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Title:
METHOD FOR PREHEATING A BATTERY OF AN ELECTRICALLY OPERATED MOTOR VEHICLE, AND CHARGING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/002193
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for preheating a battery (4) of an electrically driven motor vehicle (2), in particular an electric vehicle or a hybrid vehicle, wherein a charging process and a discharging process of the battery (4) are controlled in such a way that a minimum temperature (Tmin) of the battery (4) is attained at a departure time (tA) of the motor vehicle (2). The invention further relates to a charging device (6) for said type of motor vehicle (2) and to a motor vehicle (2) comprising said type of charging device (6).

Inventors:
ROBERT FRANCOIS-XAVIER (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/066929
Publication Date:
January 03, 2019
Filing Date:
June 25, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
H01M10/44; H02J7/04
Foreign References:
DE102014010300A12015-01-15
EP2990257A12016-03-02
US20130193928A12013-08-01
DE102016101100A12016-08-04
DE102009038431A12011-02-24
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Claims:
Ansprüche

1 . Verfahren zum Vorwärmen einer Batterie (4) eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (2), insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs,

- wobei sowohl ein Ladevorgang als auch ein Entladevorgang der Batterie (4) derart gesteuert werden, dass eine Mindesttemperatur (Tmin) der Batterie (4) zu einer Abfahrtszeit (ΪΑ) des Kraftfahrzeugs (2) erreicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass beim Ladevorgang und beim Entladevorgang der Batterie (4) ein zeitlicher Verlauf eines Ladestroms und eines Entladestroms der Batterie (4) gesteuert und die Batterie (4) mittels des Ladestroms und mittels des Entladestroms erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

- dass die Abfahrtszeit (ΪΑ) des Kraftfahrzeugs (2) durch einen Benutzer eingestellt wird, und

- dass die Batterie (4) in Abhängigkeit der Abfahrtszeit (ΪΑ) vorgewärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Batterie (4) derart vorgewärmt wird, dass die Mindesttemperatur (Tmin) der Batterie (4) kontinuierlich aufrechterhalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass von der mittels einer Ladevorrichtung (6) des Kraftfahrzeugs (2) an ein Stromnetz (10) angeschlossenen Batterie (4) beim Entladevorgang elektrische Energie dem Stromnetz (10) zugeführt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Temperatur (T) der Batterie (4) gemessen und der

Ladevorgang und/oder der Entladevorgang in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur (T) gesteuert oder geregelt wird.

Ladevorrichtung (6) eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

- mit einer ersten Schnittstelle (12) zu einem Temperatursensor (14) zur Messung der Temperatur (T) der Batterie (4), und

- mit einer zweiten Schnittstelle (16) zum Empfangen einer

eingestellten Abfahrtszeit (.A), und

- mit einer Steuereinheit (18) zum Einstellen eines Ladevorgangs und eines Entladevorgangs der Batterie (4) anhand der erfassten Temperatur (T) und der eingestellten Abfahrtszeit (ΪΑ).

Ladevorrichtung (6) nach Anspruch 7,

gekennzeichnet durch

eine dritte Schnittstelle (20) zu einem Steuergerät (22) des

Kraftfahrzeugs, insbesondere zum Betreiben einer Klimaanlage (24) während des Entladevorgangs.

Ladevorrichtung (6) nach Anspruch 7 oder 8,

gekennzeichnet durch

eine vierte Schnittstelle (26) zu einer Steuerung (28) eines

Stromnetzes (10).

10. Kraftfahrzeug (2) mit einer Ladevorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 7 bis 9.

Description:
VERFAHREN ZUM VORWÄRMEN EINER BATTERIE EINES ELEKTRISCH BETRIEBENEN KRAFTFAHRZEUGS SOWIE LADEVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorwärmen einer Batterie eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Ladevorrichtung eines derartigen Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Ladevorrichtung.

Bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, wie bei Elektrofahrzeugen oder auch bei Hybridfahrzeugen mit einem elektrischen Antrieb, ist eine wiederaufladbare Batterie verbaut. Diese wird bei Bedarf mittels einer Ladevorrichtung an ein Stromnetz angeschlossen und geladen. Denkbarer Weise beginnt dabei der Ladevorgang der Batterie unmittelbar nach dem Anschließen an das Stromnetz. Sofern das Fahrzeug für eine vergleichsweise lange Zeitdauer nicht genutzt wird, beispielsweise in der Nacht, kann der Ladevorgang folglich zu einer Abfahrtszeit bereits seit einer vergleichsweise langen Zeitdauer beendet sein.

In der DE 10 2009 038 431 A1 ist ein Verfahren offenbart, bei dem eine voraussichtliche Abfahrtszeit durch einen Benutzer eingestellt wird. Der Ladevorgang, insbesondere der zeitliche Verlauf des Ladestroms der Batterie, wird dabei in Abhängigkeit der eingestellten Abfahrtszeit derart gesteuert, dass der Ladevorgang möglichst kostengünstig ist und zur Abfahrtszeit ein möglichst voller Ladezustand der Batterie erreicht wird. Der Ladestrom weist beim Ladevorgang insbesondere einen degressiven Verlauf auf, so dass sich der Ladestrom gegen Ende des Ladevorgangs verringert. Auf Grund dessen und/oder sofern der Ladevorgang bereits seit einer vergleichsweise langen Zeitdauer beendet ist, nimmt die Batterie die Umgebungstemperatur an. Ist dabei die Umgebungstemperatur und folglich die Temperatur der Batterie niedrig, beispielsweise unter 5°C, sind die Leistung und die Kapazität einer solchen Batterie vergleichsweise verschlechtert. Auf Grund dessen kann die Batterie lediglich vergleichsweise ineffizient und unwirtschaftlich betrieben werden.

Zudem werden mittels der Batterie des Kraftfahrzeugs üblicherweise weitere Verbraucher mit Energie versorgt, wie z.B. die Beleuchtungsanlage, die Heizung oder eine Klimaanlage, wodurch die Reichweite des Kraftfahrzeugs verringert wird. Werden diese Verbraucher bei einer niedrigen Umgebungstemperatur von beispielsweise unter 5°C betrieben, so ist die Reichweite des Kraftfahrzeugs in Folge des ineffizienten Batteriebetriebs entsprechend zusätzlich verringert.

Einerseits werden insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen Kraftfahrzeuge vergleichsweise oft genutzt. Andererseits sollen eine niedrige Batterietemperatur und der daraus folgende unwirtschaftliche und ineffiziente Betrieb der Batterie vermieden werden. Dazu ist es denkbar, die Batterie vorzuheizen oder nach Betriebsbeginn möglichst schnell zu erwärmen. So ist es beispielweise möglich, die Batterie mittels einer zusätzlichen Heizvorrichtung, beispielsweise mittels einer vergleichsweise ineffizienten Verbrennungsheizung, eines elektrischen Heizelements oder eines zusätzlichen Wärmetauschers, zu erwärmen. Nachteilig entstehen bei diesen Maßnahmen jedoch zusätzliche Betriebskosten, oder es sind zusätzliche Komponenten erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Vorwärmen der Batterie anzugeben, wobei die Temperatur der Batterie des Kraftfahrzeugs zur Abfahrtszeit eine geeignete Temperatur aufweisen soll. Weiterhin sollen eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignet Ladevorrichtung sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug mit einer solchen Ladevorrichtung angegeben werden.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und bezüglich des Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für die Ladevorrichtung sowie für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.

Das Verfahren dient dem Vorwärmen einer wiederaufladbaren Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren werden sowohl ein Ladevorgang als auch ein Entladevorgang der Batterie derart gesteuert, dass zu einer Abfahrtszeit des Kraftfahrzeugs eine Mindesttemperatur der Batterie erreicht bzw. eingestellt ist. Durch das Vorwärmen der Batterie lässt sich die Reichweite des Kraftfahrzeugs auch bei einer vergleichsweise niedrigen Umgebungstemperatur verbessern.

Insbesondere ist das Kraftfahrzeug ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug (Plug-in-Hybridfahrzeug) mit mindestens einem Elektromotor zum Antrieb, wobei die Batterie des Kraftfahrzeugs mittels eines Stromnetzes geladen werden kann.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass bei einer Temperatur der Batterie (Batterietemperatur) unterhalb einer optimalen Betriebstemperatur die Kapazität sowie die Leistung der Batterie und somit auch die Reichweite des Kraftfahrzeugs verringert sind. Eine niedrige Umgebungstemperatur ist dabei beispielsweise eine Temperatur unter 5 °C, so dass die Umgebungstemperatur kleiner als eine optimale Betriebstemperatur der Batterie ist.

Die Batterietemperatur gleicht sich nach dem Nutzen des Kraftfahrzeugs oder nach dem Beenden des Ladevorgangs der Batterie an die Umgebungstemperatur an. Auch bei noch nicht abgeschlossenem Ladevorgang verringert sich die Erwärmung der Batterie gegen Ende des Ladevorgangs: Hierbei weist ein Ladestrom einen insbesondere degressiven Verlauf auf, d.h. die Stromstärke des Ladestroms und die dadurch betriebsbedingte Heizleistung an der Batterie nimmt gegen Ende des Ladevorgangs ab, so dass die Batterie im Wesentlichen die Umgebungstemperatur annimmt.

In Folge dessen ist zur Abfahrtszeit des Kraftfahrzeugs bei einer vergleichsweise geringen Umgebungstemperatur die Batterietemperatur kleiner als die optimale Betriebstemperatur. Dadurch sind sowohl die Kapazität als auch die Leistung der Batterie und auf Grund dessen die Reichweite des Kraftfahrzeugs vergleichsweise verringert. Durch das Vorwärmen der Batterie wird eine Mindesttemperatur der Batterie zur Abfahrtszeit des Kraftfahrzeugs erreicht, bei welcher die Leistungs- und die Kapazitätsverluste der Batterie im Wesentlichen vermieden sind.

In einer geeigneten Ausführungsform wird beim Ladevorgang und beim Entladevorgang ein zeitlicher Verlauf eines Ladestroms und eines Entlade- stroms der Batterie gesteuert. Auf Grund des Ladestroms und auch des Entladestroms erwärmt sich die Batterie betriebsbedingt, wobei die Stromsteuerung derart erfolgt, dass die Batterie zur Abfahrtszeit die Mindesttemperatur erreicht hat, und dass der Ladevorgang und der Entladevorgang möglichst batterieschonend sind, wodurch eine Beschädigung der Batterie vermieden ist. Die Batterie wird hierbei in einer geeigneten Abfolge geladen und entladen. Geeigneter Weise wird die Batterie zunächst in einem ersten Ladevorgang im Wesentlichen vollständig geladen und anschließend beispielsweise wechselweise entladen und geladen.

In einer bevorzugten Ausführung wird in einer ersten Betriebsweise die Abfahrtszeit von einem Benutzer eingestellt. Alternativ wird die Abfahrtszeit aus einem Nutzerverhalten automatisch ermittelt. Der Ladevorgang und der Entladevorgang werden in Abhängigkeit der Abfahrtszeit gesteuert. Der erste Ladevorgang weist hierbei einen geeigneten zeitlichen Verlauf auf, so dass der Ladevorgang möglichst batterieschonend und/oder kostensparend erfolgt. Beispielsweise kann ein vergleichsweise günstiger Nachtstrom aus dem Stromnetz bevorzugt verwendet werden.

Alternativ wird in einer zweiten Betriebsweise die Batterie derart vorgewärmt, dass die Mindesttemperatur erreicht und anschließend kontinuierlich aufrechterhalten wird. Die Batterie ist dadurch auch bei Undefinierter, also nicht festgelegter Abfahrtszeit vorteilhaft zur Abfahrtszeit vorgewärmt.

Geeigneter Weise ist ein Wechsel der Betriebsweisen durch den Benutzer möglich oder wird aus dem Nutzerverhalten automatisch eingestellt. Bei beiden Betriebsweisen erfolgt das an den ersten Ladevorgangdas anschließende Entladen und das darauf folgende Laden der Batterie vorteilhafter Weise derart, dass die Batterie einen möglichst hohen Ladestand aufweist.

Die Batterie ist geeigneter Weise mittels einer Ladevorrichtung des Kraftfahrzeugs an ein Stromnetz angeschlossen. Dabei wird beim Entladevorgang der Batterie dem Stromnetz elektrische Energie von dieser zugeführt. Weist das Stromnetz eine Steuerung auf, welche mit weiteren Verbrauchern und/oder Erzeugern des Stromnetzes und mit einer Steuereinheit der Ladevorrichtung des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, so ist die Batterie nach Art eines Zwischenspeichers oder eines Puffers für das Stromnetz vorteilhaft nutzbar.

Bei vergleichsweise hohem Energiebedarf der Verbraucher des Stromnetzes ist dazu Energie dem Stromnetz von der Batterie zuführbar. Umgekehrt ist Energie von Erzeugern des Stromnetzes der Batterie zuführbar und mittels dieser speicherbar. Der Ladevorgang und der Entladevorgang werden unter Berücksichtigung der Versorgungssituation des Stromnetzes derart gesteuert, dass die Batterie die Mindesttemperatur entsprechend der Betriebsweise, insbesondere zur Abfahrtszeit, erreicht und aufrechterhalten wird. Vorteilhafter Weise kann dabei mittels der Steuerung des Stromnetzes und dessen Kopplung mit der Steuereinheit der Ladevorrichtung einer aktuellen und/oder prognostizierten Versorgungsanforderung des Stromnetzes genügt werden.

Gemäß einer Ausführungsform werden die Temperatur der Batterie gemessen und der Ladevorgang und/oder der Entladevorgang in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur gesteuert oder geregelt. Dabei wird die gemessene Temperatur mit der Mindesttemperatur verglichen. Sofern die gemessene Temperatur kleiner als die Mindesttemperatur ist, wird die Batterie geeignet entladen und geladen, so dass die Batterie zur Abfahrtszeit die Mindesttemperatur erreicht.

Alternativ oder zusätzlich ist eine Maximaltemperatur der Batterie vorgegeben, welche beim Ladevorgang und beim Entladevorgang nicht überschritten wird, so dass eine Beschädigung der Batterie vermieden ist. Auf Grund dessen kann die Batterie weiterhin entladen und geladen sowie beispielsweise nach Art eines Energiespeichers oder Puffers des Stromnetzes genutzt werden. In einer alternativen Ausführung werden die Batterietemperatur aus dem zeitlichen Verlauf des Ladestroms und des Entladestroms mittels der Steuereinheit der Ladevorrichtung ermittelt sowie der Ladevorgang und der Entladevorgang in Abhängigkeit dessen gesteuert.

Die Ladevorrichtung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs weist einen Anschluss zum Anschließen der Batterie an das Stromnetz auf. Des Weiteren ist die Ladevorrichtung auch zum Vorwärmen der Batterie ausgebildet. Hierzu weist die Ladevorrichtung eine erste Schnittstelle, eine zweite Schnittstelle und die Steuereinheit auf. Die erste Schnittstelle ist zu einem an oder in der Batterie angeordneten Temperatursensor vorgesehen oder hergestellt, mittels welchem die Temperatur der Batterie gemessen wird. Die zweite Schnittstelle dient dem Empfangen der eingestellten Abfahrtszeit. Die zweite Schnittstelle ist beispielsweise als eine Funkschnittstelle zu einem drahtlosen Netz (WLAN, UMTS, BLUETOOTH, etc.) und/oder als Schnittstelle zu einer Bedienvorrichtung in einem Cockpit des Kraftfahrzeugs ausgeführt.

Die Steuereinheit ist mit der ersten und der zweiten Schnittstelle gekoppelt, wodurch die Steuereinheit den Ladevorgang und den Entladevorgang anhand der erfassten Temperatur und der eingestellten Abfahrtszeit geeignet steuert oder regelt. Derart ist es mittels der Ladevorrichtung ermöglicht, dass die Batterie zur Abfahrtszeit eine Mindesttemperatur erreicht oder - unter Vermeidung des Überschreitens einer Maximaltemperatur - überschreitet. Die Steuereinheit weist beispielsweise einen (Micro-)Controller, einen „field programmable gate array" (FPGA) oder einen „application specific integrated circuit" (ASIC) auf. Benutzereingaben oder das Benutzerverhalten sind geeigneter Weise in einem Speicher der Steuereinheit hinterlegbar oder hinterlegt, so dass die Batterie entsprechend der Eingabe oder dem Benutzerverhalten vorgewärmt werden kann. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Ladevorrichtung eine dritte Schnittstelle zu einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs auf. Dadurch sind eine geeignete Steuerung sowie ein Betreiben von Verbrauchern im Kraftfahrzeug mittels der Batterie beim Entladevorgang ermöglicht. Beispielsweise ist es durch die Kopplung der Ladevorrichtung mit dem Steuergerät des Kraftfahrzeugs ermöglicht, eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der Abfahrtszeit zu betreiben. Die Batterie ist dabei durch den Entladevorgang vorgewärmt, und ein Innenraum des Kraftfahrzeugs ist zur Abfahrtszeit klimatisiert.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die Ladevorrichtung eine vierte Schnittstelle zur Steuerung des Stromnetzes auf. Mittels dieser ist ein Austausch von Daten zwischen der Ladevorrichtung und der Steuerung des Stromnetzes ermöglicht. Dadurch sind der Ladevorgang und der Entladevorgang der Batterie an das Verhalten des Benutzers und/oder an die Einstellung der Abfahrtzeit mittels des Benutzer angepasst, wobei der Ladevorgang und der Entladevorgang in einem Verbraucherprofil bzw. in einem Erzeugerprofil des Stromnetzes berücksichtigt werden kann. Vorteilhaft können dadurch Kosten eingespart werden, indem beispielsweise ein kostengünstiger Nachtstromtarif bevorzugt genutzt wird.

Das Kraftfahrzeug weist eine Ladevorrichtung nach einer der oben beschriebenen Varianten auf. Mittels der Ladevorrichtung ist die Batterie in besonders vorteilhafter Weise vorwärmbar und/oder vorgewärmt. Vorteilhafter Weise ist die Kapazität und Leistung der Batterie sowie die Reichweite des Kraftfahrzeugs auf Grund dessen auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen zur Abfahrtszeit nicht verringert. Hierbei ist das Vorwärmen der Batterie an ein Fahrprofil des Benutzers anpassbar. Zum Vorwärmen der Batterie sind dabei keine zusätzlichen Bauteile oder Komponenten im Kraftfahrzeug, wie beispielsweise eine elektrische Heizvorrichtung oder eine Verbrennungsheizung erforderlich, was Bauraum und Kosten einspart. Des Weiteren wird die Batterie bei einer Kopplung der Ladevorrichtung mit der Steuerung des Stromnetzes derart vorgewärmt, dass die von der Batterie dem Stromnetz zugeführte Energie von Verbrauchern im Netz genutzt werden kann, wodurch zum Vorwärmen der Batterie keine zusätzlichen Kosten entstehen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in schematischer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einer

Batterie und einer Ladevorrichtung, und

Fig. 2 bis 4 zeitliche Verläufe der Temperatur einer Batterie, wobei zu einer Abfahrtszeit eine Mindesttemperatur der Batterie erreicht ist.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist schematisch ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 2 mit einer Batterie 4 dargestellt. Das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug 2 kann ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb sein. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 2 eine Ladevorrichtung 6 mit einem Anschluss 8 auf, mittels welchem die Ladevorrichtung 6 an ein Stromnetz 10 angeschlossen werden kann. Zudem weist die Ladevorrichtung 6 eine erste Schnittstelle 12 zu einem Temperatursensor 14 auf. Mittels des Temperatursensors 14 wird eine Temperatur T der Batterie 4 gemessen. Mittels einer zweiten Schnittstelle 16 der Ladevorrichtung 6 wird eine eingestellte Abfahrtszeit tA empfangen.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die zweite Schnittstelle 16 als eine Funkschnittstelle zu einem drahtlosen Netzwerk ausgeführt. Hiermit kann die Abfahrtszeit tA beispielsweise für einen Benutzer komfortabel mittels eines Mobiltelefons eingestellt werden. Eine Steuereinheit 18 der Ladevorrichtung 6 empfängt sowohl die mittels des Temperatursensors 14 gemessene Temperatur T der Batterie 4 als auch die durch den Benutzer eingestellte Abfahrtszeit .A. Alternativ ist die Abfahrtszeit tA auch aus einem in der Steuereinheit 18 hinterlegten Nutzerverhalten ermittelbar.

Mittels der Steuereinheit 18 der Ladevorrichtung 6 wird ein zeitlicher Verlauf eines Ladevorgangs und eines Entladevorgangs der Batterie 4 in Abhängigkeit der eingestellten Abfahrtszeit tA und anhand der gemessenen Temperatur T eingestellt. Der Ladevorgang und der Entladevorgang werden dabei derart gesteuert, dass die Batterie 4 zur Abfahrtszeit tA vorgewärmt und eine Mindesttemperatur Tmin der Batterie 4 zur Abfahrtszeit tA erreicht ist. Dadurch ist auch bei vergleichsweise niedrigen Umgebungstemperaturen eine Verringerung der Leistung und der Kapazität der Batterie 4 vermieden.

Zum Vorwärmen der Batterie 4 des Kraftfahrzeugs 2 wird diese mittels eines Ladestroms und mittels eines Entladestroms auf Grund von auftretenden ohmschen Verlusten sowie auf Grund thermodynamischer Effekte, insbesondere auf Grund einer Änderung der Enthropie der Batterie 4 bei einer thermochemischen Reaktion beim Lade- und beim Entladevorgang, betriebsbedingt erwärmt. In geeigneter Weise wird der zeitliche Verlauf des Ladestroms und des Entladestroms beim Ladevorgang bzw. beim Entladevorgang derart gesteuert, dass die Mindesttemperatur Tmin der Batterie 2 zur Abfahrtszeit tA erreicht ist.

Die Ladevorrichtung 6 weist weiterhin eine dritte Schnittstelle 20 zu einem Steuergerät 22 des Kraftfahrzeugs 2 auf. Der Entladevorgang ist dadurch vorteilhafter nutzbar, um einen Verbraucher der Kraftfahrzeugs 2 zu betreiben, wobei der Entladevorgang derart gesteuert wird, dass die Batterie 4 geeignet vorgewärmt wird. Der Verbraucher ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als eine Klimaanlage 24 ausgeführt. Mit dieser kann ein Innenraum des Kraftfahrzeugs 2 derart klimatisiert werden, dass dort zur Abfahrtszeit .A eine durch den Benutzer als angenehm empfundene Temperatur eingestellt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Verbraucher die Sicherheit des Kraftfahrzeugs 2 erhöhen, beispielsweise indem vereiste Scheiben mittels einer Heizvorrichtung enteist werden. Beim Betreiben des Verbrauchers wird die Batterie 2 in Abhängigkeit der Abfahrtszeit tA vorgewärmt.

Eine vierte Schnittstelle 26 der Ladevorrichtung 6 ist als eine Funkschnittstelle ausgeführt. Die vierte Schnittstelle 26 dient der Kopplung der Ladevorrichtung 6 des Kraftfahrzeugs 2 mit einer Steuerung 28 des Stromnetzes 10.

Die Batterie 4 des Kraftfahrzeugs 2 ist mittels der Ladevorrichtung 6 an das Stromnetz 10 angeschlossen. Hierbei ist es mittels der Kopplung der Ladevorrichtung 6 an das Stromnetz 10 ermöglicht, dass das Steuern des Ladevorgangs und des Entladevorgangs kostenoptimierend wirkt und die Batterie 4 zur Abfahrtszeit tA vorgewärmt ist. Beispielsweise kann bevorzugt ein günstiger Nachtstromtarif zum Laden der Batterie genutzt werden. Beim Entladevorgang führt die Batterie 4, alternativ zum Betreiben eines Verbrauchers im Kraftfahrzeug 2, dem Stromnetz 10 elektrische Energie zu. Der zeitliche Verlauf des Entladevorgangs wird dabei derart gesteuert, dass die Batterie 4 in Abhängigkeit der Abfahrtszeit tA geeignet erwärmt wird, und dass die Batterie 4 entsprechend eines Verbraucherprofils des Stromnetzes 10 diesem Energie zuführt. Die Batterie 4 kann derart als ein zusätzlicher Energiespeicher für das Stromnetz 10 genutzt werden.

In den Figuren 2 bis 4 sind zeitliche Verläufe der Temperatur T der Batterie 4 skizziert. Der Ladevorgang und der Entladevorgang der Batterie 4 sind dabei derart gesteuert, dass die Batterie 4 zur Abfahrtszeit tA die Mindesttemperatur erreicht.

Zudem wird mittels des Temperatursensors 14 die Temperatur T der Batterie 4 gemessen. Der Ladevorgang und der Entladevorgang werden entsprechend der gemessenen Temperatur T und der Abfahrtszeit tA gesteuert oder geregelt. Dabei wird die gemessene Temperatur T mit der Mindesttemperatur Tmin verglichen. Sofern die gemessene Temperatur T kleiner als die Mindesttemperatur Tmin ist, wird die Batterie 4 entladen und geladen, so dass die Batterie 4 zur Abfahrtszeit tA die Mindesttemperatur Tmin erreicht. Diese Regelung der Temperatur T um die Mindesttemperatur Tmin ist in den Figuren 2 und 3 als wellenförmiger Verlauf der Temperatur T skizziert.

In den Figuren 2 bis 4 ist weiterhin eine über die Zeit t zunehmende Temperatur T der Batterie 4 nach der Abfahrtszeit tA gezeigt. Grund hierfür ist, dass betriebsbedingt eine Leistungsanforderung an die Batterie 4 während des Fahrbetriebs erhöht ist, so dass die Temperatur T der Batterie 4 ansteigt.

In einer ersten Betriebsweise wird die Abfahrtszeit tA durch den Benutzer eingestellt, oder die Abfahrtszeit tA wird aus dem Benutzerverhalten ermittelt. Auf Grund dessen sind der Ladevorgang und der Entladevorgang derart geregelt oder gesteuert, dass die Batterie 4 möglichst batterieschonend und/oder kostensparend, beispielsweise als Energiespeicher des Stromnetzes 10, genutzt wird. Dabei soll die Temperatur T der Batterie 4 die Mindesttemperatur Tmin im Wesentlichen erst zur Abfahrtszeit tA erreichen.

In einer zweiten Betriebsweise wird die Batterie 4 derart vorgewärmt, dass die Mindesttemperatur Tmin erreicht und anschließend kontinuierlich aufrechterhalten wird. Die Batterie 4 ist dadurch auch bei Undefinierter Abfahrtszeit tA praktisch zu jeder Zeit t vorteilhaft vorgewärmt.

In Fig. 3 ist hierzu beispielhaft ein zeitlicher Verlauf der Temperatur T der Batterie 4 gezeigt, bei welchem die Temperatur T vergleichsweise schnell die Mindesttemperatur Tmin erreicht. Anschließend werden durch ein geeignetes Steuern oder Regeln des Ladevorgangs und des Entladevorgangs die Temperatur T der Batterie 4 auf der Mindesttemperatur Tmin aufrecht erhalten.

In Fig. 4 ist ein zeitlicher Verlauf der Temperatur T der Batterie 4 skizziert, bei dem die Temperatur T zunächst größer als die Mindesttemperatur Tmin ist. Beispielsweise wurde das Kraftfahrzeug 2 hierbei vor vergleichsweise kurzer Zeit abgestellt. Die Temperatur T der Batterie 4 gleicht sich an die Umgebungstemperatur an und wird auf Grund dessen verringert.

In der zweiten Betriebsweise ist eine Abkühlung der Batterie 4 unter die Mindesttemperatur Tmin durch ein entsprechendes Steuern oder Regeln des Ladevorgangs und des Entladevorgangs vermieden, was in Fig. 4 als punktierter Regelverlauf der Temperatur 4 dargestellt ist.

In der ersten Betriebsweise erfolgt hier zunächst ein Abkühlen der Batterie 4 unter die Mindesttemperatur Tmin. Die Steuerung oder Regelung des Ladevorgangs und/oder des Entladevorgangs erfolgt in Abhängigkeit der Abfahrtszeit tA, so dass die Mindesttemperatur Tmin erst zu Abfahrtszeit tA erreicht sein muss.

Der Ladevorgang und der Entladevorgang sind in beiden Betriebsweisen derart gesteuert, dass die Mindesttemperatur Tmin zur Abfahrtszeit tA erreicht ist, und dass eine Maximaltemperatur Tmax der Batterie 4 durch den Ladevorgang und den Entladevorgang nicht überschritten wird. Die Batterie 4 ist dabei beispielsweise nach Art eines Puffers oder Energiespeichers des Stromnetzes 10 genutzt und/oder führt Verbrauchern, wie beispielsweise der Klimaanlage 24 des Kraftfahrzeugs 2, Energie zu.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

2 Kraftfahrzeug

4 Batterie

6 Ladevorrichtung

8 Anschluss

10 Stromnetz

12 Erste Schnittstelle

14 Temperatursensor

16 Zweite Schnittstelle

18 Steuereinheit der Ladevorrichtung

20 Dritte Schnittstelle

22 Steuergerät des Kraftfahrzeugs

24 Klimaanlage

26 Vierte Schnittstelle

28 Steuerung des Stromnetzes tA Abfahrtszeit

T Temperatur

I min Mindesttemperatur