电动车辆的充电方法

技术领域

本发明涉及一种用于对电动车辆充电的方法，其中由固定的充电设备给连接至该固定的充电设备的电动车辆的动力电池充电。此外，本发明涉及一种电动车辆。

背景技术

本发明意义上的电动车辆是纯电动车辆(EV)或插电式混合动力车辆(PHEV)，并且包括电驱动的动力传动系。该动力传动系包括电机、由电机驱动的变速器和具有变速器所驱动的至少两个车轮的车桥。此外，电动车辆包括也被称为高压(HV)电池的动力电池、用于借助于外部的固定的充电设备给动力电池充电的充电器和包括逆变器的功率电子件，所述功率电子件连接到动力电池和电机上并且将由动力电池提供的直流电功率转换成用于电机的三相交流电功率。

此外，电动车辆包括用于加热或冷却电动车辆的部件的热管理系统。该热管理系统包括流体管线系统、电动泵、多个温度传感器、能够加热由泵驱动的在流体管线中循环的流体(诸如水)的电加热装置、能够冷却流体的电冷却器、以及控制模块，该控制模块电连接至泵、加热装置、冷却器和温度传感器并且被配置为根据来自温度传感器的信号来控制泵、加热装置和冷却器。

在电动车辆行驶期间，动力传动系和热管理系统消耗由动力电池储存的电能，电动车辆的其他电部件在相对小的程度上消耗由动力电池储存的电能，从而逐渐使动力电池放电。因此，动力电池的存储容量以及由热管理系统以及其他电部件所消耗的电能限定了为动力传动系提供的电能并且因此限定了电动车辆的续航里程。

已知的是，通过在电动车辆行驶期间对动力电池充电来增加电动车辆的续航里程。为此，电机在电动车辆的制动操作时以发电机模式地运行。在也被称为再生或回收的该发电机运行模式中，借助于由电机提供的转矩使电动车辆的被驱动的车轮制动并且由电机和功率电子件将电动车辆的动能转换成电能，利用该电能可以给动力电池充电。

然而在制动时可再生的电能并不总是全都能被存储在动力电池中。但不能被存储的再生的电能能够由热管理系统、尤其热管理系统的加热装置直接消耗。由于由热管理系统直接消耗再生电能，热管理系统消耗更少的存储在动力电池中的电能，这进一步增加了电动车辆的续航里程。

因此，DE 10 2013 017 343 A1公开了一种用于给电动车辆充电的方法，其中，如果动力电池提供充电容量，则利用在电动车辆制动时由电动车辆的电机产生的电能给电动车辆的动力电池充电，如果动力电池不提供充电容量，则运行动力电池的加热装置。

DE 10 2015 013 301 B3公开了一种用于对电动车辆充电的方法，其中利用由电动车辆的电机在电动车辆制动时产生的电能对电动车辆的动力电池充电并且提高电动车辆的加热装置的电功率，同时避免超过加热装置的预先确定的最大电功率。

如果电动车辆行驶了与续航里程相应的行驶距离，则必须对电动车辆的动力电池进行外部充电。为了从外部给动力电池充电，电动车辆的充电器被连接到固定的充电设备，该固定的充电设备提供固定的电网的电功率给动力电池充电。

虽然动能再生增加了电动车辆的续航里程，但是在电动车辆行驶期间，动力电池和/或电的动力传动系的不利的操作条件会减少续航里程。该不利的操作条件经常在从外部给动力电池充电之后存在。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出一种用于电动车辆的经改进的充电方法，该充电方法增大了电动车辆的续航里程。此外，本发明的任务是提供一种续航里程增大了的电动车辆。

本发明的主题是一种用于对电动车辆充电的方法，其中，由固定的充电设备给连接至该固定的充电设备的电动车辆的动力电池充电。这种充电方法在电动车辆中是很普遍的，因此本发明具有很多应用可能。

根据本发明，在将电动车辆与固定的充电站分离之前，以充电站提供的电能来运行电动车辆的加热装置。加热装置的运行不会消耗存储在动力电池中的能量。以这种方式，电动车辆的续航里程不会由于加热装置的运行而受到不利影响。

在一种优选的实施方式中，由加热装置加热电动车辆的动力电池和/或动力传动系的部件。动力电池的电功率输出能力取决于动力电池的工作温度并且随着工作温度的升高而增大。动力传动系的效率取决于动力传动系的部件的运行温度，尤其是功率电子件、电机或变速器的运行温度，并且随着运行温度的升高而增加。通过加热动力电池和/或动力传动系的部件，可以增加电动车辆的续航里程。

理想地，电动车辆的电机、功率电子件、变速器和/或变速器油作为动力传动系的部件被加热。电机、功率电子件、变速器和变速器油对动力传动系的效率的影响特别大。

在有利的实施方式中，动力电池和/或动力传动系的部件被加热到就电动车辆的效率而言各自的最佳的预定温度。动力电池的运行温度和/或动力传动系的部件的运行温度与各自的最佳温度的偏差越小，则其效率越高。

在其他实施方式中，电动车辆的控制模块基于电动车辆的预定的出发时间/驶离时间来计算在出发时间时结束的预热时间，并且在所计算出的预热时间期间运行加热装置。通过这种方式，在出发时间时能够预测性加热了动力电池和/或动力传动系的部件，也就是说使其在电动车开始行驶时具有各自的最佳的温度。省去了在电动车辆行驶期间对动力电池和/或动力传动系的部件进行相应加热并且不减小电动车辆的续航里程。

优选地，由车辆的用户借助于人机接口设置预定的出发时间。人机接口(HMI)可以构造为电动车辆的部件或者与电动车辆分开地构造，例如构造为移动终端设备、如智能手机。用户通过人机接口指定期望的出发时间。充电过程不需要持续到预定的出发时间为止，而是可以在出发时间之前完成。在这种情况下，预热时间可以在充电过程结束之后才开始，此时电动车辆还连接到固定的充电设备上。本发明因此也包括如下情况，即电动车辆仅为了预热而连接或保持连接在固定的充电设备上。

可选地，还可以由相应编程的日历、行程规划器或对用户的通常驾驶习惯进行学习的神经元网络来设置预定的出发时间。

理想地，如果车辆的用户选择了预定的充电模式，则在断开电动车辆之前运行加热装置，如果车辆的用户没有选择预定的充电模式，则在断开电动车辆之前不运行加热装置。换言之，在断开电动车辆之前是否运行加热装置是能够选择的。用户可以利用人机接口通过“选择”或“不选择”来决定是否要预先加热动力电池和/或动力传动系的部件。

本发明的主题还在于一种具有动力电池和加热装置的电动车辆，该电动车辆被配置成，当电动车辆连接到固定的充电设备上时，由固定的充电设备对动力电池充电。这样的电动车辆被广泛使用。因此，本发明具有很多应用可能。

根据本发明，电动车辆还被配置成，在将电动车辆从固定的充电站断开之前，利用由充电站提供的电能来运行加热装置。以这种方式，加热装置不使电动车辆的动力电池放电，这同时使电动车辆的续航里程增大。

在优选的实施例中，电动车辆包括控制模块，该控制模块提供预定的充电模式并且被配置成，在预定的充电模式下基于电动车辆的预定的出发时间来计算在出发时间时结束的预热时间，并且在所计算出的预热时间期间控制加热装置的运行。控制模块可以是电动车辆的充电器或电动车辆的高性能计算平台(High-Performance Computing Platform,HCP)的组成部分，或者可以被设计为电动车辆的单独的控制器(Electronic ControlUnit,ECU)。

理想地，电动车辆被配置成，将电动车辆的动力电池和/或动力传动系的部件加热到预定的、就电动车辆的效率而言各自最佳的且由温度传感器检测的温度。控制模块可以分别为动力电池和/或动力传动系的部件规定最佳温度，并且在进行计算时使用动力电池和/或部件的热模型。

控制模块有利地被配置用于实施根据本发明的方法。

根据本发明的方法的一个重要优点在于，在结束从外部对动力电池的充电之后，动力电池和/或动力传动系的运行条件直接在行驶开始时就是有利的，这同时使电动车辆的续航里程增大。所获得的续航里程可以使得无需在行程很长时中断行驶来从外部对动力电池充电，从而提高用户满意度。

附图说明

借助附图中的实施方式示意性地示出并且参考附图进一步描述本发明。附图示出：

图1是根据本发明的一个实施例的电动车辆的热管理系统10的回路图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一个实施例的电动车辆的热管理系统10的回路图。

除了热管理系统10之外，电动车辆还包括动力电池20和充电器(未示出)，并且被配置成，当电动车辆连接到固定的充电设备时，利用充电器从固定的充电设备对动力电池20进行充电。

此外，电动车辆具有前桥动力传动系50和后桥动力传动系60，前桥动力传动系包括第一功率电子件51、第一电机52和第一变速器53，后桥动力传动系包括第二功率电子件61、第二电机62和第二变速器63。

热管理系统10进一步包括加热装置30和由流体管线70、泵71和四通阀72构成的系统。此外，热管理系统10还包括冷却装置40，该冷却装置被构造为低温冷却器51。在热管理系统10的运行期间，流体(例如水)在流体管线70的系统内循环。所示的热管理系统10的具体配置仅是示例性的，并且不以任何方式限制本发明。

动力电池20、前桥动力传动系50的部件51、52、53和后桥动力传动系60的部件61、62、63热连接到热管理系统10，即动力电池20的运行温度以及两个动力传动系50和60的部件51、52、53、61、62、63的运行温度都可以由热管理系统10调节。

热管理系统10还包括控制模块80，其为电动车辆提供预定的充电模式。控制模块80可以是高性能计算平台(High-Performance Computing Platform,HCP)或电动车辆的充电器的组成部分，或者可以被设计为电动车辆的单独的控制器(Electronic ControlUnit,ECU)。当然，控制模块80与热管理系统10的有源部件21、30、40、54、64、71、72操作连接。为了更加简明，仅概括性地示出了与有源部件21、30、40、54、64、71、72的操作连接。

控制模块80被配置成，在预定的充电模式下基于电动车辆的预定的出发时间来计算在出发时间时结束的预热时间，并且在所计算出的预热时间期间控制加热装置30的运行。为此，控制模块80为动力电池20和/或用于动力传动系50、60的部件51、52、53、61、62、63分别规定最佳温度。基于所规定的最佳温度，根据由温度传感器21、54、64所检测到的动力电池20和/或动力传动系50、60的部件51、52、53、61、62、63的温度以及根据动力电池20和/或动力传动系50、60的部件51、52、53、61、62、63的热模型来计算预热时间。

因此，电动车辆被配置成，利用由充电站提供的电能来运行加热装置30并且在使电动车辆与该固定的充电站断开之前将电动车辆的动力电池20和/或动力传动系50、60的部件51、52、53、61、62、63加热到预定的、就电动车辆的效率而言各自最佳的且由温度传感器21、54、64检测的温度。

热管理系统10还包括人机接口(Human Machine Interface,HMI)90，其可以被构造为电动车辆的部件或与电动车辆分开的部件(例如被构造为移动终端设备，如智能电话)并且被配置成，使得用户能够设置预定的出发时间和/或选择预定的充电模式。

为了充电，将电动车辆连接到固定的充电设备上。用户经由人机界面90设置预定的出发时间，并且选择预定的充电模式。控制模块80基于所设置的预定的出发时间计算出在出发时间时结束的预热时间。然后，由固定的充电设备对电动车辆的动力电池20充电。

如果使用者选择了预定的充电模式，则在所计算出的预热时间期间并在断开电动车辆之前运行加热装置30。另一方面，如果用户没有选择预定的充电模式时，则在断开电动车辆之前，不运行加热装置30。

利用由充电站提供的电能来运行加热装置30。由加热装置30加热动力电池20和/或动力传动系50、60的一个或多个部件51、52、53、61、62、63。尤其是加热作为动力传动系50、60的部件51、52、53、61、62、63的电机52、62和/或变速器53、63。在此，将动力电池20和/或动力传动系50、60的部件51、52、53、61、62、63加热到就电动车辆的效率而言各自最佳的预定温度上。

因此，在预定的出发时间，动力电池20以及动力传动系50、60的部件51、52、53、61、62、63的运行温度是有利的。因此，在不使动力电池20放电的情况下避免或至少缩短了在行驶开始之后直接以不利的运行温度行驶，由此增大了电动车辆的续航里程。

附图标记列表：

10 热管理系统

20 动力电池

21 温度传感器

30 加热装置

40 冷却装置

50 前桥动力传动系

51 功率电子件，部件

52 电机，部件

53 变速器，部件

54 温度传感器

60 后桥动力传动系

61 功率电子件，部件

62 电机，部件

63 变速器，部件

64 温度传感器

70 流体管线系统

71 泵

72 四通阀

80 控制模块

90 人机界面