DE102019000813A1 - Verfahren zum Laden einer Batterie für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden einer Batterie für ein Kraftfahrzeug, bei welchem zur Vermeidung einer beschleunigten Alterung der Batterie zu erreichende Ladezustände der Batterie in Abhängigkeit von einer Temperatur der Batterie vorgegeben werden. Die zu erreichenden Ladezustände werden in einem den Ladezustand und die Temperatur als Parameter beinhaltenden Kennfeld (22) durch eine Grenzkurve von zu vermeidenden Ladezuständen der Batterie abgegrenzt. Die Grenzkurve (30) wird durch ein Polynom ersten Grades der Form:angegeben, wobei SOC_max(T) einen maximal zugelassenen, von der Temperatur abhängigen Ladezustand der Batterie angibt und Tmax eine maximal zugelassene Temperatur bei einem bestimmten Ladezustand der Batterie angibt. Alternativ wird die Grenzkurve durch eine experimentell ermittelte Kurve angegeben, welche in dem Kennfeld (22) eine Kurve einer konstanten Schädigungsrate der Batterie darstellt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden einer Batterie für ein Kraftfahrzeug, bei welchem zur Vermeidung einer beschleunigten Alterung der Batterie zu erreichende Ladezustände der Batterie in Abhängigkeit von einer Temperatur der Batterie vorgegeben werden. Die zu erreichenden Ladezustände werden in einem den Ladezustand und die Temperatur als Parameter beinhaltenden Kennfeld durch eine Grenzkurve von zu vermeidenden Ladezuständen der Batterie abgegrenzt.
- Derzeit bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen übliche elektrische Energiespeicher beruhen meist auf der Lithium-Ionen-Technologie. Die dann als Lithium-Ionen Zellen ausgebildeten Batteriezellen des Energiespeichers beziehungsweise der Batterie weisen eine Alterung, also eine Schädigung über ihre Lebensdauer auf. Diese wird üblicherweise unterteilt in eine Schädigung während des Betriebs der Batterie (zyklische Alterung) und während Betriebspausen (kalendarische Alterung). Die Schädigung in den Betriebspausen, also zum Beispiel wenn das Elektrofahrzeug parkt, ist stark von dem Zustand der Batterie abhängig. Zum einen gibt es eine Temperaturabhängigkeit, so dass die Schädigung in etwa exponentiell mit der Temperatur zunimmt (Arrhenius-Gesetz). Zum anderen ist die Schädigung stark von dem Ladezustand (SOC = state of charge) der Batterie abhängig. Diese kann ebenfalls näherungsweise als exponentiell angenommen werden.
- Insgesamt ergibt sich ein zweidimensionales Schädigungskennfeld, welches mit Bezug auf
1 im Folgenden erläutert werden soll. -
1 zeigt ein Kennfeld10 , wobei auf einer Ordinate12 des Kennfelds10 die Temperatur der Batterie in Grad Celsius aufgetragen ist und auf einer Abszisse14 des Kennfelds10 der Ladezustand der Batterie in Prozent. Kurven16 in dem Kennfeld10 , von welchen in1 nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, geben Werte einer Lagerungsdauer der Batterie in Monaten an. Nach einem Verstreichen der durch die jeweilige Kurve16 angegebenen Lagerungsdauer hat die Batterie das Ende ihrer Lebensdauer (EOL, end of life) erreicht. Gemäß dem in1 gezeigten Kennfeld10 ist die Lebensdauer einer Batterie besonders gering, welche in einer Betriebspause, also bei der kalendarischen Alterung, zugleich eine hohe Temperatur und einen hohen Ladezustand aufweist. Demgegenüber sind gemäß dem in1 gezeigten Kennfeld10 ein geringer Ladezustand und eine geringe Temperatur dem Erreichen einer langen Lebensdauer der Batterie förderlich. - Um die Lebensdauer der Batterie zu erhöhen, wird daher versucht, die Batterie vor hohen Temperaturen zu bewahren, sprich zu kühlen. Dies geschieht meist beim Laden der Batterie und während eines Entladebetriebs der Batterie. Zusätzlich kann vorgesehen sein, Batterien bei einer Temperatur oberhalb einer kritischen Grenze abzuschalten, um eine weitere Erwärmung durch den Betrieb zu unterbinden. Ferner kann vorgesehen sein, den nutzbaren SOC-Bereich im oberen Temperaturbereich und im oberen Ladezustandsbereich einzuschränken, um die Lebensdauer der Batterie zu erhöhen. Diese SOC-Einschränkung wird auch SOCmax, Ladevorhalt oder Ladeschluss-SOC genannt.
- Das Prinzip einer möglichen solchen Einschränkung des nutzbaren Temperaturbereichs und SOC-Bereichs ist in
2 veranschaulicht. Dementsprechend sind in dem Kennfeld10 , welches ansonsten dem in1 gezeigten Kennfeld10 entspricht, streifenförmige Bereiche18 ,20 angegeben. Im Betrieb der Batterie, also beim Laden der Batterie, soll verhindert werden, dass Temperaturen oder Ladezustände auftreten, welche in den streifenförmigen Bereichen18 ,20 zu liegen kommen. Mit anderen Worten wird beim Laden der Batterie vermieden, dass Temperaturen aus dem streifenförmigen Bereich18 auftreten oder dass Ladezustände aus dem streifenförmigen Bereich20 auftreten. Zur Vermeidung einer beschleunigten Alterung der Batterie zu erreichende Ladezustände der Batterie sind also in dem Kennfeld10 durch unterhalb des streifenförmigen Bereichs18 beziehungsweise links neben dem streifenförmigen Bereich20 angeordnete Werte der Temperatur und des Ladezustands angegeben. - Aus
2 ist jedoch ersichtlich, dass eine derartige Einschränkung, bei welcher der Ladezustandsbereich und der Temperaturbereich unabhängig voneinander betrachtet werden, zu suboptimalen Ergebnissen führt. Denn es werden einige Bereiche ohne Grund ausgeschlossen, in welchen eine geringe Schädigung der Batterie auftritt. Andererseits werden andere Bereiche des Kennfelds10 zugelassen, in welchen eine vergleichsweise hohe Schädigung der Batterie auftritt. Es ist daher sinnvoll, das nutzbare Temperaturfenster und Ladezustandsfenster miteinander in Beziehung zu setzen. - Die
DE 10 2012 001 820 B4 beschreibt ein Verfahren zum Steuern eines Ladezustands einer Fahrzeugbatterie, bei welchem eine Batterietemperaturvorhersage für die Fahrzeugbatterie erzeugt wird. Die Batterietemperaturvorhersage wird verwendet, um einen gewünschten Ladezustandsbereich für die Fahrzeugbatterie zu bestimmen, der eine obere Ladezustandsgrenze umfasst. Der gewünschte Ladezustandsbereich ist temperaturabhängig. So verläuft in einem Diagramm, in welchem der Ladezustand abhängig von der Temperatur auf einer Ordinate aufgetragen ist, die obere Grenze bei sehr niedrigen Temperaturen entlang einer geraden Linie, welche einen konstanten Ladezustand angibt. In einem weiteren Temperaturbereich etwas höherer Temperaturen fällt die obere Grenze linear ab. In einem an diesen weiteren Temperaturbereich anschließenden dritten Temperaturbereich nochmals höherer Temperaturen ist die obere Grenze wiederum durch eine Linie angegeben, entlang welcher der Ladezustand konstant ist. - Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass bei einem derartigen Verfahren dem Zusammenhang von Temperatur und Ladezustand im Hinblick auf die Lebensdauer der Batterie nur in unzureichendem Ausmaß Rechnung getragen ist.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem eine besonders hohe Lebensdauer der Batterie erreicht werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Laden einer Batterie für ein Kraftfahrzeug werden zur Vermeidung einer beschleunigten Alterung der Batterie zu erreichende Ladezustände der Batterie in Abhängigkeit von einer Temperatur der Batterie vorgegeben. Die zu erreichenden Ladezustände der Batterie werden in einem den Ladezustand und die Temperatur als Parameter beinhaltenden Kennfeld durch eine Grenzkurve von zu vermeidenden Ladezuständen abgegrenzt. Die Grenzkurve kann hierbei durch ein Polynom ersten Grades der Form:
- Zusätzlich oder alternativ kann die Grenzkurve durch eine experimentell ermittelte Kurve angegeben werden, welche in dem Kennfeld eine Kurve einer konstanten Schädigungsrate der Batterie darstellt.
- Durch derartige Grenzkurven lässt sich in dem Kennfeld ein jenseits der jeweiligen Grenzkurve angeordneter Bereich mit zu vermeidenden Ladezuständen definieren. Wenn beim Laden der Batterie dafür gesorgt wird, dass in diesem Bereich liegende Werte des Ladezustands und der Temperatur nicht auftreten, so lässt sich eine besonders hohe Lebensdauer der Batterie erreichen.
- Bei der ersten Variante des Verfahrens wird also ein Polynom ersten Grades zwischen dem Ladezustand und der Temperatur als Grenze für die Einschränkung des genutzten Zustandsraums genutzt.
- Dies hat die Konsequenz, dass bei einem Ladevorgang die Batterie nicht immer bis zum gleichen Ladezustand geladen wird, sondern dass dies abhängig von der Temperatur geschieht. Da die Temperatur der Batterie sich aber mit der Umgebungstemperatur ändert (etwa aufgrund eines Tagesverlauf der Temperatur oder aufgrund von Wetterumschwüngen), sich der Ladezustand aber nur beim Laden und Fahren beziehungsweise Entladen verändert, können dadurch trotzdem Zustände erreicht werden, die eigentlich verboten oder nicht zugelassen sind.
- Ferner ist es für die Lebensdauer der Batterie von Bedeutung, wie sich die Temperatur während der Betriebspause zukünftig entwickelt. Beispielsweise wird sich die Batterie nach einem Schnellladevorgang, bei dem sich die Batterie stark erwärmt, abkühlen. Daher braucht in dem oben angegebenen Polynom ersten Grades als die Variable T nicht die aktuelle Temperatur für die Einschränkung des Zustandsraums beziehungsweise für den Ladeschluss-SOC verwendet werden. Vielmehr kann die erwartete Temperatur oder der prognostizierte Temperaturverlauf verwendet werden. Für die Ermittlung der erwarteten Temperatur können Wetterdaten oder auch die Temperaturverläufe der letzten Tage herangezogen werden.
- Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass in einer Region mit einem kühleren Klima der gesamte SOC-Bereich und somit eine maximale Reichweite des die Batterie aufweisenden Kraftfahrzeugs zur Verfügung steht, ohne dass die Lebensdauer der Batterie darunter leidet. In einer heißen Region hingegen werden der SOC-Bereich und somit die Reichweite des Kraftfahrzeugs eingeschränkt, die Lebensdauer der Batterie dadurch aber erhalten. Das heißt die Einschränkung findet vorzugsweise nur statt, wenn sie auch notwendig ist. Darüber hinaus wird selbst in einer heißen Region zu kühleren Jahreszeiten die Reichweite erhöht.
- Bei der zweiten Variante wird kein Ansatz mit einer Geraden gewählt. Vielmehr wird für den Zusammenhang SOC_max(T) als die Grenzkurve eine Kennlinie gewählt, welche in dem Kennfeld oder Schädigungskennfeld eine Linie gleicher Schädigung beziehungsweise eine Kurve einer konstanten Schädigungsrate der Batterie darstellt. Dadurch lässt sich die gemessene Abhängigkeit der Schädigung von der Temperatur und dem Ladezustand besonders genau abtasten. Insbesondere ist die Abhängigkeit vom Ladezustand nur näherungsweise exponentiell. Vielmehr weist die Kurve, welche die konstante Schädigungsrate der Batterie darstellt, insbesondere einen komplexen Verlauf mit Plateaus und Stufen auf.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. 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, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
- Dabei zeigen:
-
1 ein Kennfeld, in welchem eine kalendarische Alterung einer Batterie eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie und dem Ladezustand der Batterie dargestellt ist; -
2 eine Möglichkeit, in dem Kennfeld Bereiche anzugeben, welche bei einer auf eine lange Lebensdauer der Batterie zielenden Betriebsstrategie der Batterie möglichst nicht genutzt werden sollten; -
3 das Abgrenzen von bei einer solchen Betriebsstrategie zu vermeidenden Bereichen des Kennfelds mittels eines Polynoms ersten Grades als Grenzkurve; und -
4 das Abgrenzen von bei einer solchen Betriebsstrategie zu vermeidenden Bereichen des Kennfelds mittels einer Grenzkurve, welche in dem Kennfeld eine Kurve einer konstanten Schädigungsrate der Batterie darstellt. - Zur Erläuterung der die
1 und2 betreffenden Sachverhalte wird auf den einleitenden Teil der vorliegenden Beschreibung verwiesen. - In
3 ist ein Kennfeld22 dargestellt, in welchem eine Lagerungsdauer einer Batterie für ein Kraftfahrzeug in Monaten angegeben ist. Nach Ablauf dieser Lagerungsdauer hat die Batterie ihr Lebensdauerende erreicht. Auf einer Ordinate24 des Kennfelds22 ist die Temperatur der Batterie in Grad Celsius aufgetragen und auf einer Abszisse26 der Ladezustand der Batterie in Prozent. In dem Kennfeld22 angegebene Kurven28 , von welchen in3 nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, entsprechen Linien einer gleichen Schädigung beziehungsweise einer konstanten Schädigungsrate der Batterie, wenn diese bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Ladezustand gelagert, also nicht geladen oder entladen wird. Die Kurven28 geben also Werte der Lagerungsdauer der Batterie in Monaten an. Nach einem Verstreichen der durch die jeweilige Kurve28 angegebenen Lagerungsdauer hat die Batterie bei Vorliegen der jeweiligen Temperatur und des jeweiligen Ladezustands das Ende ihrer Lebensdauer (EOL, end of life) erreicht. - Vorliegend wird beim Laden der Batterie dafür gesorgt, dass keine Temperaturen und keine Ladezustände auftreten, welche in dem Kennfeld
22 in einem durch eine Gerade30 begrenzten Bereich32 liegen, und welche durch die Gerade30 von einem weiteren Bereich des Kennfelds22 abgegrenzt sind. Die Gerade30 ist vorliegend somit eine Grenzkurve, welche zu vermeidende, temperaturabhängige Ladezustände der Batterie im Bereich32 von zu erreichenden oder zulässigen temperaturabhängigen Ladezuständen der Batterie in dem Kennfeld22 abgrenzt. - Die gemäß
3 als Gerade30 ausgebildete Grenzkurve kann durch ein Polynom ersten Grades der Form:30 lauten: - Der in Richtung hoher Temperaturen und hoher Ladezustände oberhalb der Gerade
30 angeordnete Bereich32 in dem Kennfeld22 wird also vorliegend bevorzugt vermieden, um eine beschleunigte Alterung der Batterie zu vermeiden. Bei einem Ladevorgang wird die Batterie nicht immer bis zum gleichen Ladezustand geladen, sondern dies geschieht abhängig von der Temperatur. Vorzugsweise wird jedoch nicht die aktuelle Temperatur in der Geradengleichung für die Variable T verwendet, sondern eine erwartete Temperatur beziehungsweise ein prognostizierter Temperaturverlauf. Hierfür können Wetterdaten oder Temperaturverläufe der letzten Tage herangezogen werden. - Gemäß der in
4 gezeigten Variante wird der Bereich32 nicht durch eine Gerade von zu erreichenden oder zulässigen temperaturabhängigen Ladezuständen abgegrenzt. Vielmehr ist in4 die Grenzkurve durch eine experimentell ermittelte Kurve34 angegeben, welche in dem Kennfeld22 eine Kurve einer konstanten Schädigungsrate der Batterie darstellt. Dadurch lässt sich besonders weitgehend sicherstellen, dass in Betriebspausen der Batterie lediglich Temperaturen und Ladezustände vorliegen, bei welchen eine besonders große Lagerungsdauer und somit eine lange Lebensdauer der Batterie erreichbar ist. - Eine das Laden der Batterie steuernde Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs kann beim Vorgeben eines zu erreichenden Ladezustands der Batterie ein Kühlvermögen einer Kühleinrichtung des Kraftfahrzeugs berücksichtigen. Die Kühleinrichtung kühlt die Batterie im Anschluss an das Laden. Bei dieser Ausgestaltung wird somit eine Nachlaufkühlung verwendet. Ist also während des Ladevorgangs bekannt, in welchem Ausmaß die Temperatur im Anschluss an die Ladung durch die Batteriekühlung oder Kühleinrichtung gesenkt wird, so kann dies direkt in die Berechnung des Ladevorhalts SOC_max(T) einfließen. Es können dann also auch Ladezustände oder Temperaturen auftreten beziehungsweise zugelassen werden, welche innerhalb des Bereichs
32 liegen. - Insbesondere kann in Abhängigkeit von dem Kühlvermögen der Kühleinrichtung ein Ladezustand der Batterie eingestellt werden, welcher größer ist als ein gemäß der Grenzkurve einzustellender Ladezustand. Ein solches Anheben des SOC_max führt zu einer erhöhten Reichweite des mit der Batterie ausgestalteten Kraftfahrzeugs.
- Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der maximal zugelassene, von der Temperatur abhängige Ladezustand der Batterie durch Betätigen eines Betätigungselements des Kraftfahrzeugs verändert wird. Dementsprechend kann ein Nutzer des Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs durch Bedienen eines Schalters oder dergleichen Betätigungselements oder Bedienelements Einfluss auf den SOC_max(T) nehmen. Insbesondere kann das Betätigungselement als Wahlschalter ausgebildet sein.
- Ist der Nutzer beispielsweise bereit, auf Lebensdauer der Batterie zu verzichten, so kann der Nutzer die Grenzkurve anheben. Bevorzugt steht dem Nutzer also eine Option zur Verfügung, dass er die maximale Reichweite des Kraftfahrzeugs auf Kosten der Lebensdauer der Batterie erhöhen kann.
- Des Weiteren kann der Nutzer des Kraftfahrzeugs einer das Laden der Batterie steuernden Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs eine Information übermitteln, gemäß welcher elektrische Energie der Batterie unmittelbar nach dem Laden der Batterie genutzt werden soll.
- Vorzugsweise steht dem Nutzer also eine Option zur Verfügung, mit welcher er angeben kann, dass er eine geplante Weiterfahrt direkt im Anschluss an ein Laden, insbesondere Schnellladen, der Batterie vornehmen möchte. Mit anderen Worten kann der Nutzer also vorzugsweise einstellen, dass er gleich nach dem Ladevorgang, insbesondere Schnellladevorgang, bei welchem die Batterie stark erwärmt wird, das Fahrzeug nutzen möchte. Diese Information wird dann beim Einstellen des maximal zugelassenen, von der Temperatur abhängigen Ladezustands der Batterie berücksichtigt.
- Vorzugsweise wird unmittelbar nach dem Laden die elektrische Energie abgebende Batterie mittels der Kühleinrichtung des Kraftfahrzeugs gekühlt. Es wird also beim an das Laden anschließenden Entladebetrieb der Batterie die Temperatur derselben durch die Kühlung oder Kühleinrichtung gesenkt.
- Vorzugsweise wird das Kühlen mittels der Kühleinrichtung beim Einstellen des maximal zugelassenen Ladezustands der Batterie von der Steuerungseinrichtung berücksichtigt. Mit anderen Worten fließt also vorzugsweise auch dieses Kühlen bei der Berechnung des SOC_max(T) ein.
- Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Ladeschluss-SOC eine Funktion der Temperatur des elektrischen Energiespeichers beziehungsweise der Batterie und/oder der Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs ist. Des Weiteren kann der Ladeschluss-SOC eine Funktion des Temperaturverlaufs eines in der Vergangenheit liegenden Zeitraums sein.
- Zusätzlich oder alternativ kann der Ladeschluss-SOC eine Funktion des zukünftigen Temperaturverlaufs sein, welcher insbesondere aus einer Wetterprognose erhältlich ist. Die Wetterprognose kann außerhalb des Kraftfahrzeugs erstellt und beispielsweise über Funk oder eine sonstige Datenübertragung an die Steuerungseinrichtung übermittelt werden, welche beispielsweise als Batteriesteuergerät ausgebildet sein kann.
- Bezugszeichenliste
-
- 10
- Kennfeld
- 12
- Ordinate
- 14
- Abszisse
- 16
- Kurven
- 18
- Bereich
- 20
- Bereich
- 22
- Kennfeld
- 24
- Ordinate
- 26
- Abszisse
- 28
- Kurve
- 30
- Gerade
- 32
- Bereich
- 34
- Kurve
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012001820 B4 [0008]
Claims (8)
- Verfahren zum Laden einer Batterie für ein Kraftfahrzeug, bei welchem zur Vermeidung einer beschleunigten Alterung der Batterie zu erreichende Ladezustände der Batterie in Abhängigkeit von einer Temperatur der Batterie vorgegeben werden, wobei die zu erreichenden Ladezustände in einem den Ladezustand und die Temperatur als Parameter beinhaltenden Kennfeld (22) durch eine Grenzkurve von zu vermeidenden Ladezuständen der Batterie abgegrenzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzkurve (30) durch ein Polynom ersten Grades der Form:
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass von einer das Laden der Batterie steuernde Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs beim Vorgeben eines zu erreichenden Ladezustands der Batterie ein Kühlvermögen einer Kühleinrichtung des Kraftfahrzeugs berücksichtigt wird, welche die Batterie im Anschluss an das Laden kühlt. - Verfahren nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem Kühlvermögen der Kühleinrichtung ein Ladezustand der Batterie eingestellt wird, welcher größer ist als ein gemäß der Grenzkurve (30, 34) einzustellender Ladezustand. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass der maximal zugelassene, von der Temperatur abhängige Ladezustand der Batterie durch Betätigen eines Betätigungselements des Kraftfahrzeugs verändert wird. - Verfahren nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass das, insbesondere als Wahlschalter ausgebildete, Betätigungselement von einem Nutzer des Kraftfahrzeugs betätigt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Nutzer des Kraftfahrzeugs einer das Laden der Batterie steuernden Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs eine Information übermittelt, gemäß welcher elektrische Energie der Batterie unmittelbar nach dem Laden der Batterie genutzt werden soll, wobei diese Information beim Einstellen des maximal zugelassenen, von der Temperatur abhängigen Ladezustand der Batterie berücksichtigt wird. - Verfahren nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die unmittelbar nach dem Laden die elektrische Energie abgebende Batterie mittels einer Kühleinrichtung des Kraftfahrzeugs gekühlt wird. - Verfahren nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlen mittels der Kühleinrichtung beim Einstellen des maximal zugelassenen Ladezustands der Batterie von der Steuerungseinrichtung berücksichtigt wird.
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DE102019000813.8A DE102019000813A1 (de) | 2019-02-05 | 2019-02-05 | Verfahren zum Laden einer Batterie für ein Kraftfahrzeug |
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DE102019000813.8A DE102019000813A1 (de) | 2019-02-05 | 2019-02-05 | Verfahren zum Laden einer Batterie für ein Kraftfahrzeug |
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Cited By (1)
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FR3131255A1 (fr) | 2021-12-27 | 2023-06-30 | Renault S.A.S. | Procédé et un système de gestion d’un dispositif de batterie électrique d’un véhicule à motorisation électrique ou hybride |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012001820B4 (de) | 2011-02-04 | 2018-04-26 | GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) | Verfahren zum steuern eines ladezustands (soc) einer fahrzeugbatterie |
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2019
- 2019-02-05 DE DE102019000813.8A patent/DE102019000813A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
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---|---|---|---|---|
DE102012001820B4 (de) | 2011-02-04 | 2018-04-26 | GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) | Verfahren zum steuern eines ladezustands (soc) einer fahrzeugbatterie |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3131255A1 (fr) | 2021-12-27 | 2023-06-30 | Renault S.A.S. | Procédé et un système de gestion d’un dispositif de batterie électrique d’un véhicule à motorisation électrique ou hybride |
WO2023126191A1 (fr) | 2021-12-27 | 2023-07-06 | Renault S.A.S. | Procédé et un système de gestion d'un dispositif de batterie électrique d'un véhicule à motorisation électrique ou hybride |
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