DE102020206258A1

DE102020206258A1 - Ladevorrichtung für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102020206258A1
Application number: DE102020206258.7A
Authority: DE
Inventors: Torsten Stichowski; Ralf Borngräber
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2021-11-25
Also published as: CN113682197A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (3) mit einem Ladegerät (5) zum Laden eines Energiespeichers (2) eines Kraftfahrzeuges (1), wobei die Ladevorrichtung (3) ein Steuergerät (4) aufweist, das zum Vorgeben eines von dem Ladegerät (5) auszuführenden Ladevorganges in Form eines Vollladevorganges (V) oder eines Teilladevorganges (T) des Energiespeichers (2) eingerichtet ist, wobei das Ladegerät (5) den Energiespeicher (2) in dem Vollladevorgang (V) bis zu einem Ladezustand von 100% lädt und das Ladegerät (5) den Energiespeicher (2) in dem Teilladevorgang (T) bis zu einem Ladezustand von einem Wert unter 100% lädt, wobei die Ladevorrichtung (3) ferner zum Rekalibrieren des Ladezustandes des Energiespeichers (2) derart eingerichtet ist, dass das Steuergerät (4) nach Ausführen einer vorgegebenen Anzahl (Z) von konsekutiven Teilladevorgängen (T) zumindest einen Vollladevorgang (V) vorgibt. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (1) mit einer solchen Ladevorrichtung (3) sowie ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers (2) eines Kraftfahrzeuges (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung mit einem Ladegerät zum Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeuges, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Ladevorrichtung sowie ein Verfahren zum Laden des Energiespeichers des Kraftfahrzeuges.
Aus der DE 10 2009 036 943 A1 ist es bekannt, den Energiespeicher eines Kraftfahrzeuges in einem Volllademodus oder einem Parklademodus zu laden. Mittels einer Schaltung wird entweder der Volllademodus oder der Parklademodus eingestellt. In dem Parklademodus wird der Energiespeicher nicht vollständig geladen. Der reduzierte Ladezustand im Parklademodus verlängert die Lebensdauer des Energiespeichers.
Der Erfinder hat erkannt, dass es bei mehreren konsekutiven Ladevorgängen, bei denen der Energiespeicher bis zu einem Ladezustand von einem Wert unter 100% geladen wird, zu einer Fehlbestimmung der Betriebskapazität und dadurch des Ladezustandes kommen kann. Schließlich ist der Ladezustand, im Englischen auch State of Charge, kurz SOC, definiert als der Quotient aus Restkapazität und Betriebskapazität nach der letzten Vollladung. Durch die Nutzung des Energiespeichers altert der Energiespeicher und die Betriebskapazität wird reduziert. Wenn aber keine Vollladung, sondern nur eine Teilladung auf einen Ladezustand von einem Wert unter 100% durchgeführt wird, kann diese Alterung nicht berücksichtigt werden und der Ladezustand wird falsch berechnet. Diese Berechnung kann bei einmaliger Teilladung dennoch weiterhin einen guten Näherungswert liefern, da die Betriebskapazität des Energiespeichers normalerweise erst mit einer hohen Anzahl an Ladezyklen merklich abnimmt. Wenn diese Teilladevorgänge aber sehr oft konsekutiv durchgeführt werden, hat sich gezeigt, dass diese falsche Berechnung negative Implikationen auf die Funktionsfähigkeit und Nutzbarkeit des Energiespeichers hat.
Als potentielle Folgen dieser falschen Berechnung haben sich gezeigt, dass der Energiespeicher bei einer vorgesehenen Vollladung nicht vollständig geladen wird. Dies führt zu einer Verringerung der Leistungsfähigkeit des Energiespeichers und damit zu einer verringerten Reichweite des Kraftfahrzeuges. Ferner kann es zu Liegenbleiben und einer Schädigung des Energiespeichers durch eine zu hohe Leistungsentnahme kommen, wenn fälschlicherweise angenommen wird, dass ein höherer Ladezustand als tatsächlich herrscht. Auch kann eine falsche Ladezeit ermittelt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine Ladevorrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Ladevorrichtung und ein Verfahren zum Laden bereitzustellen, mittels denen einerseits eine möglichst lange Lebensdauer des Energiespeichers erreicht und andererseits die volle Funktionsfähigkeit und Nutzbarkeit des Energiespeichers gewährleistet wird.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche, insbesondere durch eine Ladevorrichtung nach Anspruch 1, ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 und ein Verfahren nach Anspruch 10, gelöst. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung offenbart sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt löst die Erfindung die Aufgabe mittels einer Ladevorrichtung mit einem Ladegerät zum Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeuges, wobei die Ladevorrichtung ein Steuergerät aufweist, das zum Vorgeben eines von dem Ladegerät auszuführenden Ladevorganges in Form eines Vollladevorganges oder eines Teilladevorganges des Energiespeichers eingerichtet ist, wobei das Ladegerät den Energiespeicher in dem Vollladevorgang bis zu einem Ladezustand von 100% lädt und das Ladegerät den Energiespeicher in dem Teilladevorgang bis zu einem Ladezustand von einem Wert unter 100% lädt, wobei die Ladevorrichtung ferner zum Rekalibrieren des Ladezustandes des Energiespeichers derart eingerichtet ist, dass das Steuergerät nach Ausführen einer vorgegebenen Anzahl von konsekutiven Teilladevorgängen zumindest einen Vollladevorgang vorgibt.
Demgemäß wird der Ladezustand rekalibriert, indem ein Vollladevorgang nach einer tatsächlichen, also vorgegebenen und ausgeführten, Anzahl von konsekutiven Teilladevorgängen forciert wird. Als konsekutive Teilladevorgänge werden unmittelbar aufeinander folgende Teilladevorgänge verstanden, also ohne Vollladevorgänge zwischen den Teilladevorgängen. Die Vorgabe des Steuergeräts wird insoweit als Steuerbefehl des Steuergeräts an das Ladegerät verstanden. Das Steuergerät gibt dem Ladegerät vor, beim nächsten Laden bzw. Ladevorgang einen Teilladevorgang oder Vollladevorgang auszuführen. Das Ladegerät führt diese Vorgabe entsprechend aus. Dadurch kann, abhängig von der tatsächlichen Anzahl der konsekutiven Teilladevorgänge, nach dem Vollladevorgang eine noch relativ genaue Betriebskapazität ermittelt und entsprechend auch der Ladezustand folglich noch relativ korrekt, das heißt ohne größere Abweichung, ermittelt werden. Die im einleitenden Teil dieser Patentanmeldung beschriebenen Probleme aus dem Stand der Technik werden dadurch vermieden.
Die vorgegebene Anzahl von konsekutiven Teilladevorgängen kann zweckmäßigerweise so gewählt werden, dass einerseits möglichst keine oder nur eine unproblematische Abweichung der Ermittlung der Ladezustände resultieren und andererseits keine nicht notwendigen Vollladevorgänge durchgeführt werden, die die Lebensdauer des Energiespeichers verkürzen oder die Nutzung des Kraftfahrzeuges beeinträchtigen. In jedem Falle beträgt die vorgegebene Anzahl zumindest zwei. Sie kann beispielsweise zumindest fünf oder zumindest zehn oder auch mehr betragen. Die vorgegebene Anzahl kann unter anderem von der Technologie und Betriebskapazität des Energiespeichers abhängig sein und entsprechend daran angepasst gewählt werden.
Der Energiespeicher kann insbesondere eine Batterie sein. Die Batterie kann beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie sein. Die Batterie kann die Traktionsbatterie des Kraftfahrzeuges sein. Entsprechend kann das Kraftfahrzeug ein Elektrofahrzeug, beispielsweise ein vollständig elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, auch im Englischen als Battery Electric Vehicle, kurz: BEV, bekannt, oder ein teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit elektrischem Ladegerät sein, auch im Englischen als Plug-in Hybrid Electric Vehicle, kurz: PHEV, bekannt, aber ebenso ein Wasserstofffahrzeug, auch im Englischen als Fuel Cell Vehicle, kurz: FCV, bekannt, sein.
Da der Ladezustand als der Quotient aus Restkapazität und Betriebskapazität nach der letzten Vollladung definiert ist, bezieht sich der Ladezustand von 100% bei einem Vollladevorgang selbstverständlich stets auf die noch zur Verfügung stehende Betriebskapazität und nicht auf eine ursprüngliche Betriebskapazität vor oder bei Beginn der Nutzung des Energiespeichers.
Es kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, eine tatsächliche Anzahl konsekutiver Teilladevorgänge zu zählen, mit der vorgegebenen Anzahl von konsekutiven Teilladevorgängen zu vergleichen und dem Ladegerät einen Vollladevorgang vorzugeben, wenn die tatsächliche Anzahl konsekutiver Teilladevorgänge der vorgegebenen Anzahl von konsekutiven Teilladevorgängen entspricht.
Dieses Vorgehen kann iterativ ausgeführt werden, also nach einem von dem Steuergerät vorgegebenen oder durch den Benutzer bzw. Fahrer des Kraftfahrzeuges vorgegebenen Vollladevorgang wiederholt werden. Entsprechend wird die Anzahl von konsekutiven Teilladevorgängen nach jedem Vollladevorgang auf Null gesetzt und das Zählen wird von Neuem begonnen.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Teilladevorgang derart eingerichtet ist, dass die Ladevorrichtung den Energiespeicher bis zu einem Ladezustand von 80% oder weniger lädt. Weniger kann beispielsweise einen Ladezustand von 70%, von 60% oder weniger umfassen. Bei diesen Ladezuständen kann die Lebensdauer der meisten Energiespeicher, insbesondere von Lithium-Ionen-Akkumulatoren, deutlich erhöht werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einem Energiespeicher und einer mit dem Energiespeicher verbundenen Ladevorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein vollständig elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug (BEV), ein teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit elektrischem Ladegerät (PHEV) oder ein Wasserstofffahrzeug (FCV) mit Elektromotor sein. Das Kraftfahrzeug kann eine mit dem Ladegerät verbundene Ladebuchse zum Verbinden mit einer Ladestation aufweisen, die die Energie bzw. Strom zum Laden des Energiespeichers liefert. Alternativ kann die Ladebuchse bei einer anderen Ladetechnologie, beispielsweise induktivem Laden, entfallen.
Zusätzlich oder alternativ zur Integration des Steuergerätes in dem Kraftfahrzeug ist es selbstverständlich auch möglich, dass eine, insbesondere fest installierte, Ladestation das Steuergerät umfasst. Bei einer ausschließlich oder überwiegend genutzten Ladestation des Benutzers des Kraftfahrzeuges kann auch eine das Steuergerät umfassende Ladestation die tatsächliche Anzahl von konsekutiven Teilladevorgängen noch hinreichend zuverlässig zählen, um die Vollladevorgänge vorzugeben.
Es kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug eine mit dem Steuergerät verbundene Schnittstelle aufweist, die derart eingerichtet ist, dass ein Benutzer mittels der Schnittstelle den Vollladevorgang oder den Teilladevorgang vorgeben kann.
Die Schnittstelle kann hierzu mit dem Steuergerät verbunden sein. Entsprechend kann der Benutzer mittels der Schnittstelle die Vorgabe des Steuergeräts steuern bzw. beeinflussen. Die Schnittstelle kann dabei eine Bedieneinheit des Kraftfahrzeuges sein und/oder eine drahtlose Schnittstelle zu einer externen Vorrichtung, beispielsweise einem drahtlos verbindbaren Smartphone, Tablet oder Computer und einer darauf befindlichen Applikation bzw. einem Programm, sein. Die Bedieneinheit kann beispielsweise in der Art einer Bedienoberfläche, beispielsweise an einem Touchscreen, oder in der Art einer Bedieneinheit mit mechanischen Tasten ausgebildet sein. Mittels der Bedieneinheit oder der Applikation bzw. des Programms kann der Benutzer basierend auf seiner geplanten Kraftfahrzeugnutzung von sich aus den Ladevorgang vorgeben. So kann er die Lebensdauer des Energiespeichers immer dann verlängern, wenn er keinen Ladezustand von 100% benötigt, weil er absehen kann, dass seine nächste Fahrt oder seine nächsten Fahrten die maximale Reichweite des Kraftfahrzeuges bei vollgeladenem Energiespeicher nicht erfordern, bis er den Energiespeicher wieder laden kann oder möchte.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät derart eingerichtet ist, dass es nach Ausführen der vorgegebenen Anzahl von konsekutiven Teilladevorgängen den Vollladevorgang selbst dann vorgibt, wenn der Benutzer mittels der Schnittstelle einen Teilladevorgang ausgewählt hat.
Damit wird der Vorgabe des Vollladevorgangs mittels des Steuergeräts Priorität gegenüber der Vorgabe des Benutzers mittels der Schnittstelle eingeräumt. Dies kann erforderlich sein, um sicherzustellen, dass die forcierten Vollladevorgänge nicht ohne Weiteres übersprungen werden können.
Gleichwohl können Situationen auftreten, in denen ein Vollladevorgang nicht gewünscht ist, weil der Benutzer das Kraftfahrzeug nutzen muss oder möchte. Insoweit kann selbstverständlich vorgesehen sein, dass der Benutzer des Kraftfahrzeuges trotz Vorgabe des Vollladevorganges den Ladevorgang unterbrechen und das Kraftfahrzeug nutzen kann.
Auch kann vorgesehen sein, dass der Benutzer eine Vorgabe eines Vollladevorganges des Steuergeräts ablehnen kann. Entsprechend kann das Steuergerät dazu eingerichtet sein, einen Vollladevorgang (beim nächsten Laden) vorzugeben, wenn der vorherige, insbesondere von dem Steuergerät vorgegebene, Vollladevorgang unterbrochen worden ist.
Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass die Schnittstelle und das Steuergerät derart eingerichtet sind, dass der Benutzer den Prozentwert des Ladezustandes im Teilladevorgang, bis zu dem der Energiespeicher aufgeladen wird, bestimmen kann.
Dies ermöglicht dem Benutzer weitere Flexibilität bei der Vorgabe des Teilladevorganges. Es kann dabei ermöglicht werden, dass der Benutzer abgestufte Prozentwerte des Ladezustandes, etwa 60%, 70%, 80% und 90% oder eine auf den Prozent genaue Abstufung auswählen kann. Zu den Prozentwerten kann ein Hinweis, etwa in Form einer Farbcodierung oder eines Texts, hinterlegt werden, der den Einfluss auf die Lebensdauer des Energiespeichers und/oder auf die Reichweite der gewählten Option angibt.
Ferner kann hierbei vorgesehen sein, dass eine Anzeige des Kraftfahrzeuges dazu eingerichtet ist, einen Hinweis auszugeben, wenn das Steuergerät nach der definierten Anzahl von Teilladevorgängen einen Vollladevorgang vorgibt.
Die Anzeige kann insbesondere eine optische Anzeige in Form eines Bildschirms, insbesondere Touchscreens, sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Anzeige auch eine akustische Anzeige in Form eines Hinweistons oder einer Ansage sein. Die Anzeige und die Schnittstelle, beide beispielsweise als Touchscreen ausgebildet, können als eine Vorrichtung ausgebildet sein.
Mittels der Anzeige kann dem Benutzer die Vorgabe des Vollladevorgangs zum Zwecke des Erhalts der vollen Funktionsfähigkeit des Energiespeichers angezeigt werden. Es kann vorgesehen werden, dass der Benutzer im Anschluss die Vorgabe des Vollladevorgangs bestätigen und/oder ablehnen kann. Dies kann mittels der Schnittstelle erfolgen. Für den Fall, dass der Benutzer den Vollladevorgang nicht bestätigt oder ablehnt, kann das Steuergerät dazu eingerichtet sein, den Vollladevorgang erneut für den nächsten Ladevorgang vorzugeben. Dadurch wird einerseits vermieden, dass das Kraftfahrzeug einen Vollladevorgang entgegen des Wunsches des Benutzers durchführt, und andererseits vermieden, dass der Benutzer aus zeitlichen oder anderen Gründen von einem Vollladevorgang absehen möchte und dadurch der nächste Vollladevorgang nach hinten verschoben und womöglich der Zweck des eigentlich vorgegebenen Vollladevorganges verfehlt wird.
Schließlich kann auch vorgesehen sein, dass das Steuergerät mit einem Routenplaner des Kraftfahrzeuges verbunden oder einem fahrzeugexternen Routenplaner verbunden oder verbindbar ist, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, einen Teilladevorgang vorzugeben, wenn eine Route des Routenplaners auch mit einem einzig mittels des Teilladevorgangs geladenen Energiespeichers zurückgelegt werden kann.
Dadurch kann eine intelligente Ausführung von Teilladevorgängen ohne Eingriff bzw. Vorgabe des Benutzers durchgeführt werden. Der Benutzer kann dadurch in seiner Entscheidung hinsichtlich der Vorgabe des jeweiligen Ladevorganges entlastet werden, sodass der Komfort der Nutzung des Kraftfahrzeuges insgesamt erhöht wird.
Der Routenplaner kann beispielsweise das Navigationsgerät des Kraftfahrzeuges sein, in dem der Benutzer sein Ziel oder seine Ziele für die nächste Fahrt oder den nächsten Tag eingibt und eine Route kalkuliert wird. Die Route kann dabei eine zusammenhängende Route mit mehreren Zielen sein, also mehrere Fahrten umfassen. Als Route wird dementsprechend der zurückzulegende Weg zwischen zwei Ladevorgängen verstanden.
Der Routenplaner kann aber auch ein intelligenter Routenplaner sein, der beispielsweise Zugriff auf den Kalender und Termine des Benutzers des Kraftfahrzeuges hat oder diese umfasst. Der Routenplaner kann beispielsweise ein Smartphone, Tablet oder Computer mit einer entsprechenden Applikation bzw. ein Programm sein. Der Benutzer kann die Funktionalität entsprechend etwa durch Freigabe eines Kalenders des Smartphones, Tablets oder Computers einrichten.
Insoweit kann diese Applikation bzw. das Programm die Funktionalität der Routenplanung übernehmen, also basierend auf den Terminen im Kalender die Route kalkulieren und berechnen, ob ein Vollladevorgang für die Zurücklegung der Route notwendig ist oder ob ein Teilladevorgang genügt. Entsprechend kann die Applikation die Vorgabe von Teilladevorgängen ebenso wie die bereits erwähnte Funktion der manuellen Vorgabe der Art des Ladevorgangs, also Teilladevorgang oder Vollladevorgang, übernehmen. Ferner ist auch möglich, dass die Applikation den für die Route notwendigen Ladezustand ermittelt und entsprechend für den Teilladevorgang vorgibt.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeuges, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(a) Konsekutives Laden des Energiespeichers in einem Teilladevorgang, in dem der Energiespeicher bis zu einem Ladezustand von einem Wert unter 100% geladen wird,
(b) Zählen der Anzahl der konsekutiven Teilladevorgänge,
(c) Vergleichen der Anzahl der konsekutiven Teilladevorgänge mit einer vorgegebenen Anzahl von konsekutiven Teilladevorgängen, und
(d) Laden des Energiespeichers in einem Vollladevorgang, wenn die Anzahl der konsekutiven Teilladevorgänge der vorgegebenen Anzahl von konsekutiven Teilladevorgängen entspricht.

Damit weist das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung dieselben Vorteile wie die Ladevorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und das Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung auf. Das Verfahren kann ferner weitere Schritte vorsehen, die sich auf Merkmale der Ladevorrichtung und des Kraftfahrzeuges beziehen.
So kann vorgesehen sein, dass ein Benutzer den Vollladevorgang oder den Teilladevorgang, insbesondere mittels der Schnittstelle, vorgibt. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Vollladevorgang nach Ausführen der vorgegebenen Anzahl von konsekutiven Teilladevorgängen selbst dann vorgegeben wird, wenn der Benutzer mittels der Schnittstelle einen Teilladevorgang ausgewählt hat. Zudem kann vorgesehen sein, dass der Benutzer den Prozentwert des Ladezustandes im Teilladevorgang, bis zu dem der Energiespeicher aufgeladen wird, bestimmen kann. Auch kann vorgesehen sein, dass ein Hinweis, insbesondere von der Anzeige, ausgegeben wird, wenn das nach der definierten Anzahl von Teilladevorgängen ein Vollladevorgang vorgegeben wird. Auch kann der Routenplaner vorgesehen werden, der einen Teilladevorgang vorgibt, wenn die Route des Routenplaners auch mit einem einzig mittels des Teilladevorganges geladenen Energiespeichers absolviert werden kann.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Laden des Energiespeichers des Kraftfahrzeuges aus 1 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 und 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges 1 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor 12 ausgebildet.
Der Elektromotor 12 ist zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 1 eingerichtet und mit einem Energiespeicher 2 verbunden. Der Energiespeicher 2 liefert elektrische Energie an den Elektromotor 12. Zum Laden des Energiespeichers 2 weist das Kraftfahrzeug 1 eine Ladevorrichtung 3 mit einem Ladegerät 5 auf. Das Ladegerät 5 ist mittels einer Ladebuchse 6 des Kraftfahrzeuges 1 und einem daran angeschlossenen Ladekabel 8 mit einer Ladestation 7 in Form einer Ladesäule verbunden. Dadurch kann der Energiespeicher 2 mit elektrischer Energie geladen werden.
Ein Steuergerät 4 der Ladevorrichtung 3 steuert das Ladegerät 5 und den Ladevorgang des Ladens des Energiespeichers 2. Das Steuergerät 4 kann dem Ladegerät 5 entweder einen Vollladevorgang V oder einen Teilladevorgang T (siehe hierzu 2 und die im Folgenden darauf bezogene Erläuterung) vorgeben. Dieses wird das Ladegerät 5 beim nächsten Ladevorgang ausführen.
Beim Vollladevorgang V wird der Energiespeicher 2 bis zu einem Ladezustand von 100% geladen. Beim Teilladevorgang T hingegen wird der Energiespeicher 2 nur bis zu einem Ladezustand von einem Wert unter 100%, zum Beispiel 80%, geladen. Dadurch wird der Ladezustand in einem Bereich unterhalb des vollen Ladezustandes von 100% gehalten, um die Lebensdauer des Energiespeichers 2 zu verlängern.
Eine Anzeige 9, eine Schnittstelle 10 und ein Routenplaner 11 sind mit der Ladevorrichtung 3 verbunden. Die Anzeige 9 ermöglicht es, den jeweiligen Ladevorgang anzuzeigen. Mittels der Schnittstelle 10 kann einer der beiden Ladevorgänge, also Vollladevorgang V oder Teilladevorgang T, ausgewählt werden. Der Routenplaner 11 ermöglicht es, dass das Steuergerät 4 anhand einer von diesen festgelegten Routen ermittelt, ob ein Vollladevorgang V zur Absolvierung dieser Route bis zum nächsten Ladevorgang notwendig ist, oder ein Teilladevorgang T ausreichend für die Absolvierung dieser Route ist, sodass der Energiespeicher 2 nicht vollgeladen werden muss und seine Lebensdauer nicht unnötig verringert wird.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Laden des Energiespeichers 2 des Kraftfahrzeuges 1 aus 1 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Mittels der Schnittstelle 10 wird von dem Benutzer bzw. Fahrer des Kraftfahrzeuges 1 ein erster Ladevorgang ausgewählt. Vorliegend ist der erste Ladevorgang ein erster Teilladevorgang T.1. Bei einem konsekutiven Ladevorgang wählt der Fahrer des Kraftfahrzeuges 1 erneut einen Teilladevorgang T, also den zweiten Teilladevorgang T.2.
Dazu ist nicht erforderlich, dass der Benutzer jedes Mal aktiv den Teilladevorgang T auswählt, auch wenn dies möglich ist und eine entsprechende Aufforderung zur Auswahl auf der Anzeige 9 vor dem Ladevorgang oder Aussteigen aus dem Kraftfahrzeug 1 angezeigt werden kann. Es kann sich um eine permanent gewählte Einstellung handeln, die solange vorgegeben wird, wie nicht ein Vollladevorgang V gewählt wird oder aber etwa der Anteil am Ladezustand in Prozent für den Teilladevorgang T vom Benutzer verändert wird.
Vorstehendes gilt auch für den konsekutiven dritten Teilladevorgang T.3 bis zum X-ten Teilladevorgang T.X. Dadurch wird eine tatsächliche Anzahl X von konsekutiven Teilladevorgängen T vorgegeben und vom Ladegerät 3 ausgeführt. Durch diese tatsächliche Anzahl X von konsekutiven Teilladevorgängen T wird der Energiespeicher 2 des Kraftfahrzeuges 1 gegenüber alternativ möglichen Vollladevorgängen V geschont und seine Lebensdauer verlängert.
Parallel zur Vorgabe der Ladevorgänge mittels der Schnittstelle 10 zählt das Steuergerät 4 die tatsächliche Anzahl X der konsekutiven Teilladevorgänge T. Diese Zählung wird graphisch durch ein mathematisches Summenzeichen in 2 repräsentiert, entspricht in der vorliegenden Erläuterung aber auch X und könnte entsprechend dadurch ersetzt werden. Diese Zählung erfolgt zum Zwecke einer Prüfung P bzw. eines Vergleichs, die bzw. der parallel zu der Vorgabe der Ladevorgänge mittels der Schnittstelle 10 mitläuft.
In einem ersten Prüfschritt P.1, der parallel zur Vorgabe des Teilladevorganges T.1 stattfindet, wird geprüft, ob eine vorgegebene Anzahl Z von Teilladevorgängen T der tatsächlichen Anzahl X von konsekutiven Teilladevorgängen T, also der Summe der bisherigen nacheinander erfolgten Teilladevorgängen, entspricht. Diese Abfrage bzw. Prüfung wird in 2 als Gleichung repräsentiert. Die vorgegebene Anzahl Z wird zuvor in dem Steuergerät 4 hinterlegt. In dem Schritt P.1 wird die Gleichung nicht erfüllt. Mit anderen Worten entspricht die vorgegebene Anzahl Z nicht der tatsächlichen Anzahl X.
Dementsprechend geht die Prüfung in den Prüfschritt P.2 über. Dort wird die Prüfung wiederholt, wobei nun der Teilladevorgang T.2 hinzugekommen ist. Wenn Z ungleich 2 ist, ist auch in diesem Falle die Gleichung nicht erfüllt und die Prüfung geht in den Prüfschritt P.3 über. Schließlich, an einem Prüfschritt P.X angekommen, entspricht die vorgegebene Anzahl Z nun der tatsächlichen Anzahl X.
Beispielsweise könnte der Wert 10 für Z gewählt werden, sodass dies beim zehnten konsekutiven Teilladevorgang T der Fall wäre. Dabei sei angemerkt, dass ein beliebiger Vollladevorgang V nach einem der, in diesem Beispiel, ersten zehn konsekutiven Teilladevorgängen T hingegen die Zählung unterbrochen hätte und die Zählung des Steuergeräts 1 bei dem auf den Vollladevorgang V folgenden Teilladevorgang T von Neuem begonnen hätte.
Wenn nun der Benutzer erneut einen weiteren Teilladevorgang T vorgeben möchte oder wollen würde, wird dies von dem Steuergerät 4 unterbunden. Graphisch wird dieser Vorgang durch einen durchgestrichenen Pfeil repräsentiert. Stattdessen gibt das Steuergerät 4 einen Vollladevorgang V vor, um den Energiespeicher 2 wieder vollständig aufzuladen.
Anschließend beginnt dieses iterative Vorgehen des Zählens der tatsächlichen Anzahl X von konsekutiven Teilladevorgängen T und Prüfen bzw. Vergleichens mit der vorgegebenen Anzahl Z erneut, sofern der Benutzer einen solchen Teilladevorgang T vorgibt.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Energiespeicher
3: Ladevorrichtung
4: Steuergerät
5: Ladegerät
6: Ladebuchse
7: Ladestation
8: Ladekabel
9: Anzeige
10: Schnittstelle
11: Routenplaner
12: Elektromotor
T: Teilladevorgang
V: Vollladevorgang
P: Prüfschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009036943 A1 [0002]

Claims

Ladevorrichtung (3) mit einem Ladegerät (5) zum Laden eines Energiespeichers (2) eines Kraftfahrzeuges (1), wobei die Ladevorrichtung (3) ein Steuergerät (4) aufweist, das zum Vorgeben eines von dem Ladegerät (5) auszuführenden Ladevorganges in Form eines Vollladevorganges (V) oder eines Teilladevorganges (T) des Energiespeichers (2) eingerichtet ist, wobei das Ladegerät (5) den Energiespeicher (2) in dem Vollladevorgang (V) bis zu einem Ladezustand von 100% lädt und das Ladegerät (5) den Energiespeicher (2) in dem Teilladevorgang (T) bis zu einem Ladezustand von einem Wert unter 100% lädt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (3) ferner zum Rekalibrieren des Ladezustandes des Energiespeichers (2) derart eingerichtet ist, dass das Steuergerät (4) nach Ausführen einer vorgegebenen Anzahl (Z) von konsekutiven Teilladevorgängen (T) zumindest einen Vollladevorgang (V) vorgibt.
Ladevorrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) dazu eingerichtet ist, eine tatsächliche Anzahl (X) konsekutiver Teilladevorgänge (T) zu zählen, mit der vorgegebenen Anzahl (Z) von konsekutiven Teilladevorgängen (T) zu vergleichen und dem Ladegerät (5) einen Vollladevorgang (V) vorzugeben, wenn die tatsächliche Anzahl (X) konsekutiver Teilladevorgänge (T) der vorgegebenen Anzahl (Z) von konsekutiven Teilladevorgängen (T) entspricht.
Ladevorrichtung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilladevorgang (T) derart eingerichtet ist, dass die Ladevorrichtung (3) den Energiespeicher (2) bis zu einem Ladezustand von 80% oder weniger lädt.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Energiespeicher (2) und einer mit dem Energiespeicher (2) verbundenen Ladevorrichtung (3) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) eine mit dem Steuergerät (4) verbundene Schnittstelle (10) aufweist, die derart eingerichtet ist, dass ein Benutzer mittels der Schnittstelle (10) den Vollladevorgang (V) oder Teilladevorgang (T) vorgeben kann.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) derart eingerichtet ist, dass es nach Ausführen der vorgegebenen Anzahl (Z) von konsekutiven Teilladevorgängen (T) den Vollladevorgang (V) selbst dann vorgibt, wenn der Benutzer mittels der Schnittstelle (10) einen Teilladevorgang (T) ausgewählt hat.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (10) und das Steuergerät (4) derart eingerichtet sind, dass der Benutzer den Prozentwert des Ladezustandes im Teilladevorgang (T), bis zu dem der Energiespeicher (2) aufgeladen wird, bestimmen kann.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeige (9) des Kraftfahrzeuges (1) dazu eingerichtet ist, einen Hinweis auszugeben, wenn das Steuergerät (4) nach der definierten Anzahl von Teilladevorgängen (T) einen Vollladevorgang (V) vorgibt.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) mit einem Routenplaner (11) des Kraftfahrzeuges (1) verbunden oder einem fahrzeugexternen Routenplaner (11) verbunden oder verbindbar ist, wobei das Steuergerät (4) dazu eingerichtet ist, einen Teilladevorgang (T) vorzugeben, wenn eine Route des Routenplaners (11) auch mit einem einzig mittels des Teilladevorgangs (T) geladenen Energiespeichers (2) zurückgelegt werden kann.
Verfahren zum Laden eines Energiespeichers (2) eines Kraftfahrzeuges (1), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (a) Konsekutives Laden des Energiespeichers (2) in einem Teilladevorgang, in dem der Energiespeicher (2) bis zu einem Ladezustand von einem Wert unter 100% geladen wird, (b) Zählen einer tatsächlichen Anzahl (X) der konsekutiven Teilladevorgänge (T), (c) Vergleichen der tatsächlichen Anzahl (X) der konsekutiven Teilladevorgänge (T) mit einer vorgegebenen Anzahl (Z) von konsekutiven Teilladevorgängen (T), und (d) Laden des Energiespeichers (2) in einem Vollladevorgang (V), wenn die Anzahl (X) der konsekutiven Teilladevorgänge (T) der vorgegebenen Anzahl (Z) von konsekutiven Teilladevorgängen (T) entspricht.