(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に電気で駆動される車両（１０）を、当該車両（１０）が充電ステーション（１２）と接続される間温度調整する方法において、
前記方法は、以下の工程を含み、即ち、
（Ｉ）車両（１０）と充電ステーション（１２）との間の双方向通信のためのデータ接続（２６）を確立する工程と、
（ＩＩ）データ収集のための車両側の手段（１８）を用いて車両側のデータ（Ｄ１０）を収集し、データ収集のための充電ステーション側の手段（２０）を用いて充電ステーション側のデータ（Ｄ１２）を収集する工程と、
（ＩＩＩ）ロジック部（Ｌ）によって、行先、到着時間の目的地での気温又は天候、旅程の間の気温及び天候、及び、行先までの走行距離の長さ又は経路のデータうちの少なくとも一つのデータを含む、前記収集された車両側のデータ及び前記充電ステーション側のデータ（Ｄ１０、Ｄ１２）の処理により、走行中の温度調整のためのエネルギー消費が最小に抑えられるように、バッテリ（１４）及び乗員室（１６）の最適な温度調整パラメータ（ＰＴ）を決定する工程と、
（ＩＶ）温度調整のための手段（２２）によって、前記最適な温度調整パラメータ（ＰＴ）を用いて前記車両（１０）の前記バッテリ（１４）及び前記車両（１０）の内部空間（１６）の温度調整を実行する工程と、
を含む、温度調整方法。
【請求項２】
前記方法は、更なる走行のための前記内部空間の温度調整のために、温度調整のための前記手段（２２）を調整する工程（Ｖ）をさらに含む、請求項１に記載の温度調整方法。
【請求項３】
前記車両側のデータ（Ｄ１０）は、以下の項目のうちの少なくとも１つ、即ち、
‐前記内部空間及び前記バッテリの現在の温度、
‐前記バッテリの目下の充電状態、
‐前記内部空間の現在選択されている所望温度、
‐運転習慣及び快適性習慣についてのデータ、
‐異常な現象の検出、
‐好ましい充電ステーション、
‐外気温、
‐充電過程の間前記車両内に人がいるかどうかについての検出、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１又は２に記載の温度調整方法。
【請求項４】
前記充電ステーション側のデータ（Ｄ１２）は、以下の項目のうちの少なくとも１つ、即ち、
‐前記充電ステーションの周辺温度、
‐所在地での外気温及び天候パラメータ、
‐選択された充電過程、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の温度調整方法。
【請求項５】
前記バッテリ（１４）及び前記内部空間（１６）の他にさらに潜熱蓄熱システムが温度調整される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の温度調整方法。
【請求項６】
前記温度調整は、前記バッテリ（１４）の充電過程の間行われる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の温度調整方法。
【請求項７】
前記温度調整は、少なくとも部分的に、前記バッテリ（１４）の充電過程の後に行われる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の温度調整方法。
【請求項８】
前記バッテリ（１４）は、リチウムイオンバッテリである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の温度調整方法。
【請求項９】
車両（１０）が充電ステーション（１２）と接続される間、前記充電ステーション（１２）との間の双方向通信のためのデータ接続（２６）を確立し、かつ、前記車両（１０）のデータ（Ｄ１０）を収集する手段（１８）と、
前記車両（１０）又は前記充電ステーション（１２）に備えられるロジック部（Ｌ）による、行先、到着時間の目的地での気温又は天候、旅程の間の気温及び天候、及び、行先までの走行距離の長さ又は経路のデータうちの少なくとも一つのデータを含む、前記収集された車両側のデータ及び前記充電ステーション側のデータ（Ｄ１０、Ｄ１２）の処理により、走行中の温度調整のためのエネルギー消費が最小に抑えられるように決定される、バッテリ（１４）及び乗員室（１６）の最適な温度調整パラメータ（ＰＴ）を用いて、前記車両（１０）の前記バッテリ（１４）及び前記車両（１０）の内部空間（１６）の温度調整を実行する温度調整のための手段（２２）と、
を備える、車両。
【請求項１０】
車両（１０）が充電ステーション（１２）と接続される間、前記車両（１０）との間の双方向通信のためのデータ接続（２６）を確立し、かつ、充電ステーション側のデータ（Ｄ１２）を収集する手段（２０）と、
行先、到着時間の目的地での気温又は天候、旅程の間の気温及び天候、及び、行先までの走行距離の長さ又は経路のデータうちの少なくとも一つのデータを含む、前記収集された車両側のデータ及び前記充電ステーション側のデータ（Ｄ１０、Ｄ１２）の処理により、走行中の温度調整のためのエネルギー消費が最小に抑えられるように、バッテリ（１４）及び乗員室（１６）の最適な温度調整パラメータ（ＰＴ）を決定し、前記車両（１０）に対して送信するロジック部（Ｌ）と、
を備える、充電ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも部分的に電気で駆動される車両を、当該車両が充電ステーションと接続される間温度調整する方法に関する。さらに、本方法を実施するよう構成された車両及び充電ステーションが記載される。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオンバッテリは、駆動システムの電化のために重要な役割を果たすと認められている。大抵の他の電気エネルギー貯蔵器の場合のように、リチウムイオンバッテリの場合にも、容量及び耐久性が温度に依存する。温度が低い際には、バッテリの充電能力及びバッテリからのエネルギー取得が制限されるのに対して、温度が高い際には、エネルギー貯蔵器がより早く劣化する。しかしながら、エネルギー貯蔵器の加熱又は冷却には、追加的なエネルギーが必要となる。将来のバッテリ技術においても、或る程度は温度に依存することが予想される。
【０００３】
同様に重要なことは、乗員のための内部空間の快適性であるが、走行中に作動する加熱器の又は冷却器（空調装置）によって、走行のために提供される電気エネルギー貯蔵器のエネルギーが減少する。
【０００４】
従って、発車の前に既に内部空間の温度及びエネルギー貯蔵器の温度を調整することを可能にする最初のアプローチが既に存在する。その際に、内部空間の温度は、通常ではユーザによって手動で選択される。エネルギー貯蔵器を温めることが必要であるかどうかは、現在の周囲温度（車両外気温センサの測定値）及びバッテリ温度を用いて定められる。
【０００５】
Ｒｏｂｂ  Ａ．Ｂａｒｎｉｔｔ、Ａａｒｏｎ  Ｄ．Ｂｒｏｏｋｅｒ、Ｌａｕｒｉｅ  Ｒａｍｒｏｔｈ、Ｊｏｈｎ  Ｒｕｇｈ、Ｋａｎｄｌｅｒ  Ａ．Ｓｍｉｔｈらによる調査報告書（２０１０年）「Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｏｆｆ−Ｂｏａｒｄ  Ｐｏｗｅｒｅｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｒｉｖｅ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ」（ＮＲＥＬ／ＣＰ−５４００−４９２５２）は、車両へのこのような事前調整によって、航続距離（Ｒｅｉｃｈｗｅｉｔｅ）が明らかに伸びることを示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような熱による事前調整の成功は、現在の車両位置で測定されるパラメータには部分的にしか依存しない。事前調整の成功の重要な観点はむしろ、走行する経路中でのパラメータである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、少なくとも部分的に電気で駆動される車両の温度調整方法が提供される。車両は、温度調整の間充電ステーションと接続されている。車両に電気エネルギーが供給されるという前提条件が与えられる場合、即ち、充電ステーションの充電ケーブルのプラグが車両の充電ソケットに差し込まれている場合には、当該車両は充電ステーションと接続されている。従って、バッテリ及び内部空間の温度調整と並んで、車両のバッテリを充電することも可能である。
【０００８】
本発明に係る方法の第１の工程として、双方向通信の形態による車両と充電ステーションとの間のデータ交換を可能にするために、車両と充電ステーションとの間にデータ接続が確立される。このことは、例えば無線接続又はデータケーブルを介して行われうる。従って、充電ステーションは、車両にデータを問い合わせることが可能であり、又は、車両も、充電ステーションにデータを要求することが可能である。
【０００９】
本発明に係る方法の第２の工程として、車両側のデータが、データ収集のための車両側の手段を用いて収集され、充電ステーション側のデータが、データ収集のための充電ステーション側の手段を用いて収集される。原則的に、データ収集のための車両側の手段によって収集することが可能な全てのデータが、車両側のデータとして見なされる。データ収集のための車両側の手段として、全ての形態のセンサ、ナビゲーション装置、又はインターネットが機能しうる。同様の考察が、充電ステーション側のデータ、及び、データ収集のための充電ステーション側の手段についても当てはまる。
【００１０】
第３の工程として、バッテリ及び内部空間の最適な温度調整パラメータが、ロジック部により処理される収集されたデータを用いて決定される。温度調整パラメータは、走行中に温度調整について見込まれるエネルギー消費が最小に抑えられるように、当該温度調整パラメータに基づいてバッテリ及び内部空間を温度調整できる場合に、最適であると見なされる。可能な温度調整パラメータとして、例えば、温度調整の終了後のバッテリ及び内部空間の温度、並び、その経時的な推移が挙げられる。ロジック部は、伝達されたデータを処理することが可能なアルゴリズムの形態により実現することが可能である。このロジック部は、車両内及び充電ステーション内に、例えば適切なソフトウェア及びハードウェアの形態により配置することが可能である。
【００１１】
第４の工程として、温度調整のための手段によって、車両のバッテリ及び内部空間の温度調整が実行される。内部空間の温度調整とは、乗員室の空気の温度調整のみならず、乗員室の室内装のような、空気と接触し熱を伝える取り付け部品の温度調整も意味する。温度調整のために必要なエネルギーは、充電ステーションから来る。温度調整のための手段は、一方では、内部空間の温度調整のための手段（例えば、送風機、ヒーター、空調装置）、及び、バッテリの温度調節のための手段（例えば、冷却機を用いる又は用いない気体又は液体の温度調整）を含む。バッテリ及び内部空間の温度調整は、原則的に自動的に（他に何もせずに）、ユーザ側での操作の後に自動的に、又は、手動で行われる。自動的な温度調整は、複数の基本設定（例えば、エコノミー（Ｅｃｏｎｏｍｙ）、通常（Ｎｏｒｍａｌ）、及びコンフォート（Ｋｏｍｆｏｒｔ））と、地域に適合されたプロフィール（中央ヨーロッパ、熱帯、砂漠等）と、を有してもよい。手動の温度調整の際には、ユーザは、予め設定された温度調整パラメータを変更してもよく、又は、完全に自由に入力してもよい。特に、バッテリの温度調整を自動的に（ユーザ側での操作により又はユーザ側での操作無しで）行いながら、内部空間の温度調整を手動で行うことが可能である。手動による温度調整の際には、最適な温度調整パラメータが、例えばディスプレイを介してユーザに提供される。好適に、運転者に、自身の調整に基づいてどの程度まで、見込まれる行続距離が改善され又は悪化するのかも示される。
【００１２】
複数の影響変数を取り入れることによって、本発明に係る方法を用いて、システムの最適な内部空間温度及びバッテリ温度を定めることが可能である。これにより、走行中に温度調整のためにより少ないエネルギーをバッテリから調達すればよいため、バッテリの容量及び電気による行続距離（ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅ  Ｒｅｉｃｈｗｅｉｔｅ）が最適に利用される。
【００１３】
本発明の好適な構成によれば、本発明に係る方法は第５の工程をさらに含む。この工程では、温度調整のための手段が、更なる走行の際に内部空間が最適に温度調整されるように、調整される。従って、更なる走行においても、可能な限りエネルギーを節約する内部空間の温度調整となる。この工程にも、原則的に、工程（ＩＶ）で示したような自動的な温度調整又は手動による温度調整に関する同じ選択肢が当てはまり、その際に、手動の温度調整の際には、ユーザに最適な温度調整パラメータが示される。
【００１４】
好適に、データ収集のための車両側の手段により収集されるデータは、以下の項目のうちの少なくとも１つを含み、データ収集のための可能な車両側の手段が括弧内に示される。即ち、
‐内部空間及びバッテリの現在の温度（車両内の温度センサによる）、
‐バッテリの目下の充電状態‐充電工程の間に供給されるエネルギーに依存したバッテリの加熱が見込まれる（充電状態検出による）、
‐内部空間の現在選択されている所望温度（空調装置の調整され収集された値による）
‐運転習慣及び快適性習慣についてのデータ‐走行形態、空調装置の利用パターン、窓が開いている際の運転等（記録され、メモリに格納されたデータ）、
‐例えば、通常の利用に対して逸脱の原因となる状態等の異常な現象の検出（通常の利用からの逸脱を検出するためのアルゴリズムから獲得されるデータ）、
‐行先又は次の充電ステーション（ナビゲーションシステムからのデータ）、
‐好ましい充電ステーション（記録され、メモリに格納されたデータ）、
‐外気温（車両外気温センサによる）、
‐充電過程の間人が車両内にいるかどうかについての検出（着席検出、トランスポンダキー）、
‐到着時間の目的地での気温及び天候、並びに、旅程の間の気温及び天候（車両がインターネット接続を確立できる場合に、インターネットからの天気予報のデータ）。
【００１５】
好適に、データ収集のための充電側の手段により収集されるデータは、以下の項目のうちの少なくとも１つを含み、データ収集のための可能な充電ステーション側の手段が括弧内に示される。即ち、
‐例えばガレージ内又は駐車場内の充電ステーションの周辺温度（充電ステーションの温度センサ）、
‐例えばガレージ又は駐車場の外の戸外の所在地での外気温及び天候パラメータ（充電ステーションとネットワーク化されたセンサであって、日向及び日陰の気温、並びに降雨量を測定し、現在の日射及び特に一日を通して平均化された日射又は日射強度を定めることが可能な上記センサのデータ、例えば既存の測候所）、
‐到着時間の目的地での気温及び天候、並びに、旅程の間の気温及び天候（インターネットからの天気予報のデータ）、
‐走行距離の長さ、及び、経路の選択‐高速道路、国道等、傾斜、勾配等（車両の目的地入力に基づくインターネットからの地図のデータ）、
‐選択された充電過程‐例えば、高速又は通常（充電ステーションでの入力）。
【００１６】
好適に、バッテリ及び内部空間の他にさらに潜熱蓄熱システムが温度調整される。この潜熱蓄熱システムは、可能な限り少ない損失で熱エネルギーを蓄える。走行中に、必要な際には蓄えられた熱を放出することが可能であり、このようにして、バッテリ及び／又は内部空間を温めることが可能であり、その際に、バッテリ内に蓄えられたエネルギーが減少しない。
【００１７】
本発明の更なる別の好適な構成によれば、温度調整は、バッテリの充電過程の間行われる。これにより、車両は、充電過程が終了した場合には完全に温度調整されている。特に好適に、温度調整は、充電過程の開始時又は充電過程が開始された後に始まり、充電過程の終了の前又は充電過程の終了と同時に終了する。
【００１８】
しかしながら、車両が、充電される時間よりも長く駐車している場合には、温度調整は、好適に少なくとも部分的にバッテリの充電過程の後に行ってもよい。温度調整の、可能な先行する部分は、既に充電過程の間に行われてもよい。
【００１９】
好適に、バッテリはリチウムイオンバッテリである。リチウムイオン技術の利用によって、特に高いエネルギー貯蔵密度を実現することが可能であり、このことにより特に、電子モビリティの分野において更なる別の利点がもたらされる。
【００２０】
さらに、本方法を実施するために適した車両及び充電ステーションが提供される。これら車両及び充電ステーションは、データ収集のための手段を備え、互いに双方向に、データを交換するよう構成される。さらに、少なくとも、車両又は充電ステーションは、最適な温度調整パラメータを決定するロジック部を備える。
【００２１】
本発明の有利な発展形態が従属請求項で示され、又は以下の明細書の記載から読み取れる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明の実施例が、図面及び以下の明細書の記載によって詳細に解説される。
【図１】温度調整の概略図を示す。
【図２】内部空間の温度調整が、内部空間の換気に制限されるかどうかの意思決定の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、車両１０が、例えば充電ケーブル２４を介して充電ステーション１２と接続される間に、車両１０の内部空間１６及びバッテリ１４を温度調整するための本発明に係る方法の概略図を示している。車両は、データ収集のための車両側の手段１８を備え、充電ステーションは、データ収集のための充電ステーション側の手段２０を備える。車両内には、バッテリ１４及び内部空間１６を互いに別々に温度調整するよう構成された温度調整のための手段２２が配置されている。
【００２４】
最初に、双方向通信のためのデータ接続２６が確立される。このデータ接続２６を介して、車両１０と充電ステーション１２とは互いに通信し、このようにしてデータを要求し又は交換することが可能であり、その際に、データ接続２６は、例えば、ケーブル接続又は無線接続として実現可能である。次の工程で、データ収集のための車両側の手段１８は、車両側のデータＤ１０を定め、データ収集のための充電ステーション側の手段２０は、充電ステーション側のデータＤ１２を定める。これらのデータは、続いてロジック部Ｌへと伝達される。ロジック部Ｌは、例えば車両１０内又は充電ステーション１２内の適切なハードウェア上で駆動されうる。第３の工程におけるロジック部Ｌの目標は、提供される全てのデータＤ１０、Ｄ１２を、適切なアルゴリズムを用いて評価することであり、結果として、最適な温度調整パラメータＰＴが得られる。温度調整パラメータＰＴは、温度調整のための手段２２のための入力変数として機能し、温度調整のための手段２２は、この温度調整パラメータＰＴに基づいて、バッテリ１４及び内部空間１６の最適な温度調整を実行することが可能である。温度調整は、温度調整のための手段２２から始まりバッテリ１４及び内部空間１６へと入る矢印を介して概略的に示されており、その際に、熱の流れは、バッテリ１４及び内部空間１６の冷却又は加熱ごとに、２つの方向に方向づけられる。温度調整は、完全に自動的に、又は、手動での操作若しくは入力の後に行われてもよい。
【００２５】
車両側のデータＤ１０によって、走行中に一時的に窓が開いていたことが検出される場合には、内部空間１６の温度調整は、内部空間の換気の作動（冷却又は加熱を行わない送風機）に制限される。このことによって、充電ステーションでの電流需要が削減され、車両の運転者が新たに窓を開けることが予期されるため快適性が著しく損なわれることにはならない。図２は、内部空間１６の温度調整が内部空間１６の純粋な換気に制限されるかどうかについての意思決定を概略的に示している。最初に、現在全ての窓が閉められているかを検査する第１の問い合わせＡ１が行われる。少なくとも１つの窓が開いている場合には、運転者への報知Ｍが行われる。全ての窓が閉まっている場合には、記録されたデータを用いて、走行中に全ての窓が大抵閉まっていたのかを検査する第２の問い合わせＡ２が行われる。全ての窓が大抵閉まっていた場合には、内部空間１６及びバッテリ１４への本発明に係る温度調整が行われる。全ての窓が大抵しまっていなかった場合、即ち、運転者が窓を開けて走行していた場合には、内部空間の温度調整は、内部空間の換気の作動に制限される。
【００２６】
本発明に係る方法の機能形態を示すために、以下に３つの例を示す。
【００２７】
例１：
或る晴れた暑い日曜日に、充電ステーション１２は日蔭の場所に入っている。充電過程の間、乗員は車両１０から離れている。温度調整パラメータが、車両１０又は充電ステーション１２上に配置された温度センサのみを用いて定められるのであれば、内部空間１６及びバッテリ１４のための冷却の必要性は、非常に小さく定められるであろう。しかしながら、日向にある追加的な温度センサが、更なる走行の間に車両１０が経験する可能性が高い加熱についての追加的な情報を伝達する。記録された車両側の更なる別のデータＤ１０から、充電ステーション１２への走行の際に空調装置が作動していて全ての窓が閉まっていることが分かり、従って、充電過程の間内部空間１６が冷却される。しかしながら、内部空間１６のこの温度調整は、乗員が空気温度を不愉快なほど冷たいと感じないように、しかしながら座席及び車内が冷却されるように、充電過程の終了の直前、又は、計画された更なる走行の直前に停止される。
【００２８】
例２：
或る晴れた春の日に、運転者は、充電過程の間車両１０内に座っており、充電ステーション１２が戸外の日向に存在する。しかしながら、日蔭にある第２の温度センサによって、充電ステーション１２及び車両１０に、外気温が直接的な日射により定められたよりも低いということが伝達される。ナビゲーションシステムのデータから、走行目的地が冬季スポーツの行楽地であることがさらに分かる。さらに、インターネットからのデータによって、約半分の距離まで来たところで日が暮れてさらに冷え込むということが分かる。同様に、インターネットで又はナビゲーション装置の拡大された地図から、高速道路での長い山道走行が分かり、バッテリに強い負荷が掛かることが予期される。定められたデータに基づいて、温度調整パラメータとして、通常よりも少し高い車両内部の温度が提案されるが、高速での山道通過の間の追加的な冷却を防止するために、バッテリの温度は下限値の近傍に設定される。その際に、内部空間の温度の調整は、車両１０内に人がいない場合よりもゆっくりと行われる。このことは例えば、温度調整された空気が、直接的には運転者のところに案内されないことで行われる。
【００２９】
例３：
季節は冬であり、気温は氷点下にある。乗員は、車両１０が地下駐車場内で充電ステーション１２と接続されている間、車両１０から離れている。充電ステーション１２とネットワーク化された測候所の測定によって、外気温が地下駐車場内よりも基本的に低いということが分かる。従って、バッテリ１４が加熱される。潜熱蓄熱システムが存在する場合には、潜熱蓄熱システムは最大で、事前に温度調整される。車両の充電の間、買い物カートが返却され、駐車チケットが精算され、内部空間は、空気温度の上昇、及び、座席のヒータ、ハンドルのヒータ、鏡のヒータ、フロントガラスのヒータ等の作動によって、車両が未だ充電ステーションに接続される間に心地良い値に温度調整される。地下駐車場から出る際に窓ガラスの結露を簡単に調整できるために、空調装置の、場合により存在する蓄冷エバポレータが事前に充電される。
【図１】
0005937693.tif 000002
【図２】
0005937693.tif 000003