DE102018209446A1 - Process for tempering an electrical energy store - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Prädizieren eines Nutzungsprofils für den Energiespeicher für einen vorausliegenden Zeitraum. Außerdem umfasst das Verfahren das Einstellen einer Heizleistung und/oder einer Zeitdauer zur Temperierung des Energiespeichers in Abhängigkeit von dem prädizierten Nutzungsprofil.A method for operating an electrical energy store in a vehicle is described. The method comprises predicting a usage profile for the energy store for a preceding period. In addition, the method includes setting a heating output and / or a time period for tempering the energy store as a function of the predicted usage profile.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Steuervorrichtung zur Temperierung eines elektrischen Energiespeichers.The invention relates to a method and a corresponding control device for tempering an electrical energy store.
Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeugs, z.B. ein BEV (battery electric vehicle) oder ein Plug-In Hybrid, umfasst einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere einen elektrochemischen Energiespeicher wie z.B. einen Lithium Ionen basierten Energiespeicher, der eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine des Fahrzeugs zu speichern und bei Bedarf bereitzustellen.An at least partially electrically powered vehicle, e.g. a BEV (battery electric vehicle) or a plug-in hybrid comprises an electrical energy store, in particular an electrochemical energy store such as e.g. a lithium ion-based energy storage device, which is set up to store electrical energy for the operation of an electric drive machine of the vehicle and to make it available if required.
Die elektrische Leistung, die von einem elektrischen Energiespeicher bereitgestellt werden kann, ist typischerweise von der Temperatur des Energiespeichers abhängig. Insbesondere kann bei niedrigen Temperaturen (z.B. im Winter), die Leistungsfähigkeit eines elektrischen Energiespeichers signifikant reduziert sein, wodurch die Leistungsfähigkeit des Antriebs eines Fahrzeugs beeinträchtigt werden kann.The electrical power that can be provided by an electrical energy store is typically dependent on the temperature of the energy store. In particular, at low temperatures (e.g. in winter), the performance of an electrical energy storage device can be significantly reduced, as a result of which the performance of the drive of a vehicle can be impaired.
Der elektrische Energiespeicher eines Fahrzeugs kann daher eine Heizeinheit aufweisen, mit der der elektrische Energiespeicher beheizt werden kann, um insbesondere im Winter die Temperatur des elektrischen Energiespeichers und damit die Leistungsfähigkeit des Energiespeichers zu erhöhen. Die Heizeinheit wird typischerweise mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher betrieben. Diese elektrische Energie steht nicht mehr für den Betrieb der Antriebsmaschine des Fahrzeugs zur Verfügung, so dass die Reichweite des Fahrzeugs durch die Temperierung des Energiespeichers reduziert wird.The electrical energy store of a vehicle can therefore have a heating unit with which the electrical energy store can be heated in order to increase the temperature of the electrical energy store and thus the performance of the energy store, particularly in winter. The heating unit is typically operated with electrical energy from the energy store. This electrical energy is no longer available for operating the drive machine of the vehicle, so that the range of the vehicle is reduced by the temperature control of the energy store.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die Energieeffizienz der Temperierung eines elektrischen Energiespeichers zu erhöhen, insbesondere um die Reichweite eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zu erhöhen.The present document deals with the technical problem of increasing the energy efficiency of the temperature control of an electrical energy store, in particular in order to increase the range of an at least partially electrically driven vehicle.
Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch 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.The task is solved by the independent claim. Advantageous embodiments include described in the dependent claims. It is pointed out that additional features of a claim dependent on an independent claim without the features of the independent claim or only in combination with a subset of the features of the independent claim can form a separate invention that is independent of the combination of all features of the independent claim can be made the subject of an independent claim, a divisional application or a late application. This applies in the same way to the technical teachings described in the description, which can form an invention that is independent of the features of the independent claims.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichers (insbesondere eines elektrochemischen Energiespeichers) eines Fahrzeugs (insbesondere eines Straßenkraftfahrzeugs) beschrieben. Der Energiespeicher kann eingerichtet sein, elektrisch Energie für den Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine des Fahrzeugs bereitzustellen. Der Energiespeicher kann z.B. eine Nennspannung von 300V, 400V oder mehr aufweisen.According to one aspect, a method for operating an electrical energy store (in particular an electrochemical energy store) of a vehicle (in particular a road motor vehicle) is described. The energy store can be set up to provide electrical energy for the operation of an electric drive machine of the vehicle. The energy store can e.g. have a nominal voltage of 300V, 400V or more.
Das Verfahren umfasst das Prädizieren eines Nutzungsprofils für den Energiespeicher für einen vorausliegenden Zeitraum (z.B. für einen Zeitraum von 2, 5, 10 Minuten oder länger). Mit anderen Worten, es kann prädiziert werden, wie der Energiespeicher in dem vorausliegenden Zeitraum genutzt werden soll. Dabei kann insbesondere ermittelt werden, welche Entladeleistungen und/oder welche Ladeleistungen durch den Energiespeicher zu erbringen bzw. aufzunehmen sind. Beispielsweise kann das prädizierte Nutzungsprofil einen prädizierten zeitlichen Verlauf von elektrischer Leistung anzeigen, die von dem Energiespeicher in dem vorausliegenden Zeitraum abzugeben und/oder aufzunehmen ist. Mit anderen Worten, es kann für eine Sequenz von Zeitpunkten (z.B. für 10, 20, 50, 100 oder mehr Zeitpunkte) ermittelt werden, welche Entladeleistung von dem Energiespeicher abzugeben bzw. welche Ladeleistung von dem Energiespeicher aufzunehmen ist.The method comprises predicting a usage profile for the energy store for a preceding period (e.g. for a period of 2, 5, 10 minutes or longer). In other words, it can be predicted how the energy store is to be used in the preceding period. In particular, it can be determined which discharge powers and / or which charging powers are to be provided or taken up by the energy store. For example, the predicted usage profile can indicate a predicted temporal course of electrical power that is to be delivered and / or recorded by the energy store in the preceding period. In other words, it can be determined for a sequence of points in time (e.g. for 10, 20, 50, 100 or more points in time) which discharge power is to be given off by the energy store or which charging power is to be taken up by the energy store.
Das Nutzungsprofil kann z.B. auf Basis eines geplanten Zielortes für eine vorausliegende Fahrt des Fahrzeugs prädiziert werden. Alternativ oder ergänzend kann das Nutzungsprofil auf Basis einer geplanten Fahrstrecke für eine vorausliegende Fahrt des Fahrzeugs prädiziert werden. Zu diesem Zweck kann digitale Karteninformation in Bezug auf ein Straßennetz und/oder Verkehrsinformation in Bezug auf das Straßennetz berücksichtigt werden. Alternativ oder ergänzend kann das Nutzungsprofil auf Basis von Nutzerinformation in Bezug auf ein bekanntes Fahrverhalten und/oder in Bezug auf einen Fahrstil eines Nutzers des Fahrzeugs prädiziert werden. Beispielsweise kann die Dauer einer vorausliegenden Fahrt und/oder der Leistungsbedarf für eine vorausliegende Fahrt in präziser Weise ermittelt werden.The usage profile can e.g. be predicted based on a planned destination for the vehicle to drive ahead. Alternatively or in addition, the usage profile can be predicted on the basis of a planned route for the vehicle to travel ahead. For this purpose, digital map information relating to a road network and / or traffic information relating to the road network can be taken into account. Alternatively or additionally, the usage profile can be predicted on the basis of user information in relation to a known driving behavior and / or in relation to a driving style of a user of the vehicle. For example, the duration of a journey ahead and / or the power requirement for a journey ahead can be determined in a precise manner.
Ferner umfasst das Verfahren das Einstellen der Heizleistung und/oder der Heizzeitdauer (insbesondere die über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Heizleistung) zur Temperierung des Energiespeichers in Abhängigkeit von dem prädizierten Nutzungsprofil. Dabei können die Heizleistung und/oder die Heizzeitdauer (insbesondere die über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Heizleistung) derart ermittelt werden, dass die kumulierte Energiemenge zur Temperierung des Energiespeichers für die Umsetzung des prädizierten Nutzungsprofils reduziert, insbesondere minimiert, wird.Furthermore, the method comprises setting the heating power and / or the heating time (in particular the heating power averaged over a certain period) for temperature control of the energy store depending on the predicted usage profile. The heating power and / or the heating time (in particular the one determined period of time averaged heating output) are determined in such a way that the cumulative amount of energy for temperature control of the energy store for the implementation of the predicted usage profile is reduced, in particular minimized.
Wie bereits oben dargelegt, kann das Nutzungsprofil den zeitlichen Verlauf der von dem Energiespeicher abzugebenden Entladeleistung bzw. aufzunehmenden Ladeleistung anzeigen. Die Heizleistung und/oder die Heizzeitdauer (insbesondere die über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Heizleistung) können derart eingestellt werden, dass an jedem Zeitpunkt des vorausliegenden Zeitraums eine Leistungsbedingung erfüllt wird. Die Leistungsbedingung für einen bestimmten Zeitpunkt kann dabei fordern, dass an dem bestimmten Zeitpunkt die temperaturabhängige maximal mögliche Entladeleistung und/oder Ladeleistung des Energiespeichers der durch den prädizierten zeitlichen Verlauf angezeigten abzugebenden und/oder aufzunehmenden elektrischen Leistung entspricht oder diese übersteigt. Mit anderen Worten, die Leistungsbedingung kann fordern, dass an jedem Zeitpunkt des vorausliegenden Zeitraums das prädizierte Nutzungsprofil auch tatsächlich durch den Energiespeicher erbracht werden kann.As already explained above, the usage profile can indicate the time profile of the discharge power to be emitted by the energy store or the charging power to be absorbed. The heating power and / or the heating time period (in particular the heating power averaged over a certain period) can be set in such a way that a performance condition is fulfilled at every point in time of the preceding period. The power condition for a specific point in time can require that at the specific point in time the temperature-dependent maximum possible discharge power and / or charging power of the energy store corresponds to or exceeds the electrical power to be emitted and / or to be taken up indicated by the predicted time profile. In other words, the performance condition may require that the predicted usage profile can actually be provided by the energy store at any point in time in the preceding period.
Des Weiteren können die Heizleistung und/oder die Heizzeitdauer (insbesondere die über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Heizleistung) derart eingestellt werden, dass an jedem Zeitpunkt des vorausliegenden Zeitraums die zur Temperierung des Energiespeichers aus dem Energiespeicher zu entnehmende kumulierte elektrische Energie, die erforderlich ist, um die Leistungsbedingung bis zu diesem Zeitpunkt zu erfüllen, reduziert, insbesondere minimiert, wird. Mit anderen Worten, die Heizleistung und/oder die Heizzeitdauer (insbesondere die über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Heizleistung) können derart über der Zeit angepasst bzw. eingestellt werden, dass an jedem Zeitpunkt die Leistungsbedingung erfüllt ist, und dass die kumulierte Energiemenge, die zu diesem Zweck erforderlich ist, reduziert bzw. minimiert wird. Die Bereitstellung eines prädizierten Nutzungsprofils ermöglicht es somit, den Energieverbrauch eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs ohne Beschränkungen der Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren.Furthermore, the heating power and / or the heating time period (in particular the heating power averaged over a certain period) can be set such that the cumulative electrical energy that is required to be taken from the energy storage device for temperature control of the energy store at any point in time of the preceding period in order to fulfilling the performance condition up to this point in time is reduced, in particular minimized. In other words, the heating power and / or the heating duration (in particular the heating power averaged over a certain period) can be adjusted or adjusted over time in such a way that the power condition is fulfilled at all times and that the cumulative amount of energy associated with this Purpose is required, is reduced or minimized. The provision of a predicted usage profile thus makes it possible to reduce the energy consumption of an at least partially electrically operated vehicle without restricting the performance of the vehicle.
Das Verfahren kann umfassen, das Ermitteln von Werten von ein oder mehreren Zustandsparametern des elektrischen Energiespeichers. Dabei können die ein oder mehreren Zustandsparameter umfassen: die Temperatur des Energiespeichers, den Ladezustand des Energiespeichers, und/oder die Zellspannung an ein oder mehreren Speicherzellen des Energiespeichers. Die Heizleistung und/oder die Heizzeitdauer (insbesondere die über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Heizleistung) können dann auch in Abhängigkeit von den ermittelten Werten der ein oder mehreren Zustandsparameter eingestellt werden. Durch die Berücksichtigung von ein oder mehreren Zustandsparametern kann die erforderliche Heizenergie zur Temperierung eines elektrischen Energiespeichers weiter reduziert werden.The method can include determining values of one or more state parameters of the electrical energy store. The one or more state parameters can include: the temperature of the energy store, the state of charge of the energy store, and / or the cell voltage at one or more storage cells of the energy store. The heating power and / or the heating period (in particular the heating power averaged over a certain period) can then also be set as a function of the determined values of the one or more status parameters. By taking one or more state parameters into account, the heating energy required for temperature control of an electrical energy store can be further reduced.
Die Heizleistung und/oder die Heizzeitdauer (insbesondere die über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Heizleistung) zur Temperierung eines elektrischen Energiespeichers können auf Basis eines vordefinierten Heizplans ermittelt werden. Dabei kann der Heizplan im Vorfeld (z.B. experimentell) ermittelt und auf einer Speichereinheit des Fahrzeugs gespeichert werden. Der Heizplan kann z.B. für unterschiedliche Nutzungsprofile und/oder für unterschiedliche Werte der ein oder mehreren Zustandsparameter die jeweilige Heizleistung und/oder die jeweilige Heizzeitdauer (insbesondere die jeweilige über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Heizleistung) anzeigen. Durch die Berücksichtigung eines vordefinierten Heizplans kann die zur Temperierung des Energiespeichers erforderliche Energiemenge in effizienter und präziser Weise reduziert werden.The heating power and / or the heating time (in particular the heating power averaged over a certain period) for temperature control of an electrical energy store can be determined on the basis of a predefined heating plan. The heating plan can be determined in advance (e.g. experimentally) and saved on a storage unit of the vehicle. The heating schedule can e.g. For different usage profiles and / or for different values of the one or more status parameters, the respective heating output and / or the respective heating time period (in particular the respective heating output averaged over a certain period) are displayed. By taking a predefined heating plan into account, the amount of energy required to temper the energy storage can be reduced in an efficient and precise manner.
Der Energiespeicher kann eine Mehrzahl von Speicherzellen umfassen, die zumindest teilweise parallel und/oder zumindest teilweise in Reihe zueinander verschaltet sind. Eine Speicherzelle kann dabei ein (zellinternes) Heizmodul umfassen, das eingerichtet ist, der Speicherzelle mit einer veränderbaren Heizleistung thermische Energie zuzuführen. Die Speicherzellen eines Energiespeichers können somit in effizienter und unmittelbarer Weise durch zellinterne Heizmodule aufgeheizt werden. Dabei kann die elektrische Energie für den Betrieb der einzelnen Heizmodule direkt aus der jeweiligen Speicherzelle entnommen werden. Die Heizleistung und/oder die Heizzeitdauer (insbesondere die über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Heizleistung) der einzelnen Heizmodule der Mehrzahl von Speicherzellen können dann in Abhängigkeit von dem Nutzungsprofil eingestellt werden. So kann eine besonders effiziente und präzise Temperierung eines Energiespeichers bewirkt werden.The energy store can comprise a plurality of storage cells which are at least partially connected in parallel and / or at least partially in series with one another. A storage cell can comprise a (cell-internal) heating module which is set up to supply thermal energy to the storage cell with a variable heating power. The storage cells of an energy store can thus be heated up in an efficient and immediate manner by means of cell-internal heating modules. The electrical energy for the operation of the individual heating modules can be taken directly from the respective storage cell. The heating power and / or the heating duration (in particular the heating power averaged over a certain period) of the individual heating modules of the plurality of storage cells can then be set as a function of the usage profile. In this way, a particularly efficient and precise temperature control of an energy store can be achieved.
Ein Heizmodul kann ein oder mehrere Heizplatten umfassen, die über ein oder mehrere Schaltelemente aktiviert oder deaktiviert werden können. Die Heizleistung kann somit durch die Aktivierung bzw. die Deaktivierung einzelner Heizplatten verändert werden.A heating module can comprise one or more heating plates, which can be activated or deactivated via one or more switching elements. The heating output can thus be changed by activating or deactivating individual heating plates.
Alternativ oder ergänzend kann eine Heizplatte eines Heizmoduls eine Mehrzahl von Heizwiderständen umfassen, die über ein oder mehrere Schaltelemente aktiviert oder deaktiviert und/oder in Reihe zueinander und/oder in Serie zueinander angeordnet werden können. Durch die Anordnung und/oder Aktivierung von einzelnen Heizwiderständen kann die Heizleistung eines Heizmoduls in präziser Weise eingestellt werden.Alternatively or additionally, a heating plate of a heating module can comprise a plurality of heating resistors which can be activated or deactivated via one or more switching elements and / or can be arranged in series with one another and / or in series with one another. By arranging and / or activating individuals Heating resistors can be used to set the heating output of a heating module in a precise manner.
Alternativ oder ergänzend kann das Heizmodul einer ersten Speicherzelle ggf. durch ein oder mehrere Schaltelemente mit einer anderen zweiten Speicherzelle elektrisch leitend verbunden werden, um eine Energieversorgung des Heizmoduls aus der anderen zweiten Speicherzelle zu bewirken. So kann z.B. bewirkt werden, dass die Heizmodule mehrerer Speicherzellen nur von einer einzigen Speicherzelle elektrisch versorgt werden, um die Heizleistung zu reduzieren. Andererseits kann ggf. bewirkt werden, dass ein Heizmodul aus mehreren Speicherzellen elektrisch versorgt wird, um die Heizleistung zu erhöhen.As an alternative or in addition, the heating module of a first memory cell can optionally be electrically conductively connected to another second memory cell by means of one or more switching elements in order to bring about an energy supply for the heating module from the other second memory cell. For example, are caused that the heating modules of several memory cells are only electrically supplied by a single memory cell in order to reduce the heating power. On the other hand, a heating module can optionally be supplied with electricity from several storage cells in order to increase the heating output.
Das Verfahren kann umfassen, das Ansteuerung der ein oder mehreren Schaltelemente, um die Heizleistung eines Heizmoduls einzustellen. So kann die Heizleistung zur Temperierung eines Energiespeichers in präziser Weise verändert werden.The method can include controlling the one or more switching elements in order to adjust the heating power of a heating module. In this way, the heating output for temperature control of an energy store can be changed in a precise manner.
Der Energiespeicher kann zumindest ein Heizmodul bzw. zumindest eine Heizeinheit umfassen, das bzw. die eingerichtet ist, dem Energiespeicher in einem aktiven Zustand thermische Energie zuzuführen. Es kann dann ein gepulstes Aktivieren des Heizmoduls bzw. des Heizelements durch eine Sequenz von Aktivierungspulsen erfolgen, so dass die Heizzeitdauer und damit die mittlere Heizleistung durch die Pulsweite der Aktivierungspulse eingestellt werden. Der gepulste Betrieb eines Heizmoduls ermöglicht es, in effizienter und präziser Weise die (mittlere) Heizleistung zur Temperierung eines elektrischen Energiespeichers einzustellen.The energy store can comprise at least one heating module or at least one heating unit that is configured to supply thermal energy to the energy store in an active state. A pulsed activation of the heating module or of the heating element can then take place by means of a sequence of activation pulses, so that the heating period and thus the average heating power are set by the pulse width of the activation pulses. The pulsed operation of a heating module makes it possible to set the (average) heating power for temperature control of an electrical energy store in an efficient and precise manner.
Das Verfahren kann umfassen, das Ermitteln bzw. das Auswählen eines Nutzungsszenarios für die vorausliegende Nutzung des Energiespeichers (d.h. für den vorausliegenden Zeitraum) aus einer Mehrzahl von vordefinierten Nutzungsszenarien. Die Mehrzahl von vordefinierten Nutzungsszenarien kann z.B. umfassen: ein Nutzungsszenario für eine relativ kurze Fahrt; ein Nutzungsszenario für eine relativ lange Fahrt; ein Nutzungsszenario für das Laden des Energiespeichers mit einer relativ geringen Ladeleistung; ein Nutzungsszenario für das Laden des Energiespeichers mit einer relativ hohen Ladeleistung; und/oder ein Nutzungsszenario für eine Einbindung des Energiespeichers in ein elektrisches Versorgungsnetz. Die Heizleistung und/oder die Heizzeitdauer (insbesondere die über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Heizleistung) können dann in Abhängigkeit von dem ermittelten Nutzungsszenario eingestellt werden. Dabei können für die unterschiedlichen Nutzungsszenarien unterschiedliche Heizpläne bereitgestellt werden. Durch die Berücksichtigung von unterschiedlichen vordefinierten Nutzungsszenarien kann der Energieverbrauch zur Temperierung eines elektrischen Energiespeichers weiter reduziert werden.The method may include determining or selecting a usage scenario for the previous use of the energy store (i.e. for the upcoming period) from a plurality of predefined usage scenarios. The majority of predefined usage scenarios can e.g. include: a usage scenario for a relatively short drive; a usage scenario for a relatively long drive; a usage scenario for charging the energy store with a relatively low charging power; a usage scenario for charging the energy storage device with a relatively high charging power; and / or a usage scenario for integrating the energy store into an electrical supply network. The heating power and / or the heating period (in particular the heating power averaged over a certain period) can then be set depending on the determined usage scenario. Different heating plans can be provided for the different usage scenarios. By taking into account different predefined usage scenarios, the energy consumption for temperature control of an electrical energy store can be further reduced.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuervorrichtung für eine Heizeinheit bzw. für ein Heizmodul eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs beschrieben. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet, ein Nutzungsprofil für den Energiespeicher für einen vorausliegenden Zeitraum zu prädizieren. Außerdem ist die Steuervorrichtung eingerichtet, die von der Heizeinheit bzw. dem Heizmodul bewirkte Heizleistung und/oder Heizzeitdauer (insbesondere die über einen bestimmten Zeitraum gemittelte Heizleistung) zur Temperierung des Energiespeichers in Abhängigkeit von dem prädizierten Nutzungsprofil einzustellen.According to a further aspect, a control device for a heating unit or for a heating module of an electrical energy store of a vehicle is described. The control device is set up to predict a usage profile for the energy store for a preceding period of time. In addition, the control device is set up to adjust the heating power and / or heating time caused by the heating unit or the heating module (in particular the heating power averaged over a certain period) for temperature control of the energy store depending on the predicted usage profile.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Straßenkraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steuervorrichtung umfasst.According to a further aspect, a road motor vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) is described which comprises the control device described in this document.
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.According to a further aspect, a software (SW) program is described. The SW program can be set up to be executed on a processor (e.g. on a control device of a vehicle) and thereby to carry out the method described in this document.
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.According to a further aspect, a storage medium is described. The storage medium can comprise a software program which is set up to be executed on a processor and thereby to carry out the method described in this document.
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.It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspect of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in a variety of ways.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
-
1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs; -
2a ein beispielhaftes Speichermodul für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeugs; -
2b und2c beispielhafte Speicherzellen für ein Speichermodul; -
2d beispielhafte Heizplatten für eine Speicherzelle; -
2e eine beispielhafte Energieversorgung einer Heizplatte; -
3a beispielhafte Leistungs-Kenndaten eines Energiespeichers; -
3b eine beispielhafte prädizierte Leistungsprognose für ein Fahrzeug; und -
4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Temperierung eines elektrischen Energiespeichers.
-
1 exemplary components of a vehicle; -
2a an exemplary memory module for an electrical energy store of a vehicle; -
2 B and2c exemplary memory cells for a memory module; -
2d exemplary heating plates for a storage cell; -
2e an exemplary power supply to a hot plate; -
3a exemplary performance characteristics of an energy store; -
3b an exemplary predicted performance forecast for a vehicle; and -
4 a flowchart of an exemplary method for temperature control of an electrical energy store.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten Temperierung eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang zeigt
Eine Steuervorrichtung
Wie in den
Der positive Anschluss
Mit sinkender Temperatur sinkt typischerweise die elektrische Leistung, die durch die Speicherzellen
Ein Heizmodul
Alternativ oder ergänzend kann eine Heizplatte
Alternativ oder ergänzend kann ein Heizmodul
Bei dem Betrieb der Heizmodule
Die einzelnen Speicherzellen
Bei der Inbetriebnahme eines Fahrzeugs
Die Steuereinheit
- • eine geplante Fahrroute für das Fahrzeug
100 (z.B. nach Eingabe eines Zielortes über eine Navigationsvorrichtung des Fahrzeugs100 ); - • Daten, die anzeigen, wie der Nutzer des
Fahrzeugs 100 das Fahrzeug 100 in der Vergangenheit genutzt hat; und/oder - • ein geplanter Zielort (z.B. eine Ladestation zum Laden des elektrischen Energiespeichers
110 ).
- • a planned route for the vehicle
100 (eg after entering a destination via a navigation device of the vehicle100 ); - • Data that indicate how the user of the
vehicle 100 thevehicle 100 has used in the past; and or - • A planned destination (for example a charging station for charging the electrical energy store
110 ).
Alternativ oder ergänzend können Randbedingungen und/oder Zustandsparameter des Betriebs des elektrischen Energiespeichers
- • die
aktuelle Temperatur 301 desEnergiespeichers 110 ; und/oder - • der aktuelle Ladezustand (bzw. State of Charge, SOC) des
Energiespeichers 110 ; und/oder - • Wetterdaten in Bezug auf klimatische Bedingungen in der Umgebung des
Fahrzeugs 100 ; und/oder - • ein bekanntes Fahrverhalten und/oder ein bekannter Fahrstil eines Nutzers des
Fahrzeugs 100 .
- • the
current temperature 301 of theenergy storage 110 ; and or - • the current state of charge (or State of Charge, SOC) of the
energy store 110 ; and or - • Weather data related to climatic conditions around the
vehicle 100 ; and or - A known driving behavior and / or a known driving style of a user of the
vehicle 100 ,
Auf Basis der Plandaten
Durch die Berücksichtigung von Plandaten
Es wird somit eine intelligente Steuerung der Temperierung eines elektrischen Energiespeichers
Die Steuereinheit
- • die prädizierte Länge einer Fahrt;
- • die aktuelle Temperatur des
Energiespeichers 110 ; - • der aktuelle Ladezustand (SOC) des
Energiespeichers 110 ; - • die aktuelle Zellspannung der einzelnen Speicherzellen
210 ; - • ein Nutzungsscenario für die Nutzung des Energiespeichers
110 (z.B. Nutzung für eine relativ kurze Fahrt, Nutzung für eine relativ lange Fahrt, Nutzung für einen Ladevorgang, Nutzung für einen Schnellladevorgang, Nutzung für „Vehicle to Grid“ (d.h. als Zwischenspeicher für ein elektrisches Versorgungsnetz), etc.; und/oder - • ein bekanntes Fahrverhalten und/oder ein bekannter Fahrstil eines Nutzers des
Fahrzeugs 100 .
- • the predicted length of a trip;
- • the current temperature of the
energy storage 110 ; - • the current state of charge (SOC) of the
energy store 110 ; - • the current cell voltage of the
individual memory cells 210 ; - • a usage scenario for the use of the energy storage
110 (e.g. use for a relatively short journey, use for a relatively long journey, use for a charging process, use for a fast charging process, use for "Vehicle to Grid" (ie as a buffer for an electrical supply network), etc .; and / or - A known driving behavior and / or a known driving style of a user of the
vehicle 100 ,
Der Heizplan kann für unterschiedliche Kombinationen von Werten der ein oder mehreren o.g. Parameter anzeigen,
- • ob die Heizmodule
222 der einzelnen Speicherzellen210 aktiviert werden sollen oder nicht; und/oder - • mit welcher Heizleistung bzw. Heizrate ein Heizmodul
222 betrieben werden soll.
- • whether the heating modules
222 of theindividual memory cells 210 should be activated or not; and or - • with what heating power or heating rate a heating module
222 to be operated.
Das Verfahren
Das Verfahren
Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen wird eine energieeffiziente Nutzung von zellinternen Heizmodulen
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not restricted to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems.
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