WO2022017767A1 - Vorrichtung und verfahren zur erhöhung der reichweite eines elektrofahrzeugs - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zur erhöhung der reichweite eines elektrofahrzeugs Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022017767A1 WO2022017767A1 PCT/EP2021/068580 EP2021068580W WO2022017767A1 WO 2022017767 A1 WO2022017767 A1 WO 2022017767A1 EP 2021068580 W EP2021068580 W EP 2021068580W WO 2022017767 A1 WO2022017767 A1 WO 2022017767A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- range
- charge
- cell voltage
- limit
- emergency mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
- B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D7/00—Indicating measured values
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2250/00—Driver interactions
- B60L2250/16—Driver interactions by display
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2260/00—Operating Modes
- B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
- B60L2260/26—Transition between different drive modes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2260/00—Operating Modes
- B60L2260/40—Control modes
- B60L2260/50—Control modes by future state prediction
- B60L2260/52—Control modes by future state prediction drive range estimation, e.g. of estimation of available travel distance
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Definitions
- the invention relates to a device and a corresponding method for increasing the range of an electric vehicle.
- Vehicles with an electric drive typically include an energy storage device (also referred to as a flop-volt storage device or traction battery), which is set up to store electrical energy for the operation of the electric motor.
- the electrical energy for driving the vehicle also referred to as traction energy
- Exemplary energy stores include a variety of Li-ion based storage cells.
- the electrical energy store includes a limited capacity for storing traction energy.
- the range of a vehicle that can be achieved with the limited capacity is currently relatively small compared to the range that can be achieved with a vehicle with an internal combustion engine.
- the number of public charging stations for electric vehicles is currently relatively limited. With an electric vehicle, there is therefore an increased risk that the electric vehicle will not be able to reach a desired destination with the available electrical energy and the electric vehicle may “break down”.
- DE 102015203491 A1 deals with the technical task of efficiently reducing the risk of an electric vehicle not having sufficient electrical energy to reach a desired destination. In particular, it should be made possible for a driver of an electric vehicle to increase the range of the electric vehicle in an efficient manner if necessary.
- a method for increasing the range of a vehicle comprising determining that a filling level reserve of an energy store of the vehicle is to be used for the operation of the electric motor.
- the energy store is set up to store electrical energy, with the amount of electrical energy in the energy store typically being indicated by a filling level (also referred to as state of charge, SOC) of the energy store.
- the energy store is usually operated in a standard operating mode in which the energy store is not fully charged and/or not fully discharged in order to achieve the longest possible service life of the energy store (ie the highest possible number of storage cycles).
- the energy store can be discharged (where the minimum permitted level is greater than 0%) and/or charged up to a maximum permitted level (where the maximum permissible fill level is less than 100%).
- the energy store can be operated in the standard operating mode in a fundamentally permissible level range provided for the energy store.
- the intended filling level range can be limited at the bottom by the minimum permissible filling level and/or at the top by the maximum permissible filling level.
- the fill level reserve is outside the fill level range provided for the energy store.
- the fill level reserve can include, for example, a lower fill level reserve, at which a fill level of the energy store is below the minimum permissible fill level (possibly down to a minimum possible fill level of, for example, 0%).
- the fill level reserve can include an upper fill level reserve, in which the fill level of the energy store is above the maximum allowable fill level (possibly up to a maximum possible fill level of, for example, 100%).
- the service life of the energy store is reduced statistically less than when the energy store is operated within the fill level reserve. It is therefore usually advantageous (for the service life of the energy storage device) to operate the energy storage device in the standard operating mode as standard, i.e. within the intended fill level range.
- the level reserve of the energy storage device should only be used in exceptional cases, since using the level reserve of the energy storage device typically statistically leads to a reduction in the service life of the energy storage device (compared to exclusive use in the intended level range).
- the method thus includes determining that (as an exception) the fill level reserve of the energy store is to be used for the operation of the electric motor of the vehicle.
- This operating mode of the energy store can be referred to as the capacity-expanding operating mode of the energy store. It can thus be determined that the capacity-expanding operating mode of the energy storage device should be activated, in which not only the intended filling level range but also the filling level reserve of the energy storage device is used to operate the electric motor to drive the vehicle.
- the method further includes, in response to determining that the capacity-extending mode of operation of the energy store is to be activated, using electrical energy from the reserve level of the energy store to operate the vehicle's electric motor (ie, to propel the vehicle). .
- the use of the filling level reserve of the energy store can be limited to a predefined number of charging cycles of the energy store (eg to a single charging cycle). That is, the method can further include restricting the use of the level reserve of the energy store to a predefined, limited number of charging cycles. After the limited number of charging cycles, the energy store can automatically transition from the capacity-extending operating mode to the standard operating mode.
- the capacity-extending operating mode may only be activated by an explicit request or input by a user. Determining that the level reserve of the energy store is to be used therefore includes detecting the input from a user of the vehicle via an input/output unit of the vehicle. By requiring an explicit input from a user of the vehicle and by the optional coupling of the use of the level reserve of the energy store to one or more conditions, damage to the energy store can be limited by excessive use of the level reserve. Furthermore, the use of the filling level reserve can be offered to a user as a value-added function of the vehicle (possibly against payment).
- the method may further include activating one or more measures by which electrical energy consumption by the vehicle is reduced while electrical energy from the fuel level reserve is used to operate the electric motor. It it can be assumed that when a user activates the energy storage capacity-extending operating mode, the user of the vehicle wants to maximize the range of the vehicle. It can therefore be advantageous if one or more consumption-reducing measures (eg deactivating an air conditioning system and/or limiting the driving speed of the vehicle) are carried out automatically if the capacity-extending operating mode of the energy store is activated. In this way, the range of the vehicle can be further increased.
- one or more consumption-reducing measures eg deactivating an air conditioning system and/or limiting the driving speed of the vehicle
- the lower level reserve can be provided while the vehicle is driving in order to increase the range of the vehicle (e.g. to reach a destination). In particular, while the vehicle is being driven, it can be determined that the lower level reserve should be used.
- a so-called “LIMP FIOME” function also known as "Turtle Mode" can thus be provided for the vehicle.
- LIMP FIOME high-voltage storage device
- LIMP HOME a filling level reserve of a high-voltage storage device is only provided with a so-called "LIMP HOME” function if the driver requests it manually. If the fill level reserve is activated, the driver will not be shown a range, e.g. "0 km” or,, — ".
- the invention relates to a device and a method for increasing the range of a vehicle, which by an electric motor and a high-voltage battery is driven, with an electronic control unit which is programmed in particular in such a way
- the cell voltage is preferably lowered in the emergency mode in such a way that the displayed remaining range can actually be reached. However, the reduced cell voltage is only permitted temporarily, e.g. until the next charging process or until a reduced second cell voltage limit is reached.
- the emergency mode is preferably specified in a state of charge range immediately below a defined estimate.
- the defined estimation lead is specified directly below the lower state of charge limit.
- the emergency mode can be suppressed when defined conditions are present, a condition for suppressing the emergency mode being, for example, falling below the second cell voltage limit or an aging limit.
- the lower state of charge limit can be set higher than in a ferry operation with approved emergency mode.
- the range of the state of charge of the estimated lead can additionally or alternatively be larger than in a ferry operation with the emergency mode permitted.
- the invention is based on the following considerations:
- the cell voltage limit cannot be lowered permanently, since the cells in this low voltage range age comparatively quickly. However, since this emergency mode only occurs in rare cases (SOC estimation error AND the driver fully utilizes his displayed range), a lowering of the cell voltage limit can be accepted in these temporary cases.
- a comparatively small estimation lead can also be defined with the estimation error-dependent emergency mode. A continuously increased range is thus also gained.
- an electronic control unit required for the implementation of the invention recognizes an estimation error, in particular because the cell voltages of the individual cells of the High-voltage storage is already at the cell voltage limit of the standard operating mode (e.g. 2.8 V), that, taking into account the estimated state of charge (SOC), the range in the standard operating mode approaches 0km and that the driver is still shown a range of over 0km, is according to the invention automatically activated the emergency mode.
- the cell voltage limit is lowered (eg from 2.8V (normal operation) to 2.1V) in order to release energy reserves. In principle, voltage monitoring of all battery cells is required for this.
- the emergency mode is canceled again.
- the estimation lead (which usually assumes an estimation error of 5%) can be reduced for all vehicles, since the emergency mode according to the invention for avoiding breakdowns with the remaining range now exists for the few "critical" cases.
- the fill level reserve from the prior art that can be triggered manually is therefore replaced in two stages by the (preferably reduced) estimation reserve and the emergency mode, which is automatically triggered depending on the detection of the estimation error.
- Fig. 2 shows a first aspect of the invention to ensure a
- Fig. 3 shows a second aspect of the invention to ensure a
- FIG. 4 different defined voltage thresholds for a cell
- the vehicle 100 includes an energy storage device 102 (in particular a flat-voltage storage device), which is set up to provide electrical energy for the operation of an electric motor of the vehicle 100.
- the energy store 102 is set up to determine its fill level (also referred to as the state of charge, SOC or state of charge) and an electronic
- the control unit 101 can be set up to determine a remaining range of the vehicle 100 based on the fill level (SOC) of the energy store 102 . As an alternative, however, the control unit 101 can also itself determine, in particular estimate, the state of charge and the remaining range resulting therefrom as a function of signals from the energy store 102 .
- SOC fill level
- the vehicle 100 can also include a navigation unit 104 that is set up to determine a position of the vehicle 100 and/or a planned driving route for the vehicle 100 .
- the control unit 101 can be set up to determine whether the vehicle 100 can drive along the planned route in view of the remaining range. To increase the service life of an energy storage device 102
- an energy storage device 102 is typically operated in a level range through which the effectively available capacity of the energy store 102 compared to a maximum capacity of the energy store 102 is reduced (standard operating mode). In the standard operating mode, in particular, the state of charge does not fall below a lower limit.
- an input/output unit 103 of the vehicle 100 for detecting an input by the user of the vehicle 100 can be provided.
- control unit 101 can be set up to cause one or more control units 105 of the vehicle 100 to switch to an energy-saving mode if it has been recognized that the minimum SOC value of the standard operating mode has been reached.
- an air conditioning system of the vehicle 100 can be deactivated and/or a driving speed and/or an acceleration of the vehicle 100 can be limited.
- the control unit 101 can be set up to take measures with which an energy consumption of the vehicle 100 can be reduced in order to further increase the range of the vehicle 100 .
- An essential component of the invention is the electronic control unit 101, which is programmed accordingly, in particular for the execution of the emergency mode according to the invention (computer program product in control units).
- the SOC estimation error can also be >5% in extremely rare "worst case” cases (especially after aging).
- the drivability limit is lowered in an emergency mode in such a way that a displayed range of 0km is reached; i.e. the driver can drive electrically up to the display "0 km” or " — ". - This is preferably or if necessary, the lower
- the lowered cell voltage limit (e.g. 2.1V) should preferably still be above a limit required for functional safety (e.g. 1.7V).
- a part of the estimate according to the status quo (e.g. 2%) is displayed to the driver as a usable range.
- the estimate can be reduced according to the invention (e.g. from 5% to 3%).
- the estimation error does not change due to the emergency mode.
- the estimation margin is selected until the voltage falls below a first upper voltage threshold S1 (e.g. 2.8V). If the emergency mode is activated, the cell voltage limit can be lowered to a lower second threshold value S2 (e.g. 2.1V), which can also be variably specified depending on parameters such as temperature and aging.
- S1 e.g. 2.8V
- S2 e.g. 2.1V
- FIG. 6 corresponds to the left-hand side (status quo) of FIG. 2.
- FIG. 5 corresponds to the right-hand side (robustness measure) of FIG. 3.
- a comparatively high lower state of charge limit and a drivability limit are defined for a ⁇ 5% estimation margin.
- Example at operating point B1 with an estimation margin of 5% the state of charge SOC is estimated incorrectly here because an estimation error >5% has occurred.
- the display could then, for example, erroneously show a remaining range (RRW) of 6 km, but the vehicle could come to a standstill with a remaining range (RRW) of 4 km if the driver continues to drive. A sudden correction from 6km to 4km should be prevented for reasons of reliability.
- an operating point B1 ' is entered as an example with a reduced estimation margin of 3% compared to the prior art (the estimation margin could also remain at 5%, but the invention enables a reduced estimation margin): the state of charge SOC is incorrectly estimated, since an estimation error >3% occurs and is also recognized according to the invention.
- the increased estimation error is recognized when a greater remaining range (RRW>0km) is displayed than would actually be possible based on the currently estimated state of charge SOC if the fundamentally specified minimum cell voltage limit (e.g. 2.8V) should not be undershot.
- the emergency mode is now activated by the drivability limit “normal” being allowed to be fallen below.
- the cell voltage limit is temporarily reduced to such an extent that the remaining range that can actually be achieved as a result corresponds to the displayed remaining range.
- the remaining range is 0km, it will be charged, which automatically switches off the emergency mode.
- the estimation lead can be reduced and/or the lower state of charge limit can be reduced by this temporary and estimation error-dependent automatic emergency mode. This can be seen by comparing the SOC thresholds in FIG. 5 with the SOC thresholds in FIG.
- the present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erhöhung der Reichweite eines Fahrzeugs, welches durch einen Elektromotor und eine Hochvoltbatterie angetrieben wird, mit einer elektronischen Steuereinheit, die insbesondere derart programmiert ist, dass abhängig von einem immer wieder aktuell geschätzten Ladezustand der Hochvoltbatterie dem Fahrer eine entsprechende Restreichweite angezeigt wird, dass eine untere Ladezustandsgrenze definiert ist, die bei fehlerfreier Schätzung des Ladzustands einer anzuzeigenden Restreichweite von Null zugeordnet ist, dass der unteren Ladzustandsgrenze eine definierte erste minimal zulässige Zellspannungsgrenze zugeordnet wird, dass während eines Fahrbetriebs überwacht wird, ob aufgrund eines Schätzfehlers mehr Reichweite angezeigt wird als aufgrund des aktuellen Ladezustands abrufbar ist, dass die Anzeige um die Schätzfehler-Differenz nicht korrigiert wird und dass automatisch ein Notmodus aktiviert wird, wenn ein Schätzfehler erkannt wird, wobei im Notmodus ein Reduzieren der Zellspannung unter die erste Zellspannungsgrenze zugelassen wird.
Description
Vorrichtung und Verfahren zur Erhöhung der Reichweite eines Elektrofahrzeugs Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erhöhung der Reichweite eines Elektrofahrzeugs.
Fahrzeuge mit einem Elektroantrieb (d.h. mit einem Elektromotor, der für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird) umfassen typischerweise einen Energiespeicher (auch als Flochvoltspeicher oder Traktionsbatterie bezeichnet), der eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb des Elektromotors zu speichern. Die elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeugs (auch als Traktionsenergie bezeichnet) wird typischerweise elektrochemisch in dem Energiespeicher gespeichert. Beispielhafte Energiespeicher umfassen eine Vielzahl von Li-Ionen basierte Speicherzellen.
Der elektrische Energiespeicher umfasst eine begrenzte Kapazität zur Speicherung von Traktionsenergie. Dabei ist derzeit die mit der begrenzten Kapazität erreichbare Reichweite eines Fahrzeugs relativ klein im Vergleich zu der Reichweite, die mit einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor erreicht werden kann. Außerdem ist derzeit die Anzahl von öffentlichen Ladestationen für Elektrofahrzeuge relativ begrenzt. Daher besteht bei einem Elektrofahrzeug eine erhöhte Gefahr dafür, dass das Elektrofahrzeug mit der verfügbaren elektrischen Energie nicht ein gewünschtes Fahrziel erreichen kann und das Elektrofahrzeug möglicherweise „liegen bleibt“.
Beispielsweise die DE 102015203491 A1 befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter Weise die Gefahr dafür, dass ein Elektrofahrzeug keine ausreichende elektrische Energie zum Erreichen eines gewünschten Fahrziels aufweist, zu reduzieren. Insbesondere soll es einem Fahrer eines Elektrofahrzeugs in effizienter Weise ermöglicht werden, bei Bedarf die Reichweite des Elektrofahrzeugs zu erhöhen.
Gemäß dieser Druckschrift wird ein Verfahren zur Erhöhung der Reichweite eines Fahrzeugs beschrieben, wobei das Verfahren das Ermitteln umfasst, dass für den Betrieb des Elektromotors eine Füllstand- Reserve eines Energiespeichers des Fahrzeugs verwendet werden soll.
Der Energiespeicher ist eingerichtet, elektrische Energie zu speichern, wobei die Menge an elektrischer Energie in dem Energiespeicher typischerweise durch einen Füllstand (auch als State of Charge, SOC, bezeichnet) des Energiespeichers angezeigt wird. Der Energiespeicher wird meist in einem Standard-Betriebsmodus betrieben, bei dem der Energiespeicher nicht vollständig geladen und/oder nicht vollständig entladen wird, um eine möglichst hohe Lebensdauer des Energiespeichers (d.h. eine möglichst hohe Anzahl von Speicherzyklen) zu erreichen. Der Energiespeicher kann z.B. im Standard-Betriebsmodus bis zu einem minimal zulässigen Füllstand (weiter unter auch als untere Ladezustandsgrenze genannt) entladen (wobei der minimal zulässige Füllstand größer als 0% ist) und/oder bis zu einem maximal zulässigen Füllstand geladen werden (wobei der maximal zulässige Füllstand kleiner als 100% ist). Mit anderen Worten, der Energiespeicher kann im Standard- Betriebsmodus in einem für den Energiespeicher vorgesehenen grundsätzlich zulässigen Füllstand-Bereich betrieben werden. Dabei kann der vorgesehene Füllstand-Bereich nach unten durch den minimal zulässigen Füllstand und/oder nach oben durch den maximal zulässigen Füllstand begrenzt sein.
Die Füllstand-Reserve liegt außerhalb von dem für den Energiespeicher vorgesehenen Füllstand-Bereich. Die Füllstand-Reserve kann z.B. eine untere Füllstand-Reserve umfassen, bei der ein Füllstand des Energiespeichers unterhalb von dem minimal zulässigen Füllstand liegt (ggf. bis runter zu einem minimal möglichen Füllstand von z.B. 0%). Alternativ oder ergänzend kann die Füllstand-Reserve eine obere Füllstand-Reserve umfassen, bei der der Füllstand des Energiespeichers oberhalb von dem maximal zulässigen Füllstand liegt (ggf. bis hoch zu einem maximal möglichen Füllstand von z.B. 100%).
Typischerweise wird beim Betrieb des Energiespeichers innerhalb des vorgesehenen Füllstand-Bereichs eine Lebensdauer des Energiespeichers statistisch weniger reduziert, als beim Betrieb des Energiespeichers innerhalb der Füllstand-Reserve. Es ist daher meist vorteilhaft (für die Lebensdauer des Energiespeichers), den Energiespeicher standardmäßig im Standard-Betriebsmodus, d.h. innerhalb von dem vorgesehenen Füllstand-Bereich, zu betreiben. Die Füllstand-Reserve des Energiespeichers sollte andererseits nur in Ausnahmefällen verwendet werden, da eine Nutzung der Füllstand- Reserve des Energiespeichers typischerweise statistisch zu einer Reduzierung der Lebensdauer des Energiespeichers führt (im Vergleich zu einer ausschließlichen Nutzung im vorgesehenen Füllstand-Bereich).
Das Verfahren umfasst somit das Ermitteln, dass (ausnahmsweise) die Füllstand-Reserve des Energiespeichers für den Betrieb des Elektromotors des Fahrzeugs verwendet werden soll. Dieser Betriebsmodus des Energiespeichers kann als Kapazitäts-erweiternder Betriebsmodus des Energiespeichers bezeichnet werden. Es kann somit ermittelt werden, dass der Kapazitäts-erweiternde Betriebsmodus des Energiespeichers aktiviert werden soll, bei dem nicht nur der vorgesehene Füllstand-Bereich sondern auch die Füllstand-Reserve des Energiespeichers für den Betrieb des Elektromotors zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird.
Das Verfahren umfasst weiter, in Reaktion auf das Ermitteln, dass der Kapazitäts-erweiternde Betriebsmodus des Energiespeichers aktiviert werden soll, das Verwenden von elektrischer Energie aus der Füllstand- Reserve des Energiespeichers, um den Elektromotor des Fahrzeugs zu betreiben (d.h. um das Fahrzeug anzutreiben). Die Verwendung der Füllstand-Reserve des Energiespeichers kann auf eine vordefinierte Anzahl von Ladezyklen des Energiespeichers (z.B. auf einen einzigen Ladezyklus) begrenzt sein. Das heißt, das Verfahren kann weiter umfassen, das Beschränken der Nutzung der Füllstand-Reserve des Energiespeichers auf eine vordefinierte, begrenzte Anzahl von Ladezyklen. Der Energiespeicher kann nach der begrenzten Anzahl von Ladezyklen automatisch von dem Kapazitäts-erweiternden Betriebsmodus in den Standard-Betriebsmodus übergehen.
Der Kapazitäts-erweiternde Betriebsmodus darf gemäß diesem Stand der Technik grundsätzlich nur durch eine explizite Anforderung bzw. Eingabe eines Nutzers aktiviert werden. Das Ermitteln, dass die Füllstand-Reserve des Energiespeichers verwendet werden soll, umfasst daher das Erfassen der Eingabe von einem Nutzer des Fahrzeugs über eine Eingabe/Ausgabe-Einheit des Fahrzeugs. Durch das Erfordernis einer expliziten Eingabe von einem Nutzer des Fahrzeugs und durch die optionale Kopplung der Nutzung der Füllstand-Reserve des Energiespeichers an ein oder mehrere Bedingungen kann die Schädigung des Energiespeichers durch eine exzessive Nutzung der Füllstand- Reserve begrenzt werden. Weiterhin kann die Nutzung der Füllstand- Reserve einem Nutzer als Mehrwertfunktion des Fahrzeugs (ggf. gegen Bezahlung) angeboten werden.
Das Verfahren kann weiter umfassen, das Aktivieren von ein oder mehreren Maßnahmen, durch die ein Verbrauch an elektrischer Energie durch das Fahrzeug reduziert wird, während elektrische Energie aus der Füllstand-Reserve für den Betrieb des Elektromotors verwendet wird. Es
kann angenommen werden, dass, wenn ein Nutzer den Kapazitäts erweiternden Betriebsmodus des Energiespeichers aktiviert, der Nutzer des Fahrzeugs die Reichweite des Fahrzeugs maximieren möchte. Es kann daher vorteilhaft sein, dass ggf. automatisch ein oder mehrere Verbrauchs-reduzierende Maßnahmen (z.B. die Deaktivierung einer Klimaanlage und/oder die Beschränkung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs) durchgeführt werden, wenn der Kapazitäts-erweiternde Betriebsmodus des Energiespeichers aktiviert ist. So kann die Reichweite des Fahrzeugs weiter erhöht werden.
Die untere Füllstand-Reserve kann während einer Fahrt des Fahrzeugs bereitgestellt werden, um die Reichweite des Fahrzeugs (z.B. zum Erreichen eines Zielortes) zu erhöhen. Insbesondere kann während der Fahrt des Fahrzeugs ermittelt werden, dass die untere Füllstand-Reserve verwendet werden soll. Es kann somit eine sogenannte „LIMP FIOME“ Funktion, auch „Turtle Mode“ genannt, für das Fahrzeug bereitgestellt werden. Bei diesem in der DE 102015203491 A1 beschriebenen System wird also mit einer sogenannten „LIMP HOME“ Funktion eine Füllstand- Reserve eines Hochvoltspeichers nur bei manueller Anforderung durch den Fahrer bereitgestellt. Wird die Füllstands-Reserve freigeschaltet, wird dabei dem Fahrer keine Reichweite, also z.B. „0 km“ oder,, — “, angezeigt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Reichweite eines Elektrofahrzeuges zu erhöhen, ohne den Fahrer durch erforderliche manuelle Eingriffe zu belasten.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erhöhung der Reichweite eines Fahrzeugs, welches durch einen Elektromotor und eine
Hochvoltbatterie angetrieben wird, mit einer elektronischen Steuereinheit, die insbesondere derart programmiert ist,
- dass abhängig von einem immer wieder aktuell geschätzten Ladezustand der Hochvoltbatterie dem Fahrer eine entsprechende Restreichweite angezeigt wird,
- dass eine untere Ladezustandsgrenze definiert ist, die bei fehlerfreier Schätzung des Ladzustands einer anzuzeigenden Restreichweite von Null zugeordnet ist,
- dass der unteren Ladzustandsgrenze eine definierte erste minimal zulässige Zellspannungsgrenze zugeordnet ist,
- dass während eines Fährbetriebs überwacht wird, ob aufgrund eines Schätzfehlers mehr Reichweite angezeigt wird als aufgrund des aktuellen Ladezustands abrufbar ist,
- dass die Anzeige um die Schätzfehler-Differenz nicht (sprunghaft) korrigiert wird (um den Fahrer nicht zu irritieren) und
- dass automatisch ein Notmodus aktiviert wird, wenn ein Schätzfehler erkannt wird, wobei im Notmodus ein Reduzieren der Zellspannung unter die erste Zellspannungsgrenze zugelassen wird.
Vorzugsweise wird die Zellspannung im Notmodus derart abgesenkt, dass die angezeigte Restreichweite tatsächlich erreichbar ist. Allerdings wird die reduzierte Zellspannung nur temporär, z.B. bis zum nächsten Ladevorgang oder bis zum Erreichen einer reduzierten zweiten Zellspannungsgrenze zugelassen.
Die Erfindung umfasst folgende vorteilhafte Weiterbildungen:
- Der Notmodus wird vorzugsweise in einem Ladezustandsbereich unmittelbar unterhalb eines definierten Schätzvorhaltes vorgegeben.
- Der definierte Schätzvorhalt wird unmittelbar unterhalb der unteren Ladezustandsgrenze vorgegeben.
- Der Notmodus ist bei Vorliegen definierter Bedingungen unterdrückbar, wobei eine Bedingung zur Unterdrückung des Notmodus z.B. das Unterschreiten der zweiten Zellspannungsgrenze oder einer Alterungsgrenze sein kann.
- In einem Fährbetrieb mit unterdrücktem Notmodus kann die untere Ladezustandsgrenze höher festgelegt werden als in einem Fährbetrieb mit zugelassenem Notmodus.
- In einem Fährbetrieb mit unterdrücktem Notmodus kann zusätzlich oder alternativ der Ladezustandsbereich des Schätzvorhalts größer sein als in einem Fährbetrieb mit zugelassenem Notmodus.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
Im Rahmen der Entwicklung von SOC (State-of-Charge) Algorithmen sowie bei der Auslegung des nutzbaren Energieinhalts im Bereich der Entwicklung von Hochvoltspeichern für elektrische Fahrzeuge wird laufend versucht, erstens den Schätzvorhalt zu reduzieren, um dem Fahrzeug mehr nutzbare Reichweite zur Verfügung stellen zu können, und zweitens die Anzahl der Fälle zu reduzieren oder zumindest nicht zu erhöhen, in denen eine Restreichweite von 0km angezeigt wird, obwohl tatsächlich noch eine größere Restreichweite vorliegt ("Liegenbleiber mit Restreichweite").
In jedem elektrischen Fahrzeug wird der Ladezustand der Batterie nur geschätzt, da eine tatsächliche Messung technisch nicht möglich ist. Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen soll stets sichergestellt werden, dass der Fahrer nicht mit angezeigter Restreichweite wegen tatsächlich leerer Batterie „liegen bleibt“. Um dies sicherzustellen, werden Algorithmen eingesetzt, die den Ladezustand möglichst genau schätzen. Da diese Schätzung nur eine endliche Genauigkeit hat, wird ein sogenannter "Schätzvorhalt" definiert, der im Normalfall als Reichweite nicht zur Verfügung gestellt wird und somit die nutzbare Energie bzw. die elektrische Reichweite grundsätzlich reduziert.
Trotz hohem Schätzvorhalt kann ein Liegenbleiben mit Restreichweite nicht in allen Fällen ausgeschlossen werden. Es muss immer ein Kompromiss zwischen einer Reduzierung des „Liegenbleiber“-Risikos und einer Optimierung der elektrischen Reichweite gefunden werden.
Wird erkannt, dass ein Schätzfehler in dem Sinne vorliegt, dass dem Fahrer noch mehr Reichweite oder Leistung angezeigt wird als durch den zur Verfügung stehenden Ladezustand der Batterie abrufbar ist, (z.B. entsprechend 80 km/h Konstantfahrt), wird erfindungsgemäß ein vorzugsweise zum Schätzvorhalt hinzukommender Notmodus zur Sicherstellung der Restreichweite (,,ReSi“-Modus) aktiviert. In diesem Notmodus werden die regulären Zellspannungsgrenzen temporär abgesenkt, um eine im Normalfall nicht nutzbare Energie freizuschalten. Der Betriebsbereich der Batterie wird sozusagen temporär noch mehr aufgeweitet als nur bei einem Schätzvorhalt.
Die Zellspannungsgrenze kann aus Alterungsgründen nicht dauerhaft abgesenkt werden, da die Zellen in diesem niedrigen Spannungsbereich vergleichsweise stark altern. Da dieser Notmodus aber nur in seltenen Fällen auftritt (SOC-Schätzfehler UND der Fahrer nutzt seine angezeigte Reichweite voll aus), kann ein Absenken der Zellspannungsgrenze in diesen zeitlich begrenzt auftretenden Fällen akzeptiert werden.
Erfindungsgemäß kann mit dem Schätzfehler-abhängigen Notmodus auch ein vergleichsweise geringer Schätzvorhalt definiert werden. Es wird somit auch eine kontinuierlich erhöhte Reichweite gewonnen.
Verfahrensmäßiges Ausführungsbeispiel:
Wird von einer für die Umsetzung der Erfindung erforderlichen elektronischen Steuereinheit ein Schätzfehler erkannt, insbesondere dadurch, dass sich die Zellspannungen der einzelnen Zellen des
Hochvoltspeichers bereits an der Zellspannungsgrenze des Standard- Betriebsmodus befinden (z.B. 2,8 V), dass unter Berücksichtigung des geschätzten Ladezustands (SOC) die Reichweite im Standard- Betriebsmodus gegen 0km geht und dass dem Fahrer aber dennoch Reichweite über 0km angezeigt wird, wird erfindungsgemäß automatisch der Notmodus aktiviert. Hierzu wird die Zellspannungsgrenze abgesenkt (z.B. von 2,8V (Normalbetrieb) auf 2,1V), um Energiereserven freizugeben. Grundsätzlich ist dafür eine Spannungsüberwachung aller Batteriezellen erforderlich.
Wird das Fahrzeug geladen, wird der Notmodus wieder zurückgenommen.
Der Schätzvorhalt (der üblicherweise von einem Schätzfehler von 5% ausgeht) kann für alle Fahrzeuge reduziert werden, da für die wenigen "kritischen" Fälle nun der erfindungsgemäße Notmodus zur Vermeidung von Liegenbleibern mit Restreichweite existiert.
Die manuell auslösbare Füllstand-Reserve aus dem Stand der Technik wird erfindungsgemäß also zweistufig durch den (vorzugsweise reduzierten) Schätzvorhalt und den abhängig von der Schätzfehler- Erkennung automatisch ausgelösten Notmodus ersetzt.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung von möglichen Komponenten eines elektrischen Fahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Notmodus,
Fig. 2 einen erster Aspekt der Erfindung zum Sicherstellen einer
Restreichweite bei einem SOC-Schätzfehler, der größer als der festgelegte Schätzvorhalt ist, im Vergleich zum Status Quo,
Fig. 3 einen zweiten Aspekt der Erfindung zum Sicherstellen einer
Restreichweite bei einem reduzierten SOC-Schätzvorhalt, aber bei einem SOC-Schätzfehler von Null, im Vergleich zum Status Quo, Fig. 4 verschiedene definierte Spannungsschwellen für eine Zelle, Fig. 5 den erfindungsgemäßen Notmodus bei gleichzeitig reduziertem Schätzvorhalt und
Fig. 6 den Schätzvorhalt gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm mit beispielhaften Komponenten eines elektrischen Fahrzeugs 100. Insbesondere umfasst das Fahrzeug 100 einen Energiespeicher 102 (insbesondere Flochvoltspeicher), der eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb von einem Elektromotor des Fahrzeugs 100 bereitzustellen. Der Energiespeicher 102 ist eingerichtet, seinen Füllstand (auch als State of Charge, SOC oder Ladezustand bezeichnet) zu ermitteln und einer elektronischen
Steuereinheit 101 bereitzustellen. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, anhand des Füllstands (SOC) des Energiespeichers 102 eine verbleibende Reichweite des Fahrzeugs 100 zu ermitteln. Die Steuereinheit 101 kann alternativ jedoch auch selbst abhängig von Signalen des Energiespeichers 102 den Ladzustand und die daraus folgende Restreichweite zu ermitteln, insbesondere zu schätzen.
Das Fahrzeug 100 kann weiterhin eine Navigationseinheit 104 umfassen, die eingerichtet ist, eine Position des Fahrzeugs 100 und/oder eine geplante Fahrroute für das Fahrzeug 100 zu ermitteln. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, zu ermitteln, ob das Fahrzeug 100 in Anbetracht der verbleibenden Reichweite die geplante Fahrroute abfahren kann. Zur Erhöhung der Lebensdauer eines Energiespeichers 102
(insbesondere eines elektrochemischen Energiespeichers, wie z.B. eines Li-Ionen basierten Energiespeichers) wird ein Energiespeicher 102 typischerweise in einem Füllstand-Bereich betrieben, durch den die
effektiv zu Verfügung stehende Kapazität des Energiespeichers 102 gegenüber einer maximalen Kapazität des Energiespeichers 102 reduziert ist (Standard-Betriebsmodus). Im Standard-Betriebsmodus wird insbesondere eine untere Ladzustandsgrenze grundsätzlich nicht unterschritten.
Weiterhin kann eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 des Fahrzeugs 100 zum Erfassen von einer Eingabe durch den Nutzer des Fahrzeugs 100 vorgesehen sein.
Desweiteren kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, ein oder mehrere Steuergeräte 105 des Fahrzeugs 100 zu veranlassen, in einen Energiespar-Betrieb zu wechseln, wenn erkannt wurde, dass der minimale SOC-Wert des Standard-Betriebsmodus erreicht ist. Beispielsweise kann eine Klimaanlage des Fahrzeugs 100 deaktiviert werden und/oder es können eine Fahrgeschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Fahrzeugs 100 begrenzt werden. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, Maßnahmen zu ergreifen, mit denen ein Energieverbrauch des Fahrzeugs 100 reduziert werden kann, um die Reichweite des Fahrzeugs 100 weiter zu erhöhen.
Diese Komponenten sind grundsätzlich Stand der Technik. Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist die elektronische Steuereinheit 101 , die insbesondere für die Ausführung des erfindungsgemäßen Notmodus entsprechend programmiert ist (Com puterprogramm produkt in Steuergeräten).
Anhand von Fig. 2 und anhand einer ersten Situation wird ein erster Aspekt der Erfindung erläutert:
Fig. 2, links: Stand der Technik (Status Quo)
- Situation 1: Die Fahrbarkeitsgrenze (=unterer SOC-Wert eines Schätzvorhalts) wird erreicht, aber dem Fahrer wird eine Restreichweite RRW>0km angezeigt, da ein maximaler Schätzfehler bei der Festlegung des Schätzvorhalts von nur 5% angenommen wurde, der hier jedoch tatsächlich überschritten wurde.
- Eine definierte (erste) untere Zellspannungsgrenze wird erreicht (kein Absenken der Zellspannungsgrenze). · Der SOC-Schätzfehler kann in extrem seltenen „worst case“-Fällen (insbesondere nach Alterung) auch >5% sein.
• In diesem Fall kann es zu einem „Liegenbleiber“ bei angezeigter Restreichweite größer 0km kommen, falls der Fahrer sein Fahrzeug komplett „leer“ fährt.
Fig. 2, rechts: Erfindung („Robustheitsmaßnahme“) bei gleicher Situation 1
- Die Fahrbarkeitsgrenze wird in einem Notmodus derart abgesenkt, dass eine angezeigte Reichweite von 0km erreicht wird; d.h. der Fahrer kann bis zur Anzeige „0km“ oder „ — “ elektrisch fahren. - Dazu wird vorzugsweise bzw. bedarfsweise die untere
Zellspannungsgrenze so weit abgesenkt, dass die für den Notmodus erforderliche Energiereserve kurzfristig zur Verfügung gestellt wird. · Fällt bei der oben beschriebenen Situation 1 die Leistung also unter ein definiertes fahrbares Niveau (z.B. nur noch 80km/h Konstantfahrt möglich) bei einer Energieprognose >0kWh, wird erfindungsgemäß eine Schätzfehler erkannt und die untere Zellspannungsgrenze temporär abgesenkt. · Der Fahrer kann sich im Idealfall noch zur Ladesäule „retten“, zumindest kann er aber noch bis Anzeige „ — “ (RRW=0km) weiterfahren.
• Ein temporäres Absenken der unteren Zellspannungsgrenze (z.B. von 2,8V auf 2,1V) nur im Sonderfall (also bei geringem Ladzustand (SOC) mit einer Restreichweite von größer 0km aufgrund eines erkannten hohen Schätzfehlers) ist durch die Erkenntnisse der Erfinder in Versuchen hinsichtlich Alterung der Zellen unkritisch.
• Die abgesenkte Zellspannungsgrenze (z.B. 2,1V) soll aber vorzugsweise weiterhin über einer für die Funktionssicherheit erforderlichen Grenze (z.B. 1,7V) liegen.
Anhand von Fig. 3 wird ein zweiter Aspekt der Erfindung erläutert:
Fig. 3, links: Stand der Technik (Status Quo)
- Situation 2: Die untere Ladezustandsgrenze des Standard- Betriebsmodus ist relativ hoch, ein Unterschreiten führt zur frühen Nutzung des Schätzvohalts im Sinne einer Füllstands-Reserve.
- Reduzierung auf „normale“ ebenfalls relativ hohe Fahrbarkeitsgrenze als untere Grenze des Schätzvorhalts (Limp Home Bereich, sog. „Turtle Mode“): 5% Schätzvorhalt werden dem Fahrer nicht als nutzbare Reichweite angezeigt und sind lediglich im „Turtle Mode“ als Schätzvorhalt nutzbar.
• In der Energie-Auslegung wird ein SOC-Schätzvorhalt von 5% berücksichtigt.
• In sehr vielen Nutzungsfällen wird nicht die tatsächlich mögliche Reichweite freigegeben, da für den Sonderfall „hoher Schätzfehler“ ein Vorhalt beibehalten werden muss.
Fig. 3, rechts: Erfindung („Robustheitsmaßnahme“) bei gleicher Situation 2
- Ein Teil des Schätzvorhalts nach dem Status Quo (z.B. 2%) wird hier dem Fahrer als nutzbare Reichweite angezeigt.
- Die Fahrbarkeitsgrenze „Normal“ wird abgesenkt: Fahrbarkeitsgrenze „ReSi“ (=Sicherstellung der Restreichweite
=Notmodus): Bei einem Schätzfehler >3% in niedrigem SOC- Bereich wird der Notmodus aktiviert.
• In der Energie-Auslegung kann der Schätzvorhalt erfindungsgemäß reduziert werden (bspw. von 5% auf 3%). Der Schätzfehler verändert sich durch den Notmodus nicht.
• Im nun häufiger auftretenden Fall „Schätzfehler und angezeigte Restreichweite“ wird der Notmodus (ReSi) aktiviert und dazu die Zellspannungsgrenze abgesenkt. Die Folge ist zumindest keine Erhöhung des „Liegenbleiber“-Risikos im Vergleich zum Stand der Technik.
Fig. 4 zeigt verschiedene definierte Spannungsschwellen für eine Zelle. Erfindungsgemäß kann in der elektronischen Steuereinheit 101 definiert sein, dass der Schätzvorhalt bis zum Unterschreiten einer ersten oberen Spannungsschwelle S1 (z.B. 2,8V) gewählt wird. Wird der Notmodus aktiviert, kann die Zellspannungsgrenze auf einen niedrigeren zweiten Schwellwert S2 (z.B. 2,1V) abgesenkt werden, der abhängig von Parametern wie Temperatur und Alterung auch variabel vorgegeben werden kann.
Mit Fig. 5 wird die Erfindung im Unterschied zum Stand der Technik gemäß Fig. 6 nochmal in andererWeise dargestellt. Dabei entspricht Fig. 6 der linken Seite (Status Quo) der Fig. 2. Fig. 5 entspricht der rechten Seite (Robustheitsmaßnahme) der Fig. 3.
In den Figuren 5 und 6 sind jeweils die Gaußkurven eines Schätzfehlers im H inblick auf die Festlegung der unteren Ladezustandsgrenzen und der Fahrbarkeitsgrenzen eingetragen.
In Fig. 6 (gemäß Stand der Technik) werden eine vergleichsweise hohe untere Ladezustandsgrenze und eine Fahrbarkeitsgrenze (Normal) für einen -5% Schätzvorhalt definiert.
Beispiel im Betriebspunkt B1 bei einem Schätzvorhalt von 5%: der Ladezustand SOC wird hier falsch geschätzt, da ein Schätzfehler >5% aufgetreten ist. Die Anzeige könnte dann beispielsweise fälschlicherweise noch eine Restreichweite (RRW) von 6 km anzeigen, das Fahrzeug könnte jedoch bei einer angezeigten Restreichweite (RRW) von 4 km liegen bleiben, wenn der Fahrer weiterfährt. Eine sprunghafte Korrektur von 6km auf 4km soll aus Verlässlichkeitsgründen verhindert werden.
In Fig. 5 ist ein Betriebspunkt B1 ' als Beispiel bei einem gegenüber dem Stand der Technik reduzierten Schätzvorhalt von 3% eingetragen (der Schätzvorhalt könnte auch bei 5% bleiben, aber die Erfindung ermöglicht einen reduzierten Schätzvorhalt): der Ladezustand SOC wird falsch geschätzt, da ein Schätzfehler >3% auftritt und erfindungsgemäß auch erkannt wird. Der erhöhte Schätzfehler wird erkannt, wenn eine größere Restreichweite (RRW>0km) angezeigt wird als durch den aktuell geschätzten Ladezustand SOC tatsächlich möglich wäre, wenn die grundsätzlich vorgegebene minimale Zellspannungsgrenze (z.B. 2,8V) nicht unterschritten werden soll. Erfindungsgemäß wird nun, der Notmodus aktiviert, indem die Fahrbarkeitsgrenze „Normal“ unterschritten werden darf. Dies geschieht durch eine temporäre Freigabe einer niedrigeren minimalen Zellspannungsgrenze (z.B. 2,1V, siehe auch Fig. 4). Vorzugsweise wird die Zellspannungsgrenze temporär so stark reduziert, dass die dadurch tatsächlich erreichbare Restreichweite mit der angezeigten Restreichweite übereinstimmt. Bei einer Restreichweite von 0km wird geladen, wodurch der Notmodus automatisch ausgeschaltet wird.
Durch diesen temporären und Schätzfehler-abhängigen automatischen Notmodus kann der Schätzvorhalt reduziert werden und/oder die untere Ladzustandsgrenze reduziert werden. Dies ist durch einen Vergleich der SOC-Schwellen in Fig. 5 mit den SOC-Schwellen in Fig.4 ersichtlich.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
Claims
Patentansprüche
1) Vorrichtung zur Erhöhung der Reichweite eines Fahrzeugs (100), welches durch einen Elektromotor und eine Hochvoltbatterie (102) angetrieben wird, umfassend eine elektronische Steuereinheit (101) dergestalt,
- dass abhängig von einem immer wieder aktuell geschätzten Ladezustand (SOC) der Hochvoltbatterie (102) dem Fahrer eine entsprechende Restreichweite (RRW) angezeigt wird,
- dass eine untere Ladezustandsgrenze (SOCmin) definiert ist, die bei fehlerfreier Schätzung des Ladzustands (SOC) einer anzuzeigenden Restreichweite (RRW) von Null („ — “) zugeordnet ist, - dass der unteren Ladzustandsgrenze (SOC min) eine definierte erste minimal zulässige Zellspannungsgrenze (S1; 2,8V) zugeordnet ist,
- dass während eines Fährbetriebs überwachbar ist, ob aufgrund eines Schätzfehlers mehr Reichweite angezeigt wird als aufgrund des aktuellen Ladezustands abrufbar ist,
- dass die Anzeige um die Schätzfehler-Differenz nicht korrigierbar ist und
- dass automatisch ein Notmodus (ReSi) aktivierbar ist, wenn ein Schätzfehler erkannt wird, wobei im Notmodus (ReSi) die Zellspannung (U_Z) unter die erste Zellspannungsgrenze (S1 ;
2,8V) reduzierbar ist.
2) Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zellspannung (U_Z) im Notmodus (ReSi) derart abgesenkt wird, dass die angezeigte Restreichweite (RRW) tatsächlich erreichbar ist.
3) Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dass die reduzierte Zellspannung (U_Z) temporär bis zum nächsten Ladevorgang oder bis zum Erreichen einer reduzierten zweiten Zellspannungsgrenze (S2; 2,1V) zugelassen wird, die niedriger als die erste Zellspannungsgrenze (S1; 2,8V) ist.
4) Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dass der Notmodus in einem Ladezustandsbereich unmittelbar unterhalb eines definierten Schätzvorhaltes vorgegeben wird.
5) Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dass der definierte Schätzvorhalt unmittelbar unterhalb der unteren Ladezustandsgrenze vorgegeben wird.
6) Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dass der Notmodus bei Vorliegen definierter Bedingungen unterdrückbar ist.
7) Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dass eine Bedingung zur Unterdrückung des Notmodus das Unterschreiten der zweiten Zellspannungsgrenze (S2; 2,1V) ist.
8) Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dass in einem Fährbetrieb mit unterdrücktem Notmodus die untere Ladezustandsgrenze höher festgelegt wird als in einem Fährbetrieb mit zugelassenem Notmodus.
9) Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dass in einem Fährbetrieb mit unterdrücktem Notmodus der Ladezustandsbereich des Schätzvorhalts größer ist als in einem Fährbetrieb mit zugelassenem Notmodus.
)Verfahren zur Erhöhung der Reichweite eines Fahrzeugs (100), welches durch einen Elektromotor und eine Hochvoltbatterie (102) angetrieben wird, mittels einer elektronischen Steuereinheit (101),
- wobei abhängig von einem immer wieder aktuell geschätzten Ladezustand (SOC) der Hochvoltbatterie (102) dem Fahrer eine entsprechende Restreichweite (RRW) angezeigt wird,
- wobei eine untere Ladezustandsgrenze (SOCmin) definiert wird, die bei fehlerfreier Schätzung des Ladzustands (SOC) einer anzuzeigenden Restreichweite (RRW) von Null („ — “) zugeordnet ist,
- wobei der unteren Ladzustandsgrenze (SOC min) eine definierte erste minimal zulässige Zellspannungsgrenze (S1 ; 2,8V) zugeordnet wird,
- wobei während eines Fährbetriebs überwacht wird, ob aufgrund eines Schätzfehlers mehr Reichweite angezeigt wird als aufgrund des aktuellen Ladezustands abrufbar ist,
- wobei die Anzeige um die Schätzfehler-Differenz nicht korrigiert wird und
- wobei automatisch ein Notmodus (ReSi) aktiviert wird, wenn ein Schätzfehler erkannt wird, wobei im Notmodus (ReSI) ein
Reduzieren der Zellspannung (U_Z) unter die erste Zellspannungsgrenze (S1; 2,8V) zugelassen wird.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202180032753.9A CN115515819B (zh) | 2020-07-22 | 2021-07-06 | 用于增加电动车辆的行程范围的设备和方法 |
| US17/921,664 US12304346B2 (en) | 2020-07-22 | 2021-07-06 | Device and method for increasing the range of an electric vehicle |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020119346.7A DE102020119346A1 (de) | 2020-07-22 | 2020-07-22 | Vorrichtung und Verfahren zur Erhöhung der Reichweite eines Elektrofahrzeugs |
| DE102020119346.7 | 2020-07-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022017767A1 true WO2022017767A1 (de) | 2022-01-27 |
Family
ID=76920776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2021/068580 Ceased WO2022017767A1 (de) | 2020-07-22 | 2021-07-06 | Vorrichtung und verfahren zur erhöhung der reichweite eines elektrofahrzeugs |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US12304346B2 (de) |
| CN (1) | CN115515819B (de) |
| DE (1) | DE102020119346A1 (de) |
| WO (1) | WO2022017767A1 (de) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220157530A (ko) * | 2021-05-21 | 2022-11-29 | 현대자동차주식회사 | 배터리 용량 가변 제어 장치 및 방법 |
| DE102022114117A1 (de) | 2022-06-03 | 2023-12-14 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betrieb einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs |
| WO2024220042A1 (en) * | 2023-04-18 | 2024-10-24 | SAE-SENG, Visit | Electric vehicle emergency energy system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120283903A1 (en) * | 2009-11-17 | 2012-11-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle and method for controlling vehicle |
| DE102015203491A1 (de) | 2015-02-26 | 2016-09-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Limp Home Mode für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19532325C2 (de) | 1995-09-01 | 2001-07-19 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zum Betrieb eines Serienhybridantriebs |
| AT506272B1 (de) * | 2009-04-02 | 2015-01-15 | Avl List Gmbh | Verfahren zum betreiben eines elektrofahrzeuges |
| JP5472048B2 (ja) * | 2010-11-10 | 2014-04-16 | 株式会社デンソー | 車載2次電池の状態定量化装置 |
| US8755994B2 (en) * | 2011-01-06 | 2014-06-17 | Ford Global Technologies, Llc | Information display system and method |
| US9114709B2 (en) | 2012-02-24 | 2015-08-25 | Ford Global Technologies, Llc | Limited operating strategy for an electric vehicle |
| FR2994925B1 (fr) * | 2012-08-31 | 2016-01-29 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Systeme d'affichage d'information de vehicule |
| US9296309B2 (en) * | 2012-09-12 | 2016-03-29 | Ford Global Technologies, Llc | Customized battery charging |
| DE102014221547A1 (de) * | 2014-10-23 | 2016-05-12 | Ford Global Technologies, Llc | Verfahren zur Überwachung des Ladezustands einer Batterie |
| DE102015222795A1 (de) * | 2015-11-18 | 2017-05-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Anzeigeeinheit zum Anzeigen einer Restreichweite in einem Kraftfahrzeug |
| US10899247B2 (en) * | 2016-06-08 | 2021-01-26 | Ford Global Technologies, Llc | System and method for online vehicle battery capacity diagnosis |
| DE102016117440A1 (de) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren zur Korrektur eines Ladestands einer Ladestandsanzeige |
| DE102016219624A1 (de) * | 2016-10-10 | 2018-04-12 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energiespeichers |
| WO2018077315A1 (de) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | ŠKODA AUTO a.s. | Verfahren zum betreiben einer steuervorrichtung eines kraftfahrzeugs für einen adaptiven energiesparmodus sowie steuervorrichtung und kraftfahrzeug |
| DE102017202650A1 (de) | 2017-02-20 | 2018-10-31 | Audi Ag | Energiespeichersystem für ein Kraftfahrzeug sowie Betriebsverfahren |
-
2020
- 2020-07-22 DE DE102020119346.7A patent/DE102020119346A1/de active Pending
-
2021
- 2021-07-06 US US17/921,664 patent/US12304346B2/en active Active
- 2021-07-06 CN CN202180032753.9A patent/CN115515819B/zh active Active
- 2021-07-06 WO PCT/EP2021/068580 patent/WO2022017767A1/de not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120283903A1 (en) * | 2009-11-17 | 2012-11-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle and method for controlling vehicle |
| DE102015203491A1 (de) | 2015-02-26 | 2016-09-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Limp Home Mode für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb |
| US20160250944A1 (en) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Limp-Home Mode for a Vehicle with an Electric Drive |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ENTHALER ACHIM ET AL: "Method for Reducing Uncertainties of Predictive Range Estimation Algorithms in Electric Vehicles", 2015 IEEE 82ND VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE (VTC2015-FALL), IEEE, 6 September 2015 (2015-09-06), pages 1 - 5, XP032857188, DOI: 10.1109/VTCFALL.2015.7391023 * |
| FRANKE THOMAS THOMAS FRANKE@PSYCHOLOGIE TU-CHEMNITZ DE ET AL: "Advancing electric vehicle range displays for enhanced user experience the relevance of trust and adaptability", TANGIBLE, EMBEDDED, AND EMBODIED INTERACTION, ACM, 2 PENN PLAZA, SUITE 701 NEW YORK NY 10121-0701 USA, 1 September 2015 (2015-09-01), pages 249 - 256, XP058571128, ISBN: 978-1-4503-3582-9, DOI: 10.1145/2799250.2799283 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115515819A (zh) | 2022-12-23 |
| US20230173944A1 (en) | 2023-06-08 |
| CN115515819B (zh) | 2025-11-21 |
| DE102020119346A1 (de) | 2022-01-27 |
| US12304346B2 (en) | 2025-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2419990B1 (de) | Erweiterte batteriediagnose bei traktionsbatterien | |
| DE102012109430B4 (de) | Automatisches Batterieentladeverfahren nach einem Crash | |
| DE102021114689A1 (de) | Stromsteuervorrichtung und stromsteuerverfahren für autonome fahrzeuge | |
| DE102015203491B4 (de) | Limp Home Mode für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb | |
| DE102019200636B4 (de) | Fahrzeugsteuervorrichtung | |
| DE102014220515B4 (de) | Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Batterie in einem Kraftfahrzeug | |
| WO2022017767A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur erhöhung der reichweite eines elektrofahrzeugs | |
| DE102015206878B4 (de) | Verfahren zum Betrieb einer Batterie | |
| DE10011404C2 (de) | Einrichtung und Verfahren zur Erkennung einer Fremdenergieversorgung insbesondere eines Kraftfahrzeuges | |
| EP2630000A2 (de) | Batteriemanagementsystem für stromversorgungssystem mit niederspannungsbereich und hochspannungsbereich | |
| WO2013092187A2 (de) | Verfahren und vorrichtung zum anpassen einer spannungsgrenze in einem bordnetz | |
| EP3774434B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines kraftfahrzeugs | |
| DE102019133725B4 (de) | Batteriesteuerung und batteriesteuerungsverfahren | |
| WO2012034668A2 (de) | Verfahren zum betreiben eines kraftwagens | |
| DE102005023365A1 (de) | Batterie-Management für Batterien in Hybrid-Fahrzeugen | |
| WO2012013403A2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur aktivierung von mindestens einer energiemanagementfunktion in einem fahrzeug | |
| DE102014221471B4 (de) | Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Batterie in einem Kraftfahrzeug | |
| DE102022134689A1 (de) | Fahrzeuginternes System, Verfahren, Fahrzeug und nicht-transitorisches Speichermedium | |
| DE102018212777A1 (de) | Verfahren zum Überwachen eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs | |
| DE102012209885A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers | |
| DE102022120631B4 (de) | Verfahren zum Bestimmen eines Betriebsprofils für einen Komfortbetrieb von Fahrzeugverbrauchern sowie Batterieüberwachungsvorrichtung und Kraftfahrzeug | |
| DE102022128702B3 (de) | Verfahren zum Ermitteln eines Anteils defekter Batteriezellen, ein Batteriesteuergerät, ein Computerprogramm, ein computerlesbares Speichermedium, eine Batterie und ein Kraftfahrzeug | |
| DE102024108304A1 (de) | Stromversorgungssteuerungsvorrichtung und stromversorgungssteuerungsverfahren | |
| DE102016219624A1 (de) | Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energiespeichers | |
| DE102019202979A1 (de) | Verfahren zum Überwachen einer elektrischen Größe einer Batterie, Überwachungseinrichtung und Kraftfahrzeug |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21742094 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21742094 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWG | Wipo information: grant in national office |
Ref document number: 17921664 Country of ref document: US |