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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Erhöhung der Reichweite eines Elektrofahrzeugs.
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Fahrzeuge mit einem Elektroantrieb (d. h. mit einem Elektromotor, der für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird) umfassen typischerweise einen Energiespeicher, der eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb des Elektromotors zu speichern. Die elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeugs (auch als Traktionsenergie bezeichnet) wird typischerweise elektrochemisch in dem Energiespeicher gespeichert. Beispielhafte Energiespeicher umfassen ein oder mehrere Li-Ionen basierte Speicherzellen.
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Der elektrische Energiespeicher umfasst eine begrenzte Kapazität zur Speicherung von Traktionsenergie. Dabei ist derzeit die mit der begrenzten Kapazität erreichbare Reichweite eines Fahrzeugs relativ klein im Vergleich zu der Reichweite, die mit einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor erreicht werden kann. Außerdem ist derzeit die Anzahl von öffentlichen Ladestationen für Elektrofahrzeuge relativ begrenzt. Daher besteht bei einem Elektrofahrzeug eine erhöhte Gefahr dafür, dass das Elektrofahrzeug mit der verfügbaren elektrischen Energie nicht ein gewünschtes Fahrziel erreichen kann und das Elektrofahrzeug möglicherweise „liegen bleibt”.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter Weise die Gefahr dafür, dass ein Elektrofahrzeug keine ausreichende elektrische Energie zum Erreichen eines gewünschten Fahrziels aufweist, zu reduzieren. Insbesondere soll es einem Fahrer eines Elektrofahrzeugs in effizienter Weise ermöglicht werden, bei Bedarf die Reichweite des Elektrofahrzeugs zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Erhöhung der Reichweite eines Fahrzeugs beschrieben, welches durch einen Elektromotor angetrieben wird. Das Fahrzeug ist z. B. ein Straßenfahrzeug, etwa ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen. Das Verfahren umfasst das Ermitteln, dass für den Betrieb des Elektromotors eine Füllstand-Reserve eines Energiespeichers des Fahrzeugs verwendet werden soll.
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Der Energiespeicher ist eingerichtet, elektrische Energie zu speichern, wobei die Menge an elektrischer Energie in dem Energiespeicher typischerweise durch einen Füllstand (auch als State of Charge, SOC, bezeichnet) des Energiespeichers angezeigt wird. Der Energiespeicher umfasst meist ein oder mehrere Speicherzellen, z. B. ein oder mehrere Li-Ionen basierte Speicherzellen. Der Energiespeicher wird meist in einem Standard-Betriebsmodus betrieben, bei dem der Energiespeicher nicht vollständig geladen und/oder nicht vollständig entladen wird, um eine möglichst hohe Lebensdauer des Energiespeichers (d. h. eine möglichst hohe Anzahl von Speicherzyklen) zu erreichen. Der Energiespeicher kann z. B. im Standard-Betriebsmodus bis zu einem minimal zulässigen Füllstand entladen (wobei der minimal zulässige Füllstand größer als 0% ist) und/oder bis zu einem maximal zulässigen Füllstand geladen werden (wobei der maximal zulässige Füllstand kleiner als 100% ist). Mit anderen Worten, der Energiespeicher kann im Standard-Betriebsmodus in einem für den Energiespeicher vorgesehenen (bzw. zulässigen) Füllstand-Bereich betrieben werden. Dabei kann der vorgesehene Füllstand-Bereich nach unten durch den minimal zulässigen Füllstand und/oder nach oben durch den maximal zulässigen Füllstand begrenzt sein.
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Die Füllstand-Reserve liegt außerhalb von dem für den Energiespeicher vorgesehenen Füllstand-Bereich. Die Füllstand-Reserve kann z. B. eine untere Füllstand-Reserve umfassen, bei der ein Füllstand des Energiespeichers unterhalb von dem minimal zulässigen Füllstand liegt (ggf. bis runter zu einem minimal möglichen Füllstand von z. B. 0%). Alternativ oder ergänzend kann die Füllstand-Reserve eine obere Füllstand-Reserve umfassen, bei der der Füllstand des Energiespeichers oberhalb von dem maximal zulässigen Füllstand liegt (ggf. bis hoch zu einem maximal möglichen Füllstand von z. B. 100%).
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Typischerweise wird beim Betrieb des Energiespeichers innerhalb des vorgesehenen Füllstand-Bereichs eine Lebensdauer des Energiespeichers statistisch weniger reduziert, als beim Betrieb des Energiespeichers innerhalb der Füllstand-Reserve. Es ist daher meist vorteilhaft (für die Lebensdauer des Energiespeichers), den Energiespeicher standardmäßig im Standard-Betriebsmodus, d. h. innerhalb von dem vorgesehenen Füllstand-Bereich, zu betreiben. Die Füllstand-Reserve des Energiespeichers sollte andererseits nur in Ausnahmefällen verwendet werden, da eine Nutzung der Füllstand-Reserve des Energiespeichers typscherweise statistisch zu einer Reduzierung der Lebensdauer des Energiespeichers führt (im Vergleich zu einer ausschließlichen Nutzung im vorgesehenen Füllstand-Bereich).
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Das Verfahren umfasst somit das Ermitteln, dass (ausnahmsweise) die Füllstand-Reserve des Energiespeichers für den Betrieb des Elektromotors des Fahrzeugs verwendet werden soll. Dieser Betriebsmodus des Energiespeichers kann als Kapazitäts-erweiternder Betriebsmodus des Energiespeichers bezeichnet werden.
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Es kann somit ermittelt werden, dass der Kapazitäts-erweiternde Betriebsmodus des Energiespeichers aktiviert werden soll, bei dem nicht nur der vorgesehene Füllstand-Bereich sondern auch die Füllstand-Reserve des Energiespeichers für den Betrieb des Elektromotors zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird.
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Das Verfahren umfasst weiter, in Reaktion auf das Ermitteln, dass der Kapazitäts-erweiternde Betriebsmodus des Energiespeichers aktiviert werden soll, das Verwenden von elektrischer Energie aus der Füllstand-Reserve des Energiespeichers, um den Elektromotor des Fahrzeugs zu betreiben (d. h. um das Fahrzeug anzutreiben). Die Verwendung der Füllstand-Reserve des Energiespeichers kann auf eine vordefinierte Anzahl von Ladezyklen des Energiespeichers (z. B. auf einen einzigen Ladezyklus) begrenzt sein. Das heißt, das Verfahren kann weiter umfassen, das Beschränken der Nutzung der Füllstand-Reserve des Energiespeichers auf eine vordefinierte, begrenzte Anzahl von Ladezyklen. Der Energiespeicher kann nach der begrenzten Anzahl von Ladezyklen automatisch von dem Kapazitäts-erweiternden Betriebsmodus in den Standard-Betriebsmodus übergehen. Der Kapazitäts-erweiternde Betriebsmodus kann dann ggf. erst wieder durch eine explizite Anfrage/Eingabe eines Nutzers aktiviert werden.
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Durch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren kann in effizienter Weise die nutzbare Kapazität des Energiespeichers erweitert und so bei Bedarf die Reichweite eines Fahrzeugs erhöht werden. Desweiteren kann durch die selektive Bereitstellung der Füllstand-Reserve des Energiespeichers eine Schädigung des Energiespeichers begrenzt werden.
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Das Ermitteln, dass die Füllstand-Reserve des Energiespeichers verwendet werden soll, kann umfassen, das Erfassen von einer Eingabe von einem Nutzer des Fahrzeugs über eine Eingabe/Ausgabe-Einheit des Fahrzeugs. Insbesondere kann es erforderlich sein, dass der Nutzer des Fahrzeugs (z. B. der Fahrer des Fahrzeugs oder ein Insasse des Fahrzeugs), die Füllstand-Reserve des Energiespeichers über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle des Fahrzeugs explizit anfordert. Desweiteren kann ermittelt werden, ob der Nutzer des Fahrzeugs ein oder mehreren Bedingungen (z. B. Änderungen von Gewährleistungsbedingungen für den Energiespeicher und/oder Zahlungsbedingungen für die Nutzung der Füllstand-Reserve des Energiespeichers) für die Verwendung der Füllstand-Reserve akzeptiert. Dies kann ebenfalls über die Mensch-Maschine-Schnittstelle des Fahrzeugs ermittelt werden. Die Verwendung von elektrischer Energie aus der Füllstand-Reserve kann ggf. nur dann ermöglicht werden, wenn ermittelt wird, dass der Nutzer des Fahrzeugs die ein oder mehreren Bedingungen akzeptiert hat. Mit anderen Worten, die Aktivierung des Kapazitäts-erweiternden Betriebsmodus des Energiespeichers kann ggf. nur dann erfolgen, wenn der Nutzer die ein oder mehreren Bedingungen akzeptiert hat. Andererseits kann der Energiespeicher ggf. in dem Standard-Betriebsmodus verbleiben.
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Durch das Erfordernis einer expliziten Eingabe von einem Nutzer des Fahrzeugs und durch die optionale Kopplung der Nutzung der Füllstand-Reserve des Energiespeichers an ein oder mehrere Bedingungen kann die Schädigung des Energiespeichers durch eine exzessive Nutzung der Füllstand-Reserve begrenzt werden. Desweiteren kann die Nutzung der Füllstand-Reserve einem Nutzer als Mehrwertfunktion des Fahrzeugs (ggf. gegen Bezahlung) angeboten werden.
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Das Verfahren kann weiter umfassen, das Aktivieren von ein oder mehreren Maßnahmen, durch die ein Verbrauch an elektrischer Energie durch das Fahrzeug reduziert wird, während elektrische Energie aus der Füllstand-Reserve für den Betrieb des Elektromotors verwendet wird. Es kann angenommen werden, dass, wenn ein Nutzer den Kapazitäts-erweiternden Betriebsmodus des Energiespeichers aktiviert, der Nutzer des Fahrzeugs die Reichweite des Fahrzeugs maximieren möchte. Es kann daher vorteilhaft sein, dass ggf. automatisch ein oder mehrere Verbrauchs-reduzierende Maßnahmen (z. B. die Deaktivierung einer Klimaanlage und/oder die Beschränkung einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs) durchgeführt werden, wenn der Kapazitäts-erweiternde Betriebsmodus des Energiespeichers aktiviert ist. So kann die Reichweite des Fahrzeugs weiter erhöht werden.
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Wie bereits oben dargelegt, kann die Füllstand-Reserve eine untere Füllstand-Reserve umfassen, bei der ein Füllstand des Energiespeichers unterhalb von dem minimal zulässigen Füllstand fällt. Die untere Füllstand-Reserve kann während einer Fahrt des Fahrzeugs bereitgestellt werden, um die Reichweite des Fahrzeugs (z. B. zum Erreichen eines Zielortes) zu erhöhen. Insbesondere kann während der Fahrt des Fahrzeugs ermittelt werden, dass die untere Füllstand-Reserve verwendet werden soll. Es kann somit eine sogenannte LIMP HOME Funktion für das Fahrzeug bereitgestellt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann die Füllstand-Reserve eine obere Füllstand-Reserve umfassen, bei der der Füllstand des Energiespeichers über den maximal zulässigen Füllstand gebracht wird. Es kann während eines Ladevorgangs des Energiespeichers (z. B. an einer Ladestation) ermittelt werden, dass die obere Füllstand-Reserve verwendet werden soll. So kann die für eine anstehende Fahrt verfügbare Menge an elektrischer Energie im Vorfeld erhöht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuereinheit (z. B. ein Steuergerät) für ein Fahrzeug beschrieben. Das Fahrzeug umfasst einen Elektromotor für den Antrieb des Fahrzeugs. Die Steuereinheit ist eingerichtet, zu ermitteln, dass für den Betrieb des Elektromotors eine Füllstand-Reserve eines Energiespeichers des Fahrzeugs verwendet werden soll. Der Energiespeicher ist eingerichtet, elektrische Energie zu speichern, und die Füllstand-Reserve des Energiespeichers liegt außerhalb von einem für den Energiespeicher zulässigen (bzw. vorgesehenen) Füllstand-Bereich. D. h. der Energiespeicher wird standardmäßig typischerweise innerhalb von dem Füllstand-Bereich betrieben. Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, zu veranlassen, dass elektrische Energie aus der Füllstand-Reserve des Energiespeichers verwendet wird, um den Elektromotor des Fahrzeugs zu betreiben.
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Der Energiespeicher kann ein oder mehrere Speicherzellen umfassen, deren Lebensdauer statistisch zunehmen stark sinkt, wenn sie auf einen Füllstand geladen werden, der oberhalb von einem maximal zulässigen Füllstand liegt und/oder wenn sie auf einen Füllstand entladen werden, der unterhalb von einem minimal zulässigen Füllstand sinkt. Insbesondere kann die Lebensdauer in den o. g. Fällen stärker fallen, als wenn die ein oder mehreren Speicherzellen ausschließlich unterhalb von dem maximal zulässigen Füllstand und/oder oberhalb von dem minimal zulässigen Füllstand betrieben werden.
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Das Fahrzeug kann eingerichtet sein, den Energiespeicher in dem Standard-Betriebsmodus ausschließlich im zulässigen Füllstand-Bereich zu betreiben. Es wird somit in dem Standard-Betriebsmodus nicht die Füllstand-Reserve des Energiespeichers des Fahrzeugs für den Betrieb des Elektromotors verwendet. Andererseits kann in dem Kapazitäts-erweiternden Betriebsmodus neben dem zulässigen Füllstand-Bereich auch die Füllstand-Reserve verwendet werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z. B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, welches die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z. B. auf einem Steuergerät) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
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2 beispielhafte Füllstände eines Energiespeichers;
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3 beispielhafte Auswirkungen eines Ladezyklus auf die Lebensdauer eines Energiespeichers; und
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4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur selektiven Bereitstellung von Energiereserven für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe, es dem Nutzer eines Elektrofahrzeugs in effizienter Weise zu ermöglichen, bei Bedarf die Reichweite des Elektrofahrzeugs zu erhöhen.
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1 zeigt ein Blockdiagramm mit beispielhaften Komponenten eines Fahrzeugs 100. Insbesondere umfasst das Fahrzeug 100 einen Energiespeicher 102, der eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb von einem Elektromotor des Fahrzeugs 100 bereitzustellen. Der Energiespeicher 102 ist eingerichtet, einen Füllstand (auch als State of Charge, SOC, bezeichnet) des Energiespeichers 102 zu ermitteln und einer Steuereinheit 101 bereitzustellen. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, anhand des Füllstands des Energiespeichers 102 eine verbleibende Reichweite des Fahrzeugs 100 zu ermitteln.
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Das Fahrzeug 100 kann weiter eine Navigationseinheit 104 umfassen, die eingerichtet ist, eine Position des Fahrzeugs 100 und/oder eine geplante Fahrroute für das Fahrzeug 100 zu ermitteln. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, zu ermitteln, ob das Fahrzeug 100 in Anbetracht der verbleibenden Reichweite die geplante Fahrroute abfahren kann. Beispielsweise kann ermittelt werden, dass die geplante Fahrroute in Anbetracht des aktuellen Füllstands des Energiespeichers 102 zu lang ist, und somit das Fahrziel nicht erreicht werden kann.
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Zur Erhöhung der Lebensdauer eines Energiespeichers 102 (insbesondere eines elektrochemischen Energiespeichers, wie z. B. eines Li-Ionen basierten Energiespeichers) wird ein Energiespeicher 102 typischerweise in einem Füllstand-Bereich betrieben, durch den die effektiv zu Verfügung stehende Kapazität des Energiespeichers 102 gegenüber einer maximalen Kapazität des Energiespeichers 102 reduziert ist. Dies ist beispielhaft in 2 dargestellt. Der Energiespeicher 102 weist eine maximal mögliche Kapazität auf, die durch den gesamten Balken repräsentiert wird. Die maximal mögliche Kapazität wird bei einem maximal möglichen Füllstand 204 (von typischerweise 100% SOC) erreicht. Um die Lebensdauer des Energiespeichers 102 zu erhöhen, wird der Energiespeicher 102 typischerweise nur bis zu einem maximal zulässigen Füllstand 203 (von typischerweise 80–90% SOC) aufgeladen. Der maximal zulässige Füllstand 203 liegt unterhalb von dem maximal möglichen Füllstand 204, so dass der Energiespeicher 102 eine effektiv verfügbare Kapazität aufweist, die kleiner als die maximal mögliche Kapazität des Energiespeichers 102 ist.
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In analoger Weise ist es typischerweise vorteilhaft, den Energiespeicher 102 nicht vollständig zu entleeren (bis zu dem minimal möglichen Füllstand 201, von z. B. 0% SOC). Stattdessen wird der Energiespeicher 102 im normalen Betrieb (d. h. in einem Standard-Betriebsmodus) bis zu einem minimal zulässigen Füllstand 202 (von z. B. 10–20% SOC) entladen, um die Lebensdauer des Energiespeichers 102 zu erhöhen.
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Im normalen Betrieb eines Elektrofahrzeugs (d. h. in dem Standard-Betriebsmodus) wird somit der Energiespeicher 102 zwischen einem minimal zulässigen Füllstand 202 und einem maximal zulässigen Füllstand 203 betrieben. Die effektiv verfügbare (d. h. direkt nutzbare) Kapazität des Energiespeichers 102 ergibt sich somit aus der Kapazität, die zwischen dem minimal zulässigen Füllstand 202 und dem maximal zulässigen Füllstand 203 liegt. Durch die Begrenzung der Füllstände kann eine möglichst hohe Lebensdauer des Energiespeichers 102 erreicht werden. Andererseits ist zu erwarten, dass durch einen Betrieb des Energiespeichers 102 außerhalb von dem zulässigen Füllstand-Bereich 205 zwischen den Füllständen 202 und 203 eine relativ hohe Reduzierung der Lebensdauer des Energiespeichers 102 bewirkt wird.
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3 veranschaulicht beispielhaft die durch einen Ladezyklus bewirkte Reduzierung der Lebensdauer eines Energiespeichers 102. Auf der x-Achse ist der minimale bzw. der maximale tatsächliche Füllstand 301 aufgetragen, der im Rahmen des Ladezyklus des Energiespeicher 102 aufgetreten ist, und auf der y-Achse ist die Reduzierung 302 der Lebensdauer des Energiespeichers 102 (in Anzahl der noch verfügbaren Ladezyklen) dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Lebensdauer des Energiespeichers 102 bei Betrieb außerhalb des zulässigen Füllstand-Bereichs 205 stärker abnimmt als bei Betrieb innerhalb des zulässigen Füllstand-Bereichs 205. Beispielsweise reduziert sich die Lebensdauer des Energiespeichers 102 statistisch um genau einen Ladezyklus, wenn der Energiespeicher 102 in einem aktuellen Ladezyklus ausschließlich innerhalb des zulässigen Füllstand-Bereichs 205 betrieben wird. Andererseits führt eine Nutzung des Energiespeichers 102 in dem aktuellen Ladezyklus außerhalb von dem zulässigen Füllstand-Bereich 205 zu einer statistischen Reduzierung 302 der Lebensdauer um mehr als einen Ladezyklus.
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Das Fahrzeug 100 kann eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 umfassen, die eingerichtet ist, Informationen (in akustischer und/oder optischer Form) an einen Nutzer des Fahrzeugs 100 auszugeben und/oder Eingaben des Nutzers des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Insbesondere kann die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (d. h. Human Maschine Interface, HMI) bereitstellen. Es kann einem Nutzer ermöglicht werden, über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 des Fahrzeugs 100 zu veranlassen, dass die Energiereserven, die sich durch den Betrieb des Energiespeichers 102 außerhalb von dem zulässigen Füllstand-Bereich 205 ergeben, bereitgestellt werden.
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Beispielsweise kann der Nutzer des Fahrzeugs 100 über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 veranlassen, dass während der Fahrt mit dem Fahrzeug 100 eine untere Füllstand-Reserve 206 (unterhalb von dem minimal zulässigen Füllstand 202) zumindest teilweise für den Betrieb des Elektromotors des Fahrzeugs 100 bereitgestellt wird. So kann es dem Insassen des Fahrzeugs 100 ermöglicht werden, mittels der unteren Füllstand-Reserve 206 die Reichweite des Fahrzeugs 100 zu erhöhen, um ein gewünschtes Fahrziel zu erreichen.
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Desweiteren kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, ein oder mehrere Steuergeräte 105 des Fahrzeugs 100 zu veranlassen, in einen Energiespar-Betrieb zu wechseln, wenn erkannt wurde, dass der Nutzer des Fahrzeugs 100 die untere Füllstand-Reserve 206 verwenden will. Beispielsweise kann eine Klimaanlage des Fahrzeugs 100 deaktiviert werden und/oder es können eine Fahrgeschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Fahrzeugs 100 begrenzt werden. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, Maßnahmen zu ergreifen, mit denen ein Energieverbrauch des Fahrzeugs 100 reduziert werden kann, um die mit der unteren Füllstand-Reserve 206 erreichbare Reichweite des Fahrzeugs 100 weiter zu erhöhen.
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Alternativ oder ergänzend kann der Nutzer des Fahrzeugs 100 über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 veranlassen, dass bei einem Ladevorgang des Fahrzeugs 100 eine obere Füllstand-Reserve 207 (oberhalb von dem maximal zulässigen Füllstand 203) zumindest teilweise für den Betrieb des Elektromotors des Fahrzeugs 100 bereitgestellt wird. Der Energiespeicher 102 kann dann bei dem Ladevorgang ggf. bis zu dem maximal möglichen Füllstand 204 geladen werden. So kann es dem Insassen des Fahrzeugs 100 ermöglicht werden, das Fahrzeug 100 für eine besonders lange Fahrstrecke vorzubereiten. Insbesondere kann so bereits im Vorfeld einer Fahrt die Reichweite des Fahrzeugs 100 erhöht werden. Auch bei Nutzung der oberen Füllstand-Reserve 207 kann die Steuereinheit 101 ggf. Verbrauchs-reduzierende Maßnahmen veranlassen.
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Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 Informationen bzgl. der Aktivierung der Füllstand-Reserven 206, 207 an den Nutzer des Fahrzeugs 100 auszugeben und/oder Bestätigungen von dem Nutzer des Fahrzeugs 100 einzuholen. Beispielsweise kann der Nutzer des Fahrzeugs 100 darauf hingewiesen werden, dass die Aktivierung der Füllstand-Reserven 206, 207 zu einer Reduzierung der Lebensdauer des Energiespeichers 102 führen kann und dass ggf. durch die Aktivierung der Füllstand-Reserven 206, 207 eine Gewährleistung für den Energiespeicher 102 beeinträchtigt wird. Desweiteren kann der Nutzer des Fahrzeugs 100 aufgefordert werden, bestimmte Bedingungen für die Aktivierung der Füllstand-Reserven 206, 207 zu bestätigen. Beispielsweise kann der Nutzer des Fahrzeugs 100 aufgefordert werden, geänderte Gewährleistungsbedingungen für den Energiespeicher 102 zu akzeptieren und/oder eine Zahlung für die Nutzung der Füllstand-Reserven 206, 207 zu tätigen. Über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 kann ggf. ein Zahlungsvorgang abgewickelt werden.
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Durch eine über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 103 bereitgestellte Mensch-Maschine-Schnittstelle kann somit der Nutzer des Fahrzeugs 100 einen LIMP HOME Modus des Fahrzeugs 100 aktivieren. In diesem LIMP HOME Modus kann das Fahrzeug 100 die Energiereserven 206, die typischerweise aus Lebendauer-Gesichtspunkten im Energiespeicher 102 vorgehalten werden, zur Traktion des Fahrzeugs 100 nutzen. Gleichzeitig kann das Fahrzeug 100 in einen besonders Energie-effizienten Modus versetzt werden. Beispielsweise können die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Fahrzeugs 100 begrenzt werden, und/oder es können Nebenverbraucher, wie z. B. die Klimaanlage, abgeschaltet werden.
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Um einen sich aus der Aktivierung des LIMP HOME Modus ergebenden Zielkonflikt mit einer Gewährleistung für den Energiespeicher 102 aufzulösen, kann die Aktivierung des LIMP HOME Modus von der Zahlung einer Gebühr durch den Nutzer des Fahrzeugs 100 abhängig gemacht werden. Der so erlöste Betrag kann dann dazu verwendet werden erhöhte Gewährleistungsansprüche abzudecken, die durch die Aktivierung des LIMP HOME Modus entstehen können.
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Wie bereits oben dargelegt, kann eine obere und/oder eine untere Füllstand-Reserve 206, 207 verfügbar gemacht werden. Somit kann sowohl auf kurzen Strecken (d. h. für ein sogenanntes LIMP HOME) als auch für lange Strecken eine erweiterte Reichweite bereitgestellt werden. Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren ermöglicht es somit, bei Bedarf die Reichweite eines Fahrzeugs 100 mit Elektroantrieb in flexibler und einfacher Weise zu erhöhen.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Erhöhung der Reichweite eines Fahrzeugs 100, welches durch einen Elektromotor angetrieben wird. Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401, dass für den Betrieb des Elektromotors eine Füllstand-Reserve 206, 207 eines Energiespeichers 102 des Fahrzeugs 100 verwendet werden soll. Der Energiespeicher 102 ist eingerichtet, elektrische Energie für den Betrieb des Elektromotors zu speichern. In einem Standard-Betriebsmodus wird der Energiespeicher in einem vorgesehenen bzw. zulässigen Füllstand-Bereich 205 betrieben. So kann eine Reduzierung der Lebensdauer des Energiespeichers 102 im Standard-Betriebsmodus möglichst gering gehalten werden und dennoch ausreichend Speicherkapazität für den Betrieb des Elektromotors vorgehalten werden.
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Andererseits kann ermittelt werden, dass der Energiespeicher (typischerweise als Ausnahme) in einem Kapazitäts-erweiternden Betriebsmodus betrieben werden soll. Das heißt es kann ermittelt werden, dass für den Betrieb des Elektromotors zusätzlich zu dem vorgesehenen Füllstand-Bereich 205 eine Füllstand-Reserve 206, 207 des Energiespeichers 102 genutzt werden soll. Dabei liegt die Füllstand-Reserve 206, 207 außerhalb von dem für den Energiespeicher 102 vorgesehenen Füllstand-Bereich 205 und erweitert so die verfügbare (d. h. die nutzbare) Speicherkapazität des Energiespeichers 102. Andererseits wird durch den Betrieb des Energiespeichers 102 mit der Füllstand-Reserve 206, 207 typischerweise die Lebensdauer des Energiespeichers 102 statistisch reduziert (im Vergleich zu einem ausschließlichen Betrieb innerhalb des vorgesehenen Füllstand-Bereichs 205). Das Ermitteln 401, dass die Füllstand-Reserve 206, 207 verwendet werden soll (d. h. dass der Kapazitäts-erweiternde Betriebsmodus aktiviert werden soll), kann über eine Mensch-Maschine Schnittstelle des Fahrzeugs 100 erfolgen.
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Das Verfahren 400 umfasst weiter, in Reaktion auf das Ermitteln 401, dass die Füllstand-Reserve 206, 207 verwendet werden soll, das Verwenden 402 von elektrischer Energie aus der Füllstand-Reserve 206, 207 des Energiespeichers 102, um den Elektromotor des Fahrzeugs 100 zu betreiben. Typischerweise wird die Füllstand-Reserve 206, 207 nur in einem einzigen Ladezyklus des Energiespeichers 102 (oder nur ein bestimmte Anzahl von Ladezyklen) verwendet. Das heißt, typischerweise geht der Energiespeicher 102 automatisch wieder von dem Kapazitäts-erweiternden Betriebsmodus in den Standard-Betriebsmodus über. Insbesondere kann es erforderlich sein, dass der Kapazitäts-erweiternde Betriebsmodus für jeden Ladezyklus des Energiespeichers 102 (bzw. für jede Gruppe von Ladezyklen) wieder explizit über eine Mensch-Maschine Schnittstelle des Fahrzeugs 100 aktiviert werden muss.
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Die selektive Bereitstellung eines Kapazitäts-erweiternden Betriebsmodus für den Energiespeicher 102 des Fahrzeugs 100 ermöglicht es, in flexibler Weise die Reichweite des Fahrzeugs 100 zu erhöhen. Andererseits wird durch eine automatische Rückführung in den Standard-Betriebsmodus verhindert, dass der Energiespeicher 102 durch eine regelmäßige Aktivierung des Kapazitäts-erweiternden Betriebsmodus (d. h. durch eine regelmäßige Verwendung der Füllstand-Reserve 206, 207) geschädigt wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.