DE102021102541A1 - Method for conditioning an electrical energy store of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konditionierung eines elektrischen Energiespeichers (200) eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:- Bestimmung einer Temperatur des Energiespeichers (200);- Bestimmung eines Ladezustands des Energiespeichers (200);- Bestimmung eines Temperaturschwellwerts (100) in Abhängigkeit vom Ladezustand;- Kühlung des Energiespeichers (200) unter Verwendung elektrischer Energie des Energiespeichers (200), falls die Temperatur höher ist als der Temperaturschwellwert (100); dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufladung des Energiespeichers (200) während der Kühlung verhindert wird.The invention relates to a method for conditioning an electrical energy store (200) of a motor vehicle, comprising the following steps: - determining a temperature of the energy store (200); - determining a state of charge of the energy store (200); - determining a temperature threshold value (100) as a function from the state of charge; - cooling of the energy store (200) using electrical energy of the energy store (200) if the temperature is higher than the temperature threshold value (100); characterized in that charging of the energy store (200) is prevented during cooling.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konditionierung eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a method for conditioning an electrical energy store of a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Unter einem elektrischen Energiespeicher wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein Energiespeicher verstanden, der dazu ausgebildet ist, elektrische Energie abzugeben. Die Energie kann dabei im Energiespeicher insbesondere in elektrochemischer Form gespeichert sein. Bei dem Energiespeicher kann es sich beispielsweise um eine aufladbare Batterie handeln. Es ist insbesondere möglich, dass der Energiespeicher dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Der elektrische Antrieb kann dabei dazu ausgebildet sein, das Kraftfahrzeug anzutreiben.In the context of this description, an electrical energy storage device is understood in particular to mean an energy storage device that is designed to output electrical energy. The energy can be stored in the energy store, in particular in electrochemical form. The energy store can be a chargeable battery, for example. In particular, it is possible for the energy store to be designed to supply an electric drive of the motor vehicle with electric energy. The electric drive can be designed to drive the motor vehicle.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Konditionierung eines solchen Energiespeichers bekannt. Mit der Konditionierung soll eine möglichst lange Lebenszeit des Energiespeichers erreicht werden. Außerdem soll der Energiespeicher über die Lebenszeit möglichst wenig Speicherkapazität verlieren.Methods for conditioning such an energy store are known from the prior art. The aim of the conditioning is to achieve the longest possible lifetime of the energy store. In addition, the energy store should lose as little storage capacity as possible over its lifetime.

DE 10 2011 121 245 A1 beschreibt ein Verfahren zur Konditionierung eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, bei dem der Energiespeicher gekühlt wird, wenn das Kraftfahrzeug nicht verwendet wird. Dabei wird zur Kühlung Energie aus dem Energiespeicher verwendet. DE 10 2011 121 245 A1 describes a method for conditioning an electrical energy store of a motor vehicle, in which the energy store is cooled when the motor vehicle is not in use. In this case, energy from the energy store is used for cooling.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Lebenszeit des Energiespeichers weiter zu verlängern.In contrast, the object of the present invention is to further extend the service life of the energy store.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 5 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method according to claim 1 and a motor vehicle according to claim 5. Embodiments of the invention are given in the dependent claims.

Gemäß Anspruch 1 werden eine Temperatur und ein Ladezustand bestimmt. Unter dem Ladezustand wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere eine Energiemenge verstanden, die im Energiespeicher gespeichert ist. Der Ladezustand kann beispielsweise in Prozent von einer maximal im Energiespeicher speicherbaren Energiemenge angegeben werden. Wenn die maximal mögliche Energiemenge im Energiespeicher gespeichert ist, kann der Ladezustand 100% betragen. Wenn hingegen beispielsweise nur die Hälfte dieser Energiemenge im Energiespeicher gespeichert ist, kann der Ladezustand 50% betragen. In Abhängigkeit vom Ladezustand wird außerdem ein Temperaturschwellwert bestimmt. Eine Kühlung des Energiespeichers erfolgt unter Verwendung elektrischer Energie des Energiespeichers, falls die Temperatur höher ist als der Temperaturschwellwert. Dabei ist es vorteilhaft, die Energie aus dem Energiespeicher zu verwenden, da dann sowohl die Temperatur als auch der Ladezustand sinken. Diese beiden Effekte wirken sich beide vorteilhaft auf die Lebenszeit des Energiespeichers aus. Es ist auch möglich, dass die Kühlung auch erfolgt, wenn die Temperatur gleich dem Temperaturschwellwert ist.According to claim 1, a temperature and a state of charge are determined. In the context of this description, the state of charge is understood to mean, in particular, an amount of energy that is stored in the energy store. The state of charge can be specified, for example, as a percentage of a maximum amount of energy that can be stored in the energy store. If the maximum possible amount of energy is stored in the energy store, the state of charge can be 100%. If, on the other hand, only half of this amount of energy is stored in the energy store, for example, the state of charge can be 50%. A temperature threshold value is also determined as a function of the state of charge. The energy store is cooled using electrical energy from the energy store if the temperature is higher than the temperature threshold value. In this case, it is advantageous to use the energy from the energy store, since both the temperature and the state of charge then drop. These two effects both have an advantageous effect on the lifetime of the energy store. It is also possible that the cooling also takes place when the temperature is equal to the temperature threshold value.

Eine Aufladung des Energiespeichers wird dabei während der Kühlung verhindert. Die Aufladung kann beispielsweise erfolgen, wenn der Energiespeicher über einen Stromanschluss des Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Energiequelle verbunden ist. Die elektrische Energiequelle kann dabei beispielsweise eine Steckdose sein, mit der der Stromanschluss über ein Kabel verbunden ist. Solch eine Aufladung wird also während der Kühlung verhindert, auch wenn der Energiespeicher mit der Energiequelle verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass unnötige Ladezyklen vermieden werden. Ein Benutzer muss dabei nicht darauf achten, ob die Kühlung erfolgt oder nicht. Er kann, wie gewohnt, den Energiespeicher mit der Energiequelle verbinden.A charging of the energy store is prevented during the cooling. Charging can take place, for example, when the energy store is connected to an electrical energy source via a power connection of the motor vehicle. The electrical energy source can be a socket, for example, to which the power connection is connected via a cable. Such a charging is thus prevented during the cooling, even if the energy store is connected to the energy source. This has the advantage that unnecessary charging cycles are avoided. A user does not have to pay attention to whether the cooling takes place or not. As usual, he can connect the energy store to the energy source.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass die Aufladung nur dann verhindert wird, wenn der Ladezustand des Energiespeichers oberhalb eines Ladeschwellwerts liegt. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Ladezustand des Energiespeichers durch die Kühlung zu tief sinkt.According to one embodiment of the invention, it is possible for charging to be prevented only when the state of charge of the energy store is above a charging threshold value. This prevents the state of charge of the energy store from dropping too low as a result of the cooling.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Ladeschwellwert an die Temperatur angepasst werden. Beispielsweise kann der Ladeschwellwert höher sein je höher die Temperatur ist.According to one embodiment of the invention, the charging threshold can be adapted to the temperature. For example, the charging threshold can be higher the higher the temperature.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Temperaturschwellwert in Abhängigkeit von einer Standzeit des Kraftfahrzeugs angepasst werden. Unter der Standzeit wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere eine Zeitspanne verstanden, in der das Kraftfahrzeug nicht angetrieben wird. Beispielsweise kann der Temperaturschwellwert verringert werden je länger die Standzeit ist. Dies ist vorteilhaft, da die Kühlung wichtiger wird, je länger die Standzeit ist. Bei relativ kurzen Standzeiten kann daher in einigen Fällen sogar auf eine Kühlung verzichtet werden, damit Energie gespart wird.According to one embodiment of the invention, the temperature threshold value can be adjusted as a function of the motor vehicle's idle time. In the context of this description, the idle time is understood in particular to mean a period of time in which the motor vehicle is not being driven. For example, the temperature threshold can be reduced the longer the service life. This is advantageous since cooling becomes more important the longer the service life. In the case of relatively short downtimes, cooling can even be dispensed with in some cases in order to save energy.

Das Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 5 umfasst einen Energiespeicher, ein Temperaturregulierungsmittel und eine Steuerungseinheit. Die Steuerungseinheit und das Temperaturregulierungsmittel sind dabei dazu ausgebildet, ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung auszuführen. Das Temperaturregulierungsmittel ist dabei zur Kühlung des Energiespeichers ausgebildet. Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, die Kühlung des Energiespeichers auszulösen.The motor vehicle according to claim 5 comprises an energy store, a temperature regulation means and a control unit. The control unit and the temperature regulating means are designed to use a method according to an embodiment of the invention. The temperature regulating means is designed to cool the energy store. The control unit is designed to trigger the cooling of the energy store.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Steuerungseinheit dazu ausgebildet sein, die Temperatur und/oder den Ladezustand des Energiespeichers und/oder den Temperaturschwellwert in Abhängigkeit vom Ladezustand zu bestimmen.According to one embodiment of the invention, the control unit can be designed to determine the temperature and/or the state of charge of the energy store and/or the temperature threshold value as a function of the state of charge.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Steuerungseinheit dazu ausgebildet sein, die Aufladung des Energiespeichers während der Kühlung zu verhindern.According to one embodiment of the invention, the control unit can be designed to prevent the charging of the energy store during cooling.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Temperaturregulierungsmittel dazu ausgebildet sein, den Energiespeicher zu erwärmen. Bei dieser Ausführungsform kann das Temperaturregulierungsmittel beispielsweise als Kühler-Heizer-Einheit ausgebildet sein und somit besonders wenig Bauraum benötigen, um beide Funktionen umzusetzen.According to one embodiment of the invention, the temperature regulating means can be designed to heat the energy store. In this embodiment, the temperature regulating means can be designed, for example, as a cooler/heater unit and thus require particularly little installation space in order to implement both functions.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigen

  • 1 ein schematisches Diagramm eines Temperaturschwellwerts in Abhängigkeit vom Ladezustand; und
  • 2 ein schematisches Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise einer Ausführungsform der Erfindung.
Further features and advantages of the present invention become clear from the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the attached figures. The same reference symbols are used for the same or similar components and for components with the same or similar functions. show it
  • 1 a schematic diagram of a temperature threshold depending on the state of charge; and
  • 2 a schematic block diagram to illustrate the functionality of an embodiment of the invention.

In 1 ist auf der y-Achse die Temperatur des Energiespeichers in Grad Celsius aufgetragen. Auf der x-Achse ist der Ladezustand in Prozent von einer maximal möglich speicherbaren Energiemenge des Energiespeichers angegeben. Ein Temperaturschwellwert 100 stellt eine untere Grenze eines Bereichs 101 dar. Wenn die Temperatur und der Ladezustand in dem Bereich 101 liegen, wird der Energiespeicher gekühlt, da dies für eine längere Lebenszeit vorteilhaft ist. Der Temperaturschwellwert 100 ist dabei vom Ladezustand abhängig. Je höher der Ladezustand ist, desto niedriger ist der Temperaturschwellwert. Bei einem Ladezustand von weniger als 50% liegt der Temperaturschwellwert beispielsweise über 45°C, während er bei einem Ladezustand von 100% ungefähr bei 35°C liegt.In 1 the temperature of the energy store is plotted in degrees Celsius on the y-axis. The x-axis shows the state of charge as a percentage of a maximum amount of energy that can be stored by the energy store. A temperature threshold value 100 represents a lower limit of a range 101. If the temperature and the state of charge are in range 101, the energy store is cooled, since this is advantageous for a longer service life. The temperature threshold value 100 is dependent on the state of charge. The higher the state of charge, the lower the temperature threshold. For example, at a state of charge of less than 50%, the temperature threshold is above 45°C, while at a state of charge of 100%, it is approximately 35°C.

In einem Bereich 102 ist der Temperaturschwellwert von der Standzeit des Kraftfahrzeugs abhängig. Je länger das Kraftfahrzeug steht, desto niedriger wird der Temperaturschwellwert definiert. Bei einer sehr langen Standzeit und einem Ladezustand von 100% kann der Temperaturschwellwert unter 10°C definiert werden. Bei einer ähnlich langen Standzeit und einem Ladezustand von 80% hingegen kann der Temperaturschwellwert bei ungefähr 30°C definiert werden.In an area 102, the temperature threshold value depends on the idle time of the motor vehicle. The longer the motor vehicle is stationary, the lower the temperature threshold value is defined. With a very long service life and a charge level of 100%, the temperature threshold can be defined below 10°C. With a similarly long service life and a state of charge of 80%, however, the temperature threshold can be defined at around 30°C.

Aus 1 ist insbesondere ersichtlich, dass der Temperaturschwellwert stärker von der Standzeit abhängt je höher der Ladezustand ist. Bei einem Ladezustand von weniger als 70% gibt es keine Abhängigkeit des Temperaturschwellwerts von der Standzeit mehr.Out of 1 it can be seen in particular that the temperature threshold depends more on the service life the higher the state of charge. If the state of charge is less than 70%, the temperature threshold value is no longer dependent on the service life.

In einem Bereich 103, dessen Obergrenze der Temperaturschwellwert 100 ist, erfolgt keine Kühlung des Energiespeichers, da im Bereich 103 aufgrund der relativ geringen Temperatur und/oder des relativ geringen Ladezustands keine Kühlung erforderlich ist.In a region 103, the upper limit of which is the temperature threshold value 100, the energy storage device is not cooled, since no cooling is required in region 103 due to the relatively low temperature and/or the relatively low state of charge.

In 2 sind der Energiespeicher, ein erstes Steuerungsmittel 201, ein zweites Steuerungsmittel 202 und ein Temperaturregulierungsmittel 203 dargestellt. Das erste Steuerungsmittel 201 und das zweite Steuerungsmittel 202 stellen dabei eine Steuerungseinheit dar. Es ist jedoch möglich, dass das erste Steuerungsmittel 201 und das zweite Steuerungsmittel 202 voneinander getrennte Bauteile sind, die nicht in direktem Kontakt miteinander stehen.In 2 the energy store, a first control means 201, a second control means 202 and a temperature regulation means 203 are shown. The first control means 201 and the second control means 202 represent a control unit. However, it is possible for the first control means 201 and the second control means 202 to be separate components that are not in direct contact with one another.

Das zweite Steuerungsmittel 202 bestimmt eine Temperatur des Energiespeichers 200 und den Temperaturschwellwert. Falls die Temperatur höher als der Temperaturschwellwert ist, löst das zweite Steuerungsmittel 202 eine Kühlung des Energiespeichers 200 durch das Temperaturregulierungsmittel 203 aus. Die Energie für die Kühlung wird dabei vom Energiespeicher 200 zur Verfügung gestellt. Dies hat den Vorteil, dass sowohl die Temperatur als auch der Ladezustand verringert werden, wodurch die Lebenszeit des Energiespeichers 200 verlängert wird. Das Temperaturregulierungsmittel 203 kann beispielsweise als Kühl-Heiz-Kombination ausgebildet sein.The second controller 202 determines a temperature of the energy store 200 and the temperature threshold value. If the temperature is higher than the temperature threshold value, second control means 202 triggers cooling of energy store 200 by temperature regulating means 203 . In this case, the energy for the cooling is made available by the energy store 200 . This has the advantage that both the temperature and the state of charge are reduced, as a result of which the lifetime of the energy store 200 is extended. The temperature regulating means 203 can be designed, for example, as a cooling/heating combination.

Falls der Energiespeicher 200 während der Kühlung mit einer Energiequelle verbunden wird, wird eine Aufladung des Energiespeichers durch das erste Steuerungsmittel 201 verhindert. Dies gilt solange, bis die Kühlung aufhört, wenn die Temperatur des Energiespeichers 200 unter den Temperaturschwellwert sinkt. Es ist vorteilhaft, den Energiespeicher 200 während der Kühlung nicht aufzuladen, da unnötige Ladezyklen vermieden werden. Dies wirkt sich ebenfalls positiv auf die Lebenszeit des Energiespeichers 200 aus.If the energy store 200 is connected to an energy source during cooling, the first control means 201 prevents the energy store from being charged. This applies until the cooling stops when the temperature of the energy store 200 drops below the temperature threshold. It is advantageous not to charge the energy store 200 during cooling, since unnecessary charging cycles are avoided. This works also has a positive effect on the lifetime of the energy store 200.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102011121245 A1 [0004]DE 102011121245 A1 [0004]

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Verfahren zur Konditionierung eines elektrischen Energiespeichers (200) eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte: - Bestimmung einer Temperatur des Energiespeichers (200); - Bestimmung eines Ladezustands des Energiespeichers (200); - Bestimmung eines Temperaturschwellwerts (100) in Abhängigkeit vom Ladezustand; - Kühlung des Energiespeichers (200) unter Verwendung elektrischer Energie des Energiespeichers (200), falls die Temperatur höher ist als der Temperaturschwellwert (100); dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufladung des Energiespeichers (200) während der Kühlung verhindert wird.Method for conditioning an electrical energy store (200) of a motor vehicle, comprising the following steps: - determining a temperature of the energy store (200); - Determining a state of charge of the energy store (200); - Determination of a temperature threshold (100) depending on the state of charge; - Cooling of the energy store (200) using electrical energy of the energy store (200) if the temperature is higher than the temperature threshold value (100); characterized in that the energy store (200) is prevented from being charged during cooling. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladung nur dann verhindert wird, wenn der Ladezustand des Energiespeichers (200) oberhalb eines Ladeschwellwerts liegt.procedure after claim 1 , characterized in that the charging is only prevented when the state of charge of the energy store (200) is above a charging threshold. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeschwellwert an die Temperatur angepasst wird.Method according to the preceding claim, characterized in that the charging threshold value is adapted to the temperature. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturschwellwert in Abhängigkeit von einer Standzeit des Kraftfahrzeugs angepasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature threshold value is adjusted as a function of the motor vehicle's idle time. Kraftfahrzeug, umfassend einen Energiespeicher (200), ein Temperaturregulierungsmittel (203) und eine Steuerungseinheit (201; 202), wobei die Steuerungseinheit (201; 202) und das Temperaturregulierungsmittel (203) dazu ausgebildet sind, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen, wobei das Temperaturregulierungsmittel (203) zur Kühlung des Energiespeichers (200) ausgebildet ist, und wobei die Steuerungseinheit (201; 202) dazu ausgebildet ist, die Kühlung des Energiespeichers (200) auszulösen.Motor vehicle, comprising an energy store (200), a temperature regulating means (203) and a control unit (201; 202), wherein the control unit (201; 202) and the temperature regulating means (203) are designed to carry out a method according to one of the preceding claims, wherein the temperature regulating means (203) is designed to cool the energy store (200), and wherein the control unit (201; 202) is designed to trigger the cooling of the energy store (200). Kraftfahrzeug nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (201; 202) dazu ausgebildet ist, die Temperatur und/oder den Ladezustand des Energiespeichers (200) und/oder den Temperaturschwellwert in Abhängigkeit vom Ladezustand zu bestimmen.Motor vehicle according to the preceding claim, characterized in that the control unit (201; 202) is designed to determine the temperature and/or the state of charge of the energy store (200) and/or the temperature threshold value as a function of the state of charge. Kraftfahrzeug nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (201; 202) dazu ausgebildet ist, die Aufladung des Energiespeichers (200) während der Kühlung zu verhindern.Motor vehicle according to one of the two preceding claims, characterized in that the control unit (201; 202) is designed to prevent the charging of the energy store (200) during cooling. Kraftfahrzeug nach einem der drei vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturregulierungsmittel (201; 202) dazu ausgebildet ist, den Energiespeicher (200) zu erwärmen.Motor vehicle according to one of the three preceding claims, characterized in that the temperature regulating means (201; 202) is designed to heat the energy store (200).
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