DE102022122765A1 - Method for operating a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents

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Stefan Hofmanninger
Lukas Bernhauser
Dominik Moser
Fisnik Sulejmani
Christoph Bohland
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1), mit einer Traktionsbatterie (2), mit einer Ladeeinrichtung (3) zum Laden der Traktionsbatterie (2) mit Wechselstrom, und einem Umgebungswärmetauscher (4) eines Kühlkreislaufs (5) einer Kühleinrichtung (6), durch welche unterschiedliche Kühlkreisläufe (5, 7) ausbildbar sind, wobei beim Laden der Traktionsbatterie (2) durch die Ladeeinrichtung (3) ein Lade-Kühlkreislauf (7) als einer der Kühlkreisläufe (5, 7) ausgebildet wird, durch welchen Wärme von einem wärmeleitend mit der Ladeeinrichtung (3) verbundenen Ladewärmeelement (9) aufgenommen und an einem wärmeleitend mit der Traktionsbatterie (2) verbundenen Traktionswärmeelement (10) abgegeben wird und dabei ein Wärmetausch mit dem Umgebungswärmetauscher (4) unterbleibt. Ferner zeigt die Erfindung ein Kraftfahrzeug (1).The invention relates to a method for operating a motor vehicle (1), having a traction battery (2), having a charging device (3) for charging the traction battery (2) with alternating current, and an ambient heat exchanger (4) of a cooling circuit (5) of a cooling device ( 6), through which different cooling circuits (5, 7) can be formed, wherein when the traction battery (2) is charged by the charging device (3), a charging cooling circuit (7) is formed as one of the cooling circuits (5, 7), through which Heat is absorbed by a charging heat element (9) connected in a heat-conducting manner to the charging device (3) and is released to a traction heat element (10) connected in a heat-conducting manner to the traction battery (2), and there is no heat exchange with the ambient heat exchanger (4). The invention further shows a motor vehicle (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug gemäß dem Patentanspruch 10.The invention relates to a method for operating a motor vehicle according to patent claim 1. The invention further relates to a motor vehicle according to patent claim 10.

Elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge verfügen in der Regel über eine Traktionsbatterie. Diese kann mittels einer geeigneten Ladeinfrastruktur geladen werden, wobei Wechselstromladen und Gleichstromladen möglich ist. Dabei werden häufig 7,4 Kilowatt, 11 Kilowatt und 22 Kilowatt Ladeleistung als Standard verwendet. Beim Laden entsteht in einer fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung beispielsweise aufgrund von elektrischen Widerständen Wärme.Electrically powered motor vehicles usually have a traction battery. This can be charged using a suitable charging infrastructure, with alternating current charging and direct current charging possible. 7.4 kilowatts, 11 kilowatts and 22 kilowatts of charging power are often used as standard. When charging, heat is generated in a vehicle-side charging device, for example due to electrical resistance.

Diese an der Ladeeinrichtung entstehende Wärme wird im Stand der Technik über einen Fahrzeugkühler, welcher mit einer Umgebung, insbesondere einer Umgebungsluft, des Kraftfahrzeugs Wärme austauscht, abgeführt. Ferner zeigt die DE 10 2018 110 396 A1 ein Gleichstrom-Schnell-Lade- und Klimasteuersystem für Hybrid-Elektrofahrzeuge. Nachteilig beim Stand der Technik ist beispielsweise, dass die beim Laden in der Ladeeinrichtung entstehende Wärme ungenutzt an die Umgebung abgeführt wird.In the prior art, this heat generated at the charging device is dissipated via a vehicle radiator, which exchanges heat with an environment, in particular ambient air, of the motor vehicle. Furthermore, it shows DE 10 2018 110 396 A1 a DC fast charging and climate control system for hybrid electric vehicles. A disadvantage of the prior art, for example, is that the heat generated during charging in the charging device is dissipated into the environment without being used.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, durch welche ein Wechselstromladen einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs besonders effizient durchgeführt werden kann.The object of the present invention is to provide a method and a motor vehicle through which AC charging of a traction battery of the motor vehicle can be carried out particularly efficiently.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der Zeichnung.This task is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous refinements and further developments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the drawing.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs. Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben des Kraftfahrzeugs, mit einer Traktionsbatterie, mit einer Ladeeinrichtung zum Laden der Traktionsbatterie mit Wechselstrom, und einem Umgebungswärmetauscher eines Kühlkreislaufs einer Kühleinrichtung, durch welche unterschiedliche Kühlkreisläufe ausbildbar beziehungsweise verschaltbar sind, wobei beim Laden der Traktionsbatterie durch die Ladeeinrichtung ein Lade-Kühlkreislauf als einer der Kühlkreisläufe ausgebildet wird, durch welchen Wärme von einem wärmeleitend mit der Ladeeinrichtung verbundenen Ladewärmeelement aufgenommen und an einen wärmeleitend mit der Traktionsbatterie verbundenen Traktionswärmeelement abgegeben wird und dabei ein Wärmetauschen mit dem Umgebungswärmetauscher, beziehungsweise insbesondere zwischen Ladewärmeelement und Umgebungswärmetauscher, unterbleibt.A first aspect of the invention relates to a method for operating a motor vehicle designed in particular as a passenger car. The method according to the invention is used to operate the motor vehicle, with a traction battery, with a charging device for charging the traction battery with alternating current, and an ambient heat exchanger of a cooling circuit of a cooling device, through which different cooling circuits can be formed or connected, with charging taking place when the traction battery is charged by the charging device -Cooling circuit is designed as one of the cooling circuits, through which heat is absorbed by a charging heat element connected in a heat-conducting manner to the charging device and delivered to a traction heat element connected in a heat-conducting manner to the traction battery, and heat exchange with the ambient heat exchanger, or in particular between the charging heat element and the ambient heat exchanger, is omitted.

Bei dem Umgebungswärmetauscher kann es sich beispielsweise um einen Fahrzeugkühler handeln, welcher Wärme mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs, insbesondere an eine Umgebungsluft austauscht. Die Kühlkreisläufe der Kühleinrichtung werden von Kühlmittel durchflossen. Die Traktionsbatterie umfasst beispielsweise mehrere Batteriezellen beziehungsweise Zellen und dient zum Antreiben eines elektrischen Antriebs des Kraftfahrzeugs. Die Ladeeinrichtung ist dazu ausgebildet, Wechselstrom, welcher über eine Ladeleitung von einer fahrzeugexternen Quelle bereitgestellt wird, in eine zum Laden der Batterie geeignete Gleichspannung beziehungsweise einen Gleichstrom zu wandeln. Das Ladewärmeelement kann insbesondere ein Wärmetauscher sein und/oder beispielsweise als ein die Ladeeinrichtung zumindest teilweise umfassendes Gehäuse, insbesondere aus Metall, ausgebildet sein, welches über Öffnungen verfügt, durch welche Kühlmittel der Kühleinrichtung strömen kann. Bei dem Traktionswärmeelement handelt es sich beispielsweise ebenfalls um einen Wärmetauscher, welcher dazu ausgebildet ist, Wärme zwischen Traktionsbatterie und Kühleinrichtung auszutauschen.The ambient heat exchanger can be, for example, a vehicle radiator which exchanges heat with an environment of the motor vehicle, in particular with ambient air. Coolant flows through the cooling circuits of the cooling device. The traction battery includes, for example, several battery cells or cells and is used to drive an electric drive of the motor vehicle. The charging device is designed to convert alternating current, which is provided via a charging line from a source external to the vehicle, into a direct voltage or a direct current suitable for charging the battery. The charging heat element can in particular be a heat exchanger and/or, for example, be designed as a housing, in particular made of metal, that at least partially encompasses the charging device and has openings through which coolant of the cooling device can flow. The traction heat element is, for example, also a heat exchanger which is designed to exchange heat between the traction battery and the cooling device.

Mit anderen Worten wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kraftfahrzeug, welches eine Traktionsbatterie, welche über ein Traktionswärmeelement mit einer Kühleinrichtung wärmetauschend verbunden ist, und welches eine Ladeeinrichtung, durch welche Wechselstrom in Gleichstrom gewandelt wird und als Ladestrom für die Traktionsbatterie bereitstellbar ist und welche über ein Kühlelement wärmeleitend mit der Kühleinrichtung verbunden ist, umfasst, wobei die Kühleinrichtung einen Fahrzeugkühler und beispielsweise eine Schalteinrichtung umfasst, durch welche unterschiedliche Kühlkreisläufe schaltbar sind, wobei ein Kühlkreislauf beim Laden der Traktionsbatterie durch die Ladeeinrichtung derart gestaltet wird, dass an dem Kühlelement Wärme aufgenommen und an das Traktionswärmeelement abgegeben wird und dabei ein Wärmetausch mit dem Fahrzeugkühler unterbleibt. Das heißt, die beim Laden beispielsweise aufgrund von elektrischen Widerständen in der Ladeeinrichtung entstehende Abwärme wird nicht über den Fahrzeugkühler an eine Umgebung des Fahrzeugs abgegeben, sondern insbesondere verwendet, um die Traktionsbatterie mit Wärme zu beaufschlagen.In other words, in the method according to the invention, a motor vehicle which has a traction battery, which is connected to a cooling device in a heat-exchanging manner via a traction heating element, and which has a charging device, through which alternating current is converted into direct current and can be provided as charging current for the traction battery, and which has a Cooling element is thermally conductively connected to the cooling device, wherein the cooling device comprises a vehicle radiator and, for example, a switching device through which different cooling circuits can be switched, wherein a cooling circuit is designed when charging the traction battery by the charging device in such a way that heat is absorbed and transferred to the cooling element the traction heat element is emitted and there is no heat exchange with the vehicle radiator. This means that the waste heat generated during charging, for example due to electrical resistances in the charging device, is not released into the surroundings of the vehicle via the vehicle radiator, but is used in particular to apply heat to the traction battery.

So wird entgegen dem Stand der Technik, bei welchem die Abwärme über den Fahrzeugkühler abgebaut wird, die Abwärme zielgerichtet während des Wechselstromladens effizient in einen Speicher beziehungsweise die Traktionsbatterie und zusätzlich oder alternativ in den Fahrzeuginnenraum transportiert und genutzt.In contrast to the prior art, in which the waste heat is dissipated via the vehicle radiator, the waste heat is efficiently transported and used during AC charging into a storage unit or the traction battery and additionally or alternatively into the vehicle interior.

Dadurch ergeben sich mehrere Vorteile. So erfolgt eine intelligente Nutzung der Abwärme der Ladeeinrichtung, welche insbesondere als Zentrales Steuergerät ausgebildet ist, wodurch vorteilhaft eine Vermeidung von aktivem Speicherheizen erfolgen kann. Zusätzlich ist eine Erhöhung einer Entladeleistung nach dem Wechselstromladen im Speicher, welcher insbesondere als Hochvolt-Speicher ausgebildet ist, ermöglicht. Ferner ergibt sich der Vorteil, dass eine besonders hohe Zelltemperatur der Zellen in der Traktionsbatterie bei Abfahrt auch bei längeren Standphasen ermöglicht wird. Darüber hinaus kann es zur Reduzierung der Zellspreizung insbesondere bei einer Abfahrt kommen, wodurch eine Lebensdauererhöhung der Traktionsbatterie erfolgen kann. Ebenso kann durch das Verfahren eine Erhöhung eines Temperaturkollektivs des Hochvolt-Speichers realisiert werden, was ebenfalls zu einer besonders großen Lebensdauer führen kann. Zusätzlich ist eine Vermeidung eines separaten Heizens des Hochvolt-Speichers beziehungsweise der Traktionsbatterie nach dem Ladevorgang möglich, wodurch das Kraftfahrzeug besonders effizient betrieben werden kann. Darüber hinaus kann das thermische Niveau des Speichers gezielt für einen Wärmepumpenbetrieb genutzt werden, welche ebenfalls zu einer besonders hohen Effizienz beim Betreiben des Kraftfahrzeugs führt. Ferner kann das Wechselstromladen bei aktiver Innenraumheizung zum Heizen des Innenraums verwendet werden, wodurch ebenfalls ein besonders effizienter Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird. Insgesamt wird vorteilhaft die Abwärme, welche beim Ladevorgang durch das Wechselstromladen entsteht, vorteilhaft genutzt.This results in several advantages. This makes intelligent use of the waste heat from the charging device, which is designed in particular as a central control device, which can advantageously avoid active storage heating. In addition, it is possible to increase the discharge power after AC charging in the memory, which is designed in particular as a high-voltage memory. There is also the advantage that a particularly high cell temperature of the cells in the traction battery is possible when driving off, even during longer periods of standstill. In addition, the cell spread can be reduced, especially when driving downhill, which can increase the service life of the traction battery. The method can also be used to increase the temperature range of the high-voltage storage device, which can also lead to a particularly long service life. In addition, it is possible to avoid separate heating of the high-voltage storage or the traction battery after the charging process, which means that the motor vehicle can be operated particularly efficiently. In addition, the thermal level of the storage can be used specifically for heat pump operation, which also leads to particularly high efficiency when operating the motor vehicle. Furthermore, AC charging can be used to heat the interior when the interior heating is active, which also enables particularly efficient operation of the motor vehicle. Overall, the waste heat generated during the charging process by AC charging is used advantageously.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird beim Laden der Traktionsbatterie ein Innenraumwärmeelement beziehungsweise ein Fahrgastraumwärmeelement in dem Lade-Kühlkreislauf mit dem Ladewärmeelement und dem Traktionswärmeelement angeordnet. Mit anderen Worten wird der Kühlkreislauf mittels der Kühleinrichtung ausgebildet beziehungsweise derart verschaltet, dass das Innenraumwärmelement, welches beispielsweise ein Chiller beziehungsweise eine Heizung des Fahrzeuginnenraums darstellt, beim Laden mit der Abwärme, welche an der Ladeeinrichtung entsteht, versorgt werden kann. Daher ergibt sich der Vorteil, dass bei einem benötigten Heizen des Fahrzeuginnenraums, dieses besonders effizient mittels des Verfahrens durchgeführt werden kann, so dass beim Laden erzeugte Wärme nicht in einer Umgebung des Fahrzeugs abgebaut wird, sondern den Fahrzeuginnenraum beheizt.In an advantageous embodiment of the invention, when charging the traction battery, an interior heating element or a passenger compartment heating element is arranged in the charging cooling circuit with the charging heating element and the traction heating element. In other words, the cooling circuit is formed by means of the cooling device or is connected in such a way that the interior heating element, which represents, for example, a chiller or a heater of the vehicle interior, can be supplied with the waste heat generated at the charging device during charging. This therefore has the advantage that if heating of the vehicle interior is required, this can be carried out particularly efficiently using the method, so that heat generated during charging is not dissipated in an area surrounding the vehicle, but rather heats the vehicle interior.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ausbilden beziehungsweise Verschalten des Lade-Kühlkreislaufes der Kühleinrichtung in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur und/oder einer Batterietemperatur und/oder einer Innenraumtemperatur. Mit anderen Worten erfolgt das Bilden des Lade-Kühlkreislaufs temperaturabhängig, wobei dabei verschiedene Temperaturen in Frage kommen. So kann zum einen die Umgebungstemperatur, also insbesondere eine Außenlufttemperatur beziehungsweise eine Temperatur der Umgebung, in welcher sich das Kraftfahrzeug befindet, verwendet werden. So kann beispielsweise bei besonders niedriger Temperatur der Lade-Kühlkreislauf gebildet werden, um die Traktionsbatterie aufzuheizen. Hingegen kann bei besonders hohen Temperaturen, bei welchen eine Batterietemperatur der Traktionsbatterie beispielsweise bereits in einem Temperaturkorridor liegt, welcher für einen vorteilhaften Betrieb der Traktionsbatterie beziehungsweise des Kraftfahrzeugs notwendig ist, beim Laden auf ein konventionelles Laden zurückgegriffen werden, so dass Abwärme über den Fahrzeugkühler abgeführt wird und nicht zum Erwärmen der Traktionsbatterie verwendet wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs von der Innenraumtemperatur des Fahrzeuginnenraums abhängen, so dass der Lade-Kühlkreislauf zum Heizen des Fahrzeuginnenraums verwendet werden kann. Dabei kann eine Ausführung sein, dass der Lade-Kühlkreislauf derart gebildet wird, dass überwiegend das Innenraumwärmelement mit Abwärme der Ladeeinrichtung versorgt wird und das Traktionswärmeelement nur geringfügig oder gar nicht mit Wärme der Ladeeinrichtung versorgt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass in Abhängigkeit von den genannten Temperaturen jeweils auf ein eigenes, besonders vorteilhaftes Laden zurückgegriffen werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the charging/cooling circuit of the cooling device is formed or connected as a function of an ambient temperature and/or a battery temperature and/or an interior temperature. In other words, the formation of the charging-cooling circuit is temperature-dependent, with different temperatures being possible. On the one hand, the ambient temperature, in particular an outside air temperature or a temperature of the environment in which the motor vehicle is located, can be used. For example, the charging cooling circuit can be formed at particularly low temperatures in order to heat up the traction battery. On the other hand, at particularly high temperatures, at which a battery temperature of the traction battery is, for example, already in a temperature corridor which is necessary for advantageous operation of the traction battery or the motor vehicle, conventional charging can be used when charging, so that waste heat is dissipated via the vehicle radiator and is not used to heat the traction battery. Additionally or alternatively, the formation of the charging cooling circuit can depend on the interior temperature of the vehicle interior, so that the charging cooling circuit can be used to heat the vehicle interior. One embodiment can be that the charging cooling circuit is formed in such a way that predominantly the interior heating element is supplied with waste heat from the charging device and the traction heating element is only slightly or not supplied with heat from the charging device. This has the advantage that, depending on the temperatures mentioned, you can rely on your own, particularly advantageous charging.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Betriebstemperatur und/oder der Innenraumtemperatur ein erweiterter Lade-Kühlkreislauf gebildet, in welchem der Umgebungswärmetauscher angeordnet ist. Mit anderen Worten kann der Lade-Kühlkreislauf, welcher mit dem Ladewärmeelement und dem Traktionswärmeelement und beispielsweise noch dem Innenraumwärmelement gebildet ist, zusätzlich der eigentlich nicht vorgesehene Umgebungswärmetauscher integriert werden. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn die Batterietemperatur bereits ein gewisse Temperatur erreicht hat, so dass bei weiterer Wärmezufuhr über das Traktionswärmeelement, von dem Ladewärmeelement beispielsweise der Temperaturkorridor, welcher für einen vorteilhaften Betrieb der Traktionsbatterie geeignet ist, überschritten wird. So kann, um eine besonders hohe Effizienz zu wahren und gleichzeitig ein Überhitzen zu vermeiden, der Umgebungswärmetauscher mit einbezogen werden. Daher ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders vorteilhaft zum Betreiben des Kraftfahrzeugs verwendet werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, depending on the ambient temperature and/or the operating temperature and/or the interior temperature, an expanded charging cooling circuit is formed, in which the ambient heat exchanger is arranged. In other words, the charging cooling circuit, which is formed with the charging heat element and the traction heat element and, for example, the interior heating element, can additionally integrate the ambient heat exchanger, which is not actually intended. This can be useful, for example, if the battery temperature has already reached a certain temperature, so that when further heat is supplied via the traction heat element, the temperature corridor, for example, which is suitable for advantageous operation of the traction battery, is exceeded by the charging heat element. In order to maintain particularly high efficiency and at the same time avoid overheating, the ambient heat exchanger can be included. This therefore has the advantage that the method can be used particularly advantageously for operating the motor vehicle.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs und/oder des erweiterten Lade-Kühlkreislaufs in Abhängigkeit von einem Ladezustand der Traktionsbatterie. Mit anderen Worten wird der Ladezustand, im Englischen State of Charge oder kurz SoC, der Batterie im Verhältnis zu ihrer Kapazität, betrachtet und entsprechend der Lade-Kühlkreislauf beziehungsweise der erweiterte Lade-Kühlkreislauf gebildet. So ergibt es sich, dass beispielsweise bei zunehmenden Ladezustand, die Traktionsbatterie mit geringer werdender Ladeleistung geladen wird, um deren Lebensdauer besonders groß zu halten. Kann aufgrund des Ladezustands der Traktionsbatterie somit beispielsweise die benötigte Ladeleistung reduzieren, kann ein Beaufschlagen der Abwärme auf das Traktionswärmeelement nicht mehr nötig sein, dies kann vorteilhaft mittels des Verfahrens berücksichtigt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Traktionsbatterie besonders vorteilhaft und beispielsweise schonend geladen werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the charging-cooling circuit and/or the expanded charging-cooling circuit is formed depending on a charge state of the traction battery. In other words, the state of charge, or SoC for short, of the battery is considered in relation to its capacity and the charging-cooling circuit or the extended charging-cooling circuit is formed accordingly. This means that, for example, as the state of charge increases, the traction battery is charged with a decreasing charging power in order to keep its service life particularly long. If, for example, the required charging power can be reduced due to the state of charge of the traction battery, it may no longer be necessary to apply the waste heat to the traction heat element; this can advantageously be taken into account using the method. This results in the advantage that the traction battery can be charged particularly advantageously and, for example, gently.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs und/oder des erweiternden Lade-Kühlkreislaufs in Abhängigkeit von einer geplanten Betriebszustandsänderung des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten werden der Lade-Kühlkreislauf und/oder der erweiterte Lade-Kühlkreislauf geschaltet, wenn eine Änderung des Betriebszustands des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei kann die Betriebszustandsänderung insbesondere ein Überführen des geparkten beziehungsweise ladenden Kraftfahrzeugs in einen Fahrmodus sein. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug zu einer gewissen Uhrzeit gestartet werden soll und diese Information beispielsweise in einer Steuereinrichtung, welche insbesondere mit der Ladeeinrichtung zu einem Informationsaustausch verbunden ist beziehungsweise diese steuert, hinterlegt ist. Mit dieser Information kann die Traktionsbatterie nun zu der passenden Uhrzeit vorteilhafterweise ihre Betriebstemperatur durch das Verfahren erreichen. Dies kann durch entsprechende Ausbildung des Lade-Kühlkreislaufs beziehungsweise des erweiterten Lade-Kühlkreislaufs beim Laden erreicht beziehungsweise zumindest berücksichtigt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft betrieben werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the charging cooling circuit and/or the expanding charging cooling circuit is formed depending on a planned change in the operating state of the motor vehicle. In other words, the charging/cooling circuit and/or the extended charging/cooling circuit are switched when a change in the operating state of the motor vehicle is intended. The change in operating state can in particular be a transfer of the parked or charging motor vehicle into a driving mode. For example, it can be provided that the motor vehicle should be started at a certain time and that this information is stored, for example, in a control device, which is in particular connected to the charging device for an exchange of information or controls it. With this information, the traction battery can now advantageously reach its operating temperature at the appropriate time using the method. This can be achieved or at least taken into account by appropriate design of the charging-cooling circuit or the extended charging-cooling circuit when charging. This results in the advantage that the motor vehicle can be operated particularly advantageously.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs und/oder des erweiterten Lade-Kühlkreislaufs in Abhängigkeit von einer durch die Ladeeinrichtung bereitgestellten Ladeleistung. Mit anderen Worten werden in Abhängigkeit von der beispielsweise von einer Wallbox an die Ladeeinrichtung zur Verfügung gestellten tatsächlichen Ladeleistung der Lade-Kühlkreislauf und/oder der erweiterte Lade-Kühlkreislauf gebildet. So kann bei einer besonders hohen bereitgestellten Ladeleistung der erweiterte Lade-Kühlkreislauf gebildet werden, wohingegen bei beispielsweise niedriger Ladeleistung lediglich der Lade-Kühlkreislauf gebildet wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft geladen werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the charging cooling circuit and/or the extended charging cooling circuit is formed depending on a charging power provided by the charging device. In other words, the charging cooling circuit and/or the extended charging cooling circuit are formed depending on the actual charging power provided to the charging device, for example by a wallbox. For example, when the charging power provided is particularly high, the expanded charging-cooling circuit can be formed, whereas, for example, when the charging power is low, only the charging-cooling circuit is formed. This results in the advantage that the motor vehicle can be loaded particularly advantageously.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs und/oder des erweiterten Lade-Kühlkreislaufs in Abhängigkeit von wenigstens einer beispielsweise thermischen Zellspreizung wenigstens einer Zelle der Traktionsbatterie. Mit anderen Worten umfasst die Traktionsbatterie mehrere Zellen beziehungsweise Batteriezellen, welche insbesondere beispielsweise mit einem Batteriemanagementsystem überwacht werden, so dass von einzelnen Zellen der Zellspannung und mehrere Zelltemperaturen bekannt sein können. Treten unterschiedliche Temperaturen in einer Zelle, kann in Abhängigkeit des in der Zelle somit vorherrschenden Temperaturgradienten eine Zellspreizung, welche eine Lebensdauer der Batterie verkürzt, auftreten. Dies kann durch gesteuertes Laden mit dem vorgestellten Verfahren vermieden beziehungsweise verringert werden, so dass in Abhängigkeit der Zellspreizung der Lade-Kühlkreislauf beziehungsweise der erweiterte Lade-Kühlkreislauf gebildet wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Traktionsbatterie derart geladen werden kann, dass ihre Lebensdauer besonders groß ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the charging cooling circuit and/or the expanded charging cooling circuit is formed depending on at least one, for example thermal, cell spread of at least one cell of the traction battery. In other words, the traction battery comprises several cells or battery cells, which are monitored in particular, for example, with a battery management system, so that the cell voltage and several cell temperatures of individual cells can be known. If different temperatures occur in a cell, depending on the temperature gradient prevailing in the cell, cell spreading can occur, which shortens the lifespan of the battery. This can be avoided or reduced by controlled charging with the method presented, so that the charging-cooling circuit or the expanded charging-cooling circuit is formed depending on the cell spread. This has the advantage that the traction battery can be charged in such a way that its service life is particularly long.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Ausbilden der unterschiedlichen Lade-Kühlkreisläufe der Kühleinrichtung, insbesondere des Lade-Kühlkreislaufs und/oder des erweiterten Lade-Kühlkreislaufs, durch wenigstens ein Ventil durchgeführt beziehungsweise mittels dieses Ventils der entsprechende Kühlkreislauf gebildet. Mit anderen Worten umfasst die Kühleinrichtung wenigstens ein Ventil, welches derart angeordnet ist, dass von Kühlmittel durchströmende Leitungen der einzelnen Wärmeelemente, also des Traktionswärmeelements, des Ladewärmeelements und/oder des Innenraumwärmelements sowie des Umgebungswärmetauschers über das wenigstens eine Ventil miteinander verschaltbar sind. Somit kann die Kühleinrichtung besonders einfach und dadurch bauteilarm und/oder flexibel ausgebildet werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders einfach durchgeführt werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the formation of the different charging cooling circuits of the cooling device, in particular the charging cooling circuit and/or the extended charging cooling circuit, is carried out by at least one valve or the corresponding cooling circuit is formed by means of this valve. In other words, the cooling device comprises at least one valve, which is arranged such that lines of the individual heat elements through which coolant flows, i.e. the traction heat element, the charging heat element and/or the interior heat element and the ambient heat exchanger, can be interconnected via the at least one valve. The cooling device can therefore be designed to be particularly simple and therefore have few components and/or be flexible. This has the advantage that the process can be carried out particularly easily.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine Traktionsbatterie sowie eine Ladeeinrichtung zum Laden der Traktionsbatterie mit Wechselstrom und einen Umgebungswärmetauscher zum Wärmetauschen mit einem Kühlkreislauf einer Kühleinrichtung, durch welche unterschiedliche Kreisläufe ausbildbar sind, wobei beim Laden der Traktionsbatterie durch die Ladeeinrichtung ein Lade-Kühlkreislauf ausgebildet ist, durch welchen Wärme von einem wärmeleitend mit der Ladeeinrichtung verbundenen Ladewärmeelement aufnehmbar und an einen wärmeleitend mit der Traktionsbatterie verbundenes Traktionswärmeelement abgebbar ist und dabei ein Wärmetausch mit dem Umgebungswärmetauscher unterbleibt. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des ersten Aspekts der Erfindung sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle with a traction battery. The motor vehicle according to the invention comprises a traction battery and a charging device for charging the traction battery with alternating current and an ambient heat exchanger for exchanging heat with a cooling circuit of a cooling device, through which different circuits can be formed, wherein when charging the traction battery by the charging device, a charging cooling circuit is formed, through which heat can be absorbed by a charging heat element connected in a heat-conducting manner to the charging device and delivered to a traction heat element connected in a heat-conducting manner to the traction battery, and heat exchange with the ambient heat exchanger is omitted. Advantageous refinements and developments of the first aspect of the invention are to be viewed as advantageous refinements and developments of the second aspect of the invention and vice versa.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren 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 emerge from the claims, the figures 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 in the figures alone 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 Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit Traktionsbatterie, Ladevorrichtung und Kühleinrichtung, welches gemäß dem Stand der Technik ein Verfahren zum Laden der Traktionsbatterie ausführt;
  • 2 schematische Ansicht des Kraftfahrzeugs gemäß 1, wobei ein vorteilhaftes Verfahren zum Laden der Batterie durchgeführt wird;
  • 3 schematische Ansicht des Kraftfahrzeugs gemäß 2, wobei eine alternative Ausführungsform des vorteilhaften Verfahrens durchgeführt wird; und
  • 4 schematisches Diagramm, welches Betriebszustände des vorteilhaften Verfahrens zeigt.
The invention will now be explained in more detail using a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawings. It shows:
  • 1 schematic view of a motor vehicle with a traction battery, charging device and cooling device, which carries out a method for charging the traction battery according to the prior art;
  • 2 schematic view of the motor vehicle according to 1 , wherein an advantageous method of charging the battery is carried out;
  • 3 schematic view of the motor vehicle according to 2 , wherein an alternative embodiment of the advantageous method is carried out; and
  • 4 Schematic diagram showing operating states of the advantageous method.

1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Traktionsbatterie 2, mit einer Ladeeinrichtung 3 zum Laden der Traktionsbatterie 2, und einem Umgebungswärmetauscher 4 zum Wärmetausch mit einer Umgebung eines Kühlkreislaufs 5 einer Kühleinrichtung 6, durch welche unterschiedliche Kühlkreisläufe 5, 7 ausbildbar beziehungsweise verschaltbar sind. 1 shows a schematic view of a motor vehicle 1 with a traction battery 2, with a charging device 3 for charging the traction battery 2, and an ambient heat exchanger 4 for exchanging heat with an environment of a cooling circuit 5 of a cooling device 6, through which different cooling circuits 5, 7 can be formed or connected .

In dem Kraftfahrzeug 1 kann durch elektrische Energie, welche die Traktionsbatterie 2 bereitstellt, jeweils ein elektrischer Antriebsstrang 8 für Vorder- und Hinterachse angetrieben werden. Die Traktionsbatterie 2 kann mittels Wechselstrom durch die Ladeeinrichtung 3 geladen werden, wobei beispielsweise aufgrund elektrischer Widerstände und Wandlung in Gleichstrom in der Ladeeinrichtung 3 Wärme entsteht, welche abgeführt werden muss.In the motor vehicle 1, an electric drive train 8 for the front and rear axles can be driven by electrical energy provided by the traction battery 2. The traction battery 2 can be charged using alternating current through the charging device 3, whereby, for example, due to electrical resistance and conversion into direct current, heat is generated in the charging device 3, which must be dissipated.

Für das Abführen der Wärme wird ein Ladewärmeelement 9 verwendet, welches insbesondere beispielsweise als von Kühlmittel durchströmbares Gehäuse der Ladeeinrichtung 3 ausgebildet ist. Über dieses wird nun an den Kühlkreislauf 5 Wärme abgegeben, welche beim in 1 gezeigten, konventionellen Laden gemäß dem Stand der Technik von dem Umgebungswärmetauscher 4 aufgenommen und an eine Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 abgegeben wird.To dissipate the heat, a charging heat element 9 is used, which is designed in particular, for example, as a housing of the charging device 3 through which coolant can flow. This is now used to give off heat to the cooling circuit 5, which when in 1 shown, conventional charging according to the prior art is received by the ambient heat exchanger 4 and delivered to an environment of the motor vehicle 1.

Verschaltung beziehungsweise Ausbildungen der Kühlkreisläufe 5 und 7 der Kühleinrichtung 6 sind in 1 bis 3 zur Kenntlichmachen des jeweils geschalteten beziehungsweise gebildeten Kühlreislaufs 5, nicht gestrichelt dargestellt ist. Der gestrichelte Bereich ist jeweils aktuelle nicht als Kühlkreislauf in Verwendung.Interconnection or configurations of the cooling circuits 5 and 7 of the cooling device 6 are in 1 until 3 to identify the respectively switched or formed cooling circuit 5, is not shown in dashed lines. The dashed area is currently not in use as a cooling circuit.

Damit nun die Traktionsbatterie 2 vorteilhaft geladen werden kann und das Kraftfahrzeug 1 vorteilhaft betrieben werden kann, wird neben dem Kraftfahrzeug 1 ferner ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 1 vorgestellt, bei welchem beim Laden der Traktionsbatterie 2 durch die Ladeeinrichtung 3 ein Lade-Kühlkreislauf 7 ausgebildet wird, durch welchen Wärme von einem wärmeleitend mit der Ladeeinrichtung 3 verbundenen Ladewärmeelement 9 aufgenommen und an ein wärmeleitend mit der Traktionsbatterie 2 verbundenes Traktionswärmeelement 10 abgegeben wird, und dabei ein Wärmetausch mit dem Umgebungswärmetauscher 4 unterbleibt, vergleiche hierzu die 2 und 3.So that the traction battery 2 can now be charged advantageously and the motor vehicle 1 can be operated advantageously, a method for operating the motor vehicle 1 is also presented in addition to the motor vehicle 1, in which a charging cooling circuit 7 is formed when the traction battery 2 is charged by the charging device 3 is, through which heat is absorbed by a charging heat element 9 connected in a heat-conducting manner to the charging device 3 and released to a traction heat element 10 connected in a heat-conducting manner to the traction battery 2, and there is no heat exchange with the ambient heat exchanger 4, compare the 2 and 3 .

Der jeweilige Kühlkreislauf 5, 7 ist insbesondere eine von einem Kühlmittel durchfließbare Leitung, welche jeweils mit dem Umgebungswärmetauscher 4, dem Ladewärmeelement 9 und/oder dem Traktionswärmeelement 10 verbunden ist. Zur Förderung des Kühlmittels können Pumpen 12 vorgesehen sein. Um auf besonders vorteilhafte Weise jeweilige Kühlkreislauf-Topologie durch die Kühleinrichtung 6 auszubilden beziehungsweise zu schalten, ist vorteilhafterweise wenigstens ein Ventil 12 vorgesehen, durch welches der Kühlkreislauf 5 beziehungsweise der Lade-Kühlkreislauf 7 gemäß 2 oder 3 sowie ein erweiterter Lade-Kühlkreislauf schaltbar ist.The respective cooling circuit 5, 7 is in particular a line through which a coolant can flow, which is respectively connected to the ambient heat exchanger 4, the charging heat element 9 and/or the traction heat element 10. Pumps 12 can be provided to convey the coolant. In order to form or switch the respective cooling circuit topology through the cooling device 6 in a particularly advantageous manner, at least one valve 12 is advantageously provided, through which the cooling circuit 5 or the charging cooling circuit 7 according to 2 or 3 and an extended charging/cooling circuit can be switched.

Das Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 1 und somit das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs 7 kann vorteilhafterweise in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur und/oder einer Batterietemperatur der Traktionsbatterie 2 und/oder einer Innenraumtemperatur des Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs 1 durchgeführt werden.The method for operating the motor vehicle 1 and thus the formation of the charging cooling circuit 7 can advantageously be dependent on an ambient temperature and/or a battery temperature of the traction battery 2 and/or an interior temperature of the vehicle interior of the motor vehicle 1 can be carried out.

So kann es von Vorteils sein, wenn die Traktionsbatterie 2 in einem Temperaturkorridor betrieben wird, welcher beispielsweise optimal besonders vorteilhafte Ladetemperaturen und/oder besonders vorteilhafte Betriebstemperaturen einfasst, so dass, falls die Temperatur der Traktionsbatterie 2 bereits an einem oberen Ende des Temperaturkorridors befindet, ein konventionelles Laden bevorzugt werden kann.So it can be advantageous if the traction battery 2 is operated in a temperature corridor which, for example, optimally encompasses particularly advantageous charging temperatures and/or particularly advantageous operating temperatures, so that if the temperature of the traction battery 2 is already at an upper end of the temperature corridor, a conventional charging can be preferred.

Darüber hinaus kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Innenraumtemperatur ein Heizen des Fahrzeuginnenraums möglich sein, wozu ein Innenraumwärmeelement 13, welches beispielsweise mittels eines Chillers ausgebildet ist, beheizt wird, so dass bei dem vorgestellten Verfahren, wie in 3 gezeigt, der Lade-Kühlkreislauf 7 derart gebildet wird, dass beim Laden der Traktionsbatterie 2 das Innenraumwärmelement 13 in dem Lade-Kühlkreislauf 7 mit dem Ladewärmeelement 9 und dem Traktionswärmeelement 10 angeordnet ist, so dass Abwärme der Ladeeinrichtung 3 über das Ladewärmeelement 9 an das Traktionswärmeelement 10 und das Innenraumwärmelement 13 abgegeben werden kann.In addition, heating of the vehicle interior may be possible, for example depending on the interior temperature, for which purpose an interior heating element 13, which is designed for example by means of a chiller, is heated, so that in the method presented, as in 3 shown, the charging cooling circuit 7 is formed in such a way that when charging the traction battery 2, the interior heating element 13 is arranged in the charging cooling circuit 7 with the charging heating element 9 and the traction heating element 10, so that waste heat from the charging device 3 via the charging heating element 9 to the traction heating element 10 and the interior heating element 13 can be delivered.

Durch das vorgestellte Verfahren, welches die beiden in 2 und 3 gezeigten Lade-Kühlkreisläufe 7 ermöglicht, ergeben sich mehrere Vorteile. Zum einen kann eine intelligente Nutzung der Abwärme der insbesondere als Zentrale Einheit (CCU) ausgebildeten Ladeeinrichtung 3 erfolgen, wobei die Abwärme durch ein Wechselstromladen mit beispielsweise 7,4, 11 oder 22 Kilowatt gebildet wird. Es kann eine Vermeidung von aktivem Speicherheizen mit beispielsweise elektrischem Zuheizer und/oder erhöhter Verlustleistung der Traktionsmaschinen beim Wechselstromladen erfolgen. So ergibt sich eine Erhöhung der Entladeleistung nach dem Wechselstromladen an der Traktionsbatterie 2. Ferner ist eine erhöhte Zelltemperatur bei Abfahrt auch nach längeren Standphasen möglich. Dabei entsprechen die Zelltemperaturen den Temperaturen der Zellen der Traktionsbatterie 2.Through the presented procedure, which the two in 2 and 3 charging cooling circuits 7 shown enables several advantages. On the one hand, the waste heat from the charging device 3, which is designed in particular as a central unit (CCU), can be used intelligently, the waste heat being generated by alternating current charging with, for example, 7.4, 11 or 22 kilowatts. Active storage heating with, for example, electric auxiliary heater and/or increased power loss of the traction machines during AC charging can be avoided. This results in an increase in the discharge power after AC charging on the traction battery 2. Furthermore, an increased cell temperature when driving off is possible, even after longer periods of standstill. The cell temperatures correspond to the temperatures of the cells of the traction battery 2.

Darüber hinaus ist eine Reduzierung der Zellspreizung insbesondere bei einem Starten der Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 möglich. So kann das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs 7 und/oder eines erweiterten Lade-Kühlkreislaufs 7 in Abhängigkeit von wenigstens einer Zellspreizung wenigstens einer der Zellen der Traktionsbatterie 2 durchgeführt werden. Dabei zeigt es sich, dass in Abhängigkeit insbesondere einer der Temperaturen, also der Zelltemperatur beziehungsweise Batterietemperatur und/oder der Umgebungstemperatur auch in Kombination mit der Innenraumtemperatur ein erweiterter Lade-Kühlkreislauf gebildet werden kann, in welchen der Umgebungswärmetauscher 4 angeordnet ist, so dass zusätzlich zu dem vorteilhaften Verschalten der beiden Wärmeelemente (insbesondere Ladewärmeelement 9 und Traktionswärmeelement 10) zusätzlich Wärme über den insbesondere als Fahrzeugkühler ausgebildeten Umgebungswärmetauscher 4 erfolgen kann.In addition, a reduction in cell spreading is possible, particularly when the motor vehicle 1 starts driving. Thus, the formation of the charging cooling circuit 7 and/or an extended charging cooling circuit 7 can be carried out depending on at least one cell spread of at least one of the cells of the traction battery 2. It turns out that depending in particular on one of the temperatures, i.e. the cell temperature or battery temperature and/or the ambient temperature, an extended charging-cooling circuit can also be formed in combination with the interior temperature, in which the ambient heat exchanger 4 is arranged, so that in addition to the advantageous interconnection of the two heat elements (in particular charging heat element 9 and traction heat element 10) additional heat can be provided via the ambient heat exchanger 4, which is designed in particular as a vehicle cooler.

Ferner ist es von Vorteil, wenn das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs 7 und/oder des erweiterten Lade-Kühlkreislaufs in Abhängigkeit von einem Ladezustand also einem State of Charge der Traktionsbatterie 2 erfolgt. Zusätzlich oder alternativ kann das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs 7 und/oder des erweiterten Lade-Kühlkreislaufs in Abhängigkeit von einer geplanten Betriebszustandsänderung des Kraftfahrzeugs 1 erfolgen. Darüber hinaus kann das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs 7 und/oder des erweiterten Lade-Kühlkreislaufs 7 in Abhängigkeit von einer durch die Ladeeinrichtung 3 bereitgestellten Ladeleistung erfolgen.Furthermore, it is advantageous if the formation of the charging-cooling circuit 7 and/or the extended charging-cooling circuit takes place depending on a state of charge, i.e. a state of charge of the traction battery 2. Additionally or alternatively, the charging cooling circuit 7 and/or the expanded charging cooling circuit can be formed depending on a planned change in the operating state of the motor vehicle 1. In addition, the charging cooling circuit 7 and/or the extended charging cooling circuit 7 can be formed depending on a charging power provided by the charging device 3.

Einen vorteilhaften Bereich für das durch das Verfahren vorgestellte Laden beziehungsweise dem Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 anhand des durch die Ladeeinrichtung 3 erzeugten Wechselstromladens ist schematisch in dem Diagramm der 4 zusammengefasst.An advantageous area for the charging presented by the method or the operation of the motor vehicle 1 based on the alternating current charging generated by the charging device 3 is shown schematically in the diagram 4 summarized.

Dabei zeigt das Diagramm ein mögliches Laden insbesondere während der Chiller, also das Innenraumwärmeelement 13 gebypasst beziehungsweise umgangen wird, und somit der Kühlkreislauf 7 gemäß 2 geschalten ist.The diagram shows possible charging in particular while the chiller, i.e. the interior heating element 13, is bypassed or bypassed, and thus the cooling circuit 7 according to 2 is switched.

Die erste nach unten gerichtete Achse 14 zeigt den Ladezustand der Traktionsbatterie 2, wobei ein unterer Ladezustand SoC A sowie ein oberer Ladezustand SoC B gezeigt sind. Zwischen diesen beiden Ladezuständen liegt ein Bereich, in welchem das vorgestellte Verfahren besonders vorteilhaft zum Laden der Traktionsbatterie 2 mittels Wechselstrom durch die Ladeeinrichtung 3 durchgeführt werden kann. Die obere der beiden waagrechten Achsen 15 zeigt die Temperatur der Traktionsbatterie 2, wohingegen die untere der beiden Achsen 16 eine von einem Stromanschluss abhängige und durch die Ladeeinrichtung 3 bereitstellbare Ladeleistung zeigt.The first downwardly directed axis 14 shows the state of charge of the traction battery 2, with a lower state of charge SoC A and an upper state of charge SoC B being shown. Between these two charging states there is a range in which the presented method can be carried out particularly advantageously for charging the traction battery 2 using alternating current through the charging device 3. The upper of the two horizontal axes 15 shows the temperature of the traction battery 2, whereas the lower of the two axes 16 shows a charging power that is dependent on a power connection and can be provided by the charging device 3.

So zeigt die schraffierte Fläche der 4 den Bereich, in dem das Laden mittels des vorgestellten Verfahrens besonders vorteilhaft ist. Dabei ist das Verfahren somit insbesondere aktiv, wenn die Temperatur der Traktionsbatterie 2, also die Batterietemperatur beziehungsweise eine Zelltemperatur innerhalb eines vorgegebenen Zielkorridors liegt. Ferner sollte eine Außentemperatur beziehungsweise Umgebungstemperatur unter einem bestimmten Wert liegen, beziehungsweise wird der Zielkorridor der Temperatur an die Außentemperatur angepasst. Das Verfahren kann ferner bei einem bestimmten Mindestwert der Ladeleistung und/oder bis zu einer bestimmten Zelltemperatur vorteilhaft verwendet werden. Ferner kann durch den Ladezustand ein Einstieg unterhalb der SoC A beziehungsweise ein Ausstieg oberhalb der SoC B definiert werden. Ferner kann mittels eines Triggers beziehungsweise in Kenntnis der geplanten Abfahrtszeit das Verfahren verwendet werden, dass sich die Temperatur der Traktionsbatterie 21 zum Abfahrtszeitpunkt im Temperaturkorridor befindet.This is what the hatched area shows 4 the area in which charging using the method presented is particularly advantageous. The method is therefore particularly active when the temperature of the traction battery 2, i.e. the battery temperature or a cell temperature, is within a predetermined target corridor. Furthermore, the outside temperature or ambient temperature should be below a certain level value, or the target temperature corridor is adjusted to the outside temperature. The method can also be used advantageously at a certain minimum value of the charging power and/or up to a certain cell temperature. Furthermore, the state of charge can be used to define an entry below SoC A or an exit above SoC B. Furthermore, the method can be used by means of a trigger or with knowledge of the planned departure time so that the temperature of the traction battery 21 is in the temperature corridor at the time of departure.

Durch das Verfahren kann der Kühlkreislauf 5, 7 ferner als Wärmepumpe betrieben werden. So kann eine Zieltemperatur des Hochvolt-Speicher beispielsweise zwischen 30 und 35 °C liegen und je nachdem, in welchem Bereich die Umgebungstemperatur liegt, entsprechend die Kühleinrichtung 6 betreiben werden.The method also allows the cooling circuit 5, 7 to be operated as a heat pump. For example, a target temperature of the high-voltage storage device can be between 30 and 35 ° C and, depending on the range in which the ambient temperature is, the cooling device 6 can be operated accordingly.

Durch das vorgestellte Verfahren und das vorgestellte Kraftfahrzeug 1 ergibt sich somit eine besonders vorteilhafte Nutzung der Abwärme. Dabei sind einige Vorteile eine Erhöhung des Temperaturkollektivs der Traktionsbatterie 2, eine Vermeidung von Speicherheizen während und nach dem Laden und das Entfallen eines extra Aufheizens der Traktionsbatterie 2 auf Betriebstemperatur. Ferner kann eine Erhöhung der Entladeleistung nach dem Laden erreicht werden.The presented method and the presented motor vehicle 1 thus result in a particularly advantageous use of the waste heat. Some advantages are an increase in the temperature collective of the traction battery 2, an avoidance of storage heating during and after charging and the elimination of an additional heating of the traction battery 2 to operating temperature. Furthermore, an increase in the discharge power after charging can be achieved.

Beispielsweise können circa 500 Watt Abwärme bei einer Ladeleistung von 11 Kilowatt an der Ladeeinrichtung 3 entstehen, so dass sich ein deutlich höherer Aufheizgradient des Speichers durch das aktive zuführen der Abwärme einstellt. Durch das vorgestellte Verfahren und das vorgestellte Kraftfahrzeug 1 ist sowohl eine Optimierung des AC-Ladens für ein Elektrofahrzeug und/oder ein Hybrid-Fahrzeug offenbart.For example, approximately 500 watts of waste heat can be generated at a charging power of 11 kilowatts at the charging device 3, so that a significantly higher heating gradient of the storage is achieved by actively supplying the waste heat. Through the presented method and the presented motor vehicle 1, both an optimization of AC charging for an electric vehicle and/or a hybrid vehicle is disclosed.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Kraftfahrzeugmotor vehicle
22
TraktionsbatterieTraction battery
33
LadeeinrichtungLoading facility
44
UmgebungswärmetauscherAmbient heat exchanger
55
KühlkreislaufCooling circuit
66
KühleinrichtungCooling device
77
Lade-KühlkreislaufCharging cooling circuit
88th
AntriebsstrangDrivetrain
99
LadewärmeelementCharging heat element
1010
TraktionswärmeelementTraction heat element
1111
VentilValve
1212
Pumpepump
1313
InnenraumwärmelementInterior heating element
1414
Achse LadezustandAxis charging status
1515
Achse BatterietemperaturAxis battery temperature
1616
Achse LadeleistungAxis charging power

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102018110396 A1 [0003]DE 102018110396 A1 [0003]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1), mit einer Traktionsbatterie (2), mit einer Ladeeinrichtung (3) zum Laden der Traktionsbatterie (2) mit Wechselstrom, und einem Umgebungswärmetauscher (4) eines Kühlkreislaufs (5) einer Kühleinrichtung (6), durch welche unterschiedliche Kühlkreisläufe (5, 7) ausbildbar sind, wobei beim Laden der Traktionsbatterie (2) durch die Ladeeinrichtung (3) ein Lade-Kühlkreislauf (7) als einer der Kühlkreisläufe (5, 7) ausgebildet wird, durch welchen Wärme von einem wärmeleitend mit der Ladeeinrichtung (3) verbundenen Ladewärmeelement (9) aufgenommen und an einem wärmeleitend mit der Traktionsbatterie (2) verbundenen Traktionswärmeelement (10) abgegeben wird und dabei ein Wärmetausch mit dem Umgebungswärmetauscher (4) unterbleibt.Method for operating a motor vehicle (1), with a traction battery (2), with a charging device (3) for charging the traction battery (2) with alternating current, and an ambient heat exchanger (4) of a cooling circuit (5) of a cooling device (6). which different cooling circuits (5, 7) can be formed, wherein when the traction battery (2) is charged by the charging device (3), a charging cooling circuit (7) is formed as one of the cooling circuits (5, 7), through which heat from a heat-conducting charging heat element (9) connected to the charging device (3) is picked up and delivered to a traction heat element (10) connected in a heat-conducting manner to the traction battery (2), and heat exchange with the ambient heat exchanger (4) is omitted. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Laden der Traktionsbatterie (2) ein Innenraumwärmeelement (13) in dem Lade-Kühlkreislauf (7) mit dem Ladewärmeelement (9) und dem Traktionswärmeelement (10) angeordnet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that when charging the traction battery (2), an interior heating element (13) is arranged in the charging cooling circuit (7) with the charging heating element (9) and the traction heating element (10). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs (7) in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur und/oder einer Batterietemperatur und/oder einer Innenraumtemperatur erfolgt.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the charging-cooling circuit (7) is formed depending on an ambient temperature and/or a battery temperature and/or an interior temperature. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Batterietemperatur und/oder der Innenraumtemperatur ein erweiterter Lade-Kühlreislauf (7) gebildet wird, in welchem der Umgebungswärmetauscher (4) angeordnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, depending on the ambient temperature and/or the battery temperature and/or the interior temperature, an extended charging-cooling circuit (7) is formed, in which the ambient heat exchanger (4) is arranged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs (7) und/oder des erweiterten Lade-Kühlreislaufs (7) in Abhängigkeit von einem Ladezustand der Traktionsbatterie (2) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the formation of the charging-cooling circuit (7) and/or the extended charging-cooling circuit (7) takes place depending on a charge state of the traction battery (2). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs (7) und/oder des erweiterten Lade-Kühlreislaufs (7) in Abhängigkeit von einer geplanten Betriebszustandsänderung des Kraftfahrzeugs (1) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the formation of the charging cooling circuit (7) and/or the expanded charging cooling circuit (7) takes place depending on a planned change in the operating state of the motor vehicle (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs (7) und/oder des erweiterten Lade-Kühlreislaufs (7) in Abhängigkeit von einer durch die Ladeeinrichtung (3) bereitgestellten Ladeleistung erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the formation of the charging cooling circuit (7) and/or the extended charging cooling circuit (7) takes place as a function of a charging power provided by the charging device (3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden des Lade-Kühlkreislaufs (7) und/oder des erweiterten Lade-Kühlreislaufs (7) in Abhängigkeit von wenigstens einer Zellspreizung wenigstens einer Zelle der Traktionsbatterie (2) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the formation of the charging-cooling circuit (7) and/or the extended charging-cooling circuit (7) takes place as a function of at least one cell spread of at least one cell of the traction battery (2). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Kühlkreisläufe (5, 7) der Kühleinrichtung (6), insbesondere der Lade-Kühlkreislauf (7) und/oder der erweiterte Lade-Kühlreislauf (7), mittels wenigstens einem Ventil (11) ausgebildet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the different cooling circuits (5, 7) of the cooling device (6), in particular the charging cooling circuit (7) and/or the extended charging cooling circuit (7), by means of at least one valve ( 11) be trained. Kraftfahrzeug (1) mit einer Traktionsbatterie (2), mit einer Ladeeinrichtung (3) zum Laden der Traktionsbatterie (2) mit Wechselstrom, und einem Umgebungswärmetauscher (4) eines Kühlkreislaufs (5) einer Kühleinrichtung (6), durch welche unterschiedliche Kühlkreisläufe (5, 7) ausbildbar sind, wobei beim Laden der Traktionsbatterie (2) durch die Ladeeinrichtung (3) ein Lade-Kühlkreislauf (7) ausgebildet ist, durch welchen Wärme von einem wärmeleitend mit der Ladeeinrichtung (3) verbundenen Ladewärmeelement (9) aufnehmbar und an ein wärmeleitend mit der Traktionsbatterie (2) verbundenen Traktionswärmeelement (10) abgebbar ist und dabei ein Wärmetausch mit dem Umgebungswärmetauscher (4) unterbleibt.Motor vehicle (1) with a traction battery (2), with a charging device (3) for charging the traction battery (2) with alternating current, and an ambient heat exchanger (4) of a cooling circuit (5) of a cooling device (6), through which different cooling circuits (5 , 7) can be formed, wherein when the traction battery (2) is charged by the charging device (3), a charging cooling circuit (7) is formed, through which heat can be absorbed and transmitted from a charging heat element (9) connected in a heat-conducting manner to the charging device (3). a traction heat element (10) connected in a heat-conducting manner to the traction battery (2) can be delivered and there is no heat exchange with the ambient heat exchanger (4).
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