DE102020204692A1 - Verfahren zum Steuern eines Ladevorgangs und System aus wenigstens zwei elektrischen Ladevorrichtungen - Google Patents

Verfahren zum Steuern eines Ladevorgangs und System aus wenigstens zwei elektrischen Ladevorrichtungen Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Steuern des Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers an einer elektrischen Ladevorrichtung (40), wobei die Ladevorrichtung (40) mit einem Temperiersystem (70) in thermischer Wirkverbindung steht, welches mit wenigstens einer zweiten Ladevorrichtung (50) in thermischer Wirkverbindung steht wobei weiterhin die erste Ladevorrichtung (40) eine erste thermische Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie zwischen dem Temperiersystem (70) und einem ersten Energiespeicher aufweist und die zweite Ladevorrichtung (50) eine zweite thermische Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie zwischen dem Temperiersystem (70) und einem zweiten Energiespeicher aufweist, umfassend wenigstens die Schritte:
- Erhalten eines dem ersten Energiespeicher zugeordneten ersten Temperierparameters (S10)
- Erhalten eines einem zweiten Energiespeicher zugeordneten zweiten Temperierparameter (S20) und
- Regeln oder Steuern einer ersten Temperatur im Temperiersystem (70) basierend auf dem ersten und/oder dem zweiten Temperierparameter (S30).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein System aus wenigstens zwei elektrischen Ladevorrichtungen gemäß dem Anspruch 9.
  • Elektrifizierte Fahrzeuge weisen eine Batterie zur Bereitstellung elektrischer Energie für den Antrieb des Fahrzeugs auf. In den meisten Fällen ist diese Batterie über eine externe Schnittstelle elektrisch aufladbar. Insbesondere bei Schnelladevorgängen tritt dabei eine stärkere Erwärmung der Batterie auf als im Fahrbetrieb. Dadurch ergibt sich während des Ladevorgangs ein höherer Kühlbedarf als während der Fahrt. Im Stand der Technik ist vorgesehen, diesen höheren Kühlbedarf zu decken, indem durch die Ladevorrichtung während des Ladevorgangs zusätzlich Kühlleistung bereitgestellt wird.
  • In diesem Zusammenhang offenbart das Dokument DE 10 2012 213 855 A1 eine Ladestation und eine in einem Fahrzeug angeordnete Batterie, wobei das Fahrzeug mit einem Ladekabel und einer Temperierleitung an die Ladestation anschließbar ist. Die Ladestation umfasst weiterhin einen T emperierkörper.
  • Weiterhin offenbart das Dokument DE 11 2012 003 109 T5 ein Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs mit einer Elektrobatterie. Das Laden umfasst dabei insbesondere für Ladeleistungen zwischen 100 und 300 kW die Zuführung eines Kühlmittels zum Elektrofahrzeug, um die Elektrobatterie während des Ladevorgangs zu kühlen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den bekannten Stand der Technik zumindest teilweise zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Steuern des Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers gemäß Anspruchs 1 sowie ein System aus wenigstens zwei elektrischen Ladevorrichtungen gemäß dem Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers an einer elektrischen Ladevorrichtung, wobei die Ladevorrichtung mit einem Temperiersystem in thermischer Wirkverbindung steht, welches mit wenigstens einer zweiten Ladevorrichtung in thermischer Wirkverbindung steht wobei weiterhin die erste Ladevorrichtung eine erste thermische Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie zwischen dem Temperiersystem und einem ersten Energiespeicher aufweist und die zweite Ladevorrichtung eine zweite thermische Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie zwischen dem Temperiersystem und einem zweiten Energiespeicher aufweist, umfassend wenigstens die Schritte:
    • - Erhalten eines dem ersten Energiespeicher zugeordneten ersten Temperierparameters
    • - Erhalten eines einem zweiten Energiespeicher zugeordneten zweiten Temperierparameter und
    • - Regeln oder Steuern einer ersten Temperatur im Temperiersystem basierend auf dem ersten und/oder dem zweiten Temperierparameter.
  • Bei der Ladevorrichtung handelt es sich bevorzugt um eine Ladesäule welche insbesondere mittels eines Ladekabels und eines Ladesteckers elektrische Energie auf einen elektrischen Energiespeicher übertragen kann. Diese ist derzeit mit den meisten elektrifizierten Fahrzeugen kompatibel. Es kann sich aber auch um eine Ladestation handeln, welche mittels einer Induktionsplatte Energie auf eine mit einem Energiespeicher elektrisch verbundene Induktionsplatte übertragen kann. Diese hat den Vorteil, dass der Ladevorgang berührungslos, insbesondere ohne dass ein Stecker gesteckt werden muss, durchgeführt werden kann.
  • Die elektrische Energie zur Ladung des elektrischen Energiespeichers bezieht die Ladevorrichtung in einigen Ausführungsformen aus dem Energieverteilnetz. Dies führt zu einer großen Verfügbarkeit elektrischer Energie. In anderen Ausführungsformen bezieht die Ladevorrichtung die elektrische Energie zur Ladung des elektrischen Energiespeichers aus einem weiteren elektrischen Energiespeicher, beispielsweise einem in der Ladevorrichtung angeordneten elektrischen Energiespeicher. In einigen Ausführungsformen ist auch vorgesehen, dass die Ladevorrichtung die elektrische Energie aus einer Generatoreinheit, also beispielsweise einer Brennstoffzelle und/oder einem von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen elektrischen Generator bezieht.
  • Letztere Ausführungsformen haben den Vorteil, dass sie überall und unabhängig von elektrischer Versorgungs-Infrastruktur errichtet werden können.
  • Unter einem elektrischen Energiespeicher ist vorliegend jede zur Speicherung von elektrischer Energie geeignete Vorrichtung zu verstehen. Dies ist beispielsweise ein Kondensator, und/oder bevorzugt eine Batterie, besonders bevorzugt eine Lithium-Ionen-Batterie. Weiterhin handelt es sich bevorzugt um eine Traktionsbatterie, also eine Batterie, welche die elektrische Energie zum Antrieb eines elektrifizierten Fahrzeugs bereitstellt. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine Batterie mit einer Nennspannung von wenigstens 100, 200 oder 400 Volt. Derartige Batterien haben den Vorteil, dass sie elektrische Energie besonders effizient speichern. Bei dem elektrifizierten Kraftfahrzeug handelt es sich dabei insbesondere um ein reinelektrisches Fahrzeug. Es kann sich jedoch auch um ein Hybrid- oder Wasserstofffahrzeug handeln. Bevorzugt handelt es sich weiterhin um ein Landfahrzeug, besonders bevorzugt ein nicht schienengebundenes Landfahrzeug.
  • Mittels einer Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie ist elektrische Energie von der Ladevorrichtung auf einen elektrischen Energiespeicher übertragbar. Die Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie der Ladevorrichtung ist mit einer Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie eines elektrischen Energiespeichers verbindbar. Die Verbindung muss dabei nicht zwingend unmittelbar sein. Es kann sich auch um eine mittelbare Verbindung handeln. Beispielsweise kann es sich bei der verbindbaren Schnittstelle um die Schnittstelle eines elektrifizierten Fahrzeugs handeln, welche elektrisch mit dem zu ladenden Energiespeicher verbunden ist. Relevant ist lediglich, dass die verbindbare Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie zwischen Ladevorrichtung und elektrischem Energiespeicher geeignet ist. Die Übertragung kann dabei konduktiv, also beispielsweise mittels eines Kabels und/oder einer Stromschiene, und/oder induktiv stattfinden. Bevorzugt kommt als Schnittstelle eine steckbare konduktive Verbindung, also beispielsweise eine Buchse zum Einsatz, in welche ein Kabel mit Stecker gesteckt werden kann, welches wiederum eine elektrische Verbindung zu einem zu ladenden Energiespeicher hat und/oder in elektrische Verbindung mit einem zu ladenden Energiespeicher bringbar ist. Selbstverständlich kann ein Kabel auch fest mit der Ladevorrichtung verbunden sein. Dieses weist dann an dem nicht mit der Ladevorrichtung verbundenen Ende einen Stecker auf, welcher in elektrische Verbindung mit einem zu ladenden Energiespeicher bringbar ist. Handelt es sich um den Energiespeicher eines elektrifizierten Fahrzeugs, so weist das Fahrzeug üblicherweise eine Buchse auf, welche mit dem Energiespeicher elektrisch verbunden ist.
  • Unter übertragen elektrischer Energie ist nicht nur die Aufladung des elektrischen Energiespeichers zu verstehen. In einigen Ausführungsformen ist es vorgesehen, dass elektrische Energie von der Batterie in die Ladevorrichtung übertragen wird.
  • Die Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie der Ladevorrichtung ist ebenfalls mit einer Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie des zu ladenden Energiespeichers verbindbar. Die Verbindung muss dabei ebenfalls nicht zwingend unmittelbar sein. Die Schnittstelle muss lediglich die Übertragung thermischer Energie zwischen der Ladevorrichtung und dem Energiespeicher ermöglichen. In bestimmten Ausführungsformen erfolgt die Übertragung thermischer Energie mittels eines wärmeleitenden Feststoffs. Vorzugsweise erfolgt die Übertragung thermischer Energie jedoch mittels eines Fluides, besonders bevorzugt mittels einer Flüssigkeit, beispielsweise mittels eines Kühlmittels auf Wasserbasis. In einigen Ausführungsformen kommt ein Fluid zum Einsatz, welches auch außerhalb des Ladevorgangs zur Temperierung des Energiespeichers zum Einsatz kommt. Handelt es sich beispielsweise um die Traktionsbatterie eines elektrifizierten Fahrzeugs, und ist in diesem Fahrzeug ein Temperiersystem zur Temperierung der Batterie mit einem bestimmten Kühlmittel vorgesehen, so kann zur Übertragung von thermischer Energie zwischen der Ladevorrichtung und der Batterie dasselbe Kühlmittel zum Einsatz kommen. Dies reduziert vorteilhaft die Anzahl der erforderlichen Komponenten für die Übertragung thermischer Energie. Es gibt jedoch auch Ausführungsformen, in denen die Übertragung thermischer Energie auch mittels eines Wärmetauschers durchgeführt wird. In diesem Fall sind ein unmittelbar von der Ladevorrichtung temperiertes Temperiermittel, also beispielsweise ein Kühlfluid, insbesondere Kühlflüssigkeit, und ein unmittelbar den elektrischen Energiespeicher temperierendes Temperierrmittel stofflich über einen Wärmetauscher getrennt. Dadurch kann die Auswahl des Temperiermittels der Ladevorrichtung und des Energiespeichers unabhängig voneinander getroffen werden.
  • Die Ladevorrichtungen stehen in thermischer Wirkverbindung mit einem gemeinsamen Temperiersystem, welches auch als Kühlmittelnetz bezeichnet wird. Es enthält die für das Thermomanagement der Ladevorrichtungen erforderlichen Komponenten. Es dient zur, insbesondere gesteuerten und/oder geregelten, Wärme- und/oder Fluidübertragung zwischen den thermischen Schnittstellen der Ladevorrichtungen und weiteren Komponenten. Bei den weiteren Komponenten handelt es sich bevorzugt um Wärmetauscher zur Außenluft und/oder zu weiteren Kühlmittel- und/oder Kältemittel-Kreisläufen. Die Wärmeübertragung im Temperiersystem geschieht vorzugsweise mittels eines Temperiermittels, entweder in einem Temperiermittelkreislauf oder in mehreren mittels Wärmetauscher und/oder Ventilen zusammenwirkenden Temperiermittelkreisläufen.
  • In einigen Ausführungsformen ist weiterhin vorgesehen, dass eine größere Anzahl an Ladevorrichtungen, beispielsweise mehr als 2, bevorzugt mehr als 10, besonders bevorzugt mehr als 50, in thermischer Wirkverbindung mit dem gemeinsamen Temperiersystem stehen, beispielsweise in einem Ladepark.
  • Wird im Kontext dieser Erfindung von einer Wärmeübertragung mit den Ladevorrichtungen gesprochen, so ist konkret eine Wärmeübertragung mit dem Temperiersystem der Ladevorrichtungen gemeint.
  • Unter thermischer Wirkverbindung ist allgemein das Vorhandensein von Einrichtungen und/oder Mitteln zu verstehen, die einen Austausch thermischer Energie zwischen Temperiersystem und thermischer Schnittstelle ermöglichen. Das bedeutet insbesondere, dass eine Temperaturänderung von beispielsweise wenigstens 1 K über einen Zeitraum von einer Stunde an der thermischen Schnittstelle eine Temperaturänderung von beispielsweise wenigstens 1 K über einen Zeitraum von einer Stunde in dem Temperiersystem hervorruft und anders herum
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfassen die Temperierparameter eine Soll-Temperatur, insbesondere eine Soll-Vorlauftemperatur. Besonders bevorzugt entspricht der Temperierparameter eine Soll-Temperatur, insbesondere eine Soll-Vorlauftemperatur. Die Vorlauftemperatur ist die Temperatur des Temperiermittels am Ausgang der thermischen Schnittstelle einer Ladevorrichtung. Mit anderen Worten beschreibt sie die Temperatur, mit welcher das Temperiermittel das Temperiersystem verlässt. Diese Temperatur ist maßgeblich für die zwischen Temperiersystem der Ladevorrichtungen und dem des Energiespeichers übertragene thermische Energie und stellt somit eine besonders geeignete Regelgröße dar. Bevorzugt wird die Soll-Temperatur in einer dem Energiespeicher zugeordneten Recheneinheit gebildet und an eine den Ladevorrichtungen zugeordneten Recheneinheit übertragen.
  • In einigen Ausführungsformen des Verfahrens umfassen die Temperierparameter eine MindestTemperatur, insbesondere Mindest-Vorlauftemperatur. Die Temperierparameter können jedoch auch eine Mindest-Energiespeichertemperatur umfassen. Ebenso können die Temperierparameter eine Maximal-Temperatur, insbesondere Maximal-Vorlauftemperatur und/oder eine Maximal-Energiespeichertemperatur umfassen. Mindest- und Maximal-Temperaturen haben den Vorteil, dass sie dem System eine größere Freiheit bei der Einstellung einer geeigneten Temperatur lassen. Der Temperierparameter kann außerdem einen Soll-, Mindest- und/oder Maximal-Volumenstrom umfassen.
  • Besonders bevorzugt umfassen die Temperierparameter mehr als einen Wert, besonders bevorzugt umfasst er einen Mindest- und einen Maximal-Wert, beispielsweise eine Mindest- und eine Maximal-Temperatur. Dies belässt der Steuerung des Temperiersystems eine gewisse Freiheit, stellt jedoch sicher, dass Mindest- und Maximal-Werte, welche zu Schäden an den temperierenden Energiespeichern führen können, nicht über- bzw. unterschritten werden.
  • Das Verfahren ist hierbei nicht auf zwei Temperierparameter beschränkt. Bevorzugt wird ein Temperierparameter pro mit dem Temperiersystem in thermischer Wirkverbindung stehender Ladevorrichtung, insbesondere, wenn deren thermische Schnittstelle mit einem Temperiersystem eines Energiespeichers verbunden ist, erhalten.
  • In einigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die erste Temperatur im Temperiersystem auf die niedrigste der Soll-Temperaturen eingeregelt wird. In anderen Ausfürungsformen ist vorgesehen, dass die erste Temperatur im Temperiersystem auf die höchste der Soll-Temperaturen eingeregelt wird. Dies hat den Vorteil, dass das Temperiermittel in dem Temperiersystem zumindest für eine der zu temperierenden Energiespeicher ohne weitere Temperaturanpassung direkt und/oder mittels eines Wärmetauschers nutzbar ist. In noch anderen Ausführungsformen wird die erste Temperatur im Temperiersystem dagegen auf einen Mittelwert zwischen den Soll-Temperaturen eingeregelt.
  • Bei der ersten Temperatur kann es sich grundsätzlich um jede Temperatur eines Temperiermittels im gemeinsamen Temperiersystem der Ladevorrichtungen handeln. Dies kann ein über einen oder mehrere an beliebiger oder bestimmter Stelle im Temperiersystem zur Messung der Temperiermitteltemperatur positionierte Temperatursensoren erfolgen. In einigen Ausführungsformen wird die Temperatur als Modellwert, insbesondere als Mittelwert, aus unterschiedlichen Temperiermittel- und Außentemperaturen gebildet.
  • Besteht zwischen einer Ladevorrichtung und dem Temperiersystem eine thermische Wirkverbindung mittels eines Wärmetauschers, so handelt es sich bei der ersten Temperatur bevorzugt um die Temperiermitteltemperatur am Temperiermitteleingang des Temperiersystems in den Wärmetauscher oder um eine mittlere Temperatur in dem Wärmetauscher oder eine Temperiermitteltemperatur am Temperiermittelausgang des Temperiersystems aus den Wärmetauscher. Besteht zwischen der Ladevorrichtung und dem Temperiersystem hingegen eine thermische Wirkverbindung mittels einer Fluidverbindung, so handelt es sich bei der ersten Temperatur bevorzugt um die Temperiermitteltemperatur am Temperiermitteleintritt in die Ladevorrichtung. Diese erste Temperatur muss sich nicht zwingend auf eine Ladevorrichtung beziehen. Es ist auch möglich, dass ein Mittelwert aus auf mehrere Ladevorrichtungen bezogenen Temperaturen als erste Temperatur gebildet wird.
  • Es ist auch möglich, dass das Temperiersystem einen thermischen Speicher umfasst. In diesem Fall handelt es sich bei der ersten Temperatur bevorzugt um die, insbesondere mittlere, Temperatur des thermischen Speichers.
  • In einer weiteren Gruppe von Ausführungsformen des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verfahren umfasst:
    • - Regeln oder Steuern einer zweiten Temperatur basierend auf dem ersten Temperierparameter und/oder
    • - Regeln oder Steuern einer dritten Temperatur basierend auf dem zweiten Temperierparameter.
  • Als zweite und dritte Temperatur kommt zunächst ebenfalls jede Temperatur des Temperiermittels in dem Temperiersystem in Frage. In einer Ausprägung dieser Ausführungsform handelt es sich beispielsweise bei der ersten Temperatur um die, insbesondere mittlere, Temperatur eines thermischen Speichers und bei der zweiten und dritten Temperatur jeweils die Temperiermitteltemperatur am Temperiermitteleintritt in eine erste und eine zweite Ladevorrichtung.
  • In anderen Ausprägungen ist die zweite Temperatur die Vorlauftemperatur der ersten Ladevorrichtung und die dritte Temperatur die Vorlauftemperatur der zweiten Ladevorrichtung. Das Verfahren ist weiterhin hinsichtlich der Anzahl an gesteuerten Ladevorrichtungen skalierbar. Bei n Ladevorrichtungen kann es sich dann jeweils bei der n+1ten Temperatur um die Vorlauftemperatur der nten Ladevorrichtung handeln. Diese Umsetzungen haben den Vorteil, dass in den einzelnen Ladevorrichtungen lediglich eine Nachtemperierung der einer ersten Temperatur im Temperiersystem stattfinden muss, um eine gewünschte Vorlauftemperatur zu erhalten. Dies reduziert vorteilhaft die Anzahl und/oder Größe der in den einzelnen Ladevorrichtungen erforderlichen Komponenten zur Temperierung des Temperiermittels.
  • In allen Ausprägungen des Verfahrens kann weiterhin vorgesehen sein, dass eine zweite und/oder dritte und/oder nte, wobei n größer als drei ist, Temperatur nur dann aufgrund eines Temperierparameters geregelt wird, wenn sie von der ersten Temperatur, insbesondere wesentlich, bevorzugt um einen bestimmten Wert, besonders bevorzugt um 5 °C oder 25° C, abweicht. Dies verringert den Aufwand für die Nachtemperierung.
  • In einigen Umsetzungen des Verfahrens umfasst es die Schritte:
    • - Erhalten eines dem ersten Energiespeicher zugeordneten ersten Temperierparameters in Form einer ersten Soll-Vorlauftemperatur
    • - Erhalten eines einem zweiten Energiespeicher zugeordneten zweiten Temperierparameter in Form einer zweiten Soll-Vorlauftemperatur und
    • - Regeln oder Steuern einer ersten Temperatur im Temperiersystem auf die erste Soll-Vorlauftemperatur und
    • - Regeln oder Steuern einer zweiten Temperatur in der zweiten Ladevorrichtung auf die zweite Soll-Vorlauftemperatur.
  • Insbesondere handelt es sich in diesem Fall bei der ersten Temperatur um eine Temperatur eines Temperiermittels im gemeinsamen Temperiersystem der Ladevorrichtungen, welche auf die erste der Soll-Vorlauftemperaturen eingeregelt wird. Bevorzugt handelt es sich weiter bei der zweiten Temperatur um die Vorlauftemperatur der zweiten Ladevorrichtung. Eine Regelung, also Nachtemperierung, der Vorlauftemperatur der ersten Ladevorrichtung ist in dieser Umsetzung bevorzugt nicht vorgesehen. Diese Umsetzung hat den Vorteil, dass Einrichtungen zur Nachtemperierung in der ersten Ladevorrichtung meist nicht erforderlich sind.
  • Besonders bevorzugt wird die zweite Temperatur mittels eines Wärmetauschers und/oder eines Heizelements und/oder mittels Beimischung von Temperierflüssigkeit eingeregelt. Insbesondere befinden sich die dafür erforderlichen Komponenten in der zweiten Ladevorrichtung. Diese Maßnahmen ermöglichen eine besonders effiziente Nachtemperierung des Temperiermittels.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein System aus wenigstens zwei elektrischen Ladevorrichtungen für elektrische Energiespeicher welche mit einem gemeinsamen Temperiersystem in thermischer Wirkverbindung stehen wobei die Ladevorrichtungen aufweisen:
    • - wenigstens eine Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie,
    • - wenigstens eine Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie,
    • - eine Recheneinheit, ausgebildet das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  • Bei der Recheneinheit handelt es sich beispielsweise um ein an oder in der Ladevorrichtung angeordnetes Steuergerät. Bevorzugt handelt es sich jedoch um eine virtuelle, cloudbasierte Recheneinheit, welche über eine Funk- oder Kabelverbindung mit der Ladevorrichtung in Kontakt ist.
  • Bevorzugt weist wenigstens eine der Ladevorrichtungen des Systems weiterhin einen Wärmetauscher und/oder ein Heizelement und/oder ein Mischventil auf. Das Mischventil ist hierbei zwischen Vor- und Rücklauf angeordnet. Diese kommen wie bereits erläutert im auf der Recheneinheit ausführbaren Verfahren besonders vorteilhaft zum Einsatz.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
    • 1 einen beispielhaften Aufbau eines erfindungsgemäßen Systems mit drei Ladevorrichtungen in einem Ladepark und drei elektrifizierten Fahrzeugen,
    • 2 einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Unter Bezugnahme auf die Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
  • 1 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines erfindungsgemäßen Systems mit drei Ladevorrichtungen 40, 50, 60 in einem Ladepark 130 und drei Fahrzeugen 10, 20, 30. Die Ladevorrichtungen stehen dabei mit einem gemeinsamen Temperiersystem 70 sowie mit den jeweiligen Temperiersystemen der elektrifizierten Fahrzeuge 10, 20, 30 zur Temperierung derer Traktionsbatterien derart in thermischer Wirkverbindung, dass zwischen ihnen und den Temperiersystemen eine Fluidverbindung besteht. Ebenfalls fluidisch steht das Temperiersystem 70 mit einem Wärmetauscher 80 und einer Kälteanlage 90 in thermischer Wirkverbindung. Als Temperiermittel in allen Temperiersystemen kommt ein wasserbasiertes Kühlmittel zum Einsatz. Der Wärmetauscher 80 befindet sich außerhalb des Temperiersystems 70 an der Außenluft. Die erste Ladevorrichtung 40 weist ein elektrisches Heizelement 100 auf, welches im Temperiermittelkreislauf in der Ladevorrichtung 40 unmittelbar vor dem Kühlmittel-Vorlauf angeordnet ist Die zweite Ladevorrichtung 50 weist ein elektronisch steuerbares Mischventil 110 auf, welches zwischen dem Kühlmittel-Vor- und Rücklauf angeordnet ist und mittels welchem Kühlmittel-Vor- und Rücklauf fluidisch verbindbar sind. Die dritte Ladevorrichtung 60 weist einen Außenluft-Wärmetauscher 120 auf, welcher im Temperiermittelkreislauf in der Ladevorrichtung 60 unmittelbar vor dem Kühlmittel-Vorlauf angeordnet ist.
  • Werden nun mittels einer, nicht dargestellten, Funkverbindung einer, ebenfalls nicht dargestellten, Recheneinheit Soll-Vorlauftemperaturen für die drei elektrifizierten Fahrzeuge 10, 20, 30 empfangen, so wird eine erste Temperatur im Temperiersystem 70 auf die niedrigste der empfangenen Temperaturen eingeregelt. Sollte dies nicht allein durch Wärmeabfuhr an die Außenluft mittels des Wärmetauschers 80 möglich sein, so wird das Kühlmittel in dem Temperiersystem 70 zusätzlich über die Kälteanlage 90 abgekühlt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Temperiersystem 70, in welchem das Kühlmittel während des Betriebs üblicherweise keine signifikanten Temperaturunterschiede, beispielsweise von über 5 °C, aufweist. Aus diesem Grund ist es unerheblich, wo im Temperiersystem 70 der Kühlmitteltemperatursensor zur Messung der einzuregelnden Temperatur angeordnet ist. Anschließend werden mittels des Heizelements 100, des Mischventils 110 sowie des Wärmetauschers 120 die Kühlmittel-Vorlauftemperaturen auf die jeweils empfangenen Soll-Vorlauftemperaturen nachgeregelt.
  • 2 zeigt einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt S10 wird zunächst eine einem ersten Energiespeicher zugeordnete Soll-Vorlauftemperatur als erster Temperierparameter empfangen. In Schritt S20 wird anschließend eine einem zweiten Energiespeicher zugeordnete Soll-Vorlauftemperatur als zweiter Temperierparameter empfangen. Im nächsten Verfahrensschritt S30 wird eine aus zwei im Temperiersystem 70 angeordneten Kühlmitteltemperatursensoren gemittelte Kühlmitteltemperatur mittels eines Außenluft-Wärmetauschers 80 und einer Kälteanlage 90 auf die geringere der erhaltenen Soll-Vorlauftemperaturen eingeregelt. Im letzten Schritt S40 wird schließlich mittels eines elektrischen Heizelements 100 die Vorlauftemperatur an derjenigen Ladevorrichtung 40, welche mit demjenigen Energiespeicher verbunden ist, welchem die höhere der Soll-Vorlauftemperaturen zugeordnet ist, auf die entsprechende Soll-Vorlauftemperatur nachgeregelt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Erstes Fahrzeug
    20
    Zweites Fahrzeug
    30
    Drittes Fahrzeug
    40
    Erste Ladesäule
    50
    Zweite Ladesäule
    60
    Dritte Ladesäule
    70
    Temperiersystem
    80
    Wärmetauscher
    90
    Kälteanlage
    100
    Heizelement
    110
    Mischventil
    120
    Wärmetauscher
    130
    Ladepark
    S10
    Verfahrensschritt 1
    S20
    Verfahrensschritt 2
    S30
    Verfahrensschritt 3
    S40
    Verfahrensschritt 4
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012213855 A1 [0003]
    • DE 112012003109 T5 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern des Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers an einer elektrischen Ladevorrichtung (40), wobei die Ladevorrichtung (40) mit einem Temperiersystem (70) in thermischer Wirkverbindung steht, welches mit wenigstens einer zweiten Ladevorrichtung (50) in thermischer Wirkverbindung steht wobei weiterhin die erste Ladevorrichtung (40) eine erste thermische Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie zwischen dem Temperiersystem (70) und einem ersten Energiespeicher aufweist und die zweite Ladevorrichtung (50) eine zweite thermische Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie zwischen dem Temperiersystem (70) und einem zweiten Energiespeicher aufweist, umfassend wenigstens die Schritte: - Erhalten eines dem ersten Energiespeicher zugeordneten ersten Temperierparameters (S10) - Erhalten eines einem zweiten Energiespeicher zugeordneten zweiten Temperierparameter (S20) und - Regeln oder Steuern einer ersten Temperatur im Temperiersystem (70) basierend auf dem ersten und/oder dem zweiten Temperierparameter (S30).
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierparameter eine Soll-Temperatur umfassen.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Soll-Temperatur um eine Soll-Vorlauftemperatur handelt.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperatur im Temperiersystem (70) auf die niedrigste der Soll-Temperaturen eingeregelt wird.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperatur im Temperiersystem (70) auf die höchste der Soll-Temperaturen eingeregelt wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin umfasst: - Regeln oder Steuern einer zweiten Temperatur basierend auf dem ersten Temperierparameter (S40) und/oder - Regeln oder Steuern einer dritten Temperatur basierend auf dem zweiten Temperierparameter.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Erhalten eines dem ersten Energiespeicher zugeordneten ersten Temperierparameters in Form einer ersten Soll-Vorlauftemperatur (S10) - Erhalten eines einem zweiten Energiespeicher zugeordneten zweiten Temperierparameter in Form einer zweiten Soll-Vorlauftemperatur und (S20) - Regeln oder Steuern einer ersten Temperatur im Temperiersystem auf die erste Soll-Vorlauftemperatur (S30) und - Regeln oder Steuern einer zweiten Temperatur in der zweiten Ladevorrichtung (50) auf die zweite Soll-Vorlauftemperatur (S40).
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperatur mittels eines Wärmetauschers (120) und/oder eines Heizelements (100) und/oder mittels Beimischung von Temperierflüssigkeit eingeregelt wird.
  9. System aus wenigstens zwei elektrischen Ladevorrichtungen (40, 50) für elektrische Energiespeicher welche mit einem gemeinsamen Temperiersystem (70) in thermischer Wirkverbindung stehen wobei die Ladevorrichtungen (40, 50) aufweisen: - wenigstens eine Schnittstelle zur Übertragung elektrischer Energie, - wenigstens eine Schnittstelle zur Übertragung thermischer Energie, - eine Recheneinheit, ausgebildet das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  10. System gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Ladevorrichtungen (40, 50, 60) weiterhin einen Wärmetauscher (120) und/oder ein Heizelement (100) und/oder ein Mischventil (110) aufweist.
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Citations (4)

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