energiespeichers 14, wie zum Beispiel die aktuelle Temperatur des Energiespeichers 14, der aktuelle Ladezustand des Energiespeichers 14 und so weiter, in Schritt S16 erfasst und ebenfalls in Schritt S14 an die Steuereinrichtung 12 übermittelt werden. Die Steuereinrichtung 12 kann weiterhin einen Speicher aufweisen, in welchen eine vorgegebene Funktion, Abbildung, ein Kennfeld, eine Look-up-Tabelle, ein Algorithmus oder eine andere Vorschrift hinterlegt wird, gemäß welcher nun die Steuereinrichtung 12 in Abhängigkeit von den genannten Eingangsgrößen, nämlich in Abhängigkeit von den vom Benutzer 20 spezifizierten Laderandbedingungen sowie optional in Abhängigkeit von den Zustandsparametern Z des Energiespeichers 14 einen Ladestrom I in Schritt S18 ermittelt, in Abhängigkeit von welchem der Ladevorgang zum Laden des Energiespeichers 14 durchgeführt wird. Zu diesem Zweck wird dieser Ladevorgang dann entsprechend in Schritt S20 gestartet und der Energiespeicher 14 mit dem in Schritt S18 ermittelten Ladestrom I geladen. Optional kann weiterhin in Schritt S22 überprüft werden, ob die vorgegebenen Zielgrößen erreichbar sind, insbesondere ob die vom Benutzer 20 vorgegebenen Laderandbedingungen einhaltbar sind. Ist dies nicht der Fall, so wird zu Schritt S24 übergegangen, in welchem eine Stromanpassung erfolgt. Mit anderen Worten wird in Schritt S24 auf Basis aktueller Zustandsparameter Z des Energiespeichers 14, welche insbesondere fortwährend während des Ladevorgangs und auch zuvor erfasst werden können, ermittelt, beispielsweise wiederum anhand der zuvor beschriebenen Funktion, dem Kennfeld, dem Algorithmus oder ähnlichem, welcher Ladestrom eingestellt werden muss, damit die vom Benutzer vorgegebenen Randbedingungen erreichbar sind und/oder mit welcher sich bestimmte dieser Randbedingungen, wie zum Beispiel Ladezustand, Ladezeit oder Energieeffizienz, weiter optimieren lassen. Dieser Vorgang kann in einer wiederholt ausgeführten Regelschleife durchgeführt werden. Das heißt, es kann der in Schritt S24 neu ermittelte Ladestrom eingestellt werden und damit der Energiespeicher 14 geladen werden und wiederum in Schritt S22 überprüft werden, ob nunmehr die vorgegebenen Zielgrößen erreichbar sind. Ist dies der Fall, so wird in Schritt S26 der Ladevorgang mit dem angepassten Ladestrom fortgeführt. Auch hieran kann sich wiederum eine Überprüfung gemäß Schritt S22 anschlie-ßen, was jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in 2 nicht noch einmal explizit dargestellt ist. Der Ladevorgang wird dann letztendlich so lange fortgeführt, bis der Ladevorgang gemäß einer bestimmten Beendigungsbedingung in Schritt S28 beendet wird. Diese Beendigungsbedingung kann beispielsweise darin bestehen, dass die Zielgrößen, die als Laderandbedingungen vom Benutzer 20 vorgegeben wurden, erreicht sind und/oder irgendein Abbruchkriterium erfüllt ist, zum Beispiel wenn der Benutzer 20 den Ladevorgang vorzeitig aus irgendwelchen anderen Gründen abbricht.
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Gemäß diesem beschriebenen Verfahren hat der Benutzer 20 nun vorteilhafterweise die Möglichkeit, vor Beginn des Ladevorgangs bestimmte Parameter, nämlich die oben genannten Laderandbedingungen, einzugeben und damit der Steuereinrichtung 12 zum Steuern des Ladevorgangs vorzugeben.
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Der Benutzer kann also beispielsweise die Reichweite nach dem Ladevorgang beziehungsweise den Ziel-Ladezustand sowie die benötigte Ladedauer vorgeben, sowie optional auch andere Randbedingungen. Damit kann nun vorteilhafterweise der Ladevorgang für den Kunden und vor allem für den Energiespeicher 14 optimal ausgeführt werden. Weiß der Benutzer 20 beispielsweise, dass er mindestens 45 Minuten das Fahrzeug nicht benötigt, so kann die Batterie, das heißt der Energiespeicher 14, mit deutlich geringerem Strom I geladen werden, als wenn die Ladezeit nur beispielsweise 25 Minuten sein soll. Dadurch reduziert sich die Belastung der Batterie signifikant. Zusätzlich werden die als Abwärme auftretende Verlustenergie und der Kühlbedarf reduziert, wodurch sich die Effizienz des Fahrzeugs steigern lässt. Ein anderer Effekt ist, dass zum Beispiel bei geringen Zielladezuständen, beispielsweise 30 Prozent State of Charge (SOC), die volle Ladeleistung abgerufen werden kann, wohingegen bei hohen Ziel-Ladezuständen (zum Beispiel 90 Prozent SOC) aufgrund thermischer Effekte die Ladeleistung zugunsten schnellerer Ladezeiten reduziert werden kann. Dies ist dadurch begründet, dass bei hohen Ladeleistungen auch eine schnellere und höhere Erwärmung der Batterie hervorgerufen wird. Bei zu hoher Batterietemperatur, die insbesondere als Zustandsparameter Z, wie oben beschrieben, erfasst werden kann, wird der Ladestrom in der Regel zum Schutz der einzelnen Batteriezellen reduziert. Dies ist unerwünscht, da dies dazu führen kann, dass der Ladevorgang bei einer hohen zu ladenden Energiemenge mit anfangs hoher Ladeleistung länger dauert, als wenn von vornherein die Ladeleistung reduziert wird. Dies kann nun durch die Berücksichtigung der durch den Benutzer vorgegebenen Laderandbedingungen vorteilhafterweise vermieden werden, denn es kann in Anpassung an diese Zielgrößen von vornherein eine Ladeleistung beziehungsweise der Ladestrom I so eingestellt werden, dass die Temperatur des Energiespeichers 14 über die gesamte Ladedauer hinweg diese kritische Temperatur nicht überschreitet, auch ohne die Ladeleistung während des Vorgangs modifizieren zu müssen.
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Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Ladezeiten minimieren, aber auch alternativ oder zusätzlich andere Größen optimieren, wie beispielsweise die Energieeffizienz. Zusätzlich schädigen nämlich hohe Ladeleistungen die einzelnen Batteriezellen und es entstehen durch höhere Verlustleistung auch größere Verlustenergien, was die Effizienz reduziert. Unter Berücksichtigung der vom Benutzer vorgegebenen Laderandbedingungen kann somit entsprechend unter Einhaltung dieser Randbedingungen auch zusätzlich eine Optimierung dieser Energieeffizienz beim Laden durch entsprechende Einstellung des Ladestroms durchgeführt werden. Auch lässt sich bei der Einstellung des Ladestroms vorteilhafterweise der aktuelle Abrechnungsmodus der Ladesäule berücksichtigen. Falls verfügbar, können bestimmte Parameter, insbesondere diejenigen, welche Laderandbedingungen spezifizieren, auch automatisiert über eine Datenbank, wie zum Beispiel der genannte Abrechnungsmodus, oder über die Kommunikation mit der Ladesäule 16 eingelesen werden.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein adaptives Ladeverfahren für optimale Ladevorgange für Hochvolt-Batterien bereitgestellt werden kann, welches durch die Berücksichtigung von von einem Benutzer spezifizierbaren Laderandbedingungen eine situationsangepasste Optimierung der Ladestrategie ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016206743 A1 [0004]
- EP 2410494 A1 [0005]
- DE 102014206926 A1 [0006]
