DE102021133550A1

DE102021133550A1 - Fahrzeugbasiertes mikronetz mit dynamisch hinzufügbaren und entfernbaren batteriesystemen

Info

Publication number: DE102021133550A1
Application number: DE102021133550.7A
Authority: DE
Inventors: Lan Yu; Michael W. Degner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2022-06-23
Also published as: US11529884B2; CN114643942A; US20220194258A1

Abstract

Ein fahrzeugbasiertes Mikronetz beinhaltet eine Steuerung und ein Fahrzeug, das eine Leistungsquelle und ein Netzwerk beinhaltet. Die Steuerung kann dazu betrieben werden, die Leistungsquelle zu betreiben, um das Netzwerk mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk zu versorgen und bei Hinzufügen einer Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen. Die Leistungsquelle kann (i) eine Traktionsbatterie, (ii) ein elektrischer Generator oder (iii) eine Nicht-Traktionsbatterie sein. Die Batteriequelle kann (i) eine Batterie, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet und nicht die Leistungsquelle ist, oder (ii) eine Batterie, die sich nicht an Bord des Fahrzeugs befindet, sein.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft fahrzeugbasierte Mikronetze.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein fahrzeugbasiertes Mikronetz, das nur die Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs zur Energiespeicherung verwendet, weist ein begrenztes Potenzial auf, um die Bedürfnisse verschiedener Benutzer zu erfüllen. Zum Beispiel kann ein Benutzer eine große Traktionsbatterie wünschen, die einen erheblichen Energiespeicher aufweist, der den Betrieb des Fahrzeugs und des Mikronetzes für erhebliche Zeiträume bei ausgeschaltetem Motor des Fahrzeugs ermöglicht. Ein anderer Benutzer hat möglicherweise keine derartige Anforderung und kann stattdessen eine kleine Traktionsbatterie bevorzugen, wodurch Fahrzeugfrachtraum freigegeben wird, wodurch das Fahrzeuggewicht reduziert und die Fahrzeugkosten gesenkt werden. Der herkömmliche Ansatz für dieses Problem besteht darin, die Traktionsbatterie für die Mehrheit der Benutzer zu bemessen (z. B. der Ansatz „Einheitsgröße für alle“), was dazu führt, dass viele Benutzer nicht vollständig zufrieden sind.
KURZDARSTELLUNG
Es wird ein fahrzeugbasiertes Mikronetz bereitgestellt. Das fahrzeugbasierte Mikronetz beinhaltet eine Steuerung und ein Fahrzeug, das eine Leistungsquelle und ein Netzwerk aufweist. Die Steuerung kann dazu betrieben werden, die Leistungsquelle zu betreiben, um das Netzwerk mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk zu versorgen und bei Hinzufügen einer Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen.
Die Steuerung kann dazu betreibbar sein, die Batteriequelle zum Versorgen des Netzwerks mit Leistung zu betreiben, um den angepassten Betrieb der Leistungsquelle zu berücksichtigen, wobei die Leistung, mit der das Netzwerk zum Verbrauch durch die Verbraucher in dem Netzwerk versorgt wird, unverändert ist.
Die Steuerung kann ferner dazu betreibbar sein, bei Entfernen der Batteriequelle aus dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung erneut anzupassen.
Das Fahrzeug kann eine Vielzahl von Leistungsquellen beinhalten. In diesem Fall kann die Steuerung ferner dazu betreibbar sein, die Leistungsquellen zu betreiben, um das Netzwerk mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk zu versorgen und bei Hinzufügen der Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquellen beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen.
Die Steuerung kann ferner dazu betreibbar sein, bei Hinzufügen einer zweiten Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle und/oder den Betrieb der ersten Batteriequelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung weiter anzupassen. In diesem Fall kann die Steuerung ferner dazu betreibbar, bei Entfernen der ersten Batteriequelle aus dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle und/oder den Betrieb der zweiten Batteriequelle weiter anzupassen.
Die Batteriequelle kann eine Batterie sein, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet und nicht die Leistungsquelle ist. Die Batteriequelle kann eine Batterie sein, die sich nicht an Bord des Elektrofahrzeugs befindet.
Die Leistungsquelle kann ein elektrischer Generator des Fahrzeugs sein. Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug (electric vehicle - „EV“) sein, das eine Traktionsbatterie aufweist. In diesem Fall kann die Leistungsquelle die Traktionsbatterie des EV sein. Das Fahrzeug kann ein Nicht-Elektrofahrzeug (z. B. ein Fahrzeug ohne Traktionsbatterie) mit einer Nicht-Traktionsbatterie (d. h. einer anderen Batterie als eine Traktionsbatterie) sein. In diesem Fall kann die Leistungsquelle die Nicht-Traktionsbatterie sein.
Das fahrzeugbasierte Mikronetz kann ferner ein zweites Fahrzeug beinhalten, das eine Leistungsquelle aufweist. In diesem Fall kann die Steuerung ferner dazu betreibbar sein, bei Hinzufügen der Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle des zweiten Fahrzeugs beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen.
Es wird auch ein Verfahren für ein fahrzeugbasiertes Mikronetz bereitgestellt, das ein Fahrzeug einschließlich einer Leistungsquelle, eines Netzwerks und einer Steuerung aufweist. Das Verfahren beinhaltet das Betreiben der Leistungsquelle zum Versorgen des Netzwerks mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk durch die Steuerung. Das Verfahren beinhaltet ferner das Anpassen des Betriebs der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung durch die Steuerung bei Hinzufügen einer Batteriequelle zu dem Netzwerk. Die Batteriequelle kann entweder (i) eine Batterie ist, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet und nicht die Leistungsquelle ist, oder (ii) eine Batterie, die sich nicht an Bord befindet, sein. Die Leistungsquelle kann (i) eine Traktionsbatterie, (ii) ein elektrischer Generator oder (iii) eine Nicht-Traktionsbatterie sein.
Es wird auch ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug beinhaltet eine Steuerung, ein Netzwerk und eine Leistungsquelle. Die Steuerung kann dazu betrieben werden, die Leistungsquelle zu betreiben, um das Netzwerk mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk zu versorgen und bei Hinzufügen einer Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen. Die Batteriequelle ist entweder (i) eine Batterie ist, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet und nicht die Leistungsquelle ist, oder (ii) eine Batterie, die sich nicht an Bord befindet. Die Leistungsquelle kann (i) eine Traktionsbatterie, (ii) ein elektrischer Generator oder (iii) eine Nicht-Traktionsbatterie sein.
Wie hierin beschrieben beziehen sich Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf ein fahrzeugbasiertes Mikronetz, das eine Infrastruktur, um zusätzliche Batterien daran anzufügen, und eine Steuerung, die den Energieverbrauch zwischen Energiequellen, die sich an Bord befinden, und Energiequellen, die sich nicht an Bord befinden, für die Verwendung von Mikronetzen und Energiequellen, die sich an Bord befinden, zur Verwendung in Fahrzeugen aufweist.
Das fahrzeugbasierte Mikronetz ermöglicht es, mehrere vollständig eigenständige oder modulare Batteriesysteme („Batterie“ oder „Batteriemodul“) miteinander zu verbinden, um das fahrzeugbasierte Mikronetz zu bilden, einschließlich des dynamischen Hinzufügens zu oder des dynamischen Entfernens aus dem fahrzeugbasierten Mikronetz. Die Batteriesysteme können entweder als Batteriemodule, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden und dem Fahrzeug des fahrzeugbasierten Mikronetzes direkt hinzugefügt werden, oder als externe stationäre Batteriemodule, die sich nicht an Bord des Fahrzeugs befinden, in dem fahrzeugbasierten Mikronetz verbunden sein.
Um die Leistungs- und Energiefähigkeiten zu bewerten, kann eine Kommunikation mit den Batteriesystemen erforderlich sein. Das fahrzeugbasierte Mikronetz kann seine Funktionalität und Fähigkeit als Reaktion darauf ändern, dass entweder mehr oder weniger Energiespeicher verfügbar sind. Um die Lebensdauer der Batterie, die sich an Bord befindet, zu verlängern, kann eine Steuerung (z. B. ein fahrzeugbasierter Mikronetz-Batterieverwalter, wie etwa ein hierin beschriebenes Mikronetz-Verwaltungssystem oder Fahrzeugverwaltungssystem) nur ein Mikronetz-Batteriesystem verwenden, ohne eine Batterie, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet, zu verwenden, wenn das Fahrzeug betrieben wird, um das fahrzeugbasierte Mikronetz bereitzustellen.
Der Verwalter kann das Fahrzeug und das Mikronetz derart betreiben, dass während des Mikronetzbetriebs nur die modularen Batterien verwendet werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Batterie, die sich an Bord des Fahrzeugs, befindet, für das Fahren geschont wird. Der Verwalter überwacht die verschiedenen Energiequellen (z. B. modulare Batterien des Mikronetzes) und die Energieverbraucher, die mit dem Mikronetz verbunden sind. Aus diesen Daten kann der Verwalter die optimale Nutzung von Energiequellen bestimmen. Zum Beispiel kann der Verwalter bestimmen, welche Kombination aus Energiequellen, wie etwa ein Generator, der sich an Bord befindet, ein Energiespeicher, der sich an Bord befindet, eine modulare Batterie des Mikronetzes, Solar, Wind usw., die Verbraucher versorgen soll. Der Verwalter kann mit anderen Fahrzeugsystemen kommunizieren, um den Betrag an Energiespeicher anzugeben, der zur Verwendung durch das Fahrzeug verfügbar ist. Die Fahrzeugsysteme und der Verwalter können dann bestimmen, wie viel Energiespeicher für den Mikronetzbetrieb verfügbar ist und wie viel für Fahrzeugenergieverwaltungszwecke verfügbar ist.
Wenn mehrere Fahrzeuge an dem fahrzeugbasierten Mikronetz teilnehmen und mehrere modulare Batterien mit den Fahrzeugen verbunden sind, kann der Verwalter die Steuerstrategie ändern, um die Verwendung der verfügbaren Energie zu koordinieren. Zum Beispiel kann der Verwalter selektiv auswählen, welche modulare Batterie verwendet werden soll, während einige in Reserve gehalten werden.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines fahrzeugbasierten Mikronetzes,
2 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines fahrzeugbasierten Mikronetzes mit dynamisch hinzufügbaren und entfernbaren Batteriesystemen in einer Konfiguration;
3 veranschaulicht eine andere schematische Darstellung des fahrzeugbasierten Mikronetzes mit dynamisch hinzufügbaren und entfernbaren Batteriesystemen in einer anderen Konfiguration;
4 veranschaulicht ein Blockdiagramm der internen Komponenten und Teilsysteme eines dynamisch hinzufügbaren und entfernbaren Batteriesystems; und
5 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb eines Mikronetzverwaltungssystems eines fahrzeugbasierten Mikronetzes beim automatischen Rekonfigurieren einer Energieverwaltungsstrategie veranschaulicht, die durch das fahrzeugbasierte Mikronetz eingesetzt wird, wenn eine Energiequelle, wie etwa ein Batteriesystem, dem fahrzeugbasierten Mikronetz hinzugefügt oder aus diesem entfernt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hierin offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen umgesetzt werden kann. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können stark vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind in der vorliegenden Schrift offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz der vorliegenden Erfindung zu lehren.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines fahrzeugbasierten Mikronetzes 10 gezeigt. Das fahrzeugbasierte Mikronetz 10 ist mit einem Elektrofahrzeug („EV“) 12 umgesetzt. Das EV 12 kann entweder ein Hybrid-EV, das eine Traktionsbatterie und einen Motor aufweist, oder ein EV nur mit Batterie, das eine Traktionsbatterie und keinen Motor aufweist, sein. In dieser Beschreibung wird das EV 12 als ein Hybrid-EV betrachtet, das eine Traktionsbatterie und einen Motor aufweist. In anderen Ausführungsformen ist das fahrzeugbasierte Mikronetz 10 mit einem Nicht-Elektrofahrzeug (d. h. einem Fahrzeug mit einem Motor, aber ohne Traktionsbatterie) umgesetzt.
Das fahrzeugbasierte Mikronetz 10 beinhaltet das EV 12, eine Batterie (d. h. eine Traktionsbatterie) 14 des EV, die sich an Bord befindet, eine Mikronetzschnittstelle 16, ein Mikronetzverwaltungssystem (microgrid management system - „MMS“) 18, eine oder mehrere Mikronetzkomponenten, die im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 20 angegeben sind, und ein Kommunikations- und Leistungsverteilungsnetzwerk 22. Das EV 12, die Traktionsbatterie 14, die Mikronetzschnittstelle 16 und die Mikronetzkomponenten 20 sind über das Netzwerk 22 miteinander verbunden.
Das EV 12 kann als eine Quelle von elektrischer DC-Energie (elektrischer Gleichstromenergie) (direct current - DC) für das fahrzeugbasierte Mikronetz 10 dienen. In dieser Hinsicht ist das EV 12 dazu konfiguriert, als elektrischer Generator zu fungieren. Insbesondere ist das EV 12 dazu konfiguriert, elektrische Wechselstromenergie (AC-Energie) (alternating current - AC) zu generieren, die generierte elektrische AC-Energie in elektrische DC-Energie umzuwandeln und die elektrische DC-Energie zur Verwendung durch Verbraucher, die mit dem Netzwerk verbunden sind, an das Netzwerk 22 auszugeben. Die Generierung von elektrischer Energie durch das EV 12 kann in den Antriebsstrang des EV, z. B. einen Hybrid- oder Plug-in-Hybridantriebsstrang, und/oder als eigenständiger Generator, der entweder direkt mit dem Antriebsstrang verbunden ist oder als eine separate Motor-Generator-Kombination vorliegt, integriert sein. Das EV 12 gibt elektrische DC-Energie, die durch den elektrischen Generator des EV erzeugt wird, über einen Ausgangsanschluss ab. Der Ausgangsanschluss des EV 12 ist mit dem Netzwerk 22 verbunden, damit die elektrische DC-Energie von dem elektrischen Generator des EV an das Netzwerk ausgegeben werden kann. Eine alternative Möglichkeit zum Übertragen von Energie durch das Netzwerk 22 besteht darin, durch den elektrischen Generator des EV 12 erzeugte Energie in die Traktionsbatterie 14 umzuleiten und die DC-Energie dann bei Bedarf von der Traktionsbatterie 14 über das Netzwerk 22 auszugeben. In diesem Fall kann der elektrische Generator des EV 12 möglicherweise nicht direkt mit dem Netzwerk 22 verbunden sein.
Der elektrische Generator des EV 12 kann von dem Netzwerk 22 getrennt sein (d. h. nicht mit dem Netzwerk verbunden sein) und daher kein Teil des fahrzeugbasierten Mikronetzes 10 sein. Unabhängig davon, ob der elektrische Generator des EV 12 mit dem Netzwerk 22 verbunden oder von diesem getrennt ist, ist das EV zu Kommunikations-/Verwaltungszwecken des fahrzeugbasierten Mikronetzes 10 auf andere Weise mit dem Netzwerk verbunden.
Unabhängig vom fahrzeugbasierten Mikronetz 10 stellt die Traktionsbatterie 14 eine Quelle elektrischer Energie bereit, die zum Antreiben des EV 12 verwendet wird. Als Teil des fahrzeugbasierten Mikronetzes 10 kann die Traktionsbatterie 14 für das fahrzeugbasierte Mikronetz als eine Quelle oder als ein Verbraucher von elektrischer DC-Energie fungieren. In dieser Hinsicht kann die Traktionsbatterie 14 unter der Annahme, dass die Traktionsbatterie 14 nicht vollständig geladen ist, elektrische DC-Energie von Quellen aufnehmen, die mit dem Netzwerk 22 verbunden sind. Umgekehrt kann die Traktionsbatterie 14 unter der Annahme, dass die Traktionsbatterie 14 nicht vollständig entladen ist, elektrische DC-Energie für das Netzwerk 22 zur Verwendung durch Verbraucher bereitstellen, die mit dem Netzwerk verbunden sind. Ferner kann die Traktionsbatterie 14 von dem Netzwerk 22 getrennt (d. h. nicht mit dem Netzwerk verbunden) und daher kein Teil des fahrzeugbasierten Mikronetzes 10 sein. Für diesen Fall des elektrischen Generators des EV 12, unabhängig davon, ob die Traktionsbatterie 14 mit dem Netzwerk 22 verbunden oder von diesem getrennt ist, ist das EV zu Kommunikations-/Verwaltungszwecken des fahrzeugbasierten Mikronetzes 10 auf andere Weise mit dem Netzwerk verbunden.
Die Mikronetzschnittstelle 16 ist eine Hardware-Schnittstelle, die in dem Netzwerk 22 angeordnet ist und als einzelner Kontaktpunkt zwischen dem EV 12 und der Traktionsbatterie 14 einerseits und den Mikronetzkomponenten 20 andererseits fungiert. Die Mikronetzschnittstelle 16 verbindet den elektrischen Generator des EV 12 mit Mikronetzkomponenten 20 und verbindet die Traktionsbatterie 14 mit den Mikronetzkomponenten.
Die Mikronetzschnittstelle 16 kann als Leistungsschnittstelle zum Verteilen von elektrischer Energie zwischen Quellen und Verbrauchern im Netzwerk 22 betrieben werden. Zum Beispiel kann die Mikronetzschnittstelle 16 zum Verteilen von elektrischer Energie von dem elektrischen Generator des EV 12 und/oder von der Traktionsbatterie 14 (d. h. Quellen) an Mikronetzkomponenten 20 zur Verwendung durch Verbraucher, die mit den Mikronetzkomponenten verbunden sind, betrieben werden. Gleichermaßen kann die Mikronetzschnittstelle 16 zum Verteilen von elektrischer Energie von den Quellen an die Mikronetzkomponenten 20 zu der Traktionsbatterie 14 (d. h. einem Verbraucher) betrieben werden. Somit kann die Mikronetzschnittstelle 16 zum Verteilen von elektrischer Energie zwischen Quellen (oder Verbrauchern), die sich in dem Netzwerk 22 auf einer Seite der Mikronetzschnittstelle befinden, und Verbrauchern (oder Quellen), die sich in dem Netzwerk auf der anderen Seite der Mikronetzschnittstelle befinden, betrieben werden.
Ähnlich kann die Mikronetzschnittstelle 16 als Leistungsschnittstelle zum Verteilen von elektrischer Energie zwischen Quellen und Verbrauchern im Netzwerk 22, die sich auf der gleichen Seite des Mikronetzes befinden, betrieben werden. Zum Beispiel kann die Mikronetzschnittstelle 16 zum Verteilen von elektrischer Energie von dem elektrischen Generator des EV 12 (d. h. einer Quelle) an die Traktionsbatterie 14 (d. h. ein Verbraucher) betrieben werden, die sich in dem Netzwerk 22 auf einer Seite der Mikronetzschnittstelle befinden. Gleichermaßen kann die Mikronetzschnittstelle 16 zum Verteilen von elektrischer Energie von Quellen, die mit den Mikronetzkomponenten 20 verbunden sind, an Verbraucher, die mit anderen Mikronetzkomponenten verbunden sind, die sich alle in dem Netzwerk 22 auf der anderen Seite der Mikronetzschnittstelle befinden, betrieben werden.
Die Mikronetzschnittstelle 16 kann auch als Kommunikationsschnittstelle zum Weiterleiten von Kommunikation zwischen Vorrichtungen im Netzwerk 22, die als Steuerungen/Überwachungen fungieren, und Vorrichtungen im Netzwerk, die als gesteuerte/überwachte Vorrichtungen fungieren, betrieben werden. Zum Beispiel kann die Mikronetzschnittstelle 16 zum Weiterleiten von Steuersignalen von einem Fahrzeugverwaltungssystem des EV 12 und/oder vom MMS 18 (d. h. Steuerungsvorrichtungen) an Mikronetzkomponenten zum Steuern der Mikronetzkomponenten (d. h. gesteuerten Vorrichtungen) betrieben werden. Gleichermaßen kann die Mikronetzschnittstelle 16 zum Weiterleiten von Statussignalen (z. B. Betrag der elektrischen Energie, die von Verbrauchern verbraucht/angefordert wird, Zeitsteuerung von Verbrauchern, die mit dem Netzwerk 22 verbunden bzw. von diesem getrennt werden usw.) von Mikronetzkomponenten 20 (d. h. überwachten Vorrichtungen) an das Fahrzeugverwaltungssystem des EV 12 und/oder an das MMS 18 (d. h. Überwachungsvorrichtungen) betrieben werden.
Das MMS 18 ist zum Steuern der Mikronetzvorgänge des EV 12, der Traktionsbatterie 14 und der Mikronetzkomponenten 20 konfiguriert. Zum Beispiel kann das MMS 18 dem elektrischen Generator des EV 12 befehlen, einen bestimmten Betrag an elektrischer Energie auszugeben, und der Traktionsbatterie 14 befehlen, einen bestimmte Betrag an elektrischer Energie auszugeben, was sich zu einem Gesamtbetrag an Energie summiert, die zur Verwendung durch Verbraucher angefordert wird, die mit den Mikronetzkomponenten 20 verbunden sind. Das MMS 18 ist zum Überwachen der Mikronetzvorgänge des EV 12, der Traktionsbatterie 14 und der Mikronetzkomponenten 20 konfiguriert. Zum Beispiel kann das MMS 18 die Mikronetzkomponenten 20 überwachen, um den Bedarf an elektrischer Energie von Verbrauchern zu erfassen, die mit den Mikronetzkomponenten verbunden sind.
Das MMS 18 ist als eine elektronische Steuerung in Kommunikation mit dem EV 12 umgesetzt. Das MMS 18 kann ein prozessorbasiertes Modul eines Fahrzeugsteuermodulsystems sein. Als elektronische Steuerung beinhaltet das MMS 18 einen Prozessor, einen Speicher, eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (E/A-Schnittstelle) und Anweisungen (oder Programme). Der Speicher und die E/A-Schnittstelle sind an den Prozessor gekoppelt, um eine Kommunikation von Informationen untereinander zu ermöglichen. Die E/A-Schnittstelle ist dazu konfiguriert, Kommunikation von Informationen zwischen dem MMS 18 und anderen Systemen, Modulen, Steuerungen, Vorrichtungen usw. des fahrzeugbasierten Mikronetzes 10 zu ermöglichen. Die Programme sind auf dem Speicher gespeichert und der Prozessor kann dort auf sie zugreifen. Während des Betriebs führt der Prozessor eines oder mehrere der Programme aus, um Schritte auszuführen, wie etwa jene, die hierin in Verbindung mit dem Betrieb des fahrzeugbasierten Mikronetzes 10 beschrieben sind.
Das Fahrzeugverwaltungssystem des EV 12 ist eine elektronische Steuerung des EV, welche die gleichen/ähnlichen und/oder komplementären Funktionalitäten und Zuständigkeiten wie das MMS 18 aufweisen kann.
Die Mikronetzkomponenten 20 sind dazu konfiguriert, elektrische Energie zu aufzunehmen, die von Quellen des fahrzeugbasierten Mikronetzes 10 bereitgestellt wird, die aufgenommene elektrische Energie in verschiedene Formate umzuwandeln und die umgewandelte elektrische Energie an Verbraucher zu exportieren, die mit den Mikronetzkomponenten verbunden sind. Wie in 1 gezeigt beinhalten die Mikronetzkomponenten 20 zum Beispiel einen einphasigen Leistungswandler 20a, einen dreiphasigen Leistungswandler 20b und einen DC/DC-Wandler 20c. Verbraucher, die im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichnet sind, können mit Mikronetzkomponenten 20 verbunden sein. Zum Beispiel sind ein oder mehrere einphasige Verbraucher 26a mit dem einphasigen Leistungswandler 20a verbunden; sind ein oder mehrere dreiphasige Verbraucher 26b sind mit dem dreiphasigen Leistungswandler 20b verbunden und sind ein oder mehrere DC-Verbraucher 26c mit dem DC/DC-Wandler 20c verbunden.
Der einphasige Leistungswandler 20a kann zum Umwandeln von elektrischer DC-Leistung, die vom Netzwerk 22 aufgenommen wird, in einphasige elektrische AC-Leistung zum Verbrauch durch einphasige Verbraucher 26a betrieben werden; der dreiphasige Leistungswandler 20b kann zum Umwandeln von elektrischer DC-Leistung, die vom Netzwerk 22 aufgenommen wird, in elektrische dreiphasige AC-Leistung zum Verbrauch durch dreiphasige Verbraucher 26b betrieben werden; und ein DC/DC-Leistungswandler 20c kann zum Umwandeln von elektrischer DC-Leistung, die vom Netzwerk aufgenommen wird, in eine höhere/niedrigere elektrische DC-Leistung zum Verbrauch durch DC-Verbraucher 26c betrieben werden.
Der elektrische Generator des EV 12, die Traktionsbatterie 14, die Mikronetzschnittstelle 16, das MMS 18, die Mikronetzkomponenten 20 und das Netzwerk 22 befinden sich an Bord des EV und/oder sind ein Teil davon, wie in 1 angegeben, wo sie innerhalb der Umrandung 24 positioniert sind, die das EV enthält. Die Verbraucher 26 befinden sich nicht an Bord des EV 12, wie in 1 angegeben, wo sie außerhalb der Umrandung 24 positioniert sind.
Wie beschrieben, kann das fahrzeugbasierte Mikronetz 10 mehrere exportierbare Leistungsoptionen bereitstellen, um verschiedene Verbraucher, z. B. einphasige Verbraucher, dreiphasige Verbraucher und DC-Verbraucher, bei verschiedenen Spannungspegeln mit Leistung zu versorgen. Das fahrzeugbasierte Mikronetz 10 stellt eine Schnittstelle bereit, um benutzerdefinierte oder handelsübliche Leistungselektronik, wie etwa den DC/DC-Wandler 20c, zu integrieren und so unterschiedliche Anforderungen der Ausgabeleistung zu erfüllen.
Unter Bezugnahme auf 2 und weiterer Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines fahrzeugbasierten Mikronetzes 40 mit dynamisch hinzufügbaren und entfernbaren Batteriesystemen in einer Konfiguration gezeigt. Das fahrzeugbasierte Mikronetz 40 beinhaltet die Komponenten des fahrzeugbasierten Mikronetzes 10 und diese Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Das fahrzeugbasierte Mikronetz 40 stellt eine Lösung für das vorstehend erwähnte Problem der Traktionsbatterie 14 mit „Einheitsgröße für alle“ dar. Das fahrzeugbasierte Mikronetz 40 löst dieses Problem dadurch, dass es in Bezug auf das fahrzeugbasierte Mikronetz 10 mit einem oder mehreren dynamisch hinzufügbaren und entfernbaren Batteriesystemen erweitert werden kann, die im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 28 gekennzeichnet sind. Die Batteriesysteme 28 sind eigenständige Batterien oder modulare Batteriesysteme und stellen ein modulares Batteriekonzept dar, das ermöglicht, dass eine zusätzliche Energieressource mit Energiespeicher, z. B. eine erneuerbare Energieressource mit integriertem Energiespeicher, dem fahrzeugbasierten Mikronetz 40 hinzugefügt wird.
Jedes Batteriesystem („Batterie“ oder „Batteriemodul“) 28 kann die Form von entweder (i) einem Batteriemodul, das sich an Bord des Fahrzeugs befindet, oder (ii) einem stationären, externen Batteriemodul aufweisen. Ein Batteriemodul, das sich an Bord des Fahrzeugs befindet, ist ein Batteriemodul, das dem EV 12 jederzeit hinzugefügt werden kann, nachdem das EV mit der Traktionsbatterie 14 zusammengebaut wurde. Das EV 12 kann ein oder mehrere Batteriemodule, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden, aufweisen und dadurch kann das fahrzeugbasierte Mikronetz mit dem einen oder den mehreren Batteriemodulen, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden, erweitert werden. Ein Batteriemodul, das sich an Bord des Fahrzeugs befindet und dem EV 12 hinzugefügt wird, kann aus dem EV entfernt werden, während die Traktionsbatterie 14 und alle anderen Batteriemodule, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden und dem EV hinzugefügt sind, an Ort und Stelle bleiben. Ein externes Batteriemodul ist ein Batteriemodul, das dem fahrzeugbasierten Mikronetz von außerhalb des EV 12 hinzugefügt werden kann. Ein externes Batteriemodul ist insofern „extern“, als es sich nicht an Bord des EV 12 befindet und dahingehend stationär, dass es im Allgemeinen an Ort und Stelle fixiert ist. Externe Batteriemodule können mit dem fahrzeugbasierten Mikronetz 40 verbunden sein, während das EV 12 parkt. Das fahrzeugbasierte Mikronetz kann mit einem oder mehreren externen Batteriemodulen erweitert werden. Ein externes Batteriemodul, das dem fahrzeugbasierten Mikronetz hinzugefügt wird, kann entfernt werden, während jegliche andere Quellen oder Verbraucher, die sich nicht an Bord befinden, an Ort und Stelle bleiben.
Das in der Konfiguration aus 2 gezeigte fahrzeugbasierte Mikronetz 40 beinhaltet in Bezug auf das in 1 gezeigte fahrzeugbasierte Mikronetz 10 ferner zwei externe Batteriemodule 28a und 28b. Die externen Batteriemodule 28a und 28b sind in 2 als nicht an Bord des EV 12 angegeben, indem sie außerhalb der Umrandung 24 positioniert sind. Die externen Batteriemodule 28a und 28b sind über entsprechende Mikronetzkomponenten 20d und 20e in Form von DC/DC-Wandlern mit dem fahrzeugbasierten Mikronetz 40 verbunden. Als ein Beispiel kann mindestens eines der externen Batteriemodule eine viel größere Batterie (d. h. eine viel höhere Energiespeicherkapazität) in Bezug auf die Traktionsbatterie 14 sein.
Die Batteriemodule 28, ob in Form von Batteriemodulen, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden, oder externen Batteriemodulen, können zu jedem Zeitpunkt dem fahrzeugbasierten Mikronetz 40 hinzugefügt und aus diesem entfernt werden. Das fahrzeugbasierte Mikronetz 40 und die Batteriemodule 28 weisen Plug-and-Play-Fähigkeit auf, wodurch ermöglicht wird, dass die Batteriemodule dem fahrzeugbasierten Mikronetz 40 hinzugefügt oder aus diesem entfernt werden, während das EV 12 und/oder das fahrzeugbasierte Mikronetz aktiv ist/sind. Somit kann das fahrzeugbasierte Mikronetz 40, welches das EV 12 mit einer Traktionsbatterie 14 der „Einheitsgröße für alle“ aufweist, dazu gebracht werden, zusätzlichen Energiespeicher aufzuweisen, indem ihm ein oder mehrere der Batteriemodule hinzugefügt werden, sei es durch Hinzufügen an Bord des EV (d. h. eines Batteriemoduls, das sich an Bord des Fahrzeugs befindet) oder durch Hinzufügen außerhalb des EV (d. h. eines externen Batteriemoduls).
Unter Bezugnahme auf 3 und weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2 ist eine andere schematische Darstellung eines fahrzeugbasierten Mikronetzes 40 mit Batteriemodulen 28 in einer anderen Konfiguration gezeigt. In diesem Fall beinhaltet das fahrzeugbasierte Mikronetz 40 in Bezug auf das in 1 gezeigte fahrzeugbasierte Mikronetz 10 ferner ein externes Batteriemodul 28a und ein Batteriemodul 28c, das sich an Bord des Fahrzeugs befindet. Das Batteriemodul 28c, das sich an Bord des Fahrzeugs befindet, ist über eine Mikronetzkomponente 20f in Form eines DC/DC-Wandlers mit dem fahrzeugbasierten Mikronetz 40 verbunden. Das Batteriemodul 28c, das sich an Bord des Fahrzeugs befindet, ist in 3 als an Bord des EV 12 angegeben, indem es innerhalb der Umrandung 24 positioniert ist.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Blockdiagramm der internen Komponenten und Teilsysteme eines Batteriemoduls 28 gezeigt. Das Batteriemodul 28 beinhaltet Batterieanordnungen 42, ein Wärmeverwaltungssystem (oder „Kühlsystem“) 44, ein Batterieverwaltungssystem 46 und eine Schnittstellensteuerung 48 der modularen Batterie. Die Schnittstellensteuerung 48 der modularen Batterie kommuniziert über die Mikronetzkomponente 20, mit der das Batteriemodul 28 verbunden ist, entweder mit dem MMS 18 oder dem Fahrzeugverwaltungssystem des EV 12, um die Fähigkeit, den Status, den allgemeinen Zustand usw. des Batteriemoduls zu teilen. In dieser Hinsicht beinhaltet die Verbindung zwischen dem Batteriemodul 28 und der entsprechenden Mikronetzkomponente 20 (zum Beispiel dem externen Batteriemodul 28a und dem DC/DC-Wandler 20d; oder dem Batteriemodul 28c, das sich an Bord des Fahrzeugs befindet, und dem DC/DC-Wandler 28f) Leitungen für Leistung und Leitungen zur Kommunikation. Das Batteriemodul 28 kann Plug-and-Play-Fähigkeit aufweisen, wodurch ermöglicht wird, dass die modulare Batterie dem fahrzeugbasierten Mikronetz hinzugefügt oder aus diesem entfernt wird, während das fahrzeugbasierte Mikronetz aktiv ist.
Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Ablaufdiagramm 50 gezeigt, das den Betrieb eines MMS 18 eines fahrzeugbasierten Mikronetzes beim automatischen Rekonfigurieren einer Energieverwaltungsstrategie beschreibt, die durch das fahrzeugbasierte Mikronetz eingesetzt wird, wenn eine Energiequelle, wie etwa ein Batteriemodul 28, dem fahrzeugbasierten Mikronetz hinzugefügt oder aus diesem entfernt wird. Im Allgemeinen kann das MMS 18 dazu betrieben werden, zu ändern, wie das fahrzeugbasierte Mikronetz betrieben wird, wenn dem fahrzeugbasierten Mikronetz eine Quelle hinzugefügt oder aus diesem entfernt wird und/oder wenn dem fahrzeugbasierten Mikronetz ein Verbraucher hinzugefügt oder aus diesem entfernt wird.
Zum Beispiel kann das MMS 18 ändern, wie das fahrzeugbasierte Mikronetz betrieben wird, wenn dem fahrzeugbasierten Mikronetz ein Batteriemodul 28, entweder ein Batteriemodul, das sich an Bord des Fahrzeugs befindet, oder ein externes Batteriemodul, hinzugefügt wird, um von dem zusätzlichen Energiespeicher Gebrauch zu machen, der durch das Batteriemodul bereitgestellt wird. Das heißt, das MMS 18 rekonfiguriert das fahrzeugbasierte Mikronetz als Reaktion darauf, dass dem fahrzeugbasierten Mikronetz ein Batteriemodul 28 hinzugefügt wird. In diesem Fall kann die MMS 18 der Traktionsbatterie 14 befehlen, das Versorgen des Netzwerks 22 mit Energie zu stoppen, und stattdessen dem Batteriemodul 28 befehlen, dem Netzwerk diese Energie bereitzustellen. Dies ermöglicht einen effizienteren Betrieb des Antriebsstrangs, längeres rein elektrisches Fahren und einen längeren Leerlaufbetrieb bei abgeschaltetem Motor.
Gleichermaßen rekonfiguriert das MMS 18 das fahrzeugbasierte Mikronetz als Reaktion darauf, dass ein Batteriemodul 28 aus dem fahrzeugbasierten Mikronetz entfernt wird. In diesem Fall kann das MMS 18 dem elektrischen Generator des EV 12, der Traktionsbatterie 14 und/oder einem/einigen anderen Batteriemodule(n) 28, das/die bereits in dem fahrzeugbasierten Mikronetz vorhanden sind, befehlen, mehr Energie bereitzustellen, um das entfernte Batteriemodul zu berücksichtigen.
Wie vorstehend angemerkt, ist das MMS 18 eine elektronische Steuerung, die mit dem Fahrzeugverwaltungssystem des EV 12 in Kommunikation steht. Das MMS 18 kann den Status von Verbrauchern und Quellen in dem fahrzeugbasierten Mikronetz überwachen, einschließlich des Status von Batteriemodulen 28, die dem fahrzeugbasierten Mikronetz hinzugefügt werden, deren Status mit dem Fahrzeugverwaltungssystem kommunizieren und Datenerfassung und -überwachung durchführen. Beispiele für Funktionen des MMS 18 beinhalten: Verwalten des exportierten Leistungsflusses durch jeden Mikronetzausgang; Verwalten des Energieflusses zwischen Energiequellen (Motor, Generator, der sich an Bord befindet, Fahrzeugbatteriepack und erweiterte modulare Batterien) und verschiedenen Verbrauchern (Fahrzeug- und exportierter Leistungsverbrauch); Überwachen der Leistungsqualität jedes exportierbaren Leistungsausgangs; Überwachen des Status der erweiterten modularen Batterien, zum Beispiel Ladezustand, allgemeiner Zustand usw.; und Kommunizieren mit dem Fahrzeugverwaltungssystem des EV und den Batterieverwaltungssystemen 46 der Batteriemodule 28.
Der in dem Ablaufdiagramm 50 gezeigte Vorgang beginnt mit dem Starten des fahrzeugbasierten Mikronetzes, wie in Block 52 angegeben, und dem Erfassen des Energiespeichergehalts des fahrzeugbasierten Mikronetzes, wie in Block 54 angegeben. Das Erfassen des Energiespeichergehalts des fahrzeugbasierten Mikronetzes beinhaltet, dass das MMS 18 die Quellen des fahrzeugbasierten Mikronetzes erfasst. Wie in 1 gezeigt, können die Quellen des fahrzeugbasierten Mikronetzes zum Beispiel nur der elektrische Generator des EV 12 und die Traktionsbatterie 14 sein. Der Betrieb des fahrzeugbasierten Mikronetzes während dieser Bedingungen kann das Versorgen des Netzwerks mit Energie von dem elektrischen Generator des EV 12 und der Traktionsbatterie 14, das Bereitstellen der Energie von diesen Quellen an die Mikronetzkomponenten 20 über das Netzwerk 22 durch die Mikronetzschnittstelle 16; das Umwandeln der aufgenommenen Energie in geeignete Formen durch die Mikronetzkomponenten 20 und das Aufnehmen der Energie in der geeigneten Form durch die Verbraucher 26 von deren zugehörigen Mikronetzkomponenten beinhalten.
Das MMS 18 erfasst kontinuierlich den Energiespeichergehalt des fahrzeugbasierten Mikronetzes, wie in Block 54 angegeben, um jegliche Änderung des Energiespeichergehalts des fahrzeugbasierten Mikronetzes zu bestimmen, wie in Entscheidungsblock 56 angegeben. Der Energiespeichergehalt des fahrzeugbasierten Mikronetzes ändert sich, wenn dem fahrzeugbasierten Mikronetz eine Quelle hinzugefügt oder aus diesem entfernt wird. Zum Beispiel ändert sich der Energiespeichergehalt des fahrzeugbasierten Mikronetzes, wenn dem fahrzeugbasierten Mikronetz ein Batteriemodul 28 hinzugefügt oder aus diesem entfernt wird.
Das MMS 18 kann dazu betrieben werden, die Quellen (und die Verbraucher) des fahrzeugbasierten Mikronetzes zu erfassen. Zum Beispiel, wenn das fahrzeugbasierte Mikronetz die in 1 gezeigte Konfiguration aufweist, erfasst das MMS 18, dass der elektrische Generator des EV 12 und die Traktionsbatterie 14 die Quellen des fahrzeugbasierten Mikronetzes sind; wenn es die in 2 gezeigte Konfiguration aufweist, erfasst das MMS 18, dass der elektrische Generator des EV, die Traktionsbatterie und die externen Batteriemodule 28a und 28b die Quellen des fahrzeugbasierten Mikronetzes sind; und wenn es die in 3 gezeigte Konfiguration aufweist, erfasst das MMS 18, dass der elektrische Generator des EV, die Traktionsbatterie, das externe Batteriemodul 28a und Batteriemodul 28c, das sich an Bord des Fahrzeugs befindet, die Quellen des fahrzeugbasierten Mikronetzes sind.
Während der Energiespeichergehalt des fahrzeugbasierten Mikronetzes unverändert bleibt, erfasst das MMS 18, ob ein Fehlerzustand vorliegt, wie in Entscheidungsblock 58 angegeben, und funktioniert, um jegliche vorhandene Fehlerzustände zu klären, wie in Block 60 angegeben. Während keine Fehlerzustände vorliegen, wird das fahrzeugbasierte Mikronetz normal betrieben, wie in Block 62 angegeben. Der normale Betrieb des fahrzeugbasierten Mikronetzes beinhaltet, dass das MMS 18 das fahrzeugbasierte Mikronetz gemäß einer Energieverwaltungsstrategie auf Grundlage der Fähigkeiten und der Rangfolge der in dem fahrzeugbasierten Mikronetz vorhandenen Quellen und der Anforderungen der in dem fahrzeugbasierten Mikronetz vorhandenen Verbraucher betreibt.
Der Energiespeichergehalt des fahrzeugbasierten Mikronetzes ändert sich, wenn dem fahrzeugbasierten Mikronetz eine Quelle, wie etwa ein Batteriemodul 28, hinzugefügt oder aus diesem entfernt wird. Zum Beispiel ändert sich der Energiespeichergehalt des fahrzeugbasierten Mikronetzes mit der Konfiguration aus 1, wenn dem fahrzeugbasierten Mikronetz das externe Batteriemodul 28a und das Batteriemodul 28c, das sich an Bord des Fahrzeugs befindet, hinzugefügt werden, sodass das fahrzeugbasierte Mikronetz die Konfiguration aus 3 aufweist.
Wenn das MMS 18 in Entscheidungsblock 56 erfasst, dass sich der Energiespeichergehalt des fahrzeugbasierten Mikronetzes ändert, dient das MMS dazu, die Energiespeicherfähigkeit und die Energieverwaltungsstrategie des fahrzeugbasierten Mikronetzes entsprechend anzupassen, wie in Block 64 angegeben. In Verbindung damit sendet das MMS 18 aktualisierte Energiespeicherinformationen an das Fahrzeugverwaltungssystem des EV 12, wie in Block 66 angegeben. Alternativ überspringt das MMS 18 Block 66, wenn es diesbezüglich keine Interaktion mit dem Fahrzeugverwaltungssystem des EV 12 geben sollte. Mittels Block 62 betreibt das MMS 18 dann das fahrzeugbasierte Mikronetz gemäß der angepassten Energiespeicherfähigkeit und Energieverwaltungsstrategie auf Grundlage der aktualisierten Quellen, die in dem fahrzeugbasierten Mikronetz vorhanden sind.
Das Fahrzeugverwaltungssystem kann auch die in 5 gezeigten Vorgänge des MMS 18 durchführen. In diesem Fall würde sich das Ablaufdiagramm 50 für das Fahrzeugverwaltungssystem dahingehend unterscheiden, dass Block 66 („Senden der aktualisierten Energiespeicherinformationen an das Fahrzeugverwaltungssystem“) wegfallen würde.
Wie beschrieben und in den Konfigurationen des fahrzeugbasierten Mikronetzes in den 2 und 3 gezeigt, sind der Leistungspegel und die Dauer der exportierbaren Leistung für die fahrzeugbasierte Mikronetzlösung nicht durch die Kapazität der Traktionsbatterie des EV begrenzt. Somit können verschiedene Arten von Funktionen mit dem gleichen Fahrzeug durchgeführt werden. Mit Unterstützung von einem oder mehreren erweiterten Batteriemodulen kann das fahrzeugbasierte Mikronetz zusätzliche Vorteile bereitstellen, wie etwa (1) bessere Kraftstoffeffizienz, (2) längere Reichweite im EV-Modus eines Plug-in-Hybridelektrofahrzeugs; (3) Reduzieren des Motorbetriebs, da das Plug-in-Hybridelektrofahrzeug länger im EV-Modus betrieben werden kann; und (4) Verlängern des Leerlaufbetriebs bei abgeschaltetem Motor.
Die folgenden Beispiele stellen eine weitere Beschreibung fahrzeugbasierter Mikronetze gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereit. In einem Beispiel beinhaltet das fahrzeugbasierte Mikronetz ein Vollhybrid-Elektrofahrzeug mit begrenztem Energiespeicher an Bord (d. h. kleiner Traktionsbatterie). In einem ersten Szenario dieses Beispiels, wenn das Fahrzeug parkt und keine Leistung als ein Mikronetz exportiert, könnte der Motor des Fahrzeugs in der gesamten Zeit, während der das Fahrzeug parkt, ausgeschaltet bleiben. In einem zweiten Szenario dieses Beispiels, wenn das Fahrzeug Leistung als ein Mikronetz exportiert, könnte der Motor kontinuierlich betrieben werden, da nicht genügend Energiespeicher an Bord vorhanden ist. In einem dritten Szenario dieses Beispiels, wenn das Fahrzeug Leistung als ein Mikronetz exportiert, wobei (ein) Batteriemodul(e) an dem Mikronetz angefügt ist/sind, muss der Motor aufgrund des zusätzlichen Energiepuffers, der durch das/die Batteriemodul(e) bereitgestellt wird, nicht die ganze Zeit betrieben werden.
In einem anderen Beispiel versorgt das Fahrzeug ein Mikronetz mit Leistung, das andere Erzeugungsquellen, wie etwa Windturbinen, Sonnenkollektoren usw., beinhaltet. In einem ersten Szenario dieses Beispiels, wenn nur Energiespeicher, der sich an Bord des Fahrzeugs befindet, verfügbar ist, müssen die Mikronetzsteuerung (d. h. MMS 18) und das Fahrzeug so betrieben werden, dass die Leistungsentnahme durch die Verbraucher erfüllt wird, und sind nicht in der Lage, überschüssige Wind-/Sonnenenergie zur späteren Verwendung zu speichern; wobei dies bedeuten könnte, dass der Motor häufiger laufen muss, dass die Lebensdauer der Fahrzeugbatterie verringert werden könnte und dass das Fahrzeug und die Mikronetzsteuerung auf plötzliche Änderungen der erneuerbar erzeugten Energie reagieren müssen. In einem zweiten Szenario dieses Beispiels, wenn das Mikronetz (ein) daran zusätzliche(s) angefügte(s) Batteriemodul(e) aufweist, können die Mikronetzsteuerung und das Fahrzeug entscheiden, welche Erzeugungsquelle, einschließlich des Batteriemoduls bzw. der Batteriemodule, optimal zu verwenden sind und überschüssige Energie in dem/den Batteriemodul(en) speichern.
Die folgenden Beispiele stellen eine Beschreibung dafür bereit, wie sich das Fahrzeug oder das fahrzeugbasierte Mikronetz mit einem hinzugefügten Batteriemodul unterschiedlich verhält. In einem ersten Beispiel wird das Batteriemodul verwendet, um die Fahrzeugsteuerstrategie zu ändern. Zum Beispiel, wenn das Fahrzeug als Mikronetz betrieben wird, könnte die Batterieverwaltung des fahrzeugbasierten Mikronetzes nur das Batteriemodul verwenden, ohne die Batterie, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet, zu nutzen, um die Lebensdauer der Batterie, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet, zu maximieren oder zu verlängern. In einem zweiten Beispiel, wenn mehrere Fahrzeuge an einem Mikronetz teilnehmen und mehrere Batteriemodule, die sich an Bord befinden, in einige dieser Fahrzeuge angefügt sind, kann die Steuerstrategie geändert werden, um diese Fahrzeuge zu koordinieren. Zum Beispiel könnten die Fahrzeuge selektiv auswählen, welche(s) Batteriemodul(e) verwendet werden soll/sollen und welche(s) in Reserve gehalten werden soll/sollen. In einem dritten Beispiel ermöglicht das/die Batteriemodul(e), dass die Energieverwaltungsstrategie des Fahrzeugs geändert wird. Zum Beispiel könnte die Energieverwaltungsstrategie das Fahrzeug und das Mikronetz derart betreiben, dass während des Mikronetzbetriebs nur das/die Batteriemodul(e) verwendet werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Batterie, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet, nur zum Fahren verwendet wird. Dies könnte genutzt werden, um die Kraftstoffeffizienz zu maximieren, Geräusche zu minimieren oder Emissionen zu minimieren. In einem vierten Beispiel überwacht das Mikronetzsteuersystem die Energiequellen (d. h. die Batteriemodule) und die Energieverbraucher, die mit dem Mikronetz verbunden sind, genau. Aus diesen Daten kann es dann die optimale Nutzung der Energiequellen bestimmen. Zum Beispiel kann es bestimmen, welche Kombination aus Energiequellen, wie etwa ein Generator, der sich an Bord befindet, ein Energiespeicher, der sich an Bord befindet, ein Batteriemodul, das sich an Bord befindet, ein Batteriemodul, das sich nicht an Bord befindet, Solar, Wind usw., die Verbraucher versorgen soll. In einem fünften Beispiel kommuniziert das Mikronetzsteuersystem (d. h. das MMS) mit dem Fahrzeugverwaltungssystem und informiert das Fahrzeugverwaltungssystem über den Betrag an Energiespeicher, der für das Fahrzeug zur Verwendung verfügbar ist. Das Fahrzeugverwaltungssystem und das MMS können dann bestimmen, wie viel Energiespeicher für den Mikronetzbetrieb verfügbar ist und wie viel für Fahrzeugenergieverwaltungszwecke verfügbar ist.
Auch wenn vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der vorliegenden Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu bilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein fahrzeugbasiertes Mikronetz bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Fahrzeug, das eine Leistungsquelle und ein Netzwerk aufweist; und eine Steuerung, die dazu betrieben werden kann, die Leistungsquelle zu betreiben, um das Netzwerk mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk zu versorgen und bei Hinzufügen einer Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung dazu betrieben werden, die Batteriequelle zum Versorgen des Netzwerks mit Leistung zu betreiben, um den angepassten Betrieb der Leistungsquelle zu berücksichtigen, wobei die Leistung, mit der das Netzwerk zum Verbrauch durch die Verbraucher in dem Netzwerk versorgt wird, unverändert ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung ferner dazu betrieben werden, bei Entfernen der Batteriequelle aus dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung erneut anzupassen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeug eine Vielzahl von Leistungsquellen und kann die Steuerung ferner dazu betrieben werden, die Leistungsquellen zu betreiben, um das Netzwerk mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk zu versorgen und bei Hinzufügen der Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquellen beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Batteriequelle eine erste Batteriequelle und kann die Steuerung ferner dazu betrieben werden, bei Hinzufügen einer zweiten Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle und/oder den Betrieb der ersten Batteriequelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung weiter anzupassen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung ferner dazu betrieben werden, bei Entfernen der ersten Batteriequelle aus dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle und/oder den Betrieb der zweiten Batteriequelle weiter anzupassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Batteriequelle eine Batterie, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet und nicht die Leistungsquelle ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Batteriequelle eine Batterie, die sich nicht an Bord des Fahrzeugs befindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug, das eine Traktionsbatterie aufweist, und ist die Leistungsquelle die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Leistungsquelle ein elektrischer Generator des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Nicht-Elektrofahrzeug, das eine Nicht-Traktionsbatterie aufweist, und ist die Leistungsquelle die Nicht-Traktionsbatterie.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: ein zweites Fahrzeug mit einer Leistungsquelle; wobei die Steuerung ferner dazu betrieben werden kann, den Betrieb der Leistungsquelle des zweiten Fahrzeugs bei Versorgen des Netzwerks mit Leistung bei Hinzufügen der Batteriequelle zu dem Netzwerk anzupassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für fahrzeugbasiertes Mikronetz, das ein Fahrzeug einschließlich einer Leistungsquelle, eines Netzwerks und einer Steuerung aufweist, bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Betreiben der Leistungsquelle zum Versorgen des Netzwerks mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk durch die Steuerung; und Anpassen des Betriebs der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung durch die Steuerung bei Hinzufügen einer Batteriequelle zu dem Netzwerk.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Betreiben der Batteriequelle zum Versorgen des Netzwerks mit Leistung durch die Steuerung, um den angepassten Betrieb der Leistungsquelle zu berücksichtigen, wobei die Leistung, mit der das Netzwerk zum Verbrauch durch die Verbraucher in dem Netzwerk versorgt wird, unverändert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: erneutes Anpassen des Betriebs der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung durch die Steuerung bei Entfernen der Batteriequelle aus dem Netzwerk.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Batteriequelle entweder (i) eine Batterie, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet und nicht die Leistungsquelle ist, oder (ii) eine Batterie, die sich nicht an Bord des Fahrzeugs befindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Leistungsquelle (i) eine Traktionsbatterie, (ii) ein elektrischer Generator oder (iii) eine Nicht-Traktionsbatterie.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Leistungsquelle; ein Netzwerk; eine Steuerung, die dazu betrieben werden kann, die Leistungsquellen zu betreiben, um das Netzwerk mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk zu versorgen und bei Hinzufügen einer Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquellen beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen; und wobei die Batteriequelle entweder (i) eine erste Batterie ist, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet und nicht die Leistungsquelle ist, oder (ii) eine Batterie ist, die sich nicht an Bord des Fahrzeugs befindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Batteriequelle eine erste Batteriequelle; kann die Steuerung ferner dazu betrieben werden, bei Hinzufügen einer zweiten Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle und/oder den Betrieb der ersten Batteriequelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung weiter anzupassen; und ist die zweite Batteriequelle entweder (i) eine zweite Batterie ist, die sich an Bord des Fahrzeugs befindet und nicht die Leistungsquelle ist, oder (ii) eine Batterie ist, die sich nicht an Bord des Fahrzeugs befindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Leistungsquelle (i) eine Traktionsbatterie, (ii) ein elektrischer Generator oder (iii) eine Nicht-Traktionsbatterie.

Claims

Fahrzeugbasiertes Mikronetz, das Folgendes umfasst: ein Elektrofahrzeug, das eine Leistungsquelle und ein Netzwerk aufweist; und eine Steuerung, die dazu betrieben werden kann, die Leistungsquelle zu betreiben, um das Netzwerk mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk zu versorgen und bei Hinzufügen einer Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen.
Fahrzeugbasiertes Mikronetz nach Anspruch 1, wobei: die Steuerung dazu betrieben werden kann, die Batteriequelle zum Versorgen des Netzwerks mit Leistung zu betreiben, um den angepassten Betrieb der Leistungsquelle zu berücksichtigen, wobei die Leistung, mit der das Netzwerk zum Verbrauch durch die Verbraucher in dem Netzwerk versorgt wird, unverändert ist.
Fahrzeugbasiertes Mikronetz nach Anspruch 1, wobei: die Steuerung ferner dazu betrieben werden kann, bei Entfernen der Batteriequelle aus dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung erneut anzupassen.
Fahrzeugbasiertes Mikronetz nach Anspruch 1, wobei: das Elektrofahrzeug eine Vielzahl von Leistungsquellen beinhaltet; und die Steuerung ferner dazu betrieben werden kann, die Leistungsquellen zu betreiben, um das Netzwerk mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk zu versorgen und bei Hinzufügen der Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquellen beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen.
Fahrzeugbasiertes Mikronetz nach Anspruch 1, wobei: die Batteriequelle eine erste Batteriequelle ist; die Steuerung ferner dazu betrieben werden kann, bei Hinzufügen einer zweiten Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle und/oder den Betrieb der ersten Batteriequelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung weiter anzupassen; und die Steuerung ferner dazu betrieben werden kann, bei Entfernen der ersten Batteriequelle aus dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle und/oder den Betrieb der zweiten Batteriequelle weiter anzupassen.
Fahrzeugbasiertes Mikronetz nach Anspruch 1, wobei: die Batteriequelle eine Batterie ist, die sich an Bord des Elektrofahrzeugs befindet und eine andere Batterie als eine Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs ist.
Fahrzeugbasiertes Mikronetz nach Anspruch 1, wobei: die Batteriequelle eine Batterie ist, die sich nicht an Bord des Elektrofahrzeugs befindet.
Fahrzeugbasiertes Mikronetz nach Anspruch 1, wobei: die Leistungsquelle eine Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs ist.
Fahrzeugbasiertes Mikronetz nach Anspruch 1, wobei: die Leistungsquelle ein elektrischer Generator des Elektrofahrzeugs ist.
Fahrzeugbasiertes Mikronetz nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: ein zweites Elektrofahrzeug, das eine Leistungsquelle aufweist; und wobei die Steuerung ferner dazu betrieben werden kann, bei Hinzufügen der Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquelle des zweiten Elektrofahrzeugs beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen.
Verfahren für ein fahrzeugbasiertes Mikronetz, das ein Elektrofahrzeug einschließlich einer Leistungsquelle, eines Netzwerks und einer Steuerung aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Betreiben der Leistungsquelle zum Versorgen des Netzwerks mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk durch die Steuerung; und Anpassen des Betriebs der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung durch die Steuerung bei Hinzufügen einer Batteriequelle zu dem Netzwerk.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner Folgendes umfasst: erneutes Anpassen des Betriebs der Leistungsquelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung durch die Steuerung bei Entfernen der Batteriequelle aus dem Netzwerk.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei: die Batteriequelle entweder (i) eine Batterie ist, die sich an Bord des Elektrofahrzeugs befindet und eine andere Batterie als eine Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs ist, oder (ii) eine Batterie ist, die sich nicht an Bord des Elektrofahrzeugs befindet, und die Leistungsquelle des Elektrofahrzeugs entweder (i) eine Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs oder (ii) ein elektrischer Generator des Elektrofahrzeugs ist.
Elektrofahrzeug, das Folgendes umfasst: Leistungsquellen einschließlich eines elektrischen Generators und einer Traktionsbatterie; ein Netzwerk; eine Steuerung, die dazu betrieben werden kann, die Leistungsquellen zu betreiben, um das Netzwerk mit Leistung zum Verbrauch durch Verbraucher in dem Netzwerk zu versorgen und bei Hinzufügen einer Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquellen beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung anzupassen; und wobei die Batteriequelle entweder (i) eine Batterie ist, die sich an Bord des Elektrofahrzeugs befindet und eine andere Batterie als die Traktionsbatterie ist, oder (ii) eine Batterie ist, die sich nicht an Bord des Elektrofahrzeugs befindet.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 14, wobei: die Batteriequelle eine erste Batteriequelle ist; die Steuerung ferner dazu betrieben werden kann, bei Hinzufügen einer zweiten Batteriequelle zu dem Netzwerk den Betrieb der Leistungsquellen und/oder den Betrieb der ersten Batteriequelle beim Versorgen des Netzwerks mit Leistung weiter anzupassen; und wobei die zweite Batteriequelle entweder (i) eine Batterie ist, die sich an Bord des Elektrofahrzeugs befindet und eine andere Batterie als die Traktionsbatterie ist, oder (ii) eine Batterie ist, die sich nicht an Bord des Elektrofahrzeugs befindet.