DE102022200790A1 - Method for controlling a temperature of a battery for an electrically powered motor vehicle. - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein Verfahren zur Regelung eines Temperaturbereichs (31) einer Batterie (11), insbesondere einer Batterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (10), wobei eine Kapazität der Batterie (10) zur Speicherung von elektrischer Energie temperaturabhängig ist, aufweisend die Schritte: Erfassen einer in eine Mensch-Rechnerschnittstelle (23, 24) vorgegebenen Kundeneinstellung zu der Kapazität, Bestimmung einer Minimaltemperatur (Tmin) und einer Maximaltemperatur (Tmax) zwischen welchem die Kapazität erreicht werden kann, Aufheizen der Batterie (11), wenn eine Batterietemperatur (BT) unterhalb von der Minimaltemperatur (Tmin) liegt, und Abkühlen der Batterie (11), wenn die Batterietemperatur (BT) oberhalb von der Maximaltemperatur (Tmin) liegt.Disclosed is a method for controlling a temperature range (31) of a battery (11), in particular a battery for an electrically driven motor vehicle (10), wherein a capacity of the battery (10) for storing electrical energy is temperature-dependent, having the steps: detecting a customer setting for the capacity specified in a human-computer interface (23, 24), determination of a minimum temperature (Tmin) and a maximum temperature (Tmax) between which the capacity can be reached, heating of the battery (11) if a battery temperature (BT) is below the minimum temperature (Tmin), and cooling the battery (11) when the battery temperature (BT) is above the maximum temperature (Tmin).
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Temperatur einer Batterie für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug. Eine Batterie im Sinne der Offenbarung ist eine Stromquelle, die innerhalb von einem Temperaturbereich optimal arbeitet. Ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug ist über einen Elektromotor zumindest für kurze Strecken antreibbar. Es kann sich bei dem Kraftfahrzeug um ein vollelektrisches Kraftfahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein Mild-Hybridfahrzeug handeln. Bei der Batterie kann es sich beispielsweise um eine Lithiumlonenbatterie handeln.The disclosure relates to a method for controlling a temperature of a battery for a motor vehicle that can be driven by an electric motor. A battery, as used in the disclosure, is a power source that operates optimally within a range of temperatures. A motor vehicle that can be driven by an electric motor can be driven by an electric motor, at least for short distances. The motor vehicle can be a fully electric motor vehicle, a hybrid vehicle or a mild hybrid vehicle. The battery can be a lithium ion battery, for example.
BeschreibungDescription
Gemäß der vorliegenden Offenbarung sollen eine Vorrichtung und ein Verfahren angegeben werden, mit dem dieser Nachteil abgestellt werden kann.According to the present disclosure, a device and a method are to be specified with which this disadvantage can be remedied.
Die Nachteile werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüchen abgestellt. Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Offenbarung aus. Die Unteransprüche können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Offenbarung zusätzlich.The disadvantages are remedied with the features of the independent claims. The dependent claims form advantageous developments of the disclosure. The dependent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner. The description, in particular in connection with the figures, additionally characterizes and specifies the disclosure.
Vorgesehen ist demgemäß ein Verfahren zur Regelung eines Temperaturbereichs einer Batterie, insbesondere einer Batterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, wobei eine Kapazität zur Speicherung von elektrischer Energie temperaturabhängig ist, aufweisend die Schritte:
- • Erfassen einer in eine Mensch-Rechnerschnittstelle vorgegebenen Kundeneinstellung zu der Kapazität,
- • Bestimmung einer Minimaltemperatur und einer Maximaltemperatur zwischen welchem die Kapazität erreicht werden kann,
- • Aufheizen der Batterie, wenn eine Batterietemperatur unterhalb von der Minimaltemperatur liegt, und
- • Abkühlen der Batterie, wenn die Batterietemperatur oberhalb von der Maximaltemperatur liegt.
- • detecting a customer setting given in a human-computer interface to the capacity,
- • determination of a minimum temperature and a maximum temperature between which the capacity can be reached,
- • heating up the battery when a battery temperature is below the minimum temperature, and
- • Cooling down the battery if the battery temperature is above the maximum temperature.
Bei der Kundeneinstellung kann es sich um eine Einstellung handeln, die im Kraftfahrzeug global für sämtliche Betriebsstunden oder räumlich und zeitlich begrenzt für einzelne Fahrten vorgenommen wird. Die Mensch-Rechnerschnittstelle kann in einem Bedienfeld im Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Die Mensch-Rechnerschnittstelle kann auch in einem Mobiltelefon implementiert sein.The customer setting can be a setting that is made in the motor vehicle globally for all hours of operation or limited in terms of space and time for individual journeys. The human-computer interface can be provided in a control panel in the motor vehicle. The human-computer interface can also be implemented in a mobile phone.
Die Kundeneinstellung kann am Kraftfahrzeug in einer Mensch-Rechnerschnittstelle vorgenommen werden oder über eine App in einem Smartphone. Die Kundeneinstellung betrifft die Kapazität zur Speicherung von elektrischer Energie. Die Kundeneinstellung wird nur bei abgestelltem Kraftfahrzeug aktiv. Die Fähigkeit, der Batterie, elektrische Energie einzuspeichern und abzugeben, hängt in mehrfacher Hinsicht von der Temperatur ab. Einerseits kann eine zu kalte oder zu heiße Batterie weniger elektrische Energie beim Ladevorgang aufnehmen. Im Fahrbetrieb bedeutet dies beim Rekuperieren, dass die Batterie nicht mit ihrem maximalen Ladestrom beladen werden kann.The customer setting can be made on the motor vehicle in a human-computer interface or via an app on a smartphone. The customer setting affects the capacity for storing electrical energy. The customer setting is only active when the vehicle is parked. The ability of the battery to store and release electrical energy depends on the temperature in a number of ways. On the one hand, a battery that is too cold or too hot can absorb less electrical energy during the charging process. When driving, when recuperating, this means that the battery cannot be charged with its maximum charging current.
Auch wenn sich höhere Temperaturen ab 50°C besonders negativ auf die Kapazität auswirken, sind auch zu geringe Temperaturen zu vermeiden. Bei höheren Temperaturen wird nämlich nicht nur die Fähigkeit der Batterien, Energie abzugeben und aufzunehmen herabgesetzt, sondern die Batterie altert auch verstärkt, infolge eines Lithium-Platings. Die Alterung ist bedingt durch chemische und physikalische Vorgänge in der Batterie, die in der Regel nur teilweise oder mit zusätzlichem Aufwand reversibel sind. Tiefe Temperaturen begünstigen die Bildung von metallischem Lithium. Das sogenannte „Lithium-Plating“ kann entstehen, da sowohl die Kathode als auch die Anode dazu ausgestaltet sind, Lithium-Ionen zu binden. Während eines Ladevorgangs (an einer Ladesäule oder bei der Rekuperation) wandern Ionen von der Kathode zur Anode. Beim Entladen (Elektromotoren werden angetrieben) fließen Lithium-Ionen wieder zurück zur Kathode. Die Kathode ist in der Regel aus einem Lithium-Metall-Oxid gebildet. Für die Anode wird häufig Graphit verwendet, das eine Schichtstruktur aufweist. In diese Schichten lagern sich die Lithium-Ionen während des Ladens ein. Lithium-Ionen können sich anstatt wie erwünscht in die Anode einzulagern auch kombinieren und metallisches Lithium bilden (kovalente Bindung statt lonenbindung). Dieses Lithiummetall lagert sich an die Anode an und steht damit zum Teil nicht mehr für den zuvor beschriebenen Ladeprozess zur Verfügung und mindert damit die Leistungsfähigkeit der Lithium-Batterie.Even if higher temperatures above 50°C have a particularly negative effect on the capacity, temperatures that are too low should also be avoided. At higher temperatures, not only is the ability of batteries to deliver and absorb energy reduced, but the battery also ages more rapidly as a result of lithium plating. Aging is caused by chemical and physical processes in the battery, which are usually only partially reversible or with additional effort. Low temperatures favor the formation of metallic lithium. So-called "lithium plating" can occur because both the cathode and the anode are designed to bind lithium ions. During a charging process (at a charging station or during recuperation), ions migrate from the cathode to the anode. When discharging (electric motors are driven), lithium ions flow back to the cathode. The cathode is typically formed from a lithium metal oxide. Graphite, which has a layered structure, is often used for the anode. The lithium ions are stored in these layers during charging. Instead of being stored in the anode as desired, lithium ions can also be combined kidneys and form metallic lithium (covalent bond instead of ionic bond). This lithium metal accumulates on the anode and is therefore partly no longer available for the charging process described above, thus reducing the performance of the lithium battery.
Durch das vormals genannte Verfahren kann die Temperierung der Batterie je nach Anforderung vom Kunden übernommen werden. Es existieren verschiedenste Fahrsituationen und nur der Kunde weiß, wann eine Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs erfolgen wird. Das Verfahren benötigt zum Aufheizen oder Kühlen der Batterie zwar Energie, die möglicherweise sogar aus der Batterie stammt und dessen Kapazität verringert, aber ein Aufheizen oder Kühlen ist bei der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs in einen Fahrbetrieb sowieso notwendig. Allerdings kann im Fahrbetrieb auf die zum Heizen oder Kühlen notwendige verbrauchte Energie keine Rücksicht genommen werden, die Batterie wird vielmehr so schnell wie möglich aufgeheizt. Indem die Batterie, wie im Folgenden beschrieben, vorher schon erwärmt wird, kann eine langsamere Erwärmung oder Kühlung erfolgen, die entsprechend weniger Energie verbraucht.Thanks to the process mentioned above, the temperature of the battery can be controlled by the customer, depending on the requirements. A wide variety of driving situations exist and only the customer knows when the motor vehicle will be put into operation. Although the method requires energy for heating or cooling the battery, which energy may even come from the battery and reduce its capacity, heating or cooling is necessary anyway when the motor vehicle is put into operation. However, when driving, no account can be taken of the energy consumed for heating or cooling, the battery is instead heated up as quickly as possible. By pre-heating the battery as described below, it can be heated or cooled more slowly, using correspondingly less energy.
In einer Ausgestaltung ist daher vorgesehen, dass die Kundeneinstellung eine Uhrzeit betrifft, zu der das Kraftfahrzeug in Betrieb genommen werden soll und wobei in einer Zeitspanne vor der Uhrzeit die Batterietemperatur oberhalb von der Minimaltemperatur und unterhalb der Maximaltemperatur gehalten wird.In one embodiment, it is therefore provided that the customer setting relates to a time at which the motor vehicle is to be put into operation and the battery temperature is kept above the minimum temperature and below the maximum temperature in a period of time before the time.
Wenn die Uhrzeit, an der das Kraftfahrzeug in Betrieb genommen werden soll, vorher bekannt ist, kann die Batterie vorab auf die Betriebstemperatur gebracht werden. Die Reichweite wird dadurch sogar erhöht, da ansonsten bei einer ungeplanten Inbetriebnahme die Batterie so schnell wie möglich, mit dem entsprechendem Energieverbrauch, erwärmt oder gekühlt werden muss.If the time at which the motor vehicle is to be put into operation is known in advance, the battery can be brought up to operating temperature in advance. This even increases the range, since otherwise the battery would have to be heated or cooled as quickly as possible, with the corresponding energy consumption, in the event of an unplanned start-up.
In einer Ausgestaltung wird die Batterietemperatur gemäß der Kundeneinstellung bei geparktem Kraftfahrzeug überwacht und geregelt.In one embodiment, the battery temperature is monitored and regulated according to customer settings when the motor vehicle is parked.
Die Kundeneinstellung betrifft im weitesten Sinne die Interaktion der Kapazität der Batterie mit den sonstigen relevanten Parametern. Zu den Parametern gehören die Reichweite, die Leistungsfähigkeit bei Fahrtantritt, die Alterungsgeschwindigkeit und dergleichen. Die Leistungsfähigkeit bei Fahrtantritt betrifft die Fähigkeit der Batterie, bei der Rekuperation Energie zu speichern und bei einer Beschleunigung abzugeben.In the broadest sense, the customer setting concerns the interaction of the battery capacity with the other relevant parameters. Parameters include range, start-up performance, rate of aging, and the like. The performance at the start of the journey relates to the battery's ability to store energy during recuperation and release it during acceleration.
Die Zeitspanne kann zwischen 10 Minuten und 180 Minuten, insbesondere zwischen 20 Minuten und 120 Minuten, insbesondere zwischen 30 Minuten und 90 Minuten lang sein. Selbstverständlich ist eine kürzere Zeitspanne notwendig, wenn die Batterietemperatur nur wenige Grad unterhalb der Minimaltemperatur oder oberhalb der Maximaltemperatur liegt.The period of time can be between 10 minutes and 180 minutes, in particular between 20 minutes and 120 minutes, in particular between 30 minutes and 90 minutes. Of course, a shorter period of time is necessary when the battery temperature is only a few degrees below the minimum temperature or above the maximum temperature.
In einer Ausgestaltung weist das Verfahren ferner die folgenden Schritte auf:
- • Erfassen eines Betriebszustands, in welchem das Kraftfahrzeug geparkt wird,
- • Abfragen der Kundeneinstellung,
- • Setzen einer Default-Kundeneinstellung, in welcher die Batterie nach Beendigung eines eventuellen Ladevorgangs nicht erwärmt wird, wenn keine Eingabe der Kundeneinstellung erfolgt.
- • detecting an operating state in which the motor vehicle is parked,
- • querying customer settings,
- • Setting a default customer setting in which the battery is not heated after the end of a possible charging process if the customer setting is not entered.
Wenn der Fahrer bzw. der Kunde also weder eine Uhrzeit noch eine Batterieerhaltung angibt, wird die Batterie möglicherweise nur unter extremen Temperaturen gekühlt oder erwärmt, um Schaden von der Batterie abzuwenden.Therefore, if the driver or customer does not provide a time or battery condition, the battery may only be cooled or heated under extreme temperatures to prevent battery damage.
In einer Ausgestaltung weist das Verfahren ferner die folgenden Schritte auf:
- • Anzeigen eines Betriebszustands, in welchem sich die Kapazität der Batterie befindet, in einer Mensch-Rechnerschnittstelle,
- • Anzeigen einer Option, die Batterietemperatur so zu regeln, dass eine maximal mögliche Ladekapazität für möglichst viele Ladevorgänge erhalten bleibt.
- • displaying an operating state, in which the capacity of the battery is, in a human-computer interface,
- • Display an option to regulate the battery temperature so that a maximum possible charge capacity is maintained for as many charges as possible.
Gemäß dieser Ausgestaltung ist die Kundeneinstellung eine Langzeitleistungsfähigkeit der Batterie, wobei die Batterietemperatur bei geparktem Kraftfahrzeug überwacht und geregelt wird.According to this embodiment, the customer setting is a long-term performance of the battery, with the battery temperature being monitored and controlled when the motor vehicle is parked.
Die Langzeitleistungsfähigkeit der Batterie ist dessen Fähigkeit, elektrische Energie zu speichern und abzugeben. Um die Langzeitleistungsfähigkeit zu erhalten, ist Energie aus der Batterie selbst notwendig. Diese Energie zu verbrauchen, reduziert die Distanz, die ohne weiteren Ladevorgang mit dem Kraftfahrzeug zurückgelegt werden kann. Es erhöht sich jedoch die Kapazität, die in künftigen Ladevorgängen eingespeichert und genutzt werden kann. Es wird vereinfacht ausgedrückt dem Fahrer überlassen, ob er die Batterie langfristig schonen möchte, auf Kosten der momentanen Reichweite, oder ob er die aktuelle Reichweite momentan wichtiger findet.The long-term performance of the battery is its ability to store and deliver electrical energy. In order to maintain long-term performance, energy from the battery itself is necessary. Consuming this energy reduces the distance that can be covered in the motor vehicle without further charging. However, the capacity that can be stored and used in future charging processes increases. To put it simply, it is up to the driver whether he wants to save the battery in the long term at the expense of the current range, or whether he finds the current range more important at the moment.
Das Erwärmen der Batterie kann durch verschiedene Mechanismen erfolgen. Es kann bei einem Hybrid- oder Mildhybrid-Fahrzeug eine Motorabwärme eines Verbrennungsmotors verwendet werden. Es können einzelne Batteriezellen mit einem Leistungswiderstand kurzgeschlossen werden. Es kann eine Standheizung verwendet werden, die Kraftstoff verbrennt und dabei Wärme an die Batterie abgibt. Es kann auch ein Ladestrom verwendet werden, also Abwärme, die beim Laden der Batterie ohnehin auftritt. Der Leistungswiderstand und die Batteriezellen selbst erwärmen sich dadurch. Es kann eine Wärmepumpe verwendet werden. Die Kühlung kann durch Luftzufuhr, eine Wärmepumpe oder einen Flüssigkeits-Kühlkreislauf erfolgen.Battery heating can occur through a variety of mechanisms. Engine waste heat from an internal combustion engine can be used in a hybrid or mild hybrid vehicle. Individual battery cells can be be short-circuited with a power resistor. A parking heater can be used, which burns fuel and gives off heat to the battery. A charging current can also be used, i.e. waste heat that occurs when charging the battery anyway. The power resistor and the battery cells themselves heat up as a result. A heat pump can be used. The cooling can be done by air supply, a heat pump or a liquid cooling circuit.
Eine Ausführungsform betrifft ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das vorstehend beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer, insbesondere in einer Steuerelektronik eines Steuersystems ausgeführt wird. Das Steuersystem kann wie vorstehend beschrieben aus-, und weitergebildet sein.One embodiment relates to a computer program product with program code means that are stored on a computer-readable data carrier in order to carry out the method described above when the computer program product is executed on a computer, in particular in control electronics of a control system. The control system can be designed and developed as described above.
Eine Ausführungsform betrifft ein Computerprogramm mit kodierten Anweisungen zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere einer Steuerelektronik eines Steuersystems ausgeführt wird. Das Steuersystem kann wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Das Computerprogramm kann insbesondere auf dem vorstehend beschriebenen Computerprogrammprodukt, beispielsweise eine Diskette, CD-ROM, DVD, Speicher, eine an das Internet angeschlossene Prozessoreinheit, gespeichert sein. Das Computerprogramm kann insbesondere als eine kompilierte oder noch nicht kompilierte Datenfolge ausgestaltet sein, die vorzugsweise auf einer höheren, insbesondere objektbasierten Computersprache basiert.One embodiment relates to a computer program with encoded instructions for carrying out the method described above when the computer program is executed on a computer, in particular control electronics of a control system. The control system can be designed and developed as described above. The computer program can be stored in particular on the computer program product described above, for example a floppy disk, CD-ROM, DVD, memory, a processor unit connected to the Internet. The computer program can in particular be in the form of a compiled or not yet compiled data sequence, which is preferably based on a higher, in particular object-based, computer language.
Eine Ausführungsform betrifft eine Signalfolge mit computerlesbaren Anweisungen zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wenn die Signalfolge von einem Computer, insbesondere einer Steuerelektronik eines Steuersystems verarbeitet wird. Das Steuersystem kann wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein. Die Signalfolge kann insbesondere mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Computerprogramms und/oder mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Computerprogrammprodukts erzeugt werden. Die Signalfolge kann als elektrische Impulse und/oder elektromagnetische Welle und/oder optische Impulse drahtlos oder drahtgebunden bereitgestellt werden.One embodiment relates to a signal sequence with computer-readable instructions for carrying out the method described above when the signal sequence is processed by a computer, in particular by control electronics of a control system. The control system can be designed and developed as described above. The signal sequence can be generated in particular with the aid of the computer program described above and/or with the aid of the computer program product described above. The signal sequence can be provided as electrical pulses and/or electromagnetic waves and/or optical pulses in a wireless or wired manner.
Ein Mittel zur Realisierung der Verfahrensschritte im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Steuereinheit mit Mikroprozessoren (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Das Programm kann auf einem Speichersystem abgelegt sein. Das Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, so dass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann. In einer Ausführung sind ein oder mehrere, insbesondere alle Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchführbar, insbesondere durch die Steuerung bzw. ihre Mittel.A means for implementing the method steps within the meaning of the present disclosure can be configured as hardware and/or software, in particular a processing unit, in particular a control unit with microprocessors (CPU) and/or one or more programs or program modules, preferably data or signal-connected to a memory and/or bus system. The CPU can be designed to process commands that are implemented as a program, to detect input signals from a data bus and/or to emit output signals to a data bus. The program can be stored on a storage system. The storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid and/or other non-volatile media. The program may be arranged to embody or be capable of performing the methods described herein such that the CPU can perform the steps of such methods. In one embodiment, one or more, in particular all, steps of the method can be carried out fully or partially automatically, in particular by the controller or its means.
Figurenlistecharacter list
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken. Es zeigen:
-
1 : schematisch ein Kraftfahrzeug mit zwei elektrischen Motoren, die über Getriebe mit Antriebsrädern gekoppelt sind, wobei die elektrischen Motoren über eine Batterie mit elektrischer Energie versorgt werden; -
2 : Verläufe von Leistungen, welche in eine Batterie einspeisbar und entnehmbar sind, über der Temperatur aufgetragen; und -
3 : ein Diagramm eines Verfahrens, welches in einer Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug implementiert sein kann, um die Temperatur der Batterie gemäß einem Fahrer- oder Kundenwunsch zu regeln.
-
1 : Schematic representation of a motor vehicle with two electric motors which are coupled to drive wheels via gears, the electric motors being supplied with electric energy via a battery; -
2 : Courses of powers that can be fed into and drawn from a battery plotted against the temperature; and -
3 1: a diagram of a method that can be implemented in a control unit for a motor vehicle in order to regulate the temperature of the battery according to a driver's or customer's request.
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich veranschaulichend. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Es ist festzustellen, dass einige Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Schritte des Verfahrens können Multiplikationen, Summierungen und Selektionen sowie Zuordnungen sein, zum Beispiel Zuordnungen von Ausgangswerten zu Eingangswerten in Kennfeldern.The following description is merely illustrative in nature. For purposes of clarity, the same reference numbers will be used throughout the drawings to designate similar elements. It should be appreciated that some steps within a method may be performed in a different order without changing the principles of the present disclosure. Steps of the method can be multiplications, summations and selections as well as assignments, for example assignments of output values to input values in characteristic diagrams.
Die Batterie 11 weist außerdem zumindest einen Temperatursensor 22 auf, der eine Batterietemperatur BT in zumindest einen Bereich der Batterie 11 erfassen kann. Das Kraftfahrzeug 10 weist ferner eine Steuereinheit 21 auf, welche in nicht dargestellter Weise signalübertragend mit der Batterie 11, dem Frequenzrichter 12, den Motoren, dem Verbrennungsmotor 16, der Ladebuchse 20 dem Temperatursensor 22 und weiteren Komponenten verbunden.The
Beim Laden und Entladen der Batterie 11 erwärmt sich diese ohnehin, mitunter wird in der Regel im Betrieb kein Erwärmen der Batterie 11 notwendig.When the
Der Verlauf 321 entspricht einer Leistungsaufnahme einer Batterie 11, die mit 30 Sekunden andauernden Pulsen entladen wird. Die Leistungsaufnahme erfolgt bei der Rekuperation, bei der die Motoren 13 als Generator betrieben werden und die Batterie 11 laden. Je länger der Ladeimpuls andauert, desto geringer ist die Leistung P, welche die Batterie 11 speichern kann.
Der Verlauf 322 entspricht der Leistungsabgabe derselben Batterie 11, ebenfalls bei 30 Sekunden lang andauernden Pulsen. Die Leistungsabgabe erfolgt im Fahrbetrieb, in dem die Motoren 13 die Antriebsräder 15 antreiben und dabei Energie aus der Batterie 11 entnehmen.The
Der Verlauf 331 entspricht einer Leistungsaufnahme derselben Batterie 11, diesmal mit kürzer andauernden Pulsen von 2 Sekunden. Man erkennt, dass diese Leistung P [kw], die bei kurz andauernden Pulsen in die Batterie einspeisbar sind, auch unterhalb von der Minimaltemperatur Tmin bei 0°C dreimal so hoch ist, wie bei lange anhaltenden Pulsen entsprechend dem Verlauf 321. Der Verlauf 332 entspricht einer Leistungsabgabe der Batterie, die ebenfalls mit kürzer andauernden Pulsen von 2 Sekunden entladen wird.The
In einem Kraftfahrzeug ist weder bekannt, wie lange der Fahrer bremsen wird (Rekuperieren, Laden), noch wie lange eine Beschleunigungsphase (Entladen) andauert. Daher werden die Minimaltemperatur Tmin und die Maximaltemperatur Tmax so gesetzt, dass mit der eingesetzten Batterie 11 ein Entladen und ein Laden bei beliebig lange andauernden Vorgängen möglich ist.In a motor vehicle, it is not known how long the driver will be braking (recuperation, charging), nor how long an acceleration phase (discharging) will last. Therefore, the minimum temperature Tmin and the maximum temperature Tmax are set in such a way that with the
In einem Schritt 41 wird eine Kundeneinstellung abgefragt. Die Abfrage erfolgt entweder in der Bedieneinheit 25 im Kraftfahrzeug 10 an einer darin vorgesehenen Mensch-Rechnerschnittstelle 23. Alternativ erfolgt die Abfrage anhand eines Mobiltelefons 24 mit einer vergleichbaren Mensch-Rechnerschnittstelle 23.In a step 41 a customer setting is queried. The query is made either in the operating
In einem Schritt 42 werden kalibrierte Parameter aus einem Speicher entnommen. Bei den kalibrierten Parametern kann es sich um fahrzeugspezifische Daten betreffend die Motoren 13, die Batterie 11 und ein Fahrverhalten oder eine Region handeln, in der das Kraftfahrzeug 10 üblicherweise verkauft oder betrieben wird.In a
In einem Schritt 43 werden zuvor gespeicherte Kundeneinstellungen und Voreinstellungen aus einem Speicher entnommen.In a
Bei den zuvor gespeicherten Kundeneinstellungen kann es sich um Informationen zu einem Parkvorgang handeln. Es kann sich um eine Information handeln, dass ein Ladevorgang beendet wurde und die Ladebuchse 20 von der Ladesäule 26 getrennt wurde. Es kann sich um die zuletzt vorliegende Umgebungstemperatur handeln. Weiterhin liegen Informationen zu der Batterietemperatur zum Zeitpunkt des Parkens vor. Es kann weiterhin abgefragt werden, ob eine Erwärmen oder Kühlen der Batterie 11 überhaupt notwendig werden könnte, anhand der Umgebungstemperatur. Wenn die Umgebungstemperatur nämlich im Bereich zwischen Tmin und Tmax liegt, kann es sinnvoll sein, das Kühl- und Erwärmverfahren nicht zu starten, da sich die Batterietemperatur BT infolge von Wärmeaustausch mit Umgebungsluft ohnehin auf Dauer in dem gewünschten Temperaturbereich 31 angleichen wird. Ferner wird in Schritt 43 eine Information dazu eingeholt, ob der Fahrer in einer früheren Kundeneinstellung eingegeben hat, dass die Batterie 11 immer zur Vermeidung einer vorzeitigen Alterung temperiert werden soll. Bei den Voreinstellungen handelt es sich um Einstellungen betreffend das konkrete Fahrzeug. Diese können auf einer andere Ebene als der Kundeneinstellung abgefragt und eingegeben werden, beispielsweise bei der Produktion oder Wartung des Kraftfahrzeuges 10. In Schritt 45 wird die aktuelle Batterietemperatur BT erfasst. Schritt 45 verbraucht wenig Energie und kann in der Steuereinheit ständig ablaufen.The previously saved customer settings can be information about a parking process. It can be information that a charging process has ended and the charging
In Schritt 44 werden die aktuellen Kundeneinstellungen aus Schritt 41, die kalibrierten Parameter 42, die Batterietemperatur BT und die Eingangsparameter und Voreinstellungen aus Schritt 43 logisch zusammengefasst und einander zugeordnet. In Schritt 46 wird abgefragt, ob die Batterietemperatur BT kleiner ist als die Minimaltemperatur Tmin. Ist dies der Fall, erfolgt in Schritt 48 ein Erwärmen der Batterie 11 über die Heizeinrichtung 19. In Schritt 47 wird abgefragt, ob die Batterietemperatur BT größer ist als die Maximaltemperatur Tmax. Ist dies der Fall, erfolgt in Schritt 49 ein Kühlen der Batterie 11 über die Kühleinrichtung 18.In
In der Steuereinheit 21 (siehe
- • Erfassen einer in eine Mensch-
Rechnerschnittstelle 23 vorgegebenen Kundeneinstellung zu der Kapazität, - • Bestimmung einer Minimaltemperatur Tmin und einer Maximaltemperatur Tmax zwischen welchem die Kapazität erreicht werden kann,
- •
Aufheizen der Batterie 11, wenn eine Batterietemperatur BT unterhalb von der Minimaltemperatur Tmin liegt, und - •
Abkühlen der Batterie 11, wenn die Batterietemperatur BT oberhalb von der Maximaltemperatur Tmin liegt.
- • detecting a customer setting given in a human-
computer interface 23 for the capacity, - • Determination of a minimum temperature Tmin and a maximum temperature Tmax between which the capacity can be reached,
- • heating up the
battery 11 if a battery temperature BT is below the minimum temperature Tmin, and - • Cooling down of the
battery 11 when the battery temperature BT is above the maximum temperature Tmin.
Das Erfassen setzt die Anzeige der abzufragenden Kundeneinstellung auf der Mensch-Rechnerschnittstelle voraus. Die Kundeneinstellung wird notwendig, wenn sich der Kunde zwischen Zielkonflikten Reichweite, Stromkosten an der Ladesäule und Langzeitbeständigkeit der Batterie entscheiden muss. Die Kundeneinstellung kann auch vom Kunden vorgenommen werden, wenn sie eine Uhrzeit der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs betrifft.The recording presupposes the display of the customer setting to be queried on the human-computer interface. The customer setting becomes necessary if the customer has to decide between conflicting objectives such as range, electricity costs at the charging station and the long-term durability of the battery. The customer setting can also be made by the customer if it relates to a time when the motor vehicle is started up.
Die Uhrzeit ist die Zeit, zu der das Kraftfahrzeug 10 in Betrieb genommen werden soll. Innerhalb der hierfür notwendigen Zeit wird die Batterietemperatur BT vor der Uhrzeit oberhalb von der Minimaltemperatur Tmin und unterhalb der Maximaltemperatur Tmax gehalten. Wie lange die hierfür notwendige Zeit ist, hängt von der Abweichung der Batterietemperatur BT von dem Temperaturbereich 31 ab.The time is the time at which the
Es ist vorgesehen, dass die Batterietemperatur BT bei geparktem Kraftfahrzeug 10 überwacht und geregelt wird.It is provided that the battery temperature BT is monitored and regulated when the
Es kann sein, dass der Kunde die Kundeneinstellung vergisst oder ignoriert. Insbesondere, wenn er sie nicht versteht und lieber keine Einstellung vornimmt, als eine falsche Wahl zu treffen. Es können daher noch folgende Schritte parallel oder nach Eintritt eines besonderen Ereignisses in die Steuereinheit 21 implementiert sein:
- • Erfassen eines Betriebszustands, in
welchem das Kraftfahrzeug 10 geparkt wird, - • Abfragen der Kundeneinstellung,
- • Setzen einer Default-Kundeneinstellung, in welcher die
Batterie 11 nach Beendigung eines eventuellen Ladevorgangs nicht erwärmt wird, wenn keine Eingabe der Kundeneinstellung erfolgt.
- • detecting an operating state in which the
motor vehicle 10 is parked, - • querying customer settings,
- • Setting a default customer setting in which the
battery 11 is not heated after the end of a possible charging process if the customer setting is not entered.
Die Default-Einstellung kann vorsehen, dass lediglich bei einem Überschreiten der Maximaltemperatur Tmax gekühlt wird, um Schaden von der Batterie abzuwenden.The default setting can provide for cooling to take place only when the maximum temperature Tmax is exceeded, in order to avert damage to the battery.
Es können zur Gewährleistung einer möglichst langen Batterielebensdauer ferner folgende Schritte implementiert sein:
- • Anzeigen eines Betriebszustands, in welchem sich die Kapazität der Batterie 11 befindet, in einer Mensch-
Rechnerschnittstelle 23, - • Anzeigen einer Option, die Batterietemperatur BT so zu regeln, dass eine maximal mögliche Ladekapazität für möglichst viele Ladevorgänge erhalten bleibt.
- • displaying an operating state, in which the capacity of the
battery 11 is, in a human-computer interface 23, - • Displaying an option to regulate the battery temperature BT in such a way that a maximum possible charging capacity is maintained for as many charging processes as possible.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Verfahren auch an einer Ladesäule 26 durchgeführt wird, wenn die Batterie 11 vollständig geladen ist. Hier ist eine Kundeneinstellung erforderlich, da das Erwärmen oder Kühlen der Batterie einen kostenpflichtigen Stromverbrauch verursachen kann. Der Kunde soll hiervon nicht überrascht werden.Furthermore, it can be provided that the method is also carried out at a charging
Gleichwohl zumindest ein Ausführungsbeispiel in der vorangegangenen Beschreibung sowie der Figurenbeschreibung dargestellt wurde, sollte man anerkennen, dass eine hohe Anzahl an Variationen existiert. Weiterhin sollte man anerkennen, dass das Ausführungsbeispiel bzw. die Ausführungsbeispiele nur Beispiele sind und dass sie nicht dazu dienen, den Schutzbereich, die Anwendbarkeit oder die genaue Ausgestaltung in irgendeiner Art und Weise zu beschränken. Vielmehr stellen die Beschreibung sowie die Figurenbeschreibung für den Fachmann eine nützliche Anleitung zur Implementierung mindestens einer Ausführungsform bereit, dabei sollte klar sein, dass verschiedene Änderungen in der Form und Funktion der beschriebenen Merkmale vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Ansprüche und deren Äquivalente zu verlassen.Although at least one exemplary embodiment has been presented in the foregoing description as well as the description of the figures, it should be recognized that a large number of variations exist. Furthermore, it should be recognized that the embodiment(s) are only examples and are not intended to limit the scope, applicability, or precise form in any way. Rather, the description and description of the figures provide useful guidance for those skilled in the art for implementing at least one embodiment, it being understood that various changes in form and function of the described features may be made without departing from the scope of the claims and their equivalents.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 1111
- Batteriebattery
- 1212
- Frequenzumrichterfrequency converter
- 1313
- MotorenEngines
- 1414
- Getriebetransmission
- 1515
- Antriebsräderndrive wheels
- 1616
- Verbrennungsmotorcombustion engine
- 1717
- Generatorgenerator
- 1818
- Kühleinrichtungcooling device
- 1919
- Heizeinrichtungheating device
- 2020
- Ladebuchsecharging socket
- 2121
- Steuereinheitcontrol unit
- 2222
- Temperatursensortemperature sensor
- 2323
- Mensch-Rechnerschnittstellehuman-computer interface
- 2424
- Mobiltelefonmobile phone
- 2525
- Bedienfeldcontrol panel
- 2626
- Ladesäulecharging station
- 3131
- Temperaturbereichtemperature range
- 4141
- SchrittStep
- 4242
- SchrittStep
- 4343
- SchrittStep
- 4444
- SchrittStep
- 4545
- SchrittStep
- 4646
- SchrittStep
- 4747
- SchrittStep
- 4848
- SchrittStep
- 4949
- SchrittStep
- 321321
- VerlaufCourse
- 322322
- VerlaufCourse
- 331331
- VerlaufCourse
- 332332
- VerlaufCourse
- BTBT
- Batterietemperaturbattery temperature
- Tminmin
- Minimaltemperaturminimum temperature
- TmaxTmax
- Maximaltemperaturmaximum temperature
- P [kW]P [kW]
- LeistungPerformance
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102019119763 A1 [0002]DE 102019119763 A1 [0002]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022200790.5A DE102022200790A1 (en) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | Method for controlling a temperature of a battery for an electrically powered motor vehicle. |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102022200790.5A DE102022200790A1 (en) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | Method for controlling a temperature of a battery for an electrically powered motor vehicle. |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=87068750
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---|---|
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
DE102019119763A1 (en) | 2019-07-22 | 2021-01-28 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for treating a battery of a parked motor vehicle and motor vehicle |
EP3919320A1 (en) | 2019-08-05 | 2021-12-08 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Thermal management method for battery pack |
-
2022
- 2022-01-25 DE DE102022200790.5A patent/DE102022200790A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019119763A1 (en) | 2019-07-22 | 2021-01-28 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for treating a battery of a parked motor vehicle and motor vehicle |
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