DE102019118415A1 - Charge duration prediction of a HV battery and motor vehicle - Google Patents

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DE102019118415A1
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Jannis Gregor
Oliver Kopp
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorhersagen einer voraussichtlichen Ladedauer einer HV-Batterie (1) eines Kraftfahrzeugs (2), aufweisend die folgenden Schritte:
- Ermitteln einer zu fahrenden Fahrtroute mittels eines Routenermittlungssystems (3) des Kraftfahrzeugs (2),
- Erfassen einer IST-Temperatur der HV-Batterie (1) mittels einer Erfassungsvorrichtung (4) des Kraftfahrzeugs (2),
- Bestimmen einer voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie (1) in Abhängigkeit der ermittelten Fahrtroute mittels einer Bestimmungsvorrichtung (5) des Kraftfahrzeugs (2),
- Bestimmen einer voraussichtlichen Batterietemperatur der HV-Batterie (1) an einer Ladesäule mittels der Bestimmungsvorrichtung (5),
- Bestimmen eines voraussichtlichen Ladezustands der HV-Batterie (1) an der Ladesäule mittels der Bestimmungsvorrichtung (5), und
- Bestimmen einer voraussichtlichen Ladedauer der HV-Batterie (1) an der Ladesäule mittels der Bestimmungsvorrichtung (5). Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (2), welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.

Figure DE102019118415A1_0000
The invention relates to a method for predicting an expected charging time of an HV battery (1) of a motor vehicle (2), comprising the following steps:
- Determination of a route to be driven by means of a route determination system (3) of the motor vehicle (2),
- Detecting an ACTUAL temperature of the HV battery (1) by means of a detection device (4) of the motor vehicle (2),
- Determination of an expected temperature development of the HV battery (1) as a function of the determined route by means of a determination device (5) of the motor vehicle (2),
- Determination of a probable battery temperature of the HV battery (1) at a charging station by means of the determination device (5),
- determining a probable state of charge of the HV battery (1) at the charging station by means of the determining device (5), and
- Determination of an expected charging time of the HV battery (1) at the charging station by means of the determination device (5). The invention also relates to a motor vehicle (2) which is designed to carry out the method according to the invention.
Figure DE102019118415A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorhersagen einer voraussichtlichen Ladedauer einer Hochvoltbatterie (HV-Batterie) eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.The present invention relates to a method for predicting an expected charging time of a high-voltage battery (HV battery) of a motor vehicle. The invention also relates to a motor vehicle which is designed to carry out a method according to the invention.

Die physikalischen Eigenschaften einer HV-Batterie sind neben einem Batteriealter von der Batterietemperatur abhängig. Ein Batterieverschleiß ist ebenfalls von der Batterietemperatur abhängig. Aus der DE 10 2017 127 029 A1 ist ein Verfahren zur Abschätzung einer Batterieerwärmung bekannt, um hieraus aus einer Mehrzahl unterschiedlicher Fahrtrouten eine Fahrtroute auszuwählen, welche für den Batterietemperaturverlauf der HV-Batterie und somit für die HV-Batterie besonders günstig ist. Eine Batterieleistungsfähigkeit, insbesondere eine Ladeleistung, der HV-Batterie ist von der Batterietemperatur abhängig. Es ist daher insbesondere die Aufgabe des Verfahrens, eine Fahrtroute auszuwählen, bei welcher die Batterietemperatur innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt, in welchem die Batterieleistungsfähigkeit besonders hoch ist.The physical properties of an HV battery depend not only on battery age but also on battery temperature. Battery wear is also dependent on the battery temperature. From the DE 10 2017 127 029 A1 A method is known for estimating a battery warming in order to select a route from a plurality of different routes which is particularly favorable for the battery temperature profile of the HV battery and thus for the HV battery. A battery capacity, in particular a charging capacity, of the HV battery depends on the battery temperature. It is therefore the task of the method in particular to select a route in which the battery temperature lies within a predetermined temperature range in which the battery capacity is particularly high.

Überdies weisen moderne Kraftfahrzeuge eine Vielzahl unterschiedlicher Fahrerassistenzsysteme auf, welche zur Unterstützung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs ausgebildet sind. Ein bekanntes Fahrerassistenzsystem ist das Navigationssystem, welches insbesondere zur Visualisierung sowie zur Planung von Fahrrouten in Abhängigkeit voreinstellbarer Routenparameter einsetzbar ist. Häufig verwendete Routenparameter sind beispielsweise die kürzeste Strecke, der schnellste Weg, die sparsamste Route oder dergleichen.In addition, modern motor vehicles have a large number of different driver assistance systems which are designed to support a driver of the motor vehicle. A known driver assistance system is the navigation system, which can be used in particular for the visualization and planning of driving routes as a function of preset route parameters. Frequently used route parameters are, for example, the shortest route, the fastest route, the most economical route or the like.

Ein weit verbreitetes Feature bei Navigationssystemen ist das Abschätzen der Ankunftszeit bzw. der zu erwartenden Fahrtdauer. Hierfür wird beispielsweise zunächst eine zu fahrende Strecke mit einer ermittelten Durchschnittsgeschwindigkeit dividiert. Für die Ermittlung der voraussichtlichen Durchschnittsgeschwindigkeit wird eine Vielzahl unterschiedlicher Streckensowie Fahrparameter berücksichtigt, wie beispielsweise Straßenart, Verkehrslage, Fahrstil des Fahrers, gewählte Fahrwerkeinstellung oder dergleichen.A widespread feature in navigation systems is the estimation of the arrival time or the expected travel time. For this purpose, for example, a route to be traveled is first divided by a determined average speed. In order to determine the expected average speed, a large number of different route and driving parameters are taken into account, such as the type of road, traffic situation, driving style of the driver, selected chassis setting or the like.

Elektrofahrzeuge haben gegenüber Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor zwei wesentliche Nachteile, die bei der Routenberechnung berücksichtigt werden müssen. Ein erster Nachteil ist, dass die Kapazität der Batterie, insbesondere bauraum-, gewichts- sowie kostenbedingt, oftmals derart begrenzt ist, dass die Reichweite eines Elektrofahrzeugs in der Regel wesentlich geringer als die Reichweite eines vergleichbaren Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor ist. Unter der Reichweite wird die Strecke verstanden, welche das jeweilige Fahrzeug bei voller HV-Batterie bzw. vollem Kraftstofftank durchschnittlich zurücklegen kann, bis ein Ladevorgang bzw. Tankvorgang erforderlich ist. Zur Bestimmung einer Fahrtdauer sind somit regelmäßige Ladepausen der HV-Batterie mit einzukalkulieren. Ein weiterer Nachteil von Elektroautos ist, dass die Ladedauer zum Aufladen der HV-Batterie wesentlich länger als das Betanken eines Kraftstofftanks dauert. Während ein leerer Kraftstofftank in einigen Sekunden vollständig befüllbar ist, kann ein kompletter Ladevorgang einer im Wesentlichen entladenen HV-Batterie an einer öffentlichen Ladesäule bis zu 4 Stunden und an einer Schnellladesäule zwischen 30 Minuten und einer Stunde dauern. Selbst die sogenannten „Supercharger“ benötigen etwa 20 Minuten, bis die HV-Batterie vollständig geladen ist. Demnach benötigt eine HV-batterie zum Befüllen in Abhängigkeit verschiedener Parameter Ladezeiten, welche ungleich größer sind und oftmals einen bedeutenden Teil der Gesamtreisedauer ausmachen können. Neben der Art der Lademittel, wie beispielsweise Gleichstrom- oder Wechselstromladevorrichtung, ist die Dauer eines Ladevorgangs auch von der Batterietemperatur abhängig. Eine effektive Ladeplanung berücksichtigt hierbei, dass ab einem bestimmten Batterieenergieinhalt („State of Charge / SOC“) eine überproportional längere Ladedauer notwendig ist. Ein Aufladen bis zu dieser Grenze (z.B. 80%) ist in deutlich kürzerer Zeit möglich. Nicht zuletzt ist die effektive Ladedauer abhängig von der Belegung der Ladestation durch weitere Fahrzeuge.Compared to motor vehicles with internal combustion engines, electric vehicles have two major disadvantages that must be taken into account when calculating the route. A first disadvantage is that the capacity of the battery, in particular due to installation space, weight and cost, is often limited in such a way that the range of an electric vehicle is generally much less than the range of a comparable motor vehicle with an internal combustion engine. The range is understood to mean the distance that the respective vehicle can cover on average with a full HV battery or full fuel tank until a charging process or refueling process is necessary. In order to determine the duration of the journey, regular charging breaks for the HV battery must be taken into account. Another disadvantage of electric cars is that it takes much longer to charge the HV battery than it does to fill up a fuel tank. While an empty fuel tank can be completely filled in a few seconds, a complete charging process of an essentially discharged HV battery at a public charging station can take up to 4 hours and at a fast charging station between 30 minutes and an hour. Even the so-called “superchargers” need around 20 minutes until the HV battery is fully charged. According to this, an HV battery needs charging times depending on various parameters, which are much longer and can often make up a significant part of the total travel time. In addition to the type of charging means, such as direct current or alternating current charging devices, the duration of a charging process also depends on the battery temperature. Effective charging planning takes into account that a disproportionately longer charging time is necessary from a certain battery energy content ("State of Charge / SOC"). Charging up to this limit (e.g. 80%) is possible in a significantly shorter time. Last but not least, the effective charging time depends on the occupancy of the charging station by other vehicles.

Nachteilig an bekannten Verfahren zur Bestimmung einer voraussichtlichen Fahrtdauer ist, dass die Ladedauer der HV-Batterie im Rahmen einer Ladedauerprognose oftmals nur grob abgeschätzt werden kann. Hieraus resultieren fehlerhaft bestimmte Fahrtdauern, welche im Laufe der Fahrt korrigiert werden müssen.The disadvantage of known methods for determining a probable journey time is that the charging time of the HV battery can often only be roughly estimated in the context of a charging time forecast. This results in incorrectly determined journey times which have to be corrected in the course of the journey.

Zur Verbesserung einer verlässlichen Routenplanung ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zum Vorhersagen einer voraussichtlichen Ladedauer einer HV-Batterie eines Kraftfahrzeugs zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Unsicherheit bei der Bestimmung der Ladedauer reduzieren und somit eine verlässlichere Ladedauerbestimmung gewährleisten.In order to improve reliable route planning, it is therefore the object of the present invention to eliminate or at least partially eliminate the disadvantages described above in a method for predicting a probable charging time of an HV battery of a motor vehicle. In particular, it is the object of the present invention to create a method and a motor vehicle which, with simple means and in a cost-effective manner, reduce uncertainty in determining the charging time and thus ensure a more reliable charging time determination.

Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Vorhersagen einer voraussichtlichen Ladedauer einer HV-Batterie eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 8 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above problem is solved by the patent claims. Accordingly, the task is performed by a method for predicting an expected charging time of an HV battery Motor vehicle with the features of independent claim 1 and by a motor vehicle with the features of independent claim 8 solved. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the method according to the invention naturally also apply in connection with the motor vehicle according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is or can always be made to each other.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Vorhersagen einer voraussichtlichen Ladedauer einer HV-Batterie eines Kraftfahrzeugs gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

  • - Ermitteln einer zu fahrenden Fahrtroute mittels eines Routenermittlungssystems des Kraftfahrzeugs,
  • - Erfassen einer IST-Temperatur der HV-Batterie mittels einer Erfassungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs,
  • - Bestimmen einer voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie in Abhängigkeit der ermittelten Fahrtroute mittels einer Bestimmungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs,
  • - Bestimmen einer voraussichtlichen Batterietemperatur der HV-Batterie an einer Ladesäule in Abhängigkeit der IST-Temperatur, der voraussichtlichen Temperaturentwicklung und der ermittelten Fahrtroute mittels der Bestimmungsvorrichtung,
  • - Bestimmen eines voraussichtlichen Ladezustands der HV-Batterie an der Ladesäule mittels der Bestimmungsvorrichtung in Abhängigkeit eines IST-Ladezustands der HV-Batterie sowie eines voraussichtlichen Energieverbrauchs bis zur Ladesäule, und
  • - Bestimmen einer voraussichtlichen Ladedauer der HV-Batterie an der Ladesäule mittels der Bestimmungsvorrichtung in Abhängigkeit des voraussichtlichen Ladezustands sowie der voraussichtlichen Batterietemperatur der HV-Batterie an der Ladesäule.
According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a method for predicting an expected charging time of an HV battery of a motor vehicle. The procedure consists of the following steps:
  • - Determination of a route to be driven by means of a route determination system of the motor vehicle,
  • - Detecting an ACTUAL temperature of the HV battery by means of a detection device of the motor vehicle,
  • - Determination of an expected temperature development of the HV battery as a function of the determined route by means of a determination device of the motor vehicle,
  • - Determination of an expected battery temperature of the HV battery at a charging station as a function of the ACTUAL temperature, the expected temperature development and the determined route by means of the determination device,
  • - Determination of a probable state of charge of the HV battery at the charging column by means of the determination device as a function of an ACTUAL state of charge of the HV battery and an expected energy consumption up to the charging column, and
  • - Determination of an expected charging time of the HV battery at the charging column by means of the determination device as a function of the expected state of charge and the expected battery temperature of the HV battery at the charging column.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Kraftfahrzeug verwendet, welches mindestens einen Elektromotor aufweist, welcher zum Vorantreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Vorzugsweise wird ein als Elektrofahrzeug ausgebildetes Kraftfahrzeug verwendet. Ebenfalls kann die Verwendung eines Hybridfahrzeugs, insbesondere eines Plug-In-Hybridfahrzeugs, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein.To carry out the method according to the invention, a motor vehicle is used which has at least one electric motor which is designed to propel the motor vehicle. A motor vehicle designed as an electric vehicle is preferably used. The use of a hybrid vehicle, in particular a plug-in hybrid vehicle, can also be provided for carrying out the method according to the invention.

Als Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zu fahrende Fahrtroute mittels des Routenermittlungssystems ermittelt. Als Routenermittlungssystem kann beispielsweise ein herkömmliches Navigationssystem verwendet werden, in welches der Fahrer des Kraftfahrzeugs einen Zielort sowie Präferenzen für Routenparameter eingibt. Das Navigationssystem ist vorzugsweise ausgebildet, präferierte Routenparameter für zukünftiges Navigieren zu speichern. Ferner ist das Navigationssystem vorzugsweise ausgebildet, einen potenziellen Zielort anhand historischer Zielortdaten vorzugschlagen.As the starting point of the method according to the invention, the route to be driven is determined by means of the route determination system. For example, a conventional navigation system into which the driver of the motor vehicle enters a destination and preferences for route parameters can be used as the route determination system. The navigation system is preferably designed to store preferred route parameters for future navigation. Furthermore, the navigation system is preferably designed to suggest a potential destination on the basis of historical destination data.

Die Fahrtroute ist eine Strecke, welche das Kraftfahrzeug voraussichtlich fahren wird, beispielsweise wenn sich der Fahrer an die Anweisungen des Navigationssystems hält. Missachtet der Fahrer die Anweisungen und kommt von der vorgegebenen Fahrtroute ab, werden vorzugsweise eine neue Fahrtroute ermittelt und die restlichen Schritte des Verfahrens auf Basis der neuen Fahrtroute weiter bzw. erneut durchgeführt.The travel route is a route which the motor vehicle is likely to travel, for example if the driver adheres to the instructions of the navigation system. If the driver disregards the instructions and deviates from the specified route, a new route is preferably determined and the remaining steps of the method are continued or carried out again on the basis of the new route.

Mittels der Erfassungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs wird die IST-Temperatur der HV-Batterie erfasst. Das Erfassen erfolgt vorzugsweise kontinuierlich oder in vorgegebenen Abständen, um beispielsweise eine Korrektur durchzuführen. Wird beispielsweise im Verlaufe des Verfahrens zu einem Zeitpunkt eine IST-Temperatur ermittelt, welche von der voraussichtlichen Temperaturentwicklung abweicht, wird die voraussichtliche Temperaturentwicklung ab diesem Zeitpunkt vorzugsweise entsprechend korrigiert. Zudem ist es bevorzugt, dass auf Basis der Abweichung das Bestimmungsverfahren zur Bestimmung der voraussichtlichen Temperaturentwicklung entsprechend angepasst wird, um zukünftige Abweichungen zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Verbesserung der Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erreichbar.The ACTUAL temperature of the HV battery is recorded by means of the recording device of the motor vehicle. The acquisition is preferably carried out continuously or at predetermined intervals, for example in order to carry out a correction. If, for example, in the course of the method, an ACTUAL temperature is determined at a point in time which deviates from the anticipated temperature development, the anticipated temperature development from this point in time is preferably corrected accordingly. In addition, it is preferred that, on the basis of the deviation, the determination method for determining the probable temperature development is adapted accordingly in order to prevent or at least reduce future deviations. In this way, a continuous improvement in the reliability of the method according to the invention can be achieved.

Mittels der Bestimmungsvorrichtung wird die voraussichtliche Temperaturentwicklung der HV-Batterie in Abhängigkeit der ermittelten Fahrtroute bestimmt. Hierbei kann beispielsweise eine historische Temperaturentwicklung der HV-Batterie beim Abfahren derselben oder einer ähnlichen Fahrtroute verwendet werden. Die Temperaturentwicklung geht von der erfassten IST-Temperatur aus, und spiegelt eine Veränderung der IST-Temperatur über die Zeit wider. Die zu erwartende Batterietemperatur hängt u.a. von der Belastung und den gegebenen Start- und Außentemperaturen ab. Ferner kann bei einer relativ schwachen Batterienutzung mit einem relativ geringen Anstieg der Batterietemperatur zu rechnen sein. Eine relativ starke Batterienutzung führt hingegen zu einem relativ stärkeren Anstieg der Batterietemperatur.The probable temperature development of the HV battery is determined by means of the determination device as a function of the determined route. Here, for example, a historical temperature development of the HV battery can be used when following the same or a similar route. The temperature development is based on the recorded ACTUAL temperature and reflects a change in the ACTUAL temperature over time. The expected battery temperature depends, among other things, on the load and the given start and outside temperatures. Furthermore, a relatively small increase in battery temperature can be expected with relatively low battery usage. A In contrast, relatively high battery usage leads to a relatively greater increase in battery temperature.

Das Ziel der Bestimmung der voraussichtlichen Temperaturentwicklung ist die Bestimmung der voraussichtlichen Batterietemperatur der HV-Batterie an der Ladesäule mittels der Bestimmungsvorrichtung. Dies erfolgt in Abhängigkeit der erfassten IST-Temperatur, der bestimmten voraussichtlichen Temperaturentwicklung entlang der ermittelten Fahrtroute und einer Position der Ladesäule bzw. der Ladesäulen entlang der ermittelten Fahrtroute. Wenn die Fahrtroute eine derartige Länge aufweist, dass mehrere Ladepausen einzulegen sind, wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise für jedes durch die Ladesäulen begrenzte Streckensegment durchgeführt, sodass auf diese Weise die Batterietemperaturen sowie Ladedauern an jeder Ladesäule bestimmt werden. Vorzugsweise wird die IST-Temperatur der HV-Batterie wiederholt erfasst und beim Bestimmen der voraussichtlichen Batterietemperatur der HV-Batterie an der Ladesäule als Korrekturwert berücksichtigt, um etwaige Abweichungen auszugleichen.The aim of determining the probable temperature development is to determine the probable battery temperature of the HV battery at the charging station by means of the determination device. This takes place as a function of the recorded ACTUAL temperature, the determined expected temperature development along the determined route and a position of the charging station or the charging stations along the determined route. If the route is of such a length that several charging breaks have to be taken, the method according to the invention is preferably carried out for each route segment delimited by the charging stations, so that the battery temperatures and charging times are determined at each charging station in this way. The ACTUAL temperature of the HV battery is preferably recorded repeatedly and taken into account as a correction value when determining the anticipated battery temperature of the HV battery at the charging station in order to compensate for any deviations.

Ferner wird mittels der Bestimmungsvorrichtung der voraussichtliche Ladezustand der HV-Batterie an der Ladesäule bestimmt. Dies erfolgt in Abhängigkeit IST-Ladezustands der HV-Batterie sowie eines voraussichtlichen Energieverbrauchs bzw. eines zeitlichen Stromverlaufs bis zur Ladesäule. Der voraussichtliche Energieverbrauch bzw. zeitliche Stromverlauf ist beispielsweise von der voraussichtlichen Fahrtroute, der Verkehrslage sowie Fahrerpräferenzen abhängig. Vorzugsweise wird der IST-Ladezustand während der Fahrt wiederholt erfasst und beim Bestimmen des voraussichtlichen Ladezustands der HV-Batterie an der Ladesäule als Korrekturwert berücksichtigt, um etwaige Abweichungen auszugleichen.Furthermore, the probable state of charge of the HV battery at the charging station is determined by means of the determination device. This takes place as a function of the actual state of charge of the HV battery as well as an expected energy consumption or a temporal flow of current up to the charging station. The anticipated energy consumption or the temporal flow of electricity depends, for example, on the anticipated route, the traffic situation and driver preferences. The ACTUAL state of charge is preferably recorded repeatedly while driving and taken into account as a correction value when determining the probable state of charge of the HV battery at the charging station in order to compensate for any deviations.

Schließlich wird mittels der Bestimmungsvorrichtung die voraussichtliche Ladedauer der HV-Batterie bestimmt. Dies erfolgt in Abhängigkeit des voraussichtlichen Ladezustands sowie der voraussichtlichen Batterietemperatur der HV-Batterie an der Ladesäule und den technischen Gegebenheiten der Ladesäule, insbesondere einer Ladeleistung und einer Ladeart. Vorzugsweise werden der voraussichtliche Ladezustand der HV-Batterie an der Ladesäule und/oder die voraussichtliche Batterietemperatur der HV-Batterie an der Ladesäule fortlaufend oder wiederholt bestimmt, sodass die Bestimmung der voraussichtlichen Ladedauer der HV-Batterie ebenfalls wiederholt oder fortlaufend durchgeführt werden kann. Auf diese Weise sind etwaige Abweichungen der voraussichtlichen Ladedauer von der tatsächlichen Ladedauer der HV-Batterie reduzierbar.Finally, the probable charging time of the HV battery is determined by means of the determination device. This takes place as a function of the expected state of charge and the expected battery temperature of the HV battery at the charging column and the technical conditions of the charging column, in particular a charging power and a charging type. The probable state of charge of the HV battery at the charging station and / or the probable battery temperature of the HV battery at the charging station are preferably determined continuously or repeatedly so that the determination of the probable charging time of the HV battery can also be carried out repeatedly or continuously. In this way, any deviations between the expected charging time and the actual charging time of the HV battery can be reduced.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Vorhersagen einer voraussichtlichen Ladedauer einer HV-Batterie eines Kraftfahrzeugs hat gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders zuverlässige Vorhersage der voraussichtlichen Ladedauer gewährleistet ist. Die Berücksichtigung des voraussichtlichen Ladezustands der HV-Batterie an der Ladesäule und der voraussichtlichen Batterietemperatur an der Ladesäule ermöglichen eine deutlich verbesserte Genauigkeit bei der Bestimmung der voraussichtlichen Ladedauer der HV-Batterie an der Ladesäule. Auf Basis dieser Vorhersage ist eine Zuverlässigkeit bei der Bestimmung einer Gesamtdauer einer Fahrtroute mittels eines Navigationssystems weiter verbesserbar, sodass eine Abweichung der Fahrtdauerprognosen von den tatsächlichen Fahrtdauern weiter reduzierbar ist.A method according to the invention for predicting a probable charging time of an HV battery of a motor vehicle has the advantage over conventional methods that a particularly reliable prediction of the probable charging time is guaranteed with simple means and in a cost-effective manner. Taking into account the probable state of charge of the HV battery at the charging station and the probable battery temperature at the charging station enable significantly improved accuracy when determining the probable charging time of the HV battery at the charging station. On the basis of this prediction, reliability in the determination of an overall duration of a route can be further improved by means of a navigation system, so that a deviation of the journey duration forecasts from the actual journey durations can be further reduced.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass die voraussichtliche Temperaturentwicklung der HV-Batterie auf Basis eines fortlaufend mit realen Fahrzeugdaten des Kraftfahrzeugs abgeglichenen Prognosemodells bestimmt wird. Das Prognosemodell kann beispielsweise ein mathematisches Modell sein. Ein solches Prognosemodell ist vorzugsweise derart ausgestaltet, die Temperaturentwicklung der HV-Batterie in Abhängigkeit mehrerer vordefinierter Einflussfaktoren abzubilden. Ausgehend von der erfassten IST-Temperatur und den ermittelten Einflussfaktoren lässt sich somit die Temperaturentwicklung der HV-Batterie mittels des Prognosemodells näherungsweise vorhersagen. Der fortlaufende Abgleich mit den realen Fahrzeugdaten, wie beispielsweise der fortlaufend ermittelten IST-Temperatur der HV-Batterie, ermöglicht eine ständige Anpassung und somit Verbesserung des Prognosemodells, sodass eine Zuverlässigkeit zukünftiger Vorhersagen der voraussichtlichen Ladedauer kontinuierlich verbessert wird. Ein derartiges, regelmäßig mit realen Messdaten abgeglichenes Prognosemodell hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine zuverlässige sowie verbesserte Prognose der voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie erstellbar ist.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a method that the probable temperature development of the HV battery is determined on the basis of a forecast model continuously compared with real vehicle data of the motor vehicle. The forecast model can be a mathematical model, for example. Such a forecast model is preferably designed in such a way that the temperature development of the HV battery is mapped as a function of several predefined influencing factors. Based on the recorded ACTUAL temperature and the determined influencing factors, the temperature development of the HV battery can thus be approximately predicted using the forecast model. The continuous comparison with the real vehicle data, such as the continuously determined actual temperature of the HV battery, enables constant adaptation and thus improvement of the forecast model, so that the reliability of future predictions of the expected charging time is continuously improved. A forecast model of this type, regularly compared with real measurement data, has the advantage that a reliable and improved forecast of the expected temperature development of the HV battery can be created with simple means and in a cost-effective manner.

Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die voraussichtliche Temperaturentwicklung der HV-Batterie mittels eines chemisch-physikalischen Simulationsmodells der HV-Batterie bestimmt wird. Das chemisch-physikalische Simulationsmodell der HV-Batterie ist ausgebildet, die reale HV-Batterie sowie die innerhalb der HV-Batterie ablaufenden chemisch-physikalischen Prozesse möglichst umfassend abzubilden. Hierbei werden beispielsweise die chemisch-physikalischen Prozesse der HV-Batterie simuliert und hieraus die voraussichtliche Temperaturentwicklung der HV-Batterie bestimmt. Vorzugsweise wird mittels des chemisch-physikalischen Simulationsmodells ebenfalls der voraussichtliche Ladezustand der HV-Batterie an der Ladesäule bestimmt. Ein chemisch-physikalisches Simulationsmodell hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine zuverlässige sowie verbesserte Prognose der voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie erstellbar ist.It is preferred according to the invention that the expected temperature development of the HV battery is determined by means of a chemical-physical simulation model of the HV battery. The chemical-physical simulation model of the HV battery is designed to map the real HV battery and the chemical-physical processes occurring within the HV battery as comprehensively as possible. Here, for example, the chemical-physical processes of the HV battery are simulated and from this the expected temperature development of the HV battery is determined. Preferably will the expected state of charge of the HV battery at the charging station is also determined by means of the chemical-physical simulation model. A chemical-physical simulation model has the advantage that a reliable and improved forecast of the expected temperature development of the HV battery can be created with simple means and in a cost-effective manner.

Weiter bevorzugt wird die voraussichtliche Temperaturentwicklung der HV-Batterie in Abhängigkeit einer voraussichtlichen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrbahnsteigungen der ermittelten Fahrtroute und/oder einer Umgebungstemperatur einer derzeitigen und/oder zukünftig eingeplanten Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt. Hierbei handelt es sich um Einflussfaktoren, welche einen direkten Einfluss auf die Beanspruchung der HV-Batterie und somit auf die Temperaturentwicklung der HV-Batterie ausüben. Die voraussichtliche Fahrzeuggeschwindigkeit ist von mehreren Faktoren abhängig, wie beispielsweise Straßenart, Verkehrslage, Lichtzeichenanlagenschaltungen, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Richtgeschwindigkeiten, Historische Fahrzeugparameter auf derselben oder einer ähnlichen Fahrtstrecke, Fahrstil des Fahrers, gewählte Fahrwerkeinstellung oder dergleichen. Verschiedene Straßenarten sind beispielsweise Autobahnen, Landstraßen, Stadtstraßen, Tempo-30-Zonen, Spielstraßen oder dergleichen. Die Verkehrslage berücksichtigt beispielsweise eine Anzahl der Verkehrsteilnehmer, Verkehrsfluss, und sonstige Beeinträchtigungen des Verkehrs, wie beispielsweise Baustellen, Hindernisse oder dergleichen. Der Fahrstil des Fahrers kann beispielsweise aus einem im Kraftfahrzeug oder einem in einer Cloud gespeicherten Fahrerprofil des Fahrers abgeleitet werden. Unterschiedliche Fahrstile ergeben sich aus dem Beschleunigungs- und Bremsverhalten, dem Rekuperationsanteil oder der üblichen Zuladung des Fahrzeugs. Beispiele für unterschiedliche Fahrstile sind aggressiv, defensiv, schnell, langsam, sportlich, bequem oder dergleichen. Aus den gewählten Fahrwerkseinstellungen des Kraftfahrzeugs kann auch abgeleitet werden, ob der Fahrer eine sportliche oder komfortable Fahrweise bevorzugt. Überdies ist die Belastung der HV-Batterie von Steigungen der Fahrbahn abhängig. Je größer die Steigung, desto größer ist eine Beanspruchung der HV-Batterie. Das gilt ebenfalls für Gefälle, wenn die HV-Batterie beispielsweise über Rekuperation geladen werden soll. Schließlich ist die Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs für die Bestimmung der voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie von Bedeutung, da ein ständiger Wärmeaustausch zwischen der Umgebung des Kraftfahrzeugs und der HV-Batterie stattfindet. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Umgebungstemperatur am Kraftfahrzeug gemessen wird. Besonders bevorzugt ist, wenn Umgebungstemperaturen entlang der Fahrtroute bereits zu einem Zeitpunkt ermittelt werden, an welchem das Kraftfahrzeug noch von dem jeweiligen Fahrtroutenabschnitt entfernt ist. Die Umgebungstemperaturen können beispielsweise als Schwarmdaten mehrerer Kraftfahrzeuge oder als Messdaten externer Messstationen entlang der Fahrtroute ermittelt werden. Auf diese Weise ist eine Umgebungstemperaturentwicklung entlang der Fahrtroute bestimmbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine zuverlässige sowie verbesserte Prognose der voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie erstellbar ist.The probable temperature development of the HV battery is furthermore preferably determined as a function of a probable vehicle speed and / or road inclines of the determined route and / or an ambient temperature of a current and / or planned future environment of the motor vehicle. These are influencing factors that have a direct influence on the stress on the HV battery and thus on the temperature development of the HV battery. The anticipated vehicle speed depends on several factors, such as the type of road, traffic situation, traffic lights, speed limits, recommended speeds, historical vehicle parameters on the same or a similar route, the driver's driving style, the selected suspension setting or the like. Different types of roads are, for example, motorways, country roads, city streets, Tempo 30 zones, play streets or the like. The traffic situation takes into account, for example, a number of traffic participants, traffic flow, and other impairments to traffic, such as construction sites, obstacles or the like. The driving style of the driver can be derived, for example, from a driver profile of the driver stored in the motor vehicle or in a cloud. Different driving styles result from the acceleration and braking behavior, the recuperation component or the usual payload of the vehicle. Examples of different driving styles are aggressive, defensive, fast, slow, sporty, comfortable or the like. From the selected chassis settings of the motor vehicle, it can also be derived whether the driver prefers a sporty or comfortable driving style. In addition, the load on the HV battery depends on the inclines of the road. The greater the gradient, the greater the stress on the HV battery. This also applies to slopes if the HV battery is to be charged using recuperation, for example. Finally, the ambient temperature of the motor vehicle is important for determining the expected temperature development of the HV battery, since there is constant heat exchange between the environment of the motor vehicle and the HV battery. It can be provided that the ambient temperature on the motor vehicle is measured. It is particularly preferred if ambient temperatures along the route are already determined at a point in time at which the motor vehicle is still away from the respective route section. The ambient temperatures can be determined, for example, as swarm data from several motor vehicles or as measurement data from external measuring stations along the route. In this way, an ambient temperature development along the route can be determined. This has the advantage that a reliable and improved forecast of the expected temperature development of the HV battery can be created with simple means and in a cost-effective manner.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bestimmung der voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie in Abhängigkeit eines von der ermittelten Fahrtroute abhängigen voraussichtlichen Batteriestromverlaufs. Zum Betreiben des Elektromotors wird elektrischer Strom von der HV-Batterie benötigt. In Abhängigkeit des voraussichtlichen Betreibens des Elektromotors wird der jeweilige Stromverlauf entlang der Fahrtroute bestimmt. Eine Berücksichtigung des voraussichtlichen Stromverlaufs hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine zuverlässige sowie verbesserte Prognose der voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie erstellbar ist.In a particularly preferred refinement of the method according to the invention, the anticipated temperature development of the HV battery is determined as a function of an anticipated battery current curve that is dependent on the determined route. Electric current is required from the HV battery to operate the electric motor. Depending on the expected operation of the electric motor, the respective current course is determined along the route. Taking the probable current profile into account has the advantage that a reliable and improved forecast of the probable temperature development of the HV battery can be created with simple means and in a cost-effective manner.

Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie auch in Abhängigkeit einer von der ermittelten Fahrtroute abhängigen voraussichtlichen Energierückgewinnung. Bei abschüssigen Strecken, bei dichtem Verkehr, an Lichtzeichenanlagen oder bei einer sportlichen Fahrweise sind häufige sowie intensive Bremsvorgänge erforderlich. Beim Bremsen wird im Rahmen des Rekuperieren mechanische Energie in elektrische Energie und Wärmeenergie umgewandelt. Die elektrische Energie wird zum Erhöhen der Reichweite sowie zum Verbessern der Energiebilanz des Kraftfahrzeugs wieder der HV-Batterie zugeführt. Dies hat einen definierten Einfluss auf die Temperaturentwicklung sowie den Ladezustand der HV-Batterie. Eine Berücksichtigung der voraussichtlichen Energierückgewinnung, insbesondere der dabei auftretenden Batterieströme, hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine zuverlässige sowie verbesserte Prognose der voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie erstellbar ist.The anticipated temperature development of the HV battery is preferably also determined as a function of an anticipated energy recovery that is dependent on the determined route. Frequent and intensive braking is required on sloping stretches, in heavy traffic, at traffic lights or when driving in a sporty manner. During braking, mechanical energy is converted into electrical energy and thermal energy as part of recuperation. The electrical energy is fed back to the HV battery in order to increase the range and to improve the energy balance of the motor vehicle. This has a defined influence on the temperature development and the state of charge of the HV battery. Taking into account the expected energy recovery, in particular the battery currents that occur, has the advantage that a reliable and improved forecast of the expected temperature development of the HV battery can be created with simple means and in a cost-effective manner.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zu fahrende Fahrtroute in Abhängigkeit von Routenparametern in mehrere Routensegmente mit unterschiedlichen Routenparametern aufgeteilt, wobei die voraussichtliche Temperaturentwicklung der HV-Batterie für jedes Routensegment separat bestimmt wird. Die einzelnen voraussichtlichen Temperaturentwicklungen der einzelnen Routensegmente lassen sich anschließend zu einer gesamten voraussichtlichen Temperaturentwicklung zusammenaddieren. Die Routensegmente werden vorzugsweise derart ausgewählt, dass zumindest ein Teil der Routensegmente gleiche oder zumindest ähnliche Routenparameter aufweisen. Bevorzugte Routenparameter sind eine voraussichtliche Geschwindigkeit und eine Steigung. Hieraus lassen sich für jedes Routensegment aus einem Geschwindigkeits-Steigungskennfeld Stromwerte der Batterie ablesen. Vorzugsweise werden innerhalb einer vordefinierten Bandbreite liegende Stromwerte in Stromklassen zusammengefasst. Zur Bestimmung des Temperaturverlaufs muss die Stromklasse mit einer Verweildauer in der jeweiligen Stromklasse bzw. mit der Länge des jeweiligen Routensegments multipliziert werden. Eine Aufteilung in mehrere Routensegmente hat den Vorteil, dass ein Rechenaufwand bei der Bestimmung der voraussichtlichen Temperaturentwicklung auf diese Weise erheblich reduzierbar ist.According to a preferred embodiment of the invention, the route to be traveled is divided into several route segments with different route parameters as a function of route parameters, the probable temperature development of the HV battery being determined separately for each route segment. The single ones Expected temperature developments of the individual route segments can then be added together to form an overall expected temperature development. The route segments are preferably selected such that at least some of the route segments have the same or at least similar route parameters. Preferred route parameters are an anticipated speed and an incline. From this, current values of the battery can be read from a speed-gradient map for each route segment. Current values lying within a predefined bandwidth are preferably combined into current classes. To determine the temperature profile, the electricity class must be multiplied by a dwell time in the respective electricity class or by the length of the respective route segment. A division into several route segments has the advantage that a computational effort in determining the probable temperature development can be reduced considerably in this way.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Kraftfahrzeug weist eine Elektromaschine zum Vorantreiben des Kraftfahrzeugs, eine HV-Batterie zum Bereitstellen elektrischer Energie für die Elektromaschine, ein Routenermittlungssystem zum Ermitteln einer zu fahrenden Fahrtroute, eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer IST-Temperatur der HV-Batterie und eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer voraussichtlichen Ladedauer der HV-Batterie auf. Erfindungsgemäß ist das Kraftfahrzeug zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a motor vehicle. The motor vehicle has an electric machine for propelling the motor vehicle, an HV battery for providing electrical energy for the electric machine, a route determination system for determining a route to be traveled, a detection device for detecting an actual temperature of the HV battery and a determination device for determining an anticipated one HV battery charging time. According to the invention, the motor vehicle is designed to carry out a method according to the invention.

Das Routenermittlungssystem ist beispielsweise als herkömmliches Navigationssystem ausgebildet, in welches ein Zielort sowie Präferenzen für Routenparameter eingebbar sind. Das Navigationssystem ist vorzugsweise ausgebildet, präferierte Routenparameter für zukünftiges Navigieren zu speichern. Ferner ist das Navigationssystem vorzugsweise ausgebildet, einen potenziellen Zielort anhand historischer Zielortdaten vorzugschlagen.The route determination system is designed, for example, as a conventional navigation system into which a destination and preferences for route parameters can be entered. The navigation system is preferably designed to store preferred route parameters for future navigation. Furthermore, the navigation system is preferably designed to suggest a potential destination on the basis of historical destination data.

Die Erfassungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs ist zum Erfassen der IST-Temperatur der HV-Batterie ausgebildet. Hierfür weist die Erfassungsvorrichtung vorzugsweise einen oder mehrere Temperatursensoren auf, welche an oder in der HV-Batterie angeordnet sind und diese vorzugsweise berühren oder zumindest über einen Wärmeleiter mit der HV-Batterie wärmeleitend gekoppelt ist. Die Erfassungsvorrichtung ist vorzugsweise zum wiederholten, insbesondere fortlaufenden, Erfassen der IST-Temperatur der HV-Batterie ausgebildet.The detection device of the motor vehicle is designed to detect the ACTUAL temperature of the HV battery. For this purpose, the detection device preferably has one or more temperature sensors which are arranged on or in the HV battery and preferably touch them or are at least coupled to the HV battery in a thermally conductive manner via a heat conductor. The detection device is preferably designed for repeated, in particular continuous, detection of the ACTUAL temperature of the HV battery.

Die Bestimmungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs ist zum Bestimmen der voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie in Abhängigkeit der ermittelten Fahrtroute ausgebildet. Überdies ist die Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen des voraussichtlichen Ladezustands der HV-Batterie an der Ladesäule ausgebildet. Schließlich ist die Bestimmungsvorrichtung ausgebildet, die voraussichtliche Ladedauer der HV-Batterie zu bestimmen.The determination device of the motor vehicle is designed to determine the expected temperature development of the HV battery as a function of the determined route. In addition, the determination device is designed to determine the probable state of charge of the HV battery at the charging station. Finally, the determination device is designed to determine the expected charging time of the HV battery.

Bei dem beschriebenen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Vorhersagen einer voraussichtlichen Ladedauer einer HV-Batterie eines Kraftfahrzeugs gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders zuverlässige Vorhersage der voraussichtlichen Ladedauer gewährleistet ist. Die Berücksichtigung des voraussichtlichen Ladezustands der HV-Batterie an der Ladesäule und der voraussichtlichen Batterietemperatur an der Ladesäule ermöglichen eine deutlich verbesserte Genauigkeit bei der Bestimmung der voraussichtlichen Ladedauer der HV-Batterie an der Ladesäule. Auf Basis dieser Vorhersage ist eine Zuverlässigkeit bei der Bestimmung einer Gesamtdauer einer Fahrtroute mittels eines Navigationssystems weiter verbesserbar, sodass eine Abweichung der Fahrtdauerprognosen von den tatsächlichen Fahrtdauern weiter reduzierbar ist.The motor vehicle described results in all of the advantages which have already been described for a method for predicting a probable charging time of an HV battery of a motor vehicle according to the first aspect of the invention. Accordingly, the motor vehicle according to the invention has the advantage over conventional motor vehicles that a particularly reliable prediction of the probable charging time is ensured with simple means and in a cost-effective manner. Taking into account the probable state of charge of the HV battery at the charging station and the probable battery temperature at the charging station enable significantly improved accuracy when determining the probable charging time of the HV battery at the charging station. On the basis of this prediction, reliability in the determination of an overall duration of a route can be further improved by means of a navigation system, so that a deviation of the journey duration forecasts from the actual journey durations can be further reduced.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
  • 2 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
A method according to the invention and a motor vehicle according to the invention are explained in more detail below with reference to drawings. They each show schematically:
  • 1 in a side view a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention, and
  • 2 in a flowchart a preferred embodiment of the method according to the invention.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 und 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are in the 1 and 2 each provided with the same reference numerals.

In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 schematisch in einer Seitenansicht abgebildet. Zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 2 sowie zum Rekuperieren weist das Kraftfahrzeug mindestens eine Elektromaschine 6 auf. Zur Bereitstellung elektrischer Energie, insbesondere zum Betreiben der Elektromaschine 6, weist das Kraftfahrzeug 2 eine HV-Batterie 1 auf. Zudem kann eine nicht dargestellte Niedervoltbatterie zum Betreiben elektrischer Komponenten des Kraftfahrzeugs 2 und/oder ein nicht dargestellter Spannungswandler zum Anpassen einer Spannung der HV-Batterie 1 auf eine Niedervoltspannung, insbesondere von 12 V, vorgesehen sein. An der HV-Batterie 1 ist eine Erfassungsvorrichtung 4 des Kraftfahrzeugs 2 zum Erfassen einer IST-Temperatur der HV-Batterie 1 angeordnet. Ferner weist das Kraftfahrzeug 2 ein Routenermittlungssystem 3 zum Erfassen einer zu fahrenden Fahrtroute auf. Das Routenermittlungssystem 3 ist vorzugsweise als Navigationssystem ausgebildet. Zum Bestimmen einer voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie 1, einer voraussichtlichen Batterietemperatur der HV-Batterie 1 an einer Ladesäule, eines voraussichtlichen Ladezustands der HV-Batterie 1 an der Ladesäule sowie einer voraussichtlichen Ladedauer der HV-Batterie 1 an der Ladesäule weist das Kraftfahrzeug 2 eine Bestimmungsvorrichtung 5 auf.In 1 is a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention 2 shown schematically in a side view. For driving the motor vehicle 2 as well as for recuperation, the motor vehicle has at least one electric machine 6th on. To provide electrical energy, in particular to operate the electric machine 6th , instructs the motor vehicle 2 a HV battery 1 on. In addition, a low-voltage battery, not shown, can be used to operate electrical components of the motor vehicle 2 and / or one not shown Voltage converter for adapting a voltage of the HV battery 1 to a low voltage, in particular 12 V, be provided. On the HV battery 1 is a detection device 4th of the motor vehicle 2 for recording an ACTUAL temperature of the HV battery 1 arranged. Furthermore, the motor vehicle 2 a route determination system 3 for detecting a route to be traveled on. The route determination system 3 is preferably designed as a navigation system. To determine an expected temperature development of the HV battery 1 , an expected battery temperature of the HV battery 1 at a charging station, an expected state of charge of the HV battery 1 at the charging station and an estimated charging time for the HV battery 1 at the charging station points the motor vehicle 2 a determining device 5 on.

2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Ablaufdiagramm. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird mittels des Routenermittlungssystems 3 die zu fahrenden Fahrtroute ermittelt. Das kann beispielsweise durch manuelle Eingabe der Route durch den Fahrer oder auf Basis vordefinierter bzw. vom Fahrer vorgegebener Routenpräferenzen in Verbindung mit einer Zielortangabe durch den Fahrer erfolgen. Ebenfalls können bei der Ermittlung der Fahrtroute weitere Faktoren, wie beispielsweise Verkehrslage, Straßenzustand, Wetter oder dergleichen berücksichtigt werden. In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird mittels der Erfassungsvorrichtung 4 die IST-Temperatur der HV-Batterie 1 und vorzugsweise die aktuelle Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs 2 erfasst. Dies kann beispielsweise mittels eines Temperatursensors der Erfassungsvorrichtung 4 erfolgen, welcher an oder in der HV-Batterie 1 angeordnet ist. Vorzugsweise wird eine zukünftige Umgebungstemperatur, insbesondere ein Umgebungstemperaturverlauf entlang einer geplanten Fahrtroute des Kraftfahrzeugs 2 ermittelt. Dies kann beispielsweise durch Auswertung von Wetterdaten, insbesondere Schwarmdaten anderer Kraftfahrzeuge 2, erfolgen. In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird mittels der Bestimmungsvorrichtung 5 die voraussichtliche Temperaturentwicklung der HV-Batterie 1 bestimmt. Dies erfolgt zumindest in Abhängigkeit der ermittelten Fahrtroute, insbesondere von Steigungen, Straßenarten oder dergleichen, und vorzugsweise in Abhängigkeit weiterer Einflussfaktoren, wie beispielsweise eines Fahrstils des Fahrers und/oder einer Umgebungstemperatur entlang der Fahrtroute und/oder einer Verkehrslage. 2 shows a preferred embodiment of the method according to the invention schematically in a flow chart. In a first process step 100 is by means of the route determination system 3 the route to be traveled is determined. This can be done, for example, by manually entering the route by the driver or on the basis of predefined route preferences or route preferences specified by the driver in conjunction with a destination specification by the driver. Further factors, such as the traffic situation, road condition, weather or the like, can also be taken into account when determining the route. In a second process step 200 is by means of the detection device 4th the ACTUAL temperature of the HV battery 1 and preferably the current ambient temperature of the motor vehicle 2 detected. This can be done, for example, by means of a temperature sensor of the detection device 4th take place on or in the HV battery 1 is arranged. A future ambient temperature, in particular an ambient temperature profile along a planned travel route of the motor vehicle, is preferably used 2 determined. This can be done, for example, by evaluating weather data, in particular swarm data from other motor vehicles 2 , respectively. In a third process step 300 is by means of the determining device 5 the expected temperature development of the HV battery 1 certainly. This takes place at least as a function of the determined route, in particular inclines, road types or the like, and preferably as a function of further influencing factors, such as a driving style of the driver and / or an ambient temperature along the route and / or a traffic situation.

In einem vierten Verfahrensschritt 400 wird mittels der Bestimmungsvorrichtung 5 die voraussichtliche Batterietemperatur der HV-Batterie 1 an der Ladesäule bestimmt. Dies erfolgt in Abhängigkeit der IST-Temperatur, der voraussichtlichen Temperaturentwicklung und der Position mindestens einer Ladesäule auf der ermittelten Fahrtroute. In einem fünften Verfahrensschritt 500 wird mittels der Bestimmungsvorrichtung 5 der voraussichtliche Ladezustand der HV-Batterie 1 an der Ladesäule bestimmt. Dies erfolgt in Abhängigkeit des IST-Ladezustands der HV-Batterie sowie des voraussichtlichen Stromverlaufs bis zur Ladesäule und vorzugsweise in Abhängigkeit der voraussichtlichen Stromgeneration durch Rekuperieren bis zur Ladesäule. In einem sechsten Verfahrensschritt 600 wird mittels der Bestimmungsvorrichtung 5 die voraussichtliche Ladedauer der HV-Batterie 1 an der Ladesäule bestimmt. Dies erfolgt in Abhängigkeit des voraussichtlichen Ladezustands sowie der voraussichtlichen Batterietemperatur der HV-Batterie 1 an der Ladesäule.In a fourth process step 400 is by means of the determining device 5 the expected battery temperature of the HV battery 1 determined at the charging station. This takes place as a function of the ACTUAL temperature, the expected temperature development and the position of at least one charging station on the determined route. In a fifth process step 500 is by means of the determining device 5 the expected state of charge of the HV battery 1 determined at the charging station. This takes place as a function of the actual state of charge of the HV battery as well as the probable course of current up to the charging station and preferably depending on the probable generation of electricity through recuperation up to the charging station. In a sixth step 600 is by means of the determining device 5 the expected charging time of the HV battery 1 determined at the charging station. This takes place depending on the expected state of charge and the expected battery temperature of the HV battery 1 at the charging station.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
HV-BatterieHV battery
22
KraftfahrzeugMotor vehicle
33
RoutenermittlungssystemRoute determination system
44th
ErfassungsvorrichtungDetection device
55
BestimmungsvorrichtungDetermining device
66th
Elektromaschine Electric machine
100100
erster Verfahrensschrittfirst procedural step
200200
zweiter Verfahrensschrittsecond process step
300300
dritter Verfahrensschrittthird process step
400400
vierter Verfahrensschrittfourth procedural step
500500
fünfter Verfahrensschrittfifth procedural step
600600
sechster Verfahrensschrittsixth process step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017127029 A1 [0002]DE 102017127029 A1 [0002]

Claims (8)

Verfahren zum Vorhersagen einer voraussichtlichen Ladedauer einer HV-Batterie (1) eines Kraftfahrzeugs (2), aufweisend die folgenden Schritte: - Ermitteln einer zu fahrenden Fahrtroute mittels eines Routenermittlungssystems (3) des Kraftfahrzeugs (2), - Erfassen einer IST-Temperatur der HV-Batterie (1) mittels einer Erfassungsvorrichtung (4) des Kraftfahrzeugs (2), - Bestimmen einer voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie (1) in Abhängigkeit der ermittelten Fahrtroute mittels einer Bestimmungsvorrichtung (5) des Kraftfahrzeugs (2), - Bestimmen einer voraussichtlichen Batterietemperatur der HV-Batterie (1) an einer Ladesäule in Abhängigkeit der IST-Temperatur, der voraussichtlichen Temperaturentwicklung und der Position mindestens einer Ladesäule auf der ermittelten Fahrtroute mittels der Bestimmungsvorrichtung (5), - Bestimmen eines voraussichtlichen Ladezustands der HV-Batterie (1) an der Ladesäule mittels der Bestimmungsvorrichtung (5) in Abhängigkeit eines IST-Ladezustands der HV-Batterie (1) sowie eines voraussichtlichen Energieverbrauchs bis zur Ladesäule, und - Bestimmen einer voraussichtlichen Ladedauer der HV-Batterie (1) an der Ladesäule mittels der Bestimmungsvorrichtung (5) in Abhängigkeit des voraussichtlichen Ladezustands sowie der voraussichtlichen Batterietemperatur der HV-Batterie (1) an der Ladesäule.Method for predicting an expected charging time of an HV battery (1) of a motor vehicle (2), comprising the following steps: - Determination of a route to be driven by means of a route determination system (3) of the motor vehicle (2), - Detecting an ACTUAL temperature of the HV battery (1) by means of a detection device (4) of the motor vehicle (2), - Determination of an expected temperature development of the HV battery (1) as a function of the determined route by means of a determination device (5) of the motor vehicle (2), - Determination of a probable battery temperature of the HV battery (1) at a charging station as a function of the ACTUAL temperature, the probable temperature development and the position of at least one charging station on the determined route by means of the determining device (5), - Determination of an anticipated state of charge of the HV battery (1) at the charging station by means of the determination device (5) as a function of an ACTUAL state of charge of the HV battery (1) and an anticipated energy consumption up to the charging station, and - Determination of an expected charging time of the HV battery (1) at the charging station by means of the determining device (5) as a function of the expected state of charge and the expected battery temperature of the HV battery (1) at the charging station. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die voraussichtliche Temperaturentwicklung der HV-Batterie (1) auf Basis eines fortlaufend mit realen Fahrzeugdaten des Kraftfahrzeugs (2) abgeglichenen Prognosemodells bestimmt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the expected temperature development of the HV battery (1) is determined on the basis of a forecast model that is continuously compared with real vehicle data of the motor vehicle (2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die voraussichtliche Temperaturentwicklung der HV-Batterie (1) mittels eines chemisch-physikalischen Simulationsmodells der HV-Batterie (1) bestimmt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the expected temperature development of the HV battery (1) is determined by means of a chemical-physical simulation model of the HV battery (1). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die voraussichtliche Temperaturentwicklung der HV-Batterie (1) in Abhängigkeit einer voraussichtlichen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrbahnsteigungen der ermittelten Fahrtroute und/oder einer Umgebungstemperatur einer Umgebung des Kraftfahrzeugs (2) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the expected temperature development of the HV battery (1) is determined as a function of an expected vehicle speed and / or road gradient of the determined route and / or an ambient temperature of the surroundings of the motor vehicle (2). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie (1) in Abhängigkeit eines von der ermittelten Fahrtroute abhängigen voraussichtlichen Batteriestromverlaufs erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the probable temperature development of the HV battery (1) takes place as a function of a probable battery current course which is dependent on the determined route. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der voraussichtlichen Temperaturentwicklung der HV-Batterie (1) in Abhängigkeit einer von der ermittelten Fahrtroute abhängigen voraussichtlichen Energierückgewinnung erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the probable temperature development of the HV battery (1) takes place as a function of an probable energy recovery which is dependent on the determined route. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu fahrende Fahrtroute in Abhängigkeit von Routenparametern in mehrere Routensegmente mit unterschiedlichen Routenparametern aufgeteilt wird, wobei die voraussichtliche Temperaturentwicklung der HV-Batterie (1) für jedes Routensegment separat bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the route to be traveled is divided into several route segments with different route parameters as a function of route parameters, the expected temperature development of the HV battery (1) being determined separately for each route segment. Kraftfahrzeug (2), aufweisend eine Elektromaschine (6) zum Vorantreiben des Kraftfahrzeugs (2), eine HV-Batterie (1) zum Bereitstellen elektrischer Energie für die Elektromaschine (6), ein Routenermittlungssystem (3) zum Ermitteln einer zu fahrenden Fahrtroute, eine Erfassungsvorrichtung (4) zum Erfassen einer IST-Temperatur der HV-Batterie (1) und eine Bestimmungsvorrichtung (5) zum Bestimmen einer voraussichtlichen Ladedauer der HV-Batterie (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (2) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.Motor vehicle (2), having an electric machine (6) for propelling the motor vehicle (2), an HV battery (1) for providing electrical energy for the electric machine (6), a route determination system (3) for determining a route to be driven, a Detection device (4) for detecting an ACTUAL temperature of the HV battery (1) and a determination device (5) for determining an expected charging time of the HV battery (1), characterized in that the motor vehicle (2) for performing a method according to one of the preceding claims is formed.
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