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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Ladezustands
eines elektrischen Speichers.
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Stand der Technik
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Beim
Einsatz von elektrischen Speichern in Kraftfahrzeugen, insbesondere
für elektrische Fahrzeugantriebe, wie beispielsweise bei
Hybridfahrzeugen, ist eine genaue Kenntnis des Ladezustands des elektrischen
Speichers erforderlich. Sowohl eine Überladung als auch
eine Tiefentladung schädigt den elektrischen Speicher und
verkürzt dessen Lebensdauer. Für eine Bestimmung
des Ladezustands des elektrischen Speichers wird ausgenutzt, dass
der elektrische Speicher eine Spannung aufweist, die in Abhängigkeit
seiner Beladung variiert. Diese Abhängigkeit ist insbesondere
dann genau erfassbar, wenn sich der elektrische Speicher in einem
lastfreien Zustand befindet.
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In
einer ersten bekannten Vorgehensweise ist zur Bestimmung des Ladezustands
vorgesehen, die Spannung des elektrischen Speichers zu ermittelt und
daraus den Ladezustand zu bestimmen. Ausgehend von dem Ladezustand
wird bei einem Lastbetrieb des elektrischen Speichers die dem Speicher entzogene
elektrische Energie erfasst und von dem Ladezustands abgezogen.
Diese Vorgehensweise zeichnet sich durch eine einfache und effiziente
Umsetzung in einem Rechensystem aus, die nur einen geringen Rechenaufwand
benötigt. Trotz der Erfassung des Ladezustandes des elektrischen
Speichers ist es hierbei möglich, dass eine Speicherzelle überladen
oder tiefentladen wird. Dies geschieht dann, wenn der elektrische
Speicher aus einer Vielzahl von Speicherzellen besteht und eine
Speicherzelle in ihrer Beschaffenheit, beispielsweise durch Alterung, von
der Beschaffenheit der anderen Speicherzellen abweicht, da nur der
Gesamtzustand des elektrischen Speichers erfasst wird
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In
einer zweiten bekannten Vorgehensweise werden Spannungen aller Speicherzellen
einzeln erfasst und ausgewertet. Ferner wird bei dem Lastbetrieb
des Speichers der Ladezustand für jede einzelne Speicherzelle
berechnet. Somit ergibt sich für jede Speicherzelle ein
eigener Ladezustand. Die Auswertung der Spannungen aller Speicherzellen
führt zu einem erheblichen Aufwand bei der Umsetzung, wie beispielsweise
zu einem großen Berechnungsaufwand bei einer Umsetzung
als Computerprogramm in einem Steuergerät..
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Die
DE 10 2006 033 629 beschreibt
eine Möglichkeit zur Bestimmung des Zustands einer Batterie
mittels einer kurzfristigen Belastung der Batterie mit einem Strom
in Lade- oder Entladerichtung. Der Zustand wird dabei anhand der
Spannungsantwort einzelner Zellen oder Zellgruppen ermittelt.
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Es
wird nunmehr eine Möglichkeit benötigt, den Ladezustand
eines elektrischen Speichers vollständig und auf eine einfache
Weise zu ermöglichen, die effizient umgesetzt werden kann
und bei einer Umsetzung als Computerprogramm nur einen geringen
Rechenaufwand benötigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist
ein Verfahren vorgesehen zum Bestimmen des Ladezustands eines elektrischen
Speichers, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mehr
als zwei Speicherzellen, die jeweils eine elektrische Einzelzellenspannung
aufweisen und jeweils die gleiche, den lastfreien Zustand betreffende Kennlinie
besitzen, die eine elektrische Beladung der Speicherzelle in Abhängigkeit
der Einzelzellenspannung beschreibt, mit den Schritten: Erfassen
der Einzelzellenspannungen, Ermitteln der höchsten und/oder
der niedrigsten Einzelzellenspannungen und Ermitteln einer vorliegenden
Maximalbeladung der zugeordneten Speicherzelle mittels der Kennlinie und
der höchsten Einzelzellenspannung und/oder einer vorliegenden
Minimalbeladung der zugehörigen Speicherzelle mittels der
Kennlinie und der niedrigsten Einzelzellenspannung. Unter „Beladung” wird
die gespeicherte Energie, also der elektrische Ladungsinhalt des
elektrischen Speichers verstanden. Das Ermitteln der höchsten
und/oder der niedrigsten Einzelzellenspannung vor Auswertung der
Einzelzellenspannungen spart gegenüber dem Stand der Technik sehr
viele Auswertungsschritte ein. Somit ergibt sich eine effiziente
Umsetzung des Verfahrens, insbesondere als Computerprogramm, das
nur wenig Rechenaufwand benötigt.
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Es
ist insbesondere dann vorteilhaft das Verfahren anzuwenden, wenn
die Kennlinie mindestens bereichsweise monoton, insbesondere streng
monoton ist. Der elektrische Speicher ist vorzugsweise als Batterie
oder als Akkumulator eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Der Ladezustand
wird anhand von ein oder zwei Werten, nämlich der Maximalbeladung und/oder
der Minimalbeladung beschrieben. Auf die beschriebene Art und Weise
ist es möglich, sämtliche Speicherzellen zu überwachen,
wobei eine Auswertung bezüglich des Ladezustands des elektrischen Speichers
auf die relevanten Speicherzellen reduziert wird. Die Maximalbeladung
gibt dabei die Beladung derjenigen Speicherzelle an, die innerhalb
des elektrischen Speichers die höchste Beladung aufweist.
Die Minimalbeladung hingegeben bezeichnet die Beladung der Speicherzelle,
die innerhalb des elektrischen Speichers die niedrigste Beladung
aufweist. Ferner wird im Zuge dieser Anmeldung unter „lastfreiem
Zustand” der Zustand des elektrischen Speichers bezeichnet,
in dem kein oder nur ein geringer Strom aus dem elektrischen Speicher
entnommen, oder in den elektrischen Speicher hineingeführt wird.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einzelzellenspannungen
im lastfreien Zustand erfasst werden. Auf diese Weise wird einem
Messfehler vorgebeugt, da die Kennlinie den lastfreien Zustand betrifft
und in diesem Fall keinen oder nur einen geringen Fehler bei der
Auswertung erzeugt. Durch die Erfassung der Einzelzellenspannungen
im lastfreien Zustand aus den Kennlinien ergibt sich somit eine
höhere Genauigkeit bei der Bestimmung des Ladezustands.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem
Zeit- und/oder Betriebsintervall des Speichers in jedem neuen lastfreien
Zustand die Einzelzellenspannungen erneut erfasst werden und die
Maximalbeladung und/oder die Minimalbeladung erneut ermittelt wird/werden.
Das erneute Erfassen der Einzelzellenspannungen ermöglicht
einen Verlauf der Maximalbeladung und/oder der Minimalbeladung zu
bestimmen. Somit besteht die Möglichkeit, auch einen Verlauf
des Ladezustands des elektrischen Speichers zu erfassen und anschließend
auszuwerten. Als Zeitintervall können Zeitspannen von Außen
vorgegeben oder von einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs
festgelegt werden. Als Betriebsintervall wird der Zeitraum bezeichnet,
in dem der elektrische Speicher in Betrieb genommen ist, was nicht
bedeutet, dass ein Strom aus dem elektrischen Speicher entnommen
oder zugeführt werden muss.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach dem
ersten lastfreien Zustand nur die Einzelzellenspannung/Einzelzellenspannungen
der Speicherzelle/Speicherzellen erneut erfasst wird/werden, die
im ersten lastfreien Zustand die Minimalbeladung oder/und die Maximalbeladung aufwies/aufwiesen.
Auf diese Weise lassen sich zusätzlich weitere Auswertungsschritte
des Verfahrens einsparen. Somit ergibt sich eine noch effizientere Umsetzung
des Verfahrens als Computerprogramm, das einen noch geringeren Rechenaufwand
benötigt. Innerhalb des Zeit- und/oder Betriebsintervalls
wird lediglich im ersten fastfreien Zustand bestimmt, welche Speicherzelle
die höchst und/oder welche Speicherzelle die niedrigste
Einzelzellenspannung aufweist. In allen folgenden fastfreien Zuständen
wird nur die mindestens eine Einzelzellenspannung erfasst und ausgewertet,
die der Speicherzellen zugeordnet ist, die im ersten fastfreien
Zustand bestimmt wurde.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem
Lastzustand des Speichers sein elektrischer Laststrom erfasst wird.
Da eine Auswertung der Kennlinie außerhalb des fastfreien
Zustands zu einem Fehler des daraus ermittelten Wertes führen
kann, ist es besonders vorteilhaft, den elektrischen Laststrom zu
erfassen, insbesondere zu messen. Der Laststrom ist der Strom, welcher von
dem elektrischen Speicher an einen Verbraucher, wie beispielsweise
das Bordnetz des Kraftfahrzeugs, oder an den elektrischen Speicher
von einer Stromquelle zum Zwecke des Ladens geführt wird.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die aktuelle
Maximalbeladung der zugeordneten Speicherzelle im Lastzustand mittels des
erfassten Laststroms, dessen bisheriger Zeitdauer und der im letzten
fastfreien Zustand erfassten Maximalbeladung der Speicherzelle berechnet
wird. Dies ermöglicht, die Maximalbeladung auch dann zu überwachen,
wenn der Lastzustand vorliegt. Zu diesem Zweck wird der erfasste
Laststrom über dessen Zeitdauer integriert, wobei die Maximalbeladung, welche
im letzten fastfreien Zustand erfasst worden ist, dem Ergebnis hinzugefügt
wird. Um Folgefehlern vorzubeugen ist es besonders vorteilhaft,
den Wert der Maximalbeladung bei jedem fastfreien Zustand erneut
aus der Kennlinie zu bestimmen und die Berechnung dann neu zu beginnen.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die aktuelle
Minimalbeladung der zugeordneten Speicherzelle im Lastzustand mittels des
erfassten Laststroms, dessen bisherige Zeitdauer und der im letzten
lastfreien Zustand erfassten Minimalbeladung der Speicherzelle berechnet
wird. Zu diesem Zweck wird der erfasste Laststrom über
dessen Zeitdauer integriert, wobei die Minimalbeladung, welche im
letzten fastfreien Zustand erfasst worden ist, dem Ergebnis hinzugefügt
wird. Um Folgefehlern vorzubeugen ist es besonders vorteilhaft,
den Wert der Minimalbeladung bei jedem fastfreien Zustand erneut
aus der Kennlinie zu bestimmen und die Berechnung dann neu zu beginnen.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jede Speicherzelle
eine obere Beladungsgrenze und/oder eine untere Beladungsgrenze
aufweist. Die obere Beladungsgrenze gibt die maximal mögliche
Beladung der elektrischen Speicherzelle an. Wird die Speicherzelle,
die sich bereits an der oberen Beladungsgrenze befindet weiter geladen,
so wird die Speicherzelle überladen. Die untere Beladungsgrenze
der Speicherzelle beschreibt die mindestens notwendige Beladung
der Speicherzelle. Ein Entladen der Speicherzelle, die sich an der
unteren Beladungsgrenze befindet, führt zu einem Tiefentladen.
Die Überschreitung der oberen sowie die Unterschreitung
der unteren Beladungsgrenze kann zu einer Beschädigung
einer oder mehrerer Speicherzellen und somit des elektrischen Speichers
führen, weshalb eine Berücksichtigung aller Speicherzellen
von großem, insbesondere sicherheitstechnischem Vorteil
ist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Speicher
geladen wird, bis die Maximalbeladung der Speicherzelle gleich der
oberen Beladungsgrenze ist. Die Verwendung der Maximalbeladung als
Referenzpunkt für ein Laden des elektrischen Speichers
ermöglicht, den Speicher besonders sicher zu laden, da
ein Überladen für sämtliche Speicherzellen
verhindert wird, ohne dass sämtliche Speicherzellen ständig
auf Ihren Ladezustand hin überwacht werden müssen.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Speicher
entladen wird, bis die Minimalbeladung der Speicherzelle gleich
der unteren Beladungsgrenze ist. Die Verwendung der Minimalbeladung
als Referenzpunkt für ein Laden des elektrischen Speichers
ermöglicht, den Speicher besonders sicher zu entladen,
da ein Tiefentladen für sämtliche Speicherzellen
verhindert wird, ohne dass sämtliche Speicherzellen ständig
auf Ihren Ladezustand hin überwacht werden müssen.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für
einen bestimmten Ladezustand des Speichers eine maximale Leistungsabgabe
mittels der Anzahl der Speicherzellen, der niedrigsten Einzelzellenspannung
eines vorgegebenen Maximalstroms des Speichers berechnet wird. Dies
ist dann vorgesehen, wenn die Speicherzellen innerhalb des elektrischen
Speichers in Reihe geschaltet sind. Dann ergibt sich aus der Anzahl
der Speicherzellen, der niedrigsten Einzelzellspannung und dem Maximalstrom
die maximal verfügbare elektrische Leistung. Der Maximalstrom
ergibt sich dabei insbesondere aus konstruktiven Eigenschaften der
Batterie, der an der Batterie angeschlossenen Last und/oder möglichen
Sicherheitsvorkehrungen wie beispielsweise elektrische Überlastungssicherungen.
Ferner ist es denkbar, dass mittels der maximalen Leistungsabgabe
und der Minimalbeladung eine minimale Betriebszeit im Lastzustand
und/oder mittels der maximalen Leistungsabgabe und der Maximalbeladung eine
maximale Betriebszeit im Lastzustand errechnet wird
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für
einen bestimmten Ladezustand des Speichers seine maximale Leistungsabgabe
mittels der niedrigsten Einzelzellenspannung und eines vorgegebenen
Maximalstroms des Speichers berechnet wird. Dies ist dann vorgesehen,
wenn die Speicherzellen innerhalb des elektrischen Speichers parallel
zueinander geschaltet sind. In diesem Fall ergibt sich die maximale
Leistungsabgabe aus dem Produkt der niedrigsten Einzelzellenspannung
und des vorgegebenen Maximalstroms. Auch hier besteht die Möglichkeit,
die minimale und die maximale Betriebszeit des elektrischen Speichers
zu errechnen, wie dies bereits beschrieben worden ist.
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Ferner
betrifft die Erfindung eine Erfassungsvorrichtung zum Bestimmen
des Ladezustands eines elektrischen Speichers, vorzugsweise für
ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung eines
der vorangegangen beschriebenen Verfahren, wobei der Speicher mehr
als zwei Speicherzellen besitzt, die jeweils eine elektrische Einzelzellenspannung
aufweisen und jeweils die gleiche, den lastfreien Zustand betreffende
Kennlinie besitzen, die in eine elektrische Beladung der Speicherzelle
in Abhängigkeit der Einzelzellenspannung beschreibt, mit
einer Einzelzellenspannungserfassungsvorrichtung, mit einer Vergleichseinrichtung
für eine Ermittlung der höchsten und/oder der
niedrigsten Einzelzellenspannung, mit einem Datenspeicher, in dem
die Kennlinie gespeichert ist, und einer Berechnungseinheit zum
Ermitteln einer vorliegenden Maximalbeladung der zugeordneten Speicherzelle
mittels der Kennlinie und der höchsten Einzelzellenspan nung
und/oder einer vorliegenden Minimalbeladung der zugehörigen
Speicherzelle mittels der Kennlinie und der niedrigsten Einzelzellenspannung.
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In
einer Weiterbildung der Erfassungsvorrichtung ist eine Stromerfassungsvorrichtungen
für einen Lastzustand des Speichers vorgesehen. Die Stromerfassungsvorrichtung
erfasst – insbesondere misst – den Laststrom,
welcher in den Speicher geführt oder aus dem Speicher entnommen
wird.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfassungsvorrichtung ist eine Beladungsberechnungseinheit für
den Lastzustand vorgesehen. Diese berechnet anhand des, vorzugsweise
von der Stromerfassungsvorrichtung, erfassten Laststroms und der
letzten erfassten Maximalbeladung und/oder der Minimalbeladung den
aktuellen Ladezustand des elektrischen Speichers in Form der aktuellen
Maximalbeladung und/oder der aktuellen Minimalbeladung.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfassungsvorrichtung ist vorgesehen, dass
es als Steuergerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeug,
ausgebildet ist. Es ist denkbar, dass das Steuergerät zusätzliche Funktionen
für das Kraftfahrzeug übernimmt. Ferner kann die
Erfassungsvorrichtung eines Batteriemanagementsystems des Kraftfahrzeugs
zugeordnet sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Figur verdeutlicht das erfindungsgemäße Verfahren
anhand einer schematischen Darstellung einer Erfassungsvorrichtung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Die
Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Erfassungsvorrichtung 1 in
Form eines Steuergeräts 2 eines nicht dargestellten
Kraftfahrzeugs. Die Erfassungsvorrichtung 1 bestimmt den Ladezustand
eines elektrischen Speichers 3, welcher als Kraftfahrzeugbatterie 4 ausgebildet
ist. Der elektrische Speicher 3 weist Speicherzellen 5 auf,
die jede für sich eine eigene Einzelzellenspannung aufweist,
also die elektrische Spannung an einer einzelnen Speicherzelle 5.
Ferner besitzt jede Speicherzelle 5 eine eigene elektrische
Beladung. Befinden sich die Speicherzellen 5 in einem lastfreien
Zustand, das heißt dass sie nur wenig oder gar keinen elektrischen Strom
abgeben, ist ihre Einzelzellenspannung ein sehr gutes Maß für
ihre elektrische Beladung. Die Beziehung zwischen der Einzelzellenspannung
und der elektrischen Beladung wird über eine Kennlinie
beschrieben. Die Einzelzellenspannungen der Speicherzellen 5 werden über
Pfeile 6, 7 und 8 an eine Einzelspannungserfassungsvorrichtung 9,
welche aus mehreren Erfassungskomponenten 10 besteht, weitergegeben.
Die Erfassungskomponenten 10 stehen jeweils über
einen Pfeil 11, 12 oder 13 mit einer Vergleichseinrichtung 14 in
Verbindung. Die Vergleichseinrichtung 14 erhält
somit über die Pfeile 11, 12 und 13 die
erfassten Einzelspannungen der Speicherzellen 5. Über
einen Pfeil 15 wird einer Stromerfassungsvorrichtung 16 der
Laststrom zugeführt. Der von der Stromerfassungsvorrichtung 16 erfasste Laststrom
wird über den Mehrfachpfeil 17 sowohl an eine
Beladungsberechnungseinheit 18 und eine Berechnungseinheit 19 weitergegeben.
Die Beladungsberechnungseinheit 18 besteht aus einem ersten
Integrator 20 und einen zweiten Integrator 21.
Die Berechnungseinheit 19 besteht aus einem ersten Minimalbeladungsrechner 22,
welcher einen Datenspeicher 23 für eine Kennlinie
besitzt, und aus einem Maximalbeladungsrechner 24, der
einen Datenspeicher 25 für eine Kennlinie besitzt.
Dem Minimalbeladungsrechner 22 wird zusätzlich
die niedrigste Einzelzellenspannung des elektrischen Speichers 3 über
einen Pfeil 26 zugeführt. Dem Maximalbeladungsrechner 24 wird
zusätzlich die höchste Einzelzellenspannung des
elektrischen Speichers 3 von der Vergleichseinrichtung 14 über
den Pfeil 27 zugeführt. Der Integrator 20 übergibt
eine erste potentielle Minimalbeladung, die für den Lastzustand, über
einen Pfeil 28 an eine erste Unterscheidungseinrichtung 29.
Der Minimalbeladungsrechner 22 übergibt eine zweite
potentielle Minimalbeladung, die für den lastfreien Zustand,
an die Unterscheidungseinrichtung 29 über den
Pfeil 30 weiter. Die Unterscheidungseinrichtung 29 gibt
abschließend über einen Pfeil 31 eine
Minimalbeladung aus. Der Integrator 21 übergibt
mittels des Pfeils 32 eine erste potentielle Maximalbeladung, die
für den Lastzustand, an eine zweite Unterscheidungseinrichtung 33.
Der Maximalbeladungsrechner 24 übergibt ferner
mittels des Pfeils 34 eine zweite potentielle Maximalbeladung,
die für den lastfreien Zustand. Die zweite Unterscheidungseinrichtung 33 gibt
abschließend über einen Pfeil 35 die
Maximalbeladung aus.
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Jede
Speicherzelle 5 des elektrischen Speichers 3 weist
eine obere und eine untere Beladungsgrenze auf. Wird die Speicherzelle 3 über
die obere Beladungsgrenze hinaus geladen, so liegt eine Überladung
vor, wodurch die Speicherzelle 5 Schaden nehmen kann. Wird
die Speicherzelle 5 unter die untere Beladungsgrenze entladen,
so liegt eine Tiefentladung an der Speicherzelle 5 vor,
wodurch diese ebenfalls Schaden nehmen kann. Die Bestimmung des
Ladezustands des elektrischen Speichers 3 ermöglicht
es, bei einem Laden des elektrischen Speichers 3 die obere
Beladungsgrenze sowie die untere Beladungsgrenze zu berücksichtigen.
Besitzen die Speicherzellen 5 jeweils eine eigene obere
und/oder untere Beladungsgrenze, so ist es vorteilhaft, wenn der
Ladezustand des elektrischen Speichers 3 anhand der elektrischen
Beladung jeder einzelnen Speicherzelle 5 erfasst wird.
Derartige Unterschiede in den Beladungsgrenzen können beispielsweise durch
Alterungseffekte des elektrischen Speichers 3 hervorgerufen
werden. Die Einzelspannungserfassungsvorrichtung 9 erfasst
die Einzelzellenspannung der Speicherzellen 5 und gibt
diese Einzelzellenspannung an die Vergleichseinrichtung 14 weiter.
Die Vergleichseinrichtung 14 vergleicht sämtliche
erhaltenen Einzelzellenspannungen und gibt die höchste Einzelzellenspannung über
den Pfeil 27 und die niedrigste Einzelzellenspannung über
den Pfeil 26 aus. Sowohl im Minimalbeladungsrechner 22 als
auch im Maximalbeladungsrechner 24 wird anhand der erhaltenen
Einzelzellenspannung und der in den Datenspeichern 23 und 25 enthaltenen
Kennlinien entsprechend die zweite potentielle Minimalbeladung oder die
zweite potentielle Maximalbeladung für den fastfreien Zustand
ermittelt. Die Kennlinie wurde im Vorfeld, beispielsweise durch
Versuchsreihen, bestimmt. Ferner ist es denkbar, die Kennlinie temperaturabhängig
zu gestalten und die Datenspeicher 23 und 25 beispielsweise
zusätzlich mit einer Temperaturerfassungsvorrichtung, welche
hier nicht dargestellt ist, zu verbinden. In den Integratoren 20 und 21 wird
anhand des erfassten Laststroms die aus den Speicherzellen 5 entnommene
elektrische Beladung durch Integration berechnet. Der im Integrator 20 ermittelte Wert
kann mit einer bereits von dem Minimalbeladungsrechner 22 ermittelten
zweiten potentiellen Minimalbeladung, welche zum Zeitpunkt des Beginns der
Integration ermittelt wurde, addiert werden. Somit dient die zweite
potentielle Minimalbeladung, die des fastfreien Zustands, als Anfangswert
für diese Berechnung. Der Integrator 20 übergibt
dann die so errechnete erste potentielle Minimalbeladung, die für den
Lastzustand, über den Pfeil 28 an die erste Unterscheidungseinrichtung 29.
Die Unterscheidungseinrichtung 29 prüft, ob aktuell
an dem elektrischen Speicher 3 der lastfreie Zustand oder
der Lastzustand vorliegt. Liegt der lastfreie Zustand vor, so wird die
zweite potentielle Minimalbeladung als Minimalbeladung über
den Pfeil 31 ausgegeben. Liegt der Lastzustand vor, so
wird die erste potentielle Minimalbeladung über den Pfeil 31 ausgegeben.
In entsprechender Weise arbeitet der zweite Integrator 21 mit dem
Maximalbeladungsrechner 24 und der zweiten Unterscheidungseinrichtung 33 zusammen.
Diese gibt dann die Maximalbeladung über den Pfeil 35 aus.
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Die
auf diese Weise erhaltenen Minimal- und die Maximalbeladung ermöglichen
es, den elektrischen Speicher 3 auf sichere Weise zu be-
und entladen. Es ist gewährleistet, dass keine der Speicherzellen 5 überladen
oder tiefentladen wird. Die Erfassung des Ladezustands des elektrischen
Speichers 3 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass
nur eine geringe Anzahl an Auswerteschritten durchgeführt
werden muss und gleichzeitig sämtliche Speicherzellen 5 überwacht
werden.
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Innerhalb
eines bestimmten Zeit- oder Betriebsintervalls, welches programmiertechnisch
vorgegeben oder von anderen Steuergeräten oder Ereignissen
bestimmt sein kann, ergibt sich die Möglichkeit, die Anzahl
der Auswerteschritte weiter zu verkleinern, indem innerhalb des
Zeit- und/oder Betriebsintervalls nur ein einziges Mal sämtliche
Einzelzellenspannungen erfasst werden. Nach der ersten Auswertung
der Vergleichseinrichtung 14 werden in allen folgenden
lastfreien Zuständen nur die zwei Speicherzellen 5 von
der Einzelspannungserfassungsvorrichtung erfasst, die im ersten
lastfreien Zustand die höchste und die niedrigste Einzelzellenspannung
aufgewiesen haben.
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Ferner
können die Minimal- und die Maximalbeladung für
eine Ermittlung der maximalen Leistungsabgabe des elektrischen Speichers 3 verwendet
werden. Für die maximale Leistungsabgabe bei dem elektrischen
Speicher kann die folgende Formel verwendet werden, sofern die Speicherzellen 5 in Reihe
zueinander geschaltet sind: PBatterie,Entladung =
n·Umin·I.
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Die
maximale Leistungsabgabe PBatterie,Entladung ergibt
sich somit aus einer Anzahl n der Speicherzellen 5 multipliziert
mit der niedrigsten Einzelzellenspannung Umin und
einem vorgegebenen Maximalstrom I.
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Sind
die Speicherzellen 5 parallel zueinander geschaltet, so
lässt sich die Maximalleistungsabgabe PBatterie,Entladung wie
folgt berechnen: PBatterie,Entladung =
Umin·I
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In
entsprechender Weise lässt sich auch die maximale Leistungsaufnahme
unter Verwendung der höchsten Einzelzellenspannung und
eines maximalen Ladestroms berechnen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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