WO2025036635A1 - Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines ladevorgangs eines elektrischen energiespeichers eines fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines ladevorgangs eines elektrischen energiespeichers eines fahrzeugs Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device and a corresponding method for controlling a charging process of an electrical energy storage device of a (motor) vehicle.
  • a vehicle with an electric drive comprises an electrical energy storage device that can be connected to a charging station external to the vehicle and charged via a charging interface of the vehicle.
  • Different charging stations can have different charging voltages for charging the electrical energy storage device.
  • a charging station can have a charging voltage that is below the nominal voltage of the electrical energy storage device. This can lead to the vehicle's energy storage device not being able to be fully charged. This document deals with the technical task of enabling the fastest possible charging process to fully charge the electrical energy storage system of a vehicle.
  • a device for controlling a charging process of an electrical energy storage device in particular an electrochemical energy storage device of a (motor) vehicle at a vehicle-external charging station.
  • the energy storage device can be electrically connected to the vehicle-external charging station via a charging cable for the charging process.
  • the energy storage device comprises a first partial storage device and a second partial storage device, which can be arranged (by one or more switching elements, such as semiconductor-based switching elements or relays) in a serial arrangement in which the first partial storage device and the second partial storage device are connected in series.
  • the first partial storage device and the second partial storage device can each have a nominal voltage (e.g. 300V or more).
  • the energy storage device can have a total nominal voltage (e.g. 600V or more) in the serial arrangement. which corresponds to the sum of the nominal voltages of the first partial storage and the second partial storage.
  • the first partial storage device and the second partial storage device can also be arranged (by means of one or more switching elements) in a parallel arrangement in which the first partial storage device and the second partial storage device are arranged parallel to one another.
  • the energy storage device can have a total nominal voltage that corresponds to the nominal voltage of the first partial storage device and/or the second partial storage device.
  • the device may be part of the vehicle, part of the charging station and/or part of a unit that is separate from the vehicle and the charging station.
  • the device is designed to charge the energy storage device with the serial arrangement of the first partial storage device and the second partial storage device in a first phase of the charging process.
  • the device can be designed to cause the charging station to charge the energy storage device with a first charging voltage in the first phase of the charging process.
  • the first charging voltage can be less than, e.g. 5% or more less than, the sum of the nominal voltages of the first partial storage device and the second partial storage device (i.e. the total nominal voltage of the energy storage device in the serial arrangement).
  • the first nominal voltage can be greater than the nominal voltage of the first and/or the second partial storage device.
  • the use of a first charging voltage that is lower than the total nominal voltage of the energy storage device in the series arrangement typically results in the energy storage device not being able to be fully charged.
  • charging the energy storage device in the series arrangement with a relatively high first charging voltage results in a relatively fast charging process.
  • the device is further configured to effect a switching process in which the first partial storage and the second partial storage are transferred from the serial arrangement to the parallel arrangement.
  • the switching process can be effected in such a way that the charging process is not interrupted by the switching process and/or that the first partial storage and the second partial storage are transferred from the serial arrangement to the parallel arrangement during the ongoing charging process (in particular during the provision of electrical power by the charging station).
  • the device can be set up to cause one or more electrical consumers (of the vehicle) to create an electrical load for the charging station (in order to take the electrical power provided by the charging station) during the switching process.
  • the electrical load for the charging station can be created instead of the load on the energy storage device caused by the charging process.
  • the one or more electrical consumers can include an electric drive motor of the vehicle and/or an air conditioning system of the vehicle.
  • the one or more electrical consumers can be designed for operating voltages that correspond to the first charging voltage (e.g. approximately 600V or more).
  • the device is further configured to charge the energy storage device with the parallel arrangement in a second phase of the charging process.
  • the device can in particular be configured to cause the charging station to charge the energy storage device with a second charging voltage in the second phase of the charging process.
  • the second charging voltage is typically lower than the first charging voltage.
  • the second charging voltage can in particular be the same as or (if necessary) higher than the nominal voltage of the first partial storage device and/or the second partial storage device.
  • the energy storage units can be charged with a reduced second charging voltage, which preferably corresponds at least to the nominal voltage of the partial storage units. This ensures that the partial storage units are fully charged in a reliable manner (e.g. up to a SOC (State of Charge) of 100%).
  • SOC State of Charge
  • the device is preferably designed to effect the switching process in such a way that the second phase of the charging process follows the first phase of the charging process without (manual) intervention (e.g. without intervention by a user of the vehicle and/or the charging station).
  • a quick and complete charging process of the energy storage device can thus be effected in a convenient manner.
  • the device can be set up to cause one or more electrical consumers (of the vehicle) to cause an electrical load for the charging station during the switching process from the serial arrangement to the parallel arrangement (where the electrical load preferably corresponds to the electrical load of the energy storage device, e.g. at the end of the first phase of the charging process).
  • the one or more electrical consumers can be caused to request a specific charging current (which corresponds, for example, to the charging current during the first phase of the charging process).
  • the charging current can be, for example, 1 A or more, in particular 5 A or more.
  • the first partial storage and the second partial storage can be decoupled from the charging station (without interrupting the charging process).
  • the one or more electrical consumers can thus be used to provide a corresponding electrical load for the charging station instead of the (series-connected) partial storage (in order to take the electrical (charging) power provided by the charging station).
  • This load is preferably only temporarily limited for the switching process from the serial arrangement to the parallel arrangement of the This enables an uninterrupted charging process with different charging voltages and with different arrangements of the partial storage units in a particularly reliable manner.
  • the charging station can be prompted to reduce the charging voltage for the charging process from the first charging voltage to the second charging voltage.
  • the electrical power of the one or more electrical consumers is typically reduced accordingly. In this way, a particularly reliable change from the serial arrangement to the parallel arrangement can be achieved during an ongoing charging process.
  • the device can further be configured to couple the first partial storage unit to the charging station during the switching process from the serial arrangement to the parallel arrangement when (in particular as soon as) the charging voltage has been reduced to the second charging voltage.
  • the first partial storage unit then represents an electrical load for the charging station and can be charged by the charging station with the second charging voltage.
  • the one or more electrical consumers can be caused to no longer cause the electrical load for the charging station.
  • the one or more electrical consumers can be caused to request a load current of 0A.
  • the temporary operation of the one or more electrical consumers can thus be terminated in order to continue the charging process of the electrical energy storage device in an energy-efficient manner.
  • the device can also be set up to couple the second partial storage unit to the charging station in parallel with the first partial storage unit during the switching process from the serial arrangement to the parallel arrangement when the electrical load is no longer caused by the one or more electrical consumers, in order to cause the parallel arrangement of the first partial storage unit and the second partial storage unit.
  • the second partial storage unit can be activated before or at the same time as the deactivation of the one or more electrical consumers.
  • the charging process can then be continued with the second phase in order to fully charge the first and/or the second partial storage unit (up to an SOC of 100%).
  • the switching process from the serial arrangement to the parallel arrangement typically has a certain (relatively short) switching time (e.g. 5 seconds or less).
  • the operation of one or more electrical consumers preferably only takes place during the switching time of the switching process. In this way, a charging process with different arrangements of the partial storage of the energy storage can be carried out in an energy-efficient and robust manner.
  • the device can be set up to detect during the first phase of the charging process that the storage voltage at the electrical energy storage device (which typically corresponds to the vehicle's on-board network voltage) is equal to or greater than a predefined voltage threshold.
  • the voltage threshold preferably depends on the first charging voltage. For example, the voltage threshold can be between 2% and 10% below the first charging voltage.
  • the transition process can be brought about.
  • a voltage threshold for the transition from the serial arrangement to the parallel arrangement a particularly fast and reliable charging process can be brought about.
  • a (road) motor vehicle in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) is described which comprises the device described in this document.
  • a method for controlling a charging process of an electrical energy storage device of a (motor) vehicle at a vehicle-external charging station comprises a first partial storage device and a second partial storage device.
  • the method comprises charging the energy storage device with a serial arrangement of the first partial storage device and the second partial storage device.
  • the method comprises causing a switching process in which the first partial storage device and the second partial storage device are transferred from the serial arrangement to a parallel arrangement.
  • the method comprises charging the energy storage device with the parallel arrangement.
  • SW software program
  • the SW program can be configured to be executed on a processor (e.g. on a control unit of a vehicle) and thereby to carry out the method described in this document.
  • the storage medium can comprise a software program which is designed to be executed on a processor and thereby to carry out the method described in this document.
  • FIG. 1 is a block diagram of an exemplary charging system
  • Figure 2a shows an exemplary charging system with a serial arrangement of the energy storage sub-storage units
  • Figure 2b shows an exemplary charging system with a parallel arrangement of the partial storage units of the energy storage unit
  • Figure 3 shows an exemplary temporal progression of the voltage at the energy storage device during a charging process
  • Figure 4 is a flow chart of an exemplary method for controlling a charging process of an electrical energy storage device of a vehicle.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an exemplary charging system with a (vehicle-external) charging station 120 and a vehicle 100.
  • the vehicle 100 comprises an electrical energy storage device 110 that can be charged with electrical energy from the charging station 120.
  • the energy storage device 110 is designed to store electrical energy for operating an electric drive machine 103 of the vehicle 100.
  • the vehicle 100 comprises a charging socket 101 (generally referred to as a charging interface) to which a corresponding (charging) plug 121 of a charging cable 122 can be plugged.
  • the charging socket 101 and the plug 121 typically form a plug system.
  • the charging cable 122 can be firmly connected to the charging station 120 (as shown).
  • the charging cable 122 can be connected to the charging station 120 via a plug connection (eg for AC charging).
  • the charging socket 101 is attached to the vehicle 100.
  • plug standard IEC 62196-3 Combo 1, Combo 2, DC type 1, DC type 2.
  • the electrical energy storage device 110 can, as shown by way of example in Figures 2a and 2b, have a first partial storage device 201 and a second partial storage device 202. Furthermore, the energy storage device 110 can have one or more switching elements S3, S6, S7 (e.g. semiconductor-based switching elements and/or relays) which make it possible to arrange the partial storage devices 201, 202 in different arrangements, in particular in a serial arrangement (as shown in Fig. 2a) or in a parallel arrangement (as shown in Fig. 2b).
  • a dashed line shows that the respective switching element is open (and thus the corresponding electrically conductive connection is not present).
  • a solid line shows that the respective switching element is closed (and thus the corresponding electrically conductive connection is present).
  • Figures 2a and 2b also show switching elements S1, S2, which make it possible to couple the vehicle-external charging station 120 to the electrical energy storage device 110 or to decouple it from the energy storage device 110. Furthermore, Figures 2a and 2b also show an exemplary electrical consumer 200, which can be arranged parallel to the charging station 120 and/or to the energy storage device 110 or decoupled from it via the switching elements S4, S5.
  • the first partial storage 201 and the second partial storage 202 can each have a nominal voltage which, for example, indicates the voltage of the respective partial storage 201, 202 when fully charged, ie at a SOC (State of Charge) of 100%.
  • the energy storage 110 has a serial arrangement of the partial storage 201, 202 have a total nominal voltage that corresponds to the sum of the nominal voltages of the partial storage units 201, 202.
  • the energy storage unit 110 has a total nominal voltage that corresponds to the nominal voltage of a partial storage unit 201, 202.
  • the charging station 120 can have a first charging voltage with a value between the nominal voltage of the individual partial storage units 201, 202 and the total nominal voltage of the serial arrangement of the partial storage units 201, 202.
  • a (control) device 250 for controlling a charging process can be designed
  • Fig. 3 shows an example of a time profile of the voltage 300 at the energy storage device 110 during a charging process.
  • the energy storage device 110 is charged in the serial arrangement.
  • the energy storage device 110 has the serial total nominal voltage in the serial arrangement and can be charged with the first charging voltage 310 of the charging station 120, which in the example shown is lower than the Total nominal voltage of the serial arrangement.
  • the (storage) voltage 300 at the energy storage device 110 increases according to the curve 301.
  • the energy storage device 110 can be transferred from the serial arrangement to the parallel arrangement in order to fully charge the partial storage devices 201, 202 of the energy storage device 110.
  • the voltage threshold value 311 can depend on the first charging voltage 310 of the charging station 120. In particular, the voltage threshold value 311 can be below the first charging voltage 310 by a certain offset value or by a certain percentage value (e.g. between 5 and 10%).
  • the energy storage device 110 can be fully charged in the second phase 332 until the nominal voltage of the partial storage devices 201, 202 is reached using a second charging voltage 320. This results in the voltage curve 302.
  • Switching the energy storage device 110 from the serial arrangement to the parallel arrangement should not lead to an interruption of the charging process.
  • one or more electrical consumers 200 can be used as a load to absorb the charging power provided by the charging station 120.
  • the one or more switching elements S4, S5 can be closed in order to arrange the one or more electrical consumers 200 in parallel to the charging station 120.
  • the switching from the serial arrangement to the parallel arrangement of the energy storage device 110 can be effected without interrupting the charging process.
  • a charging station 120 cannot fully charge the battery 110 (ie the energy storage device) of an electric vehicle 100 due to a limited voltage level.
  • a transition between 800V charging (with a first charging voltage 310 of 800V) and 400V charging (with a second charging voltage 320 of 400V) can take place during the ongoing charging process.
  • the on-board network voltage i.e. the storage voltage 300
  • HV high-voltage
  • a transition to a charging process with a reduced charging voltage can be effected by the following process:
  • the vehicle 100 requests a specific charging current (e.g. 5A) or a specific charging power (with the first (relatively high) charging voltage 310) at the charging station 120.
  • a specific charging current e.g. 5A
  • a specific charging power with the first (relatively high) charging voltage 310) at the charging station 120.
  • the energy storage device 110 can thus be charged (relatively quickly) in the serial arrangement.
  • the vehicle 100 requests the one or more electrical consumers 200 (e.g. an air conditioning system, the electric drive motor 103, etc.) to provide a specific load current (e.g. 5V) and/or a specific load power (with the first (high) on-board network and/or charging voltage 310).
  • a specific load current e.g. 5V
  • a specific load power with the first (high) on-board network and/or charging voltage 310.
  • the electrical energy storage device 110 can be decoupled from the charging station 120.
  • the serial Arrangement of the partial memories 201, 202 can be interrupted by opening the switching element S3.
  • the charging station 120 can then be requested to reduce the charging voltage to a second (reduced) charging voltage 320.
  • the second (reduced) charging voltage 320 can, for example, correspond to the nominal voltage of the partial storage units 201, 202.
  • the on-board network voltage (i.e. the storage voltage 300) of the vehicle 100 is (automatically) reduced in accordance with the reduction in the charging voltage.
  • the first partial storage unit 201 can be connected in parallel to the charging station 120 (by closing the switching element S7).
  • the one or more electrical consumers 200 can then be prompted to reduce the load current to 0A.
  • the second partial memory 202 can be switched on (by closing the switching element S6) (in order to effect the parallel arrangement of the partial memories 201, 202).
  • Fig. 4 shows a flow chart of a (possibly computer-implemented) method 400 for controlling a charging process of an electrical energy storage device 110 (in particular an electrochemical energy storage device, such as a lithium-ion-based energy storage device) of a (motor) vehicle 100 at a vehicle-external charging station 120.
  • the energy storage device 110 comprises a first partial storage device 201 and a second partial storage device 202, which can be arranged (by one or more switching elements S3, S6, S7) both in a serial arrangement and in a parallel arrangement.
  • the method 400 comprises charging 401, in a first phase 331 of the charging process, the energy storage device 110 with the serial arrangement of the first partial storage device 201 and the second partial storage device 202 (in which the series connection of the first and the second partial storage device 201, 202 is parallel to the charging station 120 is arranged).
  • the charging 401 in the first phase 331 can be carried out with a first charging voltage 310.
  • the method 400 further comprises causing 402 a switching process in which the first partial storage 201 and the second partial storage 202 are transferred from the serial arrangement to the parallel arrangement (wherein in the parallel arrangement the parallel connection of the first and second partial storage 201, 202 is arranged parallel to the charging station 120).
  • the switching process is carried out in such a way that the charging process is not interrupted by the switching process.
  • one or more electrical consumers 200 can be temporarily used as an electrical load for the charging station 120 (in order to act as an electrical load for the charging station 120 instead of the energy storage 110).
  • the method 400 further includes (continued) charging 403, in a second phase 332 of the charging process, the energy storage device 110 with the parallel arrangement.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (250) zur Steuerung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers (110) eines Fahrzeugs (100) an einer Fahrzeug-externen Ladestation (120) beschrieben, wobei der Energiespeicher (110) einen ersten Teilspeicher (201) und einen zweiten Teilspeicher (202) umfasst. Die Vorrichtung (250) ist eingerichtet, in einer ersten Phase des Ladevorgangs den Energiespeicher (110) mit einer seriellen Anordnung des ersten Teilspeichers (201) und des zweiten Teilspeichers (202) zu laden. Die Vorrichtung (250) ist ferner eingerichtet, einen Umschaltvorgang zu bewirken, bei dem der erste Teilspeicher (201) und der zweite Teilspeicher (202) von der seriellen Anordnung in eine parallele Anordnung überführt werden, und in einer zweiten Phase des Ladevorgangs den Energiespeicher (110) mit der parallelen Anordnung zu laden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Steuern eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers eines (Kraft-) Fahrzeugs.
Ein Fahrzeug mit Elektroantrieb (insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Plugin-Hybrid Fahrzeug) umfasst einen elektrischen Energiespeicher, der über eine Lade-Schnittstelle des Fahrzeugs an eine Fahrzeug-externe Ladestation angeschlossen und aufgeladen werden kann. Unterschiedliche Ladestationen können unterschiedliche Ladespannungen zum Laden des elektrischen Energiespeichers aufweisen. Insbesondere kann eine Ladestation ggf. eine Ladespannung aufweisen, die unterhalb der Nennspannung des elektrischen Energiespeichers liegt. Dies kann dazu führen, dass der Energiespeicher des Fahrzeugs nicht vollständig aufgeladen werden kann. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, einen möglichst schnellen Ladevorgang zum vollständigen Laden des elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird jeweils durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Steuerung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers (insbesondere eines elektrochemischen Energiespeichers) eines (Kraft-) Fahrzeugs an einer Fahrzeug-externen Ladestation beschrieben. Der Energiespeicher kann für den Ladevorgang elektrisch leitend über ein Ladekabel mit der Fahrzeug-externen Ladestation verbunden sein.
Der Energiespeicher umfasst einen ersten Teilspeicher und einen zweiten Teilspeicher, die (durch ein oder mehrere Schaltelemente, etwa Halbleiter-basierte Schaltelemente oder Relais) in einer seriellen Anordnung angeordnet werden können, bei der der erste Teilspeicher und der zweite Teilspeicher in Reihe geschaltet sind. Der erste Teilspeicher und der zweite Teilspeicher können jeweils eine Nennspannung (z.B. 300V oder mehr) aufweisen. Der Energiespeicher kann in der seriellen Anordnung eine Gesamt-Nennspannung (z.B. 600V oder mehr) aufweisen, die der Summe der Nennspannungen des ersten Teilspeichers und des zweiten Teilspeichers entspricht.
Der erste Teilspeicher und der zweite Teilspeichere können ferner (durch ein oder mehrere Schaltelemente) in einer parallelen Anordnung angeordnet werden, bei der der erste Teilspeicher und der zweite Teilspeicher parallel zueinander angeordnet sind. Der Energiespeicher kann in der parallelen Anordnung eine Gesamt-Nennspannung aufweisen, die der Nennspannung des ersten Teilspeichers und/oder des zweiten Teilspeichers entspricht.
Die Vorrichtung kann Teil des Fahrzeugs, Teil der Ladestation und/oder Teil einer Einheit sein, die separat zu dem Fahrzeug und der Ladestation ist.
Die Vorrichtung ist eingerichtet, in einer ersten Phase des Ladevorgangs den Energiespeicher mit der seriellen Anordnung des ersten Teilspeichers und des zweiten Teilspeichers zu laden. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Ladestation zu veranlassen, den Energiespeicher in der ersten Phase des Ladevorgangs mit einer ersten Ladespannung zu laden. Die erste Ladespannung kann kleiner als, z.B. um 5% oder mehr kleiner als, die Summe der Nennspannungen des ersten Teilspeichers und des zweiten Teilspeichers (d.h. als die Gesamt-Nennspannung des Energiespeichers in der seriellen Anordnung) sein. Andererseits kann die erste Nennspannung größer als die Nennspannung des ersten und/oder des zweiten Teilspeichers sein.
Die Verwendung einer ersten Ladespannung, die kleiner als die Gesamt- Nennspannung des Energiespeichers in der seriellen Anordnung ist, führt typischerweise dazu, dass der Energiespeicher nicht vollständig geladen werden kann. Andererseits führt das Laden des Energiespeichers in der seriellen Anordnung mit einer relativ hohen ersten Ladespannung zu einem relativ schnellen Ladevorgang. Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, einen Umschaltvorgang zu bewirken, bei dem der erste Teilspeicher und der zweite Teilspeicher von der seriellen Anordnung in die parallele Anordnung überführt werden. Der Umschaltvorgang kann derart bewirkt werden, dass der Ladevorgang durch den Umschaltvorgang nicht unterbrochen wird, und/oder dass der erste Teilspeicher und der zweite Teil Speicher während des laufenden Ladevorgangs (insbesondere während der Bereitstellung von elektrischer Leistung durch die Ladestation) von der seriellen Anordnung in die parallele Anordnung überführt werden.
Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung eingerichtet sein, während des Umschaltvorgangs ein oder mehrere elektrische Verbraucher (des Fahrzeugs) zu veranlassen, eine elektrische Last für die Ladestation zu bewirken (um die von Ladestation bereitgestellte elektrische Leistung abzunehmen). Die elektrische Last für die Ladestation kann anstelle der durch den Ladevorgang bewirkten Last des Energiespeichers bewirkt werden. Die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher können eine elektrische Antriebsmaschine des Fahrzeugs und/oder eine Klimaanlage des Fahrzeugs umfassen. Die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher können für Betriebsspannungen ausgelegt sein, die der ersten Ladespannung (z.B. ca. 600V oder mehr) entsprechen.
Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, in einer zweiten Phase des Ladevorgangs den Energiespeicher mit der parallelen Anordnung zu laden. Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, die Ladestation zu veranlassen, den Energiespeicher in der zweiten Phase des Ladevorgangs mit einer zweiten Ladespannung zu laden. Dabei ist die zweite Ladespannung typischerweise kleiner als die erste Ladespannung. Die zweite Ladespannung kann insbesondere gleich wie oder (ggf.) größer als die Nennspannung des ersten Teilspeichers und/oder des zweiten Teilspeichers sein.
In einer zweiten Phase des Ladevorgangs können somit die Teilspeicher des Energiespeichers mit einer reduzierten zweiten Ladespannung geladen werden, die bevorzugt zumindest der Nennspannung der Teilspeicher entspricht. So kann in zuverlässiger Weise bewirkt werden, dass die Teilspeicher vollgeladen werden (z.B. bis zu einem SOC (State of Charge) von 100%).
Die Vorrichtung ist bevorzugt eingerichtet, den Umschaltvorgang derart zu bewirken, dass sich die zweite Phase des Ladevorgangs ohne (manuellen) Eingriff (z.B. ohne Eingriff eines Nutzers des Fahrzeugs und/oder der Ladestation) an die erste Phase des Ladevorgangs anschließt. Es kann somit in komfortabler Weise ein schneller und vollständiger Ladevorgang des Energiespeichers bewirkt werden.
Wie bereits weiter oben dargelegt, kann die Vorrichtung eingerichtet sein, während des Umschaltvorgangs von der seriellen Anordnung zu der parallelen Anordnung, ein oder mehrere elektrische Verbraucher (des Fahrzeugs) zu veranlassen, eine elektrische Last für die Ladestation zu bewirken (wobei die elektrische Last bevorzugt der elektrischen Last des Energiespeichers, z.B. am Ende der ersten Phase des Ladevorgangs, entspricht). Die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher können veranlasst werden, einen bestimmten Ladestrom anzufordem (der z.B. dem Ladestrom während der ersten Phase des Ladevorgangs entspricht). Der Ladestrom kann z.B. 1 A oder mehr, insbesondere 5A oder mehr, sein.
Wenn (insbesondere sobald) die elektrische Last durch die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher bewirkt wird, können der erste Teilspeicher und der zweite Teilspeicher von der Ladestation entkoppelt werden (ohne, dass dadurch der Ladevorgang unterbrochen wird). Die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher können somit dazu verwendet werden, anstelle der (in Reihe geschalteten) Teilspeicher eine entsprechende elektrische Last für die Ladestation bereitzustellen (um die von der Ladestation bereitgestellte elektrische (Lade-) Leistung abzunehmen). Diese Last wird bevorzugt nur zeitlich begrenzt für den Umschaltvorgang von der seriellen Anordnung zu der parallelen Anordnung des Energiespeichers bereitgestellt. So kann in besonders zuverlässiger Weise ein unterbrechungsfreier Ladevorgang mit unterschiedlichen Ladespannungen und mit unterschiedlichen Anordnungen der Teilspeicher ermöglicht werden.
Wenn (insbesondere sobald) der erste Teilspeicher und der zweite Teilspeicher von der Ladestation entkoppelt sind, kann die Ladestation veranlasst werden, die Ladespannung für den Ladevorgang von der ersten Ladespannung auf die zweite Ladespannung zu reduzieren. Die elektrische Leistung der ein oder mehreren elektrischen Verbraucher reduziert sich dabei typischerweise in entsprechender Weise. So kann ein besonders zuverlässiger Wechsel von der seriellen Anordnung zu der parallelen Anordnung während eines laufenden Ladevorgangs bewirkt werden.
Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, während des Umschaltvorgangs von der seriellen Anordnung zu der parallelen Anordnung, wenn (insbesondere sobald) die Ladespannung auf die zweite Ladespannung reduziert wurde, den ersten Teilspeicher mit der Ladestation zu koppeln. Der erste Teilspeicher stellt dann eine elektrische Last für die Ladestation dar, und kann von der Ladestation mit der zweiten Ladespannung geladen werden.
Wenn, insbesondere sobald, der erste Teilspeicher mit der Ladestation gekoppelt wurde, können die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher veranlasst werden, nicht mehr die elektrische Last für die Ladestation zu bewirken. Insbesondere können die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher veranlasst werden, einen Laststrom von 0A anzufordern. Nachdem zumindest der erste Teilspeicher (und ggf. der zweite Teilspeicher) parallel zu der Ladestation angeordnet wurde, kann somit der vorübergehende Betrieb der ein oder mehreren elektrischen Verbraucher beendet werden, um den Ladevorgang des elektrischen Energiespeichers in energieeffizienter Weise fortzuführen. Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, während des Umschaltvorgangs von der seriellen Anordnung zu der parallelen Anordnung, wenn die elektrische Last nicht mehr durch die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher bewirkt wird, den zweiten Teilspeicher parallel zu dem ersten Teilspeicher mit der Ladestation zu koppeln, um die parallele Anordnung des ersten Teilspeichers und des zweiten Teilspeichers zu bewirken. Ggf. kann der zweite Teilspeicher bereits vor oder gleichzeitig zu der Deaktivierung der ein oder mehreren elektrischen Verbraucher bewirkt werden. Es kann daraufhin der Ladevorgang mit der zweiten Phase fortgesetzt werden, um den ersten und/oder den zweiten Teilspeicher vollzuladen (bis zu einem SOC von 100%).
Der Umschaltvorgang von der seriellen Anordnung zu der parallelen Anordnung weist typischerweise eine bestimmte (relativ kurze) Umschaltdauer (z.B. von 5 Sekunden oder weniger) auf. Der Betrieb der ein oder mehreren elektrischen Verbraucher erfolgt bevorzugt nur während der Umschaltdauer des Umschaltvorgangs. Somit kann ein Ladevorgang mit unterschiedlichen Anordnungen der Teilspeicher des Energiespeichers in energieeffizienter und robuster Weise bewirkt werden.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, während der ersten Phase des Ladevorgangs zu detektieren, dass die Speicherspannung an dem elektrischen Energiespeicher (die typischerweise der Bordnetzspannung des Fahrzeugs entspricht) gleich wie oder größer als ein vordefinierter Spannungs-Schwellenwert ist. Der Spannungs-Schwellenwert hängt bevorzugt von der ersten Ladespannung ab. Beispielsweise kann der Spannungs-Schwellenwert zwischen 2% und 10% unterhalb der ersten Ladespannung liegen. In Reaktion auf das Detektieren, dass der Spannungs-Schwellenwert erreicht bzw. überschritten wurde, kann der Übergangsvorgang bewirkt werden. Durch die Verwendung eines Spannungs- Schwellenwertes für den Übergang von der seriellen Anordnung zu der parallelen Anordnung kann ein besonders schneller und zuverlässiger Ladevorgang bewirkt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers eines (Kraft-) Fahrzeugs an einer Fahrzeug-externen Ladestation beschrieben. Der Energiespeicher umfasst einen ersten Teilspeicher und einen zweiten Teilspeicher. Das Verfahren umfasst in einer ersten Phase des Ladevorgangs, das Laden des Energiespeichers mit einer seriellen Anordnung des ersten Teilspeichers und des zweiten Teil Speichers. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Bewirken eines Umschaltvorgangs, bei dem der erste Teilspeicher und der zweite Teilspeicher von der seriellen Anordnung in eine parallele Anordnung überführt werden. Außerdem umfasst das Verfahren in einer zweiten Phase des Ladevorgangs, das Laden des Energiespeichers mit der parallelen Anordnung.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figur 1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Ladesystems;
Figur 2a ein beispielhaftes Ladesystem mit einer seriellen Anordnung der Teilspeicher des Energiespeichers;
Figur 2b ein beispielhaftes Ladesystem mit einer parallelen Anordnung der Teilspeicher des Energiespeichers;
Figur 3 einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der Spannung an dem Energiespeicher während eines Ladevorgangs; und
Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Durchführung eines möglichst schnellen und vollständigen Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 1 ein Blockdiagram eines beispielhaften Ladesystems mit einer (Fahrzeugextemen) Ladestation 120 und einem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 umfasst einen elektrischen Energiespeicher 110, der mit elektrischer Energie aus der Ladestation 120 aufgeladen werden kann. Der Energiespeicher 110 ist ausgebildet, elektrische Energie für den Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine 103 des Fahrzeugs 100 zu speichern.
Das Fahrzeug 100 umfasst eine Ladedose 101 (allgemein als Lade-Schnittstelle bezeichnet), an der ein entsprechender (Lade-) Stecker 121 eines Ladekabels 122 angesteckt werden kann. Die Ladedose 101 und der Stecker 121 bilden typischerweise ein Stecksystem. Das Ladekabel 122 kann fest mit der Ladestation 120 verbunden sein (wie dargestellt). Andererseits kann das Ladekabel 122 über eine Steckverbindung mit der Ladestation 120 verbunden sein (z.B. beim AC- Laden). Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Ladedose 101 am Fahrzeug 100 angebracht. Es existieren verschiedene Steckervarianten gemäß der Steckernorm IEC 62196-3: Combo 1, Combo 2, DC-Typl, DC-Typ 2.
De elektrische Energiespeicher 110 kann, wie beispielhaft in den Figuren 2a und 2b dargestellt, einen ersten Teilspeicher 201 und einen zweiten Teilspeicher 202 aufweisen. Ferner kann der Energiespeicher 110 ein oder mehrere Schaltelemente S3, S6, S7 (z.B. Halbleiter-basierte Schaltelemente und/oder Relais) aufweisen, die es ermöglichen, die Teilspeicher 201, 202 in unterschiedlichen Anordnungen, insbesondere in einer seriellen Anordnung (wie in Fig. 2a dargestellt) oder in einer parallelen Anordnung (wie in Fig. 2b dargestellt), anzuordnen. Dabei wird durch eine gestrichelte Linie dargestellt, dass das jeweilige Schaltelement geöffnet ist (und somit die entsprechende elektrisch leitende Verbindung nicht vorhanden ist). Andererseits wird durch eine durchgezogene Linie dargestellt, dass das jeweilige Schaltelement geschlossen ist (und somit die entsprechende elektrisch leitende Verbindung vorhanden ist).
In den Figuren 2a und 2b sind ferner Schaltelemente SI, S2 dargestellt, die es ermöglichen, die Fahrzeug-externe Ladestation 120 mit dem elektrischen Energiespeicher 110 zu koppeln oder von dem Energiespeicher 110 zu entkoppeln. Des Weiteren zeigen die Figuren 2a und 2b ferner einen beispielhaften elektrischen Verbraucher 200, der über die Schaltelemente S4, S5 parallel zu der Ladestation 120 und/oder zu dem Energiespeicher 110 angeordnet oder davon entkoppelt werden kann.
Der erste Teilspeicher 201 und der zweite Teilspeicher 202 können jeweils eine Nennspannung aufweisen, die z.B. die Spannung des jeweiligen Teilspeichers 201, 202 bei Vollladung, d.h. bei einem SOC (State of Charge) von 100%, angibt. Der Energiespeicher 110 weist bei einer seriellen Anordnung der Teilspeicher 201, 202 eine Gesamt-Nennspannung auf, die der Summe der Nennspannungen der Teilspeicher 201, 202 entspricht. Andererseits weist der Energiespeicher 110 bei der parallelen Anordnung der Teilspeicher 201, 202 eine Gesamt- Nennspannung auf, die der Nennspannung eines Teilspeichers 201, 202 entspricht.
Die Ladestation 120 kann eine erste Ladespannung mit einem Wert zwischen der Nennspannung der einzelnen Teilspeicher 201, 202 und der Gesamt- Nennspannung der seriellen Anordnung der Teilspeicher 201, 202 aufweisen.
Dies hat zur Folge, dass der Energiespeicher 110 in der seriellen Anordnung nicht vollständig durch die Ladestation 120 geladen werden kann. Andererseits wäre ein Ladevorgang des Energiespeichers 110, der vollständig in der parallelen Anordnung der Teilspeicher 201, 202 durchgeführt wird, aufgrund einer reduzierten (zweiten) Ladespannung relativ langsam.
Eine (Steuer-) Vorrichtung 250 zur Steuerung eines Ladevorgangs kann ausgebildet sein,
• in einer ersten Phase des Ladevorgangs den Energiespeicher 110 in der seriellen Anordnung der Teilspeicher 201, 202 zu laden (mit einer relative hohen ersten Ladespannung); und
• bei Erreichen eines Spannungs-Schwellenwertes, in einer zweiten Phase des Ladevorgangs den Energiespeicher 110 in der parallelen Anordnung der Teil Speicher 201, 202 zu laden (mit einer gegenüber der ersten Ladespannung reduzierten zweiten Ladespannung).
Fig. 3 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der Spannung 300 an dem Energiespeicher 110 während eines Ladevorgangs. In einer ersten Phase 331 bis zu dem Zeitpunkt 305 wird der Energiespeicher 110 in der seriellen Anordnung geladen. Der Energiespeicher 110 weist in der seriellen Anordnung die serielle Gesamt-Nennspannung auf, und kann mit der ersten Ladespannung 310 der Ladestation 120 geladen werden, die in dem dargestellten Beispiel kleiner als die Gesamt-Nennspannung der seriellen Anordnung ist. In der ersten Phase 331 steigt die (Speicher-) Spannung 300 an dem Energiespeicher 110 gemäß dem Verlauf 301 an.
Wenn die Spannung 300 an dem Energiespeicher 110 in der seriellen Anordnung einen bestimmten Spannungs-Schwellenwert 311 erreicht, kann der Energiespeicher 110 von der seriellen Anordnung in die parallele Anordnung überführt werden, um die Teilspeicher 201, 202 des Energiespeichers 110 vollzuladen. Der Spannungs-Schwellenwert 311 kann von der ersten Ladespannung 310 der Ladestation 120 abhängen. Insbesondere kann der Spannungs-Schwellenwert 311 um einen bestimmten Offsetwert oder um einen bestimmten Prozentwert (z.B. zwischen 5 und 10%) unterhalb der ersten Ladespannung 310 liegen.
Nach Umschalten von der seriellen Anordnung zu der parallelen Anordnung kann der Energiespeicher 110 in der zweiten Phase 332 bis zum Erreichen der Nennspannung der Teilspeicher 201, 202 unter Verwendung einer zweiten Ladespannung 320 vollgeladen werden. Dabei ergibt sich der Spannungsverlauf 302.
Das Umschalten des Energiespeichers 110 von der seriellen Anordnung zu der parallelen Anordnung sollte nicht zu einem Abbruch des Ladevorgangs führen. Zu diesem Zweck können während des Umschaltens ein oder mehreren elektrische Verbraucher 200 als Last zur Aufnahme der von der Ladestation 120 bereitgestellten Ladeleistung verwendet werden. Insbesondere können während des Umschaltvorgangs die ein oder mehreren Schaltelemente S4, S5 geschlossen werden, um die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher 200 parallel zu der Ladestation 120 anzuordnen. So kann ohne Abbruch des Ladevorgangs das Umschalten von der seriellen Anordnung zu der parallelen Anordnung des Energiespeichers 110 bewirkt werden. Wie eingangs dargelegt, kann es vorkommen, dass eine Ladesäule 120 aufgrund einer limitierten Spannungslage die Batterie 110 (d.h. den Energiespeicher) eines Elektrofahrzeuges 100 nicht vollladen kann. Beispielsweise kann ein Fahrzeug 100 mit den Batteriespannungsgrenzen Umin = 350V und Umax = 800V von einer Ladesäule 120 mit der Spannungsgrenze Umax = 750V nur bis 750V und somit nicht vollgeladen werden.
Um dennoch ein Vollladen zu ermöglichen, kann während des laufenden Ladevorgangs ein Übergang zwischen 800V Laden (mit einer ersten Ladespannung 310 von 800V) und 400V Laden (mit einer zweiten Ladespannung 320 von 400V) erfolgen. Dabei kann während des Übergangs eine Stützung der Bordnetzspannung (d.h. der Speicherspannung 300) durch ein oder mehrere HV (Hochvolt) Verbraucher 200 des Fahrzeugs 100 bewirkt werden.
Es kann während des Ladevorgangs (z.B. durch eine Steuer- Vorrichtung 250 des Fahrzeugs 100) durch folgenden Prozess ein Übergang zu einem Ladevorgang mit einer reduzierten Ladespannung bewirkt werden:
• Das Fahrzeug 100 fordert einen bestimmten Ladestrom (z.B. 5A) oder eine bestimmte Ladeleistung (mit der ersten (relativ hohen) Ladespannung 310) an der Ladestation 120 an. So kann in der ersten Phase 331 des Ladevorgangs der Energiespeicher 110 (relativ schnell) in der seriellen Anordnung geladen werden.
• Für das Umschalten von der seriellen Anordnung in die parallele Anordnung fordert das Fahrzeug 100 die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher 200 (z.B. eine Klimaanlage, die elektrische Antriebsmaschine 103, etc.) auf, einen bestimmten Laststrom (z.B. 5V) und/oder eine bestimmte Last-Leistung (mit der ersten (hohen) Bordnetz- und/oder Ladespannung 310) zu stellen.
• Sobald die ein oder mehreren Verbraucher 200 als elektrische Last für die Ladestation 120 wirken, kann der elektrische Energiespeicher 110 von der Ladestation 120 entkoppelt werden. Insbesondere kann die serielle Anordnung der Teilspeicher 201, 202 durch Öffnen des Schaltelements S3 unterbrochen werden.
• Die Ladestation 120 kann daraufhin aufgef ordert werden, die Ladespannung auf eine zweite (reduzierte) Ladespannung 320 zu reduzieren. Die zweite (reduzierte) Ladespannung 320 kann z.B. der Nennspannung der Teilspeicher 201, 202 entsprechen. Die Bordnetzspannung (d.h. die Speicherspannung 300) des Fahrzeugs 100 wird (automatisch) entsprechend zu der Reduzierung der Ladespannung reduziert.
• Sobald die Bordnetzspannung an die reduzierte Ladespannung angeglichen ist, kann der erste Teilspeicher 201 (durch Schließen des Schaltelements S7) parallel zu der Ladestation 120 geschaltet werden.
• Daraufhin können die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher 200 veranlasst werden, den Laststrom auf 0A zu reduzieren.
• Ferner kann der zweite Teilspeicher 202 (durch Schließen des Schaltelements S6) zugeschaltet werden (um die parallele Anordnung der Teilspeicher 201, 202 zu bewirken).
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 400 zur Steuerung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers 110 (insbesondere eines elektrochemischen, etwa eines Lithium- Ion en-basierten, Energiespeichers) eines (Kraft-) Fahrzeugs 100 an einer Fahrzeug-externen Ladestation 120. Der Energiespeicher 110 umfasst einen ersten Teilspeicher 201 und einen zweiten Teilspeicher 202, die (durch ein oder mehrere Schaltelemente S3, S6, S7) sowohl in einer seriellen Anordnung als auch in einer parallelen Anordnung angeordnet werden können.
Das Verfahren 400 umfasst das Laden 401, in einer ersten Phase 331 des Ladevorgangs, des Energiespeichers 110 mit der seriellen Anordnung des ersten Teilspeichers 201 und des zweiten Teilspeichers 202 (bei der die Serienschaltung aus dem ersten und dem zweiten Teilspeicher 201, 202 parallel zu der Ladestation 120 angeordnet ist). Das Laden 401 in der ersten Phase 331 kann mit einer ersten Ladespannung 310 durchgeführt werden.
Das Verfahren 400 umfasst ferner das Bewirken 402 eines Umschaltvorgangs, bei dem der erste Teilspeicher 201 und der zweite Teilspeicher 202 von der seriellen Anordnung in die parallele Anordnung überführt werden (wobei in der parallelen Anordnung die Parallelschaltung aus dem ersten und dem zweiten Teilspeicher 201, 202 parallel zu der Ladestation 120 angeordnet ist). Der Umschaltvorgang wird derart durchgeführt, dass der Ladevorgang durch den Umschaltvorgang nicht unterbrochen wird. Zu diesem Zweck können ein oder mehrere elektrische Verbraucher 200 vorübergehend als elektrische Last für die Ladestation 120 verwendet werden (um anstelle des Energiespeichers 110 als elektrische Last für die Ladestation 120 aufzutreten).
Das Verfahren 400 umfasst ferner das (fortgesetzte) Laden 403, in einer zweiten Phase 332 des Ladevorgangs, des Energiespeichers 110 mit der parallelen Anordnung.
Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann in komfortabler Weise ein durchgehender Ladevorgang zum vollständigen Laden eines elektrischen Energiespeichers 110 bewirkt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Ansprüche
1) Vorrichtung (250) zur Steuerung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers (110) eines Fahrzeugs (100) an einer Fahrzeug-externen Ladestation (120); wobei der Energiespeicher (110) einen ersten Teilspeicher (201) und einen zweiten Teilspeicher (202) umfasst; wobei die Vorrichtung (250) eingerichtet ist,
- in einer ersten Phase (331) des Ladevorgangs den Energiespeicher (110) mit einer seriellen Anordnung des ersten Teilspeichers (201) und des zweiten Teilspeichers (202) zu laden;
- einen Umschaltvorgang zu bewirken, bei dem der erste Teilspeicher (201) und der zweite Teilspeicher (202) von der seriellen Anordnung in eine parallele Anordnung überführt werden; und
- in einer zweiten Phase (332) des Ladevorgangs den Energiespeicher (110) mit der parallelen Anordnung zu laden.
2) Vorrichtung (250) gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (250) eingerichtet ist, während des Umschaltvorgangs ein oder mehrere elektrische Verbraucher (200) zu veranlassen, insbesondere anstelle des Energiespeichers (110), eine elektrische Last für die Ladestation (120) zu bewirken.
3) Vorrichtung (250) gemäß Anspruch 2, wobei die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher (200) eine elektrische Antriebsmaschine (103) des Fahrzeugs (100) und/oder eine Klimaanlage des Fahrzeugs (100) umfassen.
4) Vorrichtung (250) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (250) eingerichtet ist, die Ladestation (120) zu veranlassen,
- den Energiespeicher (110) in der ersten Phase (331) des Ladevorgangs mit einer ersten Ladespannung (310) zu laden; und
- den Energiespeicher (110) in der zweiten Phase (332) des Ladevorgangs mit einer zweiten Ladespannung (320) zu laden; wobei die zweite Ladespannung (320) kleiner als die erste Ladespannung (310) ist.
5) Vorrichtung (250) gemäß Anspruch 4, wobei die Vorrichtung (250) eingerichtet ist, während des Umschaltvorgangs,
- ein oder mehrere elektrische Verbraucher (200) zu veranlassen, eine elektrische Last für die Ladestation (120) zu bewirken;
- wenn die elektrische Last durch die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher (200) bewirkt wird, den ersten Teilspeicher (201) und den zweiten Teilspeicher (202) von der Ladestation (120) zu entkoppeln; und
- wenn der erste Teilspeicher (201) und der zweite Teilspeicher (202) von der Ladestation (120) entkoppelt sind, die Ladestation (120) zu veranlassen, die Ladespannung für den Ladevorgang von der ersten Ladespannung (310) auf die zweite Ladespannung (320) zu reduzieren.
6) Vorrichtung (250) gemäß Anspruch 5, wobei die Vorrichtung (250) eingerichtet ist, während des Umschaltvorgangs,
- wenn die Ladespannung auf die zweite Ladespannung (320) reduziert wurde, den ersten Teilspeicher (201) mit der Ladestation (120) zu koppeln; und
- wenn der erste Teilspeicher (201) mit der Ladestation (120) gekoppelt wurde, die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher (200) zu veranlassen, nicht mehr die elektrische Last für die Ladestation (120) zu bewirken.
7) Vorrichtung (250) gemäß Anspruch 6, wobei die Vorrichtung (250) eingerichtet ist, während des Umschaltvorgangs, wenn die elektrische Last nicht mehr durch die ein oder mehreren elektrischen Verbraucher (200) bewirkt wird, den zweiten Teilspeicher (202) parallel zu dem ersten
Teil Speicher (202) mit der Ladestation (120) zu koppeln, um die parallele Anordnung des ersten Teilspeichers (201) und des zweiten Teilspeichers (202) zu bewirken.
8) Vorrichtung (250) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Vorrichtung (250) eingerichtet ist,
- während der ersten Phase (331) des Ladevorgangs zu detektieren, dass eine Speicherspannung an dem elektrischen Energiespeicher (110) gleich wie oder größer als ein Spannungs-Schwellenwert (311) ist; wobei der Spannungs-Schwellenwert (311) insbesondere von der ersten Ladespannung (310) abhängt, etwa zwischen 2% und 10% unterhalb der ersten Ladespannung (310) liegt; und
- den Übergangsvorgang in Reaktion auf das Detektieren zu bewirken.
9) Vorrichtung (250) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei
- der erste Teilspeicher (201) und der zweite Teilspeicher (202) jeweils eine Nennspannung aufweisen;
- die erste Ladespannung (310) kleiner als, z.B. um 5% oder mehr kleiner als, die Summe der Nennspannungen des ersten Teilspeichers (201) und des zweiten Teil spei chers (202) ist; und
- die zweite Ladespannung (320) gleich wie oder größer als die Nennspannung des ersten Teilspeichers (201) und/oder des zweiten Teilspeichers (202) ist.
10) Vorrichtung (250) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (250) eingerichtet ist, den Umschaltvorgang derart zu bewirken, dass
- der Ladevorgang durch den Umschaltvorgang nicht unterbrochen wird; und/oder
- der erste Teilspeicher (201) und der zweite Teilspeicher (202) während des laufenden Ladevorgangs von der seriellen Anordnung in die parallele Anordnung überführt werden; und/oder - sich die zweite Phase (332) des Ladevorgangs ohne Eingriff eines Nutzers an die erste Phase (331) des Ladevorgangs anschließt.
11) Verfahren (400) zur Steuerung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers (110) eines Fahrzeugs (100) an einer Fahrzeug-externen Ladestation (120); wobei der Energiespeicher (110) einen ersten Teilspeicher (201) und einen zweiten Teilspeicher (202) umfasst; wobei das Verfahren (400) umfasst,
- Laden (401), in einer ersten Phase (331) des Ladevorgangs, des Energiespeichers (110) mit einer seriellen Anordnung des ersten
Teilspeichers (201) und des zweiten Teilspeichers (202);
- Bewirken (402) eines Umschaltvorgangs, bei dem der erste Teilspeicher (201) und der zweite Teilspeicher (202) von der seriellen Anordnung in eine parallele Anordnung überführt werden; und - Laden (403), in einer zweiten Phase (332) des Ladevorgangs, des
Energiespeichers (110) mit der parallelen Anordnung.
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