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DE102023200642A1 - Method and device for preconditioning an energy storage device - Google Patents

Method and device for preconditioning an energy storage device Download PDF

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Publication number
DE102023200642A1
DE102023200642A1 DE102023200642.1A DE102023200642A DE102023200642A1 DE 102023200642 A1 DE102023200642 A1 DE 102023200642A1 DE 102023200642 A DE102023200642 A DE 102023200642A DE 102023200642 A1 DE102023200642 A1 DE 102023200642A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
energy storage
storage device
preconditioning
actuator
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023200642.1A
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German (de)
Inventor
Andre Schneider
Dominik Kronenbitter
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to PCT/EP2024/050789 priority patent/WO2024156535A1/en
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Abstract

Bei einem Verfahren zum Vorkonditionieren eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs für einen Ladevorgang des Energiespeichers, wobei das Kraftfahrzeug eine Vielzahl von Aktoren zum Einwirken auf die Temperatur des Energiespeichers aufweist, werden eine voraussichtliche Temperatur des Energiespeichers und ein voraussichtlicher Ladezustand des Energiespeichers zu einem Startzeitpunkt des Ladevorgangs berechnet. Eine Verlustleistung des Energiespeichers wird berechnet. Eine mögliche Kühl- und/oder Heizleistung mindestens eines Aktors wird berechnet. Eine zu erzielende Zieltemperatur des Energiespeichers zu dem Startzeitpunkt des Ladevorgangs wird berechnet, mittels modellbasierter Simulation für mindestens eine mögliche Zieltemperatur des Energiespeichers unter Berücksichtigung eines Energieverbrauchs für das Vorkonditionieren mit dem mindestens einen Aktor unter Berücksichtigung der möglichen Kühl- und/oder Heizleistung des mindestens einen Aktors. Der mindestens eine Aktor wird zum Vorkonditionieren des Energiespeichers angesteuert, in Abhängigkeit von der ermittelten Zieltemperatur.In a method for preconditioning an energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle for a charging process of the energy storage device, wherein the motor vehicle has a plurality of actuators for influencing the temperature of the energy storage device, an expected temperature of the energy storage device and an expected state of charge of the energy storage device at a start time of the charging process are calculated. A power loss of the energy storage device is calculated. A possible cooling and/or heating output of at least one actuator is calculated. A target temperature of the energy storage device to be achieved at the start time of the charging process is calculated by means of model-based simulation for at least one possible target temperature of the energy storage device, taking into account an energy consumption for the preconditioning with the at least one actuator, taking into account the possible cooling and/or heating output of the at least one actuator. The at least one actuator is controlled to precondition the energy storage device, depending on the determined target temperature.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorkonditionieren eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs für einen Ladevorgang des Energiespeichers.The present invention relates to a method and a device for preconditioning an energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle for a charging process of the energy storage device.

Stand der TechnikState of the art

Beim Laden von Batterien elektrischer Fahrzeuge mit hohen Leistungen hängt die Ladedauer maßgeblich von der Temperatur der Batterie ab. Wenn die Batterie zu kalt oder zu warm ist, verlängert sich der Ladevorgang. Daher kann es vorteilhaft sein, die Batterie vor dem Laden in einen geeigneten Temperaturbereich zu bringen, d.h. es wird eine Vorkonditionierung durchgeführt.When charging batteries of high-performance electric vehicles, the charging time depends largely on the temperature of the battery. If the battery is too cold or too warm, the charging process takes longer. It can therefore be advantageous to bring the battery to a suitable temperature range before charging, i.e. to carry out preconditioning.

Das Kühlen einer Batterie eines Kraftfahrzeugs ist etwa aus der EP 2 565 560 B1 bekannt.Cooling a motor vehicle battery is a matter of EP 2 565 560 B1 known.

Aufgrund der hohen Masse von Lithium-lonen-Akkus benötigt es eine signifikante Zeitspanne, um die Batterietemperatur zu ändern, weswegen der Vorgang des Vorkonditionierens vorausschauend geplant werden muss.Due to the high mass of lithium-ion batteries, it takes a significant amount of time to change the battery temperature, which is why the preconditioning process must be planned in advance.

Damit die Hochvoltbatterie vor einem bevorstehenden Schnellladevorgang in einen günstigeren Temperaturbereich gebracht wird, können einfache regelbasierte Algorithmen verwendet werden. Das Heizen oder Kühlen kann etwa zu einem fest definierten Zeitpunkt vor dem Start des Ladens begonnen werden. Weiter kann die Batterie zu einer fest definierten Zieltemperatur hin geheizt oder gekühlt werden. Die Batterie kann weiter mit einer vordefinierten, maximalen Heiz- oder Kühlleistung vorkonditioniert werden.Simple rule-based algorithms can be used to bring the high-voltage battery into a more favorable temperature range before an upcoming quick-charge process. Heating or cooling can begin at a fixed time before charging begins. The battery can also be heated or cooled to a fixed target temperature. The battery can also be preconditioned with a predefined, maximum heating or cooling output.

Bei derartigen Maßnahmen kann es auftreten, dass die Batterie entweder zu früh oder zu spät die Zieltemperatur erreicht. Weiter kann der Fall eintreten, dass die vordefinierte Zieltemperatur für den darauffolgenden Ladevorgang nicht optimal gewählt ist, d.h. zu hoch oder zu niedrig ist.With such measures, it can happen that the battery reaches the target temperature either too early or too late. It can also happen that the predefined target temperature for the subsequent charging process is not optimally selected, i.e. it is too high or too low.

Weiter kann es sein, dass die Methode des Vorkonditionierens, also die Auswahl der Aktoren, nicht die effizienteste Kühl- oder Heizungsart darstellt. Dies ist beispielsweise relevant bei Thermalsystem-Topologien, die verschiedene Möglichkeiten zum Heizen oder Kühlen bieten, wie z.B. Kühlen der Batterie mittels eines Kühlmittelradiators oder eines Kältemittelwärmetauschers.Furthermore, the method of preconditioning, i.e. the selection of actuators, may not represent the most efficient type of cooling or heating. This is relevant, for example, in thermal system topologies that offer different options for heating or cooling, such as cooling the battery using a coolant radiator or a refrigerant heat exchanger.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorkonditionieren eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs für einen Ladevorgang des Energiespeichers mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereit.The invention provides a method and a device for preconditioning an energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle for a charging process of the energy storage device with the features of the independent patent claims.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.Preferred embodiments are the subject of the respective subclaims.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vorkonditionieren eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs für einen Ladevorgang des Energiespeichers, wobei das Kraftfahrzeug eine Vielzahl von Aktoren zum Einwirken auf die Temperatur des Energiespeichers aufweist. Eine voraussichtliche Temperatur des Energiespeichers und ein voraussichtlicher Ladezustand des Energiespeichers zu einem Startzeitpunkt des Ladevorgangs werden berechnet. Eine Verlustleistung des Energiespeichers wird berechnet. Eine mögliche Kühl- und/oder Heizleistung mindestens eines Aktors wird berechnet. Eine zu erzielende Zieltemperatur des Energiespeichers zu dem Startzeitpunkt des Ladevorgangs wird berechnet, mittels modellbasierter Simulation für mindestens eine mögliche Zieltemperatur des Energiespeichers unter Berücksichtigung eines Energieverbrauchs für das Vorkonditionieren mit dem mindestens einen Aktor unter Berücksichtigung der möglichen Kühl- und/oder Heizleistung des mindestens einen Aktors. Der mindestens eine Aktor wird zum Vorkonditionieren des Energiespeichers angesteuert, in Abhängigkeit von der ermittelten Zieltemperatur.According to a first aspect, the invention relates to a method for preconditioning an energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle for a charging process of the energy storage device, wherein the motor vehicle has a plurality of actuators for influencing the temperature of the energy storage device. An expected temperature of the energy storage device and an expected state of charge of the energy storage device at a start time of the charging process are calculated. A power loss of the energy storage device is calculated. A possible cooling and/or heating output of at least one actuator is calculated. A target temperature of the energy storage device to be achieved at the start time of the charging process is calculated by means of model-based simulation for at least one possible target temperature of the energy storage device, taking into account an energy consumption for the preconditioning with the at least one actuator, taking into account the possible cooling and/or heating output of the at least one actuator. The at least one actuator is controlled to precondition the energy storage device, depending on the determined target temperature.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Vorkonditionieren eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs für einen Ladevorgang des Energiespeichers, wobei das Kraftfahrzeug eine Vielzahl von Aktoren zum Einwirken auf die Temperatur des Energiespeichers aufweist. Die Vorrichtung umfasst eine Recheneinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine voraussichtliche Temperatur des Energiespeichers und einen voraussichtlichen Ladezustand des Energiespeichers zu einem Startzeitpunkt des Ladevorgangs zu berechnen und eine Verlustleistung des Energiespeichers zu berechnen. Die Recheneinrichtung ist weiter dazu ausgebildet, eine mögliche Kühl- und/oder Heizleistung des mindestens einen Aktors zu berechnen und eine zu erzielende Zieltemperatur des Energiespeichers zu dem Startzeitpunkt des Ladevorgangs zu berechnen, mittels modellbasierter Simulation für mindestens eine mögliche Zieltemperatur des Energiespeichers unter Berücksichtigung eines Energieverbrauchs für das Vorkonditionieren mit dem mindestens einen Aktor unter Berücksichtigung der möglichen Kühl- und/oder Heizleistung des mindestens einen Aktors. Weiter umfasst die Vorrichtung eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Aktor zum Vorkonditionieren des Energiespeichers anzusteuern, in Abhängigkeit von der ermittelten Zieltemperatur.According to a second aspect, the invention relates to a device for preconditioning an energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle for a charging process of the energy storage device, wherein the motor vehicle has a plurality of actuators for influencing the temperature of the energy storage device. The device comprises a computing device which is designed to calculate an expected temperature of the energy storage device and an expected state of charge of the Energy storage device at a start time of the charging process and to calculate a power loss of the energy storage device. The computing device is further designed to calculate a possible cooling and/or heating output of the at least one actuator and to calculate a target temperature of the energy storage device to be achieved at the start time of the charging process, by means of model-based simulation for at least one possible target temperature of the energy storage device, taking into account an energy consumption for the preconditioning with the at least one actuator, taking into account the possible cooling and/or heating output of the at least one actuator. The device also comprises a control device which is designed to control the at least one actuator for preconditioning the energy storage device, depending on the determined target temperature.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der optimale Startzeitpunkt für einen Vorkonditioniervorgang des Energiespeichers ermittelt werden, der mit der effizientesten Heiz- oder Kühlmöglichkeit die bestmögliche Zieltemperatur erreicht, die für einen schnellen Ladevorgang notwendig ist.In the method according to the invention, the optimal starting time for a preconditioning process of the energy storage device can be determined, which reaches the best possible target temperature necessary for a fast charging process with the most efficient heating or cooling option.

Durch die optimale Auswahl des Startzeitpunkts für das Vorkonditionieren und der Zieltemperatur wird der Energieaufwand für das Vorkonditionieren minimiert und dadurch die Reichweite des Fahrzeugs erhöht.By optimally selecting the start time for preconditioning and the target temperature, the energy required for preconditioning is minimized, thereby increasing the vehicle's range.

Durch die situationsabhängige Auswahl eines passenden Aktuators für den Vorkonditioniervorgang wird ebenfalls der Energieaufwand reduziert und die Reichweite verbessert.By selecting a suitable actuator for the preconditioning process depending on the situation, energy consumption is also reduced and the range is improved.

Durch die optimale Auswahl der Zieltemperatur wird der anschließende Ladevorgang soweit wie möglich verkürzt.By selecting the optimal target temperature, the subsequent charging process is shortened as much as possible.

Durch den Einsatz spezieller Algorithmen und modellbasierter Methoden können die genannten Verbesserungen erzielt werden, ohne dass dafür weitere Sensoren, Aktoren oder sonstige zusätzliche Hardware benötigt wird.By using special algorithms and model-based methods, the improvements mentioned can be achieved without the need for additional sensors, actuators or other additional hardware.

Das Verfahren kann leicht mit einer bereits vorhandenen Software für ein thermisches Management kombiniert werden.The method can easily be combined with existing thermal management software.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers wird bei dem modellbasierten Simulieren ein zeitlicher Verlauf eines Ladezustands des Energiespeichers während des Ladens ermittelt.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the model-based simulation determines a temporal progression of a state of charge of the energy storage device during charging.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers wird bei dem modellbasierten Simulieren ein zeitlicher Verlauf einer Temperatur des Energiespeichers während des Ladens ermittelt.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the model-based simulation determines a temporal progression of a temperature of the energy storage device during charging.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers wird bei dem modellbasierten Simulieren ein zeitlicher Verlauf einer möglichen Ladeleistung während des Ladevorgangs ermittelt.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the model-based simulation determines a temporal progression of a possible charging power during the charging process.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers wird bei dem modellbasierten Simulieren eine zu erwartende Ladedauer des Ladevorgangs ermittelt.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the model-based simulation is used to determine an expected charging time for the charging process.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers wird bei dem modellbasierten Simulieren eine für das Vorkonditionieren erforderliche Kühl- oder Heizleistung ermittelt.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the model-based simulation determines a cooling or heating output required for preconditioning.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers wird das modellbasierte Simulieren in Abhängigkeit von einem aktuellen Ladezustands des Energiespeichers und einer aktuellen Temperatur des Energiespeichers durchgeführt. Dadurch kann der aktuelle Zustand des Energiespeichers berücksichtigt werden.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the model-based simulation is carried out depending on a current charge state of the energy storage device and a current temperature of the energy storage device. This allows the current state of the energy storage device to be taken into account.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers erfolgt das modellbasierte Simulieren in Abhängigkeit von Kartendaten und Routeninformationen. Beispielsweise kann anhand des vorausliegenden Streckenprofils, d.h. insbesondere zulässige Geschwindigkeiten und Steigungen der Strecke, eine Radleistung abgeschätzt werden. Daraus kann dann eine Leistung am elektrischen Antrieb und in dem Energiespeicher ermittelt werden. Daraus dann die Verlustleistung, d.h. Abwärme der jeweiligen Komponenten ermittelt werden. Dies verbessert die Genauigkeit der Berechnungen.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the model-based simulation is carried out depending on map data and route information. For example, a wheel power can be estimated based on the route profile ahead, ie in particular permissible speeds and gradients of the route. From this, a power output on the electric drive and in the energy storage device. From this, the power loss, ie waste heat of the respective components, can then be determined. This improves the accuracy of the calculations.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers erfolgt das Auswählen des mindestens einen der Aktoren für das Vorkonditionieren des Energiespeichers unter Berücksichtigung einer zum Betreiben der Aktoren erforderlichen Energie. Es kann somit die für das Vorkonditionieren benötigte Energie berücksichtigt werden. Weiter kann eine potentielle Verkürzung des Ladevorgangs mit dem nötigen Energiebedarf für das Vorkonditionieren gewichtet werden.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the selection of at least one of the actuators for preconditioning the energy storage device takes place taking into account the energy required to operate the actuators. The energy required for preconditioning can thus be taken into account. Furthermore, a potential shortening of the charging process can be weighted with the necessary energy requirement for preconditioning.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers erfolgt das Auswählen des mindestens einen der Aktoren für das Vorkonditionieren des Energiespeichers unter Berücksichtigung der zu erwartenden Ladezeit. So kann die Ladezeit minimiert werden oder als eines von mehreren Optimierungszielen vorgegeben werden. Die Ladezeit kann beispielsweise in eine Kostenfunktion eingehen, welche minimiert wird.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, at least one of the actuators for preconditioning the energy storage device is selected taking into account the expected charging time. In this way, the charging time can be minimized or specified as one of several optimization goals. The charging time can, for example, be included in a cost function that is minimized.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers umfasst der mindestens eine Aktor eine Kühlmittelheizeinrichtung, etwa einen PTC-Kühlmittelheizer (englisch: positive temperature coefficient, PTC). Die elektrische und thermische Leistung des verbauten PTC- Kühlmittelheizer sind bekannt und als Parameter hinterlegt.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the at least one actuator comprises a coolant heating device, such as a PTC coolant heater (positive temperature coefficient, PTC). The electrical and thermal output of the installed PTC coolant heater are known and stored as parameters.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers umfasst der mindestens eine Aktor eine Abwärmeheizeinrichtung. Hierfür kann die Verlustleistung des Antriebsstrangs langfristig gefiltert und als Prädiktionswert verwendet werden. Hierfür wird keine elektrische Energie benötigt. Routendaten werden optional verwendet, um die Genauigkeit der Abwärmeschätzung zu verbessern.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the at least one actuator comprises a waste heat heating device. For this purpose, the power loss of the drive train can be filtered over the long term and used as a prediction value. No electrical energy is required for this. Route data is optionally used to improve the accuracy of the waste heat estimation.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers umfasst der mindestens eine Aktor eine Radiatorkühleinrichtung. Der Radiator kann optional gemeinsam für den elektrischen Antriebsstrang und den Energiespeicher verwendet werden. Das Kühlmitteltemperaturniveau bei kombinierten Kühlkreisläufen von Antriebsstrang und Energiespeicher kann modelliert und für die Berechnung der maximal durch einen Radiator aus dem Energiespeicher abführbaren Wärmemenge verwendet werden. Die hierfür benötigte elektrische Leistung ergibt sich aus der nötigen Verwendung eines Kühlerlüfters.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the at least one actuator comprises a radiator cooling device. The radiator can optionally be used jointly for the electric drive train and the energy storage device. The coolant temperature level in combined cooling circuits of the drive train and energy storage device can be modeled and used to calculate the maximum amount of heat that can be dissipated from the energy storage device by a radiator. The electrical power required for this results from the necessary use of a cooling fan.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers umfasst der mindestens eine Aktor einer Kältemittelkreis-Kühleinrichtung (Chiller). Es kann abgeschätzt werden, wieviel Kühlleistung der Kältemittelkreis für die Batterie bei der aktuellen Umgebungstemperatur zur Verfügung stellen kann. Dabei wird der Kühlleistungsbedarf der Fahrgastzelle berücksichtigt. Die benötigte elektrische Leistung des Kältemittelkompressors lässt sich anhand der gesamten thermischen Leistung und der Umgebungstemperatur approximieren.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the at least one actuator comprises a refrigerant circuit cooling device (chiller). It can be estimated how much cooling power the refrigerant circuit can provide for the battery at the current ambient temperature. The cooling power requirement of the passenger compartment is taken into account. The required electrical power of the refrigerant compressor can be approximated based on the total thermal power and the ambient temperature.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum Vorkonditionieren des Energiespeichers wird der mindestens eine Aktor derart angesteuert, dass die Temperatur des Energiespeichers linear von einer Temperatur zu Beginn des Vorkonditionierens zu der Zieltemperatur geführt wird. Gemäß andere Ausführungsformen kann der Verlauf auch nichtlinear sein.According to a further development of the method for preconditioning the energy storage device, the at least one actuator is controlled in such a way that the temperature of the energy storage device is guided linearly from a temperature at the start of the preconditioning to the target temperature. According to other embodiments, the course can also be non-linear.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which various embodiments are described in detail with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Es zeigen:

  • 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Vorkonditionieren eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs für einen Ladevorgang des Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Vorkonditionieren eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs für einen Ladevorgang des Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 verschiedene simulierte zeitliche Verläufe des Ladezustandes des Energiespeichers während des Ladens;
  • 4 verschiedene simulierte zeitliche Verläufe der Temperatur des Energiespeichers während des Ladens;
  • 5 verschiedene simulierte zeitliche Verläufe der Ladeleistung während des Ladens;
  • 6 verschiedene simulierte zeitliche Verläufe der zum Vorkonditionieren benötigten Kühlleistung während des Ladens;
  • 7 eine schematische Abhängigkeit der Ladezeit von der Starttem peratu r;
  • 8 verschiedene zeitliche Verläufe des Ladezustands des Energiespeichers während des Vorkonditionierens;
  • 9 verschiedene simulierte zeitliche Verläufe des Ladezustandes des Energiespeichers während eines Zeitraums zu Beginn des Ladens; und
  • 10 einen zeitlicher Verlauf einer Temperatur des Energiespeichers während der Fahrt und des Vorkonditionierens am Ende der Fahrt.
Show it:
  • 1 a schematic block diagram of a device for preconditioning an energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle for a charging process of the energy storage device according to an embodiment of the invention;
  • 2 a flow chart of a method for preconditioning an energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle for a charging process of the energy storage device according to an embodiment of the invention;
  • 3 various simulated temporal courses of the charge state of the energy storage device during charging;
  • 4 various simulated temporal profiles of the temperature of the energy storage device during charging;
  • 5 various simulated time courses of the charging power during charging;
  • 6 various simulated time courses of the cooling capacity required for preconditioning during charging;
  • 7 a schematic dependence of the charging time on the starting temperature;
  • 8th different temporal courses of the state of charge of the energy storage during preconditioning;
  • 9 various simulated time courses of the state of charge of the energy storage device during a period at the beginning of charging; and
  • 10 a temporal progression of the temperature of the energy storage during the journey and the preconditioning at the end of the journey.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll im Allgemeinen keine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.In all figures, identical or functionally identical elements and devices are provided with the same reference symbols. The numbering of process steps serves the purpose of clarity and is generally not intended to imply a specific chronological order. In particular, several process steps can also be carried out simultaneously.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung 1 zum Vorkonditionieren eines Energiespeichers für einen Ladevorgang. Der Energiespeicher ist dabei Teil eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs. Der Energiespeichers beispielsweise eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie. 1 shows a schematic block diagram of a device 1 for preconditioning an energy storage device for a charging process. The energy storage device is part of an at least partially electrically operated motor vehicle. The energy storage device is, for example, a battery, in particular a lithium-ion battery.

Das Kraftfahrzeug weist mehrere Aktoren 4 auf, welche die Temperatur des Energiespeichers erhöhen und/oder verringern können, d.h. zum Heizen und/oder Kühlen des Energiespeichers ausgebildet sind. Die Aktoren können etwa eine Kühlmittelheizeinrichtung, eine Abwärmeheizeinrichtung, eine Radiatorkühleinrichtung und/oder eine Kältemittelkreis-Kühleinrichtung umfassen.The motor vehicle has a plurality of actuators 4 which can increase and/or decrease the temperature of the energy storage device, i.e. are designed to heat and/or cool the energy storage device. The actuators can comprise, for example, a coolant heating device, a waste heat heating device, a radiator cooling device and/or a coolant circuit cooling device.

Eine Recheneinrichtung 2 umfasst beispielsweise einen Mikroprozessor, einen integrierten Schaltkreis oder dergleichen und ist dazu ausgebildet für jeden Aktor 4 für mindestens eine mögliche Zieltemperatur eine modellbasierte Simulation durchzuführen. Jede Kombination aus Aktor und möglicher Zieltemperatur entspricht einer Vorkonditionier-Option.A computing device 2 comprises, for example, a microprocessor, an integrated circuit or the like and is designed to carry out a model-based simulation for each actuator 4 for at least one possible target temperature. Each combination of actuator and possible target temperature corresponds to a preconditioning option.

Die mögliche Zieltemperatur entspricht dabei einer möglichen Temperatur des Energiespeichers zu Beginn des Ladevorgangs. Das Modell umfasst insbesondere die Einwirkung des Aktors auf die Temperatur des Energiespeichers. Das Modell kann einen zeitlichen Verlauf des Ladens und optional der Vorkonditionierung umfassen.The possible target temperature corresponds to a possible temperature of the energy storage device at the start of the charging process. The model includes in particular the effect of the actuator on the temperature of the energy storage device. The model can include a temporal progression of the charging and optionally the preconditioning.

Beim Simulieren können mögliche Kühl- und Heizleistungen der verschiedenen Aktoren berücksichtigt werden, etwa PTC-Heizer, Abwärme durch den elektrischen Antrieb, Kühlen durch einen gemeinsamen Kühler, Kühlen mittels eines Kältemittelkreises (Chiller) oder dergleichen. Dabei können die jeweiligen Verlustleistungen berücksichtigt werden. Weiter kann der jeweilige Verbrauch der elektrischen Energie berücksichtigt werden. Die thermischen Eigenschaften des Energiespeichers können berücksichtigt werden, etwa eine thermische Masse, ein thermischer Widerstand zum Kühlmedium, und/oder ein thermischer Widerstand zur Umgebung.When simulating, possible cooling and heating performance of the various actuators can be taken into account, such as PTC heaters, waste heat from the electric drive, cooling through a common cooler, cooling using a coolant circuit (chiller) or the like. The respective power losses can be taken into account. The respective consumption of electrical energy can also be taken into account. The thermal properties of the energy storage device can be taken into account, such as thermal mass, thermal resistance to the cooling medium, and/or thermal resistance to the environment.

Weiter können prädiktive Routendaten, d.h. insbesondere Karteninformationen, berücksichtigt werden. Aus den Routendaten können Verlustleistungen berechnet werden.Furthermore, predictive route data, i.e. in particular map information, can be taken into account. Power losses can be calculated from the route data.

Der geschätzte Ladezustand des Energiespeichers beim Erreichen des Ladepunktes und der gewünschte Ladezustand des Energiespeichers am Ende des Ladevorgangs können berücksichtigt werden. Weiter kann die verfügbare Leistung der Ladesäule berücksichtigt werden. Zudem kann die Ladecharakteristik des Energiespeichers in Abhängigkeit seiner Temperatur und des Ladezustands berücksichtigt werden.The estimated charge level of the energy storage device when the charging point is reached and the desired charge level of the energy storage device at the end of the charging process can be taken into account. The available power of the charging station can also be taken into account. In addition, the charging characteristics of the energy storage device can be taken into account depending on its temperature and charge level.

Die Recheneinrichtung 2 bestimmt eine Zieltemperatur des Energiespeichers zu Beginn des Ladevorgangs und einen Startzeitpunkt für das Vorkonditionieren des Energiespeichers, wobei die Recheneinrichtung 2 das Ergebnis des modellbasierten Simulierens berücksichtigt.The computing device 2 determines a target temperature of the energy storage device at the beginning of the charging process and a starting time for the preconditioning of the energy storage device, wherein the computing device 2 takes into account the result of the model-based simulation.

Die Recheneinrichtung 2 ist weiter dazu ausgebildet, mindestens einen der Aktoren 4 für das Vorkonditionieren des Energiespeichers in Abhängigkeit von dem Ergebnis des modellbasierten Simulierens auszuwählen.The computing device 2 is further designed to select at least one of the actuators 4 for preconditioning the energy storage device depending on the result of the model-based simulation.

Weiter umfasst die Vorrichtung eine Steuereinrichtung 3, welche den mindestens einen ausgewählten Aktor 4 zum Vorkonditionieren des Energiespeichers ansteuert, in Abhängigkeit von der ermittelten Zieltemperatur und des ermittelten Startzeitpunkts für das Vorkonditionieren.Furthermore, the device comprises a control device 3, which controls the at least one selected actuator 4 for preconditioning the energy storage device, depending on the determined target temperature and the determined start time for the preconditioning.

Wenn die möglichen thermischen Leistungen (Heiz- oder Kühlleistungen) für die verschiedenen Vorkonditionier-Optionen bekannt sind, kann die benötigte Vorkonditionierdauer wie folgt abgeschätzt werden: Ben o ¨ tigte Zeit = ( aktuelle  Temperatur Zieltemperatur ) * W a ¨ rmekapazit a ¨ t des Energiespeichers / ( thermische Leistung der Vorkonditioner Option + Verlustleinstung des Energiespeichers + Abw a ¨ rme des Energiespeichers in die Umgebung )

Figure DE102023200642A1_0001
If the possible thermal outputs (heating or cooling outputs) for the different preconditioning options are known, the required preconditioning time can be estimated as follows: Ben O ¨ ted time = ( current temperature Target temperature ) * W a ¨ rmecapacit a ¨ t of Energy storage / ( thermal performance of the preconditioners option + Loss of energy storage + Abw a ¨ rme of the energy storage in the Vicinity )
Figure DE102023200642A1_0001

Die benötigte Zeitdauer für den Vorkonditioniervorgang wird verwendet, um den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem das Vorkonditionieren gestartet werden soll: Startzeitpunkt = Zeit bis zum Schnellladen ben o ¨ tigte Zeit

Figure DE102023200642A1_0002
The time required for the preconditioning process is used to determine the time at which preconditioning should be started: Start time = Time to fast charge ben O ¨ ted time
Figure DE102023200642A1_0002

Sobald der Startzeitpunkt erreicht ist, wird ein Trigger-Flag gesetzt, damit die eigentliche Aktuator-Ansteuerung mit dem Heizen oder Kühlen beginnen kann.As soon as the start time is reached, a trigger flag is set so that the actual actuator control can begin heating or cooling.

2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Vorkonditionieren eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs für einen Ladevorgang des Energiespeichers. 2 shows a flow chart of a method for preconditioning an energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle for a charging process of the energy storage device.

In einem Schritt S1 werden externe Eingaben empfangen, etwa eine Zeit bis zur Ladestation, ein gewünschtes Ladeende, ein gewünschter Ladezustand des Energiespeichers, ein momentaner Ladezustand des Energiespeichers, eine Leistung der Ladestation und/oder eine aktuelle Temperatur des Energiespeichers.In a step S1, external inputs are received, such as a time to the charging station, a desired end of charging, a desired state of charge of the energy storage device, a current state of charge of the energy storage device, a power of the charging station and/or a current temperature of the energy storage device.

In einem optionalen Schritt S2 werden Routeninformationen verarbeitet, d.h. etwa Geschwindigkeiten entlang der Route und Steigungen entlang der Route, woraus in einem Schritt S3 eine Radleistung und daraus Leistungsverluste und die Temperatur und der Ladezustand des Energiespeichers prädiziert werden.In an optional step S2, route information is processed, i.e. speeds along the route and gradients along the route, from which a wheel power and, from this, power losses and the temperature and state of charge of the energy storage device are predicted in a step S3.

In einem Schritt S4 erfolgt eine Vorhersage der Batterietemperatur und des Ladezustands zu Beginn des Ladevorgangs.In a step S4, the battery temperature and the state of charge at the beginning of the charging process are predicted.

In einem Schritt S5 wird die gewünschte Zieltemperatur des Energiespeichers anhand einer modellbasierten Simulation ermittelt.In step S5, the desired target temperature of the energy storage device is determined using a model-based simulation.

In einem Schritt S6 wird die Kühl- oder Heizleistung für die verschiedenen Vorkonditionier-Optionen berechnet, d.h. für verschiedene Aktoren, etwa Heizgeräte, Abwärmerückgewinnung oder Kühleinrichtungen. Die für das Vorkonditionieren benötigte Zeit wird berechnet.In a step S6, the cooling or heating output is calculated for the various preconditioning options, i.e. for various actuators, such as heaters, waste heat recovery or cooling devices. The time required for preconditioning is calculated.

In einem Schritt S7 wird eine Vorkonditionierungs-Option basierend auf dem Energiebedarf und der Erreichbarkeit der Zieltemperatur ausgewählt. Sollwerte für die Vorkonditionierung werden berechnet, etwa eine Temperaturtrajektorie.In a step S7, a preconditioning option is selected based on the energy requirement and the attainability of the target temperature. Setpoints for the preconditioning are calculated, such as a temperature trajectory.

In einem Schritt S8 werden die Aktoren gemäß der ausgewählten Vorkonditionierungs-Option angesteuert.In a step S8, the actuators are controlled according to the selected preconditioning option.

3 zeigt verschiedene simulierte Verläufe des Ladezustandes SOC des Energiespeichers während des Ladens als Funktion der Zeit t. Um die Zieltemperatur zu bestimmen, werden Simulationen des bevorstehenden Ladevorgangs für unterschiedliche Zieltemperatur-Kandidaten für verschiedene Aktoren durchgeführt. 3 shows various simulated curves of the state of charge SOC of the energy storage device during charging as a function of time t. To determine the target temperature, simulations of the upcoming charging process for different target temperature candidates for different actuators.

4 zeigt verschiedene simulierte zeitliche Verläufe der Temperatur temp des Energiespeichers während des Ladens, entsprechend der in 3 gezeigten Verläufe. 4 shows various simulated temporal profiles of the temperature temp of the energy storage during charging, according to the 3 shown courses.

5 zeigt verschiedene simulierte zeitliche Verläufe der Ladeleistung P1 während des Ladens, entsprechend der in 3 und 4 gezeigten Verläufe. 5 shows various simulated time profiles of the charging power P1 during charging, according to the 3 and 4 shown courses.

6 zeigt verschiedene simulierte zeitliche Verläufe der zum Kühlen des Energiespeichers während des Ladens benötigten Kühlleistung P2 während des Ladens, entsprechend der in den 3 bis 5 gezeigten Verläufe. 6 shows various simulated time profiles of the cooling power P2 required to cool the energy storage system during charging, according to the 3 to 5 shown courses.

Die in 5 gezeigte Ladeleistung und die in 6 gezeigte Kühlleistung werden aus dem Ladezustand und dem Temperaturverlauf berechnet.In the 5 charging power shown and the 6 The cooling performance shown is calculated from the charge state and the temperature curve.

7 zeigt eine schematische Abhängigkeit der Ladezeit tc von der Starttemperatur T für eine bestimmte Simulation. Dabei entspricht T1 der geschätzten Temperatur beim Beginn des Vorkonditionierens. Eine Temperatur T2 entspricht der ausgewählten Zieltemperatur von 8 °C. Der Ladezeitvorteil ist oberhalb von 8 °C weniger stark ausgeprägt, sodass weiteres Vorheizen die Ladezeit nur noch wenig verbessert, aber weiterhin Energie proportional zum Temperaturdelta benötigt. Daher würde in diesem Fall 8 °C als Zieltemperatur ausgewählt werden. 7 shows a schematic dependence of the charging time tc on the starting temperature T for a specific simulation. T1 corresponds to the estimated temperature at the start of preconditioning. A temperature T2 corresponds to the selected target temperature of 8 °C. The charging time advantage is less pronounced above 8 °C, so further preheating only improves the charging time slightly, but still requires energy proportional to the temperature delta. Therefore, in this case, 8 °C would be selected as the target temperature.

8 zeigt verschiedene zeitliche Verläufe des Ladezustands SOC des Energiespeichers während des Vorkonditionierens. Das Vorkonditionieren des Energiespeichers mithilfe eines Aktors 4, etwa eines PTC-Heizers oder eines Kältemittelkreises inklusive Kompressor, benötigt Energie aus dem Energiespeicher. Je stärker vorkonditioniert wird, desto mehr sinkt der Ladezustand des Energiespeichers bis zum Ende der Fahrt und desto mehr muss während des Ladevorgangs geladen werden. 8th shows various temporal progressions of the energy storage unit's state of charge (SOC) during preconditioning. Preconditioning the energy storage unit using an actuator 4, such as a PTC heater or a coolant circuit including a compressor, requires energy from the energy storage unit. The more preconditioning is carried out, the more the energy storage unit's state of charge drops by the end of the journey and the more must be charged during the charging process.

Der Einfluss des Vorkonditionierens auf den Ladezustand des Energiespeichers zu Beginn des Ladevorgangs kann berücksichtigt werden. Dazu wird der in 8 gezeigte Energiebedarf für den Vorkonditioniervorgang an sich berechnet und als Differenz △ vom geschätzten Ladezustand des Energiespeichers beim Ende der Fahrt abgezogen.The influence of preconditioning on the state of charge of the energy storage device at the beginning of the charging process can be taken into account. For this purpose, the 8th The energy requirement shown for the preconditioning process itself is calculated and subtracted as the difference △ from the estimated state of charge of the energy storage device at the end of the journey.

9 zeigt verschiedene simulierte zeitliche Verläufe des Ladezustandes des Energiespeichers während eines Zeitraums zu Beginn des Vorkonditionierens. Die Simulationen des Ladevorgangs für die verschiedenen Zieltemperatur-Kandidaten werden jeweils mit dem angepassten Startladezustand begonnen (siehe Bereich A). 9 shows various simulated temporal progressions of the state of charge of the energy storage device during a period at the beginning of the preconditioning. The simulations of the charging process for the various target temperature candidates are each started with the adjusted initial state of charge (see area A).

10 zeigt einen Verlauf einer Temperatur T des Energiespeichers als Funktion der Zeit t. Die unterschiedlichen Vorkonditionier-Optionen bedingen unterschiedliche Energieverbräuche und eine jeweils unterschiedliche Zeitdauer für den Vorgang. Es wird diejenige Option ausgewählt, die ausreichend ist, um die Zieltemperatur innerhalb der verfügbaren Zeit zu erreichen. Sollten mehrere Optionen ausreichend sein, wird die mit dem geringsten Energieverbrauch gewählt. Wenn keine Option ausreichend ist, wird die Option gewählt, die der eigentlichen Zieltemperatur am nächsten kommen kann. 10 shows a curve of the temperature T of the energy storage as a function of time t. The different preconditioning options require different energy consumption and a different time duration for the process. The option that is sufficient to reach the target temperature within the available time is selected. If several options are sufficient, the one with the lowest energy consumption is selected. If no option is sufficient, the option that comes closest to the actual target temperature is selected.

Wenn die Vorkonditionier-Option ausgewählt wurde und somit auch die benötigte Zeitdauer bekannt ist, kann eine Zieltemperaturtrajektorie für den Energiespeicher berechnet werden. Diese wird linear von der Ist-Temperatur beim Start des Vorkonditioniervorgangs bis zur Zieltemperatur beim Ende der Fahrt geführt, wie in 10 für zwei Option I und II gezeigt. Diese Zieltemperaturtrajektorie kann von einer Aktorsteuerung des Thermosystems als Eingangsgröße verwendet werden.If the preconditioning option has been selected and the required time is known, a target temperature trajectory for the energy storage can be calculated. This is linearly guided from the actual temperature at the start of the preconditioning process to the target temperature at the end of the journey, as in 10 shown for two options I and II. This target temperature trajectory can be used as an input variable by an actuator control of the thermal system.

Weiterhin können, physikalisch konsistent zur Zieltemperaturtrajektorie, weitere Ausgangsgrößen bereitgestellt werden, nämlich der ausgewählte Aktuator und dessen thermische Leistung sowie die Batterie-Einlass-Kühlmitteltemperatur.Furthermore, other output variables can be provided, physically consistent with the target temperature trajectory, namely the selected actuator and its thermal performance as well as the battery inlet coolant temperature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2565560 B1 [0003]EP 2565560 B1 [0003]

Claims (10)

Verfahren zum Vorkonditionieren eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs für einen Ladevorgang des Energiespeichers, wobei das Kraftfahrzeug mindestens einen Aktor (4) zum Einwirken auf die Temperatur des Energiespeichers aufweist, mit den Schritten: Berechnen (S4) einer voraussichtlichen Temperatur des Energiespeichers und eines voraussichtlichen Ladezustands des Energiespeichers zu einem Startzeitpunkt des Ladevorgangs und Berechnen (S3) einer Verlustleistung des Energiespeichers; Bestimmen (S6) einer möglichen Kühl- und/oder Heizleistung des mindestens einen Aktors (4) und Berechnen (S5) einer zu erzielenden Zieltemperatur des Energiespeichers zu dem Startzeitpunkt des Ladevorgangs mittels modellbasierter Simulation für mindestens eine mögliche Zieltemperatur des Energiespeichers unter Berücksichtigung eines Energieverbrauchs für das Vorkonditionieren (S5) mit dem mindestens einen Aktor (4) unter Berücksichtigung der möglichen Kühl- und/oder Heizleistung des mindestens einen Aktors (4); Ansteuern (S8) des mindestens einen Aktors (4) zum Vorkonditionieren des Energiespeichers, in Abhängigkeit von der berechneten Zieltemperatur.Method for preconditioning an energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle for a charging process of the energy storage device, wherein the motor vehicle has at least one actuator (4) for influencing the temperature of the energy storage device, with the steps: Calculating (S4) an expected temperature of the energy storage device and an expected state of charge of the energy storage device at a start time of the charging process and calculating (S3) a power loss of the energy storage device; Determining (S6) a possible cooling and/or heating power of the at least one actuator (4) and calculating (S5) a target temperature of the energy storage device to be achieved at the start time of the charging process by means of model-based simulation for at least one possible target temperature of the energy storage device, taking into account an energy consumption for the preconditioning (S5) with the at least one actuator (4) taking into account the possible cooling and/or heating power of the at least one actuator (4); Controlling (S8) the at least one actuator (4) for preconditioning the energy storage device, depending on the calculated target temperature. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem modellbasierten Simulieren zumindest eines ermittelt wird von einem zeitlichen Verlauf eines Ladezustands des Energiespeichers während des Ladens, einem zeitlichen Verlauf einer Temperatur des Energiespeichers während des Ladens, einer zu erwartenden Ladedauer des Ladevorgangs, einem zeitlichen Verlauf einer möglichen Ladeleistung während des Ladevorgangs, und einer für das Laden erforderlichen Kühl- oder Heizleistung.Procedure according to Claim 1 , wherein in the model-based simulation at least one of a temporal course of a state of charge of the energy storage device during charging, a temporal course of a temperature of the energy storage device during charging, an expected charging duration of the charging process, a temporal course of a possible charging power during the charging process, and a cooling or heating power required for charging is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das modellbasierte Simulieren in Abhängigkeit von einem aktuellen Ladezustands des Energiespeichers und einer aktuellen Temperatur des Energiespeichers durchgeführt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , whereby the model-based simulation is carried out depending on a current state of charge of the energy storage device and a current temperature of the energy storage device. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das modellbasierte Simulieren und eine Auswahl des Aktors (4) für das Vorkonditionieren in Abhängigkeit von Kartendaten und Routeninformationen erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the model-based simulation and a selection of the actuator (4) for the preconditioning takes place depending on map data and route information. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Aktor (4) für das Vorkonditionieren des Energiespeichers unter Berücksichtigung einer zum Betreiben der Aktoren (4) erforderlichen Energie ausgewählt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein an actuator (4) for preconditioning the energy storage device is selected taking into account an energy required to operate the actuators (4). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Aktor (4) für das Vorkonditionieren des Energiespeichers unter Berücksichtigung der zu erwartenden Ladezeit ausgewählt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein an actuator (4) for preconditioning the energy storage device is selected taking into account the expected charging time. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Aktor (4) zumindest eines umfasst von einer Kühlmittelheizeinrichtung, einer Abwärmeheizeinrichtung, einer Radiatorkühleinrichtung und einer Kältemittelkreis-Kühleinrichtung.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one actuator (4) comprises at least one of a coolant heating device, a waste heat heating device, a radiator cooling device and a refrigerant circuit cooling device. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Aktor (4) derart angesteuert wird, dass die Temperatur des Energiespeichers linear von einer Temperatur zu Beginn des Vorkonditionierens zu der Zieltemperatur geführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one actuator (4) is controlled such that the temperature of the energy storage device is guided linearly from a temperature at the beginning of the preconditioning to the target temperature. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zum Berechnen (S5) der zu erzielenden Zieltemperatur zumindest eines von einem prädizierten Ladezustand zum Startzeitpunkt des Ladevorgangs, einem gewünschten Ladezustand zu einem Endzeitpunkt des Ladevorgangs, einem maximalen Ladestrom in Abhängigkeit von der Temperatur und des Ladezustands des Energiespeichers, und eine Leistung einer Ladesäule berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein for calculating (S5) the target temperature to be achieved, at least one of a predicted state of charge at the start time of the charging process, a desired state of charge at an end time of the charging process, a maximum charging current depending on the temperature and the state of charge of the energy storage device, and a power of a charging station is taken into account. Vorrichtung (1) zum Vorkonditionieren eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs für einen Ladevorgang des Energiespeichers, wobei das Kraftfahrzeug eine Vielzahl von Aktoren (4) zum Einwirken auf die Temperatur des Energiespeichers aufweist, mit: einer Recheneinrichtung (2), welche dazu ausgebildet ist: - eine voraussichtliche Temperatur des Energiespeichers und einen voraussichtlichen Ladezustand des Energiespeichers zu einem Startzeitpunkt des Ladevorgangs zu berechnen und eine Verlustleistung des Energiespeichers zu berechnen, und - eine mögliche Kühl- und/oder Heizleistung des mindestens einen Aktors (4) zu berechnen und eine zu erzielende Zieltemperatur des Energiespeichers zu dem Startzeitpunkt des Ladevorgangs zu berechnen, mittels modellbasierter Simulation für mindestens eine mögliche Zieltemperatur des Energiespeichers unter Berücksichtigung eines Energieverbrauchs für das Vorkonditionieren (S5) mit dem mindestens einen Aktor (4) unter Berücksichtigung der möglichen Kühl- und/oder Heizleistung des mindestens einen Aktors (4); und einer Steuereinrichtung (3), welche dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Aktor (4) zum Vorkonditionieren des Energiespeichers anzusteuern, in Abhängigkeit von der ermittelten Zieltemperatur.Device (1) for preconditioning an energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle for a charging process of the energy storage device, wherein the motor vehicle has a plurality of actuators (4) for influencing the temperature of the energy storage device, comprising: a computing device (2) which is designed to: - calculate an anticipated temperature of the energy storage device and an anticipated state of charge of the energy storage device at a start time of the charging process and to calculate a power loss of the energy storage device, and - calculate a possible cooling and/or heating power of the at least one actuator (4) and to to calculate the target temperature of the energy storage device to be achieved at the start of the charging process, by means of model-based simulation for at least one possible target temperature of the energy storage device, taking into account an energy consumption for the preconditioning (S5) with the at least one actuator (4), taking into account the possible cooling and/or heating output of the at least one actuator (4); and a control device (3) which is designed to control the at least one actuator (4) for preconditioning the energy storage device, depending on the determined target temperature.
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