DE102020004780A1 - Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einer Gleichstrom-Ladestation - Google Patents

Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einer Gleichstrom-Ladestation Download PDF

Info

Publication number
DE102020004780A1
DE102020004780A1 DE102020004780.7A DE102020004780A DE102020004780A1 DE 102020004780 A1 DE102020004780 A1 DE 102020004780A1 DE 102020004780 A DE102020004780 A DE 102020004780A DE 102020004780 A1 DE102020004780 A1 DE 102020004780A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
traction battery
charging
charging station
bypass switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102020004780.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Matthias Kronewitter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102020004780.7A priority Critical patent/DE102020004780A1/de
Publication of DE102020004780A1 publication Critical patent/DE102020004780A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/10DC to DC converters
    • B60L2210/14Boost converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie (10) eines Elektrofahrzeugs (100) an einer Gleichstrom-Ladestation (30), umfassend wenigstens: Vergleich der Spannung der Ladestation (30) mit der Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie (10) sowie einer vorgegebenen Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie (10); wobei im Fall, dass die Spannung der Ladestation (30) größer als die Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie (10) und kleiner als die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie (10) ist, das Verfahren weiter wenigstens die Schritte umfasst: Schließen eines Bypass-Schalters (24) einer Hochvolt-Lade-Einheit (20) des Elektrofahrzeugs (100); Laden der Traktionsbatterie (10) über den Bypass-Schalter (24), bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie (10) die Spannung der Ladestation (30) erreicht; Öffnen des Bypass-Schalters (24) der Hochvolt-Lade-Einheit (20); und Laden der Traktionsbatterie (10) mittels eines Hochvolt-Konverters (22) der Hochvolt-Lade-Einheit (20), bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie (10) die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie (10) erreicht.Die Erfindung betrifft ferner ein Elektrofahrzeug für ein solches Verfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einer Gleichstrom-Ladestation sowie ein Elektrofahrzeug zum Laden einer Traktionsbatterie mit einer Gleichstrom-Ladestation.
  • Elektrofahrzeuge werden mit Nominalspannungen der Traktionsbatterie von 400 V oder 800 V entwickelt. Dazu gibt es Gleichstrom (DC)-Ladestationen mit einem Spannungsbereich von 200 V bist 1000 V. Viele Ladesäulen, insbesondere in den Ländern China und Japan, bieten jedoch in Zukunft nur maximale Spannungen von 500 V oder 750 V an. (Siehe z.B. China Standard GB/T 20234) Damit lassen sich Elektrofahrzeuge mit 800 V Traktionsbatterien nicht vollständig aufladen.
  • Deshalb werden in Elektrofahrzeugen teilweise sogenannte DC/DC-Booster mit Hochvolt-Konvertern verbaut, welche die Spannung einer 500 V-DC-Ladestation auf 800 V wandelt. Diese Wandler werden jedoch für eine Schnellladung mit z.B. 150 kW auf diese volle Leistung ausgelegt und benötigen entsprechenden Bauraum und sind außerdem kostspielig.
  • Die DE 10 2015 101 187 A1 offenbart einen Hochvolt-Lade-Booster eines Elektrofahrzeugs zum Laden einer Gleichstrom-Traktionsbatterie an einer Gleichstrom-Ladesäule. Der Booster weist einen Bypass auf, welcher einen Konverter elektrisch überbrückt, wenn eine erste Spannungslage einer Ladesäule mit einer zweiten Spannungslage einer zu ladenden Traktionsbatterie übereinstimmt. Wenn die erste Spannungslage hingegen von der zweiten Spannungslage abweicht, wird der Konverter nicht vom Bypass überbrückt, sondern transformiert die erste Spannungslage in die zweite Spannungslage. So speist die Ladesäule den Booster beispielsweise mit einem Eingangsstrom zwischen 330 A und 350 A, wenn die erste Spannungslage der Ladesäule zwischen 400 V und 450 V und die zweite Spannungslage der Traktionsbatterie 800 V beträgt. Der Booster lädt die Traktionsbatterie in diesem Szenario bei einer Leistung von 150 kW mit einem Ausgangsstrom von bis zu 200 A.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit welchem eine Traktionsbatterie an einer Gleichstrom-Ladestation mit einer geringeren Ausgangsspannung als der Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie effizient geladen werden kann.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, ein Elektrofahrzeug anzugeben, dessen Traktionsbatterie mit einem solchen Verfahren geladen werden kann.
  • Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einer Gleichstrom-Ladestation vorgeschlagen, umfassend wenigstens: Anschließen des Elektrofahrzeugs mit der Traktionsbatterie an die Ladestation; Bestimmen einer Spannung der Ladestation und einer aktuellen Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie; und Vergleich der Spannung der Ladestation mit der Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie sowie einer vorgegebenen Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie.
  • Im Fall, dass die Spannung der Ladestation größer als die Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie und kleiner als die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie ist, umfasst das Verfahren weiter wenigstens die Schritte: Schließen eines Bypass-Schalters einer Hochvolt-Lade-Einheit des Elektrofahrzeugs; Laden der Traktionsbatterie über den Bypass-Schalter, bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie die Spannung der Ladestation erreicht; Öffnen des Bypass-Schalters der Hochvolt-Lade-Einheit; und Laden der Traktionsbatterie mittels eines Hochvolt-Konverters der Hochvolt-Lade-Einheit, bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie erreicht.
  • Im Fall, dass die Spannung der Ladestation größer als die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie ist, umfasst das Verfahren weiter wenigstens die Schritte: Schließen des Bypass-Schalters der Hochvolt-Lade-Einheit des Elektrofahrzeugs; und Laden der Traktionsbatterie über den Bypass-Schalter, bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie die Spannung der Ladestation erreicht.
  • Im Fall, dass die Spannung der Ladestation kleiner als die Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie ist, umfasst das Verfahren weiter wenigstens die Schritte: Öffnen des Bypass-Schalters der Hochvolt-Lade-Einheit; und Laden der Traktionsbatterie mittels des Hochvolt-Konverters der Hochvolt-Lade-Einheit, bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie erreicht.
  • Alternativ kann der Ladevorgang stattdessen abgebrochen werden, falls die Spannung der Ladestation kleiner als die Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie ist.
  • In Ländern, in denen DC-Ladestationen mit max. 750 V installiert werden, wie z.B. China und Japan, kann gemäß dem erfinderischen Verfahren eine 800 V Traktionsbatterie bis zu einem gewissen Ladezustand (state of charge (SOC)) bei 750 V mit voller Leistung direkt von der DC-Ladestation aufgeladen werden. Um die Traktionsbatterie ab diesem SOC vollständig aufzuladen, was je nach geplantem Fahrprofil nicht bei jedem Ladevorgang notwendig ist, wird mittels einer Hochvolt-Lade-Einheit, einem sogenannten DC-DC-Booster, mit geringerer Leistung, z.B. mit 7 kW Leistung, die restliche Vollladung bis zur Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie vollzogen. Dies kann über ein Energiemanagement im Fahrzeug gesteuert werden. Dazu wird die Hochvolt-Lade-Einheit zwischen die Traktionsbatterie und Ladestation geschaltet.
  • Um die Traktionsbatterie ganz voll zu laden, kann für ein Laden der Traktionsbatterie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine wesentlich kleinere Hochvolt-Lade-Einheit mit geringerer Leistung, z. B. mit 7 kW Leistung, verbaut werden, als eine Hochvolt-Lade-Einheit großer Leistung mit z.B. 150 kW Leistung. Dadurch spart man im Fahrzeug Kosten und Bauraum. Das Gebrauchsverhalten des Fahrzeugs wird durch das langsamere Laden von z.B. 80 % SOC auf 100 % SOC nur geringfügig eingeschränkt, da trotzdem genügend Reichweite in kurzer Zeit mit der vollen Ladeleistung der DC-Ladestation bis zu einem geringeren SOC nachgeladen werden kann. Ein Schnellladen einer entladenen Batterie mit hoher Leistung kann immer ohne die Hochvolt-Lade-Einheit direkt an der DC-Ladestation bis zu deren Maximalspannung durchgeführt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Laden der Traktionsbatterie mit geschlossenem Bypass-Schalter mit einer ersten elektrischen Leistung erfolgen und/oder mit offenem Bypass-Schalter über den Hochvolt-Konverter mit einer zweiten elektrischen Leistung erfolgen, wobei die erste elektrische Leistung größer als die zweite elektrische Leistung ist. Bis zur Spannung der Ladestation kann mit voller Leistung, welche die Ladestation zur Verfügung stellt, geladen werden, während die Leistung bei der restlichen Ladung bis zur Ladeschlussspannung, welche in dem Fall, dass die Spannung der Ladestation niedriger ist als die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie, über den Hochvolt-Konverter erfolgt, sehr viel geringer sein kann. Damit muss der Hochvolt-Konverter auch nur auf diese geringe Leistung ausgelegt sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die zweite Leistung zum Laden der angeschlossenen Traktionsbatterie mittels des Hochvolt-Konverters maximal 10 kW, insbesondere maximal 7 kW betragen. Während herkömmlich eingesetzte Hochvolt-Konverter in Elektrofahrzeugen mit einer Traktionsbatterie mit 800 V Spannung darauf ausgelegt sind, jeweils die volle Ladung der Batterie über den Hochvolt-Konverter durchzuführen, und der Hochvolt-Konverter dann auf beispielsweise 150 kW Leistung ausgelegt ist, genügt für das beschriebene Verfahren ein Hochvolt-Konverter mit einer relativ kleinen Leistung von beispielsweise 7 kW. Ein solcher Hochvolt-Konverter mit geringer Leistung benötigt einen sehr viel kleineren Bauraum und ist auch deutlich kostengünstiger.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie maximal 20%, insbesondere maximal 10% größer sein als die Spannung der Ladestation. Damit liegt die Spannung der Ladestation immer noch über der Spannung einer entladenen Traktionsbatterie und kann zumindest teilweise direkt aus der Ladestation aufgeladen werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie beispielsweise maximal 800 V und die Spannung der Ladestation maximal 750 V betragen. Traktionsbatterien mit 800 V Ausgangsspannung werden zukünftig weltweit verbreitet bei Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. Ladestationen mit einer maximalen Spannung von 750 V sind derzeit vor allem in Ländern wie China und Japan verbreitet.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Elektrofahrzeug zum Laden einer Traktionsbatterie an einer Gleichstrom-Ladestation vorgeschlagen, umfassend wenigstens einen Elektromotor zum Antreiben des Elektrofahrzeugs; eine Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors; eine Traktionsbatterie zum Speisen der Leistungselektronik; und eine Hochvolt-Lade-Einheit zum Laden der Traktionsbatterie an der Gleichstrom-Ladestation, wobei die Hochvolt-Lade-Einheit wenigstens einen Hochvolt-Konverter und einen Bypass-Schalter zum elektrischen Überbrücken des Hochvolt-Konverters umfasst.
  • Als Bypass-Schalter kann ein übliches elektromechanisches Schütz eingesetzt werden. Die Hochvolt-Lade-Einheit umfasst den Hochvolt-Konverter, welcher die Ausgangsspannung der Ladestation von beispielsweise 750 V auf die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie von 800 V transformieren kann, sowie den Bypass-Schalter.
  • Im Fall, dass die Spannung der Ladestation größer als die Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie und kleiner als die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie ist, kann der Bypass-Schalter der Hochvolt-Lade-Einheit des Elektrofahrzeugs geschlossen werden und die Traktionsbatterie über den Bypass-Schalter geladen werden, bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie die Spannung der Ladestation erreicht. Danach kann der Bypass-Schalter der Hochvolt-Lade-Einheit geöffnet werden und das Laden der Traktionsbatterie mittels eines Hochvolt-Konverters der Hochvolt-Lade-Einheit fortgesetzt werden, bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie erreicht ist.
  • Im Fall, dass die Spannung der Ladestation größer als die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie ist, kann der Bypass-Schalter der Hochvolt-Lade-Einheit des Elektrofahrzeugs geschlossen werden und das Laden der Traktionsbatterie über den Bypass-Schalter durchgeführt werden, bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie die Spannung der Ladestation erreicht.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Elektrofahrzeugs kann die Hochvolt-Lade-Einheit so ausgelegt sein, dass beim Laden der Traktionsbatterie im Fall, dass die aktuelle Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie kleiner als oder gleich der Spannung der Ladestation ist, der Bypass-Schalter geschlossen ist, und im Fall, dass die aktuelle Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie größer als die Spannung der Ladestation ist und die Spannung der Ladestation größer als die Spannung der entladenen Traktionsbatterie ist, der Bypass-Schalter offen ist. Bei geschlossenem Bypass-Schalter kann die Traktionsbatterie direkt über die Ladestation mit voller Leistung geladen werden. Bei offenem Bypass-Schalter kann die Traktionsbatterie über den Hochvolt-Konverter mit verringerter Leistung geladen werden.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 ein Blockschaltbild eines Systems zum Laden einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einer Gleichstrom-Ladestation mit einem Verfahren nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    • 2 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Laden einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einer Gleichstrom-Ladestation nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zum Laden einer Traktionsbatterie 10 eines Elektrofahrzeugs 100 an einer Gleichstrom-Ladestation 30 mit einem Verfahren nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das Elektrofahrzeug 100 ist rein schematisch als gestricheltes Rechteck dargestellt und umfasst nur die zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Komponenten. Das Elektrofahrzeug 100 umfasst so wenigstens einen Elektromotor 14 zum Antreiben des Elektrofahrzeugs 100; eine Leistungselektronik 12 zur Ansteuerung des Elektromotors 14; eine Traktionsbatterie 10 zum Speisen der Leistungselektronik 12; sowie eine Hochvolt-Lade-Einheit 20, einen sogenannten DC-DC-Booster, zum Laden der Traktionsbatterie 10 an der Gleichstrom-Ladestation 30. Die Hochvolt-Lade-Einheit 20 weist wenigstens einen Hochvolt-Konverter 22 und einen Bypass-Schalter 24 zum elektrischen Überbrücken des Hochvolt-Konverters 22 auf.
  • Die Ladestation 30 ist über die Ladebuchse 26 mit der Hochvolt-Lade-Einheit 20 des Elektrofahrzeugs 100 verbunden.
  • Die Hochvolt-Lade-Einheit 20 ist so ausgelegt, dass beim Laden der Traktionsbatterie 10 im Fall, dass die aktuelle Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie 10 kleiner als oder gleich der Spannung der Ladestation 30 ist, der Bypass-Schalter 24 geschlossen ist. Dann kann die Traktionsbatterie 10 direkt aus der Ladestation 30 mit voller Leistung geladen werden, bis die Traktionsbatterie die Spannung der Ladestation 30 erreicht.
  • Die Hochvolt-Lade-Einheit 20 ist weiter so ausgelegt, dass im Fall, dass die aktuelle Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie 10 größer als die Spannung der Ladestation 30 ist und die Spannung der Ladestation 30 größer als die Spannung der entladenen Traktionsbatterie 10 ist, der Bypass-Schalter 24 offen ist. Dann kann die Spannung der Ladestation 30 über den Hochvolt-Konverter 22 auf die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie 10 hochtransformiert werden und die Traktionsbatterie 10 über den Hochvolt-Konverter 22 mit verringerter Leistung geladen werden.
  • 2 zeigt dazu ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Laden der Traktionsbatterie 10 des Elektrofahrzeugs 100 an der Gleichstrom-Ladestation 30 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Zunächst wird in Schritt S100 das Elektrofahrzeugs 100 mit der Traktionsbatterie 10 an die Ladestation 30 angeschlossen. Dann wird die die Spannung der Ladestation 30 und die aktuelle Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie 10 bestimmt, Schritt S102. Die Spannung der Ladestation 30 wird im Schritt S104 mit der Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie 10 sowie einer vorgegebenen Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie 10 verglichen.
  • Für den Fall, dass die Spannung der Ladestation 30 kleiner ist als die Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie 10 ist, Abfrage in Schritt S106, wird das Verfahren in Schritt S120 fortgesetzt, indem der Bypass-Schalters 24 der Hochvolt-Lade-Einheit 20 geöffnet und in Schritt S122 die Traktionsbatterie 10 mittels des Hochvolt-Konverters 22 der Hochvolt-Lade-Einheit 20 geladen wird, bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie 10 die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie 10 erreicht. Damit ist der Ladevorgang abgeschlossen. In diesem Fall kann der Ladevorgang auf Grund der relativ geringen Leistung des Hochvolt-Lade-Konverters 22 längere Zeit dauern.
  • Alternativ kann der Ladevorgang stattdessen abgebrochen werden, falls die Spannung der Ladestation kleiner als die Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie ist.
  • Falls das nicht der Fall ist, wird in Schritt S110 abgefragt, ob die Spannung der Ladestation 30 größer als die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie 10 ist. In diesem Fall wird der Bypass-Schalters 24 der Hochvolt-Lade-Einheit 20 geschlossen, Schritt S112, und die Traktionsbatterie 10 im Schritt S114 über den Bypass-Schalter 24 geladen, bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie 10 die Spannung der Ladestation 30 erreicht. Damit ist der Ladevorgang abgeschlossen.
  • Wenn sich bei der Abfrage in Schritt S110 ergibt, dass die Spannung der Ladestation 30 größer als die Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie 10 und kleiner als die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie 10 ist, wird in Schritt S116 der Bypass-Schalters 24 der Hochvolt-Lade-Einheit 20 geschlossen und in Schritt S118 die Traktionsbatterie 10 über den Bypass-Schalter 24 direkt aus der Ladestation 30 geladen, bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie 10 die Spannung der Ladestation 30 erreicht. Danach wird in Schritt S120 der Bypass-Schalters 24 der Hochvolt-Lade-Einheit 20 geöffnet und in Schritt S122 die Traktionsbatterie 10 mittels des Hochvolt-Konverters 22 der Hochvolt-Lade-Einheit 20 geladen, bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie 10 die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie 10 erreicht. Damit ist der Ladevorgang abgeschlossen.
  • Das Laden der Traktionsbatterie 10 erfolgt erfindungsgemäß mit geschlossenem Bypass-Schalter 24 mit einer ersten elektrischen Leistung und/oder mit offenem Bypass-Schalter 24 über den Hochvolt-Konverter 22 mit einer zweiten elektrischen Leistung erfolgt, wobei die erste elektrische Leistung größer als die zweite elektrische Leistung ist. Beispielsweise kann die zweite Leistung zum Laden der angeschlossenen Traktionsbatterie 10 mittels des Hochvolt-Konverters 22 maximal 10 kW, insbesondere maximal 7 kW betragen.
  • Die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie 10 kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft maximal 20%, insbesondere maximal 10% größer sein als die Spannung der Ladestation 30. Beispielsweise kann für das Verfahren die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie maximal 800 V und die Spannung der Ladestation 30 maximal 750 V betragen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Traktionsbatterie
    12
    Leistungselektronik
    14
    Elektromotor
    20
    Hochvolt-Lade-Einheit
    22
    Hochvolt-Konverter
    24
    Bypass-Schalter
    26
    Ladebuchse
    30
    Gleichstrom-Ladestation
    100
    Elektrofahrzeug
  • 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 102015101187 A1 [0004]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie (10) eines Elektrofahrzeugs (100) an einer Gleichstrom-Ladestation (30), umfassend wenigstens: - Anschließen des Elektrofahrzeugs (100) mit der Traktionsbatterie (10) an die Ladestation (30); - Bestimmen einer Spannung der Ladestation (30) und einer aktuellen Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie (10); - Vergleich der Spannung der Ladestation (30) mit der Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie (10) sowie einer vorgegebenen Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie (10); wobei im Fall, dass die Spannung der Ladestation (30) größer als die Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie (10) und kleiner als die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie (10) ist, das Verfahren weiter wenigstens die Schritte umfasst: - Schließen eines Bypass-Schalters (24) einer Hochvolt-Lade-Einheit (20) des Elektrofahrzeugs (100); - Laden der Traktionsbatterie (10) über den Bypass-Schalter (24), bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie (10) die Spannung der Ladestation (30) erreicht; - Öffnen des Bypass-Schalters (24) der Hochvolt-Lade-Einheit (20); - Laden der Traktionsbatterie (10) mittels eines Hochvolt-Konverters (22) der Hochvolt-Lade-Einheit (20), bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie (10) die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie (10) erreicht; wobei im Fall, dass die Spannung der Ladestation (30) größer als die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie (10) ist, das Verfahren weiter wenigstens die Schritte umfasst: - Schließen des Bypass-Schalters (24) der Hochvolt-Lade-Einheit (20) des Elektrofahrzeugs (100); - Laden der Traktionsbatterie (10) über den Bypass-Schalter (24), bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie (10) die Spannung der Ladestation (30) erreicht; wobei im Fall, dass die Spannung der Ladestation (30) kleiner als die Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie (10) ist, das Verfahren weiter wenigstens die Schritte umfasst: - Öffnen des Bypass-Schalters (24) der Hochvolt-Lade-Einheit (20); - Laden der Traktionsbatterie (10) mittels des Hochvolt-Konverters (22) der Hochvolt-Lade-Einheit (20), bis die aktuelle Spannung der Traktionsbatterie (10) die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie (10) erreicht, oder - Abbrechen des Ladevorgangs.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Laden der Traktionsbatterie (10) mit geschlossenem Bypass-Schalter (24) mit einer ersten elektrischen Leistung erfolgt und/oder wobei das Laden der Traktionsbatterie (10) mit offenem Bypass-Schalter (24) über den Hochvolt-Konverter (22) mit einer zweiten elektrischen Leistung erfolgt, wobei die erste elektrische Leistung größer als die zweite elektrische Leistung ist.
  3. Verfahren nach 2, wobei die zweite Leistung zum Laden der angeschlossenen Traktionsbatterie (10) mittels des Hochvolt-Konverters (22) maximal 10 kW, insbesondere maximal 7 kW beträgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie (10) maximal 20%, insbesondere maximal 10% größer ist als die Spannung der Ladestation (30).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Ladeschlussspannung der Traktionsbatterie (10) maximal 800 V und die Spannung der Ladestation (30) maximal 750 V beträgt.
  6. Elektrofahrzeug (100) zum Laden einer Traktionsbatterie (10) an einer Gleichstrom-Ladestation (30) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens - einen Elektromotor (14) zum Antreiben des Elektrofahrzeugs (100); - eine Leistungselektronik (12) zur Ansteuerung des Elektromotors (14); - eine Traktionsbatterie (10) zum Speisen der Leistungselektronik (12); - eine Hochvolt-Lade-Einheit (20) zum Laden der Traktionsbatterie (10) an der Gleichstrom-Ladestation (30), wobei die Hochvolt-Lade-Einheit (20) wenigstens einen Hochvolt-Konverter (22) und einen Bypass-Schalter (24) zum elektrischen Überbrücken des Hochvolt-Konverters (22) umfasst.
  7. Elektrofahrzeug nach Anspruch 6, wobei die Hochvolt-Lade-Einheit (20) so ausgelegt ist, dass beim Laden der Traktionsbatterie (10) im Fall, dass die aktuelle Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie (10) kleiner als oder gleich der Spannung der Ladestation (30) ist, der Bypass-Schalter (24) geschlossen ist, und im Fall, dass die aktuelle Spannung der angeschlossenen Traktionsbatterie (10) größer als die Spannung der Ladestation (30) ist und die Spannung der Ladestation (30) größer als die Spannung der entladenen Traktionsbatterie (10) ist, der Bypass-Schalter (24) offen ist.
DE102020004780.7A 2020-08-06 2020-08-06 Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einer Gleichstrom-Ladestation Withdrawn DE102020004780A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020004780.7A DE102020004780A1 (de) 2020-08-06 2020-08-06 Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einer Gleichstrom-Ladestation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020004780.7A DE102020004780A1 (de) 2020-08-06 2020-08-06 Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einer Gleichstrom-Ladestation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020004780A1 true DE102020004780A1 (de) 2020-11-19

Family

ID=73019111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020004780.7A Withdrawn DE102020004780A1 (de) 2020-08-06 2020-08-06 Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einer Gleichstrom-Ladestation

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020004780A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220032789A1 (en) * 2020-07-29 2022-02-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft High-voltage charging arrangement for an electric vehicle, and a method for charging a traction battery
WO2022136044A1 (de) * 2020-12-21 2022-06-30 Mercedes-Benz Group AG Verfahren und ladesystem zum laden eines elektrischen energiespeichers eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220032789A1 (en) * 2020-07-29 2022-02-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft High-voltage charging arrangement for an electric vehicle, and a method for charging a traction battery
US11975618B2 (en) * 2020-07-29 2024-05-07 Dr. Ing. H. C. F. Porsche Ag High-voltage charging arrangement for an electric vehicle, and a method for charging a traction battery
WO2022136044A1 (de) * 2020-12-21 2022-06-30 Mercedes-Benz Group AG Verfahren und ladesystem zum laden eines elektrischen energiespeichers eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015101187A1 (de) Hochvolt-Lade-Booster und Verfahren zum Laden einer Gleichstrom-Traktionsbatterie an einer Gleichstrom-Ladesäule sowie entsprechendes Elektrofahrzeug
DE102017123346A1 (de) Verfahren zum Initialisieren eines DC-Ladevorgangs einer Batterie mittels eines Inverters
DE102012200804A1 (de) Bordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes
DE102017206834A1 (de) Schaltungsanordnung und Ladeverfahren für ein elektrisches Energiespeichersystem
DE102014216470A1 (de) Bordnetzversorgungseinrichtung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug
DE102011109709A1 (de) Verfahren und System zur Spannungsversorgung eines Bordnetzes eines Fahrzeugs
DE102004057693A1 (de) Vorrichtung zur schnellen Entladung eines Kondensators
DE102018000491A1 (de) Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug
DE102020004780A1 (de) Verfahren zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs an einer Gleichstrom-Ladestation
DE102016225513A1 (de) Schaltungsanordnung und Betriebsverfahren für ein elektrisches Energiespeichersystem
DE102021003180A1 (de) Elektrisches Bordnetz für ein elektrisch betreibbares Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes
WO2001039350A2 (de) Zwei-batteriensystem
DE102012000624A1 (de) Kraftfahrzeugbordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugbordnetzes
DE102017221825A1 (de) Verfahren zum Steuern einer elektrischen Anlage eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs
DE102019005732A1 (de) Hochvolt-System für ein Fahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines Hochvolt-Systems für ein Fahrzeug
DE102017004467A1 (de) Zuführen von elektrischer Energie von einer fahrzeugexternen elektrischen Ladestation zu einem elektrischen Bordnetz eines Kraftfahrzeugs
DE102019003459A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Laden einer Hochvoltbatterie eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs
DE102015016651A1 (de) Ladeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Aufladen einer Batterie
DE102012210596A1 (de) Sicherheitskonzept für Batterien
DE102017201657A1 (de) Schaltungsanordnung, Bordnetz und Fortbewegungsmittel mit verbesserter Zwischenkreisaufladung
DE102019003542A1 (de) Spannungsversorgungsvorrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug, wobei ein erster elektrischer und ein zweiter elektrischer Energiespeicher direkt mit einem Ladeanschluss gekoppelt sind, sowie Verfahren
DE102019003458A1 (de) Bordlader und Verfahren zum Laden einer Hochvoltbatterie eines Hochvoltbordnetzes oder einer Niedervoltbatterie eines Niedervoltbordnetzes
DE102022000832A1 (de) Verfahren und System zum Vorladen eines Hochvolt-Bordnetzes
DE102021001285A1 (de) Elektrisches Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben des elektrischen Bordnetzes
DE102016224989A1 (de) Energieversorgungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer motorisierten Bremsdruckaufbauvorrichtung eines Fahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
R230 Request for early publication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee