DE102020205865B4 - Driver assistance system for a battery-powered motor vehicle as an information display - Google Patents
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Abstract
Fahrerassistenz-System eines batterieelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs als Informations-Anzeige (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenz-System- eine fahrzeugseitige Messeinrichtung (5) zur Ermittlung einer im Batteriesystem (2) bei einem aktuellen Ladevorgang geladenen, nutzbaren Energie als elektrochemisch gespeicherte Energie und zur Ausgabe eines zugeordneten Nutzenergie-Signalwerts,- eine fahrzeugseitige Messeinrichtung (8) zur Ermittlung einer bei dem aktuellen Ladevorgang aus einer Ladestation (1) eingespeisten elektrischen Energie und zur Ausgabe eines zugeordneten Ladeenergie-Signalwerts,- eine Recheneinheit (7), der der Nutzenergie-Signalwert und der zugeordnete Ladeenergie-Signalwert zugeführt wird und die durch Division des Nutzenergie-Signalwerts durch den Ladeenergie-Signalwert einen Ladewirkungsgrad (η) berechnet und/oder durch Subtraktion des Nutzenergie-Signalwerts vom Ladeenergie-Signalwert eine Ladeverlustenergie (LVE) berechnet, und- einen fahrzeugseitigen Monitor (11) aufweist, auf dem der errechnete Wert des Ladewirkungsgrads (η) und/oder der Wert der Ladeverlustenergie (LVE) angezeigt werden.Driver assistance system of a battery-powered motor vehicle as an information display (4), characterized in that the driver assistance system has an on-board measuring device (5) for determining usable energy charged in the battery system (2) during a current charging process as electrochemically stored energy and for outputting an assigned useful energy signal value, - a vehicle-mounted measuring device (8) for determining electrical energy fed in from a charging station (1) during the current charging process and for outputting an assigned charging energy signal value, - a computing unit (7) which useful energy signal value and the associated charging energy signal value is supplied and which calculates a charging efficiency (η) by dividing the useful energy signal value by the charging energy signal value and/or calculates a charging loss energy (LVE) by subtracting the useful energy signal value from the charging energy signal value, and- a vehicle g-side monitor (11) on which the calculated value of the charging efficiency (η) and/or the value of the charging energy loss (LVE) are displayed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenz-System eines batterieelektrischen Plug-In Hybrid und Elektrofahrzeug als Informations-Anzeige nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Begriff „batterieelektrisches Kraftfahrzeug“ ist hier allgemein zu verstehen und soll insbesondere reine Elektrofahrzeuge sowie Plug-in-Hybridfahrzeuge umfassen.The invention relates to a driver assistance system of a battery-electric plug-in hybrid and electric vehicle as an information display according to the preamble of claim 1. The term "battery-electric motor vehicle" is to be understood here in general terms and is intended to include in particular purely electric vehicles and plug-in hybrid vehicles.
Beim Betankungsvorgang eines Kraftfahrzeugs mit einem verbrennungsmotorischen Antrieb mit Gas- oder Flüssigkraftstoff entsteht praktisch keine bzw. vernachlässigbare Betankungsverlustenergie, das heißt, die von der Tankstelle aufgenommene Energie im Kraftstoff entspricht der im Fahrzeugtank enthaltenen Nutzenergie. Beim Laden von Batteriesystemen in Kraftfahrzeugen mit batterieelektrischen Antrieben, beispielsweise in Elektro- oder Hybridfahrzeugen hat dagegen die Ladeleistung aufgrund der von ihr abhängigen elektrischen Verluste einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Energiebilanz. Diese wird in an sich bekannter Weise insbesondere bei hohen Ladeleistungen neben den damit verbundenen elektrischen Verlusten zusätzlich stark negativ beeinflusst, wenn die in Wärme umgesetzten elektrischen Verluste gleichzeitig durch aktive Kühlsysteme mit zusätzlichem elektrischem Energieaufwand abgeführt werden müssen.When refueling a motor vehicle with an internal combustion engine drive with gas or liquid fuel, there is practically no or negligible refueling energy loss, ie the energy in the fuel consumed by the filling station corresponds to the useful energy contained in the vehicle tank. On the other hand, when charging battery systems in motor vehicles with battery-electric drives, for example in electric or hybrid vehicles, the charging power has a non-negligible influence on the energy balance due to the electrical losses that depend on it. In a manner known per se, this is also strongly negatively influenced, in particular with high charging powers, in addition to the associated electrical losses, if the electrical losses converted into heat have to be dissipated at the same time by active cooling systems with additional electrical energy consumption.
Fahrerassistenz-Systeme als Informations-Anzeigen sind sowohl in Kraftfahrzeugen mit konventionellem verbrennungsmotorischem Antrieb als auch für Fahrzeuge mit elektrifiziertem Antriebsstrang bis hin zu reinen Elektrofahrzeugen für die Darstellung von Verbräuchen im Fahrbetrieb allgemein bekannt. Insbesondere sind dies Angaben zu Momentanverbräuchen, zu Durchschnittsverbräuchen und zu Gesamtverbräuchen, die über einen Bordcomputer zur Darstellung auf einem Monitor abgerufen werden können.Driver assistance systems as information displays are generally known both in motor vehicles with conventional internal combustion engine drives and in vehicles with an electrified drive train through to purely electric vehicles for displaying consumption during driving. In particular, this is information on current consumption, average consumption and total consumption, which can be called up via an on-board computer for display on a monitor.
Dazu ist konkret eine gattungsgemäße Informations-Anzeige aus
Weiter ist ein Ladesystem eines batterieelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs aus
Die
Aufgabe der Erfindung ist es, einem Fahrzeugnutzer einen Ladewirkungsgrad, und/oder eine Ladeverlustenergie für eigene Bewertungen und Entscheidungen transparent darzustellen und anzuzeigen.The object of the invention is to transparently present and display a charging efficiency and/or a charging loss energy to a vehicle user for their own assessments and decisions.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.This object is achieved with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are disclosed in the dependent claims.
Gemäß Anspruch 1 weist das Fahrerassistenz-System eine fahrzeugseitige Messeinrichtung zur Ermittlung einer ins Batteriesystem bei einem aktuellen Ladevorgang eingeladenen, nutzbaren Energie als elektrochemisch gespeicherte Energie auf, wobei die Messeinrichtung einen entsprechenden Nutzenergie-Signalwert abgibt.According to claim 1, the driver assistance system has an on-board measuring device for determining usable energy loaded into the battery system during a current charging process as electrochemically stored energy, the measuring device emitting a corresponding useful energy signal value.
Weiter weist das Fahrerassistenzsystem eine fahrzeugseitige Messeinrichtung zur Ermittlung einer bei dem aktuellen Ladevorgang aus einer Ladestation eingespeisten elektrischen Energie auf, wobei auch hier ein Ladeenergie-Signalwert entweder zur Verfügung gestellt wird oder aus den zeitaufgelösten Strom-Spannungs-Signalen durch die fahrzeugseitige Messeinrichtung aufintegriert wird.The driver assistance system also has an on-board measuring device for determining the electrical energy fed in from a charging station during the current charging process, with a charging energy signal value either being made available here or being integrated by the on-board measuring device from the time-resolved current-voltage signals.
Weiter umfasst das Fahrerassistenzsystem eine Recheneinheit, der der Nutzenergie-Signalwert und der zugeordneten Ladeenergie-Signalwert zugeführt wird und die durch die Division des Nutzenergie-Signalwerts durch den Ladeenergie-Signalwert einen Ladewirkungsgrad (η) errechnet und/oder durch Subtraktion des Nutzenergie-Signalwerts vom Ladeenergie-Signalwert eine Ladeverlustenergie berechnet.The driver assistance system also includes a computing unit which is supplied with the useful energy signal value and the associated charging energy signal value and which calculates a charging efficiency (η) by dividing the useful energy signal value by the charging energy signal value and/or by subtracting the useful energy signal value from the Charging energy signal value calculates a charging loss energy.
Weiter weist das Fahrerassistenz-System einen fahrzeugseitigen Monitor auf, auf dem der berechnete Wert des Ladewirkungsgrads (η) und/oder der Wert der Ladeverlustenergie angezeigt werden.The driver assistance system also has a monitor on the vehicle, on which the calculated value of the charging efficiency (η) and/or the value of the charging energy loss are displayed.
Die erfindungsgemäß notwendigen Systemkomponenten sind in der Anmeldung als separate Funktionseinheiten beschrieben und beansprucht. Mitumfasst sollen jedoch auch Ausführungsformen und Systemkomponenten sein, die möglicherweise bereits zum Teil in einem Elektrofahrzeug vorhandenen sind und gegebenenfalls in einem Batteriemanagement-System und/oder einem Monitorsystem teilweise enthalten oder integriert sind und erfindungsgemäß angepasst und verwendet werden.The system components required according to the invention are described and claimed in the application as separate functional units. However, this should also include embodiments and system components that may already be partially present in an electric vehicle and may be partially contained or integrated in a battery management system and/or a monitor system and adapted and used according to the invention.
Vorteilhaft wird einem Fahrzeugnutzer erfindungsgemäß für einen konkreten Ladevorgang ein energetischer Ladewirkungsgrad (η) und/oder eine Ladeverlustenergie transparent dargestellt. Ohne solche Informationen ist es für den Fahrzeugnutzer nur schwierig abzuschätzen, welchen Einfluss die Ladeleistung auf die gesamte Energiebilanz hat und wie gegebenenfalls Optimierungspotentiale durch seine persönlichen Entscheidungen und Handlungen genutzt werden können.According to the invention, an energetic charging efficiency (η) and/or a charging loss energy is advantageously transparently displayed to a vehicle user for a specific charging process. Without such information, it is difficult for the vehicle user to assess what influence the charging capacity has on the overall energy balance and how potential for optimization can be used through personal decisions and actions.
Vorzugsweise wird die bei einem Ladevorgang eingespeiste elektrische Energie in einem fahrzeugseitigen Batterie-Management-System (BMS) erfasst und berechnet durch E e = ∫ U(t) · I(t) dt wobei U(t) ein erfasster zeitabhängiger Spannungswert und I(t) ein erfasster zeitabhängiger Stromwert ist.The electrical energy fed in during a charging process is preferably recorded in a vehicle battery management system (BMS) and calculated by E e = ∫ U(t) I(t) dt where U(t) is a recorded time-dependent voltage value and I( t) is a detected time-dependent current value.
Die bei einem Ladevorgang eingeladene nutzbare Energie wird vorzugsweise ermittelt mit En = Ladezustand · Nennenergie, wobei die Nennenergie eine aus der aktuellen Kapazität des Batteriesystems und der Nennspannung abgeleitete Kenngröße ist und der Ladezustand im Batterie-Management-System (BMS) aus Stromintegration und Kennfeldern der Leerlaufspannung ermittelt wird.The usable energy charged during a charging process is preferably determined with E n = state of charge · nominal energy, with the nominal energy being a parameter derived from the current capacity of the battery system and the nominal voltage and the state of charge in the battery management system (BMS) from current integration and characteristic diagrams the no-load voltage is determined.
Die Anzeige des Ladewirkungsgrads (η) und/oder des Werts der Ladeverlustenergie wird vorzugsweise auf dem Monitor nach dem Abschluss eines Ladevorgangs zur Information eines Fahrzeugnutzers gespeichert. Das Ende eines Ladevorgangs kann über das Batterie-Management-System festgestellt werden, gegebenenfalls kann auch ein Signal von einer elektrischen Steckersicherung verwendet werden, das anzeigt, dass die Steckverbindung zu einer Ladestation unterbrochen wird. Da ein Fahrzeugnutzer in der Regel während des Ladevorgangs nicht im Fahrzeug verbleibt, ist die erfindungsgemäße Anzeige nach einem aktuellen Ladevorgang ausreichend. Grundsätzlich können gegebenenfalls jedoch aktuelle Werte auch während eines Ladevorgangs angezeigt werden.The indication of the charging efficiency (η) and/or the value of the charging loss energy is preferably stored on the monitor after the completion of a charging process for the information of a vehicle user. The end of a charging process can be determined via the battery management system; if necessary, a signal from an electrical plug fuse can also be used to indicate that the plug connection to a charging station has been interrupted. Since a vehicle user generally does not remain in the vehicle during the charging process, the display according to the invention is sufficient after a current charging process. In principle, however, current values can also be displayed during a charging process.
Als weitere Information für ein effizienzoptimiertes Laden kann dem Fahrzeugbenutzer aus der ermittelten Zeit, in der das Fahrzeug an der Ladestation angeschlossen war und der effektiven Ladezeit eine Handlungsempfehlung für zukünftige Ladevorgänge mit angepasster Ladeleistung mitgeteilt werden. Dies ist immer dann sinnvoll, wenn der Ladeprozess aufgrund der gewählten Ladeleistung kürzer ausfällt, als die gesamte Zeit an der Ladestation.As further information for efficiency-optimized charging, the vehicle user can be given a recommendation for future charging processes with an adapted charging power based on the time determined in which the vehicle was connected to the charging station and the effective charging time. This is always useful when the charging process is shorter than the total time at the charging station due to the selected charging power.
Vorzugsweise werden somit die ermittelten Werte unmittelbar nach Abschluss eines Ladevorgangs angezeigt, sie können jedoch auch gespeichert und von einem Fahrzeugnutzer zur Anzeige abgerufen werden. Vorteilhaft können dabei mehrere solcher angezeigter Werte aus vorhergehenden Ladevorgängen abrufbar gespeichert werden, so dass ein Fahrzeugnutzer verschiedene Ladevorgänge vergleichen kann.The determined values are preferably displayed immediately after the end of a charging process, but they can also be stored and called up by a vehicle user for display. Advantageously, several such displayed values from previous charging processes can be stored so that they can be called up, so that a vehicle user can compare different charging processes.
Besonders vorteilhaft können die einem Ladevorgang zugeordneten Werte und Anzeigen eines Ladewirkungsgrads (η) und/oder eines Werts der Ladeverlustenergie zusammen mit weiteren Informationen abrufbar gespeichert werden. Besonders geeignet sind hier Informationen mit Angaben zur jeweils geladenen Nutzenergie und/oder mit Angaben zum Ort der jeweiligen Ladestation, gegebenenfalls unter Verwendung von im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Navi-Daten. Als weitere Informationen können zusätzlich Angaben zum Ladedatum und/oder zur Ladezeit und/oder zur Ladedauer und/oder zur Ladeleistung zugeordnet gespeichert werden. Mit diesen Informationen kann ein Fahrzeugnutzer zum Beispiel Entscheidungen treffen, welche Ladestationen für ihn gegebenenfalls kostengünstig und/oder umweltfreundlich benutzt werden sollen. Beispielsweise kann er bei noch ausreichender Reichweite eine auf dem Weg liegende Schnellladestation mit erforderlicher Kühlung, die er vor einiger Zeit benutzt hat, auslassen und eine spätere effizientere Ladestation benutzen. Mit der vorstehenden abrufbaren Datenspeicherung kann sich eine Datenbank für die im üblichen Fahrbereich eines Fahrzeugnutzers liegenden Ladestationen mit deren Ladeeigenschaften aufbauen. Ein Fahrzeugnutzer erhält somit transparente Informationen für subjektive Analysen und Ladeentscheidungen.Particularly advantageously, the values and displays of a charging efficiency (η) and/or a value of the charging loss energy assigned to a charging process can be stored in a retrievable manner together with further information. Information with details of the useful energy charged in each case and/or with details of the location of the respective charging station is particularly suitable here, possibly using navigation data available in the vehicle. Additional information relating to the charging date and/or the charging time and/or the charging duration and/or the charging capacity can also be stored. With this information, a vehicle user can, for example, make decisions as to which charging stations should be used for him in a cost-effective and/or environmentally friendly manner. For example, if the range is still sufficient, he can skip a rapid charging station with required cooling that he used some time ago and use a later, more efficient charging station. With the above retrievable data storage, a database can be built up for the charging stations located in the usual driving area of a vehicle user with their charging properties. A vehicle user thus receives transparent information for subjective analyzes and charging decisions.
Die Informations-Anzeige kann direkt im Multi-Media-Interface (MMI) erfolgen oder wie gegebenenfalls andere Fahrzeuginformationen über Over-The-Air Datenübertragung auf anderen Medien (Apps o.ä.) visualisiert werden.The information can be displayed directly in the multi-media interface (MMI) or, like other vehicle information, can be visualized via over-the-air data transmission on other media (apps or similar).
Grundsätzlich können die gespeicherten Daten gegebenenfalls auch zusätzlich einer Analyseeinheit zugeführt werden, die daraus auf dem Monitor darstellbare Empfehlungen an einen Fahrzugnutzer für eine Effizienzoptimierung bei Ladevorgängen ermittelt.In principle, the stored data can optionally also be fed to an analysis unit, which uses this to determine recommendations for a vehicle user that can be displayed on the monitor for efficiency optimization during charging processes.
Weiter wird ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenz-Systems mit den vorstehenden Merkmalen beansprucht. Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.A method for operating a driver assistance system with the above features is also claimed. The invention is explained in more detail with reference to a drawing.
Es zeigen:
-
1 zeigt schematisch eine Ladestation mit einem angeschlossenen batterieelektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs; und -
2 zeigt schematisch ein Fahrerassistenz-System eines batterieelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs als Informationsanzeige.
-
1 schematically shows a charging station with a connected battery-electric drive train of a motor vehicle; and -
2 shows schematically a driver assistance system of a battery-powered motor vehicle as an information display.
In
In
Weiter ist eine Messeinrichtung 8 zur Ermittlung einer beim aktuellen Ladevorgang aus der Ladestation 1 eingespeisten elektrischen Energie vorgesehen, wobei über die Leitung 9 ein entsprechender Ladeenergie-Signalwert der Recheneinheit 7 zugeführt wird.A measuring device 8 is also provided for determining the electrical energy fed in from the charging station 1 during the current charging process, with a corresponding charging energy signal value being fed to the
In der Recheneinheit 7 wird vorzugsweise nach dem Ladevorgang durch Division des Nutzenergie-Signalwerts durch den Ladeenergie-Signalwert ein Ladewirkungsgrad η errechnet und/oder durch Subtraktion des Nutzenergie-Signalwerts vom Ladeenergie-Signalwert eine Ladeverlustenergie (LVE) berechnet.In the
Die berechneten Werte werden über eine Leitung 10 einem Monitor 11 zugeführt und im Sichtbereich eines Fahrzeugnutzers angezeigt.The calculated values are fed to a
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Ladestationcharging station
- 22
- Traktionsbatterietraction battery
- 33
- Pfeilarrow
- 44
- Informations-Anzeigeinformation display
- 55
- Messeinrichtungmeasuring device
- 66
- Leitungmanagement
- 77
- Recheneinheitunit of account
- 88th
- Messeinrichtungmeasuring device
- 99
- Leitungmanagement
- 1010
- Leitungmanagement
- 1111
- Monitormonitor
Claims (9)
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