DE102014214806A1

DE102014214806A1 - Laden an Ladestationen zur Reichweitenverlängerung

Info

Publication number: DE102014214806A1
Application number: DE102014214806.5A
Authority: DE
Inventors: Robert Weber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-02-04
Also published as: CN106574843B; CN106574843A; WO2016015990A1; US20170138750A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Verlängerung der Reichweise von Fahrzeugen mit Elektroantrieb. Es wird eine Steuereinheit (201) für ein Fahrzeug (200) beschrieben, das mit einem Elektromotor angetrieben wird, der mit elektrischer Energie aus einem elektrischen Energiespeicher betrieben wird. Die Steuereinheit (201) ist eingerichtet, einen ersten Ladezustand des Energiespeichers (206) an einer Startposition (101) des Fahrzeugs (200) zu ermitteln, und auf Basis des ersten Ladezustands eine erste Reichweite (111) des Fahrzeugs (200) ausgehend von der Startposition (101) zu ermitteln. Desweiteren ist die Steuereinheit (201) eingerichtet, zu bestimmen, dass die erste Reichweite (111) des Fahrzeugs (200) nicht ausreicht, um zu einer Zielposition (102) des Fahrzeugs (200) zu gelangen. Die Steuereinheit (201) ist weiter eingerichtet, auf Basis eines zweiten Ladezustands des Energiespeichers (206) und auf Basis der ersten Reichweite (111) einen Ladebereich (113) zwischen der Startposition (101) und der Zielposition (102) zu bestimmen. Dabei entspricht der zweite Ladezustand einem angenommenen Ladezustand des Energiespeichers (206) nach Durchführung eines Ladevorgangs an einem Ladeort (104) auf einer Route zwischen Startposition (101) und Zielposition (102). Außerdem ist die Steuereinheit (201) eingerichtet, auf Basis von digitalen Karteninformationen, ein oder mehrere mögliche Ladeorte (103, 104) im Ladebereich (113) zu ermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Verlängerung der Reichweise von Fahrzeugen mit Elektroantrieb.
Die Reichweite von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen (BEVs) kann für bestimmte Fahrziele des BEVs nicht ausreichend sein, da zur Erreichung des Fahrziels mehr elektrische Energie benötigt wird, als in der Batterie gespeichert ist. Die Batterie des Fahrzeugs muss daher während der Fahrt zu dem Fahrziel aufgeladen werden.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Fahrer eines batteriebetriebenen Fahrzeugs in optimaler Weise bei der Wahl einer Fahrroute zu einem Fahrziel zu unterstützen, wobei das Fahrziel außerhalb einer, mit einem aktuellen Batterie-Füllstand erreichbaren, Reichweite liegt.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug (z.B. für ein Straßenfahrzeug, wie einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben. Das Fahrzeug wird mit einem Elektromotor angetrieben, der mit elektrischer Energie aus einem elektrischen Energiespeicher betrieben wird. Der Energiespeicher kann eine Batterie, z.B. eine Hochvoltbatterie, umfassen.
Die Steuereinheit ist eingerichtet, einen ersten Ladezustand (z.B. einen State-of-Charge, SOC) des Energiespeichers an einer Startposition des Fahrzeugs zu ermitteln. Die Startposition des Fahrzeugs kann z.B. durch Positionsdaten (z.B. durch GPS Koordinaten) des Fahrzeugs ermittelt werden. Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, auf Basis des ersten Ladezustands eine erste Reichweite des Fahrzeugs ausgehend von der Startposition zu ermitteln. Dabei kann ein typischer Energieverbrauch des Fahrzeugs angenommen werden. Desweiteren kann ein Fahrverhalten des Fahrers des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Außerdem kann der Verbrauch von ein oder mehreren weiteren aktiven elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs berücksichtigt werden.
Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, zu bestimmen, dass die erste Reichweite des Fahrzeugs nicht ausreicht, um zu einer Zielposition des Fahrzeugs zu gelangen. Die Zielposition des Fahrzeugs kann z.B. über eine Eingabe eines Fahrers des Fahrzeugs erfasst worden sein (z.B. als gewünschtes Fahrziel). Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine Fahrroute zu der Zielposition zu ermitteln. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu erkennen, dass die Fahrroute länger ist als die erste Reichweite. Die Steuereinheit kann somit eine Reichweitenlücke des Fahrzeugs in Bezug auf die gewünschte Zielposition detektieren.
Desweiteren ist die Steuereinheit eingerichtet, auf Basis eines zweiten Ladezustands des Energiespeichers und auf Basis der ersten Reichweite einen Ladebereich zwischen der Startposition und der Zielposition zu bestimmen. Dabei kann der zweite Ladezustand einem angenommenen Ladezustand des Energiespeichers nach Durchführung eines Ladevorgangs an einem Ladeort auf einer Route zwischen Startposition und Zielposition entsprechen. Der zweite Ladezustand kann beispielsweise vordefiniert sein. Insbesondere kann der zweite Ladezustand in Abhängigkeit von einem Ladeverlauf des Energiespeichers bestimmt werden. Typischerweise können elektrochemische Batterien mit einer relativ hohen Ladegeschwindigkeit bis zu einem SOC von ca. 80% geladen werden. Die Ladegeschwindigkeit sinkt typischerweise mit steigendem SOC (insbesondere bei SOCs von 80% oder mehr). Der zweite Ladezustand kann somit in Abhängigkeit von der Ladegeschwindigkeit des Energiespeichers gewählt werden. Beispielsweise kann als zweiter Ladezustand ein SOC von ca. 80% gewählt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, auf Basis des zweiten Ladezustands eine zweite Reichweite des Fahrzeugs ausgehend von der Zielposition zu ermitteln. Die zweite Reichweite kann auch als maximal mögliche Entfernung des Ladeortes von der Zielposition betrachtet werden. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Ladebereich zwischen der Startposition und der Zielposition auf Basis der ersten Reichweite und auf Basis der zweiten Reichweite zu bestimmen. Insbesondere kann der Ladebereich als Überlappungsbereich eines ersten Bereichs um die Startposition und eines zweiten Bereichs um die Zielposition ermittelt werden, wobei der erste Bereich von der ersten Reichweite abhängt und wobei der zweite Bereich von der zweiten Reichweite abhängt.
Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, auf Basis von digitalen Karteninformationen, ein oder mehrere mögliche Ladeorte im Ladebereich zu ermitteln. Zu diesem Zweck können in den digitalen Karteninformationen Ladestationen und die entsprechenden Positionen (d.h. Ladeorte) vermerkt sein (z.B. als Point-of-Interests, POIs). Durch die Auswahl von möglichen Ladeorten / Ladestationen innerhalb des ermittelten Ladebereichs, kann die Reichweite des Fahrzeugs in zuverlässiger Weise erhöht werden. Desweiteren können weitere Aspekte (insbesondere eine Fahrzeit zwischen Startposition und Endposition) berücksichtigt und optimiert werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine Ausgabeeinheit (z.B. einen Bildschirm) des Fahrzeugs zu veranlassen, Informationen bzgl. der ein oder mehreren möglichen Ladeorte an einen Nutzer des Fahrzeugs auszugeben. Insbesondere können Informationen über ein oder mehrere Ladestationen ermittelt werden, die an den entsprechenden ein oder mehreren Ladeorten verfügbar sind. Die Informationen über eine Ladestation können z.B. ein oder mehrere umfassen von: eine verfügbare Ladeleistung der Ladestation; die Verfügbarkeit von DC-Laden (d.h. von Schnell-Laden); einen Betriebszustand der Ladestation; die Verfügbarkeit eines freien Ladeplatzes an der Ladestation zu einem prädizierten Ankunftszeitpunkt an der Ladestation; eine prädizierte Ladezeit, um den Energiespeicher in den zweiten Ladezustand zu bringen; und/oder an der Ladestation verfügbare Dienstleistungen (wie z.B. eine Gaststätte oder WLAN).
Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, die Ausgabeeinheit des Fahrzeugs zu veranlassen, die Informationen bzgl. der ein oder mehreren Ladestationen auszugeben. Durch die Ausgabe derartiger Informationen kann der Nutzer des Fahrzeugs eine für ihn optimale Ladestation (d.h. einen Ladeort) auswählen. Insbesondere kann eine Ladestation (und damit ein Ladeort) ausgewählt werden, an dem der Ladevorgang in einer möglichst kurzen Ladezeit (d.h. in einem möglichst kurzen Zeitraum) durchgeführt werden kann.
Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, auf Basis einer, über eine Eingabeeinheit (z.B. eine Tastatur oder ein Touchscreen) des Fahrzeugs erfassten, Eingabe, den ausgewählten Ladeort von den ein oder mehreren möglichen Ladeorten zu ermitteln (d.h. den Ladeort zu ermitteln, der von dem Nutzer des Fahrzeugs ausgewählt wurde). Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der digitalen Karteninformationen, eine Route zu der Zielposition über den ausgewählten Ladeort (als Zwischenstation) zu ermitteln. Der Nutzer kann so in effektiver Weise bei seiner Fahrt zu der Zielposition und der damit verbundenen Verlängerung der Reichweite unterstützt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet, eine Ankunftszeit an dem ausgewählten Ladeort zu prädizieren. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, über eine Kommunikationseinheit des Fahrzeugs (z.B. über ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk wie UMTS, GPRS oder LTE) eine Reservierungsanfrage mit der prädizierten Ankunftszeit an die Ladestation an dem ausgewählten Ladeort zu senden. So können Wartezeiten für den Nutzer an der ausgewählten Ladestation reduziert werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, für jede der ein oder mehreren möglichen Ladeorte (insbesondere bei Vorliegen von mehreren Ladeorten), eine Ladeleistung der verfügbaren Ladestation an dem entsprechenden möglichen Ladeort zu ermitteln. Desweiteren kann ein prädizierter Ladezustand des Energiespeichers bei Ankunft an dem entsprechenden möglichen Ladeort ermittelt werden. So kann auf Basis der ermittelten Ladeleistung und auf Basis des prädizierten Ladezustands, eine Ladezeit für einen Ladevorgang ermittelt werden, um den Energiespeicher in einen dritten Ladezustand zu bringen. Die Ladezeiten der möglichen Ladestationen können einem Nutzer über die Ausgabeeinheit des Fahrzeugs mitgeteilt werden. Durch die Berücksichtigung des prädizierten Ladezustands bei Ankunft an einem möglichen Ladeort kann die Ladezeit in präziser Weise ermittelt werden.
Der dritte Ladezustand zur Berechnung der Ladezeit kann dabei dem zweiten Ladezustand entsprechen, der dazu verwendet wurde, um den Ladebereich zu ermitteln. Alternativ kann der dritte Ladezustand einem Ladeort-abhängigen Ladezustand entsprechen. Die Steuereinheit kann insbesondere eingerichtet sein, den Ladeort-abhängigen Ladezustand eines möglichen Ladeortes in Abhängigkeit von einer Fahrstrecke zwischen dem möglichen Ladeort und der Zielposition zu ermitteln. Beispielsweise kann der dritte Ladezustand eines möglichen Ladeortes dem Ladezustand entsprechen, der mindestens vorliegen muss, damit das Fahrzeug die Zielposition von dem möglichen Ladeort zuverlässig erreichen kann. Durch die Ermittlung eines solchen dritten Ladezustands kann die Reisezeit zur Zielposition weiter reduziert werden. Dabei umfasst die Reisezeit typischerweise die reine Fahrzeit des Fahrzeugs und die erforderliche Ladezeit.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, für jeden der ein oder mehreren möglichen Ladeorte eine Fahrzeit für eine Route über den entsprechenden möglichen Ladeort zu der Zielposition zu ermitteln. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Summe entsprechender ermittelter Ladezeiten und ermittelter Fahrzeiten einen bevorzugten Ladeort zu ermitteln. Insbesondere kann der Ladeort von den ein oder mehreren möglichen Ladeorten ermittelt werden, der eine minimale Reisezeit (d.h. eine minimale Summe aus Fahrzeit und Ladezeit) ermöglicht. Die Steuereinheit kann somit den Nutzer des Fahrzeugs dabei unterstützen, die Reichweite des Fahrzeugs mit einem minimalen Zeitaufwand zu erweitern.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, der eine in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung von möglichen Ladeorten zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines ersten Ladezustands des Energiespeichers an einer Startposition des Fahrzeugs, und das Ermitteln, auf Basis des ersten Ladezustands, einer ersten Reichweite des Fahrzeugs ausgehend von der Startposition. Desweiteren umfasst das Verfahren das Bestimmen, dass die erste Reichweite des Fahrzeugs nicht ausreicht, um eine Zielposition des Fahrzeugs zu erreichen, sowie das Bestimmen eines Ladebereichs zwischen der Startposition und der Zielposition, auf Basis eines zweiten Ladezustands des Energiespeichers und auf Basis der ersten Reichweite. Dabei entspricht der zweite Ladezustand einem angenommenen Ladezustand des Energiespeichers nach Durchführung eines Ladevorgangs an einem Ladeort auf einer Route zwischen Startposition und Zielposition. Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln von ein oder mehreren möglichen Ladeorten im Ladebereich, auf Basis von digitalen Karteninformationen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
1 eine beispielhafte Routenplanungssituation;
2 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs; und
3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zu Ermittlung von Ladestationen.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe, die Reichweite eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb in optimaler Weise zu verlängern. Desweiteren befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe, den Fahrer eines solchen Fahrzeugs bei der Festlegung einer, über die Reichweite des Fahrzeugs hinausgehenden, Route von einem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt zu unterstützen.
1 zeigt eine beispielhafte Fahrroute von einem Ausgangspunkt 101 (auch als Startposition bezeichnet) zu einem Zielpunkt 102 (auch als Zielposition bezeichnet). Die direkte Verbindungslinie zwischen Ausgangspunkt 101 und Zielpunkt 102 repräsentiert eine direkte Fahrroute, die bestimmten Optimierungskriterien entspricht (wie z.B. einer schnellsten Route oder einer kürzesten Route). Das Fahrzeug, welches von Ausgangspunkt 101 zu Zielpunkt 102 fahren soll, weist jedoch aufgrund der begrenzten Kapazität eines elektrischen Energiespeichers (z.B. einer Batterie) des Fahrzeugs eine begrenzte Reichweite auf. Die Reichweite kann kleiner sein, als die Länge der „direkten“ Route zwischen Ausgangspunkt 101 und Zielpunkt 102. In diesem Fall ist es erforderlich, dass der Energiespeicher des Fahrzeugs auf der Fahrt zwischen dem Ausgangspunkt 101 und dem Zielpunkt 102 geladen wird.
2 zeigt ein Blockdiagramm von beispielhaften Komponenten eines Fahrzeugs 200. Das Fahrzeug 200 umfasst einen Steuereinheit 201, die eingerichtet ist, eine Route zwischen dem Ausgangspunkt 101 und dem Zielpunkt 102 zu ermitteln. Zu diesem Zweck, kann die Steuereinheit 201 eingerichtet sein, Positionsdaten des Fahrzeugs 200 von einem Positionssensor 202 (z.B. von einem GPS Empfänger oder einem Galileo Empfänger) zu empfangen. Desweiteren kann die Steuereinheit 201 auf digitale Karteninformationen zugreifen, die auf einer Speichereinheit 203 des Fahrzeugs 200 gespeichert sein können. Die digitalen Karteninformationen können Informationen umfassen über

• ein Straßennetz zwischen Ausgangspunkt 101 und Zielpunkt 102; und/oder
• mögliche Ladestationen und entsprechende Ladeorte 103, 104 entlang des Straßennetzes zwischen Ausgangspunkt 101 und Zielpunkt 102; und/oder
• Eigenschaften der Ladestationen, wie z.B. einen Typ des Ladestation (AC-Laden oder DC-Daten) und/oder eine mögliche Ladeleistung.

Desweiteren umfasst das Fahrzeug 200 eine Eingabeeinheit 205, die z.B. eine Tastatur umfasst. Die Eingabeeinheit 205 ist eingerichtet, eine Eingabe eines Nutzers des Fahrzeugs 200 zu erfassen, z.B. eine Eingabe bzgl. des Zielpunktes 102. Die Steuereinheit 201 ist eingerichtet, auf Basis der Positionsdaten, auf Basis der digitalen Karteninformationen und/oder auf Basis der erfassten Eingabe bzgl. des Zielpunktes 102 eine Route für das Fahrzeug 200 zu ermitteln. Desweiteren kann die Steuereinheit 201 eingerichtet sein, eine Ausgabeeinheit 204 des Fahrzeugs 200 zu veranlassen, die ermittelte Route auszugeben (z.B. auf einem Bildschirm der Ausgabeeinheit 204).
Die Steuereinheit 201 kann weiter eingerichtet sein, Informationen bzgl. eines aktuellen Ladezustands (z.B. bzgl. eines State-of-Charge, SOC) des Energiespeichers 206 des Fahrzeugs 200 zu ermitteln. Der aktuelle Ladezustand wird in diesem Dokument auch als erster Ladezustand bezeichnet. Desweiteren kann die Steuereinheit 201 eingerichtet sein, auf Basis des ersten Ladezustands eine mögliche Reichweite 111 des Fahrzeugs 200 ausgehend von der aktuellen Position 101 des Fahrzeugs 200 (d.h. ausgehend von dem Ausgangspunkt 101) zu ermitteln.
Desweiteren kann die Steuereinheit 201 eingerichtet sein, unter Annahme eines bestimmten Ladezustands nach Durchführung eines Ladevorgangs an einer Ladestation auf einer Fahrstrecke zwischen dem Ausgangspunkt 101 und dem Zielpunkt 102 eine maximal mögliche Entfernung 112 von dem Zielpunkt 102 zu ermitteln. Der angenommene Ladezustand nach Durchführung eines Ladevorgangs wird in diesem Dokument auch als der zweite Ladezustand bezeichnet. Die maximal mögliche Entfernung 112 von dem Zielpunkt 102 wird in diesem Dokument auch als zweite Reichweite bezeichnet.
Wie in 1 dargestellt, liefern die Reichweite 111 des Fahrzeugs 200 ab dem Ausgangspunkt 101 und die mögliche Entfernung 112 des Fahrzeugs 200 von dem Zielpunkt 102 einen Bereich 113, in dem das Fahrzeug 200 geladen werden sollte, um mit einem Ladevorgang von dem Ausgangspunkt 101 zu dem Zielpunkt 102 zu gelangen. Der Bereich 113 wird in diesem Dokument als Ladebereich bezeichnet. Bei dem Bereich 113 handelt es sich um die Überlappung der durch die Reichweite 111 und durch die mögliche Entfernung 112 aufgespannten Bereiche.
In dem Bereich 113 können anhand der digitalen Karteninformationen mögliche Ladepunkte 103, 104 (auch als Ladeort bezeichnet) mit Ladestationen zum Laden des Energiespeichers 206 des Fahrzeugs 200 identifiziert werden. Die Steuereinheit 201 kann somit eingerichtet sein, auf Basis der Reichweite 111 des Fahrzeugs 200 ab dem Ausgangspunkt 101 und auf Basis der möglichen Entfernung 112 des Fahrzeugs 200 von dem Zielpunkt 102 ein oder mehrere Ladepunkte 103, 104 mit Ladestationen für das Fahrzeug 200 zu ermitteln.
Die Steuereinheit 201 kann weiter eingerichtet sein, Informationen bzgl. der ein oder mehreren Ladepunkte 103, 104 und der dort verfügbaren Ladestationen über die Ausgabeeinheit 204 auszugeben. Insbesondere können ein oder mehrere der folgenden Informationen ausgegeben werden:

• Betriebszustand der Ladestation (in Betrieb / außer Betrieb);
• Ladestation belegt / reserviert (insbesondere zum prädizierten Zeitpunkt des Eintreffens an der Ladestation);
• verfügbare Ladeleistung der Ladestation;
• erforderliche Ladezeit, um den Energiespeicher in den zweiten Ladezustand zu bringen, und/oder in einen Ladezustand zu bringen, der ausreicht, um von der Ladestation den Zielpunkt 102 zu erreichen; und/oder
• Service Angebot der Ladestation (Raststätte, WLAN-Nutzung, etc.).

Der Nutzer hat dann die Möglichkeit eine der angezeigten Ladeorte 113, 114 bzw. Ladestationen auszuwählen. Die Steuereinheit 201 kann eingerichtet sein, die Eingabe des Nutzers zu erfassen, und daraufhin eine Route für das Fahrzeug über den ausgewählten Ladeort 104 als Zwischenstation zu ermitteln.
Insbesondere kann der Nutzer in effektiver Weise eine Ladestation auswählen, die eine kurze Ladezeit ermöglicht, und damit die Reisezeit von dem Ausgangspunkt 101 bis zum Zielpunkt 112 reduziert (ggf. minimiert). Insbesondere kann eine Ladestation ausgewählt werden, die ein DC-Laden des Energiespeichers 206 des Fahrzeugs 200, und damit typischerweise eine reduzierte Ladezeit, ermöglicht.
Mit anderen Worten, wenn ein Nutzer über die Eingabeeinheit 205 (z.B. über ein Navigationsgerät) das Fahrziel 102 eingegeben hat, kann auf Basis der Differenz zwischen der möglichen Reichweite 111 und der Entfernung zum Fahrziel 102 ermittelt werden, ob eine Reichweitenlücke besteht, d.h. ob zumindest ein Ladevorgang erforderlich ist, um das Fahrziel 102 zu erreichen. Um die Reichweitenlücke zu schließen, kann wie oben beschrieben ein Ladebereich 113 ermittelt werden, in dem der Energiespeicher 206 des Fahrzeugs 200 geladen werden kann. Die Größe des Ladebereichs 113 hängt von dem ersten Ladezustand (am Ausgangspunkt 101) und von dem zweiten Ladezustand (nach Durchführung des Ladevorgangs) ab. Die Steuereinheit 201 kann eingerichtet sein, die möglichen Ladeorte 103, 104 im Ladebereich 113 zu ermitteln.
Aus der verfügbaren Ladeleistung der Ladestationen (insbesondere der DC-Ladestationen) an den möglichen Ladeorten 103, 104, ggf. unter Einbeziehung der Informationen zur Verfügbarkeit der Station (in/außer Betrieb, reserviert, belegt zum Zeitpunkt des Eintreffens am Ladeort 103, 104, etc.), können dem Fahrer des Fahrzeugs 200 die Ladeorte 103, 104 von der Ausgabeeinheit 204 (z.B. von dem Navigationsgerät) angezeigt werden, die eine positive Verfügbarkeit haben. Zusätzlich kann die erforderliche Ladezeit (berechnet aus der verfügbaren Leistung der Ladestation) angezeigt werden, die benötigt wird, um die Menge an Energie zu laden, die zur Überbrückung der Reichweitenlücke notwendig ist. Der Fahrer kann nun anhand der Ladezeiten und der möglichen Ladeorte 103, 104 entscheiden, welche Ladestation aufgesucht werden soll. Nach Bestätigung eines Ladeortes 104 kann der bestätigte Ladeort 104 als Zwischenziel bei der Ermittlung einer Fahrroute berücksichtigt werden.
Nach Festlegung des gewünschten Ladeortes 104 kann durch die Steuereinheit 201 (z.B. durch das Navigationsgerät) der voraussichtliche Zeitpunkt für das Eintreffen am Ladeort 104 ermittelt werden. Die Steuereinheit 201 kann weiter eingerichtet sein, über eine Kommunikationseinheit (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 200 eine Reservierungsanfrage an einen Betreiber der ausgewählten Ladestation zu senden. Desweiteren kann über die Kommunikationseinheit eine Reservierungsbestätigung empfangen und ggf. durch die Ausgabeeinheit 204 angezeigt werden.
Um dem Fahrer eine verbesserte Auswahl des Ladeortes 104 zu ermöglichen, können ggf. Zusatzdienste der Ladestationen (z.B. Angebot einer Raststätte, WLAN-Nutzung, Geschäfte, etc.) ermittelt und angezeigt werden, durch die der Fahrer des Fahrzeugs 200 die Ladezeit überbrücken kann.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Ermittlung von möglichen Ladeorten 103, 104 zum Laden des elektrischen Energiespeichers 206 eines Fahrzeugs 200 mit Elektroantrieb. Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln 301 eines ersten Ladezustands des Energiespeichers 206 an einer Startposition 101 (auch als Ausgangspunkt bezeichnet) des Fahrzeugs 200. Die Startposition 101 kann z.B. auf Basis von Positionsdaten des Fahrzeugs 200 ermittelt werden. Der erste Ladezustand kann z.B. als aktueller SOC des Energiespeichers ermittelt werden.
Das Verfahren 300 umfasst weiter das Ermitteln 302, auf Basis des ersten Ladezustands, einer ersten Reichweite 111 des Fahrzeugs 200 ausgehend von der Startposition 101. Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen 303, dass die erste Reichweite 111 des Fahrzeugs 200 nicht ausreicht, um eine Zielposition 102 des Fahrzeugs 200 zu erreichen. Mit anderen Worten, es kann eine Reichweitenlücke bzgl. der Zielposition 102 (auch als Zielpunkt bezeichnet) erkannt werden.
Desweiteren umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen 304 eines Ladebereichs 113 zwischen der Startposition 101 und der Zielposition 102, auf Basis eines zweiten Ladezustands des Energiespeichers 206 und auf Basis der ersten Reichweite 111. Dabei kann der zweite Ladezustand einem angenommenen Ladezustand des Energiespeichers 206 nach Durchführung eines Ladevorgangs an einem Ladeort 104 auf einer Route zwischen Startposition 101 und Zielposition 102 entsprechen. Der zweite Ladezustand kann einen SOC des Energiespeichers 206 umfassen, der durch den Ladevorgang an dem Ladeort 204 erreicht wird (z.B. ein SOC von 80%).
Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 305 von ein oder mehreren möglichen Ladeorten 103, 104 im Ladebereich 113, auf Basis von digitalen Karteninformationen. Durch das Verfahren 300 wird somit gewährleistet, dass die Reichweite des Fahrzeugs 200 in zuverlässiger Weise erweitert werden kann. Dabei können weitere Informationen bzgl. der Ladestationen an den ein oder mehreren möglichen Ladeorten 103, 104 (insbesondere die Ladezeiten) ermittelt werden, um eine möglichst schnelle Fahrt (d.h. eine kurze Reisezeit) zwischen Startposition 101 und Zielposition 102 zu ermöglichen. Zu diesem Zweck kann aus den ein oder mehreren möglichen Ladeorten 103, 104 ein Ladeort 104 ausgewählt werden, der eine minimale Reisezeit ermöglicht.
Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren ermöglicht es dem Nutzer eines batteriebetriebenen Elektrofahrzeugs die Reichweite des Fahrzeugs in möglichst effektiver und zeitsparender Weise zu erhöhen. Insbesondere können durch das beschriebene Verfahren die Ladezeiten des Fahrzeugs und damit die Reisezeiten zu einer Zielposition reduziert werden.
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

Steuereinheit (201) für ein Fahrzeug (200), das mit einem Elektromotor angetrieben wird, der mit elektrischer Energie aus einem elektrischen Energiespeicher (206) betrieben wird; wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, – einen ersten Ladezustand des Energiespeichers (206) an einer Startposition (101) des Fahrzeugs (200) zu ermitteln; – auf Basis des ersten Ladezustands eine erste Reichweite (111) des Fahrzeugs (200) ausgehend von der Startposition (101) zu ermitteln; – zu bestimmen, dass die erste Reichweite (111) des Fahrzeugs (200) nicht ausreicht, um zu einer Zielposition (102) des Fahrzeugs (200) zu gelangen; – auf Basis eines zweiten Ladezustands des Energiespeichers (206) und auf Basis der ersten Reichweite (111) einen Ladebereich (113) zwischen der Startposition (101) und der Zielposition (102) zu bestimmen; wobei der zweite Ladezustand einem angenommenen Ladezustand des Energiespeichers (206) nach Durchführung eines Ladevorgangs an einem Ladeort (104) auf einer Route zwischen Startposition (101) und Zielposition (102) entspricht; und – auf Basis von digitalen Karteninformationen, ein oder mehrere mögliche Ladeorte (103, 104) im Ladebereich (113) zu ermitteln.
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, – auf Basis des zweiten Ladezustands eine zweite Reichweite (112) des Fahrzeugs (200) ausgehend von der Zielposition (101) zu ermitteln; und – auf Basis der ersten Reichweite (111) und auf Basis der zweiten Reichweite (112) den Ladebereich (113) zwischen der Startposition (101) und der Zielposition (102) zu bestimmen.
Steuereinheit (201) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, – eine Ausgabeeinheit (204) des Fahrzeugs (200) zu veranlassen, Informationen bzgl. der ein oder mehreren möglichen Ladeorte (103, 104) an einen Nutzer des Fahrzeugs (200) auszugeben; – auf Basis einer, über eine Eingabeeinheit (205) des Fahrzeugs (200) erfassten, Eingabe, einen ausgewählten Ladeort (104) von den ein oder mehreren möglichen Ladeorten (103, 104) zu ermitteln; und – auf Basis der digitalen Karteninformationen, eine Route zu der Zielposition (102) über den ausgewählten Ladeort (104) zu ermitteln.
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, – Informationen über ein oder mehrere Ladestationen zu ermitteln, die an den ein oder mehreren Ladeorten (103, 104) verfügbar sind; und – die Ausgabeeinheit (204) des Fahrzeugs (200) zu veranlassen, die Informationen bzgl. der ein oder mehreren Ladestationen auszugeben.
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 4, wobei die Informationen über eine Ladestation ein oder mehrere umfassen von: – eine verfügbare Ladeleistung der Ladestation; – die Verfügbarkeit von DC-Laden; – einen Betriebszustand der Ladestation; – die Verfügbarkeit eines freien Ladeplatzes an der Ladestation zu einem prädizierten Ankunftszeitpunkt an der Ladestation; – eine prädizierte Ladezeit um den Energiespeicher (206) in den zweiten Ladezustand zu bringen; und/oder – an der Ladestation verfügbare Dienstleistungen.
Steuereinheit (201) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, – eine Ankunftszeit an dem ausgewählten Ladeort (104) zu prädizieren; und – über eine Kommunikationseinheit des Fahrzeugs (200) eine Reservierungsanfrage mit der prädizierten Ankunftszeit an eine Ladestation an dem ausgewählten Ladeort (104) zu senden.
Steuereinheit (201) gemäß einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, für jede der ein oder mehreren möglichen Ladeorte (103, 104), – eine Ladeleistung einer verfügbaren Ladestation an dem entsprechenden möglichen Ladeort (103, 104) zu ermitteln; – einen prädizierten Ladezustand des Energiespeichers (206) bei Ankunft an dem entsprechenden möglichen Ladeort (103, 104) zu ermitteln; und – auf Basis der ermittelten Ladeleistung und auf Basis des prädizierten Ladezustands, ein Ladezeit für einen Ladevorgang zu ermitteln, um den Energiespeicher (206) in einen dritten Ladezustand zu bringen.
Steuereinheit (201) gemäß Anspruch 7, wobei der dritte Ladezustand, – dem zweiten Ladezustand entspricht; oder – einem Ladeort-abhängigen Ladezustand entspricht; wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, den Ladeort-abhängigen Ladezustand eines möglichen Ladeortes (103, 104) in Abhängigkeit von einer Fahrstrecke zwischen dem möglichen Ladeort (103, 104) und der Zielposition (102) zu ermitteln.
Steuereinheit (201) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die Steuereinheit (201) eingerichtet ist, – für jeden der ein oder mehreren möglichen Ladeorte (103, 104) eine Fahrzeit für eine Route über den entsprechenden möglichen Ladeort (103, 104) zu der Zielposition (102) zu ermitteln; und – auf Basis der Summe entsprechender ermittelter Ladezeiten und ermittelter Fahrzeiten einen bevorzugten Ladeort (104) zu ermitteln.
Verfahren (300) zur Ermittlung von möglichen Ladeorten (103, 104) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (206) eines Fahrzeugs (200) mit Elektroantrieb; wobei das Verfahren (300) umfasst, – Ermitteln (301) eines ersten Ladezustands des Energiespeichers (206) an einer Startposition (101) des Fahrzeugs (200); – Ermitteln (302), auf Basis des ersten Ladezustands, einer ersten Reichweite (111) des Fahrzeugs (200) ausgehend von der Startposition (101); – Bestimmen (303), dass die erste Reichweite (111) des Fahrzeugs (200) nicht ausreicht, um eine Zielposition (102) des Fahrzeugs (200) zu erreichen; – Bestimmen (304) eines Ladebereichs (113) zwischen der Startposition (101) und der Zielposition (102), auf Basis eines zweiten Ladezustands des Energiespeichers (206) und auf Basis der ersten Reichweite (111); wobei der zweite Ladezustand einem angenommenen Ladezustand des Energiespeichers (206) nach Durchführung eines Ladevorgangs an einem Ladeort (104) auf einer Route zwischen Startposition (101) und Zielposition (102) entspricht; und – Ermitteln (305) von ein oder mehreren möglichen Ladeorten (103, 104) im Ladebereich (113), auf Basis von digitalen Karteninformationen.