WO2023099073A1 - Steuervorrichtung für ein elektrofahrzeug, elektrofahrzeug und verfahren zur steuerung der energieabgabe von einem elektrofahrzeug - Google Patents

Steuervorrichtung für ein elektrofahrzeug, elektrofahrzeug und verfahren zur steuerung der energieabgabe von einem elektrofahrzeug Download PDF

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Holger Denz
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Electric vehicle control apparatus electric vehicle and method for controlling power output from an electric vehicle
  • the present invention relates to a control device for an electric vehicle and an electric vehicle.
  • the present invention relates to the control of the energy delivery from the traction battery of an electric vehicle to an external consumer.
  • the present invention also relates to a method for controlling the energy delivery from a traction battery to an external consumer.
  • Fully or at least partially electrically powered vehicles have an electrical energy store, which is also referred to as a traction battery.
  • This traction battery can provide electrical energy that can be used to drive the electric vehicle.
  • other electrical consumers can also be fed with the electrical energy from the traction battery.
  • individual approaches are already known to feed external consumers outside of a motor vehicle with electrical energy from the traction battery.
  • the publication EP 3 532 340 A1 describes an energy management system for a motor vehicle, the motor vehicle having an electrical energy store and a solar cell.
  • the electrical energy store can be charged by an external energy source and/or the solar cell.
  • the electrical energy store can also supply electrical energy to an external consumer. Disclosure of Invention
  • the present invention creates a control device for an electric vehicle, an electric vehicle, and a method for controlling the energy output in an electric vehicle with the features of the independent patent claims. Further advantageous embodiments are the subject matter of the dependent patent claims.
  • a control device for an electric vehicle with a traction battery and an energy output device wherein the energy output device is designed to provide electrical energy to an external consumer.
  • the control device is designed to determine a current state of charge of the traction battery.
  • the control device is designed to determine an energy requirement for a future route of the electric vehicle.
  • the control device is designed to compare the state of charge of the traction battery with the determined energy requirement for the future route.
  • the control device is designed to control energy delivery to an external consumer using the comparison of the charge state of the traction battery and the determined energy requirement.
  • the control device is designed to output a signal using the comparison of the state of charge of the traction battery and the determined energy requirement.
  • An electric vehicle with a traction battery, an energy output device and a control device according to the invention.
  • the energy output device is designed to provide electrical energy from the traction battery to an external consumer.
  • a method for controlling the energy delivery from a traction battery of an electric vehicle to an external consumer includes a step for determining a current state of charge of the traction battery.
  • the method also includes a step for determining an energy requirement of the electric vehicle for a future route.
  • the method also includes a step for comparing the state of charge of the traction battery with the determined energy requirement for the future route.
  • the method includes a step for outputting a signal or for controlling an energy delivery to the external consumer using the comparison of the charge state of the traction battery with the determined energy requirement.
  • the present invention is based on the finding that the electrical energy stored in a traction battery of an electric vehicle can also be used to temporarily supply external electrical loads.
  • the present invention is also based on the finding that the energy stored in a traction battery is limited. By taking energy from the traction battery, the amount of energy available for driving the electric vehicle decreases. This also reduces the maximum range of the electric vehicle.
  • the future destination ie the next destination that is to be reached with the electric vehicle, can basically be determined in any way.
  • Some possible approaches to determination, especially to prognosis Potential future travel destinations are explained in more detail below. It goes without saying, however, that the present invention is not limited to the exemplary approaches mentioned for determining or forecasting future travel destinations. In addition, any other approaches are of course also possible in order to determine future travel destinations.
  • the energy requirement for reaching a specified destination in particular the determined future destination, can be determined in any way. For example, a fixed, predetermined average energy requirement per route can be taken as a basis.
  • any other approaches are also possible, in particular approaches based on historical consumption data, topographical data for taking into account a difference in altitude between the starting point and destination, and any other approaches for determining the energy requirement to reach the predicted destination.
  • a minimum state of charge of the traction battery can be determined, which is necessary to be able to safely reach the specified destination with the amount of energy provided by the traction battery.
  • signals such as optical and/or acoustic signals, can also be output to inform a user that the charging status of the traction battery has fallen to a level that is at least required to reach a specified destination due to the supply of external electrical consumers to to reach. This enables a user to deactivate the external consumer or at least to reduce the power requirement of the connected external consumer.
  • the measures according to the invention mentioned thus enable external electrical loads to be supplied by an electric vehicle, in particular by the electrical energy stored in the traction battery of the electric vehicle, without running the risk of no longer being able to reach a planned destination safely.
  • the future planned destination can be the position of a charging facility for charging the traction battery.
  • any other travel destination for example a home address of a user or the like, is also possible as a potential future travel destination.
  • any suitable device that is suitable for providing the energy stored in the traction battery as direct voltage or alternating voltage to an external consumer can be understood as an energy output device within the meaning of the present invention.
  • the electrical DC voltage provided by the traction battery can be provided directly to an external consumer.
  • the electrical DC voltage provided by the traction battery can be converted into an electrical voltage by means of an inverter or, in the case of a voltage converter, which is suitable for operating the connected external consumer.
  • the energy output device can have a suitable connection option in the form of a socket or the like in order to connect the external electrical consumer.
  • the control device includes a prognosis device.
  • This prognosis device is designed to determine a future route using a current position of the electric vehicle, a current time, historical usage data of the electric vehicle and/or a user input. For example, from a current position of the vehicle, in particular in combination with historical usage data, it can be derived which Destination a user will most likely go to next. For example, a user will most likely head for his home address from his workplace as the next destination.
  • time-dependent forecasts for a future destination are also possible. For example, it can be assumed that on workdays in the morning a user will preferably head for his or her workplace, for example. If necessary, corresponding forecasts for future destinations can also be derived at the weekend.
  • any other approaches for forecasting future travel destinations are of course also possible.
  • a user it is of course also possible for a user to manually specify his desired next destination. For example, he can already enter his next desired destination into a navigation system when parking the vehicle.
  • any other approaches for determining a future travel destination are of course also possible.
  • the control device is designed to output a signal if a difference between the state of charge of the traction battery and the determined energy requirement for the future route falls below a first threshold value.
  • a signaling can be, for example, an optical or acoustic signaling.
  • a user can also be signaled that the charge state of the traction battery is approaching a critical value during the supply of electrical consumers, which value is required for reaching the future destination.
  • any other signaling is of course also possible.
  • control device is designed to deactivate an energy delivery to the external consumer if there is a difference between the state of charge of the traction battery and the determined energy requirement for the future route falls below a second threshold value.
  • multi-stage approaches are also possible, in which, for example, if there is a higher, first threshold value, a user is notified by means of a signaling of a critical drop in the state of charge of the traction battery and the consumer is then deactivated if the state of charge of the traction battery falls further below the second threshold value to prevent the traction battery from being discharged too deeply.
  • the control device is configured to adjust the first threshold value and/or the second threshold value using a user input, weather conditions, historical consumption values of the electric vehicle and/or a state of health of the traction battery. For example, by manually specifying the threshold values or the information corresponding to the threshold values, a user can ensure that the traction battery is not discharged to such an extent that the traction battery is almost completely discharged when the specified destination is reached. In this way, a user can also specify safety reserves manually, so that sufficient energy is still available for a further route even when the predicted destination is reached. By taking weather conditions into account, for example, increased consumption values for heating, air conditioning units or the like can be taken into account.
  • the control device is designed to send a notification to a mobile terminal device if the value falls below the first threshold value and/or the second threshold value.
  • a mobile end device can be, for example, a smartphone, a tablet computer or the like. In this way, a user can be informed that critical threshold values have been reached, even if the user is not in the immediate vicinity of the electric vehicle.
  • a user can also adapt the automatically determined first or second threshold values by means of the corresponding terminal device.
  • the energy output device of the electric vehicle includes a voltage converter.
  • This voltage converter is designed to deliver electrical energy to a low-voltage consumer or to a low-voltage network.
  • a low-voltage consumer or low-voltage network can be an electrical energy supply in the range of 230 V.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an arrangement with an electric vehicle for operating an external consumer according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an arrangement for operating an external consumer with a control device according to an embodiment
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a basic diagram with an electric vehicle 1 which provides electrical energy to an external consumer 2 .
  • the electric vehicle 1 includes a traction battery 12.
  • This traction battery 12 is used, among other things, to provide the electrical energy for operating an electric drive system in the electric vehicle 1.
  • the aspect of the electric drive system is not discussed in detail in this application.
  • electrical energy can also be provided by the traction battery 12, for example via a power converter or any other energy output device 13 to an external consumer 2.
  • the power converter can convert the electrical DC voltage provided by the traction battery 12 into a single-phase or multi-phase electrical AC voltage and provide this AC voltage to the external electrical load 2 .
  • electrical energy can also be drawn from the traction battery 12 by an external consumer 2 directly via direct current.
  • the energy output device 13 of the vehicle for example as Possibility of contacting the two poles of the traction battery, as may already be the case for charging the traction battery at a DC charging station.
  • energy output device 13 is any type of device that is suitable for providing electrical energy, which is provided in particular by traction battery 12, for any external consumer 2. As already stated above, in the simplest case this can be a contact option for drawing the electrical energy directly from the traction battery 12 .
  • the energy output device 13 can also include an inverter and/or DC voltage converter in order to convert the DC voltage provided by the traction battery 12 into an electrical voltage which is suitable for operating the external consumer 2 .
  • the energy output device 13 can also include a corresponding connection option, for example in the form of a suitable DC voltage, AC voltage or three-phase socket.
  • the external electrical load 2 can be any external electrical load.
  • electrical consumers are possible, for example, which are supplied with electrical energy via a low-voltage network.
  • a low-voltage electrical network usually has a phase voltage of approximately 230 volts, or 110 volts in some countries.
  • electrical loads 2 are also possible, which can be operated with a low voltage of, for example, 12 V (DC), the direct voltage from the traction battery voltage or other direct voltages, alternating voltages or multiphase alternating voltages.
  • all electrical consumers 2 that are not permanently installed in the vehicle 1 are considered to be external consumers 2 .
  • external consumers can be connected to the vehicle 1 via an electrical connection point.
  • sockets for example protective contact sockets (Schuko sockets) or the like are possible for this purpose.
  • Multi-phase external electrical loads 2 can, for example, also have a CEE socket or the like be connected.
  • a further electric vehicle in which case, for example, the traction battery of the further electric vehicle can be charged using electrical energy from the traction battery 12 of the electric vehicle.
  • Suitable connection points on the electric vehicle 1 are also possible for such a case, for example.
  • electrically operated tools such as a drill, a saw or the like can be connected as electrical loads 2 .
  • Lighting elements such as external headlights or household appliances such as a vacuum cleaner or a coffee machine are also possible.
  • any other electrical external loads can also be fed by the traction battery 12 of the electric vehicle 1 via a suitable connection device.
  • a control device 11 which monitors the energy drawn from the traction battery 12 for operating the external consumer 2 .
  • the control device 11 can determine the state of charge of the traction battery 12 continuously or at predetermined time intervals.
  • a battery management system (BMS) of the traction battery 12 can be read out.
  • BMS battery management system
  • the control device 11 can determine a future destination of the electric vehicle 1 .
  • a future goal for example, the goal be understood, which will control the electric vehicle 1 during its next trip.
  • a future goal can be specified by a user using a suitable user interface.
  • a user can enter the next desired destination into a navigation system of the electric vehicle 1 .
  • the navigation system of the electric vehicle 1 can communicate with the control device 11 and provide the control device 11 with the corresponding data.
  • the destination specified by the user can be communicated directly to the control device 11 .
  • an external navigation system can calculate a route to the specified destination and communicate this route to the control device 11 .
  • the navigation system can already determine a prognosis for the energy consumption for a journey to the destination specified by the user and to communicate this energy requirement to the control device 11 . If the specific energy requirement for reaching the destination has not already been determined by the external navigation system, the control device 11 can independently calculate this energy requirement.
  • a forecast device 15 can be provided in the control device 11, which forecasts a future destination of the electric vehicle 1 that is as probable as possible.
  • Historical data can be used for this, for example.
  • earlier journeys can be recorded and the corresponding data can be stored in a suitable memory.
  • regularities can be derived from such historical data and these can be used for a prognosis of a future travel destination.
  • the prognosis can be based on time data.
  • a vehicle always drives to the same destination in the morning hours on weekdays (for example a user's workplace), then this destination can be used as the basis for the corresponding periods of time. Accordingly, on workdays in the afternoon or evening, for example, the home address of the user can be used as the destination the user drives after work.
  • any other habits such as going to church on a Sunday, a destination that is regularly visited on weekends, or the like, can also be used from the historical data.
  • the vehicle can, for example, also be based on other information, such as weather data, traffic reports or any other locally determined data or data received from an external server via a data interface.
  • control device 11 can then determine an expected energy requirement to reach this destination.
  • the current local position can optionally also be determined and included in the calculation of the energy requirement for the travel destination.
  • possible charging points for charging the traction battery in particular charging points in the vicinity of the current position of the electric vehicle 1, can be used as possible targets. In this way it can be ensured that the electric vehicle 1, in particular the traction battery 12 of the electric vehicle 1, can be recharged at such a charging point.
  • the control device 11 compares the current state of charge of the traction battery 12 with the energy requirement to be expected for reaching the specified or predicted destination. If it is determined that the energy stored in the traction battery 12 is approaching a level which is required to reach the specified or predicted destination, the control device 11 can initiate suitable measures to prevent or prevent further discharging of the traction battery 12 to inform at least one user of the approaching critical state of charge of the traction battery 12.
  • a user in a first stage, can be informed by suitable signaling that the charge state of the traction battery 12 is approaching a level due to discharging by means of the external consumers 2, which is still required to reach the specified or predicted destination.
  • signaling can, for example, take place locally by means of an optical or acoustic signal.
  • a horn or another acoustic signal generator of the electric vehicle 1 can be activated.
  • a characteristic acoustic signal can be output, which indicates the current discharge situation of the traction battery 12 to the user.
  • Optical signaling by means of a signal lamp or by activating certain vehicle headlights is also possible, for example.
  • predetermined vehicle headlights can be controlled with a special predetermined sequence in order to signal to the user in this way that the state of charge of the traction battery 12 is approaching a critical value.
  • control device 11 it is also possible for the control device 11 to deactivate the delivery of electrical energy to external consumers 2 when the state of charge of the traction battery 12 drops so far that it is no longer possible to reliably reach the specified or forecast destination.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a basic diagram of an arrangement for providing electrical energy to an external consumer 2 with a control device 11 according to one embodiment. All statements made previously in connection with FIG. 1 apply here. As shown again in detail in FIG.
  • the electrical DC voltage provided by the traction battery 12 can be converted into a corresponding AC voltage by means of a single-phase or multi-phase inverter. This AC voltage can be provided to an external consumer 2 .
  • the state of charge of the traction battery 12 is monitored by the control device 11.
  • the energy requirement for a destination specified by a user specification or for a destination predicted by the prognosis device 15 can be determined and compared with the state of charge of the traction battery 12 . If the state of charge of the traction battery 12 reaches a value that corresponds to the minimum energy requirement for reaching the specified or predicted destination or is above the calculated energy requirement by a predetermined threshold value, a previously described optical and/or acoustic signaling can take place.
  • a communication interface 16 for direct communication with a mobile terminal device 100 can be provided in the control device 11 .
  • the communication with the user's mobile terminal device 100 can also take place via a connection to an external server 101 .
  • a connection to a mobile terminal device 100 using a mobile data connection such as GSM, UMTS, LTE, 5G or the like is also possible.
  • the user can also use his mobile terminal device 100 to specify his desired next destination on the one hand.
  • the user can also use a mobile terminal device 100 or the like to adapt the activation or deactivation of an energy delivery to an external electrical consumer 2 .
  • a user can manually deactivate the energy delivery to the external consumer 2 using his mobile terminal device 100 .
  • any other functions that a user carries out using his mobile terminal device are of course also possible.
  • FIG. 3 shows a flowchart on which a method for controlling the energy output from a traction battery 12 of an electric vehicle 1 to an external consumer 2 is based.
  • the method can include any steps as have already been carried out previously in connection with the electric vehicle 1 and the control device 11 described therein.
  • the electric vehicle 1 or the control device 11 can also include any components that are required to implement the method described below.
  • a step S1 an energy requirement of the electric vehicle 1 for a future route is determined.
  • the future route or the destination at the end of such a route can be specified by a user input or be predicted in any way.
  • a step S2 a current state of charge of the traction battery 12 is determined.
  • a step S3 the state of charge of the traction battery 12 is compared with the determined energy requirement for reaching the destination along the route.
  • a signal can then be output or the energy output to the external consumer 2 can be controlled.
  • the energy output is signaled or controlled using the comparison of the state of charge of the traction battery 12 with the determined energy requirement.
  • the present invention relates to the control of the energy delivery from an electric vehicle to an external consumer. For this purpose, it is provided that an energy requirement for achieving a to determine a predetermined destination or along a predetermined route. If the electrical energy stored in the traction battery falls to a critical level, which is required to safely reach the destination, the energy transfer to an external consumer can be stopped. Alternatively, a user can at least be informed of such a critical state.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Steuerung der Energieabgabe von einem Elektrofahrzeug an einen externen Verbraucher. Hierzu ist es vorgesehen, einen Energiebedarf für das Erreichen eines vorgegebenen Fahrtziels bzw. entlang einer vorgegebenen Fahrtstrecke zu ermitteln. Sinkt die in der Traktionsbatterie gespeicherte elektrische Energie auf ein kritisches Niveau, welches zum sicheren Erreichen des Fahrtziels erforderlich ist, so kann die Energieabgabe an einen externen Verbraucher gestoppt werden. Alternativ kann ein Benutzer zumindest auf einen solchen kritischen Zustand hingewiesen werden.

Description

Beschreibung
Titel
Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug, Elektrofahrzeug und Verfahren zur Steuerung der Energieabgabe von einem Elektrofahrzeug
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug und ein Elektrofahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Steuerung der Energieabgabe von der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einen externen Verbraucher. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung der Energieabgabe von einer Traktionsbatterie an einen externen Verbraucher.
Stand der Technik
Ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge verfügen über einen elektrischen Energiespeicher, welcher auch als Traktionsbatterie bezeichnet wird. Diese Traktionsbatterie kann elektrische Energie bereitstellen, die für den Antrieb des Elektrofahrzeugs genutzt werden kann. Darüber hinaus können mit der elektrischen Energie aus der Traktionsbatterie auch weitere elektrische Verbraucher gespeist werden. Neben internen elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs, wie beispielsweise Heizung, Klimaaggregat, Entertainmentsystem etc., sind auch bereits einzelne Ansätze bekannt, externe Verbraucher außerhalb eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie von der Traktionsbatterie zu speisen.
Die Druckschrift EP 3 532 340 Al beschreibt ein Energieverwaltungssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug einen elektrischen Energiespeicher und eine Solarzelle aufweist. Der elektrische Energiespeicher kann einerseits von einer externen Energiequelle und/oder der Solarzelle aufgeladen werden. Ferner kann der elektrische Energiespeicher auch einen externen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgen. Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug, ein Elektrofahrzeug, sowie ein Verfahren zur Steuerung der Energieabgabe in einem Elektrofahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug mit einer Traktionsbatterie und einer Energieabgabeeinrichtung, wobei die Energieabgabeeinrichtung dazu ausgelegt ist, elektrische Energie an einem externen Verbraucher bereitzustellen. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, einen aktuellen Ladezustand der Traktionsbatterie zu bestimmen. Weiterhin ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, einen Energiebedarf für eine zukünftige Fahrtstrecke des Elektrofahrzeugs zu ermitteln. Darüber hinaus ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, den Ladezustand der Traktionsbatterie mit dem ermittelten Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke zu vergleichen. Schließlich ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, eine Energieabgabe an einen externen Verbraucher unter Verwendung des Vergleichs von Ladezustand der Traktionsbatterie und ermitteltem Energiebedarf zu steuern. Zusätzlich oder alternativ ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, eine Signalisierung unter Verwendung des Vergleichs von Ladezustand der Traktionsbatterie und ermitteltem Energiebedarf auszugeben.
Weiterhin ist vorgesehen:
Ein Elektrofahrzeug mit einer Traktionsbatterie, einer Energieabgabeeinrichtung und einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung. Die Energieabgabeeinrichtung ist dazu ausgelegt, elektrische Energie von der Traktionsbatterie an einem externen Verbraucher bereitzustellen.
Schließlich ist vorgesehen: Ein Verfahren zur Steuerung der Energieabgabe von einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einen externen Verbraucher. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Bestimmen eines aktuellen Ladezustands der Traktionsbatterie. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ermitteln eines Energiebedarfs des Elektrofahrzeugs für eine zukünftige Fahrtstrecke. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Vergleichen des Ladezustands der Traktionsbatterie mit dem ermittelten Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ausgeben einer Signalisierung oder zum Steuern einer Energieabgabe an den externen Verbraucher unter Verwendung des Vergleichs von Ladezustand der Traktionsbatterie mit dem ermittelten Energiebedarf.
Vorteile der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die in einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs gespeicherte elektrische Energie auch zum temporären Versorgen externer elektrischer Verbraucher genutzt werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass die in einer Traktionsbatterie gespeicherte Energie begrenzt ist. Durch die Entnahme von Energie aus der Traktionsbatterie sinkt somit die für den Antrieb des Elektrofahrzeugs verfügbare Energiemenge. Hierdurch sinkt auch die maximale Reichweite des Elektrofahrzeugs.
Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und die Entnahme elektrischer Energie aus der Traktionsbatterie für das Versorgen externer Verbraucher zu überwachen. Insbesondere ist es eine Idee der vorliegenden Erfindung, die erforderliche Energiemenge zum Erreichen eines vorgegebenen Fahrtziels zu ermitteln und daraufhin sicherzustellen, dass durch das Versorgen externer elektrischer Verbraucher noch ausreichend Energie in der Traktionsbatterie verbleibt, um das gewünschte Fahrtziel zu erreichen.
Das zukünftige Fahrtziel, also das nächste Ziel, welches mit dem Elektrofahrzeug erreicht werden soll, kann grundsätzlich auf beliebige Weise ermittelt werden. Einige mögliche Ansätze zur Bestimmung, insbesondere zur Prognose potentieller zukünftiger Fahrtziele werden nachfolgend noch näher erläutert. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die genannten beispielhaften Ansätze zur Ermittlung bzw. Prognose zukünftiger Fahrtziele begrenzt ist. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Ansätze möglich, um zukünftige Fahrtziele zu ermitteln.
Ebenso kann auch der Energiebedarf für das Erreichen eines vorgegebenen Fahrtziels, insbesondere des ermittelten zukünftigen Fahrtziels auf beliebige Weise bestimmt werden. Beispielsweise kann ein fest vorgegebener durchschnittlicher Energiebedarf pro Strecke zugrunde gelegt werden. Darüber hinaus sind auch beliebige weitere Ansätze, insbesondere Ansätze auf Grundlage historischer Verbrauchsdaten, topographische Daten zur Berücksichtigung eines Höhenunterschieds zwischen Startpunkt und Ziel sowie beliebige weitere Ansätze zur Ermittlung des Energiebedarfs zum Erreichen des prognostizierten Fahrtziels möglich. Unter Verwendung eines ermittelten zukünftigen Fahrtziels sowie des hierfür erforderlichen Energiebedarfs kann somit ein minimaler Ladezustand der Traktionsbatterie bestimmt werden, welcher erforderlich ist, um das vorgegebene Fahrtziel mit der durch die Traktionsbatterie bereitgestellten Energiemenge sicher erreichen zu können. Werden aus der Traktionsbatterie externe Verbraucher versorgt und nähert sich hierbei der Ladezustand der Traktionsbatterie dem ermittelten minimalen Ladezustand für ein sicheres Erreichen des Fahrtziels, so können rechtzeitig geeignete Maßnahmen eingeleitet werden, um ein zu starkes Entladen der Traktionsbatterie zu verhindern. Beispielsweise kann eine Energieabgabe an externe Verbraucher beim Erreichen eines kritischen Ladezustands, der mindestens für das Erreichen des prognostizierten Fahrtziels erforderlich ist, deaktiviert werden. Gegebenenfalls kann hierbei auch ein vorgegebener Sicherheitszuschlag mitberücksichtigt werden, sodass die externen elektrischen Verbraucher bereits frühzeitig deaktiviert werden, bevor sich der Ladezustand der Traktionsbatterie dem minimalen Ladezustand für das Erreichen des Fahrtziels nähert. Zusätzlich oder alternativ können auch Signalisierungen, wie beispielsweise optische und/oder akustische Signale ausgegeben werden, um einen Benutzer darauf hinzuweisen, dass der Ladezustand der Traktionsbatterie durch das Versorgen von externen elektrischen Verbrauchern auf ein Niveau sinkt, welches mindestens erforderlich ist, um ein vorgegebenes Fahrtziel zu erreichen. Hierdurch wird ein Benutzer in die Lage versetzt, den externen Verbraucher zu deaktivieren oder zumindest den Leistungsbedarf des angeschlossenen externen Verbrauchers zu reduzieren.
Die genannten erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen es somit, externe elektrische Verbraucher durch ein Elektrofahrzeug, insbesondere durch die in der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs gespeicherte elektrische Energie zu versorgen, ohne dabei in Gefahr zu laufen, ein geplantes Fahrtziel nicht mehr sicher erreichen zu können. Beispielsweise kann es sich bei dem zukünftigen geplanten Fahrtziel um die Position einer Lademöglichkeit zum Aufladen der Traktionsbatterie handeln. Aber auch beliebige andere Fahrtziele, beispielsweise eine Heimatadresse eines Benutzers oder Ähnliches sind als potentielle zukünftige Fahrtziele möglich.
Als Energieabgabeeinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hierbei jede geeignete Vorrichtung verstanden werden, welche dazu geeignet ist, die in der Traktionsbatterie gespeicherte Energie als Gleichspannung oder Wechselspannung an einem externen Verbraucher bereitzustellen. Im einfachsten Fall kann hierbei die von der Traktionsbatterie bereitgestellte elektrische Gleichspannung direkt an einem externen Verbraucher bereitgestellt werden. Alternativ kann die von der Traktionsbatterie bereitgestellte elektrische Gleichspannung mittels eines Wechselrichters oder bei Spannungswandlers in eine elektrische Spannung konvertiert werden, welche dazu geeignet ist, den anzuschließen externen Verbraucher zu betreiben. Insbesondere kann die Energieabgabeeinrichtung eine hierzu geeignete Anschlussmöglichkeit in Form einer Dose oder ähnlichem aufweisen, um den externen elektrischen Verbraucher anzuschließen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung eine Prognoseeinrichtung. Diese Prognoseeinrichtung ist dazu ausgelegt, eine zukünftige Fahrtstrecke unter Verwendung einer aktuellen Position des Elektrofahrzeugs, eines aktuellen Zeitpunkts, historischer Nutzungsdaten des Elektrofahrzeugs und/oder einer Benutzereingabe zu ermitteln. Beispielsweise kann aus einer aktuellen Position des Fahrzeugs, insbesondere in Zusammenschau mit historischen Nutzungsdaten abgeleitet werden, welches Ziel ein Benutzer mit hoher Wahrscheinlichkeit als Nächstes ansteuern wird. So wird ein Benutzer beispielsweise von seinem Arbeitsplatz mit großer Wahrscheinlichkeit als nächstes Fahrtziel seine Heimatadresse ansteuern. Darüber hinaus sind beispielsweise auch zeitabhängige Prognosen für ein zukünftiges Fahrtziel möglich. So kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass werktags am Vormittag ein Benutzer beispielsweise vorzugsweise seinen Arbeitsplatz ansteuern wird. Gegebenenfalls können auch am Wochenende entsprechende Prognosen für zukünftige Fahrtziele abgeleitet werden. Beispielsweise könnte insbesondere aus den historischen Benutzerdaten abgeleitet werden, dass ein Nutzer am Sonntagvormittag eine Kirche ansteuert. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Ansätze zur Prognose von zukünftigen Fahrtzielen möglich. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, dass ein Benutzer sein gewünschtes nächstes Fahrtziel manuell spezifiziert. Beispielsweise kann er hierzu sein nächstes gewünschtes Fahrtziel bereits beim Abstellen des Fahrzeugs in ein Navigationssystem eingeben. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Ansätze zur Ermittlung eines zukünftigen Fahrtziels möglich.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, eine Signalisierung auszugeben, falls eine Differenz zwischen dem Ladezustand der Traktionsbatterie und dem ermittelten Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke einen ersten Schwellwert unterschreitet. Bei einer solchen Signalisierung kann es sich beispielsweise um eine optische oder akustische Signalisierung handeln. Zum Beispiel ist es möglich, durch das Aufleuchten der Scheinwerfer an einem Fahrzeug mit einem vorgegebenen zeitlichen Muster einen Benutzer auf ein kritisches Absinken des Ladezustands der Traktionsbatterie hinzuweisen. Ferner kann beispielsweise auch durch ein Betätigen der Hupe einem Benutzer signalisiert werden, dass der Ladezustand der Traktionsbatterie während dem Versorgen elektrischer Verbraucher sich einem kritischen Wert nähert, der für das Erreichen des zukünftigen Fahrtziels erforderlich ist. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Signalisierungen möglich.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, eine Energieabgabe an den externen Verbraucher zu deaktivieren, falls eine Differenz zwischen dem Ladezustand der Traktionsbatterie und ermitteltem Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke einen zweiten Schwellwert unterschreitet. Durch das Deaktivieren der Energieabgabe an externe Verbraucher kann sichergestellt werden, dass die Traktionsbatterie durch die externen Verbraucher nicht zu tief entladen wird und somit das vorgegebene bzw. prognostizierte Fahrtziel mit der in der Traktionsbatterie gespeicherten Energie noch erreicht werden kann.
Insbesondere sind auch mehrstufige Ansätze möglich, bei welchen beispielsweise zunächst bei einem höheren, ersten Schwellwert ein Benutzer mittels einer Signalisierung auf ein kritisches Absinken des Ladezustands der Traktionsbatterie hingewiesen wird und daraufhin bei einem weiteren Absinken des Ladezustands der Traktionsbatterie unter den zweiten Schwellwert der Verbraucher deaktiviert wird, um ein zu tiefes Entladen der Traktionsbatterie zu verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, den ersten Schwellwert und/oder den zweiten Schwellwert unter Verwendung einer Benutzereingabe, Witterungsbedingungen, historischer Verbrauchswerte des Elektrofahrzeugs und/oder eines Gesundheitszustandes der Traktionsbatterie anzupassen. Beispielsweise kann ein Benutzer durch manuelle Spezifikation der Schwellwerte oder der zu den Schwellwerten korrespondierenden Angabe sicherstellen, dass die Traktionsbatterie nicht soweit entladen wird, dass beim Erreichen des vorgegebenen Fahrtziels die Traktionsbatterie nahezu vollständig entladen wird. Auf diese Weise kann ein Benutzer auch manuell Sicherheitsreserven vorzugeben, sodass auch beim Erreichen des prognostizierten Fahrtziels noch ausreichende Energie für eine weitere Fahrtstrecke zur Verfügung steht. Durch das Berücksichtigen von Witterungsbedingungen können beispielsweise erhöhte Verbrauchswerte für Heizung, Klimaaggregat oder Ähnliches berücksichtigt werden. Aber auch ein höherer Luftwiderstand aufgrund von Regen oder anderen ungünstigen Witterungsbedingungen kann mitberücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die in der Traktionsbatterie mindestens gespeicherte elektrische Energiemenge ausreicht, um das prognostizierte Fahrtziel sicher erreichen zu können. Entsprechend kann durch die Analyse historischer Verbrauchswerte sowie die Auswertung des Gesundheitszustandes der Traktionsbatterie auch der minimale Ladezustand für das Erreichen des prognostizierten Fahrtziels angepasst werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, eine Benachrichtigung an ein mobiles Endgerät zu senden, falls der erste Schwellwert und/oder der zweite Schwellwert unterschritten wird. Bei einem solchen mobilen Endgerät kann es sich beispielsweise um ein Smartphone, einen Tablet- Computer oder Ähnliches handeln. Auf diese Weise kann ein Benutzer über das Erreichen von kritischen Schwellwerten informiert werden, auch wenn sich der Benutzer nicht in unmittelbarer Nähe des Elektrofahrzeugs befindet.
Gegebenenfalls kann ein Benutzer mittels des entsprechenden Endgeräts auch die automatisch ermittelten ersten bzw. zweiten Schwellwerte anpassen.
Gemäß einer Ausführungsform des Elektrofahrzeugs umfasst die Energieabgabeeinrichtung des Elektrofahrzeugs einen Spannungswandler. Dieser Spannungswandler ist dazu ausgelegt, elektrische Energie an einen Niederspanungsverbraucher oder in ein Niederspanungsnetz abzugeben. Bei einem solchen Niederspannungsverbraucher bzw. Niederspannungsnetz kann es sich um eine elektrische Energieabgabe im Bereich von 230 V handeln.
Insbesondere sind sowohl einphasige elektrische Niederspannungsverbraucher als auch dreiphasige elektrische Niederspannungsverbraucher möglich.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Anordnung mit einem Elektrofahrzeug zum Betrieb eines externen Verbrauchers gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Betrieb eines externen Verbrauchers mit einer Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform; und
Fig. 3: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Steuerung einer Energieabgabe gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Beschreibung von Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaubildes mit einem Elektrofahrzeug 1, welches elektrische Energie an einem externen Verbraucher 2 bereitstellt. Das Elektrofahrzeug 1 umfasst eine Traktionsbatterie 12. Diese Traktionsbatterie 12 dient unter anderem dazu, die elektrische Energie zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems in dem Elektrofahrzeug 1 bereitzustellen. Auf den Aspekt des elektrischen Antriebssystems wird jedoch in dieser Anmeldung nicht näher eingegangen.
Darüber hinaus kann auch elektrische Energie von der Traktionsbatterie 12, beispielsweise über einen Stromrichter oder eine beliebige andere Energieabgabeeinrichtung 13 an einem externen Verbraucher 2 bereitgestellt werden. Hierzu kann der Stromrichter die von der Traktionsbatterie 12 bereitgestellte elektrische Gleichspannung in eine ein- oder mehrphasige elektrische Wechselspannung konvertieren und diese Wechselspannung an dem externen elektrischen Verbraucher 2 bereitstellen.
Alternativ kann die Entnahme elektrischer Energie der Traktionsbatterie 12 durch einen externen Verbraucher 2 auch direkt über Gleichstrom erfolgen. In diesem Fall kann die Energieabgabeeinrichtung 13 des Fahrzeugs beispielsweise als Kontaktiermöglichkeit der beiden Pole der Traktionsbatterie ausgeführt sein, wie sie evt. bereits für das Aufladen der Traktionsbatterie an einer Gleichstromladesäule vorhanden ist.
In diesem Sinne ist als Energieabgabeeinrichtung 13 jede Art von Vorrichtung zu verstehen, welche dazu geeignet ist, elektrische Energie, welche insbesondere durch die Traktionsbatterie 12 bereitgestellt wird, für einen beliebigen externen Verbraucher 2 bereitzustellen. Wie oben bereits ausgeführt, kann es sich hierbei im einfachsten Fall um eine Kontaktiermöglichkeit zur direkten Entnahme der elektrischen Energie von der Traktionsbatterie 12 handeln. Darüber hinaus kann die Energieabgabeeinrichtung 13 auch einen Wechselrichter und/oder Gleichspannungswandlung umfassen, um die von der Traktionsbatterie 12 bereitgestellte Gleichspannung in eine elektrische Spannung zu konvertieren, welche dazu geeignet ist, den externen Verbraucher 2 zu betreiben. Entsprechend kann die Energieabgabeeinrichtung 13 auch eine entsprechende Anschlussmöglichkeit, beispielsweise in Form einer geeigneten Gleichspannung, Wechselspannung oder Drehstromsteckdose umfassen.
Bei dem externen elektrischen Verbraucher 2 kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen externen elektrischen Verbraucher handeln. Insbesondere sind beispielsweise elektrische Verbraucher möglich, welche über ein Niederspannungsnetz mit elektrischer Energie versorgt werden. Ein solches elektrisches Niederspannungsnetz weist in der Regel eine Phasenspannung von effektiv ca. 230 oder in manchen Ländern 110 Volt auf. Grundsätzlich sind jedoch auch elektrische Verbraucher 2 möglich, welche mit einer Kleinspannung von beispielsweise 12 V (DC), der Gleichspannung von der Traktionsbatteriespannung oder anderen Gleichspannungen, Wechselspannungen oder Mehrphasenwechselspannungen betrieben werden können. Als externe Verbraucher 2 werden hierbei grundsätzlich sämtliche elektrischen Verbraucher 2 betrachtet, welche nicht fest in dem Fahrzeug 1 verbaut sind. Insbesondere können externe Verbraucher über einen elektrischen Anschlusspunkt an dem Fahrzeug 1 angeschlossen werden. Beispielsweise sind hierzu Steckdosen, beispielsweise Schutzkontaktsteckdosen (Schuko- Steckdosen) oder Ähnliches möglich. Mehrphasige externe elektrische Verbraucher 2 können beispielsweise auch über eine CEE-Dose oder Ähnliches angeschlossen werden. Darüber hinaus ist auch ein Anschluss eines weiteren Elektrofahrzeugs denkbar, wobei zum Beispiel die Traktionsbatterie des weiteren Elektrofahrzeugs mittels elektrischer Energie von der Traktionsbatterie 12 des Elektrofahrzeugs aufgeladen werden kann. Auch für einen solchen Fall sind beispielsweise geeignete Anschlusspunkte an dem Elektrofahrzeug 1 möglich.
Beispielsweise können als elektrische Verbraucher 2 elektrisch betriebene Werkzeuge wie zum Beispiel eine Bohrmaschine, eine Säge oder Ähnliches angeschlossen werden. Auch Beleuchtungselemente, wie externe Scheinwerfer, oder Haushaltsgeräte, wie zum Beispiel ein Staubsauger oder eine Kaffeemaschine sind möglich. Es versteht sich, dass darüber hinaus auch beliebige andere elektrische externe Verbraucher über eine geeignete Anschlussvorrichtung von der Traktionsbatterie 12 des Elektrofahrzeugs 1 gespeist werden können.
Während des Betriebs der externen Verbraucher 2 wird der Traktionsbatterie 12 Energie entnommen, sodass der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 kontinuierlich sinkt. Hierdurch sinkt auch die maximale Reichweite, welche das Elektrofahrzeug 1 mit der in der Traktionsbatterie 12 noch gespeicherten Energie erreichen kann. Wird daher der Traktionsbatterie 12 zu viel Energie entnommen, so kann gegebenenfalls ein gewünschtes Ziel nicht mehr mit der in der Traktionsbatterie 12 gespeicherten Energie erreicht werden.
Um einen solchen Fall zu vermeiden, ist eine Steuervorrichtung 11 vorgesehen, welche die Energieentnahme aus der Traktionsbatterie 12 zum Betreiben des externen Verbrauchers 2 überwacht. Hierzu kann die Steuervorrichtung 11 kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitintervallen den Ladezustand der Traktionsbatterie 12 ermitteln. Hierzu kann beispielsweise ein Batteriemanagementsystem (BMS) der Traktionsbatterie 12 ausgelesen werden. Selbstverständlich sind auch beliebige andere Ansätze zum Ermitteln des Ladezustands bzw. der verbleibenden in der Traktionsbatterie 12 gespeicherten Energie möglich.
Weiterhin kann die Steuervorrichtung 11 ein zukünftiges Ziel des Elektrofahrzeugs 1 ermitteln. Als zukünftiges Ziel kann beispielsweise das Ziel verstanden werden, welches das Elektrofahrzeug 1 während seiner nächsten Fahrt ansteuern wird. In einem einfachsten Fall kann ein solches zukünftiges Ziel durch einen Benutzer mittels einer geeigneten Benutzerschnittstelle spezifiziert werden. Zum Beispiel kann ein Benutzer das nächste gewünschte Ziel in ein Navigationssystem des Elektrofahrzeugs 1 eingeben. In diesem Fall kann das Navigationssystem des Elektrofahrzeugs 1 mit der Steuervorrichtung 11 kommunizieren und der Steuervorrichtung 11 die entsprechenden Daten bereitstellen. Je nach Konfiguration kann entweder direkt das von dem Benutzer spezifizierte Ziel der Steuervorrichtung 11 mitgeteilt werden. Alternativ kann ein externes Navigationssystem eine Fahrtroute zum dem spezifizierten Ziel berechnen und diese Fahrtroute der Steuervorrichtung 11 mitteilen. Ferner ist es auch möglich, dass das Navigationssystem bereits eine Prognose für den Energieverbrauch für eine Fahrt zu dem durch den Benutzer spezifizierten Ziel ermittelt und diesen Energiebedarf der Steuervorrichtung 11 mitteilt. Wird der konkrete Energiebedarf für das Erreichen des Ziels nicht bereits durch das externe Navigationssystem ermittelt, so kann die Steuervorrichtung 11 diesen Energiebedarf eigenständig berechnen.
Neben der Ermittlung des zukünftigen Ziels auf Grundlage einer Benutzervorgabe sind darüber hinaus auch beliebige andere Ansätze zur Ermittlung eines zukünftigen Fahrtziels für das Elektrofahrzeug 1 möglich. Beispielsweise kann in der Steuervorrichtung 11 eine Prognoseeinrichtung 15 vorgesehen sein, welche ein möglichst wahrscheinliches zukünftiges Ziel des Elektrofahrzeugs 1 prognostiziert. Hierzu können zum Beispiel historische Daten herangezogen werden. Zum Beispiel können frühere Fahrtverläufe erfasst und die entsprechenden Daten in einem geeigneten Speicher abgespeichert werden. Aus solchen historischen Daten können beispielsweise Regelmäßigkeiten abgeleitet werden und diese für eine Prognose eines zukünftigen Fahrtziels herangezogen werden. Beispielsweise kann die Prognose auf Grundlage von Zeitdaten erfolgen. Wird beispielsweise festgestellt, dass ein Fahrzeug an Werktagen in den Morgenstunden stets ein gleiches Ziel ansteuert (beispielsweise den Arbeitsplatz eines Benutzers), so kann dieses Fahrtziel als Grundlage für die entsprechenden Zeiträume herangezogen werden. Entsprechend kann an Werktagen am Nachmittag bzw. Abend als Fahrtziel beispielsweise die Heimatadresse des Benutzers herangezogen werden, welche der Benutzer nach Feierabend ansteuert. Darüber hinaus können beispielsweise auch beliebige andere Gewohnheiten, wie beispielsweise ein sonntäglicher Kirchgang, ein regelmäßig an Wochenenden aufgesuchtes Ausflugsziel oder Ähnliches aus den historischen Daten herangezogen werden. Darüber hinaus kann das Fahrzeug beispielsweise auch auf Grundlage weiterer Informationen, wie zum Beispiel Witterungsdaten, Verkehrsmeldungen oder beliebigen anderen lokal ermittelten oder über eine Datenschnittstelle von einem externen Server empfangenen Daten erfolgen.
Aus dem spezifizierten bzw. prognostizierten Fahrtziel kann die Steuervorrichtung 11 daraufhin einen zu erwartenden Energiebedarf zum Erreichen dieses Fahrtziels ermitteln. Hierzu kann gegebenenfalls auch die aktuelle lokale Position bestimmt und mit in die Berechnung des Energiebedarfs zu dem Fahrtziel einbezogen werden.
Darüber hinaus können beispielsweise mögliche Ladepunkte zum Aufladen der Traktionsbatterie, insbesondere Ladepunkte in der Umgebung der aktuellen Position des Elektrofahrzeugs 1 als mögliche Ziele herangezogen werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass an einem solchen Ladepunkt das Elektrofahrzeug 1, insbesondere die Traktionsbatterie 12 des Elektrofahrzeugs 1 wieder aufgeladen werden kann.
Zur Berechnung des Energiebedarfs zum Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels können darüber hinaus auch weitere Informationen, wie beispielsweise Witterungsbedingungen, historische Verbrauchsdaten, Verkehrsmeldungen oder beliebige andere lokal ermittelte bzw. gespeicherte oder von einem entfernten Server bereitgestellte Daten miteinbezogen werden.
Die Steuervorrichtung 11 vergleicht daraufhin den aktuellen Ladezustand der Traktionsbatterie 12 mit dem zu erwartenden Energiebedarf für das Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels. Wird dabei festgestellt, dass die in der Traktionsbatterie 12 gespeicherte Energie sich einem Niveau annähert, welches zum Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels erforderlich ist, so können durch die Steuervorrichtung 11 geeignete Maßnahmen eingeleitet werden, um ein weiteres Entladen der Traktionsbatterie 12 zu verhindern oder zumindest einen Benutzer auf den sich annähernden kritischen Ladezustand der Traktionsbatterie 12 hinzuweisen.
Beispielsweise kann in einer ersten Stufe ein Benutzer durch eine geeignete Signalisierung darauf hingewiesen werden, dass der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 sich durch das Entladen mittels der externen Verbraucher 2 einem Niveau annähert, welches noch zum Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels erforderlich ist. Eine solche Signalisierung kann beispielsweise lokal durch ein optisches oder akustisches Signal erfolgen. Zum Beispiel kann eine Hupe oder ein anderer akustischer Signalgeber des Elektrofahrzeugs 1 angesteuert werden. Insbesondere kann beispielsweise ein charakteristisches akustisches Signal ausgegeben werden, welches den Benutzer auf die aktuelle Entladesituation der Traktionsbatterie 12 hinweist. Ebenso ist beispielsweise eine optische Signalisierung mittels einer Signalleuchte oder durch Ansteuern bestimmter Fahrzeugscheinwerfer möglich. Zum Beispiel können vorgegebene Fahrzeugscheinwerfer mit einer speziellen vorgegebenen Sequenz angesteuert werden, um auf diese Weise dem Benutzer zu signalisieren, dass sich der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 einem kritischen Wert annähert.
Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass die Steuervorrichtung 11 die Abgabe elektrischer Energie an externe Verbraucher 2 deaktiviert, wenn der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 so weit absinkt, dass ein sicheres Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels nicht mehr sicher möglich ist.
Insbesondere ist auch ein zweistufiger Ansatz möglich, bei welchem zum Beispiel in einem ersten Schritt eine optische und/oder akustische Signalisierung erfolgt und daraufhin in einem zweiten Schritt eine Deaktivierung der externen Verbraucher 2 bzw. der Energieabgabe an die externen Verbraucher 2 erfolgt. Hierzu können beispielsweise geeignete Schwellwerte spezifiziert werden, wobei der Schwellwert für die optische und/oder akustische Signalisierung höher angesetzt ist, als der Schwellwert für das Deaktivieren der externen Verbraucher 2. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaubildes einer Anordnung zum Bereitstellen elektrischer Energie an einen externen Verbraucher 2 mit einer Steuervorrichtung 11 gemäß einer Ausführungsform. Hierbei gelten sämtliche bereits zuvor in Zusammenhang mit Figur 1 gemachten Ausführungen. Wie in Figur 2 nochmals detailliert dargestellt, kann die von der Traktionsbatterie 12 bereitgestellte elektrische Gleichspannung mittels eines ein- oder mehrphasigen Wechselrichters in eine entsprechende Wechselspannung konvertiert werden. Diese Wechselspannung kann einem externen Verbraucher 2 bereitgestellt werden. Während der Energieabgabe an einen externen Verbraucher 2 wird der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 von der Steuervorrichtung 11 überwacht. Ferner kann der Energiebedarf zu einem durch eine Benutzervorgabe spezifizierten Fahrtziel oder zu einem durch die Prognoseeinrichtung 15 prognostizierten Fahrtziel ermittelt werden und mit dem Ladezustand der Traktionsbatterie 12 verglichen werden. Erreicht der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 einen Wert, der dem minimalen Energiebedarf für das Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Fahrtziels entspricht oder um einen vorgegebenen Schwellwert oberhalb des berechneten Energiebedarfs liegt, so kann eine zuvor beschriebene optische und/oder akustische Signalisierung erfolgen. Ferner ist es auch möglich, einem Benutzer das Absinken des Ladezustands auf ein Niveau, welches für ein sicheres Erreichen des spezifizierten bzw. prognostizierten Ziels erforderlich ist, auf einem mobilen Endgerät 100 zu signalisieren. Hierzu kann in der Steuervorrichtung 11 eine Kommunikationsschnittstelle 16 zur direkten Kommunikation mit einem mobilen Endgerät 100 vorgesehen sein. Ferner kann die Kommunikation mit dem mobilen Endgerät 100 des Benutzers auch über eine Verbindung zu einem externen Server 101 erfolgen. Insbesondere ist beispielsweise auch eine Verbindung zu einem mobilen Endgerät 100 mittels einer mobilen Datenverbindung wie beispielsweise GSM, UMTS, LTE, 5G oder Ähnliches möglich.
Der Benutzer kann umgekehrt sein mobiles Endgerät 100 auch dazu nutzen, um einerseits sein gewünschtes nächstes Fahrtziel zu spezifizieren. Darüber hinaus kann der Benutzer auch mittels eines mobilen Endgeräts 100 oder Ähnlichem das Aktivieren bzw. Deaktivieren einer Energieabgabe an einen externen elektrischen Verbraucher 2 anpassen. So kann ein Benutzer beispielsweise mittels seines mobilen Endgeräts 100 die Energieabgabe an den externen Verbraucher 2 manuell deaktivieren. Ebenso ist es möglich, dass ein Benutzer auch beim Erreichen eines kritischen Ladezustands der Traktionsbatterie 12 mittels seines mobilen Endgeräts 100 weiterhin eine Energieabgabe an externe Verbraucher 2 freigibt. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Funktionen möglich, welche ein Benutzer mittels seines mobilen Endgeräts durchführt.
Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Steuerung der Energieabgabe von einer Traktionsbatterie 12 eines Elektrofahrzeugs 1 zu einem externen Verbraucher 2 zugrunde liegt. Das Verfahre kann grundsätzlich beliebige Schritte umfassen, wie sie bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Elektrofahrzeug 1 und der darin beschriebenen Steuervorrichtung 11 ausgeführt sind. Analog kann auch das Elektrofahrzeug 1 bzw. die Steuervorrichtung 11 beliebige Komponenten umfassen, die zur Realisierung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erforderlich sind.
In einem Schritt S1 erfolgt ein Ermitteln eines Energiebedarfs des Elektrofahrzeugs 1 für eine zukünftige Fahrtstrecke. Wie zuvor bereits beschrieben, kann die zukünftige Fahrtstrecke bzw. das Ziel am Ende einer solchen Fahrtstrecke durch eine Benutzereingabe spezifiziert werden oder auf beliebige Weise prognostiziert werden. In einem Schritt S2 erfolgt ein Bestimmen eines aktuellen Ladezustands der Traktionsbatterie 12.
In einem Schritt S3 wird der Ladezustand der Traktionsbatterie 12 mit dem ermittelten Energiebedarf für das Erreichen des Fahrtziels entlang der Fahrtstrecke verglichen. Daraufhin kann in einem Schritt S4 eine Signalisierung ausgegeben werden oder die Energieabgabe an den externen Verbraucher 2 gesteuert werden. Insbesondere erfolgt die Signalisierung bzw. das Steuern der Energieabgabe unter Verwendung des Vergleichs des Ladezustands der Traktionsbatterie 12 mit dem ermittelten Energiebedarf.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die Steuerung der Energieabgabe von einem Elektrofahrzeug an einen externen Verbraucher. Hierzu ist es vorgesehen, einen Energiebedarf für das Erreichen eines vorgegebenen Fahrtziels bzw. entlang einer vorgegebenen Fahrtstrecke zu ermitteln. Sinkt die in der Traktionsbatterie gespeicherte elektrische Energie auf ein kritisches Niveau, welches zum sicheren Erreichen des Fahrtziels erforderlich ist, so kann die Energieabgabe an einen externen Verbraucher gestoppt werden. Alternativ kann ein Benutzer zumindest auf einen solchen kritischen Zustand hingewiesen werden.

Claims

Ansprüche
1. Steuervorrichtung (11) für ein Elektrofahrzeug (1) mit einer Traktionsbatterie (12) und einer Energieabgabeeinrichtung (13) zum Bereitstellen elektrischer Energie an einem externen Verbraucher (2), wobei die Steuervorrichtung (11) dazu ausgelegt ist:
- einen aktuelle Ladezustand der Traktionsbatterie (12) zu bestimmen,
- einen Energiebedarf für eine zukünftige Fahrtstrecke zu ermitteln,
- den Ladezustand der Traktionsbatterie (12) und den ermittelten Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke miteinander zu vergleichen, und
- unter Verwendung des Vergleichs von Ladezustand der Traktionsbatterie (12) und ermitteltem Energiebedarf eine Energieabgabe an den externen Verbraucher (2) zu steuern und/oder eine Signalisierung auszugeben.
2. Steuervorrichtung (11) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (11) eine Prognoseeinrichtung (15) umfasst, die dazu ausgelegt ist, eine zukünftige Fahrtstrecke unter Verwendung einer aktuellen Position des Elektrofahrzeugs (1), eines aktuellen Zeitpunkts, historischer Nutzungsdaten des Elektrofahrzeugs und/oder einer Benutzereingabe zu ermitteln.
3. Steuervorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung (11) dazu ausgelegt ist, eine Signalisierung auszugeben, falls eine Differenz zwischen Ladezustand der Traktionsbatterie (12) und ermitteltem Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke einen ersten Schwellwert unterschreitet.
4. Steuervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung (11) dazu ausgelegt ist, eine Energieabgabe an den externen Verbraucher (2) zu deaktivieren, falls eine Differenz zwischen Ladezustand der Traktionsbatterie (12) und ermitteltem Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke einen zweiten Schwellwert unterschreitet. Steuervorrichtung (11) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Steuervorrichtung (11) dazu ausgelegt ist, den ersten Schwellwert und/oder den zweiten Schwellwert unter Verwendung einer Benutzereingabe, Witterungsbedingungen, historischer Verbrauchswerte des Elektrofahrzeugs (1) und/oder eines Gesundheitszustandes der Traktionsbatterie (12) anzupassen. Steuervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuervorrichtung (11) dazu ausgelegt ist, eine Benachrichtigung an ein mobiles Endgerät (100) zu senden, falls der erste Schwellwert und/oder der zweite Schwellwert unterschritten wird. Steuervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der externe Verbraucher (2) einen elektrischen Verbraucher außerhalb des Elektrofahrzeugs (1) umfasst. Elektrofahrzeug (1) mit: einer Traktionsbatterie (12); einer Energieabgabeeinrichtung (13), die dazu ausgelegt ist, elektrische Energie von der Traktionsbatterie (12) an einem externen Verbraucher (2) bereitzustellen; und einer Steuervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7. Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 8, wobei die Energieabgabeeinrichtung (13) einen Spannungswandler umfasst, der dazu ausgelegt ist, elektrische Energie an einem Niederspannungsverbraucher oder in einem Niederspanungsnetz bereitzustellen. Verfahren zur Steuerung der Energieabgaben von einer Traktionsbatterie (12) eines Elektrofahrzeugs (1) an einen externen Verbraucher (2), mit den Schritten: Ermittelns (Sl) eines Energiebedarfs des Elektrofahrzeugs (1) für eine zukünftige Fahrtstrecke; Bestimmen (S2) eines aktuellen Ladezustands der Traktionsbatterie (12);
Vergleichen (S3) des Ladezustands der Traktionsbatterie (12) mit dem ermittelten Energiebedarf für die zukünftige Fahrtstrecke; und Ausgeben (S4) einer Signalisierung und/oder Steuern einer
Energieabgabe an den externen Verbraucher (2) unter Verwendung des Vergleichs von Ladezustand der Traktionsbatterie (12) mit dem ermittelten Energiebedarf.
PCT/EP2022/078785 2021-12-01 2022-10-17 Steuervorrichtung für ein elektrofahrzeug, elektrofahrzeug und verfahren zur steuerung der energieabgabe von einem elektrofahrzeug WO2023099073A1 (de)

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