DE102017203562A1

DE102017203562A1 - Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017203562A1
Application number: DE102017203562.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Gaertner; Daniel Mueller; Steffen Adolf; Jan Althuon; Slawa Knorr; Markus Wernsdoerfer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2018-09-06
Also published as: CN108539303A; CN108539303B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei der Energiespeicher während des Betriebs des Fahrzeugs auf einen vorgegebenen Zielladewert geladen wird, wobei der Zielladewert in Abhängigkeit einer zukünftigen Betriebssituation des Fahrzeugs gewählt wird.

Description

Stand der Technik
In modernen Fahrzeugen ist eine Vielzahl von Funktionalitäten vorgesehen, die bei abgestelltem Motor und gegebenenfalls nach längerem Stillstand des Fahrzeugs laufen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Diagnosen von Tanksystemen oder sonstigen Diagnosen handeln, die von Steuergeräten eines abgestellten Fahrzeugs durchgeführt werden. Die hierfür benötigte elektrische Energie wird der Fahrzeugbatterie entnommen. Sinkt der Ladezustand der vorhandenen Fahrzeugbatterie unter gewisse Schwellwerte, werden einzelne Funktionalitäten abgeschaltet, um ein weiteres Entladen der Fahrzeugbatterie zu reduzieren. Auch Kriechströme und batterieinterne Prozesse tragen zu einer Entladung der Batterie bei Stillstand des Fahrzeugs bei und gefährden damit das zuverlässige Starten des Fahrzeugs nach langen Stillstandsphasen. Für die Gewährleistung eines zuverlässigen Wiederstarts wird ein Ladezustand der Batterie benötigt, der mit SOC_Min,Start bezeichnet wird.
Lithium-Ionen-Batterien bzw. Lithium-Ionen-Akkumulatoren werden im Fahrzeugbau nicht nur als Energiespeicher für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, sondern zunehmend auch als Energiespeicher für das Niederspannungsbordnetz verwendet. Es ist bekannt, dass sich die Lebensdauer eines Lithium-Ionen-Akkus erheblich steigern lässt, wenn der Lithium-Ionen-Akku während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs lediglich auf einen Wert SOC_Typisch < SOC_Max geladen wird, wobei SOC_Max einer vollständig geladenen Batterie entspricht und SOC_Typisch einem Wert von z.B. 70% der maximalen Speicherfähigkeit. Für die Durchführung von Funktionen durch die Steuergeräte bei abgestelltem Fahrzeug, steht also die Energiemenge SOC_Typisch - SOC_Min,Start zur Verfügung.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei der Energiespeicher während des Betriebs des Fahrzeugs auf einen vorgegebenen Zielladewert geladen wird, hat den Vorteil, dass der Zielladewert in Abhängigkeit einer zukünftigen Betriebssituation des Fahrzeugs gewählt wird.
Vorteilhaft ist, dass der Zielladewert in Abhängigkeit einer Dauer einer zukünftigen Stillstandsphase gewählt wird. Ein unnötiges Aufladen des Energiespeichers kann so verhindert und die Lebensdauer des Energiespeichers vergrößert werden.
Vorteilhaft ist, dass die Dauer der zukünftigen Stillstandsphase anhand von Umgebungsdaten des Fahrzeugs vorhergesagt wird. Alternativ kann die Dauer einer zukünftigen Stillstandsphase mittels einer Eingabeeinheit, beispielsweise eines berührungsempfindlichen Bildschirms, durch einen Benutzer vorgegeben werden. Der berührungsempfindliche Bildschirm kann dabei fest mit dem Fahrzeug verbunden sein, oder einen Teil eines tragbaren Endgeräts, wie z.B. ein Smartphone oder ein Tablet, darstellen.
Vorteilhaft ist, dass die Umgebungsdaten eine Position des Fahrzeugs, einen gegenwärtigen Zeitpunkt und/oder Abwesenheitsindikatoren umfassen. Unter Abwesenheitsindikatoren sind dabei insbesondere Datensätze zu verstehen, deren Inhalt auf eine zukünftige Nicht-Benutzung des Fahrzeugs deuten lässt, beispielsweise weil aus dem Inhalt der Datensätze zumindest implizit geschlossen werden kann, dass ein Besitzer des Fahrzeugs für eine zukünftige Zeitspanne, die mehrere Tage umfasst, vom der aktuellen Position des Fahrzeugs fernbleiben wird.
Vorteilhaft ist, dass der Energiespeicher derart geladen wird, dass der Zielladewert unmittelbar vor Eintreten der Stillstandsphase erreicht wird. Vorteilhaft ist, dass der Zielladewert auf einen erhöhten Zielladewert gesetzt wird, wenn die Dauer der zukünftigen Stillstandsphase einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Somit kann die Zeitspanne, die einer Motorsteuerung zur Verfügung steht, um im Fahrzeugstillstand Diagnosefunktionen durchzuführen, verlängert werden, wobei das Fahrzeug auch zu einem späteren Zeitpunkt auch zuverlässig gestartet werden kann.
Vorteilhaft ist, wenn der erhöhte Zielladewert 80% einer maximalen Kapazität des Energiespeichers beträgt.
Vorteilhaft ist, wenn es sich bei dem Energiespeicher um einen Akkumulator, insbesondere einen Lithium-Ionen-Akkumulator handelt. Vorteilhafter Weise handelt es sich um den Lithium-Ionen-Akku eines Niederspannungsbordnetzes des Fahrzeugs.
Vorteilhaft ist ein Computerprogramm, eingerichtet, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
Vorteilhaft sind außerdem ein Speichermedium, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist sowie eine Steuereinheit, die das Speichermedium umfasst.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Figurenliste

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das zur Durchführung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist;
2 eine schematische Darstellung von einer ersten Ladezustandskurve und einer zweiten Ladezustandskurve.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs (10), das zur Durchführung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Das Fahrzeug (10) umfasst eine Steuereinheit (12), die wiederum ein Speichermedium (13) umfasst. Das Fahrzeug (10) umfasst ferner einen Energiespeicher (14), bei dem es sich insbesondere um einen Lithium-Ionen-Akku eines Niederspannungsbordnetzes des Fahrzeugs (10) handeln kann. Das Fahrzeug (10) umfasst eine Ladevorrichtung (15), die eingerichtet ist, den Energiespeicher (14) mit elektrischer Energie zu laden. Bei der Ladevorrichtung (15) kann es sich insbesondere um einen Generator handeln, der aus einer Bewegung des Fahrzeugs (10) resultierende kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt. Das Fahrzeug (10) umfasst außerdem ein Ortungsmodul (17), bei dem es sich insbesondere um ein GPS-Ortungsmodul handeln kann sowie ein Funkmodul (18), das eingerichtet ist, eine Verbindung mit einem Funknetzwert, beispielsweise dem Internet, herzustellen.
1 zeigt außerdem schematisch einen Büroanwendungskalender (21) sowie ein Haus (22). Bei dem Haus (22) und dem Büroanwendungskalender (21) handelt es sich insbesondere um ein Haus sowie einen Büroanwendungskalender (21), die einem Besitzer bzw. Benutzer des Fahrzeugs (10) zugeordnet sind. Das Haus (22) verfügt über einen Internetzugang sowie ein Haustechnikelement, wie z.B. eine Steuereinheit einer Zentralheizung. Die Büroanwendungssoftware (21) befindet sich auf einer, zumindest zeitweise mit dem Internet verbindbaren Recheneinheit, beispielsweise einem PC.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ladezustandskurve (30) sowie einer zweiten Ladezustandskurve (32). Die erste und die zweite Ladezustandskurve (30, 32) sind dabei auf einem Koordinatensystem dargestellt, wobei eine erste mit t bezeichnete Achse eine Zeitachse darstellt und eine dazu orthogonal verlaufende zweite Achse, die mit SOC bezeichnet ist, einen Ladezustand für den Energiespeicher des Fahrzeugs darstellt. Während des Betriebs des Fahrzeugs (10) ist der Energiespeicher (14) auf einen Zielladewert von SOC_Typisch, der im dargestellten Beispiel 70% beträgt, aufgeladen. Zum Zeitpunkt 35, der den Beginn einer Stillstandsphase des Fahrzeugs (10) markiert, beginnt der Ladezustand des Energiespeichers (14) aufgrund einer Energieentnahme der Steuereinheit (12) abzusinken, bis der Ladezustand des Energiespeichers (14) zum Zeitpunkt 36 einen Wert von SOC_Min,Start, der im dagestellten Beispiel 50% beträgt, unterschreitet. Da das Fahrzeug (10) nicht mehr zuverlässig gestartet werden kann, wenn der Ladezustand des Energiespeichers (14) den Wert von 50% unterschreitet, muss spätestens zum Zeitpunkt 36 die Energieentnahme aus dem Energiespeicher (14) unterbunden werden. Dies hat gegebenenfalls einen Abbruch oder eine Nichtdurchführung von Diagnosefunktionen an dem Fahrzeug (10) zur Folge. Die erste Ladezustandskurve (30) repräsentiert ein Verhalten des Ladezustands des Energiespeichers (14), wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Energiespeicher des Fahrzeugs (10) während des Betriebs des Fahrzeugs (10) auf einen Wert von SOC_Typisch bzw. 70% aufgeladen wird. Zum Zeitpunkt 34 wird die Dauer einer zukünftigen Stillstandsphase abgeschätzt und dabei festgestellt, dass die Dauer der zukünftigen Stillstandsphase länger ist als der Abstand der Zeitpunkte 36 und 35. Der Abstand der Zeitpunkte 36 und 35 stellt einen vorgebbaren Schwellwert dar. Daraufhin wird der Zielladewert des Energiespeichers (14) auf einen erhöhten Zielladewert gesetzt. Im in 2 illustrierten Beispiel handelt es sich bei dem erhöhten Zielladewert um 80% der maximalen Speicherkapazität des Energiespeichers (14). Ab dem Zeitpunkt 35 beginnt die Stillstandsphase des Fahrzeugs (10), so dass sich der Energiespeicher (14) wiederum entlädt, bis er zum Zeitpunkt (37) nur noch zu einem Wert von SOC_Min,Start bzw. 50% geladen ist. Dieser Zusammenhang ist durch die zweite Ladezustandskurve (32) in 2 illustriert.
Die Vorhersage der Dauer der zukünftigen Stillstandsphase kann beispielsweise ausgehend von einer Ortsinformation des Fahrzeugs (10) erfolgen. Hierfür wird unter Verwendung des Ortungsmoduls (17) ein Zielort einer Fahrt des Fahrzeugs (10) bestimmt. Handelt es sich bei dem Zielort um einen Flughafen oder einen Parkplatz in der Nähe eines Flughafens, wird der Zielladewert auf den erhöhten Zielladewert gesetzt. Rechtzeitig vor Erreichen des Zielortes wird der Energiespeichers (14) des Fahrzeugs (10) auf den erhöhten Zielladewert geladen. Der Erhöhung des Zielladewertes auf einen erhöhten Zielladewert, wenn es sich bei einem Zielort des Fahrzeugs (10) um einen Flughafen oder einen benachbarten Parkplatz handelt, liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Fahrzeuge an Flughäfen oftmals über längere Zeit abgestellt werden, beispielsweise weil die Fahrzeugführer den Flughafen anfahren, um eine Reise anzutreten.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Dauer einer zukünftigen Stillstandsphase in Abhängigkeit eines gegenwärtigen Zeitpunkts und/oder von Abwesenheitsindikatoren bestimmt. Bei den Abwesenheitsindikatoren kann es sich insbesondere um Daten eines Haustechnikelementes handeln, das im Haus (22) verbaut ist. Bei einem Haustechnikelement kann es sich beispielsweise um eine geeignete Recheneinheit oder die Steuereinheit einer Zentralheizung handeln. Sowohl eine Recheneinheit des Hauses (22) als auch die Steuereinheit einer Zentralheizung des Hauses (22) verfügen gegebenenfalls über Abwesenheitsinformationen der Bewohner des Hauses (22). Planen die Bewohner des Hauses (22) eine Urlaubsreise, wird die Zentralheizung mittels der Steuereinheit für die geplante Dauer der Urlaubsreise in einen Abwesenheitsmodus versetzt. Mittels des Funkmoduls (18) kann diese Information an das Fahrzeug (10) übertragen werden und wird dort dazu verwendet, die Dauer des zukünftigen Fahrzeugstillstands auf dieselbe Zeitspanne abzuschätzen. Hierbei wird überprüft, ob der Besitzer bzw. Benutzer des Fahrzeugs (10) Bewohner des Hauses (22) ist.
Diese Abschätzung kann beispielsweise durch den gegenwärtigen Zeitpunkt validiert werden, beispielsweise dadurch, dass ermittelt wird, ob Ferienzeiten vorliegen, was die Wahrscheinlichkeit für eine längere Abwesenheit erhöht. Zusätzlich kann eine Validierung mit Ortsinformationen des Fahrzeugs (10) erfolgen. Wird anhand einer Routenführung erkannt, dass das Fahrzeug (10) einen Parkplatz in der Nähe eines Bahnhofs oder Flughafens ansteuert, kann davon ausgegangen werden, dass die Dauer der bevorstehenden Stillstandsphase mit der Dauer der Abwesenheit des Besitzers bzw. Benutzers des Fahrzeugs (10) übereinstimmt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung steht die Steuereinheit (12) mittels des Funkmoduls (18) mit einem Büroanwendungskalender (21) in Verbindung und überprüft diesen auf dort eingetragene Abwesenheitsnachrichten. Ist im Büroanwendungskalender (21) eine Abwesenheit des Besitzers bzw. Benutzers des Fahrzeugs eingetragen, kann die Dauer einer zukünftigen Stillstandsphase auf genau eben diese Abwesenheit abgeschätzt werden. Auch in diesem Fall wird der Zielladewert des Energiespeichers (14) auf den erhöhten Zielladewert gesetzt.
Im Rahmen des beschriebenen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zwar wünschenswert, den Zielladewert des Energiespeichers (14) nur dann auf einen erhöhten Zielladewert zu setzen, wenn tatsächlich eine Stillstandsphase des Fahrzeugs (10) bevorsteht, die den vorgebbaren Schwellwert überschreitet, allerdings kann der Zielladewert des Energiespeichers (14) auch dann auf den erhöhten Zielladewert gesetzt werden, wenn es hinreichend wahrscheinlich ist, dass die bevorstehende Stillstandsphase den Schwellwert überschreitet. Sollte sich die Stillstandsphase im Nachhinein als kürzer als der Schwellwert erweisen, hat dies kaum Nachteile zur Folge, da davon auszugehen ist, dass eine Erhöhung des Zielladewertes bei Anwendung des Ausführungsbeispiels des Erfindungsgemäßen Verfahrens derart selten vorgenommen wird, dass sich dies nicht negativ auf die Lebensdauer des Energiespeichers (14) auswirkt.

Claims

Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs, wobei der Energiespeicher während des Betriebs des Fahrzeugs auf einen vorgegebenen Zielladewert geladen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielladewert in Abhängigkeit einer zukünftigen Betriebssituation des Fahrzeugs gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielladewert in Abhängigkeit einer Dauer einer zukünftigen Stillstandsphase gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der zukünftigen Stillstandsphase anhand von Umgebungsdaten des Fahrzeugs vorhergesagt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsdaten eine Position des Fahrzeugs, einen gegenwärtigen Zeitpunkt und/oder Abwesenheitsindikatoren umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher derart geladen wird, dass der Zielladewert unmittelbar vor Eintreten der Stillstandsphase erreicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielladewert auf einen erhöhten Zielladewert gesetzt wird, wenn die Dauer der zukünftigen Stillstandsphase einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erhöhte Zielladewert 80% einer maximalen Kapazität des Energiespeichers beträgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Energiespeicher um einen Akkumulator handelt.
Computerprogramm, eingerichtet jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.
Steuereinheit, die das Speichermedium nach Anspruch 10 umfasst.