DE102021006258A1 - Verfahren zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem Ladeprofil - Google Patents

Verfahren zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem Ladeprofil Download PDF

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Michael Schade
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem Ladeprofil (10, 12, 14), umfassend Ermitteln eines aktuellen Zustands, insbesondere eines aktuellen Ladezustands, des Hochvolt-Energiespeichers, Ermitteln einer Verfahrensvariante aus einer Gruppe von Verfahrensvarianten für die Auswahl des Ladeprofils (10, 12, 14), Auswählen des Ladeprofils (10, 12, 14) aus einer Mehrzahl von Ladeprofilen (10, 12, 14), Laden des Hochvolt-Energiespeichers nach dem ausgewählten Ladeprofil (10, 12, 14), wobei die Verfahrensvariante wenigstens abhängig von einem oder mehreren der folgenden ermittelt wird: einer Vorgabe eines Nutzers des Fahrzeugs zum Ladevorgang, dem aktuellen Zustand des Hochvolt-Energiespeichers, einem Nutzerverhalten, Informationen über eine Ladeinfrastruktur.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem Ladeprofil.
  • Im Gegensatz zum Betanken eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor, ist die nachgeladene Reichweite beim Schnelladen von Elektrofahrzeugen nicht nur von der Ladeleistung abhängig, sondern auch u.a. vom Füllstand der Batterie, dem sogenannten Ladezustand bzw. State of Charge (SoC). Die Ladeleistung verändert sich dadurch während des Ladevorgangs und ist somit nicht konstant. Die variable Ladeleistung bestimmt maßgeblich ein Ladeerlebnis für den Nutzer des Fahrzeugs, d.h. des Ladevorgangs, wie er sich für den Nutzer des Fahrzeugs darstellt, da sich die daraus resultierende nachgeladene Reichweite pro Zeit ebenfalls ändert. Insbesondere ist die nachgeladene Reichweite abhängig von dem Anfangs-SoC der Batterie.
  • Im Folgenden wird diese Abhängigkeit als Ladeprofil (elektrische Ladeleistung in Abhängigkeit des Ladezustands) bezeichnet. Das Ladeprofil wird durch die Batterietechnologie, durch die Auslegung des Ladesystems und durch die Kühlung des Hochvolt-Energiespeichers bestimmt. Veränderungen der Einzelkomponenten bzw. Zielanforderungen haben Rückwirkungen auf die Eigenschaften des Ladeprofils. Die Optimierung bestimmter Eigenschaften ist teils gegenläufig zu anderen Eigenschaften. Beispielweise erlaubt eine höhere Energiedichte größere Reichweiten, reduziert aber bei sonst gleichen Bedingungen die Ladeleistung.
  • Üblicherweise wird die Auslegung und damit das resultierende Ladeprofil zum Zeitpunkt der Entwicklung des Fahrzeugs festgelegt. Die Hersteller von batterieelektrischen Fahrzeugen nutzen üblicherweise unterschiedliche Auslegungen für ihre Fahrzeuge. Diese Auslegungen führen zu unterschiedlichen Ladeprofilen.
  • Die WO 2020/201008 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung eines Ladeprofils aus einer Vielzahl von Ladeprofilen für einen aktuellen Ladevorgang zum Laden eines elektrischen Energiespeichers. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines aktuellen Zustands des Energiespeichers; Ermitteln des Ladeprofils aus einer Vielzahl von Ladeprofilen basierend auf dem aktuellen Zustand des Energiespeichers; und Laden des Energiespeichers basierend auf dem ermittelten Ladeprofil.
  • Die US 2020/0361332 A1 offenbart ein Verfahren zum elektrischen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs an einem externen Ladegerät, wobei wenigstens eine Randbedingung insbesondere für einen anstehenden Ladevorgang des Energiespeichers von einem Nutzer des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, wobei weiter ein Ladestrom für den anstehenden Ladevorgang abhängig von der Randbedingung für den anstehenden Ladevorgang ermittelt wird und wobei der Ladevorgang in Abhängigkeit von dem ermittelten Ladestrom durchgeführt wird.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem Ladeprofil anzugeben.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem Ladeprofil vorgeschlagen, umfassend: Ermitteln eines aktuellen Zustands, insbesondere eines aktuellen Ladezustands, des Hochvolt-Energiespeichers, Ermitteln einer Verfahrensvariante aus einer Gruppe von Verfahrensvarianten für die Auswahl des Ladeprofils, Auswählen des Ladeprofils aus einer Mehrzahl von Ladeprofilen, Laden des Hochvolt-Energiespeichers nach dem ausgewählten Ladeprofil. Dabei wird die Verfahrensvariante wenigstens abhängig von einem oder mehreren der folgenden ermittelt: einer Vorgabe eines Nutzers des Fahrzeugs zum Ladevorgang, dem aktuellen Zustand des Hochvolt-Energiespeichers, einem Nutzerverhalten, Informationen über eine Ladeinfrastruktur.
  • Vorteilhaft kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Ladevorgang unter Berücksichtigung der momentanen Lade-Fahrsituation, dem sogenannten Use Case, sowie der technischen Beanspruchung und/oder Effizienz und Alterung des Ladesystems optimiert werden. Ziel ist dabei, die nachgeladene Reichweite innerhalb eines vorhersehbaren Zeitfensters für den momentanen Use Case zu optimieren, um beispielsweise die Gesamtreisezeit durch Reduzierung der Wartezeiten für den Ladevorgang zu minimieren.
  • Ein wesentliches Merkmal des vorgeschlagenen Verfahrens ist, dass das Ladeprofil an das Nutzerverhalten und/oder einen Nutzerwunsch angepasst wird. Dabei kann die Anpassung nicht nur manuell, sondern auch automatisiert erfolgen. Gegenläufige Anforderungen hinsichtlich nachgeladener Reichweite, maximaler Spitzenladeleistung, minimalem Kühlaufwand und maximaler Effizienz können vorteilhaft abgedeckt werden.
  • Das vorgeschlagene Verfahren bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber üblichen Ansätzen.
  • So kann eine günstige Anpassung des Ladeverhaltens an spezielle Anwendungsfälle hinsichtlich Ladezeit und Alterung der Batterie und damit eine Optimierung des Ladeerlebnisses, d.h. des Ladevorgangs, wie er sich für den Nutzer des Fahrzeugs darstellt, bei im Wesentlichen gleichem technischem Aufwand erfolgen.
  • Hohe Spitzenladeleistung können realisiert werden, auch wenn das Ladeprofil nicht zu optimalen Ladezeiten führt. Dem Nutzer entstehen jedoch durch das alternative Ladeprofil keine Nachteile.
  • Trotz hoher Spitzenleistungen muss die Kühlung nicht auf den Extremfall ausgelegt werden, um kurze Ladezeiten bei großen Ladehüben zu erzielen. Hierzu kann ein Ladeprofil gewählt werden, das zur optimalen Ladezeit führt, obwohl nicht die höchste Spitzenleistung erreicht wird.
  • Eine Alterung des Hochvolt-Energiespeichers kann reduziert werden durch geringere Ladeleistung und geringere thermische Belastung des Energiespeichers. Dennoch sind höhere Ladeleistungen mit einem alternativen Ladeprofil verfügbar, wenn ein so genannter Use Case dies erfordert.
  • So kann ein breites Spektrum für das Ladeverhalten auf einer Langstrecke unterstützt werden, um die Reisezeit zu minimieren. Ein Ladeprofil kann günstig sein bei hohem Energieverbrauch und/oder kurzen, aber häufigen Ladeaufenthalten. Ein alternatives Ladeprofil kann günstig sein, wenn längere und möglichst wenige, aber längere Ladeaufenthalte, beispielsweise für eine Erholungspause, verwendet werden.
  • Gegenläufigen Anforderungen hinsichtlich nachgeladener Reichweite, maximaler Peak-Leistung, minimalem Kühlaufwand und maximaler Effizienz können optimal abgedeckt bzw. je nach Anwendungsfall angepasst werden.
  • Eine Vor- und Nachkonditionierung des Hochvolt-Energiespeichers zur Erreichung der Spitzenleistung kann bezüglich des Energieverbrauchs effizienter gestaltet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Gruppe von Verfahrensvarianten wenigstens umfassen: eine erste Verfahrensvariante für eine manuelle Vorgabe des Nutzers des Fahrzeugs zum Ladevorgang, eine zweite Verfahrensvariante für eine automatisierte Auswahl des Ladeprofils, insbesondere über ein Navigationssystem des Fahrzeugs, und eine dritte Verfahrensvariante für eine automatische Auswahl des Ladeprofils über ein wissensbasiertes System, insbesondere über ein System künstlicher Intelligenz.
  • So kann bei der ersten Verfahrensvariante der Nutzer direkt auf die Auswahl des Ladeprofils Einfluss nehmen, indem er beispielsweise eine maximale Zeitspanne zum Nachladen einer größtmöglichen Reichweite vorgibt. In der zweiten Verfahrensvariante kann die Auswahl des Ladeprofils weitestgehend automatisiert erfolgen, indem das günstigste Ladeprofil abhängig von einer Nachladezeit, die das Navigationssystem für eine längere Reise vorsieht. In der dritten Verfahrensvariante kann ein wissensbasiertes System, welches beispielsweise das Verhalten des Nutzers kennt, abhängig von einem Use Case und/oder einem Nutzerverhalten das günstigste Ladeprofil wählen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ladeprofil wenigstens ein erstes Zeitintervall mit einer konstanten Ladeleistung und ein zweites Zeitintervall mit einer abfallenden Ladeleistung umfassen. Das erste Zeitintervall kann so günstig eine Spitzenleistung für den Ladevorgang vorsehen, welche über das gesamte Zeitintervall zur Verfügung gestellt wird, während im zweiten Zeitintervall zum weiteren Laden des restlichen Energieinhalts eine verminderte Ladeleistung eingesetzt wird, um beispielsweise die Temperatur des Hochvolt-Energiespeichers unter einer bestimmten Grenztemperatur zu halten.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Mehrzahl von Ladeprofilen wenigstens ein erstes Ladeprofil und ein zweites Ladeprofil umfassen, wobei das erste Ladeprofil ein erstes Zeitintervall mit einer kürzeren Zeitdauer und mit einer höheren Spitzenleistung aufweist als das zweite Ladeprofil. Zweckmäßigerweise kann so das erste Ladeprofil gewählt werden, wenn innerhalb einer begrenzten Zeitspanne die größtmögliche Energiemenge geladen werden soll, ums so eine größtmögliche weitere Reichweite des Fahrzeugs zu erzielen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das zweite Ladeprofil ein zweites Zeitintervall mit einer längeren Zeitdauer und mit einem flacheren Verlauf der Ladeleistung aufweisen als das erste Ladeprofil und insbesondere für ein batterieschonendes Laden des Hochvolt-Energiespeichers vorgesehen sein. Bei dem zweiten Ladeprofil kann der Schwerpunkt auf ein möglichst batterieschonendes Laden gelegt werden, wenn mehr Zeit für das Laden zur Verfügung steht. Dabei kann die Temperatur des Hochvolt-Energiespeichers beim Ladevorgang auf einem niedrigeren Wert gehalten und so die Alterung des Hochvolt-Energiespeichers verringert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann in der ersten Verfahrensvariante das Ladeprofil über eine Eingabe eines Eingabeparameters durch den Nutzer ermittelt werden. Insbesondere kann dabei der Eingabeparameter eine maximale Zeitdauer des Ladevorgangs umfassen. Auf diese Weise kann der Nutzer direkt Einfluss auf das ausgewählte Ladeprofil nehmen. Der Nutzer kann so über den Eingabeparameter beispielsweise die Zeit eingeben, die für den Ladevorgang zur Verfügung steht, und/oder eine Anforderung zum Schnellladen eingeben.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann in der zweiten Verfahrensvariante das Ladeprofil über die Bestimmung einer nachzuladenden Energiemenge zum Erreichen eines vorgegebenen Fahrziels, welches insbesondere über das Navigationssystem des Fahrzeugs bestimmt werden kann, und einer zur Verfügung stehenden Zeit für den Ladevorgang ermittelt werden. Abhängig von der Nachladezeit, die das Navigationssystem für eine Langstrecke vorsieht, kann das System so beim Anfahren einer Ladestation automatisch das günstigste Ladeprofil wählen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ladeprofil über eine Minimierung einer gesamten Fahrzeit zum Erreichen des vorgegebenen Fahrziels ermittelt werden. So können beispielsweise eine Anzahl der Ladeaufenthalte für das Nachladen der Batterie zusammen mit der an den verschiedenen Ladestationen zur Verfügung stehenden maximalen Ladeleistung minimiert werden, um so die gesamte Fahrzeit bis zum Erreichen des Fahrziels möglichst günstig zu gestalten.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann in der dritten Verfahrensvariante das Ladeprofil abhängig von dem Nutzerverhalten, und/oder einer aktuellen Ladesituation und Fahrsituation, und/oder einer vorgegebenen Verwendung des Fahrzeugs, insbesondere mittels Daten aus einem Navigationssystem des Fahrzeugs, mit einem wissensbasierten System, insbesondere einem System künstlicher Intelligenz ermittelt werden. So kann das wissensbasierte System, welches beispielsweise das Verhalten des Nutzers kennt, abhängig von einem Use Case und/oder einem Nutzerverhalten das günstigste Ladeprofil wählen. Diese Auswahl des Ladeprofils kann beispielsweise automatisch, ohne Interaktion mit dem Nutzer, erfolgen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ladeprofil abhängig von Informationen über eine auf der Fahrstrecke vorhandene Ladeinfrastruktur, insbesondere über eine maximale Ladeleistung und/oder Anzahl von Ladestationen, ermittelt werden. So kann günstigerweise die größtmögliche, an der Ladestation zur Verfügung stehende, Ladeleistung zur Berechnung der Ladeaufenthalte und/oder zur Auswahl der Ladeprofile mit einbezogen werden.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 Ein erstes und ein zweites Ladeprofil für das Verfahren zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 2 Ein erstes und ein zweites Ladeprofil für das Verfahren zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    • 3 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
  • 1 zeigt ein erstes und ein zweites Ladeprofil 10, 12 für das Verfahren zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Ladeprofile 10, 12 umfassen ein erstes Zeitintervall 20, 22 mit einer konstanten Ladeleistung P2, P1 und ein zweites Zeitintervall 24, 26 mit einer abfallenden Ladeleistung P3. Dabei weist das erste Ladeprofil 10 ein erstes Zeitintervall 20 mit einer kürzeren Zeitdauer und mit einer höheren Spitzenleistung P2 aufweist als das zweite Ladeprofil 12. Das zweite Ladeprofil 12 weist ein zweites Zeitintervall 24 mit einer längeren Zeitdauer und mit einem flacheren Verlauf der Ladeleistung P aufweist als das erste Ladeprofil 10. Das zweite Ladeprofil 12 ist insbesondere für ein batterieschonendes Laden des Hochvolt-Energiespeichers vorgesehen.
  • Die Ladeleistung beim ersten Ladeprofil 10 erreicht einen Spitzenwert P2, der während des ersten Zeitintervalls 20 gehalten wird und dann im zweiten Zeitintervall 24 sehr schnell wieder abfällt. Diese stärkere Abnahme der Ladeleistung P ist auf Grund der größeren thermischen Belastung des Hochvolt-Energiespeichers durch die hohe Spitzenladeleistung P2 vorteilhaft. Zu einem Zeitpunkt t1 erreicht die Ladeleistung P bereits den niedrigeren Wert P1 des zweiten Ladeprofils 12.
  • Das zweite Ladeprofil 12 erreicht einen niedrigeren Spitzenwert P1, der aber über ein längeres erstes Zeitintervall 22 gehalten wird. Danach fällt die Ladeleistung P im zweiten Zeitintervall 26 ebenfalls ab, jedoch sehr viel langsamer.
  • Das zweite Zeitintervall 24 beim ersten Ladeprofil 10 dauert länger als das zweite Zeitintervall 26 beim zweiten Ladeprofil 12, da beide Ladeprofile 10, 12 zum gleichen Zeitpunkt t3 beendet werden.
  • Zu einem Zeitpunkt t2 wird bei beiden Ladeprofilen 10, 12 ungefähr dieselbe Ladeleistung P3 erreicht. Danach bleibt die Ladeleistung längere Zeit auf diesem Wert, bis sie dann gegen Ende des Ladevorgangs nochmal leicht abfällt. Zu einem Zeitpunkt t3 wird bei beiden Ladeprofilen 10, 12 der Ladevorgang beendet.
  • 2 zeigt ein erstes und ein zweites Ladeprofil 14, 12 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das zweite Ladeprofil 12 entspricht dem zweiten Ladeprofil 12 in 1.
  • Das erste Ladeprofil 14 erreicht ebenfalls den Spitzenwert P2 der Ladeleistung P. Bei diesem ersten Ladeprofil 14 wird jedoch der Wert über dasselbe erste Zeitintervall 20, 22 gehalten wie beim zweiten Ladeprofil 12. Im zweiten Zeitintervall 24 fällt die Ladeleistung P über ein zweites Zeitintervall 24 ab, das länger dauert als das zweite Zeitintervall 26 beim zweiten Ladeprofil 12. Der Abfall der Ladeleistung P ist jedoch deutlich steiler als bei dem ersten Ladeprofil 10 in 1, sodass die Werte des zweiten Ladeprofils 12 im zweiten Zeitintervall 24, 26 sehr viel schneller und mit einer mittleren Ladeleistung P4 deutlich unterschritten werden. Diese stärkere Abnahme der Ladeleistung P ist auf Grund der größeren thermischen Belastung des Hochvolt-Energiespeichers durch die hohe Spitzenladeleistung P2, welche über ein längeres erstes Zeitintervall 20 anhält als bei dem Beispiel in 1, vorteilhaft. Dies führt auch zu einer längeren Ladezeit t4.
  • Das zweite Ladeprofil 12 endet wie in 1 bei dem Zeitpunkt t3, während das erste Ladeprofil 14 zu einem späteren Zeitpunkt t4 endet.
  • Die beiden ersten Ladeprofile 10, 14 zeigen einen sehr ähnlichen Verlauf der Ladeleistung P als Funktion der Zeit t. Die Ladeleistung beim ersten Ladeprofil 10, 14 erreicht einen Spitzenwert P2, der während des ersten Zeitintervalls 20 gehalten wird und dann im zweiten Zeitintervall 24 sehr schnell wieder abfällt. Diese stärkere Abnahme der Ladeleistung P ist auf Grund der größeren thermischen Belastung des Hochvolt-Energiespeichers durch die hohe Spitzenladeleistung P2 bedingt. Die einzelnen Zeitintervalle 20, 24 sind jedoch, abhängig von dem Zustand des Hochvolt-Energiespeichers, und/oder von dem Use Case, und/oder von dem Nutzerverhalten, und/oder von der zur Verfügung stehenden Ladeinfrastruktur parametrierbar.
  • Das zweite Ladeprofil 12 zeigt einen deutlich flacheren Verlauf der Ladeleistung, welche über ein längeres erstes Zeitintervall 22 gehalten wird und in einem zweiten Zeitintervall 26 nur langsam abfällt. Im Extremfall kann das zweite Ladeprofil 12 auch einen Verlauf mit einer weitgehend konstanten Ladeleistung P über die gesamte Ladezeit t3 halten.
  • Die ersten Ladeprofile 10, 14 der 1 und 2 können vorteilhaft verwendet werden, wenn eine Energiemenge für eine längere Reichweite des Fahrzeugs in einer relativ kurzen Zeit t1 bei dem Ladeprofil 10 und ungefähr 2 * t1 bei dem Ladeprofil 14 geladen werden soll, falls nicht mehr Zeit für den Ladevorgang zur Verfügung steht.
  • Das zweite Ladeprofil 12 kann verwendet werden für alle anderen Fälle, insbesondere, wenn batterieschonend geladen werden soll.
  • In 3 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • Das Verfahren zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem Ladeprofil 10, 12, 14, umfasst einen ersten Schritt S100, in welchem ein aktueller Zustand, insbesondere ein aktueller Ladezustand, des Hochvolt-Energiespeichers ermittelt wird.
  • In einem nächsten Schritt S102 wird eine Verfahrensvariante aus einer Gruppe von Verfahrensvarianten für die Auswahl des Ladeprofils 10, 12, 14 ermittelt. Die Verfahrensvariante wird wenigstens abhängig von einem oder mehreren der folgenden ermittelt: einer Vorgabe eines Nutzers des Fahrzeugs zum Ladevorgang, dem aktuellen Zustand des Hochvolt-Energiespeichers, einem Nutzerverhalten, Informationen über eine Ladeinfrastruktur.
  • Danach wird in einem weiteren Schritt S104 das Ladeprofil 10, 12, 14 aus einer Mehrzahl von Ladeprofilen 10, 12, 14 ausgewählt.
  • In Schritt S106 erfolgt das Laden des Hochvolt-Energiespeichers nach dem ausgewählten Ladeprofil 10, 12, 14.
  • Die Gruppe von Verfahrensvarianten umfasst wenigstens eine erste Verfahrensvariante für eine manuelle Vorgabe des Nutzers des Fahrzeugs zum Ladevorgang, eine zweite Verfahrensvariante für eine automatisierte Auswahl des Ladeprofils 10, 12, 14, insbesondere über ein Navigationssystem des Fahrzeugs, sowie eine dritte Verfahrensvariante für eine automatische Auswahl des Ladeprofils 10, 12, 14 über ein wissensbasiertes System, insbesondere über ein System künstlicher Intelligenz.
  • In der ersten Verfahrensvariante wird das Ladeprofil 10, 12, 14 über eine Eingabe eines Eingabeparameters durch den Nutzer ermittelt. Insbesondere kann der Eingabeparameter beispielsweise eine maximale Zeitdauer des Ladevorgangs umfassen.
  • Im einfachsten Fall kann der Nutzer manuell zwischen den verschiedenen Ladeprofilen auswählen. Wenn der Nutzer nur sehr wenig Zeit zum Nachladen hat, kann er beispielsweise ein erstes Ladeprofil 10, 14 wählen. In diesem Fall kann er innerhalb kürzester Zeit eine Energiemenge für eine möglichst große Reichweite des Fahrzeugs nachladen.
  • In der zweiten Verfahrensvariante wird das Ladeprofil 10, 12, 14 automatisiert ermittelt. Dies kann beispielsweise über die Bestimmung einer nachzuladenden Energiemenge zum Erreichen eines vorgegebenen Fahrziels, welches insbesondere über das Navigationssystem des Fahrzeugs bestimmt wird, und einer zur Verfügung stehenden Zeit für den Ladevorgang erfolgen.
  • Beispielsweise kann so das Ladeprofil 10, 12, 14 über eine Minimierung einer gesamten Fahrzeit zum Erreichen des vorgegebenen Fahrziels ermittelt werden.
  • Die Auswahl des Ladeprofils 10, 12, 14 erfolgt automatisiert, beispielsweise über das Navigationssystem des Fahrzeugs. Abhängig von der Nachladezeit, die das Navigationssystem für eine Langstrecke vorsieht, kann das System so beim Anfahren einer Ladestation automatisch das günstigste Ladeprofil wählen.
  • In der dritten Verfahrensvariante wird das Ladeprofil 10, 12, 14 mit einem wissensbasierten System, insbesondere einem System künstlicher Intelligenz ermittelt. Dies kann beispielsweise abhängig von dem Nutzerverhalten, und/oder einer aktuellen Ladesituation und Fahrsituation, und/oder einer vorgegebenen Verwendung des Fahrzeugs, insbesondere mittels Daten aus einem Navigationssystem des Fahrzeugs, erfolgen.
  • So kann das wissensbasierte System, welches beispielsweise das Verhalten des Nutzers kennt, abhängig von einem Use Case und/oder einem Nutzerverhalten das günstigste Ladeprofil 10, 12, 14 wählen. Diese Auswahl des Ladeprofils 10, 12, 14 kann beispielsweise automatisch, ohne Interaktion mit dem Nutzer, erfolgen.
  • Bei der zweiten und dritten Verfahrensvariante kann vorteilhaft der Alterungszustand des Hochvolt-Energiespeichers in die Auswahl des Ladeprofils 10, 12, 14 mit einbezogen werden.
  • Die drei Verfahrensvarianten können einzeln für sich oder in Kombination einer oder mehrerer Verfahrensvarianten ausgeführt werden.
  • In einer weiteren Verfahrensvariante, welche beispielsweise mit einer oder mehreren der anderen Verfahrensvarianten kombiniert werden kann, kann das Ladeprofil 10, 12, 14 abhängig von Informationen über eine auf der Fahrstrecke vorhandene Ladeinfrastruktur, insbesondere über eine maximale Ladeleistung und/oder Anzahl von Ladestationen, ermittelt werden.
  • So kann günstigerweise die größtmögliche, an der Ladestation zur Verfügung stehende, Ladeleistung zur Berechnung der Ladeaufenthalte und/oder zur Auswahl der Ladeprofile 10, 12, 14 mit einbezogen werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    erstes Ladeprofil
    12
    zweites Ladeprofil
    14
    erstes Ladeprofil
    20
    erstes Zeitintervall für erstes Ladeprofil
    22
    erstes Zeitintervall für zweites Ladeprofil
    24
    zweites Zeitintervall für erstes Ladeprofil
    26
    zweites Zeitintervall für zweites Ladeprofil
    P
    Ladeleistung
    P1
    Ladeleistung
    P2
    Ladeleistung
    P3
    Ladeleistung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2020/201008 [0005]
    • US 2020/0361332 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Laden eines Hochvolt-Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs mit einem Ladeprofil (10, 12, 14), umfassend - Ermitteln eines aktuellen Zustands, insbesondere eines aktuellen Ladezustands, des Hochvolt-Energiespeichers, - Ermitteln einer Verfahrensvariante aus einer Gruppe von Verfahrensvarianten für die Auswahl des Ladeprofils (10, 12, 14), - Auswählen des Ladeprofils (10, 12, 14) aus einer Mehrzahl von Ladeprofilen (10, 12, 14), - Laden des Hochvolt-Energiespeichers nach dem ausgewählten Ladeprofil (10, 12, 14), wobei die Verfahrensvariante wenigstens abhängig von einem oder mehreren der folgenden ermittelt wird: einer Vorgabe eines Nutzers des Fahrzeugs zum Ladevorgang, dem aktuellen Zustand des Hochvolt-Energiespeichers, einem Nutzerverhalten, Informationen über eine Ladeinfrastruktur.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gruppe von Verfahrensvarianten wenigstens umfasst - eine erste Verfahrensvariante für eine manuelle Vorgabe des Nutzers des Fahrzeugs zum Ladevorgang, - eine zweite Verfahrensvariante für eine automatisierte Auswahl des Ladeprofils (10, 12, 14), insbesondere über ein Navigationssystem des Fahrzeugs, - eine dritte Verfahrensvariante für eine automatische Auswahl des Ladeprofils (10, 12, 14) über ein wissensbasiertes System, insbesondere über ein System künstlicher Intelligenz.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ladeprofil (10, 12, 14) wenigstens ein erstes Zeitintervall (20, 22) mit einer konstanten Ladeleistung (P) und ein zweites Zeitintervall (24, 26) mit einer abfallenden Ladeleistung (P) umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Ladeprofilen (10, 12, 14) wenigstens ein erstes Ladeprofil (10) und ein zweites Ladeprofil (12) umfasst, wobei das erste Ladeprofil (10) ein erstes Zeitintervall (20) mit einer kürzeren Zeitdauer und mit einer höheren Spitzenleistung (P2) aufweist als das zweite Ladeprofil (12).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das zweite Ladeprofil (12) ein zweites Zeitintervall (24) mit einer längeren Zeitdauer und mit einem flacheren Verlauf der Ladeleistung (P) aufweist als das erste Ladeprofil (10) und insbesondere für ein batterieschonendes Laden des Hochvolt-Energiespeichers vorgesehen ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei in der ersten Verfahrensvariante das Ladeprofil (10, 12, 14) über eine Eingabe eines Eingabeparameters durch den Nutzer ermittelt wird, insbesondere wobei der Eingabeparameter eine maximale Zeitdauer des Ladevorgangs umfasst.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei in der zweiten Verfahrensvariante das Ladeprofil (10, 12, 14) über die Bestimmung einer nachzuladenden Energiemenge zum Erreichen eines vorgegebenen Fahrziels, welches insbesondere über das Navigationssystem des Fahrzeugs bestimmt wird, und einer zur Verfügung stehenden Zeit für den Ladevorgang ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem Anspruch 7, wobei das Ladeprofil (10, 12, 14) über eine Minimierung einer gesamten Fahrzeit zum Erreichen des vorgegebenen Fahrziels ermittelt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei in der dritten Verfahrensvariante das Ladeprofil (10, 12, 14) abhängig von dem Nutzerverhalten, und/oder einer aktuellen Ladesituation und Fahrsituation, und/oder einer vorgegebenen Verwendung des Fahrzeugs, insbesondere mittels Daten aus einem Navigationssystem des Fahrzeugs, mit einem wissensbasierten System, insbesondere einem System künstlicher Intelligenz ermittelt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ladeprofil (10, 12, 14) abhängig von Informationen über eine auf der Fahrstrecke vorhandene Ladeinfrastruktur, insbesondere über eine maximale Ladeleistung und/oder Anzahl von Ladestationen, ermittelt wird.
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