DE102015208758A1

DE102015208758A1 - Elektrofahrzeugbetrieb zum verwalten der akkumulatorkapazität

Info

Publication number: DE102015208758A1
Application number: DE102015208758.1A
Authority: DE
Inventors: Yonghua Li; Finn Tseng; Peter Ho
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2015-11-19
Also published as: CN105083042A; US10026998B2; US20150329003A1; CN105083042B

Abstract

Systeme und Verfahren zum Steuern des Akkumulatorladezustands stellen Techniken bereit, um das Verwalten der Akkumulatorkapazität und Akkumulatorlebensdauer unter unterschiedlichen Umgebungs-, Betriebs- und Lagerbedingungen zu unterstützen. Dynamische Verwaltung eines gewünschten Akkumulator-SOC basierend auf einem oder mehreren Parametern in Zusammenhang mit Nutzungsmustern und Umgebungsbedingungen, zum Beispiel Lade-/Entlademuster, Ladezustand und/oder Temperatur während der Lagerung, können die Akkumulatorlebensdauer erweitern. Die vorliegenden Techniken können aktive Ladezustandsüberwachung und -steuerung zum Verwalten von Akkumulatorkapazität während der Lagerung oder Nichtverwendungsperioden während der Akkumulatorlebensdauer bereitstellen, um die Akkumulatorleistung zu verbessern.

Description

Unterschiedliche Ausführungsformen betreffen ein Hybridelektrofahrzeug und ein Verfahren zum Steuern des Ladezustands in einem Akkumulator als Reaktion auf Umgebungs- und Betriebsbedingungen, zum Verwalten der Akkumulatorkapazität.
Hybridelektrofahrzeuge (HEVs) verwenden eine Kombination aus Brennkraftmaschine und Elektromotor, um die Leistung bereitzustellen, die zum Antreiben eines Fahrzeugs erforderlich ist. Diese Anordnung stellt verbesserte Kraftstoffeinsparung im Vergleich zu einem Fahrzeug bereit, das nur eine Brennkraftmaschine hat. Elektrische Energie für den Elektromotor wird in einem Akkumulator gespeichert. Die Betriebsstrategie des Fahrzeugs und bestimmte Lagerbedingungen können sich auf die Lebensdauer des Akkumulators auswirken.
Hier werden unterschiedliche Systeme und Verfahren werden beschrieben, die die Akkumulatorkapazität unter unterschiedlichen Umgebungs-, Betriebs- und Lagerbedingungen insbesondere für Akkumulatoren für Hybridfahrzeuge verwalten. Die Verfahren und Systeme können einen gewünschten Ladezustand (SOC) basierend auf diesen Bedingungen einstellen, um die Akkumulatorkapazität zu verwalten und die Auswirkung dieser Parameter auf die Akkumulatorkapazität und Akkumulatorlebensdauer zu verringern.
Bei einem Beispiel weist ein Elektrofahrzeug-Steuerverfahren das Empfangen mindestens der Umgebungstemperatur, Wettervorhersage, regionaler durchschnittlicher täglicher Temperaturdaten, vorhergesehener Energienutzung, Lagerzeit, vorhergesehener Lagerzeit oder Kombinationen davon auf. Das Verfahren kann einen gewünschten oder Zielpunkt des Ladezustands (SOC) für einen Akkumulator bestimmen, indem die Umgebungstemperatur und/oder die vorhergesehene Energienutzung und/oder die Lagerzeit verwendet wird, um die Akkumulatorkapazität zu verwalten und die Auswirkung dieser Parameter auf die Variation der Akkumulatorkapazität zu verringern. Das Verfahren kann es einem Benutzer erlauben, eine dynamische Akkumulatorkapazitätsverwaltung zu aktivieren, um die Auswirkung des Betriebs oder der Umgebungsbedingungen auf die Akkumulatorkapazität und Akkumulatorlebensdauer zu verbessern.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner das Speichern eines SOC-Profils im Vergleich zu Akkumulatorkapazität auf, das verwendet werden kann, um einen gewünschten oder Ziel-SOC auszuwählen und/oder die Betriebsparameter einzustellen, um die Auswirkung der Betriebs- und/oder der Umgebungsbedingungen auf die Akkumulatorkapazität und Akkumulatorlebensdauer zu verringern oder zu eliminieren. Das Profil kann verwendet werden, um eine Änderungsrate der Akkumulatorkapazität basierend auf einer oder mehreren Betriebs- oder Umgebungsbedingungen zu bestimmen.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner das Empfangen der geplanten Energienutzung auf, das eine vorhergesagte tägliche oder wöchentliche Fahrmusterenergienutzung und das Ändern des Auflade-SOC-Ziels zum Verwalten der Akkumulatorkapazität aufweist.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner das Bestimmen einer Ladestartzeit auf, so dass der Akkumulator kurz vor dem geplanten Betrieb des Fahrzeugs auf einen Ziel-SOC aufgeladen wird. Die Lagerzeit, die an dem Ziel-SOC verbracht wird, kann ausgewählt werden und kann basierend auf dem Ziel-SOC variieren, zum Beispiel beschränkt auf eine erste Dauer von etwa 30 Minuten oder weniger für einen ersten Ziel-SOC, und eine zweite Dauer, die unbegrenzt sein kann, für einen zweiten Ziel-SOC.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner das Bestimmen einer Feedbacklademenge auf, die zu dem Stromnetz von dem Akkumulator zu senden ist, um den SOC auf den Ziel-SOC zu verringern, der ein Bereich von SOC-Werten sein kann.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner das Unterteilen der Energienutzung in eine Mehrzahl auf Zeit basierender Muster auf.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner das Einstellen des SOC-Lagerpunkts auf eine spezifiziertes Verhältnis eines maximalen SOC basierend auf Umgebungstemperatur, die unterhalb eines Schwellenwerts ist, auf, das heißt das Einstellen des SOC-Lagerpunkts auf mindestens 90 % des maximalen SOC, wenn die Umgebungstemperatur weniger als 0 °C beträgt.
Ein Beispiel eines Elektrofahrzeug-Ladesteuerverfahrens kann das Speichern von Fahrzeugnutzungsmustern, Speichern eines Profils eines günstigen Ladezustands (SOC) verbunden mit der gewünschten Akkumulatorkapazität, und das Steuern des Fahrzeugbetriebs zu einem SOC-Sollwert für ein erstes Fahrzeugnutzungsmuster basierend auf Umgebungstemperatur und dem Profil mit günstigem SOC aufweisen. Bei einem Beispiel ist das Elektrofahrzeug ein Plugin-Hybridelektrofahrzeug (PHEV).
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner das Zurückstellen des Ladezustandsollwerts auf einen Standardladezustandsollwert für ein zweites Fahrzeugnutzungsmuster auf.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner das Bestimmen eines Langzeitlagermusters und das Einstellen des SOC auf einen Ladungserhaltungspunkt in dem Profil mit günstigem SOC auf.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner das Speichern eines Fahrzeugnutzungsmusters auf, das ein Langzeitlagermuster hat, und das Entladen von Energie zurück zu einem Stromnetz, um einen gewünschten SOC in Zusammenhang mit einer ausreichenden Ladung zum Starten der Maschine in dem Profil mit günstigem SOC zu erzielen.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner das Senden eines Befehls zum Aufladen des Akkumulators auf einen vollen Ladezustand oder maximalen Betriebs-SOC an einem Ende der Langzeitlagerung auf.
Systeme und Fahrzeuge, die die oben stehenden Verfahren ausführen, fallen ebenso in den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung.
Bei einem beispielhaften Gerät kann zum Beispiel ein Hybridelektrofahrzeug einen Akkumulator aufweisen, um einen Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen, wobei der Akkumulator einen SOC, einen Speicher, der eine Akkumulatortemperatur, geplante Energienutzung und Lagerzeit speichert, einen Prozessor, der betrieblich mit dem Speicher gekuppelt ist, aufweist, wobei der Prozessor einen SOC-Lagerpunkt für den Akkumulator unter Verwendung der Umgebungstemperatur, der geplanten Energienutzung und Lagerzeit bestimmt, um die Akkumulatorkapazität und dazugehörende Akkumulatorlebenszeit zu verwalten.
Bei einem Beispiel kann ein Gerät einen Speicher zum Speichern eines SOC-Profils aufweisen, das gewünschte oder unerwünschte SOC-Werte oder Bereiche aufweist, um die Verwaltung der Akkumulatorkapazität und der dazugehörenden Akkumulatorlebensdauer zu erleichtern.
Bei einem Beispiel kann ein Gerät einen Prozessor aufweisen, um die geplante Energienutzung zu empfangen, die eine vorhergesagte Wochentag-Fahrmusterenergienutzung aufweist, und das Lade-SOC-Ziel zu ändern, um die Akkumulatorkapazität durch Auswählen eines SOC-Ziels basierend auf der geplanten Fahrmusterenergienutzung dynamisch zu verwalten.
Bei einem Beispiel kann ein Gerät einen Prozessor aufweisen, um eine Ladestartzeit zu bestimmen, so dass der Akkumulator kurz vor dem Betrieb des Fahrzeugs auf einen Ziel-SOC aufgeladen wird.
Bei einem Beispiel kann ein Gerät einen Prozessor aufweisen, um eine Feedbacklademenge zu bestimmen, die von dem Akkumulator zu einem Stromnetz zu senden ist, um den SOC zu verringern oder auf einen gewünschten SOC zu senken.
Bei einem Beispiel kann das Gerät einen Prozessor zum Unterteilen der Energienutzung in eine Mehrzahl auf Zeit basierender Muster aufweisen.
Bei einem Beispiel kann ein Gerät einen Prozessor aufweisen, um den SOC-Lagerpunkt auf mindestens 90 % des maximalen SOC einzustellen, wenn die Umgebungstemperatur weniger als 0 °C beträgt.
Bei einem Beispiel kann das Gerät einen Speicher aufweisen, der durch eine externe Rechenvorrichtung aktualisiert wird, nachdem der Akkumulator installiert wurde. Entsprechend können gewünschte oder unerwünschte SOC-Werte oder Bereiche aktualisiert werden, falls/wenn neue Daten verfügbar werden. Das Testen des Akkumulators oder ähnlicher Akkumulatoren und ihrer Leistung kann daher fortgesetzt und zum Aktualisieren von Werten und Verbessern der Fahrzeugleistung während der Lebensdauer des Fahrzeugs verwendet werden.
1 ist ein beispielhaftes Hybridelektrofahrzeug.
2 ist eine Akkumulatorpaketanordnung, die Akkumulatorzellen und Akkumulatorzellenüberwachungs- und Steuersysteme aufweist.
3 zeigt eine beispielhafte Blocktopologie für ein fahrzeugseitiges Rechensystem.
4 zeigt eine Grafik eines Akkumulatorkapazitätsverlusts im Vergleich zum Ladezustand bei einem Beispiel.
5 zeigt eine Grafik eines Akkumulatorkapazitätsverlusts im Vergleich zum Ladezustand bei einem Beispiel.
6 zeigt eine zweite Grafik eines Akkumulatorkapazitätsverlusts im Vergleich zum Ladezustand bei einem Beispiel.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeuggebrauchsbestimmungssystems bei einem Beispiel.
8 zeigt ein Verfahren zur Linderung des Akkumulatorkapazitätsverlusts bei einem Beispiel.
Die 9A und 9B zeigen ein Verfahren zur Linderung des Akkumulatorkapazitätsverlusts bei einem Beispiel.
10 zeigt ein Verfahren zur Linderung des Akkumulatorkapazitätsverlusts bei einem Beispiel.
11 zeigt eine Grafik eines Fahrzeuggebrauchs insbesondere als ein Beispiel einer Stromeinschalt-Wahrscheinlichkeitsmatrix.
12 zeigt eine Grafik eines Fahrzeuggebrauchsmusters, insbesondere ein Beispiel einer Tag-der-Woche-Ähnlichkeitsmatrix.
13 zeigt eine Grafik des Fahrzeuggebrauchs, insbesondere wahrscheinliche Fahrort- und Stoppdauermuster.
Die vorliegende Anmeldung beschreibt und veranschaulicht unterschiedliche repräsentative Ausführungsformen, es ist jedoch klar, dass die offenbarten Ausführungsformen allein beispielhaft sind und in unterschiedlichen und alternativen Formen umgesetzt werden können. Die Fig. en sind nicht notwendigerweise maßstabgerecht. Einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Bauteile zu zeigen. Spezifische strukturmäßige und funktionale Details, die hier offenbart sind, dürfen daher nicht als einschränkend ausgelegt werden, sondern nur als eine darstellende Grundlage, um einen Fachmann in der unterschiedlichen Verwendung der Ausführungsformen zu unterweisen. Wie der Durchschnittsfachmann versteht, können unterschiedliche Merkmale, die unter Bezugnahme auf irgendeine der Fig. en veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Fig. en veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen beispielhafter Anwendungen bereit. Unterschiedliche Kombinationen und Änderungen der Merkmale in Übereinstimmung mit den Lehren dieser Offenbarung könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen gewünscht werden.
Elektrofahrzeuge, Plugin-Elektrofahrzeuge, Hybridelektrofahrzeuge weisen alle einen Akkumulator auf. Die chemischen Eigenschaften eines Akkumulators können in Lager- oder Kapazitätsverlusten resultieren, wenn sich der Akkumulator an bestimmten Zuständen und in bestimmten Umgebungen befindet. Es ist wünschenswert, die Akkumulatorkapazität zu verwalten und die Lebensdauer des Akkumulators so weit wie möglich zu erweitern, während weiterhin angemessene Leistung des Fahrzeugs für einen Benutzer bereitgestellt wird. Die vorliegende Offenbarung identifiziert einige Bedingungen, die die Akkumulatorkapazität, zum Beispiel die Lagerung an einem bestimmten Ladezustand, beeinträchtigen. Systeme und Verfahren werden offenbart, um den Fahrzeugbetrieb zu steuern und relevante Informationen zu dem Fahrzeugführer zu liefern, um die Akkumulatorkapazität in einem Versuch, die Akkumulatorlebensdauer, die zum Beispiel von einem Akkumulatortyp, der Fahrzeugnutzung und einem Fahrzeuglagermuster abhängen kann, zu erweitern, dynamisch zu verwalten.
1 zeigt ein Beispiel einer repräsentativen Ausführungsform eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) 102, das unterschiedliche Strategien aufweist, um die Akkumulatorkapazität und Akkumulatorlebensdauer gemäß dieser Offenbarung zu verwalten. Ein HEV 102, das ein Plugin-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) sein kann, kann einen oder mehrere Elektromotoren 104 aufweisen, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 106 verbunden sind. Zusätzlich ist das Hybridgetriebe 106 mechanisch mit einer Maschine 108, zum Beispiel mit einer Verbrennungskraftmaschine verbunden. Das Hybridgetriebe 106 kann auch mechanisch mit einer Antriebswelle 110 verbunden sein, die mechanisch mit den Rädern 112 verbunden ist. Die Elektromotoren 104 können Antrieb bereitstellen, wenn die Maschine 108 eingeschaltet wird. Die Elektromotoren 104 können Verlangsamungsfähigkeit bereitstellen, wenn die Maschine 108 ausgeschaltet wird. Die Elektromotoren 104 können als Generatoren ausgelegt sein und können Kraftstoffeinsparungsvorteile bereitstellen, indem sie Energie zurückgewinnen, die normalerweise als Hitze in dem Reibungsbremssystem verloren ginge. Die Elektromotoren 104 können auch Schadstoffemissionen verringern, da das Hybridelektrofahrzeug 102 unter bestimmten Bedingungen im elektrischen Modus betrieben werden kann.
Der Traktionsakkumulator oder das Akkumulatorpaket 114 speichert Energie, die von den Elektromotoren 104 verwendet werden kann. Ein Fahrzeugakkumulatorpaket 114 kann einen hohen Gleichspannungsausgang bereitstellen. Das Akkumulatorpaket 114 ist elektrisch an ein Leistungselektronikmodul 116 angeschlossen. Das Leistungselektronikmodul 116 ist auch mit den Elektromotoren 104 elektrisch verbunden, und stellt die Fähigkeit bereit, Energie in zwei Richtungen zwischen dem Akkumulatorpaket 114 und den Elektromotoren 104 zu übertragen. Ein beispielhaftes Akkumulatorpaket 14 kann eine Gleichspannung liefern, während die Elektromotoren 104 für ihren Betrieb einen Drehstrom benötigen können. Das Leistungselektronikmodul 116 kann Gleichspannung in Drehstrom nach Bedarf der Elektromotoren 104 zum Beispiel durch Verwenden eines Wechselrichtermoduls umwandeln. Bei einem regenerativen Modus wandelt das Leistungselektronikmodul 116 den Drehstrom von den Elektromotoren 104, die als Generatoren wirken, in die Gleichspannung um, die das Akkumulatorpaket 114 benötigt, indem ebenfalls ein Wechselrichtermodul oder eine andere Schaltungen verwendet wird. Die hier beschriebenen Verfahren gelten ebenso für reine Elektrofahrzeuge oder irgendein anderes Gerät oder Fahrzeug, das ein Akkumulatorpaket verwendet.
Zusätzlich zur Bereitstellung von Energie für den Antrieb, kann das Akkumulatorpaket 114 Energie für andere elektrische Systeme des Fahrzeugs bereitstellen. Ein elektrisches System kann ein DC/DC-Wechselrichtermodul 118 aufweisen, das den Hochspannungs-Gleichspannungsausgang des Akkumulatorpakets 114 in eine Niederspannungs-Gleichspannungsversorgung umwandelt, die mit anderen Fahrzeuglasten kompatibel ist. Andere Hochspannungslasten, wie zum Beispiel Verdichter und elektrische Heizgeräte, können direkt an den Hochspannungsbus von dem Akkumulatorpaket 114 angeschlossen werden. Bei einem beispielhaften Fahrzeug können die Niederspannungssysteme elektrisch mit einer 12-Volt-Batterie 120 verbunden sein. Ein vollelektrisches Fahrzeug kann eine ähnliche Architektur aber ohne die Maschine 108 haben.
Das Akkumulatorpaket 114 kann von einer externen Stromquelle 126, wie zum Beispiel von einem Stromnetz aufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle 126 kann Wechselstrom oder Gleichstrom zu dem Fahrzeug 102 durch elektrische Verbindung über einen Ladeport 124 liefern. Der Ladeport 124 kann irgendein Porttyp sein, der ausgelegt ist, um Leistung von der externen Leistungsquelle 126 zu dem Fahrzeug 102 zu liefern. Der Ladeport 124 kann elektrisch mit einem Leistungsumwandlungsmodul 122 verbunden sein. Das Leistungsumwandlungsmodul kann die Leistung von der externen Leistungsquelle 126 konditionieren, um das richtige Spannungs- und Stromniveau zu dem Akkumulatorpaket 114 zu liefern. Bei einigen Anwendungen kann die externe Leistungsquelle 126 ausgelegt sein, um das richtige Spannungs- und Stromniveau zu dem Akkumulatorpaket 114 zu liefern, und das Leistungsumwandlungsmodul 122 ist daher eventuell nicht erforderlich. Die Funktionen des Leistungsumwandlungsmoduls 122 können bei einigen Anwendungen in der externen Leistungsquelle 126 bestehen. Die Fahrzeugmaschine, das Getriebe, die Elektromotoren, der Akkumulator, die Leistungsumwandlungs- und Leistungselektronik können durch ein Antriebsstrangsteuermodul (PCM) 128 gesteuert werden.
Bei einer Ausführungsform arbeitet das PCM 128 mit einer oder mehreren Steuervorrichtungen und/oder Elektroniken, wie in 2 veranschaulicht, zusammen, um zum Beispiel die Kapazität des Akkumulatorpakets 114 dynamisch zu verwalten. Das PCM 128 kann das Aufladen und Entladen des Akkumulatorpakets 114 steuern, um einen Ziel-Akkumulatorladezustand (SOC) zu erzielen. Der Ziel- oder gewünschte SOC kann zum Beispiel als Reaktion auf Umgebungstemperatur und/oder geplante Energienutzung und Lagerzeit variieren. Das PCM 128 kann betrieblich mit einem Speicher gekuppelt sein, der ein Ladezustandsprofil speichert, das die Ziel-SOC-Werte basierend auf der Umgebungs- und/oder den Betriebsparametern aufweist. Bei unterschiedlichen Ausführungsformen kann das PCM 128 das Entladen des Akkumulatorpakets 114 durch den Ladeport 124 zu der Leistungsquelle 126 und/oder dem Stromnetz 127 steuern, um den aktuellen Akkumulator-SOC auf einen gewünschten oder Ziel-SOC zu verringern. Alternativ oder kombiniert kann der aktuelle Akkumulator-SOC durch Steuern des Betriebs eines oder mehrerer elektrischer Zubehörteile unter Verwendung des PCM 128 verringert werden, um den Akkumulator auf einen gewünschten SOC zu entladen. Ähnlich kann das PCM 128 das Laden des Akkumulatorpakets 114 von einer Leistungsquelle 126 und/oder von der Maschine 108 und dem/den Elektromotoren 104 steuern, um den Akkumulator-SOC auf einen gewünschten oder Ziel-SOC zu erhöhen, der als Reaktion auf Fahrzeug- und/oder Umgebungsbetriebsparameter oder -bedingungen variiert.
Zusätzlich zur Veranschaulichung eines Plugin-Hybridfahrzeugs, kann 1 ein akkumulatorelektrisches Fahrzeug (BEV) veranschaulichen, falls die Maschine 108 entfernt wird. Ebenso kann 1 ein herkömmliches Hybridelektrofahrzeug (HEV) oder ein leistungsverzweigtes Hybridelektrofahrzeug veranschaulichen, falls die Bauteile 122, 124 und 128 entfernt werden. 1 veranschaulicht auch das Hochspannungssystem, das den/die Elektromotor(en), das Leistungselektronikmodul 116, das DC/DC-Wandlermodul 118, das Leistungsumwandlungsmodul 122 und das Akkumulatorpaket 114 enthält. Das Hochspannungssystem und das Akkumulatorpaket weisen Hochspannungsbauteile auf, darunter Stromschienen, Hochspannungsdrähte und Schutzschalter.
Die einzelnen Akkumulatorzellen innerhalb eines Akkumulatorpakets können aus einer Vielfalt chemischer Formulierungen zusammengesetzt sein. Akkumulatorpaketchemikalien können, ohne auf sie beschränkt zu sein, Blei-Säure, Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metallhydrid (NIMH), Lithium-Ion oder Lithium-Ion-Polymer aufweisen. 2 zeigt ein typisches Akkumulatorpaket 200 in einer einfachen seriellen Auslegung aus N Akkumulatorzellenmodulen 202. Die Akkumulatorzellenmodule 202 können eine einzige Akkumulatorzelle oder mehrere Akkumulatorzellen, die elektrisch parallel geschaltet sind, aufweisen. Das Akkumulatorpaket kann jedoch aus einer beliebigen Anzahl einzelner Akkumulatorzellen und Akkumulatorzellenmodule, die in Serie oder parallel geschaltet sind, bestehen. Ein System kann eine oder mehrere Steuervorrichtungen haben, wie zum Beispiel ein Akkumulatorsteuermodul (BCM) 208, das die Leistung des Akkumulatorpakets 200 überwacht und steuert. Das BCM 208 kann mehrere Akkumulatorpaket-Niveaumerkmale, wie zum Beispiel den Paketstrom, der von einem Stromsensor 206 gemessen wird, die Paketspannung 210 und die Pakettemperatur 212 überwachen. Die Präzision des Stromsensors kann von Nutzen sein, um den Akkumulatorladezustand und seine Kapazität zu schätzen. Ein Stromsensor kann eine Vielfalt von Verfahren verwenden, die auf physikalischen Grundsätzen basieren, um den Strom zu erfassen, darunter ein Halleffektelement-IC-Sensor, ein Trenntransformator oder eine Stromklemme, ein Widerstand, in dem die Spannung zu dem Strom, der durch sie fließt, direkt proportional ist, Lichtleitfaser, die ein Interferometer verwendet, um den Phasenwechsel in dem Licht, das von einem Magnetfeld erzeugt wird, zu messen, oder eine Rogowski-Spule. Wird eine Akkumulatorzelle geladen oder entladen, so dass der Strom, der in die Akkumulatorzelle eintritt oder aus ihr austritt, einen Schwellenwert überschreitet, kann das Akkumulatorsteuermodul die Akkumulatorzelle anhand des Gebrauchs einer Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (Circuit Interrupt Device (CID)), wie zum Beispiel eine Sicherung oder ein Schutzschalter, trennen.
Zusätzlich zu den Paketniveaumerkmalen kann es Akkumulatorzellenniveaumerkmale geben, die gemessen und überwacht werden müssen. Die Klemmenspannung, der Strom und die Temperatur jeder Zelle oder Subsätze repräsentativer Zellen können zum Beispiel gemessen werden. Ein System kann ein Sensormodul 204 verwenden, um die Merkmale eines oder mehrerer Akkumulatorzellenmodule 202 zu messen. Die Merkmale können die Akkumulatorzellenspannung, die Temperatur, das Alter, die Anzahl der Lade-/Entladezyklen usw. aufweisen. Ein Sensormodul misst die Akkumulatorzellenspannung. Die Akkumulatorzellenspannung kann Spannung eines einzigen Akkumulators oder einer Gruppe elektrisch parallel oder in Serie geschalteter Akkumulatoren sein. Das Akkumulatorpaket 200 kann bis zu N_c Sensormodule 204 verwenden, um die Merkmale aller Akkumulatorzellen 202 zu messen. Jedes Sensormodul 204 kann die Messungen zu dem BCM 208 zur weiteren Verarbeitung und Koordination übertragen. Das Sensormodul 204 kann Signale in analoger oder digitaler Form zu dem BCM 208 übertragen. Das Akkumulatorpaket 200 kann auch ein Akkumulatorverteilermodul (BDM) 214 enthalten, das das Fließen von Strom in das Akkumulatorpaket 200 hinein und aus ihm heraus steuert. Diese Sensoren können Variablen erfassen, die mit der Akkumulatorkapazität zusammenhängen, und einen aktuellen SOC und/oder gewünschten SOC bestimmen, um die Akkumulatorkapazität, wie in dieser Offenbarung beschrieben, dynamisch zu verwalten. Es wird zum Beispiel angenommen, dass die Lithium-Ion-Akkumulatorkapazität eng mit Betriebs- und Lagertemperatur, Ladezustand und Akkumulatorlebenszeit zusammenhängt. Beispiele sind unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben.
3 veranschaulicht eine beispielhafte Blocktopologie für ein fahrzeugseitiges Rechensystem 301 (VCS) für ein Fahrzeug 102. Ein Beispiel für ein solches fahrzeugseitiges Rechensystem 301 ist das SYNC-System, hergestellt von THE FORD MOTOR COMPANY. Ein Fahrzeug, das mit einem fahrzeugseitigen Rechensystem ausgestattet ist, kann eine visuelle Frontendoberfläche enthalten, die auf einem Display 304, das sich in dem Fahrzeug befindet, ausgegeben werden kann. Der Benutzer kann auch fähig sein, mit der Benutzeroberfläche zu interagieren, falls sie zum Beispiel mit einem Touchscreen versehen ist. Bei einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform erfolgt die Interaktion durch Knopfdrücke, hörbare Sprache und Sprachsynthese.
Das Rechensystem 301 weist einen Prozessor 303 (zum Beispiel CPU oder andere Schaltung) auf, der gespeicherte Anweisungen als eine spezifische Rechenvorrichtung ausführt und mindestens einen Teil des Betriebs des fahrzeugseitigen Rechensystems steuern kann. In dem Fahrzeug vorgesehen erlaubt es der Prozessor, Befehle und Programme fahrzeugseitig auszuführen. Ferner ist der Prozessor sowohl mit nicht persistentem Speicher 305 als auch mit persistentem Speicher 307 verbunden. Bei dieser veranschaulichenden Ausführungsform ist der nicht persistente Speicher ein Schreib-/Lesespeicher (RAM), und der persistente Speicher ist eine Festplatte (HDD) oder ein Flashspeicher.
Der Prozessor 303 ist auch mit einer Anzahl unterschiedlicher Eingänge verbunden, die es dem Benutzer erlauben, mit dem Prozessor zu koppeln. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform sind ein Mikrofon 329, ein Hilfseingang 325 (zur Eingabe 333), ein USB-Eingang 323, ein GPS-Eingang 324 und ein BLUETOOTH-Eingang 315 bereitgestellt. Ein Eingabeauswahlschalter 351 ist ebenfalls vorgesehen, um es einem Benutzer zu erlauben, zwischen den unterschiedlichen Eingaben zu wechseln. Eingaben zu dem Mikrofon und dem Hilfssteckverbinder werden von analog zu digital von einem Wandler 327 umgewandelt, bevor sie zu dem Prozessor weitergegeben werden. Obwohl das nicht gezeigt ist, können zahlreiche der Fahrzeugbauteile und Hilfsbauteile in Kommunikation mit dem VCS ein Fahrzeugnetzwerk (wie zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, einen Controller Area Network-(CAN)-Bus) verwenden, um Daten von und zu dem VCS (oder Komponenten davon) zu übermitteln.
Es ist klar, dass der Prozessor 303 die oben beschriebenen Verfahren oder Schritte der hier beschriebenen Verfahren ausführen kann. Bei einem Beispiel kann der Prozessor 303 bestimmen und/oder Signale senden, und das Laden und Entladen des Akkumulators auf einen Akkumulator-Zielladezustand (SOC) zu steuern, wobei der Ziel-SOC als Reaktion auf mindestens eine geplante oder vorhergesagte Lagerung variieren kann. Bei einem Beispiel kann der Prozessor 303 bestimmen und/oder Signale senden, um ein Ladezustandsprofil zu speichern, das den Ziel-SOC-Wert als eine Funktion der Umgebungstemperatur und/oder geplanten Energienutzung und/oder Lagerzeit aufweist. Bei einem Beispiel kann der Prozessor 303 bestimmen und/oder Signale senden, um eine vorhergesagte Wochentag-Fahrmusterenergienutzung zu speichern und den Ziel-SOC als Reaktion auf einen aktuellen Wochentag zu ändern. Bei einem Beispiel kann der Prozessor 303 bestimmen und/oder Signale senden, um den Akkumulator basierend auf einer Ladestartzeit des Akkumulators derart zu laden, dass die Batterie auf den Ziel-SOC innerhalb einer festgelegten Zeitspanne vor dem geplanten Betrieb des Fahrzeugs aufgeladen wird. Bei einem Beispiel kann der Prozessor 303 bestimmen und/oder Signale senden, um den Akkumulator zu einem Stromnetz zu entladen, um einen aktuellen SOC auf den Ziel-SOC zu verringern. Bei einem Beispiel kann der Prozessor 303 bestimmen und/oder Signale senden, um Akkumulatorenergienutzung in eine Mehrzahl auf Zeit basierender Muster aufzuteilen. Bei einem Beispiel kann der Prozessor 303 bestimmen und/oder Signale senden, um den Ziel-SOC-Lagerpunkt auf mindestens 90 % einzustellen, wenn die Umgebungstemperatur weniger als 0 °C beträgt. Bei einem Beispiel kann der Prozessor 303 bestimmen und/oder Signale senden, um den Ziel-SOC als Reaktion auf eine vorhergesagte mittlere tägliche Temperatur während der geplanten oder vorhergesagten Speicherzeit zu variieren.
Ausgänge zu dem System können, ohne darauf beschränkt zu sein, ein visuelles Display 304 und einen Lautsprecher 313 oder ein Stereoausgabesystem aufweisen. Der Lautsprecher ist mit einem Verstärker 311 verbunden und empfängt sein Signal von dem Prozessor 303 über einen Digital-Analog-Wandler 309. Der Ausgang kann auch zu einer entfernten BLUETOOTH-Vorrichtung, wie zum Beispiel eine persönliche Navigationsvorrichtung (PND) 354 oder eine USB-Vorrichtung, wie zum Beispiel die Fahrzeugnavigationsvorrichtung 360, gemeinsam mit den bidirektionalen Datenströmen, die jeweils in 319 und 321 gezeigt sind, erfolgen.
Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform verwendet das System 301 den BLUETOOTH-Sender/Empfänger 315, um mit der nomadischen Vorrichtung 353 (zum Beispiel Mobiltelefon, Smartphone, PDA, Tablet-Computer, Laptop, Schlüsselanhänger oder irgendeiner anderen Vorrichtung, die über drahtlose Fernnetzwerkanbindung verfügt) oder Computer zu kommunizieren 317. Die nomadische Vorrichtung kann dann verwendet werden, um mit einem Netzwerk 361 außerhalb des Fahrzeugs 331 zum Beispiel über Kommunikation 355 mit einem Zellularmast 357 zu kommunizieren 359.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Zellularmast 357 ein WiFi-Zugangspunkt sein. Beispielhafte Kommunikation zwischen der nomadischen Vorrichtung und dem BLUETOOTH-Sender/Empfänger ist durch das Signal 314 dargestellt.
Das Koppeln einer nomadischen Vorrichtung 353 und des BLUETOOTH-Sender/Empfängers 315 kann durch einen Knopf 352 oder eine ähnliche Eingabe angewiesen werden. Der Prozessor, zum Beispiel eine CPU, wird folglich angewiesen, dass der fahrzeugseitige BLUETOOTH-Sender/Empfänger mit einem BLUETOOTH-Sender/Empfänger in einer nomadischen Vorrichtung gekoppelt wird.
Daten können zwischen dem Prozessor 303 und dem Netzwerk 361 zum Beispiel unter Verwendung eines Datenplans, von Data-over-Voice oder von Dual-Tone Multi-Frequency-(DTMF)-Tönen, die mit der nomadischen Vorrichtung 353 assoziiert sind, kommuniziert werden. Als Alternative kann es wünschenswert sein, ein fahrzeugseitiges Modem 363 vorzusehen, das eine Antenne 318 aufweist, um Daten zwischen dem Prozessor 303 und dem Netzwerk 361 über das Sprachband zu kommunizieren 316. Die nomadische Vorrichtung 353 kann dann verwendet werden, um mit einem Netzwerk 361 außerhalb des Fahrzeugs 331, zum Beispiel über Kommunikation 355 mit einem Zellularmast 357, zu kommunizieren 359. Bei einigen Ausführungsformen kann das Modem 363 Kommunikation 320 mit dem Mast 357 zur Kommunikation mit dem Netzwerk 361 herstellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Modem 363 ein USB-Zellularmodem sein und die Kommunikation 320 kann Zellularkommunikation sein.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Prozessor mit einem Betriebssystem ausgestattet, das eine API zur Kommunikation mit Modem-Anwendungssoftware aufweist. Die Modem-Anwendungssoftware kann auf ein eingebettetes Modul oder auf Firmware auf dem BLUETOOTH-Sender/Empfänger zugreifen, um drahtlose Kommunikation mit einem entfernten BLUETOOTH-Sender/Empfänger (wie etwa dem in einer nomadischen Vorrichtung anzutreffenden) herzustellen. BLUETOOTH ist ein Teil der Protokolle IEEE 802 PAN (Personal Area Network). Die Protokolle IEEE 802 LAN (Local Area Network – Lokales Netzwerk) weisen WiFi auf und besitzen beträchtliche Kreuzfunktionalität mit IEEE 802 PAN. Beide eignen sich für drahtlose Kommunikation in einem Fahrzeug. Ein anderes Kommunikationsmittel, das in diesem Bereich verwendet werden kann, sind optische Freiraumkommunikation (wie etwa IrDA) und nicht standardisierte Verbraucher-IR-Protokolle.
Bei einer anderen Ausführungsform umfasst die nomadische Vorrichtung 353 ein Modem für Sprachband- oder Breitband-Datenkommunikation. Bei der Data-Over-Voice-Ausführungsform kann eine als Frequenzmultiplexen bekannte Technik implementiert werden, wenn der Eigentümer der nomadischen Vorrichtung über die Vorrichtung sprechen kann, während Daten übertragen werden. Bei anderen Gelegenheiten, wenn der Eigentümer die Vorrichtung nicht benutzt, kann der Datentransfer die gesamte Bandbreite verwenden (bei einem Beispiel 300 Hz bis 3,4 kHz). Obwohl Frequenzmultiplexen für analoge zellulare Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem Internet üblich sein kann und weiterhin verwendet wird, wurde es zum großen Teil durch Hybride aus Code Domain Multiple Access (CDMA), Time Domain Multiple Access (TDMA), Space-Domain Multiple Access (SDMA) für digitale zellulare Kommunikation ersetzt. Diese sind alle ITU IMT-2000 (3G) genügende Standards und bieten Datenraten bis zu 2 mbs für stationäre oder gehende Benutzer und 385 kbs für Benutzer in einem sich bewegenden Fahrzeug. 3G-Standards werden nun durch IMT-Advanced (4G) ersetzt, das für Benutzer in einem Fahrzeug 100 mbs und für stationäre Benutzer 1 gbs bietet. Falls der Benutzer über einen mit der nomadischen Vorrichtung assoziierten Datenplan verfügt, ist es möglich, dass der Datenplan Breitband-Übertragung ermöglicht und dass das System eine viel größere Bandbreite verwenden könnte (wodurch der Datentransfer beschleunigt wird). Bei einer weiteren Ausführungsform wird die nomadische Vorrichtung 353 durch eine (nicht gezeigte) zellulare Kommunikationsvorrichtung ersetzt, die in dem Fahrzeug 331 installiert ist. Bei noch einer anderen Ausführungsform kann die nomadische Vorrichtung 353 eine Vorrichtung eines drahtlosen lokalen Netzwerks (LAN) sein, das zum Beispiel (und ohne Beschränkung) über ein 802.11g-Netzwerk (das heißt WiFi) oder ein WiMax-Netzwerk kommunizieren kann.
Bei einer Ausführungsform können ankommende Daten durch die nomadische Vorrichtung über Data-over-Voice oder Datenplan geleitet werden, durch den fahrzeugseitigen BLUETOOTH-Sender/Empfänger und in den internen Prozessor 303 des Fahrzeugs. Im Fall bestimmter temporärer Daten können die Daten zum Beispiel auf dem HDD oder einem anderen Speichermedium 307 gespeichert werden, bis die Daten nicht mehr benötigt werden.
Zu zusätzlichen Quellen, die an das Fahrzeug gekoppelt werden können, gehören eine persönliche Navigationsvorrichtung 354, die zum Beispiel eine USB-Verbindung 356 und/oder eine Antenne 358 aufweist, eine Fahrzeugnavigationsvorrichtung 360 mit einem USB 362 oder einer anderen Verbindung, eine fahrzeugseitige GPS-Vorrichtung 324 oder ein (nicht gezeigtes) Fernnavigationssystem, das Konnektivität mit dem Netzwerk 361 aufweist. USB ist eines einer Klasse von Serienvernetzungsprotokollen. IEEE 1394 (Firewire), serielle Protokolle der EIA (Electronics Industry Association), IEEE 1284 (Centronics Port), S/PDIF (Sony/Philips Digital Interconnect Format) und USB-IF (USB Implementers Forum) bilden das Rückgrat der seriellen Standards von Einrichtung zu Einrichtung. Die meisten der Protokolle können entweder für elektrische oder optische Kommunikation implementiert werden.
Ferner könnte sich der Prozessor in Kommunikation mit vielfältigen anderen Zusatzvorrichtungen 365 befinden. Diese Vorrichtungen können durch eine drahtlose 367 oder verdrahtete 369 Verbindung verbunden sein. Die Hilfsvorrichtung 365 kann, ohne aber darauf beschränkt zu sein, persönliche Medien-Player, drahtlose Gesundheitsvorrichtungen, tragbare Computer und dergleichen aufweisen.
Außerdem oder alternativ könnte der Prozessor zum Beispiel unter Verwendung eines Senders/Empfängers für WiFi 371 mit einem fahrzeugseitigen drahtlosen Router 373 verbunden werden. Dadurch könnte sich der Prozessor mit entfernten Netzwerken in der Reichweite eines lokalen Routers 373 verbinden.
Zusätzlich dazu, dass beispielhafte Prozesse durch ein Fahrzeugdatenverarbeitungssystem ausgeführt werden, das sich in einem Fahrzeug befindet, können bei bestimmten Ausführungsformen die beispielhaften Prozesse durch ein Datenverarbeitungssystem in Kommunikation mit einem Fahrzeugdatenverarbeitungssystem ausgeführt werden. Ein solches System wäre eine drahtlose Vorrichtung (zum Beispiel, aber ohne Beschränkung darauf, ein Mobiltelefon) oder ein entferntes Datenverarbeitungssystem (zum Beispiel, aber ohne Beschränkung darauf, ein Server), das durch die drahtlose Vorrichtung verbunden ist. Kollektiv können solche Systeme als ein fahrzeugassoziiertes Datenverarbeitungssystem (VACS) bezeichnet werden. Bei bestimmten Ausführungsformen können bestimmte Komponenten des VACS abhängig von der bestimmten Implementierung des Systems bestimmte Teile eines Prozesses ausführen. Zum Beispiel und ohne Beschränkung ist es, falls ein Prozess einen Schritt des Sendens oder Empfangens von Informationen mit einem gekoppelten drahtlosen Gerät aufweist, dann wahrscheinlich, dass das drahtlose Gerät den Prozess nicht ausführt, da das drahtlose Gerät nicht Informationen mit sich selbst „senden und empfangen“ würde. Der Durchschnittsfachmann versteht, wann es nicht angemessen ist, ein bestimmtes VACS auf eine gegebene Lösung anzuwenden. Bei allen Lösungen wird in Betracht gezogen, dass mindestens das Fahrzeugrechensystem (VCS), das sich in dem Fahrzeug selbst befindet, in der Lage ist, die beispielhaften Prozesse auszuführen.
Es ist klar, dass das VACS oder VCS die hier beschriebenen Verfahren und einzelne Schritte in den Verfahren ausführen kann. Das VACS oder VCS kann zum Beispiel bestimmen und/oder Signale senden, um das Laden und Entladen des Akkumulators auf einen Akkumulator Ziel-Ladezustand (SOC) zu steuern, wobei der Ziel-SOC als Reaktion auf mindestens eine geplante oder vorhergesagte Lagerung variiert, ein Ladezustandprofil zu speichern, das den Ziel-SOC-Wert als eine Funktion der Umgebungstemperatur und/oder vorhergesehenen Energienutzung und/oder Lagerzeit aufweist, eine vorhergesagte Wochentag-Fahrmusterenergienutzung zu speichern und den Ziel-SOC als Reaktion auf einen aktuellen Wochentag zu ändern, den Akkumulator basierend auf einer Akkumulator-Ladestartzeit derart aufzuladen, dass der Akkumulator auf den IC-SOC innerhalb einer bestimmten Zeitspanne vor dem geplanten Betrieb des Fahrzeugs aufgeladen ist, den Akkumulator zu einem Stromnetz zu entladen, um einen aktuellen SOC auf den Ziel-SOC zu verringern, Akkumulatorenergienutzung in eine Mehrzahl von auf Zeit basierenden Mustern zu unterteilen, den Ziel-SOC-Lagerpunkt auf mindestens 90 % einzustellen, wenn die Umgebungstemperatur weniger als 0 °C beträgt, oder den Ziel-SOC als Reaktion auf eine vorhergesagte mittlere tägliche Temperatur während der geplanten oder vorhergesagten Lagerzeit zu variieren.
Die veranschaulichenden Beispiele verwenden Eingaben, wie zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, Ort der Information (GPS), Fahrzeuggeschwindigkeit und Zeit als Kontextinformationen, um ein Modell des Fahrverhaltens und verwandter Fahrzeugnutzungsmuster zusammenzustellen. Diskrete Bereiche werden in 2-D-Zeit-Raum, den die DOW-(Day of Week – Tag der Woche) und TOD-(Time of Day – Tageszeit) Einstellungen überspannen, definiert, die von Zeit abgeleitet werden können, und jede DOW- und TOD-Einstellung ist mit einer Übergangswahrscheinlichkeitsmatrix unter häufigen Stopporten verbunden. Das System identifiziert automatisch Stopporte und Fahrten, die zwischen Orten erfolgen, und verallgemeinert die Beziehungen zwischen Orten für Vorhersagezwecke. Es unterstützt Vorhersage in einzelnen oder mehreren Schritten mit einzelnen oder mehreren Zielvorhersagen. Unterstützende Fahrtinformationen, wie zum Beispiel Fahrtdistanz, Fahrtzeit und Stoppzeit an dem Zielort werden ebenfalls nach Bedarf vorhergesagt. Diese Fahrtinformationen können verwendet werden, um den gewünschten oder Ziel-Ladezustand für Fahrzeugnutzung und Akkumulatorlagerzustand zu bestimmen, um das Akkumulatorladen und -entladen zu steuern, um die Akkumulatorkapazität dynamisch zu verwalten. Beispiele von Fahrzeugnutzungsarten sind in den 11, 12 und 13, die unten ausführlicher beschrieben sind, gezeigt.
4 zeigt die Kapazitätsänderungen eines generischen Akkumulators oder einer Akkumulatorzelle für ein Fahrzeug (ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridelektrofahrzeug). Bei einem Beispiel kann die Akkumulatorzelle eine 24,5 Ah-Energiezelle mit einer erhöhten Lagertemperatur von 60 °C sein. Diese Grafik zeigt einen einzigen Akkumulatortyp bei Lagerung an einer konstanten erhöhten Temperatur, hier 60 °C. Eine allgemeine Tendenz besteht darin, dass mit derselben Lagertemperatur und verstrichenen Zeit ein höherer Ladezustand (SOC) an dem Lagerungsbeginn in einer höheren Änderungskapazität im Vergleich zu einem niedrigeren SOC an dem Beginn der Lagerzeitspanne unter denselben Umgebungsbedingungen resultieren kann. Zu bemerken ist, dass die Rate und das Verhalten der Akkumulatorkapazität akkumulatorspezifisch sein können. Die Verschlechterung während solcher Lagerzeitspannen kann in Verlust an Akkumulatorkapazität zum Speichern elektrischer Ladung resultieren. Akkumulator, zum Beispiel Lithiumakkumulatoren, von unterschiedlichen Lieferanten haben unterschiedliche Reaktionen auf ein und dieselben Lagerbedingungen. Sogar unterschiedliche Zellenlinien oder Modelle von demselben Lieferanten können sehr unterschiedliche Merkmale aufgrund des Unterschieds im Zelldesign, der Chemie der Zelle und der Qualität der Rohstoffe zeigen. Es kann daher unter Langzeitlagerung, zum Beispiel länger als 10 Tage und insbesondere mehr als einem Monat wünschenswert sein, den Ziel- oder gewünschten Ladezustand auf weniger als volle Ladung einzustellen, zum Beispiel 20 % oder weniger eines vollen Ladezustands oder 15 % oder weniger eines vollen Ladezustands. Bei unterschiedlichen Beispielen ist die Langzeitlagerung länger als eine Zeitspanne von zwei Wochen, 10 Tagen oder einem Monat ohne Fahren des Fahrzeugs.
5 zeigt das Kapazitätserhaltung eines 15 Ah-Akkumulators als eine Funktion des Akkumulator-SOC an dem Beginn der Lagerung für repräsentative Lagerzeitspannen von zwei, vier, sechs und acht Wochen an einer konstanten Temperatur, zum Beispiel 55 °C. Zu bemerken ist, dass die Akkumulator- und Lagerbedingungen, die in 5 veranschaulicht sind, von denjenigen unterschiedlich sind, die in 4 dargestellt sind. Wie in 5 veranschaulicht, können die Kapazitätserhaltungsprofile und dazugehörende Akkumulatorkapazität, die resultiert, auf der Länge der Lagerperiode sowie dem Akkumulator-SOC am Beginn der Lagerperiode basieren. Solche Profile können in einer Nachschlagetabelle oder Datenbank gespeichert werden, die in dem Speicher gespeichert ist und für das PCM oder eine andere Fahrzeugsteuervorrichtung zugänglich ist, um einen gewünschten SOC zu Beginn einer geplanten oder erwarteten Lagerzeitspanne zum Verwalten der Akkumulatorkapazität zu bestimmen. Wie in 5 veranschaulicht, können unterschiedliche Akkumulator-SOC-Bereiche signifikantere Verschlechterung zeigen und können daher vermieden werden. Wie in 5 gezeigt, liegt der SOC-Bereich, der eine größere Auswirkung auf die Akkumulatorkapazität für eine sechswöchige oder achtwöchige Lagerperiode hat, bei etwa 70 % statt an einem höheren SOC. Der Bereich kann als von etwa 60 % bis etwa 80 % liegend betrachtet werden. Diese SOC sollten für längere Lagerperioden vermieden werden. Wie gezeigt, könnte der SOC für Langzeitlagerung für die meisten Langzeitlagerungen etwa 30 % oder weniger betragen.
Bei einem anderen Beispiel liegt der SOC-Bereich, der eine größere Auswirkung auf die Akkumulatorkapazität für eine sechswöchige oder achtwöchige Lagerperiode hat, bei etwa 40 bis 50 % statt an einem höheren SOC. Der günstige Bereich ist folglich größer als null SOC bis etwa 40 % und von etwa 50 % bis etwa 100 % SOC für diesen Akkumulator, der während der sechswöchigen oder achtwöchigen Lagerperiode gelagert wird. Die zweiwöchige Lagerperiode hat eine erste Verschlechterung zwischen etwa 40 % und 45 % SOC und eine zweite Verschlechterung an etwa 80 % SOC bis etwa 100 % SOC. Die vierwöchige Lagerperiode hat eine erste Verschlechterung zwischen etwa 40 % und 50% SOC und eine zweite Verschlechterung an etwa 63 % SOC bis etwa 100 % SOC.
6 zeigt eine Kapazitätserhaltung eines dritten Akkumulators, der von den Beispielen der 4 oder 5 unterschiedlich ist, an einer konstanten Temperatur, hier 60 °C für 10 Tage und 30 Tage. Wie gezeigt, wird die Kapazitätserhaltung dieses Akkumulators an dem SOC von etwa 80 % signifikant verringert. Der ungünstige SOC für Langzeitlagerung dieses Akkumulators liegt daher bei etwa 80 %. Es kann wünschenswert sein, den Bereich von SOC-Zielwerten von zwischen etwa 75 bis 85 %, das heißt 80 % +/– 5 %, oder 60 % bis 90 %, zum Beispiel +/–10 % oder 20 % zu vermeiden. Die günstigen Bereiche für SOC bei Lagerung für diese Art von Akkumulator liegen von etwa null % zu dem unteren Wert des ungünstigen SOC-Bereichs oder Punkts und von dem maximalen ungünstigen Wert zu etwa 100 % SOC.
Die Beispiele der 4 bis 6 zeigen, dass Daten in Zusammenhang mit der Akkumulatorerhaltungskapazität für den bestimmten Akkumulator in dem Fahrzeug verwendet werden, um den Akkumulatorzustand während der Lagerung zu bestimmen. Solche Daten können in den Speicher, zum Beispiel in den Speicher 307, durch irgendeines der Maschinekommunikationsverfahren, die hier beschrieben sind, geladen werden, zum Beispiel über ein Netzwerk oder Eingabe durch einen Benutzer durch eine Oberfläche kommuniziert werden. Diese Daten können ein günstiges SOC-Profil für einen bestimmten Akkumulator oder bestimmte Energiezellen eines bestimmten Hybridelektrofahrzeug definieren, wenn das Fahrzeug gelagert wird, um die schädlichen Auswirkungen eines bestimmten SOC auf die Akkumulatorkapazitätserhaltung und die Akkumulatorlebensdauer zu lindern. Lagertestdaten werden folglich in Steuerstrategien integriert (die hier beschrieben sind), um die Akkumulatorzellverschlechterung zu lindern, um die Akkumulatorkapazität und die resultierende Akkumulatorlebenszeit zu verwalten. Bei einem Beispiel kann das günstige SOC-Profil basierend auf den aktuellen Akkumulatorzellen, die zur Stromversorgung des HEV verwendet werden, vorab definiert werden. Das günstige SOC-Profil kann auch aktualisiert werden, wenn neue Daten durch Kommunikationskanäle mit dem Fahrzeug wie hier beschrieben verfügbar werden. Ein ungünstiges SOC-Profil kann auch gespeichert werden und kann aus einem beschränkten Bereich oder Bereichen oder diskreten SOC-Werten bestehen, an welchen die Lagerung des Akkumulators in verringerter Akkumulatorleistung resultiert, zum Beispiel Akkumulatorkapazitätserhaltung. Die vorliegenden Verfahren und Systeme können das günstige SOC-Profil oder das ungünstige SOC-Profil verwenden, um den SOC während der Nichtverwendung des Fahrzeugs zu steuern, zum Beispiel Lagerung während der Nacht oder Langzeitlagerung, um Akkumulatorkapazitätsverluste zu lindern, die mit einem spezifischen SOC verbunden sein können.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeuggebrauchsbestimmungssystems 700. Das Fahrzeuggebrauchsbestimmungssystem 700 kann Eingaben von dem Hybridelektrofahrzeug 102 empfangen und die eingegebenen Daten in der nomadischen Vorrichtung 353 und/oder dem Rechensystem 301 des Hybridelektrofahrzeug 102 speichern. Diese Eingaben können verwendet werden, um unterschiedliche Daten im Zusammenhang mit der Fahrzeugnutzung in dazugehörenden Datenbanken zu speichern, zum Beispiel Ortsübergangsmatrizen, Daten in Verbindung mit Fahrten. Man versteht, dass die Datenbanken in konkretem nicht flüchtigen Speicher oder in computerlesbaren Vorrichtungen gespeichert werden, zum Beispiel in irgendeiner der Speichervorrichtungen, die hier beschrieben sind. Irgendeine Bewegung von Daten oder Verarbeitung von Daten kann von einem Prozessor oder einer anderen Logikvorrichtung ausgeführt werden. Die Eingabedaten können bei 701 von Sensoren oder Eingabevorrichtungen in dem Fahrzeug oder von externen Quellen empfangen werden und können den aktuellen Ort des Fahrzeugs, zum Beispiel von einer GPS-Vorrichtung oder anderen Telematiken, den Tag und die Uhrzeit, aufweisen. Diese empfangenen Daten können ferner verarbeitet werden, zum Beispiel Anweisungen unterworfen werden, die von einer Rechenmaschine ausgeführt werden, um Ortsmatrizen und Fahrtprofile zu erzeugen. Beispiele von Fahrtprofilen können die verbrachte Zeit, die Reisezeit, die Entfernung und die Energienutzung aufweisen. Diese Daten können in Speichervorrichtungen 703, 704, 705, 706 und 707 gespeichert werden. Die Daten können entweder auf einem fahrzeugseitigen Display oder auf einem externen Display in grafischer Form angezeigt werden. Die Nutzung dieser Daten wird gesammelt und unterschiedlichen Verarbeitungen unterzogen, zum Beispiel Online-Lernen, Fahrzeugnutzungsmuster, zum Beispiel können zukünftige Fahrten und relevante Attribute der vorhergesagten zukünftigen Reisen ausgegeben werden. Weitere Beispiele der Vorhersage zukünftiger Verwendung findet man in der US-Patentanmeldung Nr. 13/400 304, veröffentlicht als 2013/0218379, und US-Patentanmeldung Nr. 13/714 919, die alle Eigentum der vorliegenden Anmelderin sind. Diese Anmeldungen werden hier durch Verweis für alle Zwecke aufgenommen. Falls die Offenbarung in diesen Anmeldungen jedoch den expliziten Lehren der vorliegenden Anmeldung widersprechen sollte, ist die vorliegende Anmeldung ausschlaggebend.
8 zeigt ein Verfahren 800 zur Linderung des Akkumulatorkapazitätsverlusts. Bei 801 werden Fahrzeugnutzungsmuster identifiziert. Solche Nutzungsmuster können die Nutzungsmuster, die in irgendeiner der 11 bis 13 gezeigt sind, oder die in 7 gezeigten Daten sein. Bei 803 wird der Ladezustand (SOC) des Fahrzeugs gesteuert, um die Akkumulatorkapazität zu verwalten. Das Akkumulatorkapazitätsverhalten kann einem bestimmten Akkumulatortyp zuweisbar sein, zum Beispiel Lithiumakkumulator mit einer NCM-Kathoden, ein Akkumulator mit NCM-LMO-Kathode oder andere. Bei einigen Akkumulatoren trägt der Kathodentyp zum Akkumulatorkapazitätsverhalten bei unterschiedlichen Temperaturen und SOC, die als ungünstig dargestellt werden können, bei. Jeder Akkumulatortyp und jede Konfiguration kann daher ein individuelles Akkumulatorkapazitätsverwaltungsprofil haben, das durch ungünstige oder günstige SOC-Werte oder -Bereiche dargestellt werden kann. Bei einem Beispiel beträgt der Ziel-SOC-Lagerpunkt mindestens 90 %, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als 0 °C. Bei 805 können die flexiblen Aufladepunkte oder Ziel-SOC eingestellt werden. Diese Aufladepunkte wären in dem günstigen Lageprofil und nicht an einem Ziel-SOC, der die Akkumulatorkapazität während der Lagerung verringert oder in einer Erhöhung der Verschlechterung der Akkumulatorkapazität im Vergleich zu anderen Ladezuständen resultiert. Bei einem Beispiel stellen die Verarbeitungsschaltungen des Fahrzeugs automatisch die flexiblen Aufladepunkte als Reaktion auf eine oder mehrere aktuelle oder vorhergesagte Fahrzeug- oder Umgebungsbetriebsbedingungen ein. Bei einem Beispiel wählt der Benutzer die Aufladepunkte aus verfügbaren Aufladepunkten aus, die dem Benutzer von den fahrzeugseitigen Rechensystemen des Fahrzeugs oder von externen Rechensystemen, die mit dem Fahrzeug in Kommunikation stehen, präsentiert werden.
Bei 807 wird ein optionaler Schritt des Verfahrens 800 gezeigt. Der Akkumulator kann an einem SOC, der Akkumulatorkapazitätsverlust lindert, gelagert werden. Ein solcher SOC kann ich jedoch nicht genug Ladung für den nächsten erwarteten Gebrauch bereitstellen oder kann darin resultieren, dass der Akkumulator während der nächsten Zeitspanne an einem SOC gelagert wird, der den Akkumulatorkapazitätsverlust beschleunigt. Der Akkumulator wird aufgeladen, so dass er eine angemessene Ladung für die nächste Zeitspanne, zum Beispiel für ein Tag, Fahren zur Arbeit oder für eine andere Zeitspanne, rechtzeitig für den Gebrauch des Fahrzeugs erhält. Rechtzeitig kann kurz vor dem Gebrauch des Fahrzeugs sein. Rechtzeitig kann zum Beispiel das Beenden des Aufladens innerhalb von 15 Minuten des vorhergesagten Gebrauchs, innerhalb von 10 Minuten des vorhergesagten Gebrauchs oder weniger sein. Die tatsächliche Ladeabschlusszeit kann basierend auf einer Anzahl von Faktoren bestimmt werden, wie zum Beispiel Umgebungstemperatur, Elektrizitätskosten für einen bestimmten Ort oder eine bestimmte Tageszeit usw., in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung und Umsetzung. Die vorhergesagte Gebrauchszeit kann von den Rechensystemen des Fahrzeugs basierend auf vorhergehendem Fahrzeuggebrauch bestimmt werden. Bei einem Beispiel kann der Benutzer die Fahrzeuggebrauchszeit oder „Go-Zeit“ einstellen. Der Benutzer kann die automatisch bestimmten Zeiten für rechtzeitiges Aufladen übersteuern. Sobald das rechtzeitige Laden eingestellt ist, geht der Prozess weiter zu Schritt 805, an dem die Ladepunkte hinsichtlich der SOC eingestellt werden.
Die 9A und 9B zeigen ein Verfahren zur Linderung des Akkumulatorkapazitätsverlusts 900 bei einem Beispiel. Bei 901 werden Fahrzeugnutzungsmuster bestimmt. Die Fahrzeugnutzungsmuster können durch fahrzeugseitige Sensoren und Verarbeitungsvorrichtungen bestimmt werden. Die Fahrzeugnutzungsdaten können von dem Fahrzeug zur Verarbeitung gesendet werden, um Fahrzeugnutzungsmuster zu bestimmen, zum Beispiel die in den 11 bis 13 gezeigten Muster. Bei einem Beispiel kann das Fahrzeug ausreichend Rechenleistung haben, um Fahrzeugnutzungsmuster fahrzeugseitig zu bestimmen. Bei 903 wird bestimmt, ob die Fahrt zur Arbeit am Wochentag weniger beträgt als die Akkumulatorkapazität. Ist das nicht der Fall, endet der Prozess bei 919. Falls die Fahrt zur Arbeit am Wochentag weniger beträgt als die Akkumulatorkapazität, geht der Prozess zu Schritt 905 weiter. Bei 905 wird der Fahrer gefragt, ob das Fahrzeug in das Aktivieren der Systeme und Verfahren zur Linderung der Akkumulatorkapazitätsverschlechterung einsteigen soll. Wenn Nein, endet das Verfahren bei 919. Wenn das Verfahren zur Linderung des Akkumulatorkapazitätsverlusts endet, setzt das Fahrzeug das Sammeln von Nutzungsdaten fort, so dass präzise, aktuelle Fahrzeugnutzungsdaten verfügbar sind, falls der Fahrer entscheidet, in das Verfahren der Linderung des Akkumulatorkapazitätsverlusts oder der dynamischen Akkumulatorkapazitätsverwaltung zu einem späteren Zeitpunkt einzusteigen.
Sobald der Benutzer entscheidet, in das Verfahren zur aktiven Akkumulatorkapazitätsverwaltung einzusteigen, wird die Umgebungstemperatur bei 907 fahrzeugseitig bestimmt oder an dem Fahrzeug von einer externen Quelle empfangen. Die Temperatur, an der der Akkumulator gelagert wird, kann ein Parameter sein, der sich auf die Akkumulatorkapazität an einem spezifischen SOC, wie oben veranschaulicht und beschrieben, auswirkt. Bei 909 wird der wahrscheinliche Energiegebrauch des Fahrzeugs bestimmt oder empfangen. Die Fahrzeugnutzungsdatenbestimmung kann unter Verwendung fahrzeugseitiger Sensoren erfolgen. Die Verarbeitung der erfassten Daten kann auf dem Fahrzeug oder an einem von dem Fahrzeug entfernten Rechensystem erfolgen. Es ist klar, dass es eine Vielzahl unterschiedlicher Nutzungsmuster geben kann, zum Beispiel Tag für Tag, Tag der Woche, Wochentage im Vergleich zu Wochenenden, Arbeitstage im Vergleich zu freien Tagen, unterschiedliche Benutzer des Fahrzeugs usw. Bei 911 wird der Ladezustand-Sollwert für ein erstes Gebrauchsmuster bestimmt. Das kann wiederholt werden, bis der Ladezustand-Sollwert für eine Mehrzahl von Gebrauchsmustern bis zu einem n-ten Gebrauchsmuster bei 913 bestimmt ist.
Zusätzliche optionale Schritte können ausgeführt werden. Bei 915 können Margen zu dem SOC-Sollwert hinzugefügt werden. Die Margen können berechnet werden, um Gebrauchssituationen zu decken, die wahrscheinlich um eine bestimmte Menge außerhalb der Gebrauchsfälle liegen. Bei 917, falls kein Gebrauchsmuster vorhanden ist, das für eine bestimmte Zeitspanne festgelegt ist, wird der SOC-Ladepunkt an einem werkseitigen Fahrzeug-Standardpunkt eingestellt.
10 zeigt ein Verfahren zur Akkumulatorkapazitätsverwaltung 1000 für eine vorhergesagte oder geplante Lagerperiode. Bei 1001 wird bestimmt, ob Langzeitlagerung geplant ist. Bei einem Beispiel gibt der Benutzer ein, dass das Fahrzeug während einer signifikanten Zeitspanne gelagert werden soll. Bei einem anderen Beispiel können der Ort des Fahrzeugs, seine Zeitspanne zwischen Verwendungen oder Abweichung von seiner vergangenen Gebrauchshistorie anzeigen, dass das Fahrzeug wahrscheinlich in Langzeitlagerung ist. Falls die Langzeitlagerung nicht geplant ist, wird bei 1003 bestimmt, ob diese Lagerung nach dem Aufladen ist. Ist das nicht der Fall, endet der Prozess. Falls bestimmt wird, dass diese nicht geplante Lagerung nach dem Laden auftritt und der Akkumulator an einem ungünstigen SOC ist, der höher ist als der günstigere SOC, kann das Entladen des Akkumulators bei 1007 beginnen, um den Akkumulator aus dem ungünstigen Profil heraus zu bewegen und die Zone der Akkumulatorkapazitätserschöpfung zu vermeiden. Falls das Fahrzeug derzeit mit einer Ladequelle verbunden ist, kann Energie von den Akkumulator zu der Ladequelle oder zum Stromnetz übertragen werden, um den SOC auf einen gewünschten oder Ziel-SOC zu verringern. Falls das Fahrzeug derzeit nicht mit einer Ladequelle verbunden ist oder falls die Ladequelle nicht fähig ist, Energie von dem Fahrzeugakkumulator zu akzeptieren, kann das VCM automatisch ein oder mehrere Fahrzeugzubehörteile oder andere elektrische Vorrichtungen steuern, um die elektrische Last zu erhöhen und den Akkumulator auf einen gewünschten SOC oder bis innerhalb eines gewünschten SOC-Bereichs zu entladen.
Bei 1005, falls die Langzeitlagerung geplant ist, zum Beispiel an einem Flughafen oder während eines geplanten Urlaubs, kann der SOC-Sollwert niedriger oder an einem Punkt eingestellt werden, der den Bereich oder den Punkt der Akkumulatorkapazitätserschöpfung vermeidet. Wenn das Fahrzeug daher geparkt oder gelagert ist, wird der Akkumulator an einem SOC gelagert, der die Akkumulatorkapazität innerhalb bestimmter Parameter oder Auflagen verwaltet.
11 zeigt sieben Fahrzeugnutzungsgrafiken, insbesondere Wahrscheinlichkeit des elektrischen (Schlüssel-) „Ein“-Schaltens des Fahrzeugs. Die Grafiken sind jeweils von Sonntag bis Samstag von oben nach unten gezeigt. In jeder täglichen Grafik ist die X-Achse eine 24-Stunden-Zeitspanne, die in einem Bereich von 0–100 aufgeschlüsselt ist. In jeder täglichen Grafik ist die Y-Achse die Wahrscheinlichkeit, dass der elektrische Strom in dem Fahrzeug auf der „Ein“-Position ist. Diese Wahrscheinlichkeiten werden basierend auf erfassten, gespeicherten und verarbeiteten Daten bestimmt. Die Daten können von Fahrzeugsensoren erfasst werden. Diese Daten können in den vorliegenden Systemen und Verfahren verwendet werden, um Lagerzeitspannen, Ladestartzeit oder Ladezeitspannen zu bestimmen. Die Wahrscheinlichkeit, dass die elektrische Leistung „Ein“ ist, kann zum Beispiel verwendet werden, um zu bestimmen, wann das Aufladen zu starten ist oder falls eine lange Nichtverwendungszeit beginnt, den Ladezustand des Akkumulators zu beeinträchtigen. Der Beginn des „Ein“ des Fahrzeugs, zum Beispiel 25 bis 30 für Wochentage und etwa 35 bis 45 am Samstag und Sonntag, ist die Zeit, zu der das Fahrzeug auf einen SOC geladen werden sollte, der wahrscheinlich genug Ladung für den Betrieb des Fahrzeugs entweder für die Länge der Fahrt bis zur nächsten Aufladung oder durch den gesamten Tag bereitstellt.
12 ist eine Matrix, die den Ähnlichkeitsgrad von Fahrzeugnutzungsdaten für die Tage der Woche zeigt. Die Matrix oder eine ähnliche Einstufung in eine Kategorie oder Klasseneinteilung von Daten kann verwendet werden, um einen gewünschten oder Ziel-SOC auszuwählen. Eine Ähnlichkeitsmatrix oder ähnliche Datenanalyse kann basierend auf historischen Fahrzeugnutzungsdaten erzeugt werden, wie zum Beispiel Einschaltdaten, wie unter Bezugnahme auf 11 veranschaulicht und beschrieben. Bei der beispielhaften Matrix, die in 12 veranschaulicht ist, sind die Tage der Woche, Sonntag bis Samstag, als 1–7 dargestellt, was in einer symmetrischen 7×7-Matrix resultiert. Hellere Farben stellen mehr Ähnlichkeit oder höhere Korrelation zwischen Nutzungsmustern auf den zwei Tagen dar, die der Matrixposition oder Koordinaten entsprechen, das heißt, dass Weiß die höchste, perfekte oder genaue Ähnlichkeit darstellt, während Schwarz Ähnlichkeit nahe null darstellt. Die weißen Quadrate entsprechen daher dem Tag an demselben Tag auf der X-Achse und der Y-Achsen Je dunkler die Farbe, desto geringer die Ähnlichkeit. Die von der Matrix der 12 dargestellten Daten können in den vorliegenden Systemen und Verfahren beim Bestimmen der Lagerzeitspannen oder Ladezeitspannen verwendet werden, darunter Start- und Stoppzeiten sowie der erforderliche SOC. Eine Ähnlichkeitsmatrix kann zum Beispiel verwendet werden, um eine zuvor bestimmte Ladestartzeit, Ladeendzeit oder einen erforderlichen SOC auszuwählen, oder ob eine lange Nichtverwendungszeit beginnt, um den Ladezustand des Akkumulators unter Verwendung der Ähnlichkeitsdaten zu ändern.
13 zeigt einen Fahrzeugort und Wahrscheinlichkeit, dass das Fahrzeug geparkt ist. Y-Achse zeigt eindeutige Fahrzeugorte. Diese Fahrzeugorte können unter Verwendung von Fahrzeugortungsvorrichtungen bestimmt werden, zum Beispiel ein Satellitennavigationssystem, wie zum Beispiel GPS (Nordamerika), das russische Satellitennavigationssystem (GLONASS), das Galileo-Navigationssystem der Europäischen Union, das indische regionale Satellitennavigationssystem Indiens und das Navigationssystem Compass Chinas. Die X-Achse zeigt die Tageszeit mit der Farbcodierung, die die Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass sich das Fahrzeug nicht bewegt und geparkt ist, zum Beispiel Fahrzeug nicht „Ein“, oder dass die elektrische Leistung „Aus“ ist. Diese Daten können in den vorliegenden Systemen und Verfahren verwendet werden, um Lagerzeitspannen, Ladestartzeit oder Ladezeitspannen zu bestimmen.
Die Akkumulatorkapazität kann durch viele Faktoren beeinflusst werden, die als Hauptfaktoren, steuerbare Faktoren und Gebrauchsfälle eingestuft werden können. Die Hauptfaktoren werden hier behandelt und können Akkumulator-SOC zu Beginn einer Nichtverwendungsperiode, Temperatur und verstrichene Zeit aufweisen. Die ungünstigen SOC-Werte sind typischerweise höhere SOC-Werte, zum Beispiel höher als 60 % und bis zu 100 %. Auf ähnliche Art wirken sich höhere Temperaturen im Allgemeinen stärker auf die Verschlechterung der Akkumulatorkapazität aus, zum Beispiel höher als 50 °C oder über 60 °C, ± 5 °C. Ein anderer Hauptfaktor ist die verstrichene Lagerzeit an einem spezifischen Anfangs-SOC. Dieser Offenbarung erkennt jedoch, dass der SOC ein steuerbarer Faktor ist, der verwendet werden kann, um den Einfluss anderer Parameter, wie zum Beispiel Lagerzeit und -temperatur zu verwalten. Obwohl die Verringerung der Akkumulatorkapazität durch Lagern des Akkumulators an einem niedrigeren SOC gelindert werden kann, kann der niedrigere SOC eventuell nicht die Ladung bereitstellen, die für vorhergesagte Fahrzeugnutzung erforderlich ist, und erhält daher die Vorteile eines Elektrofahrzeugs nicht aufrecht. Die Gebrauchsfälle können Langzeitlagerung, zum Beispiel eine Fahrt oder Urlaub aufweisen. Die vorliegende Offenbarung stellt dem Benutzer die Ladungs-(SOC)-Steuerung vor einer Fahrt bereit, um die Akkumulatorkapazität, die unterschiedlichen Auflagen unterliegt, zu verwalten. Zum Erzielen eines gewünschten SOC zum Verwalten der Akkumulatorkapazität während der Lagerung, kann das Fahrzeug etwas seiner Leistung mit dem gewünschten SOC ausgewählt derart entladen, dass genug Leistung zum Betreiben des Fahrzeugs an dem Ende der Lagerung vorhanden ist. Ein anderer Lagertyp ist das tägliche Parken des Fahrzeugs, das von den Gebrauchsfällen, die von der zeitlichen Fahrzeugnutzung bestimmt werden können, identifiziert werden können. Durch das Verwenden dieser Faktoren und Nutzungsfälle kann die Akkumulatorkapazität verwaltet werden, um die Akkumulatorleistung insgesamt zu verbessern.
Die vorliegende Anmeldung beschreibt Systeme und Verfahren zum intelligenten Verwalten der Akkumulatorkapazität durch Steuern des gewünschten oder Ziel-SOC und Aufladen oder Entladen des Akkumulators, um den gewünschten SOC basierend auf vorhergesagten oder geplanten Nutzungsmustern und Lagerungs- oder Nichtverwendungsperioden zu erzielen, was die Lebensdauer des Akkumulators erweitern kann. Es wird vorhergesagt, dass Akkumulatoren für zukünftige Fahrzeuge näher an aktueller Leistungs-/Energiekapazität, die für ein spezifisches Fahrzeug und seine Nutzung erforderlich ist, konzipiert werden. Die aktive Akkumulatorlebensdauersteuerung kann daher zunehmend wichtiger werden. Durch Verwenden von Fahrerfahrt-Profiling ist es möglich, eine Verringerung des Akkumulatorkapazitätsverlusts zu beeinflussen. Das wird dazu beitragen, dass die Akkumulatoren hohe Leistung aufrechterhalten und kann in höherer Zufriedenheit der Kunden mit ihren PHEVs oder anderen Elektrofahrzeugen resultieren. Die Kundenvorlieben können ebenfalls berücksichtigt werden, indem eine Option bereitgestellt wird, die von dem Benutzer oder automatisch von dem System ausgelöst werden kann, um dynamischen Akkumulatorkapazitätsbetrieb benutzerdefiniert anzupassen oder nur dynamische Akkumulatorkapazitätsverwaltung vollständig zu deaktivieren.
Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, wird nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die Wörter, die in der Patentschrift verwendet werden, sind vielmehr beschreibender und nicht einschränkender Art, und es ist klar, dass verschiedene Änderungen erfolgen können, ohne vom Sinn und vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802 PAN [0057]
IEEE 802 LAN [0057]
IEEE 1394 [0060]
IEEE 1284 [0060]

Claims

Verfahren zum Steuern eines Elektrofahrzeugs, das einen Akkumulator hat, um das Fahrzeug anzutreiben, um Akkumulatorkapazität dynamisch zu verwalten, das Folgendes umfasst: Laden und Entladen des Akkumulators auf einen Ziel-Akkumulatorladezustand (SOC), wobei der Ziel-SOC als Reaktion auf eine geplante und/oder vorhergesagte Fahrzeuglagerzeit variiert.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Lagern an einem Ladezustandsprofil umfasst, das den Ziel-SOC als eine Funktion der Umgebungstemperatur und/oder geplanten Energienutzung und/oder Lagerzeit aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Speichern einer vorhergesagten Wochentag-Fahrmuster-Energienutzung und das Ändern des Ziel-SOC als Reaktion auf einen aktuellen Wochentag umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Aufladen des Akkumulators basierend auf einer Akkumulatorladestartzeit umfasst, so dass der Akkumulator auf den Ziel-SOC innerhalb einer bestimmten Zeitspanne vor dem geplanten Betrieb des Fahrzeugs aufgeladen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Entladen des Akkumulators zu einem Stromnetz umfasst, um einen aktuellen SOC auf den Ziel-SOC zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Unterteilen der Akkumulatorenergienutzung in eine Mehrzahl auf Zeit basierender Muster umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ziel-SOC für Fahrzeuglagerung mindestens 90 % beträgt, wenn die Umgebungstemperatur niedriger als 0 °C ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ziel-SOC als Reaktion auf eine vorhergesagte mittlere tägliche Temperatur während der geplanten oder vorhergesagten Lagerzeit variiert.
Fahrzeugladungssteuersystem, das Folgendes umfasst: Speichern von Fahrzeugnutzungsmustern, darunter mindestens ein erstes Fahrzeugnutzungsmuster, und Aufladen oder Entladen eines Fahrzeugakkumulators basierend auf einem gewünschten SOC von einem gespeicherten Ladezustand(SOC)-Profil, das die Beziehung zwischen SOC und der Kapazität des Fahrzeugakkumulators und der Umgebungstemperatur für das erste Fahrzeugnutzungsmuster herstellt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der gewünschte SOC ein Standard-SOC für ein zweites Fahrzeugnutzungsmuster ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Speichern von Fahrzeugnutzungsmustern das Speichern eines Langzeitlagermusters aufweist und der gewünschte SOC einem Ladungserhaltungspunkt in dem SOC-Profil entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Aufladen und das Entladen das Entladen von Energie zurück zu einem Stromnetz umfassen, um den gewünschten SOC zu erzielen, wobei der gewünschte SOC auf ausreichend Ladung zum Starten einer Maschine basiert.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner das Senden eines Befehls zum Erhöhen des gewünschten SOC von einem gewünschten SOC verbunden mit Langzeitlagerung und Aufladen des Akkumulators innerhalb einer bestimmten Zeitspanne vor einem vorhergesagten oder geplanten Ende der Lagerung umfasst.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Akkumulator zum Versorgen eines Elektromotors mit Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs, wobei der Akkumulator einen Ladezustand (SOC) aufweist, einen Speicher, der eine Akkumulatortemperatur, geplante Energienutzung und Lagerzeit speichert, und einen Prozessor, der betrieblich mit dem Speicher gekuppelt ist, wobei der Prozessor das Laden oder Entladen des Akkumulators auf einen SOC-Lagerpunkt unter Verwendung der Akkumulatortemperatur, geplanten Energienutzung und Lagerzeit steuert, um Akkumulatorkapazität während der Lagerung zu verwalten.
Fahrzeug nach Anspruch 14, wobei der Speicher ein Ladezustandprofil umfasst, das eine Beziehung zwischen SOC, Lagerzeit und Akkumulatorkapazität aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei der Speicher durch eine externe Rechenvorrichtung aktualisiert wird, nachdem der Akkumulator installiert wurde.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei der Prozessor programmiert ist, um die geplante Energienutzung zu empfangen, die eine vorhergesagte Wochentag-Fahrmuster-Energienutzung aufweist, und den SOC-Lagerpunkt basierend auf vorhergesagtem zukünftigem Gebrauch und Lagerzyklen zu ändern.
Fahrzeug nach Anspruch 17, wobei der Prozessor eine Ladestartzeit bestimmen soll, um einen Ziel-SOC zu erzielen, der von dem SOC-Lagerpunkt für den Fahrzeuggebrauch vor dem vorhergesagten oder geplanten Betrieb des Fahrzeugs unterschiedlich ist.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei der Prozessor eine Feedbacklademenge bestimmen soll, die zu einem Stromnetz von dem Akkumulator zu senden ist, um den SOC-Lagerpunkt zu erzielen.
Fahrzeug nach Anspruch 14, wobei der Prozessor die Energienutzung in eine Mehrzahl von auf Zeit basierenden Mustern unterteilen soll und den SOC-Lagerpunkt auf mindestens 90 % des maximalen SOC einstellen soll, wenn die Akkumulatortemperatur niedriger ist als 0 °C.