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DE102023002014A1 - Method for charging an electrically operated vehicle - Google Patents

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DE102023002014A1
DE102023002014A1 DE102023002014.1A DE102023002014A DE102023002014A1 DE 102023002014 A1 DE102023002014 A1 DE 102023002014A1 DE 102023002014 A DE102023002014 A DE 102023002014A DE 102023002014 A1 DE102023002014 A1 DE 102023002014A1
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DE
Germany
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charging
charging process
battery
power
battery temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102023002014.1A
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German (de)
Inventor
Zhizhou CHEN
Michael Korherr
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
Mercedes Benz Group 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 Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wenigstens umfassend: Vorgeben eines Ladeprofils für einen Ladevorgang einer Batterie des Fahrzeugs durch einen Fahrer des Fahrzeugs; Ermitteln einer Batterietemperatur für einen Start des Ladevorgangs; Auswählen eines Optimierungsziels für die Batterietemperatur wahlweise während und/oder zum Ende des Ladevorgangs; Ermitteln einer Ladeleistung und/oder einer Kühlleistung für den Ladevorgang; Vorklimatisieren der Batterie auf die Batterietemperatur für einen Start des Ladevorgangs, wenn die Batterietemperatur vor dem Start des Ladevorgangs nicht dem ermittelten Batterietemperaturbereich entspricht; Durchführen des Ladevorgangs.

Figure DE102023002014A1_0000
The invention relates to a method for charging an electrically operated vehicle, at least comprising: specifying a charging profile for a charging process of a battery of the vehicle by a driver of the vehicle; determining a battery temperature for starting the charging process; selecting an optimization target for the battery temperature optionally during and/or at the end of the charging process; determining a charging power and/or a cooling power for the charging process; pre-conditioning the battery to the battery temperature for starting the charging process if the battery temperature before starting the charging process does not correspond to the determined battery temperature range; carrying out the charging process.
Figure DE102023002014A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs.The invention relates to a method for charging an electrically operated vehicle.

Üblicherweise gibt es zum Laden der Hochvolt (HV)-Batterie eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs ein Standard-Ladesetting zum schnellen Gleichstrom (DC)-Laden, um die Batterie so schnell wie möglich auf maximalen Ladungszustand aufzuladen. Die Batterietemperatur am Ladeende wird dabei nicht berücksichtigt. Gerade im Sommer kann es passieren, dass die HV-Batterie nach einem schnellen Ladevorgang auf einer sehr hohen Temperatur bleibt. Wenn der Kunde nach dem Laden direkt losfährt, kann es vorkommen, dass die HV-Batterie schnell in den Leistungsherabsetzungsbereich, das sogenannte Derating, übergeht. Die Leistungsreduzierung setzt die Fahrleistung besonders für Sportwagen stark herab.There is usually a standard charging setting for fast direct current (DC) charging to charge the high-voltage (HV) battery of an electric vehicle in order to charge the battery to its maximum state of charge as quickly as possible. The battery temperature at the end of charging is not taken into account. In summer in particular, the HV battery can remain at a very high temperature after a quick charging process. If the customer sets off straight after charging, the HV battery can quickly enter the power reduction range, known as derating. The power reduction significantly reduces driving performance, particularly for sports cars.

Die EP 2636093 B1 offenbart ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie, welches die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen eines endgültigen Ladezustands und einer Endtemperatur der Batterie; Berechnen der Ladeleistung und/oder der Kühlleistung, die erforderlich sind, um die beiden Endwerte in kürzester Zeit zu erreichen.The EP 2636093 B1 discloses a method for charging a battery, comprising the steps of: determining a final state of charge and a final temperature of the battery; calculating the charging power and/or the cooling power required to reach the two final values in the shortest possible time.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs anzugeben.An object of the invention is to provide an improved method for charging an electrically operated vehicle.

Die vorgenannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.The above-mentioned problem is solved with the features of the independent claim.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Favorable embodiments and advantages of the invention emerge from the further claims, the description and the drawing.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs vorgeschlagen, wenigstens umfassend: Vorgeben eines Ladeprofils für einen Ladevorgang einer Batterie des Fahrzeugs durch einen Fahrer des Fahrzeugs; Ermitteln einer Batterietemperatur für einen Start des Ladevorgangs; Auswählen eines Optimierungsziels für die Batterietemperatur wahlweise während und/oder zum Ende des Ladevorgangs; Ermitteln einer Ladeleistung und/oder einer Kühlleistung für den Ladevorgang; Vorklimatisieren der Batterie auf die Batterietemperatur für einen Start des Ladevorgangs, wenn die Batterietemperatur vor dem Start des Ladevorgangs nicht dem ermittelten Batterietemperaturbereich entspricht; Durchführen des Ladevorgangs.According to one aspect of the invention, a method for charging an electrically operated vehicle is proposed, at least comprising: specifying a charging profile for a charging process of a battery of the vehicle by a driver of the vehicle; determining a battery temperature for starting the charging process; selecting an optimization target for the battery temperature optionally during and/or at the end of the charging process; determining a charging power and/or a cooling power for the charging process; pre-conditioning the battery to the battery temperature for starting the charging process if the battery temperature before starting the charging process does not correspond to the determined battery temperature range; carrying out the charging process.

Die Vorgabe des Ladeprofils durch den Fahrer für einen Ladevorgang der Batterie des Fahrzeugs kann beispielsweise eine Auswahl bieten, um möglichst schnell zu laden, oder um möglichst batterieschonend zu laden, oder ein sogenanntes Rennstrecken-Ladeprofil zu wählen, bei dem der Fahrer nach dem Laden eine möglichst hohe Leistung aus der Batterie ziehen kann.The specification of the charging profile by the driver for charging the vehicle's battery can, for example, offer a choice of charging as quickly as possible, or charging in a way that is as gentle on the battery as possible, or selecting a so-called racetrack charging profile in which the driver can extract the highest possible power from the battery after charging.

Beim Ermitteln der Batterietemperatur für den Start des Ladevorgangs, kann beispielsweise berücksichtigt werden, dass bei einer herrschenden tiefen Temperatur die Batterie vor dem Ladevorgang erst aufgewärmt wird. Auf der anderen Seite, wenn die Batterie zu warm ist, sollte die Batterie vor dem Ladevorgang erst gekühlt werden, um eine Leistungsherabsetzung zu vermeiden.When determining the battery temperature for starting the charging process, it can be taken into account, for example, that if the temperature is low, the battery should first be warmed up before charging. On the other hand, if the battery is too warm, the battery should first be cooled down before charging to avoid a reduction in performance.

Die Ladeleistung und/oder die Kühlleistung für den Ladevorgang kann so abhängig von Randbedingungen eines aktuellen Zustands der Batterie, aber auch von Umgebungsrandbedingungen wie einer Umgebungstemperatur oder einem Fahrerwunsch ermittelt werden.The charging power and/or the cooling power for the charging process can thus be determined depending on the boundary conditions of the current state of the battery, but also on environmental boundary conditions such as ambient temperature or a driver's request.

Der Fahrer hat so mehr Optionen, eine geeignete Ladegeschwindigkeit je nach unterschiedlichen Anwendungsfällen zu wählen.This gives the driver more options to choose a suitable charging speed depending on different use cases.

Ein Ladeprofil Schnellladen kann so weiter optimiert sein, um die kürzeste Ladezeit zu erreichen.A fast charging profile can be further optimized to achieve the shortest charging time.

Mit einem Rennstrecken-Ladeprofil beispielsweise ist es möglich, einen Sportwagen direkt nach dem Laden auf eine Rennstrecke zu schicken, ohne eine Leistungsherabsetzung befürchten zu müssen.With a racetrack charging profile, for example, it is possible to send a sports car to a racetrack directly after charging without having to worry about a reduction in performance.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Ladeleistung und/oder die Kühlleistung für den Ladevorgang abhängig von unmittelbar zu Beginn des Ladevorgangs bestimmten Werten wenigstens für einen Ladezustand, und/oder der Batterietemperatur, und/oder einer Lufttemperatur ermittelt werden. Auf diese Weise kann ein möglichst günstiges Laden der Batterie gemäß dem gewählten Ladeprofil erreicht werden.According to an advantageous embodiment of the method, the charging power and/or the cooling power for the charging process can be determined depending on values determined immediately at the start of the charging process, at least for a state of charge, and/or the battery temperature, and/or an air temperature. In this way, the battery can be charged as efficiently as possible in accordance with the selected charging profile.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Ladeleistung und/oder die Kühlleistung für den Ladevorgang mittels eines thermodynamischen Modells der Batterie, insbesondere unter Berücksichtigung eines Fahrzeugkühlkreislaufs und/oder einer thermischen Leistung von thermischen Komponenten des Fahrzeugs ermittelt werden. Auf diese Weise kann das Laden der Batterie gemäß dem gewählten Ladeprofil weiter optimiert gestaltet werden.According to an advantageous embodiment of the method, the charging power and/or the cooling power for the charging process can be determined using a thermodynamic model of the battery, in particular taking into account a vehicle cooling circuit and/or a thermal power of thermal components of the vehicle. In this way, the charging of the battery can be further optimized according to the selected charging profile.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Ladeleistung und/oder die Kühlleistung für den Ladevorgang abhängig von dem Optimierungsziel für die Batterietemperatur während und/oder zum Ende des Ladevorgangs ermittelt werden. Auf diese Weise kann ein möglichst günstiges Laden der Batterie gemäß dem gewählten Ladeprofil erreicht werden.According to an advantageous embodiment of the method, the charging power and/or the cooling power for the charging process can be adjusted depending on the optimization target for the battery temperature during and/or at the end of the charging process. In this way, the battery can be charged as efficiently as possible according to the selected charging profile.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Optimierungsziel für die Batterietemperatur während und/oder zum Ende des Ladevorgangs so gewählt werden, dass die Temperatur der Batterie am Ende des Ladevorgangs sich außerhalb eines Leistungsherabsetzungsbereichs der Batterie befindet, wobei der Leistungsherabsetzungsbereich der Batterie in diesem Fall der Leistungsherabsetzungsbereich der Batterie für eine unmittelbar nach Laden der Batterie beginnende Fahrt des Fahrzeugs ist. Damit können Voraussetzungen für einen unmittelbar nach Laden der Batterie beginnenden Rennstreckenfahrt des Fahrzeugs gesetzt werden.According to an advantageous embodiment of the method, the optimization target for the battery temperature during and/or at the end of the charging process can be selected such that the temperature of the battery at the end of the charging process is outside a power reduction range of the battery, the power reduction range of the battery in this case being the power reduction range of the battery for a journey of the vehicle that begins immediately after charging the battery. This can set the conditions for a race track journey of the vehicle that begins immediately after charging the battery.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Optimierungsziel für die Batterietemperatur während und/oder zum Ende des Ladevorgangs so gewählt werden, dass die Batterietemperatur in einem Bereich gehalten wird, beispielsweise ca. 60°C bis 65°C, in dem eine möglichst kurze Ladezeit erreicht werden kann. Damit kann günstigerweise ein Ladeprofil für einen sehr schnellen Ladevorgang umgesetzt werden.According to an advantageous embodiment of the method, the optimization target for the battery temperature during and/or at the end of the charging process can be selected such that the battery temperature is kept in a range, for example approximately 60°C to 65°C, in which the shortest possible charging time can be achieved. This makes it possible to advantageously implement a charging profile for a very fast charging process.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann beim Auswählen des Ladeprofils eine gewünschte Innenraumklimatisierung berücksichtigt werden. So können alle wesentlichen Fahrzeugrandbedingungen bei der Auswahl des geeigneten Ladeprofils berücksichtigt werden.According to an advantageous embodiment of the method, a desired interior climate control can be taken into account when selecting the charging profile. In this way, all essential vehicle boundary conditions can be taken into account when selecting the appropriate charging profile.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine Ladezeitprognose und/oder eine maximale Ladeleistung an den Fahrer rückgemeldet werden, damit der Fahrer vor dem Start des Ladevorgangs und/oder während des Ladevorgangs noch die Möglichkeit hat, seine Vorgaben zu ändern. Auf diese Weise kann der Fahrer möglichst flexibel mit einem Lademanagement für das Laden der Batterie kommunizieren und auch kurzfristig geänderte Wünsche mit einfließen lassen.According to an advantageous embodiment of the method, at least a charging time forecast and/or a maximum charging power can be reported back to the driver so that the driver has the opportunity to change his specifications before the start of the charging process and/or during the charging process. In this way, the driver can communicate as flexibly as possible with a charging management system for charging the battery and can also incorporate requests that have changed at short notice.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ermitteln der Ladeleistung und/oder der Kühlleistung während des Ladevorgangs iterativ durchgeführt werden, wenn Randbedingungen, insbesondere eine Vorgabe des Fahrers, sich geändert haben, und/oder wenigstens eine Batterietemperatur und/oder eine Lufttemperatur nicht deren prognostizierten Werte entsprechen. Damit kann gewährleistet werden, dass das Ladeprofil auch während des Ladens möglichst optimal an geänderte Randbedingungen angepasst werden kann.According to an advantageous embodiment of the method, the charging power and/or the cooling power can be determined iteratively during the charging process if boundary conditions, in particular a driver specification, have changed and/or at least one battery temperature and/or one air temperature do not correspond to their predicted values. This ensures that the charging profile can be adapted as optimally as possible to changed boundary conditions even during charging.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ladeprofil wenigstens bezüglich der Ladeleistung und/oder der Ladezeit durch den Fahrer, insbesondere auf einer diskretisierten Skala, vorgegeben werden. So kann der Fahrer, beispielsweise über einen Schieberegler, Sollwerte für die Ladeleistung und/oder die Ladezeit an das Lademanagement möglichst intuitiv und einfach übermitteln.According to an advantageous embodiment of the method, the charging profile can be specified by the driver, in particular on a discretized scale, at least with regard to the charging power and/or the charging time. The driver can thus transmit target values for the charging power and/or the charging time to the charging management system as intuitively and simply as possible, for example via a slider.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawings. The drawings show an embodiment of the invention. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will also expediently consider the features individually and combine them into further useful combinations.

Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Schiebereglers zur Auswahl einer Ladezeit durch den Fahrer nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 ein Zustandsdiagramm des Verfahrens zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Umsetzung eines Ladezeitschiebereglers; und
  • 3 ein Zustandsdiagramm des Verfahrens zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Umsetzung einer Rennstrecken-Ladeprofil.
The following show:
  • 1 a schematic representation of a slider for selecting a charging time by the driver according to an embodiment of the invention;
  • 2 a state diagram of the method for charging an electrically operated vehicle according to an embodiment of the invention for the implementation of a charging time slider; and
  • 3 a state diagram of the method for charging an electrically operated vehicle according to an embodiment of the invention for the implementation of a race track charging profile.

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.In the figures, identical or similar components are numbered with identical reference symbols. The figures merely show examples and are not to be understood as limiting.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schiebereglers 10 zur Auswahl einer Ladezeit durch den Fahrer nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 shows a schematic representation of a slider 10 for selecting a charging time by the driver according to an embodiment of the invention.

Das vorgeschlagene Verfahren zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wird zunächst ein Ladeprofil für einen Ladevorgang einer Batterie des Fahrzeugs durch einen Fahrer des Fahrzeugs vorgegeben. Danach wird einen Batterietemperaturbereich für einen Start des Ladevorgangs ermittelt. Anschließend wird einen Wert für die Batterietemperatur wahlweise während und/oder zum Ende des Ladevorgangs als Optimierungsziel ausgewählt. Damit wird eine Ladeleistung und/oder eine Kühlleistung für den Ladevorgang ermittelt. Der Ladevorgang wird durch Vorklimatisieren der Batterie auf die Batterietemperatur für einen Start des Ladevorgangs vorbereitet, wenn die Batterietemperatur vor dem Start des Ladevorgangs nicht dem ermittelten Batterietemperaturbereich entspricht. In diesem Fall wird den Ladevorgang nach dem Vorklimatisieren durchgeführt.The proposed method for charging an electrically operated vehicle is first specified by a driver of the vehicle as a charging profile for a charging process of a battery of the vehicle. A battery temperature range is then determined for starting the charging process. A value for the battery temperature is then selected as an optimization target either during and/or at the end of the charging process. This is used to determine a charging power and/or a cooling power for the charging process. The The charging process is prepared by preconditioning the battery to the battery temperature for the start of the charging process if the battery temperature before the start of the charging process does not correspond to the determined battery temperature range. In this case, the charging process is carried out after preconditioning.

Die Ladeleistung und/oder die Kühlleistung für den Ladevorgang können abhängig von unmittelbar zu Beginn des Ladevorgangs bestimmten Werten wenigstens für einen Ladezustand, und/oder der Batterietemperatur, und/oder einer Lufttemperatur ermittelt werden.The charging power and/or the cooling power for the charging process can be determined depending on values determined immediately at the start of the charging process for at least one state of charge, and/or the battery temperature, and/or an air temperature.

Weiter können die Ladeleistung und/oder die Kühlleistung für den Ladevorgang mittels eines thermodynamischen Modells der Batterie, insbesondere unter Berücksichtigung eines Fahrzeugkühlkreislaufs und/oder einer thermischen Leistung von thermischen Komponenten des Fahrzeugs ermittelt werden.Furthermore, the charging power and/or the cooling power for the charging process can be determined by means of a thermodynamic model of the battery, in particular taking into account a vehicle cooling circuit and/or a thermal power of thermal components of the vehicle.

Weiter können die Ladeleistung und/oder die Kühlleistung für den Ladevorgang abhängig von dem Optimierungsziel für die Batterietemperatur während und/oder zum Ende des Ladevorgangs ermittelt werden.Furthermore, the charging power and/or the cooling power for the charging process can be determined depending on the optimization target for the battery temperature during and/or at the end of the charging process.

Das Optimierungsziel für die Batterietemperatur während und/oder zum Ende des Ladevorgangs kann dabei so gewählt werden, dass die Temperatur der Batterie am Ende des Ladevorgangs sich außerhalb eines Leistungsherabsetzungsbereichs der Batterie befindet, wobei der Leistungsherabsetzungsbereich der Batterie in diesem Fall der Leistungsherabsetzungsbereich der Batterie für eine unmittelbar nach Laden der Batterie beginnende Fahrt des Fahrzeugs ist.The optimization target for the battery temperature during and/or at the end of the charging process can be selected such that the temperature of the battery at the end of the charging process is outside a power reduction range of the battery, whereby the power reduction range of the battery in this case is the power reduction range of the battery for a journey of the vehicle starting immediately after charging the battery.

Alternativ kann das Optimierungsziel für die Batterietemperatur während und/oder zum Ende des Ladevorgangs auch so gewählt werden, dass die Batterietemperatur in einem Bereich gehalten wird, in dem eine möglichst kurze Ladezeit erreicht werden kann.Alternatively, the optimization target for the battery temperature during and/or at the end of the charging process can also be selected so that the battery temperature is kept in a range in which the shortest possible charging time can be achieved.

Zusätzlich kann beim Auswählen des Ladeprofils eine gewünschte Innenraumklimatisierung berücksichtigt werden.In addition, the desired interior climate control can be taken into account when selecting the charging profile.

Vorteilhaft kann wenigstens eine Ladezeitprognose und/oder eine maximale Ladeleistung an den Fahrer rückgemeldet werden, damit der Fahrer vor dem Start des Ladevorgangs und/oder während des Ladevorgangs noch die Möglichkeit hat, seine Vorgaben zu ändern.Advantageously, at least a charging time forecast and/or a maximum charging power can be reported back to the driver so that the driver still has the opportunity to change his specifications before the start of the charging process and/or during the charging process.

Das Ermitteln der Ladeleistung und/oder der Kühlleistung während des Ladevorgangs kann iterativ durchgeführt wird, wenn Randbedingungen insbesondere eine Vorgabe des Fahrers, sich geändert haben, und/oder wenigstens eine Batterietemperatur und/oder eine Lufttemperatur nicht deren prognostizierten Werte entsprechen.The determination of the charging power and/or the cooling power during the charging process can be carried out iteratively if boundary conditions, in particular a driver specification, have changed and/or at least one battery temperature and/or one air temperature do not correspond to their predicted values.

Das Ladeprofil kann wenigstens bezüglich der Ladeleistung und/oder der Ladezeit durch den Fahrer, insbesondere auf einer diskretisierten Skala, vorgegeben werden.The charging profile can be specified by the driver, in particular on a discretized scale, at least with regard to the charging power and/or the charging time.

Ein mögliches Instrument zur Vorgabe von Parametern des Ladeprofils, wie etwa der Ladezeit, ist in 1 dargestellt, und zwar in Gestalt eines Schiebereglers 10 für die Ladezeit.A possible instrument for specifying parameters of the charging profile, such as the charging time, is in 1 in the form of a slider 10 for the loading time.

Der Schieberegler 10 kann beispielsweise auf einem interaktiven Display, einer sogenannten Head-Unit oder eine App eines Mobilphones, im Fahrzeug realisiert sein. Bei dem Ausführungsbeispiel in 1 sind eine Reihe von Ladezeitstufen 14, 16, 18, 20 für verschiedene Ladeprofile, welche beispielsweise unterschiedliche Ladeleistungen mit entsprechenden Ladezeiten kombinieren, angeordnet. Mittels einer Markierung 12, welche in einer Verschieberichtung 22 bewegt werden kann, kann ein Ladeprofil ausgewählt werden.The slider 10 can be implemented, for example, on an interactive display, a so-called head unit or an app on a mobile phone in the vehicle. In the embodiment in 1 A series of charging time stages 14, 16, 18, 20 are arranged for different charging profiles, which, for example, combine different charging powers with corresponding charging times. A charging profile can be selected by means of a marking 12, which can be moved in a displacement direction 22.

Der Ladezeitschieberegler 10 kann beispielsweise für das DC-Laden der Batterie ausgebildet sein.The charging time slider 10 can, for example, be designed for DC charging of the battery.

Übliche Ladestrategien nach dem Stand der Technik bieten beispielsweise ein Ladeprofil Schnellladen mit einem maximalen Ladestrom, welcher ohne Temperaturregelung der Batterie zur Verfügung gestellt wird oder ein batterieschonendes und geräuscharmes Ladeprofil, das sogenannte ECO-Ladeprofil, mit reduzierter Ladeleistung auf beispielsweise maximal 50/100kW an, um die Ladeeffizienz zu erhöhen und die Batterie zu schonen. Wenn der Fahrer eine Ladezeit definieren möchte, muss er in dem Abfahrzeit-Fenster eine genaue Zeit angeben.Common charging strategies according to the state of the art offer, for example, a fast charging profile with a maximum charging current, which is made available to the battery without temperature control, or a battery-friendly and low-noise charging profile, the so-called ECO charging profile, with reduced charging power to a maximum of 50/100kW, for example, in order to increase charging efficiency and protect the battery. If the driver wants to define a charging time, he must specify an exact time in the departure time window.

Basiert auf diesen beiden Ladestrategien kann nach dem vorgeschlagenen Verfahren beispielsweise die Ladezeit für ein Ladeprofil Superschnellladen, beispielsweise mit einem Ladestrom von 800A und für das batterieschonende und geräuscharme ECO.Ladeprofil vor dem Ladevorgang prognostiziert werden. Statt eine genaue Abfahrtzeit anzugeben, kann der Fahrer eine meist gewählte Wunschladezeit, beispielsweise (15min/30min/60min) bis zu einem Ladezustand von 80% bequem über den Schieberegler 10 zwischen dem Ladeprofil Superschnellladen und dem ECO-Ladeprofil auf einer Head-Unit oder einer App auswählen. Die Ladezeiten können jeweils in den Ladezeitstufen 14, 16, 18, 20 angezeigt werden.Based on these two charging strategies, the proposed method can predict the charging time for a super-fast charging profile, for example with a charging current of 800A, and for the battery-friendly and low-noise ECO charging profile before the charging process. Instead of specifying an exact departure time, the driver can conveniently select a commonly chosen desired charging time, for example (15min/30min/60min) up to a charge level of 80% using the slider 10 between the super-fast charging profile and the ECO charging profile on a head unit or an app. The charging times can be displayed in the charging time levels 14, 16, 18, 20.

Für Technikbegeisterte kann auch die maximale Ladeleistung in jeder Stufe (Ladeprofil Superschnelladen/15min/30min/60min/ECO-Ladeprofil) auch prognostiziert und angezeigt. Die Wunschladezeit der 15min-Stufe ist ausgelegt, um eine Batterieschonung über eine Ladestromreduzierung auf beispielsweise 500A zu erreichen, statt in dem Ladeprofil Superschnellladen durch einen Ladestrom von 800A mit einer sehr höheren Batterietemperatur während des Ladevorgangs rechnen zu müssen. Die optimale Ladezeit kann optional auch über eine Reichweite-Assistenz oder Abfahrtzeit oder Ortserkennung (Autobahn, Stadt) automatisch empfohlen werden.For technology enthusiasts, the maximum charging power in each stage (super-fast charging profile/15min/30min/60min/ECO charging profile) can also be predicted and displayed. The desired charging time for the 15-minute stage is designed to protect the battery by reducing the charging current to, for example, 500A, instead of having to expect a very higher battery temperature during the charging process in the super-fast charging profile due to a charging current of 800A. The optimal charging time can optionally also be recommended automatically using a range assistant or departure time or location recognition (motorway, city).

Die ausgewählte Ladezeitstufe 14, 16, 18, 20 kann auch mit einer Vorklimatisierung des Innenraums kombiniert werden. Dieses hilft dem Fahrer, in unterschiedlichen Fällen, wie beispielsweise beim Einkauf, oder auf dem Autobahn-Autohof die Wunschladezeit flexibel und einfach einzustellen statt, wie bisher üblich, nur zwischen Laden mit maximalem Strom mit mehr Energieverlust oder mit ECO-Ladeprofil mit länger Dauer auswählen zu können oder eine genaue absolute Abfahrtzeit mit mehr Aufwand eingeben zu müssen.The selected charging time level 14, 16, 18, 20 can also be combined with pre-conditioning of the interior. This helps the driver to set the desired charging time flexibly and easily in different cases, such as when shopping or at the motorway service station, instead of only being able to choose between charging with maximum current with more energy loss or with ECO charging profile with a longer duration, as was previously the case, or having to enter an exact absolute departure time with more effort.

Mittels des Schiebereglers 10 kann die Ladezeit statt in diskreten Stufen auch als analoger Wert ausgewählt werden.Using slider 10, the charging time can be selected as an analog value instead of in discrete steps.

2 zeigt ein Zustandsdiagramm des Verfahrens zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Umsetzung des Ladezeitschiebereglers 10. 2 shows a state diagram of the method for charging an electrically operated vehicle according to an embodiment of the invention for the implementation of the charging time slider 10.

Die Umsetzung der Funktion des Ladezeitschiebereglers 10 kann in einem zentralen Lademanagementsystem, einer Fahreranzeige, der sogenannten Head-Unit, und einem Kommunikationseinheit erfolgen.The implementation of the function of the charging time slider 10 can take place in a central charging management system, a driver display, the so-called head unit, and a communication unit.

Die Ladezeitprognose für das Ladeprofil Superschnellladen und das ECO-Ladeprofil erfolgt vor dem Ladevorgang in dem zentralen Lademanagementsystem 200 abhängig von dem aktuellen Ladezustand der Batterie, der Batterietemperatur, der Lufttemperatur, der maximalen Ladeleistung der durch den Fahrer ausgewählten Ladestation. Die Ladezeitprognose wird in regelmäßigen Abständen, beispielsweise jeweils nach fünf Minuten, neu berechnet. Die vom Fahrer eingegebene Ladezeitstufe in der Fahreranzeige wird als Abfahrtzeit interpretiert und an das zentrale Lademanagementsystem 200 übermittelt. Die Ladezeitstufe 14, 16, 18, 20 kann entsprechend ausgeblendet werden, wenn die Zeit nicht in dem Zeitintervall zwischen den Ladezeitprognosen für das Ladeprofil Superschnellladen und für das ECO-Ladeprofil liegt. Während des Ladevorgangs läuft in dem zentralen Lademanagementsystem 200 die Ladeprofilberechnung mit der aktiven Abfahrtzeit.The charging time forecast for the super-fast charging profile and the ECO charging profile is carried out before the charging process in the central charging management system 200 depending on the current charge level of the battery, the battery temperature, the air temperature, the maximum charging power of the charging station selected by the driver. The charging time forecast is recalculated at regular intervals, for example every five minutes. The charging time level entered by the driver in the driver display is interpreted as the departure time and transmitted to the central charging management system 200. The charging time levels 14, 16, 18, 20 can be hidden accordingly if the time is not in the time interval between the charging time forecasts for the super-fast charging profile and for the ECO charging profile. During the charging process, the charging profile calculation runs in the central charging management system 200 with the active departure time.

In 2 sind die Fahreranzeige 100, das Lademanagementsystem 200 und ein Berechnungsmodul 300 dargestellt. In dem Lademanagementsystem 200 sind ein Reichweitenassistent 50, welcher auch in einem Backend realisierbar ist, der Ladezeitschieberegler 10 und die aktuelle Ladezeitstufe 60 implementiert. Das Lademanagementsystem 200 und das Berechnungsmodul 300 kommunizieren über eine Verbindung 70.In 2 the driver display 100, the charging management system 200 and a calculation module 300 are shown. A range assistant 50, which can also be implemented in a backend, the charging time slider 10 and the current charging time level 60 are implemented in the charging management system 200. The charging management system 200 and the calculation module 300 communicate via a connection 70.

Die Ladezeit wird beim Übergang von dem Reichweitenassistent 50 zu dem Schieberegler 10 im Schritt S120 initialisiert. Die aktuelle Ladezeitstufe 60 ergibt sich nach der Auswahl im Schieberegler 10 mit der Fahrereinstellung S122.The charging time is initialized during the transition from the range assistant 50 to the slider 10 in step S120. The current charging time level 60 results from the selection in the slider 10 with the driver setting S122.

Im Schritt S100 wird zunächst von der Fahreranzeige 100 eine Abfrage einer Ladezeitprognose für das Ladeprofil Superschnellladen und für das ECO-Ladeprofil an das Lademanagementsystem 200 geschickt. Diese Abfrage S100 wird, während ein Lademenü aktiv ist, in regelmäßigen Abständen geschickt. Das Lademanagementsystem 200 antwortet im Schritt S102 mit der Ladezeitprognose.In step S100, the driver display 100 first sends a query for a charging time forecast for the super-fast charging profile and for the ECO charging profile to the charging management system 200. This query S100 is sent at regular intervals while a charging menu is active. The charging management system 200 responds in step S102 with the charging time forecast.

Weiter wird eine Rückmeldung S104 mit der jeweils maximalen Ladeleistung für die beiden Ladestrategien geschickt. Außerdem erfolgt eine Rückmeldung S106 mit der maximalen Ladeleistung für ein Laden mit den entsprechend dazwischen liegenden Ladezeiten.A response S104 is also sent with the maximum charging power for each of the two charging strategies. A response S106 is also sent with the maximum charging power for charging with the corresponding charging times in between.

Im Schritt S108 sendet die Fahreranzeige 100 die Auswahl des Fahrers bezüglich der Ladezeitstufe 60. Das Lademanagementsystem 200 sendet die Rückmeldung S110 mit der aktuell maximalen Ladeleistung der Ladestation sowie der aktuell schnellsten Ladezeit.In step S108, the driver display 100 sends the driver's selection regarding the charging time level 60. The charging management system 200 sends the feedback S110 with the current maximum charging power of the charging station and the current fastest charging time.

Die Ladeprofilberechnung sowie die Ladezeitprognose können dabei zweckmäßigerweise in dem Berechnungsmodul stattfinden und jeweils an das Lademanagementsystem 200 über die Verbindung 70 übermittelt werden.The charging profile calculation and the charging time forecast can expediently take place in the calculation module and can each be transmitted to the charging management system 200 via the connection 70.

3 zeigt ein Zustandsdiagramm des Verfahrens zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Umsetzung eines Rennstrecken-Ladeprofils. 3 shows a state diagram of the method for charging an electrically operated vehicle according to an embodiment of the invention for the implementation of a race track charging profile.

In 3 ist die gleiche Konfiguration wie in 2 dargestellt, mit der Erweiterung, dass an das Berechnungsmodul 300 über eine weitere Verbindung 72 ein Thermomanagementsystem 400 angekoppelt ist.In 3 is the same configuration as in 2 shown, with the extension that a thermal management system 400 is coupled to the calculation module 300 via a further connection 72.

Eine temperaturorientierte Ladeprofilberechnung, beispielsweise mittels eines thermodynamischen Modells der Batterie, kann vorteilhaft implementiert sein, um das Zielbatterietemperaturfenster am Ladeende schnell zu erreichen. Dies ist möglich über eine optimierte Ladestromprognose und eine Prognose über einen effizienten Batteriekühl- oder Batterieheizprozess. So kann eine günstige Fahrzeugleistung sofort nach Ladeende sichergestellt werden, beispielsweise für einen Rennstreckenmodus des Fahrzeugs, statt die Batterie längere Zeit nachkühlen zu müssen.A temperature-oriented charging profile calculation, for example using a thermodynamic model of the battery, can be advantageously implemented in order to quickly reach the target battery temperature window at the end of charging. This is possible via an optimized charging current forecast and a forecast of an efficient battery cooling or heating process. In this way, favorable vehicle performance can be ensured immediately after charging, for example for a race track mode of the vehicle, instead of having to cool the battery for a longer period of time.

Wenn das Rennstrecken-Ladeprofil mit einer temperaturorientierten Ladeprofilberechnung aktiviert ist, wird die Batterie vor Ladestart auf eine Zieltemperatur für den Ladestart vorklimatisiert. Anhand des aktuellen Ladezustands der Batterie, der Batterietemperatur und der Lufttemperatur werden das Ladestromprofil und die Klimatisierungsleistung im Lademanagementsystem 200 optimiert durch mehrfachen Aufruf eines mehrdimensionalen thermodynamischen Batterie-Kühlkreis-Modells, um so am Ladeende das Zielbatterietemperaturfenster zu erreichen und auch möglichst schnell und effizient zu laden. Der Ladevorgang wird nach der entsprechenden Profilprognose gesteuert. Die Zeitprognose für das Rennstrecken-Ladeprofil kann auch ähnlich wie beim Ladeprofil Superschnellladen und ECO-Ladeprofil vor und während dem Ladevorgang der Fahreranzeige 100 oder einer App angezeigt werden.If the race track charging profile is activated with a temperature-oriented charging profile calculation, the battery is pre-conditioned to a target temperature for the start of charging before charging begins. Based on the current charge state of the battery, the battery temperature and the air temperature, the charging current profile and the air conditioning performance in the charging management system 200 are optimized by repeatedly calling up a multi-dimensional thermodynamic battery cooling circuit model in order to reach the target battery temperature window at the end of charging and also to charge as quickly and efficiently as possible. The charging process is controlled according to the corresponding profile forecast. The time forecast for the race track charging profile can also be displayed on the driver display 100 or an app before and during the charging process, similar to the super fast charging and ECO charging profile.

Die Ladezeit für das Rennstrecken-Ladeprofil ist zwar länger als bei der Ladestrategie Superschnellladen, allerdings braucht es weniger Zeit und weniger Energie, um die „renntaugliche“ Zielbatterietemperatur bei Vollladen zu erreichen. Der Fahrer kann das Rennstrecken-Ladeprofil in der Fahreranzeige 100 oder in der App aktivieren. Wenn das Fahrzeug im Rennstreckenmodus ist, kann das Rennstrecken-Ladeprofil automatisch aktiviert sein.Although the charging time for the Racetrack charging profile is longer than with the Super Fast Charging charging strategy, it takes less time and less energy to reach the "race-ready" target battery temperature when fully charged. The driver can activate the Racetrack charging profile in the Driver Display 100 or in the app. When the vehicle is in Racetrack mode, the Racetrack charging profile can be activated automatically.

Es gibt auch die Möglichkeit, die Funktion des Rennstrecken-Ladeprofils zu erweitern mit einer definierten Abfahrtzeit in der Zukunft.There is also the possibility to extend the function of the race track charging profile with a defined departure time in the future.

In dem Zustandsdiagramm in 3 wird im Schritt S200 von der Fahreranzeige 100 die Anforderung an das Lademanagementsystem 200 gesendet, in das Rennstrecken-Ladeprofil zu wechseln. Das Lademanagementsystem 200 schickt die Rückmeldung S202 der Ladezeitprognose zurück.In the state diagram in 3 In step S200, the driver display 100 sends the request to the charging management system 200 to switch to the race track charging profile. The charging management system 200 sends back the feedback S202 of the charging time forecast.

Im Lademanagementsystem 200 ist dazu günstigerweise eine Kommunikationsschnittstelle zwischen der Head-Unit und einer fahrzeugseitigen Steuereinrichtung zum Steuern des Ladevorgangs implementiert. Die Kommunikationsschnittstelle kann als Fahrzeug-API ausgebildet sein.In the charging management system 200, a communication interface between the head unit and a vehicle-side control device for controlling the charging process is advantageously implemented. The communication interface can be designed as a vehicle API.

Das Berechnungsmodul 300 führt die Ladeprofilberechnung für das temperaturorientierte Laden durch. Weiter liefert das Berechnungsmodul 300 die Ladezeitprognose und führt die Ermittlung des Leistungsprofils für die Batterieklimatisierung durch. Dieses Leistungsprofil wird über die Verbindung 72 an das Thermomanagementsystem 400 gesendet. Das Thermomanagementsystem 400 führt die Regelung und/oder Steuerung der Batterieklimatisierung durch.The calculation module 300 carries out the charging profile calculation for temperature-oriented charging. The calculation module 300 also provides the charging time forecast and determines the performance profile for the battery air conditioning. This performance profile is sent to the thermal management system 400 via the connection 72. The thermal management system 400 regulates and/or controls the battery air conditioning.

Die temperaturorientierte Ladeprofilberechnung kann auch für das Ladeprofil Superschnellladen angewendet werden. Statt wie bei dem Rennstrecken-Ladeprofil am Ladeende mit der Temperatur der Batterie das Zieltemperaturfenster zu erreichen, kann dabei versucht werden, die Batterietemperatur jeweils in dem günstigen Ladestromprofilfenster, beispielsweise 60°C bis 65°C, zu halten, um so die Ladezeit möglichst zu verkürzen.The temperature-oriented charging profile calculation can also be used for the super-fast charging profile. Instead of reaching the target temperature window with the battery temperature at the end of the charge, as is the case with the race track charging profile, an attempt can be made to keep the battery temperature in the favorable charging current profile window, for example 60°C to 65°C, in order to shorten the charging time as much as possible.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

1010
Ladezeitschiebereglerloading time slider
1212
Markierungmark
1414
Ladezeitstufe 1charging time level 1
1616
Ladezeitstufe 2charging time level 2
1818
Ladezeitstufe 3charging time level 3
2020
Ladezeitstufe 4charging time level 4
2222
Verschieberichtungdirection of displacement
5050
Reichweitenassistentrange assistant
6060
aktuelle Ladezeitstufecurrent charging time level
7070
VerbindungConnection
7272
VerbindungConnection
100100
Fahreranzeigedriver display
200200
Lademanagementsystemcharging management system
300300
Berechnungsmodulcalculation module
400400
Thermomanagementsystemthermal management system
S100S100
Abfragen Ladezeitprognosequeries loading time forecast
S102S102
Rückmeldung LadezeitprognoseFeedback loading time forecast
S104S104
Rückmeldung max. Ladeleistungfeedback max. charging power
S106S106
Rückmeldung max. Ladeleistung nach ZeitFeedback max. charging power after time
S108S108
Kundenauswahl Ladezeitstufecustomer selection loading time level
S110S110
Rückmeldung max. Ladeleistung LadestationFeedback max. charging power charging station
S120S120
Initialisieren LadezeitInitialize loading time
S122S122
Fahrereinstellungdriver attitude
S200S200
Anforderung Ladesettingcharging setting requirement
S202S202
Rückmeldung LadezeitprognoseFeedback loading time forecast

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2636093 B1 [0003]EP 2636093 B1 [0003]

Claims (10)

Verfahren zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wenigstens umfassend - Vorgeben eines Ladeprofils für einen Ladevorgang einer Batterie des Fahrzeugs durch einen Fahrer des Fahrzeugs; - Ermitteln einer Batterietemperatur für einen Start des Ladevorgangs; - Auswählen eines Optimierungsziels für die Batterietemperatur wahlweise während und/oder zum Ende des Ladevorgangs; - Ermitteln einer Ladeleistung und/oder einer Kühlleistung für den Ladevorgang; - Vorklimatisieren der Batterie auf die Batterietemperatur für einen Start des Ladevorgangs; wenn die Batterietemperatur vor dem Start des Ladevorgangs nicht dem ermittelten Batterietemperaturbereich entspricht. - Durchführen des Ladevorgangs.Method for charging an electrically operated vehicle, at least comprising - specifying a charging profile for a charging process of a battery of the vehicle by a driver of the vehicle; - determining a battery temperature for starting the charging process; - selecting an optimization target for the battery temperature optionally during and/or at the end of the charging process; - determining a charging power and/or a cooling power for the charging process; - pre-conditioning the battery to the battery temperature for starting the charging process; if the battery temperature does not correspond to the determined battery temperature range before starting the charging process. - carrying out the charging process. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ladeleistung und/oder die Kühlleistung für den Ladevorgang abhängig von unmittelbar zu Beginn des Ladevorgangs bestimmten Werten wenigstens für einen Ladezustand, und/oder der Batterietemperatur, und/oder einer Lufttemperatur ermittelt werden.procedure according to claim 1 , wherein the charging power and/or the cooling power for the charging process are determined depending on values determined immediately at the start of the charging process at least for a state of charge, and/or the battery temperature, and/or an air temperature. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ladeleistung und/oder die Kühlleistung für den Ladevorgang mittels eines thermodynamischen Modells der Batterie, insbesondere unter Berücksichtigung eines Fahrzeugkühlkreislaufs und/oder einer thermischen Leistung von thermischen Komponenten des Fahrzeugs ermittelt werden.procedure according to claim 1 or 2 , wherein the charging power and/or the cooling power for the charging process are determined by means of a thermodynamic model of the battery, in particular taking into account a vehicle cooling circuit and/or a thermal power of thermal components of the vehicle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladeleistung und/oder die Kühlleistung für den Ladevorgang abhängig von dem Optimierungsziel für die Batterietemperatur während und/oder zum Ende des Ladevorgangs ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the charging power and/or the cooling power for the charging process are determined depending on the optimization target for the battery temperature during and/or at the end of the charging process. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Optimierungsziel für die Batterietemperatur während und/oder zum Ende des Ladevorgangs so gewählt wird, dass die Temperatur der Batterie am Ende des Ladevorgangs sich außerhalb eines Leistungsherabsetzungsbereichs der Batterie befindet.Method according to one of the preceding claims, wherein the optimization target for the battery temperature during and/or at the end of the charging process is selected such that the temperature of the battery at the end of the charging process is outside a power reduction range of the battery. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Optimierungsziel für die Batterietemperatur während und/oder zum Ende des Ladevorgangs so gewählt wird, dass die Batterietemperatur in einem Bereich gehalten wird, in dem eine möglichst kurze Ladezeit erreicht werden kann.Method according to one of the preceding claims, wherein the optimization target for the battery temperature during and/or at the end of the charging process is selected such that the battery temperature is kept in a range in which the shortest possible charging time can be achieved. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Auswählen des Ladeprofils eine gewünschte Innenraumklimatisierung berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a desired interior climate control is taken into account when selecting the charging profile. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Ladezeitprognose und/oder eine maximale Ladeleistung an den Fahrer rückgemeldet werden, damit der Fahrer vor dem Start des Ladevorgangs und/oder während des Ladevorgangs noch die Möglichkeit hat, seine Vorgaben zu ändern.Method according to one of the preceding claims, wherein at least one charging time forecast and/or a maximum charging power are reported back to the driver so that the driver still has the opportunity to change his specifications before the start of the charging process and/or during the charging process. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der Ladeleistung und/oder der Kühlleistung während des Ladevorgangs iterativ durchgeführt wird, wenn Randbedingungen, insbesondere eine Vorgabe des Fahrers, sich geändert haben, und/oder wenigstens eine Batterietemperatur und/oder eine Lufttemperatur nicht deren prognostizierten Werte entsprechen.Method according to one of the preceding claims, wherein the determination of the charging power and/or the cooling power is carried out iteratively during the charging process if boundary conditions, in particular a specification of the driver, have changed and/or at least one battery temperature and/or one air temperature do not correspond to their predicted values. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ladeprofil wenigstens bezüglich der Ladeleistung und/oder der Ladezeit durch den Fahrer, insbesondere auf einer diskretisierten Skala, vorgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the charging profile is specified by the driver, in particular on a discretized scale, at least with regard to the charging power and/or the charging time.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2636093B1 (en) 2010-11-05 2017-01-04 Renault S.A.S. Method for charging a battery for supplying power to a drive motor of a motor vehicle
DE102018206256A1 (en) * 2017-04-26 2018-10-31 Avl List Gmbh METHOD FOR TEMPERING A BATTERY OF A VEHICLE
DE102021101437A1 (en) * 2021-01-22 2022-07-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Charging process, control, motor vehicle, end device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2636093B1 (en) 2010-11-05 2017-01-04 Renault S.A.S. Method for charging a battery for supplying power to a drive motor of a motor vehicle
DE102018206256A1 (en) * 2017-04-26 2018-10-31 Avl List Gmbh METHOD FOR TEMPERING A BATTERY OF A VEHICLE
DE102021101437A1 (en) * 2021-01-22 2022-07-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Charging process, control, motor vehicle, end device

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