DE102020123536A1 - Method for heating an electrical energy store and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Erwärmen eines elektrischen Energiespeichers (2), wobei der elektrische Energiespeicher (2) mit einer ersten elektrischen Maschine (3) und einer zweiten elektrischen Maschine (4) verbunden ist, wobei die elektrischen Maschinen (3, 4) jeweils getrennt steuerbar sind, wobei bei Unterschreiten eines Temperaturgrenzwerts durch eine Temperatur des Energiespeichers (2) die erste elektrische Maschine (3) als Motor in einem ersten mechanischen Lastpunkt und die zweite elektrische Maschine (4) als Generator in einem zweiten mechanischen Lastpunkt betrieben werden, wobei der Energiespeicher (2) durch die erste elektrische Maschine (3) und die zweite elektrische Maschine (4) mit einem Gesamtlaststrom belastet wird, wobei der Gesamtlaststrom durch die Änderung eines Wirkungsgrads der ersten elektrischen Maschine (3) und/oder eines Wirkungsgrads der zweiten elektrischen Maschine (4) unter Beibehaltung des ersten mechanischen Lastpunkts und des zweiten mechanischen Lastpunkts geändert wird.

Figure DE102020123536A1_0000
Method for heating an electrical energy store (2), the electrical energy store (2) being connected to a first electrical machine (3) and a second electrical machine (4), the electrical machines (3, 4) each being separately controllable, wherein when a temperature of the energy store (2) falls below a temperature limit value, the first electrical machine (3) is operated as a motor at a first mechanical load point and the second electrical machine (4) as a generator at a second mechanical load point, the energy store (2 ) is loaded by the first electrical machine (3) and the second electrical machine (4) with a total load current, the total load current due to the change in the efficiency of the first electrical machine (3) and/or an efficiency of the second electrical machine (4) changed while maintaining the first mechanical load point and the second mechanical load point will.
Figure DE102020123536A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen eines elektrischen Energiespeichers, wobei der elektrische Energiespeicher mit einer ersten elektrischen Maschine und einer zweiten elektrischen Maschine verbunden ist, wobei die elektrischen Maschinen jeweils getrennt steuerbar sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for heating an electrical energy store, with the electrical energy store being connected to a first electrical machine and a second electrical machine, with the electrical machines each being able to be controlled separately. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle.

Kraftfahrzeuge mit elektrischen Maschinen, beispielsweise batterieelektrische Kraftfahrzeuge oder Hybrid-Kraftfahrzeuge, welche über einen Verbrennungsmotor und/oder wenigstens einen Elektromotor bewegt werden können, umfassen zum Betreiben der elektrischen Maschine sowie zum Zwischenspeichern von im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs freiwerdender Energie in der Regel einen elektrischen Energiespeicher.Motor vehicles with electric machines, for example battery-electric motor vehicles or hybrid motor vehicles, which can be moved by means of an internal combustion engine and/or at least one electric motor, generally have an electric energy store for operating the electric machine and for temporarily storing energy released when the motor vehicle is being driven.

Ein derartiger elektrischer Energiespeicher weist in der Regel ein temperaturabhängiges Verhalten auf, wobei sowohl für eine Energieabgabe aus dem Energiespeichers als auch für eine Energieaufnahme in den Energiespeicher, beispielsweise in einem Rekuperationsbetrieb der elektrischen Maschine, eine Mindesttemperatur des Energiespeichers erforderlich ist, um die Energieabgabe bzw. Energieaufnahme mit hinreichender Effizienz durchführen zu können. Um einen elektrischen Energiespeicher in einem Kraftfahrzeug auf eine vorgegebene Temperatur zu bringen, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren bekannt.Such an electrical energy storage device generally exhibits a temperature-dependent behavior, with a minimum temperature of the energy storage device being required both for energy output from the energy storage device and for energy absorption into the energy storage device, for example in recuperation mode of the electrical machine, in order to ensure that the energy delivery or To be able to perform energy absorption with sufficient efficiency. Various methods are known from the prior art for bringing an electrical energy store in a motor vehicle to a predetermined temperature.

In DE 10 2012 205 852 A1 werden ein Verfahren und ein System zum Erwärmen einer Fahrzeugbatterie in einem Hybrid-Elektrofahrzeug beschrieben. Dabei wird der hohe interne Widerstand einer kalten Fahrzeugbatterie durch absichtliches zyklisches Leiten von elektrischem Strom in die oder aus der Batterie genutzt, um Wärme zu erzeugen. Der zyklische Strom an der Batterie wird dabei dadurch erzeugt, dass eine mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelte elektrische Maschine zyklisch als Generator oder parallel zu der Verbrennungsmaschine als Motor betrieben wird.In DE 10 2012 205 852 A1 a method and system for heating a vehicle battery in a hybrid electric vehicle is described. It uses the high internal resistance of a cold vehicle battery to generate heat by intentionally cycling electrical current into or out of the battery. The cyclic current at the battery is generated in that an electrical machine coupled to the internal combustion engine is operated cyclically as a generator or as a motor in parallel with the internal combustion engine.

Aus DE 10 2016 013 668 A1 ist ein Verfahren zum Erwärmen einer Batterie eines Hybridantriebsstrangs eines Fahrzeugs bekannt. Zum Erwärmen der Batterie werden dabei zwei verschiedene Erwärmungsmethoden genutzt, wobei der Batterie zunächst in einer ersten Erwärmungsmethode über die Verlustwärme eines mit einer elektrischen Maschine verbundenen Inverters Wärme zugeführt wird. Nach dem Erwärmen der Batterie auf eine vorgegebene Temperatur mit der ersten Erwärmungsmethode erfolgt eine weitere Erwärmung der Batterie mit der zweiten Erwärmungsmethode, bei der die Batterie über ihren inneren elektrischen Widerstand erwärmt wird. Dazu wird eine Lastpunktverschiebung des Verbrennungsmotors vorgenommen, wobei durch die Lastpunktverschiebung eine mit dem Verbrennungsmotor gekoppelte und mit der Batterie verbundene elektrische Maschine zyklisch als Generator oder als Motor betrieben wird.the end DE 10 2016 013 668 A1 a method for heating a battery of a hybrid drive train of a vehicle is known. Two different heating methods are used to heat the battery, with the battery initially being supplied with heat in a first heating method via the heat loss of an inverter connected to an electrical machine. After the battery has been heated to a predetermined temperature using the first heating method, the battery is further heated using the second heating method, in which the battery is heated via its internal electrical resistance. For this purpose, the load point of the internal combustion engine is shifted, with an electric machine coupled to the internal combustion engine and connected to the battery being operated cyclically as a generator or as a motor as a result of the load point shift.

US 6 271 648 B1 beschreibt ein Verfahren zur Vorkonditionierung einer Batterie eines hybridelektrischen Kraftfahrzeugs, um ein Kaltstartverhalten des Kraftfahrzeugs zu verbessern. Dabei werden mit einem elektrischen Startergenerator des Kraftfahrzeugs durch zyklische Drehmomente Belastungen erzeugt, um entsprechend Leistung aus einer mit dem Startorgenerator verbundenen Batterie zu ziehen und somit eine Erwärmung der Batterie zu bewirken. U.S. 6,271,648 B1 describes a method for preconditioning a battery of a hybrid electric motor vehicle in order to improve the cold start behavior of the motor vehicle. In this case, with an electric starter generator of the motor vehicle, loads are generated by cyclic torques in order to draw corresponding power from a battery connected to the starter generator and thus cause the battery to heat up.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Erwärmen eines elektrischen Energiespeichers anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved method for heating an electrical energy store.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der erfindungsgemäßen Art dadurch gelöst, dass bei Unterschreiten eines Temperaturgrenzwerts durch eine Temperatur des Energiespeichers die erste elektrische Maschine als Motor in einem ersten mechanischen Lastpunkt und die zweite elektrische Maschine als Generator in einem zweiten mechanischen Lastpunkt betrieben werden, wobei der Energiespeicher durch die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine mit einem Gesamtlaststrom belastet wird, wobei der Gesamtlaststrom durch die Änderung eines Wirkungsgrads der ersten elektrischen Maschine und/oder eines Wirkungsgrads der zweiten elektrischen Maschine unter Beibehaltung des ersten mechanischen Lastpunkts und des zweiten mechanischen Lastpunkts geändert wird.This object is achieved in a method of the type according to the invention in that when the temperature of the energy storage device falls below a temperature limit value, the first electrical machine is operated as a motor at a first mechanical load point and the second electrical machine is operated as a generator at a second mechanical load point, with the Energy store is loaded by the first electrical machine and the second electrical machine with a total load current, the total load current changed by changing an efficiency of the first electrical machine and / or an efficiency of the second electrical machine while maintaining the first mechanical load point and the second mechanical load point will.

Der Wirkungsgrad bezieht sich in diesem Zusammenhang bei einem Motorbetrieb der elektrischen Maschine auf das Verhältnis von mechanischer Leistung zu elektrischer Leistung und in einem Generatorbetrieb auf das Verhältnis von elektrischer Leistung zu mechanischer Leistung. Ein hoher Wirkungsgrad der elektrischen Maschine liegt in einem Motorbetrieb vor, wenn ein möglichst großer Anteil der in die Maschine gespeisten elektrischen Leistung in mechanische Leistung gewandelt wird. Entsprechend liegt ein hoher Wirkungsgrad im Generatorbetrieb vor, wenn ein hoher Anteil einer die elektrische Maschine im Generatorbetrieb antreibenden mechanischen Leistung in elektrische Leistung gewandelt wird.In this context, the efficiency relates to the ratio of mechanical power to electrical power when the electrical machine is operating as a motor, and to the ratio of electrical power to mechanical power in generator operation. A high degree of efficiency of the electrical machine is present in motor operation when the largest possible proportion of the in the machine fed electrical power is converted into mechanical power. Correspondingly, there is a high degree of efficiency in generator operation when a high proportion of the mechanical power driving the electric machine in generator operation is converted into electrical power.

Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine sind jeweils getrennt steuerbar, so dass unterschiedliche Betriebszustände bzw. unterschiedliche mechanische Lastpunkte und unterschiedliche Wirkungsgrade der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine eingestellt werden können. Ein mechanischer Lastpunkt bezieht sich in diesem Zusammenhang auf einen mechanischen Arbeitspunkt der elektrischen Maschine, mit der mechanische Leistung abgegeben bzw. aufgenommen wird, mithin also insbesondere auf eine Drehzahl der elektrischen Maschine und/oder ein Drehmoment der elektrischen Maschine. Die Einstellung eines mechanischen Lastpunkts sowie eines Wirkungsgrads der elektrischen Maschine in dem mechanischen Lastpunkt kann jeweils insbesondere durch eine mit dem Energiespeicher und der jeweiligen elektrischen Maschine verbundene Leistungselektronik, beispielsweise einen insbesondere bidirektionalen Wechselrichter, erfolgen.The first electrical machine and the second electrical machine can each be controlled separately, so that different operating states or different mechanical load points and different efficiencies of the first electrical machine and the second electrical machine can be set. In this context, a mechanical load point refers to a mechanical operating point of the electric machine, with which mechanical power is delivered or taken up, and therefore in particular to a speed of the electric machine and/or a torque of the electric machine. A mechanical load point and an efficiency of the electrical machine in the mechanical load point can be set in particular by power electronics connected to the energy store and the respective electrical machine, for example a particularly bidirectional inverter.

Dadurch, dass die erste elektrische Maschine als Motor und die zweite elektrische Maschine als Generator betrieben wird, ergibt sich ein Gesamtlaststrom, mit dem der Energiespeicher belastet wird. Dieser Gesamtlaststrom kann in Abhängigkeit der mechanischen Lastpunkte der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine sowie in Abhängigkeit des Wirkungsgrads der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine ein Entladestrom oder ein Ladestrom sein, je nachdem, ob in Summe von den elektrischen Maschinen elektrische Leistung aus dem Energiespeicher entnommen oder dem Energiespeicher elektrische Leistung zugeführt wird. Da die erste elektrische Maschine als Motor und die zweite elektrische Maschine als Generator betrieben wird, kann durch die Änderung des Wirkungsgrads bei konstantem ersten mechanischen Lastpunkt bzw. bei konstantem zweiten mechanischen Lastpunkt die elektrische Leistung, welche von der jeweiligen elektrischen Maschine dem Energiespeicher entnommen bzw. dem Energiespeicher zugeführt wird, beeinflusst werden.Because the first electrical machine is operated as a motor and the second electrical machine is operated as a generator, there is a total load current with which the energy store is loaded. Depending on the mechanical load points of the first electrical machine and the second electrical machine and depending on the efficiency of the first electrical machine and the second electrical machine, this total load current can be a discharge current or a charging current, depending on whether electrical power is generated in total from the electrical machines removed from the energy store or the energy store electrical power is supplied. Since the first electrical machine is operated as a motor and the second electrical machine is operated as a generator, the change in efficiency at a constant first mechanical load point or at a constant second mechanical load point can change the electrical power that is drawn from or used by the respective electrical machine from the energy storage device. is supplied to the energy store, can be influenced.

Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine sind insbesondere mechanisch gekoppelt. Die mechanische Kopplung kann beispielsweise über wenigstens eine mechanische Komponente, mit der die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine jeweils verbunden sind, erfolgen. Die wenigstens eine mechanische Komponente kann beispielsweise eine Komponente eines Antriebsstrangs, beispielsweise eine Welle, ein weiterer Motor oder Ähnliches, sein. Es ist auch möglich, dass die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine jeweils mit einer Achse eines Kraftfahrzeugs gekoppelt sind, so dass ebenfalls zumindest eine indirekte Kopplung zwischen den elektrischen Maschinen, insbesondere bei einem fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, besteht.The first electrical machine and the second electrical machine are in particular mechanically coupled. The mechanical coupling can take place, for example, via at least one mechanical component to which the first electrical machine and the second electrical machine are each connected. The at least one mechanical component can, for example, be a component of a drive train, for example a shaft, another motor or the like. It is also possible that the first electric machine and the second electric machine are each coupled to an axle of a motor vehicle, so that there is also at least one indirect coupling between the electric machines, in particular when the motor vehicle is being driven.

Durch das gezielte Verändern des Wirkungsgrades einer oder beider elektrischer Maschinen bzw. durch die Nutzung eines Low-Efficiency-Modes einer oder beider elektrischen Maschinen kann jeweils Einfluss auf die verbrauchte bzw. erzeugte elektrische Leistung genommen werden, ohne dass sich das mechanische Lastmoment, welche in Summe von der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine erzeugt wird, ändert. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine Variation einer elektrischen Ladeleistung bzw. Entladeleistung an der Batterie ohne Einflussnahme auf ein mit der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine mechanisch gekoppelte System ermöglicht.By specifically changing the efficiency of one or both electrical machines or by using a low-efficiency mode of one or both electrical machines, the consumed or generated electrical power can be influenced without the mechanical load torque, which in Sum of the first electrical machine and the second electrical machine is generated changes. In this way, it is advantageously possible to vary an electrical charging power or discharging power at the battery without influencing a system that is mechanically coupled to the first electrical machine and the second electrical machine.

Eine Änderung des Wirkungsgrads der ersten elektrischen Maschine, welche im Motorbetrieb betrieben wird, bewirkt bei konstantem ersten mechanischen Lastpunkt ein Ansteigen oder ein Abfallen der dem Energiespeicher entnommenen elektrischen Leistung. Entsprechend bewirkt eine Änderung des Wirkungsgrades der als Generator betriebenen zweiten elektrischen Maschine bei konstantem zweiten mechanischen Lastpunkt das Einspeisen einer kleineren oder größeren elektrischen Leistung. Auf diese Weise kann durch die Änderung des Wirkungsgrads der ersten elektrischen Maschine und/oder des Wirkungsgrads der zweiten elektrischen Maschine der Gesamtlaststrom, mit welchem der Energiespeicher belastet wird, geändert werden, ohne dass eine Änderung in den mechanischen Lastpunkten der elektrischen Maschinen auftritt.A change in the efficiency of the first electrical machine, which is operated in motor mode, causes the electrical power drawn from the energy store to increase or decrease when the first mechanical load point is constant. Correspondingly, a change in the efficiency of the second electrical machine operated as a generator at a constant second mechanical load point causes a smaller or larger electrical power to be fed in. In this way, by changing the efficiency of the first electrical machine and/or the efficiency of the second electrical machine, the total load current with which the energy store is loaded can be changed without a change occurring in the mechanical load points of the electrical machines.

Dies hat den Vorteil, dass bei Einsatz der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs keine Drehmomentschwankungen bzw. keine Lastpunktverschiebungen nötig sind, um eine Strombelastung des Energiespeichers herbeizuführen. Die Strombelastung des Energiespeichers durch den Gesamtlaststrom bewirkt insbesondere bei einem zeitlichen Ändern des Gesamtlaststroms eine Erwärmung des Energiespeichers.This has the advantage that when the first electric machine and the second electric machine are used, for example in a drive train of a motor vehicle, no torque fluctuations or load point shifts are necessary in order to bring about a current load on the energy store. The current loading of the energy store by the total load current causes the energy store to heat up, in particular when the total load current changes over time.

Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft der Energiespeicher erwärmt werden, ohne dass dies einen Einfluss auf ein mechanisches System, mit dem die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine gekoppelt sein können, hat. Bei einer Anwendung des Verfahrens in einem Kraftfahrzeug hat dies weiterhin den Vorteil, dass von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs keine akustische und/oder haptische Wahrnehmung einer Drehmomentänderung einer der elektrischen Maschinen und/oder einer Lastpunktverschiebung einer der elektrischen Maschinen und/oder eines weiteren Motors des Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Verbrennungsmotors, erfolgt, welche als störend wahrgenommen werden können.The energy store can thus advantageously be heated by the method according to the invention, without this having an effect on a mechanical system to which the first electrical machine and the second electrical machine can be coupled. When the method is used in a motor vehicle, this also has the advantage that the driver of the motor vehicle has no acoustic and/or haptic perception of a torque change in one of the electrical machines and/or a load point shift in one of the electrical machines and/or another engine of the motor vehicle , In particular an internal combustion engine, which can be perceived as annoying.

Weiterhin wird vorteilhaft ein Erwärmen des elektrischen Energiespeichers mittels Komponenten bewirkt, welche außerhalb des Erwärmungsbetriebs des Energiespeichers auch zu anderen Zwecken eingesetzt werden können. Dies ermöglicht es, dass vorteilhaft auf Elemente zum Erwärmen des Energiespeichers, beispielsweise auf eine Anbindung des Energiespeichers an einen Wärmekreislauf und/oder an einen Heizer, verzichtet werden kann. Bei Einsatz des Verfahrens für einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs kann somit vorteilhaft auf eine Anbindung des Energiespeichers an einen Hochtemperaturkreis des Kraftfahrzeuges verzichtet werden, da ein Erwärmen des elektrischen Energiespeichers über einen elektrischen Heizer oder über die Abwärme einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs nicht mehr erforderlich ist.Furthermore, the electrical energy storage device is advantageously heated by means of components which can also be used for other purposes outside of the heating operation of the energy storage device. This makes it possible to advantageously dispense with elements for heating the energy store, for example connecting the energy store to a heat circuit and/or to a heater. When the method is used for an electrical energy store in a motor vehicle, it is therefore advantageously possible to dispense with connecting the energy store to a high-temperature circuit in the motor vehicle, since the electrical energy store no longer needs to be heated using an electric heater or using the waste heat from an internal combustion engine in the motor vehicle.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Gesamtlaststrom zwischen einem Ladestrom und einem Entladestrom geändert wird. Durch den Betrieb der ersten elektrischen Maschine als Motor und der zweiten elektrischen Maschine als Generator ist durch eine entsprechende Änderung des ersten Wirkungsgrades und/oder des zweiten Wirkungsgrades eine Richtungsumkehr des Gesamtlaststroms möglich, so dass sowohl ein Entladebetrieb als auch ein Ladebetrieb des elektrischen Energiespeichers ohne Einfluss auf der mechanischen Seite der elektrischen Maschinen umgesetzt werden kann. Je nach Ausbildung der elektrischen Maschinen sind dabei z. B. Ladeleistungen bzw. Entladeleistungen im Bereich zwischen 0 kW und 4,5 kW oder mehr möglich. Ein Ändern des Gesamtlaststroms zwischen einem Ladestrom und einem Entladestrom bewirkt ein besonders schnelles Erwärmen des elektrischen Energiespeichers, so dass ein möglichst schnelles Versetzen des Energiespeichers in einen betriebsoptimalen Zustand möglich ist.According to the invention it can be provided that the total load current is changed between a charging current and a discharging current. By operating the first electrical machine as a motor and the second electrical machine as a generator, a change in direction of the first efficiency and/or the second efficiency makes it possible to reverse the direction of the total load current, so that both discharge operation and charging operation of the electrical energy storage device have no effect can be implemented on the mechanical side of the electrical machines. Depending on the design of the electrical machines z. B. Charging capacities or discharging capacities in the range between 0 kW and 4.5 kW or more are possible. Changing the total load current between a charging current and a discharging current causes the electrical energy store to heat up particularly quickly, so that it is possible to put the energy store into an operationally optimal state as quickly as possible.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Wirkungsgrad der ersten elektrischen Maschine und/oder der Wirkungsgrad der zweiten elektrischen Maschine zyklisch geändert wird. Eine zyklische Änderung des Wirkungsgrads der ersten elektrischen Maschine und/oder eine zyklische Änderung des Wirkungsgrads der zweiten elektrischen Maschine bewirkt auch eine zyklische Änderung des Laststroms, so dass vorteilhaft eine zyklische Belastung des Energiespeichers durch den Gesamtlaststrom auftritt. Insbesondere das zyklische Ändern des Laststroms zwischen einem Ladestrom und einem Entladestrom ermöglicht ein besonders effizientes Erwärmen des elektrischen Energiespeichers.According to the invention it can be provided that the efficiency of the first electrical machine and/or the efficiency of the second electrical machine is changed cyclically. A cyclical change in the efficiency of the first electrical machine and/or a cyclical change in the efficiency of the second electrical machine also causes a cyclical change in the load current, so that the energy store is advantageously cyclically loaded by the total load current. In particular, the cyclical change in the load current between a charging current and a discharging current enables the electrical energy store to be heated particularly efficiently.

Für die zyklische Änderung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sie mit einer Frequenz zwischen 0,1 Hz und 5 Hz, insbesondere zwischen 0,5 Hz und 1 Hz, erfolgt. Die Frequenz der zyklischen Änderung des Wirkungsgrads wenigstens einer der elektrischen Maschinen bzw. des Gesamtlaststroms kann sich dabei insbesondere nach den Vorgaben des elektrischen Energiespeichers richten, so dass vorteilhaft Beschädigungen des elektrischen Energiespeichers im Erwärmungsbetrieb vermieden werden können. Die Frequenz bezieht sich dabei insbesondere auf die Frequenz eines Wechsels zwischen einem minimalen und einem maximalen Wirkungsgrad, mit dem eine oder beide elektrischen Maschinen betrieben werden bzw. entsprechend auf einen Wechsel des Gesamtlaststroms zwischen einem maximalen Ladestrom und einem maximalen Entladestrom. Die zyklische Änderung des wenigstens einen Wirkungsgrads kann insbesondere kontinuierlich, sinusförmig oder in einer oder mehrerer Stufen erfolgen.Provision can be made according to the invention for the cyclic change to take place at a frequency between 0.1 Hz and 5 Hz, in particular between 0.5 Hz and 1 Hz. The frequency of the cyclic change in the efficiency of at least one of the electrical machines or the total load current can be based in particular on the specifications of the electrical energy storage device, so that damage to the electrical energy storage device during heating operation can advantageously be avoided. The frequency relates in particular to the frequency of a change between a minimum and a maximum efficiency with which one or both electrical machines are operated or correspondingly to a change in the total load current between a maximum charging current and a maximum discharging current. The cyclical change in the at least one degree of efficiency can, in particular, take place continuously, sinusoidally or in one or more stages.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Wirkungsgrad zwischen 15 % und 90 %, insbesondere zwischen 50 % und 80 %, geändert wird. Wenn keine Erwärmung des elektrischen Energiespeichers erfolgen soll, können die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine insbesondere jeweils mit dem maximalen Wirkungsgrad als Motor und/oder als Generator betrieben werden. Zur Erwärmung des Energiespeichers können die Wirkungsgrade insbesondere in gleicher Weise geändert werden, so dass beispielsweise bei einem Betreiben der ersten elektrischen Maschine als Motor mit einem niedrigen Wirkungsgrad ein Betreiben der zweiten elektrischen Maschine als Generator mit einem niedrigen Wirkungsgrad bzw. bei einem Betreiben der ersten elektrischen Maschine als Motor mit einem hohen Wirkungsgrad ein Betreiben der zweiten elektrischen Maschine als Generator mit einem hohen Wirkungsgrad erfolgt. Auf diese Weise lassen sich die größtmöglichen Änderungen des Gesamtlaststroms, mit dem der elektrische Energiespeicher zum Erwärmen belastet wird, erzielen.According to the invention it can be provided that the efficiency is changed between 15% and 90%, in particular between 50% and 80%. If the electrical energy store is not to be heated, the first electrical machine and the second electrical machine can each be operated with maximum efficiency as a motor and/or as a generator. To heat the energy store, the efficiencies can be changed in particular in the same way, so that, for example, when the first electric machine is operated as a motor with a low level of efficiency, the second electric machine can be operated as a generator with a low level of efficiency or when the first electric machine is operated Machine as a motor with a high degree of efficiency, the second electric machine is operated as a generator with a high degree of efficiency. In this way, the greatest possible changes in the total load current with which the electrical energy store is loaded for heating can be achieved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste mechanische Lastpunkt und/oder der zweite mechanische Lastpunkt in Abhängigkeit einer aktuellen Temperatur und/oder einer Differenz zwischen der aktuellen Temperatur und dem Temperaturgrenzwert des Energiespeichers eingestellt wird. Neben dem Wirkungsgrad, mit dem die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine jeweils betrieben werden, bestimmen auch der erste mechanische Lastpunkt und der zweite mechanische Lastpunkt die jeweils im motorischen Betrieb aufgenommene bzw. im generatorischen Betrieb erzeugte elektrische Leistung.In a preferred embodiment of the invention it can be provided that the first mechanical load point and/or the second mechanical load point is set as a function of a current temperature and/or a difference between the current temperature and the temperature limit value of the energy store. In addition to the efficiency with which the first electrical machine and the second electrical machine are each operated, the first mechanical load point and the second mechanical load point also determine the electrical power consumed in motor operation or generated in generator operation.

Da sich auch bei einer mechanische Kopplung der elektrischen Maschinen die Wirkung der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine in einem mit den Maschinen gekoppelten System zumindest im Wesentlichen aufheben können, kann im Falle einer aktuellen Temperatur mit einem großen Abstand zu einem vorgegebenen Temperaturgrenzwert ein erster mechanischer Lastpunkt und/oder ein zweiter mechanischer Lastpunkt mit jeweils einer höheren mechanischen Leistung eingestellt werden als bei einer aktuellen Temperatur des Energiespeichers, welcher einen geringeren Abstand zu dem Temperaturgrenzwert des Energiespeichers aufweist. Nach dem Erreichen des Temperaturgrenzwerts durch die Temperatur des Energiespeichers können die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine jeweils abgeschaltet und/oder in weiteren Lastpunkten, insbesondere in Abhängigkeit einer einen aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs beschreibenden Fahrzustandsinformation, betrieben werden.Since the effect of the first electrical machine and the second electrical machine in a system coupled to the machines can at least essentially cancel each other out even if the electrical machines are mechanically coupled, a first mechanical load point and/or a second mechanical load point can each be set with a higher mechanical power than at a current temperature of the energy storage device, which is at a smaller distance from the temperature limit value of the energy storage device. After the temperature of the energy store has reached the temperature limit value, the first electric machine and the second electric machine can each be switched off and/or operated at further load points, in particular depending on driving status information describing a current driving status of the motor vehicle.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass ein Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, wobei die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine mechanisch mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs und/oder jeweils einer Achse des Kraftfahrzeugs gekoppelt sind. Bei einem einen reinen Elektroantrieb aufweisenden Kraftfahrzeug und/oder bei einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb können die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine jeweils mit einer Achse des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, so dass sich aufgrund der Fahrbewegung des Kraftfahrzeuges eine mechanische Kopplung zwischen der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine ergibt. Es ist auch möglich, dass die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs gekoppelt sind, wobei über den Antriebsstrang eine oder mehrere Achsen des Kraftfahrzeugs über die elektrischen Maschinen und/oder einen zusätzlichen Verbrennungsmotor antreibbar sind.According to the invention, it can be provided that an energy store of a motor vehicle is used, the first electric machine and the second electric machine being mechanically coupled to a drive train of the motor vehicle and/or to an axle of the motor vehicle. In a motor vehicle with a purely electric drive and/or in a motor vehicle with a hybrid drive, the first electric machine and the second electric machine can each be coupled to an axle of the motor vehicle, so that due to the driving movement of the motor vehicle there is a mechanical coupling between the first electric machine and the second electrical machine results. It is also possible for the first electric machine and the second electric machine to be coupled to a drive train of the motor vehicle, with one or more axles of the motor vehicle being able to be driven via the electric machines and/or an additional internal combustion engine via the drive train.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass ein Energiespeicher eines einen Verbrennungsmotor umfassenden Hybrid-Kraftfahrzeugs verwendet wird, wobei der Verbrennungsmotor mechanisch mit der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine gekoppelt ist. Durch das Einstellen eines ersten mechanischen Lastpunkts der ersten elektrischen Maschine und eines zweiten mechanischen Lastpunkts der zweiten elektrischen Maschine sowie eines Lastpunkts des Verbrennungsmotors kann das Kraftfahrzeug entsprechend einer Fahreranforderung betrieben werden. Das Erwärmen des Energiespeichers durch das Ändern des Wirkungsgrads der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine bleibt auch in diesem Fall ohne Auswirkungen auf den Fahrbetrieb des Hybrid-Kraftfahrzeugs, da keine Änderung des Lastpunkts des Verbrennungsmotors zur Beibehaltung eines Fahrzustands des Kraftfahrzeugs erforderlich ist. According to the invention, it can be provided that an energy store of a hybrid motor vehicle comprising an internal combustion engine is used, the internal combustion engine being mechanically coupled to the first electrical machine and the second electrical machine. By setting a first mechanical load point of the first electrical machine and a second mechanical load point of the second electrical machine and a load point of the internal combustion engine, the motor vehicle can be operated according to a driver's request. In this case, too, the heating of the energy store by changing the efficiency of the first electric machine and/or the second electric machine has no effect on the driving operation of the hybrid motor vehicle, since no change in the load point of the internal combustion engine is required to maintain a driving state of the motor vehicle .

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass als erste elektrische Maschine und/oder als zweite elektrische Maschine ein Riemenstartergenerator und/oder ein Triebstranggenerator verwendet werden. Insbesondere kann als erste elektrische Maschine ein Riemenstartergenerator und als zweite elektrische Maschine ein Triebstranggenerator, oder umgekehrt, verwendet werden. Es ist beispielsweise möglich, dass bei einem Hybrid-Kraftfahrzeug der Riemenstartergenerator insbesondere direkt mit einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist und dass der Triebstranggenerator insbesondere direkt mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs und somit ebenfalls mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist.According to the invention, a belt starter generator and/or a drive train generator can be used as the first electrical machine and/or as the second electrical machine. In particular, a belt starter generator can be used as the first electric machine and a drive train generator can be used as the second electric machine, or vice versa. It is possible, for example, that in a hybrid motor vehicle the belt starter generator is directly coupled to an internal combustion engine of the motor vehicle and that the drive train generator is particularly directly coupled to a drive train of the motor vehicle and thus also to the internal combustion engine.

Für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug ist vorgesehen, dass es einen elektrischen Energiespeicher, eine erste elektrische Maschine, eine zweite elektrische Maschine und ein Steuergerät umfasst, wobei der elektrische Energiespeicher mit der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine verbunden ist, wobei die elektrischen Maschinen jeweils getrennt steuerbar sind und wobei das Steuergerät zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.For a motor vehicle according to the invention it is provided that it comprises an electrical energy store, a first electrical machine, a second electrical machine and a control unit, the electrical energy store being connected to the first electrical machine and the second electrical machine, with the electrical machines each being separate are controllable and wherein the control unit is designed to carry out a method according to the invention.

Die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine können beispielsweise Traktionselektromotoren eines reinen Elektrofahrzeugs sein und beispielsweise mit jeweils einer Achse des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein. Es ist auch möglich, dass das Kraftfahrzeug ein Hybrid-Kraftfahrzeug ist, das zusätzlich zu der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine eine Verbrennungskraftmaschine umfasst. Die erste elektrische Maschine und/oder die zweite elektrische Maschine können jeweils als Riemenstartergenerator und/oder als Triebstranggenerator ausgeführt sein.The first electrical machine and/or the second electrical machine can be traction electric motors of a purely electric vehicle, for example, and can be coupled to one axle of the motor vehicle, for example. It is also possible for the motor vehicle to be a hybrid motor vehicle, which has a combustion engine in addition to the first electrical machine and the second electrical machine prime mover includes. The first electrical machine and/or the second electrical machine can each be designed as a belt starter generator and/or as a drive train generator.

Das zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Steuergerät kann insbesondere mit einem Temperatursensor des Energiespeichers verbunden werden, um die Temperatur des Energiespeichers des Kraftfahrzeuges zu bestimmen. Weiterhin kann das Steuergerät mit einer zum Betrieb der ersten elektrischen Maschine aus dem elektrischen Energiespeicher verwendeten ersten Leistungselektronik sowie zur Ansteuerung einer die zweite elektrische Maschine aus dem Energiespeicher betreibenden zweiten Leistungselektronik ausgebildet sein, so dass durch das Steuergerät direkt eine Änderung des Betriebszustands der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine vorgenommen werden kann. Neben dem Verbinden des Steuergeräts mit einem Temperatursensor ist auch ein Anschluss des Steuergeräts an eine Kommunikationsverbindung im Kraftfahrzeug, beispielsweise an einen Datenbus möglich, über den dem Steuergerät eine die Temperatur des elektrischen Energiespeichers beschreibende Temperaturinformation übermittelt werden kann.The control device designed to carry out the method can be connected in particular to a temperature sensor of the energy storage device in order to determine the temperature of the energy storage device of the motor vehicle. Furthermore, the control unit can be designed with first power electronics used to operate the first electrical machine from the electrical energy store and to control second power electronics operating the second electrical machine from the energy store, so that the control unit can directly change the operating state of the first electrical machine and/or the second electrical machine can be carried out. In addition to connecting the control unit to a temperature sensor, the control unit can also be connected to a communication connection in the motor vehicle, for example to a data bus, via which temperature information describing the temperature of the electrical energy store can be transmitted to the control unit.

Sämtliche vorangehend im Bezug zum erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.All the advantages and configurations described above in relation to the method according to the invention apply correspondingly to the motor vehicle according to the invention.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
Further advantages and details of the invention result from the exemplary embodiments described below and from the drawings. These are schematic representations and show:
  • 1 a first exemplary embodiment of a motor vehicle according to the invention, and
  • 2 a second embodiment of a motor vehicle according to the invention.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeuges 1 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst einen als Batterie ausgeführten elektrischen Energiespeicher 2, eine erste elektrische Maschine 3 sowie eine zweite elektrische Maschine 4. Die erste elektrische Maschine 3 ist mit dem elektrischen Energiespeicher 2 über eine erste Leistungselektronik 5 verbunden. Entsprechend ist die zweite elektrische Maschine 4 mit dem elektrischen Energiespeicher 2 über eine zweite Leistungselektronik 6 verbunden. Weiterhin umfasst das Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor 7, welcher mit der ersten elektrischen Maschine 3 und der zweiten elektrischen Maschine 4 einen Hybridantrieb des Kraftfahrzeugs bildet.In 1 an exemplary embodiment of a motor vehicle 1 is shown. Motor vehicle 1 includes an electrical energy store 2 designed as a battery, a first electrical machine 3 and a second electrical machine 4 . First electrical machine 3 is connected to electrical energy store 2 via first power electronics 5 . Correspondingly, the second electrical machine 4 is connected to the electrical energy store 2 via a second electronic power system 6 . Furthermore, the motor vehicle includes an internal combustion engine 7, which forms a hybrid drive of the motor vehicle with the first electric machine 3 and the second electric machine 4.

Der Verbrennungsmotor 7, die erste elektrische Maschine 3 und die zweite elektrische Maschine 4 sind mit einem Antriebsstrang 8 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden, so dass eine Kopplung zwischen der ersten elektrischen Maschine 3 und der zweiten elektrischen Maschine 4 besteht. Die erste elektrische Maschine 3 ist z. B. ein Riemenstartergenerator, welcher mit dem Verbrennungsmotor 7 des Kraftfahrzeugs 1 gekoppelt ist. Die zweite elektrische Maschine 4 ist ein Triebstranggenerator, welcher mit dem Antriebsstrang 8 des Kraftfahrzeuges gekoppelt sind.The internal combustion engine 7, the first electric machine 3 and the second electric machine 4 are connected to a drive train 8 of the motor vehicle 1, so that there is a coupling between the first electric machine 3 and the second electric machine 4. The first electrical machine 3 is z. B. a belt starter generator, which is coupled to the internal combustion engine 7 of the motor vehicle 1. The second electrical machine 4 is a drive train generator which is coupled to the drive train 8 of the motor vehicle.

Das Kraftfahrzeug 1 umfasst weiterhin ein Steuergerät 9, welches mit dem Energiespeicher 2 sowie mit den Leistungselektroniken 5, 6 verbunden ist. Das Steuergerät 9 ist dazu eingerichtet, bei Unterschreiten eines Temperaturgrenzwerts durch eine Temperatur des Energiespeichers 2 die erste elektrische Maschine 3 als Motor in einem ersten mechanischen Lastpunkt und die zweite elektrische Maschine 4 als Generator in einem zweiten mechanischen Lastpunkt zu betreiben. Dazu kann das Steuergerät 9 die erste Leistungselektronik 5 und die zweite Leistungselektronik 6 entsprechend ansteuern. Die erste Leistungselektronik 5 und die zweite Leistungselektronik 6 können jeweils als ein bidirektionaler Wechselrichter ausgeführt sein, so dass über sie jeweils ein mechanischer Lastpunkt der jeweils verbundenen elektrischen Maschine 3 bzw. 4 sowie ein Wirkungsgrad der jeweils verbundenen elektrischen Maschine 3 bzw. 4 in dem Lastpunkt eingestellt werden kann.The motor vehicle 1 also includes a control unit 9 which is connected to the energy store 2 and to the power electronics 5 , 6 . The control unit 9 is set up to operate the first electrical machine 3 as a motor at a first mechanical load point and the second electrical machine 4 as a generator at a second mechanical load point when the temperature of the energy store 2 falls below a temperature limit value. For this purpose, the control unit 9 can control the first electronic power system 5 and the second electronic power system 6 accordingly. The first electronic power system 5 and the second electronic power system 6 can each be designed as a bidirectional inverter, so that a mechanical load point of the respective connected electrical machine 3 or 4 and an efficiency of the respective connected electrical machine 3 or 4 in the load point can be adjusted.

Die Temperatur des Energiespeichers kann das Steuergerät 9 durch einen dem Energiespeicher 2 zugeordneten und mit dem Steuergerät 9 verbundenen Temperatursensor (nicht dargestellt) bestimmen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Steuergerät mit einem Kommunikationssystem, insbesondere einem Bus-System des Kraftfahrzeugs 1, verbunden ist, wobei eine die aktuelle Temperatur des Energiespeichers 2 beschreibende Temperaturinformation über das Kommunikationssystem an das Steuergerät 9 übermittelt wird.The control unit 9 can determine the temperature of the energy store by means of a temperature sensor (not shown) assigned to the energy store 2 and connected to the control unit 9 . Alternatively or additionally, it is possible for the control unit to be connected to a communication system, in particular a bus system of motor vehicle 1, with temperature information describing the current temperature of energy store 2 being transmitted to control unit 9 via the communication system.

Die erste elektrische Maschine 3 im Motorbetrieb und die zweite elektrische Maschine 4 im Generatorbetrieb belasten den Energiespeicher 2 mit einem Gesamtlaststrom. Der Gesamtlaststrom entspricht dabei der Summe des von der ersten elektrischen Maschine 3 im Motorbetrieb dem Energiespeicher 2 entnommenen Stroms und des von der zweiten elektrischen Maschine 4 im Generatorbetrieb in den Energiespeicher 2 eingespeisten Stroms. Der Gesamtlaststrom kann also, je nachdem wie die erste elektrische Maschine 3 und die zweite elektrische Maschine 4 betrieben werden, ein Ladestrom oder ein Entladestrom des Energiespeichers 2 sein.The first electric machine 3 in motor mode and the second electric machine 4 in generator mode load the energy store 2 with a total load current. The total load current corresponds to the sum of the ent from the first electrical machine 3 in motor operation current taken and the current fed into the energy store 2 by the second electric machine 4 in generator mode. Depending on how the first electrical machine 3 and the second electrical machine 4 are operated, the total load current can therefore be a charging current or a discharging current of the energy store 2 .

Um eine Erwärmung des Energiespeichers 2 zu ermöglichen, wenn die Temperatur des Energiespeichers 2 einen Temperaturgrenzwert unterschreitet, wird der Wirkungsgrad der ersten elektrischen Maschine 3 und/oder der Wirkungsgrad der zweiten elektrischen Maschine 4 unter Beibehaltung des ersten mechanischen Lastpunkts und des zweiten mechanischen Lastpunkts geändert. Dadurch, dass der erste Lastpunkt und der zweite Lastpunkt der ersten elektrischen Maschine 3 bzw. der zweiten elektrischen Maschine 4 bei der Änderung des Wirkungsgrads konstant gehalten wird, erfolgt keine Änderung in der Belastung des Verbrennungsmotors 7 bzw. des Antriebsstrangs 8.In order to enable the energy store 2 to be heated when the temperature of the energy store 2 falls below a temperature limit value, the efficiency of the first electrical machine 3 and/or the efficiency of the second electrical machine 4 is changed while maintaining the first mechanical load point and the second mechanical load point. Because the first load point and the second load point of the first electric machine 3 and the second electric machine 4 are kept constant when the efficiency changes, there is no change in the load on the internal combustion engine 7 or the drive train 8.

Der Wirkungsgrad bezieht auf ein Verhältnis von mechanischer Leistung zu elektrischer Leistung im Motorbetrieb bzw. von elektrischer Leistung zu mechanischer Leistung im Generatorbetrieb. Bei Konstanthalten des ersten mechanischen Lastpunkts und des zweiten mechanischen Lastpunkts wird jeweils die im Motorbetrieb aus dem Energiespeicher 2 entnommene Leistung bzw. die im Generatorbetrieb in den Energiespeicher 2 eingespeiste Leistung verändert.The efficiency refers to a ratio of mechanical power to electrical power in engine operation or of electrical power to mechanical power in generator operation. When the first mechanical load point and the second mechanical load point are kept constant, the power drawn from the energy store 2 during motor operation or the power fed into the energy store 2 during generator operation is changed.

Diese Änderung des Wirkungsgrads der ersten elektrischen Maschine 3 und/oder der zweiten elektrischen Maschine 4 ermöglicht eine Änderung des Gesamtlaststroms, wodurch eine zusätzliche Belastung des Energiespeichers 2 durch den sich ändernden Gesamtlaststrom erzeugt wird, welche vorteilhaft zu einer Erwärmung des Energiespeichers 2 beiträgt. Vorteilhaft erzeugt dieser Erwärmungsbetrieb keine Auswirkungen auf der mechanischen Seite des Systems, also auf Seiten des Verbrennungsmotors 7 und des Antriebsstrangs 8, so dass von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 keine störenden Lastpunktänderungen und/oder Drehmomentänderungen des Verbrennungsmotors 7 und/oder einer der elektrischen Maschinen 3, 4 wahrgenommen werden können.This change in the efficiency of the first electrical machine 3 and/or the second electrical machine 4 enables a change in the total load current, as a result of which an additional load on the energy store 2 is generated by the changing total load current, which advantageously contributes to heating of the energy store 2. Advantageously, this heating operation does not produce any effects on the mechanical side of the system, i.e. on the internal combustion engine 7 and the drive train 8, so that a driver of the motor vehicle 1 does not experience any disruptive load point changes and/or torque changes of the internal combustion engine 7 and/or one of the electrical machines 3 , 4 can be perceived.

Durch die Änderung des Wirkungsgrads der ersten elektrischen Maschine 3 und der zweiten elektrischen Maschine 4 erfolgt zyklisch, so dass sich der Gesamtlaststrom zyklisch zwischen einem Ladestrom und einem Entladestrom ändert. Die Frequenz der zyklischen Änderung beträgt insbesondere zwischen 0,1 Hz und 5 Hz, bevorzugt zwischen 0,5 Hz und 1 Hz. Die zyklische Änderung des wenigstens einen Wirkungsgrads kann dabei insbesondere kontinuierlich, sinusförmig oder in einer oder mehrerer Stufen erfolgen.The change in the efficiency of the first electric machine 3 and the second electric machine 4 takes place cyclically, so that the total load current changes cyclically between a charging current and a discharging current. The frequency of the cyclical change is in particular between 0.1 Hz and 5 Hz, preferably between 0.5 Hz and 1 Hz. The cyclical change in the at least one efficiency can in particular take place continuously, sinusoidally or in one or more stages.

In der nachfolgenden Tabelle sind drei beispielhafte Betriebszustände, welche zur Erwärmung des Energiespeichers 2 eingestellt werden können, dargestellt. Dabei bezeichnet η den Wirkungsgrad, welcher jeweils für die erste elektrische Maschine 3 und die zweite elektrische Maschine 4 eingestellt wird. In den vorliegenden Beispielen wird der Wirkungsgrad zwischen 0,5 bzw. 50 % und 0,8 bzw. 80 % sowohl für die erste elektrische Maschine 3 als auch für die zweite elektrische Maschine 4 jeweils in gleicher Weise zyklisch geändert.The table below shows three example operating states that can be set to heat up the energy store 2 . In this case, η designates the efficiency which is set for the first electrical machine 3 and the second electrical machine 4 in each case. In the present examples, the efficiency is cyclically changed between 0.5 or 50% and 0.8 or 80% both for the first electrical machine 3 and for the second electrical machine 4 in the same way.

Die erste elektrische Maschine 3 wird im Motorbetrieb betrieben, so dass ihre mechanische Leistung Pm,1 eine negative Lastpunktverschiebung des Verbrennungsmotors 7 darstellt und in Tabelle 1 mit einem negativen Vorzeichen versehen ist. Die von der ersten elektrischen Maschine 3 aufgenommene elektrische Leistung Pe,1 wird dem elektrischen Energiespeicher 2 entnommen, führt also zu einem Entladestrom des elektrischen Energiespeichers 2, und ist deshalb ebenfalls mit einem negativen Vorzeichen gekennzeichnet. Tabelle 1 η Pm,1 [kW] Pe,1 [kW] Pm,2 [kW] Pe,2 [kW] PGes [kW] Beispiel 1 0.5 -6 -12 +15 +7.5 -4.5 0.8 -6 -7.5 +15 +12 +4.5 Beispiel 2 0.5 -4.8 -9,6 +12 +6 -3.6 0.8 -4.8 -6 +12 +9.6 +3.6 Beispiel 3 0.5 -3.84 -7.68 +9.6 +4.8 -2.88 0.8 -3.84 -4.8 +9.6 +7.68 +2.88 The first electrical machine 3 is operated in motor mode, so that its mechanical power P m,1 represents a negative load point shift of the internal combustion engine 7 and is given a negative sign in Table 1. The electrical power P e,1 consumed by the first electrical machine 3 is taken from the electrical energy store 2, ie leads to a discharge current of the electrical energy store 2, and is therefore also marked with a negative sign. Table 1 n P m,1 [kW] P e,1 [kW] P m,2 [kW] P e,2 [kW] P tot [kW] example 1 0.5 -6 -12 +15 +7.5 -4.5 0.8 -6 -7.5 +15 +12 +4.5 example 2 0.5 -4.8 -9.6 +12 +6 -3.6 0.8 -4.8 -6 +12 +9.6 +3.6 Example 3 0.5 -3.84 -7.68 +9.6 +4.8 -2.88 0.8 -3.84 -4.8 +9.6 +7.68 +2.88

Die zweite elektrische Maschine 4 wird in den drei Ausführungsbeispielen jeweils im Generatorbetrieb betrieben, so dass ihre mechanische Leistung Pm,2 jeweils mit positivem Vorzeichen aufgeführt ist. Die im Generatorbetrieb erzeugte elektrische Leistung stellt eine positive Lastpunktverschiebung bezogen auf den Verbrennungsmotor 7 dar, so dass die mechanische Leistung mit positivem Vorzeichen angegeben ist.In each of the three exemplary embodiments, the second electrical machine 4 is operated in generator mode, so that its mechanical power P m,2 is listed with a positive sign in each case. The electrical power generated in generator mode represents a positive load point shift in relation to the internal combustion engine 7, so that the mechanical power is specified with a positive sign.

Die im Generatorbetrieb von der zweiten elektrischen Maschine 4 erzeugte elektrische Leistung wird dem Energiespeicher 2 zugeführt, mithin wird also ein Ladestrom des Energiespeichers 2 erzeugt. Die elektrische Leistung Pe,2 der zweiten elektrischen Maschine 4 ist daher mit positivem Vorzeichen gekennzeichnet. Die Angabe der Leistungen in Tabelle 1 erfolgt jeweils in Kilowatt.The electrical power generated by the second electrical machine 4 in generator mode is supplied to the energy storage device 2, and consequently a charging current of the energy storage device 2 is generated. The electrical power P e,2 of the second electrical machine 4 is therefore identified with a positive sign. The performances in Table 1 are given in kilowatts.

Für den Energiespeichers 2 ergibt sich eine Gesamtleistung PGes, mit welcher der Energiespeicher 2 belastet wird. Ein negatives Vorzeichen stellt dabei einen Entladebetrieb des Energiespeichers 2 und ein positives Vorzeichen einen Ladebetrieb des Energiespeichers 2 ein. Die Gesamtleistung PGes bedingt einen Gesamtlaststrom, welcher sich aus der Gesamtleistung und einer Spannung des Energiespeichers 2 abhängt, wobei der Gesamtlaststrom entsprechend dem Vorzeichen der Gesamtleistung einen Ladestrom oder einen Entladestrom des Energiespeichers 2 darstellt.A total power P Ges , with which the energy store 2 is loaded, results for the energy store 2 . A negative sign sets a discharging operation of the energy store 2 and a positive sign sets a charging operation of the energy store 2 . The total power P Ges requires a total load current, which depends on the total power and a voltage of the energy store 2, the total load current representing a charging current or a discharging current of the energy store 2 depending on the sign of the total power.

Ersichtlich kann durch das Einstellen des ersten mechanischen Lastpunkts mit der mechanischen Leistung Pm,1 und das zweite mit der mechanischen Leistung Pm,2 sowie durch das Verändern der Wirkungsgrade beider elektrischer Maschinen zwischen 50 % und 80 % zwischen einem Ladebetrieb und einem Entladebetrieb des Energiespeichers 2, mithin also zwischen einem einen Ladestrom bzw. einen Entladestrom darstellenden Gesamtlaststrom variiert werden. Das Verändern der Wirkungsgrade der ersten elektrischen Maschine 3 und der zweiten elektrischen Maschine 4 erfolgt dabei insbesondere zyklisch, wobei der erste Wirkungsgrad und der zweite Wirkungsgrad gleichmäßig zwischen 50% und 80% geändert werden. Die Frequenz der zyklischen Änderung beträgt insbesondere zwischen 0,1 Hz und 5 Hz, bevorzugt zwischen 0,5 Hz und 1 Hz.It can be seen by setting the first mechanical load point with the mechanical power P m,1 and the second with the mechanical power P m,2 and by changing the efficiency of both electrical machines between 50% and 80% between a charging operation and a discharging operation of the Energy storage device 2, and consequently between a total load current representing a charging current and a discharging current, can be varied. The efficiencies of the first electric machine 3 and the second electric machine 4 are changed in particular cyclically, the first efficiency and the second efficiency being changed uniformly between 50% and 80%. The frequency of the cyclic change is in particular between 0.1 Hz and 5 Hz, preferably between 0.5 Hz and 1 Hz.

Im ersten Beispiel ergibt sich dadurch eine Gesamtleistung PGes, welche zwischen -4,5 kW und 4,5 kW zyklisch variiert. Auf diese Weise wird der Energiespeicher 2 durch die erste elektrische Maschine 3 und die zweite elektrische Maschine 4 zyklisch mit einem zu der Gesamtleistung PGes proportionalen Gesamtstrom zyklisch entladen bzw. geladen, was zu einer Erwärmung des Energiespeichers 2 führt.In the first example, this results in a total power P Ges that varies cyclically between -4.5 kW and 4.5 kW. In this way, the energy store 2 is cyclically discharged or charged by the first electric machine 3 and the second electric machine 4 with a total current that is proportional to the total power P Ges , which leads to the energy store 2 heating up.

Durch die Wahl des ersten mechanischen Lastpunkts und/oder des zweiten mechanischen Lastpunkts kann neben der Änderung des Wirkungsgrades die Gesamtleistung bzw. der Gesamtstrom, mit der der Energiespeicher 2 belastet und erwärmt wird, eingestellt werden. Beispielsweise kann gemäß des zweiten Beispiels aus Tabelle 1 eine Gesamtleistung PGes, welche zwischen -3,6 kW und 3,6 kW variiert, erzeugt werden. Gemäß des dritten Beispiels variiert die Gesamtleistung PGes, zwischen -2,88 kW und 2,88 kW. In allen drei Beispielen bleiben die mechanischen Leistungen Pm,1 und Pm,2 konstant, so dass keine Lastpunktverschiebung des Verbrennungsmotors 7 für einen gleichbleibenden Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 erforderlich ist und das Erwärmen somit ohne haptisch oder akustisch wahrnehmbare Drehmomentschwankungen des Verbrennungsmotors 7 bzw. einer der elektrischen Maschinen 3, 4 erfolgt.By selecting the first mechanical load point and/or the second mechanical load point, in addition to changing the efficiency, the total power or the total current with which the energy store 2 is loaded and heated can be adjusted. For example, according to the second example from Table 1, a total power P Ges that varies between -3.6 kW and 3.6 kW can be generated. According to the third example, the total power P Ges varies between -2.88 kW and 2.88 kW. In all three examples, the mechanical power P m,1 and P m,2 remain constant, so that no shift in the load point of the internal combustion engine 7 is necessary for constant driving operation of the motor vehicle 1 and the heating can therefore take place without any haptically or acoustically perceptible torque fluctuations of the internal combustion engine 7 or one of the electrical machines 3, 4 takes place.

Die Wahl des ersten mechanischen Lastpunkts und/oder des zweiten mechanischen Lastpunkts kann insbesondere in Abhängigkeit einer aktuellen Temperatur und/oder einer Differenz zwischen der aktuellen Temperatur und dem Temperaturgrenzwert des Energiespeichers 2 eingestellt werden. Dabei können zum Beispiel die Maximalwerte, zwischen denen die Gesamtleistung variiert, betragsmäßig abnehmen, wenn die Differenz zwischen der aktuellen Temperatur und dem Temperaturgrenzwert des Energiespeichers 2 abnimmt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Wahl des ersten mechanischen Lastpunkts und des zweiten mechanischen Lastpunkts in Abhängigkeit einer eines aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs beschreibenden Fahrzustandsinformation erfolgen.The choice of the first mechanical load point and/or the second mechanical load point can be set in particular as a function of a current temperature and/or a difference between the current temperature and the temperature limit value of the energy store 2 . In this case, for example, the maximum values between which the total power varies can decrease in absolute terms if the difference between the current temperature and the temperature limit value of the energy store 2 decreases. In addition or as an alternative to this, the first mechanical load point and the second mechanical load point can be selected as a function of driving status information describing a current driving status of the motor vehicle.

Die in Tabelle 1 dargestellten Betriebszustände sind rein beispielhaft, es können weitere Betriebszustände mit von den Angaben in Tabelle 1 abweichenden ersten mechanischen Lastpunkten und/oder zweiten mechanischen Lastpunkten sowie mit abweichenden Wirkungsgraden, insbesondere mit Wirkungsgraden zwischen 15 % und 90 %, eingestellt werden. Auch ist es möglich, dass der Wirkungsgrad der ersten elektrischen Maschine 3 und/oder der Wirkungsgrad der zweiten elektrischen Maschine 4 getrennt voneinander bzw. auf unterschiedliche Werte eingestellt werden und/oder dass nur der Wirkungsgrad einer der elektrischen Maschinen geändert wird, wobei die jeweils andere elektrische Maschine mit einem konstanten Wirkungsgrad betrieben wird.The operating states shown in Table 1 are purely exemplary; other operating states with first mechanical load points and/or second mechanical load points deviating from the information in Table 1 and with deviating efficiencies, in particular with efficiencies between 15% and 90%. It is also possible for the efficiency of the first electrical machine 3 and/or the efficiency of the second electrical machine 4 to be set separately or to different values and/or for only the efficiency of one of the electrical machines to be changed, with the other electric machine is operated with a constant efficiency.

Nach dem Erreichen des Temperaturgrenzwerts durch die Temperatur des Energiespeichers können die erste elektrische Maschine 3 und die zweite elektrische Maschine 4 abgeschaltet und/oder in weiteren Lastpunkten, insbesondere in Abhängigkeit einer einen aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs beschreibenden Fahrzustandsinformation, betrieben werden.After the temperature of the energy store has reached the temperature limit value, first electric machine 3 and second electric machine 4 can be switched off and/or operated at further load points, in particular depending on driving status information describing a current driving status of the motor vehicle.

In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste elektrische Maschine 3 mit einer Vorderachse und die zweite elektrische Maschine 4 mit einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Die elektrischen Maschinen 3, 4 stellen jeweils einen Traktionsmodus des Kraftfahrzeugs 1 dar und sind analog zum ersten Ausführungsbeispiel über die Leistungselektroniken 5, 6 mit dem Energiespeicher 2 verbunden.In 2 a second exemplary embodiment of a motor vehicle according to the invention is shown. In this exemplary embodiment, the first electric machine 3 is coupled to a front axle and the second electric machine 4 to a rear axle of the motor vehicle. The electrical machines 3, 4 each represent a traction mode of the motor vehicle 1 and are connected to the energy store 2 via the power electronics 5, 6, analogously to the first exemplary embodiment.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann analog zu den vorangehenden Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel durch das Steuergerät 9 ein Erwärmungsbetrieb des elektrischen Energiespeichers 2 durch Einstellen eines ersten mechanischen Lastpunkts und eines zweiten mechanischen Lastpunkts sowie durch den Betrieb der ersten elektrischen Maschine 3 und der zweiten elektrischen Maschine 4 als Motor bzw. als Generator mit einer Änderung des Wirkungsgrads der jeweiligen elektrischen Maschinen 3, 4 eingestellt werden.In this exemplary embodiment, too, analogous to the previous statements on the first exemplary embodiment, control unit 9 can heat up electrical energy storage device 2 by setting a first mechanical load point and a second mechanical load point and by operating first electrical machine 3 and second electrical machine 4 as a Motor or as a generator with a change in the efficiency of the respective electrical machines 3, 4 are set.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102012205852 A1 [0004]DE 102012205852 A1 [0004]
  • DE 102016013668 A1 [0005]DE 102016013668 A1 [0005]
  • US 6271648 B1 [0006]US 6271648 B1 [0006]

Claims (10)

Verfahren zum Erwärmen eines elektrischen Energiespeichers (2), wobei der elektrische Energiespeicher (2) mit einer ersten elektrischen Maschine (3) und einer zweiten elektrischen Maschine (4) verbunden ist, wobei die elektrischen Maschinen (3, 4) jeweils getrennt steuerbar sind, wobei bei Unterschreiten eines Temperaturgrenzwerts durch eine Temperatur des Energiespeichers (2) die erste elektrische Maschine (3) als Motor in einem ersten mechanischen Lastpunkt und die zweite elektrische Maschine (4) als Generator in einem zweiten mechanischen Lastpunkt betrieben werden, wobei der Energiespeicher (2) durch die erste elektrische Maschine (3) und die zweite elektrische Maschine (4) mit einem Gesamtlaststrom belastet wird, wobei der Gesamtlaststrom durch die Änderung eines Wirkungsgrads der ersten elektrischen Maschine (3) und/oder eines Wirkungsgrads der zweiten elektrischen Maschine (4) unter Beibehaltung des ersten mechanischen Lastpunkts und des zweiten mechanischen Lastpunkts geändert wird.Method for heating an electrical energy store (2), the electrical energy store (2) being connected to a first electrical machine (3) and a second electrical machine (4), the electrical machines (3, 4) each being separately controllable, wherein when a temperature of the energy store (2) falls below a temperature limit value, the first electrical machine (3) is operated as a motor at a first mechanical load point and the second electrical machine (4) as a generator at a second mechanical load point, the energy store (2 ) is loaded by the first electrical machine (3) and the second electrical machine (4) with a total load current, the total load current due to the change in the efficiency of the first electrical machine (3) and/or an efficiency of the second electrical machine (4) changed while maintaining the first mechanical load point and the second mechanical load point will. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtlaststrom zwischen einem Ladestrom und einem Entladestrom geändert wird.procedure after claim 1 , characterized in that the total load current is changed between a charging current and a discharging current. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkungsgrad der ersten elektrischen Maschine (3) und/oder der Wirkungsgrad der zweiten elektrischen Maschine (4) zyklisch geändert wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the efficiency of the first electrical machine (3) and / or the efficiency of the second electrical machine (4) is changed cyclically. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Änderung mit einer Frequenz zwischen 0,1 Hz und 5 Hz, insbesondere zwischen 0,5 Hz und 1 Hz, erfolgt.procedure after claim 3 , characterized in that the cyclic change takes place at a frequency between 0.1 Hz and 5 Hz, in particular between 0.5 Hz and 1 Hz. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkungsgrad zwischen 15 % und 90 %, insbesondere zwischen 50 % und 80 %, geändert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the efficiency is changed between 15% and 90%, in particular between 50% and 80%. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste mechanische Lastpunkt und/oder der zweite mechanische Lastpunkt in Abhängigkeit einer aktuellen Temperatur und/oder einer Differenz zwischen der aktuellen Temperatur und dem Temperaturgrenzwert des Energiespeichers (2) eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first mechanical load point and/or the second mechanical load point is set as a function of a current temperature and/or a difference between the current temperature and the temperature limit value of the energy store (2). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiespeicher (2) eines Kraftfahrzeugs (1) verwendet wird, wobei die erste elektrische Maschine (3) und die zweite elektrische Maschine (4) mechanisch mit einem Antriebsstrang (8) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder jeweils einer Achse des Kraftfahrzeugs (1) gekoppelt sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an energy store (2) of a motor vehicle (1) is used, the first electrical machine (3) and the second electrical machine (4) being mechanically connected to a drive train (8) of the motor vehicle ( 1) and/or one axle of the motor vehicle (1) are coupled. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiespeicher (2) eines einen Verbrennungsmotor (7) umfassenden Hybrid-Kraftfahrzeugs verwendet wird, wobei der Verbrennungsmotor (7) mechanisch mit der ersten elektrischen Maschine (3) und der zweiten elektrischen Maschine (4) gekoppelt ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an energy store (2) of a hybrid motor vehicle comprising an internal combustion engine (7) is used, the internal combustion engine (7) being mechanically connected to the first electrical machine (3) and the second electrical machine ( 4) is coupled. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste elektrische Maschine (3) und/oder als zweite elektrische Maschine (4) ein Riemenstartergenerator und/oder ein Triebstrangstartergenerator verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a belt starter generator and/or a drive train starter generator is used as the first electrical machine (3) and/or as the second electrical machine (4). Kraftfahrzeug umfassend einen elektrischen Energiespeicher (2), eine erste elektrische Maschine (3), eine zweite elektrische Maschine (4) und ein Steuergerät (9), wobei der elektrische Energiespeicher (2) mit der ersten elektrischen Maschine (3) und der zweiten elektrischen Maschine (4) verbunden ist, wobei die elektrischen Maschinen (3, 4) jeweils getrennt steuerbar sind und wobei das Steuergerät (9) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet ist.Motor vehicle comprising an electrical energy store (2), a first electrical machine (3), a second electrical machine (4) and a control unit (9), the electrical energy store (2) with the first electrical machine (3) and the second electrical Machine (4) is connected, wherein the electrical machines (3, 4) can each be controlled separately and wherein the control unit (9) is set up to carry out a method according to one of the preceding claims.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6271648B1 (en) 2000-09-27 2001-08-07 Ford Global Tech., Inc. Method of preconditioning a battery to improve cold temperature starting of a vehicle
US20080143281A1 (en) 2005-07-12 2008-06-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Secondary Battery Control Apparatus and Secondary Battery Control Method
DE102012205852A1 (en) 2011-04-14 2012-10-18 GM Global Technology Operations LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Method and system for heating a vehicle battery
DE102014114768A1 (en) 2014-10-13 2016-04-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for charging a battery of a vehicle
DE102016013668A1 (en) 2016-11-16 2017-05-18 Daimler Ag A method of heating a battery of a hybrid powertrain of a vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6271648B1 (en) 2000-09-27 2001-08-07 Ford Global Tech., Inc. Method of preconditioning a battery to improve cold temperature starting of a vehicle
US20080143281A1 (en) 2005-07-12 2008-06-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Secondary Battery Control Apparatus and Secondary Battery Control Method
DE102012205852A1 (en) 2011-04-14 2012-10-18 GM Global Technology Operations LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Method and system for heating a vehicle battery
DE102014114768A1 (en) 2014-10-13 2016-04-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for charging a battery of a vehicle
DE102016013668A1 (en) 2016-11-16 2017-05-18 Daimler Ag A method of heating a battery of a hybrid powertrain of a vehicle

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