-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Durchführen eines Ladevorgangs einer Gerätebatterie eines batteriebetriebenen Geräts durch variables Anpassen eines vorgegebenen Ladeprofils zur Verbesserung des Alterungsverhaltens der Gerätebatterie.
-
Technischer Hintergrund
-
Gerätebatterien von batteriebetriebenen technischen Geräten müssen regelmäßig aufgeladen werden, um das technische Gerät betriebsfähig zu halten. Da Gerätebatterien einer von Parametern eines Ladevorgangs abhängigen Alterung unterliegen, ist das Vorsehen einer geeigneten Ladestrategie wichtig, um eine möglichst lange Lebensdauer der Gerätebatterie zu erreichen.
-
In der Regel wird für Ladevorgänge von leistungsstarken Gerätebatterien ein Ladeprofil herstellerseitig oder seitens eines Betreibers eines Gerätepools vorgegeben, das auf die Zellchemie von Batteriezellen der Gerätebatterie abgestimmt ist. Das Ladeprofil gewährleistet, dass für einen bestimmten Typ einer Gerätebatterie ein optimierter Ladevorgang erreicht wird, der insbesondere die zyklische Alterung der Gerätebatterie begrenzt. Das entsprechende Ladeprofil ist üblicherweise als stufenförmiges Profil eines maximal zulässigen Ladestroms über einem Ladezustand vorgesehen. Üblicherweise stehen für eine Gerätebatterie Ladeprofile für einen Schnellladevorgang mit hohen Ladeströmen und für einen Normalladevorgang mit batterieschonenden Ladeströmen zur Verfügung.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Durchführen eines Ladevorgangs einer Gerätebatterie eines technischen Geräts gemäß Anspruch 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch vorgesehen.
-
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Durchführen eines Ladevorgangs einer Gerätebatterie eines technischen Geräts vorgesehen, mit folgenden Schritten:
- - Bereitstellen eines Ladeprofils, das Ladestromniveaus abhängig von Ladezustandsbereichen der Gerätebatterie vorgibt, wobei die Ladestromniveaus fest vorgegeben sind und maximal zulässige Ladeströme angeben;
- - Erfassen einer Batterietemperatur und eines aktuellen Ladezustands;
- - bei Feststellen einer Batterietemperatur außerhalb eines vorgegebenen Normaltemperaturbereichs, Auswählen eines der Ladestromniveaus abhängig von der Batterietemperatur und dem Ladezustand, wobei das ausgewählte Ladestromniveau niedriger ist als das durch das Ladeprofil bei dem aktuellen Ladezustand vorgegebene Ladestromniveau.
-
In der Regel werden für einen bestimmten Typ einer Gerätebatterie herstellerseitig ein oder mehrere feste Ladeprofile vorgegeben. Es ist jedoch möglich, dass die fest vorgegebenen Ladeprofile angepasst werden, um ein verbessertes Alterungsverhalten beim Laden der Gerätebatterie zu erreichen. Das Ladeprofil ist üblicherweise als ein Verlauf eines maximal zulässigen Ladestroms über dem Ladezustand angegeben, d. h. bei verschiedenen Ladezuständen werden unterschiedliche maximal zulässige Ladeströme vorgesehen, wobei die maximal zulässigen Ladeströme jeweils in vorgegebenen Ladezustandsbereichen Ladestromniveaus bilden. In der Regel entspricht der maximal zulässige Ladestroms dem tatsächlich bereitgestellten Ladestrom, wenn nicht Kriterien vorliegen, die eine Beschränkung der Ladeleistung fordern.
-
Somit weisen die Ladeprofile in der Regel einen stufenförmigen Verlauf mit festgelegten Stromniveaus für den maximal zulässigen Ladestrom (insbesondere zwischen drei und zehn verschiedene Stromniveaus) auf, der das Ergebnis eines Optimierungsverfahrens ist. Das Optimierungsverfahren berücksichtigt den Zielkonflikt aus minimierter Ladezeit und geringstmöglicher Batteriealterung bzw. Batteriebelastung. Daraus ergibt sich schließlich das Treppenformat für eine feste Umgebungs- oder Ladestarttemperatur der Batterie. Für ein herkömmliches Ladeprofil wird für geringe Ladezustände ein maximaler Ladestrom mit dem Stromniveau mit dem höchsten Stromwert vorgegeben, wobei bei zunehmendem Ladezustand nacheinander ein nächstgeringeres Stromniveau für den maximal zulässigen Ladestrom vorgegeben wird. In der Regel sind für den stufenförmigen Verlauf des Ladeprofils Ladezustandsgrenzen vorgesehen, zu dem zu einem nächstniedrigeren Stromniveau gewechselt wird.
-
Die Batteriealterung hängt erheblich von einer Batterietemperatur während deren Nutzung ab. Insbesondere bei hohen Lade- und Entladeströmen bei sehr niedrigen und sehr hohen Batterietemperaturen wird die Gerätebatterie besonders gestresst, und es tritt eine überdurchschnittlich starke Alterung auf. Bisherige Vorgaben von Ladeprofilen berücksichtigen jedoch die Batterietemperatur während eines Ladevorgangs nur insofern, dass die maximal zulässigen Ladeströme insgesamt reduziert werden und dadurch die Ladezeit verlängern.
-
Heutige Batteriesteuergeräte sehen zwar grundsätzlich vor, den Ladevorgang gemäß dem vorgegebenen Ladeprofil durchzuführen, ermöglichen jedoch auch, den Ladevorgang innerhalb der durch das Ladeprofil vorgegebenen Stromniveaus für den maximal zulässigen Ladestrom zu variieren.
-
Das obige Verfahren sieht nun vor, auf Grundlage der durch das Ladeprofil vorgegebenen Stromniveaus für den maximalen Ladestrom eine Anpassung des Ladevorgangs abhängig von einer Batterietemperatur vorzunehmen, sodass die Ladezeit nicht verlängert wird. Dies ermöglicht eine schonende Aufladung in nicht optimalen Temperaturbereichen und somit eine Verbesserung des Alterungsverhaltens. Dies kann beitragen, die Lebensdauer der Gerätebatterie zu erhöhen.
-
Das Verfahren geht aus von einem der Gerätebatterie zugeordneten Ladeprofil, das herstellerseitig vorgegeben werden kann, oder durch cloudbasierte Verfahren bereits an die speziellen Eigenschaften der zugeordneten Gerätebatterie angepasst sein kann.
-
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass bei einer von dem Normaltemperaturbereich abweichenden Batterietemperatur, insbesondere bei einer Batterietemperatur unterhalb des Normaltemperaturbereichs, das ausgewählte Ladestromniveau sich aus einer Reduzierung des gemäß dem zugeordneten Ladeprofil für den aktuellen Ladezustand ergebenden Ladestromniveaus entsprechend einem von der Batterietemperatur abhängigen Reduzierungsfaktor ergibt, wobei der Reduzierungsfaktor insbesondere mithilfe einer vorgegebenen Reduzierungsfunktion bestimmt wird.
-
So kann vorgesehen sein, basierend auf der temperaturabhängigen Reduzierungsfunktion, z. B. in Form einer Kennlinie oder einer Zuordnungstabelle einen von der Batterietemperatur abhängigen Reduzierungsfaktor vorzugeben. Der Reduzierungsfaktor beträgt 1 oder wird nicht angewendet, wenn die Batterietemperatur innerhalb eines Normaltemperaturbereichs liegt, wie beispielsweise zwischen 15 °C und 35 °C. Bei davon abweichenden Temperaturbereichen ist ein Reduzierungsfaktor <1 vorgesehen, so dass der maximal zulässige Ladestrom des Ladestromniveaus entsprechend reduziert wird.
-
Weiterhin kann jedem Ladestromniveau eine Mindestzeitdauer zugeordnet sein, wobei nach dem Verwenden des ausgewählten Ladestromniveaus in einem Ladevorgang dieses nicht vor Ablauf der Mindestzeitdauer geändert wird.
-
Die Mindestladezeit sollte nach dem Start des Ladens mit dem entsprechenden Ladestromniveau eingehalten werden, d. h. der Ladevorgang wird einem einmal eingestellten Ladestrom für mindestens die Mindestzeitdauer fortgesetzt. Die Mindestzeitdauer dient dazu, um große Stromänderungen zu vermeiden, damit die Batterie zum Ladeschluss hin vorsichtig geladen werden kann.
-
Gemäß dem obigen Verfahren wird nun ein Ladevorgang durchgeführt, der sich aus der nachfolgend beschriebenen Vorgehensweise ergibt. Zunächst wird ausgehend von einem aktuellen Ladezustand der Gerätebatterie, der in dem Batteriesteuergerät mithilfe eines Batteriemodells ermittelt werden kann, wie z. B. basierend auf einer Leerlaufklemmenspannung, ein Ladezustand der Gerätebatterie ermittelt. Aus dem Ladezustand bestimmt sich gemäß dem zugeordneten Ladeprofil eines der vorgegebenen Stromniveaus für den maximal zulässigen Ladestrom.
-
Anschließend wird entsprechend der temperaturabhängigen Reduzierungsfunktion ein Reduzierungsfaktor abhängig von einer Batterietemperatur ermittelt. Der Reduzierungsfaktor und das zuvor bestimmte Stromniveau (Produkt) ergibt eine Ladestromschwelle. Es wird ein Ladestromniveau aus der Menge an vorgegebenen Stromniveaus ausgewählt, das niedriger als die ermittelte Ladestromschwelle liegt.
-
Dieses Stromniveau wird nun zum Laden der Gerätebatterie für eine Mindestzeitdauer verwendet.
-
Das Auswählen eines der Ladestromniveaus abhängig von der Batterietemperatur und dem Ladezustand kann so lange durchgeführt werden, bis festgestellt wird, dass die Batterietemperatur innerhalb des Normaltemperaturbereichs liegt. So wird die obige Vorgehensweise wiederholt, d. h. ein Reduzierungsfaktor, eine Ladestromschwelle und ein entsprechendes Stromniveau unter der Ladestromschwelle ermittelt und der Ladevorgang mit dem neu bestimmten Stromniveau für die zugeordnete Mindestzeitdauer fortgesetzt, bis die Batterietemperatur (festgestellt nach Verstreichen der Mindestzeitdauer) in dem Normaltemperaturbereich liegt.
-
Während der Anwendung der reduzierten Stromniveaus zum Erwärmen oder Abkühlen der Batterie auf eine Batterietemperatur in dem Normaltemperaturbereich kommt es zu einer Verlängerung der Ladedauer. Diese kann ausgeglichen werden, indem das zuletzt angenommene Stromniveau, das dem Stromniveau des vorgegebenen Ladeprofils entspricht (Reduzierungsfaktor=1) länger, d.h. über die obere Grenze des zugehörigen Ladezustandsbereichs hinaus, beibehalten wird, als es durch das Ladeprofil vorgesehen ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann nach dem Erreichen des ersten nicht-reduzierten Ladestromniveaus durch das ausgewählte Ladestromniveau dieses so lange beibehalten werden, bis
- - die Energiedifferenz, die durch die Reduzierung des Ladestromniveaus während der Anfangsphase des Ladevorgangs weniger zugeführt worden ist, wieder ausgeglichen ist, oder
- - bis zu einem Ladezustand, der ein Laden bis zu einem vollständig aufgeladenen Zustand der Fahrzeugbatterie mit den nächstniedrigeren Stromniveaus für jeweils die diesen zugeordneten Mindestzeitdauern zulässt, oder
- - bis zu einem Ladezustand und einer Ladedauer, die einer geschätzten Ladedauer bis zu dem entsprechenden Ladezustand bei Anwendung des zugeordneten Ladeprofils (mit nicht-reduzierten Ladestromniveaus) entspricht.
-
Die Verlängerung des Ladens mit dem entsprechenden Stromniveau des Ladeprofils kann so lange beibehalten werden, bis die Energiedifferenz, mit der die Gerätebatterie bis zum Erreichen des dem Ladeprofil entsprechenden Stromniveaus weniger geladen worden ist, ausgeglichen ist. Das Ausgleichen kann erfolgen, indem das nach der Reduzierung zuerst angenommene aktuelle Ladestromniveau des beibehalten wird, obwohl durch das Ladeprofil ein niedrigeres Stromniveau angegeben wird. Die Anpassung des Ladeprofils während des Ladevorgangs erfolgt vorzugsweise so, dass die gesamte Ladezeitdauer (bis zum Erreichen eines gewünschten Ladezustands (insbesondere SOC = 100%)) nicht verlängert wird.
-
Also wird unter Berücksichtigung des Ausgleichens der Energiedifferenz das für den aktuellen Ladezustand vorgegebene Stromniveau beibehalten, ungeachtet dessen, ob das zugeordnete Ladeprofil ein geringeres Stromniveau angibt. Die Verlängerung des Ladens mit dem entsprechenden Stromniveau erfolgt vorzugsweise so, dass für die nächstgeringeren Stromniveaus jeweils bis zum Ende des Ladevorgangs bei einem Ladezustand von 100 % die Mindestladezeiten der jeweils durch das Ladeprofil vorgesehenen Stromniveaus für jedes nachfolgende geringere Stromniveau eingehalten werden können.
-
Das obige Verfahren kann grundsätzlich für Ladevorgänge durchgeführt werden, bei denen der Ladevorgang bei einer bezüglich des Normaltemperaturbereichs zu tiefen oder zu hohen Batterietemperatur startet. Jedoch kann alternativ für Gerätebatterien mit zu hoher Batterietemperatur, d. h. einer Batterietemperatur über dem Normaltemperaturbereich, ein Verfahren vorgesehen sein, dass die Temperatur der Gerätebatterie schneller in den Normaltemperaturbereich bringt.
-
So kann vorgesehen sein, dass, insbesondere bei einer Batterietemperatur oberhalb des Normaltemperaturbereichs, das ausgewählte Ladestromniveau sich aus einer Reduzierung des Ladestromniveaus um eine vorgegebene Anzahl (z.B. von 2) von Ladestromniveaus unter das sich gemäß dem vorgegebenen Ladeprofil ergebende Ladestromniveau ergibt und nach Erreichen einer Batterietemperatur innerhalb des Normaltemperaturbereichs die vorgegebenen Ladestromniveaus bis zum Erreichen des Ladestromniveaus, das sich aus dem zugeordneten Ladeprofil ergibt, sukzessive schrittweise (d.h. jeweils auf das nächsthöhere Ladestromniveau) erhöht werden.
-
Dieses Verfahren sieht vor, das Stromniveau zunächst um eine vorbestimmte Anzahl von Stufen geringer als das gemäß dem zugeordneten Ladeprofil dem aktuellen Ladezustand zugeordnete Stromniveau zu beginnen. Während des Ladevorgangs mit dem Ladestrom des geringeren Stromniveaus kühlt die Gerätebatterie ab und erreicht schließlich den Normaltemperaturbereich. Ist zudem die Mindestladezeit für das betreffend ausgewählte Stromniveau erreicht, wird sukzessive die Gerätebatterie mit dem jeweils nächsthöheren Ladestromniveau für die jeweils dem betreffenden Ladestromniveau zugeordnete Mindestladezeit geladen, bis das gemäß dem Ladeprofil vorgesehene Ladestromniveau erreicht worden ist.
-
Alternativ kann vorgesehen sein, dass bei einer Batterietemperatur unterhalb des Normaltemperaturbereichs, das ausgewählte Ladestromniveau sich aus einer Reduzierung des Ladestromniveaus um eine vorgegebene Anzahl (z.B. von 2) von Ladestromniveaus unter das sich gemäß dem vorgegebenen Ladeprofil ergebende Ladestromniveau ergibt und nach Erreichen einer Batterietemperatur innerhalb des Normaltemperaturbereichs die vorgegebenen Ladestromniveaus bis zum Erreichen des Ladestromniveaus, das sich aus dem zugeordneten Ladeprofil ergibt, sukzessive schrittweise (d.h. jeweils auf das nächsthöhere Ladestromniveau) erhöht werden.
-
Das obige Verfahren ermöglicht das Beibehalten der durch das Ladeprofil vorgegebenen Ladestromniveaus für ein an die Temperaturbedingungen der Gerätebatterie angepasstes Ladeprofil mit dem Ziel, die Alterung der Gerätebatterie bei extremen Temperaturbedingungen während eines Ladevorgangs zu reduzieren und gleichzeitig eine entsprechend vorgegebene Ladezeitdauer einzuhalten.
-
Figurenliste
-
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs mit einer Fahrzeugbatterie;
- 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Durchführen eines Ladevorgangs mit einem an eine Batterietemperatur angepassten Ladeprofil;
- 3 eine schematische Darstellung eines für eine Gerätebatterie herstellerseitig oder durch cloud- oder flottenbasierte Anpassung oder Optimierungen erhaltenen Ladeprofils;
- 4 eine beispielhafte Darstellung einer Reduzierungsfunktion zum Bereitstellen eines Reduzierungsfaktors;
- 5 eine schematische Darstellung eines durch den Ladevorgang bei einer niedrigen Ladestarttemperatur resultierenden Ladeprofils; und
- 6 eine schematische Darstellung eines durch den Ladevorgang bei einer hohen Ladestarttemperatur resultierenden Ladeprofils.
-
Beschreibung von Ausführungsformen
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs 1 als Beispiel für ein technisches Gerät mit einer Fahrzeugbatterie 2 als Gerätebatterie. Das Elektrofahrzeug 1 weist ein Batteriesteuergerät 3 auf, das Betriebsgrößen der Fahrzeugbatterie erfassen kann und während eines Ladevorgangs den Stromfluss in die Fahrzeugbatterie 2 steuert.
-
Das Elektrofahrzeug 1 ist zum Laden der Fahrzeugbatterie 2 mit einer Ladestation 4 verbunden, die elektrische Energie zum Aufladen der Fahrzeugbatterie 2 bereitstellt. Die Menge an elektrischer Leistung, die der Fahrzeugbatterie 2 zugeführt wird, wird von dem Batteriesteuergerät 3 gesteuert. Ferner ist ein Temperatursensor 5 vorgesehen, der eine Batterietemperatur erfasst.
-
Der Fahrzeugbatterie 2 ist ein Ladeprofil zugeordnet, das einen maximal zulässigen Ladestrom Icharg abhängig von einem jeweiligen Ladezustand SOC angibt. In 3 ist beispielhaft der Verlauf eines Ladeprofils dargestellt. Man erkennt als Ladeprofil einen maximal zulässigen Ladestrom Icharg, der verschiedene vorgegebene Stromniveaus N1 bis N6 annehmen kann. Die Stromniveaus N1 - N6 sind fest vorgegeben. Das Ladeprofil ist stufenförmig und sieht zum Beispiel für ein Normalladen das Abfahren von einem höchsten Stromniveau N1 bis zu einem niedrigsten Stromniveau N6 zwischen einem fast entleerten Zustand (bei geringen Ladezuständen SOC) der Fahrzeugbatterie 2 bis zu einem voll aufgeladenen Zustand der Fahrzeugbatterie 2 vor. Die Stromniveaus werden jeweils für einen entsprechend vorgesehenen Bereich des Ladezustands angenommen und geben einen maximal zulässigen Ladestrom an, der beim Start des Ladens in dem Normaltemperaturbereich in der Regel als Ladestrom bereitgestellt wird.
-
Zusätzlich sind für die Stromniveaus Mindestladezeiten vorgegeben, die während eines Ladevorgangs mit einem Ladestrom des entsprechenden Stromniveaus nicht unterschritten werden sollten. In der Regel wird entsprechend der Verfügbarkeit durch die angeschlossene Ladestation 4 der durch das Stromniveau vorgegebene maximal zulässige Ladestrom als Ladestrom zum Laden der Fahrzeugbatterie 2 verwendet.
-
Da das vorgegebene Ladeprofil die Batterietemperatur nicht berücksichtigt und insbesondere sehr niedrige und sehr hohe Temperaturen, insbesondere bei den durch das herkömmliche vorgegebene Ladeprofil hohen Ladeströmen bei niedrigen Ladezuständen, eine besonders hohe Alterung der Fahrzeugbatterie bewirken, ist vorgesehen, den Ladevorgang gemäß nachfolgend beschriebenem Verfahren durchzuführen.
-
Das Verfahren ist vorzugsweise in dem Batteriesteuergerät 3 implementiert und basiert auf dem vorgegebenen Ladeprofil, einer Reduzierungsfunktion über eine Reduzierung des maximal zulässigen Ladestroms abhängig von der Batterietemperatur. Diese kann in Form einer Tabelle oder einer Kennlinie vorgegeben sein. In 4 ist beispielhaft eine Kennlinie als Reduzierungsfunktion dargestellt. Die Kennlinie gibt Reduzierungsfaktoren vor, um die der maximale Ladestrom mindestens reduziert werden soll, wenn die aktuelle Batterietemperatur außerhalb eines Normaltemperaturbereichs liegt. Der Normaltemperaturbereich entspricht im dargestellten Beispiel 15°C - 35°C. Alternativ kann die Reduzierungsfunktion auch als Tabelle vorgegeben werden, die verschiedene Reduzierungsfaktoren für bestimmte Temperaturbereiche außerhalb des Normaltemperaturbereichs vorgibt.
-
Im Schritt S1 wird zunächst überprüft, ob ein Ladevorgang gestartet wird. Dies wird in der Regel von dem Batteriesteuergerät 3 nach Einstecken/Verbinden eines Ladekabels erkannt. Wird ein Ladevorgang erkannt (Alternative: Ja), wird das Verfahren mit Schritt S2 fortgesetzt, anderenfalls (Alternative: Nein) wird zum Schritt S1 zurückgesprungen.
-
In Schritt S2 wird eine Batterietemperatur mithilfe des Temperatursensors 5 ermittelt.
-
In Schritt S3 wird überprüft, ob die Batterietemperatur außerhalb eines Normaltemperaturbereichs, z. B. zwischen 15 bis 35 °C, liegt. Ist dies der Fall (Alternative. Ja), wird das Verfahren mit Schritt S4 fortgesetzt, anderenfalls (Alternative: Nein) wird das Verfahren mit Schritt S15 fortgesetzt.
-
In Schritt S4 wird überprüft, ob die Batterietemperatur unter dem Normaltemperaturbereich liegt. Ist dies der Fall (Alternative: Ja), wird das Verfahren mit Schritt S5 fortgesetzt, anderenfalls (Alternative: Nein) wird das Verfahren mit Schritt S10 fortgesetzt.
-
In Schritt S5 wird der aktuelle Ladezustand ermittelt. Dies kann beispielsweise mithilfe einer vorgegebenen OCV-Kennlinie abhängig von einer gemessenen Leerlauf-Klemmenspannung der Fahrzeugbatterie 2 erfolgen.
-
In Schritt S6 wird das Ladestromniveau bestimmt. Dazu wird eine Ladestromschwelle bestimmt, die sich aus dem Ladestromniveau des zugeordneten Ladeprofils für den aktuellen Ladezustand der Fahrzeugbatterie 2 und einem Reduzierungsfaktor ergibt, der von der Batterietemperatur abhängig und von der vorgegebenen Reduzierungsfunktion bestimmt ist. Es wird nun aus den vorgegebenen Stromniveaus das zur Ladestromschwelle nächstniedrigere Stromniveau ausgewählt.
-
In Schritt S7 wird das Laden mit einem dem ausgewählten Ladestromniveau entsprechenden Ladestrom durchgeführt.
-
In Schritt S8 wird überprüft, ob das aktuelle Ladestromniveau bereits seit mindestens einer dem Ladestromniveau zugeordneten Mindestzeitdauer verwendet wird. Ist dies der Fall (Alternative: Ja) wird das Verfahren mit Schritt S8 fortgesetzt. Andernfalls (Alternative: Nein) wird das Laden mit dem entsprechenden Ladestromniveau in Schritt S7 fortgesetzt.
-
In einem nächsten Schritt S9 wird überprüft, ob sich die Batterietemperatur innerhalb des Normaltemperaturbereichs befindet. Ist dies der Fall (Alternative: Ja) wird das Verfahren mit Schritt S15 fortgesetzt. Andernfalls (Alternative: Nein) wird zu Schritt S5 zurückgesprungen.
-
Somit wird bei einer zu niedrigen oder zu hohen Batterietemperatur das Ladestromniveau sukzessive auf ein durch das zugeordnete Ladeprofil vorgegebene Stromniveau angehoben. In 5 ist dazu beispielhaft für ein zugeordnetes Ladeprofil der Stromniveaus N1 - N6 ein resultierendes Ladeprofil N1' - N6` (gestrichelt dargestellt) bei einer zu niedrigen Batterietemperatur beim Start des Ladevorgangs dargestellt.
-
In Schritt S15 wird das Ladestromniveau des zugeordneten Ladeprofils zum Laden verwendet. Die Zeitdauer für die das entsprechende Ladestromniveau beibehalten wird, entspricht mindestens der Mindestzeitdauer. Vorzugsweise wird jedoch das Ladestromniveau so lange beibehalten, bis entweder
- - die Energiedifferenz, die durch die Reduzierung des Ladestromniveaus während der Anfangsphase des Ladevorgangs weniger zugeführt worden ist, wieder ausgeglichen ist, oder
- - bis zu einem Ladezustand, der ein Laden bis zu einem vollständig aufgeladenen Zustand der Fahrzeugbatterie mit den nächstniedrigeren Stromniveaus zulässt, wobei die Fahrzeugbatterie mit dem jedem der niedrigeren Stromniveaus für die diesem zugeordnete Mindestzeitdauer geladen werden kann, oder
- - bis zu einem Ladezustand und einer Ladedauer, die der geschätzten Ladedauer bis zu dem entsprechenden Ladezustand bei Anwendung des zugeordneten Ladeprofils entspricht.
-
Zur Ermittlung der Energiedifferenz der Minderladung wird bis zum Erreichen des Normaltemperaturbereichs die sich aus den Differenzen der Ladeströme des tatsächlich verwendeten Stromniveaus und des durch das zugeordnete Ladeprofil vorgegebenen Stromniveaus zeitlich integriert. Entsprechend wird das nach dem Erreichen des Normaltemperaturbereichs angenommene Stromniveau so lange beibehalten, bis die zeitliche Integration der Stromdifferenz zwischen dem angenommenen Stromniveau und der durch das zugeordnete Ladeprofil vorgegebene Stromniveau die Energiedifferenz ergibt.
-
Der Ladezustand, der ein Laden bis zu einem vollständig aufgeladenen Zustand der Fahrzeugbatterie mit den nächstniedrigeren Stromniveaus zulässt, wird ermittelt, indem von einem Ladezustand einer maximalen Aufladung von 100 % die Ladungsmengen subtrahiert werden, die sich aus den bezüglich der nach dem Erreichen des Normaltemperaturbereichs angenommene Stromniveau niedrigeren Stromniveaus und den diesen zugeordneten Mindestzeitdauern ergeben.
-
Anschließend wird in Schritt S16 der Ladevorgang entsprechend den für die Fahrzeugbatterie aus dem vorgegebenen Ladeprofil vorgegebenen nächstniedrigeren Stromniveaus fortgesetzt, bis das Laden beendet ist.
-
Grundsätzlich kann die Vorgehensweise bei einer zu hohen Batterietemperatur in entsprechender Weise durchgeführt werden. Gemäß einem hierin beschriebenen alternativen Verfahren wird in Schritt S10 nach Feststellen einer zu hohen Batterietemperatur zunächst das Ladestromniveau um eine vorgegebene Anzahl von Stromniveaus niedriger als das entsprechend dem aktuellen Ladezustand und dem zugeordneten Ladeprofil vorgegebene Ladestromniveau ausgewählt und der Ladevorgang gestartet. Anschließend wird die Abkühlung der Fahrzeugbatterie 2 in Schritt S11 überwacht, bis eine Batterietemperatur den Normaltemperaturbereich erreicht hat.
-
Wird in Schritt S11 festgestellt, dass der Normaltemperaturbereich erreicht ist und die Mindestladezeit für das ausgewählte Stromniveau erreicht worden ist, wird in Schritt S12 das nächsthöhere Ladestromniveau für eine vorbestimmte dem Ladestromniveau zugeordnete Mindestladezeit ausgewählt und der Ladevorgang entsprechend fortgesetzt.
-
Es wird in Schritt S13 überprüft, ob mit einer nächsten Erhöhung das entsprechend dem vorgegebenen Ladeprofil zugeordnete Ladestromniveau erreicht wird. Ist dies der Fall (Alternative: Ja), wird das Verfahren mit Schritt S15 fortgesetzt, andernfalls (Alternative: Nein) wird zu Schritt S12 zurückgesprungen.
-
Ein Ladeprofil, das sich aus der Anwendung der alternativen Vorgehensweise für zu hohe Batterietemperaturen zum Start des Ladevorgangs ergibt, ist beispielhaft in 6 gezeigt. In 6 ist für ein zugeordnetes Ladeprofil der Stromniveaus N1- N6 ein resultierendes Ladeprofil N1`-N6` (gestrichelt dargestellt) bei einer zu hohen Batterietemperatur beim Start des Ladevorgangs dargestellt.
