DE102015219665A1 - Method for charging a battery of a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Laden einer Batterie (9) eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend eine elektrische Ladeenergie erzeugende solarelektrische und/oder thermoelektrische Energiewandlungseinrichtung (5), eine Ladeeinrichtung (8), über welche die Batterie (9) mit der Ladeenergie ladbar ist, und einen durch die Batterie (9) versorgbaren, zum zumindest zeitweisen Antrieb des Kraftfahrzeugs (1) vorgesehenen Elektromotor (3), wobei ein zum Zwischenspeichern der Ladeenergie in der Ladeeinrichtung (8) verschalteter Energiespeicher (13) verwendet wird, wobei bei Erfassung eines Überschreitens eines Schwellwerts durch eine die im Energiespeicher (13) zwischengespeicherte Ladeenergiemenge beschreibende Ladezustandsgröße die Batterie (9) zumindest mit einem Teil der Ladeenergiemenge geladen wird.Method for charging a battery (9) of a motor vehicle (1), comprising a solar electric and / or thermoelectric energy conversion device (5) generating electrical charging energy, a charging device (8) via which the battery (9) can be charged with the charging energy, and a by the battery (9) supplied, for at least temporary drive of the motor vehicle (1) provided electric motor (3), wherein a for buffering the charging energy in the charging device (8) interconnected energy storage (13) is used, wherein upon detection of exceeding a threshold value by a charge state quantity describing the amount of charge energy temporarily stored in the energy store (13), the battery (9) is charged with at least part of the charge energy amount.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Ladeenergie erzeugende solarelektrische und/oder thermoelektrische Energiewandlungseinrichtung, eine Ladeeinrichtung, über welche die Batterie mit der Ladeenergie ladbar ist, und einen durch die Batterie versorgbaren, zum zumindest zeitweisen Antrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Elektromotor. The invention relates to a method for charging a battery of a motor vehicle, comprising a solar electrical and / or thermoelectric energy conversion device generating electrical charging energy, a charging device, via which the battery can be charged with the charging energy, and a powered by the battery for at least temporary drive of the motor vehicle provided electric motor.

Zur Versorgung eines Elektromotors vollständig elektrisch oder hybrid betriebener Kraftfahrzeuge ist typischerweise eine Batterie vorgesehen, die wegen der zum Betrieb des Elektromotors erforderlichen hohen Spannungen auch als Hochvoltbatterie bezeichnet wird. Um solche Kraftfahrzeuge in ökologischer Hinsicht weiter zu verbessern, wurde bereits vorgeschlagen, diese um eine solarelektrische und/oder thermoelektrische Energiewandlungseinrichtung, die typischerweise im Dachbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet wird, zu erweitern und die Batterie mit einer durch die Energiewandlungseinrichtung gewonnenen Ladeenergie über eine Ladeeinrichtung zu laden. Diese übernimmt dabei unter anderem die Anpassung der Spannungslagen zwischen der Energiewandlungseinrichtung und der Batterie. To supply an electric motor completely electrically or hybrid-powered motor vehicles, a battery is typically provided, which is also referred to as a high-voltage battery because of the high voltages required for operation of the electric motor. In order to further improve such motor vehicles in ecological terms, it has already been proposed to extend them by a solar-electric and / or thermoelectric energy conversion device, which is typically arranged in the roof area of the motor vehicle, and to charge the battery with a charging energy obtained by the energy conversion device via a charging device , Among other things, this assumes the adaptation of the voltage levels between the energy conversion device and the battery.

Eine derartige Versorgung mit Ladeenergie ist jedoch gerade bei Hochvoltbatterien, die der Versorgung eines Elektromotors dienen, problematisch. So verbrauchen der Batterie zugeordnete Schalteinheiten, wie beispielsweise Schütze, während der Zuführung der Ladeenergie bereits eine verhältnismäßig hohe Leistung, wodurch die Effizienz des Ladevorgangs signifikant geschmälert wird. Liegt die Energieausbeute der Energiewandlungseinrichtung gar unterhalb der Schaltleistung der Schalteinheit, wird die Energiebilanz eines solchen Ladevorgangs sogar negativ. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, die Ladeenergie in eine Niedervoltbatterie des Kraftfahrzeugs einzuspeisen, was weniger leistungsintensive Schalteinheiten erfordert. Allerdings befinden sich solche Niedervoltbatterien in den meisten Betriebszuständen in einem vollgeladenen Zustand, so dass die Ladeenergie der Energiewandlungseinrichtung nicht mehr eingespeist werden kann. Ebenso wurde vorgeschlagen, die Ladeenergie durch aufwendige Sonderpfade in die Hochvoltbatterie einzuspeisen, wodurch jedoch die Komplexität der Konstruktion der Hochvoltbatterie steigt. However, such a supply of charging energy is problematic especially with high-voltage batteries that serve to supply an electric motor. Thus, switching units associated with the battery, such as contactors, already consume a comparatively high power during the supply of the charging energy, whereby the efficiency of the charging process is significantly reduced. If the energy yield of the energy conversion device even lies below the switching capacity of the switching unit, the energy balance of such a charging process even becomes negative. It has therefore already been proposed to feed the charging energy into a low-voltage battery of the motor vehicle, which requires less power-intensive switching units. However, such low-voltage batteries are in most operating states in a fully charged state, so that the charging energy of the energy conversion device can no longer be fed. It has also been proposed to feed the charging energy into the high-voltage battery through expensive special paths, which, however, increases the complexity of the design of the high-voltage battery.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein aufwandsärmeres Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Ladeenergie von der Energiewandlungseinrichtung über die Ladeeinrichtung der Hochvoltbatterie zugeführt wird. The invention is therefore based on the object to provide a low-cost method of the type mentioned, in which the charging energy is supplied from the energy conversion device via the charging device of the high-voltage battery.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein zum Zwischenspeichern der Ladeenergie in der Ladeeinrichtung verschalteter Energiespeicher verwendet wird, wobei bei Erfassung eines Überschreitens eines Schwellwerts durch eine die im Energiespeicher zwischengespeicherte Ladeenergiemenge beschreibende Ladezustandsgröße die Batterie zumindest mit einem Teil der Ladeenergiemenge geladen wird. To solve this problem, a method of the type mentioned is provided according to the invention, that is used for latching the charging energy in the charging device energy storage, wherein upon detection of exceeding a threshold by a cached in the energy storage Ladeenergiemenge state of charge state the battery at least with a Part of the charge energy amount is loaded.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die von der solarelektrischen und/oder thermoelektrischen Energiewandlungseinrichtung erzeugte Ladeenergie der Batterie nicht kontinuierlich zuzuführen, sondern zunächst in einem Energiespeicher zwischenzuspeichern und bei Erreichen einer ausreichenden Ladeenergiemenge diese der Batterie innerhalb eines kurzen Zeitraums zuzuführen. Dabei ist eine während des Ladens der Batterie erreichte Ladeleistung typischerweise wesentlich höher, als eine momentan von der Energiewandlungseinrichtung bereitgestellte Leistung. Bevorzugt wird dazu eine zwischen die Ladeeinrichtung und die Batterie geschaltete Schalteinheit, insbesondere ein Schütz, verwendet, der bei Überschreiten des Schwellwertes zum Ermöglichen des Transports der Ladeenergiemenge geschlossen wird. Insbesondere kann die Schalteinheit Teil einer der Batterie zugeordneten Batteriemanagementeinrichtung sein. Zudem umfasst die Energiewandlungseinrichtung bevorzugt eine Anordnung aus wenigstens einer Solarzelle und/oder wenigstens ein Peltier-Element, welches Strahlungsenergie oder thermische Energie in elektrische Energie wandelt. Zweckmäßigerweise ist eine solarelektrische Energiewandlungseinrichtung dabei auf dem Dach des Kraftfahrzeugs angeordnet. Da die Batterie zur Versorgung des das Kraftfahrzeug zumindest zeitweise antreibenden Elektromotors sehr hohe Leistungen bereitstellen muss, wird es gleichsam bevorzugt, wenn eine Hochvoltbatterie verwendet wird, also eine Batterie mit einer Nennspannung von wenigstens 100 V, insbesondere wenigstens 300 V. Zur Durchführung des Verfahrens wird zweckmäßigerweise eine Steuereinrichtung, insbesondere ein Steuergerät, verwendet, welches zur Erfassung der Ladezustandsgröße des Energiespeichers und zur Ansteuerung der Schalteinheit ausgebildet ist. The invention is based on the idea of not continuously supplying the charging energy of the battery generated by the solar-electric and / or thermoelectric energy conversion device, but initially buffering it in an energy store and supplying it to the battery within a short period of time when a sufficient amount of charge energy is reached. In this case, a charging power achieved during charging of the battery is typically much higher than a power currently provided by the energy conversion device. For this purpose, a switching unit connected between the charging device and the battery is preferably used, in particular a contactor, which is closed when the threshold value is exceeded in order to allow the transport of the amount of charging energy to be exceeded. In particular, the switching unit may be part of a battery management device associated with the battery. In addition, the energy conversion device preferably comprises an arrangement of at least one solar cell and / or at least one Peltier element which converts radiant energy or thermal energy into electrical energy. Appropriately, a solar-electric energy conversion device is arranged on the roof of the motor vehicle. Since the battery for supplying the motor vehicle at least temporarily driving electric motor must provide very high performance, it is almost preferred if a high-voltage battery is used, ie a battery with a rated voltage of at least 100 V, in particular at least 300 V. To carry out the method expediently a control device, in particular a control unit, used, which is designed to detect the state of charge state of the energy storage device and to control the switching unit.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Laden der Batterie bietet somit den Vorteil, dass die Schalteinheit nicht kontinuierlich zum Transport der Ladeenergie von der Energiewandlungseinrichtung zur Batterie geschlossen gehalten werden muss, sondern ein Schließen erst erfolgt, wenn die im Energiespeicher zwischengespeicherte Ladeenergiemenge den ersten Schwellwert erreicht. Erst dann wird mit einer wesentlich höheren Ladeleistung die Ladeenergiemenge zur Batterie transportiert, was die Dauer des verbrauchsintensiven Schließens der Schalteinheit reduziert. Im Wesentlichen wird somit lediglich ein zusätzlicher Energiespeicher benötigt, um ein unmittelbares Laden der Hochvoltbatterie über die Ladeeinrichtung zu ermöglichen, ohne grundlegende konstruktive Änderungen an der Batterie selbst vornehmen zu müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich somit besonders aufwandsarm implementieren. The method according to the invention for charging the battery thus has the advantage that the switching unit does not have to be kept continuously closed for transporting the charging energy from the energy conversion device to the battery, but closing only takes place when the charge energy quantity temporarily stored in the energy store reaches the first threshold value. Only then is the amount of charge energy transported to the battery at a much higher charging power, which is the duration of the consumption-intensive closing of the battery Switching unit reduced. Essentially, therefore, only an additional energy storage is needed to allow immediate charging of the high-voltage battery via the charging device without having to make fundamental structural changes to the battery itself. The method according to the invention can thus be implemented with particularly little effort.

Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von besonderem Vorteil, wenn bei Erfassung eines Unterschreitens eines unterhalb des ersten Schwellwerts liegenden zweiten Schwellwerts durch die Ladezustandsgröße das Laden der Batterie unterbrochen und die Ladeenergie im Energiespeicher zwischengespeichert wird. Mithin wird vorgeschlagen, nach Abgabe der im Energiespeicher zwischengespeicherten Ladeenergiemenge bis zum zweiten Schwellwert erneut die von der Energiewandlungseinheit erzeugte Ladeenergie im Energiespeicher zwischenzuspeichern. Bevorzugt werden diese Schritte wiederholt durchgeführt, so dass eine zyklische Ladestrategie der Batterie realisiert wird. Zweckmäßigerweise dauert das Zwischenspeichern der Ladeenergie bis zum Erreichen des ersten Schwellwerts wesentlich länger als der Zeitraum des Ladens der Batterie mit der zwischengespeicherten Ladeenergiemenge, so dass die Schalteinheit lediglich für kurze Zeiträume eines Zyklusses geschlossen werden muss. In the method according to the invention, it is of particular advantage if charging of the battery is interrupted and the charging energy is temporarily stored in the energy store when the lower threshold value below the first threshold value is detected by the state of charge state. Thus, it is proposed to buffer the charge energy generated by the energy conversion unit in the energy store again after delivery of the amount of charge energy buffered in the energy store up to the second threshold value. Preferably, these steps are carried out repeatedly, so that a cyclic charging strategy of the battery is realized. Expediently, the buffering of the charging energy lasts substantially longer until the first threshold value is reached than the period of charging of the battery with the cached charging energy quantity, so that the switching unit only has to be closed for short periods of a cycle.

Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren darüber hinaus besonders günstig, wenn die Batterie beim Laden mit der im Energiespeicher zwischengespeicherten Ladeenergiemenge zusätzlich mit einer momentan von der Energiewandlungseinrichtung erzeugten Ladeenergie geladen wird. Das heißt, dass nach Überschreiten des ersten Schwellwerts neben der vom Energiespeicher abgegebenen Ladeleistung zusätzlich die momentane, also variable, Ladeleistung der Energiewandlungseinrichtung übertragen wird. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine besonders hohe Ausbeute der von der Energiewandlungseinrichtung erzeugten Ladeenergie. Moreover, in the method according to the invention, it is particularly advantageous if, during charging, the battery is additionally charged with a charging energy currently generated by the energy conversion device with the amount of charge energy temporarily stored in the energy store. In other words, after the first threshold value has been exceeded, in addition to the charging power output by the energy store, the instantaneous, ie variable, charging power of the energy conversion device is additionally transmitted. This advantageously allows a particularly high yield of the charging energy generated by the energy conversion device.

Alternativ dazu kann die Energiewandlungseinrichtung beim Laden mit der im Energiespeicher zwischengespeicherten Ladeenergiemenge von der Batterie entkoppelt werden. Es fließt dann folglich nur die vom Energiespeicher abgegebene Ladeleistung. Allerdings kann dann auf Maßnahmen zur Anpassung der Spannungslage zwischen dem Energiespeicher und der Energiewandlungseinrichtung verzichtet werden. Dazu wird in der Ladeeinrichtung bevorzugt eine zweite Schalteinheit verwendet, die den Energiespeicher wechselweise beim Laden der Batterie mit der Batterie und beim Zwischenspeichern der Ladeenergie mit der Energiewandlungseinrichtung verbindet. Die Ladeeinrichtung kann so mit Vorteil bauteilärmer ausgeführt werden, jedoch weist ein solches Verfahren eine geringere Ausbeute der Ladeenergie auf, als die zuvor beschriebene Alternative. Alternatively, the energy conversion device can be decoupled from the battery during charging with the amount of charge energy temporarily stored in the energy store. Consequently, only the charging power delivered by the energy store then flows. However, measures for adjusting the voltage level between the energy store and the energy conversion device can then be dispensed with. For this purpose, a second switching unit is preferably used in the charging device, which connects the energy storage alternately when charging the battery with the battery and the temporary storage of the charging energy with the energy conversion device. The charging device can thus be carried out advantageously with lower component parts, but such a method has a lower yield of the charging energy than the alternative described above.

Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zudem besonders zweckmäßig, wenn das Laden der Batterie nur bei Erfassung eines deaktivierten Betriebszustands einer der Batterie zugeordneten Batteriemanagementeinrichtung erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mithin besonders vorteilhaft durchführen, wenn die Batteriemanagementeinrichtung nicht aktiv ist, beispielsweise bei einem abgestellten Fahrzeug. In diesem Fall kann auch bei witterungsbedingt wechselnden Ladeenergieausbeuten der Energiewandlungseinrichtung ein effizientes Laden der Batterie ermöglicht werden. It is also particularly expedient in the method according to the invention if the charging of the battery takes place only when a deactivated operating state of a battery management device assigned to the battery is detected. The method according to the invention can therefore be carried out particularly advantageously if the battery management device is not active, for example when the vehicle is parked. In this case, even with weather-dependent changing charging energy yields of the energy conversion device, an efficient charging of the battery can be made possible.

Um die Spannungslagen der Energiewandlungseinrichtung und des Energiespeichers aufeinander anzupassen, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise ein der Ladeeinrichtung zugehöriger, die Energiewandlungseinrichtung mit dem Energiespeicher koppelnder erster Gleichspannungswandler verwendet. Bevorzugt passt dieser die Spannung, mit der die Ladeenergie im Energiespeicher zwischengespeichert oder von diesem abgegeben wird, an den momentanen Arbeitspunkt der Energiewandlungseinrichtung an. In order to adapt the voltage levels of the energy conversion device and of the energy store to one another, in the method according to the invention advantageously one of the charging device associated, the energy conversion device is used with the energy storage coupling first DC-DC converter. Preferably, this adjusts the voltage at which the charging energy is stored temporarily in the energy store or emitted by the latter, to the instantaneous operating point of the energy conversion device.

Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn ein bidirektionaler, zwei ansteuerbare Schalter aufweisender erster Gleichspannungswandler verwendet wird. Bevorzugt ist der erste Gleichspannungswandler dabei als Synchronwandler ausgebildet, dessen beide Schalter, insbesondere Halbleiterschalter, von der Steuereinrichtung angesteuert werden. Bevorzugt umfasst ein erster Gleichspannungswandler energiewandlungseinrichtungsseitig einen gegen Masse geschalteten Pufferkondensator, dem die Schalter als Halbbrücke nachgeschaltet sind. Zwischen den Schaltern zweigt dabei eine Drossel ab. Zur Steuerung der Schalter weist der erste Gleichspannungswandler zweckmäßigerweise eine Steuereinheit auf, die durch die Steuerungseinrichtung ansteuerbar ist. It is particularly expedient if a bidirectional, two controllable switch exhibiting first DC-DC converter is used. Preferably, the first DC-DC converter is designed as a synchronous converter whose two switches, in particular semiconductor switches, are controlled by the control device. Preferably, a first DC-DC converter energy conversion device side comprises a buffer capacitor connected to ground, to which the switches are connected as a half-bridge. Between the switches branches off while a throttle. To control the switches, the first DC-DC converter expediently has a control unit which can be controlled by the control device.

Bei der Verwendung des ersten Gleichspannungswandlers ist es außerdem vorteilhaft, wenn dieser beim Laden der Batterie zum Anpassen der Spannung des Energiespeichers an eine von der Energiewandlungseinrichtung bereitgestellte Spannung angesteuert wird. Es wird so sichergestellt, dass die vom Energiespeicher zwischengespeicherte Ladeenergie bevorzugt gemeinsam mit der momentanen Ladeenergie der Energiewandlungseinrichtung der Batterie zugeführt wird, ohne dass ein Rückfluss in die Energiewandlungseinrichtung aufgrund unterschiedlicher Spannungslagen erfolgt. Es wird bevorzugt, wenn das Ansteuern des ersten Gleichspannungswandlers in Abhängigkeit einer von der Energiewandlungseinrichtung bereitgestellten Spannung und/oder eines durch die Energiewandlungseinrichtung fließenden Stroms erfolgt. Dazu werden bevorzugt ein erstes Strommessmittel und ein erstes Spannungsmessmittel, die mit der Energiewandlungseinrichtung verschaltet sind, verwendet und deren Messdaten von der Steuerungseinrichtung ausgewertet, welche in Abhängigkeit der Messdaten die Steuereinheit ansteuert. Es wird also vorgeschlagen, beim Laden der Batterie den Gleichspannungswandler mit einer an den Arbeitspunkt der Energiewandlungseinrichtung angepassten Ausgangsspannung zu betreiben, wobei die Spannung des Energiespeichers die Eingangsspannung bildet. When using the first DC-DC converter, it is also advantageous if it is driven during charging of the battery for adjusting the voltage of the energy storage device to a voltage provided by the energy conversion device voltage. It is thus ensured that the charging energy temporarily stored by the energy store is preferably supplied to the battery together with the instantaneous charging energy of the energy conversion device, without any backflow into the energy conversion device due to different voltage levels. It is preferred if the driving of the first DC-DC converter is dependent on a voltage provided by the energy conversion device and / or a current flowing through the energy conversion device. For this purpose, a first current measuring means and a first voltage measuring means, which are connected to the energy conversion device, are preferably used, and their measured data are evaluated by the control device, which actuates the control unit as a function of the measured data. It is therefore proposed, when charging the battery to operate the DC-DC converter with a matched to the operating point of the energy conversion device output voltage, wherein the voltage of the energy storage device forms the input voltage.

Ebenso ist es bei Verwendung des ersten Gleichspannungswandlers im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, wenn dieser beim Zwischenspeichern der Ladeenergie im Energiespeicher zum Anpassen der von der Energiewandlungseinrichtung bereitgestellten Spannung an eine zum Zwischenspeichern der Ladeenergie erforderliche Spannung angesteuert wird. In diesem Fall bildet also das energiewandlungseinrichtungsseitige Tor des ersten Gleichspannungswandlers den Eingang und das dem Energiespeicher zugewandte Tor den Ausgang, wobei bevorzugt seitens der Steuereinheit die Ausgangsspannung an die zum Zwischenspeichern der Ladeenergie erforderliche Spannung angepasst wird. Zweckmäßigerweise erfolgt dabei das Ansteuern des ersten Gleichspannungswandlers in Abhängigkeit einer Spannung des Energiespeichers und/oder eines durch den Energiespeicher fließenden Stroms. Dazu werden bevorzugt ein zweites Spannungsmessmittel und ein zweites Strommessmittel verwendet, welche mit dem Energiespeicher verschaltet sind. In Abhängigkeit deren Messwerte wird der erste Gleichspannungswandler dann durch die Steuereinrichtung derart angesteuert, dass ein optimales Zwischenspeichern der Ladeenergie im Energiespeicher ermöglicht wird. Selbstverständlich kann die Ansteuerung des ersten Gleichspannungswandlers auch in Abhängigkeit der aus der Spannung des Energiespeichers und oder des durch den Energiespeicher fließenden Stroms ermittelten Ladezustandsgröße erfolgen. It is also preferred when using the first DC-DC converter in the context of the inventive method, when it is driven at the buffering of the charging energy in the energy storage for adjusting the voltage provided by the energy conversion device to a voltage required for latching the charging power. In this case, therefore, the energy conversion device-side gate of the first DC-DC converter forms the input and the energy storage port facing the output, preferably by the control unit, the output voltage is adjusted to the voltage required for latching the charging voltage. Appropriately, the first DC-DC converter is driven depending on a voltage of the energy store and / or a current flowing through the energy store. For this purpose, a second voltage measuring means and a second current measuring means are preferably used, which are connected to the energy storage. Depending on their measured values, the first DC-DC converter is then controlled by the control device in such a way that an optimal buffering of the charging energy in the energy store is made possible. Of course, the control of the first DC-DC converter can also take place as a function of the charge state variable determined from the voltage of the energy store and / or the current flowing through the energy store.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es außerdem zweckmäßig, wenn ein die Energiewandlungseinrichtung mit der Batterie koppelnder zweiter Gleichspannungswandler verwendet wird, welcher zum Anpassen der von der Energiewandlungseinrichtung bereitgestellten Spannung an eine Ladespannung der Batterie angesteuert wird. Der zweite Gleichspannungswandler dient mithin der Anpassung der Spannungslage der Energiewandlungseinrichtung bzw. des Energiespeichers an jene der Batterie. Sinnvollerweise wird auch der zweite Gleichspannungswandler in Abhängigkeit der momentanen Spannung der Energiewandlungseinrichtung, die durch das zuvor im Zusammenhang mit dem ersten Gleichspannungswandler beschriebene erste Spannungsmessmittel erfasst wird, angesteuert. Selbstverständlich kann der zweite Gleichspannungswandler auch deaktiviert werden, wenn die Batterie nicht geladen wird, also gerade ein Zwischenspeichern der Ladeenergie im Energiespeicher erfolgt, um so einen besonders effizienten Betrieb der Ladeeinrichtung zu ermöglichen. In the method according to the invention, it is also expedient if a second DC-DC converter coupling the energy conversion device to the battery is used, which is controlled to adapt the voltage provided by the energy conversion device to a charging voltage of the battery. The second DC-DC converter therefore serves to adapt the voltage level of the energy conversion device or of the energy store to that of the battery. It makes sense to also the second DC-DC converter depending on the instantaneous voltage of the energy conversion device, which is detected by the first voltage measuring means previously described in connection with the first DC-DC converter, driven. Of course, the second DC-DC converter can also be deactivated when the battery is not charged, so just a temporary storage of the charging energy in the energy storage, so as to allow a particularly efficient operation of the charging device.

Schließlich wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt ein elektrostatischer oder elektrochemischer Energiespeicher verwendet. Als elektrostatischer Energiespeicher kommen insbesondere Superkondensatoren, also Doppelschicht-, Pseudo- oder Hybridkondensatoren, zum Einsatz. Da beim elektrostatischen Energiespeicher die zwischengespeicherte Ladeenergiemenge proportional zum Quadrat der über ihn abfallenden Spannung ist, wird als Ladezustandsgröße bevorzugt diese Spannung verwendet, die mittels der oder einer zweiten Spannungsmesseinrichtung erfasst werden kann. Beim elektrochemischen Energiespeicher, bevorzugt einer Lithium-Ionen-Batterie, ist es zweckmäßig als Ladezustandsgröße den State of Charge (SOC) zu verwenden, der aus der über dem elektrochemischen Energiespeicher abfallenden Spannung und/oder dem durch den elektrochemischen Energiespeicher fließenden Strom, insbesondere auch unter Berücksichtigung historischer Strom- und/oder Spannungswerte, ermittelt werden kann. Finally, an electrostatic or electrochemical energy store is preferably used in the context of the method according to the invention. As electrostatic energy storage in particular supercapacitors, so double-layer, pseudo or hybrid capacitors are used. Since, in the case of the electrostatic energy store, the cached amount of charge energy is proportional to the square of the voltage drop across it, the charge state variable used is preferably this voltage which can be detected by means of the or a second voltage measuring device. In the case of the electrochemical energy store, preferably a lithium-ion battery, it is expedient to use the state of charge (SOC) as charge state variable, which is the voltage drop across the electrochemical energy store and / or the current flowing through the electrochemical energy store, in particular also Consideration of historical current and / or voltage values, can be determined.

Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Bordnetz, umfassend eine elektrische Ladeenergie erzeugende solarelektrische und/oder thermoelektrische Energiewandlungseinrichtung, eine Ladeeinrichtung, eine über die Ladeeinrichtung mit der Ladeenergie ladbare Batterie und ein zum zumindest zeitweisen Antrieb des Kraftfahrzeugs ausgebildeten, durch den Batterie versorgbaren Elektromotor, wobei die Ladeeinrichtung einen zum Zwischenspeichern der Ladeenergie verschalteten Energiespeicher aufweist und das Bordnetz eine Steuereinrichtung und eine Schalteinheit aufweist, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sind. Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, so dass auch mit diesem die zuvor genannten Vorteile erzielbar sind. In addition, the invention relates to a motor vehicle with a vehicle electrical system, comprising a solar energy and solar electric and / or thermoelectric energy conversion device, a charging device, a loadable via the charging device with the charging battery and a trained for at least temporary drive of the motor vehicle, can be powered by the battery electric motor, wherein the charging device has an energy store connected for temporarily storing the charging energy and the vehicle electrical system has a control device and a switching unit which are designed to carry out the method according to the invention. All embodiments of the method according to the invention can be analogously transferred to the motor vehicle according to the invention, so that the aforementioned advantages can be achieved with this.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen: Further advantages and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Showing:

1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs; 1 a schematic diagram of a motor vehicle according to the invention;

2 eine Detaildarstellung eines ersten Gleichspannungswandlers des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs; und 2 a detailed representation of a first DC-DC converter of in 1 shown motor vehicle; and

3 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und 3 a flow chart of a method according to the invention; and

4 eine Prinzipskizze eines weiteren erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs. 4 a schematic diagram of another motor vehicle according to the invention.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem Bordnetz 2, dessen Elektromotor 3 einen Triebstrang 4 des Kraftfahrzeugs 1 antreibt. Das Bordnetz 2 umfasst des Weiteren eine Energiewandlungseinrichtung 5, der ein erstes Strommessmittel 6 und ein erstes Spannungsmessmittel 7 zugeordnet sind, eine Ladeeinrichtung 8, eine Batterie 9, der eine Batteriemanagementeinrichtung zugeordnet 10 ist, sowie eine Steuereinrichtung 11 in Form eines Steuergeräts. Die solarelektrische Energiewandlungseinrichtung 5 ist vorliegend eine Anordnung von Solarzellen, die im Dachbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sind, und erzeugt eine Ladeenergie, die über die Ladeeinrichtung 8 und die Batteriemanagementeinrichtung 10 der Batterie 9 zuführbar ist. Dazu weist die Ladeeinrichtung 10 eine Schalteinheit 12 in Form eines Schützes auf, die beim Laden der Batterie 9 geschlossen wird. Über die Batteriemanagementeinrichtung 10 ist zudem der Elektromotor 3 durch die Batterie 9 mit elektrischer Energie versorgbar. 1 shows a schematic diagram of a motor vehicle 1 with a wiring system 2 , whose electric motor 3 a drive train 4 of the motor vehicle 1 drives. The electrical system 2 further comprises an energy conversion device 5 , the first power measure 6 and a first voltage measuring means 7 are assigned, a charging device 8th , a battery 9 , who assigned a battery management device 10 is, as well as a control device 11 in the form of a controller. The solar electric energy conversion device 5 In the present case, an arrangement of solar cells that is in the roof area of the motor vehicle 1 are arranged, and generates a charging energy through the charging device 8th and the battery management device 10 the battery 9 can be fed. For this purpose, the charging device 10 a switching unit 12 in the form of a contactor, when charging the battery 9 is closed. About the battery management device 10 is also the electric motor 3 through the battery 9 supplied with electrical energy.

Die Ladeeinrichtung 8 umfasst einen Energiespeicher 13 in Form eines Superkondensators, dem ein zweites Strommessmittel 14 und ein zweites Spannungsmessmittel 15 zugeordnet sind und der zum Zwischenspeichern der von der Energiewandlungseinrichtung 5 erzeugten Ladeenergie ausgebildet ist. Der Energiespeicher 13 ist über einen ersten Gleichspannungswandler 16, mit dessen ersten Tor 17 er verbunden ist, mit einem Knoten 19 der Ladeeinrichtung 8 verbunden. Über diesen Knoten 19 ist ein zweites Tor 18 des Gleichspannungswandlers 16 mit der Energiewandlungseinrichtung 5 und einem zweiten Gleichspannungswandler 20 verbunden. Dabei dient der erste Gleichspannungswandler 16 zur Anpassung der Spannungslagen der Energiewandlungseinrichtung 5 und des Energiespeichers 13, wohingegen der zweite Gleichspannungswandler 20 der Anpassung der Spannungslagen der Energiewandlungseinrichtung 5 und des zweiten Tors 18 des ersten Gleichspannungswandlers 16 an jene der Batterie 9 dient. The charging device 8th includes an energy store 13 in the form of a supercapacitor, which is a second current measuring means 14 and a second voltage measuring means 15 are assigned and the temporary storage of the energy conversion device 5 generated charging energy is formed. The energy storage 13 is via a first DC-DC converter 16 , with its first goal 17 he is connected with a knot 19 the charging device 8th connected. About this node 19 is a second goal 18 of the DC-DC converter 16 with the energy conversion device 5 and a second DC-DC converter 20 connected. The first DC-DC converter is used 16 for adjusting the voltage levels of the energy conversion device 5 and the energy storage 13 whereas the second DC-DC converter 20 the adaptation of the voltage levels of the energy conversion device 5 and the second gate 18 of the first DC-DC converter 16 to those of the battery 9 serves.

Die Batterie 9 weist eine Betriebsspannung von 300 V auf, so dass sie eine ausreichende Leistung für den Elektromotor 3 zum Betrieb des Triebstrangs 4 bereitstellt. Die Batteriemanagementeinrichtung 10 dient im Wesentlichen der Optimierung der Ladevorgänge der Batterie 9 und zur Gewährleistung ihrer Betriebssicherheit. Dazu weist sie eine Vielzahl von Schalteinheiten auf, von denen hier nur die Schalteinheit 12 dargestellt ist, mittels der die Batterie 9 im geschlossenen Schaltzustand über die Ladeeinrichtung 8 mit der Energiewandlungseinrichtung 5 gekoppelt ist. Dabei ist anzumerken, dass die Batteriemanagementeinrichtung 10 und insbesondere auch die Schalteinheit 12 in einem aktivierten Betriebszustand einen nicht zu vernachlässigenden Leistungsverbrauch aufweisen. Vorliegend verbraucht die Schalteinheit 12 im geschlossenen Zustand eine Leistung von ca. 5 W, um ein Relais des Schützes angezogen zu halten. The battery 9 has an operating voltage of 300 V, so that it has sufficient power for the electric motor 3 for the operation of the drive train 4 provides. The battery management device 10 essentially serves to optimize the charging process of the battery 9 and to ensure their operational safety. For this purpose, it has a large number of switching units, of which only the switching unit 12 is shown, by means of the battery 9 in the closed switching state via the charging device 8th with the energy conversion device 5 is coupled. It should be noted that the battery management device 10 and in particular also the switching unit 12 have a non-negligible power consumption in an activated operating state. In the present case, the switching unit consumes 12 when closed, a power of approx. 5 W to keep a relay of the contactor energized.

Die Steuereinrichtung 11 ist über gestrichelt dargestellte Steuerleitungen mit den Strom- und Spannungsmessmitteln 6, 7, 14, 15, deren Messwerte sie erfasst, und mit den Gleichspannungswandlern 16, 20 sowie mit der Batteriemanagementeinrichtung 10 verbunden, zu deren Ansteuerung die Steuereinrichtung 11 ausgebildet ist. The control device 11 is dashed lines shown control lines with the current and voltage measuring means 6 . 7 . 14 . 15 whose measured values it detects, and with the DC-DC converters 16 . 20 as well as with the battery management device 10 connected to the control of the control device 11 is trained.

2 zeigt eine Detaildarstellung des ersten Gleichspannungswandlers 16 mit dem am ersten Tor 17 angeschlossenen Energiespeicher 13, der Verbindung zum Knoten 19 und zum Massepotential am zweiten Tor 18 sowie der Steuereinrichtung 11. Zur Spannungsstabilisierung bezüglich des zweiten Tors 18 parallel ist zu diesem ein Pufferkondensator 21 geschaltet. Parallel dazu sind zwei auf Halbleiterbasis realisierte Schalter 22, 23 vorgesehen, die mit einer Drossel 24 eine Halbbrückenschaltung bilden und in an sich aus dem Stand der Technik bekannter Weise als Synchronwandler betreibbar sind. Damit kann der erste Gleichspannungswandler 16 bidirektional betrieben werden, das heißt, dass in Abhängigkeit der Ansteuerung der Schalter 22, 23 durch eine Steuereinheit 25 ein Leistungstransport vom Energiespeicher 13 in Richtung des Knotens 19 und umgekehrt möglich ist. Über das von der durch die Steuereinrichtung 11 ansteuerbaren Steuereinheit 25 vorgegebene Tastverhältnis der Schalter 22, 23 ist so das jeweilige Übersetzungsverhältnis des ersten Gleichspannungswandlers 16 einstellbar. 2 shows a detailed representation of the first DC-DC converter 16 with the one at the first gate 17 connected energy storage 13 , the connection to the node 19 and to the ground potential at the second gate 18 and the control device 11 , For voltage stabilization with respect to the second gate 18 parallel to this is a buffer capacitor 21 connected. In parallel, there are two switches realized on a semiconductor basis 22 . 23 provided with a throttle 24 form a half-bridge circuit and are operable in a manner known per se from the prior art as a synchronous converter. Thus, the first DC-DC converter 16 be operated bidirectionally, that is, depending on the control of the switch 22 . 23 by a control unit 25 a power transport from the energy storage 13 in the direction of the knot 19 and vice versa is possible. About that of the by the control device 11 controllable control unit 25 default duty cycle of the switch 22 . 23 is thus the respective transmission ratio of the first DC-DC converter 16 adjustable.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs 1 und des Verfahrens kann anstelle eines elektrostatischen Energiespeichers 13 auch ein elektrochemischer Energiespeicher 13 in Form einer weiteren Batterie, insbesondere einer Lithium-Ion-Batterie, vorgesehen sein, wobei als Ladezustandsgröße ein aus den aktuellen und historischen Messwerten des zweiten Strommessmittels 14 und des zweiten Spannungsmessmittels 15 ermittelter State of Charge (SOC) verwendet wird. In a further embodiment of the motor vehicle 1 and the method may instead of an electrostatic energy storage 13 also an electrochemical energy storage 13 in the form of a further battery, in particular a lithium-ion battery, be provided, as the state of charge a from the current and historical measured values of the second current measuring means 14 and the second voltage measuring means 15 determined state of charge (SOC).

Alternativ kann die Energiewandlungseinrichtung 5 auch als thermoelektrische Energiewandlungseinrichtung 5, beispielsweise als Peltier-Element, ausgebildet sein oder eins solches umfassen. Alternatively, the energy conversion device 5 also as a thermoelectric energy conversion device 5 be designed as a Peltier element, or include one such.

3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Laden der Batterie 9 des Kraftfahrzeugs 1, wobei die Steuereinrichtung 11 und die Schalteinheit 12 zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet sind. 3 is a flowchart of a method for charging the battery 9 of the motor vehicle 1 , wherein the control device 11 and the switching unit 12 are designed to carry out the method.

In einem ersten Schritt S1 erfasst die Steuereinrichtung 11 den Betriebszustand der Batteriemanagementeinrichtung 10, was insbesondere bedeutet, dass die Schalteinheit 12 geöffnet ist und die Batterie 9 nicht geladen wird. Der Schritt S1 wird dabei solange wiederholt, bis der deaktivierte Betriebszustand der Batteriemanagementeinrichtung 10 erfasst ist. In a first step S1, the control device detects 11 the operating state of the battery management device 10 which means in particular that the switching unit 12 is open and the battery 9 not loaded. The step S1 is repeated until the deactivated operating state of the battery management device 10 is detected.

In diesem Fall wird ein Schritt S2 ausgeführt, indem die von der Energiewandlungseinrichtung 5 erzeugte Ladeenergie im Energiespeicher 13 zwischengespeichert wird. Dazu erfasst die Steuereinrichtung 11 Messdaten der zweiten Strommesseinrichtung 14 und der zweiten Spannungsmesseinrichtung 15 bezüglich des Energiespeichers 13 und steuert in deren Abhängigkeit die Steuereinheit 25 zur Vorgabe eines Tastverhältnisses der Schalter 22, 23 an. Dadurch wird ein Leistungsfluss vom zweiten Tor 18 zum ersten Tor 17 ermöglicht, so dass am ersten Tor 17 eine optimale Spannung zum Zwischenspeichern der Ladeenergie im Energiespeicher 13, also zum Aufladen des Superkondensators, anliegt. Sofern im Schritt S2 der zweite Gleichspannungswandler 20 aktiviert ist, wird dieser durch die Steuereinrichtung 11 deaktiviert. In this case, a step S2 is executed by the energy conversion device 5 generated charging energy in the energy storage 13 is cached. For this purpose, the control device detects 11 Measurement data of the second current measuring device 14 and the second voltage measuring device 15 concerning the energy storage 13 and controls the control unit as a function thereof 25 for specifying a duty cycle of the switch 22 . 23 at. This will cause a power flow from the second gate 18 to the first goal 17 allows, so at the first gate 17 an optimal voltage for temporarily storing the charging energy in the energy storage 13 , ie for charging the supercapacitor, is applied. If in step S2, the second DC-DC converter 20 is activated, this is by the controller 11 disabled.

In einem folgenden Schritt S3 erfasst die Steuereinrichtung 11 die im Energiespeicher 13 momentan zwischengespeicherte Ladeenergiemenge anhand der Messwerte des zweiten Spannungsmessmittels 15 als Ladezustandsgröße und vergleicht diese gegen einen ersten Schwellwert. Ist dieser nicht überschritten wird das Verfahren im Schritt S2 fortgesetzt. So wird die Ladeenergie solange im Energiespeicher 13 zwischengespeichert bis der erste Schwellwert überschritten ist, wobei die Steuereinheit 25 durchgehend zur Vorgabe einer optimalen Ausgangsspannung bezüglich des ersten Tors 17 angesteuert wird. In a following step S3, the control device detects 11 in the energy store 13 momentarily stored charge energy amount based on the measured values of the second voltage measuring means 15 as a state of charge state and compares this against a first threshold. If this is not exceeded, the method is continued in step S2. So the charging energy is in the energy storage as long 13 cached until the first threshold is exceeded, the control unit 25 continuously for the specification of an optimal output voltage with respect to the first gate 17 is controlled.

Mit Überschreiten des ersten Schwellwerts wird das Verfahren in einem Schritt S4 fortgesetzt. Dabei wird gegebenenfalls der zweite Gleichspannungswandler 20 durch die Steuereinrichtung 11 aktiviert und die Schalteinheit 12 geschlossen. Ferner erfasst die Steuereinrichtung 11 Messwerte des ersten Strommessmittels 6 und des ersten Spannungsmessmittels 7 und steuert in deren Abhängigkeit die Steuereinheit 25 des ersten Gleichspannungswandlers 16 zu einem Leistungstransport vom Energiespeicher 13 in Richtung des Knotens 19 und der Batterie 9 an. Die am zweiten Tor 18 bereitzustellende Spannung wird durch Vorgabe des Tastverhältnisses der Schalter 22, 23 an den Arbeitspunkt der Energiewandlungseinrichtung 5 angepasst. Es wird mithin sowohl die im Energiespeicher 13 zwischengespeicherte Ladeenergiemenge als auch die momentan von der Energiewandlungseinrichtung 5 erzeugte Ladeenergie über den zweiten Gleichspannungswandler 20 an die Batterie 9 transportiert, so dass diese geladen wird. When the first threshold value is exceeded, the method is continued in a step S4. In this case, if necessary, the second DC-DC converter 20 by the control device 11 activated and the switching unit 12 closed. Furthermore, the control device detects 11 Measured values of the first current measuring device 6 and the first voltage measuring means 7 and controls the control unit as a function thereof 25 of the first DC-DC converter 16 to a power transport from the energy storage 13 in the direction of the knot 19 and the battery 9 at. The second goal 18 voltage to be supplied is determined by specifying the duty cycle of the switch 22 . 23 to the operating point of the energy conversion device 5 customized. It is therefore both in the energy storage 13 cached Ladeenergiemenge as well as the moment of the energy conversion device 5 generated charging energy via the second DC-DC converter 20 to the battery 9 transported so that it is loaded.

In einem folgenden Schritt S5 erfasst die Steuereinrichtung 11 erneut die Ladezustandsgröße des Energiespeichers 13 und überprüft, ob diese einen unterhalb des ersten Schwellwerts liegenden zweiten Schwellwert unterschreitet. Ist dies nicht der Fall, wird das Verfahren im Schritt S4 fortgesetzt. Folglich wird die Batterie 9 bis zum Unterschreiten des zweiten Schwellwerts durch die im Energiespeicher 13 zwischengespeicherte Ladeenergiemenge und die momentan von der Energiewandlungseinrichtung 5 erzeugte Ladeenergie geladen. Dabei wird durchgängig die Spannung am zweiten Tor 18 an den Arbeitspunkt der Energiewandlungseinrichtung 5 angepasst. In a following step S5, the control device detects 11 again the state of charge of the energy store 13 and checks whether it falls below a second threshold below the first threshold value. If this is not the case, the procedure in step S4 continued. Consequently, the battery becomes 9 until falling below the second threshold by the energy storage 13 cached Ladeenergiemenge and the moment of the energy conversion device 5 generated charging energy loaded. In the process, the tension on the second gate becomes constant 18 to the operating point of the energy conversion device 5 customized.

Sobald der zweite Schwellwert durch die Ladezustandsgröße unterschritten wird, wird das Verfahren im Schritt S1 fortgesetzt und mithin zyklisch ausgeführt. Durch das Verfahren wird ein Intervallladen der Batterie 9 ermöglicht, wobei typischerweise die Durchführung der Schritt S2, S3 über einen längeren Zeitraum andauert als die Durchführung der Schritte S4, S5. Die Schalteinheit 12 ist mithin nur während eines verhältnismäßig kurzen Zeitraums eines jeden Zyklus geschlossen und verbraucht auch nur in diesem Leistung. Die Batterie 9 wird folglich wesentlich effizienter geladen, als bei einer kontinuierlichen Abgabe von Ladeleistung der Energiewandlungseinrichtung 5 bei ständig geschlossener Schalteinheit 12, wobei die Ladeeinrichtung 8 besonders aufwandsarm realisierbar ist. As soon as the second threshold value is undershot by the state of charge state, the method is continued in step S1 and is therefore carried out cyclically. The procedure becomes an interval charging of the battery 9 whereby the execution of steps S2, S3 typically lasts for a longer period than the execution of steps S4, S5. The switching unit 12 is therefore closed only during a relatively short period of each cycle and consumes only in this power. The battery 9 is thus charged much more efficiently than with a continuous release of charging power of the energy conversion device 5 with constantly closed switching unit 12 , wherein the charging device 8th is particularly low effort feasible.

4 zeigt eine Prinzipskizze eines weiteren Kraftfahrzeugs 1. Es entspricht dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, weist jedoch am Knoten 19 eine weitere Schalteinheit 26 auf. Mittels dieser ist der Energiespeicher 13 in Abhängigkeit der Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 11 beim Zwischenspeichern der Ladeenergie von der Batterie 9 und beim Laden der Batterie 9 von der Energiewandlungseinrichtung 5 entkoppelbar. Das Kraftfahrzeug 1 kann in analoger Weise mit dem in 3 gezeigten Verfahren betrieben werden, wobei im Schritt S2 die Steuerungseinrichtung 11 die weitere Schalteinheit 26 zum Entkoppeln des Energiespeicher 13 von der Batterie 9 ansteuert. Im Schritt S4 wird die weitere Schalteinheit 26 zum Entkoppeln des Energiespeicher 13 von der Energiewandlungseinrichtung 5 angesteuert, so dass die Batterie 9 nur mit der im Energiespeicher 13 gespeicherten Ladeenergiemenge geladen wird. Dabei ist jedoch die Ausbeute der von der Energiewandlungseinrichtung 5 erzeugten Ladeenergie geringer, da die während der Durchführung der Schritte S4, S5 erzeugte Ladeenergie nicht zum Laden der Batterie 9 verwendet wird. 4 shows a schematic diagram of another motor vehicle 1 , It corresponds to that in the 1 and 2 shown embodiment, but points at the node 19 another switching unit 26 on. By means of this is the energy storage 13 depending on the control by the control device 11 when temporarily storing the charging energy from the battery 9 and while charging the battery 9 from the energy conversion device 5 decoupled. The car 1 can be analogous to the in 3 shown method, wherein in step S2, the control device 11 the further switching unit 26 for decoupling the energy storage 13 from the battery 9 controls. In step S4, the further switching unit 26 for decoupling the energy storage 13 from the energy conversion device 5 controlled, so that the battery 9 only with the energy storage 13 stored charge energy amount is loaded. However, the yield is that of the energy conversion device 5 Charge energy generated lower, since the charging energy generated during the execution of steps S4, S5 not to charge the battery 9 is used.

Im Rahmen eines weiteren Ausführungsbeispiels des Kraftfahrzeugs 1 mit der weiteren Schalteinheit 26 kann auch auf den ersten Gleichspannungswandler 16 verzichtet werden, wobei der Energiespeicher 13 unmittelbar mit der weiteren Schalteinheit 26 verbunden ist. Dadurch kann der Schaltungsaufwand der Ladeeinrichtung 8 reduziert werden. Bei der Durchführung des Verfahrens entfallen zudem die entsprechenden Maßnahmen zur Ansteuerung des ersten Gleichspannungswandlers 16. In the context of another embodiment of the motor vehicle 1 with the further switching unit 26 can also be on the first DC-DC converter 16 be omitted, the energy storage 13 directly with the other switching unit 26 connected is. As a result, the circuit complexity of the charging device 8th be reduced. In carrying out the method also eliminates the corresponding measures for controlling the first DC-DC converter 16 ,

Claims (14)

Verfahren zum Laden einer Batterie (9) eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend eine elektrische Ladeenergie erzeugende solarelektrische und/oder thermoelektrische Energiewandlungseinrichtung (5), eine Ladeeinrichtung (8), über welche die Batterie (9) mit der Ladeenergie ladbar ist, und einen durch die Batterie (9) versorgbaren, zum zumindest zeitweisen Antrieb des Kraftfahrzeugs (1) vorgesehenen Elektromotor (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Zwischenspeichern der Ladeenergie in der Ladeeinrichtung (8) verschalteter Energiespeicher (13) verwendet wird, wobei bei Erfassung eines Überschreitens eines Schwellwerts durch eine die im Energiespeicher (13) zwischengespeicherte Ladeenergiemenge beschreibende Ladezustandsgröße die Batterie (9) zumindest mit einem Teil der Ladeenergiemenge geladen wird. Method for charging a battery ( 9 ) of a motor vehicle ( 1 ) comprising an electric charging energy generating solar electric and / or thermoelectric energy conversion device ( 5 ), a charging device ( 8th ), over which the battery ( 9 ) is chargeable with the charging energy, and one through the battery ( 9 ), for at least temporarily driving the motor vehicle ( 1 ) provided electric motor ( 3 ), characterized in that a for temporarily storing the charging energy in the charging device ( 8th ) interconnected energy storage ( 13 ) is used, wherein upon detection of an exceeding of a threshold by a in the energy storage ( 13 ) cached charge state quantity describing the battery ( 9 ) is charged at least with a portion of the amount of charge energy. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassung eines Unterschreitens eines unterhalb des ersten Schwellwerts liegenden zweiten Schwellwerts durch die Ladezustandsgröße das Laden der Batterie (9) unterbrochen und die Ladeenergie im Energiespeicher (13) zwischengespeichert wird. A method according to claim 1, characterized in that upon detection of an undershooting of a lying below the first threshold second threshold by the state of charge state charging the battery ( 9 ) and the charging energy in the energy storage ( 13 ) is cached. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie beim Laden mit der im Energiespeicher (13) zwischengespeicherten Ladeenergiemenge zusätzlich mit einer momentan von der Energiewandlungseinrichtung (5) erzeugte Ladeenergie geladen wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the battery when charging with the energy storage ( 13 ) temporarily stored with a current of the energy conversion device ( 5 ) Charging energy is charged. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiewandlungseinrichtung (5) beim Laden mit der im Energiespeicher (13) zwischengespeicherten Ladeenergiemenge von der Batterie (9) entkoppelt wird. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the energy conversion device ( 5 ) when charging with the in the energy storage ( 13 ) cached amount of charge energy from the battery ( 9 ) is decoupled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laden der Batterie (9) nur bei Erfassung eines deaktivierten Betriebszustands einer der Batterie zugeordneten Batteriemanagementeinrichtung (10) erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the charging of the battery ( 9 ) only upon detection of a deactivated operating state of a battery management device associated with the battery ( 10 ) he follows. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Ladeeinrichtung (8) zugehöriger, die Energiewandlungseinrichtung (5) mit dem Energiespeicher (13) koppelnder erster Gleichspannungswandler (16) verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that one of the charging device ( 8th ), the energy conversion device ( 5 ) with the energy store ( 13 ) coupling first DC-DC converter ( 16 ) is used. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein bidirektionaler, zwei ansteuerbare Schalter (22, 23) aufweisender erster Gleichspannungswandler (16) verwendet wird. A method according to claim 6, characterized in that a bidirectional, two controllable switch ( 22 . 23 ) having the first DC-DC converter ( 16 ) is used. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleichspannungswandler (16) beim Laden der Batterie (9) zum Anpassen der Spannung des Energiespeichers (13) an eine von der Energiewandlungseinrichtung (5) bereitgestellte Spannung angesteuert wird. Method according to claim 6 or 7, characterized in that the first DC-DC converter ( 16 ) when charging the battery ( 9 ) for adjusting the voltage of the energy store ( 13 ) to one of the energy conversion equipment ( 5 ) supplied voltage is controlled. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern des ersten Gleichspannungswandlers (16) in Abhängigkeit einer von der Energiewandlungseinrichtung (5) bereitgestellten Spannung und/oder eines durch die Energiewandlungseinrichtung (5) fließenden Stroms erfolgt. A method according to claim 8, characterized in that the driving of the first DC-DC converter ( 16 ) depending on one of the energy conversion device ( 5 ) and / or one provided by the energy conversion device ( 5 ) flowing current takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleichspannungswandler (16) beim Zwischenspeichern der Ladeenergie im Energiespeicher (13) zum Anpassen der von der Energiewandlungseinrichtung (5) bereitgestellten Spannung an eine zum Zwischenspeichern der Ladeenergie erforderliche Spannung angesteuert wird. Method according to one of claims 6 to 9, characterized in that the first DC-DC converter ( 16 ) when temporarily storing the charging energy in the energy store ( 13 ) for adjusting the energy conversion device ( 5 ) voltage is supplied to a voltage required for latching the charging power voltage. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern des ersten Gleichspannungswandlers (16) in Abhängigkeit einer Spannung des Energiespeichers (13) und/oder eines durch den Energiespeicher (13) fließenden Stroms erfolgt. A method according to claim 10, characterized in that the driving of the first DC-DC converter ( 16 ) as a function of a voltage of the energy store ( 13 ) and / or one through the energy storage ( 13 ) flowing current takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Energiewandlungseinrichtung (5) mit der Batterie (9) koppelnder zweiter Gleichspannungswandler (20) verwendet wird, welcher zum Anpassen der von der Energiewandlungseinrichtung (5) bereitgestellten Spannung an eine Ladespannung der Batterie (9) angesteuert wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a the energy conversion device ( 5 ) with the battery ( 9 ) coupling second DC-DC converter ( 20 ) which is used to adapt the energy conversion device ( 5 ) provided voltage to a charging voltage of the battery ( 9 ) is driven. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrostatischer oder elektrochemischer Energiespeicher (13) verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that an electrostatic or electrochemical energy store ( 13 ) is used. Kraftfahrzeug (1) mit einem Bordnetz (2), umfassend eine elektrische Ladeenergie (8) erzeugende solarelektrische und/oder thermoelektrische Energiewandlungseinrichtung (5), eine Ladeeinrichtung (8), eine über die Ladeeinrichtung (8) mit der Ladeenergie ladbare Batterie (9) und einen zum zumindest zeitweisen Antrieb des Kraftfahrzeugs (1) ausgebildeten, durch die Batterie (9) versorgbaren Elektromotor (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (8) einen zum Zwischenspeichern der Ladeenergie verschalteten Energiespeicher (9) umfasst und das Bordnetz (2) eine Steuereinrichtung (11) und eine Schalteinheit (12) aufweist, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind. Motor vehicle ( 1 ) with a vehicle electrical system ( 2 ), comprising an electrical charging energy ( 8th ) generating solar electric and / or thermoelectric energy conversion device ( 5 ), a charging device ( 8th ), one via the charging device ( 8th ) with the charging energy loadable battery ( 9 ) and for at least temporary propulsion of the motor vehicle ( 1 ) trained by the battery ( 9 ) supplyable electric motor ( 3 ), characterized in that the charging device ( 8th ) an energy storage device connected to the buffering of the charging energy ( 9 ) and the on-board network ( 2 ) a control device ( 11 ) and a switching unit ( 12 ), which are designed for carrying out a method according to one of the preceding claims.
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