AT519890B1 - Verfahren zum temperieren einer batterie eines fahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren einer Batterie eines Fahrzeuges mittels einer Temperiereinrichtung zum Kühlen und/oder Aufwärmen der Batterie, um die Temperatur der Batterie in den Bereich einer definierten Zieltemperatur (Tz) zu bringen oder bei der definierten Zieltemperatur (Tz) zu halten. Um die Batterie auf möglichst einfache Weise zu temperieren ist vorgesehen, dass die Temperierung der Batterie auf der Basis zumindest einer prädiktiven Information der Batterie oder des Fahrzeuges erfolgt.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren einer Batterie eines Fahrzeuges mittels einer Temperiereinrichtung zum Kühlen und/oder Aufwärmen der Batterie, um die Temperatur der Batterie in den Bereich einer definierten Zieltemperatur zu bringen oder bei der definierten Zieltemperatur zu halten, wobei die Temperierung der Batterie auf der Basis zumindest einer prädiktiven Information der Batterie oder des Fahrzeuges erfolgt.
[0002] Unter Temperiereinrichtung wird hier eine Heizeinrichtung oder eine Kühleinrichtung oder eine Einrichtung verstanden, welche sowohl Kühlen, als auch Heizen ermöglicht.
[0003] Batterien, insbesondere Hochvoltbatterien zum Antrieb von Fahrzeugen, wie beispielsweise Li-Ionen-Batterien, weisen einen bestimmten zulässigen Temperaturbereich für optimalen Betrieb auf. Es ist bekannt Batterien in (teil-) elektrischen Fahrzeugen, ähnlich einer Standheizung, im Stillstand an der Ladestation, zu vortemperieren, um bei niedrigen Außentemperaturen eine schnelle Leistungsverfügbarkeit zu ermöglichen. In der US 2016 229 411 A1 wird ein Energiespeichersystem für ein Hybridfahrzeug beschrieben, wobei bei einem Ladevorgang die Temperatur der Batterie mittels einer Batterieheizeinrichtung angehoben wird. Auch in der US 8 948 952 B2 oder der US 2010 140 246 A1 wird ein Hybridfahrzeug mit einer Batterie beschrieben, welche von außen geladen werden kann, wobei die Batterie bei Bedarf aufgeheizt werden kann. In der US 7 413 827 B2 wird die Fahrzeugbatterie mit Heizeinrichtungen in Abhängigkeit der Temperatur der Batterie und der Umgebungstemperatur erwärmt.
[0004] Das Problem der Leistungsverminderung ergibt sich auch bei zu hoher Temperatur der Batterie. Insbesondere bei hohen Außentemperaturen wird die Batterie sehr stark aufgeheizt und kann ohne vorzeitige Kühlung nicht gleich ihre volle Leistung zur Verfügung stellen. Ein erhöhter Kühlbedarf entsteht weiters bei hohen Leistungsanforderungen während der Fahrt und auch beim Schnellladen der Batterie. Es ist bekannt zusätzliche Kühlleistung für die Batterie extern zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist es bekannt, die Batterie während des Ladens durch die Ladestation zu kühlen. Die JP 2011 259 672 A2 offenbart ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges, wobei während des Ladevorganges die Batterie mittels eines Kühlgebläses gekühlt wird.
[0005] Die Druckschrift DE 10 2011 089 962 A1 beschreibt ein Verfahren zur Temperaturregelung von mindestens einem Batterieelement, wobei ein Temperaturwert vorgegeben und das Abkühlverhalten des Batterieelementes ermittelt wird. Durch Auswertung des Temperaturverhaltens wird ein erster Zeitpunkt ermittelt, an dem die Batterietemperatur den vorgegebenen Temperaturwert erreicht haben wird. Anschließend wird ein zweiter Zeitpunkt für den Beginn des Aufladens oder Entladens des Batterieelementes ermittelt. Liegt dieser zweite Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt wird das Batterieelement mit Wärme beaufschlagt, um zum zweiten Zeitpunkt den vorgegebenen Mindesttemperaturwert zu gewährleisten. Dadurch kann die Batterie im optimalen Temperaturbereich und insbesondere nicht in zu kaltem Zustand betrieben werden.
[0006] Die DE 10 2012 001 820 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern eines Ladezustandes (SOC) einer Fahrzeugbatterie, so dass der Ladezustand innerhalb eines gewünschten temperaturabhängigen Bereiches gehalten wird. Dabei wird eine Batterietemperaturvorhersage verwendet, um einen gewünschten SOC-Bereich zu bestimmen. Die DE 10 2012 001 820 A1 beschreibt somit eine SOC-Steuerung mit zwei SOC-Grenzen, die an eine Batterievorhersage gekoppelt sind. Die Batterie wird dabei - in Abhängigkeit dieser Batterietemperaturvorhersage zwischen den beiden SOC-Grenzen betrieben.
[0007] Die US 2016/0031334 A1 offenbart ein Verfahren zum Regulieren der Temperatur einer aufladbaren Batterie beim Lade- oder Entladevorgang, wobei bei zwei verschiedenen Ladezuständen die Temperaturen der Batterie gemessen werden und daraus die Temperatur in einem dritten Ladezustand abgeschätzt wird. Mittels dieses abgeschätzten Temperaturwertes wird die Temperatur der Batterie geregelt.
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Patentamt [0008] Die DE 10 2015 115 072 A1 beschreibt ein Verfahren zum Ermitteln einer geschätzten durchschnittlichen Temperatur eines Batteriesystems unter Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters und eines dem Batteriesystem zugeordneten Energieausgleichprozessmodells.
[0009] Die Kühlung bzw. Heizung der Batterie erfolgt üblicherweise ausschließlich auf der Basis des aktuellen Betriebszustandes der Batterie. Dies führt dazu, dass die volle Leistung der Batterie erst zeitverzögert zur Verfügung steht, wenn die Batterie auf ihren optimalen Betriebsbereich temperiert ist. Ein rasches Temperieren der Batterie kann üblicherweise nur durch geeignet große Dimensionierung des Heiz- bzw. Kühlsystems erfolgen, was sich allerdings nachteilig auf den Kostenaufwand und das notwendige Bauvolumen und somit auf die Leistungsdichte der Batterie auswirkt.
[0010] Somit ergibt sich ein Bedarf die Batterie in verschiedensten Betriebszuständen zu Kühlen oder zu Heizen, um diese im zulässigen Temperaturbereich zu halten.
[0011] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und die Batterie auf möglichst einfache Weise zu temperieren.
[0012] Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass für die prädiktive Information für zumindest einen in der Zukunft liegenden definierten Zielzeitpunkt prädiktiv eine Betriebsweise des Fahrzeuges und/oder der Batterie und die bei dieser Betriebsweise zu erwartende Wärmefreisetzung und/oder Temperatur der Batterie ermittelt wird, und dass die Batterie vor dem definierten Zielzeitpunkt so vortemperiert wird, dass zu dem definierten Zielzeitpunkt die Ist- Temperatur der Batterie maximal der definierten Zieltemperatur entspricht.
[0013] Unter Temperieren der Batterie - insbesondere einer Hochvoltbatterie zum Antrieb zumindest eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeuges - wird hier eine Maßnahme verstanden, welche aktiv Wärme der Batterie zuführt. Unter Temperieren der Batterie wird hier auch eine Maßnahme verstanden, welche aktiv Wärme der Batterie entzieht.
[0014] Die zu erwartende Wärmefreisetzung und/oder Temperatur der Batterie kann beispielsweise mittels eines thermischen Modells der Batterie auf der Basis von physikalischen Gesetzmäßigkeiten und/oder empirischen Informationen simuliert bzw. ermittelt werden. Zweckmäßigerweise können dabei Algorithmen eingesetzt werden.
[0015] Betriebsweisen des Fahrzeuges sind beispielsweise Höchstgeschwindigkeitsfahrten, Vollastfahrten, Teillastfahrten, Bergfahrten, Talfahrten, Stop and Go-Betrieb, Stadtfahrten oder dergleichen. Betriebsweisen der Batterie sind beispielsweise Entladevorgänge oder Ladevorgänge.
[0016] Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf der Basis der ermittelten zu erwartenden Wärmefreisetzung und/oder der Temperatur der Batterie einerseits und einer bekannten Kühl- bzw. Heizkapazität der Temperiereinrichtung andererseits, ein vor dem Zielzeitpunkt liegender Temperierungsbeginn zum Einleiten der Temperierung bestimmt wird.
[0017] Die prädiktive Information fließt somit in die Heiz-/Kühlstrategie der Batterie ein. Insbesondere wird der Temperierungsbeginn auf der Basis der prädiktiven Information festgelegt. Der Temperierungsbeginn ist der Zeitpunkt an dem die Temperierungsmaßnahme aktiviert bzw. gesteigert wird. Der Temperierungsbeginn wird so gewählt, dass zwischen dem Temperierungsbeginn und dem Zielzeitpunkt ausreichend Wärme der Batterie zugeführt bzw. von der Batterie abgeleitet werden kann, um zum Zielzeitpunkt die angepeilte Zieltemperatur zu erreichen.
[0018] Die definierte Zieltemperatur liegt dabei vorteilhafterweise innerhalb des zulässigen Temperaturbereiches, vorzugsweise auch innerhalb des optimalen Temperaturbereiches der Batterie. Auf Grund der thermischen Trägheit der Batteriezellen kann die definierte Zieltemperatur aber auch über dem optimalen Temperaturbereich der Batterie liegen, und dadurch ein kurzfristiges Überschreiten des optimalen Temperaturbereiches zum Zielzeitpunkt zugelassen werden, um beispielsweise den Ladevorgang innerhalb einer vorgegebenen elektrischen Ladepause des Fahrzeuges abzuschließen.
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Patentamt [0019] Neben internen Faktoren wie dem Ladezustand und/oder der Temperatur der Batterie kann die Betriebsweise der Batterie bzw. des Fahrzeuges zu einem künftigen Zielzeitpunkt auch von externen Leistungsanforderungen wie Straßenverlauf, Verkehrslage oder Wetterbedingungen, Umgebungstemperatur, etc. abhängen. Eine Weiterführung der vorliegenden Erfindung sieht daher vor, dass die Betriebsweise in Abhängigkeit zumindest eines Umgebungsparameters ermittelt wird, wobei vorzugsweise zumindest ein Umgebungsparameter topografische und/oder meteorologische Informationen und/oder Verkehrsinformationen aufweist. Heutige Konnektivitätsdienste für Fahrzeuge stellen - gekoppelt mit Navigationssystemen, topografische Daten und Ortsangaben von Ladesäulen - die notwendigen prädiktiven Informationen bereit, um die Betriebsweise des Fahrzeuges bzw. der Batterie zu einem definierten Zielzeitpunkt vorauszubestimmen.
[0020] Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der in den nicht einschränkenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen [0021] Fig. 1 den zeitlichen Verlauf des Ladezustandes der Batterie und Temperatur der Batterie während eines Ladevorganges bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und [0022] Fig. 2 einen Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Stand der Technik.
[0023] Fig. 1 zeigt exemplarisch einen Lastfall für ein Elektrofahrzeug unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei sind der Ladezustand SOC der Batterie des Fahrzeuges, die Temperatur T der Batterie (Zelltemperatur), sowie der Kühlbedarf CD der Batterie, vor, bei und nach einem Ladevorgang der Batterie, über der Zeit t aufgetragen. Eingezeichnet sind Fahrphasen D vor und nach der Ladephase C der Batterie. Mit ΔΤορ( ist der optimale Temperaturbereich bezeichnet, in welchem die volle Batterieleistung zu erwarten ist. Mit ΔΤζυι ist der zulässige Temperaturbereich der Batterie bezeichnet, in welchem ein Lade- oder Entladebetrieb der Batterie zugelassen wird. Um eine kurze Ladephase C für eine möglichst vollständige Ladung der Batterie zu ermöglichen, wird zu einem dem Ladeende tC2 der Ladephase C zugeordneten Zielzeitpunkt tz eine Zieltemperatur Tz der Batterie festgelegt.
[0024] Das Elektrofahrzeug fährt beispielsweise auf einer Autobahn und benötigt im Durchschnitt etwa 40% der maximalen Kühlleistung CDmax der Batterie, um diese im optimalen Temperaturfenster zu halten. Auf Grund von hinterlegten Navigationsdaten und dem momentanen Ladezustand SOC kann von der Steuereinheit des Fahrzeuges eine verfügbare Restzeit bzw. restliche Fahrstrecke berechnet werden. Das Navigationssystem des Fahrzeuges gibt daraufhin eine Information an den Fahrer aus, die nächste bekannte Ladesäule aufzusuchen, wobei Empfehlungen für Ladesäulen nach bestimmten Kriterien - wie Erreichbarkeit, Verfügbarkeit, Eignung, Auslastung etc. erfolgen können. Folgt der Fahrer der Empfehlung, so wird die Zieltemperatur Tz der Batterie zum Zielzeitpunkt tz festgelegt, wobei sich der Zielzeitpunkt tz aus dem voraussichtlichen Ladebeginn tCi und der prognostizierten Ladedauer Atc ergibt. In Abhängigkeit der verfügbaren Kühlleistung der Temperiereinrichtung der Batterie, der aktuellen Temperatur T der Batterie und der Zieltemperatur Tz der Batterie zum Zielzeitpunkt tz bzw. dem Ladeende tC2 wird durch die Steuereinheit des Fahrzeuges der Zeitpunkt des Temperierungsbeginnes to zum Einleiten der Temperierung bestimmt und die Temperierung zum Zeitpunkt t0 eingeschaltet bzw. auf ein Maximum erhöht. Zwischen dem Temperierungsbeginn t0 und dem Ladebeginn tCi wird eine prädiktive Temperierung PT - im vorliegenden Fall eine prädiktive Kühlung - durchgeführt und somit mit der noch zur Verfügung stehenden Kühlleistung die Temperatur T der Batterie auf einen unterhalb des optimalen Temperaturbereiches ΔΤορ( liegenden Wert Tmin abgesenkt. Dadurch wird erreicht, dass trotz der Erwärmung der Batterie durch den Ladevorgang am Ladeende tC2 eine gewisse Zieltemperatur Tz erreicht bzw. nicht überschritten wird. Diese Zieltemperatur Tz wird so gewählt, dass trotz einer für eine vollständige Wärmeabfuhr nicht ausreichenden Kühlleistung während des (Schnell-)ladevorgangs die maximale Zelltemperatur Tmax erst nach Abschluss des Ladevorgangs C erreicht wird.
[0025] In Fig. 2 sind das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik während einem Ladevorgang der Batterie gegenübergestellt, wobei Temperatur T
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Patentamt und Ladezustand SOC der Batterie, Kühlleistung CD, Ladeleistung Pc der Batterie und Fahrstrecke s über der Zeit t aufgetragen sind. In voll durchgezogenen Linien sind dabei die zeitlichen Verläufe für das erfindungsgemäße Verfahren und in strichlierten Linien für den Stand der Technik dargestellt. Deutlich ist zu entnehmen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduzierte Ladedauer Atc erzielbar ist.
[0026] Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ein Zeitgewinn beim Laden von beispielsweise 10 bis 20 Minuten, da die Ladeleistung nicht gedrosselt werden muss, andererseits kann das Kühlsystem mit einer niedrigeren Maximalleistung ausgelegt werden, was Kosten- und Gewichtsvorteile bringt, sowie den nötigen Platzbedarf vermindert.
[0027] Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich aber nicht nur zur Verkürzung der Ladezeiten bei Schnellladevorgängen der Batterie, sondern auch für andere Betriebsweisen des Fahrzeuges bzw. der Batterie einsetzen, beispielsweise, wenn etwa durch die verfügbaren Topografiedaten höhere Leistungsanforderungen prognostiziert werden. Somit kann auch beispielsweise vor längeren Bergfahrten oder vor Höchstgeschwindigkeitsfahrten das Kühlsystem der Batterie entsprechend beeinflusst werden, um die Temperatur der Batterie noch vor dem Beginn der eigentlichen Leistungserhöhung vorzukühlen.
[0028] Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind einerseits ein Zeitgewinn beim Laden von beispielsweise 10 bis 20 Minuten, da die Ladeleistung nicht gedrosselt werden muss. Dies ermöglicht es Reisezeiten und Stillstandzeiten bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zu verkürzen. Andererseits kann das Kühlsystem mit einer niedrigeren Maximalleistung ausgelegt werden, was Kosten- und Gewichtsvorteile bringt, sowie den nötigen Platzbedarf vermindert. Weiters kann die Leistungsfähigkeit der Batterie in bestimmten Betriebszuständen erhöht werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Temperieren einer Batterie eines Fahrzeuges mittels einer Temperiereinrichtung zum Kühlen und/oder Aufwärmen der Batterie, um die Temperatur der Batterie in den Bereich einer definierten Zieltemperatur (Tz) zu bringen oder bei der definierten Zieltemperatur (Tz) zu halten, wobei die Temperierung der Batterie auf der Basis zumindest einer prädiktiven Information der Batterie oder des Fahrzeuges erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass für die prädiktive Information für zumindest einen in der Zukunft liegenden definierten Zielzeitpunkt (tz) prädiktiv eine Betriebsweise des Fahrzeuges und/oder der Batterie und die bei dieser Betriebsweise zu erwartende Wärmefreisetzung und/oder Temperatur (T) der Batterie ermittelt wird, und dass die Batterie vor dem definierten Zielzeitpunkt (tz) so vortemperiert wird, dass zu dem definierten Zielzeitpunkt (tz) die Ist- Temperatur (T) der Batterie maximal der definierten Zieltemperatur (Tz) entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu erwartende Wärmefreisetzung und/oder Temperatur (T) der Batterie mittels eines thermischen Modells der Batterie auf der Basis von physikalischen Gesetzmäßigkeiten und/oder empirischen Informationen simuliert bzw. ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Basis der ermittelten zu erwartenden Wärmefreisetzung und/oder der Temperatur (T) der Batterie einerseits und einer bekannten Kühl- bzw. Heizkapazität der Temperiereinrichtung andererseits ein vor dem Zielzeitpunkt (tz) liegender Temperierungsbeginn (t0) zum Einleiten der Temperierung bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsweise in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters der Batterie und/oder des Fahrzeuges ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Betriebsparameter Informationen über den aktuellen oder künftigen Betriebszustand der Batterie - vorzugsweise des Ladezustandes (SOC) der Batterie und/oder der Temperatur (T) der Batterie - und/oder die aktuelle oder künftige Betriebsweise des Fahrzeuges aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsweise in Abhängigkeit zumindest eines Umgebungsparameters ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Umgebungsparameter topografische und/oder meteorologische Informationen und/oder Verkehrsinformationen aufweist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
ATA50342/2017A 2017-04-26 2017-04-26 Verfahren zum temperieren einer batterie eines fahrzeuges AT519890B1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111760759A (zh) * 2020-06-29 2020-10-13 蜂巢能源科技有限公司 冷板涂胶装置及方法
DE102022133270A1 (de) 2022-12-14 2024-06-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3584106A1 (de) * 2018-06-19 2019-12-25 Einride Ab Prädiktives fernwärmemanagement
WO2020127231A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-25 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co Kg Verfahren zum betrieb eines kraftfahrzeuges
DE102019208938A1 (de) * 2019-06-19 2020-12-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung
DE102019118415A1 (de) * 2019-07-08 2021-01-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Ladedauervorhersage einer HV-Batterie und Kraftfahrzeug
DE102019212784B3 (de) * 2019-08-27 2021-02-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Laden einer Fahrzeugbatterie eines Kraftfahrzeugs
CN112789758A (zh) * 2020-01-13 2021-05-11 深圳市大疆创新科技有限公司 电池控制方法、可移动平台、系统及计算机可读存储介质
CN111916871B (zh) * 2020-07-16 2021-09-14 合肥阳光新能源科技有限公司 储能电池舱温控方法、储能放电控制方法及储能应用系统
CN112477698B (zh) * 2020-11-17 2022-08-09 中山大学 一种动力电池主动热管理系统及控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012001820A1 (de) * 2011-02-04 2012-08-09 GM Global Technology Operations LLC ( n.d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zum steuern eines ladezustands (soc) einerfahrzeugbatterie
DE102011089962A1 (de) * 2011-12-27 2013-06-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Temperaturregelung von mindestens einem Batterieelement, Batterie sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie
US20160031334A1 (en) * 2013-02-15 2016-02-04 Renault S.A.S. Method of regulating the temperature of an accumulator battery
DE102015115072A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-17 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Systeme und verfahren zum schätzen der temperatur eines batteriesystems

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4636815B2 (ja) 2004-05-26 2011-02-23 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
US10279684B2 (en) 2008-12-08 2019-05-07 Ford Global Technologies, Llc System and method for controlling heating in a hybrid vehicle using a power source external to the hybrid vehicle
JP5696377B2 (ja) 2010-06-11 2015-04-08 トヨタ自動車株式会社 車両用制御装置および車両用制御方法
CN103796888B (zh) 2011-09-13 2016-04-20 丰田自动车株式会社 车辆的控制装置和控制方法
JP6232878B2 (ja) 2013-09-24 2017-11-22 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012001820A1 (de) * 2011-02-04 2012-08-09 GM Global Technology Operations LLC ( n.d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zum steuern eines ladezustands (soc) einerfahrzeugbatterie
DE102011089962A1 (de) * 2011-12-27 2013-06-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Temperaturregelung von mindestens einem Batterieelement, Batterie sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie
US20160031334A1 (en) * 2013-02-15 2016-02-04 Renault S.A.S. Method of regulating the temperature of an accumulator battery
DE102015115072A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-17 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Systeme und verfahren zum schätzen der temperatur eines batteriesystems

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111760759A (zh) * 2020-06-29 2020-10-13 蜂巢能源科技有限公司 冷板涂胶装置及方法
CN111760759B (zh) * 2020-06-29 2021-11-02 蜂巢能源科技有限公司 冷板涂胶装置及方法
DE102022133270A1 (de) 2022-12-14 2024-06-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug

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