DE102021130553A1 - Thermische batterievorkonditionierung - Google Patents

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DE102021130553A1
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Nadav Baron
Lawrence P. Ziehr
Ravid Erez
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Abstract

Die thermische Batterievorkonditionierung umfasst die Zeitplanung einer thermischen Vorkonditionierung gemäß Benutzervoreinstellungen, Präferenzen und Batterie- und/oder Fahrzeugbedingungen und Profile. Die thermische Vorkonditionierung kann im Voraus von Aufladungsereignissen Aufladungszeit, Batteriezustand und Reichweite optimieren. Manuelle und vorhersagende intelligente Verfahren können eingesetzt werden, um einen vorbestimmten Bereich von Batteriepacktemperaturen zu erlangen und aufrechterhalten.

Description

  • EINFÜHRUNG
  • Fahrzeuge können ein wiederaufladbares Energiespeicherungssystem (Rechargeable Energy Storage System; RESS) umfassen, das mindestens einen Batteriepack umfasst, der aus mehreren Batteriemodulen und einer Vielzahl von einzelnen Batteriezellen konfiguriert sein kann. Die Batterieleistung kann verbessert und die Batterielebensdauer kann verlängert werden, wenn die Batterietemperatur innerhalb bestimmter Bereiche bei der Aufladung und Entladung aufrechterhalten wird. Zusätzlich zu Leistungs- und Langlebigkeitsvorteile des Aufrechterhaltens bestimmter Temperaturbereiche während der Aufladung und Entladung einer Batterie, kann die Aufladungszeit verringert werden, wenn sie innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs durchgeführt wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Verfahren zur Vorkonditionierung eines Batteriepacks in einem Fahrzeug ein Modell maschinellen Lernens umfassen, das eine Wahrscheinlichkeit eines Aufladungsereignisses bereitstellt, das mit Bezug auf eine Zeitdauer basierend auf einem aktuellen Fahrzeugort und zeitlicher Informationen stattfindet. Als Reaktion auf die Wahrscheinlichkeit, dass das Aufladungsereignis innerhalb eines vorbestimmten Zeitrahmens eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, kann eine bevorzugte Aufladungsstation und eine Dauer für ein thermisches Konditionierungsereignis bestimmt werden. Ein Wärmemanagementsystem kann gesteuert werden, um den Batteriepack auf einen vorbestimmten Temperaturbereich für die Dauer zu steuern.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das Modell maschinellen Lernens mit einem Trainingsdatensatz trainiert werden, der Fahrzeugnutzungsinformationen und zeitliche Informationen umfasst.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann die Fahrzeugnutzungsinformationen Ladestellenbesuche, Batteriepackreichweite, Fahrzeugursprung und Fahrzeugziel umfassen.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann der Trainingsdatensatz ferner mindestens eine Benutzerpräferenz umfassen.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann die mindestens eine Benutzerpräferenz mindestens eines von Aufladungszeit und Batteriepackreichweite umfassen.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann die Ausführung des Modells maschinellen Lernens getrennt von dem Fahrzeug stattfinden.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das Trainieren des Modells maschinellen Lernens getrennt von dem Fahrzeug stattfinden.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das Steuern des Wärmemanagementsystems eine Heizung des Batteriepacks umfassen.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das Steuern das Wärmemanagementsystem eine Kühlung der Batteriepack umfassen.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann der Trainingsdatensatz ferner einen Benutzerzeitplan umfassen.
  • In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann ein System zur Vorkonditionierung eines Batteriepacks in einem Fahrzeug ein Wärmemanagementsystem umfassen, das eine durch den Batteriepack gespeiste Batteriepackheizung, einen Prozessor und einen Speicher umfasst, der ein Computerprogramm enthält, das, wenn durch den Prozessor ausgeführt, ein Modell maschinellen Lernens veranlasst, ein Aufladungsereignis vorherzusagen, das mit Bezug auf die Zeitdauer basierend auf einem aktuellen Fahrzeugort und zeitlicher Informationen stattfindet, um eine bevorzugte Aufladungsstation zu bestimmen, eine Dauer für ein thermisches Konditionierungsereignis zu bestimmen und das Wärmemanagementsystem zu steuern, um den Batteriepack auf einen vorbestimmten Temperaturbereich für die Dauer zu steuern.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das Computerprogramm ein Modell maschinellen Lernens umfassen.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das Modell maschinellen Lernens ein Wahrscheinlichkeitsmodell und die Vorhersage des stattfindenden Aufladungsereignisses bezüglich der Zeit basierend auf einem aktuellen Fahrzeugort umfassen, und zeitliche Informationen können das Bereitstellen einer Wahrscheinlichkeit, dass das Aufladungsereignis innerhalb eines vorbestimmten Zeitrahmens stattfindet, basierend auf einem aktuellen Fahrzeugort und zeitlicher Informationen umfassen.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das Modell maschinellen Lernens getrennt von dem Fahrzeug trainiert werden.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann das Wahrscheinlichkeitsmodell getrennt von dem Fahrzeug mit einem Trainingsdatensatz trainiert werden, der Fahrzeugnutzungsinformationen und zeitliche Informationen umfassen kann.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale können die Fahrzeugnutzungsinformationen Ladestellenbesuche, Batteriepackreichweite, Fahrzeugursprung und Fahrzeugziel umfassen.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann der Trainingsdatensatz ferner mindestens eine Benutzerpräferenz umfassen.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale, kann die mindestens eine Benutzerpräferenz mindestens eine der Aufladungszeit und der Batteriepackreichweite umfassen.
  • In noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann ein Batterieelektrofahrzeug einen Controller, einen wiederaufladbaren Batteriepack und eine durch den Batteriepack gespeiste Batteriepackheizung umfassen. Der Controller kann konfiguriert sein, um mindestens eine Benutzerpräferenz, Fahrzeugnutzungsinformationen einschließlich eines aktuellen Fahrzeugorts und zeitliche Informationen zu empfangen. Der Controller kann konfiguriert sein, um eine Wahrscheinlichkeit eines Aufladungsereignisses, das innerhalb eines vorbestimmten Zeitrahmens stattfindet, basierend auf dem aktuellen Fahrzeugort und zeitlichen Informationen bereitzustellen. Und als Reaktion auf die Wahrscheinlichkeit, dass das Aufladungsereignis eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, kann der Controller konfiguriert sein, um eine bevorzugte Aufladungsstation für das Aufladungsereignis zu bestimmen, eine Dauer zur Stromversorgung der Batteriepackheizung durch den Batteriepack zu bestimmen, die ausreichend ist, um den Batteriepack in einen vorbestimmten Temperaturbereich innerhalb des vorbestimmten Zeitrahmens zu erwärmen, und die Batteriepackheizung mit dem Batteriepack für die Dauer zu speisen.
  • Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale kann der Controller ferner konfiguriert sein, um einen Benutzerzeitplan zu empfangen, und die Wahrscheinlichkeit, dass das Aufladungsereignis innerhalb eines vorbestimmten Zeitrahmens stattfindet, kann ferner auf dem Benutzerzeitplan basieren.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der Offenbarung sind ohne Weiters aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen genommen wird.
  • Figurenliste
  • Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten erscheinen beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung, wobei sich die detaillierte Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, in denen:
    • 1 beispielhafte eine Fahrzeughardware und eine Kommunikationsumgebung veranschaulicht, welche die vorliegenden offenbarten Verfahren und Einrichtungen betreffen; und
    • 2 einen Zeitplaner zur thermischen Batteriepackvorkonditionierung gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und ist nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch einzuschränken. In den Zeichnungen bezeichnen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale. Wie hier verwendet, bezeichnen die Begriffe Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuereinrichtung, Steuereinheit, elektronische Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe eine oder verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), elektronischen Schaltungen, Zentraleinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) und zugehörigen Speichern (Festwertspeichern (ROM), Direktzugriffsspeichern (RAM), elektrisch programmierbaren Festwertspeichern (EPROM), Festplatten usw.) oder Mikrocontrollern, die eine oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder -Routinen ausführen, kombinierten Logikschaltungen, Eingangs-/Ausgangsschaltungen und -geräten (E/A) und geeigneten Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen, Hochgeschwindigkeitstaktgebern, Analog-Digital- (A-D-) und Digital-Analog- (D-A-) Schaltungen und anderen Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Ein Steuermodul kann eine Vielzahl von Kommunikationsschnittstellen umfassen, darunter Punkt-zu-Punkt- oder diskrete Leitungen und drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen zu Netzwerken, die Weitverkehrsnetze und lokale Netzwerke, Netzwerke im Bereich der Fahrzeugsteuerung und werksinterne und servicebezogene Netzwerke umfassen. Die Funktionen des Steuermoduls gemäß dieser Offenbarung können in einer verteilten Steuerungsarchitektur unter mehreren vernetzten Steuermodulen ausgeführt werden. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe bezeichnen alle durch die Steuereinrichtung ausführbaren Befehlssätze, einschließlich Kalibrierungen, Datenstrukturen und Nachschlagetabellen. Ein Steuermodul kann einen Satz von Steuerroutinen umfassen, die ausgeführt werden, um beschriebene Funktionen bereitzustellen. Routinen werden beispielsweise von einer Zentraleinheit ausgeführt und sind in der Lage, Eingaben von Sensorgeräten und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktuatoren zu steuern. Routinen können in regelmäßigen Abständen während des laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ können Routinen als Reaktion auf das Auftreten eines Ereignisses, auf Softwareaufrufe oder bei Bedarf über Eingaben oder Anforderungen der Benutzeroberfläche ausgeführt werden.
  • Mit Bezugnahme auf 1 werden beispielhafte Fahrzeughardware und eine Kommunikationsumgebung veranschaulicht, welche die vorliegenden offenbarten Verfahren und Einrichtungen betrifft. Ein Fahrzeug 12 wird als ein Auto anschaulich dargestellt, es sollte jedoch anerkannt werden, dass ein beliebiges anderes Fahrzeug, einschließlich Motorräder, Lastwagen, Geländewagen (Sports Utility Vehicles; SUVs), Freizeitfahrzeuge (Recreational Vehicles; RVs), Seeschiffe, Flugzeuge usw., ebenfalls verwendet werden kann. Einiges der Fahrzeughardware 20 wird allgemein in 1 gezeigt und kann umfassen: eine Vielfalt von Netzwerken (VCMs), wie beispielsweise einen Empfänger 22 des globalen Navigationssatellitensystems (GNSS), ein Karosseriesteuermodul (Body Control Module; BCM) 24, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30, Fahrzeug-Benutzerschnittstellen 50-56, ein RESS einschließlich eines Batteriepacks 62, ein Batteriemanagementsystem einschließlich eines Batteriepacksteuermoduls (Battery Pack Control Module; BPCM) 64, ein Batteriepack-Wärmemanagementsystem (Thermal Management System; TMS) 66 und andere VCMs 28, die Funktionen bezogen auf verschiedene Fahrzeugsysteme (z.B., Chassis, Lenken, Bremsen, Kommunikationen, Navigation, Infotainment, Energiemanagement, Antrieb usw.) durchführen. Einiges oder alles der unterschiedlichen Fahrzeughardware kann zur Kommunikation miteinander über einen oder mehrere Kommunikationsbusse 58 gekoppelt sein. Der Kommunikationsbus 58 kann die Fahrzeugelektronik mit Netzwerkverbindungen unter Verwendung eines oder mehrerer Netzwerkprotokolle versehen. Beispiele von geeigneten Netzwerkverbindungen umfassen ein Controllerbereichsnetzwerk (Controller Area Network; CAN) (CAN), einen medienorientierter Systemtransfer (Media-oriented System Transfer; MOST), ein lokales Zwischenverbindungsnetzwerk (Local Interconnection Network; LIN), ein Lokalbereichsnetzwerk (Local Area network; LAN) und andere geeignete Netzwerkverbindungen, wie beispielsweise Ethernet oder andere, die mit bekannten ISO-, SAE- und IEEE-Standards und Spezifikationen übereinstimmen, um nur einige zu nennen. In anderen Ausführungsformen kann jedes der VCMs unter Verwendung eines drahtlosen Netzwerks kommunizieren und kann geeignete Hardware, wie beispielsweise Schaltungen der drahtlose Kurzstreckenkommunikation (Short Range Wireless Communication; SRWC), umfassen.
  • In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Fahrzeug 12 ein Batterieelektrofahrzeug (Battery Electric Vehicle; BEV), welches das RESS für Antrieb sowie auch andere Fahrzeugelektrolasten verwenden kann. Das BPCM 64 kann mit einen Antriebssystemsteuermodul integriert sein, um BEV-Antriebsstrangfunktionen zu verwalten, einschließlich Steuern des Raddrehmoments und Batteriepackaufladung. In anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 12 ein Hybrid (z.B., ein Plugin-Hybridelektrofahrzeug (Plugin Hybrid Electric Vehicle; PHEV) oder ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (Internal Combustion Engine; ICE) sein. Der Batteriepack 62 für BEVs und PHEVs kann mindestens ein Hochspannungsbatteriemodul, beispielsweise bei etwa 400 Volt Nennklemmenspannung umfassen. Der Batteriepack 62 kann mehrere Hochspannungsbatteriemodule umfassen. Mehrere Hochspannungsbatteriemodule können während Fahrzeugantriebszeiträumen parallel und seriell während Nachladezeiträumen konfiguriert sein. Hochspannungsbatteriemodule dienen primär Fahrzeugantriebs-Systemkomponenten, wie beispielsweise Traktionsmotoren. Bestimmte Hochleistungs-Fahrzeugzubehörlasten, beispielsweise elektrisch angetriebene Klimaanlagenkompressoren oder Fahrzeugkabinenheizungen, können ebenfalls durch Hochspannungsbatteriemodule bedient werden. BEVs und PHEVs können mindestens ein Niederspannungsbatteriemodul mit beispielsweise etwa 12 Volt Nennklemmenspannung umfassen. Ein Niederspannungsbatteriemodul kann Fahrzeuglasten bei Spannungen versorgen, die deutlich unter der Spannung des Hochspannungsbatteriemoduls erfordern. Derartige Fahrzeuglasten können beispielsweise Motorstart, Fahrzeugbeleuchtung, Infotainment, Zubehörmotoren, Widerstands- oder PTC-Heizlasten, wie beispielsweise Scheibenentfroster/- enteiser oder Sitzheizungen sowie Steuerelektronik einschließlich verschiedener VCMs umfassen. ICE-Fahrzeuge können lediglich ein Niederspannungsbatteriemodul umfassen, um Niederspannungsfahrzeuglasten zu bedienen. Das RESS kann eine Batterietrenneinheit (Battery Disconnect Unit (BDU) (nicht veranschaulicht) umfassen, um verschiedene Rekonfigurationen von und unter mehreren Batteriemodulen eines Batteriepacks 62 zu bewirken. Beispielsweise kann ein BDU-Hochspannungsbatteriemodul von einem Batteriepack 62 bei einer Gesamtklemmspannung (z.B., 400 Volt) für Antrieb und bei einer anderen Gesamtklemmspannung (z.B., 800 Volt) für schnelle DC-Aufladung (DCFC) außerhalb des Fahrzeugs selektiv konfigurieren. Eine BDU kann in einer oder mehreren steuerbaren Einheiten integriert sein oder physisch und funktional verschiedenartig innerhalb Komponenten oder Subsystemen, beispielsweise innerhalb der Umschließungsverpackung des Batteriepacks 62, verteilt sein.
  • Das BPCM 64 kann verschiedene Metriken innerhalb des Batteriepacks überwachen, einschließlich beispielsweise (einschließlich Batteriemodule und Batteriezellen) Spannung, Strom und Temperatur des Batteriepacks 62. Das BPCM 64 kann aus derartigen Metriken den Ladezustand (SOC), den Alterungszustand (SOH) und die Temperatur des Batteriepacks 62 (einschließlich der Batteriemodule und Batteriezellen) bestimmen. Das SOC kann verwendet werden, um Batteriepackreichweite gemäß bekannter Algorithmen und Modelle unter Berücksichtigung historischer Nutzung, Fahrmustern, geplanter Reiserouten und anderen Metriken zu bestimmen.
  • Das TMS 66 des Batteriepacks kann bidirektionale Wärmetransfers in und aus dem Batteriepack 62 umfassen. Der Batteriepack TMS 66 kann beispielsweise eine Kühlplatte zum Dissipieren von Wärme von dem Batteriepack und Heizvorrichtungen mit positivem Wärmekoeffizienten (Positive Thermal Coefficients; PTCs)) umfassen, die beide bevorzugt innerhalb des Batteriepacks 62 unterhalb von oder zwischen Batteriemodulen integriert sind. Andere Erwärmungstechnologien einschließlich Widerstandserwärmung können eingesetzt werden. Die Kühlplatte kann Fluid umfassen, das dadurch und durch einen externen Kühlkreislauf zirkuliert. Der Kühlkreislauf kann einen elektrisch angetriebenen Kältemittelverdichter umfassen. Der Batteriepack 62 ist die Quelle elektrischer Energie für die Erwärmung und Kühlung das Batteriepack, wobei beide dieser zu einer Verringerung der Aufladung des Batteriepacks 62 und SOC-Verringerung führen werden. Der Batteriepack TMS 66 kann einen integrierten Controller oder ein oder mehrere VCMs umfassen, einschließlich eines BCM 24 oder BPCM 64, um Steuerungen zu implementieren, die das Wärmemanagement des Batteriepacks betreffen. Beispielsweise kann das BPCM 64 die elektrische Erwärmung des Batteriepacks durch Steuern der leitenden Zustände der PTC-Heizvorrichtungen steuern. Beispielsweise kann das BPCM 64 die Batteriepackkühlung durch Steuern des Zustands der Fluidströmung des Kühlkreislaufs. Es ist anerkannt, dass Zieltemperaturen für den Batteriepack mittels der steuerbaren Batteriepack-Erwärmungs- und Kühlungseinrichtung des TMS des Batteriepacks erreicht werden können. In einer Ausführungsform wird vor einem Batteriepack-Aufladungsereignis der Batteriepack auf eine vorbestimmte Zieltemperatur vorkonditioniert.
  • Die VCMs können eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren empfangen und Busdaten gemeinsam nutzen und die Eingaben verwenden, um Diagnose-, Überwachungs-, Steuerungs-, Berichts- und/oder anderen Funktionen durchzuführen, die verschiedene Fahrzeugsysteme betreffen. Jedes der VCMs 28 ist durch den Kommunikationsbus 58 mit den anderen VCMs sowie auch mit der Kommunikationsvorrichtung 30 verbunden. Ein oder mehrere VCMs 28 können periodisch oder gelegentlich ihre Software oder Firmware aktualisiert haben und in einigen Ausführungsformen können derartige Aktualisierungen Over-the-Air (OTA) sein, die von einem Computer 78 oder einer Backend-Einrichtung 80 über das entfernte Netzwerk 76 und die Kommunikationsvorrichtung 30 empfangen werden. Das entfernte Netzwerk 76 wird verstanden, von dem Fahrzeug 12 getrennt zu sein. Wie von Fachleuten verstanden, sind die oben erwähnten VCMs lediglich Beispiele von einigen der Module, die in dem Fahrzeug 12 verwendet werden können.
  • Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 ist imstande, Daten über eine drahtlose Nahbereichskommunikation (Short Range Wireless Communication; SRWC) und/oder über zellulare Netzwerkkommunikationen durch Verwendung eines zellularen Chipsatzes 34 zu kommunizieren, wie in der veranschaulichten Ausführungsform dargestellt. In einer Ausführungsform ist die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 ein VCM, das verwendet werden kann, um mindestens einen Teil der hier offenbarten Verfahren auszuführen. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 eine SRWC-Schaltung 32, einen zellularen Chipsatz 34, einen Prozessor 36, einen Speicher 38 und Antennen 33 und 35. In einer Ausführungsform kann die drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 ein alleinstehendes Modul sein oder in anderen Ausführungsformen kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 als ein Teil von einem oder mehreren anderen VCMs aufgenommen oder umfasst sein, wie beispielsweise ein Mittelkonsolenmodul (Center Stack Module; CSM), ein Karosseriesteuermodul BCM 24, ein Infotainmentmodul, eine Head-Einheit und/oder ein Gateway-Modul. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 kann mit dem GNSS-Empfänger 22 integriert sein, so dass beispielsweise der GNSS-Empfänger 22 und die Kommunikationsvorrichtung 30 im Gegensatz zu einer Verbindung über den Kommunikationsbus 58 direkt miteinander verbunden sind.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Kommunikationsvorrichtung 30 konfiguriert sein, um drahtlos gemäß einem oder mehreren Protokollen der drahtlosen Nahbereichskommunikation (Short-Range Wireless Communication; SRWC) zu kommunizieren, wie beispielsweise für eine beliebige der Wi-Fi™, WiMAX™, Wi-Fi Direct™, anderen IEEE 802.11 Protokollen, ZigBee™, Bluetooth™, Bluetooth™ Low Energie (BLE), Ultrabreitband- oder Nahfeldkommunikation (NFC). Die Schaltung der drahtlosen Nahbereichskommunikation (SRWC) 32 ermöglicht der Kommunikationsvorrichtung 30, SRWC-Signale zu übertragen und zu empfangen. Die SRWC-Schaltung kann der Vorrichtung 30 ermöglichen, sich mit einer anderen SRWC-Vorrichtung zu verbinden. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen die Kommunikationsvorrichtung einen zellularen Chipsatz 34 enthalten, um dadurch der Vorrichtung zu ermöglichen, über ein oder mehrere zellulare Protokollen zu kommunizieren, wie beispielsweise jene, die von einem zellularen Trägersystem 70 verwendet werden. In einem derartigen Fall wird die Kommunikationsvorrichtung Benutzergerät (User Equipment; UE), das beim Ausführen zellularer Kommunikationen über das zellulare Trägersystem 70 nützlich sind.
  • Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 kann dem Fahrzeug 12 ermöglichen, mit einem oder mehreren entfernten Netzwerken 76 und einer oder mehreren Backend-Einrichtungen 80 oder dem Computer 78 über paketvermittelte Daten in Kommunikation zu sein. Diese paketvermittelte Datenkommunikation kann durch Verwendung eines drahtlosen Zugriffspunkt separat von dem Fahrzeug ausgeführt werden, der beispielsweise mit einem Weitbereichsnetzwerk über einen Router oder ein Modem verbunden ist. Wenn für paketvermittelte Datenkommunikation verwendet, wie beispielsweise TCP/IP, kann die Kommunikationsvorrichtung 30 mit einer statische IP-Adresse konfiguriert sein oder ist einrichtbar, um eine zugewiesene IP-Adresse von einer anderen Vorrichtung auf dem Netzwerk automatisch zu empfangen, wie beispielsweise von einem Router oder von einem Netzwerkadressenserver. Paketvermittelte Datenkommunikationen können ebenfalls über Verwendung eines zellularen Netzwerks ausgeführt werden, das durch die Vorrichtung 30 zugänglich sein kann. Die Kommunikationsvorrichtung 30 kann über den zellularen Chipsatz 34 Daten über das zellulare Trägersystem 70 kommunizieren. In einer solchen Ausführungsform können Funkübertragungen verwendet werden, um einen Kommunikationskanal, wie beispielsweise einen Sprachkanal und/oder einen Datenkanal, mit dem drahtlosen Trägersystem 70 aufzubauen, so dass Sprach- und/oder Datenübertragungen über den Kanal empfangen und gesendet werden können. Daten können entweder über eine Datenverbindung, wie beispielsweise über Paket-Datenübertragung über einen Datenkanal, oder über einen Sprachkanal unter Verwendung in der Technik bekannten Techniken gesendet werden. Für kombinierte Dienste, die Sprachkommunikation sowie auch Datenkommunikation beinhalten, kann das System einen einzigen Anruf über einen Sprachkanal und einen Schalter benutzen, wie zwischen Sprach- und Datenübertragung über den Sprachkanal benötigt, wobei alle von diesen unter Verwendung von Fachleuten bekannten Techniken durchgeführt werden können.
  • Der Prozessor 36 kann jede Art von Vorrichtung sein, die imstande ist, elektronische Anweisungen einschließlich Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Host-Prozessoren, Controller, Fahrzeugkommunikationsprozessoren, ASICs usw. zu verarbeiten. Es kann ein fest zugeordneter Prozessor lediglich für die Kommunikationsvorrichtung 30 verwendet oder kann mit anderen Fahrzeugsystemen gemeinsam genutzt werden. Der Prozessor 36 kann verschiedene Arten von digital gespeicherten Anweisungen ausführen, wie beispielsweise Software- oder Firmwareprogramme, die im Speicher 38 gespeichert sind, die der Vorrichtung 30 ermöglichen, eine breite Vielfalt von Diensten bereitzustellen. Beispielsweise kann der Prozessor 36 Programme ausführen oder Daten verarbeiten, um mindestens einen Teil des hier erläuterten Verfahrens auszuführen. Der Speicher 38 kann ein temporärer Speicher mit Stromversorgung, ein beliebiges nichttransitorisches computerlesbares Medium oder eine andere Art von Speicher sein. Beispielsweise kann der Speicher eine beliebige einer Anzahl von unterschiedlichen Arten von RAM (Direktzugriffsspeicher, einschließlich verschiedene Typen von RAM (Schreib-Lese-Speicher, einschließlich verschiedener Typen von dynamischem RAM (DRAM) und statischem RAM (SRAM)), ROM (Nur-Lese-Speicher), Festkörperlaufwerken (SSDs) (einschließlich eines anderen Festkörperspeicherung wie beispielsweise Festkörperhybridlaufwerken (SSHDs)), Festplattenlaufwerken (HDDs), magnetischen oder optischen Plattenlaufwerken. Komponenten, die den zuvor beschriebenen ähnlich sind (Prozessor 36, Speicher 38, SRWC-Schaltung 32 und zellularer Chipsatz 34) können in anderen VCMs, einschließlich BCM 24 und BPCM 64, umfasst sein.
  • Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 30 ist mit dem Bus 58 verbunden und kann Daten von einem oder mehreren bordeigene Fahrzeugsensoren empfangen, gemeinsam genutzten Busdaten und Benutzereingaben. Das Fahrzeug kann diese Daten (oder andere Daten, hergeleitet von oder basierend auf diese Daten) an anderen Vorrichtungen oder Netzwerken senden, einschließlich entfernte Netzwerke 76 und einem oder mehreren Backend-Einrichtung 80 oder Computer 78. Und in einer anderen Ausführungsform kann die Kommunikationsvorrichtung 30 aufgenommen mit oder verbunden sein mit einem Navigationssystem, das geographische Karteninformationen einschließlich geographische Fahrbahnkartendaten umfasst. Das Navigationssystem kann kommunikativ mit dem GNSS-Empfänger 22 (entweder direkt oder über Kommunikationsbus 58) gekoppelt sein und kann eine bordeigene geographische Kartendatenbank umfassen, i lokale geographische Karteninformationen speichert. Diese lokalen geographischen Karteninformationen können in dem Fahrzeug bereitgestellt und/oder über eine entfernte Verbindung in eine geographische Kartendatenbank/Server heruntergeladen werden, wie beispielsweise Computer 78 und/oder Backend-Einrichtung 80 (einschließlich Server 82 und Datenbanken 84). Die bordeigene geographische Kartendatenbank kann geographische Karteninformationen speichern, die einem Ort oder einer Region des Fahrzeugs entsprechen, um keine große Datenmenge zu umfassen. Außerdem kann, wenn das Fahrzeug 12 in unterschiedliche Orte oder Regionen eintritt, kann das Fahrzeug die Fahrzeug-Backend-Services-Einrichtung 80 des Fahrzeugorts benachrichtigen (z.B., erhalten über Verwendung von GNSS-Empfänger 22) und als Reaktion auf das Empfangen des neuen Orts des Fahrzeugs kann der Server 82 Datenbanken 84 für die entsprechende geographische Karteninformationen abfragen, die dann an das Fahrzeug 12 gesendet werden kann.
  • Der GNSS-Empfänger 22 empfängt Funksignale von einer Konstellation aus GNSS-Satelliten. Wie in der Technik bekannt, kann der GNSS-Empfänger 22 für den Betrieb innerhalb einer gegebenen geopolitischen Region (z.B., Land) konfiguriert sein. Der GNSS-Empfänger 22 kann zur Verwendung mit verschiedene GNSS-Implementierungen konfiguriert sein, einschließlich des globalen Positionierungssystems (GPS) für die Vereinigten Staaten, BeiDou Navigation Satellite System (BDS) für China, Global Navigation Satellite System (GLONASS) für Russland, Galileo für die europäische Union und verschiedenen anderen Navigationssatellitensysteme. Beispielsweise kann der GNSS-Empfänger 22 ein GPS-Empfänger sein, der GPS-Signale von einer Konstellation aus GPS-Satelliten 68 empfangen kann. Und in einem anderen Beispiel kann der GNSS-Empfänger 22 ein BDS-Empfänger sein, der mehrere BDS-Signale von einer Konstellation aus BDS-Satelliten 68 empfängt. In beliebigen Implementierungen kann der GNSS-Empfänger 22 mindestens einen Prozessor und Speicher umfassen, der einen nichttransitorischen computerlesbaren Speicher umfasst, der Anweisungen (Software) speichert, die durch den Prozessor zum Ausführen der durch das GNSS-Empfänger 22 durchgeführten Verarbeitung zugänglich sind.
  • Der GNSS-Empfänger 22 kann verwendet werden, um Navigations- und andere positionsbezogene Dienste der Fahrzeugbedienungsperson und den Systemen bereitzustellen. Navigationsinformationen kann auf der Anzeige 50 (oder einer anderen Anzeige innerhalb des Fahrzeugs, wie beispielsweise einem Anwendungsprogramm auf einer mobilen Vorrichtung 90 oder einer Head-Up-Anzeige) oder verbal präsentiert werden, wie beispielsweise getan wird, wenn Navigation mit Routenführung zugeführt wird. Die Navigationsdienste können unter Verwendung eines fest zugeordneten Fahrzeugnavigationsmoduls (das Teil des GNSS-Empfängers 22 und/oder als ein Teil der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 oder eines anderen VCM aufgenommen sein kann) bereitgestellt werden oder einige oder alle Navigationsdienste können über die Kommunikationsvorrichtung 30 (oder einer anderen telematikfähigen Vorrichtung) ausgeführt werden, die in dem Fahrzeug installiert ist, wobei die Positions- oder Ortsinformationen an einen entfernten Ort für Zwecke des Ausstattens des Fahrzeuge mit Navigationskarten, Kartenanmerkungen und geographische Informationen System (GIS) Daten (Punkte von Interesse, Restaurants usw.), Routenberechnungen und dergleichen gesendet werden. Diese entfernten Orte können die Fahrzeug-Backend-Services-Einrichtung 80 oder ein anderes entferntes Computersystem sein, wie beispielsweise der Computer 78. Ebenfalls können neu aktualisierte Kartendaten, wie beispielsweise die in den Datenbanken 84 gespeicherten geographische Fahrbahnkartendaten, in den GNSS-Empfänger 22 (oder anderes VCM) von der Backend-Einrichtung 80 über die Fahrzeugkommunikationsvorrichtung 30 heruntergeladen werden.
  • Das BCM 24 kann verwendet werden, um verschiedene andere VCMs des Fahrzeugs zu steuern sowie auch Informationen betreffend anderer VCMs zu erhalten, einschließlich ihren aktuellen Zustand oder Status und Sensorinformationen. Das BCM 24 wird in der beispielhaften Ausführungsform von 1 als mit dem Kommunikationsbus 58 elektrisch gekoppelt gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann das BCM 24 integriert sein mit oder als Teil eines Mittelkonsolenmoduls (CSM) und/oder mit der Kommunikationsvorrichtung 30 integriert sein. Das BCM 24 kann einen Prozessor und Speicher umfassen, die dem Prozessor 36 und Speicher 38 der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 30 ähnlich sein können, wie hier offenbart. Das BCM 24 kann mit der drahtlosen Vorrichtung 30, einem Audiosystem 56, dem BPCM 64, dem TMS 66 und anderen VCMs 28 kommunizieren. Das BCM 24 kann einen Prozessor und einen Speicher umfassen, der von dem Prozessor zugänglich ist. Geeignete Speicher können einen nichttransitorischen computerlesbaren Speicher umfassen, der verschiedene Formen von nichtflüchtigen RAM und ROM umfasst. Software, die in dem Speicher gespeichert und durch den Prozessor ausführbar ist, ermöglicht dem BCM, eine oder mehrere Fahrzeugfunktionen oder Operationen zu leiten, einschließlich beispielsweise das Steuern der Zentralverriegelung, Heizung/Lüftung/Klima (HVAC) Funktionen, elektrischen Spiegel und/oder das Steuern verschiedener anderen Fahrzeugmodule. Beispielsweise kann das BCM 24 Signale an andere VCMs senden, wie beispielsweise eine Anfrage, um eine bestimmte Operation oder eine Anfrage für Sensorinformationen durchzuführen, und als Reaktion kann der Sensor dann die angefragten Informationen zurücksenden. Und das BCM 24 kann Daten von VCMs, Batteriepack 62 Informationen von dem BPCM 64, Batteriepack-Wärmemanagementinformationen von dem TMS 66 und von verschiedenen anderen Fahrzeugkomponenten und Systeminformationen von anderen VCMs empfangen. Die Daten können an die Kommunikationsvorrichtung 30 automatisch bei Empfangen einer Anfrage von der Vorrichtung/dem Computer, automatisch bei Erfüllung bestimmter Bedingungen oder periodisch (z.B., bei eingestellten Zeitintervallen) gesendet werden. Wie nachstehend ausführlicher erläutert, kann das BCM 24 mit einem oder mehreren Auslösern konfiguriert sein, die veranlassen, wenn eine Bedingung erfüllt ist, dass das BCM eine Operation durchführt, wie beispielsweise das Senden von Sensorinformationen an die Kommunikationsvorrichtung 30 (oder an eine andere Vorrichtung oder Entität, wie beispielsweise die Backend-Einrichtung 80). Auf diese Weise kann das BCM 24 Informationen basierend auf vorbestimmten oder vordefinierten Auslösern filtern und die gefilterten Informationen an andere VCMs, einschließlich der Kommunikationsvorrichtung 30, weitergeben.
  • Das Fahrzeug 12 umfasst mehrere Fahrzeugsensoren, die verschiedene Fahrzeugsysteme, Komponenten und Umgebung betreffen. Ebenfalls können bestimmte Fahrzeug-Benutzerschnittstellen 50-56 benutzt werden, um sich schnittstellenmäßig mit einem Benutzer zu verbinden. Im Allgemeinen können die Sensoren Informationen erhalten, die entweder den Betriebszustand des Fahrzeugs (den „Fahrzeugbetriebszustand“) oder die Umgebung des Fahrzeugs (den „Fahrzeugumgebungszustand“) betreffen. Die Sensorinformationen können beispielsweise an das BCM 24, das BPCM 64, das TMS 66, die Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 30 und anderen VCMs 28 über den Kommunikationsbus 58 gesendet werden. In einigen Ausführungsformen können die Sensordaten ebenfalls mit Metadaten, die Daten umfassen können, die den Sensor (oder die Art des Sensors) identifizieren, der die Sensordaten erfasst, einem Zeitstempel (oder anderen Zeitindikator) und/oder anderen Daten gesendet werden, welche die Sensordaten betreffen, jedoch die Sensordaten nicht bilden. Der „Fahrzeugbetriebszustand“ bezieht sich auf einen Zustand des Fahrzeugs, der den Betrieb des Fahrzeugs beinhaltet, was den Betrieb des Antriebsystems umfassen kann. Außerdem kann der Fahrzeugbetriebszustand den Fahrzeugzustand betreffend der mechanischen Operationen des Fahrzeugs oder elektrischen Zustände des Fahrzeugs umfassen. Der „Fahrzeugumgebungszustand“ bezieht sich auf einen Fahrzeugzustand, welcher das Innere der Kabine und den nahegelegenen Außenbereich betrifft, der das Fahrzeug umgibt. Der Fahrzeugumgebungszustand umfasst das Verhalten eines Fahrers, einer Bedienungsperson oder eines Fahrgastes, sowie auch Verkehrsbedingungen, Fahrbahnzustände und Merkmale und Zustände von Bereichen in der Nähe des Fahrzeugs.
  • Fahrzeug-Benutzerschnittstellen 50-56 können Fahrzeuginsassen mit einem Mittel zum Empfangen und Bereitstellen von Informationen versehen, die eine visuelle Anzeige 50, eine Drucktaste(n) 52, ein Mikrophon 54 und ein Audiosystem 56 umfassen. Wie hier verwendet, umfasst der Begriff „Fahrzeug-Benutzerschnittstelle“ jede geeignete Vorrichtung, die sowohl Hardware- als auch Softwarekomponenten umfassen, die auf dem Fahrzeug lokalisiert sind und einem Fahrzeugbenutzer ermöglichen, mit einer oder durch eine Komponente des Fahrzeugs zu kommunizieren. Fahrzeug-Benutzerschnittstellen 50-56 sind ebenfalls bordeigene Fahrzeugsensoren, die eine Eingabe von einem Benutzer oder andere sensorische Informationen empfangen können. Die Drucktaste(n) 52 ermöglicht(en) eine manuelle Benutzereingabe in die Kommunikationsvorrichtung 30, um andere Daten, eine Reaktion oder Steuereingaben bereitzustellen. Das Audiosystem 56 stellt einem Fahrzeuginsassen eine Audioausgabe zur Verfügung und kann ein fest zugeordnetes, alleinstehendes System oder Teil des primären Fahrzeugaudiosystems sein. Gemäß der hier gezeigten bestimmten Ausführungsform ist das Audiosystem 56 betriebsmäßig mit sowohl dem Kommunikationsbus 58 als auch einem Entertainmentbus gekoppelt (nicht gezeigt) und kann AM, FM und Satellitenradio, CD, DVD und andere Multimedia-Funktionalität bereitstellen. Diese Funktionalität kann in Verbindung mit oder unabhängig von einem Infotainmentmodul bereitgestellt werden. Das Mikrophon 54 stellt der Kommunikationsvorrichtung 30 eine Audioeingabe zur Verfügung, um den Fahrer oder anderen Insassen zu befähigen, Sprachbefehle bereitzustellen und/oder Freisprechen über das drahtlose Trägersystem 70 auszuführen. Für diesen Zweck kann es mit einer in der Technik bekannten bordeigenen automatisierten Sprachverarbeitungseinheit verbunden sein, die Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface; HMI)-Technologie (z.B., einen Dialogmanager) benutzt. Visuelle Anzeige 50 ist bevorzugt eine graphische Anzeige und kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Eingabe- und Ausgabefunktionen bereitzustellen. Die visuelle Anzeige 50 kann beispielsweise ein Touch-Screen auf dem Armaturenbrett oder eine Head-Up-Anzeige sein. Verschiedene andere Fahrzeug-Benutzerschnittstellen können ebenfalls benutzt werden, wie beispielsweise die mobile Vorrichtung 90, da die Schnittstellen von 1 beispielhaft und nicht beschränkend sind.
  • Ein Benutzer des Fahrzeugs 12 kann eine oder mehrere Fahrzeug-Benutzerschnittstellen 50-56 verwenden, um Informationen einzugeben, wie beispielsweise Präferenzen und Einstellungen für verschiedene Fahrzeugsystemanpassungen. In einer Ausführungsform kann der Benutzer eine oder mehrere Fahrzeug-Benutzerschnittstellen 50-56 betätigen, die dann eingegebene Informationen beispielsweise an das BCM 24, das BPCM 64, das TMS 66, die Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 30 und anderen VCMs 28 liefern können. Die Kommunikationsvorrichtung 30 kann dann beispielsweise diese Informationen an die Backend-Einrichtung 80 unter Verwendung das zellularen Chipsatzes 34 oder anderen Kommunikationsmittel senden. In einer Ausführungsform kann der Benutzer die visuelle Anzeige 50 verwenden, um ein gewünschtes Ziel einzugeben, zu dem Benutzer gerne fahren würde, beispielsweise eine Aufladungsstation. Das Ziel kann eine Straßenadresse umfassen oder kann einen Punkt von Interesse oder anderen geographischen Indikator umfassen. Das Ziel kann in vielen Formen dargestellt werden, wie beispielsweise durch geographische Koordinaten oder Textdaten, die in einer Fahrzeug-Navigationsanforderungsnachricht verkörpert sind. Ein Abfahrtsort kann ebenfalls in der Fahrzeug-Navigationsanforderungsnachricht spezifiziert sein. Der Abfahrtsort kann von dem Benutzer über die Fahrzeug-Benutzerschnittstellen spezifiziert werden oder kann bestimmt oder voreingestellt werden, um der aktuelle Ort des Fahrzeugs zu sein, der unter Verwendung des GNSS-Empfängers 22 oder durch Verwendung anderer Ortsdiensten bestimmt werden kann. Diese Fahrzeug-Navigationsanforderungsnachricht kann dann unter Verwendung der Kommunikationsvorrichtung 30 (z.B., durch SRWC-Schaltungen 32 oder den zellularen Chipsatz 34) an die Backend-Einrichtung 80 oder ein anderes entferntes Rechensystem (z.B., den Computer 78) gesendet werden, das dann dem Fahrzeug 12 Navigationsinformationen bereitstellen kann. Diese Navigationsinformationen kann auf der visuellen Anzeige 50 angezeigt werden oder kann unter Verwendung von anderen Fahrzeug-Benutzerschnittstellen präsentiert werden, die verwendet werden können, um eine Ausgabe zu präsentieren. Die Navigationsinformationen können ein oder mehrere Routensegmente sowie auch geographische Fahrbahnkartendaten bereitstellen.
  • Das Drahtlosträgersystem 70 kann jedes geeignete Zellentelefonsystem sein. Das Trägersystem 70 wird als eines gezeigt, das einen Zellenturm 72 enthält; allerdings kann das Trägersystem 70 (z. B. in Abhängigkeit von der Zellentechnologie) eine oder mehrere der folgenden Komponenten enthalten: Zellentürme, Basis-Transceiver-Stationen, Mobilfunkvermittlungsstellen, Basisstationscontroller, entwickelte Knoten (z. B. eNodeBs), Mobilitätsmanagemententitäten (MMEs), bedienende und PGN-Gateways usw. sowie jegliche anderen Vernetzungskomponenten, die notwendig sein können, um das Drahtlosträgersystem 70 mit dem Festnetz 76 zu verbinden oder um das Drahtlosträgersystem mit einem Teilnehmergerät (UEs, die z. B. Telematikausrüstung in dem Fahrzeug 12 umfassen können) zu verbinden. Das Trägersystem 70 kann irgendeine geeignete Kommunikationstechnologie einschließlich der GSM/GPRS-Technologie, der CDMA- oder CDMA2000-Technologie, der LTE-Technologie usw. implementieren. Im Allgemeinen sind Drahtlosträgersysteme 70, ihre Komponenten, die Anordnung ihrer Komponenten, die Wechselwirkung zwischen den Komponenten usw. im Allgemeinen in der Technik bekannt.
  • Abgesehen von der Verwendung des Drahtlosträgersystems 70 kann ein anderes Drahtlosträgersystem in Form der Satellitenkommunikation verwendet werden, um eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit dem Fahrzeug bereitzustellen. Dies kann unter Verwendung eines oder mehrerer Kommunikationssatelliten (nicht gezeigt) und einer Aufwärtsstreckenübertragungsstation (nicht gezeigt) erfolgen. Die unidirektionale Kommunikation können z. B. Satellitenfunkdienste sein, bei denen Programminhalt (Nachrichten, Musik, usw.) durch die Aufwärtsstreckenübertragungsstation empfangen werden, für das Heraufladen gepackt werden und daraufhin an den Satelliten gesendet werden, der das Programm an Abonnenten rundsendet. Die bidirektionale Kommunikation können z. B. Satellitentelefoniedienste unter Verwendung des einen oder der mehreren Kommunikationssatelliten zum Weiterleiten von Telefonkommunikationen zwischen dem Fahrzeug 12 und der Aufwärtsstreckenübertragungsstation sein. Falls diese Satellitentelefonie verwendet wird, kann sie entweder zusätzlich zu dem Drahtlosträgersystem 70 oder an seiner Stelle genutzt werden..
  • Das Festnetz 76 kann ein herkömmliches landgestütztes Telekommunikationsnetz sein, das mit einem oder mehreren Festnetztelefonen verbunden ist und welches das Drahtlosträgersystem 70 mit einer entfernten Einrichtung 80 verbindet. Das Festnetz 76 kann z. B. ein öffentliches Fernsprechwählnetz (PSTN) wie beispielsweise das sein, das zur Bereitstellung fest verdrahteter Telefonie, paketvermittelter Datenkommunikationen und der Internetinfrastruktur verwendet wird. Ein oder mehrere Segmente des Festnetzes 76 könnten unter Verwendung eines verdrahteten Standardnetzes, eines Glasfaser- oder anderen optischen Netzes, eines Kabelnetzes, von Starkstromleitungen, anderer drahtloser Netze wie beispielsweise drahtloser lokaler Netze (WLANs), von Netzen, die drahtlosen Breitbandzugang (BWA) bereitstellen oder irgendeiner Kombination davon implementiert sein.
  • Der Computer 78 umfasst mindestens einen Prozessor und Speicher und kann über ein privates oder öffentliches Netzwerk, wie beispielsweise das Internet, zugänglich sein. In einer Ausführungsform kann der Computer 78 für einen oder mehrere Zwecke verwendet werden, wie beispielsweise zum Bereitstellen von Navigationsdiensten an mehrere Fahrzeuge und anderen elektronischen Netzwerkrechenvorrichtungen, die das Fahrzeug 12 und die persönliche mobile Vorrichtung 90 umfassen. Der Computer 78 kann beispielsweise sein: ein Computer in einem Kundendienstzentrum, bei dem Diagnoseinformationen und andere Fahrzeugdaten von dem Fahrzeug für entfernte Datenverarbeitungsdienste bezogen auf das Fahrzeug 12 hochgeladen werden können, wie ferner hier beschrieben; ein Client-Computer, der von dem Fahrzeugbesitzer oder einem anderen Teilnehmer für solche Zwecke, wie das Zugreifen auf oder Empfangen von Bereitstellen von Fahrzeugdaten oder zum Einstellen oder Konfigurieren von Teilnehmerpräferenzen oder Steuern von Fahrzeugfunktionen verwendet wird; Aktualisieren und Beibehalten von Fahrzeugbetriebsmitteln einschließlich VCMs Software und Daten einschließlich Modellen; einen Carsharing-Server, der Registrierungen von mehreren Benutzern koordiniert, welche die Nutzung eines Fahrzeugs als Teil eines Carsharing-Dienstes beantragen; oder ein Speicherort eines Drittanbieters, dem oder von dem Fahrzeugdaten oder andere Informationen entweder durch Kommunizieren mit dem Fahrzeug 12 oder der Backend-Einrichtung 80 oder beiden bereitgestellt werden. Ein Computer 78 kann ebenfalls für das Bereitstellen von Internetkonnektivität, wie beispielsweise DNS-Dienste oder als ein Netzwerkadressenserver, verwendet werden, der DHCP oder ein anderes geeignetes Protokoll verwendet, um dem Fahrzeug 12 eine IP-Adresse zuzuweisen.
  • Die Fahrzeug-Backend-Services-Einrichtung 80 ist eine Backend-Einrichtung und ist an einem physischen Ort lokalisiert, der entfernt von dem Fahrzeug 12 lokalisiert ist. Die Fahrzeug-Backend-Services-Einrichtung 80 (oder kurz „Backend-Einrichtung 80“) kann ausgestaltet sein, die Fahrzeughardware 20 mit einer Anzahl von unterschiedlichen System-Backend-Funktionen durch Verwendung eines oder mehrerer elektronischer Server 82 zu versehen und kann in vielen Fällen Navigations-bezogene Dienste mehreren Fahrzeugen bereitstellen. In einer Ausführungsform stellt die Backend-Einrichtung 80 Routenvorschläge (oder eine geplante Route) bereit. Die Fahrzeug-Backend-Services-Einrichtung 80 umfasst einen Fahrzeug-Backend-Services-Server 82 und Datenbanken 84, die auf mehreren Speichervorrichtungen gespeichert sein können. Die Fahrzeug-Backend-Services-Einrichtung 80 kann irgendeine oder alle dieser verschiedenen Komponenten umfassen und jede dieser verschiedenen Komponenten ist bevorzugt miteinander über ein verdrahtetes oder drahtloses Lokalbereichsnetzwerk gekoppelt. Die Backend-Einrichtung 80 kann Daten über ein mit dem entfernten Netzwerk 76 verbundenes Modem empfangen und übertragen. Datenübertragungen können ebenfalls von drahtlosen Systemen, wie beispielsweise IEEE 802.11x, GPRS und dergleichen, ausgeführt werden. Der Fachmann wird verstehen, dass, obwohl lediglich eine Backend-Einrichtung 80 und ein Computer 78 in der veranschaulichten Ausführungsform dargestellt sind, zahlreiche entfernte Einrichtungen 80 und/oder Computer 78 verwendet werden können. Außerdem können mehrere Backend-Einrichtungen 80 und/oder Computer 78 geographisch verteilt und können jeweils Informationen und Dienste miteinander koordinieren, wie der Fachmann verstehen wird.
  • Der Server 82 und der Computer 78 können Computer oder andere Computervorrichtungen sein, die mindestens einen Prozessor und einen Speicher beinhalten. Die Prozessoren können jede Art von Vorrichtung sein, die fähig ist, elektronische Anweisungen zu verarbeiten, einschließlich Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, Hostprozessoren, Steuerungen, Fahrzeugkommunikationsprozessoren und anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs). Die Prozessoren können fest zugeordnete Prozessoren sein, die lediglich für den Server 82 oder den Computer 78 verwendet werden oder mit anderen Systemen gemeinsam genutzt werden können. Der mindestens eine Prozessor kann verschiedene Arten von digital gespeicherten Anweisungen ausführen, wie beispielsweise Software oder Firmware, die es dem Server 82 oder Computer 78 ermöglichen, eine weite Vielzahl von Diensten bereitzustellen. Diese Software kann in computerlesbaren Speicher gespeichert und kann ein beliebiges geeignetes nichttransitorisches, computerlesbares Medium sein. Beispielsweise kann der Speicher eine beliebige einer Anzahl von unterschiedlichen Arten von RAM (Random-Access Memory, einschließlich verschiedener Arten von dynamischem RAM (DRAM) und statischem RAM (SRAM)), ROM (Nur-Lese-Speicher), Festkörperlaufwerken (SSDs) (einschließlich anderer Festkörperspeicherung, wie beispielsweise Festkörperhybridlaufwerke (Solid State Hybrid Drives; SSHDs)), Festplattenlaufwerken (Hard Disk Drives; HDDs), magnetischen oder optischen Plattenlaufwerke sein. Für Netzwerkommunikationen (z.B., Intra-Netzwerkommunikationen, Inter-Netzwerkommunikationen einschließlich Internetverbindungen) können die Server eine oder mehrere Netzwerkschnittstellenkarten (Network Interface Cards; NICs) (einschließlich drahtloser NICs (WNICs)) umfassen, die verwendet werden können, um Daten an die und von den Computern zu transportieren. Diese NICs können dem einem oder mehreren Servern 82 oder Computern 78 ermöglichen, sich miteinander mit Datenbanken 84 oder anderen Netzwerkvorrichtungen einschließlich Routern, Modems und/oder Schaltern zu verbinden. In einer bestimmten Ausführungsform können die NICs (einschließlich WNICs) Servern 82 oder Computern 78 ermöglichen, SRWC-Verbindungen aufzubauen, und/oder können Ethernet(IEEE 802.3)-Ports umfassen, mit denen Ethernet-Kabeln verbunden werden können, die eine Datenverbindung zwischen zwei oder mehreren Vorrichtungen bereitstellen können. Die Backend-Einrichtung 80 kann eine Anzahl von Routern, Modems, Schaltern oder anderen Netzwerkvorrichtungen umfassen, die verwendet werden können, um Vernetzungsfähigkeiten, wie beispielsweise Verbinden mit dem entfernten Netzwerk 76 und/oder dem zellularen Trägersystem 70, bereitzustellen.
  • Die Datenbanken 84 können in mehreren Speichern, wie beispielsweise einem gespeisten temporären Speicher oder irgendeinem geeigneten nichttransitorischen computerlesbarem Medium gespeichert sein; diese enthalten verschiedene Typen von RAM (Schreib-Lese-Speicher, einschließlich verschiedener Typen von dynamischem RAM (DRAM) und statischem RAM (SRAM)), ROM (Nur-Lese-Speicher), Festkörperlaufwerken (SSDs) (einschließlich eines anderen Festkörperablagespeichers, wie beispielsweise Festkörperhybridlaufwerken (SSHDs)), Festplattenlaufwerken (HDDs), magnetischen oder optischen Plattenlaufwerken, die einen Teil oder die gesamte Software speichern, die notwendig ist, um die verschiedenen hier diskutierten Funktionen externer Vorrichtungen auszuführen. Eine oder mehrere Datenbanken 84 bei der fernen Einrichtung 80 können verschiedene Informationen speichern. Eine oder mehrere Datenbanken bei der Backend-Einrichtung 80 können verschiedene Informationen speichern und können geographische Fahrbahninformationsdatenbanken und andere Fahrzeuginformationsdatenbanken umfassen.
  • In einer Ausführungsform kann der Batteriepack 62 Lithiumchemie-basiert sein. Es ist bekannt, dass niedrige Temperaturen die Lithiumbatterieleistung verringern, die dann anfälliger gegen Beschädigung bei einer aggressiven Entladung sein kann. Auf ähnliche Weise ist bekannt, dass eine Entladung bei höherer Temperatur die Zykluslebensdauer verringern oder zu unerwünschter Belüftung von Lithiumbatterien führen kann. Andere unerwünschte Wirkungen auf den Batteriepack 62 können anfallen, wenn der Batteriepack 62 außerhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs entladen wird. Andere chemische Zusammensetzungen von Batterien weisen ähnliche Entladungstemperaturbelange auf und werden im Allgemeinen einen für die Entladung vorbestimmten bevorzugten Temperaturbereich aufweisen. Außerdem wird die Aufladung des Batteriepacks 62 bevorzugt innerhalb eines anderen vorbestimmten Temperaturbereichs aus ähnlichen Gründen erreicht. Ebenso können niedrige Temperaturen des Batteriepacks 62 die Zeitdauer erheblich erhöhen, die benötigt wird, um einen Batteriepack 62 wieder aufzuladen. Somit kann das TMS 66 aufgerufen werden, um den Batteriepack 62 zu erwärmen, wenn er unterhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs ist, und den Batteriepack 62 zu kühlen, wenn er oberhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs ist, und anderweitig den Batteriepack 62 innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs aufrechterhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das TMS 66 verwendet werden, um den Batteriepack 62 für effiziente Fahrzyklen vorzukonditionieren. Beispielsweise kann es vor einem Bewegungsvorgang des Fahrzeugs 12 wünschenswert sein, dass der Batteriepack 62 innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs für ein Fahrzyklus ist und das TMS 66 wird für diese Aufgabe verwendet. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das TMS 66 verwendet, um die Temperatur des Batteriepacks 62 auf einen vorbestimmten Bereich für ein Batterie-Wiederaufladungsereignis zu steuern. In einer Ausführungsform wird die Temperatur des Batteriepacks 62 gesteuert, um die konkurrierenden Aufgaben des SOC des Batteriepacks 62 und somit die Batteriepackreichweite und die gewünschte Batteriepacktemperatur zum Zeitpunkt des Aufladungsereignisses und somit die erforderliche Zeitdauer zu berücksichtigen, um den Batteriepack 62 aufzuladen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es allgemein wünschenswert, den Batteriepack 62 thermisch vorzukonditionieren, so dass das Fahrzeug 12 zu einer Aufladungsstation innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs für Aufladungsakzeptanz und unter Berücksichtigung des spezifischen Fahrzyklus und/oder Benutzerpräferenzen kommt. In einer Ausführungsform kann die Zeitsteuerung eines Fahrzyklus oder einer Fahrt manuell durch den Benutzer eingestellt werden. In einer anderen Ausführungsform kann diese Zeitsteuerung eines Fahrzyklus oder einer Fahrt vorausschauend bestimmt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine thermische Vorkonditionierung des Batteriepacks 62 in Erwartung eines Aufladungsereignisses durch eine Vielfalt von manuellen oder automatisierten Aufrufen erzielt werden. In einem manuellen Aufruf kann ein Benutzer manuell eine thermische Vorkonditionierung des Batteriepacks 62 in Vorbereitung für ein einsetzendes Aufladungsereignis anfragen. In einem automatisierten Aufruf ist der Benutzer im Allgemeinen und im Laufenden nicht direkt beim Anfordern der thermischen Vorkonditionierung des Batteriepacks 62 beteiligt; stattdessen kann ein automatisiertes System für das Aufrufen der thermischen Vorkonditionierung von der Batteriepack 62 in Vorbereitung für ein Aufladungsereignis beispielsweise basierend auf vorhersagender Intelligenz verantwortlich sein. Die vorhersagende Intelligenz kann in Komplexität und Umfang variieren. Beispielsweise können thermische Vorkonditionierung Anfragen von einem ereignisbasiertes Modell, von einem vorausschauenden zeitplanbasierten Modell, von eine Kombination von derartigen intelligenten Zeitplanern oder anderen Lernsystemen angesteuert werden.
  • Mit Bezugnahme auf 2 wird ein Zeitplaner für die thermische Batteriepackvorkonditionierung 200 in einem Blockdiagramm von Beziehungen und Abläufen zwischen Funktionsmodulen und Schritten dargestellt. Der Zeitplaner für die thermische Batteriepackvorkonditionierung 200 kann in einem oder mehreren fahrzeuggebundenen und nicht fahrzeuggebundenen Prozessoren des Fahrzeugs 12 (1) implementiert sein, wie ferner hier beschrieben. In einer Ausführungsform kann der Zeitplaner 200 in einem Computerprogramm (oder einer „Anwendung“) implementiert sein, das in einem computerlesbaren Medium verkörpert ist und Anweisungen umfasst, die von einem oder mehreren Prozessoren eines oder mehrerer Computern eines oder mehrerer Systeme nutzbar sind. Das Computerprogramm kann ein oder mehrere Softwareprogramme umfassen, die Programmanweisungen in Quellcode, Objektcode, ausführbaren Code oder anderen Formaten; ein oder mehrere Firmwareprogramme; oder Dateien der Hardware-Beschreibungssprache (Hardware Description Language; HDL); und irgendwelche programmbezogenen Daten umfassen. Die Daten können Datenstrukturen, Bibliotheken, Nachschlagetabellen oder Daten in jedem anderen geeigneten Format umfassen. Die Programmanweisungen können Programmmodule, Routinen, Programme, Objekte, Komponenten oder dergleichen umfassen. Das Computerprogramm kann auf einem Computer oder auf mehreren Computern in Kommunikation miteinander ausgeführt werden.
  • Der Zeitplaner für die thermische Batteriepackvorkonditionierung 200 kann einen Entscheidungseingabeblock 201 und einen Planungsblock 203 umfassen. Im Allgemeinen kann der Entscheidungseingabeblock 201 Benutzereingaben umfassen, die Einstellungen, Präferenzen, Anpassungen, Anfragen und dergleichen umfassen. In einer Ausführungsform kann ein Benutzer bei einem manuellen Einstellungsmodul 211 eine thermische Batteriepackvorkonditionierung direkt gemäß einer möglichen Zeitverzögerung (z.B., in 30 Minuten), gemäß einer einzigen oder wiederholbaren Tageszeit-/Datumeinstellung (z.B., 6 Uhr montagmorgens), gemäß einem Uhrzeit/Datum-Intervall (z.B., ungerade nummerierte Tage, jeden dritten Tag) oder gemäß anderen festen Zeitplanungseinstellungen manuell anfragen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Benutzer manuell thermische Batteriepackvorkonditionierung anfragen, um mit einer Benutzer-eingestellten Mindestbatteriepackreichweite zu koinzidieren. In derartigen Szenarien stellt der Benutzer einfach eine Einstellen-und-Vergessen-Anfrage bei einem manuellen Einstellungsmodul 211 bereit, das thermische Batteriepackvorkonditionierung gemäß der Einstellung aufrufen wird. Derartige manuelle Einstellungen können über die verschiedenen Fahrzeug-Benutzerschnittstellen 50-56 empfangen (1) und dem manuellen Einstellungsmodul 211 bereitgestellt werden. Beispielsweise können Benutzereinstellungen über Druckknöpfe 52, eine visuelle Anzeige 50, ein Mikrophon 54, ein Audiosystem 56 und einen Spracherkennung-/Dialogmanager, mobile Vorrichtungen 90 usw. bereitgestellt werden.
  • In einer anderen Ausführungsform kann sich ein automatisierter Aufruf von Batteriepackvorkonditionierung auf ein ereignisbasiertes Modul 213 des Entscheidungseingabeblocks 201 stützen. Das ereignisbasierte Modul 213 kann sich auf Benutzerpräferenzen beispielsweise zwischen oder unter verschiedene Benutzer spezifischen Präferenzen stützen. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Benutzer mindestens eine von einer begrenzten Anzahl von verfügbaren Präferenzen bei einem Präferenzmodul 212, wie beispielsweise Aufladungszeit (d.h. Minimieren der Zeitdauer bei der Aufladungsstation) und Batteriepackreichweite (Maximieren der Batteriepackreichweite) einstellen oder auswählen. Beispielsweise kann ein Benutzer unbestimmt hinsichtlich des Fahrens zu einer Aufladungsstation sein und kann somit vorzugsweise wünschen, eine höhere Batteriepackladung anstelle einer an einer Aufladungsstation zugebrachten kürzeren Zeitdauer aufrechtzuerhalten. In einem derartigen Szenario kann der Benutzer eine Batteriepackreichweite über die Aufladungszeit priorisieren oder auswählen. Eine einfache Auswahl einer Präferenz über einer anderen wird somit die ausgewählte Präferenz priorisieren. Mehrere Präferenzen können durch den Benutzer durch eine numerische Rangfolge oder eine ähnliche Einstellung priorisiert werden. Eine Fachmann in der Technik wird verstehen, dass persönliche Präferenzen eindimensional, mehrdimensional sein oder Grenzen und Bedingungen unterliegen können. Benutzerpräferenzen bei dem Präferenzmodul 212 können über verschiedene Fahrzeug-Benutzerschnittstellen empfangen und dem ereignisbasierten Modul 213 bereitgestellt werden. Beispielsweise können Benutzereinstellungen über Druckknöpfe 52, der visuellen Anzeige 50, dem Mikrophon 54, dem Audiosystem 56 und dem Spracherkennungs-/Dialogmanager, mobile Vorrichtungen 90 usw. bereitgestellt werden. Ein beispielhaftes System zum Verwalten von Benutzerpräferenzen wird in der im gemeinsamen Besitz befindlichen US-Patentveröffentlichung 2016/0180236 A1 offenbart, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Gemäß einer Ausführungsform kann das ereignisbasierte Modul 213 ein Datensammlungsmodul 215 umfassen, um Fahrzeugnutzungsinformationen beispielsweise hinsichtlich Ladestellenbesuche, Batteriepackreichweite, Routeninformation, wie beispielsweise Fahrzeugursprung und Ziel, und zeitlichen Informationen, wie beispielsweise Tageszeit und Wochentag, zu protokollieren. Gemäß einer Ausführungsform kann das ereignisbasierte Modul 213 ferner ein Lernmodul 217 umfassen, das ein Modell maschinellen Lernens zur Verwendung bei der Zeitplanung von Aufladungsereignissen bei gegebenem aktuellen Fahrzeugort und zeitlichen Bedingungen (z.B., Datum und Tageszeit) umfassen kann. In einer Ausführungsform kann das Modell maschinellen Lernens des Lernmoduls 217 ein probabilistisches Modell einer Wahrscheinlichkeit eines Aufladungsereignisses (Aufladungsereignis-Wahrscheinlichkeit (PrC)) an einer bekannten Aufladungsstation basierend auf dem aktuellen Fahrzeugort und zeitlichen Bedingungen (z.B., Datum und Uhrzeit) bereitstellen. Ein Fachmann wird verstehen, dass das Modell maschinellen Lernens des Lernmoduls 217 einen anfänglichen Trainingszeitraum erfordern kann, bei dem das Datensammlungsmodul 215 und das Lernmodul 217 statistisch signifikante Trainingsdatensätze von Fahrzeugnutzungsinformationen sammeln und die Lösungen des Modells maschinellen Lernens konvergieren können. Statistisch signifikante Trainingsdatensätze von Fahrzeugnutzungsinformationen können hinsichtlich Zeitdauer, Fahrzyklen, Aufladungszyklen oder anderen Metriken definiert sein. Beispielsweise kann eine häufige tägliche Fahrzeugnutzung von kurzen Fahrten mit seltenen Aufladungsereignisse das Protokollieren von Fahrzeugnutzungsinformationen erfordern, bevor Trainingsdatensätze ausreichend sind. Im Gegensatz dazu kann eine Fahrzeugnutzung mit einer häufigen täglichen erweiterten Fahrt mit einem oder mehreren täglichen Aufladungsereignissen einen kürzeren Zeitraum des Protokollierens von Fahrzeugnutzungsinformationen erfordern, bevor Trainingsdatensätze ausreichend sind. Danach kann das Datensammlungsmodul 215 einen zusätzlichen Datensatz von Fahrzeugnutzungsinformationen sammeln, um das trainierte Modell maschinellen Lernens des Lernmoduls 217 zu validieren. In anderen Ausführungsformen kann das Lernmodul 217 ein nicht probabilistisches Modell umfassen. In jedem Fall kann das Lernmodul 217 eine Art von Modell maschinellen Lernens umfassen, dass sich auf einen Trainingsdatensatz von Fahrzeugnutzungsinformationen des Datensammlungsmoduls 215 stützt. Das Datensammlungsmodul 215 fährt bevorzugt fort, um Fahrzeugnutzungsinformationen zu protokollieren und behält derartige Informationen in aktualisierten Datensätzen zur periodischen Validierung des trainierten Modells maschinellen Lernens des Lernmoduls 217 und zum Umtrainieren, wie es von dem System oder dem Benutzer periodisch aufgerufen werden kann. Das Modell maschinellen Lernens kann, einmal trainiert und validiert, in dem ereignisbasierten Modell 213 als ein ausführbares Modell 219 bereitgestellt werden.
  • In einer anderen Ausführungsform kann sich ein automatisierter Aufruf der Batteriepack-Vorkonditionierung auf ein zeitplanbasiertes Modul 221 des Entscheidungseingabeblocks 201 stützen. Ähnlich zu dem ereignisbasiertem Modul 213 kann sich das zeitplanbasierte Modul 221 ebenfalls auf Benutzerpräferenzen, beispielsweise zwischen oder unter verschiedene Benutzer-spezifischen Präferenzen, stützen. Wie mit dem ereignisbasierten Modul 213 kann ein Benutzer aus einer begrenzten Anzahl von verfügbaren Präferenzen bei einem Präferenzmodul 212 auswählen, wie beispielsweise der Aufladungszeit (d.h. Minimieren der Zeitdauer an der Aufladungsstation) und der Batteriepackreichweite (Maximieren der Batteriepackreichweite). Beispielsweise kann ein Benutzer hinsichtlich des Fahrens zu einer Aufladungsstation zuversichtlich sein und sich somit eine kürzere Aufenthaltszeit an einer Aufladungsstation gegenüber dem Beibehalten einer höheren Batteriepackaufladung wünschen. In einem derartigen Szenario kann der Benutzer die Aufladungszeit gegenüber der Batteriepackreichweite priorisieren oder auswählen. Eine einfache Auswahl einer Präferenz gegenüber einer anderen wird somit die ausgewählte Präferenz priorisieren. Mehrere Präferenzen können durch den Benutzer durch eine numerische Rangfolge oder eine ähnliche Einstellung priorisiert werden. Ein Fachmann in der Technik wird verstehen, das persönliche Präferenzen eindimensional, mehrdimensional sein oder Grenzen und Bedingungen unterliegen können. Wie mit dem ereignisbasierten Modul 213 können Benutzerpräferenzen bei dem Präferenzmodul 212 über die verschiedenen Fahrzeug-Benutzerschnittstellen empfangen und dem zeitplanbasierten Modul 221 bereitgestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann das zeitplanbasierte Modul 221 ein Datensammlungsmodul 223 umfassen, um Fahrzeugnutzungsinformationen beispielsweise hinsichtlich Ladestellenbesuche, Batteriepackreichweite, Routeninformation, wie beispielsweise Fahrzeugursprung und Ziel, und zeitlichen Informationen, wie beispielsweise Tagesuhrzeit und Wochentag zu protokollieren. Wie bei dem ereignisbasierten Modul 213 kann ein Lernmodul 225 ein Modell maschinellen Lernens zur Verwendung bei der Zeitplanung von Aufladungsereignissen bei gegebenem aktuellen Fahrzeugort und zeitlichen Bedingungen (z.B., Datum und Uhrzeit) umfassen. In einer Ausführungsform kann das Modell maschinellen Lernens des Lernmoduls 225 ein probabilistisches Modell umfassen, das eine Wahrscheinlichkeit eines Aufladungsereignisses (Aufladungsereignis-Wahrscheinlichkeit (PrC)) an einer bekannten Aufladungsstation basierend auf einem aktuellen Fahrzeugort und zeitlichen Bedingungen (z.B., Datum und Uhrzeit) bereitstellt. Ein Fachmann wird verstehen, dass das Modell maschinellen Lernens des Lernmoduls 225 einen anfänglichen Trainingszeitraum erfordern kann, wobei das Datensammlungsmodul 223 und das Lernmodul 225 statistisch signifikante Trainingsdatensätze von Fahrzeugnutzungsinformationen sammeln und die Lösungen des Modells maschinellen Lernens konvergieren können. Zusätzlich zum aktuellen Fahrzeugort und den zeitlichen Bedingungen (z.B., Datum und Uhrzeit) kann ein Benutzer-bereitgestellter Zeitplan eine zusätzliche Eingabe in das Lernmodul 225 zur Verwendung beim Trainieren des Modells maschinellen Lernens des Lernmoduls 225 bereitstellen. Ein Zeitplanungsmodul 229 kann optional einen Benutzer-bereitgestellten Zeitplan zur Bereitstellung in dem zeitplanbasierten Modul 221 sammeln, um das Lernmodul 225 zu initialisieren oder zu säen. Ein derartiger Benutzer-bereitgestellter Zeitplan kann über die verschiedenen Fahrzeug-Benutzerschnittstellen 50-56 empfangen (1) und über das Zeitplanungsmodul 229 bereitgestellt werden. Beispielsweise können Benutzereinstellungen über Druckknöpfe 52, eine visuelle Anzeige 50, ein Mikrophon 54, ein Audiosystem 56 und einen Spracherkennungs-/Dialogmanager, mobile Vorrichtungen 90 usw. bereitgestellt werden. In einer Ausführungsform können Benutzerzeitpläne von Kalenderanwendungen auf mobile Vorrichtung 90 importiert oder synchronisiert werden. Wie mit dem ereignisbasierten Modul 213 können statistisch signifikante Trainingsdatensätze von Fahrzeugnutzungsinformationen hinsichtlich Uhrzeit, Fahrzyklen, Aufladungszyklen oder anderen Metriken definiert sein. Danach kann das Datensammlungsmodul 223 einen zusätzlichen Datensatz von Fahrzeugnutzungsinformationen sammeln, um das trainierte Modell maschinellen Lernens des Lernmoduls 225 zu validieren. In anderen Ausführungsformen kann das Lernmodul 225 ein nichtprobabilistisches Modell umfassen. In jedem Fall kann das Lernmodul 225 eine Art von Modell maschinellen Lernens umfassen, das sich auf einen Trainingsdatensatz von Fahrzeugnutzungsinformationen des Datensammlungsmoduls 223 stützt. Bevorzugt fährt das Datensammlungsmodul 223 fort, Fahrzeugnutzungsinformationen und Benutzerzeitpläne zu protokollieren und behält derartige Informationen in aktualisierten Datensätzen zur periodischen Validierung des trainierten Modells maschinellen Lernens des Lernmoduls 225 und zum Umtrainieren, wie es von dem System oder dem Benutzer periodisch aufgerufen werden kann. Das Modell maschinellen Lernens kann, einmal trainiert und validiert, im zeitplanbasierten Modul 221 als ein ausführbares Modell 227 bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform können alle oder einige der Entscheidungseingabeblöcke 201 von dem Zeitplaner für die thermische Batteriepackvorkonditionierung 200 entfernt von dem Fahrzeug 12 implementiert sein. Beispielsweise kann das Modell maschinellen Lernens des Lernmoduls 217 und das Modell maschinellen Lernens des Lernmoduls 225 entfernt von einem Fahrzeug 12 implementiert sein. Ebenso können die ausführbaren Modelle 219 und 227 entfernt von dem Fahrzeug implementiert werden. Das Trainieren des Modells maschinellen Lernens kann auf dem bereitgestellten Computer 78 oder Server 82 an dem Fahrzeug 12 durchgeführt werden. In einer Ausführungsform können Fahrzeugnutzungsinformationen von dem Datensammlungsmodul 215 und Datensammlungsmodul 223 hochgeladen und in der Datenbank 84 gespeichert werden. Wie hier beschrieben, werden statistisch signifikante Trainingsdatensätze von Fahrzeugnutzungsinformationen in einer Trainingsphase des Lernmoduls 217 und des Modells maschinellen Lernens des Lernmoduls 225 gesammelt. Diese Datensätze werden bevorzugt in der Datenbank 84 aufrechterhalten und auf diese wird von dem Computer 78 oder Server 82 zugegriffen, die konfiguriert sind, um das Modell maschinellen Lernens des Lernmoduls 217 und das Modell maschinellen Lernens des Lernmoduls 225 zu trainieren. Auf ähnliche Weise werden, wie hier beschrieben, statistisch signifikante Validierungsdatensätze von Fahrzeugnutzungsinformationen in einer Validierungsphase des Lernmoduls 217 und dem Modell maschinellen Lernens des Lernmoduls 225 gesammelt. Diese Datensätze werden ebenfalls bevorzugt in der Datenbank 84 aufrechterhalten und auf diese durch den Computer 78 oder den Server 82 zur Validierung des trainierten Modells maschinellen Lernens des Lernmoduls 217 und des trainierten Modells maschinellen Lernens des Lernmoduls 225 zugegriffen. Vollständig trainierte und validierte Modelle können dem Fahrzeug 12 als ausführbare Modelle 219 und 227 für Implementierungen auf einem oder mehreren VMCs einschließlich BPCM 64 bereitgestellt werden. Die ausführbaren Modelle 219 und 227 können jedoch ebenfalls entfernt implementiert werden. Nachfolgend auf den Einsatz der vollständig trainierten und validierten Modellen, um Implementierungen auf dem Fahrzeug 12 oder entfernt durchzuführen, können laufende Protokolle von Fahrzeugnutzungsinformationen hochgeladen werden und in der Datenbank 84 zur periodischen Validierung der ausführbaren Modelle und zum Umtrainieren gespeichert werden, wie es von dem System oder dem Benutzer periodisch aufgerufen werden kann.
  • Jedes von dem manuellen Einstellungsmodul 211, dem ereignisbasierten Modul 213 und dem zeitplanbasierten Modul 221 kann unabhängig innerhalb des Zeitplaners für die thermischen Batteriepackvorkonditionierung 200 aktiviert werden oder der Fahrzeugoriginalausrüstungshersteller kann das Anbieten eines oder mehrerer der Module in bestimmten Fahrzeugen beschränken. Bestimmte Benutzer können eine manuelle Steuerung bevorzugen und können somit wählen, die Merkmale der vorhersagenden Intelligenz des ereignisbasierten Moduls 213 und des zeitplanbasierten Moduls 221 zugunsten des manuellen Einstellungsmoduls 211 zu deaktivieren oder zu umgehen. Auf ähnliche Weise können andere Benutzer ein Niveau vorhersagender Intelligenz bei der thermischen Batteriepackvorkonditionierung bevorzugen, jedoch einen regulären Zeitplan der Fahrzeugnutzung vermissen. Somit kann ein derartiger Benutzer das ereignisbasierte Modul 213 aktivieren und das manuelle Einstellungsmodul 211 und das zeitplanbasierte Modul 221 umgehen.
  • In einer Ausführungsform kann der Zeitplaner für die thermische Batteriepackvorkonditionierung 200 einen Planungsblock 203 umfassen, der von dem Entscheidungseingabeblock 201 die manuelle Anfrage für thermische Vorkonditionierung von dem manuellen Einstellungsmodul 211 oder den jeweiligen Ausgaben (z.B., Aufladungsereignis-Wahrscheinlichkeit (PrC) und vorhergesagtes Aufladungsziel) der jeweiligen ausführbaren Modelle 219 und 227 von das ereignisbasierten Modul 213 oder dem zeitplanbasierten Modul 221 umfassen. Manuelle Anfragen können hinsichtlich einer reservierten Aufladungsereignis-Wahrscheinlichkeit (PrC) Einstellung (z.B., PrC=1) angegeben werden. Auf ähnliche Weise kann eine Aufladungsereignis-Wahrscheinlichkeit (PrC) Einstellung PrC=0 reserviert werden, um anzugeben, dass das jeweilige ausführbare Modell 219, 227 noch nicht bereit oder betriebsfähig ist (z.B., nicht mit einem vollständig trainierten und validierten Modell bevölkert). Andernfalls kann die Aufladungsereignis-Wahrscheinlichkeit (PrC) gemäß jeweiliger ausführbarer Modelle 219, 227 bereitgestellt werden, die Wahrscheinlichkeiten zwischen 0 und 1 ausgeben. Der Planungsblock 203 umfasst eine Routine 251, die den Entscheidungseingabeblock 201 und andere relevante Eingaben (z.B., Uhrzeit, Kartendaten einschließlich Aufladungsstationsorte, aktuellen Fahrzeugort, Ziele oder Routen, Batteriepacktemperatur, SOC usw.) bei Schritt 253 überwacht. In einer Ausführungsform bewertet die Routine 251 bei Schritt 255 die Wahrscheinlichkeit (PrC), dass ein Aufladungsereignis an einem bekannten Wiederaufladungsort innerhalb eines vorbestimmten Zeitrahmens stattfindet. Der vorbestimmte Zeitrahmen kann beispielsweise einfach ein Wert sein, der größer als eine minimale Zeitdauer bezogen auf Fahrzeugspezifische Ausgestaltungsparameter ist, der auf aktuelle Batteriepacktemperatur oder eine Kombination von derartigen Überlegungen und anderem bezogen ist. In einer Ausführungsform kann dann, wenn die Aufladungsereignis-Wahrscheinlichkeit (PrC) eine vorbestimmte Schwelle an Gewissheit nicht überschreitet (z.B., PrC ≤ 0,5) <254>, die Routine 251 bei Schritt 253 fortfahren zu überwachen, wie oben beschrieben. Außerdem kann, wo die PrC angeben kann, dass das jeweilige ausführbare Modell 219, 227 noch nicht bereit oder betriebsfähig ist, der Benutzer benachrichtigt und eine Gelegenheit bereitgestellt werden, um eine thermische Batteriepackvorkonditionierung manuell anzufragen (z.B., durch das manuelle Einstellungsmodul 211). Andernfalls kann dann, wenn die Aufladungsereignis-Wahrscheinlichkeit (PrC) die Schwelle an Gewissheit überschreitet (z.B., PrC > 0,5) <256>, die Routine 251 bei Schritt 257 eine bevorzugte Aufladungsstation basierend beispielsweise auf dem aktuellen Fahrzeugort und zeitlichen Bedingungen (z.B., Datum und Uhrzeit) und dem jeweiligen ausführbaren Modell 219, 227 bestimmen. Alternativ kann die Routine 251 bei Schritt 257 eine bevorzugte Aufladungsstation wie das nächste Aufladungsstation auf einer oder weg von einer Route basierend auf zusätzlichen Überlegungen bestimmen, wie beispielsweise einer aktuellen Batteriereichweite oder Benutzerpräferenzeinstellungen für eine Mindestbatteriepackreichweite. Bei Schritt 261 kann die Routine 251 eine Dauer für die thermische Konditionierung basierend auf dem aktuellen Fahrzeugort, der bevorzugten Aufladungsstation und anderen Faktoren, wie beispielsweise der aktuellen Batteriepacktemperatur, bestimmen. Dieser Schritt kann ebenfalls eine vorhergesagte SOC-Verringerung und zugeordnete Verringerung in der Batteriepackreichweite berechnen und die Informationen anderen Fahrzeugsystemen bereitstellen, die aus derartigen erwarteten Änderungen Nutzen ziehen können.
  • In einer Ausführungsform bewertet die Routine 251 bei Schritt 263 die bei Schritt 261 bestimmte Dauer für thermische Konditionierung. Wenn die Dauer null ist <262>, was angibt, dass keine thermische Konditionierungsdauer erforderlich ist, wird die Routine 251 bei Schritt 265 verlassen. Andernfalls kann die Routine 251 zu Schritten fortfahren <264>, die einen Eingriff und Zustimmungen des Benutzers betreffen, wie durch den Benutzer in Anpassungseinstellungen des Fahrzeugs selektiv (z.B., beim Präferenzmodul 212) aktiviert sein kann. Bei Schritt 267 kann beispielsweise eine Benutzerzustimmungseinstellung geprüft werden. Wenn keine weiteren Zustimmungen erforderlich sind <268>, geht die Routine 251 zu Schritt 273 weiter. Wenn weitere Zustimmungen erforderlich sind <266>, geht die Routine 251 zu Schritt 269 weiter, wo erforderliche Zustimmungsschritte dem Benutzer mit zusätzlicher Entscheidungsinformationen versorgen können, wie beispielsweise die Wirkung, welche die thermische Vorkonditionierung auf die Batteriepackreichweite aufweisen wird. Derartigen Informationen kann beispielsweise über Druckknöpfe 52, visuellen Anzeige 50, Audiosystem 56, mobile Vorrichtungen 90 usw. bereitgestellt werden. Als nächstes wird bei Schritt 271 eine Anfrage zur Zustimmung dem Benutzer beispielsweise über Druckknöpfe 52, einer visuellen Anzeige 50, einem Mikrophon 54, einem Audiosystem 56 und einem Spracherkennung/Dialogmanager, mobile Vorrichtungen 90 usw. durchgeführt. Zustimmungsanfragen können zusätzlich Zeitplanbestätigungen oder Änderungen, Verzögerungen, Ignorieren oder Annullierungen für eine genauere Zeitplanung der thermischen Vorkonditionierung anfragen. Ohne Zustimmung oder mit Zeitplanänderungen, Verzögerungen oder Annullierungen <272> kann die Routine zurückkehren, um bei Schritt 253, wie oben beschrieben, die fortgesetzte Ausführung der Routine 253 zu überwachen, die aktualisierte Zeitpläne, Verzögerungen und Annullierungen umfasst. Mit Zustimmung <274> oder wenn keine Zustimmung bei Schritt 267 erforderlich war, wird die thermische Vorkonditionierung des Batteriepacks bei Schritt 273 zu einem geeigneten Zeitpunkt gemäß der manuellen Anfrage, dem ereignisbasierten Modell 213 und dem zeitplanbasierten Modell 221 basierend auf Benutzereinstellungen, Präferenzen und Zeitplan, bestimmter Dauer, aktuellem Fahrzeugort, zeitlichem Zustand und vorhergesagtes Aufladungsziel durchgeführt, so dass das Fahrzeug an der Aufladungsstation in einem thermisch vorkonditionierten Zustand ankommt. Schritt 273 kann dem TMS 66 direkt oder durch das BPCM befehlen, die Batteriepacktemperatur in den vorbestimmten Temperaturbereich für ein Batteriewiederaufladungsereignis zu steuern. Das TMS 66 kann dann den Batteriepack 62 erhitzen und/oder kühlen, wie gemäß der bestimmten Dauer zur thermischen Konditionierung erforderlich ist.
  • Schritt 275 kann relevante Systeminformationen bereitstellen, wenn die thermische Vorkonditionierung des Batteriepacks ausgeführt wird. Beispielsweise kann, ähnlich zu der Bereitstellung bei Schritt 261 einer vorhergesagten SOC-Verringerung und zugeordneter Verringerung in der Batteriepackreichweite gegenüber anderen Fahrzeugsystemen aus derartigen erwarteten Änderungen Nutzen ziehen, Schritt 275 derartige Informationen betroffenen Fahrzeugsystemen bereitstellen. Außerdem können Informationen, von denen das ereignisbasierte Modell und das zeitplanbasierte bezogen auf die aktuelle thermische Vorkonditionierung des Batteriepacks Modell Nutzen ziehen, beispielsweise durch das Datensammlungsmodul 215 und das Datensammlungsmodul 223 bereitgestellt werden. Die Routine 251 wird bei Schritt 277 verlassen.
  • Wenn eine Beziehung zwischen ersten und zweiten Elementen in der obigen Offenbarung nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben wird, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen dazwischenliegenden Elemente zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind, kann jedoch ebenfalls eine indirekte Beziehung sein, bei der ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktionell) zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind.
  • Es sei zu verstehen, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder nebenläufig) ausgeführt werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Ferner können, obwohl jede der Ausführungsformen oben beschrieben wird, bestimmte Merkmale aufzuweisen, kann jedes oder mehrere dieser beschriebenen Merkmale in Bezug auf eine Ausführungsform der Offenbarung in Merkmale einer der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder mit diesen kombiniert werden, sogar wenn diese Kombination nicht ausdrücklich beschrieben ist. Mit anderen Worten schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und die Permutationen einer oder mehrerer Ausführungsformen untereinander bleiben im Rahmen dieser Offenbarung.
  • Während die obige Offenbarung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es von Fachleuten verstanden werden, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Elemente davon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne von ihrem Anwendungsbereich abzuweichen. Darüber hinaus können viele Änderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne von ihrem wesentlichen Anwendungsbereich abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die einzelnen offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern alle Ausführungsformen umfassen wird, die in ihren Anwendungsbereich fallen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Vorkonditionierung eines Batteriepacks in einem Fahrzeug, umfassend: Ausführen eines Modells maschinellen Lernens, das eine Wahrscheinlichkeit eines Aufladungsereignisses bereitstellt, das mit Bezug auf Zeitdauer basierend auf einem aktuellen Fahrzeugort und einer zeitlichen Informationen stattfindet; und als Reaktion auf die Wahrscheinlichkeit, dass das Aufladungsereignis innerhalb eines vorbestimmten Zeitrahmens eine vorbestimmte Schwelle überschreitet: Bestimmen einer bevorzugten Aufladungsstation; Bestimmen einer Dauer für ein thermisches Konditionierungsereignis; und Steuern eines Wärmemanagementsystems, um den Batteriepack auf einen vorbestimmten Temperaturbereich für die Dauer zu steuern.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend Trainieren des Modells maschinellen Lernens mit einem Trainingsdatensatz, der Fahrzeugnutzungsinformationen und zeitliche Informationen umfasst.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die Fahrzeugnutzungsinformationen Ladestellenbesuche, Batteriepackreichweite, Fahrzeugursprung und Fahrzeugziel umfasst.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Trainingsdatensatz ferner mindestens eine Benutzerpräferenz umfasst.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die mindestens eine Benutzerpräferenz mindestens eine von Aufladungszeit und Batteriepackreichweite umfasst.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Ausführen des Modells maschinellen Lernens getrennt von dem Fahrzeug stattfindet.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Trainieren des Modells maschinellen Lernens getrennt von dem Fahrzeug stattfindet.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Steuern des Wärmemanagementsystems eine Erwärmung des Batteriepacks umfasst.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Steuern des Wärmemanagementsystems eine Kühlung des Batteriepacks umfasst.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Trainieren des Datensatzes ferner einen Benutzerzeitplan umfasst.
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