WO2023078624A1 - Verfahren zum laden einer traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren fahrzeugs, fahrzeug und ladevorrichtung - Google Patents

Verfahren zum laden einer traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren fahrzeugs, fahrzeug und ladevorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2023078624A1
WO2023078624A1 PCT/EP2022/077705 EP2022077705W WO2023078624A1 WO 2023078624 A1 WO2023078624 A1 WO 2023078624A1 EP 2022077705 W EP2022077705 W EP 2022077705W WO 2023078624 A1 WO2023078624 A1 WO 2023078624A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
charging
vehicle
traction battery
charging mode
mode
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/077705
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Boris Zuev
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft filed Critical Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority to CN202280071090.6A priority Critical patent/CN118139760A/zh
Publication of WO2023078624A1 publication Critical patent/WO2023078624A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/11—DC charging controlled by the charging station, e.g. mode 4
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/302—Cooling of charging equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/31—Charging columns specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/635—Control systems based on ambient temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/60—Navigation input
    • B60L2240/66—Ambient conditions
    • B60L2240/662—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/50—Control modes by future state prediction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/50—Control modes by future state prediction
    • B60L2260/56—Temperature prediction, e.g. for pre-cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Definitions

  • the invention relates to a method for charging a traction battery of an electrically drivable vehicle, such a vehicle and a charging device corresponding to the vehicle.
  • Electrically drivable vehicles are known from the prior art, which store and provide electrical energy for an electrical drive of these vehicles by means of traction batteries. These traction batteries can be charged, for example, in what is known as an AC charging mode and/or a DC (quick) charging mode.
  • the AC charging mode in which the vehicle is provided with an alternating current for charging the traction battery from an external charging device, requires a corresponding AC/DC converter in the vehicle in order to generate a direct current suitable for charging the traction battery.
  • the DC charging mode in which the vehicle is provided with direct current from an external charging device to charge the traction battery, is i. i.e. R. designed in such a way that a high amount of charge can be introduced into the traction battery within the shortest possible period of time, so that rapid reuse of the vehicle is made possible.
  • the traction battery can be a high-voltage battery, which preferably provides voltages of up to 400 V or voltages of up to 800 V or voltages that differ therefrom.
  • the vehicle can be, for example, a road vehicle such as a car, truck, motorcycle, van, and so on.
  • a signal is received which represents a request to charge the traction battery of the vehicle using a first charging mode, with a power loss, which relates to a charging power provided to the vehicle from outside the vehicle, in the first charging mode is lower than in a second charging mode provided as an alternative for charging the traction battery.
  • the first charging mode is to be understood as a particularly energy-efficient charging mode according to the invention, while the second charging mode is to be understood as a conventional charging mode (e.g. an AC charging mode, a DC fast charging mode) which has a correspondingly lower energy efficiency.
  • the first charging mode according to the invention is intended to ensure in general that the electrical energy provided to the vehicle is used to the greatest possible extent for charging the traction battery, while the lowest possible proportion of the electrical energy provided is used during the first Charging mode 'is converted into heat loss and / or is consumed by consumers of the vehicle, which during the first loading mode' are active.
  • a power loss when charging the vehicle in the first charging mode is advantageously lower by a predefined factor than a power loss when charging the vehicle in the second charging mode.
  • the factor corresponds, for example, to a value greater than 2, preferably a value greater than 5 and particularly preferably greater than 10, without thereby restricting the factor to the aforementioned values.
  • the signal representing the request to charge the vehicle in the first charging mode is generated, for example, by the vehicle itself and/or by a device arranged off the vehicle and/or by a user of the vehicle. Concrete origins of the signal are explained in more detail below in the course of the description of advantageous refinements of the present invention.
  • the signal is preferably received by an evaluation unit of the vehicle, which is set up to carry out the method steps according to the invention, for example on the basis of a computer program.
  • the evaluation unit can be part of an existing component of the vehicle (e.g.
  • a battery management system of the traction battery and/or a charging control unit of the vehicle or an independent component of the vehicle.
  • Suitable boundary conditions include, for example, a future downtime of the vehicle that is likely to be available in order to ensure that a longer charging time that may be required in the first charging mode can be maintained.
  • numerous other boundary conditions come into consideration, which are also described in more detail in the course of the description of advantageous refinements of the present invention.
  • the traction battery is charged in the first charging mode if the predefined boundary conditions are met, and otherwise the traction battery is charged in the second charging mode, with the charging power provided in the first charging mode and in the second charging mode being provided via a first electrical line in each case .
  • the first electrical line is advantageously a component of a charging cable which is suitable for connecting the vehicle to an external charging device (e.g. a charging station, a "wall box", etc.).
  • a change from the first charging mode to the second charging mode or from the second charging mode to the first charging mode during a single charging process can also generate the advantage of energy-efficient charging according to the invention, especially if the time share of the use of the first charging mode in the total charging process is correspondingly high.
  • Such a change between the charging modes can be useful and/or necessary, for example, if the boundary conditions mentioned above change during a charging process that is currently to be carried out.
  • Such a change can represent, for example, an unforeseen premature use of the vehicle, which shortens the downtime of the vehicle required for the first charging mode to such an extent that the charging process cannot be completed in the first charging mode.
  • the lower power loss (i.e. higher efficiency) in the first charging mode is particularly advantageously achieved by setting a charging current for charging the traction battery in such a way that a predefined operating temperature range for the traction battery based on purely passive cooling of the traction battery is maintained.
  • a proportion of the electrical energy that can be used for charging the traction battery is increased in that active cooling of the traction battery, which would require additional electrical energy, is not required.
  • an existing temperature sensor of the traction battery is preferably used in order to be able to set a respectively suitable charging current on the basis of temperature measurements by means of these sensors.
  • the lower power loss in the first charging mode is achieved by adjusting the temperature of the traction battery in such a way that the impedance of the traction battery is reduced (preferably minimized) and/or that the traction battery is only charged until a predefined state of charge is reached, which is lower than a maximum possible state of charge of the traction battery (e.g.
  • the optimal operating temperature for reducing the impedance of the battery is taken, for example, from a predefined characteristic curve and/or a characteristic diagram and/or a table, which represents a temperature/impedance relationship of the traction battery. It may be useful to set the temperature in such a way that the minimum impedance of the traction battery is not reached, but rather the best possible approximation to the optimum impedance of the traction battery, taking into account other influencing variables. Such an influencing variable can be, for example, an available charging period.
  • the lower power loss in the first charging mode is achieved in that a first predefined group of consumers of the vehicle, which is required for automatic control and/or automatic monitoring of the charging of the traction battery, is activated or kept active while a second group of consumers that differs from the first group is deactivated during the first charging mode or is kept inactive.
  • a first predefined group of consumers of the vehicle which is required for automatic control and/or automatic monitoring of the charging of the traction battery
  • a second group of consumers that differs from the first group is deactivated during the first charging mode or is kept inactive.
  • all consumers of the vehicle that are not assigned to the first group of consumers are advantageously deactivated, without being restricted thereto.
  • Necessary vehicle functions that are not related to the charging process itself but are required to ensure proper operation of the vehicle and/or to resume operation of the vehicle (e.g.
  • relocating functions to the electrical components required for charging as described above can also mean relocating and/or redundantly designing functions of a charging control unit in the vehicle (which, for example, exchanges information with an external charging device to carry out a charging process) in a battery management system for the traction battery and/or in a different component.
  • the second group of consumers is a predefined group of consumers.
  • the second group of consumers can, for example, be predefined with regard to a respective functionality and/or a relevance and/or a level of consumption.
  • the second group of consumers depending on current and / or future conditions and / or depending on an expected future use of the vehicle (z. B. a future required heating of an interior of the vehicle shortly before starting a journey) before and / or dynamically adjusted during loading.
  • the second group of consumers preferably includes electrical power converters (e.g. for converting a charging voltage for the traction battery to a low voltage or extra-low voltage) and/or climate control devices and/or communication control devices and/or entertainment control devices and/or control devices for autonomous or semi-autonomous ferry operation of the vehicle, without being limited to the categories of consumers mentioned above.
  • electrical power converters e.g. for converting a charging voltage for the traction battery to a low voltage or extra-low voltage
  • climate control devices and/or communication control devices and/or entertainment control devices and/or control devices for autonomous or semi-autonomous ferry operation of the vehicle without being limited to the categories of consumers mentioned above.
  • a charging power used during the first charging mode is a DC charging power that is provided away from the vehicle and can be used unchanged in terms of its electrical parameters for charging the traction battery.
  • the charging power for charging the traction battery is provided in such a way that no additional power conversion (e.g. using a DC/DC converter) is required within the vehicle in order to charge the traction battery using it. This avoids any energy losses when charging in the first charging mode due to heat loss that occurs when converting electrical power.
  • active low-voltage loads that are designed to be operated with a predefined low voltage are supplied with a voltage provided outside the vehicle, which voltage corresponds to the predefined low voltage and which is connected via one of the first electrical line deviating second electrical line is provided. It should be pointed out that more than one low-voltage level can also be provided in this way by providing additional electrical lines (e.g. third, fourth, etc.) in each case.
  • the low-voltage loads described here are to be understood in particular as low-voltage loads in the voltage range of up to 12 V and/or up to 48 V and/or up to 60 V, without restricting them to these voltage ranges.
  • the low voltage that can be generated in a charging device arranged away from the vehicle and that can be provided to the vehicle via the second line is generated in such a way that cooling that may be required when generating the Low voltage is completely or at least partially passive.
  • Relocating the voltage conversion during the first charging mode from the vehicle to such a charging device offers the advantage, among other things, that cooling can take place within the external charging device with greater flexibility, since with regard to an external charging device there are generally fewer critical requirements in terms of size and/or Expression of such a converter and / or be asked in this regard to a passive cooling.
  • the boundary conditions for using the first charging mode preferably include the aforementioned future minimum downtime of the vehicle, which is determined in particular as a function of a current and/or future temperature of the traction battery. By taking the temperature into account, it can be ensured accordingly that active cooling of the traction battery, which consumes electrical energy, is not required. Depending on the current temperature of the traction battery, it can be decided, for example, whether charging according to the first charging mode can take place immediately after the vehicle is parked or at a later point in time when the battery has cooled down to a required temperature. Alternatively or additionally, the boundary conditions preferably include current and/or future ambient temperatures, which can be taken into account in particular when determining the current and/or future temperature of the traction battery.
  • a current state of charge and a target state of charge can be taken into account as boundary conditions.
  • it can be determined, for example, whether an expected future standstill time of the vehicle, taking into account the ambient temperatures, is sufficient to use the first charging mode.
  • the presence of a possibility of influencing the reduction of the ambient temperature of the traction battery is particularly advantageously taken into account as a boundary condition.
  • Such a possibility of influence can be determined, for example, by means of an environment detection system of the vehicle, which for example passive ventilation and/or cooling options in the form of garage windows that can be opened and/or garage doors that can be opened and/or shaded areas in the vicinity, etc.
  • a message can be issued to a user of the vehicle, for example, which informs the user that the traction battery can be charged using the first, i.e. the energy-efficient charging mode, provided that there is also a determined possibility of cooling the Traction battery is provided during charging by the user.
  • the notice can also contain a specific action suggestion for the user (e.g. open the garage door or park the vehicle in the shade, etc.).
  • Such a message is sent to the user of the vehicle, for example when parking the vehicle and/or when locking the vehicle, in a display of the vehicle and/or in a portable user terminal (e.g. smartphone, tablet, smart watch, etc.) issued.
  • potential influences determined in this way which can also be determined via communication between the vehicle and smart home control devices (e.g. an automatic garage door drive), etc., can be used to automatically control the vehicle and/or its surroundings to adjust in order to establish necessary boundary conditions for loading in the first loading mode.
  • a smart home garage door drive can be controlled to open by the vehicle if the temperature of the traction battery rises too much during charging.
  • the vehicle if it has (partly) autonomous ferry operation and a suitable charging cable length, is automatically maneuvered into a shady and/or better ventilated area.
  • the signal is advantageously generated by means of a user input and/or automatically based on a usage history of the vehicle and/or based on a current position of the vehicle and/or based on a current time and/or based on calendar data of a user of the vehicle.
  • the manual request for the first charging mode can be additionally supported, for example, by the user being given a notice at a suitable time (e.g. when parking the vehicle) (for example in accordance with the options for issuing a notice to a user described above), which notifies the user that a charging process in the first charging mode is possible on the basis of an automatically determined expected future standstill time of the vehicle and/or depending on other boundary conditions.
  • the signal can be automatically generated, for example, whenever a charging device that is set up to support the first charging mode (eg by means of a second voltage level via the second line) is electrically coupled to the vehicle.
  • a vehicle which has an evaluation unit which is set up to carry out a method according to the invention as described above.
  • the evaluation unit can be designed, for example, as an ASIC, FPGA, processor, digital signal processor, microcontroller or the like.
  • the vehicle has a charging interface with a first electrical connection and a second electrical connection, the vehicle being set up to be connected via the charging interface to a corresponding charging interface of a charging device (e.g. charging station, "Wall box") to be electrically connected, to receive a charging power for charging a traction battery of the vehicle via the first electrical connection and to receive a low voltage via the second electrical connection and to supply those low-voltage consumers of the vehicle by means of the low voltage, which during a charging operation of the traction battery are active.
  • the first electrical line and the second electrical line are preferably arranged in one and the same charging cable.
  • the first electrical line and the second electrical line each have two electrical conductors (outgoing and return conductors) which are designed for the respective electrical power to be transmitted and which are made of copper and/or aluminum and/or a different electrically conductive material, for example are.
  • the charging interface of the vehicle is preferably designed in the form of a plug with a predefined plug face, in which respective contacts are provided for the first line and the second line.
  • a charging device e.g. in the form of a charging station, a "wall box”, etc. which has a charging interface with a first electrical connection and a second electrical connection and a passive cooling device .
  • the charging device is set up to be connected via the charging interface to a corresponding charging interface of a vehicle, in particular a vehicle described above, to provide charging power via the first electrical connection which is suitable for charging a traction battery of a vehicle that can be electrically coupled to the charging interface and via to provide the second electrical connection with a low voltage, which is suitable for supplying at least one electrical load of a vehicle that can be electrically coupled to the charging device.
  • the low voltage is preferably a low voltage as defined in the course of the above description of the method according to the invention.
  • a voltage provided via the first electrical connection differs from the voltage provided via the second electrical connection.
  • the charging device is set up to use the passive cooling device to cool the components of the charging device that are involved in providing the low voltage and that have a cooling requirement when the charging device is in active operation.
  • the cooling device is embodied, for example, as a heat sink with a large number of cooling ribs and, for the purpose of efficient heat dissipation, is preferably partial and/or arranged entirely on an outside of the loading device.
  • the charging interface of the charging device is preferably designed analogously to the charging interface of the vehicle in the form of a plug with a plug face that corresponds to the plug face of the charging interface of the vehicle according to the invention.
  • FIG. 1 shows a flow chart illustrating steps of an exemplary embodiment of a method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic overview of components of a vehicle according to the invention in connection with a charging device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a flowchart illustrating the steps of an exemplary embodiment of a method according to the invention for charging a traction battery 10 of an electrically drivable vehicle 20.
  • a signal is received by means of an evaluation unit 25 of the vehicle according to the invention, which is embodied here as a microcontroller represents a request to charge the traction battery 10 of the vehicle 20 using a first charging mode, wherein a power loss, which relates to a charging power provided to the vehicle 20 from outside the vehicle 20, is lower in the first charging mode than in one for charging the traction battery 10 alternatively provided second charging mode.
  • the signal is triggered here in response to an input from a user of the vehicle 20 in a touch display of the vehicle 20 since the user is in this If the intention is to charge the vehicle 20 overnight using the first charging mode according to the invention.
  • the evaluation unit 25 is used to determine whether predefined boundary conditions for using the first charging mode are met.
  • the boundary conditions here include a future minimum idle time, a current temperature of the traction battery 10 and an expected temperature profile of an ambient temperature of the vehicle 20, which is automatically determined on the basis of a weather forecast.
  • the evaluation unit 25 determines whether the future minimum downtime, which is automatically determined based on a usage history of the vehicle 20, is sufficient to achieve a predefined target state of charge of the traction battery 10 without using active cooling of the traction battery 10 to have to. Since the minimum idle time is sufficient in this case, the traction battery 10 is charged using the first charging mode as soon as the user of the vehicle 20 connects a charging interface 70 of the vehicle 20 to a charging interface 90 of a charging device 80 corresponding to the vehicle 20 .
  • FIG. 2 shows a schematic overview of components of a vehicle 20 according to the invention in connection with a charging device 80 according to the invention.
  • the vehicle 20 has a traction battery 10 which is set up to provide an electric drive motor 15 of the vehicle 20 with electrical energy.
  • the vehicle 20 also has a charging module 67 which includes an evaluation unit 25 according to the invention.
  • the charging module 67 is assigned to a first group 40 of consumers of the vehicle 20, which is kept active while the traction battery 10 is being charged using a first charging mode 1 according to the invention, in order to control and monitor the charging process.
  • Vehicle 20 also has a second group 45 of consumers, which is deactivated by evaluation unit 25 during the first charging mode.
  • the second group 45 of consumers here includes an electrical power converter 50, which is set up, a climate control unit 60 and an entertainment control unit 65 of the vehicle 20, which is also the second Group 45 are associated with consumers to supply with an electrical power, which is taken from the traction battery 10 and is converted into a suitable for the second group 45 of consumers power.
  • a charging interface 70 of the vehicle 20 ensures that the charging module 67 and the evaluation unit 25 according to the invention contained therein are supplied with power.
  • the charging interface 70 has a first electrical connection 72 for charging the traction battery 10 and a second electrical connection 74 for supplying the first group 40 of consumers during the first charging mode 1 .
  • the electrical connections 72 , 74 of the vehicle 20 are each set up to be connected to corresponding electrical connections 92 , 94 of a charging interface 90 of the charging device 80 by means of a first electrical line 30 and by means of a second electrical line 35 of a charging cable 38 .
  • the charging device 80 has a power converter 82 which is set up to convert a mains voltage of a power grid 98 into a charging power suitable for the traction battery 10 and to make this available via the first electrical line 30 .
  • the charging device 80 also has a low-voltage converter 84 which is set up to convert the mains voltage into a low voltage of 12 V and to make this available via the second electrical line 35 .
  • the low-voltage converter 84 is advantageously thermally coupled to a passive cooling device 96 which has a large number of cooling fins and which is arranged on an outside of a housing of the charging device 80 .
  • energy efficiency is additionally improved in the first charging mode, since the supply voltage for the charging module 67 does not have to be converted by means of the electrical power converter 50 of the vehicle 20 during the first charging mode, which means that there is no energy loss due to the active cooling required for this.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden einer Traktionsbatterie (10) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (20), ein solches Fahrzeug (20) und eine mit einem solchen Fahrzeug (20) korrespondierende Ladevorrichtung (80). Das Verfahren umfasst die Schritte: Empfangen eines Signals, welches eine Anforderung zum Laden der Traktionsbatterie (10) des Fahrzeugs (20) unter Verwendung eines ersten Lademodus' repräsentiert, wobei eine Verlustleistung, welche sich auf eine dem Fahrzeug (20) von außerhalb des Fahrzeugs (20) bereitgestellte Ladeleistung bezieht, im ersten Lademodus geringer ist, als in einem für das Laden der Traktionsbatterie (10) alternativ vorgesehenen zweiten Lademodus, Ermitteln ob vordefinierte Randbedingungen zur Anwendung des ersten Lademodus' erfüllt sind und Laden der Traktionsbatterie (10) im ersten Lademodus, sofern die vordefinierten Randbedingungen erfüllt sind und andernfalls Laden der Traktionsbatterie (10) im zweiten Lademodus, wobei die bereitgestellte Ladeleistung im ersten Lademodus und im zweiten Lademodus jeweils über eine erste elektrische Leitung (30) bereitgestellt wird.

Description

Verfahren zum Laden einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, Fahrzeug und Ladevorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, ein solches Fahrzeug und eine mit dem Fahrzeug korrespondierende Ladevorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind elektrisch antreibbare Fahrzeuge bekannt, welche elektrische Energie für einen elektrischen Antrieb dieser Fahrzeuge mittels Traktionsbatterien speichern und bereitstellen. Diese Traktionsbatterien lassen sich beispielsweise in einem sogenannten AC-Lademodus und/oder einem DC- (Schnell-) Lademodus laden.
Der AC-Lademodus, in welchem dem Fahrzeug von einer externen Ladevorrichtung ein Wechselstrom zum Laden der Traktionsbatterie bereitgestellt wird, setzt einen entsprechenden AC/DC-Wandler im Fahrzeug voraus, um einen zum Laden der Traktionsbatterie geeigneten Gleichstrom zu erzeugen.
Der DC-Lademodus, in welchem dem Fahrzeug von einer externen Ladevorrichtung ein Gleichstrom zum Laden der Traktionsbatterie bereitgestellt wird, ist i. d. R. derart ausgebildet, dass eine hohe Ladungsmenge innerhalb eines möglichst kurzen Zeitraums in die Traktionsbatterie eingebracht werden kann, so dass eine schnelle Wiederverwendung des Fahrzeugs ermöglicht wird.
Zudem ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass neben einer durch die Traktionsbatterie verwendeten Spannungsebene, welche üblicherweise im Hochvoltbereich liegt, wenigstens eine weitere Spannungsebene zur Versorgung unterschiedlicher Verbraucher in Fahrzeugen eingesetzt wird. Als solche weiteren Spannungsebene werden in heutigen Fahrzeugen beispielsweise 12 V Spannungen und/oder 48 V Spannungen eingesetzt. Die weiteren Spannungsebenen werden häufig über Spannungswandler aus der Spannungsebene der Traktionsbatterie abgeleitet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen besonders energieeffizienten Lademodus für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs bereitzustellen.
Die Lösung der vorstehend identifizierten Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Laden einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs vorgeschlagen. Die Traktionsbatterie kann insbesondere eine Hochvoltbatterie sein, welche vorzugsweise Spannungen bis 400 V oder Spannungen bis 800 V oder davon abweichende Spannungen bereitstellt. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug wie ein PKW, ein LKW, ein Motorrad, ein Transporter usw. sein. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Signal empfangen, welches eine Anforderung zum Laden der Traktionsbatterie des Fahrzeugs unter Verwendung eines ersten Lademodus' repräsentiert, wobei eine Verlustleistung, welche sich auf eine dem Fahrzeug von außerhalb des Fahrzeugs bereitgestellte Ladeleistung bezieht, im ersten Lademodus geringer ist, als in einem für das Laden der Traktionsbatterie alternativ vorgesehenen zweiten Lademodus. Unter dem ersten Lademodus soll ein erfindungsgemäßer, besonders energieeffizienter Lademodus verstanden werden, während unter dem zweiten Lademodus ein herkömmlicher Lademodus (z. B. ein AC-Lademodus, ein DC-Schnelllademodus) verstanden werden soll, welcher eine entsprechend geringere Energieeffizienz aufweist. Der erfindungsgemäße erste Lademodus soll allgemein sicherstellen, dass eine dem Fahrzeug bereitgestellte elektrische Energie zu einem möglichst hohen Anteil zum Laden der Traktionsbatterie verwendet wird, während ein möglichst geringer Anteil der bereitgestellten elektrischen Energie während des ersten Lademodus' in Verlustwärme umgewandelt wird und/oder durch Verbraucher des Fahrzeugs verbraucht wird, welche während des ersten Lademodus' aktiv sind. Eine Verlustleistung beim Laden des Fahrzeugs im ersten Lademodus ist vorteilhaft um einen vordefinierten Faktor geringer, als eine Verlustleistung beim Laden des Fahrzeugs im zweiten Lademodus. Der Faktor entspricht beispielsweise einem Wert größer als 2, bevorzugt einem Wert größer als 5 und insbesondere bevorzugt einem größer als 10, ohne den Faktor dadurch auf vorgenannte Werte einzuschränken. Das Signal, welches die Anforderung zum Laden des Fahrzeugs im ersten Lademodus repräsentiert, wird beispielsweise durch das Fahrzeug selbst und/oder durch eine abseits des Fahrzeugs angeordnete Vorrichtung und/oder durch einen Benutzer des Fahrzeugs erzeugt. Konkrete Ursprünge des Signals werden nachfolgend im Zuge der Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Das Signal wird vorzugsweise durch eine Auswerteeinheit des Fahrzeugs empfangen, welche eingerichtet ist, die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, zum Beispiel auf Basis eines Computerprogramms, auszuführen. Die Auswerteeinheit kann ein Bestandteil einer bestehenden Komponente des Fahrzeugs (z. B. eines Batteriemanagementsystems der Traktionsbatterie und/oder eines Ladesteuergeräts des Fahrzeugs) oder eine eigenständige Komponente des Fahrzeugs sein. In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ermittelt, ob vordefinierte Randbedingungen zur Anwendung des ersten Lademodus' erfüllt sind. Geeignete Randbedingungen umfassen beispielsweise eine voraussichtlich zur Verfügung stehende zukünftige Stillstandzeit des Fahrzeugs, um sicherzustellen, dass eine ggf. erforderliche längere Ladedauer im ersten Lademodus eingehalten werden kann. Neben dieser Randbedingung kommen zahlreiche weitere Randbedingungen in Frage, welche ebenfalls im Zuge der Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung näher beschrieben werden. In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Traktionsbatterie im ersten Lademodus geladen, sofern die vordefinierten Randbedingungen erfüllt sind und andernfalls wird die Traktionsbatterie im zweiten Lademodus geladen, wobei die bereitgestellte Ladeleistung im ersten Lademodus und im zweiten Lademodus jeweils über eine erste elektrische Leitung bereitgestellt wird. Die erste elektrische Leitung ist vorteilhaft ein Bestandteil eines Ladekabels, welches zur Verbindung des Fahrzeugs mit einer externen Ladevorrichtung (z. B. eine Ladesäule, eine „Wall- Box“ usw.) geeignet ist. Es sei allgemein darauf hingewiesen, dass auch ein Wechsel vom ersten Lademodus zum zweiten Lademodus oder vom zweiten Lademodus zum ersten Lademodus während eines einzelnen Ladevorgangs den erfindungsgemäßen Vorteil des energieeffizienten Ladens erzeugen kann, insbesondere dann, wenn der zeitliche Anteil der Verwendung des ersten Lademodus am Gesamten Ladevorgang entsprechend hoch ist. Ein solcher Wechsel zwischen den Lademodi kann beispielsweise sinnvoll und/oder erforderlich sein, wenn sich die vorstehend genannten Randbedingungen während eines aktuell durchzuführenden Ladevorgangs ändern. Eine solche Änderung kann beispielsweise eine unvorhergesehene vorzeitige Nutzung des Fahrzeugs darstellen, welche die für den ersten Lademodus erforderliche Stillstandzeit des Fahrzeugs so stark verkürzt, dass der Ladevorgang nicht im ersten Lademodus beendet werden kann.
Besonders vorteilhaft wird die geringere Verlustleistung (d. h., ein höherer Wirkungsgrad) im ersten Lademodus dadurch erreicht, dass ein Ladestrom zum Laden der Traktionsbatterie so eingestellt wird, dass ein vordefinierter Betriebstemperaturbereich für die Traktionsbatterie auf Basis einer rein passiven Kühlung der Traktionsbatterie eingehalten wird. Mit anderen Worten wird ein Anteil der für das Laden der Traktionsbatterie nutzbaren elektrischen Energie dadurch erhöht, dass eine aktive Kühlung der Traktionsbatterie, welche zusätzliche elektrische Energie benötigen würde, nicht erforderlich ist. Hierfür wird vorzugsweise eine bereits vorhandene Temperatursensorik der Traktionsbatterie verwendet, um auf Basis von Temperaturmessungen mittels dieser Sensorik einen jeweils geeigneten Ladestrom einstellen zu können. Vorteilhaft wird in diesem Zusammenhang sichergestellt, dass ein vordefinierter maximal zulässiger Betriebstemperaturbereich der Traktionsbatterie nicht oder nur kurzzeitig überschritten wird, um eine Verschlechterung und/oder eine Beschädigung der Traktionsbatterie durch die Anwendung des ersten Lademodus' zu vermeiden. Besonders vorteilhaft wird hierbei sichergestellt, dass darüber hinaus ein vordefinierter Sicherheitsabstand zu den Grenzen des maximal zulässigen Betriebstemperaturbereichs der Traktionsbatterie nicht oder nur kurzzeitig überschritten wird. Alternativ oder zusätzlich wird die geringere Verlustleistung im ersten Lademodus dadurch erreicht, dass eine Temperatur der Traktionsbatterie so eingestellt wird, dass eine Impedanz der Traktionsbatterie verringert (bevorzugt minimiert) wird und/oder dass die Traktionsbatterie nur bis zum Erreichen eines vordefinierten Ladezustandes geladen wird, welcher niedriger ist, als ein maximal möglicher Ladezustand der Traktionsbatterie (z. B. bis zu 80 % oder 90%), da eine Ladeeffizienz ab einem bestimmten Ladzustand abnimmt. Die optimale Betriebstemperatur zur Reduzierung der Impedanz der Batterie (und somit zur Reduzierung einer impedanzverursachten Verlustleistung der Traktionsbatterie) wird beispielsweise einer vordefinierten Kennlinie und/oder einem Kennfeld und/oder einer Tabelle entnommen, welche(s) einen Temperatur- /Impedanzzusammenhang der Traktionsbatterie repräsentiert. Ggf. kann es sinnvoll sein, die Temperatur so einzustellen, dass nicht die minimale Impedanz der Traktionsbatterie erreicht wird, sondern eine unter Berücksichtigung weiterer Einflussgrößen bestmögliche Annäherung an die optimale Impedanz der Traktionsbatterie. Eine solche Einflussgröße kann beispielsweise ein zur Verfügung stehender Ladezeitraum sein. Weiter alternativ oder zusätzlich wird die geringere Verlustleistung im ersten Lademodus dadurch erreicht, dass eine erste vordefinierte Gruppe von Verbrauchern des Fahrzeugs, welche für eine automatische Steuerung und/oder eine automatische Überwachung des Ladens der Traktionsbatterie erforderlich ist, aktiviert wird oder aktiv gehalten wird, während eine von der ersten Gruppe abweichende zweite Gruppe von Verbrauchern während des ersten Lademodus' deaktiviert wird oder inaktiv gehalten wird. Vorteilhaft werden hierbei sämtliche Verbraucher des Fahrzeugs, welche nicht der ersten Gruppe von Verbrauchern zugeordnet sind deaktiviert, ohne dadurch darauf beschränkt zu sein. Ggf. können erforderliche Fahrzeugfunktionen, die nicht im Zusammenhang mit dem Ladevorgang selbst stehen, aber zur Sicherstellung eines einwandfreien Betriebs des Fahrzeugs und/oder zur Wiederaufnahme eines Betriebs des Fahrzeugs (z. B. eine Zugangssteuerung) erforderlich sind, dauerhaft und/oder temporär in eine für den Ladebetrieb erforderliche Komponente verlagert und/oder in einer für den Ladebetrieb erforderlichen elektrischen Komponente redundant ausgelegt werden, sodass eine entsprechend geringere Anzahl elektrischer Komponenten bzw. Steuergeräte des Fahrzeugs während des ersten Lademodus' aktiv gehalten bzw. aktiviert werden muss. Darüber hinaus kann eine wie vorstehend beschriebene Verlagerung von Funktionen in für den Ladebetrieb erforderliche elektrische Komponenten auch eine Verlagerung und/oder redundante Auslegung von Funktionen eines Ladesteuergeräts des Fahrzeugs (welches beispielsweise Informationen mit einer externen Ladevorrichtung zur Durchführung eines Ladevorgangs austauscht) in ein Batteriemanagementsystem der Traktionsbatterie und/oder in eine davon abweichende Komponente umfassen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die zweite Gruppe von Verbrauchern eine vordefinierte Gruppe von Verbrauchern. Die zweite Gruppe von Verbrauchern kann beispielsweise hinsichtlich einer jeweiligen Funktionalität und/oder einer Relevanz und/oder einer Höhe eines Verbrauchs vordefiniert sein. Alternativ oder zusätzlich wird die zweite Gruppe von Verbrauchern in Abhängigkeit aktueller und/oder zukünftiger Randbedingungen und/oder in Abhängigkeit einer voraussichtlichen zukünftigen Nutzung des Fahrzeugs (z. B. eine zukünftige erforderliche Erwärmung eines Innenraums des Fahrzeugs kurz vor einem Fahrtantritt) vor und/oder während des Ladens dynamisch angepasst.
Vorzugsweise umfasst die zweite Gruppe von Verbrauchern elektrische Leistungswandler (z. B. zur Wandlung einer Ladespannung für die Traktionsbatterie auf eine Niederspannung bzw. Kleinspannung) und/oder Klimasteuergeräte und/oder Kommunikationssteuergeräte und/oder Unterhaltungssteuergeräte und/oder Steuergeräte für einen autonomen oder teilautonomen Fährbetrieb des Fahrzeugs, ohne dadurch auf vorstehend genannte Kategorien von Verbrauchern eingeschränkt zu sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine während des ersten Lademodus' verwendete Ladeleistung eine abseits des Fahrzeugs bereitgestellte DC-Ladeleistung, welche hinsichtlich ihrer elektrischen Kenngrößen unverändert zum Laden der Traktionsbatterie verwendbar ist. Mit anderen Worten wird die Ladeleistung zum Laden der Traktionsbatterie derart bereitgestellt, dass keine zusätzliche Leistungswandlung (z. B. mittels eines DC/DC-Wandlers) innerhalb des Fahrzeugs erforderlich ist, um die Traktionsbatterie mittels dieser zu laden. Dies vermeidet evtl. Energieverluste beim Laden im ersten Lademodus durch Verlustwärme, die beim Wandeln von elektrischer Leistung auftritt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden während des ersten Lademodus' aktive Niederspannungsverbraucher, die ausgelegt sind, mit einer vordefinierten Niederspannung betrieben zu werden, mittels einer abseits des Fahrzeugs bereitgestellten Spannung versorgt, welche der vordefinierten Niederspannung entspricht und welche über eine von der ersten elektrischen Leitung abweichende zweite elektrische Leitung bereitgestellt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass auf diese Weise auch mehr als eine Niederspannungslage bereitgestellt werden kann, indem jeweils zusätzliche elektrische Leitungen (z. B. dritte, vierte, usw.) vorgesehen werden. Unter den hier beschriebenen Niederspannungsverbrauchern sollen insbesondere Kleinspannungsverbraucher im Spannungsbereich bis zu 12 V und/oder bis zu 48 V und/oder bis zu 60 V verstanden werden, ohne dadurch eine Einschränkung auf diese Spannungsbereiche vorzunehmen. Grundsätzlich sind an dieser Stelle Verbraucher des Fahrzeugs betroffen, welche mit einer Spannungslage betrieben werden, die von der Spannungslage der Traktionsbatterie abweicht. Durch das externe Bereitstellen der erforderlichen Niederspannung entfällt die Notwendigkeit, entsprechende Spannungswandler im Fahrzeug während des ersten Lademodus' aktiv zu halten bzw. zu aktivieren, wodurch eine durch die Spannungswandler erzeugte Verlustleistung im ersten Lademodus nicht mehr im Fahrzeug selbst erzeugt wird. Dies bietet den Vorteil, dass keine aktive Kühlung für eine solche Wandlung im Fahrzeug angewendet werden muss, welche elektrische Energie benötigt und dadurch den Wirkungsgrad beim Laden des Fahrzeugs entsprechend verschlechtert. Vorzugsweise wird die in einer abseits des Fahrzeugs angeordneten Ladevorrichtung erzeugbare Niederspannung, welche dem Fahrzeug über die zweite Leitung bereitgestellt werden kann, derart erzeugt, dass eine ggf. erforderliche Kühlung beim Erzeugen der Niederspannung vollständig oder zumindest anteilig passiv erfolgt. Die Verlagerung der Spannungswandlung während des ersten Lademodus' vom Fahrzeug in eine solche Ladevorrichtung bietet u. a. den Vorteil, dass eine Kühlung innerhalb der externen Ladevorrichtung mit höherer Flexibilität erfolgen kann, da bezüglich einer externen Ladevorrichtung i. d. R. weniger kritische Anforderungen an eine Größe und/oder Ausprägung eines solchen Wandlers und/oder an eine passive Kühlung diesbezüglich gestellt werden.
Die Randbedingungen zur Verwendung des ersten Lademodus' umfassen vorzugsweise die vorstehend genannte, zukünftige Mindeststillstandzeit des Fahrzeugs, welche insbesondere in Abhängigkeit einer aktuellen und/oder zukünftigen Temperatur der Traktionsbatterie ermittelt wird. Durch das Berücksichtigen der Temperatur lässt sich entsprechend sicherstellen, dass eine elektrische Energie verbrauchende aktive Kühlung der Traktionsbatterie nicht erforderlich ist. In Abhängigkeit der aktuellen Temperatur der Traktionsbatterie kann beispielsweise entschieden werden, ob ein Ladevorgang gemäß dem ersten Lademodus unmittelbar nach Abstellen des Fahrzeugs erfolgen kann oder erst zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem die Batterie auf eine erforderliche Temperatur abgekühlt ist. Alternativ oder zusätzlich umfassen die Randbedingungen vorzugsweise aktuelle und/oder zukünftige Umgebungstemperaturen, welche insbesondere beim Ermitteln der aktuellen und/oder zukünftigen Temperatur der Traktionsbatterie Berücksichtigung finden können. Alternativ oder zusätzlich können ein aktueller Ladezustand und ein Zielladezustand als Randbedingungen berücksichtigt werden. Je nachdem, ob diesbezüglich eine hohe Ladungsmenge in die Batterie während des Ladevorgangs einzubringen ist oder nicht, kann zum Beispiel ermittelt werden, ob eine voraussichtliche zukünftige Stillstandzeit des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Umgebungstemperaturen ausreicht, um den ersten Lademodus anzuwenden. Besonders vorteilhaft wird alternativ oder zusätzlich das Vorhandensein einer Einflussmöglichkeit zur Reduzierung der Umgebungstemperatur der Traktionsbatterie als Randbedingung berücksichtigt. Eine solche Einflussmöglichkeit kann beispielsweise mittels eines Umfelderkennungssystems des Fahrzeugs ermittelt werden, welches beispielsweise passive Lüftungs- und/oder Kühlungsmöglichkeiten in Form öffenbarer Garagenfenster und/oder öffenbarer Garagentüren und/oder im Umfeld vorhandener Schattenplätze usw. automatisch ermitteln kann. Im Ansprechen auf ein solches Ermitteln, kann beispielsweise ein Hinweis an einen Benutzer des Fahrzeugs ausgeben werden, welcher den Benutzer darüber informiert, dass die Traktionsbatterie mittels des ersten, d. h. des energieeffizienten Lademodus' geladen werden kann, sofern zusätzlich noch eine ermittelte Möglichkeit zur Kühlung der Traktionsbatterie während des Ladevorgangs durch den Benutzer bereitgestellt wird. Der Hinweis kann zudem einen konkreten Handlungsvorschlag für den Benutzer beinhalten (z. B., das Garagentor öffnen oder das Fahrzeug im Schatten abstellen, usw.). Eine solche Hinweismeldung wird dem Benutzer des Fahrzeugs beispielsweise beim Abstellen des Fahrzeugs und/oder beim Abschließen des Fahrzeugs in einem Display des Fahrzeugs und/oder in einem informationstechnisch mit dem Fahrzeug gekoppelten tragbaren Benutzerendgerät (z. B. Smartphone, Tablet, Smart-Watch, usw.) ausgegeben. Alternativ oder zusätzlich können solchermaßen ermittelte Einflussmöglichkeiten, welche darüber hinaus auch über eine Kommunikation des Fahrzeugs mit Smart- Home-Steuergeräten (z. B. eines automatischen Garagentorantriebs) usw. ermittelt werden können, verwendet werden, um das Fahrzeug und/oder dessen Umgebung automatisch anzupassen, um erforderliche Randbedingungen zum Laden im ersten Lademodus herzustellen. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Smart-Home- Garagentorantrieb durch das Fahrzeug zum Öffnen angesteuert werden, wenn eine Temperatur der Traktionsbatterie während des Ladens zu stark ansteigt. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass das Fahrzeug, sofern es einen (teil-) autonomen Fährbetrieb und eine geeignete Ladekabellänge aufweist, automatisch in einen schattigen und/oder besser belüfteten Bereich manövriert wird.
Vorteilhaft wird das Signal mittels einer Benutzereingabe und/oder automatisch auf Basis einer Nutzungshistorie des Fahrzeugs und/oder auf Basis einer aktuellen Position des Fahrzeugs und/oder auf Basis einer aktuellen Uhrzeit und/oder auf Basis von Kalenderdaten eines Benutzers des Fahrzeugs erzeugt. Die manuelle Anforderung des ersten Lademodus' kann beispielsweise zusätzlich unterstützt werden, indem dem Benutzer zu einem geeigneten Zeitpunkt (z. B. beim Abstellen des Fahrzeugs) ein Hinweis ausgebeben wird (beispielsweise gemäß vorstehend beschriebenen Möglichkeiten zur Ausgabe eines Hinweises an einen Benutzer), welcher den Benutzer darauf hinweist, dass auf Basis einer automatisch ermittelten voraussichtlichen zukünftigen Stillstandzeit des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit weiterer Randbedingungen ein Ladevorgang im ersten Lademodus möglich ist. Ein automatisches Erzeugen des Signals kann beispielsweise immer dann erfolgen, wenn eine Ladevorrichtung mit dem Fahrzeug elektrisch gekoppelt wird, welche eingerichtet ist, den ersten Lademodus zu unterstützen (z. B. mittels einer zweiten Spannungslage über die zweite Leitung).
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches eine Auswerteeinheit aufweist, die eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren nach vorstehender Beschreibung auszuführen. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o. ä., ausgestaltet sein. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs weist das Fahrzeug eine Ladeschnittstelle mit einem ersten elektrischen Anschluss und einem zweiten elektrischen Anschluss auf, wobei das Fahrzeug eingerichtet ist, über die Ladeschnittstelle mit einer korrespondierenden Ladeschnittstelle einer abseits das Fahrzeugs angeordneten Ladevorrichtung (z. B. Ladesäule, „Wall- Box“) elektrisch verbunden zu werden, über den ersten elektrischen Anschluss eine Ladeleistung zum Laden einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs entgegenzunehmen und über den zweiten elektrischen Anschluss eine Niederspannung entgegenzunehmen und diejenigen Niederspanungsverbraucher des Fahrzeugs mittels der Niederspannung zu versorgen, welche während eines Ladebetriebs der Traktionsbatterie aktiv sind. Die erste elektrische Leitung und die zweite elektrische Leitung sind bevorzugt in ein und demselben Ladekabel angeordnet. Die erste elektrische Leitung und die zweite elektrische Leitung weisen jeweils zwei elektrische Leiter (Hin- und Rückleiter) auf, welche für jeweilige zu übertragende elektrische Leistungen ausgelegt sind und welche beispielsweise aus Kupfer und/oder Aluminium und/oder einem davon abweichenden elektrisch leitenden Material ausgebildet sind. Die Ladeschnittstelle des Fahrzeugs ist vorzugsweise in Form eines Steckers mit einem vordefinierten Steckergesicht ausgebildet, in welchem jeweilige Kontakte für die erste Leitung und die zweite Leitung vorgesehen sind.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ladevorrichtung (z. B. in Form einer Ladesäule, einer „Wall-Box“, usw.) vorgeschlagen, welche eine Ladeschnittstelle mit einem ersten elektrischen Anschluss und einem zweiten elektrischen Anschluss und eine passive Kühlvorrichtung aufweist. Die Ladevorrichtung ist eingerichtet, über die Ladeschnittstelle mit einer korrespondierenden Ladeschnittstelle eines Fahrzeugs, insbesondere eines vorstehend beschriebenen Fahrzeugs, verbunden zu werden, über den ersten elektrischen Anschluss eine Ladeleistung bereitzustellen, welche zum Laden einer Traktionsbatterie eines mit der Ladeschnittstelle elektrisch koppelbaren Fahrzeugs geeignet ist und über den zweiten elektrischen Anschluss eine Niederspannung bereitzustellen, welche zur Versorgung wenigstens eines elektrischen Verbrauchers eines mit der Ladevorrichtung elektrisch koppelbaren Fahrzeugs geeignet ist. Die Niederspannung ist vorzugsweise eine Niederspannung, wie sie im Zuge der vorstehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens definiert wurde. Eine über den ersten elektrischen Anschluss bereitgestellte Spannung unterscheidet sich dabei von der über den zweiten elektrischen Anschluss bereitgestellten Spannung. Zudem ist die Ladevorrichtung eingerichtet, die an der Bereitstellung der Niederspannung beteiligten Komponenten der Ladevorrichtung, welche in einem aktiven Betrieb der Ladevorrichtung einen Kühlbedarf aufweisen, mittels der passiven Kühlvorrichtung zu kühlen. Die Kühlvorrichtung ist zum Beispiel als Kühlkörper mit einer Vielzahl von Kühlrippen ausgebildet und zum Zweck einer effizienten Wärmeableitung bevorzugt teilweise und/oder vollständig an einer Außenseite der Ladevorrichtung angeordnet. Dies soll aber eine Anordnungsmöglichkeit innerhalb eines Gehäuses der Ladevorrichtung nicht ausschließen, welche insbesondere in Verbindung mit einer geeigneten Anzahl und/oder Größe in einer Gehäusewandung der Ladevorrichtung angeordneter Luftschlitze ebenfalls zu einer ausreichenden passiven Kühlung der Ladevorrichtung führen kann. Die Ladeschnittstelle der Ladevorrichtung ist vorzugsweise analog zur Ladeschnittstelle des Fahrzeugs in Form eines Steckers mit einem Steckergesicht ausgebildet, welches mit dem Steckergesicht der Ladeschnittstelle des erfindungsgemäßen Fahrzeugs korrespondiert.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
Figur 1 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Figur 2 eine schematische Übersicht über Komponenten eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung.
Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laden einer Traktionsbatterie 10 eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 20. Im Schritt 100 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels einer erfindungsgemäßen Auswerteeinheit 25 des Fahrzeugs, welche hier als Mikrocontroller ausgebildet ist, ein Signal empfangen, welches eine Anforderung zum Laden der Traktionsbatterie 10 des Fahrzeugs 20 unter Verwendung eines ersten Lademodus' repräsentiert, wobei eine Verlustleistung, welche sich auf eine dem Fahrzeug 20 von außerhalb des Fahrzeugs 20 bereitgestellte Ladeleistung bezieht, im ersten Lademodus geringer ist, als in einem für das Laden der Traktionsbatterie 10 alternativ vorgesehenen zweiten Lademodus. Das Signal wird hier im Ansprechen auf eine Eingabe eines Benutzers des Fahrzeugs 20 in einem Touch-Display des Fahrzeugs 20 ausgelöst, da der Benutzer in diesem Fall beabsichtigt, das Fahrzeug 20 über Nacht mittels des erfindungsgemäßen ersten Lademodus' zu laden. Im Schritt 200 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Auswerteeinheit 25 ermittelt, ob vordefinierte Randbedingungen zur Anwendung des ersten Lademodus' erfüllt sind. Die Randbedingungen umfassen hier eine zukünftige Mindeststillstandzeit, eine aktuelle Temperatur der Traktionsbatterie 10 und einen voraussichtlichen Temperaturverlauf einer Umgebungstemperatur des Fahrzeugs 20, welcher auf Basis einer Wettervorhersage automatisch ermittelt wird. Auf Basis der Randbedingungen wird durch die Auswerteeinheit 25 ermittelt, ob die zukünftige Mindeststillstandzeit, welche auf Basis einer Nutzungshistorie des Fahrzeugs 20 automatisch ermittelt wird, ausreichend ist, um einen vordefinierten Zielladezustand der Traktionsbatterie 10 zu erreichen, ohne dabei eine aktive Kühlung der Traktionsbatterie 10 einsetzen zu müssen. Da die Mindeststillstandzeit in diesem Fall ausreichend ist, wird die Traktionsbatterie 10 mittels des ersten Lademodus' geladen, sobald der Benutzer des Fahrzeugs 20 eine Ladeschnittstelle 70 des Fahrzeugs 20 mit einer Ladeschnittstelle 90 einer mit dem Fahrzeug 20 korrespondierenden Ladevorrichtung 80 verbindet.
Figur 2 zeigt eine schematische Übersicht über Komponenten eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 20 in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 80. Das Fahrzeug 20 weist eine Traktionsbatterie 10 auf, welche eingerichtet ist, einem elektrischen Antriebsmotor 15 des Fahrzeugs 20 eine elektrische Energie bereitzustellen. Das Fahrzeug 20 weist zudem ein Lademodul 67 auf, welches eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit 25 umfasst. Das Lademodul 67 ist einer ersten Gruppe 40 von Verbrauchern des Fahrzeugs 20 zugeordnet, welche während eines Ladens der Traktionsbatterie 10 unter Verwendung eines erfindungsgemäßen ersten Lademodus1 aktiv gehalten wird, um den Ladevorgang zu steuern und zu überwachen. Das Fahrzeug 20 weist ferner eine zweite Gruppe 45 von Verbrauchern auf, welche durch die Auswerteeinheit 25 während des ersten Lademodus' deaktiviert wird. Die zweite Gruppe 45 von Verbrauchern umfasst hier einen elektrischen Leistungswandler 50, welcher eingerichtet ist, ein Klimasteuergerät 60 und ein Unterhaltungssteuergerät 65 des Fahrzeugs 20, welche ebenfalls der zweiten Gruppe 45 von Verbrauchern zugeordnet sind, mit einer elektrischen Leistung zu versorgen, welche der Traktionsbatterie 10 entnommen wird und in eine für die zweite Gruppe 45 von Verbrauchern geeignete Leistung gewandelt wird. Durch das Deaktivieren der zweiten Gruppe 45 von Verbrauchern wird eine maximale Energieeffizienz beim Laden der Traktionsbatterie 10 erzielt, da keine unnötigen Verbraucher des Fahrzeugs 20 aktiv sind. Eine Versorgung des Lademoduls 67 und der darin enthaltenen erfindungsgemäßen Auswerteeinheit 25 wird über eine Ladeschnittstelle 70 des Fahrzeugs 20 sichergestellt. Die Ladeschnittstelle 70 weist einen ersten elektrischen Anschluss 72 zum Laden der Traktionsbatterie 10 und einen zweiten elektrischen Anschluss 74 zum Versorgen der ersten Gruppe 40 von Verbrauchern während des ersten Lademodus1 auf. Mittels einer ersten elektrischen Leitung 30 und mittels einer zweiten elektrischen Leitung 35 eines Ladekabels 38 sind die elektrischen Anschlüsse 72, 74 des Fahrzeugs 20 jeweils eingerichtet, mit korrespondierenden elektrischen Anschlüssen 92, 94 einer Ladeschnittstelle 90 der Ladevorrichtung 80 verbunden zu werden. Die Ladevorrichtung 80 weist einen Leistungswandler 82 auf welcher eingerichtet ist, eine Netzspannung eines Stromnetzes 98 in eine für die Traktionsbatterie 10 geeignete Ladeleistung zu wandeln und diese über die erste elektrische Leitung 30 bereitzustellen. Die Ladevorrichtung 80 verfügt zudem über einen Niederspannungswandler 84, welcher eingerichtet ist, die Netzspannung in eine Niederspannung in Höhe von 12 V zu wandeln und diese über die zweite elektrische Leitung 35 bereitzustellen. Vorteilhaft ist der Niederspannungswandler 84 thermisch mit einer passiven Kühlvorrichtung 96 gekoppelt, welche eine Vielzahl von Kühllamellen aufweist und welche an einer Außenseite eines Gehäuses der Ladevorrichtung 80 angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine Energieeffizienz im ersten Lademodus zusätzlich verbessert, da die Versorgungsspannung für das Lademodul 67 während des ersten Lademodus' nicht mittels des elektrischen Leistungswandlers 50 des Fahrzeugs 20 gewandelt werden muss, wodurch ein Energieverlust aufgrund einer hierfür erforderlichen aktiven Kühlung entfällt. Bezugszeichenliste:
10 Traktionsbatterie
20 Fahrzeug
25 Auswerteeinheit
30 erste elektrische Leitung
35 zweite elektrische Leitung
40 erste Gruppe von Verbrauchern
45 zweite Gruppe von Verbrauchern
50 elektrischer Leistungswandler
60 Klimasteuergerät
65 Unterhaltungssteuergerät
67 Lademodul
70 Ladeschnittstelle des Fahrzeugs
72 erster elektrischer Anschluss der Ladeschnittstelle des Fahrzeugs
74 zweiter elektrischer Anschluss der Ladeschnittstelle des
Fahrzeugs
80 Ladevorrichtung
90 Ladeschnittstelle der Ladevorrichtung
92 erster elektrischer Anschluss der Ladeschnittstelle der
Ladevorrichtung
94 zweiter elektrischer Anschluss der Ladeschnittstelle der
Ladevorrichtung
96 passive Kühlvorrichtung
100 bis 300 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Laden einer Traktionsbatterie (10) eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs (20) aufweisend die Schritte:
• Empfangen (100) eines Signals, welches eine Anforderung zum Laden der Traktionsbatterie (10) des Fahrzeugs (20) unter Verwendung eines ersten Lademodus' repräsentiert, wobei eine Verlustleistung, welche sich auf eine dem Fahrzeug (20) von außerhalb des Fahrzeugs (20) bereitgestellte Ladeleistung bezieht, im ersten Lademodus geringer ist, als in einem für das Laden der Traktionsbatterie (10) alternativ vorgesehenen zweiten Lademodus,
• Ermitteln (200), ob vordefinierte Randbedingungen zur Anwendung des ersten Lademodus' erfüllt sind, und
• Laden (300) der Traktionsbatterie (10) im ersten Lademodus, sofern die vordefinierten Randbedingungen erfüllt sind und andernfalls Laden der Traktionsbatterie (10) im zweiten Lademodus, wobei die bereitgestellte Ladeleistung im ersten Lademodus und im zweiten Lademodus jeweils über eine erste elektrische Leitung (30) bereitgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die geringere Verlustleistung im ersten Lademodus dadurch erreicht wird, dass
• ein Ladestrom zum Laden der Traktionsbatterie (10) so eingestellt wird, dass o ein vordefinierter Betriebstemperaturbereich für die Traktionsbatterie (10) auf Basis einer rein passiven Kühlung der Traktionsbatterie (10) eingehalten wird, und/oder o eine Temperatur der Traktionsbatterie (10) so eingestellt wird, dass eine Impedanz der Traktionsbatterie (10) verringert wird, und/oder
• die Traktionsbatterie (10) nur bis zum Erreichen eines vordefinierten Ladezustandes geladen wird, welcher niedriger ist, als ein maximal möglicher Ladezustand der Traktionsbatterie (10), und/oder • eine erste vordefinierte Gruppe (40) von Verbrauchern des Fahrzeugs (20), welche für eine automatische Steuerung und/oder eine automatische Überwachung des Ladens der Traktionsbatterie (10) erforderlich ist, aktiviert wird oder aktiv gehalten wird, während eine von der ersten Gruppe (40) abweichende zweite Gruppe (45) von Verbrauchern während des ersten Lademodus' deaktiviert wird oder inaktiv gehalten wird. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zweite Gruppe (45) von Verbrauchern
• eine vordefinierte Gruppe von Verbrauchern ist, und/oder
• eine Gruppe von Verbrauchern ist, die in Abhängigkeit o aktueller und/oder zukünftiger Randbedingungen, und/oder o einer voraussichtlichen zukünftigen Nutzung des Fahrzeugs (20) vor und/oder während des Ladens dynamisch angepasst wird. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zweite Gruppe von Verbrauchern (45)
• elektrische Leistungswandler (50), und/oder
• Klimasteuergeräte (60), und/oder
• Kommunikationssteuergeräte, und/oder
• Unterhaltungssteuergeräte (65), und/oder
• Steuergeräte für einen autonomen oder teilautonomen Fährbetrieb des Fahrzeugs (20) umfasst. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zweite Lademodus ein DC-Schnellademodus oder ein AC-Lademodus ist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die während des ersten Lademodus' verwendete Ladeleistung eine abseits des Fahrzeugs (20) bereitgestellte DC-Ladeleistung ist, welche hinsichtlich ihrer elektrischen Kenngrößen unverändert zum Laden der Traktionsbatterie (10) verwendbar ist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei während des ersten Lademodus' aktive Niederspanungsverbraucher, die ausgelegt sind, mit einer vordefinierten Niederspannung betrieben zu werden, mittels einer abseits des Fahrzeugs (20) bereitgestellten Spannung versorgt werden, welche der vordefinierten Niederspannung entspricht und welche über eine von der ersten elektrischen Leitung (30) abweichende zweite elektrische Leitung (35) bereitgestellt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vordefinierten Randbedingungen zur Verwendung des ersten Lademodus' umfassen:
• eine zukünftige Mindeststillstandzeit des Fahrzeugs (20), welche insbesondere in Abhängigkeit o einer aktuellen und/oder zukünftigen Temperatur der Traktionsbatterie (10), und/oder o einer aktuellen und/oder zukünftigen Umgebungstemperatur, und/oder o eines aktuellen Ladezustandes und eines Zielladezustandes der Traktionsbatterie (10) ermittelt wird, und/oder
• ein Vorhandensein einer Einflussmöglichkeit zur Reduzierung der Umgebungstemperatur der Traktionsbatterie (10). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Signal
• mittels einer Benutzereingabe, und/oder
• automatisch auf Basis o einer Nutzungshistorie des Fahrzeugs (20), und/oder o einer aktuellen Position des Fahrzeugs (20), und/oder o einer aktuellen Uhrzeit, und/oder o von Kalenderdaten eines Nutzers des Fahrzeugs (20) erzeugt wird. Fahrzeug (20) aufweisend eine Auswerteeinheit (25), welche eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen. 19 Fahrzeug (20) nach Anspruch 10 aufweisend:
• eine Ladeschnittstelle (70) mit einem ersten elektrischen Anschluss (72) und einem zweiten elektrischen Anschluss (74), wobei
• das Fahrzeug (20) eingerichtet ist, o über die Ladeschnittstelle (70) mit einer korrespondierenden Ladeschnittstelle (90) einer abseits das Fahrzeugs (20) angeordneten Ladevorrichtung (80) elektrisch verbunden zu werden, o über den ersten elektrischen Anschluss (72) eine Ladeleistung zum Laden einer Traktionsbatterie (10) des Fahrzeugs (20) entgegenzunehmen, und o über den zweiten elektrischen Anschluss (74) eine Niederspannung entgegenzunehmen und diejenigen Niedervoltverbraucher des Fahrzeugs (20) mittels der Niederspannung zu versorgen, welche während eines Ladebetriebs der Traktionsbatterie (10) aktiv sind. Ladevorrichtung (80) aufweisend
• eine Ladeschnittstelle (90) mit einem ersten elektrischen Anschluss (92) und einem zweiten elektrischen Anschluss (94), und
• eine passive Kühlvorrichtung (96), wobei
• die Ladevorrichtung (80) eingerichtet ist, o über die Ladeschnittstelle (90) mit einer korrespondierenden Ladeschnittstelle (70) eines Fahrzeugs (20) verbunden zu werden, o über den ersten elektrischen Anschluss (92) eine Ladeleistung bereitzustellen, welche zum Laden einer Traktionsbatterie (10) eines mit der Ladeschnittstelle (90) elektrisch koppelbaren Fahrzeugs (20) geeignet ist, und o über den zweiten elektrischen Anschluss (94) eine Niederspannung bereitzustellen, welche zur Versorgung wenigstens eines elektrischen Verbrauchers (50, 60, 65) eines mit 20 der Ladevorrichtung (80) elektrisch koppelbaren Fahrzeugs (20) geeignet ist, und die an der Bereitstellung der Niederspannung beteiligten Komponenten der Ladevorrichtung (80), welche in einem aktiven Betrieb der Ladevorrichtung (80) einen Kühlbedarf aufweisen, mittels der passiven Kühlvorrichtung (96) zu kühlen.
PCT/EP2022/077705 2021-11-05 2022-10-05 Verfahren zum laden einer traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren fahrzeugs, fahrzeug und ladevorrichtung WO2023078624A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280071090.6A CN118139760A (zh) 2021-11-05 2022-10-05 用于对能电驱动的车辆的牵引电池进行充电的方法、车辆和充电装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021128805.3A DE102021128805A1 (de) 2021-11-05 2021-11-05 Verfahren zum Laden einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, Fahrzeug und Ladevorrichtung
DE102021128805.3 2021-11-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023078624A1 true WO2023078624A1 (de) 2023-05-11

Family

ID=84047746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/077705 WO2023078624A1 (de) 2021-11-05 2022-10-05 Verfahren zum laden einer traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren fahrzeugs, fahrzeug und ladevorrichtung

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN118139760A (de)
DE (1) DE102021128805A1 (de)
WO (1) WO2023078624A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116373658A (zh) * 2023-06-07 2023-07-04 北京新能源汽车股份有限公司 车辆的自动充电方法、装置、充电桩及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011109422A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-07 Daimler Ag Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges
DE102012223054A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-27 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und System für das thermische Management einer Hochspannungsbatterie für ein Fahrzeug
EP3428000A1 (de) * 2017-07-12 2019-01-16 Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG Vorrichtung zum laden mindestens einer batterie
US20190305393A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 Honda Motor Co.,Ltd. Power supply system of vehicle
DE102019207002A1 (de) * 2019-05-14 2020-11-19 Audi Ag Verfahren zum elektrischen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, Steuereinrichtung und Kraftfahrzeug

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015006205A1 (de) 2015-05-13 2015-12-03 Daimler Ag Ladeanordnung zum Laden einer HV-Batterie für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug, Ladestation und Verfahren zum Laden einer HV-Batterie eines Kraftfahrzeugs
DE102017123071A1 (de) 2017-10-05 2019-04-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Versorgung von Niedervolt-Bordnetzen von Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb
DE102018114085A1 (de) 2018-06-13 2019-12-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Ladevorrichtung für das elektrische Laden und Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektroautos und Ladesystem hierfür
DE102018131005A1 (de) 2018-12-05 2020-06-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Ladesystem zum Laden von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen
DE102019119554A1 (de) 2019-07-18 2021-01-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Steuereinheit und Verfahren zur Unterstützung eines Nutzers beim Laden des Energiespeichers eines Fahrzeugs
DE102020200972A1 (de) 2020-01-28 2021-07-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Kühlvorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011109422A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-07 Daimler Ag Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeuges
DE102012223054A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-27 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und System für das thermische Management einer Hochspannungsbatterie für ein Fahrzeug
EP3428000A1 (de) * 2017-07-12 2019-01-16 Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG Vorrichtung zum laden mindestens einer batterie
US20190305393A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 Honda Motor Co.,Ltd. Power supply system of vehicle
DE102019207002A1 (de) * 2019-05-14 2020-11-19 Audi Ag Verfahren zum elektrischen Laden eines Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, Steuereinrichtung und Kraftfahrzeug

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116373658A (zh) * 2023-06-07 2023-07-04 北京新能源汽车股份有限公司 车辆的自动充电方法、装置、充电桩及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021128805A1 (de) 2023-05-11
CN118139760A (zh) 2024-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2985170B1 (de) Hybridfahrzeug mit einer externen elektrischen Schnittstelle
DE102013225097B4 (de) Energiemanagementverfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges und Kraftfahrzeug
DE102011012316B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Laden einer Niedervoltbatterie in einem elektrischen Antriebssystem
DE102013200763A1 (de) System und verfahren für das fahrzeugenergiemanagement
DE102012209101A1 (de) Steuervorrichtung für elektrisch angetriebenes Fahrzeug
EP3146605B1 (de) Verfahren zum betrieb eines bordnetzes eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug
DE102014222864A1 (de) Steuersystem für Bordausrüstung
DE102018104577B4 (de) Verfahren zur Laststeuerung einer Ladestation für ein Elektrofahrzeug
DE102020118904A1 (de) Bordseitiger wechselstromgenerator für power-to-the-box in fahrzeugen mit einer brennkraftmaschine
DE102013009823A1 (de) Elektrisches Antriebssystem sowie Engergiespeichervorrichtung hierfür
DE102015215459A1 (de) Flexibler leistungsgrenzen-wechselrichter
WO2023078624A1 (de) Verfahren zum laden einer traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren fahrzeugs, fahrzeug und ladevorrichtung
DE102014209267A1 (de) Heizeinrichtung und Verfahren zum Abbau einer Überspannung in einem Bordnetz eines Fortbewegungsmittels
DE102015225980A1 (de) Verfahren und System zum Laden von Fahrzeugen an Ladestationen
EP2902250B1 (de) Verfahren zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs
EP3717300B1 (de) Ladeanordnung für ein elektrofahrzeug an einem mittelspannungsnetz sowie verfahren zu deren betreiben
EP1683681B1 (de) System und Verfahren zum Regeln von Leistung in einem Kraftfahrzeugbordnetz
EP1350664A2 (de) Flurförderzeug mit Ladefunktion
DE102011107229B4 (de) Heizsystem für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit Heizsystem
DE102013205221A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines DC/DC-Abwärtswandlers zur elektrischen Ansteuerung eines Hybridkraftfahrzeugs
DE102012101586A1 (de) Fahrzeugvorrichtung zum Zuführen von elektrischer Leistung und System zum Zuführen von elektrischer Leistung
DE102019120055A1 (de) Elektrifiziertes fahrzeug und verfahren zum schrittweisen einstellen des angezeigten ladezustands
DE102021133550A1 (de) Fahrzeugbasiertes mikronetz mit dynamisch hinzufügbaren und entfernbaren batteriesystemen
DE112016004425T5 (de) Ladesteuervorrichtung
EP2656474A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum laden einer niedervoltbatterie in einem elektrischen antriebssystem

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22798333

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1