CN112440825A

CN112440825A - 用于给机动车的车辆电池组充电的方法

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Publication number: CN112440825A
Application number: CN202010878254.9A
Authority: CN
Inventors: R·海涅曼; I·内马蒂
Original assignee: Volkswagen Automotive Co ltd
Current assignee: Volkswagen Automotive Co ltd
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2021-03-05
Also published as: DE102019212784B3

Abstract

本发明涉及一种给电驱动或电可驱动机动车的车辆电池组充电的方法，其中在方法开始与出发时间点之间用充电电流给车辆电池组充电，其中确定在出发时间点之前的结束时间点；其中确定在方法开始与结束时间点之间的充电时长；其中针对充电时长确定至少一个充电阶段，在该至少一个充电阶段期间用充电电流来给车辆电池组馈电；其中依据所检测到的参数针对每个充电阶段计算至少一条充电曲线和至少一条冷却曲线；而且其中充电电流的馈入在该至少一个充电阶段期间依据至少一条充电曲线和至少一条冷却曲线被控制和/或调节为使得：车辆电池组被充电到结束时间点而且电池组温度在结束时间点与出发时间点之间的等待时间期间不低于预先给定的电池组最低温度。

Description

用于给机动车的车辆电池组充电的方法

技术领域

本发明涉及一种给电驱动或电可驱动机动车的车辆电池组充电的方法，其中在方法开始与机动车的出发时间点之间用充电电流给该车辆电池组充电。本发明还涉及一种用于执行该方法的设备以及软件。

背景技术

电或电机驱动或者电或电机可驱动的机动车、诸如电动车辆或混合动力车辆通常包括能用来驱动一个或两个车轴的电机。为了供应电能，电机通常连接到作为电蓄能器的车辆内部的（高压）电池组上。

尤其是电化学电池组这里以及在下文尤其应被理解为机动车的所谓的二次电池组（Sekundärbatterie）。在这种（二次）车辆电池组的情况下，能借助于电充电过程来恢复被消耗的化学能。

这样的车辆电池组例如实施为电化学蓄电池，尤其是实施为锂离子蓄电池。为了产生或提供足够高的工作电压，这种车辆电池组通常具有至少一个电池组模块，其中多个单独的电池组电池模块化地接线。

基于锂离子的电池组电池通常具有约为95%的效率，其中出现的损耗被转换成热能。这样的锂离子电池组电池的功率（取决于电池化学）通常在低于-5℃（摄氏度（Grad-Celsius））的情况下降低。

因此，车辆电池组的可调用的功率基本上取决于该车辆电池组的充电状态（英文：State of Charge，SOC）和该车辆电池组的电池组温度。在充满电的车辆电池组的情况下，为了改善电驱动或电可驱动机动车的航程以及可调用的功率，需要该车辆电池组具有一定的运行温度或者电池组温度。

尤其是在机动车停下的情况下、例如在充电过程中，可能发生：电池组温度被冷却或降低为使得该车辆电池组在行驶过程开始时、即在机动车继续行驶或者出发时不能实现最佳的功率输出或者功率提取。换言之，可在该车辆电池组上截取的电流功率不利地被降低。该问题尤其出现在周围环境温度或外界温度低的情况下。由此，在户外停放并充电的机动车由于天气寒冷而尽管给车辆电池组充电但在出发时仅能被供应降低的驱动功率。

从DE 10 2009 046 991 A1公知一种用于运行车辆电池组的方法，其中该车辆电池组的电池组温度在行驶开始时、即在出发时间点被检测。将所检测到的电池组温度与电池组最低温度进行比较，其中如果电池组温度低于电池组最低温度，则将该车辆电池组加热。该车辆电池组在行驶开始时被加热到如下电池组温度，该电池组温度大于或等于电池组最低温度。为了将该车辆电池组加热，例如可能的是：使用所连接的充电设备，并且通过馈入充电电流基于在电池组电池中出现的欧姆损耗来提高电池组温度。

DE 10 2014 010 300 A1公开了一种用于将车辆电池组加热的方法，其中该车辆电池组借助于连接到电网上的充电设备交替地被充电和放电，使得该车辆电池组在充电过程中被加热到所希望的电池组温度。在这种情况下，根据电价来进行充电，其中根据向电网的回馈报酬来进行放电。

在DE 10 2012 003 045 A1中描述了一种用于给车辆电池组充电的方法，其中分多个充电步骤或充电阶段来进行充电过程，其中根据周围环境条件的特征参量、诸如天气数据或周围环境温度和/或用户行为来进行充电。关于用户行为方面，尤其是确定出发时间点，其中该车辆电池组借助于充电过程被充电并且因此被加热，直至临近开始行驶之前。

发明内容

本发明所基于的任务在于：说明一种特别适合于给电驱动或电可驱动机动车的车辆电池组充电的方法。在充电过程中，尤其应该实现对车辆电池组的适当的调温，该调温确保了在出发时间点的尽可能高的功率输出。本发明所基于的任务还在于：说明一种特别适合于执行该方法的车辆电池组和一种特别适合于执行该方法的软件。

按照本发明，关于该方法，该任务利用权利要求1的特征来解决，而关于该车辆电池组，该任务利用权利要求9的特征来解决，以及关于该软件，该任务利用权利要求10的特征来解决。有利的设计方案和扩展方案是相应的从属权利要求的主题。比照来说，关于该方法所提及的优点和设计方案也能转用于该车辆电池组和/或该软件，而且反之亦然。

按照本发明的方法适合于并且被设计用于给车辆电池组充电。该车辆电池组例如是电驱动或电可驱动机动车、尤其是电动车辆或混合动力车辆的牵引电池组、即高压电池组（HVB）。在该方法中，在方法开始与机动车的出发时间点之间用充电电流给该车辆电池组充电。换言之，用以充电电流的形式被输送的电能来给该车辆电池组充电。机动车在该方法期间例如连接到与电网或供电网耦合的充电线缆上，借助于该充电线缆来将充电电流馈入到该车辆电池组中。出发时间点应被理解为出发时间的时间点、即机动车的行驶开始的那个时间点，其中为了驱动机动车而从被充电的车辆电池组中提取功率。

按照该方法，确定在出发时间点之前的结束时间点、即比出发时间点在时间上更早的时间点。紧接着，依据方法开始的时间点和该结束时间点来确定充电时长。在这种情况下，充电时长基本上对应于针对该车辆电池组的充电所规定或可支配的时间段、即在停放时间期间的可能的充电持续时间。因此，该结束时间点对应于该车辆电池组的充电被结束、即充电结束的时间点。

针对充电时长确定至少一个充电阶段、即至少一个充电周期或者充电段，在该至少一个充电阶段期间用充电电流来给该车辆电池组馈电或充电。因此，在该至少一个充电阶段期间进行该车辆电池组的充电过程、即实际充电。

按照本发明，依据所检测到的参数针对每个充电阶段计算至少一条充电曲线和至少一条冷却曲线。在这种情况下，充电曲线或充电特性曲线是针对该车辆电池组在能量吸收期间、即在充电电流馈入期间的随时间的温度变化过程或者加热的量度。冷却曲线或冷却特性曲线是针对在能量吸收之后、即在结束充电电流馈入之后的电池组温度的随时间的温度变化过程或者冷却的量度。因此，充电曲线基本上对应于该车辆电池组在充电过程中的加热、即电池组温度的提高，其中冷却曲线基本上对应于充电间歇，在所述充电间歇期间该车辆电池组冷却或电池组温度降低。

充电电流的馈入在该至少一个充电阶段期间依据该至少一条充电曲线和该至少一条冷却曲线被控制和/或调节为使得：该车辆电池组在该结束时间点基本上充满电；而且电池组温度在该结束时间点与出发时间点之间的等待时间期间不低于预先给定的或所寄存的电池组最低温度。

换言之，充电过程依据所计算出的曲线被控制和/或调节为使得：该车辆电池组在该结束时间点具有高得使其在该等待时间期间按照所计算出的冷却曲线没有冷却到电池组最低温度的预先给定的温度值之下的电池组温度。由此保证了：在出发时间点存在该车辆电池组的适当的电池组温度，该电池组温度能够实现特别有效并且高的功率提取。因此，实现了一种特别适合于给该车辆电池组充电的方法。

因此，按照本发明的方法尤其构造为用于电驱动或电可驱动机动车的智能充电方法。由此保证了：在户外停放并充电的机动车在行驶开始时具有适当的电池组温度。尤其是，该车辆电池组因此在出发时间点总是处在适当的温度范围内，以便能够实现对驱动装置的基本上不受限制的功率输出。因此，即使在周围环境温度低的情况下、尤其是在低于-30℃的情况下也提供在行驶开始时被预先加热的车辆电池组，使得在机动车起动时不存在（由于温度而造成的）功率损耗或者存在至少显著减少的（由于温度而造成的）功率损耗。

连词“和/或”这里以及在下文应被理解为使得借助于该连词来关联的特征不仅可以共同构造而且可以作为彼此的替选方案来构造。

该车辆电池组在该结束时间点具有最终充电状态，例如充满电状态、即为100%的充电状态。例如同样可设想的是：该车辆电池组具有相对于充满电状态被降低的最终充电状态，例如因为充电电流的可支配的电流强度或现有的充电功率不能够实现在特定的充电时间段期间充满电。在这种情况下，例如也可设想的是：在该至少一个充电阶段的过程中提高充电功率，以便确保在该结束时间点的充满电状态或者至少确保尽可能高的充电状态。重要的是：在该结束时间点，实现相对于方法开始而言被提高的充电状态；即至少在充电阶段期间输送充电电流，使得该车辆电池组至少部分地被加热。

在这种情况下，尤其是使用电池组参数，即该车辆电池组的物理测量参量，诸如该车辆电池组的充电状态和/或电池组温度和/或被分配给电池组电池的电池控制器的温度，以及内部参数、诸如所寄存的充电极限或电流极限，作为用于计算充电曲线和冷却曲线的参数。

在一个可设想的实施方式中，例如可能的是：由车辆使用者借助于机动车的操作元件将所希望的或所计划的出发时间预先给定或设定为出发时间点。例如，在这种情况下向车辆使用者询问所希望的或所计划的出发时间，该车辆使用者可以借助于操作元件来设定该所希望的或所计划的出发时间。

该方法例如能由车辆使用者借助于操作元件手动地来启动或触发，其中适当的是，将该启动或该触发的时间点用作方法开始的时间点的时间戳。在这种情况下，充电过程或充电阶段和/或所计算出的曲线可以在显示元件上以视觉方式被呈现给车辆使用者。在这种情况下，操作元件和显示元件也可以构造为共同的构件，例如以触摸显示器（Touch-Pad（触摸板））、即触摸屏幕、尤其是MIB显示器（模块化信息娱乐工具箱）为形式的共同的构件。

在一个有利的扩展方案中，针对充电时长确定多个充电阶段、即超过一个充电阶段。因此，在该充电时长期间依据多个连续的充电阶段来用充电电流给该车辆电池组充电或馈电。在这种情况下，这些充电阶段在充电时长期间均匀分布或交错分布地来布置，使得该车辆电池组逐渐或逐步地被充电或馈电。

换言之，将充电状态分多个充电阶段逐渐提高到充满电状态或最终充电状态。即，输送或馈入电能来使该车辆电池组基本上充满电被划分到多个时间区间或者充电阶段。在这种情况下，适当的是，这些充电阶段或充电曲线被确定或计算为使得将电流均匀地馈入到该车辆电池组中，其中在最后一个充电阶段结束时、即在结束时间点才达到充满电状态或最终充电状态。

通过充电电流的均匀馈入，该车辆电池组基本上在整个充电时长期间都均匀地被加热。优选地，该车辆电池组因此在充电时长期间被调温在比电池组最低温度高的电池组温度，使得确保了对该车辆电池组的特别高效的充电。

此外，相对于持续充电而言，充电损耗通过在充电时长期间对充电能量的分配而有利地被减少。换言之，在借助于多个充电阶段来给该车辆电池组充电时，出现比在单个的、连续的充电阶段的情况下更低的充电损耗。由此实现了特别有效的充电过程。

在一个优选的设计方案中，如果电池组温度达到或低于电池组最低温度，则启动该方法。换言之，如果该车辆电池组冷却得过于强烈，则该方法基本上自动化地或者自动地被启动。这例如在机动车的周围环境温度低于-30℃的情况下是可能的。在这种情况下，例如可设想的是：该车辆电池组首先利用惯常的充电过程被充电，其中如果机动车的周围环境温度下降得使得电池组温度达到或低于电池组最低温度，则结束该充电过程并且启动按照本发明的充电方法。即如果识别出在出发时间点有可能存在过低的、即低于电池组最低温度的电池组温度，则按照本发明的充电方法智能地或自动地被接通。

在一个可设想的参数设计中，使用为0℃的温度值，作为电池组最低温度。由此，实现了关于实施为锂离子电池组的车辆电池组方面特别适合的电池组最低温度。

在一个适当的实施方案中，在计算该至少一条充电曲线和该至少一条冷却曲线时，使用基于车辆周围环境的温度对电池组温度的预测值。换言之，依据车辆周围环境的温度来预测在出发时间点的电池组温度的温度值，并且依据该所预测的电池组温度（预测值）来计算或者使充电曲线和/或冷却曲线适配。这意味着：基本上估计出电池组温度在充电时长期间由于周围环境温度而是否以及如何发生变化。该估计作为参数来影响对这些曲线的计算。

因此，例如可能的是：在周围环境温度低时，借助于充电曲线来使用较长的充电时间、即加热时长；和/或借助于冷却曲线来使用较短的充电间歇、即冷却时间。因此，在周围环境温度较高时相对应地可能的是：缩短充电时间和/或延长充电间歇。由此，有利地提高了该方法的灵活性。

在一个适宜的扩展方案中，尤其是依据天气预报来确定该预测值。由此，能够实现特别可靠的预测值，由此充电方法进一步被改善。附加地或替选地，在这种情况下也可以使用导航数据和/或GPS数据（全球定位系统（Global Positioning System））作为参数或者用于确定该预测值。

在一个适宜的设计方案中，针对该充电阶段或每个充电阶段来计算多条不同的充电曲线和冷却曲线。在这种情况下，这些充电曲线和冷却曲线尤其具有不同的时长。在相应的充电阶段期间，在控制和/或调节过程中根据所检测到的电池组温度来在这些不同的充电曲线和冷却曲线之间转换。通过在这些充电曲线和/或冷却曲线之间的转换，基本上实现了在这些充电阶段期间充电功率的适配或自适应。由此，一方面改善了该方法的灵活性。另一方面，基本上保证了电池组温度不下降到低于电池组最低温度。

本发明的该设计方案考虑到如下情况：在充电过程中有可能该车辆电池组比所预测或所计算出的情况加热得更快或更慢。例如在周围环境温度发生变化时情况如此，其中在这些充电阶段期间在各个充电曲线和/或冷却曲线之间来回切换或转换或变换。

在一个可设想的实施方式中，例如可能的是：多条不同的充电曲线和冷却曲线寄存在存储器或表格中，所述多条不同的充电曲线和冷却曲线能在充电过程中在需要时被调用和使用。

在一个可设想的构造方案中，在该结束时间点与出发时间点之间的等待时长被确定到一分钟（1 min）。由此保证了：该车辆电池组在临近可能的行驶开始之前具有尽可能最佳的电池组温度。

本发明的附加方面或另一方面规定：该车辆电池组在该方法开始时或在充电过程开始时基本上被完全放电。例如，存储在该车辆电池组中的能量被馈回到供电网中。通过该放电过程，该车辆电池组由于电池组电池的内阻而至少部分地被加热。紧接着，充电方法被实施并且该车辆电池组重新被充电而且在此被加热。由此可能的是：也将基本上充满电的车辆电池组在出发时间点调温到所希望的最低温度。在这种情况下，例如可设想的是：在充电时长期间，该车辆电池组多次轮流地或交替地被充电和放电。

按照本发明的设备适合于并且被设立用于给车辆电池组充电。该车辆电池组尤其适合并且被设立为电驱动或电可驱动机动车、尤其是电动车辆或混合动力车辆的牵引电池组或者高压电池组。在这种情况下，该车辆电池组例如具有（电池组）控制设备或者电池组管理系统（BMS），该（电池组）控制设备或者电池组管理系统（BMS）在运行时检测参数并且将这些参数转发给控制器。由此，实现了一种特别适合的设备。

在这种情况下，该控制器一般来说——以程序和/或电路技术方式——被设立用于执行上文所描述的按照本发明的方法。因此，该控制器具体被设立为：确定充电时长；确定用于在该充电时长期间给该车辆电池组充电的充电阶段；计算用于给该车辆电池组充电和加热以及冷却的充电曲线和冷却曲线；并且依据这些充电曲线和冷却曲线来控制和/或调节在这些充电阶段期间的充电过程或充电电流的馈入，使得在出发时间点的电池组温度高于电池组最低温度。

该车辆电池组例如具有比较低的充电效率或比较高的内阻，使得该车辆电池组在按照本发明的充电方法的过程中更好地被加热。换言之，关于该方法方面对该车辆电池组的技术要求有利地被降低。因而，也能有利地使用或采用成本比较低廉的车辆电池组来执行该方法。

在一个优选的设计形式中，该控制器至少在核心方面通过具有处理器和数据存储器的微控制器来形成，其中以程序技术方式以运行软件（固件（Firmware））的形式来实现用于执行按照本发明的方法的功能性，使得在该微控制器中实施该运行软件时自动地执行该方法，必要时与设备使用者进行交互。但是，在本发明的范围内，该控制器替选地也可以通过不可编程的电子构件、诸如专用集成电路（ASIC）来形成，在该不可编程的电子构件中，利用电路技术装置来实现用于执行按照本发明的方法的功能性。

在一个特别优选的实施方案中，该控制器被实施为机动车的发动机控制设备（MSG，英文：Vehicle Control Unit（车辆控制单元），VCU）。替选地，该控制器例如构造为尤其是车辆外部的充电系统、诸如充电设备或充电桩的充电管理系统（LMS）的部分。例如同样可设想的是：该控制器集成在该车辆电池组的BMS中。对于执行该方法来说重要的是：充电过程被监控，并且该充电过程能借助于该控制器的主动控制和/或调节来被控制。

通过该方法，适当的是，除了该车辆电池组之外也将所分配的BMS加热。在这种情况下，适宜的是，BMS靠近该车辆电池组地布置或安装，使得BMS借助于该方法通过该车辆电池组间接地被加热。由此，BMS在行驶开始时同样具有适当的并且有利的运行温度。例如，在该车辆电池组与BMS之间的以热传导技术的耦合被设计为使得BMS在出发时间点具有高于-7℃的电池组管理系统温度。

在一个可设想的设计形式中，该车辆电池组的电池组温度尤其是仅仅间接地依据电池组管理系统温度来被检测和监控。换言之，可能的是：检测和分析电池组管理系统温度，作为对电池组温度的量度。由此，不需要单独用于该车辆电池组的温度传感器。

本发明的附加方面或另一方面规定了一种在介质或数据载体上的用于执行或实施上文所描述的方法的软件。由此，实现了一种特别适合于车辆电池组的充电过程的软件。

附图说明

随后，本发明的实施例依据附图进一步予以阐述。其中以示意性并且简化的图示：

图1示出了具有车辆电池组的电驱动或电可驱动机动车；

图2示出了用于给车辆电池组充电的设备的框图；

图3示出了按照本发明的充电方法的流程图；

图4示出了充电过程的图表；

图5示出了在充电过程期间的组合的充电功率-温度-时间图表；

图6示出了在一个替选的实施方案中的充电过程的图表；以及

图7示出了在该替选的充电过程期间的温度-时间图表。

在所有附图中，彼此相对应的部分和参量始终配备有相同的附图标记。

具体实施方式

图1以示意性并且简化的图示示出了电驱动或电可驱动机动车2、尤其是电动车辆或混合动力车辆。机动车2具有以实施为牵引电池组的车辆电池组4为形式的内部电化学蓄能器。在这种情况下，车辆电池组4具有多个彼此接线的电池组模块6，其中在图1中示例性地仅仅示意性示出了四个电池组模块6。为了给车辆电池组4或电池组模块6充电，设置机动车2的充电接口8，借助于该充电接口能将机动车2例如电连接到充电线缆10上。在充电过程中，借助于充电电流12来给车辆电池组4充电。

在图2中，以示意性框图来示出用于执行该充电过程的设备13。在这种情况下，车辆电池组4具有电池组管理系统（BMS）14。此外，机动车2具有发动机控制设备（MSG，英文：Vehicle Control Unit，VCU）作为控制器16。控制器16除了车辆电池组4之外与电机或驱动电机耦合。电池组管理系统14和控制器16以信号技术方式与显示-操作单元18、例如以触摸显示器或MIB显示器为形式的显示-操作单元18耦合。显示-操作单元18又与充电管理系统（LMS）20耦合。在这种情况下，充电管理系统20具有对充电过程进行控制和/或调节的充电设备。

充电管理系统20或充电设备例如在机动车2中集成在充电接口8的区域内。替选地，充电管理系统20例如布置在充电线缆10和/或未进一步示出的、与充电线缆10耦合的充电系统、例如充电站或充电电流桩中。

在运行时，电池组管理系统14检测多个参数，所述多个参数在图2中示意性地作为进入的箭头来示出。电池组管理系统14将所检测到的参数传输给控制器16。

在这种情况下，这些参数例如包括温度信号，诸如机动车2的周围环境温度和/或车辆电池组4的电池组温度T_Bat和/或电池组管理系统14的温度T_BMS。在这种情况下，例如可能的是：电池组温度T_Bat仅仅间接地依据电池组管理系统温度T_BMS来被确定。换言之，可能的是：仅仅测量电池组管理系统温度T_BMS，其中控制器16依据电池组管理系统温度T_BMS来确定电池组温度T_Bat的量度。在这种情况下，电池组管理系统温度T_BMS例如直接由电池组管理系统14来检测。

这些参数还包括：针对车辆电池组4的当前的充电状态SOC的量度；和充电系统或充电管理系统20的活跃信号A，该活跃信号用信号通知充电线缆10和充电接口8导电耦合。此外，例如将能量含量信号E和组件保护信号K输送给BMS 14。能量含量信号E是针对存储在车辆电池组4中或存储在电池组模块6中的电能的量度，其中组件保护信号K例如由组件保护装置、诸如水位传感器来产生。

在行驶结束时、即当机动车2的行驶过程结束并且机动车2被停下或停放时，由发动机控制设备16将准许信号F发送给显示-操作单元18。在这种情况下，控制器16将当前的充电状态SOC和当前的温度信号与相应的额定值或阈值进行比较。如果充电状态SOC低于额定值并且温度信号低于额定温度，例如如果周围环境温度低于-30℃和/或以及活跃信号A活跃，则在有准许信号F之后在显示-操作单元18上显示对智能充电过程的选择。

如果该智能充电过程被车辆使用者选择，则充电管理系统20利用控制信号S来被操控，从而执行随后依据图3进一步阐述的按照本发明的方法。在这种情况下，该方法基本上通过控制器16来被控制和/或调节。附加地或替选地，例如可能的是：如果当前的电池组温度T_Bat和/或电池组管理系统温度T_BMS低于相应预先给定的最低温度，则自动化地或自动地启动或触发该方法。针对电池组温度T_Bat，例如规定约为0℃的电池组最低温度T_min。

在方法开始22中通过控制信号S来启动或触发该方法。在接下来的第一方法步骤24中，一方面例如借助于控制器16或显示-操作单元18的时间戳来检测方法开始22的时间点t₀。还检测所规定的出发时间点t_A。出发时间或出发时间点t_A由车辆使用者例如利用显示-操作单元18来设定。依据所希望的或所设定的出发时间点t_A来确定车辆电池组4的充电过程结束的结束时间点t_E。在这种情况下，结束时间点t_E在时间上更早，即早于出发时间点t_A。尤其是使结束时间点t_E相对于出发时间点t_A偏移等待时间或等待时长Δt（图4、图5）。等待时间Δt例如为1 min。

在第二方法步骤26中，依据方法开始22的时间点t₀以及结束时间点t_E来确定充电时长t_L。在这种情况下，充电时长t_L尤其是借助于对结束时间点t_E与时间点t₀的求差来被确定或计算。

在方法步骤28中，针对通过充电时长t_L来预先给定的充电时间段，确定至少一个充电阶段LP。即充电时长t_L被分成一个或多个充电周期或充电段，在所述一个或多个充电周期或充电段中用充电电流12来给车辆电池组4馈电。这例如也根据车辆电池组4的当前的充电状态SOC来实现。

在方法步骤30中，依据由控制器16所检测到的参数，针对这些充电阶段LP中的每个充电阶段，确定或计算至少一条充电曲线LK和至少一条冷却曲线AK。充电曲线LK实质上是加热曲线，该加热曲线描述了在相应的充电阶段LP期间、即在充电电流12的馈入期间电池组温度T_Bat的温度变化过程。在这种情况下，冷却曲线AK实质上是放热曲线，该放热曲线描述了紧接着充电阶段LP、即在充电间歇或充电中断期间或者在充电过程之后电池组温度T_Bat的温度变化过程。因此，充电曲线LK是针对车辆电池组4或控制器16的温度提高的量度，而冷却曲线实质上是针对车辆电池组4或控制器16在这种加热之后的温度降低或冷却的量度。

在方法步骤32中，在充电时长t_L期间实施该充电阶段LP或每个充电阶段LP。在这种情况下，将控制信号S发送给充电管理系统20，其中充电过程或在充电阶段LP期间的馈电依据所计算出的充电曲线LK和冷却曲线AK来被控制和/或调节。

在这种情况下，该充电曲线LK或每条充电曲线LK在方法步骤30中尤其是被计算为使得车辆电池组4的充电状态SOC在最后一个充电阶段LP期间被充电到最终充电状态或充满电状态。换言之，车辆电池组4在结束时间点t_E优选地具有尽可能高的充电状态SOC、尤其是为100%的充电状态SOC。

在这种情况下，该冷却曲线AK或每条冷却曲线AK在方法步骤30中尤其是被计算为使得电池组温度T_Bat在最后一条冷却曲线AK期间不下降到电池组最低温度T_min之下。最后一条冷却曲线AK紧接着最后一个充电阶段LP。换言之，最后一条冷却曲线AK开始于结束时间点t_E。车辆电池组4借助于在最后一个充电阶段LP期间的馈电被加热到如下温度值，该温度值相对于电池组最低温度T_min而言提高得使得电池组温度T_Bat在等待时间Δt期间按照所计算出的冷却曲线AK没有冷却直到或低于电池组最低温度T_min。因此，车辆电池组4在出发时间点t_A具有大于或等于电池组最低温度T_min的电池组温度TBat。

该方法在出发时间点t_A以方法结束34来结束。

该方法例如实现为控制器14的应用软件，并且在这种情况下寄存在控制器16的介质或数据载体或存储器上。

图4的示意性图表示出了按照上文所描述的方法的示例性充电过程。图4的图表具有两个水平的上下重叠地布置的部分36、38。在这些部分中，分别示出了（部分）图表，在该（部分）图表中水平地、即沿着横坐标轴（X轴）绘制时间t。在部分36中示出的图表是充电状态-时间图表，这意味着：沿着垂直的纵坐标轴（Y轴）绘制车辆电池组4的充电状态SOC，例如以百分比（%）为单位来绘制车辆电池组4的充电状态SOC。在部分38中，示出了电池组管理系统温度-时间图表或者相对应地示出了电池组温度-时间图表，其中沿着垂直的纵坐标轴相对应地例如以摄氏度（℃）为单位示出了电池组管理系统温度T_BMS或电池组温度T_Bat。

在方法开始22、即在时间点t₀，BMS 14例如具有为-20℃的温度值T₀。在这种情况下，车辆电池组4例如基本上被完全放电，使得在时间点t₀存在约为0%的充电状态值SOC₀。

在图4中示出的充电过程中，充电时长t_L被分成三个充电阶段LP₁、LP₂、LP₃，这三个充电阶段分别借助于未进一步标明的充电间歇来彼此分开或中断。因此，车辆电池组4在这三个充电阶段LP₁、LP₂、LP₃逐渐或逐步地从充电状态值SOC₀被充电到最终充电状态或充电状态值SOC₃，该最终充电状态或充电状态值SOC₃基本上对应于充满电状态、即为100%的充电状态值。

在这种情况下，第一充电阶段LP₁在时间点t₀与时间点t₁之间的时间段内进行。在充电阶段LP₁期间，车辆电池组4的充电状态SOC通过充电电流12的馈入基本上持续地被提高直至充电状态值SOC₁、例如50%。由于充电电流12而在电池组模块6中引起欧姆损耗，所述欧姆损耗引起车辆电池组4的加热、即电池组温度T_Bat或电池组管理系统温度T_BMS从温度值T₀提高到相对于该温度值T₀而言被提高的温度值T₁。在这种情况下，在充电阶段LP₁期间的温度变化过程基本上对应于所计算出的第一充电曲线LK₁。

在时间点t₁与t₂之间的时长期间，充电过程中断，换言之存在充电间歇，在该充电间歇期间没有充电电流12被馈入到车辆电池组4中。由此，充电状态SOC恒定地保持在充电状态值SOC₁上。在该充电间歇期间，车辆电池组4或BMS 14冷却，由此电池组温度T_Bat或电池组管理系统温度T_BMS从温度值T₁下降到相对于该温度值T₁而言被降低的温度值T₂。该冷却或放热对应于所计算出的第一冷却曲线AK₁。

在时间点t₂开始第二充电阶段LP₂，利用该第二充电阶段将充电状态SOC从充电状态值SOC₁充电到相对于该充电状态值SOC₁而言被提高的充电状态值SOC2、例如80%。在充电阶段LP₂期间，车辆电池组4或BMS 14被加热，使得温度值T₂根据所计算出的第二充电曲线LK₂直至充电阶段LP₂在时间点t₃结束时连续地提高到温度值T₃。

在时间点t₃与t₄之间的时长期间，充电过程重新被中断，使得充电状态SOC恒定地保持在充电状态值SOC₂上。由此，电池组温度T_Bat或电池组管理系统温度T_BMS根据所计算出的第二冷却曲线AK₂从温度值T₃下降到相对于该温度值T₃而言被降低的温度值T₄。

在时间点t₄开始第三或最后一个充电阶段LP₃，利用该第三或最后一个充电阶段将充电状态SOC从充电状态值SOC₂充电到充满电状态SOC₃。由此，车辆电池组4或BMS 14在时间点t₄与结束时间点t_E之间根据所计算出的充电曲线LK₃被加热到温度值T₅。对车辆电池组4的充电或该充电过程在结束时间点t_E结束。然后，车辆电池组4或BMS 14在等待时间Δt期间重新冷却。在这种情况下，该充电过程或尤其是充电阶段LP₃依据冷却曲线AK₃被控制或调节为使得电池组温度T_Bat或电池组管理系统温度T_BMS在结束时间点t_E具有足够高的温度值T₅，使得该温度根据冷却曲线AK₃直至出发时间点t_A都没有达到或低于电池组最低温度T_min（或相对应的控制器最低温度）。

在图5的图表中，示出了具有仅仅一个充电阶段LP的示例性充电过程。图5的图表是组合的充电功率-温度-时间图表，其中沿着横坐标轴示出了时间t而沿着纵坐标轴一方面示出了充电管理系统20的充电功率PL而另一方面示出了车辆电池组的电池组温度T_Bat。可支配的充电功率PL作为参数例如由充电管理系统20发送给控制器16。

在这种情况下，图5的图表针对三个不同的充电功率PL_a、PL_b、PL_c示出了三个不同的充电阶段LP_a、LP_b、LP_c。相对应地，针对温度变化过程分别示出了充电曲线LK_a、LK_b、LK_c和冷却曲线AK_a、AK_b、AK_c。这些不同的充电阶段LP_a、LP_b、LP_c和曲线LK_a、LK_b、LK_c、AK_a、AK_b、AK_c在方法步骤28和30期间被确定或计算并且例如被寄存在控制器16的存储器中。

在所示出的实施例中，充电阶段LP_a利用最高的充电功率PL_a、例如利用可支配的充电功率PL的100%来被充电，使得车辆电池组4在时间点t₀与t_a之间的相对短的时间段内被充满电。由此，充电阶段LP_a相对应地具有斜率最高的充电曲线LK_a。在充电阶段LP_a结束时，车辆电池组4按照冷却曲线AK_a冷却到电池组最低温度T_min。

在所示出的实施例中，充电阶段LP_b利用中等的充电功率PL_b、例如利用可支配的充电功率PL的80%来被充电，使得车辆电池组4在时间点t₀与t_b之间的相对于充电阶段LP_a更长的时间段内被充满电。由此，充电阶段LP_b相对应地具有斜率中等的充电曲线LK_b。在充电阶段LP_b结束时，车辆电池组4按照冷却曲线AK_b冷却到电池组最低温度T_min。

在所示出的实施例中，充电阶段LP_c利用低充电功率PL_c、例如利用可支配的充电功率PL的50%来被充电，使得车辆电池组4在时间点t₀与t_c之间的相对于充电阶段LP_a和LP_b更长的时间段内被充满电。由此，充电阶段LP_c相对应地具有斜率最低的充电曲线LK_c。在充电阶段LP_c结束时，车辆电池组4按照冷却曲线AK_c冷却到电池组最低温度T_min。

通过寄存不同的充电曲线LK_a、LK_b、LK_c和冷却曲线AK_a、AK_b、AK_c，可能的是：如果车辆电池组4在充电时长t_L期间比所预测或所计算出的情况加热得更快或更慢，则转换到其它充电曲线LK_a、LK_b、LK_c和/或冷却曲线AK_a、AK_b、AK_c。

这意味着：如果车辆电池组4例如按照充电阶段LP_b被充电并且通过充电曲线LK_b所计算出的温度值Tb在时间点t_b不同于、即低于或超过实际的电池组温度T_Bat，则使用与该冷却曲线AK_b不同的冷却曲线AK。如果车辆电池组4例如具有等于T_c或T_a的电池组温度T_Bat，则适当的是替代冷却曲线AK_b而相对应地使用冷却曲线AK_a或AK_c。

随后，依据图6和7来进一步阐述充电过程的替选的实施方式。在该实施例中，车辆电池组4在充电时长t_L期间交替或轮流地被充电和放电。换言之，在充电时长t_L期间轮流地执行放电阶段EP和充电阶段LP。在这种情况下，适宜的是仅仅确定针对等待时间Δt的冷却曲线AK。

在图6的示意性的充电状态-时间图表中，水平地、即沿着横坐标轴（X轴）绘制时间t，而沿着垂直的纵坐标轴（Y轴）绘制车辆电池组4的充电状态SOC，例如以百分比（%）为单位来绘制车辆电池组4的充电状态SOC。图7示出了对应的电池组温度/电池组管理系统温度-时间图表，其中沿着垂直的纵坐标轴相对应地例如以摄氏度（℃）为单位示出了电池组管理系统温度T_BMS或电池组温度T_Bat。

在方法开始22、即在时间点t₀，BMS例如具有为-20℃的温度值T₀。在这种情况下，车辆电池组4至少部分地被充电，使得在时间点t₀存在大于0%的充电状态值SOC₀'。

在图4中示出的充电过程中，充电时长t_L被分成三个充电阶段LP₁'、LP₂'、LP₃'，这三个充电阶段分别在放电阶段EP₁、EP₂、EP₃之后被实施。车辆电池组4在这三个充电阶段LP₁'、LP₂'、LP₃'逐渐或逐步地从充电状态值SOC₀被充电到最终充电状态或充电状态值SOC₆'，该最终充电状态或充电状态值SOC₆'基本上对应于充满电状态、即为100%的充电状态值。

在这种情况下，第一放电阶段EP₁在时间点t₀与时间点t₁'之间的时间段内进行。在充电阶段EP₁期间，车辆电池组4的充电状态SOC通过放电或将所存储的能量馈回到供电网中来基本上持续地被降低直至充电状态值SOC₁'、例如0%。由于因此所引起的放电电流40，在电池组模块6中引起欧姆损耗，所述欧姆损耗引起车辆电池组4的加热、即电池组温度T_Bat或电池组管理系统温度T_BMS的提高。

在时间点t₁'与t₂'之间的时长期间进行第一充电阶段LP₁'，在该第一充电阶段期间将充电电流12馈入到车辆电池组4中。由此，充电状态SOC被充电到相对于初始状态SOC₀'和充电状态值SOC₁'而言被提高的充电状态值SOC₂'。在该充电阶段期间，车辆电池组4或BMS14继续被加热，由此电池组温度T_Bat或电池组管理系统温度T_BMS提高。

在时间点t₂'开始第二放电阶段EP₂，利用该第二放电阶段将充电状态SOC从充电状态值SOC₂'放电到相对于该充电状态值SOC₂'而言被降低的充电状态值SOC₃'。在放电阶段LP₂期间，车辆电池组4或BMS 14继续被加热。

在时间点t₃'与t₄'之间的时长期间进行下一充电阶段LP₂'，使得充电状态SOC被充电到充电状态值SOC₄'。由此，电池组温度T_Bat或电池组管理系统温度T_BMS继续被提高。

在时间点t₄'与t₅'之间的时长期间开始第三或最后一个放电阶段EP₃，利用该第三或最后一个放电阶段来将充电状态SOC放电到充电状态值SOC₅'。紧接着进行第三或最后一个充电阶段LP₃'，借助于该第三或最后一个充电阶段将充电状态SOC充电到充满电状态SOC₆'。对车辆电池组4的充电或该充电过程在结束时间点t_E结束。然后，车辆电池组4或BMS在等待时间Δt期间重新冷却。在这种情况下，该充电过程或尤其是充电阶段LP₃依据冷却曲线AK被控制或调节为使得电池组温度T_Bat或电池组管理系统温度T_BMS在结束时间点t_E具有足够高的温度值T₆'，使得该温度根据冷却曲线AK直至出发时间点t_A都没有达到或低于电池组最低温度T_min（或相对应的电池组系统最低温度）。

如依据图7比较明显可见的那样，电池组温度T_Bat或电池组系统温度T_BMS通过轮流的放电阶段和充电阶段基本上持续地并且连续地被提高。

要求保护的本发明并不限于在上文所描述的实施例。更确切地说，本发明的其它变型方案也可以在所公开的权利要求书的框架内由本领域技术人员从中推导出来，而不脱离要求保护的本发明的主题。此外，尤其是，结合这些不同的实施例所描述的所有单个特征也能在所公开的权利要求书的框架内以其它方式来组合，而不脱离要求保护的本发明的主题。

为了该充电过程的尽可能高的灵活性的目的，例如可能的是：在控制器16的存储器中输入并且寄存与不同的出发时间点t_A或充电时长t_L相关的多个不同的充电功率PL。例如，在这种情况下针对分别100个不同的充电时长t_L寄存100个不同的充电功率PL。在这种情况下，充电功率PL和充电时长t_L尤其寄存在表格或综合特性曲线中。由此可能的是：在方法步骤28和30期间动用所寄存的表格或综合特性曲线，使得能在资源方面特别有效地确定充电阶段LP和/或充电曲线LK以及冷却曲线AK。

例如同样可设想的是：确定预测值P，该预测值尤其是针对电池组温度T_Bat或电池组管理系统温度T_BMS的额定温度值的量度。在这种情况下，额定温度值足够高，使得电池组温度T_Bat或电池组管理系统温度T_BMS在等待时间Δt期间预计不低于最低温度。换言之，依据预测值P尤其是预先给定电池组温度T_Bat或电池组管理系统温度T_BMS的在结束时间点t_E所希望的温度值，并且相对应地确定或计算充电阶段LP以及充电曲线LK和冷却曲线AK。

在这种情况下，预测值P例如借助于天气预报和/或依据导航数据和/或GPS数据（全球定位系统）来被确定并且作为参数被输送给控制器16。

附图标记列表

2 机动车

4 车辆电池组

6 电池组模块

8 充电接口

10 充电线缆

12 充电电流

13 设备

14 电池组管理系统

16 控制器/发动机控制设备

18 显示-操作单元

20 充电管理系统

22 方法开始

24、26、28、30、32 方法步骤

34 方法结束

36、38 部分

40 放电电流

T_Bat 电池组温度，参数

T_BMS 电池组管理系统温度，参数

T_min 电池组最低温度

T₀、T₀'、T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆' 温度值

T_a、T_b、T_c 温度值

SOC 充电状态，参数

SOC₀、SOC₁、SOC₂、SOC₃ 充电状态值

SOC₀'、SOC₁'、SOC₂'、SOC₃' 充电状态值

SOC₄'、SOC₅'、SOC₆' 充电状态值

A 活跃信号，参数

E 能量含量信号，参数

K 组件保护信号，参数

P 预测值，参数

F 准许信号

S 控制信号

t 时间

t₀、t₁、t₂、t₃、t₄、t_a、t_b、t_c 时间点

t₁'、t₂'、t₃'、t₄'、t₅' 时间点

t_A 出发时间点

t_E 结束时间点

Δt 等待时间

t_L 充电时长

LP、LP₁、LP₂、LP₃、LP_a、LP_b、LP_c 充电阶段

LK、LK₁、LK₂、LK₃、LK_a、LK_b、LK_c 充电曲线

AK、AK₁、AK₂、AK₃、AK_a、AK_b、AK_c 冷却曲线

EP、EP₁、EP₂、EP₃ 放电阶段

PL、PL_a、PL_b、PL_c 充电功率，参数。

Claims

1.一种用于给电驱动或电可驱动机动车（2）的车辆电池组（4）充电的方法，其中在方法开始（22、t₀）与出发时间点（t_A）之间用充电电流（12）给所述车辆电池组（4）充电，

- 其中确定在所述出发时间点（t_A）之前的结束时间点（t_E）；

- 其中确定在所述方法开始（22、t₀）与所述结束时间点（t_E）之间的充电时长（t_L）；

- 其中针对所述充电时长（t_L）确定至少一个充电阶段（LP、LP₁、LP₂、LP₃、LP_a、LP_b、LP_c），在所述至少一个充电阶段期间用所述充电电流（12）来给所述车辆电池组（4）馈电；

- 其中依据所检测到的参数（T_Bat、T_BMS、E、A、K、PL、P、SOC）针对每个充电阶段（LP、LP₁、LP₂、LP₃、LP_a、LP_b、LP_c）计算至少一条充电曲线（LK、LK₁、LK₂、LK₃、LK_a、LK_b、LK_c）和至少一条冷却曲线（AK、AK₁、AK₂、AK₃、AK_a、AK_b、AK_c），所述至少一条充电曲线作为针对所述车辆电池组（4）的电池组温度（T_Bat）在所述车辆电池组（4）的能量吸收期间的随时间的温度变化过程的量度，而所述至少一条冷却曲线作为针对所述车辆电池组（4）的电池组温度（T_Bat）在所述能量吸收之后的随时间的温度变化过程的量度；而且

- 其中所述充电电流（12）的馈入在所述至少一个充电阶段（LP、LP₁、LP₂、LP₃、LP_a、LP_b、LP_c）期间依据所述至少一条充电曲线（LK、LK₁、LK₂、LK₃、LK_a、LK_b、LK_c）和所述至少一条冷却曲线（AK、AK₁、AK₂、AK₃、AK_a、AK_b、AK_c）被控制和/或调节为使得：所述车辆电池组（4）被充电到所述结束时间点（t_E）而且所述电池组温度（T_Bat）在所述结束时间点（t_E）与所述出发时间点（t_A）之间的等待时间（Δt）期间不低于预先给定的电池组最低温度（T_min）。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

针对所述充电时长（t_L）确定多个充电阶段（LP、LP₁、LP₂、LP₃、LP_a、LP_b、LP_c），在所述充电时长（t_L）内在所述充电阶段期间分散地用所述充电电流（12）逐渐给所述车辆电池组（4）馈电。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

如果所述电池组温度（T_Bat）达到或低于所述电池组最低温度（T_min），则启动所述方法。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，

其特征在于，

使用为0℃的温度值作为电池组最低温度（T_min）。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，

其特征在于，

在计算所述至少一条充电曲线（LK、LK₁、LK₂、LK₃、LK_a、LK_b、LK_c）和所述至少一条冷却曲线（AK、AK₁、AK₂、AK₃、AK_a、AK_b、AK_c）时，使用基于车辆周围环境的温度对所述电池组温度（T_Bat）的预测值（P）。

6.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

所述预测值（P）依据天气预报来被确定。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，

其特征在于，

计算多条不同的充电曲线（LK、LK₁、LK₂、LK₃、LK_a、LK_b、LK_c）和冷却曲线（AK、AK₁、AK₂、AK₃、AK_a、AK_b、AK_c），其中在所述充电阶段（LP、LP₁、LP₂、LP₃、LP_a、LP_b、LP_c）期间在所述控制和/或调节过程中根据所检测到的电池组温度（T_Bat）来在不同的充电曲线（LK、LK₁、LK₂、LK₃、LK_a、LK_b、LK_c）和/或冷却曲线（AK、AK₁、AK₂、AK₃、AK_a、AK_b、AK_c）之间转换。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，

其特征在于，

使用为一分钟的时长作为等待时长（Δt）。

9.一种用于给电驱动或电可驱动机动车（2）的车辆电池组（4）充电的设备（13），所述设备具有控制器（16），用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

10.一种在数据载体上的软件，所述软件用于实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法。