DE102013012417A1 - Ladegerät, System, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Ladegerät, System, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie in einem Kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102013012417A1
DE102013012417A1 DE102013012417.4A DE102013012417A DE102013012417A1 DE 102013012417 A1 DE102013012417 A1 DE 102013012417A1 DE 102013012417 A DE102013012417 A DE 102013012417A DE 102013012417 A1 DE102013012417 A1 DE 102013012417A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
charger
heater
voltage
air conditioning
motor vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102013012417.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Häfner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102013012417.4A priority Critical patent/DE102013012417A1/de
Publication of DE102013012417A1 publication Critical patent/DE102013012417A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B60L1/04Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line
    • B60L1/06Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line using only one supply
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B60L1/04Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line
    • B60L1/06Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line using only one supply
    • B60L1/08Methods and devices for control or regulation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B60L1/04Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line
    • B60L1/10Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line with provision for using different supplies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30Constructional details of charging stations
    • B60L53/31Charging columns specially adapted for electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60Monitoring or controlling charging stations
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ladegerät (30) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Ladegerät (30) einen ersten Betriebsmodus aufweist, in welchem das Ladegerät (30) eine erste Ausgangsspannung (u1) erzeugt, mit der eine Hochvolt-Batterie (40) des Kraftfahrzeugs aufladbar ist. Das Ladegerät (10) weist einen zweiten Betriebsmodus auf, in welchem es eine zweite Ausgangsspannung (u2) erzeugt, die sich von der ersten Ausgangsspannung (u1) um mindestens zehn Prozent unterscheidet. Außerdem werden ein entsprechendes System und ein Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie für ein Heizgerät (80) und/oder Klimaanlage (70) sowie ein Kraftfahrzeug definiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ladegerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein System nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3, ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
  • Die DE 10 2012 201 897 A1 beschreibt Hybrid- und Elektrofahrzeuge mit Hochvolt-Nebenverbrauchern (wie einer PTC-Heizung und Klimaanlage), die mit einer Traktionsbatterie elektrisch verbunden sind.
  • Bei einem Teil der Hybrid- und auch Elektrofahrzeuge kann eine elektrische Leistung, die dem Fahrzeug aus einem elektrischen Energieversorgungsnetz über ein angeschlossenes Ladegerät bereitgestellt wird, wahlweise zum Laden einer Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) und zum Betreiben einer Heizung (oder einer Klimaanlage) des Fahrzeugs benutzt werden. Um verschiedene Leistungsstufen darzustellen, wird das Heizgerät getaktet. Meistens handelt es sich hierbei um PTC-Heizwiderstände, die ein weitgehend ohmsches Verhalten mit einem positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen. Aufgrund des positiven Temperaturkoeffizienten steigt der Widerstand der einzelnen Heizwiderstände mit der Temperatur.
  • Um sicherzustellen, dass die Hochvolt-Batterie während der Klimatisierungsphase mit dem Betrieb des Heizgeräts nicht entladen wird, gibt es zwar grundsätzlich die Möglichkeit, die Hochvolt-Batterie über ihre Schütze vom Hochvolt-Netz des Fahrzeugs zu trennen. Zum Heizen wird aber üblicherweise ein PTC-Heizgerät verwendet, das eine hohe Leistungsaufnahme von beispielsweise 3,3 kW aufweist. Diese Leistungsaufnahme übersteigt die maximale Ausgangsleistung von üblichen Ladegeräten bei weitem. Da die Stromspitzen, welche beim Takten entstehen, durch das Ladegerät nicht abgefangen werden können, ist der oben erwähnte getaktete Betrieb des Heizgerätes (trotz verringerter Durchschnittsleistung) dann nicht ohne angeschlossene Hochvolt-Batterie möglich. Deshalb wird die Hochvolt-Batterie während des Klimatisierens entladen. Dies steht im Widerspruch zu dem Ziel, dem Fahrzeugnutzer ein Fahrzeug mit maximaler Reichweite, also ein Fahrzeug mit einer Hochvolt-Batterie bereitzustellen, die vollständig aufgeladen ist.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zum Bereitstellen von elektrischer Energie für ein Heizgerät eines Kraftfahrzeugs ein System bereitzustellen, mit dem das Heizgerät (bzw. die Klimaanlage) betrieben werden kann, ohne dabei einen Ladezustand der Hochvolt-Batterie in unerwünschter Weise zu beeinträchtigen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Ladegerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Ladegerät für ein Kraftfahrzeug weist einen ersten Betriebsmodus auf, in welchem das Ladegerät eine erste Ausgangsspannung erzeugt, mit der eine Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs aufladbar ist. Das Ladegerät weist einen zweiten Betriebsmodus auf, in welchem es eine zweite Ausgangsspannung erzeugt, die sich von der ersten Ausgangsspannung um mindestens zehn Prozent unterscheidet. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Ladegerät ein Onboard-Ladegerät ist. Es kann auch zweckmäßig sein, wenn die zweite Ausgangsspannung um mindestens zwanzig, mindestens fünfzig oder mindestens achtzig Prozent niedriger ist als die erste Ausgangsspannung.
  • Entsprechend weist ein System zum Bereitstellen von elektrischer Energie für ein Heizgerät und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs ein Hochvolt-Netz und ein Batterieschütz zum Anschluss einer Hochvolt-Batterie an das Hochvolt-Netz auf. Das System weist ein Ladegerät auf, das einen ersten Betriebsmodus aufweist, in welchem das Ladegerät eine erste Ausgangsspannung erzeugt, mit der eine Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs aufladbar ist. Außerdem weist das Ladegerät einen zweiten Betriebsmodus auf, in welchem es eine zweite Ausgangsspannung erzeugt. Das System ist dazu vorbereitet, die Hochvolt-Batterie mittels des Batterieschütz von dem Hochvolt-Netz elektrisch getrennt zu halten, solange sich das Ladegerät im zweiten Betriebsmodus befindet.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine Hochvolt-Batterie und ein erfindungsgemäßes System zum Bereitstellen von elektrischer Energie für ein Heizgerät und/oder Klimaanlage des Kraftfahrzeugs.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Heizvorrichtung und/oder einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs umfasst folgende Schritte: Anschließen eines Ladegeräts an ein Stromversorgungsnetz; Laden einer Hochvolt-Batterie mittels des Ladegeräts in einem ersten Betriebsmodus des Ladegeräts, in welchem das Ladegerät eine erste Ausgangsspannung erzeugt; Betreiben des elektrischen Heizgeräts und/oder der Klimaanlage an dem Ladegerät, wobei sich das Ladegerät in einem zweiten Betriebsmodus befindet, in welchem es eine zweite Ausgangsspannung erzeugt, die sich von der ersten Ausgangsspannung um mindestens zehn Prozent unterscheidet.
  • Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen kann das Heizgerät (bzw. die Klimaanlage) betrieben werden, ohne dadurch einen Ladezustand der Hochvolt-Batterie in unerwünschter Weise zu beeinträchtigen. Denn, die elektrische Leistung, welche dem Heizgerät (bzw. der Klimaanlage) durch das Ladegerät bereitgestellt wird, wird im zweiten Betriebsmodus des Ladegeräts mittels einer Absenkung der Ausgangsspannung des Ladegeräts so begrenzt, dass eine Ausgangsleistung des Ladegeräts ausreicht, um das Heizgerät (bzw. die Klimaanlage) mit verminderter Leistung zu betreiben. Deshalb kann das Heizgerät im zweiten Betriebsmodus des Ladegeräts ohne zugeschaltete Hochvolt-Batterie betrieben werden, also bei geöffnetem Batterieschütz betrieben werden. So kann dem Fahrzeugnutzer ein klimatisiertes Fahrzeug mit vollgeladener Hochvolt-Batterie bereitgestellt werden, und es ist zur Klimatisierung des Fahrzeugs eine flexible Steuerung oder Regelung der Heizleistung des Heizgerätes in Abhängigkeit der vom Ladegerät zur Verfügung gestellten Leistung möglich. Die von dem Heizgerät aufnehmbare Leistung wird durch die Absenkung der Ausgangsspannung des Ladegeräts begrenzt.
  • Eine mögliche Weiterbildung sieht vor, dass die Ausgangsspannung des Ladegeräts darüberhinaus bei Bedarf noch weiter abgesenkt wird, wenn das Heizgerät in einer konkreten Anwendungssituation (beispielsweise aufgrund einer bereits nahezu ausreichenden Raumtemperatur) eine geringere Leistung in Wärmeleistung umwandeln soll. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, das Heizgerät bei bereits abgesenkter Ausgangsspannung des Ladegeräts zusätzlich zu takten, um dessen Heizleistung bei Bedarf noch weiter abzusenken.
  • Die Heizleistung kann mittels Regelung der Ausgangsspannung unter Berücksichtigung des maximalen Ausgangsstroms des Ladegerätes eingestellt oder geregelt werden. Die Heizleistung am Heizgerät stellt sich anhand der vom Ladegerät ausgegebenen Spannung und dem momentan gültigen ohmschen Widerstandswert des Heizstranges ein. Der Betrieb des Heizgeräts erfolgt ohne die Hochvolt-Batterie, sodass sichergestellt ist, dass der Hochvolt-Batterie keine Energie entnommen wird und dem Fahrzeugnutzer bei Fahrzeugstart die volle Batteriekapazität zur Verfügung steht.
  • Es ist bevorzugt, wenn eine maximale Ausgangsleistung des Ladegeräts im zweiten Betriebsmodus mindestens fünfzig Prozent einer maximalen Ausgangsleistung des Ladegeräts im ersten Betriebsmodus beträgt. So kann dem Heizgerät und/oder der Klimaanlage mittels des Ladegeräts eine elektrische Leistung bereitgestellt werden, die unter nicht allzu extremen Umweltbedingungen für eine Klimatisierung eines abgestellten Fahrzeugs ausreichend ist. Aus gleichem Grund ist bevorzugt, wenn die maximale Ausgangsleistung des Ladegeräts im zweiten Betriebsmodus mindestens 75 Prozent, insbesondere bevorzugt mindestens 85 Prozent, einer maximalen Ausgangsleistung des Ladegeräts im ersten Betriebsmodus beträgt.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn das System ein Heizgerät und/oder eine Klimaanlage aufweist, die im zweiten Betriebsmodus des Ladegeräts mit einer Leistung unterhalb einer Maximalleistung des Heizgeräts und/oder der Klimaanlage betreibbar ist. Hierdurch kann in dem Fahrzeug ein Heizgerät und/oder eine Klimaanlage verwendet werden, das bzw. die in einem anderen Betriebsmodus des Fahrzeugs (beispielsweise während der Fahrt) mit einer höheren Heiz- bzw. Kühlleistung als im zweiten Betriebsmodus des Ladegeräts betreibbar ist.
  • Eine erste Weiterbildung sieht vor, dass eine elektrische Leistung, welche dem Heizgerät und/oder der Klimaanlage zuführbar ist, mittels einer Anpassung der zweiten Ausgangsspannung des Ladegeräts einstellbar oder regelbar ist.
  • Eine zweite Weiterbildung sieht vor, dass eine elektrische Leistung, welche dem Heizgerät und/oder der Klimaanlage zuführbar ist, mittels einer Anpassung eines eingeprägten Ausgangsstroms des Ladegeräts einstellbar oder regelbar ist.
  • Eine dritte Weiterbildung sieht vor, dass die elektrische Leistung, welche dem Heizgerät und/oder der Klimaanlage zuführbar ist, mittels Anpassung einer Auswahl von Heizsträngen des Heizgeräts und/oder der Klimaanlage einstellbar oder regelbar ist.
  • Vorteilhaft ist, wenn das System dazu vorbereitet ist, zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus hin- und her zu wechseln, um ein Laden der Hochvolt-Batterie und ein Klimatisieren des Fahrzeugs quasigleichzeitig durchzuführen. Um dem Fahrzeugnutzer einen höheren Komfort zu bieten, kann so schon mit einer Standklimatisierung begonnen werden, wenn ein Aufladen der Hochvolt-Batterie noch nicht ganz abgeschlossen ist (sofern dies mit aktuellen Erfordernissen an Reichweite und Ladezeit vereinbar ist).
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen elektrischen Ausstattung eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen System wiedergibt.
  • Die Figur zeigt ein Hochvolt-System 10 (HV-System) eines Plug-in-Elektrofahrzeugs (plug-in hybrid electric vehicle = PHEV). Das Hochvolt-System 10 umfasst einen Steckverbinder 21 zum Anschluss an ein elektrisches Energieversorgungsnetz 22, ein On-board-Ladegerät 30, eine Hochvolt-Batterie 40, einen DC/DC-Wandler 50, eine Leistungsverteilungseinheit 60 (power distribution unit = PDU), einen integrierten DC/DC- und-DC/AC-Wandler 62 zum Betreiben eines elektrischen Antriebsmotors 64, einen Kompressor 70 für eine Klimaanlage und ein elektrisches Heizgerät 80 (HVPTC). Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das Heizgerät 80 einen PTC-Heizwiderstand umfasst. Die Hochvolt-Batterie 40 umfasst ein Batteriemanagementsystem 49 (BMS). Das On-board-Ladegerät 30, der DC/DC-Wandler 50, der integrierte DC/DC-und-DC/AC-Wandler 62 zum Betreiben des elektrischen Antriebsmotors 64 und der Kompressor 70 für die Klimaanlage sowie das elektrische Heizgerät 80 (HVPTC) umfassen je eine Steuerung 39, 59, 69, 79, 89. Zum Datenaustausch sind das Batteriemanagementsystem 49 und die Steuerungen 39, 59, 69, 79, 89 mittels eines Datenbus 90 verbunden.
  • Das Heizgerät 80 ist im Dauerbetrieb mit einer gerätespezifischen Maximalleistung betreibbar. Wahlweise ist das Heizgerät 80 im Dauerbetrieb auch mit einer Leistung unterhalb seiner Maximalleistung betreibbar. Entsprechendes gilt für die Klimaanlage 70.
  • Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen kann das Heizgerät 80 beziehungsweise die Klimaanlage 70 (bei Stillstand des Fahrzeugs) auch durch das Ladegerät 30 allein betrieben werden, ohne dabei einen Ladezustand der Hochvolt-Batterie 40 zu verringern.
  • Die Erfindung erlaubt eine flexible Regelung/Steuerung der Heizleistung des Heizgerätes 80 in Abhängigkeit der vom Ladegerät 30 zur Verfügung gestellten Leistung zur Klimatisierung des Fahrzeugs. Diese Erfindung gewährleistet es dem Kunden, ein klimatisiertes Fahrzeug mit vollgeladener Hochvolt-Batterie 40 bereitzustellen.
  • Das Heizgerät 80 wird im zweiten Betriebsmodus des Ladegeräts 30 nicht getaktet sondern mit einer variablen HVDC-Spannung betrieben, die vom Ladegerät 30 generiert wird. Zusätzlich ist es möglich, eine Leistungsaufnahme und somit Heizleistung des Heizgeräts 80 mittels dauerhafter elektrischer Zu- oder Abschaltung einzelner Heizstränge des Heizgeräts 80 zu beeinflussen.
  • Die Heizleistung am Heizgerät 80 stellt sich dabei anhand der vom Ladegerät 30 ausgegebenen Ausgangsspannung u2 und den momentan gültigen ohmschen Widerstandswerten der aktuell benutzten (ausgewählten) Heizstränge ein. Durch Regelung der Ausgangsspannung u2 kann die Heizleistung unter Berücksichtigung des maximalen Ausgangsstroms des Ladegerätes 30 geregelt/eingestellt werden. Der Betrieb erfolgt dabei ohne die Hochvolt-Batterie 40, sodass sichergestellt ist, das keine Energie aus der Hochvolt-Batterie 40 entnommen wird und somit dem Kunden beim Fahrzeugstart die volle Kapazität (Fahrzeugreichweite) zur Verfügung steht.
  • Das Ladegerät 30 weist also einen ersten Betriebsmodus aufweist, in welchem das Ladegerät 30 eine erste Ausgangsspannung u1 erzeugt, mit der die Hochvolt-Batterie 40 aufladbar ist, und einen zweiten Betriebsmodus, in welchem es eine zweite Ausgangsspannung u2 erzeugt, die sich von der ersten Ausgangsspannung u1 um mindestens zehn Prozent nach oben oder unten unterscheidet.
  • Das System 10 zum Bereitstellen von elektrischer Energie für ein Heizgerät 80 und/oder Klimaanlage 70 eines Kraftfahrzeugs weist ein Hochvolt-Netz 20 und ein Batterieschütz 41 zum Anschluss einer Hochvolt-Batterie 40 an das Hochvolt-Netz 20 auf, wobei das System 10 ein wie oben beschriebenes Ladegerät 30 aufweist und dazu vorbereitet ist, die Hochvolt-Batterie mittels des Batterieschütz 41 von dem Hochvolt-Netz 20 elektrisch getrennt zu halten, solange sich das Ladegerät 30 im zweiten Betriebsmodus befindet.
  • Typischerweise ist das Heizgerät 80 beziehungsweise die Klimaanlage 70 im zweiten Betriebsmodus des Ladegeräts 30 mit einer Leistung unterhalb der Maximalleistung des Heizgeräts 80 und/oder der Klimaanlage 70 betreibbar.
  • Vorzugsweise ist eine elektrische Leistung, welche dem Heizgerät 80 und/oder der Klimaanlage 70 in dem zweiten Betriebsmodus zugeführt wird, mittels einer Anpassung der zweiten Ausgangsspannung u2 des Ladegeräts 30 einstellbar oder regelbar.
  • Es ist auch möglich, eine elektrische Leistung, welche dem Heizgerät 80 und/oder der Klimaanlage 70 zuführbar ist, mittels einer Anpassung eines eingeprägten Ausgangsstroms i2 des Ladegeräts 30 einzustellen oder zu regeln.
  • Unabhängig davon kann die elektrische Leistung, welche dem Heizgerät 80 und/oder der Klimaanlage 70 zuführbar ist, mittels Anpassung einer Auswahl von Heizsträngen des Heizgeräts 80 und/oder der Klimaanlage 70 einstellbar oder regelbar sein.
  • Vorteilhaft ist, wenn das System 10 dazu vorbereitet ist, zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus hin- und her zu wechseln, um ein Laden der Hochvolt-Batterie 40 und ein Klimatisieren des Fahrzeugs quasigleichzeitig durchzuführen. Das Wechseln zwischen den beiden Betriebsmodi kann beispielsweise durch einen Innenthermostaten im Sinne einer Zweipunktregelung gesteuert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Heizvorrichtung 80 und/oder einer Klimaanlage 70 eines Kraftfahrzeugs umfasst folgende Schritte: Anschließen eines Ladegeräts 30 an ein Stromversorgungsnetz 22; Laden einer Hochvolt-Batterie 40 mittels des Ladegeräts 30 in einem ersten Betriebsmodus des Ladegeräts 30, in welchem das Ladegerät 30 eine erste Ausgangsspannung u1 erzeugt; Betreiben des elektrischen Heizgeräts 80 und/oder der Klimaanlage 70 an dem Ladegerät 30, wobei sich das Ladegerät 10 in einem zweiten Betriebsmodus befindet, in welchem es eine zweite Ausgangsspannung u2 erzeugt, die sich von der ersten Ausgangsspannung u1 um mindestens zehn Prozent nach oben oder unten unterscheidet.
  • Es wird vorgeschlagen, dass Verbraucher 80, die während Einschaltzeiten einer Taktung mehr Leistung ziehen würden, als das Ladegerät 30 liefern kann, nicht getaktet werden sondern im nicht getakteten Dauerbetrieb mit einer abgesenkten Ausgangsspannung u2 betrieben werden.
  • Bei Bedarf kann für eine weitere Beeinflussung einer Leistungsaufnahme des Verbrauchers 80 die ungetaktete Ausgangsspannung u2 des Ladegeräts 30 variiert werden. So können Verbraucher 80 betrieben werden, die normalerweise getaktet betrieben werden und während Einschaltzeiten der Taktung mehr Leistung ziehen, als das Ladegerät 30 liefern kann, so dass die Versorgungsspannung bei getaktetem Betrieb mit unverminderter Ausgangsspannung u1 (als Leerlaufspannung) einbrechen würde, wobei aufgrund der niedrigen Taktfrequenz die grundsätzlich auch vorstellbare Alternative einer Zwischenspeicherung der elektrischen Energie nicht wirtschaftlich ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    System
    20
    Hochvolt-Netz
    21
    Steckverbinder
    22
    Stromversorgungsnetz
    30
    Onboard-Ladegerät (Onboard-Lader)
    39
    Steuerung für Ladegerät
    40
    Fahrzeugbatterie (Hochvolt-Batterie)
    49
    Batteriemanagementsystem (BMS)
    50
    DC/DC-Wandler
    59
    Steuerung für DC/DC-Wandler
    60
    Leistungsverteilungseinheit (PDU)
    62
    integrierter DC/DC- und DC/AC-Wandler
    64
    Antriebsmotor
    69
    Steuerung für integrierten DC/DC- und DC/AC-Wandler
    70
    Klimaanlage
    79
    Steuerung für Klimaanlage
    80
    Heizvorrichtung
    89
    Steuerung für Heizvorrichtung
    90
    Datenbus
    u1
    Ausgangsspannung im ersten Betriebsmodus
    u2
    Ausgangsspannung im zweiten Betriebsmodus
    i1
    Aufnahmestrom des Heizgeräts im ersten Betriebsmodus
    i2
    Aufnahmestrom des Heizgeräts im zweiten Betriebsmodus
    LV
    Niederspannungsnetz
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012201897 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Ladegerät (30) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Ladegerät (30) einen ersten Betriebsmodus aufweist, in welchem das Ladegerät (30) eine erste Ausgangsspannung (u1) erzeugt, mit der eine Hochvolt-Batterie (40) des Kraftfahrzeugs aufladbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (10) einen zweiten Betriebsmodus aufweist, in welchem es eine zweite Ausgangsspannung (u2) erzeugt, die sich von der ersten Ausgangsspannung (u1) um mindestens zehn Prozent unterscheidet.
  2. Ladegerät (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Ausgangsleistung des Ladegeräts (30) im zweiten Betriebsmodus mindestens fünfzig Prozent einer maximalen Ausgangsleistung des Ladegeräts (30) im ersten Betriebsmodus beträgt.
  3. System (10) zum Bereitstellen von elektrischer Energie für ein Heizgerät (80) und/oder Klimaanlage (70) eines Kraftfahrzeugs, wobei das System (10) ein Hochvolt-Netz (20) und ein Batterieschütz (41) zum Anschluss einer Hochvolt-Batterie (40) an das Hochvolt-Netz (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) ein Ladegerät (30) aufweist, das einen ersten Betriebsmodus aufweist, in welchem das Ladegerät (30) eine erste Ausgangsspannung (u1) erzeugt, mit der eine Hochvolt-Batterie (40) des Kraftfahrzeugs aufladbar ist, wobei das Ladegerät (10) einen zweiten Betriebsmodus aufweist, in welchem es eine zweite Ausgangsspannung (u2) erzeugt, wobei das System dazu vorbereitet ist, die Hochvolt-Batterie mittels des Batterieschütz (41) von dem Hochvolt-Netz (20) elektrisch getrennt zu halten, solange sich das Ladegerät (30) im zweiten Betriebsmodus befindet.
  4. System (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Heizgerät (80) und/oder eine Klimaanlage (70) aufweist, die im zweiten Betriebsmodus des Ladegeräts (30) mit einer Leistung unterhalb einer Maximalleistung des Heizgeräts (80) und/oder der Klimaanlage (70) betreibbar ist.
  5. System (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Leistung, welche dem Heizgerät (80) und/oder der Klimaanlage (70) zuführbar ist, mittels einer Anpassung der zweiten Ausgangsspannung (u2) des Ladegeräts (30) einstellbar oder regelbar ist.
  6. System (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Leistung, welche dem Heizgerät (80) und/oder der Klimaanlage (70) zuführbar ist, mittels einer Anpassung eines eingeprägten Ausgangsstroms (i2) des Ladegeräts (30) einstellbar oder regelbar ist.
  7. System (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung, welche dem Heizgerät (80) und/oder der Klimaanlage (70) zuführbar ist, mittels Anpassung einer Auswahl von Heizsträngen des Heizgeräts (80) und/oder der Klimaanlage (70) einstellbar oder regelbar ist.
  8. System (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) dazu vorbereitet ist, zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus hin- und her zu wechseln, um ein Laden der Hochvolt-Batterie (40) und ein Klimatisieren des Fahrzeugs quasigleichzeitig durchzuführen.
  9. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug eine Hochvolt-Batterie (40) und ein System (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 8 umfasst.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Heizvorrichtung (80) und/oder einer Klimaanlage (70) eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Anschließen eines Ladegeräts (30) an ein Stromversorgungsnetz (22); – Laden einer Hochvolt-Batterie (40) mittels des Ladegeräts (30) in einem ersten Betriebsmodus des Ladegeräts (30), in welchem das Ladegerät (30) eine erste Ausgangsspannung (u1) erzeugt; – Betreiben des elektrischen Heizgeräts (80) und/oder der Klimaanlage (70) an dem Ladegerät (30), wobei sich das Ladegerät (10) in einem zweiten Betriebsmodus befindet, in welchem es eine zweite Ausgangsspannung (u2) erzeugt, die sich von der ersten Ausgangsspannung (u1) um mindestens zehn Prozent unterscheidet.
DE102013012417.4A 2013-07-26 2013-07-26 Ladegerät, System, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie in einem Kraftfahrzeug Withdrawn DE102013012417A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013012417.4A DE102013012417A1 (de) 2013-07-26 2013-07-26 Ladegerät, System, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie in einem Kraftfahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013012417.4A DE102013012417A1 (de) 2013-07-26 2013-07-26 Ladegerät, System, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie in einem Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013012417A1 true DE102013012417A1 (de) 2015-01-29

Family

ID=52273821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013012417.4A Withdrawn DE102013012417A1 (de) 2013-07-26 2013-07-26 Ladegerät, System, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie in einem Kraftfahrzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013012417A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019008834A1 (de) 2019-12-18 2020-07-09 Daimler Ag Heizvorrichtung für Fahrzeug
DE102019212928A1 (de) * 2019-08-28 2021-03-04 Vitesco Technologies GmbH Elektrische Schaltungsanordnung und Verfahren zur Übertragung von elektrischer Energie
CN114336905A (zh) * 2021-09-14 2022-04-12 华为数字能源技术有限公司 一种充放电装置及车辆

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012201897A1 (de) 2011-02-14 2012-08-16 Ford Global Technologies, Llc Elektrofahrzeug und Verfahren zur Steuerung zur aktiven Hilfsbatterieerschöpfung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012201897A1 (de) 2011-02-14 2012-08-16 Ford Global Technologies, Llc Elektrofahrzeug und Verfahren zur Steuerung zur aktiven Hilfsbatterieerschöpfung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019212928A1 (de) * 2019-08-28 2021-03-04 Vitesco Technologies GmbH Elektrische Schaltungsanordnung und Verfahren zur Übertragung von elektrischer Energie
DE102019008834A1 (de) 2019-12-18 2020-07-09 Daimler Ag Heizvorrichtung für Fahrzeug
CN114336905A (zh) * 2021-09-14 2022-04-12 华为数字能源技术有限公司 一种充放电装置及车辆

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011089085A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Leistungsmanagement eines elektrischen Antriebes für ein Hybridfahrzeug
DE102012000442B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Management von elektrischer Leistung in einem Fahrzeug
EP2611644B1 (de) System zum laden einer wiederaufladbaren batterie eines elektrofahrzeugs
DE102013225097B4 (de) Energiemanagementverfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges und Kraftfahrzeug
DE102014222864A1 (de) Steuersystem für Bordausrüstung
DE102010034105A1 (de) Verfahren zum Aufladen eines Steckdosenelektrofahrzeugs
DE102016013490A1 (de) Bordladeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Laden einer Traktionsbatterie
DE102020100380A1 (de) Eingebaute lade- und entladelösung für einen geichstromzwischenkreiskondensator eines wechselrichters
DE102019116211A1 (de) Antriebssteuereinrichtung zum Steuern eines Fahrzeugantriebssystems
DE102018131645A1 (de) Batterieladesysteme und -verfahren
DE102019121331A1 (de) Fahrzeugenergieverbrauch während des ladens
DE102020123570A1 (de) Steuerung eines gemischten batteriepacks
DE102018107044A1 (de) Externe leistungsübertragung
DE102016210066A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug
DE102013012417A1 (de) Ladegerät, System, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Energie in einem Kraftfahrzeug
EP2663468A2 (de) Verfahren zum betrieb einer bordnetzstruktur eines kraftfahrzeugs
DE102011107229B4 (de) Heizsystem für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit Heizsystem
DE102019124915A1 (de) Vorübergehendes batterieleistungsmanagement
EP3787922A1 (de) Hochgeschwindigkeitsentladesystem für einen hochspannungsenergiespeicher
DE102012210916A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges
DE102021127581A1 (de) Gefilterter batteriestrombasierter fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzer
EP3666585A1 (de) Elektrisch betriebenes fahrzeug und ladesystem
DE102014114768A1 (de) Verfahren zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs
DE102016006526A1 (de) Elektrische Anlage für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug
DE102012209453A1 (de) Kraftfahrzeugbordnetz mit einer elektrischen Maschine und wenigstens zwei Energiespeichern mit unterschiedlichen Ladespannungen sowie Verfahren zum Betreiben desselben

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee