DE102022110457A1 - Method for charging an electrical energy storage device, computer program product and charging system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (14) mittels eines Ladesystems (10), bei welchem mittels einer Temperiereinrichtung (16) des Ladesystems (10) eine Temperatur zumindest einer Batteriezelle (22) des elektrischen Energiespeichers (12) eingestellt wird, wobei von einem ersten Teil (24) der Temperiereinrichtung (16) in einer Ladeinfrastruktur (20) extern zu dem Kraftfahrzeug (14) ein Temperierfluid (26) in einen zweiten Teil (28) der Temperiereinrichtung (16) kraftfahrzeugintern geleitet wird, wobei mittels einer kraftfahrzeuginternen Messeinrichtung (30) ein Zustand der zumindest einen Batteriezelle (22) erfasst wird und in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (18) des Ladesystems (10) entschieden wird, ob eine Kühlung oder eine Erwärmung der zumindest einen Batteriezelle (22) durchgeführt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein Ladesystem (10).The invention relates to a method for charging an electrical energy storage device (12) of an at least partially electrically operated motor vehicle (14) by means of a charging system (10), in which a temperature of at least one battery cell (22) is set by means of a temperature control device (16) of the charging system (10). of the electrical energy storage (12) is set, with a temperature control fluid (26) from a first part (24) of the temperature control device (16) in a charging infrastructure (20) external to the motor vehicle (14) into a second part (28) of the temperature control device ( 16) is conducted internally in the motor vehicle, wherein a state of the at least one battery cell (22) is recorded by means of a measuring device (30) internal to the motor vehicle and, depending on the recorded state, a decision is made by means of an electronic computing device (18) of the charging system (10) as to whether cooling is required or the at least one battery cell (22) is heated. The invention further relates to a computer program product and a charging system (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs mittels eines Ladesystems gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein Ladesystem.The invention relates to a method for charging an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle by means of a charging system according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a computer program product and a charging system.

Die Ladeleistung von zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen beziehungsweise von elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen ist sehr von der Temperatur des elektrischen Energiespeichers abhängig. Das führt dazu, dass ein Ladevorgang des Kraftfahrzeugs bei extremen Temperaturen, insbesondere bei sehr kalten oder sehr warmen Temperaturen, entsprechend länger dauert, als bei „normalen“ Temperaturen. Dies liegt vor allem daran, dass das Kraftfahrzeug selbst die Ladeleistung bei niedrigen oder bei hohen Temperaturen herunterfährt, um die Batteriezellen zu schonen und zu schützen. Für die kontinuierliche Überwachung der Temperatur des elektrischen Energiespeichers haben die Kraftfahrzeuge ein so genanntes Batteriemanagementsystem, die Temperatur kontrolliert und über die Ladeleistung entscheidet. Das Batteriemanagementsystem ist insbesondere als elektronische Recheneinrichtung ausgebildet. Das Batteriemanagementsystem ist in der Lage, die Temperatur des Akkus durch interne und geschlossene, eingebaute Heiz- und/oder Kühlsysteme zu steuern und zu kontrollieren. Dadurch werden die Batteriezellen entsprechend der Außentemperatur entweder angewärmt oder abgekühlt, um die optimale Akkutemperatur zum Laden zu erhalten und einzuhalten. Dies ist jedoch manchmal unzureichend und benötigt Zeit. Diese Heiz- und/oder Kühlsysteme benötigen auch Strom, welcher wiederum von dem zu ladenden elektrischen Energiespeicher kommt. In der Regel kann gesagt werden, dass je wärmer der elektrische Energiespeicher ist, desto besser wird die Ladeleistung. Allerdings gilt das nur bis zu einer bestimmten Temperatur. Bei sehr hohen Temperaturen können die Batteriezellen des elektrischen Energiespeichers beschädigt werden. Somit hat die Außentemperatur einen großen Einfluss nicht nur auf die Ladedauer, sondern auch auf die Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers.The charging power of at least partially electrically operated motor vehicles or of electrically operated motor vehicles is very dependent on the temperature of the electrical energy storage. This means that charging the motor vehicle at extreme temperatures, especially at very cold or very warm temperatures, takes longer than at “normal” temperatures. This is primarily because the motor vehicle itself reduces the charging power at low or high temperatures in order to conserve and protect the battery cells. To continuously monitor the temperature of the electrical energy storage, motor vehicles have a so-called battery management system, which controls the temperature and decides on the charging power. The battery management system is designed in particular as an electronic computing device. The battery management system is capable of controlling and controlling the temperature of the battery through internal and closed, built-in heating and/or cooling systems. This means that the battery cells are either warmed up or cooled down depending on the outside temperature in order to obtain and maintain the optimal battery temperature for charging. However, this is sometimes insufficient and takes time. These heating and/or cooling systems also require electricity, which in turn comes from the electrical energy storage device to be charged. As a rule, it can be said that the warmer the electrical energy storage is, the better the charging performance will be. However, this only applies up to a certain temperature. At very high temperatures, the battery cells of the electrical energy storage device can be damaged. The outside temperature therefore has a major influence not only on the charging time, but also on the service life of the electrical energy storage device.

Die DE 10 2010 007 975 B4 offenbart eine Ladestation für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit einer Stromquelle, die mittels wenigstens eines Ladekabels an den Energiespeicher anschließbar ist, wobei die Ladestation eine Kühleinrichtung mit wenigstens einer an das Kraftfahrzeug anschließbaren Kühlleitung zum Zuführen eines Kühlmittels zu dem Energiespeicher aufweist, wobei das wenigstens eine Ladekabel eine Steckverbindung und die wenigstens eine Kühlleitung eine Kupplung aufweist, und die Steckverbindung und die Kupplung in einer gemeinsamen Verbindungseinheit münden, die mit einer fahrzeugseitigen Verbindungseinheit koppelbar ist.The DE 10 2010 007 975 B4 discloses a charging station for an electrical energy storage device of a motor vehicle, with a power source which can be connected to the energy storage device by means of at least one charging cable, the charging station having a cooling device with at least one cooling line which can be connected to the motor vehicle for supplying a coolant to the energy storage device, the at least a charging cable has a plug connection and the at least one cooling line has a coupling, and the plug connection and the coupling open into a common connection unit which can be coupled to a vehicle-side connection unit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Ladesystem zu schaffen, mittels welchen verbessert ein elektrischer Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs geladen werden kann.The object of the present invention is to create a method, a computer program product and a charging system by means of which an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle can be charged in an improved manner.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie durch ein Ladesystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is solved by a method, a computer program product and a charging system according to the independent patent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs mittels eines Ladesystems, bei welchem mittels einer Temperiereinrichtung des Ladesystems eine Temperatur zumindest einer Batteriezelle eingestellt wird, wobei von einem ersten Teil der Temperiereinrichtung an einer Ladeinfrastruktur extern zu dem Kraftfahrzeug ein Temperierfluid in einen zweiten Teil der Temperiereinrichtung kraftfahrzeugintern geleitet wird.One aspect of the invention relates to a method for charging an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle by means of a charging system, in which a temperature of at least one battery cell is set by means of a temperature control device of the charging system, wherein from a first part of the temperature control device on a charging infrastructure external to the Motor vehicle a temperature control fluid is passed into a second part of the temperature control device internal to the vehicle.

Es ist dabei vorgesehen, dass mittels einer kraftfahrzeuginternen Messeinrichtung ein Zustand der zumindest einen Batteriezelle erfasst wird und in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Ladesystems entschieden wird, ob eine Kühlung oder eine Erwärmung der zumindest einen Batteriezelle durchgeführt wird.It is provided that a state of the at least one battery cell is detected by means of a measuring device internal to the motor vehicle and, depending on the detected state, a decision is made by means of an electronic computing device of the charging system as to whether cooling or heating of the at least one battery cell is carried out.

Somit kann ein verbessertes Laden des elektrischen Energiespeichers realisiert werden. Insbesondere kann in Abhängigkeit des aktuellen Zustands der Batteriezelle entschieden werden, ob die Batteriezelle beispielsweise gekühlt oder erwärmt werden soll. Dies führt insbesondere dazu, dass eine verbesserte Ladeleistung realisiert werden kann. Ferner kann auch die Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers erhöht werden, da in Abhängigkeit des aktuellen Zustands die potentiell optimale Temperatur für die zumindest eine Batteriezelle eingestellt werden kann.Improved charging of the electrical energy storage can thus be realized. In particular, depending on the current state of the battery cell, a decision can be made as to whether the battery cell should be cooled or heated, for example. In particular, this means that improved charging performance can be achieved. Furthermore, the service life of the electrical energy storage can also be increased, since the potentially optimal temperature for the at least one battery cell can be set depending on the current state.

Insbesondere ist somit ein System vorgeschlagen, welches zumindest teilweise im Kraftfahrzeug ausgebildet ist und die Erreichung und Einhaltung einer potentiellen optimalen Lade-Temperatur des elektrischen Energiespeichers unterstützt. Das Kraftfahrzeug verfügt über interne Leitungen, die zwischen den Batteriezellen des elektrischen Energiespeichers verlaufen und eine externe Zufuhr eines Kühlfluids, beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Gases oder eines Gels ermöglichen. Diese Flüssigkeit beziehungsweise das Gas und/oder das Gel sind derart temperiert, dass diese situationsbedingt den elektrischen Energiespeicher abkühlen oder erwärmen, um die optimale Lade-Temperatur zu erhalten.In particular, a system is therefore proposed which is at least partially designed in the motor vehicle and supports the achievement and maintenance of a potential optimal charging temperature of the electrical energy storage device. The motor vehicle has internal lines that run between the battery cells of the electrical energy storage and an external supply a cooling fluid, for example a liquid or a gas or a gel. This liquid or the gas and/or the gel are tempered in such a way that, depending on the situation, they cool or heat the electrical energy storage in order to obtain the optimal charging temperature.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Temperierfluid ein gasförmiges Fluid oder ein flüssiges Fluid. Insbesondere wird als Temperierfluid ein gasförmiges Fluid oder ein flüssiges Fluid eingeleitet. Somit ist es ermöglicht, dass unterschiedliche Temperierfluide genutzt werden können, um eine entsprechende Erwärmung oder eine Kühlung der zumindest einen Batteriezelle durchzuführen.According to an advantageous embodiment, the temperature control fluid is a gaseous fluid or a liquid fluid. In particular, a gaseous fluid or a liquid fluid is introduced as the temperature control fluid. This makes it possible for different temperature control fluids to be used to carry out appropriate heating or cooling of the at least one battery cell.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn über einen Ladestecker zum elektrischen Laden des elektrischen Energiespeichers zusätzlich das Temperierfluid eingeleitet wird. Beispielsweise kann der Ladestecker entsprechend mit der Ladeinfrastruktur gekoppelt sein und zusätzlich zu den elektrischen Leitungen zum Laden entsprechende Fluidleitungen aufweisen, welche dann in einem einzigen Einsteckvorgang wiederum mit dem Kraftfahrzeug verbunden werden können, wobei am Kraftfahrzeug dann ebenfalls entsprechende Steckverbindungen ausgebildet sind, so dass das Temperierfluid von der Ladeinfrastruktur in das Kraftfahrzeug zur Batteriezelle geleitet werden kann. Somit kann ein einfaches Temperieren der Batteriezelle realisiert werden.It is also advantageous if the temperature control fluid is additionally introduced via a charging plug for electrically charging the electrical energy storage device. For example, the charging plug can be correspondingly coupled to the charging infrastructure and, in addition to the electrical lines for charging, have corresponding fluid lines, which can then be connected to the motor vehicle in a single insertion process, with corresponding plug connections also being formed on the motor vehicle, so that the temperature control fluid can be routed from the charging infrastructure into the motor vehicle to the battery cell. This means that the temperature of the battery cell can be easily controlled.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand ein Temperierprofil bestimmt, wobei mit dem Temperierprofil unterschiedliche temperierte Temperierfluide in den zweiten Teil eingeleitet werden. Insbesondere kann ein Temperierfluid zeitlich unterschiedlich nach dem Temperierprofil temperiert werden und in den zweiten Teil eingeleitet werden. Beispielsweise kann über den Ladevorgang hinweg die Temperatur des Temperierfluids angepasst werden beziehungsweise vorbestimmt werden und entsprechend vortemperiert werden. In a further advantageous embodiment, a temperature control profile is determined depending on the detected state, with different temperature control fluids being introduced into the second part with the temperature control profile. In particular, a temperature control fluid can be tempered at different times according to the temperature control profile and introduced into the second part. For example, the temperature of the temperature control fluid can be adjusted or predetermined during the charging process and pre-tempered accordingly.

Beispielsweise kann zu Beginn des Ladeprozesses eine erhöhte Kühlung durchgeführt werden, welche dann wiederum im Laufe des Ladevorgangs abnimmt. Somit kann verbessert ein Laden des elektrischen Energiespeichers realisiert werden.For example, increased cooling can be carried out at the beginning of the charging process, which then decreases as the charging process progresses. This means that charging of the electrical energy storage can be improved.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird das Temperierprofil in Abhängigkeit von einem Ladezustand des elektrischen Energiespeichers und/oder in Abhängigkeit von einer potentiellen Ladeleistung der Ladeinfrastruktur bestimmt. Beispielsweise kann als Ladezustand der State of Charge genutzt werden. Sollte beispielsweise lediglich eine geringe Ladeleistung notwendig sein, um den elektrischen Energiespeicher zu füllen, so kann eine entsprechende Temperierung niedriger ausfallen. Sollte der State of Charge entsprechend gering sein, so kann eine entsprechende Temperierung, insbesondere eine Kühlung entsprechend höher ausfallen. Somit kann in Abhängigkeit der unterschiedlichen Ladezustände dies bestimmt werden. Ferner kann auch eine potentielle Ladeleistung des Ladesystems, insbesondere der Ladeinfrastruktur, dazu genutzt werden, um das entsprechende Ladeprofil zu bestimmen. Sollte beispielsweise über die Ladeinfrastruktur eine hohe Ladeleistung, insbesondere beispielsweise oberhalb von 150 Kilowattstunden liegen, so kann ein entsprechendes anderes Temperierprofil vorgeschlagen werden, als sollte lediglich eine niedrige Ladeleistung vorliegen. Des Weiteren kann auch die Ladeleistung abhängig von einem Gleichstrom-Laden und einem Wechselstrom-Laden realisiert werden.In a further advantageous embodiment, the temperature control profile is determined depending on a state of charge of the electrical energy storage and/or depending on a potential charging power of the charging infrastructure. For example, the State of Charge can be used as the charging status. If, for example, only a low charging power is necessary to fill the electrical energy storage, the corresponding temperature control can be lower. If the state of charge is correspondingly low, appropriate temperature control, in particular cooling, can be correspondingly higher. This can therefore be determined depending on the different charging states. Furthermore, a potential charging power of the charging system, in particular the charging infrastructure, can also be used to determine the corresponding charging profile. If, for example, there is a high charging power via the charging infrastructure, in particular above 150 kilowatt hours, a corresponding different temperature control profile can be proposed, as if there were only a low charging power. Furthermore, the charging power can also be realized depending on direct current charging and alternating current charging.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Temperierprofil in Abhängigkeit von einer Außentemperatur und/oder einer aktuellen Temperatur der Batteriezelle und/oder einer zukünftigen Temperatur der Batteriezelle bestimmt wird. Insbesondere kann beispielsweise die Ladeinfrastruktur über einen Temperaturfühler bestimmen, welche Außentemperatur herrscht. Sollten beispielsweise kalte Außentemperaturen herrschen, so kann eine Erwärmung des elektrischen Energiespeichers realisiert werden. Sollte hingegen eine warme Außentemperatur zu verzeichnen sein, so kann eine Kühlung des elektrischen Energiespeichers realisiert werden. Des Weiteren kann die aktuelle Temperatur der Batteriezelle bestimmt werden und in Abhängigkeit davon wiederum das Temperierprofil bestimmt werden. Ferner kann auch eine zukünftige Temperatur der Batteriezelle prognostiziert werden und in Abhängigkeit davon wiederum beispielsweise ein Temperierprofil erstellt werden, mittels welchem das Temperierfluid entsprechend vorgeheizt beziehungsweise vorgekühlt wird so dass zuverlässig das Laden des elektrischen Energiespeichers realisiert werden kann.Furthermore, it has proven to be advantageous if the temperature control profile is determined as a function of an outside temperature and/or a current temperature of the battery cell and/or a future temperature of the battery cell. In particular, for example, the charging infrastructure can use a temperature sensor to determine what the outside temperature is. For example, if there are cold outside temperatures, the electrical energy storage can be heated. However, if the outside temperature is warm, the electrical energy storage can be cooled. Furthermore, the current temperature of the battery cell can be determined and, depending on this, the temperature control profile can be determined. Furthermore, a future temperature of the battery cell can also be predicted and, depending on this, a temperature control profile can be created, for example, by means of which the temperature control fluid is correspondingly preheated or precooled so that charging of the electrical energy storage can be carried out reliably.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn ein vergangenes Ladeprofil der zumindest einen Batteriezelle beim Laden der zumindest einen Batteriezelle berücksichtigt wird. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das elektrische Kraftfahrzeug eine Speichereinrichtung aufweist, welche die vergangenen Ladeprofile abspeichert. Je nach Anzahl der bereits erfolgten Ladezyklen kann dann wiederum diese Anzahl berücksichtigt werden. Somit kann auch bei bereits entsprechend älteren elektrischen Energiespeichern immer noch zuverlässig ein verbessertes Laden des elektrischen Energiespeichers realisiert werden.It is also advantageous if a past charging profile of the at least one battery cell is taken into account when charging the at least one battery cell. For this purpose, it can be provided, for example, that the electric motor vehicle has a memory device which stores the past charging profiles. Depending on the number of charging cycles that have already taken place, this number can then be taken into account. This means that improved charging of the electrical energy storage can still be reliably achieved even with correspondingly older electrical energy storage devices.

Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn erst bei einer im Wesentlichen vollständigen Entfernung des Temperierfluids aus dem zweiten Teil mittels des ersten Teils eine Freigabe für eine Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs erzeugt wird. Insbesondere kann somit beim Laden über den ersten Teil das Temperierfluid in den zweiten Teil eingeleitet werden. Wenn der Ladevorgang beendet ist, wird wiederum das Temperierfluid im Wesentlichen vollständig aus dem zweiten Teil herausgeführt, da es sich insbesondere um einen Temperierkreislauf handelt. Erst wenn das Temperierfluid vollständig aus dem Kraftfahrzeug entfernt ist, erfolgt die Freigabe zur Weiterfahrt. Somit kann sichergestellt werden, dass sämtliches Temperierfluid aus dem Kraftfahrzeug entfernt wurde, wodurch beispielsweise Gewicht am Kraftfahrzeug eingespart werden kann.It has also proven to be advantageous if a release for the motor vehicle to continue driving is only generated when the temperature control fluid has been essentially completely removed from the second part by means of the first part. In particular, when loading via the first part, the temperature control fluid can be introduced into the second part. When the charging process is completed, the temperature control fluid is essentially completely removed from the second part, since it is in particular a temperature control circuit. Only when the temperature control fluid has been completely removed from the motor vehicle is the release to continue driving. This makes it possible to ensure that all temperature control fluid has been removed from the motor vehicle, which can, for example, save weight on the motor vehicle.

Bei dem vorgestellten Verfahren handelt es insbesondere um ein computerimplementiertes Verfahren. Daher betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche eine elektronische Recheneinrichtung dazu veranlassen, wenn die Programmcodemittel von der elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet werden, ein Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen. Ferner betrifft die Erfindung auch ein computerlesbares Speichermedium mit einem entsprechenden Computerprogrammprodukt.The method presented is in particular a computer-implemented method. Therefore, a further aspect of the invention relates to a computer program product with program code means which cause an electronic computing device to carry out a method according to the previous aspect when the program code means are processed by the electronic computing device. Furthermore, the invention also relates to a computer-readable storage medium with a corresponding computer program product.

Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Ladesystem zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit zumindest einer Temperiereinrichtung und mit einer elektronischen Recheneinrichtung, wobei das Ladesystem zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des Ladesystems durchgeführt.Yet another aspect of the invention relates to a charging system for charging an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle, with at least one temperature control device and with an electronic computing device, the charging system being designed to carry out a method according to the preceding aspect. In particular, the method is carried out using the charging system.

Insbesondere befindet sich der erste Teil des Ladesystems in einer Ladeinfrastruktur kraftfahrzeugextern und ein zweiter Teil des Ladesystems befindet sich kraftfahrzeugintern im Kraftfahrzeug. Die elektronische Recheneinrichtung weist beispielsweise elektronische Bauteile, wie Prozessoren, Schaltkreise, insbesondere integrierte Schaltkreise, sowie weitere elektronische Bauteile auf, um entsprechende Verfahrensschritte durchführen zu können.In particular, the first part of the charging system is located in a charging infrastructure external to the motor vehicle and a second part of the charging system is located internally in the motor vehicle. The electronic computing device has, for example, electronic components such as processors, circuits, in particular integrated circuits, as well as other electronic components in order to be able to carry out corresponding method steps.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Ladesystems anzusehen. Das Ladesystem weist dazu insbesondere gegenständliche Merkmale auf, um entsprechende Verfahrensschritte durchführen zu können.Advantageous embodiments of the method are to be viewed as advantageous embodiments of the charging system. For this purpose, the charging system has particular features in order to be able to carry out corresponding procedural steps.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention result from the claims, the figure and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figure can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention will now be explained in more detail using a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawing.

Es zeigt dabei die einzige Figur eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Ladesystems.The only figure shows a schematic side view of an embodiment of a charging system.

In der Figur sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figure, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

Die Fig. zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Ladesystems 10. Das Ladesystem 10 ist zum Laden eines elektrischen Energiespeichers 12 eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 14 ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 14 kann dabei sowohl vollelektrisch oder auch nur teilweise elektrisch, beispielsweise als Hybrid-Fahrzeug, ausgebildet sein. Das Ladesystem 10 weist zumindest eine Temperiereinrichtung 16 sowie eine elektronische Recheneinrichtung 18 auf. Die elektronische Recheneinrichtung 18 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer Ladeinfrastruktur 20 ausgebildet. Dies ist jedoch rein beispielhaft. Die elektronische Recheneinrichtung 18 kann auch beispielsweise als so genannte Cloud-Einrichtung ausgebildet sein oder auch kraftfahrzeugintern ausgebildet sein.The figure shows a schematic side view of an embodiment of a charging system 10. The charging system 10 is designed to charge an electrical energy storage device 12 of an at least partially electrically operated motor vehicle 14. The motor vehicle 14 can be designed to be fully electric or only partially electric, for example as a hybrid vehicle. The charging system 10 has at least one temperature control device 16 and an electronic computing device 18. In the present exemplary embodiment, the electronic computing device 18 is formed in a charging infrastructure 20. However, this is purely an example. The electronic computing device 18 can also be designed, for example, as a so-called cloud device or can also be designed internally in the vehicle.

Beim Verfahren zum Laden des elektrischen Energiespeichers 12 wird mittels der Temperiereinrichtung 16 eine Temperatur zumindest einer Batteriezelle 22 des elektrischen Energiespeichers 12 eingestellt, wobei von einem ersten Teil 24 der Temperiereinrichtung 16 in beziehungsweise an der Ladeinfrastruktur 20 extern zum Kraftfahrzeug 14 ein Temperierfluid 26 in einen zweiten Teil 28 der Temperiereinrichtung 16 kraftfahrzeugintern geleitet wird.In the method for charging the electrical energy storage device 12, a temperature of at least one battery cell 22 of the electrical energy storage device 12 is set by means of the temperature control device 16, with a temperature control fluid 26 from a first part 24 of the temperature control device 16 in or on the charging infrastructure 20 external to the motor vehicle 14 into a second Part 28 of the temperature control device 16 is routed internally within the vehicle.

Es ist dabei vorgesehen, dass mittels einer kraftfahrzeuginternen Messeinrichtung 30 ein Zustand der zumindest einen Batteriezelle 22 erfasst wird und in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand mittels der elektronischen Recheneinrichtung 18 entschieden wird, ob eine Kühlung oder eine Erwärmung der zumindest einen Batteriezelle 22 durchgeführt wird.It is provided that a state of the at least one battery cell 22 is detected by means of a motor vehicle-internal measuring device 30 and, depending on the detected state, a decision is made by means of the electronic computing device 18 as to whether cooling or heating of the at least one battery cell 22 is carried out.

Bei dem Temperierfluid 26 handelt es sich insbesondere um ein gasförmiges Fluid oder um ein flüssiges Fluid.The temperature control fluid 26 is in particular a gaseous fluid or a liquid fluid.

Ferner ist insbesondere gezeigt, dass über einen Ladestecker 32 zum elektrischen Laden des elektrischen Energiespeichers 12 zusätzlich das Temperierfluid 26 eingeleitet wird. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Zuleitung 34 für das Temperierfluid 26 sowie eine Ableitung 36 für das Temperierfluid 26 im Kraftfahrzeug 14 ausgebildet ist. Ferner ist auch im Ladestecker 32 beziehungsweise an einem entsprechenden Ladekabel die Zuleitung 34 sowie die Ableitung 36 vorgesehen. Der Ladestecker 32 beziehungsweise das Ladekabel verfügt weiterhin über die elektrische Ladeleitung 38, welche auch kraftfahrzeugintern bereitgestellt wird. Über die Ladeleitung 38 kann wiederum elektrische Energie von der Ladeinfrastruktur 20 an den elektrischen Energiespeicher 12 oder umgekehrt, also bidirektional, abgegeben werden.Furthermore, it is shown in particular that the temperature control fluid 26 is additionally introduced via a charging plug 32 for electrically charging the electrical energy storage 12. For this purpose, it can be provided, for example, that a supply line 34 for the temperature control fluid 26 and a discharge line 36 for the temperature control fluid 26 are formed in the motor vehicle 14. Furthermore, the supply line 34 and the derivation line 36 are also provided in the charging plug 32 or on a corresponding charging cable. The charging plug 32 or the charging cable also has the electrical charging line 38, which is also provided internally in the vehicle. Via the charging line 38, electrical energy can in turn be delivered from the charging infrastructure 20 to the electrical energy storage 12 or vice versa, i.e. bidirectionally.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand ein Temperierprofil bestimmt wird, wobei mit dem Temperierprofil die unterschiedlich temperierten Temperierfluide in dem zweiten Teil 28 eingeleitet werden.Furthermore, it can be provided that a temperature control profile is determined depending on the detected state, the temperature control fluids with different temperatures being introduced into the second part 28 with the temperature control profile.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Temperierprofil in Abhängigkeit von einem Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 12 und/oder in Abhängigkeit von der potentiellen Ladeleistung der Ladeinfrastruktur 20 bestimmt wird. Ferner kann das Temperierprofil in Abhängigkeit von einer Außentemperatur und/oder einer aktuellen Temperatur der Batteriezelle 22 und/oder einer zukünftigen Temperatur der Batteriezelle 22 bestimmt werden.Furthermore, it can be provided that the temperature control profile is determined depending on a charge state of the electrical energy storage 12 and/or depending on the potential charging power of the charging infrastructure 20. Furthermore, the temperature control profile can be determined as a function of an outside temperature and/or a current temperature of the battery cell 22 and/or a future temperature of the battery cell 22.

Ferner kann vorgesehen sein, dass ein vergangenes Ladeprofil der zumindest einen Batteriezelle 22 beim Laden der zumindest einen Batteriezelle 22 berücksichtigt wird.Furthermore, it can be provided that a past charging profile of the at least one battery cell 22 is taken into account when charging the at least one battery cell 22.

Insbesondere kann weiterhin vorgesehen sein, dass erst bei einer im Wesentlichen vollständigen Entfernung des Temperierfluids 26 aus dem zweiten Teil 28 mittels des ersten Teils 24 eine Freigabe für eine Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs 14 erzeugt wird.In particular, it can further be provided that a release for the motor vehicle 14 to continue driving is only generated when the temperature control fluid 26 has been essentially completely removed from the second part 28 by means of the first part 24.

Insbesondere zeigt somit die Fig., dass eine Vorrichtung im Kraftfahrzeug 14 vorgesehen ist, welche die Erreichung und Einhaltung der potentiell optimalen Ladetemperatur des elektrischen Energiespeichers 12 unterstützt. Das Kraftfahrzeug 14 verfügt über interne Leitungen, insbesondere die Zuleitung 34 und die Ableitung 36, die zwischen den Batteriezellen 22 des elektrischen Energiespeichers 12 verlaufen und die externe Zufuhr des Temperierfluids 26 oder eines Gases oder eines Gels ermöglichen. Dieses Temperierfluid 26 ist so temperiert, dass dies situationsbedingt den elektrischen Energiespeicher 12 abkühlen oder erwärmen kann, um die entsprechende Ladetemperatur zu erhalten.In particular, the figure shows that a device is provided in the motor vehicle 14, which supports the achievement and maintenance of the potentially optimal charging temperature of the electrical energy storage 12. The motor vehicle 14 has internal lines, in particular the supply line 34 and the discharge line 36, which run between the battery cells 22 of the electrical energy storage 12 and enable the external supply of the temperature control fluid 26 or a gas or a gel. This temperature control fluid 26 is tempered in such a way that, depending on the situation, the electrical energy storage 12 can be cooled or heated in order to obtain the corresponding charging temperature.

Beim Starten des Ladevorgangs werden an das Kraftfahrzeug 14 beispielsweise zwei Stecker, ähnlich wie ein Gartenanschluss, angebracht. Durch einen Stecker fließt das Temperierfluid 26 oder ähnlich in das Kraftfahrzeug 14 und durch den anderen Stecker kommt diese Substanz wieder aus dem Kraftfahrzeug 14 heraus. Es handelt sich somit um einen Kreislauf. Dieser Kreislauf ist vorliegend insbesondere durch die Zuleitung 34 und die Ableitung 36 gebildet. Diese Stecker können entweder einzeln oder als Einheit oder ähnlich an das Kraftfahrzeug 14 angebracht werden. Insbesondere, wie in der Fig. dargestellt, können diese Stecker auch mit dem Ladestecker 32 am Kraftfahrzeug 14 angebracht werden.When starting the charging process, for example, two plugs, similar to a garden connection, are attached to the motor vehicle 14. The temperature control fluid 26 or similar flows into the motor vehicle 14 through one plug and this substance comes out of the motor vehicle 14 through the other plug. It is therefore a cycle. In the present case, this circuit is formed in particular by the supply line 34 and the discharge line 36. These plugs can be attached to the motor vehicle 14 either individually or as a unit or similarly. In particular, as shown in the figure, these plugs can also be attached to the motor vehicle 14 with the charging plug 32.

Die notwendige Temperatur des Temperierfluids 26 wird durch das Kraftfahrzeug 14 bestimmt und an die Ladeinfrastruktur 20, welche insbesondere eine Ladesäule ist, kommuniziert. Dafür wird das Kommunikationsprotokoll zwischen der Ladeinfrastruktur 20 und dem Kraftfahrzeug 14 verwendet. Wenn der elektrische Energiespeicher 12 im Kraftfahrzeug 14 zu kalt ist, wird das Temperierfluid 16 den elektrischen Energiespeicher 12 auf die vom Kraftfahrzeug 14 gewünschte Temperatur erwärmen. Wenn der elektrische Energiespeicher 12 im Kraftfahrzeug 14 zu warm ist, wird das Temperierfluid 26 den elektrischen Energiespeicher 12 entsprechend der vom Kraftfahrzeug 14 gewünschten Temperatur abkühlen. Die Durchflussleitungen, also die Zuleitung 34 und die Ableitung 36, werden ebenfalls vom zu ladenden Kraftfahrzeug 14 bestimmt, wobei hierbei insbesondere der Druck ebenfalls bestimmt werden kann, und an die Ladeinfrastruktur 20 kommuniziert wird. Diese sind von den Eigenschaften der Ladeinfrastruktur 20, beispielsweise von den Leitungen, Dichtungen oder Steckern, abhängig. Beim Beenden des Ladevorgangs wird die Entriegelung der beiden Stecker erst freigegeben, wenn das Temperierfluid 26 das Kraftfahrzeug 14 und entsprechend den Kreislauf beziehungsweise die Leitungen verlassen hat.The necessary temperature of the temperature control fluid 26 is determined by the motor vehicle 14 and communicated to the charging infrastructure 20, which is in particular a charging station. The communication protocol between the charging infrastructure 20 and the motor vehicle 14 is used for this. If the electrical energy storage 12 in the motor vehicle 14 is too cold, the temperature control fluid 16 will heat the electrical energy storage 12 to the temperature desired by the motor vehicle 14. If the electrical energy storage 12 in the motor vehicle 14 is too warm, the temperature control fluid 26 will cool the electrical energy storage 12 according to the temperature desired by the motor vehicle 14. The flow lines, i.e. the supply line 34 and the discharge line 36, are also determined by the motor vehicle 14 to be charged, in which case the pressure in particular can also be determined and communicated to the charging infrastructure 20. These depend on the properties of the charging infrastructure 20, for example on the cables, seals or plugs. When the charging process is ended, the unlocking of the two plugs is only released when the temperature control fluid 26 has left the motor vehicle 14 and accordingly the circuit or the lines.

Der Ladevorgang wird dadurch insbesondere bei niedrigen oder hohen Temperaturen optimiert, so dass sich die gesamte Ladezeit inklusive der Temperaturoptimierung des elektrischen Energiespeichers 12 verkürzt und ein Nutzer nicht zu lange warten muss, bis er mit einem geladenen Kraftfahrzeug 14 weiterfahren kann. Insbesondere kann somit ein High Performance Charging auf beispielsweise Autobahnen oder Bundesstraßen realisiert werden. Ferner wird die Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers 12 verlängert, da der elektrische Energiespeicher 12 nie hohe Temperaturen beim Laden erreicht und in der Regel unter optimalen Temperaturbedingungen geladen werden kann.The charging process is thereby optimized, particularly at low or high temperatures, so that the entire charging time, including the temperature optimization of the electrical energy storage device 12, is shortened and a user does not have to wait too long until he can continue driving with a charged motor vehicle 14. In particular, high-performance charging can be implemented on motorways or federal highways, for example. Furthermore, the service life of the electrical energy storage 12 is extended because the electrical Energy storage 12 never reaches high temperatures when charging and can usually be charged under optimal temperature conditions.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010
LadesystemCharging system
1212
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
1414
Kraftfahrzeugmotor vehicle
1616
TemperiereinrichtungTemperature control device
1818
elektronische Recheneinrichtungelectronic computing device
2020
LadeinfrastrukturCharging infrastructure
2222
BatteriezelleBattery cell
2424
erster Teilfirst part
2626
TemperierfluidTemperature control fluid
2828
zweiter Teilsecond part
3030
MesseinrichtungMeasuring device
3232
LadesteckerCharging plug
3434
Zuleitungsupply line
3636
AbleitungDerivation
3838
Ladeleitungcharging line

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010007975 B4 [0003]DE 102010007975 B4 [0003]

Claims (10)

Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (14) mittels eines Ladesystems (10), bei welchem mittels einer Temperiereinrichtung (16) des Ladesystems (10) eine Temperatur zumindest einer Batteriezelle (22) des elektrischen Energiespeichers (12) eingestellt wird, wobei von einem ersten Teil (24) der Temperiereinrichtung (16) in einer Ladeinfrastruktur (20) extern zu dem Kraftfahrzeug (14) ein Temperierfluid (26) in einen zweiten Teil (28) der Temperiereinrichtung (16) kraftfahrzeugintern geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer kraftfahrzeuginternen Messeinrichtung (30) ein Zustand der zumindest einen Batteriezelle (22) erfasst wird und in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (18) des Ladesystems (10) entschieden wird, ob eine Kühlung oder eine Erwärmung der zumindest einen Batteriezelle (22) durchgeführt wird.Method for charging an electrical energy storage device (12) of an at least partially electrically operated motor vehicle (14) by means of a charging system (10), in which a temperature of at least one battery cell (22) of the electrical energy storage device (10) is determined by means of a temperature control device (16) of the charging system (10). 12) is set, wherein from a first part (24) of the temperature control device (16) in a charging infrastructure (20) external to the motor vehicle (14), a temperature control fluid (26) is passed into a second part (28) of the temperature control device (16) internal to the motor vehicle is, characterized in that a state of the at least one battery cell (22) is detected by means of an internal motor vehicle measuring device (30) and, depending on the detected state, a decision is made by means of an electronic computing device (18) of the charging system (10) as to whether cooling or the at least one battery cell (22) is heated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperierfluid (26) ein gasförmiges Fluid oder ein flüssiges Fluid eingeleitet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a gaseous fluid or a liquid fluid is introduced as the temperature control fluid (26). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Ladestecker (32) zum elektrischen Laden des elektrischen Energiespeichers (12) zusätzlich das Temperierfluid (26) eingeleitet wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the temperature control fluid (26) is additionally introduced via a charging plug (32) for electrically charging the electrical energy storage (12). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand ein Temperierprofil bestimmt wird, wobei mit dem Temperierprofil unterschiedlich temperierte Temperierfluide (26) in dem zweiten Teil (28) eingeleitet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature control profile is determined as a function of the detected state, with different temperature control fluids (26) being introduced into the second part (28) with the temperature control profile. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierprofil in Abhängigkeit von einem Ladezustand des elektrischen Energiespeichers (12) und/oder in Abhängigkeit von einer potentiellen Ladeleistung der Ladeinfrastruktur (20) bestimmt wird.Device according to Claim 4 , characterized in that the temperature control profile is determined depending on a charge state of the electrical energy storage (12) and / or depending on a potential charging power of the charging infrastructure (20). Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierprofil in Abhängigkeit von einer Außentemperatur und/oder einer aktuellen Temperatur der Batteriezelle (22) und/oder einer zukünftigen Temperatur der Batteriezelle (22) bestimmt wird.Device according to Claim 4 or 5 , characterized in that the temperature control profile is determined as a function of an outside temperature and/or a current temperature of the battery cell (22) and/or a future temperature of the battery cell (22). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vergangenes Ladeprofil der zumindest einen Batteriezelle (22) beim Laden der zumindest einen Batteriezelle (22) berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a past charging profile of the at least one battery cell (22) is taken into account when charging the at least one battery cell (22). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erst bei einer im Wesentlichen vollständigen Entfernung des Temperierfluids (26) aus dem zweiten Teil (28) mittels des ersten Teils (24) eine Freigabe für eine Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs (14) erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a release for the motor vehicle (14) to continue driving is only generated when the temperature control fluid (26) is essentially completely removed from the second part (28) by means of the first part (24). Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche eine elektronische Recheneinrichtung (18) dazu veranlassen, wenn die Programmcodemittel von der elektronischen Recheneinrichtung (18) abgearbeitet werden, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.Computer program product with program code means which cause an electronic computing device (18) to use a method according to one of the following when the program code means are processed by the electronic computing device (18). Claims 1 until 8th to carry out. Ladesystem (10) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (14), mit zumindest einer Temperiereinrichtung (16) und mit einer elektronischen Recheneinrichtung (18), wobei das Ladesystem (10) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.Charging system (10) for charging an electrical energy storage device (12) of an at least partially electrically operated motor vehicle (14), with at least one temperature control device (16) and with an electronic computing device (18), the charging system (10) for carrying out a method according to one the Claims 1 until 8th is trained.
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