DE102011016523A1

DE102011016523A1 - System und Verfahren zum Erwärmen einer Kraftfahrzeugbatterie zur Verbesserung der Startperformance der Kraftfahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE102011016523A1
Application number: DE201110016523
Authority: DE
Inventors: Dr. Grohmann Dieter; Karsten Wanner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2011-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Erwärmen einer Kraftfahrzeugbatterie zur Verbesserung der Startperformance der Kraftfahrzeugbatterie, mit einer Kraftfahrzeugbatterie (10), zumindest eine mit der Kraftfahrzeugbatterie (10) verbundene Funktionskomponente (20–26) des Kraftfahrzeuges, und mit einem Aktivierungsmittel (30) zum Aktivieren der mindestens einen Funktionskomponente. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Aktivierungsmittel (30) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die mindestens eine Funktionskomponente (10) vor dem Anlassen des Kraftfahrzeuges zu aktivieren, wobei die Funktionskomponente (20) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die Kraftfahrzeugbatterie (10) derart zu entladen, dass sich die Kraftfahrzeugbatterie (10) vor dem Anlassen des Kraftfahrzeuges erwärmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Erwärmen einer Kraftfahrzeugbatterie zur Verbesserung der Startperformance der Kraftfahrzeugbatterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren.
Ein derartiges System weist eine Kraftfahrzeugbatterie auf, die zumindest zum Anlassen eines Motors eines Kraftfahrzeuges oder aber auch als Energiequelle eines Elektromotors eines Kraftfahrzeuges eingerichtet und vorgesehen ist, zumindest eine mit der Kraftfahrzeugbatterie verbundene Funktionskomponente des Kraftfahrzeuges, und ein Aktivierungsmittel zum Aktivieren der mindestens einen Funktionskomponente.
Ein solches System ist aus der DE 10 2006 001 714 A1 bekannt. Danach ist eine Vorrichtung zur Erwärmung eines Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei erste Mittel zur Umsetzung von elektrischer Energie in Wärmeenergie vorgesehen sind, und wobei zweite Mittel zur Erfassung der aktuellen Temperatur des Energiespeichers vorhanden sind und in Abhängigkeit der erfassten Temperatur die ersten Mittel aus dem Energiespeicher elektrische Energie entnehmen, in Wärmeenergie umsetzen und den Energiespeicher erwärmen.
Nachteilig hieran ist, dass zum effektiven Erwärmen des Energiespeichers Mittel vorgesehen werden müssen, mit denen die durch die ersten Mittel erzeugte Wärme dem Energiespeicher zugeführt werden kann, oder aber die besagten Mittel möglichst nahe beim Energiespeicher positioniert werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs genannten Art im Hinblick auf die vorgenannten Nachteile zu verbessern.
Dieses Problem wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist vorgesehen, dass das Aktivierungsmittel dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die mindestens eine Funktionskomponente (Verbraucher) vor dem Anlassen des Kraftfahrzeuges zu starten, so dass die Kraftfahrzeugbatterie durch die besagte Funktionskomponente strombelastet wird, wobei die Funktionskomponente dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die Kraftfahrzeugbatterie derart vordefinierbar zu entladen, dass sich die Kraftfahrzeugbatterie vor dem Anlassen des Kraftfahrzeuges aufgrund der Strombelastung vordefinierbar erwärmt.
Somit wird die Erwärmung insbesondere ausschließlich oder vorrangig durch die Entladung bzw. Strombelastung der Kraftfahrzeugbatterie bewirkt und ist damit im Wesentlichen unabhängig von der Positionierung der mindestens einen Funktionskomponente im Kraftfahrzeug bzw. von speziellen wärmeführenden bzw. -leitenden Mitteln oder direkt an der Kraftfahrzeugbatterie vorgesehenen Heizmitteln.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Aktivierungsmittel dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Funktionskomponente für eine vordefinierbare Zeitspanne und/oder automatisch zu einem vordefinierbaren Zeitpunkt zu aktivieren. Ferner kann eine Aktivierung auch temperaturabhängig erfolgen. Hierzu kann das Aktivierungsmittel einen Temperatursensor aufweisen, der die Umgebungstemperatur oder die Temperatur der Kraftfahrzeugbatterie erfasst, oder mit einem solchen Sensor gekoppelt sein.
Das Aktivierungsmittel ist also zumindest dazu ausgebildet, die besagte, der Stromversorgung der mindestens einen Funktionskomponente dienende Verbindung zwischen der mindestens einen Funktionskomponente und der Kraftfahrzeugbatterie durchzuschalten und ggf. nach der vordefinierbaren Zeitspanne (oder früher) wieder zu trennen und umfasst insoweit zumindest einen Schalter (Leistungsschalter).
Diesbezüglich ist das Aktivierungsmittel bevorzugt dazu ausgebildet, die mindestens eine Funktionskomponente nicht oder lediglich für eine kürzere Zeitspanne zu aktivieren, wenn der Ladezustand der Kraftfahrzeugbatterie ein Aktivieren der mindestens einen Funktionskomponente, insbesondere für die besagte vordefinierbare Zeitspanne, nicht zulässt, d. h., wenn z. B. ein Entladen der Batterie durch die mindestens eine Funktionskomponente ein danach zu erfolgendes Anlassen des Motors des Kraftfahrzeuges nicht mehr erlaube würde oder der Ladezustand der Kraftfahrzeugbatterie für einen Betrieb der besagten Funktionskomponente von vorneherein nicht ausreichen würde.
Zum Aktivieren des Aktivierungsmittels selbst ist bevorzugt ein Betätigungselement, wie z. B. ein händisch zu betätigender Knopf, vorgesehen, so dass beim Betätigen jenes Betätigungselementes das Aktivierungsmittel die mindestens eine Funktionskomponente anschaltet (aktiviert).
Das Aktivierungsmittel kann alternativ oder ergänzend hierzu auch mit Vorteil über eine Fernbedienungseinrichtung, die insbesondere einen Funksender aufweist, aktivierbar sein, so dass die mindestens eine Funktionskomponente auf einfache Weise (vor dem Betreten des Kraftfahrzeuges) von einem das Kraftfahrzeug umgebenden Außenraum her mittels der Fernbedienungseinrichtung aktivierbar ist.
Bevorzugt ist die besagte Kraftfahrzeugbatterie als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Funktionskomponente als eine Sitzheizung des Kraftfahrzeuges, eine Heckscheibenheizung des Kraftfahrzeuges, eine Lenkradheizung des Kraftfahrzeuges, eine Spiegelheizung des Kraftfahrzeuges, ein PTC-Element für das Kraftfahrzeug, eine Frontscheibenheizung des Kraftfahrzeuges, oder als ein Klimagebläse des Kraftfahrzeuges ausgebildet. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind Seitenscheibenheizung sowie Fußbodenheizung.
Natürlich kann eine Mehrzahl an Funktionskomponenten auf die vorstehend beschriebene Weise zum Erwärmen der Kraftfahrzeugbatterie mit dieser verbunden sein und über das Aktivierungsmittel entsprechend aktivierbar sein. Diese Funktionskomponenten können eine beliebige Auswahl der vorgenannten Komponenten darstellen. In einer Ausführungsform sind alle vorgenannten Komponenten auf die exemplarisch beschriebene Weise mit der Kraftfahrzeugbatterie verbunden und durch das Aktivierungsmittel aktivierbar. Das Aktivierungsmittel kann generell als (ggf. separate) fahrzeugseitige Komponente ausgebildet sein, die mit den betreffenden Funktionskomponenten kommuniziert um diese zu aktivieren bzw. deaktivieren (an- bzw. auszuschalten). Es ist auch denkbar, dass das Aktivierungsmittel in eine, einige oder alle Funktionskomponenten integriert ist.
Des Weiteren wird das erfindungsgemäße Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Danach sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass zumindest eine mit einer Kraftfahrzeugbatterie verbundene Funktionskomponente eines Kraftfahrzeuges vor dem Anlassen des Kraftfahrzeuges aktiviert wird, so dass sich die Kraftfahrzeugbatterie zum vordefinierbaren Erwärmen der Kraftfahrzeugbatterie vordefinierbar entlädt.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die mindestens eine Funktionskomponente für eine vordefinierbare Zeitspanne und/oder automatisch zu einem vordefinierbaren Zeitpunkt aktiviert wird (siehe oben).
Des Weiteren wird bevorzugt die mindestens eine Funktionskomponente gar nicht oder nur für eine kürzere Zeitspanne aktiviert, wenn der Ladezustand der Kraftfahrzeugbatterie ein Aktivieren der Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere über die besagte vordefinierbare Zeitspanne, nicht zulässt (siehe oben).
Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, welches das erfindungsgemäße System aufweist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen mittels der nachfolgenden Figurenbeschreibung anhand der Figur erläutert werden.
Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zum Erwärmen einer Kraftfahrzeugbatterie.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems 1 zum Erwärmen einer Kraftfahrzeugbatterie 10 in Form einer Lithium-Ionen-Batterie, die zumindest zum Anlassen eines Motors eines Kraftfahrzeuges oder aber auch als Energiequelle eines Elektromotors eines Kraftfahrzeuges dient.
Die höhere Zyklenfestigkeit, bessere Spannungsstabilität und der höhere maximale Ladestrom einer Lithium-Ionen-Batterie im Vergleich zu bisherigen Bleibatterien erlaubt es, bereits vor Fahrtantritt Energie zur Verfügung zu stellen. So kann der Fahrer vor Fahrtantritt die Vorkonditionierung, d. h., die Erwärmung der Kraftfahrzeugbatterie um eine vordefinierbares Maß, auf Knopfdruck (ähnlich einer Standheizung) aktivieren.
Hierzu aktiviert der Fahrer z. B. über einen Funksender 40 oder zu einem zuvor einprogrammierten Zeitpunkt über ein fahrzeugseitiges Aktivierungsmittel 30, das z. B. mit den vorhandenen Funktionskomponenten 20–26 des Kraftfahrzeuges über Verbindungen 230 wechselwirkt, die einzelnen Funktionskomponenten 20–26 des Kraftfahrzeuges, indem z. B. deren Energieversorgungsverbindungen 210, über die die Funktionskomponenten 20–26 mit der Kraftfahrzeugbatterie 10 verbunden sind, mittels des Aktivierungsmittels 30 durchgeschaltet werden. Das Aktivierungsmittel 30 kann auch zentral für alle Funktionskomponenten 20–26 eine derartige Verbindungen 210 durchschalten. Andere Wirkweisen des Aktivierungsmittels 30 sind auch denkbar.
Das Kraftfahrzeug startet somit die beteiligten Systeme 20–26 für eine parametrierbare Zeit, sofern es der Ladezustand (SOC) der Lithium-Ionen-Batterie 10 zulässt.
Bei den Systemen (Funktionskomponenten) 20–26 handelt es sich im Einzelnen um eine Sitzheizung 20 des Kraftfahrzeuges (für den Fahrer ggf. auch für den Beifahrer), eine Heckscheibenheizung 21 des Kraftfahrzeuges, eine Lenkradheizung 22 des Kraftfahrzeuges, eine Spiegelheizung 23 des Kraftfahrzeuges, ein PTC-Element 24 (elektrischer Zuheizer, falls verbaut) des Kraftfahrzeuges, eine Frontscheibenheizung 25 sowie ein Klimagebläse 26 des Kraftfahrzeuges.
Nach dem Anschalten der Komponenten 20–26 kann der Fahrer das (vorgewärmte) Kraftfahrzeug betreten, wobei nun die durch die Strombelastung aufgewärmte Lithium-Ionen-Batterie 10 den Motor des Kraftfahrzeuges mit erhöhter Startperformance starten kann. Die durch diese Funktion entnommene Energiemenge wird in den ersten Minuten der Fahrt wieder in die Lithium-Ionen-Batterie 10 geladen (z. B. über eine Lichtmaschine).
Die Erfindung ermöglicht im Ergebnis eine bessere Startperformance der Lithium-Ionen-Batterie 10 bei niedrigen Temperaturen durch die interne Erwärmung der Batterie 10 infolge des Stromes der oben aufgeführten Systeme 20–26. Aufgrund der besseren Spannungsstabilität, der erhöhten Zyklenfestigkeit und der höheren maximalen Ladeströme ist die erfindungsgemäße Funktion vorzugsweise mit einer Lithium-Ionen-Batterie 10 umzusetzen.
Die weiteren Vorteile des erfindungsgemäßen Systems 1 bzw. Verfahrens liegen in dem erhöhten Fahrgastkomfort durch Aktivieren der vorbeschriebenen Heizsysteme 20–26 vor Fahrtantritt sowie in der erhöhten Sicherheit durch Aktivieren der Heizsysteme 21, 23 und 25.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006001714 A1 [0003]

Claims

System zum Erwärmen einer Kraftfahrzeugbatterie zur Verbesserung der Startperformance der Kraftfahrzeugbatterie, mit: – einer Kraftfahrzeugbatterie (10), – zumindest eine mit der Kraftfahrzeugbatterie (10) verbindbare Funktionskomponente (20–26) des Kraftfahrzeuges, und – einem Aktivierungsmittel (30) zum Aktivieren der mindestens einen Funktionskomponente, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungsmittel (30) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die mindestens eine Funktionskomponente (10) vor dem Anlassen des Kraftfahrzeuges zu aktivieren, wobei die aktivierte Funktionskomponente (20) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die Kraftfahrzeugbatterie (10) derart zu entladen, dass sich die Kraftfahrzeugbatterie (10) vor dem Anlassen des Kraftfahrzeuges erwärmt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungsmittel (30) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die mindestens eine Funktionskomponente (20–26) für eine vordefinierbare Zeitspanne und/oder automatisch zu einem vordefinierbaren Zeitpunkt zu aktivieren.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungsmittel (30) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die mindestens eine Funktionskomponente (20–26) nicht oder lediglich für eine kürzere Zeitspanne zu aktivieren, wenn der Ladezustand der Kraftfahrzeugbatterie (10) ein Aktivieren der mindestens eine Funktionskomponente (20–26), insbesondere für die besagte vordefinierbare Zeitspanne, nicht zulässt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungsmittel (30) zum Aktivieren des Aktivierungsmittels (30) derart, dass das Aktivierungsmittel (30) die mindestens eine Funktionskomponente (20–26) aktiviert, ein händisch betätigbares Betätigungselement und/oder eine mit dem Aktivierungsmittel (30) zusammenwirkende Fernbedienungseinrichtung (40), insbesondere in Form eines Funksenders, umfasst, wobei jene Fernbedienungseinrichtung (40) insbesondere dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Aktivierungsmittel (30) von einem das Kraftfahrzeug umgebenden Außenraum her zu aktivieren.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugbatterie (10) als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Funktionskomponente (20–26) als eine der folgenden Komponenten ausgebildet ist: – eine Sitzheizung (20) für ein Kraftfahrzeug, – eine Heckscheibenheizung (21) für ein Kraftfahrzeug, – eine Lenkradheizung (22) für ein Kraftfahrzeug, – eine Spiegelheizung (23) für ein Kraftfahrzeug, – ein PTC-Element (24) für ein Kraftfahrzeug, – eine Seitenscheibenheizung für ein Fahrzeug, – eine Fußbodenheizung für ein Fahrzeug, – eine Frontscheibenheizung (25) für ein Kraftfahrzeug, oder – ein Klimagebläse (26) für ein Kraftfahrzeug.
Verfahren zum Erwärmen einer Kraftfahrzeugbatterie zur Verbesserung der Startperformance der Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere unter Verwendung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zumindest eine mit der Kraftfahrzeugbatterie (10) verbundene Funktionskomponente (20–26) des Kraftfahrzeuges vor dem Anlassen des Kraftfahrzeuges aktiviert wird, so dass sich die Kraftfahrzeugbatterie (10) zum Erwärmen der Kraftfahrzeugbatterie (10) entlädt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Funktionskomponente (20–26) für eine vordefinierbare Zeitspanne und/oder automatisch zu einem vordefinierbaren Zeitpunkt aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Funktionskomponente (20–26) nicht oder lediglich für eine kürzere Zeitspanne aktiviert wird, wenn der Ladezustand der Kraftfahrzeugbatterie (10) ein Aktivieren der Funktionskomponente, insbesondere für die besagte vordefinierbare Zeitspanne, nicht zulässt.
Kraftfahrzeug mit einem System nach einem der Ansprüche 1 bis 6.