DE102015220692A1 - Method and control unit for accelerating a charging process of an electrical energy store - Google Patents

Method and control unit for accelerating a charging process of an electrical energy store Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs beschrieben. Der Energiespeicher wird über ein Leitungsnetz des Fahrzeugs geladen. Dabei kann der Energiespeicher durch eine Kühleinheit während eines Ladevorgangs gekühlt werden, wobei die Kühleinheit mit dem Leitungsnetz gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst, in einer ersten Phase des Ladevorgangs, das Laden des Energiespeichers mit aktivierter Kühleinheit bis eine Spannung an dem Energiespeicher eine erste Spannungsgrenze erreicht. Desweiteren umfasst das Verfahren, in einer anschließenden zweiten Phase des Ladevorgangs, das Laden des Energiespeichers mit deaktivierter Kühleinheit bis die Spannung an dem Energiespeicher eine zweite Spannungsgrenze erreicht. Dabei ist die zweite Spannungsgrenze höher ist als die erste Spannungsgrenze.A method for charging an energy storage device of a vehicle is described. The energy storage is charged via a network of the vehicle. In this case, the energy storage can be cooled by a cooling unit during a charging process, wherein the cooling unit is coupled to the line network. In a first phase of the charging process, the method comprises charging the energy store with the cooling unit activated until a voltage at the energy store reaches a first voltage limit. Furthermore, the method comprises, in a subsequent second phase of the charging process, charging the energy store with the cooling unit deactivated until the voltage at the energy store reaches a second voltage limit. The second voltage limit is higher than the first voltage limit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit zur Reduzierung der Ladezeit für das Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs.The invention relates to a method and a corresponding control unit for reducing the charging time for charging an electrical energy storage device of a vehicle.

Fahrzeuge mit Elektroantrieb (insbesondere Elektrofahrzeuge oder Plugin-Hybrid Fahrzeuge) umfassen elektrische Energiespeicher (z. B. Batterien), die über eine Ladevorrichtung (des Fahrzeugs oder einer Ladestation) aufgeladen werden können. Zum Aufladen der elektrischen Energiespeicher solcher Elektro- und/oder Hybrid-Fahrzeuge existieren verschiedene konduktive, d. h. kabelgebundene, und/oder induktive Ladetechnologien. Dabei nimmt der Ladevorgang eines elektrischen Energiespeichers typischerweise einen relativ langen Zeitraum in Anspruch.Electric vehicles (especially electric vehicles or plug-in hybrid vehicles) include electrical energy stores (eg, batteries) that can be charged via a charging device (the vehicle or a charging station). For charging the electrical energy storage of such electric and / or hybrid vehicles exist various conductive, d. H. Wired and / or inductive charging technologies. The charging process of an electrical energy storage device typically takes a relatively long time.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit bereitzustellen, durch die das Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs beschleunigt werden kann.The present document deals with the technical problem of providing a method and a corresponding control unit, by means of which the charging of an electric energy storage device of a vehicle can be accelerated.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are u. a. in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs beschrieben. Der Energiespeicher kann eingerichtet sein, elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeugs zu speichern. Insbesondere kann mit der elektrischen Energie aus dem Energiespeicher eine elektrische Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs betrieben werden. Der Energiespeicher umfasst typischerweise eine Vielzahl von Speicherzellen (z. B. LiIonen-basierte Speicherzellen). Der Energiespeicher wird meist als Hochvolt(HV)-Speicher eines Fahrzeugs bezeichnet und kann Nennspannungen bei 300 V und mehr aufweisen.In one aspect, a method for charging an energy storage of a vehicle is described. The energy store can be set up to store electrical energy for driving the vehicle. In particular, with the electrical energy from the energy store, an electric machine for driving the vehicle can be operated. The energy store typically includes a plurality of memory cells (eg, Li ion-based memory cells). The energy store is usually referred to as a high-voltage (HV) memory of a vehicle and may have nominal voltages at 300 V and more.

Der Energiespeicher wird über ein Leitungsnetz des Fahrzeugs geladen. Die zum Laden des Energiespeichers verwendete elektrische Energie wird dabei von einer Fahrzeug-externen Quelle (z. B. von einem Versorgungsnetz) bereitgestellt. Insbesondere kann durch eine Ladevorrichtung elektrische Energie zum Laden des elektrischen Energiespeichers im Leitungsnetz bereitgestellt werden. Die Ladevorrichtung kann dabei z. B. einen AC/DC-Wandler des Fahrzeugs umfassen, der eingerichtet ist, einen Wechselstrom (z. B. aus einem Versorgungsnetz) in einen Gleichstrom zum Laden des elektrischen Energiespeichers zu wandeln. Ein solcher AC/DC-Wandler wird typischerweise bei einem sogenannten AC-Ladevorgang verwendet, bei dem ein Ladekabel eines Fahrzeugs an ein AC-Versorgungsnetz (z. B. an ein Drehstromnetz) angeschlossen wird. Alternativ kann die Ladevorrichtung eine Fahrzeug-externe Ladestation umfassen, die eingerichtet ist, einen Gleichstrom zum Laden des elektrischen Energiespeichers bereitzustellen (für einen sogenannten DC-Ladevorgang).The energy storage is charged via a network of the vehicle. The electrical energy used to charge the energy storage device is thereby provided by a vehicle-external source (eg from a supply network). In particular, electrical energy can be made available for charging the electrical energy store in the line network by means of a charging device. The charging device can be z. Example, an AC / DC converter of the vehicle, which is adapted to convert an alternating current (eg., From a supply network) into a direct current for charging the electrical energy storage. Such an AC / DC converter is typically used in a so-called AC charging process, in which a charging cable of a vehicle is connected to an AC supply network (eg to a three-phase network). Alternatively, the charging device may comprise a vehicle-external charging station, which is set up to provide a direct current for charging the electrical energy store (for a so-called DC charging process).

Der Energiespeicher kann durch eine elektrische Kühleinheit während eines Ladevorgangs gekühlt werden. Insbesondere kann durch eine Kühleinheit bewirkt werden, dass der Energiespeicher während des gesamten Ladevorgangs eine Temperatur aufweist, die einen bestimmten Temperatur-Schwellenwert (in diesem Dokument auch als ein zweiter Temperatur-Schwellenwert bezeichnet) nicht überschreitet. So kann eine Beschädigung des Energiespeichers durch Überhitzen während eines Ladevorgangs vermieden werden. Zu diesem Zweck kann die Kühleinheit eingerichtet sein, Temperaturdaten bezüglich der Temperatur des Energiespeichers zu erfassen und den Energiespeicher in Abhängigkeit von den erfassten Temperaturdaten zu kühlen (z. B. um den Energiespeicher auf eine bestimmte Soll-Temperatur zu kühlen).The energy storage device can be cooled by an electric cooling unit during a charging process. In particular, it can be caused by a cooling unit that the energy store during the entire charging process has a temperature which does not exceed a certain temperature threshold (also referred to in this document as a second temperature threshold). Thus, damage to the energy storage can be avoided by overheating during a charge. For this purpose, the cooling unit can be set up to detect temperature data relating to the temperature of the energy store and to cool the energy store as a function of the detected temperature data (for example in order to cool the energy store to a specific desired temperature).

Die Kühleinheit ist mit dem Leitungsnetz gekoppelt, über das dem Energiespeicher typischerweise elektrische Energie für den Ladevorgang bereitgestellt wird. Insbesondere kann die Kühleinheit mit elektrischer Energie aus dem Leitungsnetz betrieben werden. Es kann somit während des Ladevorgangs elektrische Energie im Leitungsnetz bereitgestellt werden, mit der der Energiespeicher geladen wird und mit der die Kühleinheit (und ggf. weitere Komponenten) betrieben werden. Die Kühleinheit und ggf. weitere Komponenten können dabei derart mit dem Leitungsnetz gekoppelt sein, dass durch den Betrieb der Kühleinheit und ggf. der weiteren Komponenten Spannungsrippel in das Leitungsnetz eingekoppelt werden können. Durch derartige Spannungsrippel könnte je nach aktueller Spannungslage im Leitungsnetz eine Spannung am Energiespeicher bewirkt werden, durch die eine Grenzspannung erreicht oder überschritten wird, die den Energiespeicher schädigen könnte. Die Spannungslage im Leitungsnetz steigt dabei typischerweise während eines Ladevorgangs an (mit steigendem Ladezustand bzw. State of Charge, SOC, des Energiespeichers). Somit steigt die Gefahr für das Überschreiten der Grenzspannung typischerweise mit steigendem Ladezustand des Energiespeichers an.The cooling unit is coupled to the pipeline network, via which the energy store is typically provided with electrical energy for the charging process. In particular, the cooling unit can be operated with electrical energy from the pipeline network. It can thus be provided during the charging electrical energy in the network, with which the energy storage is charged and with the cooling unit (and possibly other components) are operated. The cooling unit and possibly other components can be coupled to the line network in such a way that voltage ripples can be coupled into the line network through the operation of the cooling unit and possibly of the other components. Such a voltage ripple could, depending on the current voltage situation in the line network, cause a voltage on the energy store, by which a limit voltage is reached or exceeded, which could damage the energy store. The voltage level in the line network typically increases during a charging process (with increasing state of charge or SOC, the energy storage device). Thus, the danger of exceeding the threshold voltage typically increases with increasing state of charge of the energy store.

Das Verfahren umfasst, in einer ersten Phase des Ladevorgangs, das Laden des Energiespeichers mit aktivierter Kühleinheit bis eine Spannung an dem Energiespeicher (bzw. eine Spannung im Leitungsnetz, die der Spannung an dem Energiespeicher entsprechen kann) eine erste Spannungsgrenze erreicht. Die erste Spannungsgrenze ist dabei bevorzugt derart bestimmt, dass auch bei einer Netzspannung im Leitungsnetz, die der ersten Spannungsgrenze entspricht, die Wahrscheinlichkeit des Überschreiten der Grenzspannung durch Spannungsrippel der Kühleinheit (und/oder der weiteren Komponenten) kleiner als ein bestimmter, vordefinierter Wahrscheinlichkeits-Schwellenwert (z. B. 5%, 2% oder weniger) ist. So kann in der ersten Phase des Ladevorgangs ein schnelles und sicheres Laden des Energiespeichers bewirkt werden (bis zu einem bestimmten Ladezustand, der mit Netzspannungen bis zu der ersten Spannungsgrenze erreicht werden kann).In a first phase of the charging process, the method comprises charging the energy store with activated cooling unit until a voltage at the energy store (or a voltage in the line network, which can correspond to the voltage at the energy store) reaches a first voltage limit. The first voltage limit is preferably determined such that even at a line voltage in the line network corresponding to the first voltage limit, the likelihood of exceeding the threshold voltage by voltage ripple of the cooling unit (and / or the other components) less than a certain predefined probability threshold (eg 5%, 2% or less ). Thus, in the first phase of the charging process, a fast and safe charging of the energy storage can be effected (up to a certain state of charge, which can be achieved with mains voltages up to the first voltage limit).

Das Verfahren umfasst weiter, in einer anschließenden zweiten Phase des Ladevorgangs, das Laden des Energiespeichers mit deaktivierter Kühleinheit bis die Spannung an dem Energiespeicher (bzw. die Netzspannung im Leitungsnetz, die der Spannung an dem Energiespeicher entsprechen kann) eine zweite Spannungsgrenze erreicht. Dabei ist die zweite Spannungsgrenze höher als die erste Spannungsgrenze. Die Kühleinheit kann dabei mit Erreichen der ersten Spannungsgrenze deaktiviert werden, so dass die Kühleinheit für Spannungen, die größer als die erste Spannungsgrenze und kleiner als die zweite Spannungsgrenze sind, deaktiviert ist.In a subsequent second phase of the charging process, the method further comprises charging the energy store with the cooling unit deactivated until the voltage at the energy store (or the line voltage in the line network, which can correspond to the voltage at the energy store) reaches a second voltage limit. The second voltage limit is higher than the first voltage limit. The cooling unit can be deactivated upon reaching the first voltage limit, so that the cooling unit for voltages which are greater than the first voltage limit and smaller than the second voltage limit, is deactivated.

Die Verwendung einer zweiten, erhöhten, Spannungsgrenze wird insbesondere durch die Deaktivierung der Kühleinheit ermöglicht. Durch die Deaktivierung der Kühleinheit können Spannungsrippel durch die Kühleinheit ausgeschlossen werden, so dass auch bei einer Netzspannung, die bei einer erhöhten zweiten Spannungsgrenze liegt, die Wahrscheinlichkeit des Überschreitens der Grenzspannung unter oder bei dem Wahrscheinlichkeits-Schwellenwert gehalten werden kann.The use of a second, increased, voltage limit is made possible in particular by the deactivation of the cooling unit. By deactivating the cooling unit, voltage ripples can be excluded by the cooling unit, so that even with a mains voltage which is at an increased second voltage limit, the probability of exceeding the threshold voltage can be kept below or at the probability threshold.

Durch die Verwendung einer zweiten Phase mit erhöhten Ladespannungen kann der Ladevorgang beschleunigt werden. Dabei wird durch die Deaktivierung der Kühleinheit weiterhin ein sicheres Laden des Energiespeichers bewirkt. Das Verfahren ermöglicht es somit, in sicherer Weise einen Ladevorgang zu beschleunigen.By using a second phase with increased charging voltages, the charging process can be accelerated. In this case, a safe charging of the energy storage continues to be effected by the deactivation of the cooling unit. The method thus makes it possible to accelerate a charging process in a secure manner.

Das Verfahren kann weiter umfassen, das Abkühlen, mittels der Kühleinheit, des Energiespeichers in der ersten Phase, so dass auch am Ende der zweiten Phase eine Temperatur des Energiespeichers einen vordefinierten Temperatur-Schwellenwert (insbesondere den zweiten Temperatur-Schwellenwert) nicht überschreitet. Mit anderen Worten, es kann während der ersten Phase ein Temperatur-Puffer geschaffen werden (durch ein relativ starkes Kühlen des Energiespeichers auf eine relativ niedrige Temperatur), der dann in der zweiten (ungekühlten) Phase des Ladevorgangs abgebaut werden kann. So kann erreicht werden, dass der Energiespeicher während des gesamten Ladevorgangs eine Temperatur aufweist, die unterhalb eines kritischen (zweiten) Temperatur-Schwellenwerts liegt.The method may further include cooling, by means of the cooling unit, the energy store in the first phase, so that even at the end of the second phase, a temperature of the energy store does not exceed a predefined temperature threshold (in particular the second temperature threshold). In other words, during the first phase, a temperature buffer can be created (by relatively strongly cooling the energy store to a relatively low temperature) that can then be dissipated in the second (uncooled) phase of the charging process. It can thus be achieved that the energy store has a temperature which is below a critical (second) temperature threshold value during the entire charging process.

Insbesondere kann das Verfahren umfassen, das Kühlen des Energiespeichers in der ersten Phase, so dass der Energiespeicher am Ende der ersten Phase eine Temperatur aufweist, die kleiner als oder gleich wie ein erster Temperatur-Schwellenwert ist. Der erste Temperatur-Schwellenwert liegt dabei unterhalb von dem zweiten (kritischen) Temperatur-Schwellenwert. Die Differenz aus dem ersten und dem zweiten Temperatur-Schwellenwert kann als Temperatur-Puffer betrachtet werden. Der erste Temperatur-Schwellenwert kann von einer Menge an elektrischer Energie abhängen, die dem Energiespeicher in der zweiten Phase zugeführt wird. Alternativ oder ergänzend kann der erste Temperatur-Schwellenwert von einer Gesamtdauer der zweiten Phase abhängen. Alternativ oder ergänzend kann der erste Temperatur-Schwellenwert von dem zweiten Temperatur-Schwellenwert abhängen. Dabei kann der zweite Temperatur-Schwellenwert eine Temperatur des Energiespeichers anzeigen, die bei einem Ladevorgang nicht überschritten werden sollte (um ein schädliches Überhitzen des Energiespeichers zu vermeiden. Somit kann durch ein vorausschauendes „Unterkühlen” des Energiespeichers in der ersten Phase des Ladevorgangs ein sicheres (und beschleunigtes) Laden des Energiespeichers in der zweiten Phase des Ladevorgangs bewirkt werden.In particular, the method may include cooling the energy store in the first phase so that the energy store at the end of the first phase has a temperature that is less than or equal to a first temperature threshold. The first temperature threshold is below the second (critical) temperature threshold. The difference between the first and second temperature thresholds may be considered as a temperature buffer. The first temperature threshold may depend on an amount of electrical energy supplied to the energy store in the second phase. Alternatively or additionally, the first temperature threshold may depend on a total duration of the second phase. Alternatively or additionally, the first temperature threshold may depend on the second temperature threshold. The second temperature threshold may indicate a temperature of the energy store that should not be exceeded during charging (to avoid harmful overheating of the energy store.) Thus, by anticipating "undercooling" the energy store in the first phase of the charging process, a secure ( and accelerated) charging of the energy storage in the second phase of the charging process are effected.

In der ersten Phase kann der Energiespeicher mit einem konstanten Ladestrom geladen werden. Desweiteren kann auch in der zweiten Phase der Energiespeicher bis Erreichen der zweiten Spannungsgrenze mit einem konstanten Ladestrom geladen werden. So kann ein Zeit-effizienter Ladevorgang bis zu einem bestimmten Ladezustand bzw. SOC (von z. B. 90%) ermöglicht werden. Desweiteren kann in der zweiten Phase der Energiespeicher ab Erreichen der zweiten Spannungsgrenze mit einer konstanten Spannung (insbesondere mit einer Spannung, die der zweiten Spannungsgrenze entspricht) geladen wird. Dabei sinkt typischerweise der Ladestrom ab (im Vergleich zu einem zuvor verwendeten konstanten Ladestrom). Durch das Laden mit einer konstanten Spannung kann ein maximal möglicher Ladezustand (insbesondere ein SOC von 100%) des Energiespeichers erreicht werden.In the first phase of the energy storage can be charged with a constant charging current. Furthermore, even in the second phase of the energy storage can be charged until reaching the second voltage limit with a constant charging current. This allows a time-efficient charging process up to a certain state of charge or SOC (of eg 90%). Furthermore, in the second phase of the energy storage from reaching the second voltage limit with a constant voltage (in particular with a voltage corresponding to the second voltage limit) is loaded. Typically, the charging current decreases (in comparison to a previously used constant charging current). By charging with a constant voltage, a maximum possible state of charge (in particular a SOC of 100%) of the energy store can be achieved.

Die Ladevorrichtung kann eingerichtet sein und entsprechend angesteuert werden, um elektrische Energie im Leitungsnetz mit einer geregelten (konstanten) Spannung und/oder mit einer geregelten (konstanten) Stromstärke bereitzustellen.The charging device can be set up and controlled accordingly to provide electrical energy in the network with a regulated (constant) voltage and / or with a regulated (constant) current.

In der zweiten Phase können neben der Kühleinheit ein oder mehrere weitere Komponenten deaktiviert werden, die mit dem Leitungsnetz gekoppelt sind. Insbesondere können alle an das Leitungsnetz gekoppelte elektrische Verbraucher bzw. Komponenten in der zweiten Phase des Ladevorgangs deaktiviert werden. Beispielhafte weitere Komponenten sind ein Gleichspannungswandler (zur Versorgung eines Niedervolt(NV)-Bordnetzes, ein Inverter und/oder ein Durchlauferhitzer. Durch die Deaktivierung weiterer Komponenten wird die Verwendung einer weiter erhöhten zweiten Spannungsgrenze ermöglicht. Somit kann der Ladevorgang weiter beschleunigt werden.In the second phase, in addition to the cooling unit one or more further components can be deactivated, which are coupled to the pipeline network. In particular, everyone can go to the Line network coupled electrical consumers or components in the second phase of the charging process are disabled. Exemplary further components are a DC-DC converter (for supplying a low-voltage (NV) on-board network, an inverter and / or a flow heater.) By deactivating further components, the use of a further increased second voltage limit is made possible.

Das Verfahren kann weiter umfassen, in einer anschließenden dritten Phase, das Laden eines weiteren Energiespeichers des Fahrzeugs über den Gleichspannungswandler, der mit dem Leitungsnetz gekoppelt ist. In der dritten Phase kann ggf. der Energiespeicher (mittels ein oder mehrere Schalter oder Relais oder Schütze) von dem Leitungsnetz entkoppelt werden, um ein Überschreiten der Grenzspannung zu vermeiden. Desweiteren kann die Kühleinheit (und ggf. weitere Komponenten) wieder aktiviert werden, um die Temperatur des Energiespeichers zu reduzierten. Der weitere Energiespeicher kann eine andere Nennspannung, insbesondere eine geringere Nennspannung (z. B. 12 V bzw. 14 V), aufweist als der Energiespeicher. Es kann somit in der dritten Phase der Ladevorgang des Fahrzeugs abgeschlossen werden.The method may further include, in a subsequent third phase, charging a further energy store of the vehicle via the DC-DC converter coupled to the line network. In the third phase, if appropriate, the energy store (by means of one or more switches or relays or contactors) can be decoupled from the line network in order to avoid exceeding the limit voltage. Furthermore, the cooling unit (and possibly other components) can be reactivated to reduce the temperature of the energy storage. The further energy store can have a different nominal voltage, in particular a lower rated voltage (eg 12 V or 14 V), than the energy store. It can thus be completed in the third phase of the charging of the vehicle.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Lade-Steuereinheit zur Steuerung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs beschrieben. Der Energiespeicher wird dabei über ein Leitungsnetz des Fahrzeugs von extern geladen. Desweiteren wird der Energiespeicher durch eine elektrische Kühleinheit während des Ladevorgangs gekühlt, wobei die Kühleinheit mit dem Leitungsnetz gekoppelt ist. Die Lade-Steuereinheit ist eingerichtet, in einer ersten Phase des Ladevorgangs, den Energiespeicher mit aktivierter Kühleinheit zu laden, bis eine Spannung an dem Energiespeicher eine erste Spannungsgrenze erreicht. Außerdem ist die Lade-Steuereinheit eingerichtet, in einer anschließenden zweiten Phase des Ladevorgangs, den Energiespeicher mit deaktivierter Kühleinheit zu laden, bis die Spannung an dem Energiespeicher eine zweite Spannungsgrenze erreicht. Dabei ist die zweite Spannungsgrenze höher ist als die erste Spannungsgrenze.According to a further aspect, a charging control unit for controlling a charging process of an electrical energy storage device of a vehicle is described. The energy storage is thereby charged externally via a network of the vehicle. Furthermore, the energy storage is cooled by an electric cooling unit during the charging process, wherein the cooling unit is coupled to the pipeline network. The charging control unit is set up, in a first phase of the charging process, to charge the energy store with the cooling unit activated until a voltage at the energy store reaches a first voltage limit. In addition, the charging control unit is set up to charge the energy store with the cooling unit deactivated in a subsequent second phase of the charging process, until the voltage at the energy store reaches a second voltage limit. The second voltage limit is higher than the first voltage limit.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z. B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Lade-Steuereinheit umfasst. Das Fahrzeug umfasst dabei einen elektrischen Antrieb.According to a further aspect, a vehicle (in particular a road motor vehicle, for example a passenger car, a truck or a motorbike) is described which comprises the charging control unit described in this document. The vehicle includes an electric drive.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a software (SW) program is described. The SW program can be set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a storage medium is described. The storage medium may include a SW program that is set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigenFurthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. Show

1a ein beispielhaftes System zum Laden eines Fahrzeugs; 1a an exemplary system for loading a vehicle;

1b beispielhafte Komponenten eines elektrischen HV-Bordnetzes eines Fahrzeugs; 1b exemplary components of an electrical HV vehicle electrical system of a vehicle;

2 beispielhafte Spannungs-, Strom- und Temperaturverläufe während eines Ladevorgangs; und 2 exemplary voltage, current and temperature characteristics during a charging process; and

3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs. 3 a flowchart of an exemplary method for charging an electrical energy storage of a vehicle.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit dem beschleunigten Laden des elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs. 1a zeigt in diesem Zusammenhang ein Blockdiagram eines beispielhaften Ladesystems 100 mit einer Ladestation 110 und einem Fahrzeug 120. Das Fahrzeug 120 umfasst einen elektrischen Energiespeicher 122, der mit elektrischer Energie aus der Ladestation 110 aufgeladen werden kann. Das Fahrzeug 120 umfasst eine Ladedose 121 an der ein entsprechender Stecker 111 eines Ladekabels 112 angesteckt werden kann. Die Ladedose 121 und der Stecker 111 bilden ein Stecksystem. Das Ladekabel 112 kann fest mit der Ladestation 110 verbunden sein (wie dargestellt). Andererseits kann das Ladekabel 112 über eine Steckverbindung mit der Ladestation 110 verbunden sein (z. B. beim sogenannten AC-Laden).As stated above, the present document is concerned with the accelerated charging of the electrical energy storage of a vehicle. 1a shows in this context a block diagram of an exemplary charging system 100 with a charging station 110 and a vehicle 120 , The vehicle 120 includes an electrical energy storage 122 using electrical energy from the charging station 110 can be charged. The vehicle 120 includes a charging socket 121 at the appropriate plug 111 a charging cable 112 can be infected. The charging socket 121 and the plug 111 form a plug-in system. The charging cable 112 can firmly with the charging station 110 be connected (as shown). On the other hand, the charging cable 112 via a plug connection with the charging station 110 be connected (eg in the so-called AC charging).

Das Fahrzeug 120 umfasst eine Lade-Steuereinheit 123, die eingerichtet ist, einen Ladevorgang an der Ladestation 110 zu steuern. Zu diesem Zweck kann die Lade-Steuereinheit 123 des Fahrzeugs 120 eingerichtet sein, mit der Ladestation 110 gemäß einem vordefinierten Kommunikations-Protokoll zu kommunizieren.The vehicle 120 includes a charging control unit 123 that is set up to charge at the charging station 110 to control. For this purpose, the charging control unit 123 of the vehicle 120 be set up with the charging station 110 to communicate according to a predefined communication protocol.

1b zeigt weitere Details eines Hochvolt(HV)-Bordnetzes eines Fahrzeugs 120. In dem dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeug 120 einen AC/DC-Wandler 125 der eingerichtet ist, einen Wechselstrom aus der Ladestation 110 in einen Gleichstrom für das HV-Bordnetz zu wandeln. Dabei kann der Wandler 125 eingerichtet sein, einen bestimmten, konstanten Gleichstrom zum Laden des elektrischen Energiespeichers 122 bereitzustellen. Alternativ oder ergänzend kann der Wandler 125 eingerichtet sein, einen Gleichstrom mit einer konstanten Spannung bereitzustellen. Mit anderen Worten, der Wandler 125 kann auf einen bestimmten Ausgangsstrom und/oder auf eine bestimmte Ausgangsspannung geregelt sein. Bei dem in 1b dargestellten Beispiel erfolgt ein AC-Laden des elektrischen Energiespeichers 122, da über das Ladekabel 112 ein Wechselstrom fließt. Im Falle des DC-Ladens ist der AC/DC-Wandler 125 typischerweise in der Ladestation 110 angeordnet und kann einen geregelten Ladestrom und/oder einen Ladestrom mit einer geregelten Ladespannung über das Ladekabel 112 bereitstellen. Die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte sind sowohl auf AC-Laden als auch auf DC-Laden anwendbar. 1b shows further details of a high voltage (HV) vehicle electrical system 120 , In the illustrated example, the vehicle includes 120 an AC / DC converter 125 which is set up, an alternating current from the charging station 110 to convert into a direct current for the HV electrical system. In this case, the converter 125 be set up a certain, constant DC to charge the electrical energy storage 122 provide. Alternatively or additionally, the converter 125 be configured to provide a DC with a constant voltage. In other words, the converter 125 can be regulated to a certain output current and / or to a certain output voltage. At the in 1b Example shown is an AC charging the electrical energy storage 122 because of the charging cable 112 an alternating current flows. In the case of DC charging is the AC / DC converter 125 typically in the charging station 110 arranged and may have a regulated charging current and / or a charging current with a regulated charging voltage via the charging cable 112 provide. The aspects described in this document are applicable to both AC charging and DC charging.

Der Wandler 125 ist über ein Leitungsnetz 129 mit dem elektrischen Energiespeicher 122 verbunden. An dem Leitungsnetz 129 sind typischerweise weitere Verbraucher 126, 127, 128 angeschlossen. Beispielhafte Verbraucher sind: ein DC/DC-Wandler 126 zu Versorgung eines Niedervolt(NV)-Bordnetzes des Fahrzeugs 120 (insbesondere eines 12/14 V Bordnetzes), ein Inverter 127 zur Generierung eines Drehstroms zum Antrieb einer elektrischen Antriebsmaschine des Fahrzeugs 120, ein Durchlauferhitzer zur Generierung von Wärmeenergie und/oder ein Kältemittelverdichter/eine Kühleinheit 128 zur Kühlung, insbesondere zur Kühlung des elektrischen Energiespeichers 122.The converter 125 is via a pipeline network 129 with the electrical energy storage 122 connected. On the pipeline network 129 are typically more consumers 126 . 127 . 128 connected. Exemplary consumers are: a DC / DC converter 126 to supply a low-voltage (NV) on-board network of the vehicle 120 (especially a 12/14 V electrical system), an inverter 127 for generating a three-phase current for driving an electric drive machine of the vehicle 120 , a continuous flow heater for generating heat energy and / or a refrigerant compressor / a cooling unit 128 for cooling, in particular for cooling the electrical energy storage 122 ,

Zum Laden kann der Energiespeicher 122 bis Erreichen einer Spannungsgrenze mit einem maximal zulässigen Strom geladen werden. Anschließend kann der Energiespeicher 122 mit konstanter Spannung weitergeladen werden. Das Laden mit konstanter Spannung ist dabei relativ langsam, so dass sich eine relativ lange Gesamtladezeit ergibt (insbesondere zum Erreichen von Ladezuständen, d. h. State of Charges (SOC), von 80% und mehr).For charging, the energy storage 122 are charged to a maximum allowable current until a voltage limit is reached. Subsequently, the energy storage 122 be charged with constant voltage. The charging with constant voltage is relatively slow, resulting in a relatively long total charging time (in particular for reaching charging states, ie, state of charges (SOC), of 80% or more).

Die Spannungsgrenze, bis zu der mit einem konstanten Strom (insbesondere mit einem maximal zulässigen Ladestrom) geladen wird, ist dabei eine Sicherheitsgrenze, die derart ausgelegt ist, dass auch bei Auftritt von Spannungsrippeln auf dem Leitungsnetz 129 eine Beschädigung des elektrischen Energiespeichers 122 vermieden werden kann. Da am Leitungsnetz 129 eine Vielzahl von Komponenten 126, 127, 128 angeschlossen sind, durch die ein Rippel generiert werden könnte, wird die Spannungsgrenze typischerweise relativ niedrig angesetzt, um in zuverlässiger Weise eine Beschädigung des elektrischen Energiespeichers 122 ausschließen zu können.The voltage limit up to which a constant current is charged (in particular with a maximum permissible charging current) is a safety limit which is designed in such a way that even when voltage ripples occur on the line network 129 Damage to the electrical energy storage 122 can be avoided. Because the line network 129 a variety of components 126 . 127 . 128 are connected by which a ripple could be generated, the voltage limit is typically set relatively low to reliably damage the electrical energy storage 122 to be able to exclude.

Insbesondere ist während des Ladevorgangs typischerweise eine Kühleinheit 128 aktiviert, um den elektrischen Energiespeicher 122 während des Ladevorgangs zu kühlen und um so ein Überschreiten der zulässigen Maximaltemperatur des elektrischen Energiespeichers 122 zu verhindern. Durch die Kühleinheit 128 können andererseits Spannungsrippel im Leitungsnetz 129 verursacht werden, die je nach aktueller Spannungslage im Leitungsnetz 129 zu einer schädigenden Spannungsüberhöhung am Energiespeicher 122 führen können. Um das zu vermeiden, muss bei aktiver Kühleinheit 128 die Spannungsgrenze, bis zu der mit einem konstanten Strom geladen wird, reduziert werden. Dies gilt in analoger Weise für andere Komponenten 126, 127, die an dem Leitungsnetz 129 angeschlossen sind und die durch Spannungsrippel eine Spannungsüberhöhung am Energiespeicher 122 bewirken können.In particular, during the charging process is typically a cooling unit 128 activated to the electrical energy storage 122 to cool during the charging process and thus to exceed the maximum permissible temperature of the electrical energy storage 122 to prevent. Through the cooling unit 128 On the other hand, voltage ripples in the line network 129 be caused, depending on the current voltage in the mains 129 to a damaging voltage increase in the energy storage 122 being able to lead. To avoid this, must be active with cooling unit 128 the voltage limit, to which is charged with a constant current can be reduced. This applies analogously to other components 126 . 127 connected to the mains 129 are connected and the voltage ripple voltage overshoot the energy storage 122 can effect.

Die Verwendung einer relativ niedrigen Spannungsgrenze führt dazu, dass der Energiespeicher 122 für einen relativ langen Zeitraum mit einer konstanten Spannung (d. h. insbesondere mit einer Spannung, die der Spannungsgrenze entspricht) und daher mit relativ niedrigen Ladeströmen geladen werden muss. Typischerweise wird in diesem Zeitraum ca. 20% zusätzliche Energie in den Energiespeicher 122 geladen. Der dafür erforderliche Zeitraum entspricht aber in etwa dem Zeitraum, der für das Laden bis zu der Spannungsgrenze erforderlich ist und bei dem ca. 80% der Energie in den Energiespeicher 122 geladen wird.The use of a relatively low voltage limit causes the energy storage 122 for a relatively long period of time with a constant voltage (ie, in particular with a voltage corresponding to the voltage limit) and therefore must be charged with relatively low charging currents. Typically, during this period, about 20% additional energy is in the energy storage 122 loaded. However, the period required for this corresponds approximately to the period required for charging up to the voltage limit and approximately 80% of the energy in the energy storage 122 is loaded.

Die Spannungsgrenze, bis zu der mit einem konstanten Strom geladen wird, kann erhöht werden, wenn ein oder mehrere der weitern, am Leitungsnetz 129 angeschlossenen, Komponenten 126, 127, 128 zumindest zeitweise deaktiviert werden. Durch die Deaktivierung einer Komponente 126, 127, 128 kann das Einkoppeln von Spannungsrippeln durch diese Komponente 126, 127, 128 ausgeschlossen werden, so dass für diese Komponente 126, 127, 128 keine Sicherheits-Marge bei der Spannungsgrenze vorgesehen werden muss. Andererseits ist während des Ladevorgangs typischerweise eine Temperierung des elektrischen Energiespeichers 122 erforderlich, um zu vermeiden, dass der Energiespeicher 122 während des Ladevorgangs eine vorgegebene Temperatur-Obergrenze überschreitet.The voltage limit, up to which a constant current is charged, can be increased if one or more of the further, on the line network 129 connected, components 126 . 127 . 128 be disabled at least temporarily. By disabling a component 126 . 127 . 128 can be the coupling of voltage ripples through this component 126 . 127 . 128 be excluded, so for this component 126 . 127 . 128 no safety margin must be provided at the voltage limit. On the other hand, during charging is typically a Temperature control of the electrical energy storage 122 necessary to avoid the energy storage 122 during the charging process exceeds a predetermined upper temperature limit.

Die o. g. Anforderungen können durch einen Ladevorgang mit unterschiedlichen Phasen 241, 242, 243 erfüllt werden (siehe 2), wobei die Phasen 241, 242, 243 zu aufeinanderfolgenden Zeiten 204 durchlaufen werden. Der in 2 dargestellte Ladevorgang umfasst eine erste Phase 241, bei der der Energiespeicher 122 bis zum Erreichen einer ersten Spannungsgrenze 211 mit konstantem Strom 202 (insbesondere mit dem maximal zulässigen Ladestrom) geladen wird. Dabei steigt die Spannung 201 im Leitungsnetz 129 bzw. an dem Energiespeicher 122 kontinuierlich an. In der ersten Phase 241 können die weiteren Komponenten 126, 127, 128 (und insbesondere die Kühleinheit 128) aktiv sein, da Spannungsripple im Zusammenspiel mit der relativ niedrigen Netzspannung 201 keine Spannungsüberhöhung am Energiespeicher 122 bewirken können.The above requirements can be met by charging with different phases 241 . 242 . 243 be fulfilled (see 2 ), the phases 241 . 242 . 243 at successive times 204 to go through. The in 2 Charging shown includes a first phase 241 in which the energy store 122 until reaching a first voltage limit 211 with constant current 202 (in particular with the maximum permissible charging current) is charged. The tension increases 201 in the network 129 or at the energy storage 122 continuously on. In the first phase 241 can the other components 126 . 127 . 128 (And in particular the cooling unit 128 ) be active because voltage ripple in conjunction with the relatively low line voltage 201 no voltage increase on the energy storage 122 can effect.

Die Kühleinheit 128 kann in der ersten Phase 241 dazu verwendet werden, die Temperatur 203 des Energiespeichers 122 zu steuern bzw. zu regeln. Insbesondere kann während der ersten Phase 241 ein Temperatur-Puffer gebildet werden, der in einer nachfolgenden zweiten Phase 242 wieder abgebaut werden kann. Mit anderen Worten kann während der ersten Phase 241 die Temperatur 203 des Energiespeichers 122 auf bzw. unter einen ersten Temperatur-Schwellenwert 231 abgekühlt werden, so dass ein Temperatur-Puffer geschaffen wird, der in einer anschließenden zweiten Phase 242 abgebaut werden kann, ohne dass dabei ein zweiter Temperatur-Schwellenwert 232 (bei dem es zu einer Schädigung des Energiespeichers 122 kommen könnte) überschritten wird.The cooling unit 128 can in the first phase 241 be used to the temperature 203 of the energy store 122 to control or regulate. In particular, during the first phase 241 a temperature buffer may be formed in a subsequent second phase 242 can be dismantled again. In other words, during the first phase 241 the temperature 203 of the energy store 122 at or below a first temperature threshold 231 be cooled so that a temperature buffer is created, which in a subsequent second phase 242 can be degraded without causing a second temperature threshold 232 (which leads to damage to the energy storage 122 could come) is exceeded.

Bei Erreichen der ersten Spannungsgrenze 211 kann die zweite Phase 242 des Ladevorgangs initiiert werden. Dazu kann insbesondere die Kühleinheit 128 und ggf. noch weitere ein oder mehrere Komponenten 126, 127 des Fahrzeugs 120 deaktiviert werden. Durch das Deaktivierung von ein oder mehreren Komponenten 126, 127, 128 können Spannungsrippel durch diese Komponenten 126, 127, 128 ausgeschlossen werden, so dass ohne Risiko ein Laden mit konstanten Strom 202 (z. B. mit dem maximal zulässigen Ladestrom) bis zu einer zweiten Spannungsgrenze 212 möglich ist, die höher liegt als die erste Spannungsgrenze 211.When the first voltage limit is reached 211 can the second phase 242 to be initiated during the loading process. For this purpose, in particular the cooling unit 128 and possibly further one or more components 126 . 127 of the vehicle 120 be deactivated. By disabling one or more components 126 . 127 . 128 can stress ripples through these components 126 . 127 . 128 be ruled out, so without risk charging with constant current 202 (eg with the maximum permissible charging current) up to a second voltage limit 212 is possible, which is higher than the first voltage limit 211 ,

In der zweiten Phase 242 wird somit insbesondere mit einer deaktivierten Kühleinheit 128 geladen, was typischerweise dazu führt, dass die Temperatur 203 des Energiespeichers 122 ansteigt. Dabei kann jedoch gewährleistet werden (durch die Dauer der zweiten Phase 242 und/oder durch den vorhergehenden Aufbau eines Temperatur-Puffers), dass der zweite Temperatur-Schwellenwert 232 nicht überschritten wird.In the second phase 242 is thus in particular with a deactivated cooling unit 128 charged, which typically causes the temperature 203 of the energy store 122 increases. However, this can be ensured (by the duration of the second phase 242 and / or by the previous construction of a temperature buffer) that the second temperature threshold 232 is not exceeded.

Mit Erreichen der zweiten Spannungsgrenze 212 kann auf ein Laden mit konstanter Ladespannung 201 (und mit variablem Ladestrom 202) umgeschaltet werden, um den Ladezustand des Energiespeichers 122 auf (möglichst) 100% SOC zu erhöhen. Dabei sinkt typischerweise der Ladestrom 202 ab, so dass sich der Anstieg der Temperatur 203 des Energiespeichers 122 verlangsamt (siehe 2).With reaching the second voltage limit 212 can be on a store with constant charging voltage 201 (and with variable charging current 202 ) are switched to the state of charge of the energy storage 122 to increase (if possible) 100% SOC. This typically reduces the charging current 202 off, so that the rise in temperature 203 of the energy store 122 slows down (see 2 ).

In einer anschließenden dritten Phase 243 (nach Abschluss des Ladevorgangs des Energiespeichers 122) können die ein oder mehreren Komponenten 126, 127, 128 (insbesondere die Kühleinheit 128) wieder aktiviert werden. So kann der Energiespeicher 122 wieder gekühlt werden. Desweiteren kann im Leistungsnetz 129 Strom 202 bereitgestellt werden, um z. B. einen NV-Energiespeicher des Fahrzeugs 120 über den DC/DC-Wandler (d. h. über den Gleichspannungswandler) 126 zu laden. In der dritten Phase 243 kann der Energiespeicher 122 von dem Leitungsnetz 127 entkoppelt sein.In a subsequent third phase 243 (after completion of the charging process of the energy storage 122 ) may contain one or more components 126 . 127 . 128 (in particular the cooling unit 128 ) are activated again. So can the energy storage 122 be cooled again. Furthermore, in the power network 129 electricity 202 be provided to z. B. a NV energy storage of the vehicle 120 via the DC / DC converter (ie via the DC-DC converter) 126 to load. In the third phase 243 can the energy storage 122 from the pipeline network 127 be decoupled.

Es kann somit ein mehrphasiger Ladevorgang verwendet werden, um den Energiespeicher 122 eines Fahrzeugs 120 zu laden. In einer ersten Phase 241 kann ein Laden mit maximalem Strom erfolgen. Dabei ist die Kühlung 128 aktiv, so dass bis zum Erreichen der ersten Spannungsgrenze 211 ein vordefinierter erster Temperatur-Schwellenwert 231 erreicht oder unterschritten wird. In einer anschließenden zweiten Phase 242, bei Erreichen der ersten Spannungsgrenze 211, können der DC/DC-Wandler 126, die Kühlung 128 und/oder sonstige Verbraucher 127 abgeschaltet werden. Daraufhin kann die Spannungsgrenze zum Laden angehoben werden (auf die zweite Spannungsgrenze 212). Es kann dann weiter mit Maximalstrom geladen werden bis die erhöhte zweite Spannungsgrenze 212 erreicht ist. Desweiteren kann bei der zweiten Spannungsgrenze 212 mit regulierter Netzspannung 201 weitergeladen werden, bis ein maximaler Ladezustand erreicht ist. In einer dritten Phase 243 kann nach Beenden des Ladevorgangs des Energiespeichers 122 der 12 V-Speicher des Fahrzeugs 120 wieder nachgeladen werden. Desweiteren kann die Speicherkühlung 128 den Energiespeicher 122 wieder auf eine gewünschte Temperatur 203 abkühlen.It can thus be used a multi-phase charging to the energy storage 122 of a vehicle 120 to load. In a first phase 241 charging can be done at maximum current. Here is the cooling 128 active, allowing to reach the first voltage limit 211 a predefined first temperature threshold 231 is reached or fallen below. In a subsequent second phase 242 , when the first voltage limit is reached 211 , can the DC / DC converter 126 , the cooling 128 and / or other consumers 127 be switched off. Then the voltage limit for charging can be raised (to the second voltage limit 212 ). It can then continue to be charged at maximum current until the increased second voltage limit 212 is reached. Furthermore, at the second voltage limit 212 with regulated mains voltage 201 be charged until a maximum state of charge is reached. In a third phase 243 can after completion of the charging process of the energy storage 122 the 12 V memory of the vehicle 120 be reloaded again. Furthermore, the storage cooling 128 the energy store 122 back to a desired temperature 203 cooling down.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Laden eines Energiespeichers 122 eines Fahrzeugs 120. Der Energiespeicher 122 wird dabei über ein Leitungsnetz 129 des Fahrzeugs 120 geladen. Desweiteren kann der Energiespeicher 122 durch eine Kühleinheit 128 während eines Ladevorgangs gekühlt werden, um zu vermeiden, dass der Energiespeicher 122 einen vordefinierten zweiten Temperatur-Schwellenwert 232 überschreitet, bei dem es zu einer Beschädigung des Energiespeichers 122 kommen könnte. Die Kühleinheit 128 ist dabei mit dem Leitungsnetz 129 gekoppelt (und wird typischerweise aus dem Leitungsnetz 129 mit elektrischer Energie versorgt), so dass durch den Betrieb der Kühleinheit 128 Spannungsrippel in das Leitungsnetz 129 eingekoppelt werden können. 3 shows a flowchart of an exemplary method 300 for charging an energy store 122 of a vehicle 120 , The energy storage 122 is doing over a pipeline network 129 of the vehicle 120 loaded. Furthermore, the energy storage 122 through a cooling unit 128 be cooled during a charging process to avoid the energy storage 122 a predefined second temperature threshold 232 exceeds, causing damage to the energy storage 122 could come. The cooling unit 128 is with the pipeline network 129 coupled (and is typically from the mains 129 supplied with electrical energy), so that by the operation of the cooling unit 128 Voltage ripple in the pipeline network 129 can be coupled.

Das Verfahren 300 umfasst, in einer ersten Phase 241 des Ladevorgangs, das Laden 301 des Energiespeichers 122 mit aktivierter Kühleinheit 128 bis eine Spannung 201 an dem Energiespeicher 122 eine erste Spannungsgrenze 211 erreicht. Die erste Spannungsgrenze 211 kann dabei derart gewählt werden, dass auch wenn Spannungsrippel durch die Kühleinheit 128 eingekoppelt werden, eine Spannungsgrenze, bei der der Energiespeicher 122 geschädigt werden könnte, nicht überschritten wird.The procedure 300 includes, in a first phase 241 Charging, loading 301 of the energy store 122 with activated cooling unit 128 until a tension 201 at the energy storage 122 a first voltage limit 211 reached. The first voltage limit 211 can be chosen such that even if voltage ripple through the cooling unit 128 be coupled, a voltage limit at which the energy storage 122 could not be exceeded.

Das Verfahren 300 umfasst weiter, in einer anschließenden zweiten Phase 242 des Ladevorgangs, das Laden 302 des Energiespeichers 122 mit deaktivierter Kühleinheit 128 bis die Spannung 201 an dem Energiespeicher 122 eine zweite Spannungsgrenze 212 erreicht. Dabei ist die zweite Spannungsgrenze 212 höher als die erste Spannungsgrenze 211. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass die Kühleinheit 128 in der zweiten Phase 242 deaktiviert ist, und daher keine Spannungsrippel mehr in das Leitungsnetz 129 einkoppeln kann.The procedure 300 includes further, in a subsequent second phase 242 Charging, loading 302 of the energy store 122 with deactivated cooling unit 128 until the tension 201 at the energy storage 122 a second voltage limit 212 reached. Here is the second voltage limit 212 higher than the first voltage limit 211 , This is made possible in particular by the fact that the cooling unit 128 in the second phase 242 is disabled, and therefore no more voltage ripple in the line network 129 can couple.

Durch das beschriebene Verfahren 300 kann die Ladezeit zum Laden des Energiespeichers 122 eines Fahrzeugs 120 deutlich verkürzt werden (insbesondere durch die Verwendung einer zweiten Phase 242). Desweiteren kann die Ladeeffizienz durch kürzere Ladezeit verbessert werden, da das HV-Bordnetz des Fahrzeugs 120 nur für einen verkürzten Zeitraum aktiv ist.By the method described 300 can charge time to charge the energy storage 122 of a vehicle 120 be significantly shortened (in particular by the use of a second phase 242 ). Furthermore, the charging efficiency can be improved by shorter charging time, since the vehicle's HV electrical system 120 only active for a shortened period of time.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

Claims (10)

Verfahren (300) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (122) eines Fahrzeugs (120), wobei der elektrische Energiespeicher (122) über ein Leitungsnetz (129) des Fahrzeugs (120) von extern geladen wird; wobei der elektrische Energiespeicher (122) durch eine elektrische Kühleinheit (128) während eines Ladevorgangs gekühlt werden kann; und wobei die Kühleinheit (128) mit dem Leitungsnetz (129) gekoppelt ist; wobei das Verfahren (300) umfasst, – in einer ersten Phase (241) des Ladevorgangs, Laden (301) des elektrischen Energiespeichers (122) mit aktivierter Kühleinheit (128) bis eine Spannung (201) an dem elektrischen Energiespeicher (122) eine erste Spannungsgrenze (211) erreicht; und – in einer anschließenden zweiten Phase (242) des Ladevorgangs, Laden (302) des elektrischen Energiespeichers (122) mit deaktivierter Kühleinheit (128) bis die Spannung (201) an dem Energiespeicher (122) eine zweite Spannungsgrenze (212) erreicht; wobei die zweite Spannungsgrenze (212) höher ist als die erste Spannungsgrenze (211).Procedure ( 300 ) for charging an electrical energy store ( 122 ) of a vehicle ( 120 ), wherein the electrical energy storage ( 122 ) via a pipeline network ( 129 ) of the vehicle ( 120 ) is charged externally; wherein the electrical energy store ( 122 ) by an electric cooling unit ( 128 ) can be cooled during a charging process; and wherein the cooling unit ( 128 ) with the pipeline network ( 129 ) is coupled; the method ( 300 ), - in a first phase ( 241 ) of charging, charging ( 301 ) of the electrical energy store ( 122 ) with activated cooling unit ( 128 ) until a voltage ( 201 ) on the electrical energy store ( 122 ) a first voltage limit ( 211 ) reached; and - in a subsequent second phase ( 242 ) of charging, charging ( 302 ) of the electrical energy store ( 122 ) with deactivated cooling unit ( 128 ) until the voltage ( 201 ) on the energy store ( 122 ) a second voltage limit ( 212 ) reached; where the second voltage limit ( 212 ) is higher than the first voltage limit ( 211 ). Verfahren (300) gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren (300) umfasst, Abkühlen, mittels der Kühleinheit (128), des elektrischen Energiespeichers (122) in der ersten Phase (241), so dass auch am Ende der zweiten Phase (242) eine Temperatur (203) des Energiespeichers (122) einen vordefinierten Temperatur-Schwellenwert (232) nicht überschreitet.Procedure ( 300 ) according to claim 1, wherein the process ( 300 cooling, by means of the cooling unit ( 128 ), the electrical energy store ( 122 ) in the first phase ( 241 ), so that at the end of the second phase ( 242 ) a temperature ( 203 ) of the energy store ( 122 ) a predefined temperature threshold ( 232 ) does not exceed. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, – das Verfahren (300) umfasst, Kühlen des Energiespeichers (122) in der ersten Phase (241), so dass der elektrische Energiespeicher (122) am Ende der ersten Phase (241) eine Temperatur (203) aufweist, die kleiner als oder gleich wie ein erster Temperatur-Schwellenwert (231) ist; und – der erste Temperatur-Schwellenwert (231) abhängt von ein oder mehreren von: – einer Menge an elektrischer Energie, die dem elektrischen Energiespeicher (122) in der zweiten Phase (242) zugeführt wird; – einer Gesamtdauer der zweiten Phase (242); und/oder – einem zweiten Temperatur-Schwellenwert (232), der eine Temperatur (203) des elektrischen Energiespeichers (122) anzeigt, die bei einem Ladevorgang nicht überschritten werden sollte; wobei der zweite Temperatur-Schwellenwert (232) höher ist als der erste Temperatur-Schwellenwert (231).Procedure ( 300 ) according to one of the preceding claims, - the method ( 300 ), cooling the energy store ( 122 ) in the first phase ( 241 ), so that the electrical energy storage ( 122 ) at the end of the first phase ( 241 ) a temperature ( 203 ) which is less than or equal to a first temperature threshold ( 231 ); and - the first temperature threshold ( 231 ) depends on one or more of: - an amount of electrical energy that is stored in the electrical energy store ( 122 ) in the second phase ( 242 ) is supplied; - a total duration of the second phase ( 242 ); and / or a second temperature threshold ( 232 ), which has a temperature ( 203 ) of the electrical energy store ( 122 ), which should not be exceeded during a charging process; the second temperature threshold ( 232 ) is higher than the first temperature threshold ( 231 ). Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – in der ersten Phase (241) der elektrische Energiespeicher (122) mit einem konstanten Ladestrom (202) geladen wird; – in der zweiten Phase (242) der elektrische Energiespeicher (122) bis Erreichen der zweiten Spannungsgrenze (212) mit einem konstanten Ladestrom (202) geladen wird; und/oder – in der zweiten Phase (242) der elektrische Energiespeicher (122) ab Erreichen der zweiten Spannungsgrenze (212) mit einer konstanten Spannung (201) geladen wird.Procedure ( 300 ) according to one of the preceding claims, wherein - in the first phase ( 241 ) the electrical energy store ( 122 ) with a constant charging current ( 202 ) is loaded; - in the second phase ( 242 ) the electrical energy store ( 122 ) until the second voltage limit ( 212 ) with a constant charging current ( 202 ) is loaded; and / or - in the second phase ( 242 ) the electrical energy store ( 122 ) after reaching the second voltage limit ( 212 ) with a constant voltage ( 201 ) is loaded. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – in der zweiten Phase (242) ein oder mehrere weitere Komponenten (126, 127), die mit dem Leitungsnetz (129) gekoppelt sind, deaktiviert werden; und – die ein oder mehreren weiteren Komponenten (126, 127) insbesondere umfassen: einen Gleichspannungswandler (126), einen Inverter (127) und/oder einen Durchlauferhitzer.Procedure ( 300 ) according to one of the preceding claims, wherein - in the second phase ( 242 ) one or more further components ( 126 . 127 ) connected to the pipeline network ( 129 ) are disabled; and - the one or more other components ( 126 . 127 ) in particular comprise: a DC-DC converter ( 126 ), an inverter ( 127 ) and / or a water heater. Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Verfahren (300) weiter umfasst, in einer anschließenden dritten Phase (243), Laden eines weiteren elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs (120) über einen Gleichspannungswandler (126), der mit dem Leitungsnetz (129) gekoppelt ist; und – der weitere elektrische Energiespeicher eine andere Nennspannung, insbesondere eine geringere Nennspannung, aufweist als der elektrische Energiespeicher (122).Procedure ( 300 ) according to one of the preceding claims, wherein - the method ( 300 ), in a subsequent third phase ( 243 ), Charging a further electrical energy store of the vehicle ( 120 ) via a DC-DC converter ( 126 ) connected to the pipeline network ( 129 ) is coupled; and - the further electrical energy store has a different rated voltage, in particular a lower rated voltage, than the electrical energy store ( 122 ). Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – elektrische Energie zum Laden des elektrischen Energiespeichers (122) durch eine Ladevorrichtung (110, 125) im Leitungsnetz (129) bereitgestellt wird; und – die Ladevorrichtung (110, 125) eingerichtet ist, die elektrische Energie im Leitungsnetz (129) mit einer geregelten Spannung und/oder mit einer geregelten Stromstärke bereitzustellen.Procedure ( 300 ) according to one of the preceding claims, wherein - electrical energy for charging the electrical energy store ( 122 ) by a loading device ( 110 . 125 ) in the pipeline network ( 129 ) provided; and - the loading device ( 110 . 125 ), the electrical energy in the network ( 129 ) with a regulated voltage and / or with a regulated current. Verfahren (300) gemäß Anspruch 7, wobei die Ladevorrichtung (110, 125) umfasst, – einen AC/DC-Wandler (125) des Fahrzeugs (120), der eingerichtet ist, einen Wechselstrom in einen Gleichstrom zum Laden des elektrischen Energiespeichers (122) zu wandeln; oder – eine Fahrzeug-externe Ladestation (110), die eingerichtet ist, einen Gleichstrom zum Laden des elektrischen Energiespeichers (122) bereitzustellen.Procedure ( 300 ) according to claim 7, wherein the loading device ( 110 . 125 ), an AC / DC converter ( 125 ) of the vehicle ( 120 ), which is adapted to convert an alternating current into a direct current for charging the electrical energy store ( 122 ) to transform; or - a vehicle-external charging station ( 110 ), which is set up, a direct current for charging the electrical energy store ( 122 ). Verfahren (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Kühleinheit (128) mit elektrischer Energie aus dem Leitungsnetz (129) betrieben wird; und – die Kühleinheit (128) derart mit dem Leitungsnetz (129) gekoppelt ist, dass durch den Betrieb der Kühleinheit (128) Spannungsrippel in das Leitungsnetz (129) eingekoppelt werden können.Procedure ( 300 ) according to one of the preceding claims, wherein - the cooling unit ( 128 ) with electrical energy from the pipeline network ( 129 ) is operated; and - the cooling unit ( 128 ) in such a way with the pipeline network ( 129 ) is coupled by the operation of the cooling unit ( 128 ) Voltage ripple in the line network ( 129 ) can be coupled. Lade-Steuereinheit (123) zur Steuerung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers (122) eines Fahrzeugs (120); wobei der elektrische Energiespeicher (122) über ein Leitungsnetz (129) des Fahrzeugs (120) von extern geladen wird; wobei der elektrische Energiespeicher (122) durch eine elektrische Kühleinheit (128) während des Ladevorgangs gekühlt werden kann; und wobei die Kühleinheit (128) mit dem Leitungsnetz (129) gekoppelt ist; wobei die Lade-Steuereinheit (123) eingerichtet ist, – in einer ersten Phase (241) des Ladevorgangs, den elektrischen Energiespeicher (122) mit aktivierter Kühleinheit (128) zu laden, bis eine Spannung (201) an dem elektrischen Energiespeicher (122) eine erste Spannungsgrenze (211) erreicht; und – in einer anschließenden zweiten Phase (242) des Ladevorgangs, den elektrischen Energiespeicher (122) mit deaktivierter Kühleinheit (128) zu laden, bis die Spannung (201) an dem elektrischen Energiespeicher (122) eine zweite Spannungsgrenze (212) erreicht; wobei die zweite Spannungsgrenze (212) höher ist als die erste Spannungsgrenze (211).Charging control unit ( 123 ) for controlling a charging process of an electrical energy store ( 122 ) of a vehicle ( 120 ); wherein the electrical energy store ( 122 ) via a pipeline network ( 129 ) of the vehicle ( 120 ) is charged externally; wherein the electrical energy store ( 122 ) by an electric cooling unit ( 128 ) can be cooled during the charging process; and wherein the cooling unit ( 128 ) with the pipeline network ( 129 ) is coupled; the charging control unit ( 123 ), - in a first phase ( 241 ) of the charging process, the electrical energy storage ( 122 ) with activated cooling unit ( 128 ) until a voltage ( 201 ) on the electrical energy store ( 122 ) a first voltage limit ( 211 ) reached; and - in a subsequent second phase ( 242 ) of the charging process, the electrical energy storage ( 122 ) with deactivated cooling unit ( 128 ) until the voltage ( 201 ) on the electrical energy store ( 122 ) a second voltage limit ( 212 ) reached; where the second voltage limit ( 212 ) is higher than the first voltage limit ( 211 ).
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