DE102019119763A1 - Verfahren zum Behandeln einer Batterie eines geparkten Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Batterie (1) eines geparkten Kraftfahrzeugs (2), aufweisend die folgenden Schritte:- Ermitteln eines aktuellen oder geplanten Betriebszustands des Kraftfahrzeugs (2),- Ermitteln einer aktuellen Referenztemperatur, wenn der aktuelle oder geplante Betriebszustand des Kraftfahrzeugs (2) ein Parkzustand ist,- Bestimmen einer oberen Referenztemperatur, und- Kühlen der Batterie (1), wenn die aktuelle Referenztemperatur oberhalb der oberen Referenztemperatur ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (2), das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Batterie eines geparkten Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
  • Bei Kraftfahrzeugen mit einem Elektromotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise einem Elektrofahrzeug oder einem Vollhybridfahrzeug, wird die zum Betreiben des Elektromotors erforderliche elektrische Energie üblicherweise von einer Batterie bereitgestellt. Moderne Batterien mit einer verhältnismäßig hohen Leistungsdichte basieren auf der Lithium-Ionentechnologie und werden daher auch als Li-lon-Batterien bezeichnet.
  • Ein Nachteil von Li-lon-Batterien ist ein Kapazitätsverlust mit zunehmender Lebensdauer. Ein derartiger Kapazitätsverlust wird auch als „Alterung“ der Batterie bezeichnet. Der Alterungsprozess bei Li-lon-Batterien ist durch diverse Einflussfaktoren, insbesondere durch einen Ladezustand der Batterie, auch als „SOC“ (State of Charge) bezeichnet, und eine Batterietemperatur, beeinflussbar. Je höher der Ladezustand der Batterie, desto schneller laufen Nebenreaktionen in der Batterie ab, durch welche die Alterung vorangetrieben wird. Dabei ist die Geschwindigkeit der Nebenreaktionen überproportional zum Ladezustand. Das bedeutet, dass eine zusätzliche Erhöhung des Ladezustands eine progressive Zunahme der Geschwindigkeit der Nebenreaktionen zur Folge hat. Oberhalb eines Ladezustands von etwa 80% ist die Zunahme der Geschwindigkeit der Nebenreaktionen bereits exponentiell zur Zunahme des Ladezustands. Mit steigenden Temperaturen steigt die Geschwindigkeit dieser Nebenreaktionen ebenfalls. Daher ist das längere Abstellen eines Kraftfahrzeugs mit vollgeladener Batterie bei verhältnismäßig hohen Außentemperaturen besonders nachteilig für die Alterung der Batterie.
  • Aus der DE 10 2014 219 658 A1 ist ein Verfahren zur optimierten Ladung einer Batterie eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit einer voraussichtlich zu fahrenden Strecke bekannt. Ziel dieses Verfahrens ist es, die Batterie nur so weit zu laden, dass die geplante Strecke zurücklegbar ist. Auf diese Weise sollen eine Alterung der Batterie sowie ein Energieverbrauch reduziert werden.
  • Dies hat den Nachteil, dass das Verfahren nur durchführbar ist, wenn Streckendaten geplanter Strecken verfügbar sind.
  • Ein Verfahren zur Bestimmung einer Alterung einer Batterie ist aus der DE 10 2008 034 461 A1 bekannt. Hierbei wird eine Batterie zunächst von einem ersten Ladezustand auf einen zweiten Ladezustand aufgeladen, anschließend auf einen dritten Ladezustand aktiv entladen und schließlich eine Leerlaufspannung der Batterie bestimmt. Auf dieser Basis können Aussagen über einen Verschleißzustand der Batterie getroffen werden. Nachteilig hierbei ist, dass lediglich eine Analyse betrieben wird, eine aktive Vermeidung von Alterung der Batterie findet nicht statt.
  • Die WO 2010/121829 A1 zeigt ein Batterie-Managementsystem bei welchem mehreren Batteriezellen jeweils eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist. Das Batterie-Managementsystem ist ausgebildet, im laufenden Betrieb die Batterietemperatur zu erfassen und durch Kühlmaßnahmen das erreichen kritischer Batterietemperaturen, bei welchen die Alterung der Batterie besonders schnell abläuft, zu verhindern. Das Batterie-Managementsystem ist lediglich für einen aktiven Zustand der Batterie ausgebildet. Bei einem inaktiven Zustand der Batterie ist das Batterie-Managementsystem ebenfalls inaktiv.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zum Behandeln einer Batterie eines geparkten Kraftfahrzeugs sowie bei einem Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine Alterung der Batterie beim Parken reduzieren.
  • Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Behandeln einer Batterie eines geparkten Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Behandeln einer Batterie eines geparkten Kraftfahrzeugs gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
    • - Ermitteln eines aktuellen oder geplanten Betriebszustands des Kraftfahrzeugs mittels einer Steuerungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs,
    • - Ermitteln einer aktuellen Referenztemperatur mittels der Steuerungsvorrichtung, wenn der aktuelle oder geplante Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ein Parkzustand ist,
    • - Bestimmen einer oberen Referenztemperatur mittels der Steuerungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs,
    • - Kühlen der Batterie mittels einer Kühlvorrichtung, wenn die aktuelle Referenztemperatur oberhalb der oberen Referenztemperatur ist.
  • Unter einem Parkzustand des Kraftfahrzeugs wird ein konkreter Betriebszustand des Kraftfahrzeugs verstanden. Ein Parkzustand ist insbesondere ein Betriebszustand, in welchem das Kraftfahrzeug auf einem Stellplatz abgestellt ist und sich die Räder des Kraftfahrzeugs nicht bewegen. Ein abgestellter Zustand auf einem Transportfahrzeug, wie beispielsweise einem Abschleppfahrzeug, einem Autoreisezug, einer Autofähre, einem Flugzeug oder dergleichen, kann ebenfalls im Rahmen der Erfindung als Parkzustand bezeichnet werden. Ein Parkzustand kann beispielsweise über die Detektion einer Stellung eines Schalthebels auf der Parkposition, einer angezogenen bzw. aktivierten Parkbremse, eines Verschlusszustands einer Verriegelungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs, einer abgeschalteten Bordelektronik oder dergleichen ermittelt werden. Es kann erfindungsgemäß auch als Parkzustand bezeichnet werden, wenn das Kraftfahrzeug an eine Ladesäule zum Laden der Batterie angeschlossen ist, insbesondere wenn die Ladesäule an einem Parkplatz angeordnet ist.
  • Mittels der Steuerungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs wird der aktuelle oder geplante Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise kontinuierlich oder fortlaufend wiederholt, sodass eine Änderung des Betriebszustands möglichst in Echtzeit ermittelt wird. Der aktuelle Betriebszustand ist ein Betriebszustand des Kraftfahrzeugs, welcher augenblicklich vorliegt. Der aktuelle Betriebszustand kann beispielsweise über einen oder mehrere Sensoren ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der aktuelle Betriebszustand über die Detektion einer Stellung eines Schalthebels auf der Parkposition, einer angezogenen bzw. aktivierten Parkbremse, eines Verschlusszustands einer Verriegelungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs, einer abgeschalteten Bordelektronik oder dergleichen ermittelt werden. Allein aus der Ermittlung des aktuellen Betriebszustands lassen sich noch keine zuverlässigen Vorhersagen über ein Andauern des aktuellen Betriebszustands ableiten.
  • Der geplante Betriebszustand beschreibt einen voraussichtlichen Zeitraum, in welchem der jeweilige Betriebszustand vorliegt. Der geplante Betriebszustand ist auf mehrere unterschiedliche Arten ermittelbar. Eine Möglichkeit der Ermittlung des geplanten Betriebszustands ist das Zurückgreifen auf eine Betriebszustandshistorie des Kraftfahrzeugs. Hierbei kann es vorteilhaft sein, zusätzlich Historiendaten eines Navigationssystems zu verwenden, da der geplante Betriebszustand auch ortsabhängig sein kann. Ein beispielsweise im Wesentlichen zum Pendeln zwischen Arbeitsplatz und Wohnung verwendetes Kraftfahrzeug wird meistens nach dem Abstellen am Ort des Arbeitsplatzes bzw. zu einer bestimmten Uhrzeit über einen voraussagbaren Zeitraum abgestellt bleiben, beispielsweise erfahrungsgemäß zwischen 8 und 10 Stunden. Ebenso ist zu erwarten, dass das abends an der Wohnung abgestellte Kraftfahrzeug über die Nacht im Parkzustand verweilen wird. Eine weitere Möglichkeit der Ermittlung des geplanten Betriebszustands ist das Auslesen eines Terminkalenders des Fahrers des Kraftfahrzeugs.
  • Wenn das Kraftfahrzeug geparkt wird und die Steuerungsvorrichtung den aktuellen bzw. geplanten Parkzustand des Kraftfahrzeugs ermittelt, ermittelt die Steuerungsvorrichtung die aktuelle Referenztemperatur. Die Referenztemperatur ist eine Temperatur, die in einem thermischen Zusammenhang mit einer Batterietemperatur der Batterie steht. Anhand der Referenztemperatur kann ermittelt werden, ob eine übermäßige Erwärmung der Batterie vorliegt oder zumindest potenziell bevorsteht. Die Referenztemperatur kann demnach beispielsweise eine Temperatur eines Bauteils des Kraftfahrzeugs oder die Temperatur einer Region, in welcher sich das Kraftfahrzeug befindet, sein.
  • Mittels der Steuerungsvorrichtung wird die obere Referenztemperatur ermittelt. Die obere Referenztemperatur ist eine Grenztemperatur, oberhalb welcher eine übermäßige Erwärmung der Batterie vorliegt oder zumindest potenziell bevorsteht. Die obere Grenztemperatur wird vorzugsweise anhand eines chemisch-thermischen Modells und/oder eines Kennfelds der Batterie bestimmt. Das chemisch-thermische Modell und/oder das Kennfeld basieren vorzugsweise auf Laboruntersuchungen bzw. Testwerten zur Ermittlung einer temperaturabhängigen Alterung der Batterie. Vorzugsweise basieren das chemisch-thermische Modell und/oder das Kennfeld zusätzlich auf Laboruntersuchungen bzw. Testwerten zur Ermittlung einer ladezustandsabhängigen Alterung der Batterie. Demnach ist es bevorzugt, dass ein Ladezustand der Batterie bei der Ermittlung der oberen Referenztemperatur berücksichtigt wird, wobei mit steigendem Ladezustand die obere Referenztemperatur vorzugsweise niedriger ausfällt.
  • Wenn die aktuelle Referenztemperatur oberhalb der oberen Referenztemperatur ist, wird die Batterie schließlich mittels der Kühlvorrichtung gekühlt. Die Steuerung der Kühlvorrichtung erfolgt vorzugsweise mittels der Steuerungsvorrichtung. Das Kühlen kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Beispielsweise erfolgt die Kühlung in Abhängigkeit der ermittelten aktuellen Referenztemperatur anhand einer vordefinierten Kühlungsvorgabe. Alternativ kann die Kühlung solange erfolgen, bis die aktuelle Referenztemperatur der oberen Referenztemperatur oder einer vorgegebenen Grenztemperatur entspricht, wobei die vorgegebene Grenztemperatur vorzugsweise niedriger als die obere Referenztemperatur ist. Ebenfalls kann die Kühlung mit einem vorgegebenen konstanten oder variablen, insbesondere mit der Zeit abnehmenden, Kühlungsstrom erfolgen, wobei bei der Bestimmung des vorgegebenen Kühlungsstroms vorzugsweise ein Wärmeaustausch der Batterie mit der Umgebung des Kraftfahrzeugs berücksichtigt wird. Das Kühlen erfolgt vorzugsweise derart, dass ein kritisches Unterkühlen der Batterie, welches zu Performanceverlusten oder einer Beschädigung der Batterie führen kann, vermieden wird.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Behandeln einer Batterie eines geparkten Kraftfahrzeugs hat gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Alterung der Batterie reduziert und somit die Lebensdauer der Batterie verlängert wird. Die Reduzierung der Alterung erfolgt über eine, insbesondere gezielte, Kühlung der Batterie im Parkzustand des Kraftfahrzeugs. Als auslösendes Ereignis für die Kühlung der Batterie dient die Ermittlung des Parkzustands des Kraftfahrzeugs, sodass eine Kühlung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren auch dann erfolgen kann, wenn das Kraftfahrzeug nicht an eine Ladestation zum Laden der Batterie angeschlossen ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass als aktuelle Referenztemperatur eine aktuelle Batterietemperatur der Batterie und als obere Referenztemperatur eine obere Batterietemperatur der Batterie verwendet wird. Alternativ wird als aktuelle Referenztemperatur eine aktuelle Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs und als obere Referenztemperatur eine obere Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs verwendet. Die Batterietemperatur ist die zuverlässigste Referenztemperatur in Bezug auf eine Alterung der Batterie. Die aktuelle Batterietemperatur wird vorzugsweise mittels eines Temperatursensors ermittelt, der an oder in der Batterie angeordnet oder mit der Batterie thermisch gekoppelt ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die aktuelle Batterietemperatur mittels mehrerer Temperatursensoren ermittelt wird, wobei die Temperatursensoren vorzugsweise an unterschiedlichen Bereichen an oder in der Batterie angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Temperatursensoren unterschiedlichen Batteriezellen der Batterie zugeordnet. Die Kühlung erfolgt dann vorzugsweise gezielt, wobei die Batteriezellen mit der höchsten aktuellen Batterietemperatur vorzugsweise stärker als die Batteriezellen mit einer geringeren aktuellen Batterietemperatur gekühlt werden. Ein bevorzugtes Ziel der Kühlung ist es, dass sämtliche Batteriezellen dieselbe Batterietemperatur aufweisen. Die obere Batterietemperatur wird vorzugsweise unter Verwendung eines thermischen Batteriemodells, eines thermischen Batteriekennfelds oder dergleichen ermittelt. Weiter bevorzugt wird bei der Ermittlung der oberen Batterietemperatur ein Ladezustand der Batterie berücksichtigt, wobei mit steigendem Ladezustand eine geringere obere Batterietemperatur ermittelt wird. Die aktuelle Umgebungstemperatur ist ebenfalls als aktuelle Referenztemperatur gut geeignet, da bei einem geparkten Kraftfahrzeug sich die aktuelle Batterietemperatur der aktuellen Umgebungstemperatur annähert. Daher ist es bevorzugt, als Referenztemperatur die Batterietemperatur und die Umgebungstemperatur entsprechend zu verwenden. Die obere Umgebungstemperatur wird vorzugsweise unter Verwendung eines thermischen Batteriemodells, eines thermischen Batteriekennfelds oder dergleichen ermittelt. Weiter bevorzugt wird bei der Ermittlung der oberen Umgebungstemperatur ein Ladezustand der Batterie berücksichtigt, wobei mit steigendem Ladezustand eine geringere obere Umgebungstemperatur ermittelt wird. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise das Kühlen der Batterie initiiert wird.
  • Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der geplante Betriebszustand des Kraftfahrzeugs aus einer Eingabe eines Benutzers des Kraftfahrzeugs über ein Benutzerinterface ermittelt wird. Das Benutzerinterface kann beispielsweise im Kraftfahrzeug verbaut oder als Fernbedienung ausgebildet sein. Dabei wird die aktuelle Referenztemperatur zumindest dann ermittelt, wenn als geplanter Betriebszustand eine geplante Parkdauer ermittelt wird. Die Eingabe des Benutzers ist beispielsweise eine geplante Parkdauer, ein Parkzeitraum oder dergleichen. Anhand dieser Eingabe ist bekannt, wann eine Veränderung des Betriebszustands des Kraftfahrzeugs, beispielsweise ein Fahrbetriebszustand, voraussichtlich stattfinden wird. Dies hat den Vorteil, dass das Kühlen der Batterie mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise besonders situationsgerecht erfolgen kann. Somit kann beispielsweise auch ein übermäßiges Kühlen unmittelbar vor der Weiterfahrt vermieden werden, insbesondere, wenn für die Weiterfahrt eine höhere Batterietemperatur als im Parkzustand, insbesondere im Hinblick auf die Alterung der Batterie, von Vorteil ist.
  • Weiter bevorzugt wird die Batterie mittels einer Isoliervorrichtung derart isoliert, dass eine Wärmeaufnahme durch die Batterie aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs reduziert ist. Das Isolieren der Batterie kann beispielsweise mittels einer variable Isoliervorrichtung erfolgen, welche zwischen einem offenen Wärmeaustauschzustand und einem geschlossenen Isolierzustand verstellbar ist. Bei einer aktuellen Umgebungstemperatur unterhalb der aktuellen Batterietemperatur erfolgt das Kühlen der Batterie vorzugsweise zunächst bei offener Isoliervorrichtung. Wenn die aktuelle Batterietemperatur geringer als die aktuelle Umgebungstemperatur ist, erfolgt das weitere Kühlen der Batterie vorzugsweise bei geschlossener Isoliervorrichtung. Zum etwaigen Anwärmen der Batterie kurz vor der Weiterfahrt wird die Isoliervorrichtung vorzugsweise wieder geöffnet, wenn die die aktuelle Batterietemperatur geringer als die aktuelle Umgebungstemperatur ist. Alternativ kann zum Isolieren der Batterie eine fixe Isoliervorrichtung verwendet werden, welche lediglich einen geschlossenen Isolierzustand aufweist. Dies hat den Vorteil, dass ein Temperatureinfluss der Umgebung auf die Batterietemperatur reduziert ist. Insbesondere bei verhältnismäßig hohen aktuellen Umgebungstemperaturen von über 30°C ist somit ein übermäßiger Energieverbrauch zum Kühlen der Batterie mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise vermieden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die elektrische Energie zum Kühlen der Batterie mittels der Kühlvorrichtung von der Batterie und/oder einer externen Stromquelle bereitgestellt. Als externe Stromquelle wird beispielsweise eine Ladestation zum Aufladen der Batterie verwendet. Ein Betreiben der Kühlvorrichtung mit elektrischer Energie aus der Batterie hat den Vorteil, dass ein Ladezustand der Batterie auf diese Weise reduziert wird, sodass eine Alterung der Batterie, welche insbesondere bei einem Ladezustand ab 80% überproportional groß ist, weiter reduziert ist. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die elektrische Energie von der Batterie der Kühlvorrichtung nur solange bereitgestellt wird, bis der Ladezustand einen Grenzwert unterschreitet. Ab diesem Zeitpunkt kann die Kühlvorrichtung je nach Vorgabe beispielsweise abgeschaltet oder über die externe Stromquelle weiter betrieben werden. Ein Betreiben der Kühlvorrichtung mit elektrischer Energie aus der externen Stromquelle hat den Vorteil, dass der Ladezustand der Batterie auf diese Weise nicht weiter reduziert wird. Zudem ist auf diese Weise ein ladungsunabhängiger Betrieb der Kühlvorrichtung, auch über mehrere Wochen hinweg, möglich.
  • Vorzugsweise wird eine Kühlleistung der Kühlvorrichtung in Abhängigkeit einer manuellen Eingabe eines Benutzers des Kraftfahrzeugs bestimmt. Der Benutzer kann beispielsweise, insbesondere in Abhängigkeit eines Strompreises, bestimmen, wieviel elektrische Energie zum Kühlen der Batterie aufgebracht werden soll. Entscheidet sich der Benutzer für eine höhere Energiemenge, so sind die Stromkosten hierfür verhältnismäßig hoch und die Alterung der Batterie entsprechend reduziert und umgekehrt. Alternativ kann der Benutzer eine für ihn über die Parkdauer akzeptable Alterung der Batterie auswählen, woraus die hierfür erforderliche Menge elektrischer Energie abgeleitet wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Benutzer für beides Grenzwerte setzt und die Steuerungsvorrichtung auf dieser Basis mittels eines Algorithmus eine Kühlstrategie bestimmt, welche den Vorgaben besonders gerecht wird. Dies hat den Vorteil, dass sich der Benutzer zwischen einer erhöhten Lebensdauer der Batterie und höheren Stromkosten entscheiden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Kühlvorrichtung eine an der Batterie angeordnete Kühlvorrichtung und/oder eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs und/oder eine externe Kühlvorrichtung verwendet. Eine an der Batterie angeordnete Kühlvorrichtung wird auch als Batteriekühlvorrichtung bezeichnet und weist vorzugsweise einen eigenen Kühlgenerator auf. Die Batteriekühlvorrichtung ist vorzugsweise zumindest teilweise in der Batterie verbaut, um eine optimale Kühlleistung zu erzielen. Die Kühlvorrichtung zum Kühlen der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs wird auch als Klimaanlage bezeichnet. Hierbei ist es bevorzugt, dass ein gekühlter Luftstrom über einen oder mehrere Luftschläuche von der Klimaanlage zur Batterie geleitet wird. Unter einer externen Kühlvorrichtung wird insbesondere eine Kühlvorrichtung verstanden, welche nicht in dem Kraftfahrzeug verbaut ist. Hierbei kann es sich um eine ortsfest installierte oder eine mobile Kühlvorrichtung handeln. Mittels derartiger Kühlvorrichtungen kann das Kühlen der Batterie mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise erfolgen.
  • Besonders bevorzugt werden eine aktuelle Batterietemperatur und eine untere Batterietemperatur ermittelt, wobei die Batterie nur solange gekühlt wird, bis die aktuelle Batterietemperatur der unteren Batterietemperatur entspricht. Die untere Batterietemperatur wird vorzugsweise mittels des thermischen Modells der Batterie und/oder des thermischen Kennfelds der Batterie ermittelt. Weiter bevorzugt wird der Ladezustand der Batterie hierbei berücksichtigt, wobei die untere Batterietemperatur mit höherem Ladezustand vorzugsweise geringer ausfällt. Ebenfalls bevorzugt wird das Kühlen fortgesetzt, wenn die Batterietemperatur wieder einen oberen Grenzwert, beispielsweise die obere Batterietemperatur oder eine Zwischenbatterietemperatur zwischen der oberen Batterietemperatur und der unteren Batterietemperatur, erreicht. Die Zwischenbatterietemperatur ist vorzugsweise näher an der unteren Batterietemperatur als an der oberen Batterietemperatur. Vorzugsweise ist die Zwischenbatterietemperatur um etwa 2°C bis 10°C, insbesondere ca. 5°C, höher als die untere Batterietemperatur. Auf diese Weise wird ein ständiges An- und Abschalten der Kühlvorrichtung vermieden. Die Berücksichtigung der unteren Batterietemperatur hat den Vorteil, dass ein Überkühlen der Batterie mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise vermieden wird. Auf diese Weise wird elektrische Energie gespart. Zudem sind auf diese Weise eine Beschädigung und ein Performanceverlust der Batterie verhinderbar.
  • Vorzugsweise wird die obere Batterietemperatur und/oder die untere Batterietemperatur in Abhängigkeit eines temperaturabhängigen Alterungskennfelds der Batterie und/oder eines Ladezustands der Batterie und/oder einer geplanten Weiterbenutzung der Batterie ermittelt. Auf diese Weise kann die Kühlung der Batterie mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise besonders zielgerichtet, insbesondere unter Berücksichtigung einer maximal zulässigen Alterung der Batterie, erfolgen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Kraftfahrzeug weist einen Elektromotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, eine Batterie zum Speichern sowie Bereitstellen elektrischer Energie zum Betreiben des Elektromotors und eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern mindestens eines mit der Batterie elektrisch gekoppelten elektrischen Verbrauchers des Kraftfahrzeugs auf. Erfindungsgemäß ist das Kraftfahrzeug zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
  • Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug eine oder mehrere Kühlvorrichtungen auf. Als Kühlvorrichtung weist das Kraftfahrzeug vorzugsweise eine Batteriekühlvorrichtung, insbesondere mit einem eigenen Kühlaggregat, und/oder eine Klimaanlage auf, wobei die Klimaanlage vorzugsweise auch zum Kühlen der Batterie ausgebildet ist. Ebenfalls bevorzugt weist das Kraftfahrzeug ein Benutzerinterface zur Eingabe eines geplanten Betriebszustands des Kraftfahrzeugs durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs auf. Das Benutzerinterface kann beispielsweise im Kraftfahrzeug verbaut oder als Fernbedienung ausgebildet sein.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Behandeln einer Batterie eines geparkten Kraftfahrzeugs gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Alterung der Batterie reduzierbar und somit die Lebensdauer der Batterie verlängerbar ist. Die Reduzierung der Alterung kann über eine, insbesondere gezielte, Kühlung der Batterie im Parkzustand des Kraftfahrzeugs erfolgen.
  • Als auslösendes Ereignis für die Kühlung der Batterie dient die Ermittlung des Parkzustands des Kraftfahrzeugs, sodass eine Kühlung der Batterie bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug auch dann erfolgen kann, wenn das Kraftfahrzeug nicht an eine Ladestation zum Laden der Batterie angeschlossen ist.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
    • 1 in einem Diagramm den Zusammenhang zwischen einer Alterungsgeschwindigkeit einer Batterie und einer Batterietemperatur der Batterie,
    • 2 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
    • 3 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist 1 ist der Zusammenhang zwischen der Alterungsgeschwindigkeit einer Batterie 1 (vgl. 2) und einer Batterietemperatur der Batterie 1 schematisch in einem Diagramm dargestellt. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, nimmt die Alterungsgeschwindigkeit der Batterie 1 mit steigender Batterietemperatur in einem unteren Temperaturbereich etwa proportional zu. Ab einer gekennzeichneten Schwelltemperatur S, welche für unterschiedliche Batterien 1 unterschiedlich hoch sein kann, steigt die Alterungsgeschwindigkeit mit zunehmender Batterietemperatur 1 überproportional. Eine Kühlung der Batterie 1 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt demnach vorzugsweise derart, dass die aktuelle Batterietemperatur in den unteren Temperaturbereich oder zumindest in dessen Nähe verschoben wird.
  • 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 schematisch in einer Seitenansicht. Das Kraftfahrzeug 2 weist eine Batterie 1 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich eines Fahrzeugbodens des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform weist das Kraftfahrzeug 2 mehrere Elektromotoren 6 zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 2 auf, welche an verschiedenen Achsen des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet sind. Das Kraftfahrzeug 2 kann beispielsweise an jedem Rad einen Elektromotor 6 aufweisen. Alternativ kann das Kraftfahrzeug 2 an einer Vorderachse und einer Hinterachse jeweils einen Elektromotor 6 aufweisen. Alternativ kann das Kraftfahrzeug 2 auch nur einen Elektromotor 6 aufweisen. Zum Regulieren eines Bordklimas und/oder zum Kühlen der Batterie 1 weist das Kraftfahrzeug 2 eine Kühlvorrichtung 4 auf. Vorzugsweise ist die Kühlvorrichtung 4 sowohl zum Kühlen und Erwärmen einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs 2 sowie zum Kühlen der Batterie 1 ausgebildet. Zum Steuern elektrischer Komponenten des Kraftfahrzeugs 2, wie beispielsweise der Kühlvorrichtung 4, des Elektromotors 6 oder dergleichen, weist das Kraftfahrzeug 2 eine Steuerungsvorrichtung 3 auf. Für manuelle Benutzereingaben eines Benutzers des Kraftfahrzeugs 2 weist das Kraftfahrzeug 2 zudem ein Benutzerinterface 5 auf.
  • In 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Ablaufdiagramm abgebildet. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 3 des Kraftfahrzeugs 2 der aktuelle oder geplante Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 2 ermittelt. Hierbei können auch der aktuelle und der geplante Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 2 ermittelt werden. In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 3 die aktuelle Referenztemperatur, insbesondere eine aktuelle Batterietemperatur der Batterie 1, ermittelt, wenn der aktuelle oder geplante Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 2 ein Parkzustand ist. In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 3 des Kraftfahrzeugs 2 die obere Referenztemperatur, insbesondere die obere Batterietemperatur der Batterie 1, ermittelt. In einem vierten Verfahrensschritt 400 wird mittels der Kühlvorrichtung 4 die Batterie 1 gekühlt, wenn die aktuelle Referenztemperatur oberhalb der oberen Referenztemperatur ist. Die Kühlvorrichtung 4 wird vorzugsweise mittels der Steuerungsvorrichtung 3 gesteuert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Batterie
    2
    Kraftfahrzeug
    3
    Steuerungsvorrichtung
    4
    Kühlvorrichtung
    5
    Benutzerinterface
    6
    Elektromotor
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014219658 A1 [0004]
    • DE 102008034461 A1 [0006]
    • WO 2010/121829 A1 [0007]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Behandeln einer Batterie (1) eines geparkten Kraftfahrzeugs (2), aufweisend die folgenden Schritte: - Ermitteln eines aktuellen oder geplanten Betriebszustands des Kraftfahrzeugs (2) mittels einer Steuerungsvorrichtung (3) des Kraftfahrzeugs (2), - Ermitteln einer aktuellen Referenztemperatur mittels der Steuerungsvorrichtung (3), wenn der aktuelle oder geplante Betriebszustand des Kraftfahrzeugs (2) ein Parkzustand ist, - Bestimmen einer oberen Referenztemperatur mittels der Steuerungsvorrichtung (3) des Kraftfahrzeugs (2), - Kühlen der Batterie (1) mittels einer Kühlvorrichtung (4), wenn die aktuelle Referenztemperatur oberhalb der oberen Referenztemperatur ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als aktuelle Referenztemperatur eine aktuelle Batterietemperatur der Batterie (1) und als obere Referenztemperatur eine obere Batterietemperatur der Batterie (1), oder dass als aktuelle Referenztemperatur eine aktuelle Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs (2) und als obere Referenztemperatur eine obere Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs (2) verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der geplante Betriebszustand des Kraftfahrzeugs (2) aus einer Eingabe eines Benutzers des Kraftfahrzeugs (2) über ein Benutzerinterface (5) ermittelt wird, wobei die aktuelle Referenztemperatur zumindest dann ermittelt wird, wenn als geplanter Betriebszustand eine geplante Parkdauer ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie mittels einer Isoliervorrichtung derart isoliert wird, dass eine Wärmeaufnahme durch die Batterie aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs (2) reduziert ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energie zum Kühlen der Batterie (1) mittels der Kühlvorrichtung (4) von der Batterie (1) und/oder einer externen Stromquelle bereitgestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlleistung der Kühlvorrichtung (4) in Abhängigkeit einer manuellen Eingabe eines Benutzers des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlvorrichtung (4) eine an der Batterie (1) angeordnete Kühlvorrichtung (4) und/oder eine Kühlvorrichtung (4) zum Kühlen einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs (2) und/oder eine externe Kühlvorrichtung (4) verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktuelle Batterietemperatur und eine untere Batterietemperatur ermittelt werden, wobei die Batterie (1) nur solange gekühlt wird, bis die aktuelle Batterietemperatur der unteren Batterietemperatur entspricht.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Batterietemperatur und/oder die untere Batterietemperatur in Abhängigkeit eines temperaturabhängigen Alterungskennfelds der Batterie (1) und/oder eines Ladezustands der Batterie (1) und/oder einer geplanten Weiterbenutzung der Batterie (1) ermittelt wird.
  10. Kraftfahrzeug (2), aufweisend einen Elektromotor (6) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (2), eine Batterie (1) zum Speichern sowie Bereitstellen elektrischer Energie zum Betreiben des Elektromotors (6) und eine Steuerungsvorrichtung (3) zum Steuern mindestens eines mit der Batterie (1) elektrisch gekoppelten elektrischen Verbrauchers des Kraftfahrzeugs (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (2) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Patentansprüche ausgebildet ist.
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