DE102019105813A1 - Method for preconditioning a battery of an electric vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorkonditionieren einer Batterie (100) eines Elektrofahrzeuges (1), um die Batterie (100) auf einen Ladevorgang vorzubereiten, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:1) Ermitteln eines ausstehenden Ladevorganges,2) Durchführen mindestens einer Maßnahme, um die Batterie (100) auf den ausstehenden Ladevorgang elektrochemisch vorzubereiten.The invention relates to a method for preconditioning a battery (100) of an electric vehicle (1) in order to prepare the battery (100) for a charging process, the method comprising the following steps: 1) determining an outstanding charging process, 2) performing at least one measure, to electrochemically prepare the battery (100) for the pending charging process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorkonditionieren einer Batterie eines Elektrofahrzeuges, um die Batterie auf einen Ladevorgang vorzubereiten, nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch und ein entsprechendes System für ein Elektrofahrzeug nach dem unabhängigen Systemanspruch.The invention relates to a method for preconditioning a battery of an electric vehicle in order to prepare the battery for a charging process, according to the independent method claim and a corresponding system for an electric vehicle according to the independent system claim.

Ein nicht optimaler Ladevorgang von Batterien, insbesondere von Hochvoltbatterien, führt dazu, dass die Batterien, insbesondere beim Schnellladen mit hohen Stromstärken, zu langsam geladen und/oder nicht vollgeladen werden. Dies beruht auf ungünstigen Bedingungen in der Batterie, wie zu hohe Temperatur, ungleichmäßige Ladungsverteilung, Bildung von Kristallinen oder dergleichen. In einer Druckschrift DE 10 2017 008 801 A1 ist eine Möglichkeit offenbart, eine Batterie thermisch auf einen Ladevorgang vorzubereiten. Hierzu wird die Batterie vor dem Ladevorgang zusätzlich gekühlt, um eine erwartete Wärmeentwicklung beim ausstehenden Ladevorgang zu kompensieren. Es hat sich jedoch als Nachteil herausgestellt, dass eine bloße thermische Behandlung der Batterie nicht ausreichend ist, um die Batterie optimal auf einen Ladevorgang vorzubereiten.A non-optimal charging process for batteries, in particular high-voltage batteries, leads to the batteries being charged too slowly and / or not fully charged, especially when charging rapidly with high currents. This is due to unfavorable conditions in the battery, such as excessively high temperature, uneven charge distribution, formation of crystallines or the like. In a pamphlet DE 10 2017 008 801 A1 a possibility is disclosed of thermally preparing a battery for a charging process. For this purpose, the battery is additionally cooled before the charging process in order to compensate for the expected heat development during the pending charging process. However, it has been found to be a disadvantage that a mere thermal treatment of the battery is not sufficient to optimally prepare the battery for a charging process.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum Vorkonditionieren einer Batterie eines Elektrofahrzeuges bereitzustellen, um die Batterie auf einen Ladevorgang vorzubereiten. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Vorkonditionieren einer Batterie eines Elektrofahrzeuges zur Verfügung zu stellen, welches ein gleichmäßiges, möglichst volles Laden der Batterie ermöglicht. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes System für ein Elektrofahrzeug zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is therefore to provide an improved method for preconditioning a battery of an electric vehicle in order to prepare the battery for a charging process. In particular, it is the object of the invention to provide an improved method for preconditioning a battery of an electric vehicle which enables the battery to be charged evenly and as fully as possible. It is also an object of the invention to provide a corresponding system for an electric vehicle.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein verbessertes Verfahren zum Vorkonditionieren einer Batterie eines Elektrofahrzeuges, um die Batterie auf einen Ladevorgang vorzubereiten, mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruches und durch ein verbessertes System für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruches. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt. Merkmale, die zu den einzelnen Erfindungsaspekten offenbart werden, können in der Weise miteinander kombiniert werden, dass bzgl. der Offenbarung zu den Erfindungsaspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The object of the invention is achieved by an improved method for preconditioning a battery of an electric vehicle to prepare the battery for a charging process, with the features of the independent method claim and by an improved system for an electric vehicle with the features of the independent device claim. Preferred developments of the invention are listed in the dependent claims. Features that are disclosed for the individual aspects of the invention can be combined with one another in such a way that, with regard to the disclosure, reference is or can always be made to the invention aspects of the invention.

Die Erfindung stellt gemäß einem Aspekt der Erfindung zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zum, insbesondere elektrochemischen, Vorkonditionieren einer Batterie eines Elektrofahrzeuges bereit, um die Batterie auf einen Ladevorgang vorzubereiten, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

  1. 1) Ermitteln eines ausstehenden Ladevorganges,
  2. 2) Durchführen mindestens einer, insbesondere elektrochemischen, Maßnahme, um die Batterie auf den ausstehenden Ladevorgang elektrochemisch vorzubereiten.
According to one aspect of the invention, to solve the problem, the invention provides a method for, in particular electrochemically, preconditioning a battery of an electric vehicle in order to prepare the battery for a charging process, the method having the following steps:
  1. 1) Determination of a pending charging process,
  2. 2) Carrying out at least one, in particular electrochemical, measure to electrochemically prepare the battery for the pending charging process.

Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass die Batterie nicht bloß thermisch, sondern elektrochemisch auf einen Ladevorgang vorbereit wird. Elektrochemische Vorkonditionierung bzw. Vorbereitung auf einen ausstehenden Ladevorgang heißt im Sinne der Erfindung, eine Einwirkung auf den elektrochemischen Zustand der Batterie. Elektrochemische Vorbereitung auf einen ausstehenden Ladevorgang, bewirkt im Sinne der Erfindung ein Abbauen von Konzentrationsgradienten innerhalb der Batterie, insbesondere in Elektrode und Separator, eine Vergleichmäßigung der Ladungsverteilung innerhalb der Batterie und/oder ein Abbauen von eventuell gebildeten Dendriten oder Kristalliten. Vorkonditionieren heißt im Sinne der Erfindung folglich nicht oder nicht nur ein thermisches, sondern ein elektrochemisches Vorbereiten der Batterie auf einen ausstehenden Ladevorgang. Die Maßnahmen, die dabei getroffen werden können, um die Batterie auf den ausstehenden Ladevorgang elektrochemisch vorzubereiten, können ebenfalls elektrochemischer Natur sein, wie z. B. eine Leistungsreduktion und/oder eine pulsförmige Entladung der Batterie, und/oder sogar elektromagnetischer Natur, wie z. B. eine Bestrahlung der Batterie mit elektromagnetischen Wellen, bspw. mit RF-Wellen. Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Verfahren vorausschauend durchgeführt werden, um unnötige Wartezeiten vor dem oder bei dem Laden der Batterie zu verhindern. Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren mit dem thermischen Konditionieren der Batterie kombiniert werden. Als Elektrofahrzeug im Sinne der Erfindung kann ein reines Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug verstanden werden.The idea of the invention is that the battery is not just thermally, but electrochemically prepared for a charging process. Electrochemical preconditioning or preparation for an outstanding charging process means, in the context of the invention, an effect on the electrochemical state of the battery. Electrochemical preparation for an outstanding charging process, in the sense of the invention, causes concentration gradients within the battery, in particular in the electrode and separator, to even out the charge distribution within the battery and / or to reduce any dendrites or crystallites that may have formed. For the purposes of the invention, preconditioning consequently means not or not just thermal, but electrochemical preparation of the battery for an outstanding charging process. The measures that can be taken to prepare the battery electrochemically for the pending charging process can also be of an electrochemical nature, such as. B. a power reduction and / or a pulse-shaped discharge of the battery, and / or even electromagnetic nature, such as. B. irradiation of the battery with electromagnetic waves, for example with RF waves. The method according to the invention can advantageously be carried out in advance in order to prevent unnecessary waiting times before or during charging of the battery. In addition, the method according to the invention can be combined with the thermal conditioning of the battery. An electric vehicle in the context of the invention can be understood to be a purely electric vehicle or a hybrid vehicle.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Batterie verbessert, nahezu optimal auf einen ausstehenden Ladevorgang vorbereitet werden. Die Erfindung ermöglicht eine gleichmäßige chemische sowie mechanische Zusammensetzung und eine gleichmäßige elektrische Ladungsverteilung innerhalb der Batterie. Somit kann die Batterie auf eine gleichmäßige, optimierte Ladungsaufnahme vorbereitet werden, da alle Bereiche der Batterie gleichmäßig aufgeladen werden können. Insbesondere bei Schnellladevorgängen kann dies von Vorteil sein, um eine möglichst volle Aufladung der Batterie zu ermöglichen.With the aid of the method according to the invention, the battery can be improved and prepared almost optimally for an outstanding charging process. The invention enables a uniform chemical and mechanical composition and a uniform electrical charge distribution within the battery. In this way, the battery can be prepared for an even, optimized charge absorption, since all areas of the battery can be charged evenly. This can be of advantage, particularly in the case of rapid charging processes, in order to enable the battery to be charged as fully as possible.

Ferner kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Vorkonditionieren einer Batterie eines Elektrofahrzeuges vorsehen, dass im Schritt 1) eine prädiktive Voraussage getroffen wird, wann ein Ladevorgang voraussichtlich eingeleitet wird. Um die Batterie optimal vor einem Ladevorgang konditionieren zu können, muss zunächst bekannt sein, wann ein Benutzer, bspw. ein Fahrer, sein Elektrofahrzeug laden wird. Somit kann das Verfahren rechtzeitig eingeleitet werden, um eventuelle Wartezeiten vor dem oder beim Laden zu vermeiden. Die Informationen und/oder Daten, die für eine prädiktive Voraussage benötigt werden, können bspw. über das Navigationssystem eingeholt werden. Eine andere Möglichkeit wäre die Prädiktion der Route inklusive einer Berechnung der Restreichweite und einer Ankunftszeit. Noch eine Möglichkeit könnte sein, zu berechnen, wann der Ladezustand der Batterie eine bestimmte Schwelle unterschreiten wird, bei dem ein Ladevorgang empfohlen wird. Furthermore, in a method for preconditioning a battery of an electric vehicle, the invention can provide that in step 1 ) a predictive prediction is made as to when a charging process is likely to be initiated. In order to be able to optimally condition the battery before a charging process, it must first be known when a user, for example a driver, will charge his electric vehicle. The procedure can thus be initiated in good time in order to avoid possible waiting times before or during loading. The information and / or data that are required for a predictive prediction can be obtained, for example, via the navigation system. Another possibility would be the prediction of the route including a calculation of the remaining range and an arrival time. Another possibility could be to calculate when the state of charge of the battery falls below a certain threshold at which a charging process is recommended.

Weiterhin kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Vorkonditionieren einer Batterie eines Elektrofahrzeuges vorsehen, dass im Schritt 1) wenigstens eine Datenart von den folgenden Datenarten berücksichtigt wird:

  • - Navigationsdaten,
  • - Erfahrungswerte,
  • - Benutzereinstellungen,
  • - Fahrtenbücher und/oder
  • - Kalenderdaten.
Furthermore, in a method for preconditioning a battery of an electric vehicle, the invention can provide that in step 1 ) at least one data type from the following data types is taken into account:
  • - navigation data,
  • - empirical values,
  • - user settings,
  • - logbooks and / or
  • - Calendar dates.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Navigationsdaten aus einem Navigationssystem des Elektrofahrzeuges und/oder aus einem verbunden mobilen Gerät eines Benutzers, wie z. b. einem Smartphone oder einem Laptop, bezogen und/oder über einen externen Dienst erhalten, bspw. aktiv abgefragt, werden. So kann bspw. bei einer geplanten Langfahrt die Reichweite des Elektrofahrzeuges berechnet werden und die verfügbare Ladestationen entlang einer gewählten Route eine Auskunft darüber geben, wenn ein Ladevorgang voraussichtlich durchgeführt werden soll bzw. kann. Neben der Analyse der Navigationsdaten kann eine Öffnung einer Ladeklappe zum (sehr kurzfristigen) Prädizieren genutzt werden. Wird die Ladeklappe geöffnet, kann unverzüglich ein Vorkonditionierungsschritt, wie z. B. pulsförmige Belastung, erfolgen. Als Erfahrungswerte sind im Rahmen der Erfindung Daten denkbar, die ein intelligenter Boardcomputer speichern, errechnen und/oder erlernen kann, indem es bspw. den Fahrstil, die Fahrdaten und/oder die Gewohnheiten eines Benutzers sammelt und analysiert. So kann bspw. der Boardcomputer voraussagen, dass der Benutzer, der an Werktagen meistens gegen 19 Uhr eine Heimreise antritt, gegen 19:30 einen Ladevorgang starten wird. Benutzereinstellungen können ebenfalls wertvolle Informationen darüber liefern, wann ein Ladevorgang geplant ist. Fahrtenbücher (manuell geführt oder vom Boardcomputer automatisch erstellbar) können helfen, den Fahrstil, die Fahrdaten und/oder die Gewohnheiten eines Benutzers zu erfassen. Kalenderdaten können bspw. aus einem verbunden mobilen Gerät eines Benutzers, wie z. b. einem Smartphone oder einem Laptop, abgefragt werden, um voraussagen zu können, wann das Elektrofahrzeug voraussichtlich in Anspruch genommen wird und wann ein Ladevorgang voraussichtlich notwendig sein wird und entsprechend eingeplant werden kann.In the context of the invention, it is conceivable that the navigation data from a navigation system of the electric vehicle and / or from a connected mobile device of a user, such as. b. a smartphone or a laptop, obtained and / or received via an external service, e.g. actively queried. For example, in the case of a planned long trip, the range of the electric vehicle can be calculated and the available charging stations along a selected route provide information about when a charging process is likely to be carried out or can be carried out. In addition to analyzing the navigation data, opening a loading flap can be used for (very short-term) predictions. If the loading flap is opened, a preconditioning step, such as. B. pulsed load take place. Conceivable empirical values within the scope of the invention are data that an intelligent board computer can store, calculate and / or learn by collecting and analyzing, for example, the driving style, driving data and / or habits of a user. For example, the on-board computer can predict that the user, who usually travels home around 7 p.m. on weekdays, will start a charging process around 7:30 p.m. User settings can also provide valuable information about when a charge is scheduled. Logbooks (manually managed or automatically generated by the on-board computer) can help to record the driving style, driving data and / or habits of a user. Calendar data can, for example, from a connected mobile device of a user, such as b. A smartphone or laptop can be queried in order to be able to predict when the electric vehicle is likely to be used and when a charging process is likely to be necessary and can be planned accordingly.

Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Vorkonditionieren einer Batterie eines Elektrofahrzeuges vorsehen, dass im Schritt 2) die mindestens eine Maßnahme wenigstens eine von den folgenden Aktionen umfasst:

  • - Leistungsreduktion und/oder
  • - pulsbasierte Ladung und/oder Entladung der Batterie.
Furthermore, in a method for preconditioning a battery of an electric vehicle, the invention can provide that in step 2) the at least one measure comprises at least one of the following actions:
  • - Power reduction and / or
  • - pulse-based charging and / or discharging of the battery.

Durch die Leistungsreduktion können Ausgleichsvorgänge innerhalb der Batterie, eine sog. Relaxation, bereits vor dem Ladevorgang eingeleitet werden. Durch die pulsförmige Belastung, bspw. Ladung und/oder Entladung, der Batterie werden bestehende Konzentrationsgradienten bzw. Konzentrationsschichtungen in den Elektroden und im Separator der Batterie abgebaut, um eine gleichförmige Ladungsverteilung zu ermöglichen. Auch können durch die pulsförmige Belastung sich eventuell im Ladeschritt gebildete Dendriten oder Kristallite abgebaut werden. Typischerweise werden für die Pulse kurze Zeiten verwendet, damit die Belastung für die Zelle gering bleibt und kein Erwärmen der Batterie stattfindet. Pulsförmige Ladung ist bspw. während Rekuperationsphasen oder durch Zuschalten einer Pufferkapazität möglich. Pulsförmige Entladung erfordert eine Energiesenke. Als Energiesenke kann die Energie an ein weiteres System, wie z. B. eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, abgegeben werden. Ebenfalls kann die Energie an einem zusätzlichen Widerstand abgegeben werden. Andere Arten von Maßnahmen sind aber auch denkbar, wie z. B. eine Bestrahlung der Batterie.Due to the reduction in power, equalization processes within the battery, a so-called relaxation, can be initiated before the charging process. Due to the pulse-shaped loading, for example charging and / or discharging, of the battery, existing concentration gradients or concentration stratifications in the electrodes and in the separator of the battery are broken down in order to enable a uniform charge distribution. The pulse-shaped load can also break down any dendrites or crystallites that may have formed in the loading step. Typically, short times are used for the pulses so that the load on the cell remains low and the battery does not heat up. Pulsed charging is possible, for example, during recuperation phases or by connecting a buffer capacity. Pulse discharge requires an energy sink. As an energy sink, the energy can be sent to another system, such as B. an air conditioning system of a motor vehicle are delivered. The energy can also be delivered to an additional resistor. Other types of measures are also conceivable, such as, for. B. irradiation of the battery.

Zudem kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Vorkonditionieren einer Batterie eines Elektrofahrzeuges vorsehen, dass in einem weiteren Schritt 3) eine Anzeige an einen Benutzer des Elektrofahrzeuges ausgegeben wird, dass eine Vorkonditionierung eingeleitet wird und/oder erfolgt. Somit können der Benutzerkomfort und das Vertrauen in die Technik des Elektrofahrzeuges gesteigert werden. Außerdem kann dadurch ein Mitwirken des Benutzers ermöglicht werden.In addition, in a method for preconditioning a battery of an electric vehicle, the invention can provide that in a further step 3) a display is issued to a user of the electric vehicle that preconditioning is being initiated and / or is taking place. This can increase user comfort and confidence in the technology of the electric vehicle. In addition, this can enable the user to participate.

Nach einem Vorteil der Erfindung kann in einem weiteren Schritt 4) einem Benutzer des Elektrofahrzeuges angeboten werden, eine Vorkonditionierung zu bestätigen oder abzubrechen. So kann der Benutzer einen geplanten Ladevorgang bestätigen und/oder seine Zustimmung zur Vorkonditionierung der Batterie abgeben. Zudem kann der Benutzer in bestimmten Fällen die Vorkonditionierung ablehnen bzw. abrechen. Dies kann bspw. dann der Fall sein, wenn der Benutzer schnell zu einem Termin muss und weiß, dass bis zur Wiederaufnahme der Fahrt genügend Zeit vergehen wird, um das erfindungsgemäße Verfahren und das anschließende Lade der Batterie bei einem parkenden Fahrzeug durchführen zu können. According to an advantage of the invention, in a further step 4) a user of the electric vehicle can be offered to confirm or cancel a preconditioning. The user can confirm a planned charging process and / or give his consent to the preconditioning of the battery. In addition, the user can reject or cancel the preconditioning in certain cases. This can be the case, for example, if the user has to go to an appointment quickly and knows that enough time will pass before the journey can be resumed in order to be able to carry out the method according to the invention and the subsequent charging of the battery in a parked vehicle.

Außerdem kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Vorkonditionieren einer Batterie eines Elektrofahrzeuges vorsehen, dass in einem weiteren Schritt 5) mindestens eine Kompensationsmaßnahme in einem Elektrofahrzeug eingeleitet wird, um einen Leistungsabbruch der Batterie bei der Konditionierung zu kompensieren. Somit kann sichergestellt werden, dass der Betrieb des Elektrofahrzeuges durch das Vorkonditionieren der Batterie nicht beeinträchtigt wird. Auf diese Weise kann die Benutzerfreundlichkeit erhöht werden. Dies kann insbesondere bei frequent genutzten Elektrofahrzeugen, wie z. B. Dienstfahrzeugen, Postzustellungsfahrzeugen, Busen und/oder Lieferfahrzeugen, von Vorteil sein.In addition, in a method for preconditioning a battery of an electric vehicle, the invention can provide that at least one compensation measure is initiated in an electric vehicle in a further step 5) in order to compensate for a power failure of the battery during conditioning. This ensures that the operation of the electric vehicle is not adversely affected by the preconditioning of the battery. In this way, the user-friendliness can be increased. This can be especially true for frequently used electric vehicles, such as B. service vehicles, mail delivery vehicles, buses and / or delivery vehicles, be advantageous.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass im Schritt 5) die mindestens eine Kompensationsmaßnahme in einem Elektrofahrzeug wenigstens eine von den folgenden Aktionen umfasst:

  • - Zuschalten einer Pufferkapazität, bspw. in Form eines Kondensators oder einer Hilfsbatterie,
  • - Umschalten auf eine andere mögliche Antriebsart des Elektrofahrzeuges und/oder
  • - Umschalten auf einen anderen möglichen Automatisierungsgrad des Elektrofahrzeuges.
In the context of the invention it is conceivable that in step 5) the at least one compensation measure in an electric vehicle comprises at least one of the following actions:
  • - Connection of a buffer capacity, e.g. in the form of a capacitor or an auxiliary battery,
  • - Switching to another possible type of drive for the electric vehicle and / or
  • - Switching to another possible degree of automation of the electric vehicle.

Durch die Pufferkapazität kann eine sichere Rückfallmöglichkeit zur Bereitstellung der elektrischen Leistung neben der Batterie geschaffen werden. Durch das Umschalten auf eine andere mögliche Antriebsart des Elektrofahrzeuges, bspw. auf Verbrennungsmotorantrieb bei Hybridfahrzeugen, kann der Energiebedarf im Elektrofahrzeug reduziert werden, sodass das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, während die Weiterfahrt des Elektrofahrzeuges weiterhin möglich ist. Durch das Umschalten auf einen anderen möglichen Automatisierungsgrad des Elektrofahrzeuges, bspw. durch Herabsetzen des Automatisierungsgrades, kann die Energieaufnahme im Elektrofahrzeug reduziert werden. So kann der Benutzer z. B. von einem automatisierten Fahren auf ein manuelles Fahren umsteigen, um das erfindungsgemäße Verfahren zugleich zu einer Weiterfahrt zu ermöglichen. The buffer capacity can be used to create a safe fallback option for providing the electrical power in addition to the battery. By switching to another possible drive type of the electric vehicle, for example to internal combustion engine drive in hybrid vehicles, the energy requirement in the electric vehicle can be reduced so that the method according to the invention can be carried out while the electric vehicle can continue to travel. By switching to another possible degree of automation of the electric vehicle, for example by reducing the degree of automation, the energy consumption in the electric vehicle can be reduced. So the user can z. B. switch from automated driving to manual driving in order to enable the method according to the invention to continue driving.

Ferner stellt die Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung zur Lösung der Aufgabe ein System für ein Elektrofahrzeug bereit, welches mit einer Batterie zum Bereitstellen einer elektrischen Leistung und einer Steuereinheit zum Steuern des Betriebes der Batterie ausgeführt ist, wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, einen ausstehenden Ladevorgang der Batterie zu ermitteln, und mindestens eine Maßnahme einzuleiten, um die Batterie auf den ausstehenden Ladevorgang elektrochemisch vorzubereiten. Als Steuereinheit kann dabei eine spezielle Steuereinheit für die Batterie oder eine zentrale Steuereinheit des Elektrofahrzeuges verstanden werden. Mithilfe des erfindungsgemäßen Systems werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.Furthermore, according to a further aspect of the invention, in order to achieve the object, the invention provides a system for an electric vehicle which is designed with a battery for providing electrical power and a control unit for controlling the operation of the battery, the control unit being designed to provide a to determine pending charging process of the battery, and to initiate at least one measure to prepare the battery for the pending charging process electrochemically. A special control unit for the battery or a central control unit of the electric vehicle can be understood as a control unit. With the aid of the system according to the invention, the same advantages are achieved that were described above in connection with the method according to the invention. Reference is made here in full to these advantages.

Weiterhin kann die Erfindung bei einem System eine Pufferkapazität vorsehen, bspw. in Form eines Kondensators oder einer Hilfsbatterie, welche bei einer Konditionierung der Batterie zu der Batterie zuschaltbar ist, um einen Leistungsabbruch der Batterie bei der Konditionierung zu kompensieren. Durch die Pufferkapazität kann vorteilhafterweise eine sichere Rückfallmöglichkeit zur Bereitstellung der elektrischen Leistung neben der Batterie geschaffen werden, um den Betrieb des Elektrofahrzeuges durch das Vorkonditioniere der Batterie nicht zu beeinträchtigen.Furthermore, the invention can provide a buffer capacity in a system, for example in the form of a capacitor or an auxiliary battery, which can be connected to the battery when the battery is conditioned, in order to compensate for a power failure of the battery during conditioning. The buffer capacity can advantageously create a safe fallback option for providing the electrical power in addition to the battery in order not to impair the operation of the electric vehicle through the preconditioning of the battery.

Des Weiteren kann die Erfindung bei einem System vorsehen, dass die Steuereinheit eine Recheneinheit und eine Speichereinheit umfasst, wobei in der Speichereinheit ein Computer-Programm-Produkt, bspw. in Form einer Software, hinterlegt ist, welches bei zumindest teilweiser Ausführung in der Recheneinheit ein Verfahren durchführt, welches wie oben beschrieben verlaufen kann. Mithilfe eines solchen Computer-Programm-Produkts kann eine vorteilhafte Steuereinheit bereitgestellt werden, die das oben beschriebene Verfahren ausführen kann. Ein weiterer Vorteil eines solchen Computer-Programm-Produkts kann darin liegen, dass sogar vorhandene Batterien bzw. vorhandene Steuereinheiten mit der erfindungsgemäßen Funktionalität aufgerüstet werden können.Furthermore, the invention can provide in a system that the control unit comprises a computing unit and a storage unit, a computer program product, for example in the form of software, being stored in the storage unit, which when at least partially executed in the computing unit Performs procedure, which can proceed as described above. With the aid of such a computer program product, an advantageous control unit can be provided which can carry out the method described above. A further advantage of such a computer program product can be that even existing batteries or existing control units can be upgraded with the functionality according to the invention.

Zudem kann die Erfindung bei einem System eine Anzeigeeinheit vorsehen, um einen Benutzer des Elektrofahrzeuges anzuzeigen, dass eine Vorkonditionierung eingeleitet wird und/oder erfolgt. Somit kann der Benutzerkomfort erhöht werden.In addition, the invention can provide a display unit in a system in order to indicate to a user of the electric vehicle that preconditioning is being initiated and / or is taking place. Thus, user comfort can be increased.

Außerdem kann die Erfindung bei einem System ein vorsehen, um einem Benutzer des Elektrofahrzeuges anzubieten, eine Vorkonditionierung zu bestätigen oder abzubrechen. Somit kann eine Mitwirkung des Benutzers beim Vorkonditionieren der Batterie ermöglicht werden. In addition, the invention can provide a system for a user of the Electric vehicle, confirm or cancel preconditioning. This enables the user to participate in preconditioning the battery.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figur nur einen beschreibenden Charakter hat und nicht dazu gedacht ist, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batterie und eins erfindungsgemäßen Systems im Sinne der Erfindung.
Further measures improving the invention are illustrated below with the description of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the figure. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. It should be noted that the figure only has a descriptive character and is not intended to restrict the invention in any way. It shows:
  • 1 a schematic representation of a battery according to the invention and a system according to the invention within the meaning of the invention.

Die 1 dient einer schematischen Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum, insbesondere elektrochemischen, Vorkonditionieren einer Batterie 100 eines Elektrofahrzeuges 1, um die Batterie 100 auf einen Ladevorgang vorzubereiten, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

  1. 1) Ermitteln eines ausstehenden Ladevorganges,
  2. 2) Durchführen mindestens einer, insbesondere elektrochemischen, Maßnahme, um die Batterie 100 auf den ausstehenden Ladevorgang elektrochemisch vorzubereiten.
The 1 serves to schematically illustrate a method according to the invention for, in particular electrochemically, preconditioning a battery 100 of an electric vehicle 1 to the battery 100 prepare for a charging process, the method comprising the following steps:
  1. 1) Determination of a pending charging process,
  2. 2) Carrying out at least one, in particular electrochemical, measure to the battery 100 prepare electrochemically for the pending charging process.

Der Erfindungsgedanke liegt in einer elektrochemischen Vorkonditionierung, d. h. Vorbereitung, der Batterie 100 auf einen Ladevorgang. Elektrochemische Vorbereitung kann vorteilhafterweise eine Einwirkung auf den elektrochemischen Zustand der Batterie 100 bedeuten, um die Effizienz der ausstehenden Ladevorganges zu verbessern. Elektrochemische Vorbereitung dient erfindungsgemäß zum Abbauen von Konzentrationsgradienten innerhalb der Batterie 100, zum Vergleichmäßigen der Ladungsverteilung innerhalb der Batterie 100 und/oder zum Abbauen von eventuell gebildeten Dendriten oder Kristalliten innerhalb der Batterie 100.The idea of the invention lies in an electrochemical preconditioning, ie preparation, of the battery 100 on a charging process. Electrochemical preparation can advantageously have an effect on the electrochemical state of the battery 100 mean to improve the efficiency of the outstanding charging process. According to the invention, electrochemical preparation is used to reduce concentration gradients within the battery 100 to even out the charge distribution within the battery 100 and / or to break down any dendrites or crystallites that may have formed within the battery 100 .

Die Maßnahmen, die gemäß dem Schritt 2) durchgeführt werden können, können bspw. ebenfalls elektrochemischer Natur sein, wie z. B. eine Leistungsreduktion und/oder eine pulsförmige Ladung und/oder Entladung der Batterie 100. Weitere denkbaren Maßnahmen gemäß Schritt 2) können bspw. elektromagnetischer Natur sein, wie z. B. eine Bestrahlung der Batterie 100 mit elektromagnetischen Wellen, bspw. mit RF-Wellen.The measures that can be carried out according to step 2) can, for example, also be of an electrochemical nature, such as B. a power reduction and / or a pulsed charge and / or discharge of the battery 100 . Further conceivable measures according to step 2) can, for example, be of an electromagnetic nature, such as B. irradiation of the battery 100 with electromagnetic waves, for example with RF waves.

Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Verfahren prädiktiv voraussagen, wenn ein Ladenvorgang voraussichtlich eingeleitet wird, um das Verfahren rechtzeitig durchführen zu können und zusätzliche Wartezeiten vor oder beim Laden der Batterie zu vermeiden. Hierzu kann im Schritt 1) wenigstens eine Datenart von den folgenden Datenarten berücksichtigt werden:

  • - Navigationsdaten,
  • - Erfahrungswerte,
  • - Benutzereinstellungen,
  • - Fahrtenbücher und/oder
  • - Kalenderdaten.
The method according to the invention can advantageously predict when a charging process is likely to be initiated in order to be able to carry out the method in good time and to avoid additional waiting times before or when charging the battery. You can do this in step 1 ) at least one data type from the following data types are taken into account:
  • - navigation data,
  • - empirical values,
  • - user settings,
  • - logbooks and / or
  • - Calendar dates.

Thermisches Konditionieren der Batterie 100 kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kombiniert werden.Thermal conditioning of the battery 100 can be combined with the method according to the invention.

Um bei einer Vorkonditionierung der Batterie 100 unerwünschte Leistungseinbrüche im Betrieb des Elektrofahrzeuges 1 auszugleichen, kann bei einem System 110 im Sinne der Erfindung eine zusätzliche Pufferkapazität 101, bspw. in Form eines Kondensators oder einer Hilfsbatterie, vorgesehen sein, die beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu der Batterie 100 zugeschaltet werden kann. Zudem kann im Rahmen der Erfindung ein Umschalten auf eine andere mögliche Antriebsart des Elektrofahrzeuges 1 und/oder ein Umschalten auf einen anderen möglichen Automatisierungsgrad des Elektrofahrzeuges 1 vorgesehen sein, um unerwünschte Leistungseinbrüche im Betrieb des Elektrofahrzeuges 1 auszugleichen, wenn das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.In order to precondition the battery 100 unwanted performance drops in the operation of the electric vehicle 1 can compensate for one system 110 an additional buffer capacity within the meaning of the invention 101 , for example. In the form of a capacitor or an auxiliary battery, can be provided, which when the method according to the invention is carried out for the battery 100 can be switched on. In addition, within the scope of the invention, it is possible to switch to another possible type of drive for the electric vehicle 1 and / or switching to another possible degree of automation of the electric vehicle 1 be provided to avoid unwanted performance drops in the operation of the electric vehicle 1 balance when the inventive method is carried out.

Weiterhin kann bei einem System 110 im Rahmen der Erfindung eine Anzeigeeinheit 102, ggf. mit einem Bedienelement 103, bspw. in Form eines Touchdisplays oder eines Schaltfeldes, vorgesehen sein, um einen Benutzer des Elektrofahrzeuges 1 über geplante oder stattfindende Vorkonditionierung zu informieren. Vorteilhafterweise kann mithilfe des Bedienelementes 103 eine Möglichkeit zur Bestätigung oder Verhinderung der Vorkonditionierung der Batterie 100 nach dem oben beschriebenen Verfahren gegeben werden.Furthermore, with a system 110 within the scope of the invention a display unit 102 , if necessary with a control element 103 , for example. In the form of a touch display or a control panel, be provided to a user of the electric vehicle 1 to inform about planned or ongoing preconditioning. Advantageously, using the control element 103 a way to confirm or prevent the preconditioning of the battery 100 given according to the procedure described above.

Auf diese Weise kann der anschließende Ladevorgang nicht nur unter optimierten Bedingungen und schonend durchgeführt werden, sondern auch der Kundenkomfort dabei erheblich verbessert werden.In this way, the subsequent charging process can not only be carried out gently and under optimized conditions, but customer comfort can also be considerably improved.

Die voranstehende Beschreibung der Figur beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der beschrieben Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The preceding description of the figure describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, individual features of the described embodiments can be freely selected, provided that it is technically reasonable can be combined with one another without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

110110
System system
100100
Batteriebattery
101101
PufferkapazitätBuffer capacity
102102
AnzeigeeinheitDisplay unit
103103
Bedienelement Control element
1010
SteuereinheitControl unit
1111
RecheneinheitArithmetic unit
1212
Speichereinheit Storage unit
11
ElektrofahrzeugElectric vehicle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017008801 A1 [0002]DE 102017008801 A1 [0002]

Claims (12)

Verfahren zum Vorkonditionieren einer Batterie (100) eines Elektrofahrzeuges (1), um die Batterie (100) auf einen Ladevorgang vorzubereiten, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: 1) Ermitteln eines ausstehenden Ladevorganges, 2) Durchführen mindestens einer Maßnahme, um die Batterie (100) auf den ausstehenden Ladevorgang elektrochemisch vorzubereiten.A method for preconditioning a battery (100) of an electric vehicle (1) in order to prepare the battery (100) for a charging process, the method comprising the following steps: 1) Determination of a pending charging process, 2) performing at least one measure to electrochemically prepare the battery (100) for the outstanding charging process. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt 1) eine prädiktive Voraussage getroffen wird, wann ein Ladevorgang voraussichtlich eingeleitet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that in step 1) a predictive prediction is made as to when a charging process is likely to be initiated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt 1) wenigstens eine Datenart von den folgenden Datenarten berücksichtigt wird: - Navigationsdaten, - Erfahrungswerte, - Benutzereinstellungen, - Fahrtenbücher und/oder - Kalenderdaten.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that in step 1) at least one type of data from the following types of data is taken into account: - navigation data, - empirical values, - user settings, - logbooks and / or - calendar data. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt 2) die mindestens eine Maßnahme wenigstens eine von den folgenden Aktionen umfasst: - Leistungsreduktion und/oder - pulsbasierte Ladung und/oder Entladung der Batterie (100).Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step 2) the at least one measure comprises at least one of the following actions: - power reduction and / or - pulse-based charging and / or discharging of the battery (100). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt 3) eine Anzeige an einen Benutzer des Elektrofahrzeuges (1) ausgegeben wird, dass eine Vorkonditionierung eingeleitet wird und/oder erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a further step 3) a display is output to a user of the electric vehicle (1) that preconditioning is being initiated and / or is taking place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt 4) einem Benutzer des Elektrofahrzeuges (1) angeboten wird, eine Vorkonditionierung zu bestätigen oder abzubrechen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a further step 4) a user of the electric vehicle (1) is offered the option of confirming or canceling a preconditioning. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt 5) mindestens eine Kompensationsmaßnahme in einem Elektrofahrzeug (1) eingeleitet wird, um einen Leistungsabbruch der Batterie (100) bei der Konditionierung zu kompensieren.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a further step 5) at least one compensation measure is initiated in an electric vehicle (1) in order to compensate for a power failure of the battery (100) during conditioning. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt 5) die mindestens eine Kompensationsmaßnahme in einem Elektrofahrzeug (1) wenigstens eine von den folgenden Aktionen umfasst: - Zuschalten einer Pufferkapazität (101), - Umschalten auf eine andere mögliche Antriebsart des Elektrofahrzeuges (1) und/oder - Umschalten auf einen anderen möglichen Automatisierungsgrad des Elektrofahrzeuges (1).Procedure according to Claim 7 , characterized in that in step 5) the at least one compensation measure in an electric vehicle (1) comprises at least one of the following actions: switching on a buffer capacity (101), switching to another possible drive type of the electric vehicle (1) and / or - Switching to another possible degree of automation of the electric vehicle (1). System (110) für ein Elektrofahrzeug (1), mit einer Batterie (100) zum Bereitstellen einer elektrischen Leistung und einer Steuereinheit (10) zum Steuern des Betriebes der Batterie (100), wobei die Steuereinheit (10) dazu ausgeführt ist, einen ausstehenden Ladevorgang der Batterie (100) zu ermitteln, und mindestens eine Maßnahme einzuleiten, um die Batterie (100) auf den ausstehenden Ladevorgang elektrochemisch vorzubereiten.System (110) for an electric vehicle (1), with a battery (100) for providing electrical power and a control unit (10) for controlling the operation of the battery (100), the control unit (10) being designed to have an outstanding To determine the charging process of the battery (100), and to initiate at least one measure to electrochemically prepare the battery (100) for the pending charging process. System (110) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pufferkapazität (101) vorgesehen ist, welche bei einer Konditionierung der Batterie (100) zu der Batterie (100) zuschaltbar ist, um einen Leistungsabbruch der Batterie (100) bei der Konditionierung zu kompensieren.System (110) according to Claim 9 , characterized in that a buffer capacity (101) is provided, which can be connected to the battery (100) when the battery (100) is conditioned, in order to compensate for a loss of power of the battery (100) during conditioning. System (110) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) eine Recheneinheit (11) und eine Speichereinheit (12) umfasst, wobei in der Speichereinheit (12) ein Computer-Programm-Produkt hinterlegt ist, welches bei zumindest teilweiser Ausführung in der Recheneinheit (11) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführt.System (110) according to Claim 9 or 10 , characterized in that the control unit (10) comprises a computing unit (11) and a storage unit (12), a computer program product being stored in the storage unit (12), which when at least partially executed in the computing unit (11) a method according to one of the Claims 1 to 8th performs. System (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinheit (102) vorgesehen ist, um einen Benutzer des Elektrofahrzeuges (1) anzuzeigen, dass eine Vorkonditionierung eingeleitet wird und/oder erfolgt, und/oder dass ein Bedienelement (103) vorgesehen ist, um einem Benutzer des Elektrofahrzeuges (1) anzubieten, eine Vorkonditionierung zu bestätigen oder abzubrechen.System (110) according to one of the preceding Claims 9 to 11 , characterized in that a display unit (102) is provided to indicate to a user of the electric vehicle (1) that preconditioning is being initiated and / or is taking place, and / or that an operating element (103) is provided to a user of the electric vehicle (1) Offer to confirm or cancel a preconditioning.
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