WO2023099073A1

WO2023099073A1 - Steuervorrichtung für ein elektrofahrzeug, elektrofahrzeug und verfahren zur steuerung der energieabgabe von einem elektrofahrzeug

Info

Publication number: WO2023099073A1
Application number: PCT/EP2022/078785
Authority: WO
Inventors: Holger Denz
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2023-06-08
Also published as: DE102021213593A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Steuerung der Energieabgabe von einem Elektrofahrzeug an einen externen Verbraucher. Hierzu ist es vorgesehen, einen Energiebedarf für das Erreichen eines vorgegebenen Fahrtziels bzw. entlang einer vorgegebenen Fahrtstrecke zu ermitteln. Sinkt die in der Traktionsbatterie gespeicherte elektrische Energie auf ein kritisches Niveau, welches zum sicheren Erreichen des Fahrtziels erforderlich ist, so kann die Energieabgabe an einen externen Verbraucher gestoppt werden. Alternativ kann ein Benutzer zumindest auf einen solchen kritischen Zustand hingewiesen werden.

Description

Beschreibung

Titel

Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug, Elektrofahrzeug und Verfahren zur Steuerung der Energieabgabe von einem Elektrofahrzeug

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug und ein Elektrofahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Steuerung der Energieabgabe von der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einen externen Verbraucher. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung der Energieabgabe von einer Traktionsbatterie an einen externen Verbraucher.

Stand der Technik

Ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge verfügen über einen elektrischen Energiespeicher, welcher auch als Traktionsbatterie bezeichnet wird. Diese Traktionsbatterie kann elektrische Energie bereitstellen, die für den Antrieb des Elektrofahrzeugs genutzt werden kann. Darüber hinaus können mit der elektrischen Energie aus der Traktionsbatterie auch weitere elektrische Verbraucher gespeist werden. Neben internen elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs, wie beispielsweise Heizung, Klimaaggregat, Entertainmentsystem etc., sind auch bereits einzelne Ansätze bekannt, externe Verbraucher außerhalb eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie von der Traktionsbatterie zu speisen.

Die Druckschrift EP 3 532 340 Al beschreibt ein Energieverwaltungssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug einen elektrischen Energiespeicher und eine Solarzelle aufweist. Der elektrische Energiespeicher kann einerseits von einer externen Energiequelle und/oder der Solarzelle aufgeladen werden. Ferner kann der elektrische Energiespeicher auch einen externen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgen. Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug, ein Elektrofahrzeug, sowie ein Verfahren zur Steuerung der Energieabgabe in einem Elektrofahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug mit einer Traktionsbatterie und einer Energieabgabeeinrichtung, wobei die Energieabgabeeinrichtung dazu ausgelegt ist, elektrische Energie an einem externen Verbraucher bereitzustellen. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, einen aktuellen Ladezustand der Traktionsbatterie zu bestimmen. Weiterhin ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, einen Energiebedarf für eine zukünftige Fahrtstrecke des Elektrofahrzeugs zu ermitteln. Darüber hinaus ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, den Ladezustand der Traktionsbatterie mit dem ermittelten Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke zu vergleichen. Schließlich ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, eine Energieabgabe an einen externen Verbraucher unter Verwendung des Vergleichs von Ladezustand der Traktionsbatterie und ermitteltem Energiebedarf zu steuern. Zusätzlich oder alternativ ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, eine Signalisierung unter Verwendung des Vergleichs von Ladezustand der Traktionsbatterie und ermitteltem Energiebedarf auszugeben.

Weiterhin ist vorgesehen:

Ein Elektrofahrzeug mit einer Traktionsbatterie, einer Energieabgabeeinrichtung und einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung. Die Energieabgabeeinrichtung ist dazu ausgelegt, elektrische Energie von der Traktionsbatterie an einem externen Verbraucher bereitzustellen.

Schließlich ist vorgesehen: Ein Verfahren zur Steuerung der Energieabgabe von einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einen externen Verbraucher. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Bestimmen eines aktuellen Ladezustands der Traktionsbatterie. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ermitteln eines Energiebedarfs des Elektrofahrzeugs für eine zukünftige Fahrtstrecke. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Vergleichen des Ladezustands der Traktionsbatterie mit dem ermittelten Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ausgeben einer Signalisierung oder zum Steuern einer Energieabgabe an den externen Verbraucher unter Verwendung des Vergleichs von Ladezustand der Traktionsbatterie mit dem ermittelten Energiebedarf.

Vorteile der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die in einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs gespeicherte elektrische Energie auch zum temporären Versorgen externer elektrischer Verbraucher genutzt werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass die in einer Traktionsbatterie gespeicherte Energie begrenzt ist. Durch die Entnahme von Energie aus der Traktionsbatterie sinkt somit die für den Antrieb des Elektrofahrzeugs verfügbare Energiemenge. Hierdurch sinkt auch die maximale Reichweite des Elektrofahrzeugs.

Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und die Entnahme elektrischer Energie aus der Traktionsbatterie für das Versorgen externer Verbraucher zu überwachen. Insbesondere ist es eine Idee der vorliegenden Erfindung, die erforderliche Energiemenge zum Erreichen eines vorgegebenen Fahrtziels zu ermitteln und daraufhin sicherzustellen, dass durch das Versorgen externer elektrischer Verbraucher noch ausreichend Energie in der Traktionsbatterie verbleibt, um das gewünschte Fahrtziel zu erreichen.

Das zukünftige Fahrtziel, also das nächste Ziel, welches mit dem Elektrofahrzeug erreicht werden soll, kann grundsätzlich auf beliebige Weise ermittelt werden. Einige mögliche Ansätze zur Bestimmung, insbesondere zur Prognose potentieller zukünftiger Fahrtziele werden nachfolgend noch näher erläutert. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die genannten beispielhaften Ansätze zur Ermittlung bzw. Prognose zukünftiger Fahrtziele begrenzt ist. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Ansätze möglich, um zukünftige Fahrtziele zu ermitteln.

Ebenso kann auch der Energiebedarf für das Erreichen eines vorgegebenen Fahrtziels, insbesondere des ermittelten zukünftigen Fahrtziels auf beliebige Weise bestimmt werden. Beispielsweise kann ein fest vorgegebener durchschnittlicher Energiebedarf pro Strecke zugrunde gelegt werden. Darüber hinaus sind auch beliebige weitere Ansätze, insbesondere Ansätze auf Grundlage historischer Verbrauchsdaten, topographische Daten zur Berücksichtigung eines Höhenunterschieds zwischen Startpunkt und Ziel sowie beliebige weitere Ansätze zur Ermittlung des Energiebedarfs zum Erreichen des prognostizierten Fahrtziels möglich. Unter Verwendung eines ermittelten zukünftigen Fahrtziels sowie des hierfür erforderlichen Energiebedarfs kann somit ein minimaler Ladezustand der Traktionsbatterie bestimmt werden, welcher erforderlich ist, um das vorgegebene Fahrtziel mit der durch die Traktionsbatterie bereitgestellten Energiemenge sicher erreichen zu können. Werden aus der Traktionsbatterie externe Verbraucher versorgt und nähert sich hierbei der Ladezustand der Traktionsbatterie dem ermittelten minimalen Ladezustand für ein sicheres Erreichen des Fahrtziels, so können rechtzeitig geeignete Maßnahmen eingeleitet werden, um ein zu starkes Entladen der Traktionsbatterie zu verhindern. Beispielsweise kann eine Energieabgabe an externe Verbraucher beim Erreichen eines kritischen Ladezustands, der mindestens für das Erreichen des prognostizierten Fahrtziels erforderlich ist, deaktiviert werden. Gegebenenfalls kann hierbei auch ein vorgegebener Sicherheitszuschlag mitberücksichtigt werden, sodass die externen elektrischen Verbraucher bereits frühzeitig deaktiviert werden, bevor sich der Ladezustand der Traktionsbatterie dem minimalen Ladezustand für das Erreichen des Fahrtziels nähert. Zusätzlich oder alternativ können auch Signalisierungen, wie beispielsweise optische und/oder akustische Signale ausgegeben werden, um einen Benutzer darauf hinzuweisen, dass der Ladezustand der Traktionsbatterie durch das Versorgen von externen elektrischen Verbrauchern auf ein Niveau sinkt, welches mindestens erforderlich ist, um ein vorgegebenes Fahrtziel zu erreichen. Hierdurch wird ein Benutzer in die Lage versetzt, den externen Verbraucher zu deaktivieren oder zumindest den Leistungsbedarf des angeschlossenen externen Verbrauchers zu reduzieren.

Die genannten erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen es somit, externe elektrische Verbraucher durch ein Elektrofahrzeug, insbesondere durch die in der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs gespeicherte elektrische Energie zu versorgen, ohne dabei in Gefahr zu laufen, ein geplantes Fahrtziel nicht mehr sicher erreichen zu können. Beispielsweise kann es sich bei dem zukünftigen geplanten Fahrtziel um die Position einer Lademöglichkeit zum Aufladen der Traktionsbatterie handeln. Aber auch beliebige andere Fahrtziele, beispielsweise eine Heimatadresse eines Benutzers oder Ähnliches sind als potentielle zukünftige Fahrtziele möglich.

Als Energieabgabeeinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hierbei jede geeignete Vorrichtung verstanden werden, welche dazu geeignet ist, die in der Traktionsbatterie gespeicherte Energie als Gleichspannung oder Wechselspannung an einem externen Verbraucher bereitzustellen. Im einfachsten Fall kann hierbei die von der Traktionsbatterie bereitgestellte elektrische Gleichspannung direkt an einem externen Verbraucher bereitgestellt werden. Alternativ kann die von der Traktionsbatterie bereitgestellte elektrische Gleichspannung mittels eines Wechselrichters oder bei Spannungswandlers in eine elektrische Spannung konvertiert werden, welche dazu geeignet ist, den anzuschließen externen Verbraucher zu betreiben. Insbesondere kann die Energieabgabeeinrichtung eine hierzu geeignete Anschlussmöglichkeit in Form einer Dose oder ähnlichem aufweisen, um den externen elektrischen Verbraucher anzuschließen.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung eine Prognoseeinrichtung. Diese Prognoseeinrichtung ist dazu ausgelegt, eine zukünftige Fahrtstrecke unter Verwendung einer aktuellen Position des Elektrofahrzeugs, eines aktuellen Zeitpunkts, historischer Nutzungsdaten des Elektrofahrzeugs und/oder einer Benutzereingabe zu ermitteln. Beispielsweise kann aus einer aktuellen Position des Fahrzeugs, insbesondere in Zusammenschau mit historischen Nutzungsdaten abgeleitet werden, welches Ziel ein Benutzer mit hoher Wahrscheinlichkeit als Nächstes ansteuern wird. So wird ein Benutzer beispielsweise von seinem Arbeitsplatz mit großer Wahrscheinlichkeit als nächstes Fahrtziel seine Heimatadresse ansteuern. Darüber hinaus sind beispielsweise auch zeitabhängige Prognosen für ein zukünftiges Fahrtziel möglich. So kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass werktags am Vormittag ein Benutzer beispielsweise vorzugsweise seinen Arbeitsplatz ansteuern wird. Gegebenenfalls können auch am Wochenende entsprechende Prognosen für zukünftige Fahrtziele abgeleitet werden. Beispielsweise könnte insbesondere aus den historischen Benutzerdaten abgeleitet werden, dass ein Nutzer am Sonntagvormittag eine Kirche ansteuert. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Ansätze zur Prognose von zukünftigen Fahrtzielen möglich. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, dass ein Benutzer sein gewünschtes nächstes Fahrtziel manuell spezifiziert. Beispielsweise kann er hierzu sein nächstes gewünschtes Fahrtziel bereits beim Abstellen des Fahrzeugs in ein Navigationssystem eingeben. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Ansätze zur Ermittlung eines zukünftigen Fahrtziels möglich.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, eine Signalisierung auszugeben, falls eine Differenz zwischen dem Ladezustand der Traktionsbatterie und dem ermittelten Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke einen ersten Schwellwert unterschreitet. Bei einer solchen Signalisierung kann es sich beispielsweise um eine optische oder akustische Signalisierung handeln. Zum Beispiel ist es möglich, durch das Aufleuchten der Scheinwerfer an einem Fahrzeug mit einem vorgegebenen zeitlichen Muster einen Benutzer auf ein kritisches Absinken des Ladezustands der Traktionsbatterie hinzuweisen. Ferner kann beispielsweise auch durch ein Betätigen der Hupe einem Benutzer signalisiert werden, dass der Ladezustand der Traktionsbatterie während dem Versorgen elektrischer Verbraucher sich einem kritischen Wert nähert, der für das Erreichen des zukünftigen Fahrtziels erforderlich ist. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Signalisierungen möglich.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, eine Energieabgabe an den externen Verbraucher zu deaktivieren, falls eine Differenz zwischen dem Ladezustand der Traktionsbatterie und ermitteltem Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke einen zweiten Schwellwert unterschreitet. Durch das Deaktivieren der Energieabgabe an externe Verbraucher kann sichergestellt werden, dass die Traktionsbatterie durch die externen Verbraucher nicht zu tief entladen wird und somit das vorgegebene bzw. prognostizierte Fahrtziel mit der in der Traktionsbatterie gespeicherten Energie noch erreicht werden kann.

Insbesondere sind auch mehrstufige Ansätze möglich, bei welchen beispielsweise zunächst bei einem höheren, ersten Schwellwert ein Benutzer mittels einer Signalisierung auf ein kritisches Absinken des Ladezustands der Traktionsbatterie hingewiesen wird und daraufhin bei einem weiteren Absinken des Ladezustands der Traktionsbatterie unter den zweiten Schwellwert der Verbraucher deaktiviert wird, um ein zu tiefes Entladen der Traktionsbatterie zu verhindern.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, den ersten Schwellwert und/oder den zweiten Schwellwert unter Verwendung einer Benutzereingabe, Witterungsbedingungen, historischer Verbrauchswerte des Elektrofahrzeugs und/oder eines Gesundheitszustandes der Traktionsbatterie anzupassen. Beispielsweise kann ein Benutzer durch manuelle Spezifikation der Schwellwerte oder der zu den Schwellwerten korrespondierenden Angabe sicherstellen, dass die Traktionsbatterie nicht soweit entladen wird, dass beim Erreichen des vorgegebenen Fahrtziels die Traktionsbatterie nahezu vollständig entladen wird. Auf diese Weise kann ein Benutzer auch manuell Sicherheitsreserven vorzugeben, sodass auch beim Erreichen des prognostizierten Fahrtziels noch ausreichende Energie für eine weitere Fahrtstrecke zur Verfügung steht. Durch das Berücksichtigen von Witterungsbedingungen können beispielsweise erhöhte Verbrauchswerte für Heizung, Klimaaggregat oder Ähnliches berücksichtigt werden. Aber auch ein höherer Luftwiderstand aufgrund von Regen oder anderen ungünstigen Witterungsbedingungen kann mitberücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die in der Traktionsbatterie mindestens gespeicherte elektrische Energiemenge ausreicht, um das prognostizierte Fahrtziel sicher erreichen zu können. Entsprechend kann durch die Analyse historischer Verbrauchswerte sowie die Auswertung des Gesundheitszustandes der Traktionsbatterie auch der minimale Ladezustand für das Erreichen des prognostizierten Fahrtziels angepasst werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, eine Benachrichtigung an ein mobiles Endgerät zu senden, falls der erste Schwellwert und/oder der zweite Schwellwert unterschritten wird. Bei einem solchen mobilen Endgerät kann es sich beispielsweise um ein Smartphone, einen Tablet- Computer oder Ähnliches handeln. Auf diese Weise kann ein Benutzer über das Erreichen von kritischen Schwellwerten informiert werden, auch wenn sich der Benutzer nicht in unmittelbarer Nähe des Elektrofahrzeugs befindet.

Gegebenenfalls kann ein Benutzer mittels des entsprechenden Endgeräts auch die automatisch ermittelten ersten bzw. zweiten Schwellwerte anpassen.

Gemäß einer Ausführungsform des Elektrofahrzeugs umfasst die Energieabgabeeinrichtung des Elektrofahrzeugs einen Spannungswandler. Dieser Spannungswandler ist dazu ausgelegt, elektrische Energie an einen Niederspanungsverbraucher oder in ein Niederspanungsnetz abzugeben. Bei einem solchen Niederspannungsverbraucher bzw. Niederspannungsnetz kann es sich um eine elektrische Energieabgabe im Bereich von 230 V handeln.

Insbesondere sind sowohl einphasige elektrische Niederspannungsverbraucher als auch dreiphasige elektrische Niederspannungsverbraucher möglich.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einem Elektrofahrzeug zum Betrieb eines externen Verbrauchers gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Betrieb eines externen Verbrauchers mit einer Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform; und

Fig. 3: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Steuerung einer Energieabgabe gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Beschreibung von Ausführungsformen

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaubildes mit einem Elektrofahrzeug 1, welches elektrische Energie an einem externen Verbraucher 2 bereitstellt. Das Elektrofahrzeug 1 umfasst eine Traktionsbatterie 12. Diese Traktionsbatterie 12 dient unter anderem dazu, die elektrische Energie zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems in dem Elektrofahrzeug 1 bereitzustellen. Auf den Aspekt des elektrischen Antriebssystems wird jedoch in dieser Anmeldung nicht näher eingegangen.

Darüber hinaus kann auch elektrische Energie von der Traktionsbatterie 12, beispielsweise über einen Stromrichter oder eine beliebige andere Energieabgabeeinrichtung 13 an einem externen Verbraucher 2 bereitgestellt werden. Hierzu kann der Stromrichter die von der Traktionsbatterie 12 bereitgestellte elektrische Gleichspannung in eine ein- oder mehrphasige elektrische Wechselspannung konvertieren und diese Wechselspannung an dem externen elektrischen Verbraucher 2 bereitstellen.

Alternativ kann die Entnahme elektrischer Energie der Traktionsbatterie 12 durch einen externen Verbraucher 2 auch direkt über Gleichstrom erfolgen. In diesem Fall kann die Energieabgabeeinrichtung 13 des Fahrzeugs beispielsweise als Kontaktiermöglichkeit der beiden Pole der Traktionsbatterie ausgeführt sein, wie sie evt. bereits für das Aufladen der Traktionsbatterie an einer Gleichstromladesäule vorhanden ist.

In diesem Sinne ist als Energieabgabeeinrichtung 13 jede Art von Vorrichtung zu verstehen, welche dazu geeignet ist, elektrische Energie, welche insbesondere durch die Traktionsbatterie 12 bereitgestellt wird, für einen beliebigen externen Verbraucher 2 bereitzustellen. Wie oben bereits ausgeführt, kann es sich hierbei im einfachsten Fall um eine Kontaktiermöglichkeit zur direkten Entnahme der elektrischen Energie von der Traktionsbatterie 12 handeln. Darüber hinaus kann die Energieabgabeeinrichtung 13 auch einen Wechselrichter und/oder Gleichspannungswandlung umfassen, um die von der Traktionsbatterie 12 bereitgestellte Gleichspannung in eine elektrische Spannung zu konvertieren, welche dazu geeignet ist, den externen Verbraucher 2 zu betreiben. Entsprechend kann die Energieabgabeeinrichtung 13 auch eine entsprechende Anschlussmöglichkeit, beispielsweise in Form einer geeigneten Gleichspannung, Wechselspannung oder Drehstromsteckdose umfassen.

Bei dem externen elektrischen Verbraucher 2 kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen externen elektrischen Verbraucher handeln. Insbesondere sind beispielsweise elektrische Verbraucher möglich, welche über ein Niederspannungsnetz mit elektrischer Energie versorgt werden. Ein solches elektrisches Niederspannungsnetz weist in der Regel eine Phasenspannung von effektiv ca. 230 oder in manchen Ländern 110 Volt auf. Grundsätzlich sind jedoch auch elektrische Verbraucher 2 möglich, welche mit einer Kleinspannung von beispielsweise 12 V (DC), der Gleichspannung von der Traktionsbatteriespannung oder anderen Gleichspannungen, Wechselspannungen oder Mehrphasenwechselspannungen betrieben werden können. Als externe Verbraucher 2 werden hierbei grundsätzlich sämtliche elektrischen Verbraucher 2 betrachtet, welche nicht fest in dem Fahrzeug 1 verbaut sind. Insbesondere können externe Verbraucher über einen elektrischen Anschlusspunkt an dem Fahrzeug 1 angeschlossen werden. Beispielsweise sind hierzu Steckdosen, beispielsweise Schutzkontaktsteckdosen (Schuko- Steckdosen) oder Ähnliches möglich. Mehrphasige externe elektrische Verbraucher 2 können beispielsweise auch über eine CEE-Dose oder Ähnliches angeschlossen werden. Darüber hinaus ist auch ein Anschluss eines weiteren Elektrofahrzeugs denkbar, wobei zum Beispiel die Traktionsbatterie des weiteren Elektrofahrzeugs mittels elektrischer Energie von der Traktionsbatterie 12 des Elektrofahrzeugs aufgeladen werden kann. Auch für einen solchen Fall sind beispielsweise geeignete Anschlusspunkte an dem Elektrofahrzeug 1 möglich.

Beispielsweise können als elektrische Verbraucher 2 elektrisch betriebene Werkzeuge wie zum Beispiel eine Bohrmaschine, eine Säge oder Ähnliches angeschlossen werden. Auch Beleuchtungselemente, wie externe Scheinwerfer, oder Haushaltsgeräte, wie zum Beispiel ein Staubsauger oder eine Kaffeemaschine sind möglich. Es versteht sich, dass darüber hinaus auch beliebige andere elektrische externe Verbraucher über eine geeignete Anschlussvorrichtung von der Traktionsbatterie 12 des Elektrofahrzeugs 1 gespeist werden können.

Während des Betriebs der externen Verbraucher 2 wird der Traktionsbatterie 12 Energie entnommen, sodass der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 kontinuierlich sinkt. Hierdurch sinkt auch die maximale Reichweite, welche das Elektrofahrzeug 1 mit der in der Traktionsbatterie 12 noch gespeicherten Energie erreichen kann. Wird daher der Traktionsbatterie 12 zu viel Energie entnommen, so kann gegebenenfalls ein gewünschtes Ziel nicht mehr mit der in der Traktionsbatterie 12 gespeicherten Energie erreicht werden.

Um einen solchen Fall zu vermeiden, ist eine Steuervorrichtung 11 vorgesehen, welche die Energieentnahme aus der Traktionsbatterie 12 zum Betreiben des externen Verbrauchers 2 überwacht. Hierzu kann die Steuervorrichtung 11 kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen den Ladezustand der Traktionsbatterie 12 ermitteln. Hierzu kann beispielsweise ein Batteriemanagementsystem (BMS) der Traktionsbatterie 12 ausgelesen werden. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Ansätze zum Ermitteln des Ladezustands bzw. der verbleibenden in der Traktionsbatterie 12 gespeicherten Energie möglich.

Weiterhin kann die Steuervorrichtung 11 ein zukünftiges Ziel des Elektrofahrzeugs 1 ermitteln. Als zukünftiges Ziel kann beispielsweise das Ziel verstanden werden, welches das Elektrofahrzeug 1 während seiner nächsten Fahrt ansteuern wird. In einem einfachsten Fall kann ein solches zukünftiges Ziel durch einen Benutzer mittels einer geeigneten Benutzerschnittstelle spezifiziert werden. Zum Beispiel kann ein Benutzer das nächste gewünschte Ziel in ein Navigationssystem des Elektrofahrzeugs 1 eingeben. In diesem Fall kann das Navigationssystem des Elektrofahrzeugs 1 mit der Steuervorrichtung 11 kommunizieren und der Steuervorrichtung 11 die entsprechenden Daten bereitstellen. Je nach Konfiguration kann entweder direkt das von dem Benutzer spezifizierte Ziel der Steuervorrichtung 11 mitgeteilt werden. Alternativ kann ein externes Navigationssystem eine Fahrtroute zum dem spezifizierten Ziel berechnen und diese Fahrtroute der Steuervorrichtung 11 mitteilen. Ferner ist es auch möglich, dass das Navigationssystem bereits eine Prognose für den Energieverbrauch für eine Fahrt zu dem durch den Benutzer spezifizierten Ziel ermittelt und diesen Energiebedarf der Steuervorrichtung 11 mitteilt. Wird der konkrete Energiebedarf für das Erreichen des Ziels nicht bereits durch das externe Navigationssystem ermittelt, so kann die Steuervorrichtung 11 diesen Energiebedarf eigenständig berechnen.

Neben der Ermittlung des zukünftigen Ziels auf Grundlage einer Benutzervorgabe sind darüber hinaus auch beliebige andere Ansätze zur Ermittlung eines zukünftigen Fahrtziels für das Elektrofahrzeug 1 möglich. Beispielsweise kann in der Steuervorrichtung 11 eine Prognoseeinrichtung 15 vorgesehen sein, welche ein möglichst wahrscheinliches zukünftiges Ziel des Elektrofahrzeugs 1 prognostiziert. Hierzu können zum Beispiel historische Daten herangezogen werden. Zum Beispiel können frühere Fahrtverläufe erfasst und die entsprechenden Daten in einem geeigneten Speicher abgespeichert werden. Aus solchen historischen Daten können beispielsweise Regelmäßigkeiten abgeleitet werden und diese für eine Prognose eines zukünftigen Fahrtziels herangezogen werden. Beispielsweise kann die Prognose auf Grundlage von Zeitdaten erfolgen. Wird beispielsweise festgestellt, dass ein Fahrzeug an Werktagen in den Morgenstunden stets ein gleiches Ziel ansteuert (beispielsweise den Arbeitsplatz eines Benutzers), so kann dieses Fahrtziel als Grundlage für die entsprechenden Zeiträume herangezogen werden. Entsprechend kann an Werktagen am Nachmittag bzw. Abend als Fahrtziel beispielsweise die Heimatadresse des Benutzers herangezogen werden, welche der Benutzer nach Feierabend ansteuert. Darüber hinaus können beispielsweise auch beliebige andere Gewohnheiten, wie beispielsweise ein sonntäglicher Kirchgang, ein regelmäßig an Wochenenden aufgesuchtes Ausflugsziel oder Ähnliches aus den historischen Daten herangezogen werden. Darüber hinaus kann das Fahrzeug beispielsweise auch auf Grundlage weiterer Informationen, wie zum Beispiel Witterungsdaten, Verkehrsmeldungen oder beliebigen anderen lokal ermittelten oder über eine Datenschnittstelle von einem externen Server empfangenen Daten erfolgen.

Aus dem spezifizierten bzw. prognostizierten Fahrtziel kann die Steuervorrichtung 11 daraufhin einen zu erwartenden Energiebedarf zum Erreichen dieses Fahrtziels ermitteln. Hierzu kann gegebenenfalls auch die aktuelle lokale Position bestimmt und mit in die Berechnung des Energiebedarfs zu dem Fahrtziel einbezogen werden.

Darüber hinaus können beispielsweise mögliche Ladepunkte zum Aufladen der Traktionsbatterie, insbesondere Ladepunkte in der Umgebung der aktuellen Position des Elektrofahrzeugs 1 als mögliche Ziele herangezogen werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass an einem solchen Ladepunkt das Elektrofahrzeug 1, insbesondere die Traktionsbatterie 12 des Elektrofahrzeugs 1 wieder aufgeladen werden kann.

Zur Berechnung des Energiebedarfs zum Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels können darüber hinaus auch weitere Informationen, wie beispielsweise Witterungsbedingungen, historische Verbrauchsdaten, Verkehrsmeldungen oder beliebige andere lokal ermittelte bzw. gespeicherte oder von einem entfernten Server bereitgestellte Daten miteinbezogen werden.

Die Steuervorrichtung 11 vergleicht daraufhin den aktuellen Ladezustand der Traktionsbatterie 12 mit dem zu erwartenden Energiebedarf für das Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels. Wird dabei festgestellt, dass die in der Traktionsbatterie 12 gespeicherte Energie sich einem Niveau annähert, welches zum Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels erforderlich ist, so können durch die Steuervorrichtung 11 geeignete Maßnahmen eingeleitet werden, um ein weiteres Entladen der Traktionsbatterie 12 zu verhindern oder zumindest einen Benutzer auf den sich annähernden kritischen Ladezustand der Traktionsbatterie 12 hinzuweisen.

Beispielsweise kann in einer ersten Stufe ein Benutzer durch eine geeignete Signalisierung darauf hingewiesen werden, dass der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 sich durch das Entladen mittels der externen Verbraucher 2 einem Niveau annähert, welches noch zum Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels erforderlich ist. Eine solche Signalisierung kann beispielsweise lokal durch ein optisches oder akustisches Signal erfolgen. Zum Beispiel kann eine Hupe oder ein anderer akustischer Signalgeber des Elektrofahrzeugs 1 angesteuert werden. Insbesondere kann beispielsweise ein charakteristisches akustisches Signal ausgegeben werden, welches den Benutzer auf die aktuelle Entladesituation der Traktionsbatterie 12 hinweist. Ebenso ist beispielsweise eine optische Signalisierung mittels einer Signalleuchte oder durch Ansteuern bestimmter Fahrzeugscheinwerfer möglich. Zum Beispiel können vorgegebene Fahrzeugscheinwerfer mit einer speziellen vorgegebenen Sequenz angesteuert werden, um auf diese Weise dem Benutzer zu signalisieren, dass sich der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 einem kritischen Wert annähert.

Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass die Steuervorrichtung 11 die Abgabe elektrischer Energie an externe Verbraucher 2 deaktiviert, wenn der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 so weit absinkt, dass ein sicheres Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels nicht mehr sicher möglich ist.

Insbesondere ist auch ein zweistufiger Ansatz möglich, bei welchem zum Beispiel in einem ersten Schritt eine optische und/oder akustische Signalisierung erfolgt und daraufhin in einem zweiten Schritt eine Deaktivierung der externen Verbraucher 2 bzw. der Energieabgabe an die externen Verbraucher 2 erfolgt. Hierzu können beispielsweise geeignete Schwellwerte spezifiziert werden, wobei der Schwellwert für die optische und/oder akustische Signalisierung höher angesetzt ist, als der Schwellwert für das Deaktivieren der externen Verbraucher 2. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaubildes einer Anordnung zum Bereitstellen elektrischer Energie an einen externen Verbraucher 2 mit einer Steuervorrichtung 11 gemäß einer Ausführungsform. Hierbei gelten sämtliche bereits zuvor in Zusammenhang mit Figur 1 gemachten Ausführungen. Wie in Figur 2 nochmals detailliert dargestellt, kann die von der Traktionsbatterie 12 bereitgestellte elektrische Gleichspannung mittels eines ein- oder mehrphasigen Wechselrichters in eine entsprechende Wechselspannung konvertiert werden. Diese Wechselspannung kann einem externen Verbraucher 2 bereitgestellt werden. Während der Energieabgabe an einen externen Verbraucher 2 wird der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 von der Steuervorrichtung 11 überwacht. Ferner kann der Energiebedarf zu einem durch eine Benutzervorgabe spezifizierten Fahrtziel oder zu einem durch die Prognoseeinrichtung 15 prognostizierten Fahrtziel ermittelt werden und mit dem Ladezustand der Traktionsbatterie 12 verglichen werden. Erreicht der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 einen Wert, der dem minimalen Energiebedarf für das Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Fahrtziels entspricht oder um einen vorgegebenen Schwellwert oberhalb des berechneten Energiebedarfs liegt, so kann eine zuvor beschriebene optische und/oder akustische Signalisierung erfolgen. Ferner ist es auch möglich, einem Benutzer das Absinken des Ladezustands auf ein Niveau, welches für ein sicheres Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels erforderlich ist, auf einem mobilen Endgerät 100 zu signalisieren. Hierzu kann in der Steuervorrichtung 11 eine Kommunikationsschnittstelle 16 zur direkten Kommunikation mit einem mobilen Endgerät 100 vorgesehen sein. Ferner kann die Kommunikation mit dem mobilen Endgerät 100 des Benutzers auch über eine Verbindung zu einem externen Server 101 erfolgen. Insbesondere ist beispielsweise auch eine Verbindung zu einem mobilen Endgerät 100 mittels einer mobilen Datenverbindung wie beispielsweise GSM, UMTS, LTE, 5G oder Ähnliches möglich.

Der Benutzer kann umgekehrt sein mobiles Endgerät 100 auch dazu nutzen, um einerseits sein gewünschtes nächstes Fahrtziel zu spezifizieren. Darüber hinaus kann der Benutzer auch mittels eines mobilen Endgeräts 100 oder Ähnlichem das Aktivieren bzw. Deaktivieren einer Energieabgabe an einen externen elektrischen Verbraucher 2 anpassen. So kann ein Benutzer beispielsweise mittels seines mobilen Endgeräts 100 die Energieabgabe an den externen Verbraucher 2 manuell deaktivieren. Ebenso ist es möglich, dass ein Benutzer auch beim Erreichen eines kritischen Ladezustands der Traktionsbatterie 12 mittels seines mobilen Endgeräts 100 weiterhin eine Energieabgabe an externe Verbraucher 2 freigibt. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Funktionen möglich, welche ein Benutzer mittels seines mobilen Endgeräts durchführt.

Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Steuerung der Energieabgabe von einer Traktionsbatterie 12 eines Elektrofahrzeugs 1 zu einem externen Verbraucher 2 zugrunde liegt. Das Verfahre kann grundsätzlich beliebige Schritte umfassen, wie sie bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Elektrofahrzeug 1 und der darin beschriebenen Steuervorrichtung 11 ausgeführt sind. Analog kann auch das Elektrofahrzeug 1 bzw. die Steuervorrichtung 11 beliebige Komponenten umfassen, die zur Realisierung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erforderlich sind.

In einem Schritt S1 erfolgt ein Ermitteln eines Energiebedarfs des Elektrofahrzeugs 1 für eine zukünftige Fahrtstrecke. Wie zuvor bereits beschrieben, kann die zukünftige Fahrtstrecke bzw. das Ziel am Ende einer solchen Fahrtstrecke durch eine Benutzereingabe spezifiziert werden oder auf beliebige Weise prognostiziert werden. In einem Schritt S2 erfolgt ein Bestimmen eines aktuellen Ladezustands der Traktionsbatterie 12.

In einem Schritt S3 wird der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 mit dem ermittelten Energiebedarf für das Erreichen des Fahrtziels entlang der Fahrtstrecke verglichen. Daraufhin kann in einem Schritt S4 eine Signalisierung ausgegeben werden oder die Energieabgabe an den externen Verbraucher 2 gesteuert werden. Insbesondere erfolgt die Signalisierung bzw. das Steuern der Energieabgabe unter Verwendung des Vergleichs des Ladezustands der Traktionsbatterie 12 mit dem ermittelten Energiebedarf.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die Steuerung der Energieabgabe von einem Elektrofahrzeug an einen externen Verbraucher. Hierzu ist es vorgesehen, einen Energiebedarf für das Erreichen eines vorgegebenen Fahrtziels bzw. entlang einer vorgegebenen Fahrtstrecke zu ermitteln. Sinkt die in der Traktionsbatterie gespeicherte elektrische Energie auf ein kritisches Niveau, welches zum sicheren Erreichen des Fahrtziels erforderlich ist, so kann die Energieabgabe an einen externen Verbraucher gestoppt werden. Alternativ kann ein Benutzer zumindest auf einen solchen kritischen Zustand hingewiesen werden.

Claims

Ansprüche

1. Steuervorrichtung (11) für ein Elektrofahrzeug (1) mit einer Traktionsbatterie (12) und einer Energieabgabeeinrichtung (13) zum Bereitstellen elektrischer Energie an einem externen Verbraucher (2), wobei die Steuervorrichtung (11) dazu ausgelegt ist:

- einen aktuelle Ladezustand der Traktionsbatterie (12) zu bestimmen,

- einen Energiebedarf für eine zukünftige Fahrtstrecke zu ermitteln,

- den Ladezustand der Traktionsbatterie (12) und den ermittelten Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke miteinander zu vergleichen, und

- unter Verwendung des Vergleichs von Ladezustand der Traktionsbatterie (12) und ermitteltem Energiebedarf eine Energieabgabe an den externen Verbraucher (2) zu steuern und/oder eine Signalisierung auszugeben.

2. Steuervorrichtung (11) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (11) eine Prognoseeinrichtung (15) umfasst, die dazu ausgelegt ist, eine zukünftige Fahrtstrecke unter Verwendung einer aktuellen Position des Elektrofahrzeugs (1), eines aktuellen Zeitpunkts, historischer Nutzungsdaten des Elektrofahrzeugs und/oder einer Benutzereingabe zu ermitteln.

3. Steuervorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung (11) dazu ausgelegt ist, eine Signalisierung auszugeben, falls eine Differenz zwischen Ladezustand der Traktionsbatterie (12) und ermitteltem Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke einen ersten Schwellwert unterschreitet.

4. Steuervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung (11) dazu ausgelegt ist, eine Energieabgabe an den externen Verbraucher (2) zu deaktivieren, falls eine Differenz zwischen Ladezustand der Traktionsbatterie (12) und ermitteltem Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke einen zweiten Schwellwert unterschreitet. Steuervorrichtung (11) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Steuervorrichtung (11) dazu ausgelegt ist, den ersten Schwellwert und/oder den zweiten Schwellwert unter Verwendung einer Benutzereingabe, Witterungsbedingungen, historischer Verbrauchswerte des Elektrofahrzeugs (1) und/oder eines Gesundheitszustandes der Traktionsbatterie (12) anzupassen. Steuervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuervorrichtung (11) dazu ausgelegt ist, eine Benachrichtigung an ein mobiles Endgerät (100) zu senden, falls der erste Schwellwert und/oder der zweite Schwellwert unterschritten wird. Steuervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der externe Verbraucher (2) einen elektrischen Verbraucher außerhalb des Elektrofahrzeugs (1) umfasst. Elektrofahrzeug (1) mit: einer Traktionsbatterie (12); einer Energieabgabeeinrichtung (13), die dazu ausgelegt ist, elektrische Energie von der Traktionsbatterie (12) an einem externen Verbraucher (2) bereitzustellen; und einer Steuervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7. Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 8, wobei die Energieabgabeeinrichtung (13) einen Spannungswandler umfasst, der dazu ausgelegt ist, elektrische Energie an einem Niederspannungsverbraucher oder in einem Niederspanungsnetz bereitzustellen. Verfahren zur Steuerung der Energieabgaben von einer Traktionsbatterie (12) eines Elektrofahrzeugs (1) an einen externen Verbraucher (2), mit den Schritten: Ermittelns (Sl) eines Energiebedarfs des Elektrofahrzeugs (1) für eine zukünftige Fahrtstrecke; Bestimmen (S2) eines aktuellen Ladezustands der Traktionsbatterie (12);

Vergleichen (S3) des Ladezustands der Traktionsbatterie (12) mit dem ermittelten Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke; und Ausgeben (S4) einer Signalisierung und/oder Steuern einer

Energieabgabe an den externen Verbraucher (2) unter Verwendung des Vergleichs von Ladezustand der Traktionsbatterie (12) mit dem ermittelten Energiebedarf.