DE102013203359A1

DE102013203359A1 - Programmierbare Fahrgastzellen-Klimatisierung für ein Elektrofahrzeug und Verfahren zum Klimatisieren einer Fahrgastzelle eines Elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102013203359A1
Application number: DE102013203359A
Authority: DE
Inventors: Keith D. Buford
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2013-09-12
Also published as: CN103303156A; US20130234651A1

Abstract

Eine programmierbare Fahrgastzellenklimatisierung für ein Elektrofahrzeug umfasst ein Leistungsaufladesystem, das ausgestaltet ist, um Leistung an eine Batterie des Elektrofahrzeugs zu liefern. Außerdem ist ein Fahrgastzellenklimatisierungssystem umfasst, das ausgestaltet ist, um eine Eingabe von einem Anwender zu empfangen, um eine gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung vor einem Wegfahrzeitpunkt bereitzustellen, wobei das Fahrgastzellenklimatisierungssystem während eines Betriebs des Leistungsaufladesystems und im Anschluss an einen vollständig aufgeladenen Zustand der Batterie betrieben wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Elektro- und Hybridfahrzeuge und insbesondere eine programmierbare Fahrgastzellen-Klimatisierung für derartige Fahrzeuge sowie Verfahren, um diese zu betreiben.
HINTERGRUND
Elektro- und Hybridfahrzeuge (”Elektrofahrzeuge”) unterstützen oft ein Auflademerkmal, das einem Anwender die Möglichkeit gibt, einen Aufladezeitpunkt zu programmieren, der eine Aufladezeitspanne ermöglicht, die ausreicht, um zu ermöglichen, dass das Elektrofahrzeug vor einem Wegfahrzeitpunkt einen vollständig aufgeladenen Zustand erreicht. Der Wegfahrzeitpunkt entspricht einer Tageszeit, zu der der Anwender wegfahren möchte. Zusätzlich weisen derartige Elektrofahrzeuge oft ein Fahrgastzellen-Klimatisierungs-Fernsteuerungsmerkmal auf, das eine Priorisierung von Energie aus der Wand (d. h. Energie aus einem Versorgungsnetz) aktiviert, um eine Fahrgastzelle des Elektrofahrzeugs zu klimatisieren. Ein Schlüsselanhänger oder eine ähnliche Fernsteuerungsvorrichtung wird vom Anwender verwendet, um das Fahrgastzellen-Klimatisierungs-Fernsteuerungsmerkmal zu aktivieren. Als Folge der Priorisierung der Energie aus der Wand auf eine Aktivierung über eine Fernsteuerung durch den Anwender hin kann die Reichweite des Elektrofahrzeugs in einem Ausmaß derart verringert werden, dass sie geringer als bei einer Situation ist, bei der der Schwerpunkt der Energie aus der Wand zum Aufladen einer Batterie geleitet wird. Zusätzliche Nachteile für die Zuverlässigkeit des Fahrgastzellen-Klimatisierungs-Fernsteuerungsmerkmals umfassen beispielsweise die Notwendigkeit, dass sich der Anwender daran erinnert, das Merkmal zu aktivieren, und Beschränkungen der Hochfrequenzreichweite der Fernsteuerungsvorrichtung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst eine programmierbare Fahrgastzellen-Klimatisierung für ein Elektrofahrzeug ein Leistungsaufladesystem, das ausgestaltet ist, um Leistung an eine Batterie des Elektrofahrzeugs zu liefern. Außerdem ist ein Fahrgastzellen-Klimatisierungssystem umfasst, das ausgestaltet ist, um eine Eingabe von einem Anwender zu empfangen, um vor einem Wegfahrzeitpunkt eine gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung bereitzustellen, wobei das Fahrgastzellen-Klimatisierungssystem während eines Betriebs des Leistungsaufladesystems und im Anschluss an einen vollständig aufgeladenen Zustand der Batterie betrieben wird.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst eine programmierbare Fahrgastzellen-Klimatisierung für ein Elektrofahrzeug eine Anwenderschnittstelle, die ausgestaltet ist, um einem Anwender die Möglichkeit zu geben, einen Abschlusszeitpunkt zu programmieren, an dem eine gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung erzeugt sein muss. Außerdem ist ein Leistungsaufladesystem umfasst, das eine Batterie und eine Aufladequelle zum Erzeugen von Leistung für die Batterie des Elektrofahrzeugs umfasst. Ferner ist ein Controller in wirksamer Verbindung mit der Anwenderschnittstelle umfasst, um einen Anfangszeitpunkt für das Bereitstellen der gewünschten Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung und einen vollständig aufgeladenen Zustand der Batterie vor dem Abschlusszeitpunkt, der vom Anwender bereitgestellt wird, selektiv zu bestimmen.
Bei noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Klimatisieren einer Fahrgastzelle eines Elektrofahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst, dass eine Batterie des Elektrofahrzeugs mit einem Leistungsaufladesystem aufgeladen wird. Außerdem ist umfasst, dass ein Fahrgastzellen-Klimatisierungssystem programmiert wird, um vor einem Abschlusszeitpunkt eine gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung zu erzeugen. Ferner ist umfasst, dass das Fahrgastzellen-Klimatisierungssystem während eines Betriebs des Leistungsaufladesystems und im Anschluss an einen vollständig aufgeladenen Zustand der Batterie betrieben wird.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur als Beispiel in der folgenden genauen Beschreibung von Ausführungsformen, wobei die genaue Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines Elektrofahrzeugs mit einem Leistungsaufladesystem ist;
2 auf graphische Weise einen Aufladeplan des Leistungsaufladesystems darstellt;
3 eine vereinfachte schematische Skizze eines Controllers des Elektrofahrzeugs ist, der Daten von einer Leistungsquelle empfängt; und
4 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Klimatisieren einer Fahrgastzelle des Elektrofahrzeugs veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist nur beispielhaft und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Es versteht sich, dass in allen Zeichnungen einander entsprechende Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
Mit Bezug auf 1 ist gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung eine vereinfachte schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs allgemein mit dem Bezugszeichen 10 veranschaulicht. Obwohl hier ein Steckdosen-Elektrofahrzeug dargestellt und beschrieben ist, ist festzustellen, dass in Betracht gezogene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch auf ein hybridelektrisches Steckdosenfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug mit Reichweitenvergrößerung angewendet werden können.
Das Elektrofahrzeug 10 umfasst ein Leistungsaufladesystem 12, das in wirksamer Verbindung mit einer Energiespeicherkomponente 14 steht.
Die Energiespeicherkomponente 14 kann eine Batterie vom Lithium-Ionen-Typ sein, jedoch kann eine beliebige geeignete Energiespeicherkomponente 14 verwendet werden, um die benötigte Funktionalität zu erreichen. Die Energiespeicherkomponente 14 ist speziell dafür ausgestaltet, Energie aus einer Leistungsquelle 16 zu entnehmen, etwa einem industriellen Energieversorgungsnetz, welche mit Hilfe einer Wandsteckdose oder einer öffentlichen Ladestation direkt an das Leistungsaufladesystem 12 übertragen werden kann. Wie bei allen anderen Energieversorgungsanwendungen werden für die Lieferung von Leistung von der Leistungsquelle 16, wenn sie in der Form des industriellen Energieversorgungsnetzwerks vorliegt, verschiedene Gebühren berechnet, typischerweise in Abhängigkeit von der Tageszeit und/oder dem Wochentag. Die Energiespeicherkomponente 14 kann das Elektrofahrzeug 10 mit Leistung versorgen und die verfügbare Reichweite des Elektrofahrzeugs ist eine Funktion der Energie, die in der Energiespeicherkomponente 14 gespeichert ist.
Das Elektrofahrzeug 10 enthält außerdem eine Fahrgastzelle 18, damit sich Insassen des Elektrofahrzeugs 10 setzen können. Die Fahrgastzelle 18 enthält Instrumente, die einen Anwender in die Lage versetzen, verschiedene Bedienelemente zu bedienen, die mit einem Fahren des Elektrofahrzeugs verbunden sind, sowie Instrumente, die mit einer Unterhaltung und einer Annehmlichkeit des Anwenders verbunden sind. Ein Merkmal, das mit der Annehmlichkeit für den Anwender verbunden ist, ist ein Fahrgastzellenklimatisierungssystem 20, das dem Anwender die Möglichkeit gibt, unter Verwendung eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagensystems (”HVAC”-Systems) eine oder mehrere atmosphärische Bedingungen im Inneren der Fahrgastzelle 18 zu steuern. Für den Anwender stehen verschiedene Optionen zur Verfügung, um das Fahrgastzellenklimatisierungssystem 20 zu aktivieren und zu steuern. Eine bekannte Option ist die direkte und augenblickliche manuelle Steuerung, während sich der Anwender in der Fahrgastzelle 18 befindet. Dies kann in der Form des direkten Aktivierens von Tasten, Knöpfen oder dergleichen durch die Hand des Anwenders erfolgen, oder es kann alternativ eine Freihandaktivierung sein, etwa ein System, das ermöglicht, dass Befehle vom Anwender gesprochen werden. Eine weitere Option zum Aktivieren und Steuern des Fahrgastzellenklimatisierungssystems 20 umfasst die Verwendung einer Fernsteuerungsvorrichtung, etwa eines Schlüsselanhängers, der typischerweise ein Hochfrequenzsignal verwendet. Die Fernsteuerungsvorrichtung ermöglicht, dass der Anwender das Fahrgastzellenklimatisierungssystem 20 aktiviert und steuert während er sich an einem Aufenthaltsort innerhalb einer spezifizierten Hochfrequenzreichweite befindet. Jede der vorstehend beschriebenen Optionen benötigt eine Zeitspanne ab der Aktivierung durch den Anwender, um eine gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung 22 zu erreichen, etwa eine Zieltemperatur, wobei die Fahrgastzelle 18 eine bestimmte Zeitspanne lang entweder über oder unter der gewünschten Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung 22 gelassen wird.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Aktivierungs- und Steuerungsschemata enthält das Elektrofahrzeug außerdem eine Anwenderschnittstelle 24, die in der Fahrgastzelle 18 angeordnet ist und in wirksamer Verbindung mit dem Fahrgastzellenklimatisierungssystem 20 steht. Die Anwenderschnittstelle 24 gibt dem Anwender die Möglichkeit, das Fahrgastzellenklimatisierungssystem 20 für einen zukünftigen Einsatz zu programmieren statt für eine augenblickliche Aktivierung und Steuerung, wie dies bei den vorstehend beschriebenen Optionen der Fall ist. Ein derartiges Merkmal verringert oder beseitigt die Zeitspanne, in der der Anwender Fahrgastzellenbedingungen aushalten muss, die nicht der gewünschten Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung 22 entsprechen. Als Beispiel kann der Anwender die Anwenderschnittstelle 24 verwenden, um einen Wegfahrzeitpunkt einzugeben, der dem Zeitpunkt entspricht, an dem der Anwender wünscht, dass die gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung 22 erreicht ist. Beispielsweise kann der Anwender eine spezielle Tageszeit wissen, bei der die Beendigung stattfinden muss, und der spezielle Zeitpunkt wird von einem Controller 26 empfangen, der in wirksamer Verbindung mit der Anwenderschnittstelle 24 und dem Fahrgastzellenklimatisierungssystem 20 steht. Der Controller 26 ist ausgestaltet, um eine Vielfalt von Informationen zu empfangen, und er ist ausgestaltet, um zahlreiche Funktionen durchzuführen, die mit dem Betrieb des Elektrofahrzeugs 10 verbunden sind, wobei eine oder mehrere derartige Funktionen mit dem Fahrgastzellenklimatisierungssystem 20 verbunden sind. Auf den Empfang des Wegfahrzeitpunkts von der Anwenderschnittstelle 24 hin bestimmt der Controller 26 selektiv einen Anfangszeitpunkt, der die gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung 22 in angemessener Weise erzeugen wird. Die Bestimmung beruht auf einer Anzahl von Faktoren und im Fall einer Zieltemperatur sind die dominierenden Faktoren die Außentemperatur und die Innentemperatur mit Bezug auf die Fahrgastzelle 18. Der Controller 26 steht außerdem in wirksamer Verbindung mit dem Leistungsaufladesystem 12, was ermöglicht, dass der Controller 26 Daten mit Bezug auf die Gesamtaufladung der Energiespeicherkomponente 14 empfängt und überträgt.
Mit Bezug auf 2 ist eine graphische Darstellung einer Aufladesequenz gezeigt. Insbesondere und als Beispiel ermöglicht der Anwender, dass das Leistungsaufladesystem 12 in den Stunden von 6.00 Uhr nachmittags bis 7.00 Uhr vormittags Leistung aus der Leistungsquelle 16 entnimmt. Der Controller 26 hat den Anfangszeitpunkt bestimmt, der die gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung 22 in ausreichender Weise an oder vor dem gewünschten Wegfahrzeitpunkt, den der Anwender für die Anwenderschnittstelle 24 bereitgestellt hat, bereitstellen wird. Zusätzlich bestimmt der Controller 26 selektiv einen Aufladestartzeitpunkt 28, der teilweise auf der gewünschten Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung 22 und dem Wegfahrzeitpunkt beruht. Bei dem dargestellten Beispiel entspricht der Aufladestartzeitpunkt 28 2.00 Uhr morgens. Obwohl das Aufladen verfügbar ist und vor dem Wegfahrzeitpunkt liegt, ist das Fahrgastzellenklimatisierungssystem 20 wie gezeigt zwischen 6.00 Uhr morgens und 7.00 Uhr morgens aktiv. Hier entspricht der Wegfahrzeitpunkt 30 7.00 Uhr morgens. Es ist festzustellen, dass die dargestellten Zeitdauern nur zur Veranschaulichung dienen und dass tatsächliche Aufladezeitdauern und Fahrgastzellenklimatisierungszeitdauern auf der Grundlage einer Vielzahl von Faktoren variieren werden. Es versteht sich außerdem, dass das Aufladen der Energiespeicherkomponente 14 gleichzeitig mit der Fahrgastzellenklimatisierung oder zu einem getrennten Zeitpunkt durchgeführt werden kann.
Mit Bezug auf 3 veranschaulicht eine vereinfachte schematische Darstellung eine weitere Überlegung, welcher der Controller 26 bei der Bestimmung des Aufladestartzeitpunkts 28 und dem Betrieb des Leistungsaufladesystems 12 unterworfen sein kann. Der Controller 26 empfängt Daten durch ein Zwischenglied 32, welches eine Funkverbindung sein kann. Wie vorstehend beschrieben ist, werden für das Entnehmen von Leistung oder Energie aus der Leistungsquelle 16, wenn sie in der Form des industriellen Energieversorgungsnetzes vorliegt, verschiedene Gebühren berechnet, die typischerweise von der Tageszeit und/oder dem Wochentag abhängen. Der Controller 26 kann ausgestaltet sein, um Daten zu empfangen, die ausreichen, um einen Leistungskostenplan zu erzeugen, der mehrere Leistungsgebühren zu mehreren Zeitpunkten für jeden Tag der Woche umfasst. Der Controller 26 ist ausgestaltet, zu versuchen, die Energiespeicherkomponente 14 des Elektrofahrzeugs 10 zu einem Zeitpunkt mit minimalen Kosten gemäß dem Leistungskostenplan aufzuladen.
Indem dem Controller 26 der Wegfahrzeitpunkt bereitgestellt wird, wird ihm ermöglicht, den Zeitpunkt mit minimalen Kosten zum Durchführen des Aufladens zu bestimmen, während dennoch in angemessener Weise die gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung 22 vor dem Wegfahrzeitpunkt erreicht wird. Alternativ können das Leistungsaufladesystem 12 und/oder der Controller 26 in wirksamer Verbindung mit einem lokalen Leistungsmessgerät stehen, das eine weitere Verbesserung der Energieeffizienz bereitstellt.
Mit Bezug auf 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm allgemein ein Verfahren zum Klimatisieren der Fahrgastzelle. Das Elektrofahrzeug 10 und zugehörige Komponenten wurden zuvor beschrieben und spezielle Komponenten brauchen nicht in weiterem Detail beschrieben zu werden. Das Verfahren umfasst bei 40 das Aufladen der Energiespeicherkomponente 14, etwa einer Batterie, mit dem Leistungsaufladesystem 12. Vor oder in Anschluss an das Aufladen der Energiespeicherkomponente 14 bei 40 wird das Fahrgastzellenklimatisierungssystem 20 bei 42 vom Anwender programmiert. Das Programmieren bei 42 kann die gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung 22 und/oder einen Wegfahrzeitpunkt umfassen. Auf der Grundlage der programmierten Eingabe, welche durch eine Anzahl von Komponenten wie die Anwenderschnittstelle 24 und den Controller 26 übermittelt werden kann, wird bei 44 ein Anfangszeitpunkt zum aktiven Aufladen um zum Starten des Fahrgastzellenklimatisierungssystems 20 bestimmt. Der Anfangzeitpunkt sorgt für die gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung 22 und für einen vollständig aufgeladenen Zustand der Batterie vor dem Wegfahrzeitpunkt. Bei 46 wird das Fahrgastzellenklimatisierungssystem 20 im Anschluss an das Aufladen der Energiespeicherkomponente 14 bei 40 betrieben.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht der Fachmann auf dem Gebiet, dass verschiedene Veränderungen durchgeführt werden können und Elemente derselben durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Zudem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Umfang derselben zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Umfang der Anmeldung fallen.

Claims

Programmierbare Fahrgastzellenklimatisierung für ein Elektrofahrzeug, umfassend: ein Leistungsaufladesystem, das ausgestaltet ist, um Leistung an eine Batterie des Elektrofahrzeugs zu liefern; und ein Fahrgastzellenklimatisierungssystem, das ausgestaltet ist, um eine Eingabe von einem Anwender zu empfangen, um eine gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung vor einem Wegfahrzeitpunkt bereitzustellen, wobei das Fahrgastzellenklimatisierungssystem während eines Betriebs des Leistungsaufladesystems und im Anschluss an einen vollständig aufgeladenen Zustand der Batterie betrieben wird.
Programmierbare Fahrgastzellenklimatisierung nach Anspruch 1, wobei die gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung eine Zieltemperatur umfasst.
Programmierbare Fahrgastzellenklimatisierung nach Anspruch 2, wobei das Fahrgastzellenklimatisierungssystem selektiv einen Anfangszeitpunkt bestimmt, um die Zieltemperatur vor dem Wegfahrzeitpunkt, der vom Anwender gewählt wird, zu erreichen.
Programmierbare Fahrgastzellenklimatisierung nach Anspruch 2, wobei das Fahrgastzellenklimatisierungssystem ausgestaltet ist, um die gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung [engl.: cabin conditioning system] für mehrere Wegfahrzeitpunkte bereitzustellen.
Programmierbare Fahrgastzellenklimatisierung nach Anspruch 4, wobei die mehreren Wegfahrzeitpunkte an mehreren Tagen auftreten.
Programmierbare Fahrgastzellenklimatisierung nach Anspruch 2, wobei das Leistungsaufladesystem einen Leistungskostenplan empfängt.
Programmierbare Fahrgastzellenklimatisierung nach Anspruch 6, wobei das Leistungsaufladesystem Leistung für die Batterie zu einem Zeitpunkt mit minimalen Kosten des Leistungskostenplans liefert.
Programmierbare Fahrgastzellenklimatisierung für ein Elektrofahrzeug, umfassend: eine Anwenderschnittstelle, die ausgestaltet ist, um einem Anwender die Möglichkeit zu geben, einen Abschlusszeitpunkt zu programmieren, bei dem eine gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung erzeugt sein soll; ein Leistungsaufladesystem, das eine Batterie und eine Aufladequelle zum Erzeugen von Leistung für die Batterie des Elektrofahrzeugs umfasst; und einen Controller in wirksamer Verbindung mit der Anwenderschnittstelle, um selektiv einen Anfangzeitpunkt zu bestimmen, damit die gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung und ein vollständig aufgeladener Zustand der Batterie vor dem Abschlusszeitpunkt, der vom Anwender bereitgestellt wird, bereitgestellt werden.
Programmierbare Fahrgastzellenklimatisierung nach Anspruch 8, wobei die gewünschte Fahrgastzellenklimatisierungsumgebung eine Zieltemperatur umfasst.
Programmierbare Fahrgastzellenklimatisierung nach Anspruch 9, wobei das Leistungsaufladesystem einen Leistungskostenplan empfängt.