WO2013182382A2 - Verfahren zur steuerung des ladebetriebs in einem elektro-kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur steuerung des ladebetriebs in einem elektro-kraftfahrzeug Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the charging operation of an electric motor associated battery in an electric motor vehicle and an electric motor vehicle.
  • Electric motor vehicles often also referred to as electric vehicles for short, are already known in the prior art. In contrast to conventional motor vehicles they are not operated by an internal combustion engine, but by an electric motor which is powered by a battery, in particular a high-voltage battery, as energy storage.
  • the invention is therefore based on the object to provide a way to control the charging operation of the battery so that with sufficient available energy in the battery still increases the life of the battery, in particular optimized.
  • the invention provides that in a method of the type mentioned above, located below a maximum state of charge of the battery Zielladeschreib is determined in response to an at least partially related to an immediately operating section operating forecast information of the motor vehicle and charging the battery is limited to the Zielladeschreib , So it is proposed an optimized operation management for a battery, of which also a battery pack should be included, in terms of the life of the battery.
  • the calendar aging of the battery strongly depends on the instantaneous voltage or the current state of charge of the battery. This applies in particular to lithium-ion batteries or cells with oxide cathodes.
  • the aging is correlated with the state of charge of the energy store or of the individual cell. Basically, it can be said that the higher the state of charge of the battery, in particular so the higher the voltage of the battery, the higher the aging of the battery is.
  • cycle depth that is, the electrical energy taken from the battery or discharged into the battery per discharge / charge process. If this is reduced, then a higher number of cycles (and thus a longer service life) can be realized. This is disproportionate, d. that is, the total electrical energy turnover through the battery over the lifetime increases significantly with less cycle depth.
  • the present invention proposes that the battery is not always charged to a maximum state of charge, which is usually definable by certain conditions, but the charge of the battery is limited to a below the maximum state of charge target charge state, if it can be determined that a larger amount of energy in view of the now following operation of the motor vehicle is no longer required.
  • an operating prediction information is evaluated, which relates in particular, but not necessarily completely, to an immediately imminent operating section, so that information about the energy quantity actually required in the near future and hence a target charge state can be derived therefrom. that can.
  • an operating section may, in particular, be understood as an operating section concluded with a renewed charging process (mains charging process), in particular an operating section concluded with a renewed charging process at a charging station.
  • mains charging process mains charging process
  • an operating section concluded with a renewed charging process at a charging station In this type of imminent operating sections in particular a use of the motor vehicle for the driving operation is given. It is also conceivable, however, an imminent operation section, which concerns a stay at the charging station until a further trip, which will be discussed in more detail below.
  • the upcoming operating section may be a section in which the motor vehicle is not used for a certain time.
  • the method according to the invention thus makes it possible to extend the service lives of batteries, in particular with regard to calendar aging, but also with regard to cycle aging.
  • additional information is used to enable the durability of the battery-friendly operating strategy.
  • the target charge state is determined as an energy requirement determined plus a safety value for the immediately preceding operating section completed with a recharging process. If, for example, it is known that the motor vehicle will travel a certain distance, a previously at least approximately known amount of energy, the energy requirement, is required for this. This energy is therefore minimal required to cover the distance can.
  • the invention proposes to use a safety margin in the form of, for example, fixed safety value, which gives the operator of the motor vehicle psychological security to meet the requirements of his driving requirements. It is conceivable In addition to a fixed, predetermined safety value, however, it is also possible to use a safety value which depends on the energy requirement, for example to set a percentage. On this basis, the target charge state up to which the battery is charged to the maximum is determined.
  • the target charge state is also determined taking into account regenerative components of the immediately preceding operating section, in particular with regard to an energy absorption capability of the battery.
  • a regenerative operation of the motor vehicle for example when driving downhill, in which electrical energy is generated via the electric generator, must be taken into account.
  • this can be done not only with regard to an energy requirement for a certain route, but also with regard to the capacity of the battery itself.
  • a motor vehicle is initially regeneratively charged at the beginning of the operating section, for example, by driving down a mountain and generating electricity accordingly.
  • the state of charge of the battery at the beginning must not be 100%, thus correspond to the maximum charge state. Rather, depending on the amount of current to be injected and the amount of energy to be injected, a state of charge must be selected (the target charge state) that allows the supply of the predicted amount of energy at the expected current. In this way, even a double optimization of the charging operation of the battery is possible, because on the one hand, the Ziellade- state in the state is lower than the maximum state of charge, on the other hand, it ensures that the energy generated by regenerative feed can be largely absorbed by the battery as energy storage , In a further advantageous embodiment of the present invention can be provided that the Zielladeschreib is also determined or adjusted depending on an outside temperature.
  • a higher Zielladeschreib is determined.
  • the battery can be chosen and set differently, because it is taken into account the realization that with the same drive performance (operating performance) a larger amount of energy at lower outside temperature is needed. This is based on the one hand in the internal resistance of the battery, after an increase in the internal resistance causes higher losses and the like.
  • a lower power to the drive in particular the electric motor
  • the lower turn-off voltage of the battery is reached faster.
  • a value for the energy requirement per actual driven kilometer is adjusted as a function of the outside temperature, but other possibilities are also conceivable for adapting the target load state to the outside temperature, for example by subsequently adapting a calculation result and like.
  • the outside temperature can be determined via a measuring device of the motor vehicle itself. A value derived from a previous journey and recorded there by measurement can also be used. However, it is also conceivable to use other sources of information, for example if the motor vehicle has access to data of an external measuring device or even, at least during the connection to a charging station, is connected to a network, in particular the Internet. Then, in general, an expected or current outside temperature can be called up via a communication connection from an external information source, in particular the Internet. In this case, a statement about the expected outside temperature can be derived from a weather forecast or other prediction and transmitted to the battery controller.
  • Such a measuring device can be calibrated accordingly whenever the maximum state of charge or a minimum state of charge is reached in order to avoid cumulative errors in operation as far as possible.
  • the ampere-hour meter is the simplest type of energy balancing in a battery.
  • batteries in which such a meter can be used as a central element are batteries with iron phosphate cathodes or titanate cathodes.
  • other possibilities known in the prior art for determining a current state of charge in the method according to the invention can of course also be used.
  • the operation prediction information can be determined in different ways in the context of the present invention. For example, it is conceivable that the operation prediction information is determined from an input by an operator of the motor vehicle. In this case, so is one
  • the battery of the motor vehicle is gently, for example, not completely charged, so that the life is extended.
  • the operating prediction information is determined from operating data of the past and / or operating data about planned journeys. In this case, therefore, the history and / or planning information is evaluated in order to make predictions for the future.
  • the operating prediction information is determined by inputting a predetermined operating scenario by an operator or is determined from a predetermined by a user to be traveled route, in particular using navigation data of a navigation system.
  • a user it is possible for a user to specify a rough, in particular predefined, usage scenario for the next operating section, for example an approximate route or the like.
  • the user for example, on a man-machine interface, several options can be offered.
  • the operating forecast information is determined from a route to be traveled by a user.
  • a navigation system can provide further information, for example about inclines and slopes, in order to enable an even more accurate evaluation with regard to the destination charge state.
  • estimates are already known, for example, from the field of range calculation based on navigation data in principle.
  • the operating data of the past are analyzed for recurrent consumption patterns, in particular daily and / or weekly and / or monthly repeating journeys and / or consumption. So it can be provided a logic that is a normal Operating state, for example, weekday dependent, from the history, the operating data, predict by performing appropriate analysis with respect to temporal patterns.
  • the operating data for daily and / or weekly and / or monthly repeating journeys and / or other journeys planned for a particular appointment to be called up via a communication connection, in particular the Internet, from a source external to the motor vehicle, in particular a calendar application .
  • a communication connection in particular the Internet
  • external information source can be used, in particular communication links to the Internet, which exist in general or during the charging operation.
  • a link with a personal calendar application, ie software, of the user is possible to determine information about past and planned trips. This can be done from direct entries, but also by deriving, for example, the existence of appointments at certain locations.
  • a period comprehensive holiday information is determined, in particular by operating at least one operating element by an operator of the motor vehicle.
  • a specific operating prediction information which indicates that the motor vehicle remains at the charging station for a certain period of time, so that the charging and, in particular, unloading operation can be adapted in this knowledge.
  • a predetermined charge state which lies between the maximum charge state and a minimum charge state, in particular amounts to exactly half of the maximum charge state, is used as the destination charge state in the presence of holiday information.
  • the battery is thus, if a use of the motor vehicle for driving is not provided anyway, spent in a medium state of charge as Zielladeschreib in which it is exposed to a much lower aging than the maximum state of charge.
  • the battery is held in the mid-charge state, there is no danger of massive damage to the battery, for example due to a deep discharge in the empty state of the battery.
  • the state of charge of the battery falls below a minimal charge state, in particular, the battery voltage below a minimum voltage, it can lead to irreparable damage to the cells, which makes replacement of the cell or battery necessary, and the like. Such a risk is avoided in the "holiday business" described here.
  • the battery is operated to a power supply connected to a supporting energy supply and / or energy consumption, the state of charge of Battery remains within a predetermined target interval. If, therefore, a battery with bidirectional network connection is present, the presence of the non-use or holiday information can cause the battery to be (increasingly) used for network services for the given period of time.
  • a battery control device with a control unit of the charging station can be provided in the context of an extended battery management.
  • attention is paid to an optimum range of the state of charge, which can be determined as a function of the battery chemistry.
  • the battery in this state can perform or record the highest possible power in both directions.
  • a target interval between 10 to 40% of the maximum charge state and 50 to 95% of the maximum charge state, preferably between 20 to 30% of the maximum charge state and 60 to 90% of the maximum charge state, depending on the battery, its chemical electrode composition and thus their aging behavior.
  • the control can be such that the state of charge of the battery always moves between 20 and 70% of the maximum state of charge.
  • the input of the non-use information as operating prediction information is expediently linked to the actuation of at least one operating element by an operator of the motor vehicle, so that such an operating element may for example be referred to as a "holiday button.”
  • a very user-friendly in an expedient embodiment of the invention, it is provided that, in the case of a further operating prediction information relating to an operating section after the period of non-use information, the Battery is loaded at the end of the period of time to one of the further operation prediction information corresponding Zieliellschreib.
  • the battery is then brought back into a state in which it is suitably charged in order to fulfill a subsequent operating section as desired. If such further operation prediction information is not present, it can generally be provided that, at the end of the time duration, the battery is brought into a state in which it is held at the upper end of the optimal state of charge window, for which purpose a final charge state value can be fixed or determined.
  • the "holiday button" functionality described here can also be used, for example, for a public holiday, a weekend or the like.
  • the invention also relates to a motor vehicle, comprising an electric motor, a battery associated therewith and a control unit which controls the charging operation of the battery and which is designed to carry out the method according to the invention. All statements relating to the method according to the invention can be analogously transferred to the motor vehicle according to the invention, with which therefore the advantages of the present invention can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention
  • Fig. 2 is a flowchart of the method according to the invention
  • Fig. 3 is a flow chart in the presence of a holiday information as operation prediction information.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of an inventive
  • Motor vehicle 1 This is an electric vehicle
  • the operation of the battery 3, in particular the charging operation, is controlled by a battery control unit 6, which can also receive data from other vehicle systems, with a navigation system 7, an outside temperature sensor 8 and a human-machine interface 9 (MMI) being shown here by way of example.
  • the battery control device 6 is designed to carry out the method according to the invention, thus limiting the state of charge of the battery 3 to a target charge state, which is selected as a function of operating prediction information, which will now be explained in more detail with reference to FIG.
  • the operating prediction information is first determined in a step 10. This contains in particular a statement about which operating section follows the charge now to be made. Once this is known, it can be determined from a ZielladeSullivan, which is based in particular on the actual energy required, thus optimizing the charging operation without functionality restriction to a maximum service life of the battery 3 out.
  • the operating prediction information can be obtained in different ways, for example due to an input by an operator of the motor vehicle 1, in particular via the
  • Operating prediction information can be determined, for example, based on a selection of a usage scenario, which is described for example by a desired range of coverage. Such range range can then be assigned a Zielladeschreib, which is based on the upper end of the range. A more accurate calculation is possible if the operating prediction information is information about a journey to be carried out, in particular a route to be covered, until the next charging option.
  • inputs from the operator into the navigation system 7 can be inferred, so that an energy demand in the manner of a range determination can be determined taking into account further navigation data of the navigation system 7 to determine the destination charge state.
  • an automatic evaluation of operating data of the past by the battery control device 6 is performed.
  • An analysis is carried out on temporal patterns, in particular on recurrent energy consumption patterns, which can be repeated daily, weekly or monthly, for example.
  • recurrent energy consumption patterns which can be repeated daily, weekly or monthly, for example.
  • a data retrieval allows, with an (electronic) calendar, ie a calendar application, as operating data reference data for daily trips, planned additional trips on special days and other information required range are obtained. Pairing with a calendar can continue to give data over months and seasons. This can be concluded that an outside temperature and other operating conditions that could have an influence on the required state of charge of the battery. Furthermore, the above outdoor temperature and weather information can be further pre-Zized via coupling with a weather forecast and / or other information source, for example via the Internet.
  • the current operating prediction and the current Zielladeschreib a user in particular via the man-machine interface 9, can be brought to the knowledge, so that it has a manual intervention option and can enter, for example, deviations from automatically determined operating prediction information and thus make appropriate adjustments. For example, an operator may set an increased range request. The operator stays so
  • the destination load state is then determined from the operation prediction information.
  • other parameters can be taken into account, which will be discussed below.
  • the determination can be a simple assignment, but it is also possible for a more complicated calculation to take place in the battery control device 6.
  • the destination load state as already indicated, can be determined as the energy requirement determined for the route plus a safety value, in particular a fixed safety value. Expected energy requirements can of course also be determined in other contexts, for example from past operating data and the like.
  • the use of a safety value is intended to provide psychological safety and to ensure that in each case the operating section is performed until recharging can be.
  • the calculation of the destination load state also takes into account regenerative shares of the imminent operating section. While these can already be included in an energy requirement, for example derived from inclination data, in their entirety, they can also be taken into account elsewhere, for example by ensuring that there is basically sufficient storage capacity of the battery 3 for energy recovered in phases of regenerative braking , For example, if the next trip starts with a downhill run, energy will be generated from renewable sources.
  • the destination charge state can now be determined so that in any case enough storage capacity of the battery 3 is available in order to be able to absorb the amount of energy obtained there.
  • Another parameter which is taken into account in determining the target charge state in this exemplary embodiment is the outside temperature gained, for example, via the outside temperature sensor 8, since this also has an influence on the energy consumption.
  • the outside temperature can be taken into account, for example, by adjusting an energy value per kilometer, but in any case it is provided that a higher energy demand is estimated as the outside temperature decreases, and thus a higher target charge state is determined, which reduces the effects of lower outside temperature, for example the higher internal resistance and lower power output to the electric motor 2, bill.
  • step 12 it is checked during the charging process, whether the Zielladeschreib is already reached. If this is not the case, charging is continued, step 13. However, when the target charge state is reached, the charge process is aborted, step 14, which means the state of charge of the battery 3 is limited to the destination load state. In this way, excessive charge states are avoided, so that the life of the battery 3 increases.
  • a special operating prediction information which can be determined in step 10, in particular by user input, is the holiday information. This indicates that the motor vehicle 1 is not required for the driving operation for a certain time period which can likewise be entered. It remains connected to the charging station 5 during this time. If such holiday information is present, several activation actions are provided according to the invention, which are explained in greater detail by FIG. 3, the box 15 indicating the present holiday information.
  • Step 16 relates to the determination of the target charge state, in the present case a mean target charge state (center charge state) being set as 50% of the maximum charge state. This ensures that battery aging is significantly reduced.
  • step 17 Somewhat modified is the procedure in step 17, namely, when the battery 3 is connected via the charging station 5 to the power supply, that this, for example, via a control unit of the charging station 5, can also retrieve energy from the battery 3.
  • the medium charge state is at least temporarily canceled and the restriction is realized in that the charge state of the battery 3 has to move within a target interval, in this embodiment between 20% and 70% of the maximum charge state, so that there is also a restriction here that increases the life of the battery 3 after charging states near the maximum state of charge are avoided.
  • a higher target charge state is again sought which can correspond to a fixed destination charge state closer to the maximum charge state, but can also reason of information about a subsequent operating section, such as a route to be traveled, can be selected.
  • the control of the charging process via the battery control unit 6 is then carried out so that with the completion of the period of time the new Zielladeschreib is reached.

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Abstract

Verfahren zur Steuerung des Ladebetriebs einer einem Elektromotor (2) zugeordneten Batterie (3) in einem Elektro-Kraftfahrzeug (1), wobei ein unterhalb eines Maximalladezustands der Batterie (3) liegender Zielladezustand in Abhängigkeit einer wenigstens teilweise auf einen unmittelbar bevorstehenden Betriebsabschnitt bezogenen Betriebsvorhersageinformation des Kraftfahrzeugs (1) ermittelt wird und ein Aufladen der Batterie (3) auf den Zielladezustand begrenzt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Steuerung des Ladebetriebs in einem Elektro- Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Ladebetriebs einer einem Elektromotor zugeordneten Batterie in einem Elektro-Kraftfahrzeug sowie ein Elektro-Kraftfahrzeug . Elektro-Kraftfahrzeuge , häufig auch kurz als Elektrofahrzeuge bezeichnet, sind im Stand der Technik bereits bekannt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftfahrzeugen werden sie nicht durch einen Verbrennungsmotor, sondern durch einen Elektromotor betrieben, der von einer Batterie, insbesondere einer Hochspannungsbatterie, als Energiespeicher gespeist wird.
Ein wichtiges Thema bei solchen Elektro-Kraftfahrzeugen ist die Reichweite, weswegen versucht wird, Batterien mit immer größeren Kapazitäten zu schaffen, um die Reichweite von
Elektro-Kraftfahrzeugen möglichst zu erhöhen. Mit dem Wunsch nach einer möglichst maximalen Reichweite geht jedoch auch eine starke Belastung der Batterie einher, nachdem ein hoher Ladezustand der Lebensdauer abträglich ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, den Ladebetrieb der Batterie so zu steuern, dass bei hinreichender verfügbarer Energie in der Batterie dennoch die Lebensdauer der Batterie erhöht, insbesondere optimiert, wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein unterhalb eines Maximalladezustands der Batterie liegender Zielladezustand in Abhängigkeit einer wenigstens teilweise auf einen unmittelbar bevorstehenden Betriebsabschnitt bezogenen Betriebsvorhersageinformation des Kraftfahrzeugs ermittelt wird und ein Aufladen der Batterie auf den Zielladezustand begrenzt wird. Vorgeschlagen wird also eine optimierte Betriebsführung für eine Batterie, wobei hiervon auch ein Batteriepack umfasst sein soll, im Hinblick auf die Lebensdauer der Batterie. Er- kannt wurde, dass die kalendarische Alterung der Batterie stark von der momentanen Spannung bzw. dem momentanen Ladezustand der Batterie abhängt. Dies gilt insbesondere für Lithium-Ionen-Batterien oder Zellen mit Oxidkathoden. Jedoch gilt auch im Allgemeinen, dass die Alterung mit dem Ladezu- stand des Energiespeichers bzw. der Einzelzelle korreliert ist. Grundsätzlich kann dabei gesagt werden, dass je höher der Ladezustand der Batterie ist, insbesondere also auch je höher die Spannung der Batterie ist, desto höher auch die Alterung der Batterie ist.
Ebenso ist zu beachten, dass eine Zyklenalterung bei Batterien besteht, die von der sogenannten Zyklentiefe abhängig ist, das bedeutet, der pro Entlade-/Ladevorgang aus der Batterie entnommenen bzw. in die Batterie zugeführten elektri- sehen Energie. Wird diese reduziert, so kann eine höhere Zyklenzahl (und mithin eine höhere Lebensdauer) realisiert werden. Diese ist überproportional, d. h., der gesamte Umsatz an elektrischer Energie durch die Batterie über die Lebensdauer steigt mit geringerer Zyklentiefe deutlich an.
Konsequenterweise schlägt die vorliegende Erfindung vor, dass die Batterie nicht immer auf einen Maximalladezustand aufgeladen wird, der üblicherweise durch bestimmte Bedingungen definierbar ist, sondern die Ladung der Batterie auf einen un- terhalb des Maximalladezustands liegenden Zielladezustand begrenzt wird, wenn ermittelt werden kann, dass eine größere Energiemenge im Hinblick auf den nun folgenden Betrieb des Kraftfahrzeugs nicht mehr erforderlich ist. Hierzu wird eine Betriebsvorhersageinformation ausgewertet, die sich insbeson- dere, jedoch nicht zwangsläufig vollständig, auf einen unmittelbar bevorstehenden Betriebsabschnitt bezieht, so dass eine Information über die tatsächlich demnächst benötigte Energiemenge und mithin einen Zielladezustand daraus abgeleitet wer- den kann. Unter einem Betriebsabschnitt kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein mit einem erneuten Ladevorgang (Netzladevorgang) abgeschlossener Betriebsabschnitt verstanden werden, insbesondere ein mit einem erneu- ten Ladevorgang an einer Ladestation abgeschlossener Betriebsabschnitt. Bei dieser Art von unmittelbar bevorstehenden Betriebsabschnitten ist insbesondere eine Nutzung des Kraftfahrzeugs für den Fahrbetrieb gegeben. Denkbar ist jedoch auch ein unmittelbar bevorstehender Betriebsabschnitt, der ein Verbleiben an der Ladestation bis zu einer weiteren Fahrt betrifft, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden soll. Ebenso kann der bevorstehende Betriebsabschnitt ein Abschnitt sein, in dem das Kraftfahrzeug für eine bestimmte Zeit nicht genutzt wird.
Durch die Beschränkung des Ladens der Batterie im Hinblick auf vorhergesagte zukünftige Betriebszustände ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren mithin eine Verlängerung der Lebensdauern von Batterien, insbesondere im Hinblick auf die kalendarische Alterung, aber auch im Hinblick auf die Zyklenalterung. Es werden mithin Zusatzinformationen genutzt, um eine der Haltbarkeit der Batterie zuträgliche Betriebsstrategie zu ermöglichen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Zielladezustand als ein für den unmittelbar bevorstehenden, mit einem erneuten Aufladevorgang abgeschlossenen Betriebsabschnitt ermittelte Energiebedarf plus einen Sicherheitswert bestimmt wird. Ist bei- spielsweise bekannt, dass das Kraftfahrzeug eine bestimmte Strecke zurücklegen wird, wird für diese eine vorher zumindest ungefähr bekannte Energiemenge, der Energiebedarf, benötigt. Diese Energie ist mithin minimal erforderlich, um die Strecke zurücklegen zu können. Die Erfindung schlägt jedoch vor, auch einen Sicherheitszuschlag in Form des beispielsweise festen Sicherheitswerts zu verwenden, der dem Bediener des Kraftfahrzeugs psychologische Sicherheit gibt, die Anforderungen an seine Fahrtwünsche erfüllen zu können. Denkbar ist es neben einem festen, vorbestimmten Sicherheitswert aber auch, einen von dem Energiebedarf abhängigen Sicherheitswert zu verwenden, beispielsweise einen prozentualen Anteil aufzuschlagen. Auf dieser Basis wird der Zielladezustand ermit- telt, bis zu dem die Batterie maximal geladen wird.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Zielladezustand auch unter Berücksichtigung regenerativer Anteile des unmittelbar bevorstehenden Betriebsabschnitts ermittelt wird, insbesonde- re im Hinblick auf eine Energieaufnahmefähigkeit der Batterie. So ist es beispielsweise möglich, dass auch ein regenerativer Betrieb des Kraftfahrzeugs, beispielsweise beim Bergabfahren, worin über den elektrischen Generator elektrische Energie erzeugt wird, zu berücksichtigen. Dies kann jedoch nicht nur im Hinblick auf einen Energiebedarf für eine bestimmte Strecke erfolgen, sondern auch hinsichtlich der Aufnahmefähigkeit der Batterie selbst. So kann beispielsweise ein Fall gegeben sein, in dem ein Kraftfahrzeug zu Beginn des Betriebsabschnitts zunächst regenerativ geladen wird, bei- spielsweise, indem es einen Berg hinunterfährt und entsprechend Strom generiert wird. Um diesen in der Batterie aufnehmen zu können, darf der Ladezustand der Batterie zu Beginn nicht 100 % betragen, mithin dem Maximalladezustand entsprechen. Vielmehr muss je nach Höhe des einzuspeisenden Stromes und der einzuspeisenden Energiemenge, ein Ladezustand gewählt werden (der Zielladezustand) , der die Einspeisung der vorausberechneten Energiemenge beim erwarteten Strom erlaubt . Auf diese Weise ist sogar eine doppelte Optimierung des Ladebetriebs der Batterie möglich, denn zum einen ist der Ziellade- zustand im Stand geringer als der Maximalladezustand, zum anderen wird gewährleistet, dass die durch regeneratives Einspeisen erzeugte Energie weitestgehend von der Batterie als Energiespeicher aufgenommen werden kann. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Zielladezustand ferner in Abhängigkeit einer Außentemperatur bestimmt oder angepasst wird. Konkret kann dabei vorgesehen sein, dass mit sinkender Außentemperatur ein höherer Zielladezustand ermittelt wird. Abhängig von der Außentemperatur kann der Zielladezustand der Batterie unterschiedlich gewählt und eingestellt werden, denn es wird die Erkenntnis berücksichtigt, dass bei gleicher Fahrtleistung (Betriebsleistung) eine größere Energiemenge bei geringerer Außentemperatur benötigt wird. Dies ist zum einen im Innenwiderstand der Batterie begründet, nachdem eine Erhöhung des Innenwiderstands höhere Verluste und dergleichen bewirkt. Hierzu kommt, dass eventuell nur eine geringere Leistung an den Antrieb, konkret den Elektromotor, abgegeben werden kann bzw. die untere AbschaltSpannung der Batterie schneller erreicht wird. Schließlich wird bei niedrigeren Temperaturen statistisch mehr Energie aus der Batterie für Heiz- und Klimatisierungszwecke verwendet werden. Beispiels- weise kann zur Berücksichtigung der Außentemperatur vorgesehen sein, dass ein Wert für den Energiebedarf pro real gefahrenen Kilometer abhängig von der Außentemperatur angepasst wird, jedoch sind auch andere Möglichkeiten denkbar, den Zielladezustand der Außentemperatur anzupassen, beispielswei- se durch nachträgliche Anpassung eines Berechnungsergebnisses und dergleichen.
Die Außentemperatur kann dabei über eine Messeinrichtung des Kraftfahrzeugs selber bestimmt werden. Auch ein aus einer vo- rangegangenen Fahrt abgeleiteter, dort messtechnisch aufgenommener Wert kann verwendet werden. Denkbar ist es jedoch auch, andere Informationsquellen zu verwenden, beispielsweise dann, wenn das Kraftfahrzeug Zugriff auf Daten einer externen Messvorrichtung hat oder gar, zumindest während des Anschlus- ses an eine Ladestation, mit einem Netzwerk, insbesondere dem Internet, verbunden ist. Dann kann also allgemein eine erwartete oder aktuelle Außentemperatur über eine Kommunikations- verbindung aus einer externen Informationsquelle, insbesondere dem Internet, abgerufen wird. Dabei kann eine Aussage über die erwartete Außentemperatur aus einer Wettervorhersage oder anderen Vorhersage abgeleitet und an die Batteriesteuerung übermittelt werden. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass es, wie im Stand der Technik bekannt, grundsätzlich mehrere Ansätze gibt, um einen aktuellen Ladezustand einer Batterie zu bestimmen und mithin die Einhaltung des Zielladewerts zu er- möglichen. So ist es beispielsweise bei Batterien mit Oxidkathoden bekannt, dass aus der aktuellen Batteriespannung unmittelbar auf den aktuellen Ladezustand (häufig auch kurz SOC - State of Charge) rückgeschlossen werden kann. Dann kann insbesondere auch der Zielladezustand in Form einer Batterie- Spannung ermittelt werden. Doch auch für andere Arten von Batterien sind Möglichkeiten bekannt, den aktuellen Ladezustand zu bestimmen, beispielsweise, ein Messgerät für in die Batterie zugeführte und aus der Batterie abgeführte Ladung (Amperestundenzähler) . Ein solches Messgerät kann immer dann, wenn der Maximalladezustand oder ein Minimalladezustand erreicht ist, entsprechend kalibriert werden, um kumulative Fehler im Betrieb möglichst zu vermeiden. Generell stellt der Amperestundezähler die einfachste Art der Energiebilanzierung in einer Batterie dar. Beispiele für Batterien, in denen ein derartiges Messgerät als zentrales Element eingesetzt werden kann, sind Batterien mit Eisenphosphat-Kathoden oder Titanat- Kathoden. Jedoch sind auch andere, im Stand der Technik bekannte Möglichkeiten zur Bestimmung eines aktuellen Ladezustands im erfindungsgemäßen Verfahren selbstverständlich ein- setzbar.
Die Betriebsvorhersageinformation kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf unterschiedliche Art und Weise bestimmt werden. So ist es zum einen denkbar, dass die Betriebsvorher- sageinformation aus einer Eingabe eines Bedieners des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. In diesem Fall ist also eine
Schnittstelle zum Bediener vorhanden, über die der Bediener gewisse erwartete Nutzungsszenarien eingeben kann. Aufgrund dieser Informationen wird die Batterie des Kraftfahrzeugs schonend, beispielsweise nicht komplett, geladen, so dass die Lebensdauer verlängert wird. Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass die Betriebsvorhersageinformation aus Betriebsdaten der Vergangenheit und/oder Betriebsdaten über geplante Fahrten ermittelt wird. In diesem Fall wird also die Historie und/oder eine Planungsinformation ausgewertet, um Vorhersagen für die Zukunft treffen zu können.
Konkret kann vorgesehen sein, dass die Betriebsvorhersageinformation durch Eingabe eines vorbestimmten Betriebsszenarios durch einen Bediener ermittelt wird oder aus einer durch einen Benutzer vorgegebenen, zu befahrenden Strecke, insbesondere unter Nutzung von Navigationsdaten eines Navigationssystems, ermittelt wird. Möglich ist es also, dass ein Benutzer ein grobes, insbesondere vordefiniertes Benutzungsszenario für den nächsten Betriebsabschnitt angibt, beispielsweise eine ungefähre Fahrtstrecke oder dergleichen. Hierzu können dem Benutzer, beispielsweise an einem Mensch-Maschine-Interface, mehrere Möglichkeiten angeboten werden. Vorteilhaft ist es jedoch auch, wenn aus einer durch einen Benutzer vorgegebe- nen, zu befahrenden Strecke die Betriebsvorhersageinformation ermittelt wird. Ist beispielsweise bekannt, wie das Kraftfahrzeug zu welchem Ziel während des nächsten Betriebsabschnitts, für den geladen wird, fahren soll, kann zur Ermittlung des Zielladezustands dann abgeschätzt werden, welcher Energiebedarf für diese Strecke tatsächlich besteht. Hierbei kann ein Navigationssystem weitere Informationen, beispielsweise über Steigungs- und Gefälleanteile, liefern, um eine noch genauere Auswertung im Hinblick auf den Zielladezustand zu ermöglichen. Derartige Abschätzungen sind beispielsweise aus dem Bereich der Reichweitenberechnung anhand von Navigationsdaten bereits grundsätzlich bekannt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Betriebsdaten der Vergangenheit auf wiederkehrende Verbrauchsmuster analysiert werden, insbesondere sich täglich und/oder wöchentlich und/oder monatlich wiederholende Fahrten und/oder Verbräuche . Es kann also eine Logik vorgesehen sein, die einen normalen Betriebszustand, beispielsweise wochentagsabhängig, aus der Historie, den Betriebsdaten, vorhersagen kann, indem entsprechende Analysen im Hinblick auf zeitliche Muster durchgeführt werden .
Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Betriebsdaten für sich täglich und/oder wöchentlich und/oder monatlich wiederholende Fahrten und/oder sonstige für einen bestimmten Termin geplante Fahrten über eine Kommunikationsverbindung, insbesondere das Internet, aus einer kraftfahrzeugexternen Quelle, insbesondere einer Kalenderapplikation, abgerufen werden. Wie bereits bezüglich der Außentemperatur erwähnt, können also auch externe Informationsquelle benutzt werden, insbesondere Kommunikationsverbindungen in das Internet, die allgemein oder während des Ladebetriebs bestehen. Insbesondere ist eine Verknüpfung mit einer persönlichen Kalenderapplikation, also Software, des Benutzers möglich, um Informationen über vergangene und geplante Fahrten zu ermitteln. Dies kann aus direkten Einträgen erfolgen, aber auch durch Ableitung bei- spielsweise aus dem Bestehen von Terminen an bestimmten Orten. Es wird also eine „Koppelung" eines elektronischen Kalenders mit der Batteriesteuerung, hier konkret der Steuerung des Ladebetriebs, vorgeschlagen. Dabei ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig möglich, bei einer vollautomatisch ermittelten Betriebsvorhersageinformation diese in Abhängigkeit einer Benutzereingabe im Hinblick auf wenigstens einen unmittelbar bevorstehenden Betriebsabschnitt zu verändern. Der Benutzer kann also jederzeit mit einer Eingabe im Voraus einen anderen Betrieb herbeiführen, wenn er die optimierte Betriebsweise zu Gunsten beispielsweise einer optimierten Reichweite im Einzelfall aufgeben möchte. Sollte also eine andere Funktionalität gewünscht sein, beispielsweise im Einzelfall eine größere Reichweitenanforderung bestehen, kann die erfindungsgemäß realisierte Funktion jederzeit zumindest temporär im Voraus abgeschaltet werden bzw. der größeren Reichweitenanforderung entsprechend angepasst werden. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Betriebsvorhersageinformation eine insbesondere eine Zeitdauer umfassende Urlaubsinformation ermittelt wird, insbesondere durch Betätigung wenigstens eines Bedienelements durch einen Bediener des Kraftfahrzeugs. In dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es also denkbar, eine spezielle Betriebsvorhersageinformation zu ermitteln, die ein Verbleiben des Kraftfahr- zeugs an der Ladestation für eine bestimmte Zeitdauer angibt, so dass der Lade- und insbesondere auch Entladebetrieb in diesem Wissen angepasst werden kann. Dabei kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass als Zielladezustand bei Vorliegen einer Urlaubsinformation ein vorbestimmter, zwischen dem Ma- ximalladezustand und einem Minimalladezustand liegender, insbesondere exakt die Hälfte des Maximalladezustands betragender, Mittelladezustand verwendet wird. Die Batterie wird also, wenn eine Nutzung des Kraftfahrzeugs für den Fahrbetrieb ohnehin nicht vorgesehen wird, in einen mittleren Ladezustand als Zielladezustand verbracht, in dem sie einer deutlich geringeren Alterung ausgesetzt ist als im Maximalladezustand. Hierzu kommt, dass bei einem Halten der Batterie im Mittelladezustand keine Gefahr einer massiven Beschädigung der Batterie durch beispielsweise eine Tiefentladung im leeren Zustand der Batterie vorliegt. Denn fällt der Ladezustand der Batterie unter einen Minimalladezustand, insbesondere also die Batteriespannung unter eine MinimalSpannung, kann es zu einer bis zur irreversiblen Schädigung der Zellen, die einen Austausch der Zelle oder Batterie nötig macht, und dergleichen kommen. Ein derartiges Risiko wird in dem hier beschriebenen „Urlaubsbetrieb" vermieden.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn bei Vorliegen einer Nichtnutzungsinformation über die bevorstehende Nicht-Nutzung des Kraftfahrzeugs für den Fahrbetrieb, insbesondere einer Urlaubsinformation, die Batterie zu einer ein an sie angeschlossenes Stromnetz unterstützenden Energieabgabe und/oder Energieaufnahme betrieben wird, wobei der Ladezustand der Batterie innerhalb eines vorgegebenen Zielintervalls verbleibt. Ist also eine Batterie mit bidirektionaler Netzanbin- dung gegeben, so kann das Vorliegen der Nichtnutzungs- oder Urlaubsinformation bewirken, dass die Batterie für den vorge- gebenen Zeitraum (verstärkt) für Netzdienstleistungen herangezogen wird. Hierbei kann ein Zusammenwirken eines Batteriesteuergeräts mit einem Steuergerät der Ladestation im Rahmen eines erweiterten Batteriemanagements vorgesehen sein. Doch auch in diesem Fall wird auf einen optimalen Bereich des La- dezustandes, der in Abhängigkeit von der Batteriechemie festgelegt werden kann, geachtet. Auf diese Weise wird die Alterung der Batterie minimiert. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Batterie in diesem Zustand in beide Richtungen eine möglichst hohe Leistung erbringen bzw. aufnehmen kann. Dabei kann ein zwischen 10 bis 40% des Maximalladezustands und 50 bis 95% des Maximalladezustands, bevorzugt zwischen 20 bis 30% des Maximalladezustands und 60 bis 90% des Maximalladezustands, liegendes Zielintervall verwendet werden, abhängig von der Batterie, ihrer chemischen Elektrodenzusammensetzung und damit ihrem Alterungsverhalten. Beispielsweise kann also die Steuerung so erfolgen, dass sich der Ladezustand der Batterie immer zwischen 20 und 70 % des Maximalladezustands bewegt . Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die Eingabe der Nichtnutzungsinformation als Betriebsvorhersageinformation zweckmäßigerweise an die Betätigung wenigstens eines Bedienelements durch einen Bediener des Kraftfahrzeugs gebunden ist, so dass ein derartiges Bedienelement beispielsweise als ein „Urlaubsknopf" bezeichnet werden kann. Selbstverständlich kann eine äußerst benutzerfreundliche Variante beispielsweise über ein Mensch-Maschine-Interface im Kraftfahrzeug realisiert werden. Ferner ist es in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei einer vorliegenden, sich auf einen Betriebsabschnitt nach der Zeitdauer der Nichtnutzungsinformation beziehenden weiteren Betriebsvorhersageinformation die Batterie zum Ende der Zeitdauer auf einen der weiteren Betriebsvorhersageinformation entsprechenden Zielladezustand geladen wird. Es kann mithin vorgesehen sein, dass zum Ende des Zeitraums, in dem das Kraftfahrzeug nicht zum Fahrbetrieb benötigt wird, die Batterie dann wieder in einen Zustand gebracht wird, in dem sie geeignet geladen ist, um einen folgenden Betriebsabschnitt wunschgemäß erfüllen zu können. Ist eine derartige weitere Betriebsvorhersageinformation nicht vorhanden, kann allgemein vorgesehen sein, dass zum Ende der Zeitdauer die Batterie in einen Zustand gebracht wird, in dem sie am oberen Ende des optimalen Ladezustandsfensters gehalten wird, wofür ein Endladezustandswert festgelegt oder ermittelt sein kann. Die hier beschriebene „Urlaubsknopf "-Funktionalität kann beispielsweise auch für einen Feiertag, ein Wochenende oder dergleichen eingesetzt werden.
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch ein Kraft- fahrzeug, umfassend einen Elektromotor, eine diesem zugeordnete Batterie und ein den Ladebetrieb der Batterie steuerndes Steuergerät, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin die Vorteile der vorliegenden Erfindung erhalten werden können .
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungs- beispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ,
Fig. 2 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 3 einen Ablaufplan bei Vorliegen einer Urlaubsinformation als Betriebsvorhersageinformation.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugs 1. Dabei handelt es sich um ein Elektro-
Kraftfahrzeug 1 mit einem Elektromotor 2, dem eine Batterie 3 als Energiespeicher zugeordnet ist. Über einen entsprechenden Anschluss 4 kann die Batterie 3 zum Aufladen an eine hier nur angedeutete Ladestation 5 angeschlossen werden.
Der Betrieb der Batterie 3, insbesondere der Ladebetrieb, wird durch ein Batteriesteuergerät 6 gesteuert, welches auch Daten anderer Fahrzeugsysteme empfangen kann, wobei hier beispielhaft ein Navigationssystem 7, ein Außentemperatursensor 8 und ein Mensch-Maschine- Interface 9 (MMI) gezeigt sind. Das Batteriesteuergerät 6 ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, mithin einer Beschränkung des Ladezustands der Batterie 3 auf einen Zielladezustand, welcher in Abhängigkeit einer Betriebsvorhersageinformation ge- wählt wird, was nun im Hinblick auf Fig. 2 näher erläutert werden soll.
Gemäß Fig. 2 wird in einem Schritt 10 zunächst die Betriebsvorhersageinformation bestimmt. Diese enthält insbesondere eine Aussage darüber, welcher Betriebsabschnitt auf den nun vorzunehmenden Ladevorgang folgt. Ist dies erst bekannt, kann hieraus ein Zielladezustand ermittelt werden, der sich insbesondere an der tatsächlich benötigten Energie orientiert, um somit den Ladebetrieb ohne Funktionalitätseinschränkung auf eine möglichst große Lebensdauer der Batterie 3 hin zu optimieren .
Die Betriebsvorhersageinformation kann auf unterschiedliche Weise gewonnen werden, beispielsweise aufgrund einer Eingabe eines Bedieners des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere über das
Mensch-Maschine- Interface 9, oder aber auch automatisch, mithin durch das Batteriesteuergerät 6 selber, indem Betriebsdaten der Vergangenheit analysiert werden. Hierfür seien einige Beispiele genannt. So können Betriebsvorhersageinformationen beispielsweise anhand einer Auswahl eines Nutzungsszenarios, welches beispielsweise durch einen gewünschten Reichweitebereich beschrieben wird, bestimmt werden. Einem solchen Reichweitebereich kann dann ein Zielladezustand zugeordnet sein, der sich am oberen Ende des Bereichs orientiert. Eine genauere Berechnung ist dann möglich, wenn als Betriebsvorhersageinformation Informationen einer durch- zuführenden Fahrt, insbesondere also einer zurückzulegenden Strecke, bis zur nächsten Lademöglichkeit vorliegen. Dabei kann beispielsweise aus Eingaben des Bedieners in das Navigationssystem 7 geschlussfolgert werden, so dass zur Ermittlung des Zielladezustands ein Energiebedarf nach Art einer Reich- weitenermittlung unter Berücksichtigung weiterer Navigationsdaten des Navigationssystems 7 bestimmt werden kann.
Bevorzugt ist jedoch, dass auch eine automatische Auswertung von Betriebsdaten der Vergangenheit durch das Batteriesteuer- gerät 6 durchgeführt wird. Dabei wird eine Analyse auf zeitliche Muster durchgeführt, insbesondere auf wiederkehrende Energieverbrauchsmuster, welche sich beispielsweise täglich, wöchentlich oder monatlich wiederholen können. In einem Beispiel kann, wenn bekannt ist, dass ein Bediener an jedem Werktag zu seinem Arbeitsplatz fährt, eine entsprechende Abschätzung für die Werktage erfolgen.
Weiterhin können über Koppelung, mithin Bestehen einer Kommunikationsverbindung, insbesondere über das Internet, die ei- nen Datenabruf ermöglicht, mit einem (elektronischen) Kalender, also einer Kalenderapplikation, als Betriebsdaten Referenzdaten für tägliche Fahrten, geplante zusätzliche Fahrten an speziellen Tagen und andere Informationen bezüglich benötigter Reichweite erhalten werden. Die Koppelung mit einem Kalender kann weiterhin Daten über Monate und Jahreszeiten geben. Hierdurch kann auf eine Außentemperatur und andere Betriebsbedingungen geschlossen werden, die einen Einfluß auf den benötigten Ladezustand der Batterie haben könnten. Weiterhin kann über Koppelung mit einer Wettervorhersage und/oder sonstigen Informationsquelle, z.B. via Internet, die obige Außentemperatur- und Witterungsinformation weiter prä- zisiert werden.
Dabei sei an dieser Stelle angemerkt, dass die aktuelle Betriebsvorhersage und der aktuelle Zielladezustand einem Benutzer, insbesondere über das Mensch-Maschine-Interface 9, zur Kenntnis gebracht werden kann, so dass dieser eine manuelle Eingriffsmöglichkeit besitzt und beispielsweise Abweichungen von automatisch bestimmten Betriebsvorhersageinformationen eingeben kann und somit entsprechende Anpassungen vornehmen kann. So kann ein Bediener beispielsweise eine erhöhte Reichweitenanforderung einstellen. Der Bediener bleibt also
Herr über den Ladezustand, den er vorfinden möchte; insbesondere kann er auch die hier beschriebene Optimierung der Ladevorgangssteuerung im Hinblick auf die Lebensdauer gänzlich deaktivieren .
In einem Schritt 11 wird dann der Zielladezustand aus der Betriebsvorhersageinformation ermittelt. Dabei können auch weitere Parameter berücksichtigt werden, worauf im Folgenden noch eingegangen werden wird. Bei der Ermittlung kann es sich um eine einfache Zuordnung handeln, möglich ist es aber auch, dass eine kompliziertere Berechnung in dem Batteriesteuergerät 6 stattfindet. Ist beispielsweise als Betriebsvorhersageinformation eine bestimmte Strecke, die im nächsten Betriebsabschnitt zurückgelegt werden soll, vorgegeben, kann der Zielladezustand, wie bereits angedeutet, als für die Strecke ermittelter Energiebedarf plus einen Sicherheitswert, insbesondere einen festen Sicherheitswert, bestimmt werden. Voraussichtliche Energiebedarfe können selbstverständlich auch in anderen Zusammenhängen ermittelt werden, beispielsweise aus Betriebsdaten der Vergangenheit und dergleichen. Die Verwendung eines Sicherheitswertes soll psychologische Sicherheit geben und sicherstellen, dass in jedem Fall der Betriebsabschnitt bis zum erneuten Aufladevorgang durchgeführt werden kann. Neben einem festen Sicherheitswert ist es auch denkbar, einen beispielsweise prozentual von Energiebedarf abhängigen Sicherheitswert aufzuschlagen und dergleichen. Bei der Berechnung des Zielladezustands werden auch regenerative Anteile des unmittelbar bevorstehenden Betriebsabschnitts berücksichtigt. Während diese in einen Energiebedarf, beispielsweise abgeleitet aus Steigungsdaten, bereits ohnehin in der Summe eingehen können, können sie auch ander- weitig berücksichtigt werden, beispielsweise, indem sichergestellt wird, dass grundsätzlich eine hinreichende Speicherkapazität der Batterie 3 für in Phasen regenerativen Bremsens gewonnene Energie besteht. Beginnt die nächste Fahrt beispielsweise mit einer Bergabfahrt, wird dort regenerativ Energie gewonnen werden. Der Zielladezustand kann nun so bestimmt werden, dass in jedem Fall genug Speicherkapazität der Batterie 3 zur Verfügung steht, um die dort gewonnene Energiemenge auch aufnehmen zu können. Ein weiterer Parameter, der bei der Ermittlung des Zielladezustands in diesem Ausführungsbeispiel Berücksichtigung findet, ist die beispielsweise über den Außentemperatursensor 8 gewonnene Außentemperatur, nachdem diese auf den Energieverbrauch ebenso einen Einfluss hat. Die Außentemperatur kann beispielsweise durch Anpassung eines Energieverbrauchswerts pro Kilometer berücksichtigt werden, in jedem Fall ist jedoch vorgesehen, dass mit sinkender Außentemperatur ein höherer Energiebedarf veranschlagt wird, mithin auch ein höherer Zielladezustand festgelegt wird, der den Effekten niedrigerer Außentemperatur, beispielsweise dem höheren Innenwiderstand und der geringeren Leistungsabgabe an den Elektromotor 2, Rechnung trägt .
In einem Schritt 12 wird während des Ladevorgangs überprüft, ob der Zielladezustand bereits erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, wird weitergeladen, Schritt 13. Ist der Zielladezustand jedoch erreicht, wird der Ladevorgang abgebrochen, Schritt 14, das bedeutet, der Ladezustand der Batterie 3 wird auf den Zielladezustand begrenzt. Auf diese Weise werden zu hohe Ladezustände vermieden, so dass sich die Lebensdauer der Batterie 3 erhöht . Eine besondere, in Schritt 10 insbesondere durch Benutzereingabe ermittelbare Betriebsvorhersageinformation ist die Urlaubsinformation. Diese gibt an, dass für eine bestimmte, ebenso eingebbare Zeitdauer das Kraftfahrzeug 1 nicht für den Fahrbetrieb benötigt wird. Es verbleibt in dieser Zeit an die Ladestation 5 angeschlossen. Liegt eine derartige Urlaubsinformation vor, sind erfindungsgemäß mehrere Ansteuerungshand- lungen vorgesehen, die durch Fig. 3 näher erläutert werden, wobei der Kasten 15 die vorliegende Urlaubsinformation andeutet .
Der Schritt 16 betrifft die Festlegung des Zielladezustands, wobei vorliegend ein mittlerer Zielladezustand (Mittelladezustand) als 50 % des Maximalladezustands festgelegt wird. Dies sorgt dafür, dass die Batteriealterung deutlich reduziert wird.
Etwas modifiziert ist das Vorgehen in Schritt 17, nämlich dann, wenn die Batterie 3 derart über die Ladestation 5 an das Stromnetz angeschlossen ist, dass dieses, beispielsweise über ein Steuergerät der Ladestation 5, auch Energie aus der Batterie 3 abrufen kann. In diesem Fall wird der Mittelladezustand zumindest temporär aufgehoben und die Beschränkung wird dadurch realisiert, dass sich der Ladezustand der Batterie 3 in einem Zielintervall bewegen muss, in diesem Ausfüh- rungsbeispiel zwischen 20 % und 70 % des Maximalladezustands, so dass auch hier eine Beschränkung vorliegt, die die Lebensdauer der Batterie 3 erhöht, nachdem Ladezustände nahe dem Maximalladezustand vermieden werden. Naht das Ende der Zeitdauer, die der Urlaubsinformation beigefügt ist, so wird wieder ein höherer Zielladungszustand angestrebt, der einem festen, näher an dem Maximalladezustand gelegenen Zielladezustand entsprechen kann, jedoch auch auf- grund einer Information über einen nun folgenden Betriebsabschnitt, beispielsweise eine zu befahrende Strecke, gewählt werden kann. Die Steuerung des Ladevorgangs über das Batteriesteuergerät 6 erfolgt dann so, dass mit dem Abschluss der Zeitdauer der neue Zielladezustand erreicht ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung des Ladebetriebs einer einem Elektromotor (2) zugeordneten Batterie (3) in einem Elektro- Kraftfahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein unterhalb eines Maximalladezustands der Batterie (3) liegender Zielladezustand in Abhängigkeit einer wenigstens teilweise auf einen unmittelbar bevorstehenden Betriebsabschnitt bezogenen Betriebsvorhersageinformation des Kraftfahrzeugs (1) ermit- telt wird und ein Aufladen der Batterie (3) auf den Zielladezustand begrenzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielladezustand als ein für den unmittelbar bevorstehen- den, mit einem erneuten Aufladevorgang abgeschlossenen Betriebsabschnitt ermittelter Energiebedarf plus einen Sicherheitswert bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass der Zielladezustand auch unter Berücksichtigung regenerativer Anteile des unmittelbar bevorstehenden Betriebsabschnitts ermittelt wird, insbesondere im Hinblick auf eine Energieaufnahmefähigkeit der Batterie.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielladezustand ferner in Abhängigkeit einer Außentemperatur bestimmt oder angepasst wird .
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit sinkender Außentemperatur ein höherer Zielladezustand ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erwartete oder aktuelle Außentemperatur über eine Kommunikationsverbindung aus einer externen Informationsquelle, insbesondere dem Internet, abgerufen wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsvorhersageinformation aus einer Eingabe eines Bedieners des Kraftfahrzeugs (1) und/oder aus Betriebsdaten der Vergangenheit und/oder Be- triebsdaten über geplante Fahrten ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsvorhersageinformation durch Eingabe eines vorbestimmten Betriebsszenarios durch einen Bediener ermittelt wird oder aus einer durch einen Bediener vorgegebenen, zu befahrenen Strecke, insbesondere unter Nutzung von Navigations- daten eines Navigationssystems (7) , ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich- net, dass die Betriebsdaten der Vergangenheit auf wiederkehrende Verbrauchsmuster analysiert werden, insbesondere sich täglich und/oder wöchentlich und/oder monatlich wiederholende Fahrten und/oder Verbrauche .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdaten für sich täglich
und/oder wöchentlich und/oder monatlich wiederholende Fahrten und/oder sonstige für einen bestimmten Termin geplante Fahrten über eine Kommunikationsverbindung, insbesondere das In- ternet, aus einer kraftfahrzeugexternen Quelle, insbesondere einer Kalenderapplikation, abgerufen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vollautomatisch ermittelten Betriebsvor- hersageinformation diese in Abhängigkeit einer Benutzereingabe im Hinblick auf wenigstens einen unmittelbar bevorstehenden Betriebsabschnitt verändert wird.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass als Betriebsvorhersageinformation eine insbesondere eine Zeitdauer umfassende Nichtnutzungsin- formation über die bevorstehende Nicht-Nutzung des Kraftfahrzeugs für den Fahrbetrieb ermittelt wird, insbesondere durch Betätigung wenigstens eines Bedienelements durch einen Bedie- ner des Kraftfahrzeugs (1) .
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Zielladezustand bei Vorliegen einer Nichtnutzungsinformation ein vorbestimmter, zwischen dem Maximalladezustand und einem Minimalladezustand liegender, insbesondere exakt die Hälfte des Maximalladezustands betragender, Mittelladezustand verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Nichtnutzungsinformation die Batterie (3) zu einer ein an sie angeschlossenes Stromnetz unterstützenden Energieabgabe und/oder Energieaufnahme be- trieben wird, wobei der Ladezustand der Batterie (3) innerhalb eines vorgegebenen Zielintervalls verbleibt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen 10 bis 40% des Maximalladezustands und 50 bis 95% des Maximalladezustands, bevorzugt zwischen 20 bis 30% des Maximalladezustands und 60 bis 90% des Maximalladezustands liegendes Zielintervall verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet dass bei einer vorliegenden, sich auf einen
Betriebsabschnitt nach der Zeitdauer der Nichtnutzungsinformation beziehenden weiteren Betriebsvorhersageinformation die Batterie (3) zum Ende der Zeitdauer auf einen der weiteren Betriebsvorhersageinformation entsprechenden Zielladezustand geladen wird.
17. Kraftfahrzeug (1), umfassend einen Elektromotor (2), eine diesem zugeordnete Batterie (3) und ein den Ladebetrieb der Batterie steuerndes Steuergerät (6) , welches zur Durch- führung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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