DE102020128547A1

DE102020128547A1 - System und verfahren zur batterievorkonditionierung auf grundlage einer ausgewählten menge an regenerativem bremsen

Info

Publication number: DE102020128547A1
Application number: DE102020128547.7A
Authority: DE
Inventors: Jonathan Barker; Kevin Mackenzie; Liam West
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2021-05-06
Also published as: US20210129678A1; CN112776609A; US11447016B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein System und ein Verfahren zur Batterievorkonditionierung auf Grundlage einer ausgewählten Menge an regenerativem Bremsen bereit. Ein elektrifiziertes Fahrzeug beinhaltet eine Traktionsbatterie und ein Batteriewärmesteuersystem. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, eine anfängliche regenerative Bremsfähigkeit zu empfangen und das Batteriewärmesteuersystem zu betreiben, um die Traktionsbatterie während eines Ladeereignisses auf eine Temperatur vorzukonditionieren, die der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, sodass während eines nachfolgenden Fahrzyklus die regenerative Bremsfähigkeit mindestens der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit für mindestens eine vorbestimmten Dauer in den nachfolgenden Fahrzyklus entspricht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft im Allgemeinen ein System zum Vorkonditionieren einer Fahrzeugbatterie, um eine ausgewählte Menge an regenerativem Bremsen während eines Fahrzyklus nach dem Laden zu erreichen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeuge bieten eine erweiterte Reichweite und/oder Kraftstoffeffizienz, wenn sie zwischen Fahrzyklen geladen werden. Das Laden bietet Merkmale, die herkömmlichen Antriebsstrangfahrzeugen nicht zur Verfügung stehen. Zum Beispiel kann elektrische Energie verwendet werden, um die Fahrzeugkabine auf eine bevorstehende Fahrt vorzubereiten. Der Betreiber kann eine Abfahrtszeit und einen Fahrzeugkabinentemperatursollwert einstellen. Das System kann dann die Kabine vorkonditionieren, damit sie sich zur Abfahrtszeit auf dem Temperatursollwert befindet. Diese Strategie reduziert die Menge an Energie, die während des Fahrzyklus benötigt wird.
KURZDARSTELLUNG
Ein elektrifiziertes Fahrzeug beinhaltet eine Traktionsbatterie und ein Batteriewärmesystem, das dazu konfiguriert ist, die Traktionsbatterie zu erwärmen und zu kühlen. Das elektrifizierte Fahrzeug beinhaltet eine Benutzerschnittstelle, die dazu konfiguriert ist, eine Benutzereingabe zu empfangen, die eine anfängliche regenerative Bremsfähigkeit für einen nächsten Fahrzyklus definiert. Das elektrifizierte Fahrzeug beinhaltet eine Steuerung, die dazu programmiert ist, ein Bremssystem zu betreiben, um regeneratives Bremsen bis zu einer regenerativen Leistungsfähigkeit zu integrieren, die auf Betriebsbedingungen der Traktionsbatterie während eines Fahrzyklus basiert, und als Reaktion darauf, dass das elektrifizierte Fahrzeug mit einer externen Ladevorrichtung verbunden ist, das Batteriewärmesystem vor einem Beginn des nächsten Fahrzyklus zu betreiben, um die Traktionsbatterie auf eine vorbestimmte Temperatur vorzukonditionieren, die der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, sodass die regenerative Leistungsfähigkeit mindestens der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit für eine vorbestimmte Dauer in den nächsten Fahrzyklus entspricht.
Die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit kann als prozentualer Anteil einer maximalen regenerativen Bremsfähigkeit eingegeben werden. Die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit kann als eine Vielzahl von diskreten Niveaus eingegeben werden. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, Kosten zu schätzen, die dem Vorkonditionieren der Traktionsbatterie auf die vorbestimmte Temperatur zugeordnet sind, und die Kosten an die Benutzerschnittstelle zur Anzeige auszugeben. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, einen prozentualen Anteil der Zunahme der Reichweite zu schätzen, die dem Vorkonditionieren der Traktionsbatterie auf die vorbestimmte Temperatur zugeordnet ist, und den prozentualen Anteil an die Benutzerschnittstelle zur Anzeige auszugeben. Die Benutzerschnittstelle kann ferner dazu konfiguriert sein, eine Benutzereingabe einer Abfahrtszeit für den nächsten Fahrzyklus zu empfangen. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, eine Vorkonditionierungsstartzeit zu schätzen, zu der das Batteriewärmesystem bewirken kann, dass eine Temperatur der Traktionsbatterie die vorbestimmte Temperatur vor Beginn des nachfolgenden Fahrzyklus erreicht, und den Betrieb des Batteriewärmesystems zu der Vorkonditionierungsstartzeit zu beginnen. Die Vorkonditionierungsstartzeit kann auf einer Umgebungstemperatur und einer Traktionsbatterietemperatur basieren. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist, das Batteriewärmesystem zu betreiben, um die Traktionsbatterie zu erwärmen. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur einer regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, die die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit übersteigt, den Betrieb des Batteriewärmesystems zu verhindern.
Ein Verfahren beinhaltet das Empfangen, durch eine Steuerung, einer anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit eines Fahrzeugs für einen nachfolgenden Fahrzyklus. Das Verfahren beinhaltet als Reaktion darauf, dass eine externe Ladevorrichtung an das Fahrzeug gekoppelt ist, das Betreiben, durch die Steuerung, eines Wärmesteuersystems für eine Traktionsbatterie unter Verwendung von Energie von der externen Ladevorrichtung, um die Traktionsbatterie auf eine vorbestimmte Temperatur vorzukonditionieren, die der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit vor einem nachfolgenden Fahrzyklus entspricht, sodass eine regenerative Bremsfähigkeit des Fahrzeugs mindestens der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit für eine vorbestimmten Dauer in den nachfolgenden Fahrzyklus entspricht.
Das Verfahren kann ferner das Schätzen, durch die Steuerung, von Kosten, die dem Vorkonditionieren der Traktionsbatterie zugeordnet sind, und das Ausgeben der Kosten an eine Benutzerschnittstelle beinhalten. Das Verfahren kann ferner das Schätzen eines prozentualen Anteils der Zunahme der Reichweite, die dem Vorkonditionieren der Traktionsbatterie zugeordnet ist, und das Ausgeben des prozentualen Anteils an eine Benutzerschnittstelle beinhalten. Das Verfahren kann ferner das Schätzen einer Vorkonditionierungsstartzeit, zu der das Batteriewärmesystem bewirken kann, dass eine Temperatur der Traktionsbatterie die vorbestimmte Temperatur vor Beginn des nachfolgenden Fahrzyklus erreicht, und das Einleiten des Betriebs des Batteriewärmesystems zu der Vorkonditionierungsstartzeit beinhalten. Das Verfahren kann ferner als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur einer regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, die die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit übersteigt, das Verhindern des Betriebs des Batteriewärmesystems beinhalten.
Ein Batteriewärmesteuersystem für ein Fahrzeug beinhaltet ein Heizelement, das dazu konfiguriert ist, einer Traktionsbatterie Wärme bereitzustellen, und ein Kühlelement, das zum Kühlen einer Traktionsbatterie konfiguriert ist. Das Batteriewärmesteuersystem beinhaltet eine Steuerung, die dazu programmiert ist, eine anfängliche regenerative Bremsfähigkeit für einen nachfolgenden Fahrzyklus, die durch einen Benutzer des Fahrzeugs eingegeben wird, zu empfangen und als Reakation darauf, dass die Traktionsbatterie von einer externen Ladevorrichtung geladen wird, das Heizelement und das Kühlelement zu betreiben, um die Traktionsbatterie auf eine vorbestimmte Temperatur vorzukonditionieren, die der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit vor einem Beginn des nachfolgenden Fahrzyklus entspricht.
Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, eine Vorkonditionierungsstartzeit zu schätzen, zu der das Batteriewärmesystem bewirken kann, dass eine Temperatur der Traktionsbatterie die vorbestimmte Temperatur vor Beginn des nachfolgenden Fahrzyklus erreicht, und den Betrieb des Batteriewärmesystems zu der Vorkonditionierungsstartzeit zu beginnen. Die Vorkonditionierungsstartzeit kann auf einer Umgebungstemperatur und einer Traktionsbatterietemperatur basieren. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist, das Heizelement zu betreiben, um die Traktionsbatterie zu erwärmen. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur einer regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, die die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit übersteigt, den Betrieb des Heizelements und des Kühlelements zu verhindern.
Figurenliste

1 zeigt eine mögliche Konfiguration für ein elektrifiziertes Fahrzeug.
2 zeigt ein mögliches Blockdiagramm für ein Wärmesteuersystem für das elektrifizierte Fahrzeug.
3 zeigt eine mögliche Schnittstelle zum Einstellen der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit.
4 zeigt eine mögliche Schnittstelle zum Einstellen der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit.
5 zeigt ein mögliches Ablaufdiagramm zum Vorkonditionieren einer Traktionsbatterie und einer Fahrzeugkabine während eines Ladeereignisses.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in dieser Schrift beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die in der vorliegenden Schrift offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Ein elektrifiziertes Fahrzeug kann regeneratives Bremsen unter Verwendung von elektrischen Maschinen beinhalten, um während Bremsereignissen Energie zurückzugewinnen. Die Menge an regenerativem Bremsen kann von der Temperatur der Batterie abhängen. Zum Beispiel kann die Kapazität der Batterie, Energie aufzunehmen, bei niedrigen Temperaturen gering sein. Demnach kann es wünschenswert sein, die Batterie bei einer Temperatur zu halten, die eine gewünschte anfängliche Menge an regenerativem Bremsen ermöglicht. Ferner kann es wünschenswert sein, externe Energie zu verwenden, um die Batterie während eines Ladeereignisses auf die Temperatur zu bringen. Das in dieser Schrift offenbarte System ermöglicht das Vorkonditionieren der Batterie bis zu einem vom Betreiber ausgewählten Wert, um sicherzustellen, dass eine vom Betreiber eingegebene Menge an regenerativem Bremsen zu Beginn eines Fahrzyklus verfügbar ist.
1 zeigt ein elektrifiziertes Fahrzeug 112, das als Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (Plug-in Hybrid Electric Vehicle - PHEV) bezeichnet werden kann. Ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 112 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 114 umfassen, die mechanisch an ein Getriebe oder ein Hybridgetriebe 116 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 114 können dazu in der Lage sein, als ein Elektromotor und ein Generator betrieben zu werden. Zusätzlich ist das Hybridgetriebe 116 mechanisch an einen Verbrennungsmotor 118 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 116 ist außerdem mechanisch an eine Antriebswelle 120 gekoppelt, die mechanisch an die Räder 122 gekoppelt ist. Die elektrischen Maschinen 114 können Antriebs- und regenerative Bremsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 118 an- oder ausgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 114 können außerdem als Generatoren fungieren und können Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem sie Energie zurückgewinnen, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 114 können zudem Fahrzeugemissionen reduzieren, indem sie es ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor 118 bei effizienteren Drehzahlen betrieben wird, und es ermöglichen, dass das elektrifizierte Fahrzeug 112 unter bestimmten Bedingungen im Elektromodus mit abgeschaltetem Verbrennungsmotor 118 betrieben wird. Bei einem elektrifizierten Fahrzeug 112 kann es sich auch um ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV) handeln. Bei einer BEV-Konfiguration ist unter Umständen kein Verbrennungsmotor 118 vorhanden.
Ein Batteriepack oder eine Traktionsbatterie 124 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 114 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 124 kann eine Hochspannungsgleichstrom(direct current - DC)-Ausgabe bereitstellen. Ein Schützmodul 142 kann ein oder mehrere Schütze beinhalten, die dazu konfiguriert sind, die Traktionsbatterie 124 von einem Hochspannungsbus 152 zu isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 124 mit dem Hochspannungsbus 152 zu verbinden, wenn sie geschlossen sind. Der Hochspannungsbus 152 kann Leistungs- und Rückführungsleiter zum Transportieren von Strom über den Hochspannungsbus 152 beinhalten. Das Schützmodul 142 kann sich in der Traktionsbatterie 124 befinden.
Ein oder mehrere Leistungselektronikmodule 126 (auch als Wechselrichter bekannt) können elektrisch an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die Leistungselektronikmodule 126 sind zudem elektrisch an die elektrischen Maschinen 114 gekoppelt und stellen die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 124 und den elektrischen Maschinen 114 zu übertragen. Die Traktionsbatterie 124 kann zum Beispiel eine DC-Spannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 114 mit einem Dreiphasen-Wechselstrom (alternating current - AC) arbeiten können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 126 kann die DC-Spannung in einen Dreiphasen-AC-Strom zum Betreiben der elektrischen Maschinen 114 umwandeln. In einem regenerativen Modus kann das Leistungselektronikmodul 126 den Dreiphasen-AC-Strom von den elektrischen Maschinen 114, die als Generatoren fungieren, in die mit der Traktionsbatterie 124 kompatible Gleichstromspannung umwandeln.
Zusätzlich zu dem Bereitstellen von Antriebsenergie kann die Traktionsbatterie 124 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 112 kann ein DC/DC-Wandlermodul 128 beinhalten, das die Hochspannungs-DC-Ausgabe des Hochspannungsbusses 152 in einen Niederspannungs-DC-Pegel eines Niederspannungsbusses 154 umwandelt, der mit Niederspannungsverbrauchern 156 kompatibel ist. Ein Ausgang des DC-DC-Wandlermodul 128 kann elektrisch an eine Hilfsbatterie 130 (z. B. eine 12-V-Batterie) gekoppelt sein, um die Hilfsbatterie 130 aufzuladen. Die Niederspannungsverbraucher 156 können über den Niederspannungsbus 154 elektrisch an die Hilfsbatterie 130 gekoppelt sein. Ein oder mehrere elektrische Hochspannungsverbraucher 146 können an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die elektrischen Hochspannungsverbraucher 146 können eine zugehörige Steuerung aufweisen, welche die elektrischen Hochspannungsverbraucher 146 gegebenenfalls betreibt und steuert. Beispiele für elektrische Hochspannungsverbraucher 146 können ein Gebläse, ein elektrisches Heizelement und/oder ein Klimakompressor sein.
Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann dazu konfiguriert sein, die Traktionsbatterie 124 über eine externe Leistungsquelle 136 wiederaufzuladen. Bei der externen Leistungsquelle 136 kann es sich um eine Verbindung mit einer Steckdose handeln. Die externe Leistungsquelle 136 kann elektrisch an eine Ladestation oder eine Versorgungsausrüstung für Elektrofahrzeuge (Electric Vehicle Supply Equipment - EVSE) 138 gekoppelt sein. Die externe Leistungsquelle 136 kann ein elektrisches Leistungsverteilungsnetzwerk oder ein Stromnetz sein, wie es von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Die EVSE 138 kann einen Schaltkreis und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 136 und dem Fahrzeug 112 zu regulieren und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 136 kann der EVSE 138 elektrische Leistung als Gleichstrom oder als Wechselstrom bereitstellen. Die EVSE 138 kann einen Ladestecker 140 zum Koppeln an einen Ladeanschluss 134 des Fahrzeugs 112 aufweisen. Der Ladeanschluss 134 kann eine beliebige Art von Anschluss sein, der dazu konfiguriert ist, Leistung von der EVSE 138 an das Fahrzeug 112 zu übertragen. Der Ladeanschluss 134 kann elektrisch an ein bordeigenes Leistungsumwandlungsmodul oder eine bordeigene Ladevorrichtung gekoppelt sein. Die Ladevorrichtung 132 kann die Leistung konditionieren, die von der EVSE 138 zugeführt wird, um der Traktionsbatterie 124 und dem Hochspannungsbus 152 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Die Ladevorrichtung 132 kann elektrisch an das Schützmodul 142 gekoppelt sein. Die Ladevorrichtung 132 kann mit der EVSE 138 eine Schnittstelle bilden, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 112 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 140 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 134 zusammenpassen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung Leistung übertragen.
Es können Radbremsen 144 bereitgestellt sein, um das Fahrzeug 112 zu verlangsamen und eine Bewegung des Fahrzeugs 112 zu verhindern. Die Radbremsen 144 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder eine Kombination davon sein. Die Radbremsen 144 können ein Teil eines Bremssystems 150 sein. Das Bremssystem 150 kann weitere Komponenten zum Betreiben der Radbremsen 144 beinhalten. Der Einfachheit halber zeigt die Figur eine einzige Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und einer der Radbremsen 144. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und den anderen Radbremsen 144 ist impliziert. Das Bremssystem 150 kann eine Steuerung beinhalten, um das Bremssystem 150 zu überwachen und zu koordinieren. Das Bremssystem 150 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 144 zum Verlangsamen des Fahrzeugs steuern. Das Bremssystem 150 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann zudem autonom arbeiten, um Merkmale, wie etwa eine Stabilitätskontrolle, umzusetzen. Die Steuerung des Bremssystems 150 kann ein Verfahren zum Aufbringen einer angeforderten Bremskraft umsetzen, wenn dies von einer anderen Steuerung oder einer Unterfunktion angefordert wird.
Elektronische Module in dem Fahrzeug 112 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren. Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kommunikationskanälen beinhalten. Ein Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann ein serieller Bus, wie etwa ein Controller Area Network (CAN), sein. Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann ein Ethernet-Netzwerk laut der Definition durch die Normengruppe 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) beinhalten. Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Hilfsbatterie 130 enthalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Beispielsweise können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z. B. Ethernet) übertragen werden, wohingegen Steuersignale über ein CAN oder einzelne Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die eine Übertragung von Signalen und Daten zwischen Modulen unterstützen. Das Fahrzeugnetzwerk ist in 1 nicht gezeigt, aber es kann impliziert sein, dass sich das Fahrzeugnetzwerk mit jedem elektronischen Modul verbinden kann, das im Fahrzeug 112 vorhanden ist. Es kann eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC) 148 vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann ferner eine Benutzerschnittstelle 160 beinhalten. Die Benutzerschnittstelle 160 kann eine Vielzahl von Anzeigeelementen zum Übermitteln von Informationen an den Betreiber bereitstellen. Die Benutzerschnittstelle 160 kann eine Vielfalt von Eingabeelementen zum Empfangen von Informationen von dem Betreiber bereitstellen. Die Benutzerschnittstelle 160 kann eine oder mehrere Anzeigen beinhalten. Die Anzeigen können Touchscreen-Anzeigen sein. Die Benutzerschnittstelle 160 kann einzelne Lampen/Leuchten beinhalten. Die Lampen können beispielsweise Leuchtdioden (LED) beinhalten. Die Benutzerschnittstelle 160 kann Schalter, Drehknöpfe und Tasten beinhalten, um es dem Betreiber zu ermöglichen, verschiedene Einstellungen zu ändern. Die Benutzerschnittstelle 160 kann ein Steuermodul beinhalten, das über das Fahrzeugnetzwerk kommuniziert. Die Benutzerschnittstelle 160 kann ein oder mehrere Anzeigeelemente bereitstellen, die angeben, dass das Laden verhindert wird und dass der Fahrzeugbetrieb verhindert wird. Die Benutzerschnittstelle 160 kann auch Anzeigeelemente zum Angeben eines Status des Schützmoduls 142 bereitstellen. Die Anzeigeelemente können einzelne Lampen und/oder Nachrichten in einem Nachrichtenanzeigebereich beinhalten. Die Benutzerschnittstelle 160 kann auch ein Diagnoseterminal beinhalten, das Zugriff auf gespeicherte Steuerungsdaten unter Verwendung eines Diagnosewerkzeugs oder einer anderen Vorrichtung ermöglicht. Zum Beispiel kann das Diagnoseterminal dem Benutzer oder Techniker ermöglichen, Diagnosecodes abzurufen, die in den Fahrzeugsteuerungen gespeichert sind. Die Benutzerschnittstelle 160 kann Knöpfe, Schalter, Tasten und andere Eingabeelemente zum Bereitstellen von Eingabeauswahlen beinhalten. Die Eingabeelemente können in Verbindung mit den Anzeigeelementen funktionieren und/oder können unabhängig von den Anzeigeelementen funktionieren.
Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann ferner ein Wärmesystem 170 beinhalten, das dazu konfiguriert ist, die Temperatur einer Kabinenumgebung und Temperaturen von Fahrzeugkomponenten zu regulieren. Das Wärmesystem 170 kann ein Batteriewärmesteuersystem 172 beinhalten, das dazu konfiguriert ist, die Temperatur der Traktionsbatterie 124 zu regulieren und zu verwalten. Das Batteriewärmesteuersystem 172 kann dazu konfiguriert sein, die Traktionsbatterie 124 zu erwärmen und zu kühlen, um zu bewirken, dass eine Temperatur der Traktionsbatterie 124 einen Temperatursollwert erreicht. Das Wärmesystem 170 kann ein Kabinenwärmesystem 174 beinhalten, das dazu konfiguriert ist, die Umgebungsbedingungen innerhalb der Kabine des Fahrzeugs 112 zu verwalten. Das Wärmesystem 170 kann gemeinsame Komponenten zum Erwärmen und Kühlen der verschiedenen Systeme beinhalten. In anderen Konfigurationen können das Batteriewärmesteuersystem 172 und das Kabinenwärmesystem 174 aus separaten Komponenten bestehen. Das Wärmesystem 170 wird nachstehend ausführlicher erörtert.
2 stellt ein mögliches Blockdiagramm auf hoher Ebene dar, das das Wärmesystem 170 beinhaltet. Das Wärmesteuersystem 170 kann mindestens ein Heizelement 202 und mindestens ein Kühlelement 204 beinhalten. Das Heizelement 202 kann eine elektrische Heizung beinhalten. Das Kühlelement 204 kann einen Kühler beinhalten. Das Kühlelement 204 kann ein Klimatisierungssystem (air conditioning system - AC-System) beinhalten, das zugehörige Komponenten beinhaltet. Die Traktionsbatterie 124 kann flüssigkeitsgekühlt sein. Das Wärmesystem 170 kann bewirken, dass Kühlmittel durch die Traktionsbatterie 124 strömt. Wenn das Kühlmittel durch Leitungen in der Traktionsbatterie 124 strömt, kann Wärme zwischen den Batteriekomponenten und dem Kühlmittel ausgetauscht werden.
Das Batteriewärmesteuersystem 172 kann Pumpen und Leitungen zum Strömen von Kühlmittel durch die Traktionsbatterie 124 beinhalten. Zusätzlich kann das Batteriewärmesteuersystem 172 Ventile zum Leiten des Kühlmittelstroms durch die Leitungen beinhalten. Das Batteriewärmesteuersystem 172 kann einen oder mehrere Temperatursensoren zum Messen von Kühlmittel- und Traktionsbatterietemperaturen beinhalten. Die Traktionsbatterie 124 kann einen oder mehrere Temperatursensoren beinhalten, die Temperaturdaten für die Traktionsbatterie 124 bereitstellen. Die Temperatursensoren können dem Batteriewärmesteuersystem 172 und/oder der Systemsteuerung 148 ein Signal zu Steuer- und Überwachungszwecken bereitstellen. Das Batteriewärmesystem 172 kann dazu konfiguriert sein, das Heizelement 202 und/oder das Kühlelement 204 zu betreiben, um die Temperatur des Kühlmittels zu regulieren.
Das Kabinenwärmesystem 174 kann Komponenten zum Verwalten der Kabinenumgebung beinhalten. Das Kabinenwärmesystem 174 kann Komponenten zum Bereitstellen von Luft für die Kabine mit einer gewünschten Temperatur beinhalten. Das Kabinenwärmesystem 174 kann Komponenten zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Kabinenumgebung beinhalten. Das Kabinenwärmesystem 174 kann ein/e/n oder mehrere Wärmetauscher, Gebläse und Lüftungen beinhalten, um Luftstrom in die Kabine zu leiten.
Das Kabinenwärmesystem 174 und das Batteriewärmesteuersystem 172 können Kühlmittel mit anderen Systemen in dem Fahrzeug teilen. Das Kühlmittel kann auch durch andere Komponenten, wie etwa die elektrischen Maschinen 114, strömen. Das Heizelement 202 und das Kühlelement 204 können betrieben werden, um das Kühlmittel auf eine ausgewählte Temperatur zu bringen. Das Wärmesystem 170 kann während Lade- und Fahrzyklen betreibbar sein. Ein Fahrzyklus kann als ein Betriebszyklus nach einem Schlüssel-Ein-Ereignis definiert sein. Beispielsweise kann ein Schlüssel in einen Zündschalter eingeführt und in eine Startposition gedreht werden. In anderen Beispielen kann eine Starttaste gedrückt werden, um den Antrieb zu ermöglichen. Ein Ladezyklus kann als Zeitraum definiert sein, während dessen eine externe Ladevorrichtung (z. B. EVSE 138) an das Fahrzeug gekoppelt ist, sodass ein Laden der Batterie möglich ist. Der Betrieb des Wärmesystems 170 während Fahrzyklen und Ladeereignissen kann unterschiedlich sein. Beispielsweise kann das Wärmesystem 170 während Fahrzyklen Wärme von Betriebskomponenten, wie etwa den elektrischen Maschinen 114, die während des Ladens inaktiv sein können, empfangen.
Die Systemsteuerung 148 kann dazu programmiert sein, den Betrieb des Batteriewärmesteuersystems 172 während Ladeereignissen und Fahrzyklen zu verwalten. Die Systemsteuerung 148 kann dazu konfiguriert sein, regenerative Bremsfähigkeit zu verwalten. Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann Bremsdrehmoment der elektrischen Maschinen 114 nutzen, um eine Fahrzeugbremsung zu erreichen. Während des regenerativen Bremsens werden die elektrischen Maschinen 114 als Generatoren betrieben und können der Traktionsbatterie 124 Energie bereitstellen, die zur späteren Verwendung gespeichert wird. Die Verwendung von regenerativem Bremsen ermöglicht die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Energie und verbessert die Reichweite und/oder Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs. Die Menge an regenerativem Bremsen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt verfügbar ist, hängt von einer Reihe von Faktoren ab.
Einige Faktoren betreffen Parameter der elektrischen Maschinen 114. Beispielsweise können die Rotordrehzahl und -temperatur die Menge an regenerativer Leistung beeinflussen, die von den elektrischen Maschinen 114 geliefert werden kann. Einige Faktoren können die Traktionsbatterie 124 betreffen. Die Batterietemperatur kann die Menge an Energie beeinflussen, die die Traktionsbatterie 124 speichern kann. Im Allgemeinen kann, wenn die Batterietemperatur abnimmt, weniger Energie von der Traktionsbatterie 124 aufgenommen werden. Demnach kann die regenerative Bremsfähigkeit des Fahrzeugs bei kalten Temperaturen reduziert sein. Die regenerative Bremsfähigkeit kann sich auf die Menge an Leistung beziehen, die von der Traktionsbatterie 124 während eines regenerativen Bremsereignisses empfangen werden kann. Die Menge an Leistung, die empfangen werden kann, kann reduziert sein, wenn die Temperatur abnimmt.
Wenn elektrifizierte Fahrzeuge 112 regeneratives Bremsen nutzen, ist es möglich, dass die Leistung mit der Temperatur variieren kann. Zum Beispiel kann bei relativ warmen Temperaturen eine volle regenerative Bremsfähigkeit ermöglicht werden. Bei extrem niedrigen Temperaturen kann die regenerative Bremsfähigkeit erheblich reduziert sein. Der Fahrzeugführer kann einen Unterschied beim Bremsgefühl bemerken, da die regenerative Bremsfähigkeit durch Reibungsbremsen ersetzt wird. Zusätzlich kann es zu gewissen Auswirkungen auf die Reichweite und/oder Kraftstoffeffizienz kommen, die bemerkt werden. Beispielsweise kann die Traktionsbatterie 124 bei niedrigen Temperaturen nicht so viel regenerative Energie zurückgewinnen wie bei höheren Temperaturen. Nicht zurückgewonnene Energie kann als Wärme in dem Reibungsbremssystem verloren gehen und zu einer verringerten Reichweite oder Kraftstoffeffizienz führen. Ein konkretes Problem kann die Leistung zu Beginn eines Fahrzyklus sein. Im Verlauf des Fahrzyklus kann die Temperatur der Traktionsbatterie 124 zunehmen, wenn Strom in die Traktionsbatterie 124 und aus dieser heraus fließt. Temperaturänderungen der Traktionsbatterie 124 während des Fahrzyklus können eine Änderung der regenerativen Leistungsfähigkeit der Traktionsbatterie 124 bewirken. Demnach kann der Betreiber im Verlauf des Fahrzyklus eine Änderung der Leistung bemerken. Um diese Leistungsvariationen zu reduzieren, kann es wünschenswert sein, die regenerative Leistungsfähigkeit über den Fahrzyklus so konsistent wie möglich zu machen.
Bei Plug-in-Elektrofahrzeugen ist es möglich, die Traktionsbatterie 124 während eines Ladeereignisses auf eine bevorzugte Temperatur vorzukonditionieren. Wenn das Fahrzeug an die EVSE 138 angeschlossen ist, kann Energie von der Leistungsquelle 136 verwendet werden, um die Traktionsbatterie 124 zu erwärmen oder zu kühlen. Die Kosten der Vorkonditionierung können als die Stromkosten für die elektrische Energie, die für die Vorkonditionierung bereitgestellt wird, bewertet werden. Da Kosten für die Vorkonditionierung anfallen, sollte es für den Kunden möglich sein, die Kosten zu steuern.
Die Benutzerschnittstelle 160 kann einen Touchscreen beinhalten. Die Benutzerschnittstelle 160 kann eine Schnittstelle anzeigen, um eine Benutzereingabe einer anfänglichen Auswahl der regenerativen Bremsfähigkeit zu ermöglichen. Die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit kann die Menge an regenerativer Bremsfähigkeit sein, die der Benutzer zu Beginn eines nächsten/nachfolgenden Fahrzyklus bevorzugt. 3 zeigt eine erste beispielhafte Schnittstelle. Die erste beispielhafte Schnittstelle beinhaltet ein Skalenelement 302 und ein Schieberelement 304. Das Skalenelement 302 kann den Bereich möglicher Werte für die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit darstellen. Zum Beispiel kann das Skalenelement 302 an einem ersten Ende mit 0 % und an einem zweiten Ende mit 100 % gekennzeichnet sein. Die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit kann als ein prozentualer Anteil einer maximalen regenerativen Bremsfähigkeit dargestellt werden. Das Schieberelement 304 kann durch den Betreiber entlang des Skalenelements 302 bewegt werden, um eine anfängliche regenerative Bremsfähigkeit auszuwählen. Wenn beispielsweise das Schieberelement 304 in der Mitte des Skalenelements 302 positioniert wird, kann eine anfängliche regenerative Bremsfähigkeit auf 50 % eingestellt werden. Das Skalenelement 302 kann sich linear zwischen den Endpunkten ändern. Das Skalenelement 302 und das Schieberelement 304 können eine virtuelle Schnittstelle sein, die auf einem Touchscreen angezeigt wird. In anderen Konfigurationen kann das Schieberelement 304 ein physisches Schieberelement sein.
Die Benutzerschnittstelle 160 kann ein Anzeigeelement 306 für geschätzte Kosten beinhalten. Das Anzeigeelement 306 für geschätzte Kosten kann Kosten darstellen, die der Position des Schieberelements 304 zugeordnet sind. Die Kosten können in Währungseinheiten ausgedrückt werden. Die Benutzerschnittstelle 160 kann ein Anzeigeelement 308 für die geschätzte Zunahme der Reichweite beinhalten. Das Anzeigeelement 308 für die geschätzte Zunahme der Reichweite kann eine Zunahme der Reichweite darstellen, die der Position des Schieberelements 304 zugeordnet ist. Die Zunahme der Reichweite kann als prozentualer Anteil oder Entfernung ausgedrückt werden. Die Benutzerschnittstelle 160 kann ein Anzeigeelement 310 für die geschätzte Zunahme der Kraftstoffeffizienz beinhalten. Das Anzeigeelement 310 für die geschätzte Zunahme der Kraftstoffeffizienz kann eine Zunahme der Kraftstoffeffizienz darstellen, die der Position des Schieberelements 304 zugeordnet ist. Die Zunahme der Kraftstoffeffizienz kann als Entfernung pro Kraftstoffvolumen (z. B. Meilen pro Gallone) ausgedrückt werden. Das Anzeigeelement 306 für geschätzte Kosten, das Anzeigeelement 308 für die geschätzte Zunahme der Reichweite und das Anzeigeelement 310 für die Zunahme der geschätzten Kraftstoffeffizienz können in einer beliebigen in dieser Schrift erörterten beispielhaften Schnittstelle enthalten sein.
4 zeigt eine zweite beispielhafte Schnittstelle. Die zweite beispielhafte Schnittstelle kann ein Drehknopfelement 402 beinhalten. Die zweite beispielhafte Schnittstelle kann eine erste Niveauanzeige 404, eine zweite Niveauanzeige 406 und eine dritte Niveauanzeige 408 beinhalten. Zum Beispiel kann die erste Niveauanzeige 404 als „NIEDRIG“ gekennzeichnet sein und kann eine Auswahl einer relativ geringen Menge (z. B. 0 %) der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit darstellen. Die zweite Niveauanzeige 406 kann als „MITTEL“ gekennzeichnet sein und kann eine Auswahl einer moderaten Menge (z. B. 50 %) der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit darstellen. Die dritte Niveauanzeige 408 als „HOCH“ gekennzeichnet sein und kann eine Auswahl einer großen Menge (z. B. 100 %) der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit darstellen. Der Betreiber kann das Drehknopfelement 402 in eine Position drehen, um die bevorzugte anfängliche Menge an regenerativer Bremsfähigkeit auszuwählen. Das Drehknopfelement 402 kann eine Markierung beinhalten, um die Drehposition anzugeben. Die ausgewählte Menge an regenerativer Bremsfähigkeit kann linear variieren, wenn das Drehknopfelement 402 gedreht wird. In einigen Konfigurationen können die Niveauanzeigen prozentuale Anteile sein. Das Drehknopfelement 402 kann ein virtuelles Element auf dem Touchscreen oder ein physischer Knopf sein.
In einigen Konfigurationen kann das Drehknopfelement 402 dazu konfiguriert sein, diskrete Werte bereitzustellen, die den Indikatorwerten entsprechen. In dem vorstehenden Beispiel kann das Drehknopfelement 402 drei diskrete Werte bereitstellen - „NIEDRIG“, „MITTEL“ und „HOCH“. In anderen Konfigurationen kann das Drehknopfelement 402 dazu konfiguriert sein, einen kontinuierlichen Wert zwischen einem Minimal- und Maximalwert bereitzustellen. Beispielsweise kann das Drehknopfelement 402 dazu konfiguriert sein, einen Wert von 0 % bis 100 % bereitzustellen. In diesen Konfigurationen kann das Drehknopfelement 402 einen Wertebereich zwischen den Indikatorwerten bereitstellen.
Alle Elemente, die als in der Benutzerschnittstelle 160 enthalten beschrieben sind, können auch auf einer entfernten oder mobilen Vorrichtung dargestellt werden. Die mobile Vorrichtung kann mit dem Fahrzeug 112 in Kommunikation stehen. Zum Beispiel kann ein Fahrzeug ein drahtloses Schnittstellenmodul beinhalten, um über Bluetooth- oder WLAN-Signale mit einer mobilen Vorrichtung zu kommunizieren. In anderen Konfigurationen kann das drahtlose Schnittstellenmodul eine Mobilfunkkommunikationsverbindung beinhalten. Die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit kann von der mobilen Vorrichtung an die Systemsteuerung 148 übertragen werden. Zusätzlich können andere beschriebene Parameter unter Verwendung der mobilen Vorrichtung eingegeben werden.
Die Benutzerschnittstelle 160 kann den Wert der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit zur späteren Verwendung in einem nichtflüchtigen Speicher speichern. Bei der Einleitung eines Ladezyklus kann die Benutzerschnittstelle 160 den Wert der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit an die Systemsteuerung 148 zur Verwendung während des Batterievorkonditionierungsvorgangs übertragen.
Die Benutzerschnittstelle 160 kann auch eine Schnittstelle zum Einstellen der gewünschten Kabinentemperatur und einer erwarteten Abfahrtszeit beinhalten. Die gewünschte Kabinentemperatur kann verwendet werden, um die Vorkonditionierung der Kabine zu steuern, um die gewünschte Kabinentemperatur vor der Abfahrtszeit zu erreichen. Die erwartete Abfahrtszeit kann die durch den Betreiber eingegebene Zeit sein. In einigen Konfigurationen kann die erwartete Abfahrtszeit aus historischen Fahrtdaten gelernt werden.
Die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit kann verwendet werden, um die Vorkonditionierung der Traktionsbatterie 124 während des Ladens zu steuern. Die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit kann einer Traktionsbatterietemperatur zugeordnet sein, die es der Traktionsbatterie 124 ermöglicht, die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit zu erreichen.
Ein Profil der Batterieladeleistungsfähigkeit in Abhängigkeit von der Batterietemperatur kann in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden. Das Profil kann anhand von Simulations- und/oder experimentellen Daten entwickelt werden. Wenn die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit eingegeben wird, kann die Batterietemperatur, die der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, aus dem Profil extrahiert werden. In einigen Konfigurationen kann das Profil als Formel oder Gleichung ausgedrückt werden.
Wenn das elektrifizierte Fahrzeug 112 mit der EVSE 138 verbunden ist, ist das Laden der Traktionsbatterie 124 möglich. Zusätzlich ist auch eine Vorkonditionierung der Traktionsbatterie 124 und der Kabine möglich. Die Systemsteuerung 148 kann dazu programmiert sein, eine Startzeit für die Vorkonditionierung und das Laden der Batterie auszuwerten. Die Systemsteuerung 148 kann die Startzeit auf Grundlage des aktuellen Zustands der Komponenten und als erwarteten Zustand der Komponenten vor der Abfahrtszeit bestimmen. Eingaben können Batterieladezustand, Batterietemperatur, Umgebungstemperatur und Kabinentemperatur beinhalten. Es ist kann erwartet werden, dass Lade- und Vorkonditionierungsaktivitäten zur Abfahrtszeit abgeschlossen sind. Ein Zeitrahmen oder ein Puffer kann integriert werden, um sich ändernde Bedingungen auszugleichen.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm 500 einer möglichen Abfolge von Vorgängen, die in einer Steuerung (z. B. der Systemsteuerung 148) umgesetzt werden können. Es ist zu beachten, dass in anderen Konfigurationen die verschiedenen Vorgänge in einer anderen Reihenfolge oder zu anderen Zeiten als gezeigt durchgeführt werden können. Die Abfolge von Vorgängen kann davon abhängen, ob eine Verbindung mit der EVSE 138 besteht und ob Leistung von der Leistungsquelle 136 verfügbar ist. Bei Vorgang 502 kann die Steuerung die Abfahrtszeit empfangen. Die Abfahrtszeit kann durch den Benutzer eingegeben oder durch die Steuerung unter Verwendung historischer Fahrtdaten gelernt werden. Die Steuerung 148 kann ein Uhrelement beinhalten und/oder Zugriff darauf haben, das eine Zeit und ein Datum für das System bereitstellt.
Bei Vorgang 504 kann die Steuerung einen Kabinentemperatursollwert empfangen. Der Kabinentemperatursollwert kann durch den Benutzer eingegeben werden. In einigen Konfigurationen kann der Kabinentemperatursollwert auf Grundlage der Steuereinstellungen des Kabinenwärmesteuersystems 174 aus dem letzten Zündzyklus abgeleitet werden.
Bei Vorgang 506 kann die Steuerung ein anfängliches regeneratives Bremsniveau empfangen. Das anfängliche regenerative Bremsniveau kann durch den Benutzer oder Betreiber eingegeben werden, wie vorstehend in dieser Schrift beschrieben. In einigen Konfigurationen kann die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit als prozentualer Anteil einer maximal möglichen regenerativen Bremsfähigkeit empfangen werden. In einigen Konfigurationen kann die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit als eine von einer diskreten Anzahl von Niveaus (z. B. niedrig, mittel, hoch) empfangen werden. Die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit kann verwendet werden, um eine Batteriesolltemperatur zu bestimmen, wie vorstehend beschrieben.
Bei Vorgang 508 kann die Steuerung die Vorkonditionierungsstartzeit und die Dauer bestimmen. Die Vorkonditionierungsstartzeit kann die Menge an Energie berücksichtigen, die durch die EVSE 138 bereitgestellt werden kann, um sicherzustellen, dass die Vorkonditionierung von Kabine und Batterie vor der Abfahrtszeit abgeschlossen werden kann. Die Vorkonditionierungsstartzeit kann auf einer Umgebungstemperatur und einer Traktionsbatterietemperatur basieren. Beispielsweise kann eine größere Differenz zwischen der Batterietemperatur und der Batteriesolltemperatur eine längere Vorkonditionierungsdauer erfordern. Die Steuerung kann auch bestimmen, ob ausreichend Zeit verbleibt, um die Batterie und die Kabine erfolgreich vorzukonditionieren. Wenn keine ausreichende Zeit verfügbar ist, kann die Steuerung eine Warnung an den Betreiber über den Zustand ausgeben.
Bei Vorgang 510 kann die Steuerung geschätzte Kosten bestimmen und ausgeben, die dem Vorkonditionierungsvorgang zugeordnet sind. Die Steuerung kann Stromtarife über die EVSE 138 empfangen. In einigen Konfigurationen können die Stromtarife über eine drahtlose Kommunikationsverbindung empfangen werden. Die Steuerung kann die Menge an Energie bewerten, die erwartungsgemäß für die Vorkonditionierung verbraucht wird. Beispielsweise kann die Menge an Energie auf der Differenz zwischen der Temperatur der Traktionsbatterie 124 und der Batteriesolltemperatur basieren. Wenn die Menge an Energie, die Dauer des Energieverbrauchs und die Kosten pro Energieeinheit bekannt sind, kann die Steuerung die Kosten schätzen. Die Steuerung kann die inkrementellen Kosten bewerten, die der Vorkonditionierung der Traktionsbatterie 124 zugeordnet sind, und den Wert an die Benutzerschnittstelle 160 ausgeben. Die Steuerung kann auch dazu programmiert sein, die tatsächlich verbrauchte Energiemenge und die tatsächlichen Kosten nach Abschluss des Vorkonditionierungsvorgangs zu bewerten.
Bei Vorgang 512 kann die Steuerung eine geschätzte Zunahme der Reichweite bestimmen und ausgeben, die dem Vorkonditionierungsvorgang zugeordnet ist. Die Steuerung kann eine Formel zum Bestimmen der Reichweitenauswirkung der ausgewählten Energierückgewinnung für eine vorbestimmte Zeit in den Fahrzyklus umsetzen. Die Reichweitenauswirkung kann anhand der historischen Fahrzeugleistung bestimmt werden. Beispielsweise kann die Steuerung die Menge an Energie überwachen, die aufgrund der Unfähigkeit, regenerative Bremsenergie zurückzugewinnen, verloren geht. Die Menge an Energie kann mit einer Entfernung gleichgesetzt werden. Die Steuerung kann die Menge an verbrauchter Energie und die zurückgelegte Entfernung überwachen und eine Beziehung zwischen Energieverbrauch und Entfernung entwickeln.
Bei Vorgang 514 kann die Steuerung die Vorkonditionierungsstartzeit überwachen. Beispielsweise kann die Steuerung die Uhr periodisch abfragen und die Zeit mit der Vorkonditionierungsstartzeit vergleichen. Wenn die Vorkonditionierungsstartzeit erkannt wird, kann Vorgang 516 durchgeführt werden, um das Wärmesystem zu betreiben. Wenn die Vorkonditionierungsstartzeit nicht erkannt wird, kann Vorgang 514 wiederholt werden. In einigen Konfigurationen können die vorherigen Vorgänge wiederholt werden, wenn die Vorkonditionierungsstartzeit nicht erkannt wird, um Änderungen vor der Vorkonditionierungsstartzeit zu ermöglichen.
Vorgang 516 kann die Wärmesteuersysteme betreiben, um die entsprechenden Teilsysteme auf den Temperatursollwert vorzukonditionieren. Die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit kann verarbeitet werden, um eine Batteriesolltemperatur zu bestimmen, wie vorstehend beschrieben. Die Batteriesolltemperatur kann mit einer aktuellen Batterietemperatur verglichen werden. Die Steuerung 148 kann das Heizelement 202 oder das Kühlelement 204 betreiben, um die Batterietemperatur auf die Batteriesolltemperatur zu bringen. Die Steuerung 148 kann ferner beliebige Pumpen und Ventile des Batteriewärmesteuersystems 172 betreiben, um die Batteriesolltemperatur zu erreichen. Beispielsweise kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist, das Heizelement 202 aktivieren um die Traktionsbatterie zu erwärmen. Als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist, kann die Steuerung das Kühlelement 204 aktivieren, um die Traktionsbatterie zu kühlen. In einigen Konfigurationen kann die Steuerung dazu programmiert sein, als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterietemperatur der regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, die die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit übersteigt, den Betrieb des Batteriewärmesystems zu verhindern. In diesem Zustand kann die Traktionsbatterie 124 bereits in der Lage sein, die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit bereitzustellen. Die Steuerung kann das Batteriewärmesteuersystems 172 vor einem Beginn des nächsten/nachfolgenden Fahrzyklus betreiben, um die Traktionsbatterie 124 auf eine vorbestimmte Temperatur vorzukonditionieren, die der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, sodass die regenerative Bremsfähigkeit mindestens der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit für eine vorbestimmten Dauer in den nächsten Fahrzyklus entspricht.
Bei Vorgang 520 kann die Steuerung das Bremssystem 150 betreiben, um regeneratives Bremsen bis zu einer regenerativen Leistungsfähigkeit zu integrieren, die auf Betriebsbedingungen der Traktionsbatterie 124 während eines Fahrzyklus basiert. Beispielsweise kann zu Beginn des Fahrzyklus die regenerative Leistungsfähigkeit durch die Starttemperatur der Traktionsbatterie 124 bestimmt werden. Wenn die Batterievorkonditionierung erfolgreich abgeschlossen wurde, kann die regenerative Leistungsfähigkeit zu Beginn des Fahrzyklus mindestens der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit entsprechen, die durch den Betreiber eingestellt wird. Das Betreiben des Bremssystems 150 kann das Auswählen eines Anteils von Bremswirkung beinhalten, der durch Reibungsbremsen und durch regeneratives Bremsen erreicht werden soll. Das Betreiben des Bremssystems 150 kann ferner das Steuern von Aktoren des Reibungsbremssystems und das Steuern des durch die elektrischen Maschinen 114 aufgebrachten Bremsmoments beinhalten.
Das Batterievorkonditionierungssystem ermöglicht es dem Betreiber, die Leistung und Gesamtkosten des Fahrzeugs zu beeinflussen. Die Fähigkeit, die anfängliche Menge an regenerativem Bremsen nach dem Laden auszuwählen, ermöglicht es dem Betreiber, über die Leistung und die Kosten zu entscheiden. Der Betreiber kann die Gesamtkosten und die Wiederverwendung von Energie ausgleichen.
Die in dieser Schrift offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuerungseinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Ebenso können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die von einer Steuerung oder einem Computer in vielen Formen, einschließlich unter anderem Informationen, die permanent in nicht beschreibbaren Speichermedien wie ROM-Vorrichtungen gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar in beschreibbaren Speichermedien wie Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und sonstigen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind, ausführbar sind. Die Prozesse, Verfahren und Algorithmen können auch in einem mit Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten ausgeführt sein, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. beinhalten. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und sie können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elektrifiziertes Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Traktionsbatterie; ein Batteriewärmesystem, das dazu konfiguriert ist, die Traktionsbatterie zu erwärmen und zu kühlen; eine Benutzerschnittstelle, die dazu konfiguriert ist, eine Benutzeringabe zu empfangen, die eine anfängliche regenerative Bremsfähigkeit für einen nächsten Fahrzyklus definiert; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, ein Bremssystem zu betreiben, um regeneratives Bremsen bis zu einer regenerativen Leistungsfähigkeit zu integrieren, die auf Betriebsbedingungen der Traktionsbatterie während eines Fahrzyklus basiert, und als Reaktion darauf, dass das elektrifizierte Fahrzeug mit einer externen Ladevorrichtung verbunden ist, das Batteriewärmesystem vor einem Beginn des nächsten Fahrzyklus zu betreiben, um die Traktionsbatterie auf eine vorbestimmte Temperatur vorzukonditionieren, die der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, sodass die regenerative Leistungsfähigkeit mindestens der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit für eine vorbestimmte Dauer in den nächsten Fahrzyklus entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform wird die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit als prozentualer Anteil einer maximalen regenerativen Bremsfähigkeit eingegeben.
Gemäß einer Ausführungsform wird die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit als eine Vielzahl von diskreten Niveaus eingegeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, Kosten zu schätzen, die dem Vorkonditionieren der Traktionsbatterie auf die vorbestimmte Temperatur zugeordnet sind, und die Kosten an die Benutzerschnittstelle zur Anzeige auszugeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist Steuerung ferner dazu programmiert, einen prozentualen Anteil der Zunahme der Reichweite zu schätzen, die dem Vorkonditionieren der Traktionsbatterie auf die vorbestimmte Temperatur zugeordnet ist, und den prozentualen Anteil an die Benutzerschnittstelle zur Anzeige auszugeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Benutzerschnittstelle ferner dazu konfiguriert, eine Benutzereingabe einer Abfahrtszeit für den nächsten Fahrzyklus zu empfangen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, eine Vorkonditionierungsstartzeit zu schätzen, zu der das Batteriewärmesystem bewirken kann, dass eine Temperatur der Traktionsbatterie die vorbestimmte Temperatur vor Beginn des nachfolgenden Fahrzyklus erreicht, und den Betrieb des Batteriewärmesystems zu der Vorkonditionierungsstartzeit zu beginnen.
Gemäß einer Ausführungsform basiert die Vorkonditionierungsstartzeit auf einer Umgebungstemperatur und einer Traktionsbatterietemperatur.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist, das Batteriewärmesystem zu betreiben, um die Traktionsbatterie zu erwärmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur einer regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, die die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit übersteigt, den Betrieb des Batteriewärmesystems zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren: Empfangen, durch eine Steuerung, einer anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit eines Fahrzeugs für einen nachfolgenden Fahrzyklus; und als Reakation darauf, dass eine externe Ladevorrichtung an das Fahrzeug gekoppelt ist, Betreiben, durch die Steuerung, eines Wärmesteuersystems für eine Traktionsbatterie unter Verwendung von Energie von dem externen Ladegeärt, um die Traktionsbatterie auf eine vorbestimmte Temperatur vorzukonditionieren, die der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit vor einem nachfolgenden Fahrzyklus entspricht, sodass eine regenerative Bremsfähigkeit des Fahrzeugs mindestens der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit für eine vorbestimmten Dauer in den nachfolgenden Fahrzyklus entspricht.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Schätzen, durch die Steuerung, von Kosten, die dem Vorkonditionieren der Traktionsbatterie zugeordnet sind, und das Ausgeben der Kosten an eine Benutzerschnittstelle.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Schätzen eines prozentualen Anteils der Zunahme der Reichweite, die dem Vorkonditionieren der Traktionsbatterie zugeordnet sind, und das Ausgeben des Anteils an eine Benutzerschnittstelle.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Schätzen einer Vorkonditionierungsstartzeit, zu der das Batteriewärmesystem bewirken kann, dass eine Temperatur der Traktionsbatterie die vorbestimmte Temperatur vor Beginn des nachfolgenden Fahrzyklus erreicht, und das Einleiten des Betriebs des Batteriewärmesystems zu der V orkonditionierungsstartzeit.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur einer regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, die die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit übersteigt, das Verhindern des Betriebs des Batteriewärmesystems.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Batteriewärmesteuersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Wärmeelement, das dazu konfiguriert ist einer Traktionsbatterie Wärme bereitzustellen; ein Kühlelement das zum Kühlen einer Traktionsbatterie konfiguriert ist; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, eine anfängliche regenerative Bremsfähigkeit für einen nachfolgenden Fahrzyklus, die durch einen Benutzer des Fahrzeugs eingegeben wird, zu empfangen und als Reaktion darauf, dass die Traktionsbatterie von einer externen Ladevorrichtung geladen wird, das Heizelement und das Kühlelement zu betreiben, um die Traktionsbatterie auf eine vorbestimmte Temperatur vorzukonditionieren, die der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit vor einem Beginn des nachfolgenden Fahrzyklus entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, eine Vorkonditionierungsstartzeit zu schätzen, zu der das Batteriewärmesystem bewirken kann, dass eine Temperatur der Traktionsbatterie die vorbestimmte Temperatur vor Beginn des nachfolgenden Fahrzyklus erreicht, und den Betrieb des Batteriewärmesystems zu der Vorkonditionierungsstartzeit zu beginnen.
Gemäß einer Ausführungsform basiert die Vorkonditionierungsstartzeit auf einer Umgebungstemperatur und einer Traktionsbatterietemperatur.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist, das Heizelement zu betreiben, um die Traktionsbatterie zu erwärmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur einer regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, die die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit übersteigt, den Betrieb des Heizelements und des Kühlelements zu verhindern.

Claims

Elektrifiziertes Fahrzeug, umfassend: eine Traktionsbatterie; ein Batteriewärmesystem, das dazu konfiguriert ist, die Traktionsbatterie zu erwärmen und zu kühlen; eine Benutzerschnittstelle, die dazu konfiguriert ist, eine Benutzereingabe zu empfangen, die eine anfängliche regenerative Bremsfähigkeit für einen nächsten Fahrzyklus definiert; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, ein Bremssystem zu betreiben, um regeneratives Bremsen bis zu einer regenerativen Leistungsfähigkeit zu integrieren, die auf Betriebsbedingungen der Traktionsbatterie während eines Fahrzyklus basiert, und als Reaktion darauf, dass das elektrifizierte Fahrzeug mit einer externen Ladevorrichtung verbunden ist, das Batteriewärmesystem vor einem Beginn des nächsten Fahrzyklus zu betreiben, um die Traktionsbatterie auf eine vorbestimmte Temperatur vorzukonditionieren, die der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, sodass die regenerative Leistungsfähigkeit mindestens der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit für eine vorbestimmte Dauer in den nächsten Fahrzyklus entspricht.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit als prozentualer Anteil einer maximalen regenerativen Bremsfähigkeit eingegeben wird.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit als eine Vielzahl von diskreten Niveaus eingegeben wird.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, Kosten zu schätzen, die dem Vorkonditionieren der Traktionsbatterie auf die vorbestimmte Temperatur zugeordnet sind, und die Kosten an die Benutzerschnittstelle zur Anzeige auszugeben.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, einen prozentualen Anteil der Zunahme der Reichweite zu schätzen, die dem Vorkonditionieren der Traktionsbatterie auf die vorbestimmte Temperatur zugeordnet ist, und den prozentualen Anteil an die Benutzerschnittstelle zur Anzeige auszugeben.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Benutzerschnittstelle ferner dazu konfiguriert ist, eine Benutzereingabe einer Abfahrtszeit für den nächsten Fahrzyklus zu empfangen.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, eine Vorkonditionierungsstartzeit zu schätzen, zu der das Batteriewärmesystem bewirken kann, dass eine Temperatur der Traktionsbatterie die vorbestimmte Temperatur vor Beginn des nachfolgenden Fahrzyklus erreicht, und den Betrieb des Batteriewärmesystems zu der Vorkonditionierungsstartzeit zu beginnen.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Vorkonditionierungsstartzeit auf einer Umgebungstemperatur und einer Traktionsbatterietemperatur basiert.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist, das Batteriewärmesystem zu betreiben, um die Traktionsbatterie zu erwärmen.
Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur einer regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, die die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit übersteigt, den Betrieb des Batteriewärmesystems zu verhindern.
Batteriewärmesteuersystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Heizelement, das dazu konfiguriert ist, einer Traktionsbatterie Wärme bereitzustellen; ein Kühlelement, das zum Kühlen einer Traktionsbatterie konfiguriert ist; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, eine anfängliche regenerative Bremsfähigkeit für einen nachfolgenden Fahrzyklus, die durch einen Benutzer des Fahrzeugs eingegeben wird, zu empfangen und als Reakation darauf, dass die Traktionsbatterie von einer externen Ladevorrichtung geladen wird, das Heizelement und das Kühlelement zu betreiben, um die Traktionsbatterie auf eine vorbestimmte Temperatur vorzukonditionieren, die der anfänglichen regenerativen Bremsfähigkeit vor einem Beginn des nachfolgenden Fahrzyklus entspricht.
Batteriewärmesteuersystem nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, eine Vorkonditionierungsstartzeit zu schätzen, zu der das Batteriewärmesystem bewirken kann, dass eine Temperatur der Traktionsbatterie die vorbestimmte Temperatur vor Beginn des nachfolgenden Fahrzyklus erreicht, und den Betrieb des Batteriewärmesystems zu der Vorkonditionierungsstartzeit zu beginnen.
Batteriewärmesteuersystem nach Anspruch 12, wobei die Vorkonditionierungsstartzeit auf einer Umgebungstemperatur und einer Traktionsbatterietemperatur basiert.
Batteriewärmesteuersystem nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur geringer als die vorbestimmte Temperatur ist, das Heizelement zu betreiben, um die Traktionsbatterie zu erwärmen.
Batteriewärmesteuersystem nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Traktionsbatterietemperatur einer regenerativen Bremsfähigkeit entspricht, die die anfängliche regenerative Bremsfähigkeit übersteigt, den Betrieb des Heizelements und des Kühlelements zu verhindern.