DE102021208934A1 - Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs im Abschleppfall - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs im Abschleppfall Download PDF

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Patrick Schneider
Michael Jouffroy
Stefan Mangold
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems (10) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12), wobei das Batteriesystem (10) eine Leistungselektronik (14) und Hochvoltschaltelemente (16) enthält, die mit mindestens einer Hochvoltbatterie (26) verbunden oder von dieser getrennt sind. Abhängig von der Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) und vom geschlossenen oder offenen Zustand der Hochvoltschaltelemente (16) werden einer oder mehrere der nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen:a) Versorgung zumindest von Niedervoltspannungsverbrauchern (30) und/oder Aufladen mindestens einer Niedervoltbatterie (22) im geöffneten Zustand der Hochvoltschaltelemente (16) bei oberhalb einer ersten Schwelle (20) liegenden Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12),b) Aktivieren eines Drehmomentsteuerungsmodus und Erzeugen einer niedrigen Rekuperationsenergie bei geöffnetem Zustand der Hochvoltschaltelemente (16), bei einer Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12), die eine erste und eine zweite Schwelle (20, 24) übersteigt, wobei diese höher als die erste Schwelle (20) ist,c) Aktivieren eines Drehmomentsteuerungsmodus und Erzeugen einer niedrigen Rekuperation bei im geschlossenen Zustand befindlichen Hochvoltschaltelementen (16) und einer Abschleppgeschwindigkeit, die oberhalb der ersten Schwelle (20) liegt,d) Aktivieren eines Drehmomentsteuerungsmodus und Aufladen der mindestens einen Hochvoltbatterie (26) zur Aufrechterhaltung eines SoC (State of Charge = Ladezustand) im geschlossenen Zustand der Hochvoltschaltelemente (16) odere) Speisen des Hochvoltnetzes (32) des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) durch Rückwärtsbetrieb eines DC/DC-Wandlers (28) im Fall einer Beschleunigung des abgeschleppten elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) über eine Freilaufgrenze und nicht-rekuperierender Leistungselektronik (14).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs im Abschleppfall. Das Batteriesystem enthält eine Leistungselektronik und Hochvoltschaltelemente, die mit mindestens einer Hochvoltbatterie im geschlossenen Zustand verbunden oder von dieser im geöffneten Zustand getrennt sind. Abhängig von der Abschleppgeschwindigkeit und vom geschlossenen oder offenen Zustand der Hochvoltschaltelemente werden ein oder mehrere Verfahrensschritte durchlaufen. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zum Betreiben eines Batteriesystems eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs im Abschleppfall.
  • Stand der Technik
  • Das Abschleppen von Fahrzeugen, für den Fall, dass diese nicht mehr fahrtauglich sind, ist im Allgemeinen üblich. Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, die insbesondere mit einer permanent erregten Synchronmaschine ausgerüstet sind, dürfen aktuell keine Abschleppvorgänge durchgeführt werden, bei denen Achsen rotieren. Die Rotation einer Achse induziert eine Spannung, welche Komponenten des elektrischen Antriebs beschädigen und/oder eine Hochvoltgefährdung auslösen kann. Aus diesem Grund werden elektrisch angetriebene Fahrzeuge lediglich mit Flat-top-Abschleppwagen abgeschleppt.
  • Aus US 2021/0086620 A1 gehen Maßnahmen hervor, die bei Initialisierung eines Abschleppvorgangs bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug zu ergreifen sind. Eine dem Batteriesystem zugeordnete Steuerung bestimmt, ob die Geschwindigkeit des Traktionsantriebs während des Abschleppvorgangs eine vorgegebene kalibrierte Basisgeschwindigkeit übersteigt. Ist dies der Fall, so steuert die Steuereinrichtung eine Leistungselektronik derart an, dass der Traktionsmotor elektrisch mit der Traktionsbatterie verbunden wird. Übersteigt die Abschleppgeschwindigkeit jedoch nicht die vorher bestimmte Basisgeschwindigkeit, so bewirkt die Steuereinrichtung ein Abkoppeln des elektrischen Traktionsmotors von der Batterie.
  • DE 10 2017 211 248 A hat ein Verfahren zur Rekuperation kinetischer Energie eines Hybridfahrzeugs sowie eine Steuereinrichtung hierfür zum Gegenstand. Das Hybridfahrzeug umfasst eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Maschine sowie ein Bordnetz mit einem Energiespeicher. Dieser Energiespeicher ist in einem Rekuperationsbetrieb des Hybridfahrzeugs von der elektrischen Maschine mit elektrischer Energie aufladbar, wobei eine Rekuperationsstärke der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von einem aktuellen Ladezustand des Energiespeichers und/oder einer aktuellen Bordnetzlast eingestellt wird. Im Rekuperationsbetrieb wird bei Vorliegen einer eine vorbestimmte Rekuperationsschwelle überschreitenden Rekuperationsstärke die Brennkraftmaschine zur Erzeugung eines Antriebsmoments betrieben.
  • Darstellung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Betreiben eines Batteriesystems eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs im Abschleppfall, wobei das Batteriesystem eine Leistungselektronik und Hochvoltschaltelemente enthält, die mit mindestens einer Hochvoltbatterie verbunden sind (geschlossener Zustand) oder von der mindestens einen Hochvoltbatterie getrennt sind (offener Zustand), abhängig von der Abschleppgeschwindigkeit und vom geschlossenen oder offenen Zustand der Hochvoltschaltelemente und ein oder mehrerer der nachfolgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden:
    1. a) Versorgen zumindest von Niedervoltspannungsverbrauchern und/oder Aufladen mindestens einer Niedervoltbatterie bei geöffnetem Zustand der Hochvoltschaltelemente bei oberhalb einer ersten Schwelle liegender Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs,
    2. b) Aktivieren eines Drehmomentsteuerungsmodus und Erzeugen einer niedrigen Rekuperationsenergie im geöffneten Zustand der Hochvoltschaltelemente, bei einer Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, die eine erste und eine zweite Schwelle übersteigt, wobei diese höher als die erste Schwelle ist,
    3. c) Aktivieren eines Drehmomentsteuerungsmodus und Erzeugen niedriger Rekuperation im geschlossenen Zustand der Hochvoltschaltelemente und einer Abschleppgeschwindigkeit, die über der ersten Schwelle liegt,
    4. d) Aktivieren eines Drehmomentsteuerungsmodus und Aufladen der mindestens einen Hochvoltbatterie zur Aufrechterhaltung von deren SoC (State of Charge = Ladezustand) im geschlossenen Zustand der Hochvoltschaltelemente oder
    5. e) Speisen des Hochvoltnetzes des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durch Rückwärtsbetrieb eines DC/DC-Wandlers im Fall einer Beschleunigung des abgeschleppten elektrisch angetriebenen Fahrzeugs über eine Freilaufgrenze und nicht-rekuperierender Leistungselektronik.
  • Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann je nach Abschleppgeschwindigkeit und Schaltzustand der Hochvoltschaltelemente das Abschleppen eines liegengebliebenen elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durch eine Ziehvorrichtung beziehungsweise durch eine Kopplung mit einem Zugfahrzeug realisiert werden, so dass eine größere Auswahl hinsichtlich von Abhilfemaßnahmen, insbesondere über einen Flat-Top-Abschleppwagen hinausgehend, besteht.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens liegt eine erste Schwelle der Abschleppgeschwindigkeit bei ≥ 15 km/h. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird gemäß a) ein DC/DC-Wandler aktiviert und Niedervoltspannungsverbraucher werden versorgt. Dadurch kann die beim Abschleppen in die elektrische Maschine getragene Energie zum Betrieb von Verbrauchern des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs eingespeist werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens liegt gemäß b) die zweite Schwelle der Abschleppgeschwindigkeit bei ≥ 50 km/h, während die erste Schwelle beispielsweise bei ca. 15 km/h liegt.
  • In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird gemäß Verfahrensschritt e) Energie in das Hochvoltnetz eingespeist und die Leistungselektronik/Inverter realisiert eine Feldschwächung, die das Auftreten einer induzierten Überspannung verhindert. Somit können beim Abschleppen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs höhere Abschleppgeschwindigkeiten zugelassen werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird durch den Rückwärtsbetrieb des DC/DC-Wandlers eine Null-Momentenregelung im Feldschwächbereich eingestellt, die die Erhöhung der Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs erlaubt.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird für den Fall, dass eine zu hohe Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs vorliegt, durch die fahrzeugeigene VCU (Vehicle Control Unit Fahrzeugsteuereinrichtung) die Erzeugung von Warnsignalen, insbesondere Hupsignale, Fernlichtsignale oder Warnblinker, vorgenommen, so dass der Abschleppende gewarnt wird, insbesondere für den Fall, dass eine Niedervoltbatterie des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs unzulässig tief entladen werden sollte und/oder mit zu hoher Geschwindigkeit abgeschleppt wird und/oder ein Abschleppen durch das System verboten ist.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird gemäß Verfahrensschritt c) - demnach bei geschlossenen Hochvoltschaltelementen - bei einer Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs unterhalb der ersten Schwelle, insbesondere ≤ 15 km/h der DC/DC-Wandler außer Funktion gesetzt, wobei die Leistungselektronik/Inverter einen Freilaufmodus einstellt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein Ruckeln des Fahrzeugs durch eine zu hohe Momentenbeaufschlagung im elektrischen Antriebsstrang vermieden werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird Verfahrensschritt c) bei einer Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs oberhalb der ersten Schwelle von 15 km/h durchgeführt.
  • Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird Verfahrensschritt d) bei Überschreiten der ersten Schwelle der Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durchgeführt beziehungsweise initiiert und die Hochvoltbatterie im Rahmen einer Erhaltungsladung aufgeladen.
  • Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird gemäß Verfahrensschritt d) die mindestens eine Hochvoltbatterie auf einen bestimmten SoC (State of Charge = Ladezustand) aufgeladen, danach erfolgt ein definierter Betrieb mit wechselnden Zuständen zwischen Null-Momentenregelung und Laden der mindestens einen Hochvoltbatterie, um deren Ladezustand im Wesentlichen zu erhalten. In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird der DC/DC-Wandler aktiviert, so dass die Niedervoltspannungsverbraucher versorgt werden und ein Energiegleichgewicht zwischen Rekuperation und Spannungsversorgung der Niedervoltspannungsverbraucher einerseits und dem Aufladen der Hochvoltbatterie andererseits eingestellt wird.
  • In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens werden während des Abschleppvorgangs des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs Niederspannungsverbraucher, die nicht zum sicheren Abschleppen erforderlich sind, abgeschaltet oder zur Vereinfachung der Regelung zusätzliche Niedervoltspannungsverbraucher zugeschaltet.
  • Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zum Betreiben eines Batteriesystems während des Abschleppvorgangs eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs oder eines leichten elektrisch angetriebenen N utzfah rzeugs.
  • Vorteile der Erfindung
  • Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren lässt sich ein pauschales Verbot von Achsbewegungen elektrisch angetriebener Fahrzeuge im Abschleppfall aufweichen, da unter Einhaltung bestimmter Umstände ein Abschleppen eines liegengebliebenen elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durch eine Zugvorrichtung beziehungsweise eine Kopplung mit einem Zugfahrzeug dennoch realisiert werden kann. Wird beispielsweise ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug wegen einer entleerten Hochvoltbatterie abgeschleppt, wird in der Regel auch die kleiner dimensionierte Niederspannungsbatterie schnell leer sein, was die zur Verfügung stehende Abschleppdauer stark reduziert, da hierfür die Bordelektronik benötigt wird. Durch die Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann der vorzeitigen Entleerung der kleiner dimensionierten Niedervoltbatterie Rechnung getragen werden und diese im Rahmen einer geringen Rekuperation hinsichtlich ihres Ladezustands länger in Betrieb gehalten werden. Eine Limitierung der Abschleppgeschwindigkeit aufgrund einer induzierten Spannung, die beim Abschleppen zwangsläufig durch Bewegung der Räder in das elektrische System eingetragen wird, wird mithilfe des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens unterhalb der erlaubten Systemspannung gehalten und im Fall einer angeschlossenen Batterie in diese eingespeist.
  • Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren erfolgt die Sicherstellung einer Niedervoltversorgung von Niedervoltspannungsverbrauchern des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durch Erhaltungsladung beziehungsweise Aufladung der Niedervoltbatterie über die Rekuperationsfunktion des elektrischen Antriebsstrangs des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Die mindestens eine Traktionsbatterie oder die mindestens eine Hochvoltbatterie wird durch Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens beim Abschleppen vor Tiefentladung geschützt, ferner kann deren Spannungsniveau beim Abschleppten sichergestellt werden. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ermöglicht ein Aufladen beziehungsweise eine Erhaltung der Ladung der mindestens einen Hochvoltbatterie für eine Speisung des Hochvoltbordnetzes über die Rekuperationsfunktion des elektrischen Antriebsstrangs. Des Weiteren kann durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren eine Erhöhung der zulässigen Abschleppgeschwindigkeit durch Realisierung eines Rückwärtsbetriebs eines DC/DC-Wandlers vom Niedervoltkreis in den Hochvoltkreis vorgenommen werden. Mittels einer anschließenden Regelung wird der Inverter beziehungsweise die Leistungselektronik im Bereich der Feldschwächung der elektrischen Maschine betrieben, so dass auf diesem Wege eine deutlich geringere Spannung induziert werden kann. Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann ferner beim Abschleppen ein smartes Energiemanagement Verwendung finden, indem unnötige Verbraucher, die nicht zum sicheren Abschleppen erforderlich sind, deaktiviert werden oder zu Vereinfachung der Spannungsregelung zusätzliche Verbraucher aktiviert werden.
  • Durch Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens können die Komponenten sowohl im Niedervoltkreis als auch im Hochvoltkreis eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs vor den negativen Folgen einer Unterspannung geschützt werden. Es ergibt sich insgesamt gesehen eine höhere Verfügbarkeit der Energie für Nebenverbraucher und Assistenzsysteme, so dass ein zeitlich längerer Abschleppvorgang sichergestellt werden kann. Neben dem Unterspannungsschutz für die mindestens eine Hochvoltbatterie beziehungsweise Traktionsbatterie kann auch ein Unterspannungsschutz für die mindestens eine Niedervoltbatterie erreicht werden. Insgesamt gesehen kann durch die Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens sowohl bei Hochvoltschaltelementen im geschlossenen als auch im offenen Zustand eine höhere Abschleppgeschwindigkeit realisiert werden.
  • Des Weiteren kann durch Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens während des Abschleppvorgangs elektrisch angetriebener Fahrzeuge eine Warnung über die Hupe beziehungsweise über das Licht beziehungsweise Fernlicht über die Fahrzeugsteuereinrichtung ausgegeben werden und zwar für den Fall, dass mit einer zu hohen Abschleppgeschwindigkeit abgeschleppt wird bei offenstehendem Batterieschütz oder für den Fall, dass der Inverter beziehungsweise die Leistungselektronik einen getakteten Betrieb zulassen sollte.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung der Komponenten eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figur stellt den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 1 zeigt schematisch die Komponenten eines Batteriesystems 10 eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 oder eines leichten elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugs.
  • Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 12 umfasst eine elektrische Maschine 8, der ein Batteriesystem 10 zugeordnet ist. Das Batteriesystem 10 umfasst ferner eine Leistungselektronik 14, auch als Inverter bezeichnet. Die elektrische Maschine 8 ist durch mehrere Hochvoltschaltelemente 16 mit mindestens einer Hochvoltbatterie 26 verbunden, die auch als Traktionsbatterie bezeichnet wird.
  • Von der elektrischen Maschine 8 aus erstrecken sich Achsabschnitte einer Achse 18 zu angetriebenen Rädern 36 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12. Dies ist in 1 nur schematisch angedeutet.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst neben der mindestens einen Hochvoltbatterie 26 mindestens eine Niedervoltbatterie 22. Über die Niedervoltbatterie 22 werden Niedervoltspannungsverbraucher 30 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 mit Spannung versorgt.
  • Das Batteriesystem 10 wird über eine Fahrzeugsteuereinrichtung 38 gesteuert, die sowohl die Hochvoltschaltelemente 16 öffnet oder schließt als auch einen der elektrischen Maschine 8 zugeordneten DC/DC-Wandler 28 aktiviert oder deaktiviert. Des Weiteren ist die Fahrzeugsteuereinrichtung 38 auch mit der Leistungselektronik 14 beziehungsweise dem Inverter des Batteriesystems 10 verbunden.
  • Ein Hochvoltnetz 32 des Batteriesystems 10 wird im Wesentlichen durch die Komponenten elektrische Maschine 8, mindestens eine Hochvoltbatterie 26 sowie die zwischen diesen angeordneten Hochvoltschaltelemente 16 gebildet.
  • Der Vollständigkeit halber ist durch Bezugszeichen 34 eine Abschlepprichtung angedeutet, in die ein liegengebliebenes elektrisch angetriebenes Fahrzeug 12 abgeschleppt wird. Bei diesem Abschleppvorgang berühren die angetriebenen Räder 36, über die Achsabschnitte der Achse 18 mit der elektrischen Maschine 8 in Verbindung stehend, eine Fahrbahn 40 und nehmen demzufolge eine Drehmomenteinleitung 42 in die elektrische Maschine 8 während des Abschleppvorgangs des liegengebliebenen elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 in Abschlepprichtung 34 vor. Bei dem Abschleppvorgang werden gemäß dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren die Fälle „Hochvoltschaltelemente 16 geschlossen oder geöffnet“ berücksichtigt beziehungsweise die Abschleppgeschwindigkeit des Abschleppvorgangs in Abschlepprichtung 34, stets unter der Voraussetzung, dass die angetriebenen Räder 36 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 in Kontakt mit der Fahrbahn 40 sind und demzufolge die Drehmomenteinleitung 42 in das Batteriesystem 10 während des Abschleppens eintritt.
  • Für den Fall, dass im Pannenfall das mindestens eine Hochvoltschaltelement 16 mit der mindestens einen Hochvoltbatterie 26 verbunden ist, d. h. ein geschlossener Zustand der Hochvoltschaltelemente 16 vorliegt, erfolgt die Aktivierung eines Drehmomentsteuerungsmodus und die Erzeugung niedriger Rekuperation, wenn die Abschleppgeschwindigkeit, mit der das liegengebliebene elektrisch angetriebene Fahrzeug 12 in Abschlepprichtung 34 abgeschleppt wird, über einer ersten Schwelle 20 liegt, beispielsweise mehr als 15 km/h beträgt. Desgleichen kann in diesem Fall in der Aktivierung eines Drehmomentsteuerungsmodus eine Aufladung der mindestens einen Hochvoltbatterie 26 zur Aufrechterhaltung von deren State of Charge (SoC) vorgenommen werden.
  • Sind die Hochvoltschaltelemente 16 hingegen im offenen Zustand, so erfolgt während des Abschleppens des liegengebliebenen elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 eine Versorgung von Niedervoltspannungsverbrauchern 30 und/oder ein Aufladen der mindestens einen Niedervoltbatterie 22 für den Fall, dass die Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 in Abschlepprichtung 34 oberhalb einer ersten Schwelle 20, beispielsweise 15 km/h liegt. Auch in diesem Fall kann eine Aktivierung eines Drehmomentsteuerungsmodus vorgenommen werden und die Erzeugung einer niedrigen Rekuperationsenergie für den Fall erfolgen, dass die Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 eine zweite Schwelle 24 übersteigt, die höher als die erste Schwelle 20 ist. In vorteilhafter Weise liegt die erste Schwelle 20 in Bezug auf die Abschleppgeschwindigkeit ≥ 15 km/h, während die zweite Schwelle 24 der Abschleppgeschwindigkeit in Abschlepprichtung 34 oberhalb von 50 km/h liegt. Die zweite Schwelle 24 der Abschleppgeschwindigkeit kann auch auf die erste Schwelle 20 der Abschleppgeschwindigkeit von beispielsweise 15 km/h heruntergezogen werden, sodass beide Betriebsmodi bereits bei einer Abschleppgeschwindigkeit von 15 km/h möglich sind.
  • Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren werden abhängig vom Schaltzustand der Hochvoltschaltelemente 16 und abhängig von der Abschleppgeschwindigkeit, mit der das liegengebliebene elektrisch angetriebene Fahrzeug 12 in Abschlepprichtung 34 abgeschleppt wird und Fahrbahnkontakt mit mindestens einer Achse 18 hat, Maßnahmen ergriffen, die eine unzulässig hohe Spannungseinleitung in die elektrischen Komponenten des Batteriesystems 10 verhindern. Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrensschritte a) bis e) können durch ein intelligentes Energiemanagement dahingehend unterstützt werden, dass während des Abschleppvorgangs des liegengebliebenen elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 12 unnötige Verbraucher, die nicht zum sicheren Abschleppen notwendig sind, deaktiviert werden, wohingegen zur Vereinfachung der Spannungsregelung im Abschleppfall andererseits auch zusätzliche elektrische Verbraucher aktiviert werden können, so zum Beispiel die im Niedervoltkreis liegende Heckscheibenheizung, Sitzheizungen, Gebläse, Leseleuchten und dergleichen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
  • 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
    • US 20210086620 A1 [0003]
    • DE 102017211248 A [0004]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems (10) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) im Abschleppfall, wobei das Batteriesystem (10) eine Leistungselektronik (14) und Hochvoltschaltelemente (16) enthält, die mit mindestens einer Hochvoltbatterie (26) verbunden (geschlossener Zustand) oder von der mindestens einen Hochvoltbatterie (26) getrennt (offener Zustand) sind und abhängig von der Abschleppgeschwindigkeit und vom geschlossenen oder offenen Zustand der Hochvoltschaltelemente (16) einer oder mehrere der nachfolgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden: a) Versorgung zumindest von Niedervoltspannungsverbrauchern (30) und/oder Aufladen mindestens einer Niedervoltbatterie (22) im geöffneten Zustand der Hochvoltschaltelemente (16) bei oberhalb einer ersten Schwelle (20) liegenden Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12), b) Aktivieren eines Drehmomentsteuerungsmodus und Erzeugen einer niedrigen Rekuperationsenergie bei geöffnetem Zustand der Hochvoltschaltelemente (16), bei einer Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12), die eine erste und eine zweite Schwelle (20, 24) übersteigt, wobei diese höher als die erste Schwelle (20) ist, c) Aktivieren eines Drehmomentsteuerungsmodus und Erzeugen einer niedrigen Rekuperation bei im geschlossenen Zustand befindlichen Hochvoltschaltelementen (16) und einer Abschleppgeschwindigkeit, die oberhalb der ersten Schwelle (20) liegt, d) Aktivieren eines Drehmomentsteuerungsmodus und Aufladen der mindestens einen Hochvoltbatterie (26) zur Aufrechterhaltung eines SoC (State of Charge = Ladezustand) im geschlossenen Zustand der Hochvoltschaltelemente (16) oder e) Speisen des Hochvoltnetzes (32) des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) durch Rückwärtsbetrieb eines DC/DC-Wandlers (28) im Fall einer Beschleunigung des abgeschleppten elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) über eine Freilaufgrenze und nicht-rekuperierender Leistungselektronik (14).
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß a) eine erste Schwelle (20) der Abschleppgeschwindigkeit ≥ 15 km/h liegt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß a) ein DC/DC-Wandler (28) aktiviert wird und Niedervoltspannungsverbraucher (30) versorgt.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß b) die zweite Schwelle (24) der Abschleppgeschwindigkeit bei ≥ 50 km/h liegt oder die zweite Schwelle (24) der Abschleppgeschwindigkeit auf die erste Schwelle (20) der Abschleppgeschwindigkeit von 15 km/h herabgesetzt ist.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt e) Energie in das Hochvoltnetz (32) eingespeist wird und die Leistungselektronik (14) eine Feldschwächung realisiert, die das Auftreten einer induzierten Überspannung verhindert.
  6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Rückwärtsbetrieb des DC/DC-Wandlers (28) eine Null-Momenten-Regelung im Feldschwächbereich eingestellt wird, die eine Erhöhung der Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) erlaubt.
  7. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei zu hoher Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) Warnsignale, insbesondere Hupsignale, Warnblinkeraktivierung, Lichthupenaktivierung mittels einer Fahrzeugsteuereinrichtung (38) erfolgen, für den Fall, dass eine Niedervoltbatterie (22) unzulässig tief entladen wird.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt c) bei einer Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) unterhalb der ersten Schwelle (20), insbesondere ≤ 15 km/h der DC/DC-Wandler (28) außer Funktion bleibt und die Leistungselektronik (14) einen Freilaufmodus einstellt.
  9. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt c) bei einer Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) oberhalb von 15 km/h durchgeführt wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt d) bei Überschreiten der ersten Schwelle (20) der Abschleppgeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) durchgeführt wird und die Hochvoltbatterie (26) im Rahmen einer Erhaltungsladung aufgeladen wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verfahrensschritt d) die Hochvoltbatterie (26) auf einen bestimmten SoC (State of Charge = Ladezustand) geladen wird und danach ein alternierender Betrieb mit wechselnden Zuständen zwischen Null-Momenten-Regelung und Laden der Hochvoltbatterie (26) erfolgt, um deren Ladezustand zu erhalten.
  12. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 10 oder 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (28) aktiviert wird und Niedervoltspannungsverbraucher (30) versorgt und ein Energiegleichgewicht zwischen Rekuperation und Spannungsversorgung der Niedervoltspannungsverbraucher (30) einerseits und dem Aufladen der Hochvoltbatterie (26) andererseits einstellt.
  13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abschleppvorgangs des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) Niedervoltspannungsverbraucher (30), die nicht zum sicheren Abschleppen erforderlich sind, abgeschaltet werden oder zur Vereinfachung der Regelung zusätzlich Niedervoltspannungsverbraucher (30) zugeschaltet werden.
  14. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Betreiben eines Batteriesystems (10) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (12) oder eines elektrisch angetriebenen, leichten N utzfah rzeugs.
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