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DE102020212217B3 - Verfahren zum Betreiben eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, sowie elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, sowie elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug Download PDF

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DE102020212217B3
DE102020212217B3 DE102020212217.2A DE102020212217A DE102020212217B3 DE 102020212217 B3 DE102020212217 B3 DE 102020212217B3 DE 102020212217 A DE102020212217 A DE 102020212217A DE 102020212217 B3 DE102020212217 B3 DE 102020212217B3
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DE
Germany
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motor vehicle
voltage battery
low
charging station
charge
Prior art date
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Active
Application number
DE102020212217.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Benny Bruhnke
Georg Butzbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cariad SE
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Priority to PCT/EP2021/076474 priority patent/WO2022064030A1/de
Priority to CN202180066319.2A priority patent/CN116209596A/zh
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs (1), das eine Hochvoltbatterie (12) und eine Niedervoltbatterie (14) aufweist und autonom fahren kann. In einem Zustand, in welchem das Kraftfahrzeug (1) geparkt ist, wird zumindest ab einer Mindestparkdauer der Ladezustand der Niedervoltbatterie (14) überwacht. Bei Erreichen eines Grenzwerts für eine Größe, die zu dem Ladezustand definiert ist, fährt sich das Kraftfahrzeug (1) autonom zu einer Ladestation (30), sodass dort die Niedervoltbatterie (14) wieder aufgeladen wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs sowie ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug als solches.
  • Das Kraftfahrzeug soll hierbei eine Hochvoltbatterie und eine Niedervoltbatterie aufweisen und zudem ausgelegt sein, autonom zu fahren. Es kann ein Plug-in-Hybrid sein oder rein elektrisch fahren.
  • Die Hochvoltbatterie wird als Traktionsbatterie zum elektrischen Fahren genutzt, wohingegen es Aufgabe der Niedervoltbatterie ist, Verbraucher im Kraftfahrzeug wie etwa vor Allem dessen Steuergerät mit elektrischer Energie zu versorgen. Diese Verbraucher haben auch einen Ruhestromverbrauch, sodass sich bei einer längeren Parkdauer die Niedervoltbatterie entlädt. Zum einen verbraucht das Steuergerät für die Verwaltung beziehungsweise das Management des Kraftfahrzeugs Energie. Auch kann der Besitzer etwa auf einem Smartphone Abfragen zum Fahrzeug vornehmen, was dort ebenfalls für Energieverbrauch sorgt. Möglicherweise wird das Fahrzeug sogar gewartet und/ oder gereinigt, wenn es sich in dem Parkareal befindet, und verbraucht hierbei Energie.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere das Gebiet des Langzeitparkens des Kraftfahrzeugs. Standzeiten von beispielsweise etwa 55 Tagen sollen mindestens erreicht werden. Autonom fahrende Fahrzeuge gibt der Besitzer am Parkplatzeingang ab, und sie fahren selbsttätig einen Parkplatz an. Man nennt dies auch - automatisiertes - „Valet Parking“.
  • Aus der DE 10 2015 201 205 ist ein Valet-Park-System zur optimalen Nutzung einer Parkfläche bekannt, bei dem für Fahrzeuge vor Ort eine jeweilige Restreichweite anhand der Hochvoltbatterie ermittelt wird und in Abhängigkeit davon eine Parkplatzzuweisung erfolgt. Gegebenenfalls wird das Fahrzeug auch während der Parkdauer zwischenzeitlich umgeparkt. Vor einem geplanten Abholtermin fahren die Fahrzeuge autonom eine Ladestation an, damit der Besitzer sein Fahrzeug mit einer voll geladenen Hochvoltbatterie vorfindet.
  • Gemäß der DE 10 2016 217 768 B4 wird beim Parken eines elektrischen Fahrzeugs ein Verbrennungsmotor desselben aktiviert, um die Hochvoltbatterie zu laden.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, das Langzeitparken bei elektrisch antreibbaren und autonom fahrenden Kraftfahrzeugen zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem Zustand, in welchem das Kraftfahrzeug geparkt ist, zumindest ab einer Mindestparkdauer der Ladezustand der Niedervoltbatterie überwacht wird und bei Erreichen eines Grenzwerts für eine zu dem Ladezustand definierte Größe (Spannung, Restlaufzeit etc.) das Kraftfahrzeug sich autonom zu einer Ladestation fährt, um dort zumindest mittelbar die Niedervoltbatterie zu laden.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass auch bei besonders langer Parkdauer das Kraftfahrzeug betriebsfähig bleibt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Niedervoltbatterie indirekt über die Hochvoltbatterie geladen (hierzu gibt es einen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler (DC/DC-Wandler). Somit benötigt man wie üblich lediglich eine Art von Ladestation, nämlich für die Hochvoltbatterie.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dockt das Kraftfahrzeug selbsttätig an der Ladestation an, es ist somit kein Personal vor Ort an der Ladestation notwendig. Naturgemäß sind komplementäre Stecksysteme am Kraftfahrzeug einerseits und der Ladestation andererseits hierzu vorzusehen. Auch andere Arten der Kopplung neben einer konduktiven sind möglich, insbesondere kann es eine induktive Kopplung geben. (Die Ladestation umfasst ggf. im Boden eingelassene oder in eine Wandung integrierte Induktionsschleifen oder Dgl.)
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ermittelt das Kraftfahrzeug seinen eigenen Standort und fährt - insbesondere unter Zuhilfenahme eines vorhandenen Navigationssystems - die nächstgelegene Ladestation an.
  • Alternativ kann der Betreiber der Parkanlage (insbesondere ein dort installiertes Computersystem) dem Kraftfahrzeug eine Ladestation zuweisen. Das Kraftfahrzeug kommuniziert mit einer entsprechenden Einrichtung der Parkanlage und erhält so die Information über den Standort einer Ladestation.
  • Weiter alternativ - etwa bei Gegebensein unterschiedlicher Umstände - kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug eine Ladestation aus einer Gruppe favorisierter Ladestationen anfährt. Eine fernabgelegene Ladestation kann insbesondere dann angefahren werden, wenn der Ladezustand dies zulässt und auch die Zeitplanung des Besitzers des Fahrzeugs dies zulässt (was anhand von gekoppelten Kalendersystemen beim Besitzer, insbesondere dessen Smartphone, und im Kraftfahrzeug erfasst wird). Bei einem Ausführungsbeispiel kehrt das Kraftfahrzeug nach dem Laden auf den zuvor eingenommenen Parkplatz zurück. Es ist dadurch für den Besitzer besonders leicht wieder auffindbar. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug einen neuen Parkplatz sucht, der für den Besitzer des Kraftfahrzeugs möglichst gelegen ist, und auf diesen fährt. Es kann sich um einen solchen Parkplatz handeln, der zuvor belegt war, aber als einer von mehreren Stammparkplätzen oder gar als einziger Stammparkplatz beim Kraftfahrzeug registriert ist (etwa in einer Speichereinheit desselben oder auf einem zugehörigen Internetportal). Weiter alternativ fährt das Kraftfahrzeug einen Parkplatz an, der ihm durch den Parkraumbetreiber zugewiesen wird („Logistik“).
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere im Rahmen eines valet parking durchgeführt. Beim valet parking ruft der Besitzer vor Fahrtbeginn ohnehin ein autonom fahrendes Fahrzeug an einen bestimmten Platz, sodass es hier weniger erheblich ist, wo genau das Fahrzeug parkt. Dann kann es den Parkplatz zum Laden verlassen und später einen mehr oder weniger beliebigen anderen einnehmen.
  • Zur Erfindung gehört auch ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit Hochvoltbatterie und Niedervoltbatterie, das ausgelegt ist, autonom zu fahren. Es umfasst eine Einrichtung zum Überwachen des Ladezustands der Niedervoltbatterie und ist ausgelegt, ausgehend von einem geparkten Zustand bei Erreichen eines Grenzwerts für eine zu dem Ladezustand definierte Größe sich autonom zu einer Ladestation zu fahren, um dort die Niedervoltbatterie zu laden. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten gleichermaßen für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Kraftfahrzeug Mittel zum selbsttätigen Andocken an eine elektrische Ladestation auf (mittels Elektromotor verfahrbarer Stecker, Mini-Roboter, oder Dergleichen). Alternative Koppelmittel arbeiten induktiv (Ladeplatte unter dem Kraftfahrzeug).
  • Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie anhand der Zeichnung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
    • 1 schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer typischen Situation bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    • 2 ein Flussschaubild zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Ein in 1 im Ganzen mit 1 bezeichnetes Kraftfahrzeug steht auf einem Parkplatz 2. Es umfasst eine Hochvoltbatterie 12 und eine Niedervoltbatterie 14, die über einen DC/DC-Wandler 16 im Kraftfahrzeug gekoppelt sind, sowie eine Einrichtung 18 zum Andocken an eine Ladestation. Eine zentrale Steuereinheit 20 des Kraftfahrzeugs 1 ist mit Mitteln 22 zum drahtlosen Kommunizieren, insbesondere zum Erfassen von Informationen, die über WLAN, Bluetooth®, Mobilfunk oder Dgl. zur Verfügung gestellt werden, gekoppelt. Die Steuereinheit 20 erfasst den Ladezustand der Niedervoltbatterie 14 und errechnet daraus eine Größe. (Entweder wird unmittelbar eine Spannung abgeleitet oder eine Restlaufzeit oder dergleichen.) Bei Unterschreiten eines Grenzwerts für diese Größe (oder bei anderer Definition mit inversen Größen bei Überschreiten eines Grenzwerts) setzt sich das Kraftfahrzeug 1 selbsttätig von dem Parkplatz 2 aus zu einer Ladestation 30 in Bewegung. Dort dockt die Einrichtung 18 selbsttätig an einem Gegenstück 32 an der Ladestation 30 an. Hierbei wird an sich zunächst die Hochvoltbatterie 12 geladen, über den DC/DC-Wandler 16 allerdings wird sodann auch die Niedervoltbatterie 14 geladen. Ist der Ladevorgang abgeschlossen, kann das Kraftfahrzeug 1 im Prinzip zum ursprünglichen Parkplatz 2 zurückkehren. In 1 ist jedoch veranschaulicht, dass es einen neuen Parkplatz 3 anfährt, der sich in der Nähe des Aufenthaltsorts 4 des Besitzers des Fahrzeugs 1 befindet, der durch Kommunikation über die Mittel 22 mit einem Smartphone 34 des Besitzers ermittelbar ist. Der neue Parkplatz 3 kann alternativ als Stammparkplatz im Kraftfahrzeug 1 abgespeichert sein. Bei einem Valet Parking kommt es weniger auf die Parkplatzauswahl an.
  • Anstatt eine möglichst nahegelegene Ladestation 30 anzufahren, kann das Kraftfahrzeug 1 auch eine andere Ladestation 30' anfahren, die einer favorisierten Gruppe zugehörig ist (zum Beispiel von einem Stromanbieter, an den der Besitzer des Kraftfahrzeugs 1 vertraglich gebunden ist).
  • Das Verfahren beinhaltet, dass in Schritt S10 geprüft wird, ob der Ladezustand der Niedervoltbatterie 14 durch eine Zahl beschreibbar ist, die sich so ändert, dass sie jenseits eines Grenzwerts gelangt. Ist dies nicht der Fall, wird weiter geprüft. Ist dies der Fall, fährt das Kraftfahrzeug 1 in Schritt S12 autonom zu der Ladestation. Sodann fährt es in Schritt S14 zu dem Parkplatz zurück oder fährt einen anderen Parkplatz an. Dort steht es für die weitere Benutzung zur Verfügung. Das Verfahren kann mit dem Einparken einsetzen, aber auch erst nach einigen Tagen, wenn absehbar ist, dass es sich um ein Langzeitparken handeln könnte. Im Fahrzeug läuft hierzu ggf. eine Uhr. Stattdessen kann das Verfahren auch von einer externen Plattform aus drahtlos gesteuert werden (Internetplattform oder Dgl.).
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Parkplatz
    3
    Parkplatz
    4
    Aufenthaltsort des Besitzers des Kraftfahrzeugs
    12
    Hochvoltbatterie
    14
    Niedervoltbatterie
    16
    DC/DC-Wandler
    18
    Einrichtung zum Andocken
    20
    Steuereinheit
    22
    Mittel zur drahtlosen Kommunikation
    30
    Ladestation
    30`
    Ladestation
    32
    Gegenstück zur Einrichtung 18 zum Andocken
    34
    Smartphone
    S10-S14
    Verfahrensschritte

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs (1), das eine Hochvoltbatterie (12) und eine Niedervoltbatterie (14) aufweist und ausgelegt ist, autonom zu fahren, wobei in einem Zustand, in dem das Kraftfahrzeug (1) geparkt ist, zumindest ab einer Mindestparkdauer der Ladezustand der Niedervoltbatterie (14) überwacht wird und bei Erreichen eines Grenzwerts für eine zu dem Ladezustand definierte Größe das Kraftfahrzeug (1) sich autonom zu einer Ladestation (30) fährt, um dort zumindest mittelbar für eine Ladung der Niedervoltbatterie (14) zu sorgen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Niedervoltbatterie (14) indirekt über die Hochvoltbatterie (12) geladen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem sich das Kraftfahrzeug (1) selbsttätig an die Ladestation ankoppelt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Kraftfahrzeug seinen eigenen Standort ermittelt und die nächstgelegene Ladestation (30) anfährt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Kraftfahrzeug eine Ladestation (30') aus einer Gruppe favorisierter Ladestationen anfährt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Kraftfahrzeug nach dem Laden auf den zuvor eingenommenen Parkplatz (2) zurückkehrt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Kraftfahrzeug nach dem Laden auf einen Parkplatz (3) fährt, der für den Besitzer des Kraftfahrzeugs möglichst günstig gelegen ist oder extern, insbesondere durch ein System eines Parkraumbetreibers, vorgegeben wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das im Rahmen eines Valet Parking (Valet-Parkens) durchgeführt wird.
  9. Elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (1), das eine Hochvoltbatterie (12) und eine Niedervoltbatterie (14) aufweist und ausgelegt ist, autonom zu fahren, mit einer Einrichtung (20) zum Überwachen des Ladezustands der Niedervoltbatterie, wobei das Kraftfahrzeug (1) ausgelegt ist, ausgehend von einem geparkten Zustand bei Erreichen eines Grenzwerts für eine zu dem Ladezustand definierte Größe sich autonom zu einer Ladestation (30) zu fahren, um dort die Niedervoltbatterie (14) zu laden.
  10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, das Mittel (18) zum Koppeln, insbesondere zum selbsttätigen mechanischen Andocken oder zum induktiven Ankoppeln an eine elektrische Ladestation (30) aufweist.
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