DE102010051614A1 - Method for operating electrochemical cell i.e. lithium-ion-cell, of motor vehicle i.e. passenger car, involves increasing current state of charge of cell when expected target state of charge is smaller than reference-target state of charge - Google Patents

Method for operating electrochemical cell i.e. lithium-ion-cell, of motor vehicle i.e. passenger car, involves increasing current state of charge of cell when expected target state of charge is smaller than reference-target state of charge Download PDF

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Abstract

The method involves a reference-cruising range of a motor vehicle (1), and determining a reference-target state of charge of an electrochemical cell (2). A momentary state of charge of the cell is determined, and an expected target state of charge of the cell is determined from the current state of charge and the reference-cruising range of the motor vehicle. The current state of charge of the cell is increased when the expected state of charge is smaller than the reference-target state of charge, such that the expected state of charge is equal to the reference state of charge. An independent claim is also included for a charging device for an electrochemical cell of a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrochemischen Zelle eines Kraftwagens, eine Ladevorrichtung für eine elektrochemische Zelle eines Kraftwagens sowie einen Kraftwagen mit einer solchen Ladevorrichtung.The invention relates to a method for operating an electrochemical cell of a motor vehicle, a charging device for an electrochemical cell of a motor vehicle and a motor vehicle with such a charging device.

Kraftwägen mit elektromotorischem oder Hybridantrieb benötigen für die Versorgung mit elektrischer Energie geeignete Batterien mit möglichst hoher Kapazität. Ist der Kraftwagen viel in Benutzung, sind diese Batterien zahlreichen Lade- und Entladezyklen ausgesetzt. Die zu erreichende maximale Kapazität sowie die Lebensdauer der Batterie hängt hierbei entscheidend von den jeweiligen Lade- und Entladestrategien ab. Bisher ist es üblich, die Kapazitätsverluste einer Batterie nach Fahrtende durch Laden auszugleichen und so stets hohe Ladezustände sicherzustellen. Hohe Ladezustände über längere Zeiträume verursachen jedoch insbesondere bei Lithium-Ionen-Batterien im Laufe der Zeit Kapazitätsverluste. Daneben wird das Ladeverhalten häufig dem Benutzer des Kraftwagens überlassen. In der Regel wird der Verlauf des Ladestands und somit der Einfluss auf die kalendarische Alterung nicht gesteuert.Electric or hybrid electric vehicles require batteries with the highest possible capacity for the supply of electrical energy. If the car is much in use, these batteries are exposed to numerous charging and discharging cycles. The maximum capacity to be achieved and the battery life depends crucially on the respective charging and discharging strategies. So far, it is customary to compensate for the capacity losses of a battery after the end of the journey by charging and thus always ensure high states of charge. However, high charge states over long periods cause capacity losses over time, especially in the case of lithium-ion batteries. In addition, the charging behavior is often left to the user of the motor vehicle. As a rule, the course of the charge level and thus the influence on the calendar aging is not controlled.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Lebensdauer einer elektrochemischen Zelle eines Kraftwagens zu verlängern.It is an object of the present invention to extend the life of an electrochemical cell of a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, eine Ladevorrichtung, welche die Merkmale des Patentanspruchs 7 aufweist, sowie einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.This object is achieved by a method having the features of claim 1, a loading device, which has the features of claim 7, and a motor vehicle with the features of claim 8.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben einer elektrochemischen Zelle eines Kraftwagens. Die elektrochemische Zelle des Kraftwagens ist dazu ausgebildet, eine elektrische Antriebsmaschine des Kraftwagens mit elektrischer Energie zu versorgen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

  • a) Festlegen einer Soll-Reichweite des Kraftwagens. Die Soll-Reichweite kann beispielsweise unter Kenntnis der vom Kraftwagen zu überbrückenden Distanz festgelegt werden. In die Soll-Reichweite können beispielsweise neben der eigentlichen räumlichen Distanz auch andere Parameter eingehen, die typischerweise den Energieverbrauch des Kraftwagens betreffen, z. B. das Höhenprofil der Strecke (höherer Energieverbrauch bei bergiger Strecke), Art der Fahrbahn (Landstraße, Autobahn etc.), Fahrverhalten (zu erwartender Geschwindigkeitsverlauf, Stadtverkehr etc.) und der Einsatz von Komfortfunktionen (Klimaanlage, Radio, Sitzheizung, etc.). Ist beispielsweise das Ziel der Fahrt bekannt, kann die Entfernung zum Ziel berechnet und so die Soll-Reichweite festgelegt werden.
  • b) Festlegen eines Soll-Zielladezustands der elektrochemischen Zelle. Der Soll-Zielladezustand kann ein minimaler Ladezustand der elektrochemischen Zelle sein, welcher nicht unterschritten werden sollte.
  • c) Bestimmen des momentanen Ladezustands der elektrochemischen Zelle.
  • d) Ermitteln des zu erwartenden Zielladezustands der elektrochemischen Zelle aus dem momentanen Ladezustand und der Soll-Reichweite. Aus der Soll-Reichweite kann insbesondere der zu erwartende Energieverbrauch durch den Kraftwagen ermittelt und dann vom momentanen Ladezustand abgezogen werden. Dies liefert dann den zu erwartenden Zielladezustand, welcher sich nach Überbrückung der Soll-Reichweite einstellt. Der zu erwartende Zielladezustand kann anschließend mit dem in Schritt b) festgelegten Soll-Zielladezustand verglichen werden.
  • e) für den Fall, dass der zu erwartende Zielladezustand geringer als der Soll-Zielladezustand ist, erfolgt im Rahmen des Verfahrens ein Erhöhen des Ladezustands der elektrochemischen Zelle, so dass der nach dem Einstellen zu erwartende Zielladezustand wenigstens gleich dem Soll-Ladezustand ist. Der momentane Ladezustand wird also soweit erhöht, dass nach Überbrückung der Soll-Reichweite zu erwarten ist, dass der dann herrschende Ladezustand (zu erwartender Zielladezustand) größer oder gleich dem Soll-Zielladezustand ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass ein vorgebbarer minimaler und nicht zu unterschreitender Ladezustand der elektrochemischen Zelle, nämlich der Soll-Zielladezustand, tatsächlich nicht unterschritten wird.
The inventive method is used to operate an electrochemical cell of a motor vehicle. The electrochemical cell of the motor vehicle is designed to supply an electric drive machine of the motor vehicle with electrical energy. The method comprises the following steps:
  • a) setting a desired range of the motor vehicle. The desired range can be determined, for example, with knowledge of the distance to be bridged by the motor vehicle. In addition to the actual physical distance, other parameters which typically relate to the energy consumption of the motor vehicle can be included in the nominal range, for example. B. the height profile of the route (higher energy consumption in mountainous route), type of road (highway, highway, etc.), driving behavior (expected speed, city traffic, etc.) and the use of comfort features (air conditioning, radio, heated seats, etc.) , For example, if the destination of the trip is known, the distance to the destination can be calculated to set the target range.
  • b) setting a desired target state of charge of the electrochemical cell. The target target charge state may be a minimum charge state of the electrochemical cell, which should not be undershot.
  • c) determining the instantaneous state of charge of the electrochemical cell.
  • d) determining the expected target charge state of the electrochemical cell from the current state of charge and the target range. In particular, the expected energy consumption by the motor vehicle can be determined from the nominal range and then subtracted from the instantaneous state of charge. This then provides the expected target charge state, which adjusts after bridging the target range. The expected target charge state can then be compared with the target target charge state determined in step b).
  • e) in the event that the expected Zielladezustand is less than the target Zielladezustand, carried out as part of the method, increasing the state of charge of the electrochemical cell, so that the expected after adjustment Zielladezustand is at least equal to the desired state of charge. The current state of charge is thus increased so far that after bridging the desired range is to be expected that the then prevailing state of charge (expected Zielladezustand) is greater than or equal to the target Zielladezustand. In this way it can be prevented that a predeterminable minimum and not to be undershot charge state of the electrochemical cell, namely the target Zielladezustand is actually not fallen below.

Es kann erreicht werden, dass dem Kraftwagen zur Überbrückung der Soll-Reichweite ausreichend Energie zur Verfügung steht und schließlich ein Zustand erreicht wird, bei dem die elektrochemische Zelle nicht übermäßig entladen ist, bei dem eine definierte Reichweiten-Reserve gewährleistet ist. Diese Ladestrategie führt im Schnitt zu einem niedrigen Ladezustand über längere Zeiträume, so dass die Kapazitätsverluste der elektrochemischen Zelle gering gehalten werden und sich ihre Lebensdauer erhöht.It can be achieved that the motor vehicle for bridging the target range sufficient energy is available and finally a state is reached in which the electrochemical cell is not overly discharged, in which a defined range reserve is guaranteed. On average, this charging strategy leads to a low state of charge over extended periods of time, so that the capacity losses of the electrochemical cell are kept low and their service life is increased.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt e1) gemäß dem kein Erhöhen des Ladezustands der elektrochemischen Zelle vorgesehen ist, für den Fall, dass der zu erwartende Zielladezustand wenigstens gleich dem Soll-Zielladezustand ist. Ergibt also die Ermittlung bzw. Berechnung aus Schritt d), dass nach Überbrückung der Soll-Reichweite die elektrochemische Zelle einen Ladezustand (zu erwartender Zielladezustand) aufweist, der größer oder gleich dem in Schritt b) festgelegten Soll-Zielladezustand ist, kann die elektrochemische Zelle insbesondere unverändert belassen werden und muss nicht aufgeladen werden. Das Nachladen der elektrochemischen Zelle erfolgt also erst dann, wenn der Ladezustand für die geforderte Reichweite nicht mehr ausreichend ist. Auf nicht benötigte Ladereserven wird verzichtet, der Ladezustand der elektrochemischen Zelle wird insgesamt gering gehalten und folglich verlängert sich die Lebensdauer der elektrochemischen Zelle.Preferably, the method comprises the additional step e1) according to which no increase in the state of charge of the electrochemical cell is provided, in the event that the expected target charge state is at least equal to the target target charge state. Thus, if the determination or calculation from step d) shows that, after bridging the nominal range, the electrochemical cell has a state of charge (expected target charge state) which is greater than or equal to the setpoint value determined in step b). In particular, the electrochemical cell may be left unaltered and need not be charged. The recharging of the electrochemical cell takes place only when the state of charge for the required range is no longer sufficient. Unnecessary charging reserves are dispensed with, the state of charge of the electrochemical cell is kept low overall, and consequently the service life of the electrochemical cell is prolonged.

In einer Weiterentwicklung des Verfahrens kann der Ladezustand der Batterie vor Fahrtantritt aktiv auf die für die geplante Fahrstrecke notwendige Energiemenge herabgesetzt werden, wobei es möglich ist für notwenige Umwege, z. B. aufgrund von Umleitungen, eine angemessene Energiemenge als Puffer vorzusehen. Die freiwerdende Energiemenge kann z. B. in das Stromnetz zurückgespeist werden. Nach dieser Weiterentwicklung des Verfahrens ist der Ladezustand immer auf dem gerade notwendigen Niveau und die Alterung der elektrochemischen Zelle wird zusätzlich verringert.In a further development of the method, the state of charge of the battery before departure can be actively reduced to the amount of energy necessary for the planned route, it being possible for necessary detours, z. Due to diversions, provide an adequate amount of energy as a buffer. The released amount of energy can, for. B. be fed back into the power grid. After this further development of the process, the state of charge is always at the level that is just required and the aging of the electrochemical cell is additionally reduced.

Vorzugsweise wird ein oberer Ladezustand der elektrochemischen Zelle festgelegt und in Schritt e) der Ladezustand auf den oberen Ladezustand erhöht. Der obere Ladezustand kann insbesondere ein maximaler Ladezustand der elektrochemischen Zelle sein, welcher beim Laden nicht überschritten werden sollte. Gemäß dieser Ausführungsform erfolgt stets ein Laden der elektrochemischen Zelle bis zum oberen Ladezustand, wenn erkannt wird, dass der Kraftwagen die Soll-Reichweite mit seinem momentanen Ladezustand nicht zu überbrücken vermag. Durch das Festlegen eines oberen Ladezustands wird ein Überladen bzw. Beschädigen der elektrochemischen Zelle sicher vermieden. Die elektrochemische Zelle wird geschont und ihre Lebensdauer verlängert sich.Preferably, an upper state of charge of the electrochemical cell is determined and in step e) the state of charge is increased to the upper state of charge. The upper charge state can in particular be a maximum charge state of the electrochemical cell, which should not be exceeded during charging. According to this embodiment, charging of the electrochemical cell always takes place up to the upper charging state, when it is detected that the motor vehicle is unable to bridge the setpoint range with its current state of charge. By setting an upper state of charge overcharging or damaging the electrochemical cell is safely avoided. The electrochemical cell is spared and its life is extended.

Vorzugsweise erfolgt in Schritt e) das Erhöhen so, dass der Ladezustand über die Dauer des Erhöhens mit der Zeit streng monoton zunimmt. Die elektrochemische Zelle wird also während des Ladens insbesondere kontinuierlich aufgeladen. Dieses Erhöhen kann insbesondere linear mit der Zeit erfolgen. Auf Basis der Auswertung von Zell- bzw. -Batteriekenngrößen kann auch ein anderer Ladeverlauf insbesondere ein nichtlinearer sinnvoll sein (z. B. zur zusätzlichen Verlängerung der Lebensdauer der Zelle oder der gesamten Batterie).Preferably, in step e), the increase is made so that the state of charge over the duration of the increase increases strictly monotonically with time. The electrochemical cell is therefore charged during charging in particular continuously. This increase can in particular be linear with time. On the basis of the evaluation of cell or battery characteristics, another charging process, in particular a non-linear one, can also be useful (eg for additional extension of the service life of the cell or the entire battery).

Vorzugsweise wird in Schritt e) das Erhöhen des Ladezustands bei Fahrtantritt beendet. Insbesondere kann mit dem Laden zu einem Zeitpunkt vor Fahrtantritt begonnen werden, so dass absehbar ist, dass das Laden genau zu Beginn des Fahrtantritts beendet ist. Dann befindet sich die elektrochemische Zelle vor Fahrtantritt noch über einen vergleichsweise langen Zeitraum in einem Zustand mit geringem Ladestand, was hinsichtlich der Vermeidung von Kapazitätsverlusten und der Erhöhung der Lebensdauer der elektrochemischen Zelle günstig ist.Preferably, in step e), increasing the state of charge when driving is stopped. In particular, the loading can be started at a point in time before the start of the journey, so that it is foreseeable that the loading is completed at the very beginning of the journey. Then the electrochemical cell is before driving for a relatively long time in a state of low charge, which is favorable in terms of avoiding capacity losses and increasing the life of the electrochemical cell.

Vorzugsweise ist die elektrochemische Zelle eine Lithium-Ionen-Zelle. Lithium-Ionen-Zellen zeichnen sich durch hohe Energiedichten und sehr gutes Lade- bzw. Entladeverhalten aus. Sie sind für den Einsatz in Kraftwägen besonders geeignet.Preferably, the electrochemical cell is a lithium-ion cell. Lithium-ion cells are characterized by high energy densities and very good charging and discharging behavior. They are particularly suitable for use in trucks.

Eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung dient zum Laden einer elektrochemischen Zelle eines Kraftwagens. Die elektrochemische Zelle ist dabei dazu ausgebildet, eine elektrische Antriebsmaschine des Kraftwagens mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Ladevorrichtung ist dazu ausgebildet, den momentanen Ladezustand der elektrochemischen Zelle zu bestimmen und aus dem momentanen Ladezustand und einer festlegbaren Soll-Reichweite des Kraftwagens einen zu erwartenden Zielladezustand der elektrochemischen Zelle zu ermitteln. Für den Fall, dass der zu erwartende Zielladezustand geringer als ein festlegbarer Soll-Zielladezustand ist, ist die Ladevorrichtung dazu ausgebildet, den Ladezustand der elektrochemischen Zelle so zu erhöhen, dass der nach dem Erhöhen zu erwartende Zielladezustand wenigstens gleich dem Soll-Zielladezustand ist.A charging device according to the invention is used to charge an electrochemical cell of a motor vehicle. The electrochemical cell is designed to supply an electric drive machine of the motor vehicle with electrical energy. The charging device is designed to determine the instantaneous state of charge of the electrochemical cell and to determine an expected target charge state of the electrochemical cell from the current state of charge and a definable setpoint range of the motor vehicle. In the event that the expected target charge state is less than a definite target target charge state, the charging device is designed to increase the charge state of the electrochemical cell such that the target charge state to be expected after the increase is at least equal to the target target charge state.

Ein erfindungsgemäßer Kraftwagen umfasst eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung.An inventive motor vehicle comprises a charging device according to the invention.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:Reference to exemplary embodiments, the invention is explained in more detail below. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftwagens; 1 a schematic representation of a motor vehicle;

2 eine Ladezustandskurve einer elektrochemischen Zelle, welche mehrere Ladezyklen durchläuft, gemäß einer ersten Ladestrategie nach dem Stand der Technik; 2 a charge state curve of an electrochemical cell, which undergoes several charging cycles, according to a first charging strategy according to the prior art;

3 eine Ladezustandskurve einer elektrochemischen Zelle, welche mehrere Ladezyklen durchläuft, gemäß einer zweiten Ladestrategie nach dem Stand der Technik; und 3 a charge state curve of an electrochemical cell which undergoes several charging cycles, according to a second charging strategy according to the prior art; and

4 eine Ladezustandskurve einer elektrochemische Zelle, welche mehrere Ladezyklen durchläuft, gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 a state of charge curve of an electrochemical cell which undergoes several charging cycles, according to an embodiment of the method according to the invention.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt einen Kraftwagen 1, welcher einen Elektromotor 3 als Antriebsmaschine aufweist. Die elektrische Energie für den Elektromotor 3 wird durch eine elektrochemische Zelle 2 bereitgestellt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der elektrochemischen Zelle 2 um eine Lithium-Ionen-Batterie. Diese lässt sich über eine Ladevorrichtung 4 wieder aufladen. 1 shows a car 1 , which is an electric motor 3 as a prime mover. The electrical energy for the electric motor 3 is through an electrochemical cell 2 provided. In the exemplary embodiment, the electrochemical cell is 2 to a lithium-ion battery. This can be done via a charging device 4 recharge.

2 zeigt eine Ladestrategie nach dem Stand der Technik. Aufgetragen ist der Ladezustand L der elektrochemischen Zelle 2 als Funktion der Zeit t. Die meiste Zeit ist der Kraftwagen 1 nicht in Benutzung und verbraucht demgemäß auch keine elektrische Energie. Zwischen den Zeitpunkten tA1 und tB1, tA2 und tB2, tA3 und tB3, tA4 und tB4 sowie tA5 und tB5 befindet sich der Elektromotor 3 dagegen in Benutzung und verbraucht elektrische Energie, so dass der Ladezustand L der elektrochemischen Zelle 2 innerhalb dieser Zeitspannen sinkt. Direkt nach jeder Fahrt, also zu den Zeitpunkten tB1, tB2, tB3, tB4 und tB5, wird die elektrochemische Zelle 2 geladen, bis der Ladezustand L den oberen Ladezustand Lmax erreicht hat. Nach Beendigung des Ladens befindet sich der Ladezustand L über die langen Standzeiträume (tB1 bis tA2, tB2 bis tA3, tB3 bis tA4 und tB4 bis tA5) nahezu kontinuierlich am Maximum Lmax. Diese hohen Ladezustände über lange Zeiträume führen zu Kapazitätsverlusten der elektrochemischen Zelle 2. 2 shows a charging strategy according to the prior art. Plotted is the state of charge L of the electrochemical cell 2 as a function of time t. Most of the time is the car 1 not in use and consumes accordingly also no electrical energy. Between the times t A1 and t B1 , t A2 and t B2 , t A3 and t B3 , t A4 and t B4 and t A5 and t B5 is the electric motor 3 while in use and consumes electrical energy, so that the state of charge L of the electrochemical cell 2 within these time periods decreases. Immediately after each trip, ie at the times t B1 , t B2 , t B3 , t B4 and t B5 , the electrochemical cell 2 charged until the state of charge L has reached the upper state of charge L max . After loading has been completed, the state of charge L over the long service lives (t B1 to t A2 , t B2 to t A3 , t B3 to t A4 and t B4 to t A5 ) is almost continuously at the maximum L max . These high charge states over long periods lead to capacity losses of the electrochemical cell 2 ,

Um den mittleren Ladezustand zu senken, kann die Aufladung auch gezielt zum Fahrtbeginn erfolgen. Dies ist in 3 dargestellt. Jeweils vor Fahrtantritt wird mit der Ladung begonnen, so dass zum Zeitpunkt des Fahrtantritts (tA1, tA2, tA3, tA4 und tA5) der obere Ladezustand Lmax erreicht ist. Der mittlere Ladezustand verläuft tendenziell niedriger als in 2, was zu einer erheblichen Reduzierung der Alterung der elektrochemischen Zelle 2 führt. Dennoch ist das Ergebnis noch nicht befriedigend.In order to lower the average state of charge, the charging can also be targeted at the start of the journey. This is in 3 shown. The load is started each time before starting the journey so that the upper charge state L max is reached at the time of starting the journey (t A1 , t A2 , t A3 , t A4 and t A5 ). The mean state of charge tends to be lower than in 2 , resulting in a significant reduction in the aging of the electrochemical cell 2 leads. Nevertheless, the result is not yet satisfactory.

Für ein günstiges Verhalten bezüglich der kalendarischen Alterung sind Ladezyklen anzuwenden, die zu niedrigeren Ladezuständen über große Zeiträume führen: Ist der Beginn einer Fahrt sowie die notwendige Reichweite im Voraus bekannt, kann der Zielladezustand sowie der Zeitpunkt, an dem dieser erreicht sein muss, gesteuert werden. Das Nachladen der elektrochemischen Zelle 2 erfolgt erst dann, wenn der Ladezustand L für die geforderte Reichweite nicht mehr ausreichend ist. Bei Kenntnis des Nutzungsverhaltens des Kraftwagens 1 wird so die Lebensdauer der elektrochemischen Zelle 2 erheblich gesteigert, wenn auf nicht benötigte Reichweitenreserven verzichtet wird. Ein Beispiel für eine solche Ladestrategie ist in 4 dargestellt. Es wird mit einem Ladezustand L begonnen, der dem oberen Ladezustand Lmax entspricht. Jeweils im Anschluss an die Fahrtzyklen tA1 bis tB1, tA2 bis tB2, tA3 bis tB3 und tA4 bis tB4 erfolgt kein Nachladen der elektrochemischen Zelle 2, sondern es wird der Ladezustand L beibehalten während der Kraftwagen 1 steht. Zum Zeitpunkt des Fahrtbeginns tA4 hat die elektrochemische Zelle 2 den Ladezustand L1. Zum Zeitpunkt des Fahrtendes tB4 hat sie den niedrigeren Ladezustand L2. Dies ist auch der Ladezustand zum Zeitpunkt tA5 des Beginns der fünften Fahrt. Nun ist jedoch voraussehbar, dass im Laufe der Fahrt ein minimaler Ladezustand Lmin unterschritten wird. Der Ladezustand L zum Zeitpunkt des Fahrtendes liegt damit unterhalb des minimalen Ladezustands Lmin. Deshalb erfolgt im Anschluss an die fünfte Fahrt, also zum Zeitpunkt tB5, ein Aufladen der elektrochemischen Zelle 2 bis zum oberen Ladezustand Lmax.For a favorable behavior with regard to the calendar aging, charging cycles are to be used which lead to lower charge states over long periods of time: If the start of a journey and the necessary range are known in advance, the destination charge state and the time at which it must be reached can be controlled , Recharging the electrochemical cell 2 occurs only when the state of charge L for the required range is no longer sufficient. With knowledge of the usage behavior of the motor vehicle 1 So will the life of the electrochemical cell 2 considerably increased, if not required range reserves are waived. An example of such a charging strategy is in 4 shown. It is started with a state of charge L, which corresponds to the upper state of charge L max . In each case following the travel cycles t A1 to t B1 , t A2 to t B2 , t A3 to t B3 and t A4 to t B4 no recharging of the electrochemical cell takes place 2 but it is the state of charge L maintained during the car 1 stands. At the time of starting t A4 has the electrochemical cell 2 the charge state L 1 . At the time of the end of travel t B4 it has the lower charge state L 2 . This is also the state of charge at time t A5 of the beginning of the fifth journey. However, it is now foreseeable that during the journey a minimum charge state L min is undershot. The state of charge L at the time of the end of travel is thus below the minimum state of charge L min . Therefore, following the fifth drive, ie at time t B5 , charging of the electrochemical cell takes place 2 up to the upper charge level L max .

Es wird also erst bei einem gewissen Mindestladestand nachgeladen, der für eine benötigte Reichweitenreserve zweckmäßig ist. Die Lebensdauer der elektrochemischen Zelle 2 lässt sich signifikant steigern. Ihr Kapazitätsverlust wird verlangsamt. Ursache hierfür ist der im zeitlichen Mittel geringere Ladezustand L.So it is reloaded only at a certain minimum load, which is useful for a required range reserve. The life of the electrochemical cell 2 can be significantly increased. Your capacity loss is slowed down. This is due to the lower average charge state L.

Allen drei Szenarien in den 2, 3 und 4 liegen identische Fahrtzyklen zugrunde. Unabhängig vom Ladeverhalten ist mit der zur Verfügung stehenden Batteriekapazität jede Fahrt durchführbar. In 4 lässt sich jedoch die Lebensdauer der elektrochemischen Zelle verlängern.All three scenarios in the 2 . 3 and 4 are based on identical travel cycles. Regardless of the charging behavior with the available battery capacity every ride is feasible. In 4 However, the life of the electrochemical cell can be extended.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kraftwagenmotor vehicle
22
elektrochemische Zelleelectrochemical cell
33
Elektromotorelectric motor
44
Ladevorrichtungloader
tt
ZeitTime
LL
LadezustandSOC
L1, L2 L 1 , L 2
LadezustandSOC
Lmin L min
minimaler Ladezustandminimal charge level
Lmax L max
oberer Ladezustandupper charge level
tA1, tA2, tA3, tA4, tA5 t A1 , t A2 , t A3 , t A4 , t A5
Fahrtbeginneach ride
tB1, tB2, tB3, tB4, tB5 t B1 , t B2 , t B3 , t B4 , t B5
Fahrtendeend of journey

Claims (8)

Verfahren zum Betreiben einer elektrochemischen Zelle (2) eines Kraftwagens (1), welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Antriebsmaschine (3) des Kraftwagens (1) mit elektrischer Energie zu versorgen, mit den Schritten: a) Festlegen einer Soll-Reichweite (tB1 – tA1, tB2 – tA2, tB3 – tA3, tB4 – tA4, tB5 – tA5) des Kraftwagens (1); b) Festlegen eines Soll-Zielladezustands (Lmin) der elektrochemischen Zelle (2); c) Bestimmen des momentanen Ladezustands (L, L1, L2) der elektrochemischen Zelle (2); d) Ermitteln eines zu erwartenden Zielladezustands (L1, L2) der elektrochemischen Zelle (2) aus dem momentanen Ladezustand (L, L1, L2) und der Soll-Reichweite (tB1 – tA1, tB2 – tA2, tB3 – tA3, tB4 – tA4, tB5 – tA5); e) für den Fall, dass der zu erwartende Zielladezustand (L1, L2) geringer als der Soll-Zielladezustand (Lmin) ist, Erhöhen des Ladezustands (L) der elektrochemischen Zelle (2), so dass der nach dem Einstellen zu erwartende Zielladezustand (L1, L2) wenigstens gleich dem Soll-Zielladezustand (Lmin) ist.Method for operating an electrochemical cell ( 2 ) of a motor vehicle ( 1 ), which is adapted to an electric drive machine ( 3 ) of the motor vehicle ( 1 ) to provide electrical energy, comprising the steps of: a) specifying a target range (t B1 - t A1 , t B2 - t A2 , t B3 - t A3 , t B4 - t A4 , t B5 - t A5 ) of Motor vehicle ( 1 ); b) setting a desired target charge state (L min ) of the electrochemical cell ( 2 ); c) determining the instantaneous state of charge (L, L 1 , L 2 ) of the electrochemical cell ( 2 ); d) determining an expected target charge state (L 1 , L 2 ) of the electrochemical cell ( 2 ) from the instantaneous state of charge (L, L 1 , L 2 ) and the desired range (t B1 -t A1 , t B2 -t A2 , t B3 -t A3 , t B4 -t A4 , t B5 -t A5 ) ; e) in the event that the expected target charge state (L 1 , L 2 ) is less than the target target charge state (L min ), increasing the charge state (L) of the electrochemical cell ( 2 ), so that the target load state (L 1 , L 2 ) to be expected after setting is at least equal to the target target load state (L min ). Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt e1) für den Fall, dass der zu erwartende Zielladezustand (L1, L2) wenigstens gleich dem Soll-Zielladezustand (Lmin) ist, kein Erhöhen des Ladezustands (L) der elektrochemischen Zelle (2).Method according to Claim 1, characterized by the additional step e1) in the event that the expected target charge state (L 1 , L 2 ) is at least equal to the target target charge state (L min ), not increasing the charge state (L) of the electrochemical cell ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Ladezustand (Lmax) der elektrochemischen Zelle (2) festgelegt wird und in Schritt e) der Ladezustand (L) auf den oberen Ladezustand (Lmax) erhöht wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that an upper charge state (L max ) of the electrochemical cell ( 2 ) is determined and in step e) the state of charge (L) to the upper state of charge (L max ) is increased. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e) das Erhöhen so erfolgt, dass der Ladezustand (L) über die Dauer des Erhöhens mit der Zeit (t) streng monoton, insbesondere linear, zunimmt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step e) the increasing takes place so that the state of charge (L) over the duration of the increase with time (t) strictly monotonically, in particular linear, increases. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e) das Erhöhen des Ladezustands (L) bei Fahrtantritt beendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step e) the increasing of the state of charge (L) is terminated when driving. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemische Zelle (2) eine Lithium-Ionen-Zelle ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrochemical cell ( 2 ) is a lithium-ion cell. Ladevorrichtung (4) für eine elektrochemischen Zelle (2) eines Kraftwagens (1), wobei die elektrochemische Zelle (2) dazu ausgebildet ist, eine elektrische Antriebsmaschine (3) des Kraftwagens (1) mit elektrischer Energie zu versorgen, und die Ladevorrichtung (4) dazu ausgebildet ist, den momentanen Ladezustand (L, L1, L2) der elektrochemischen Zelle (2) zu bestimmen und aus dem momentan Ladezustand (L, L1, L2) und einer festlegbaren Soll-Reichweite (tB1 – tA1, tB2 – tA2, tB3 – tA3, tB4 – tA4, tB5 – tA5) des Kraftwagens (1) einen zu erwartenden Zielladezustand (L1, L2) der elektrochemischen Zelle zu ermitteln und für den Fall, dass der zu erwartende Zielladezustand (L1, L2) geringer als ein festlegbarer Soll-Zielladezustand (Lmin) ist, den Ladezustand (L) der elektrochemischen Zelle (2) so zu erhöhen, dass der nach dem Erhöhen zu erwartende Zielladezustand (L1, L2) wenigstens gleich dem Soll-Zielladezustand (Lmin) ist.Loading device ( 4 ) for an electrochemical cell ( 2 ) of a motor vehicle ( 1 ), wherein the electrochemical cell ( 2 ) is adapted to an electric drive machine ( 3 ) of the motor vehicle ( 1 ) and the charging device ( 4 ) is adapted to the instantaneous state of charge (L, L 1 , L 2 ) of the electrochemical cell ( 2 ) and from the momentary state of charge (L, L 1 , L 2 ) and a definable target range (t B1 -t A1 , t B2 -t A2 , t B3 -t A3 , t B4 -t A4 , t B5 - t A5 ) of the motor vehicle ( 1 ) to determine an expected target charge state (L 1 , L 2 ) of the electrochemical cell and, in the event that the expected target charge state (L 1 , L 2 ) is less than a definable target target charge state (L min ), the state of charge ( L) of the electrochemical cell ( 2 ) so that the target charge state (L 1 , L 2 ) to be expected after the increase is at least equal to the target target charge state (L min ). Kraftwagen (1) mit einer Ladevorrichtung (4) nach Anspruch 7.Car ( 1 ) with a loading device ( 4 ) according to claim 7.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2988928A1 (en) * 2012-03-27 2013-10-04 Peugeot Citroen Automobiles Sa Method for management of level of load of electric power storage source i.e. twelve volt battery, of car, involves modifying control of load to apply voltage to recharge electric power storage source before destination
DE102017210155A1 (en) * 2017-06-19 2018-12-20 Robert Bosch Gmbh Charging method for a rechargeable electrochemical energy store

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