EP2678896A1 - Verfahren und vorrichtung zum erwärmen einer fahrbatterie eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum erwärmen einer fahrbatterie eines fahrzeugs

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EP2678896A1
EP2678896A1 EP12700098.2A EP12700098A EP2678896A1 EP 2678896 A1 EP2678896 A1 EP 2678896A1 EP 12700098 A EP12700098 A EP 12700098A EP 2678896 A1 EP2678896 A1 EP 2678896A1
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EP
European Patent Office
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inverter
traction battery
alternating current
electric machine
battery
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12700098.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard DÖMEL
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2678896A1 publication Critical patent/EP2678896A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/663—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an air-conditioner or an engine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant other than from cooling liquid of the plant
    • B60H1/143—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant other than from cooling liquid of the plant the heat being derived from cooling an electric component, e.g. electric motors, electric circuits, fuel cells or batteries
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for heating a traction battery of a vehicle, a device for heating a traction battery of a vehicle and to a drive system for a vehicle with a corresponding device.
  • DE 40 27 149 A1 discloses an electronic battery heater, which is installed in a housing and attached to the battery with a double-sided adhesive film.
  • the present invention provides an improved method for heating a driving battery of a vehicle, an improved device for heating a driving battery of a vehicle and an improved drive system for a vehicle according to the main claims.
  • Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
  • the present invention is based on the use of reactive current for coolant heating.
  • the heated cooling water is in turn used to heat the traction battery.
  • the basic idea is to convert all or most of the power that can be taken from the cold battery into heat with hardware available for normal driving operation of the vehicle.
  • the existing hardware consists of an inverter and an electrical machine.
  • the electric machine is supplied via the inverter with an alternating current, which causes little or no torque in the machine, but only or mainly produces ohmic losses in the form of waste heat. From an electrical point of view, these types of machine currents are reactive currents.
  • the switching and forward losses of the inverter switching elements caused by the generation of this alternating current in the process heat the cooling water of a cooling circuit.
  • the inverter and traction battery are thermally coupled to the cooling circuit and hydraulically connected in series, so that the heated cooling water can flow through the traction battery and heat it.
  • An advantage of the present invention is that due to the heating with reactive current no additional hardware costs for heating the traction battery is obtained. As a result, costs and space can be saved. In addition, the realization of such Fahrbatteriepasung also manufacturing technology is inexpensive. Since the traction battery must be heated at low temperatures in order to achieve full performance, the present invention provides a way to heat the traction battery even at cold start conditions so that they can bring full power as quickly as possible. Thus, it is not necessary to heat the water in the cooling circuit to which the traction battery is coupled by means of a built-in parking heater or by means of a water / water heat exchanger. Therefore, no heating cartridges are needed for such a heat exchanger, which are supplied by the battery or externally. Furthermore, internal heating cells are eliminated for the traction battery.
  • the present invention provides a method of heating a traction battery of a vehicle having an inverter, a refrigeration cycle via which the traction battery and the inverter are thermally coupled, and an electrical machine configured to receive an alternating current from the inverter of the inverter is generated from a direct current received by the traction battery, the method comprising the following step:
  • the vehicle may be an electrically powered vehicle, such as a land, air or water vehicle. For example, it may be a passenger car or a truck.
  • a traction battery provides a drive power for such an electrically powered vehicle.
  • the traction battery may be an electrochemical energy store in the form of a secondary cell or a rechargeable battery, in particular a lithium cell.
  • the traction battery is configured to provide a battery current that is DC.
  • the inverter is configured to receive the direct current from the traction battery.
  • the inverter is an electrical device that is designed to convert a direct current, here the battery current, into an alternating current.
  • a coolant in the refrigeration cycle can absorb the waste heat generated during AC conversion from the inverter and deliver it to the traction battery and heat it.
  • the alternating current converted from the battery current by means of the inverter can be a three-phase alternating current or three-phase current.
  • the alternating current may comprise a reactive current component and a reactive current component.
  • the active current component of the alternating current is suitable for supplying an electrical machine with electrical drive power.
  • the electric machine may be an electric motor.
  • the reactive current component is not converted by the electric machine into mechanical power but into heat output. Therefore, the reactive current component is kept as low as possible during normal operation of the electric machine.
  • the reactive current portion of the alternating current is increased beyond a reasonable amount required for normal operation of the electric machine in order to generate increased heat loss.
  • the heat loss caused by the reactive current component accumulates both in the inverter and in the electrical machine.
  • the required special phase position of the alternating current can be effected at standstill of the electric machine, for example by applying a fixed Resolverwinkelmusters.
  • the phase position of the alternating current can be controlled, for example by suitable control measures, so that the desired effect of an increased proportion of reactive current is established.
  • the reactive current portion of the alternating current may be adjusted depending on a temperature of the traveling battery.
  • the driving battery has an optimum operating temperature range within which a power output of the driving battery is maximum. If a temperature of the traction battery is currently below the optimum operating temperature range, the reactive current component can be increased. The increased proportion of reactive current serves to heat the traction battery to a temperature which lies within the optimum operating temperature range. The increase in temperature is achieved by heat dissipation of the inverter via the cooling circuit to the traction battery.
  • the reactive current component can be set variably. This embodiment of the present invention offers the advantage of inexpensive and efficient heating of the traction battery.
  • a step of adjusting an active current portion of the alternating current may be provided to provide mechanical drive power via the electric machine.
  • the effective current component can be converted by the electric machine into mechanical drive power. If the traction battery is to be heated so that its temperature reaches the optimum operating temperature range, then the active-current component can be reduced in favor of an increased reactive-current component.
  • This embodiment of the present invention offers the advantage that damage to the traction battery can be avoided by too much power consumption at too low a temperature. If the traction battery is then heated to an optimum operating temperature, the maximum mechanical drive power is available.
  • the active current portion of the alternating current may be set to zero or almost zero regardless of a requested mechanical drive power when a temperature of the traction battery is below a predetermined temperature of the traction battery.
  • a predetermined temperature may represent a limit below which as little power should be taken to protect the battery.
  • the output of active power by the inverter can be limited. The limitation of the output of the active power can go so far that of the electrical machine can be provided due to the limitation of less mechanical power than is required to drive the vehicle. Instead, more reactive power can be provided by the inverter.
  • This embodiment of the present invention offers the advantage of very efficient heat generation in order to bring the traction battery as quickly as possible in the range of optimum operating temperatures, even at low temperature.
  • a ratio between the reactive current component and a reactive current component of the alternating current may be variably set depending on a temperature of the traveling battery. The closer the current temperature of the traction battery is to a desired optimum operating temperature, the higher the effective current component can be set.
  • This further embodiment of the present invention also offers the advantage that a heat output for heating the traction battery can be adapted as needed to a respective present temperature. It is therefore a mixed operation of the electric machine possible in which, for example, a part of the alternating current is used for torque formation and the other part for pure heating.
  • a variable division of the alternating current in torque-generating and heating power, ie active and reactive current is possible.
  • the electric machine is also thermally coupled to the refrigeration cycle.
  • the step of adjusting the reactive current portion of the alternating current can be adjusted to generate in the electric machine further heat loss to further heating the traction battery via the cooling circuit.
  • the resistive losses of the electric machine discharged into the cooling circuit can also be used to heat the driving battery.
  • This embodiment of the present invention offers the advantage of maximum heat generation for heating the traction battery.
  • even caused by the active component of heat loss heat of the electric machine is used to heat the driving battery.
  • the reactive current provided by the inverter will be fully utilized for heating the traction battery.
  • a step of receiving a signal may be provided, based on which a temperature of the traction battery can be deduced.
  • the signal may be, for example, an output signal of a temperature sensor.
  • the signal may indicate an ambient temperature or a temperature of the traction battery.
  • the signal can also indicate a different state of the drive battery, from which the temperature of the color battery can be determined.
  • This embodiment of the present invention has the advantage that the temperature of the battery can be reliably determined and thereby also a control option is provided to check whether the optimum operating temperature range of the traction battery is maintained during operation.
  • the present invention further provides an apparatus for heating a traction battery of a vehicle having an inverter, a refrigeration cycle via which the traction battery and the inverter are thermally coupled, and an electrical machine configured to receive an alternating current from the inverter by means of the inverter is generated from a direct current received from the traction battery, the device comprising: means for adjusting a reactive current portion of the alternating current to generate loss of heat in the inverter for heating the traction battery via the cooling circuit.
  • the device for heating a traction battery has devices which are designed to advantageously carry out a method according to the invention.
  • the means for adjusting may be configured to adjust the reactive current portion of the alternating current to generate additional heat loss in the electric machine for further heating the traction battery via the refrigeration cycle.
  • the present invention further provides a drive system for a vehicle, the drive system having the following features: a traction battery for providing a direct current; an inverter for converting the direct current into an alternating current; an electric machine for converting the alternating current into a mechanical drive power; a cooling circuit to which the traction battery, the inverter and / or the electric machine are coupled; and an inventive device for heating a traction battery.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a vehicle with a device according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of a drive system according to a
  • FIG. 3 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a vehicle 100 with a device 1 10 for heating a traction battery, according to an embodiment of the present invention.
  • the device 1 10 an adjuster direction 1 1 5, a traction battery 1 20, an inverter 1 30 and an electric machine 1 40 arranged.
  • the device 1 1 0 has the adjusting device 1 1 5.
  • the inverter 1 30 is connected to the device 1 1 0, the driving battery 1 20 and the electric machine 1 40 via electrical lines. As described below with reference to FIG. 2, the traction battery 1 20 and the inverter 1 30, and optionally also the electric machine 1 40, are thermally coupled via a cooling circuit.
  • the electric machine 1 40 receives from the inverter 1 30 an alternating current, which is generated by means of the inverter 1 30 from a received from the driving battery 1 20 direct current.
  • the adjusting device 1 1 5 is adapted to adjust a reactive current portion of the alternating current to generate in the inverter 1 30, and optionally also in the electric machine 1 40, increased heat loss for heating the traction battery 1 20 via the cooling circuit 250.
  • the device 1 1 5 may be coupled to a temperature sensor 1 1 7, which is arranged at or in the vicinity of the traction battery 1 20 to detect a temperature of the traction battery.
  • the adjusting device can therefore be designed to adjust the reactive current component depending on the temperature of the driving battery 1 20.
  • the traction battery 1 20, the inverter 1 30, the electric machine 1 40, the cooling circuit, not shown in Fig. 1 and the device 1 1 0 with the device 1 1 5 form a drive system of the vehicle 1 00.
  • the electric machine. 1 40 be coupled to a transmission or a drive axle of the vehicle 1 00.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a drive system 200 according to an embodiment of the present invention. Shown are a traction battery 1 20, an inverter 1 30 and an electric machine 1 40.
  • the inverter 1 30 is connected to the traction battery 1 20 and to the electric machine 1 40 via electrical lines.
  • the traction battery 1 20, the inverter 1 30 and the electric machine 140 are thermally coupled to the cooling circuit 250.
  • the pump 260 is associated with the cooling circuit 250 for circulating coolant in the cooling circuit 250.
  • the traction battery 1 20 receives a heating power ( ⁇ ⁇ ) 220 and gives a Battery power (Pbatt) 225 from.
  • the inverter 1 30 receives the battery power (Pbatt) 225 and outputs inverter heat loss (PV_WR) 230 and AC power (P ac ) 235.
  • the electric machine 1 40 receives the AC power (P ac ) 235 and outputs mechanical drive power (Pmech) 245 and engine heat loss (Pv masch) 240.
  • the cooling circuit 250 is configured to receive the inverter loss heat (PV_WR) 230 and the engine waste heat (Pv masch) 240 and output the heating power ( ⁇ ⁇ ) 220.
  • a coolant is circulated in the cooling circuit 250 by means of the pump 260, wherein in the flow direction of the coolant, the inverter 1 30 behind the traction battery 1 20 and the electric machine 1 40 behind the inverter 1 30 is arranged.
  • the traction battery 1 20, the inverter 1 30, the electric machine 1 40 and the pump 260 cyclically flows through the coolant.
  • the driving battery 1 20 is electrically connected to the inverter 1 30 via two connecting lines.
  • the inverter 1 30 has for this purpose two terminals U e i + and U e f. Via the connecting lines, a direct current and thus the battery power (Pbatt) 225 are transmitted from the traction battery 1 20 to the inverter 1 30.
  • the inverter 1 30 is designed to convert the received direct current into alternating current.
  • the alternating current is output as three-phase alternating current with the phases U, V, W from the inverter 1 30 to the electric machine 1 40.
  • the inverter loss heat (PV_WR) 230 When converting the direct current into alternating current, the inverter loss heat (PV_WR) 230, ie power loss, which is output by the inverter 1 30 to the coolant of the cooling circuit 250.
  • the alternating current power (P ac ) 235 is transmitted to the electric machine 1 40 via the alternating current.
  • the inverter loss heat (PV_WR) 230 results as the difference between the battery current power (Pbatt) 225 and the AC power (P ac ) 235.
  • the electric machine 140 is connected to the inverter 130 and receives the AC power (P ac ) 235 from the inverter 130, that is, the three-phase alternating current having the three phases U, V, W.
  • the electric machine 140 sets an active part of the AC power (P ac ) 235 in the mechanical drive power (Pmech) 245 um, whereby power loss in the form of machine heat loss (Pv masch) 240 is formed.
  • a reactive part of the AC power (P ac ) 235 is not converted into mechanical drive power but only in power loss in the form of engine heat loss (Pv masch) 240.
  • a ratio between the reactive component and the active component of the AC power (P ac ) can be set.
  • the engine heat loss (Pv masch) 240 is absorbed by the coolant of the refrigeration cycle 250.
  • the following equation applies to the engine heat loss (Pv masch) 240:
  • the engine heat loss (Pv masch) 240 results here as the difference between the AC power (P ac ) 235 and the mechanical drive power
  • the refrigeration cycle 250 thus absorbs the inverter loss heat (PV_WR) 230 and the engine waste heat (Pv masch) 240 and may deliver them as the heating power (PHeiz) 220 to the traveling battery 120 to be heated.
  • the traveling battery 120 receives the heating power (PHeiz) 220 and is heated.
  • the heating power (P He iz) 220 the following equations apply:
  • the heat output (PHeiz) 220 results as the sum of the inverter loss heat (PV_WR) 230 and the engine heat loss (Pv masch) 240.
  • the heating power ( ⁇ ⁇ ) 220 also corresponds to the difference between the battery power (Pbatt) 225 and the mechanical drive power (Pmech) 245.
  • the mechanical drive power (Pmech) 245 is approximately zero
  • the Expression be simplified so far that the heating power (Phieiz) 220 is approximately equal to the battery power (Pbatt) 225.
  • the available battery power (Pbatt) 225 can be almost completely converted into heating power ( ⁇ ⁇ ) 220 for heating the driving battery 1 20. This can be achieved that the active component of the AC power (P AC) is reduced and the reactive component of the AC power (P AC) is increased.
  • FIG. 3 shows a flow chart of a method 300 for heating a drive battery of a vehicle, according to an embodiment of the present invention.
  • the method is advantageously carried out in a vehicle having an inverter, a cooling circuit, via which the traction battery and the inverter are thermally coupled, and an electric machine.
  • the electrical machine receives an alternating current from the inverter, which is generated by means of the inverter from a direct current received by the traction battery.
  • the method 300 includes an optional step 31 0 of receiving a signal, based on which a temperature of the traction battery can be derived.
  • the method 300 includes a step 320 of adjusting a reactive current portion of the alternating current to generate dissipated heat in the inverter for heating the traction battery via the refrigeration cycle without causing the electric machine to drive.
  • the method 300 also includes a further or alternative step of adjusting 330 an active current portion of the alternating current to provide a requested mechanical drive power via the electric machine.
  • the reactive current portion of the alternating current may be set depending on a temperature of the traveling battery. If a temperature of the traction battery is below a predetermined temperature of the traction battery, in the setting step 330, the effective current portion of the alternating current can be set to zero or almost zero, irrespective of the requested mechanical drive power. be presented. Thus, a ratio between the reactive current portion and an active current portion of the alternating current can be variably set depending on the temperature of the traveling battery. If the electric machine is also thermally coupled to the cooling circuit, further heat loss can be generated by the step 320 of setting in the electric machine for further heating of the traction battery via the cooling circuit.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Erwärmen einer Fahrbatterie (120) eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Das Fahrzeug umfasst einen Wechselrichter (130), einen Kühlkreislauf (250), über den die Fahrbatterie (120) und der Wechselrichter (130) thermisch gekoppelt sind, und eine elektrische Maschine (140). Die elektrische Maschine (140) empfängt von dem Wechselrichter (130) einen Wechselstrom, der mittels des Wechselrichters (130) aus einem von der Fahrbatterie (120) empfangenen Gleichstrom erzeugt wird. Das Verfahren weist einen Schritt des Einstellens eines Blindstromanteils des Wechselstroms auf, um in dem Wechselrichter (130) Verlustwärme zum Erwärmen der Fahrbatterie (120) über den Kühlkreislauf (250) zu erzeugen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen einer Fahrbatterie eines Fahrzeugs
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erwärmen einer Fahrbatterie eines Fahrzeugs, eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Fahrbatterie eines Fahrzeugs sowie auf ein Antriebssystem für ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung.
Bei tiefen Temperaturen kann einer Batterie, beispielsweise einer Lithium- Batterie für eine Anwendung zur Lieferung von Antriebsleistung im PKW-Bereich, nur eine sehr geringe Leistung entnommen werden. Beim Entnehmen der bei tiefen Temperaturen entnehmbaren Leistung treten Eigenverluste auf, die jedoch nicht ausreichen, um die Batterie auf eine geeignete Betriebstemperatur zu erwärmen. Bisher wird eine Fahrbatterie in einem Fahrzeug durch verschiedene Maßnahmen auf Betriebstemperatur gebracht. Diese Maßnahmen bedingen jedoch grundsätzlich einen zusätzlichen Aufwand, beispielsweise im Hinblick auf zusätzliche Hardware.
Die DE 40 27 149 A1 offenbart eine elektronische Batterieheizung, die in einem Gehäuse eingebaut und an der Batterie mit einer doppelseitigen Klebefolie angebracht ist.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Erwärmen einer Fahrbatterie eines Fahrzeugs, eine verbesserte Vorrichtung zum Erwärmen einer Fahrbatterie eines Fahrzeugs und ein verbessertes Antriebssystem für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Einsatz von Blindstrom zur Kühlmittelheizung. Das erhitzte Kühlwasser wird wiederum zum Erwärmen der Fahrbatterie eingesetzt. Der Grundgedanke besteht darin, mit für einen normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs vorhandener Hardware sämtliche oder den überwiegenden Teil einer der kalten Batterie entnehmbaren Leistung in Wärme umzusetzen. Die vorhandene Hardware besteht dabei neben der Fahrbatterie aus einem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine. Gemäß einer Ausführungsform wird die elektrische Maschine über den Wechselrichter mit einem Wechselstrom gespeist, der wenig oder kein Drehmoment in der Maschine bewirkt, sondern nur oder hauptsächlich ohmsche Verluste in Form von Abwärme produziert. Elektrisch gesehen handelt es sich bei dieser Art von Maschinenströmen um Blindströme. Die bei der Erzeugung dieses Wechselstromes verursachten Schalt- und Durchlassverluste der Wechselrichterschaltelemente erhitzen dabei das Kühlwasser eines Kühlkreislaufs. Der Wechselrichter und die Fahrbatterie sind mit dem Kühlkreislauf thermisch gekoppelt und hydraulisch in Reihe geschaltet, sodass das erhitzte Kühlwasser die Fahrbatterie durchströmen und diese erwärmen kann.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Heizung mit Blindstrom kein zusätzlicher Hardwareaufwand für das Erwärmen der Fahrbatterie anfällt. Dadurch können Kosten und Bauraum eingespart werden. Zudem ist die Realisierung einer solchen Fahrbatterieheizung auch fertigungstechnisch unaufwändig. Da die Fahrbatterie bei niedrigen Temperaturen erwärmt werden muss, um volle Leistungsfähigkeit zu erreichen, bietet die vorliegende Erfindung eine Möglichkeit, auch bei Kaltstartbedingungen die Fahrbatterie so zu erwärmen, dass sie möglichst schnell volle Leistung bringen kann. Somit ist es nicht nötig, das Wasser im Kühlkreislauf, mit dem die Fahrbatterie gekoppelt ist, mittels einer im PKW verbaubaren Standheizung oder mittels eines Wasser/Wasser-Wärmetauschers zu erhitzen. Daher werden auch keine Heizpatronen für einen solchen Wärmetauscher benötigt, die von der Batterie oder extern versorgt werden. Ferner entfallen für die Fahrbatterie interne Heizzellen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Erwärmen einer Fahrbatterie eines Fahrzeugs mit einem Wechselrichter, einem Kühlkreislauf, über den die Fahrbatterie und der Wechselrichter thermisch gekoppelt sind, und einer elektrischen Maschine, die ausgebildet ist, um von dem Wechselrichter einen Wechselstrom zu empfangen, der mittels des Wechselrichters aus einem von der Fahrbatterie empfangenen Gleichstrom erzeugt ist, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist:
Einstellen eines Blindstromanteils des Wechselstroms, um in dem Wechselrichter Verlustwärme zum Erwärmen der Fahrbatterie über den Kühlkreislauf zu erzeugen. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug handeln, beispielsweise ein Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug. Beispielsweise kann es sich um einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen handeln. Eine Fahrbatterie stellt eine Antriebsleistung für ein solches elektrisch angetriebenes Fahrzeug bereit. Dabei kann die Fahrbatterie ein elektrochemischer Energiespeicher in Form einer Sekundärzelle bzw. eines Akkumulators, insbesondere einer Lithium-Zelle, sein. Die Fahrbatterie ist ausgebildet, um einen Batteriestrom bereitzustellen, bei dem es sich um Gleichstrom handelt. Der Wechselrichter ist ausgebildet, um den Gleichstrom von der Fahrbatterie zu empfangen. Der Wechselrichter ist ein elektrisches Gerät, das ausgebildet ist, um einen Gleichstrom, hier den Batteriestrom, in einen Wechselstrom zu wandeln. Bei dem Wandlungsvorgang treten in Schaltelementen des Wechselrichters Verluste auf, die zu einer Erwärmung in Form von Wärme führen. Ein Kühlmittel in dem Kühlkreislauf kann die bei der Wechselstromwandlung entstehende Verlustwärme von dem Wechselrichter aufnehmen und an die Fahrbatterie abgeben und diese erwärmen. Bei dem mittels des Wechselrichters aus dem Batteriestrom umgerichteten Wechselstrom kann es sich um einen Dreiphasenwechselstrom bzw. Drehstrom handeln. Der Wechselstrom kann einen Wirkstromanteil und einen Blindstromanteil umfassen. Der Wirkstromanteil des Wechselstroms ist geeignet, um eine elektrische Maschine mit elektrischer Antriebsleistung zu versorgen. Die elektrische Maschine kann ein Elektromotor sein. Der Blindstromanteil wird von der elektrischen Maschine nicht in mechanische Leistung sondern in Wärmeleistung umgesetzt. Daher wird der Blindstromanteil im Normalbetrieb der elektrischen Maschine möglichst gering gehalten. Erfindungsgemäß wird der Blindstromanteil des Wechselstroms über ein zum Normalbetrieb der elektrischen Maschine erforderliches sinnvolles Maß heraus erhöht, um vermehrt Verlustwärme zu erzeugen. Die durch den Blindstromanteil hervorgerufene Verlustwärme fällt dabei sowohl in dem Wechselrichter als auch in der elektrischen Maschine an. Die benötigte spezielle Phasenlage des Wechselstromes kann bei Stillstand der elektrischen Maschine beispielsweise durch Anlegen eines festen Resolverwinkelmusters bewirkt werden. Bei drehender Maschine kann zum Beispiel durch geeignete steuerungstechnische Maßnahmen die Phasenlage des Wechselstromes so gesteuert werden, dass sich der gewünschte Effekt eines erhöhten Blindstromanteils einstellt. Dabei kann im Schritt des Einstellens eines Blindstromanteils des Wechselstroms, der Blindstromanteil des Wechselstroms abhängig von einer Temperatur der Fahrbatterie eingestellt werden. Die Fahrbatterie weist einen optimalen Betriebstemperaturbereich auf, innerhalb dessen eine Leistungsabgabe der Fahrbatterie maximal ist. Liegt eine Temperatur der Fahrbatterie aktuell unter dem optimalen Betriebstemperaturbereich kann der Blindstromanteil erhöht werden. Der erhöhte Blindstromanteil dient einer Erwärmung der Fahrbatterie auf eine Temperatur, die innerhalb des optimalen Betriebstemperaturbereichs liegt. Die Erhöhung der Temperatur erfolgt durch eine Wärmeabgabe des Wechselrichters über den Kühlkreislauf an die Fahrbatterie. Der Blindstromanteil kann hierbei variabel eingestellt werden. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer unaufwändigen und effizienten Erwärmung der Fahrbatterie.
Auch kann ein Schritt des Einstellens eines Wirkstromanteils des Wechselstroms vorgesehen sein, um über die elektrische Maschine eine mechanische Antriebsleistung bereitzustellen. Der Wirkstromanteil kann von der elektrischen Maschine in mechanische Antriebsleistung umgesetzt werden. Soll die Fahrbatterie erwärmt werden, damit ihre Temperatur in den optimalen Betriebstemperaturbereich kommt, so kann der Wirkstromanteils zu Gunsten eines erhöhten Blindstromanteils gesenkt werden. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Beschädigung der Fahrbatterie durch zu viel Leistungsentnahme bei zu niedriger Temperatur vermieden werden kann. Ist die Fahrbatterie dann auf eine optimale Betriebstemperatur erwärmt, steht die maximale mechanische Antriebsleistung zur Verfügung.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Einstellens des Wirkstromanteils des Wechselstroms, der Wirkstromanteil des Wechselstroms unabhängig von einer angeforderten mechanischen Antriebsleistung auf Null oder beinahe Null eingestellt werden, wenn eine Temperatur der Fahrbatterie unter einer vorgegebenen Temperatur der Fahrbatterie liegt. Eine solche vorgegebene Temperatur kann einen Grenzwert repräsentieren, unterhalb dessen zum Schutz der Batterie möglichst wenig Leistung entnommen werden sollte. Liegt die Temperatur der Batterie unter der vorgegebenen Temperatur, so kann die Abgabe von Wirkleistung durch den Wechselrichter beschränkt werden. Die Beschränkung der Abgabe der Wirkleistung kann so weit gehen, dass von der elektrischen Maschine aufgrund der Beschränkung weniger mechanische Leistung bereitgestellt werden kann, als zum Antrieb des Fahrzeugs angefordert ist. Stattdessen kann von dem Wechselrichter vermehrt Blindstrom bereitgestellt werden. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil sehr wirksamer Wärmeerzeugung, um die Fahrbatterie auch bei niedriger Temperatur möglichst schnell in den Bereich optimaler Betriebstemperaturen zu bringen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Einstellens ein Verhältnis zwischen dem Blindstromanteil und einem Wirkstromanteil des Wechselstroms abhängig von einer Temperatur der Fahrbatterie variabel eingestellt werden. Je näher die aktuelle Temperatur der Fahrbatterie an einer gewünschten optimalen Betriebstemperatur liegt, desto höher kann der Wirkstromanteil eingestellt werden. Diese weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet auch den Vorteil, dass eine Wärmeleistung zum Erwärmen der Fahrbatterie je nach Bedarf an eine jeweils vorliegende Temperatur angepasst werden kann. Es ist daher ein Mischbetrieb der elektrischen Maschine möglich, bei dem zum Beispiel ein Teil des Wechselstromes zur Momentenbildung benutzt wird und der andere Teil zur reinen Erhitzung. Somit ist eine variable Einteilung des Wechselstromes in momentenbildenden und heizenden Strom, also Wirk- und Blindstrom möglich.
Gemäß einer Ausführungsform ist die elektrische Maschine ebenfalls thermisch mit dem Kühlkreislauf gekoppelt. Somit kann im Schritt des Einstellens der Blindstromanteil des Wechselstroms eingestellt werden, um in der elektrischen Maschine weitere Verlustwärme zum weiteren Erwärmen der Fahrbatterie über den Kühlkreislauf zu erzeugen. In Fahrzeugen, bei denen sich die elektrische Maschine im selben Kühlkreislauf wie Wechselrichter und Fahrbatterie befindet, können auch die in den Kühlkreislauf abgeführten ohmschen Verluste der elektrischen Maschine zum Heizen der Fahrbatterie benutzt werden. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil maximaler Wärmeerzeugung zum Erwärmen der Fahrbatterie. Hierbei dient sogar die durch den Wirkstromanteil bewirkte Verlustwärme der elektrischen Maschine der Erwärmung der Fahrbatterie. Somit wird der von dem Wechselrichter bereitgestellte Blindstrom vollständig zum Erwärmen der Fahrbatterie genutzt werden. Auch kann ein Schritt des Empfangens eines Signals vorgesehen sein, anhand dessen eine Temperatur der Fahrbatterie herleitbar ist. Bei dem Signal kann es sich beispielsweise um ein Ausgangssignal eines Temperatursensors handeln. Das Signal kann eine Umgebungstemperatur oder eine Temperatur der Fahrbatterie angeben. Das Signal kann aber auch einen sonstigen Zustand der Fahrbatterie angeben, aus dem die Temperatur der Farbbatterie bestimmbar ist. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Temperatur der Batterie zuverlässig bestimmt werden kann und dadurch auch eine Kontrollmöglichkeit gegeben ist, um zu Kontrollieren, ob der optimale Betriebstemperaturbereich der Fahrbatterie während des Betriebs eingehalten wird.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Fahrbatterie eines Fahrzeugs mit einem Wechselrichter, einem Kühlkreislauf, über den die Fahrbatterie und der Wechselrichter thermisch gekoppelt sind, und einer elektrischen Maschine, die ausgebildet ist, um von dem Wechselrichter einen Wechselstrom zu empfangen, der mittels des Wechselrichters aus einem von der Fahrbatterie empfangenen Gleichstrom erzeugt ist, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Einstellen eines Blindstromanteils des Wechselstroms, um in dem Wechselrichter Verlustwärme zum Erwärmen der Fahrbatterie über den Kühlkreislauf zu erzeugen.
Die Vorrichtung zum Erwärmen einer Fahrbatterie weist Einrichtungen auf, die ausgebildet sind, um ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft auszuführen.
Gemäß einer Ausführungsform, wobei die elektrische Maschine ebenfalls thermisch mit dem Kühlkreislauf gekoppelt ist, kann die Einrichtung zum Einstellen ausgebildet sein, um den Blindstromanteil des Wechselstroms einzustellen, um in der elektrischen Maschine weitere Verlustwärme zum weiteren Erwärmen der Fahrbatterie über den Kühlkreislauf zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, wobei das Antriebssystem folgende Merkmale aufweist: eine Fahrbatterie zum Bereitstellen eines Gleichstroms; einen Wechselrichter zum Wandeln des Gleichstroms in einen Wechselstrom; eine elektrische Maschine zum Wandeln des Wechselstroms in eine mechanische Antriebsleistung; einen Kühlkreislauf, mit dem die Fahrbatterie, der Wechselrichter und/oder die elektrische Maschine gekoppelt sind; und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erwärmen einer Fahrbatterie.
In Verbindung mit dem vorstehenden Antriebssystem kann ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft ausgeführt werden.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 1 10 zum Erwärmen einer Fahrbatterie, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Fahrzeug 100, ist die Vorrichtung 1 10, eine Einstellein- richtung 1 1 5, eine Fahrbatterie 1 20, ein Wechselrichter 1 30 und eine elektrische Maschine 1 40 angeordnet. Die Vorrichtung 1 1 0 weist die Einsteileinrichtung 1 1 5.
Der Wechselrichter 1 30 ist mit der Vorrichtung 1 1 0, der Fahrbatterie 1 20 und der elektrischen Maschine 1 40 über elektrische Leitungen verbunden. Wie nachfolgend anhand von Fig. 2 beschrieben, sind die Fahrbatterie 1 20 und der Wechselrichter 1 30, und optional auch die elektrische Maschine 1 40, thermisch über einen Kühlkreislauf gekoppelt. Die elektrische Maschine 1 40 empfängt von dem Wechselrichter 1 30 einen Wechselstrom, der mittels des Wechselrichters 1 30 aus einem von der Fahrbatterie 1 20 empfangenen Gleichstrom erzeugt wird.
Die Einsteileinrichtung 1 1 5 ist ausgebildet, um einen Blindstromanteil des Wechselstroms einzustellen, um in dem Wechselrichter 1 30, und optional auch in der elektrischen Maschine 1 40, vermehrt Verlustwärme zum Erwärmen der Fahrbatterie 1 20 über den Kühlkreislauf 250 zu erzeugen. Dazu kann die Einrichtung 1 1 5 mit einem Temperaturfühler 1 1 7 gekoppelt sein, der an oder in der Nähe der Fahrbatterie 1 20 angeordnet ist, um eine Temperatur der Fahrbatterie zu erfassen. Die Einsteileinrichtung kann demnach ausgebildet sein, um den Blindstromanteil abhängig von der Temperatur der Fahrbatterie 1 20 einzustellen.
Die Fahrbatterie 1 20, der Wechselrichter 1 30, die elektrische Maschine 1 40, der in Fig. 1 nicht gezeigte Kühlkreislauf sowie die Vorrichtung 1 1 0 mit der Einrichtung 1 1 5 bilden ein Antriebssystem des Fahrzeugs 1 00. Dazu kann die elektrische Maschine 1 40 mit einem Getriebe oder einer Antriebsachse des Fahrzeugs 1 00 gekoppelt sein.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebssystems 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind eine Fahrbatterie 1 20, ein Wechselrichter 1 30 und eine elektrische Maschine 1 40. Der Wechselrichter 1 30 ist mit der Fahrbatterie 1 20 sowie mit der elektrischen Maschine 1 40 über elektrische Leitungen verbunden. Die Fahrbatterie 1 20, der Wechselrichter 1 30 und die elektrische Maschine 140 sind mit dem Kühlkreislauf 250 thermisch gekoppelt. Die Pumpe 260 ist den Kühlkreislauf 250 zur Umwälzung von Kühlmittel in dem Kühlkreislauf 250 zugeordnet. Die Fahrbatterie 1 20 nimmt eine Heizleistung (ΡΗΘΙΖ) 220 auf und gibt eine Batteriestromleistung (Pbatt) 225 ab. Der Wechselrichter 1 30 nimmt die Batteriestromleistung (Pbatt) 225 auf und gibt Wechselrichterverlustwärme (PV_WR) 230 und eine Wechselstromleistung (Pac) 235 ab. Die elektrischen Maschine 1 40 nimmt die Wechselstromleistung (Pac) 235 auf und gibt mechanische Antriebsleistung (Pmech) 245 und Ma- schinenverlustwärme (Pv masch) 240 ab. Der Kühlkreislauf 250 ist ausgebildet, um die Wechselrichterverlustwärme (PV_WR) 230 und die Maschinenverlustwärme (Pv masch) 240 aufzunehmen und die Heizleistung (ΡΗΘΙΖ) 220 abzugeben.
Ein Kühlmittel wird in dem Kühlkreislauf 250 mittels der Pumpe 260 umgewälzt, wobei in Strömungsrichtung des Kühlmittels der Wechselrichter 1 30 hinter der Fahrbatterie 1 20 und die elektrische Maschine 1 40 hinter dem Wechselrichter 1 30 angeordnet ist. Somit werden nacheinander die Fahrbatterie 1 20, der Wechselrichter 1 30, die elektrische Maschine 1 40 und die Pumpe 260 zyklisch von dem Kühlmittel durchströmt.
Die Fahrbatterie 1 20 ist mit dem Wechselrichter 1 30 über zwei Verbindungsleitungen elektrisch verbunden. Der Wechselrichter 1 30 weist dazu zwei Anschlüssen Uei+ und Uef auf. Über die Verbindungsleitungen werden ein Gleichstrom und damit die Batteriestromleistung (Pbatt) 225 von der Fahrbatterie 1 20 an den Wechselrichter 1 30 übertragen. Der Wechselrichter 1 30 ist ausgebildet, um den empfangenen Gleichstrom in Wechselstrom zu wandeln. Der Wechselstrom wird als Dreiphasenwechselstroms mit den Phasen U, V, W von dem Wechselrichter 1 30 an die elektrische Maschine 1 40 ausgegeben. Beim Wandeln des Gleichstroms in Wechselstrom entsteht die Wechselrichterverlustwärme (PV_WR) 230, d. h. Verlustleistung, die von dem Wechselrichter 1 30 an das Kühlmittel des Kühlkreislaufs 250 abgegeben wird. Über den Wechselstrom wird die Wechselstromleistung (Pac) 235 an die elektrische Maschine 1 40 übertragen. Für die Wechselrichterverlustwärme (PV_WR) 230 gilt folgende Gleichung:
Pv_WR = Pbatt " Pac
Somit ergibt sich die Wechselrichterverlustwärme (PV_WR) 230 als die Differenz zwischen der Batteriestromleistung (Pbatt) 225 und der Wechselstromleistung (Pac) 235. Die elektrische Maschine 140 ist mit dem Wechselrichter 130 verbunden und empfängt von dem Wechselrichter 130 die Wechselstromleistung (Pac) 235, d. h. den Dreiphasenwechselstrom mit den drei Phasen U, V, W. Die elektrische Maschine 140 setzt einen Wirkanteil der Wechselstromleistung (Pac) 235 in die mechanische Antriebsleistung (Pmech) 245 um, wobei Verlustleistung in Form der Maschinenverlustwärme (Pv masch) 240 entsteht. Ein Blindanteil der Wechselstromleistung (Pac) 235 wird nicht in mechanische Antriebsleistung sondern ausschließlich in Verlustleistung in Form der Maschinenverlustwärme (Pv masch) 240 umgesetzt. Mittels einer geeigneten Einsteileinrichtung kann ein Verhältnis zwischen dem Blindanteil und dem Wirkanteil der Wechselstromleistung (Pac) eingestellt werden.
Die Maschinenverlustwärme (Pv masch) 240 wird von dem Kühlmittel des Kühlkreislaufs 250 aufgenommen. Hierbei gilt für die Maschinenverlustwärme (Pv masch) 240 folgende Gleichung:
Pv_masch = Pac " Pmech
Die Maschinenverlustwärme (Pv masch) 240 ergibt sich hierbei als die Differenz zwischen der Wechselstromleistung (Pac) 235 und der mechanischen Antriebsleistung
(Pmech) 245.
Der Kühlkreislauf 250 nimmt folglich die Wechselrichterverlustwärme (PV_WR) 230 sowie die Maschinenverlustwärme (Pv masch) 240 auf und kann diese als die Heizleistung (PHeiz) 220 an die zu erwärmende Fahrbatterie 120 abgegeben. Somit nimmt die Fahrbatterie 120 die Heizleistung (PHeiz) 220 auf und wird erwärmt. Für die Heizleistung (PHeiz) 220 gelten dabei folgende Gleichungen:
PHeiz = Pv_WR + Pv_masch = Pbatt " Pmech PHeiz s Pbatt für Pmech s 0
Dabei ergibt sich die Heizleistung (PHeiz) 220 als die Summe aus der Wechselrichterverlustwärme (PV_WR) 230 sowie der Maschinenverlustwärme (Pv masch) 240. Ab- gesehen von weiteren Verlusten entspricht die Heizleistung (ΡΗΘΙΖ) 220 hierbei auch der Differenz zwischen der Batteriestromleistung (Pbatt) 225 und der mechanischen Antriebsleistung (Pmech) 245. Für den Fall, dass die mechanische Antriebsleistung (Pmech) 245 ungefähr Null beträgt, kann der Ausdruck soweit vereinfacht werden, dass die Heizleistung (Phieiz) 220 ungefähr gleich der Batteriestromleistung (Pbatt) 225 ist. In diesem Fall kann die zur Verfügung stehende Batteriestromleistung (Pbatt) 225 nahezu vollständig in Heizleistung (ΡΗΘΙΖ) 220 zum Erwärmen der Fahrbatterie 1 20 umgesetzt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Wirkanteil der Wechselstromleistung (Pac) reduziert und der Blindanteil der Wechselstromleistung (Pac) erhöht wird.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Erwärmen einer Fahrbatterie eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren wird vorteilhaft in einem Fahrzeug ausgeführt, das einen Wechselrichter, einen Kühlkreislauf, über den die Fahrbatterie und der Wechselrichter thermisch gekoppelt sind, und eine elektrische Maschine aufweist. Dabei empfängt die elektrische Maschine von dem Wechselrichter einen Wechselstrom, der mittels des Wechselrichters aus einem von der Fahrbatterie empfangenen Gleichstrom erzeugt wird.
Das Verfahren 300 umfasst einen optionalen Schritt 31 0 des Empfangens eines Signals, anhand dessen eine Temperatur der Fahrbatterie herleitbar ist. Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 320 des Einstellens eines Blindstromanteils des Wechselstroms, um in dem Wechselrichter Verlustwärme zum Erwärmen der Fahrbatterie über den Kühlkreislauf zu erzeugen, ohne dabei einen Antrieb der elektrischen Maschine zu bewirken. Das Verfahren 300 umfasst auch einen weiteren oder alternativen Schritt des Einstellens 330 eines Wirkstromanteils des Wechselstroms, um über die elektrische Maschine eine angeforderte mechanische Antriebsleistung bereitzustellen.
Dabei kann im Schritt des Einstellens 320 der Blindstromanteil des Wechselstroms abhängig von einer Temperatur der Fahrbatterie eingestellt werden. Liegt eine Temperatur der Fahrbatterie unter einer vorgegebenen Temperatur der Fahrbatterie, kann im Schritt des Einstellens 330 der Wirkstromanteil des Wechselstroms unabhängig von der angeforderten mechanischen Antriebsleistung auf Null oder beinahe Null einge- stellt werden. Somit kann ein Verhältnis zwischen dem Blindstromanteil und einem Wirkstromanteil des Wechselstroms abhängig von der Temperatur der Fahrbatterie variabel eingestellt werden. Ist die elektrische Maschine ebenfalls thermisch mit dem Kühlkreislauf gekoppelt, ist durch den Schritt 320 des Einstellens in der elektrischen Maschine weitere Verlustwärme zum weiteren Erwärmen der Fahrbatterie über den Kühlkreislauf erzeugbar.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Bezuqszeichen Fahrzeug
Vorrichtung zum Erwärmen
Einrichtung zum Einstellen
Temperaturfühler
Fahrbatterie
Wechselrichter
elektrische Maschine Antriebssystem
Heizleistung
Batteriestromleistung
Wechselrichterverlustwärme
Wechselstromleistung
Maschinenverlustwärme
mechanische Antriebsleistung
Kühlkreislauf
Pumpe Verfahren zum Erwärmen einer Fahrbatterie eines Fahrzeugs Schritt des Empfangens
Schritt des Einstellens eines Blindstromanteils
Schritt des Einstellens eines Wirkstromanteils

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren (300) zum Erwärmen einer Fahrbatterie (120) eines Fahrzeugs (100) mit einem Wechselrichter (130), einem Kühlkreislauf (250), über den die Fahrbatterie (120) und der Wechselrichter (130) thermisch gekoppelt sind, und einer elektrischen Maschine (140), die ausgebildet ist, um von dem Wechselrichter (130) einen Wechselstrom zu empfangen, der mittels des Wechselrichters (130) aus einem von der Fahrbatterie (120) empfangenen Gleichstrom erzeugt ist, wobei das Verfahren (300) folgende Schritte aufweist:
Einstellen (320) eines Blindstromanteils des Wechselstroms, um in dem Wechselrichter (130) Verlustwärme zum Erwärmen der Fahrbatterie (120) über den Kühlkreislauf (250) zu erzeugen.
2. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einstellens (320) eines Blindstromanteils des Wechselstroms der Blindstromanteil des Wechselstroms abhängig von einer Temperatur der Fahrbatterie (120) eingestellt wird.
3. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt des Einstellens (330) eines Wirkstromanteils des Wechselstroms, um über die elektrische Maschine (140) eine mechanische Antriebsleistung bereitzustellen.
4. Verfahren (300) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einstellens (330) des Wirkstromanteils des Wechselstroms der Wirkstromanteil des Wechselstroms unabhängig von einer angeforderten mechanischen Antriebsleistung auf Null oder beinahe Null eingestellt wird, wenn eine Temperatur der Fahrbatterie (120) unter einer vorgegebenen Temperatur der Fahrbatterie (120) liegt.
5. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einstellens (320, 330) ein Verhältnis zwischen dem Blindstromanteil und einem Wirkstromanteil des Wechselstroms abhängig von einer Temperatur der Fahrbatterie (120) variabel eingestellt wird.
6. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (140) ebenfalls thermisch mit dem Kühlkreislauf (250) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einstellens (320) eines Blindstromanteils der Blindstromanteil des Wechselstroms eingestellt wird, um in der elektrischen Maschine (140) weitere Verlustwärme zum weiteren Erwärmen der Fahrbatterie (120) über den Kühlkreislauf (250) zu erzeugen.
7. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt des Empfangens (310) eines Signals, anhand dessen eine Temperatur der Fahrbatterie (120) herleitbar ist.
8. Vorrichtung (1 10) zum Erwärmen einer Fahrbatterie (120) eines Fahrzeugs (100) mit einem Wechselrichter (130), einem Kühlkreislauf (250), über den die Fahrbatterie (120) und der Wechselrichter (130) thermisch gekoppelt sind, und einer elektrischen Maschine (140), die ausgebildet ist, um von dem Wechselrichter (130) einen Wechselstrom zu empfangen, der mittels des Wechselrichters (130) aus einem von der Fahrbatterie (120) empfangenen Gleichstrom erzeugt ist, wobei die Vorrichtung (1 10) folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung (1 15) zum Einstellen eines Blindstromanteils des Wechselstroms, um in dem Wechselrichter (130) Verlustwärme zum Erwärmen der Fahrbatterie (120) über den Kühlkreislauf (250) zu erzeugen.
9. Vorrichtung (1 10) gemäß Anspruch 8, wobei die elektrische Maschine (140) ebenfalls thermisch mit dem Kühlkreislauf (250) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1 15) zum Einstellen ausgebildet ist, um den Blindstromanteil des Wechselstroms einzustellen, um in der elektrischen Maschine (140) weitere Verlustwärme zum weiteren Erwärmen der Fahrbatterie (120) über den Kühlkreislauf (250) zu erzeugen.
10. Antriebssystem (200) für ein Fahrzeug (100), wobei das Antriebssystem folgende Merkmale aufweist: eine Fahrbatterie (120) zum Bereitstellen eines Gleichstroms; einen Wechselrichter (130) zum Wandeln des Gleichstroms in einen Wechselstrom; eine elektrische Maschine (140) zum Wandeln des Wechselstroms in eine mechanische Antriebsleistung; einen Kühlkreislauf (250), mit dem die Fahrbatterie (120), der Wechselrichter (130) und/oder die elektrische Maschine (140) gekoppelt sind; und eine Vorrichtung (1 10) gemäß einem der Ansprüche 8 und 9 zum Erwärmen einer Fahrbatterie.
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