DE102021204100A1

DE102021204100A1 - Verfahren und System zum Konfigurieren eines Elektrofahrzeugs in Vorbereitung auf eine geplante Fahrt mit einem Anhänger

Info

Publication number: DE102021204100A1
Application number: DE102021204100.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kapp; Viktor Boschmann; Bastian Unterberger; Thilo Tümmers; Leonardo Canzio; Christelle Rodier; Mohamed BOUGHARDAIN; Stefan Hoffmann; Ernst Mohs
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2022-10-27
Also published as: US20220340015A1; CN115246341A; KR20220147528A

Abstract

Ein Verfahren zum Konfigurieren eines Elektrofahrzeugs (EV) in Vorbereitung auf eine geplante Fahrt, bei welcher das EV einen Anhänger zieht, umfasst Erhalten einer Benutzeranfrage durch eine Steuereinrichtung des EV zur Durchführung einer Fahrt, bei welcher das EV den Anhänger zieht, wobei die Benutzeranfrage Anhängerkonfigurationsdaten, welche Merkmale des Anhängers spezifizieren, und Navigationsdaten umfasst, welche Merkmale der geplanten Fahrt spezifizieren; Beurteilen eines Batteriezustands einer elektrischen Batterie des EV mit einem Batteriemanagementsystem des EV, welches in Kommunikation mit der Steuereinrichtung steht; und Berechnen von Batteriebetriebseinstellungen für den Betrieb der elektrischen Batterie auf der Fahrt des den Anhänger ziehenden EV mit der Steuereinrichtung basierend auf den Anhängerkonfigurationsdaten und den Navigationsdaten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Konfigurieren eines Elektrofahrzeugs in Vorbereitung auf eine geplante Fahrt, bei welcher das Elektrofahrzeug einen Anhänger zieht. Die Erfindung betrifft ferner ein Elektrofahrzeug mit einem solchen System.
Hintergrund
Elektrische Batterien aktueller Elektrofahrzeuge (EV) reagieren in der Regel empfindlich auf die Temperatur, unter der das EV betrieben wird. So basieren beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, wie sie häufig in Elektroautos eingesetzt werden, auf elektrochemischen Reaktionen, die besonders durch Kälte verlangsamt werden. So kann bei sehr kalten Außentemperaturen die Kapazität und damit die Leistungsabgabe einer Traktionsbatterie sinken. Außerdem können extreme Temperaturbedingungen die Reichweite verringern und die Ladezeiten erhöhen. Die Regulierung der Temperatur im Fahrzeuginneren, sei es durch Heizen oder Kühlen, kann sich ebenfalls auf die Leistung der Batterie und die Reichweite des EVs auswirken. Vorkonditionierung der Temperatur des Fahrzeugs und/oder der Fahrzeugbatterie kann daher helfen, das Verhalten der Batterie in kalter oder heißer Umgebung zu verbessern.
Diese Effekte können besonders relevant werden, wenn sie bei einem niedrigen Ladezustand der jeweiligen Batterie und/oder bei hohen Lastanforderungen auftreten, z. B. wenn ein Anhänger mit dem EV bergauf gezogen wird. Einige Fahrzeuge sind in der Lage, das Vorhandensein eines Anhängers automatisch zu erkennen und können so ihren Betrieb, insbesondere das Batteriemanagement, anpassen, sobald dies geschehen ist. Das Dokument US 2016/0129803 A1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur Vorhersage der Reichweite eines Elektrofahrzeugs, bei welchem eine Anhängererkennungseinrichtung des Fahrzeugs überwacht wird und ein Reichweitenwert bestimmt wird, wenn die Anhängererkennungseinrichtung erkennt, dass ein Anhänger aktuell an das Fahrzeug angehängt ist.
Bei den meisten dieser Systeme dauert es jedoch einige Zeit, bis der Anhänger (und sein Einfluss auf das Fahrverhalten) erkannt wird. So kann es z. B. nach dem Start des Fahrzeugs mehrere Minuten oder Kilometer dauern, bis der Anhänger erkannt wird und die tatsächliche Fahrreichweite zuverlässig ermittelt werden kann. Bei extremen Umgebungstemperaturen und Batteriezuständen sowie bei hohen Lastanforderungen wäre es daher hilfreich, eine genaue Anzeige der verfügbaren Reichweite und der empfohlenen Route und Einstellungen des Fahrzeugs sofort nach dem Start oder sogar schon vorher zu haben.
Zusammenfassung der Erfindung
Somit besteht ein Bedarf, Lösungen zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit eines Elektrofahrzeugs zu finden, welches einen Anhänger zieht.
Zu diesem Zweck stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein System gemäß Anspruch 8 und ein Elektrofahrzeug gemäß Anspruch 15 bereit.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Konfigurieren eines Elektrofahrzeugs (EV) in Vorbereitung auf eine geplante Fahrt, bei welcher das EV einen Anhänger zieht, Erhalten einer Benutzeranfrage durch eine Steuereinrichtung des EV zur Durchführung einer Fahrt, bei welcher das EV den Anhänger zieht, wobei die Benutzeranfrage Anhängerkonfigurationsdaten, welche Merkmale des Anhängers spezifizieren, und Navigationsdaten umfasst, welche Merkmale der geplanten Fahrt spezifizieren; Beurteilen eines Batteriezustands einer elektrischen Batterie des EV mit einem Batteriemanagementsystem des EV, welches in Kommunikation mit der Steuereinrichtung steht; und Berechnen von Batteriebetriebseinstellungen für den Betrieb der elektrischen Batterie auf der Fahrt des den Anhänger ziehenden EV mit der Steuereinrichtung basierend auf den Anhängerkonfigurationsdaten und den Navigationsdaten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein System zum Konfigurieren eines EV in Vorbereitung auf eine geplante Fahrt, bei welcher das EV einen Anhänger zieht, eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Benutzeranfrage zur Durchführung einer Fahrt zu erhalten, bei welcher das EV den Anhänger zieht, wobei die Benutzeranfrage Anhängerkonfigurationsdaten, welche Merkmale des Anhängers spezifizieren, und Navigationsdaten, welche Merkmale der Fahrt spezifizieren, umfasst; und ein Batteriemanagementsystem, welches in Kommunikation mit der Steuereinrichtung steht und dazu ausgebildet ist, einen Batteriezustand einer elektrischen Batterie des EV zu beurteilen, wobei die Steuereinrichtung ferner dazu ausgebildet ist, Batteriebetriebseinstellungen für den Betrieb der elektrischen Batterie auf der Fahrt des den Anhänger ziehenden EV basierend auf den Anhängerkonfigurationsdaten und den Navigationsdaten zu berechnen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Elektrofahrzeug ein System gemäß der Erfindung.
Eine Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, den herkömmlichen „reaktiven“ Ansatz, der die Erkennung des Vorhandenseins eines Anhängers erst während der Fahrt, also nach dem Starten des Fahrzeugs, beinhaltet, durch einen „proaktiven“ Ansatz zu ersetzen, bei dem das System im Voraus feststellt, dass die Absicht besteht, einen Anhänger zu ziehen. Somit stehen Informationen über den Anhänger und seine Eigenschaften (z.B. eine Beladung des Anhängers) sowie Informationen über die gewünschte Fahrstrecke bereits vor dem tatsächlichen Ziehen des Anhängers zur Verfügung und können somit für vorausschauende Anpassungen der Konfiguration und/oder der Betriebseinstellungen des Fahrzeugs genutzt werden, bevor die Fahrt mit dem Anhänger überhaupt begonnen hat. So kann das Fahrzeug seine Einstellungen und die geplante Fahrtroute optimieren, bevor herkömmliche Systeme die Anwesenheit eines Anhängers überhaupt erkennen können. Unter anderem kann so der Leistungsbedarf genauer antizipiert werden und plötzliche Leistungsreduzierungen durch Derating oder ähnliches können durch intelligente Routenbestimmung und vorausschauendes Leistungsmanagement vermieden werden. Dadurch ist es möglich, gleichzeitig die Betriebsdauer und die Reichweite eines EVs zu maximieren.
Es versteht sich, dass der hierin verwendete Begriff „Fahrzeug“ oder ein anderer ähnlicher Begriff Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie beispielsweise Personenkraftwagen umfasst, einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Bussen, Lastkraftwagen, verschiedenen Nutzfahrzeugen und dergleichen, und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridfahrzeuge usw. einschließt. Vorliegend wird unter einem Hybridfahrzeug ein Fahrzeug verstanden, welches zwei oder mehr Energiequellen aufweist, zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Steuereinrichtung ferner dazu ausgebildet sein, auf der Grundlage der Anhängerkonfigurationsdaten und der Navigationsdaten Fahreinstellungen zum Fahren des EV auf der Fahrt und/oder Routeneinstellungen zum Navigieren des EV auf der Fahrt zu berechnen. Das Verfahren kann entsprechend Berechnen von Fahreinstellungen zum Fahren des EV auf der Fahrt und/oder Routeneinstellungen zum Navigieren des EV auf der Fahrt auf der Grundlage der Anhängerkonfigurationsdaten und der Navigationsdaten umfassen.
Daher können nicht nur für den Betrieb der Batterie empfohlene Betriebsstrategien vorgeschlagen werden, sondern auch welche Route zu nehmen ist und wie auf dieser Route zu fahren ist
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das System ferner eine Fahrerschnittstelle umfassen, die dazu ausgebildet, die Batteriebetriebseinstellungen, die Fahreinstellungen und/oder die Routeneinstellungen als Fahrerempfehlungen im Vorfeld und/oder während der Fahrt bereitzustellen. Das Verfahren kann entsprechend Bereitstellen der Batteriebetriebseinstellungen, der Fahreinstellungen und/oder der Routeneinstellungen als Fahrerempfehlungen über eine Fahrerschnittstelle im Vorfeld und/oder während der Fahrt umfassen.
Zum Beispiel kann ein Fahrer eine Fahrt mit einem Anhänger planen. Vor der Fahrt, sogar vor dem tatsächlichen Ankuppeln des Anhängers an das Fahrzeug, kann der Fahrer bereits die relevanten Informationen über ein entsprechendes Gerät, z. B. ein persönliches elektronisches Gerät oder über ein Webinterface, bereitstellen. Diese Informationen können z. B. Merkmale des Anhängers (Größe, Ladung usw.), die geplante Route, den Tag und die Uhrzeit der Abfahrt usw. umfassen. Das System kann dann alle verfügbaren Daten analysieren. Beispielsweise kann das System alle Eingaben des Fahrers, verfügbare Daten über das Fahrzeug (z. B. Ladezustand der Batterie), Eigenschaften und Ladung des Anhängers sowie Navigationsdaten (Verkehr, Wetter, gewünschte Routenmerkmale usw.) berücksichtigen. Das System kann dann den Fahrer über mögliche Leistungseinschränkungen und mögliche Lösungen informieren, z. B. über eine Anzeige des Fahrzeugs im Fahrgastraum. Der Fahrer kann z. B. angewiesen werden, eine andere Route zu wählen, die Fahrzeugbatterie vor der Fahrt zu laden, das Fahrzeug in einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich zu halten, das Gewicht des Anhängers zu reduzieren oder zu erhöhen usw.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, das EV basierend auf den Batteriebetriebseinstellungen, den Fahreinstellungen und den Routeneinstellungen während der Fahrt zu steuern. Das Verfahren kann entsprechend Steuern des EV mit der Steuereinrichtung basierend auf den Batteriebetriebseinstellungen, den Fahreinstellungen und en Routeneinstellungen während der Fahrt umfassen.
Daher kann das Fahrzeug im Falle einer assistierten und/oder automatisierten Fahranwendung auch einige oder alle der oben genannten Betriebsstrategien und/oder Ratschläge selbst umsetzen. Zum Beispiel kann das Fahrzeug automatisch die Batterie für eine optimale Leistung verwalten (z. B. Vorheizen der Batterie oder eine andere Temperaturregelung).
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, die Benutzeranforderung über ein Datennetz von einem Benutzergerät zu erhalten. Die Steuereinrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die Benutzeranforderung von einem persönlichen elektronischen Gerät und/oder einem Benutzer-Computersystem zu erhalten.
Ein Fahrer kann so z. B. über eine Mobiltelefonanwendung eine Fahrt im Voraus planen. Der Fahrer kann auch im Voraus, z. B. über ein Smartphone oder ein anderes geeignetes System, über mögliche Leistungs-/Reichweitenreduzierungen und mögliche Lösungen informiert werden, um den Ladezustand einer Batterie in Abhängigkeit von der Temperatur zu erhöhen.
Dem Fachmann werden sich leicht verschiedene Wege erschließen, wie er die relevante Information erhält, dass ein Anhänger zu einem bestimmten Zeitpunkt an das Fahrzeug angekoppelt wird oder dass er bereits angekoppelt ist. Dies könnte z. B. über eine mobile App des Fahrers, über eine Clustereingabe, über eine Online-Buchung, durch Abfrage eines Benutzerkalenders oder des Kalenders eines Flottenfahrzeugs erfolgen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Anhängerkonfigurationsdaten Größe, Gewicht, Beladungsdaten, Luftwiderstandsbeiwert, Rollwiderstand und/oder Höchstgeschwindigkeit des Anhängers usw. umfassen.
Das Steuergerät kann z. B. die Abmessungen des Anhängers, das Gewicht, die zusätzlich benötigte Energie, die Zeit und die Dauer des Schleppens in seinen Berechnungen berücksichtigen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Navigationsdaten gewünschte Routeninformationen, ein Routensteigungsprofil, Fahrzeit, Wetter und Verkehr umfassen.
Das Steuergerät kann z. B. die Entfernung einer gewünschten Route und/oder einer optionalen Route, eine Steigung der Route, die Umgebungstemperatur und andere Umgebungsbedingungen (Schnee, Eis, Wind usw.) in seinen Berechnungen berücksichtigen. Dazu können u. a. auch Wettervorhersagen und/oder Verkehrsprognosen herangezogen werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Batteriebetriebseinstellungen eine Betriebstemperatur und/oder einen Ladezustand der elektrischen Batterie umfassen.
Das Steuergerät kann z. B. empfehlen, die Ladung der Batterie zu erhöhen (z. B. nach einem Smart-Charge-Ansatz), die Batterie für maximale Startleistung vorzuheizen, (zusätzliche) Stopps zum Laden zu planen usw.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Figurenliste
Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Erfindung vermitteln und bilden einen Bestandteil der vorliegenden Offenbarung. Sie veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen der Erfindung und viele der genannten Vorteile der Erfindung ergeben sich im Hinblick auf die folgende detaillierte Beschreibung. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes ausgeführt ist.

1 zeigt schematisch ein System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Konfigurieren eines Elektrofahrzeugs in Vorbereitung auf eine geplante Fahrt mit einem Anhänger.
2 zeigt schematisch das Elektrofahrzeug aus 1 beim Ziehen des Anhängers.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens unter Verwendung des Systems von 1.

Obwohl hierin spezifische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben werden, wird dem Fachmann klar sein, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder gleichwertigen Implementierungen die dargestellten und beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele ersetzen können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Im Allgemeinen deckt die Anmeldung sämtliche Anpassungen oder Variationen der hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele ab.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt schematisch ein System 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zum Konfigurieren eines Elektrofahrzeugs 100 (EV) in Vorbereitung auf eine geplante Fahrt mit einem Anhänger 1. In der in 2 dargestellten beispielhaften Ausführung des Systems 10 kann das EV 100 den Anhänger 1 bergauf entlang eines steilen Anstiegs bei kalten Umgebungstemperaturen ziehen, z. B. unter Null.
Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien für EVs neigen zur Leistungsreduzierung bei kalten Temperaturen. Kombiniert mit einem niedrigen Ladezustand der jeweiligen Batterie kann dies bei konventionellen Systemen im Beispiel von 2 problematisch werden, wenn sich der Lastbedarf des EV 100 auf dem steilen Anstieg bergauf deutlich erhöht, insbesondere wenn das EV 100 den Anhänger 1 nicht von Anfang an wahrgenommen hat und/oder den erhöhten Lastbedarf seiner Traktionsbatterie auf der Steigung nicht berücksichtigt hat.
Dies liegt daran, dass herkömmliche Anhängererkennungssysteme die Last eines an das Fahrzeug gekoppelten Anhängers oft erst erkennen können, nachdem das Fahrzeug seine Fahrt begonnen hat. Beispielsweise kann das Anhängererkennungssystem den Anhänger aufgrund des unterschiedlichen Fahrverhaltens des Fahrzeugs mit und ohne Anhänger erkennen, wofür das System einige Zeit benötigt, z. B. einige Kilometer und/oder einige Minuten Fahrzeit. Bei ungünstigen Umgebungs- und/oder Batteriebedingungen kann dies jedoch zu spät sein und zu einer plötzlichen Notstromunterbrechung des elektrischen Systems des Fahrzeugs führen, weil die Abschaltspannung der Batterie vorzeitig erreicht wird, d. h. die Mindestspannung einer Batterie, unterhalb der sie nicht verwendet werden sollte, da sonst die Batterie beschädigt und/oder ihre Kapazität und Lebensdauer beeinträchtigt werden könnte.
Um eine solche potenziell kritische Situation zu vermeiden, verfolgt das System aus 1 einen proaktiven Ansatz der Voraberkennung einer Anhängerlast, um die Genauigkeit der Reichweitenberechnungen des EVs zu erhöhen. Zu diesem Zweck umfasst das System 10 von 1 eine Steuereinrichtung 2, die dazu ausgebildet ist, eine Benutzeranfrage zur Durchführung einer Fahrt zu erhalten, bei welcher das EV 100 den Anhänger 1 zieht.
Die Steuereinrichtung 2 kann die Benutzeranfrage beispielsweise über ein Datennetz 6 von einem Benutzergerät 7, insbesondere von einem persönlichen elektronischen Gerät 8 und/oder einem Benutzer-Computersystem 9 oder ähnlichem erhalten. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 2 über ein drahtloses Netzwerk mit Web- oder Mobiltelefonanwendungen verbunden sein, über die ein Benutzer das Fahrzeug über seine Absicht, einen Anhänger mit dem Fahrzeug 100 zu verwenden, informieren kann. In einem anderen Beispiel kann die Steuereinrichtung 2 des Fahrzeugs 100 dazu ausgebildet sein, automatisch auf solche oder ähnliche Informationen zuzugreifen, z. B. durch Zugriff auf einen Benutzerkalender 11 auf einem Mobiltelefon, auf einem Computer und so weiter.
Die Benutzeranfrage kann verschiedene relevante Informationen über die geplante Fahrt mit dem Anhänger enthalten, insbesondere Anhängerkonfigurationsdaten T, die Merkmale des Anhängers 1 spezifizieren, und Navigationsdaten N, die Merkmale der Fahrt spezifizieren.
Die Anhängerkonfigurationsdaten T können z. B. Größe und/oder Gewicht des Anhängers 1, Beladungsdaten (was wird wie und wann transportiert), dessen Luftwiderstandsbeiwert, Rollwiderstand und Höchstgeschwindigkeit oder andere relevante Eigenschaften umfassen.
Die Navigationsdaten N wiederum können z. B. Informationen über eine gewünschte Route, über ihr Steigungsprofil, die Art der Straße (Asphalt, Schotter, Sand usw.), die erwartete Fahrzeit (einschließlich der Abfahrtszeit), das erwartete Wetter (Temperatur, Straßenzustand usw.) und/oder die erwartete Verkehrssituation umfassen.
Die Steuereinrichtung 2 berücksichtigt ferner einen Batteriezustand der elektrischen Batterie 3 des EV 100, welcher von einem Batteriemanagementsystem 4 überwacht und verwaltet wird, das mit der Steuereinrichtung 2 in Verbindung steht. Die Steuereinrichtung 2 ist dazu ausgebildet, den Batteriezustand der elektrischen Batterie 3 des EV 100 zu beurteilen und dann Batteriebetriebseinstellungen B für den Betrieb der elektrischen Batterie 3 auf der Fahrt des den Anhänger 1 ziehenden EV 100 basierend auf den Anhängerkonfigurationsdaten T und den Navigationsdaten N zu berechnen.
Die Steuereinrichtung 2 ist dann dazu ausgebildet, das EV 100 und seine Batterie 3 auf Basis der Batteriebetriebseinstellungen B zu steuern. Die Batteriebetriebseinstellungen B umfassen unter anderem eine Betriebstemperatur und einen Ladezustand der elektrischen Batterie 3. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 2 bei kalten Bedingungen ein Vorheizen der Batterie 3 für maximale Startleistung initiieren, z. B. unmittelbar vor dem Start des Fahrzeugs 100.
In einem anderen Beispiel kann die Steuereinrichtung 2 den Fahrer des Fahrzeugs 100 im Vorfeld der Fahrt informieren, das Gewicht des Anhängers zu reduzieren, die Batterie 3 des Fahrzeugs 100 zu laden, zusätzliche Stopps zum Aufladen zu planen und/oder eine alternative Route zur Reichweitenoptimierung zu verwenden. Zu diesem Zweck kann das System 10 ferner eine Benutzerschnittstelle 5, z. B. ein Display im Fahrgastraum des EV 100, umfassen, welche dazu ausgebildet, dem Fahrer vor und/oder während der Fahrt die Batteriebetriebseinstellungen B und weitere Informationen zur Verfügung zu stellen.
Es können jedoch nicht nur die Batteriebetriebseinstellungen B von der Steuereinrichtung 2 berechnet und bereitgestellt werden. Darüber hinaus können in ähnlicher Weise weitere für den Betrieb des EV 100 relevante Einstellungen ermittelt werden. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 2 auf Basis der Anhängerkonfigurationsdaten T und der Navigationsdaten N weitere Fahreinstellungen D für das Fahren des EV auf der Fahrt und/oder Routeneinstellungen R für die Navigation des EV 100 auf der Fahrt berechnen.
Diese zusätzlichen Einstellungen können dann entweder dem Bediener des Fahrzeugs 100 als Empfehlungen oder Vorschläge für den Betrieb des Fahrzeugs 100 mitgeteilt werden oder alternativ von einer assistierten und/oder autonomen Fahreinheit des Fahrzeugs 100 verwendet werden, um das Fahrzeug 100 vor und/oder während der Fahrt entsprechend zu steuern.
Zum Beispiel kann dem Fahrer in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Gewicht des Anhängers 1 empfohlen werden, die Batterie 3 vor der Bergfahrt an einer Ladestation 12 aufzuladen. In einem anderen Beispiel kann dem Fahrer empfohlen werden, die Beladung des Anhängers 1 zu reduzieren, oder alternativ kann der Fahrer darüber informiert werden, dass sogar zusätzliches Gewicht auf den Anhänger 1 geladen werden kann.
Das System 10 ermöglicht es, verschiedene Ansätze zur Steigerung der Anhängerleistungsfähigkeit im Vorfeld und/oder während der Fahrt zu nutzen. Das antriebsstrangbezogene Zusammenspiel von Temperatur, Laststrom und Spannung unter Last kann durch die folgende Formel für die Spannung unter Last (V_UL) veranschaulicht werden: $\begin{array}{l} V_{U L} = V_{O C V} - V_{D r o p} \\ = V_{O C V} - (R_{T o t a l} \times i_{L o a d C u r r e n t}) \\ = V_{O C V} - ((R_{I n t e r n a l} + R_{E x t e r n a l}) \times i_{L o a d C u r r e n t}) \end{array}$
wobei Vocv die Leerlaufspannung (d.h. ohne Last), V_Drop der Spannungsabfall über der Last für einen gegebenen Laststrom i_{Load Current}, R_Total der Gesamtwiderstand, R_Internal der Innenwiderstand der Batterie 3 und R_External der Widerstand der Last (einschließlich Stecker, Drähte, Stromschiene usw.) ist.
Hier ist R_Internal eine Funktion der chemischen Zusammensetzung der Batterie 3, der Anzahl der Zellen in der Batterie 3, der Verbindungen zwischen den Zellen und der Größe der Elektroden in den Zellen. Je höher R_Internal ist, desto größer ist der Spannungsabfall bei einem bestimmten Laststrom, was bedeutet, dass weniger Spannung über der Last (V_UL) zur Verfügung steht.
Daher kann ein Fahrer von der Steuereinrichtung 2 darauf hingewiesen werden, den Laststrom (i_{Load Current}) zu reduzieren, indem er weniger Steigungen fährt, z. B. aufgrund einer intelligenten Routenberechnung. Außerdem kann der Fahrer im Voraus darüber informiert werden, das Gewicht des Anhängers zu verringern, was ebenfalls eine Reduzierung des Laststroms impliziert. In einem anderen Beispiel kann der Fahrer im Voraus informiert werden, die Batterie 3 zu laden, was zu einer höheren Leerlaufspannung führt, wodurch die Begrenzung durch die Abschaltspannung vermieden wird. Das Aufheizen der Batterie 3 unter kalten Bedingungen hingegen reduziert den Innenwiderstand, was wiederum die Spannung unter Last erhöht und zu einer besseren Schleppleistung führt.
Ein entsprechendes Verfahren M umfasst unter Bezugnahme auf 3 unter M1 das Erhalten einer Benutzeranfrage zur Durchführung einer Fahrt, bei welcher das EV 100 den Anhänger 1 zieht, unter M2 das Beurteilen des Batteriezustands der elektrischen Batterie 3 des EV 100 mit dem Batteriemanagementsystem 4 des EV 100 und unter M3 das Berechnen der Batteriebetriebseinstellungen B für den Betrieb der elektrischen Batterie 3 auf der Fahrt des den Anhänger 1 ziehenden EV 100 mit der Steuereinrichtung 2 basierend auf den Anhängerkonfigurationsdaten T und den Navigationsdaten N. Das Verfahren M kann ferner unter M4 das Berechnen von Fahreinstellungen D zum Fahren des EV 100 auf der Fahrt und/oder von Routeneinstellungen R zum Navigieren des EV 100 auf der Fahrt auf der Grundlage der Anhängerkonfigurationsdaten T und der Navigationsdaten N umfassen. Das Verfahren M kann ferner unter M5a das Bereitstellen mindestens einer der Batteriebetriebseinstellungen B, der Fahreinstellungen D und der Routeneinstellungen R als Fahrempfehlungen über eine Fahrerschnittstelle 5 im Vorfeld und/oder während der Fahrt und/oder unter M5b das Steuern des EV 100 mit der Steuereinrichtung 2 auf der Grundlage mindestens einer der Batteriebetriebseinstellungen B, der Fahreinstellungen D und der Routeneinstellungen R während der Fahrt umfassen.
In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, nicht jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung unmittelbar klar sein. Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis darstellen zu können, sodass Fachleuten ermöglicht wird, die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal zu modifizieren und zu nutzen.
Bezugszeichenliste

1: Anhänger
2: Steuereinrichtung
3: elektrische Batterie
4: Batteriemanagementsystem
5: Fahrerschnittstelle
6: Datennetz
7: Benutzergerät
8: persönliches elektronisches Gerät
9: Benutzer-Computersystem
10: System
11: Benutzerkalender
12: Ladestation
100: Elektrofahrzeug
T: Anhängerkonfigurationsdaten
N: Navigationsdaten
D: Fahreinstellungen
R: Routeneinstellungen
B: Batteriebetriebseinstellungen
M: Verfahren
M1-M5b: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2016/0129803 A1 [0003]

Claims

Verfahren (M) zum Konfigurieren eines Elektrofahrzeugs, EV, (100) in Vorbereitung auf eine geplante Fahrt, bei welcher das EV (100) einen Anhänger (1) zieht, wobei das Verfahren (M) umfasst: Erhalten (M1) einer Benutzeranfrage durch eine Steuereinrichtung (2) des EV (100) zur Durchführung einer Fahrt, bei welcher das EV (100) den Anhänger (1) zieht, wobei die Benutzeranfrage Anhängerkonfigurationsdaten (T), welche Merkmale des Anhängers (1) spezifizieren, und Navigationsdaten (N) umfasst, welche Merkmale der geplanten Fahrt spezifizieren; Beurteilen (M2) eines Batteriezustands einer elektrischen Batterie (3) des EV (100) mit einem Batteriemanagementsystem (4) des EV (100), welches in Kommunikation mit der Steuereinrichtung (2) steht; und Berechnen (M3) von Batteriebetriebseinstellungen (B) für den Betrieb der elektrischen Batterie (3) auf der Fahrt des den Anhänger (1) ziehenden EV (100) mit der Steuereinrichtung (2) basierend auf den Anhängerkonfigurationsdaten (T) und den Navigationsdaten (N).
Verfahren (M) nach Anspruch 1, ferner umfassend: Berechnen (M4) von Fahreinstellungen (D) zum Fahren des EV auf der Fahrt und/oder Routeneinstellungen (R) zum Navigieren des EV (100) auf der Fahrt auf der Grundlage der Anhängerkonfigurationsdaten (T) und der Navigationsdaten (N).
Verfahren (M) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: Bereitstellen (M5a) mindestens einer der Batteriebetriebseinstellungen (B), der Fahreinstellungen (D) und der Routeneinstellungen (R) als Fahrerempfehlungen über eine Fahrerschnittstelle (5) im Vorfeld und/oder während der Fahrt; und/oder Steuern (M5b) des EV (100) mit der Steuereinrichtung (2) basierend auf mindestens einer der Batteriebetriebseinstellungen (B), der Fahreinstellungen (D) und der Routeneinstellungen (R) während der Fahrt.
Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Benutzeranfrage über ein Datennetz (6) von einem Benutzergerät (7), insbesondere von einem persönlichen elektronischen Gerät (8) und/oder einem Benutzer-Computersystem (9), erhalten wird.
Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anhängerkonfigurationsdaten (T) mindestens eines von Größe, Gewicht, Beladungsdaten, Luftwiderstandsbeiwert, Rollwiderstand und Höchstgeschwindigkeit des Anhängers (1) umfassen.
Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Navigationsdaten (N) mindestens eines von gewünschten Routeninformationen, einem Routensteigungsprofil, Fahrzeit, Wetter und Verkehr umfassen.
Verfahren (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Batteriebetriebseinstellungen (B) mindestens eine von einer Betriebstemperatur und einem Ladezustand der elektrischen Batterie (3) umfassen.
System (10) zum Konfigurieren eines EV (100) in Vorbereitung auf eine geplante Fahrt, bei welcher das EV (100) einen Anhänger (1) zieht, wobei das System (10) umfasst: eine Steuereinrichtung (2), die dazu ausgebildet ist, eine Benutzeranfrage zur Durchführung einer Fahrt zu erhalten, bei welcher das EV (100) den Anhänger (1) zieht, wobei die Benutzeranfrage Anhängerkonfigurationsdaten (T), welche Merkmale des Anhängers (1) spezifizieren, und Navigationsdaten (N), welche Merkmale der Fahrt spezifizieren, umfasst; und ein Batteriemanagementsystem (4), welches in Kommunikation mit der Steuereinrichtung (2) steht und dazu ausgebildet ist, einen Batteriezustand einer elektrischen Batterie (3) des EV (100) zu beurteilen, wobei die Steuereinrichtung (2) ferner dazu ausgebildet ist, Batteriebetriebseinstellungen (B) für den Betrieb der elektrischen Batterie (3) auf der Fahrt des den Anhänger (1) ziehenden EV (100) basierend auf den Anhängerkonfigurationsdaten (T) und den Navigationsdaten (N) zu berechnen.
System (10) nach Anspruch 8, wobei die Steuereinrichtung (2) ferner dazu ausgebildet ist, auf der Grundlage der Anhängerkonfigurationsdaten (T) und der Navigationsdaten (N) Fahreinstellungen (D) zum Fahren des EV (100) auf der Fahrt und/oder Routeneinstellungen (R) zum Navigieren des EV (100) auf der Fahrt zu berechnen.
System (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das System (10) ferner eine Fahrerschnittstelle (5) umfasst, die dazu ausgebildet, mindestens eine der Batteriebetriebseinstellungen (B), der Fahreinstellungen (D) und der Routeneinstellungen (R) als Fahrerempfehlungen im Vorfeld und/oder während der Fahrt bereitzustellen; und/oder wobei die Steuereinrichtung (2) dazu ausgebildet, das EV (100) basierend auf mindestens einer der Batteriebetriebseinstellungen (B), der Fahreinstellungen (D) und der Routeneinstellungen (R) während der Fahrt zu steuern.
System (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Steuereinrichtung (2) ausgebildet ist, die Benutzeranforderung über ein Datennetz (6) von einem Benutzergerät (7), insbesondere von einem persönlichen elektronischen Gerät (8) und/oder einem Benutzer-Computersystem (9), zu erhalten.
System (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Anhängerkonfigurationsdaten (T) mindestens eines von Größe, Gewicht, Beladungsdaten, Luftwiderstandsbeiwert, Rollwiderstand und Höchstgeschwindigkeit des Anhängers (1) umfassen.
System (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Navigationsdaten (N) mindestens eines von gewünschten Routeninformationen, einem Routensteigungsprofil, Fahrzeit, Wetter und Verkehr umfassen.
System (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Batteriebetriebseinstellungen (B) mindestens eine von einer Betriebstemperatur und einem Ladezustand der elektrischen Batterie (3) umfassen.
Elektrofahrzeug (100) mit einem System (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 14.