充电装置、机动车和用于给机动车的蓄能器充电的方法与流程

1.本发明涉及一种具有充电器的充电装置，该充电器用于给机动车的蓄能器充电，本发明还涉及一种具有这种充电装置的机动车和一种用于给机动车的蓄能器充电的方法。


背景技术：

2.由专利文献de 10 2009 036 943 a1已知以完全充电模式或停车充电模式对机动车的蓄能器进行充电。通过电路设置完全充电模式或停车充电模式。在停车充电模式下，蓄能器不被完全充电。在停车充电模式下减少的荷电状态延长蓄能器的使用寿命。
3.发明人已经认识到，在发生多个连续的、蓄能器被充电至低于100％的值的荷电状态的充电过程的情况下，可能导致运行容量和因此荷电状态的错误确定。毕竟，荷电状态(英文:state of charge，简称soc)定义为剩余容量与上一次完全充电后的运行容量的商。由于使用蓄能器，蓄能器老化并且运行容量减小。但如果不是完全充电而是仅部分充电到低于100％的值的荷电状态，则不能考虑该老化，并且荷电状态被错误地计算。对于单次的部分充电，该计算仍可以提供良好的近似值，因为蓄能器的运行容量通常在大量的充电循环后才明显下降。但当非常频繁地连续进行部分充电过程时，业已证明，这种错误的计算对蓄能器的功能和可用性具有负面影响。
4.业已证明，这种错误计算的潜在后果是蓄能器在设置的完全充电中未被完全充电。这导致蓄能器的性能下降，并且因此导致机动车的续航里程减小。此外，如果错误地认为荷电状态高于实际水平，则蓄能器可能由于过高的功率输出而停下来或被损坏。也可能得出错误的充电时间。


技术实现要素：

5.因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种充电装置、一种具有这种充电装置的机动车以及一种用于充电的方法，借助该充电装置、该机动车或该方法一方面实现蓄能器的尽可能长的使用寿命，并且另一方面确保蓄能器的完整功能和可用性。
6.上述技术问题通过权利要求的技术方案、尤其通过根据权利要求1的充电装置、根据权利要求4的机动车和根据权利要求10的方法来解决。本发明的另外的优点和细节由从属权利要求、说明书和附图给出。在此在关于按照本发明的充电装置公开的特征和细节当然也适用于关于按照本发明的机动车和按照本发明的方法，反之亦然，因此就公开内容而言，各项发明方面总是可以相互援引。
7.根据第一方面，本发明通过一种充电装置解决所述技术问题，其具有用于给机动车的蓄能器充电的充电器，其中，该充电装置具有控制器，该控制器设置用于规定(vorgeben)蓄能器的待由充电器实施的充电过程，该充电过程形式为完全充电过程或部分充电过程，其中，充电器在完全充电过程中将蓄能器充电至100％的荷电状态，并且充电器在部分充电过程中将蓄能器充电至低于100％的值的荷电状态，其中，为了重新校准蓄能器的荷电状态，所述充电装置还设置为，使得在实施规定次数的连续的部分充电过程后，控制
器规定至少一个完全充电过程。
8.据此，荷电状态被重新校准，方式是在连续的部分充电过程的实际次数、即规定(或者说预设)并且实施的次数之后强制进行完全充电过程。连续的部分充电过程应理解为直接彼此相继的部分充电过程，即，在部分充电过程之间没有完全充电过程。控制器的规定(vorgabe)应理解为控制器给充电器的控制命令。控制器给充电器规定，在下一次充电或充电过程中实施部分充电过程或完全充电过程。充电器相应地实施该规定。由此，视连续的部分充电过程的实际次数而定，在所述完全充电过程之后能够确定仍相对准确的运行容量，并且因此也还能相对正确地、即没有较大偏差地确定荷电状态。由此避免了在本专利申请的背景技术部分中描述的现有技术中的问题。
9.连续的部分充电过程的规定次数可以有利地选择为，使得一方面尽可能不引起确定偏差或仅引起问题不大的确定偏差，并且另一方面不实施不必要的完全充电过程，这些完全充电过程缩短蓄能器的使用寿命或损害机动车的使用。在任何情况下，规定次数为至少两次。规定次数可以是例如至少五次或至少十次或更多。规定次数可以主要与蓄能器的技术和运行容量有关并且因此可以选择为与蓄能器的技术和运行容量相适应。
10.蓄能器尤其可以是蓄电池。该蓄电池例如可以是锂离子蓄电池。该蓄电池可以是机动车的牵引用蓄电池。相应地，机动车可以是电动车、例如完全电动的机动车(英文：battery electric vehicle，简称bev)或者是具有充电器的部分电动的机动车(英文：plug
‑
in hybrid electric vehicle，简称phev)，但也可以是燃料电池车辆(英文：fuel cell vehicle，简称fcv)。
11.由于荷电状态定义为剩余容量与上一次完全充电后的运行容量的商，因此，对于完全充电过程，100％的荷电状态当然始终涉及仍可用的运行容量，并且不涉及在蓄能器使用之前或开始使用时的原始运行容量。
12.可以设成，所述控制器设置用于对连续的部分充电过程的实际次数计数、将该实际次数与连续的部分充电过程的规定次数进行比较，并且如果连续的部分充电过程的实际次数等于连续的部分充电过程的规定次数，则给充电器规定完全充电过程。
13.该方法可以重复地实施，也就是说，在由控制器规定的或由机动车的使用者或驾驶员规定的完全充电过程之后重复地实施。因此，在每个完全充电过程之后，将连续的部分充电过程的次数设置为零并且重新开始计数。
14.此外可以设成，所述部分充电过程设置为，使得充电装置将蓄能器充电至80％或更低的荷电状态。更低的荷电状态可以例如包括70％、60％或以下的荷电状态。在这些荷电状态的情况下，可以显着提高大多数蓄能器、尤其锂离子蓄电池的使用寿命。
15.根据本发明的第二方面，前述技术问题通过一种机动车解决，该机动车具有蓄能器和与该蓄能器连接的根据本发明的第一方面的充电装置。
16.机动车尤其可以是完全电动的机动车(bev)、具有充电器的部分电动的机动车(phev)或者是具有电动机的燃料电池车辆(fcv)。机动车可以具有与充电器连接的充电插座，该充电插座用于与充电站连接，该充电站提供给蓄能器充电的能量或电流。备选地，充电插座可以在另外的充电技术、例如感应充电的情况下省去。
17.作为控制器集成在机动车中的补充或替代，当然也可行的是，尤其固定安装的充电站包括所述控制器。在机动车的使用者仅或主要使用的充电站的情况下，包括控制器的
充电站也可以仍足够可靠地对连续的部分充电过程的实际次数进行计数，以便规定完全充电过程。
18.可以设成，所述机动车具有与控制器连接的接口，该接口设置为，使得使用者借助于该接口能够规定完全充电过程或部分充电过程。
19.为此，接口可以与控制器连接。因此，使用者可以借助于接口来控制或影响控制器的规定。在此，该接口可以是机动车的操作单元和/或相对于外部装置的无线接口，该外部装置例如是可无线连接的智能电话、平板电脑或计算机以及位于其上的应用或程序。操作单元可以例如设计为例如在触摸屏上的操作表面的形式，或者设计为具有机械按键的操作单元的形式。借助于操作单元或应用或程序，使用者可以基于自己计划的车辆使用情况自行规定充电过程。如此，他总是可以延长蓄能器的使用寿命，条件是他不需要100％的荷电状态，因为他可以预见到他的接下来的一个或多个行程不需要机动车在蓄能器完全充电情况下的最大续航里程，直到他可以或想要重新给蓄能器充电。
20.在此可以设成，所述控制器设置为，在实施规定次数的连续的部分充电过程之后，即使使用者借助于所述接口选择了部分充电过程，该控制器也规定所述完全充电过程。
21.因此，借助于接口，完全充电过程由控制器规定优先于使用者的规定。这可以是必需的，以便确保强制的完全充电过程不能容易地被跳过。
22.尽管如此还是可能出现不希望完全充电过程的情况，因为使用者需要或想要使用机动车。在这方面当然可以设成，尽管规定了完全充电过程，机动车的使用者仍可以中断充电过程并且使用机动车。
23.还可以设成，使用者可以拒绝控制器的对完全充电过程的规定。相应地，控制器可以设置为，如果先前的、尤其由控制器规定的完全充电过程已被中断，则该控制器规定(在下一次充电时的)完全充电过程。
24.在此还可以设成，所述接口和控制器设置为，使得使用者能够指定在部分充电过程中蓄能器被充电达到的荷电状态百分比值。
25.这使得使用者在规定部分充电过程时具有另外的灵活性。在此可以实现的是，使用者可以选择荷电状态的分级的百分比值、例如60％、70％、80％和90％或精确到百分数的等级。关于百分比值可以存储例如形式为颜色编码或文本的提示，该提示表示对蓄能器的使用寿命和/或所选选项的续航里程的影响。
26.在此还可以设成，机动车的显示装置设置为，当控制器在定义次数的部分充电过程之后规定完全充电过程时，输出提示。
27.显示装置尤其可以是形式为屏幕、尤其触摸屏的光学显示装置。备选地或附加地，该显示装置还可以是形式为提示音或公告的声学显示装置。例如都设计为触摸屏的显示装置和接口可以设计为一个装置。
28.借助于显示装置可以将完全充电过程的规定显示给使用者，以便获得蓄能器的完整功能。可以设成，使用者随后可以确认和/或拒绝对完全充电过程的规定。这可以借助于接口实现。如果使用者未确认或拒绝完全充电过程，则控制器可以设置为，重新针对下一次充电过程规定完全充电过程。由此，一方面避免了机动车违背使用者的意愿实施完全充电过程，并且另一方面也避免了使用者由于时间原因或其它原因想要放弃完全充电过程并且因此下一次完全充电过程被推迟并且可能原来规定的完全充电过程被错过。
29.最后还可以设成，所述控制器与机动车的路线规划器连接或者与机动车外部的路线规划器连接或可连接，其中，控制器设置为，当使用仅通过部分充电过程充电的蓄能器也能够驶过路线规划器的路线时，规定部分充电过程。
30.由此可以智能地实施部分充电过程，而无需使用者干预或规定。由此可以在关于规定相应的充电过程的决定中减轻使用者的负担，从而总体上提高了使用机动车的舒适性。
31.路线规划器可以是例如机动车的导航设备，使用者将他的下一个行程或第二天的目的地输入导航设备中并且路线在导航设备中被计算。在此，该路线可以是具有多个目的地的连续的路线，因此该路线可以包括多个行程。路线相应地理解为在两次充电过程之间待驶过的路。
32.但路线规划器也可以是智能路线规划器，该智能路线规划器例如可访问机动车的使用者的日历和日程安排或者包括日历和日程安排。路线规划器可以是例如具有相应的应用或程序的智能电话、平板电脑或计算机。使用者可以相应地例如通过共享智能电话、平板电脑或计算机的日历来设置功能。
33.在这方面，应用或程序可以承担路线规划的功能，即根据日历中的日程安排来计算路线，并且估计驶过该路线是否需要完全充电过程或者部分充电过程是否足够。相应地，应用可以规定部分充电过程以及承担已经提到的手动规定充电过程类型、即部分充电过程或完全充电过程的功能。应用还可以确定用于路线的必需的荷电状态并且相应地针对部分充电过程规定该荷电状态。
34.根据本发明的第三方面，所述技术问题通过一种用于给机动车的蓄能器充电的方法来解决，该方法具有以下步骤：
35.(a)连续地在部分充电过程中对蓄能器充电，在部分充电过程中，将蓄能器充电至低于100％的值的荷电状态；
36.(b)对连续的部分充电过程的次数计数；
37.(c)将连续的部分充电过程的次数与连续的部分充电过程的规定次数进行比较；和
38.(d)如果连续的部分充电过程的次数等于连续的部分充电过程的规定次数，则在完全充电过程中对蓄能器充电。
39.因此，根据本发明的第三方面的方法具有与根据本发明的第一方面的充电装置和根据本发明的第二方面的机动车相同的优点。该方法还可以设置与充电装置和机动车的特征有关的另外的步骤。
40.因此可以设成，使用者尤其借助于接口规定完全充电过程或部分充电过程。此外可以设成，在实施规定次数的连续的部分充电过程之后，即使使用者借助于所述接口选择了部分充电过程，也规定所述完全充电过程。此外可以设成，使用者能够指定在部分充电过程中蓄能器被充电达到的荷电状态百分比。也可以设成，若在定义次数的部分充电过程之后规定完全充电过程，则尤其由显示装置输出提示。还可以设置路线规划器，该路线规划器规定部分充电过程，如果用仅通过该部分充电过程充电的蓄能器能够完成路线规划器的路线的话。
41.另外的、改进本发明的措施由以下对本发明的在附图中示意性示出的不同实施例
的描述得出。由权利要求书、说明书或附图得出的所有特征和/或优点包括结构细节、空间布置在内可以不仅本身而且以各种组合对本发明而言是重要的。
附图说明
42.以下借助附图更详细地阐述本发明。在附图中：
43.图1示出根据本发明的实施例的机动车的示意图；和
44.图2示出根据本发明的实施例的用于给图1中的机动车的蓄能器充电的方法的示意图。
45.在图1和图2中，具有相同功能和作用方式的元件分别设有相同的附图标记。
具体实施方式
46.图1示出根据本发明的实施例的机动车1的示意图。机动车1在此设计为具有电动机12的电动车。
47.电动机12设置用于驱动机动车1并且与蓄能器2连接。蓄能器2向电动机12提供电能。为了给蓄能器2充电，机动车1具有具备充电器5的充电装置3。充电器5借助于机动车1的充电插座6和连接到该充电插座上的充电电缆8与形式为充电桩的充电站7连接。由此可以给蓄能器2充电能。
48.充电装置3的控制器4控制充电器5和给蓄能器2充电的充电过程。控制器4可以给充电器5规定完全充电过程v或部分充电过程t(参见图2和下文与此有关的阐述)。这将在下一次充电过程中由充电器5实施。
49.在完全充电过程v中，蓄能器2被充电至100％的荷电状态。而在部分充电过程t中，蓄能器2仅被充电至低于100％、例如低于80％的值的荷电状态。由此，荷电状态被保持在低于100％的满荷电状态的范围内，以便延长蓄能器2的使用寿命。
50.显示装置9、接口10和路线规划器11与充电装置3连接。显示装置9使得能够显示相应的充电过程。借助于接口10可以选择两种充电过程之一，即完全充电过程v或部分充电过程t。路线规划器11能够实现：控制器4借助由路线规划器确定的路线之一来确定是否需要完全充电过程v来完成该路线直至下一次充电过程，还是部分充电过程t足以完成该路线，以便蓄能器2不必完全充电并且其使用寿命不会不必要地减小。
51.图2示出根据本发明的实施例的用于给图1中的机动车1的蓄能器2充电的方法的示意图。
52.机动车1的使用者或驾驶员借助于接口10选择第一充电过程。在该例中，第一充电过程是第一部分充电过程t.1。连续的充电过程中，机动车1的驾驶员再次选择部分充电过程t、即第二部分充电过程t.2。
53.为此，即使可以，使用者也不需要每次都主动选择部分充电过程t，并且不需要在充电过程或离开机动车1之前能够在显示装置9上显示相应的选择请求。这可以是永久选择的设置，只要未选择完全充电过程v或者例如部分充电过程t的荷电状态百分比被使用者改变，就规定该永久选择的设置。
54.上述情况也适用于连续的第三部分充电过程t.3直至第x部分充电过程t.x。由此，连续的部分充电过程t的实际次数x被规定并且由充电器3实施。与备选地可能的完全充电
过程v相比，通过实际次数x的连续的部分充电过程t，机动车1的蓄能器2被保护并且其使用寿命延长。
55.与借助于接口10规定充电过程并行地，控制器4对连续的部分充电过程t的实际次数x进行计数。该计数在图2中由数学求和符号表示，但在该描述中也等于x并且因此可以用x替换。该计数是出于检查p或比较的目的而进行的，该检查或比较与规定充电过程并行地借助于接口10同时进行。
56.在与规定部分充电过程t.1并行地发生的第一检查步骤p.1中，检查部分充电过程t的规定次数z是否等于连续的部分充电过程t的实际次数x、即目前为止依次进行的部分充电过程的总和。该询问或检查在图2中表示为等式。规定次数z事先存储在控制器4中。在该步骤p.1中，该等式不成立。换言之，规定次数z不等于实际次数x。
57.相应地，该检查转入检查步骤p.2。在那里重复所述检查，其中，这时加入了部分充电过程t.2。如果z不等于2，则在该情况中等式也不成立并且检查转入检查步骤p.3。最后，到达检查步骤p.x，规定次数z这时等于实际次数x。
58.例如，z可以选择为10，因此在连续的第十部分充电过程t中是这种情况。在此应当注意，与此相反，在该例中在首先的十个连续的部分充电过程t之一后，任意的完全充电过程v会中断计数并且在接着该完全充电过程v之后的部分充电过程t中，控制器1的计数重新开始。
59.如果这时使用者想要或打算规定另外的部分充电过程t，则这被控制器4阻止。该过程在图中用划掉的箭头表示。取而代之地，控制器4规定完全充电过程v，以便重新给蓄能器2完全充电。
60.随后，重新开始重复进行对连续的部分充电过程t的实际次数x的计数和检查或该实际次数与规定次数z的比较，只要使用者规定了这样的部分充电过程t。
61.附图标记列表
[0062]1ꢀꢀꢀ
机动车
[0063]2ꢀꢀꢀ
蓄能器
[0064]3ꢀꢀꢀ
充电装置
[0065]4ꢀꢀꢀ
控制器
[0066]5ꢀꢀꢀ
充电器
[0067]6ꢀꢀꢀ
充电插座
[0068]7ꢀꢀꢀ
充电站
[0069]8ꢀꢀꢀ
充电电缆
[0070]9ꢀꢀꢀ
显示装置
[0071]
10
ꢀꢀ
接口
[0072]
11
ꢀꢀ
路线规划器
[0073]
12
ꢀꢀ
电动机
[0074]
t
ꢀꢀꢀ
部分充电过程
[0075]
v
ꢀꢀꢀ
完全充电过程
[0076]
p
ꢀꢀꢀ
检查步骤