DE102018128695A1

DE102018128695A1 - Verfahren zum Temperieren eines Hochvoltspeichers mit Berücksichtigung eines ausgewählten Fahrmodus, Vorrichtung sowie Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018128695A1
Application number: DE102018128695.3A
Authority: DE
Inventors: Bernd Nurtsch; Wolfgang Hahn; Paul Miederer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2020-05-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren eines Hochvoltspeichers (3) eines mit einer elektrischen Maschine (2) angetriebenen Fahrzeugs (1), bei welchem für eine Fahrt des Fahrzeugs (1) eine Leistungsanforderung an den Hochvoltspeicher (3) bestimmt wird, in Abhängigkeit von der bestimmten Leistungsanforderung ein Betriebstemperaturbereich für den Hochvoltspeicher (3) bestimmt wird und der Hochvoltspeicher (3) derart temperiert wird, dass eine Temperatur des Hochvoltspeichers (3) in dem bestimmten Betriebstemperaturbereich liegt, wobei ein ausgewählter Fahrmodus für die Fahrt des Fahrzeugs (1) bestimmt wird und die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von dem ausgewählten Fahrmodus bestimmt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren eines Hochvoltspeichers eines mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Fahrzeugs. Bei dem Verfahren wird für eine Fahrt des Fahrzeugs eine Leistungsanforderung an den Hochvoltspeicher bestimmt und in Abhängigkeit von der bestimmten Leistungsanforderung wird ein Betriebstemperaturbereich für den Hochvoltspeicher bestimmt. Darüber hinaus wird der Hochvoltspeicher derart temperiert, dass eine Temperatur des Hochvoltspeichers in dem bestimmten Temperaturbereich liegt. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Temperieren eines Hochvoltspeichers eines mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Fahrzeugs. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung.
Hochvoltspeicher werden üblicherweise zum Speichern von elektrischer Energie in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, wie beispielsweise Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, verwendet. Diese Hochvoltspeicher benötigen für einen optimalen Betrieb je nach Außentemperatur und Arbeitspunkt eine Kühlung und/oder Zusatzheizung der Batteriezellen. Hierzu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass ein Hochvoltspeicher beziehungsweise die einzelnen Batteriezellen, aus denen der Hochvoltspeicher gefertigt ist, mit einer entsprechenden Temperiereinrichtung temperiert wird. Diese Temperiereinrichtung kann sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen des Hochvoltspeichers verwendet werden. Dabei wird der Hochvoltspeicher in einem zuvor definierten Betriebstemperaturbereich temperiert. Dieser Betriebstemperaturbereich ist derart bestimmt, dass einerseits ein möglichst effizienter Betrieb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ermöglicht wird und andererseits eine möglichst geringe Schädigung beziehungsweise Alterung des Hochvoltspeichers bewirkt wird. Dabei werden die Kühl- und Heizniveaus der Batteriezellen aber üblicherweise nicht auf den optimalen Betriebszustand abgestimmt. Die Batteriezellen werden im Fahrbetrieb des Fahrzeugs in dem festen Temperaturfenster beziehungsweise Betriebstemperaturbereich oftmals unabhängig von der Leistungsanforderung betrieben. Dadurch werden sowohl Leistungsals auch Lebensdauereinschränkungen in Kauf genommen.
Hierzu beschreibt die DE 10 2007 045 182 A1 eine Verwendung mindestens einer Fahrzeugbatterie eines Typs, dessen Betriebstemperaturbereich von in der Fahrzeugtechnik auftretendem Temperaturbereich über- und/oder unterschritten wird. Hierbei erfolgt zur Einhaltung der Betriebstemperatur der Fahrzeugbatterie eine Klimatisierung der Fahrzeugbatterie.
Darüber hinaus ist in der DE 10 2013 009 561 A1 offenbart, dass bei einer Traktionsbatterie eine Initiierung einer Bedarfskühlung bei Überschreiten eines Traktionsbatterie-Temperaturschwellenwerts erfolgt. Dabei kann dieser Traktionsbatterie-Temperaturschwellenwert nicht bei einem fest vorgegebenen Wert fixiert sein. Vielmehr kann seine konkrete Lage von den aktuellen Leistungsanforderungen an die Traktionsbatterie abhängen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie ein Hochvoltspeicher eines Fahrzeugs im Betrieb des Fahrzeugs so temperiert werden kann, dass der Hochvoltspeicher effizienter betrieben werden kann und die Alterung reduziert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Vorrichtung sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Temperieren eines Hochvoltspeichers eines mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Fahrzeugs. Hierbei wird für eine Fahrt des Fahrzeugs eine Leistungsanforderung an den Hochvoltspeicher bestimmt. Des Weiteren wird in Abhängigkeit von der bestimmten Leistungsanforderung ein Betriebstemperaturbereich für den Hochvoltspeicher bestimmt. Außerdem wird der Hochvoltspeicher derart temperiert, dass eine Temperatur des Hochvoltspeichers in dem bestimmten Temperaturbereich liegt. Hierbei ist ferner vorgesehen, dass ein ausgewählter Fahrmodus für die Fahrt des Fahrzeugs bestimmt wird und die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von dem ausgewählten Fahrmodus bestimmt wird.
Mithilfe des Verfahrens soll der Hochvoltspeicher beziehungsweise eine Hochvolt-Batterie des Fahrzeugs temperiert werden. Der Hochvoltspeicher kann insbesondere in einem Fahrzeug verwendet werden, um eine elektrische Maschine des Fahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Zudem kann während einer Rekuperation elektrische Energie von der elektrischen Maschine an den Hochvoltspeicher übertragen werden. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Elektrofahrzeug beziehungsweise ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug handeln. Ferner kann das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug, insbesondere ein Plug-in-Hybrid, sein. Der Hochvoltspeicher kann eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassen, welche elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet sein können. Dabei können die Batteriezellen wiederum zu einzelnen Batteriemodulen verbunden sein. Der Hochvoltspeicher beziehungsweise die jeweiligen Batteriezellen können mittels einer Temperiereinrichtung temperiert werden. Diese Temperiereinrichtung dient sowohl zum Kühlen der Batteriezellen als auch zum Heizen der Batteriezellen. Dabei wird die Temperiereinrichtung derart angesteuert, dass die aktuelle Temperatur des Hochvoltspeichers beziehungsweise der Batteriezellen innerhalb eines bestimmten Betriebstemperaturbereichs liegt. Dies beinhaltet zudem, dass der Hochvoltspeicher zunächst ausgehend von einer aktuellen Ausgangstemperatur so temperiert wird, dass die Temperatur des Hochvoltspeicher den Betriebstemperaturbereich erreicht. Im Anschluss daran kann der Hochvoltspeicher derart gekühlt und/oder geheizt werden, dass die Temperatur des Hochvoltspeichers in dem Betriebstemperaturbereich bleibt. Insbesondere kann die Temperatur des Hochvoltspeichers so geregelt werden, dass diese innerhalb des Betriebstemperaturbereichs liegt. Dieser Betriebstemperaturbereich kann beispielsweise auch eine Soll-Betriebstemperatur umfassen, auf welche der Hochvoltspeicher temperiert wird.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leistungsanforderung an den Hochvoltspeicher ermittelt und der Betriebstemperaturbereich wird in Abhängigkeit von dieser Leistungsanforderung bestimmt. Dabei wird die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von einem ausgewählten Fahrmodus für die Fahrt bestimmt. Dieser Fahrmodus beschreibt die Fahrweise des Fahrzeugs während des Betriebs. Beispielsweise kann dieser Fahrmodus einer sportlichen, einer komfortablen oder einer verbrauchsoptimierten Fahrweise zugeordnet sein. Dieser Fahrmodus kann beispielsweise von einem Fahrer vor Fahrtantritt beziehungsweise während der Fahrt ausgewählt werden. Hierbei ist es nun vorgesehen, dass der ausgewählte Fahrmodus erkannt wird und die Leistungsanforderung an den Fahrmodus und somit der Betriebstemperaturbereich angepasst wird. Dies kann im einfachsten Fall bedeuten, dass für die unterschiedlichen Fahrmodi unterschiedliche Betriebstemperaturbereiche vorgesehen sind oder ausgewählt werden. Wenn beispielsweise ein sportlicher Fahrmodus ausgewählt wurde, kann der Betriebstemperaturbereich höher liegen als bei einem komfortablen Fahrmodus. Im höheren Betriebstemperaturbereich bei dem sportlichen Fahrmodus kann die Effizienz des Hochvoltspeichers erhöht werden und somit das Fahrzeug sportlicher bewegt werden. Insbesondere wird der Temperaturbereich so bestimmt, dass eine Alterung des Hochvoltspeichers beziehungsweise der Batteriezellen möglichst gering gehalten wird. Damit kann eine Alterung und gegebenenfalls eine Schädigung der Batteriezellen verhindert werden und somit ein Austausch des Hochvoltspeichers, der üblicherweise mit sehr hohen Kosten verbunden ist, vermieden werden. Insgesamt kann durch die Berücksichtigung des ausgewählten Fahrmodus der Hochvoltspeicher beziehungsweise die Batteriezellen so temperiert werden, dass ein effizienter Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht wird und gleichzeitig die Alterung der Batteriezellen minimiert wird.
Wie zuvor erläutert, kann der ausgewählte Fahrmodus ein verbrauchsoptimierter Fahrmodus, ein komfortabler Fahrmodus oder ein sportlicher Fahrmodus sein. Zum Betrieb des Fahrzeugs beziehungsweise für die Fahrt des Fahrzeugs können also unterschiedliche Fahrmodi zur Auswahl bereitgestellt werden. Diese Fahrmodi können von dem Fahrer beziehungsweise dem Nutzer mittels einer Bedieneingabe ausgewählt werden. Den unterschiedlichen Fahrmodi können unterschiedliche Fahrpedalkennlinien zugeordnet sein. Beispielsweise kann bei einem verbrauchsoptimierten Fahrmodus im Vergleich zu dem sportlichen Fahrmodus bei gleichem Fahrpedalweg eine geringere Leistung der elektrischen Maschine angefordert werden. Falls das Fahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet ist, kann der Fahrmodus auch einem reinen elektrischen Betrieb des Fahrzeugs zugeordnet sein. Ferner kann der Fahrmodus bei einem Hybridfahrzeug beschreiben, in welchem Umfang oder Anteil die elektrische Maschine genutzt wird. Auf Grundlage des ausgewählten Fahrmodus kann die zu erwartende Leistungsanforderung an den Hochvoltspeicher geschätzt werden und hieraus der Betriebstemperaturbereich präzise ermittelt werden.
In einer Ausführungsform wird die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von einer von dem Hochvoltspeicher an die elektrische Maschine des Fahrzeugs abgegebenen elektrischen Antriebsleistung und/oder in Abhängigkeit von einer während einer Rekuperation von der elektrischen Maschine an den Hochvoltspeicher abgegebenen elektrischen Rekuperationsleistung bestimmt. Bei der Leistungsanforderung kann also zwischen dem Antrieb der elektrischen Maschine und der Rekuperation unterschieden werden. Zum Antreiben des Fahrzeugs während der Fahrt wird die elektrische Leistung beziehungsweise die elektrische Antriebsleistung von dem Hochvoltspeicher an die elektrische Maschine übertragen. Hierbei wird die elektrische Maschine als Motor betrieben. Auf Grundlage des ausgewählten Fahrmodus kann abgeschätzt werden, welche Antriebsleistung von dem Hochvoltspeicher im Betrieb des Fahrzeugs bereitzustellen ist und/oder in welchem Bereich die Antriebsleistung liegen wird. An diese Antriebsleistung kann dann der Betriebstemperaturbereich angepasst werden, um einen effizienten und schonenden Betrieb des Hochvoltspeichers zu ermöglichen. Bei der Rekuperation wird die elektrische Maschine als Generator betrieben. Hierbei wird die Rekuperationsleistung von der elektrischen Maschine an den Hochvoltspeicher übertragen. Dies kann dazu führen, dass die Batteriezellen sich deutlich erwärmen. Wenn nun der Anteil der Rekuperationsleistung und die dadurch resultierende Veränderung der Temperatur der Batteriezellen berücksichtigt wird, kann ein effizienter und schonender Betrieb des Hochvoltspeichers garantiert werden.
Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von einem Gradienten der Antriebsleistung und/oder einem Gradienten der Rekuperationsleistung bestimmt wird. Es kann also die zeitliche Änderung der Antriebsleistung und/oder Rekuperationsleistung bestimmt oder abgeschätzt werden. Hierbei kann beispielsweise berücksichtigt werden, dass ein hoher Gradient der Antriebsleistung und/oder der Rekuperationsleistung zu einer deutlichen Erhöhung der Temperatur der Batteriezellen führen können. Ein hoher Gradient der Antriebsleistung kann beispielsweise bei einem sportlichen Fahrmodus vorliegen. Somit kann auf Grundlage des gewählten Fahrmodus der Gradient der Antriebsleistung und/oder der Rekuperationsleistung ermittelt werden und hieraus auf zuverlässige Weise der Betriebstemperaturbereich abgeleitet werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird im Betrieb des Fahrzeugs fortlaufend ein Fahrverhalten eines Fahrers des Fahrzeugs ermittelt und die Leistungsanforderung wird in Abhängigkeit von dem Fahrverhalten des Fahrers bestimmt. Im Betrieb des Fahrzeugs kann das Fahrverhalten des Fahrers fortlaufend analysiert werden. Hierzu kann insbesondere eine Betätigung der Fahrpedale durch den Fahrer erfasst werden. Auf diese Weise kann bestimmt werden, ob der Fahrer selbst eine sportliche oder ruhige Fahrweise bevorzugt. Hierzu können die jeweiligen Daten, welche das Fahrverhalten des Fahrers beschreiben, fortlaufend gesammelt werden. Auf diese Weise kann quasi ein selbstlernendes System bereitgestellt werden, welches im Laufe der Zeit das Fahrverhalten des Fahrers erlernt. Hierbei wird berücksichtigt, dass das tatsächliche Fahrverhalten nur auf Grundlage von Messungen zuverlässig bestimmt werden kann. Eine mögliche Bedieneingabe, bei welcher der Fahrer sein persönliches Fahrverhalten selbst angibt, ist oft nicht ausreichend. Dies ist dadurch begründet, dass die Fahrer oft eigenes Fahrverhalten nicht zutreffend einschätzen können. Auf Grundlage des ermittelten Fahrverhaltens kann die Leistungsanforderung für die Fahrt auf präzise Weise abgeschätzt werden. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass das individuelle Fahrverhalten für unterschiedliche Fahrer eines Fahrzeugs bestimmt wird.
In einer weiteren Ausführungsform werden Streckendaten, welche eine Strecke für die Fahrt des Fahrzeugs beschreiben, bestimmt und die Leistungsanforderung wird in Abhängigkeit von den Streckendaten bestimmt. Diese Streckendaten können eine Route beschreiben, entlang welcher das Fahrzeug auf der Fahrt zukünftig manövriert wird. Diese Streckendaten können beispielsweise von einem Navigationssystem des Fahrzeugs empfangen werden. Insbesondere können diese Streckendaten aus einer digitalen Karte des Navigationssystems entnommen werden. Hierbei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Streckendaten zudem topologische Informationen, also Informationen zu den Steigungen der zu befahrenden Streckenabschnitte, umfassen. Hieraus kann beispielsweise abgeleitet werden, dass sich bei einem Streckenabschnitt mit einem Anstieg die Antriebsleistung und somit die Leistungsanforderung erhöhen wird. Falls Streckenabschnitte mit einem verhältnismäßig hohen Gefälle vorhanden sind, kann hieraus abgeleitet werden, dass hier beispielsweise die Rekuperationsleistung verhältnismäßig hoch ist und somit eine Erwärmung der Batteriezellen zu erwarten ist. Somit kann die Leistungsanforderung für die zukünftig zu befahrende Strecke präzise vorhergesagt werden.
Anhand der Streckendaten kann zudem ermittelt werden, ob das Fahrzeug bei den einzelnen Streckenabschnitten auf einer Autobahn, einer Landstraße, in einem Stadtgebiet oder dergleichen bewegt wird. Auch hieraus kann die zukünftige Leistungsanforderung ermittelt werden. Beispielsweise kann die Leistungsanforderung bei einer Fahrt auf einer Autobahn verhältnismäßig hoch sein. In diesem Zusammenhang können auch vorgeschriebene Höchstgeschwindigkeiten, die auf den Streckenabschnitten vorgeschrieben sind, berücksichtigt werden. Darüber hinaus können Verkehrsinformationen, welche die Strecke betreffen, empfangen werden und bei der Bestimmung der Leistungsanforderung berücksichtigt werden. Somit kann beispielsweise abgeschätzt werden, ob sich das Fahrzeug zukünftig in einem Stau bewegen wird oder ob eine überwiegend konstante Geschwindigkeit möglich ist. Darin liegt insgesamt eine präzise Vorhersage der Leistungsanforderung.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von einer Beladung des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit von Verbindung des Fahrzeugs mit einem Anhänger bestimmt wird. Bei der Bestimmung der Leistungsanforderung kann neben dem bekannten Leergewicht des Fahrzeugs auch die Zuladung des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Bei einer erhöhten Zuladung erhöht sich auch die Leistungsanforderung. Die Zuladung des Fahrzeugs kann anhand der Fahrzeuginsassen bestimmt werden. Hierzu können beispielsweise die Daten von entsprechenden Sitzbelegungssensoren verwendet werden. Zudem kann die Zuladung des Fahrzeugs beispielsweise mit entsprechenden Fahrwerksensoren bestimmt werden. Des Weiteren kann überprüft werden, ob das Fahrzeug mit einem Anhänger gekoppelt ist. Falls das Fahrzeug mit einem Anhänger, einem Wohnwagen oder dergleichen gekoppelt ist, wird sich ebenfalls die Leistungsanforderung während der Fahrt erhöhen. Somit kann die Leistungsanforderung und damit auch der Betriebstemperaturbereich auf präzise Weise ermittelt werden.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der Hochvoltspeicher bei einem Beginn der Fahrt zunächst vortemperiert wird. Bei einem Beginn der Fahrt kann es der Fall sein, dass die aktuelle Temperatur des Hochvoltspeichers deutlich von dem Betriebstemperaturbereich abweicht. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Fahrzeug für einen längeren Zeitraum, beispielsweise über Nacht, abgestellt wurde. Zudem trifft dies bei kalten, aber auch bei warmen Umgebungstemperaturen zu. In diesem Fall ist es zunächst vorgesehen, dass der Hochvoltspeicher vortemperiert wird, sodass die Temperatur des Hochvoltspeichers möglichst schnell innerhalb des Betriebstemperaturbereichs liegt. Hierzu kann es ebenfalls vorgesehen sein, dass ein Medium, mit dem der Hochvoltspeicher beziehungsweise die Batteriezellen temperiert werden, vortemperiert wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Vortemperierung bereits vor einem Antritt der Fahrt durchgeführt wird. Somit kann auf zuverlässige Weise garantiert werden, dass die elektrische Maschine beziehungsweise der Elektroantrieb zur Verfügung steht. Dies gilt einerseits für rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge, bei denen bereits bei Fahrtantritt die gewünschte Leistung der elektrischen Maschine beziehungsweise des Hochvoltspeichers erforderlich ist. In gleicher Weise gilt dies auch bei Hybridfahrzeugen, bei denen beispielsweise eine Achse mit einem Verbrennungsmotor angetrieben wird und die andere Achse mit der elektrischen Maschine angetrieben wird. In diesem Fall erwartet der Fahrer den Antrieb an beiden Achsen. Wenn der Antrieb an der Achse, die der elektrischen Maschine zugeordnet ist, nicht zur Verfügung steht, kann dies zu einer Verwirrung des Fahrers infolge des veränderten Fahrverhaltens und im schlimmsten Fall zu Sicherheitseinbußen führen. Durch die Vortemperierung des Hochvoltspeichers kann dies vermieden werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der Betriebstemperaturbereich in Abhängigkeit von einer Temperatur der elektrischen Maschine bestimmt. Es ist üblicherweise vorgesehen, dass die Batteriezellen und der elektrische Antrieb in unterschiedlichen Arbeitspunkten bezüglich der Temperatur betrieben werden. Üblicherweise weist die elektrische Maschine im Betrieb des Fahrzeugs eine höhere Temperatur auf als die Batteriezellen. Bei der Bestimmung des Betriebstemperaturbereichs kann die Temperatur der elektrischen Maschine berücksichtigt werden. Ziel ist es, dass für den Kunden je nach gewähltem Fahrmodus immer der optimale Systemzustand hergestellt wird.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Temperieren eines Hochvoltspeichers eines mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst eine Recheneinrichtung zum Bestimmen einer Leistungsanforderung an den Hochvoltspeicher und zum Bestimmen eines Betriebstemperaturbereichs für den Hochvoltspeicher in Abhängigkeit von der bestimmten Leistungsanforderung. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine Temperiereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den Hochvoltspeicher derart zu temperieren, dass eine Temperatur des Hochvoltspeichers in dem bestimmten Temperaturbereich liegt. Dabei ist die Recheneinrichtung dazu ausgebildet, einen ausgewählten Fahrmodus für die Fahrt des Fahrzeugs zu bestimmen und die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von dem ausgewählten Fahrmodus zu bestimmen.
Mittels der Temperiereinrichtung kann ein entsprechendes Medium, beispielsweise eine Flüssigkeit, gefördert werden, mittels welcher der Hochvoltspeicher beziehungsweise die Batteriezellen temperiert werden können. Dabei kann der Hochvoltspeicher mittels der Temperiereinrichtung sowohl gekühlt als auch geheizt werden. Zudem kann die Vorrichtung einen entsprechenden Temperatursensor aufweisen, mittels welchem die aktuelle Temperatur des Hochvoltspeichers beziehungsweise der jeweiligen Batteriezellen bestimmt werden kann. Die Recheneinrichtung kann die Leistungsanforderung berechnen und hieraus den Betriebstemperaturbereich ableiten. Zudem kann die Recheneinrichtung dazu ausgebildet sein, entsprechende Daten zu empfangen, welche den aktuell ausgewählten Fahrmodus beschreiben. Zudem kann die Recheneinrichtung Daten bezüglich einer Strecke für die Fahrt von einer Navigationseinrichtung empfangen. Zudem kann die Recheneinrichtung dazu ausgelegt sein, aktuelle Verkehrsinformationen für die Strecke zu empfangen. Zudem können der Recheneinrichtung Daten bezüglich einer Zuladung des Fahrzeugs und/oder eine Verbindung des Fahrzeugs mit einem Anhänger zugeführt werden. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren und die vorteilhaften Ausgestaltungen davon durchzuführen.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine elektrische Maschine sowie einen Hochvoltspeicher zum Versorgen der elektrischen Maschine mit elektrischer Energie. Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Das Fahrzeug kann als Elektrofahrzeug beziehungsweise als rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ausgebildet sein. Alternativ dazu kann das Fahrzeug als Hybridfahrzeug, insbesondere als Plug-in-Hybrid, ausgebildet sein. Insbesondere ist das Fahrzeug als Personenkraftwagen ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrzeug ein Nutzfahrzeug ist.
Die in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie für das erfindungsgemäße Fahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 in schematischer Darstellung ein Fahrzeugs, welches einen Hochvoltspeicher sowie eine Vorrichtung zum Temperieren des Hochvoltspeichers aufweist; und
2 eine schematische Darstellung des Hochvoltspeichers sowie der Vorrichtung.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Fahrzeug 1, welches vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Bei dem Fahrzeug 1 handelt es sich um ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Das Fahrzeug 1 umfasst eine elektrische Maschine 2 sowie einen Hochvoltspeicher 3, mittels welchem elektrische Leistung beziehungsweise elektrische Energie an die elektrische Maschine 2 übertragen werden kann. Zudem kann während einer Rekuperation elektrische Leistung von der elektrischen Maschine 2 an den Hochvoltspeicher 3 übertragen werden. Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug 1 eine Vorrichtung 4 zum Temperieren des Hochvoltspeichers 3. Das Fahrzeug 1 kann als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeugs ausgebildet sein.
2 zeigt in schematischer Darstellung den Hochvoltspeicher 3 sowie die Vorrichtung 4 zum Temperieren des Hochvoltspeichers 3. Hierbei ist zu erkennen, dass der Hochvoltspeicher 3 eine Mehrzahl von Batteriezellen 5 aufweist. Diese Batteriezellen 5 können elektrisch in Reihe und/oder parallel miteinander verbunden sein. Die Anzahl und Anordnung der Batteriezellen 5 ist vorliegend rein beispielhaft zu verstehen. Die Vorrichtung 4 umfasst eine Temperiereinrichtung 6, mittels welcher der Hochvoltspeicher 3 beziehungsweise die Batteriezellen 5 temperiert werden können. Die vorliegend nur schematisch angedeutete Temperiereinrichtung 6 kann dazu ausgebildet sein, ein Medium, beispielsweise eine entsprechende Flüssigkeit, zu fördern, mittels welcher die Batteriezellen 5 temperiert werden. Dabei können die Batteriezellen 5 mittels der Temperiereinrichtung 6 sowohl gekühlt als auch geheizt werden.
Außerdem umfasst die Vorrichtung 4 eine Recheneinrichtung 7, mittels welcher die Temperiereinrichtung 6 angesteuert werden kann. Somit kann der Hochvoltspeicher 3 mittels der Temperiereinrichtung 6 so temperiert werden, dass die Temperatur des Hochvoltspeichers 3 in einem bestimmten Betriebstemperaturbereich liegt. Außerdem umfasst die Vorrichtung 4 eine Erfassungseinrichtung 8, mittels welcher ein aktuell eingestellter beziehungsweise ausgewählter Fahrmodus bestimmt werden kann. Schließlich umfasst die Vorrichtung 4 zumindest eine Empfangseinrichtung 9. Mit der Empfangseinrichtung 9 können Streckendaten, welche eine Strecke für die Fahrt mit dem Fahrzeug 1 beschreiben, empfangen werden. Zudem können mit der Empfangseinrichtung 9 Verkehrsinformationen empfangen werden. Außerdem können mit der Empfangseinrichtung 9 Informationen beziehungsweise Daten bezüglich einer Zuladung des Fahrzeugs 1 und/oder einer Verbindung des Fahrzeugs 1 mit einem Anhänger entnommen werden. Außerdem können mit der Empfangseinrichtung 9 Daten empfangen werden, welche ein Fahrverhalten eines Fahrers des Fahrzeugs 1 beschreiben.
Um den Betriebstemperaturbereich für den Hochvoltspeicher 3 präzise bestimmen zu können, wird mittels der Recheneinrichtung 7 eine Leistungsanforderung an den Hochvoltspeicher 3 bestimmt. Diese Leistungsanforderung kann einerseits beschreiben, welche elektrische Leistung beziehungsweise Antriebsleistung zum Antrieb des Fahrzeugs 1 von dem Hochvoltspeicher 3 an die elektrische Maschine 2 übertragen wird. Darüber hinaus kann die Leistungsanforderung die elektrische Leistung beziehungsweise Rekuperationsleistung beschreiben, die während einer Rekuperation von der elektrischen Maschine 2 an den Hochvoltspeicher 3 übertragen wird. Um die Leistungsanforderung zu bestimmen, wird mittels der Erfassungseinrichtung 8 erfasst, welcher Fahrmodus von dem Fahrer ausgewählt wurde. Dabei kann als der Fahrmodus ein sportlicher Fahrmodus, ein verbrauchsoptimierter Fahrmodus oder ein komfortabler Fahrmodus ausgewählt werden. In Abhängigkeit von dem ausgewählten Fahrmodus kann mittels der Recheneinrichtung 7 die für die Fahrt zu erwartende Leistungsanforderung bestimmt werden. In Abhängigkeit von dieser Leistungsanforderung kann dann der Betriebstemperaturbereich, auf welchen die Temperatur des Hochvoltspeichers 3 mittels der Temperiereinrichtung 6 geregelt wird, bestimmt werden.
Um die Leistungsanforderung präzise bestimmen zu können, kann zudem ein Gradient der Antriebsleistung und/oder der Rekuperationsleistung mittels der Recheneinrichtung 7 bestimmt werden. Zudem können die Streckendaten, die mittels der Empfangseinrichtung 9 empfangen werden, herangezogen werden. Diese können jeweilige Streckenabschnitte der Strecke, die mit dem Fahrzeug 1 zurückgelegt werden soll, beschreiben. Anhand der Streckendaten kann insbesondere ermittelt werden, ob diese Streckenabschnitte Anstiege oder Gefälle aufweisen. Wenn die Streckendaten beschreiben, dass das Fahrzeug 1 einen Bergpass hinauf manövriert werden soll, kann davon ausgegangen werden, dass mit einem deutlichen Anstieg der Leistungsanforderung zu rechnen ist. Ferner können auch Verkehrsinformationen genutzt werden, um die Leistungsanforderung zu bestimmen. Ferner können zur Bestimmung der Leistungsanforderung Daten über die aktuelle Zuladung des Fahrzeugs 1 berücksichtigt werden. Hierbei kann auch überprüft werden, ob das Fahrzeug 1 mit einem Anhänger oder dergleichen verbunden ist.
Des Weiteren kann die Vorrichtung 4 einen hier nicht dargestellten Temperatursensor aufweisen, mit dem die aktuelle Temperatur des Hochvoltspeichers 3 beziehungsweise der Batteriezellen 5 bestimmt werden kann. Entsprechende Sensordaten des Temperatursensors können genutzt werden, um die Temperatur des Hochvoltspeichers 3 auf den Betriebstemperaturbereich zu regeln. Ferner können diese Informationen für eine Vortemperierung des Hochvoltspeichers 3 genutzt werden. Wenn beispielsweise festgestellt wird, dass infolge von kalten oder heißen Umgebungstemperaturen die aktuelle Temperatur des Hochvoltspeichers 3 weit außerhalb des Betriebstemperaturbereichs liegt, kann eine Vortemperierung des Hochvoltspeichers 3 vorgesehen sein. Diese Vortemperierung des Hochvoltspeichers 3 kann zu Beginn der Fahrt oder auch vor der Fahrt durchgeführt werden. Wenn beispielsweise festgestellt wird, dass der Hochvoltspeicher 3 eine sehr niedrige Temperatur aufweist, da das Fahrzeug 1 über Nacht in kalten Umgebungsbedingungen abgestellt wurde, kann der Hochvoltspeicher 3 durch die Vortemperierung beziehungsweise Vorkonditionierung zunächst erwärmt werden. Hierbei können ferner die Streckendaten berücksichtigt werden. Wenn diese beispielsweise zeigen, dass das Fahrzeug 1 überwiegend bergab bewegt wird beziehungsweise eine verhältnismäßig geringe Antriebsleistung von dem Hochvoltspeicher 3 bereitgestellt wird, kann davon ausgegangen werden, dass sich der Hochvoltspeicher 3 nur sehr geringfügig erwärmen wird. In diesem Fall kann durch die Vortemperierung der Hochvoltspeicher 3 entsprechend geheizt werden.
Bei dem Fahrtantritt und während der Fahrt mit dem Fahrzeug 1 kann fortlaufend die Leistungsanforderung an den Hochvoltspeicher 3 bestimmt werden. In Abhängigkeit von dieser Leistungsanforderung kann dann der Hochvoltspeicher 3 mittels der Vorrichtung 4 so temperiert werden, dass die Temperatur des Hochvoltspeichers 3 in dem Betriebstemperaturbereich liegt. Somit kann zum einen ein effizienter Betrieb des Hochvoltspeichers 3 und des Fahrzeugs 1 ermöglicht werden. Zudem kann die Alterung beziehungsweise ein Verschleiß des Hochvoltspeichers 3 verringert werden. Somit kann eine Beschädigung und ein möglicher Austausch des Hochvoltspeichers 3 vermieden werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: elektrische Maschine
3: Hochvoltspeicher
4: Vorrichtung
5: Batteriezelle
6: Temperiereinrichtung
7: Recheneinrichtung
8: Erfassungseinrichtung
9: Empfangseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007045182 A1 [0003]
DE 102013009561 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Temperieren eines Hochvoltspeichers (3) eines mit einer elektrischen Maschine (2) angetriebenen Fahrzeugs (1), bei welchem für eine Fahrt des Fahrzeugs (1) eine Leistungsanforderung an den Hochvoltspeicher (3) bestimmt wird, in Abhängigkeit von der bestimmten Leistungsanforderung ein Betriebstemperaturbereich für den Hochvoltspeicher (3) bestimmt wird und der Hochvoltspeicher (3) derart temperiert wird, dass eine Temperatur des Hochvoltspeichers (3) in dem bestimmten Betriebstemperaturbereich liegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein ausgewählter Fahrmodus für die Fahrt des Fahrzeugs (1) bestimmt wird und die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von dem ausgewählten Fahrmodus bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewählte Fahrmodus ein verbrauchsoptimierter Fahrmodus, ein komfortabler Fahrmodus oder ein sportlicher Fahrmodus ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von einer von dem Hochvoltspeicher (3) an die elektrische Maschine (2) des Fahrzeugs (1) abgegebenen elektrischen Antriebsleistung und/oder in Abhängigkeit von einer während einer Rekuperation von der elektrischen Maschine (2) an den Hochvoltspeicher (3) abgegebenen elektrischen Rekuperationsleistung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von einem Gradienten der Antriebsleistung und/oder einem Gradienten der Rekuperationsleistung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb des Fahrzeugs (1) fortlaufend ein Fahrverhalten eines Fahrers des Fahrzeugs (1) ermittelt wird und die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von dem Fahrverhalten des Fahrers (1) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Streckendaten, welche eine Strecke für die Fahrt des Fahrzeugs (1) beschreiben, bestimmt werden und die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von den Streckendaten bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von einer Beladung des Fahrzeugs (1) und/oder in Abhängigkeit von einer Verbindung des Fahrzeugs (1) mit einem Anhänger bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochvoltspeicher (3) bei einem Beginn der Fahrt zunächst vortemperiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebstemperaturbereich in Abhängigkeit von einer Temperatur der elektrischen Maschine (2) des Fahrzeugs (1) bestimmt wird.
Vorrichtung (4) zum Temperieren eines Hochvoltspeichers (3) eines mit einer elektrischen Maschine (2) angetriebenen Fahrzeugs (1), mit einer Recheneinrichtung (7) zum Bestimmen einer Leistungsanforderung an den Hochvoltspeicher (3) und zum Bestimmen eines Betriebstemperaturbereichs für den Hochvoltspeicher (3) in Abhängigkeit von der bestimmten Leistungsanforderung und mit einer Temperiereinrichtung (6), welche dazu ausgebildet ist, den Hochvoltspeicher (3) derart zu temperieren, dass eine Temperatur des Hochvoltspeichers (3) in dem bestimmten Betriebstemperaturbereich liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (7) dazu ausgebildet ist, einen ausgewählten Fahrmodus für die Fahrt des Fahrzeugs (1) zu bestimmen und die Leistungsanforderung in Abhängigkeit von dem ausgewählten Fahrmodus zu bestimmen.
Fahrzeug (1) mit einer elektrischen Maschine (2), mit einem Hochvoltspeicher (3) zum Versorgen der elektrischen Maschine (2) mit elektrischer Energie und mit einer Vorrichtung (4) nach Anspruch 10.