DE102019008429A1

DE102019008429A1 - Verfahren zum Laden und/oder Entladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019008429A1
Application number: DE102019008429.2A
Authority: DE
Inventors: Carsten Muessig; Raphael Muessig
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2020-07-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden und/oder Entladen eines durch Rekuperation von Bremsenergie aufladbaren elektrischen Energiespeichers (2) eines Kraftfahrzeugs (3). Erfindungsgemäß wird in Abhängigkeit einer geografischen Position einer stationären Ladestation (4) und zumindest eines sich in der Umgebung der Ladestation (4) befindlichen Streckenabschnitts und dessen Gefälle eine Aufladung von Energiespeichern (2) von der Ladestation (4) auf einen Wert begrenzt, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des jeweiligen Energiespeichers (2) beträgt. Alternativ oder zusätzlich wird in Abhängigkeit einer geografischen Position des Kraftfahrzeugs (3) und zumindest eines sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs (3) befindlichen Streckenabschnitts und dessen Gefälle und/oder in Abhängigkeit einer dem Kraftfahrzeug (3) vorausliegenden Fahrtroute und deren Gefälle- und Steigungsabschnitte eine Aufladung des Energiespeichers (2) an einer Ladestation (4) von dem Kraftfahrzeug (3) auf einen Wert begrenzt, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des jeweiligen Energiespeichers (2) beträgt und/oder ein Ladezustand des Energiespeichers (2) mittels Aktivierung elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs (3) auf einen Wert verringert, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des jeweiligen Energiespeichers (2) beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden und/oder Entladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 10 2009 028 751 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Navigationsvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei die Navigationsvorrichtung aus Kartendaten eine aktuelle Position und eine Umgebung der aktuellen Position oder eine Route ermittelt. Die Informationen der Navigationsvorrichtung werden zur Routenauswahl und zur Steuerung einer Rekuperation einer Fahrzeugbatterie herangezogen. Weiterhin wird eine adaptive Steuerung einer dynamischen Aufladung der Fahrzeugbatterie in Bezug auf kommende Anstiege, Abfahrten und Stopps durchgeführt. Wird bei einer Bergabfahrt kinetische Energie rekuperiert und als elektrische Energie in die Fahrzeugbatterie eingespeist, so wird dadurch eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber einer Fahrsituation ohne Rekuperation reduziert. Mittels der Navigationsvorrichtung und verfügbarer Kartendaten wird ermittelt, wann eine Rekuperation zweckmäßig ist und wann aufgrund eines nachfolgenden Terrains und einer dadurch entstehenden Fahrsituation eine Rekuperation gesteuert eingesetzt, reduziert oder vermieden werden soll.
Weiterhin ist aus der DE 10 2016 002 652 A1 ein Verfahren zum Koordinieren eines Betriebs zweier elektrischer Nebenaggregate eines Kraftfahrzeugs bekannt, von denen jedes als elektrischer Verbraucher und abwechselnd als Generator betreibbar ausgestaltet ist. Die Nebenaggregate und eine Batterie des Kraftfahrzeugs sind über ein elektrisches Bordnetz elektrisch gekoppelt und ein Betriebspunkt jedes der Nebenaggregate wird durch eine jeweilige Reglereinrichtung eingeregelt. Für jede Reglereinrichtung wird ein jeweiliger einzuregelnder Sollbetriebspunkt festgelegt, indem ermittelt wird, welchen Betriebsstrom das jeweilige Nebenaggregat voraussichtlich bei einem Betrieb in dem Sollbetriebspunkt mit dem Bordnetz austauscht. Weiterhin wird ein sich daraus ergebender, resultierender Batteriestrom ermittelt und Sollbetriebspunkte für die Reglereinrichtungen aller Nebenaggregate werden derart aufeinander abgestimmt, dass ein Wert eines resultierenden Batteriestroms innerhalb eines vorbestimmten Intervalls zulässiger Batteriestromwerte liegt. Erst danach werden die abgestimmten Sollbetriebspunkte in der jeweiligen Reglereinrichtung eingestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Laden und/oder Entladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zum Laden und/oder Entladen eines durch Rekuperation von Bremsenergie aufladbaren elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit einer geografischen Position einer stationären Ladestation und zumindest eines sich in der Umgebung der Ladestation befindlichen Streckenabschnitts und dessen Gefälle eine Aufladung von elektrischen Energiespeichern von der Ladestation auf einen Wert begrenzt, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des jeweiligen Energiespeichers beträgt. Alternativ oder zusätzlich wird in Abhängigkeit einer geografischen Position des Kraftfahrzeugs und zumindest eines sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Streckenabschnitts und dessen Gefälle und/oder in Abhängigkeit einer dem Kraftfahrzeug vorausliegenden Fahrtroute und deren Gefälle- und Steigungsabschnitte eine Aufladung des elektrischen Energiespeichers an einer stationären Ladestation von dem Kraftfahrzeug auf einen Wert begrenzt, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des jeweiligen Energiespeichers beträgt. Alternativ oder zusätzlich wird in Abhängigkeit einer geografischen Position des Kraftfahrzeugs und zumindest eines sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Streckenabschnitts und dessen Gefälle und/oder in Abhängigkeit einer dem Kraftfahrzeug vorausliegenden Fahrtroute und deren Gefälle- und Steigungsabschnitte ein Ladezustand des elektrischen Energiespeichers mittels Aktivierung elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs auf einen Wert verringert, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des jeweiligen Energiespeichers beträgt.
Bei Kraftfahrzeugen mit rein elektrischem Antrieb oder Hybridantrieb und der Möglichkeit einer Rekuperation von Bremsenergie zur Aufladung eines elektrischen Energiespeichers wird zum Bremsen des Kraftfahrzeugs zumindest ein Elektromotor des elektrischen Antriebs genutzt, um Bremsenergie in elektrische Energie zum Laden eines Hochvoltsystems umzuwandeln. Dieses Vorgehen entlastet eine mechanische Bremsanlage thermisch deutlich, so dass eine Dimensionierung der mechanischen Bremsanlage entsprechend angepasst und somit kleiner, leichter und kostengünstiger ausgeführt werden kann.
Ist der elektrische Energiespeicher jedoch vollständig geladen, kann dieser keine elektrische Energie mehr aufnehmen, so dass die Möglichkeit der Rekuperation entfällt.
Da eine Dichte von Ladestationen zum Aufladen elektrischer Energiespeicher von Kraftfahrzeugen stetig zunimmt und auch in höheren Lagen, beispielsweise Gipfeln, Ladestationen installiert werden, ist es möglich, dass eine Fahrt mit einem längeren Gefälle mit einem vollständig aufgeladenen Energiespeicher gestartet werden kann. Bei einer solchen Gefällefahrt, beispielsweise einer Passabfahrt, besteht dann die Gefahr einer Überhitzung der Bremsanlage, welche die gesamte Bremsenergie aufnehmen müsste.
Mittels des vorliegenden Verfahrens wird dies sicher vermieden, da bei einem Laden des Energiespeichers eine folgende Gefällefahrt berücksichtigt wird und somit ausreichend Speicherkapazität zur Rekuperation zur Verfügung steht. Alternativ kann durch entsprechende Ansteuerung der elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs bei der Gefällefahrt eine erforderliche Speicherkapazität zumindest teilweise zur Verfügung gestellt werden. Somit ist es möglich, die mechanische Bremsanlage des Kraftfahrzeugs kleiner, leichter und kostengünstiger auszuführen und gleichzeitig einen Verschleiß dieser und eine Gefahr eines Versagens der Bremsanlage zu verringern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Laden und/oder Entladen eines durch Rekuperation von Bremsenergie aufladbaren elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs.

In der einzigen 1 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zum Laden und/oder Entladen eines durch Rekuperation von Bremsenergie aufladbaren elektrischen Energiespeichers 2 eines Kraftfahrzeugs 3 dargestellt. Dabei sind das Kraftfahrzeug 3 und dessen Energiespeicher 2 derart ausgebildet, dass der Energiespeicher 2 mittels einer stationären Ladestation 4 aufladbar ist.
Um auch bei einer bevorstehenden Gefällefahrt eine Rekuperation von Bremsenergie in den elektrischen Energiespeicher 2 zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit einer geografischen Position der stationären Ladestation 4 und zumindest eines sich in der Umgebung der Ladestation 4 befindlichen Streckenabschnitts und dessen Gefälle eine Aufladung des elektrischen Energiespeichers 2 von der Ladestation 4 auf einen Wert begrenzt wird, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des Energiespeichers 2 beträgt. Das heißt, befindet sich die Ladestation 4 beispielsweise auf einem Gipfel, wird die Aufladung derart begrenzt, dass eine ausreichende freie Kapazität zur Aufnahme von bei einer Befahrung des Gefälleabschnitts aus der Bremsenergie gewonnener elektrischer Energie im Energiespeicher 2 verbleibt.
Alternativ oder zusätzlich wird in Abhängigkeit einer geografischen Position des Kraftfahrzeugs 3 und zumindest eines sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 3 befindlichen Streckenabschnitts und dessen Gefälle und/oder in Abhängigkeit einer dem Kraftfahrzeug 3 vorausliegenden Fahrtroute und deren Gefälle- und Steigungsabschnitte eine Aufladung des elektrischen Energiespeichers 2 an einer stationären Ladestation 4 von dem Kraftfahrzeug 3 auf einen Wert begrenzt wird, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des Energiespeichers 2 beträgt. Das heißt, befindet sich das Kraftfahrzeug 3 auf einer Fahrtroute und liegt vor dem Kraftfahrzeug 3 auf der Fahrtroute ein Gefälleabschnitt mit einer vorgegebenen Länge und mit einem vorgegebenen mittleren Gefälle vor, wird fahrzeugseitig bei einem Laden des Energiespeichers 2 die Aufladung derart begrenzt, dass eine ausreichende freie Kapazität zur Aufnahme von bei der Befahrung des Gefälleabschnitts aus der Bremsenergie gewonnener elektrischer Energie im Energiespeicher 2 verbleibt.
Alternativ oder zusätzlich wird in Abhängigkeit einer geografischen Position des Kraftfahrzeugs 3 und zumindest eines sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 3 befindlichen Streckenabschnitts und dessen Gefälle und/oder in Abhängigkeit einer dem Kraftfahrzeug 3 vorausliegenden Fahrtroute und deren Gefälle- und Steigungsabschnitte ein Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 2 mittels Aktivierung elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs 3 auf einen Wert verringert wird, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des jeweiligen Energiespeichers 2 beträgt. Dabei werden als elektrische Verbraucher beispielsweise eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Scheibenheizung, eine Außenspiegelheizung, eine Sitzheizung, eine Lenkradheizung, eine Armlehnenheizung, eine Verkleidungsheizung, eine Klimaanlage und/oder eine Innenraumheizung des Kraftfahrzeugs 3 aktiviert. Eine temperierte Luft kann beispielsweise auch an eine Fahrzeugumgebung abgegeben werden. Die Aktivierung der elektrischen Verbraucher erfolgt dabei in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen des Kraftfahrzeugs 3, beispielsweise einer Umgebungstemperatur, und/oder in Abhängigkeit von Präferenzen und einem Komfort eines Fahrzeuginsassen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Energiespeicher
3: Kraftfahrzeug
4: Ladestation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009028751 A1 [0002]
DE 102016002652 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Laden und/oder Entladen eines durch Rekuperation von Bremsenergie aufladbaren elektrischen Energiespeichers (2) eines Kraftfahrzeugs (3), dadurch gekennzeichnet, dass - in Abhängigkeit einer geografischen Position einer stationären Ladestation (4) und zumindest eines sich in der Umgebung der Ladestation (4) befindlichen Streckenabschnitts und dessen Gefälle eine Aufladung von elektrischen Energiespeichern (2) von der Ladestation (4) auf einen Wert begrenzt wird, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des jeweiligen Energiespeichers (2) beträgt, und/oder - in Abhängigkeit einer geografischen Position des Kraftfahrzeugs (3) und zumindest eines sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs (3) befindlichen Streckenabschnitts und dessen Gefälle und/oder in Abhängigkeit einer dem Kraftfahrzeug (3) vorausliegenden Fahrtroute und deren Gefälle- und Steigungsabschnitte eine Aufladung des elektrischen Energiespeichers (2) an einer stationären Ladestation (4) von dem Kraftfahrzeug (3) auf einen Wert begrenzt wird, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des jeweiligen Energiespeichers (2) beträgt, und/oder - in Abhängigkeit einer geografischen Position des Kraftfahrzeugs (3) und zumindest eines sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs (3) befindlichen Streckenabschnitts und dessen Gefälle und/oder in Abhängigkeit einer dem Kraftfahrzeug (3) vorausliegenden Fahrtroute und deren Gefälle- und Steigungsabschnitte ein Ladezustand des elektrischen Energiespeichers (2) mittels Aktivierung elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs (3) auf einen Wert verringert wird, der weniger als 100 % eines möglichen Maximalladezustands des jeweiligen Energiespeichers (2) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Verbraucher - zumindest eine Beleuchtungsvorrichtung, - eine Scheibenheizung, - eine Außenspiegelheizung, - eine Sitzheizung, - eine Lenkradheizung, - eine Armlehnenheizung, - eine Verkleidungsheizung - eine Klimaanlage und/oder - eine Innenraumheizung aktiviert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der elektrischen Verbraucher in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen des Kraftfahrzeugs (3) durchgeführt wird.