DE102009054132B4 - Method and device for operating an energy storage device - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug, bei dem als vorgegebener Lade-Entlade-Betrieb- zumindest ein Betriebsparameter des Energiespeichers und/oder zumindest eine vorgegebene Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs ermittelt wird,- abhängig von dem zumindest einen ermittelten Betriebsparameter und/oder von der zumindest einen ermittelten Betriebsgröße zumindest ein Integrationsschwellenwert (J_TH) ermittelt wird,- abhängig von dem zumindest einen ermittelten Betriebsparameter dem Energiespeicher ein Ladebetrieb zum Zuführen eines vorgegebenen Ladestromes (IC) vorgegeben wird oder ein Entladebetrieb zur Entnahme eines vorgegebenen Entladestroms (IDISC) vorgegeben wird,- der Ladestrom (IC) bzw. der Entladestrom (IDSC) jeweils integriert werden,- ein aktueller Integrationswert (J) der jeweiligen Integration mit dem zumindest einen ermittelten Integrationsschwellenwert (J_TH) verglichen wird,- abhängig von dem Vergleich der aktuelle Integrationswert (J) zurückgesetzt wird, und alternierend der Entladebetrieb vorgegeben wird und der Entladestrom (IDISC) integriert wird, wenn zuvor geladen wurde, oder der Ladebetrieb vorgegeben wird und der Ladestrom (IC) integriert wird, wenn zuvor entladen wurde, und- abhängig von dem zumindest einen Betriebsparameter des Energiespeichers ein Wert des Ladestroms (IC) und/oder ein Wert des Entladestroms (IDISC) vorgegeben wird.Method for operating an energy storage device for a motor vehicle, in which at least one operating parameter of the energy storage device and/or at least one predetermined operating variable of the motor vehicle is determined as a predetermined charge-discharge operation,- at least one integration threshold value (J_TH) is determined depending on the at least one determined operating parameter and/or the at least one determined operating variable,- depending on the at least one determined operating parameter, a charging operation for supplying a predetermined charging current (IC) is specified for the energy storage device or a discharging operation for removing a predetermined discharging current (IDISC) is specified,- the charging current (IC) or the discharging current (IDSC) are each integrated,- a current integration value (J) of the respective integration is compared with the at least one determined integration threshold value (J_TH),- depending on the comparison, the current integration value (J) is reset, and alternately the discharging operation is specified and the discharging current (IDISC) is integrated if charging was previously carried out, or the charging operation is specified and the charging current (IC) is integrated if it has previously been discharged, and- depending on the at least one operating parameter of the energy storage device, a value of the charging current (IC) and/or a value of the discharging current (IDISC) is specified.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method and a device for operating an energy storage device for a motor vehicle.

In modernen Kraftfahrzeugen werden hohe Anforderungen an ein elektrisches Bordnetz mit einem elektrischen Energiespeicher gestellt, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, die in der Lage sind, Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs, beispielsweise im Rahmen eines Bremsvorgangs, in elektrische Energie umzuwandeln und dem Energiespeicher zurückzuführen.In modern motor vehicles, high demands are placed on an electrical on-board network with an electrical energy storage system, especially in motor vehicles that are able to convert the kinetic energy of the motor vehicle, for example during braking, into electrical energy and feed it back to the energy storage system.

DE 19955358 A1 zeigt ein Verfahren zum Steuern von Laden und Entladen, das die Kapazität einer Batteriegruppe berechnet, die aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien aufgebaut ist, während des Ladens und Entladens der Batteriegruppe. Für jede vorgeschriebene Zeitspanne wird die Lade-Entladekapazität berechnet und während der vorgeschriebenen Zeitspanne integriert. An eine erste vorgeschriebene Zeitspanne schließt sich eine zweite vorgeschriebene Zeitspanne an, und erzwungenes Laden oder erzwungenes Entladen erfolgt während der zweiten vorgeschriebenen Zeitspanne, um zu bewirken, dass die Summe der Lade-Entladekapazität während der zweiten vorgeschriebenen Zeitspanne plus der Lade-Entladekapazität während der ersten vorgeschriebenen Zeitspanne gegen null geht. DE 19955358 A1 shows a method for controlling charge and discharge that calculates the capacity of a battery group constructed of a plurality of rechargeable batteries connected in series during charging and discharging of the battery group. For each prescribed period of time, the charge-discharge capacity is calculated and integrated during the prescribed period of time. A first prescribed period of time is followed by a second prescribed period of time, and forced charging or forced discharging is performed during the second prescribed period of time to cause the sum of the charge-discharge capacity during the second prescribed period of time plus the charge-discharge capacity during the first prescribed period of time to approach zero.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine korrespondierende Verrichtung zu schaffen, das bzw. die eine möglichst schnelle Einsatzbereitschaft des Energiespeichers ermöglicht. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object underlying the invention is to create a method and a corresponding device that enables the energy storage device to be ready for use as quickly as possible. The object is achieved by the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben eines Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug, bei dem in einem vorgegebenen Lade-Entlade-Betrieb zumindest ein Betriebsparameter des Energiespeichers und/oder zumindest eine vorgegebene Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Abhängig von dem zumindest einen ermittelten Betriebsparameter und/oder von der zumindest einen ermittelten Betriebsgröße wird zumindest ein Integrationsschwellenwert ermittelt. Abhängig von dem zumindest einen ermittelten Betriebsparameter wird dem Energiespeicher ein Ladebetrieb zum Zuführen eines vorgegebenen Ladestromes vorgegeben oder ein Entladebetrieb zur Entnahme eines vorgegebenen Entladestroms vorgegeben. Der Ladestrom bzw. der Entladestrom werden jeweils integriert. Ein aktueller Integrationswert der jeweiligen Integration wird mit dem zumindest einen ermittelten Integrationsschwellenwert verglichen. Abhängig von dem Vergleich wird der aktuelle Integrationswert zurückgesetzt, und alternierend der Entladebetrieb vorgegeben und der Entladestrom integriert, wenn zuvor geladen wurde, oder der Ladebetrieb vorgegeben und der Ladestrom integriert, wenn zuvor entladen wurde.The invention is characterized by a method and a corresponding device for operating an energy storage device for a motor vehicle, in which at least one operating parameter of the energy storage device and/or at least one predetermined operating variable of the motor vehicle are determined in a predetermined charge-discharge operation. Depending on the at least one determined operating parameter and/or the at least one determined operating variable, at least one integration threshold value is determined. Depending on the at least one determined operating parameter, a charging operation for supplying a predetermined charging current is specified for the energy storage device, or a discharging operation for removing a predetermined discharging current is specified. The charging current or the discharging current are each integrated. A current integration value of the respective integration is compared with the at least one determined integration threshold value. Depending on the comparison, the current integration value is reset and, alternately, the discharging operation is specified and the discharging current is integrated if charging was previously carried out, or the charging operation is specified and the charging current is integrated if discharging was previously carried out.

Dies ermöglicht einen hohen Energiedurchsatz des Energiespeichers, wodurch sich dieser erwärmen kann und somit leistungsfähiger ist. Dies hat den Vorteil eines hochbelastbaren und leistungsfähigen Energiespeichers, der insbesondere kurz nach dem Start des Kraftfahrzeugs verfügbar ist. Ferner kann der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb dazu beitragen, einen Ladezustand des Energiespeichers möglichst exakt zu ermitteln oder einen bereits ermittelten Ladezustand zu korrigieren.This enables a high energy throughput of the energy storage device, which allows it to heat up and thus be more efficient. This has the advantage of a highly resilient and efficient energy storage device that is available in particular shortly after the vehicle is started. Furthermore, the specified charge-discharge operation can help to determine the charge level of the energy storage device as precisely as possible or to correct a charge level that has already been determined.

Das Kraftfahrzeug, so z.B. ein Hybridfahrzeug, umfasst beispielsweise zwei Energiewandler, so z.B. einen elektrischen und verbrennungsmotorischen Antrieb. Abhängig von der zumindest einen Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs können beispielsweise jeweilige Betriebszustände vorgegeben werden im Rahmen einer vorgegebenen Betriebsstrategie, die einen Betrieb der zumindest zwei Energiewandler des Hybridfahrzeugs derart vorgibt, dass ein vorgegebenes Drehmoment vorzugsweise möglichst effizient bereitgestellt wird. Abhängig von der Betriebsstrategie kann ein Ladezustand des Energiespeichers und/oder der zumindest eine Integrationsschwellenwert ermittelt werden.The motor vehicle, e.g. a hybrid vehicle, comprises, for example, two energy converters, e.g. an electric and a combustion engine drive. Depending on the at least one operating variable of the motor vehicle, respective operating states can be specified, for example, within the framework of a specified operating strategy that specifies an operation of the at least two energy converters of the hybrid vehicle in such a way that a specified torque is preferably provided as efficiently as possible. Depending on the operating strategy, a charge state of the energy storage device and/or the at least one integration threshold value can be determined.

Der Integrationswert wird auf eine aktuelle Ladung des Energiespeichers zu Beginn des Lade- bzw. Entladebetriebs bezogen. Der aktuelle Integrationswert wird vorzugsweise betragsmäßig mit dem ermittelten Integrationsschwellenwert verglichen.The integration value is related to a current charge of the energy storage device at the start of the charging or discharging operation. The current integration value is preferably compared in terms of amount with the determined integration threshold value.

Der Energiespeicher kann beispielsweise als Nickel-Metall-Hydrid Akkumulator ausgebildet sein und umfasst eine vorgegebene Anzahl von Modulen, die wiederum jeweils eine vorgegebene Anzahl von Zellen aufweisen.The energy storage device can, for example, be designed as a nickel-metal hydride accumulator and comprises a predetermined number of modules, each of which in turn has a predetermined number of cells.

Als Betriebsparameter des Energiespeichers kann eine Temperatur und/oder eine aktuelle Klemmenspannung und/oder ein aktueller Ladezustand mit einem zugeordneten Wert einer Ladezustandsgenauigkeit des Energiespeichers ermittelt werden. Die Ladezustandsgenauigkeit ist repräsentativ für einen Grad einer Übereinstimmung zwischen dem ermittelten und einem tatsächlichen Ladezustand des Energiespeichers.A temperature and/or a current terminal voltage and/or a current state of charge with an associated value of a state of charge accuracy of the energy storage device can be determined as operating parameters of the energy storage device. The state of charge accuracy is representative of a degree of agreement between the determined and an actual state of charge of the energy storage device.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird in dem vorgegebenen Lade-Entlade-Betrieb während des Ladebetriebes eine Klemmenspannung des Energiespeichers beobachtet und/oder ein Ladezustand des Energiespeichers ermittelt. Während des Ladebetriebes wird die beobachtete Klemmenspannung mit einem vorgegebenen ersten Spannungsschwellenwert und/oder der ermittelte Ladezustand mit einem vorgegebenen ersten Ladezustandschwellenwert verglichen. Abhängig von dem Vergleich mit dem ersten Spannungsschwellenwert und/oder abhängig von dem Vergleich mit dem ersten Ladezustandsschwellenwert, wird der aktuelle Integrationswert zurückgesetzt und der Entladebetrieb vorgegeben und der Entladestrom integriert. Ferner kann alternativ oder zusätzlich in dem vorgegebenen Lade-Entlade-Betrieb während des Entladebetriebs die beobachtete Klemmenspannung mit einem vorgegebenen zweiten Spannungsschwellenwert und/oder der ermittelte Ladezustand mit einem vorgegebenen zweiten Ladezustandschwellenwert verglichen werden. Abhängig von dem Vergleich mit dem zweiten Spannungsschwellenwert und/oder abhängig von dem Vergleich mit dem zweiten Ladezustandsschwellenwert wird der aktuelle Integrationswert zurückgesetzt und der Ladebetrieb vorgegeben und der Ladestrom integriert.In an advantageous embodiment, in the predetermined charge-discharge operation during charging, a terminal voltage of the Energy storage device is observed and/or a state of charge of the energy storage device is determined. During charging, the observed terminal voltage is compared with a predefined first voltage threshold value and/or the determined state of charge is compared with a predefined first state of charge threshold value. Depending on the comparison with the first voltage threshold value and/or depending on the comparison with the first state of charge threshold value, the current integration value is reset and the discharging operation is specified and the discharging current is integrated. Furthermore, alternatively or additionally, in the specified charging-discharging operation during discharging operation, the observed terminal voltage can be compared with a predefined second voltage threshold value and/or the determined state of charge can be compared with a predefined second state of charge threshold value. Depending on the comparison with the second voltage threshold value and/or depending on the comparison with the second state of charge threshold value, the current integration value is reset and the charging operation is specified and the charging current is integrated.

Der vorgegebene erste Spannungsschwellenwert repräsentiert beispielsweise eine maximale Klemmenspannung des Energiespeichers, die während des Ladens nicht überschritten werden darf, so z.B. um eine Überspannung zu verhindern. Der vorgegebene zweite Spannungsschwellenwert repräsentiert beispielsweise eine minimale Klemmenspannung des Energiespeichers, die während des Entladens nicht unterschritten werden darf, so z.B. um eine Tiefenentladung zu verhindern. Der erste und zweite Spannungsschwellenwert repräsentieren einen vorgegebenen Spannungsbereich der Klemmenspannung.The predefined first voltage threshold represents, for example, a maximum terminal voltage of the energy storage device that must not be exceeded during charging, e.g. to prevent overvoltage. The predefined second voltage threshold represents, for example, a minimum terminal voltage of the energy storage device that must not be undercut during discharging, e.g. to prevent deep discharge. The first and second voltage thresholds represent a predefined voltage range of the terminal voltage.

Der vorgegebene erste Ladezustandsschwellenwert repräsentiert beispielsweise einen maximalen Ladezustand des Energiespeichers und der vorgegebene zweite Ladezustandsschwellenwert repräsentiert beispielsweise einen minimalen Ladezustand des Energiespeichers. Der erste und zweite Ladezustandsschwellenwert repräsentieren einen vorgegebenen Ladezustandsbereich. Vorzugsweise bleibt der erste und zweite Ladezustandsschwellenwert unberücksichtigt, wenn mittels des vorgegebenen Lade-Entlade-Betriebes der Ladezustand ermittelt oder korrigiert wird.The predefined first charge state threshold represents, for example, a maximum charge state of the energy storage device and the predefined second charge state threshold represents, for example, a minimum charge state of the energy storage device. The first and second charge state thresholds represent a predefined charge state range. Preferably, the first and second charge state thresholds are not taken into account when the charge state is determined or corrected using the predefined charge-discharge operation.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird integriert, wenn sich die aktuelle Klemmenspannung des Energiespeichers in dem vorgegebenen Spannungsbereich befindet. Darüber hinaus kann alternativ oder zusätzlich integriert werden, wenn sich der aktuelle Ladezustand des Energiespeichers in dem vorgegebenen Ladezustandsbereich befindet. Integriert wird somit lediglich in dem vorgegebenen Spannungsbereich und/oder Ladezustandsbereich. Dadurch kann das gesamte Leistungspotential des Energiespeichers für den vorgegebenen Lade-Entlade-Betrieb genutzt werden.In a further advantageous embodiment, integration takes place when the current terminal voltage of the energy storage device is in the specified voltage range. In addition, integration can alternatively or additionally take place when the current charge level of the energy storage device is in the specified charge level range. Integration therefore only takes place in the specified voltage range and/or charge level range. This means that the entire performance potential of the energy storage device can be used for the specified charge-discharge operation.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb gestartet, wenn die Temperatur einen vorgegebenen Temperaturschwellenwert unterschreitet. Andernfalls wird der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb gestoppt. Dies ermöglicht auch bei niedrigen Temperaturen, so z.B. zum Zeitpunkt eines Starts des Kraftfahrzeugs, eine schnelle Verfügbarkeit einer hohen Leistungsfähigkeit des Energiespeichers.In a further advantageous embodiment, the predetermined charge-discharge operation is started when the temperature falls below a predetermined temperature threshold. Otherwise, the predetermined charge-discharge operation is stopped. This enables a high level of performance of the energy storage device to be quickly available even at low temperatures, e.g. when the motor vehicle is started.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb gestartet, wenn der Wert der Ladezustandsgenauigkeit einen vorgegebenen Genauigkeitsschwellenwert dahingehend unterschreitet, dass der Wert der Ladezustandsgenauigkeit einen ungenaueren Wert des Ladezustands repräsentiert als der vorgegebene Genauigkeitsschwellenwert. Andernfalls wird der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb gestoppt. Der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb ermöglicht eine genaue Ermittlung des Ladezustands des Energiespeichers.In a further advantageous embodiment, the predefined charge-discharge operation is started when the value of the state of charge accuracy falls below a predefined accuracy threshold value in such a way that the value of the state of charge accuracy represents a less accurate value of the state of charge than the predefined accuracy threshold value. Otherwise, the predefined charge-discharge operation is stopped. The predefined charge-discharge operation enables an accurate determination of the state of charge of the energy storage device.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein zeitlicher Verlauf einer Ladung eines Energiespeichers,
  • 2 ein Ablaufdiagramm.
Embodiments of the invention are explained in more detail below using schematic representations. They show:
  • 1 a temporal progression of a charge of an energy storage device,
  • 2 a flow chart.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction or function are provided with the same reference symbols throughout the figures.

In der 1 ist ein zeitlicher Verlauf einer elektrischen Ladung Q eines Energiespeichers dargestellt, der einen vorgegebenen Lade-Entlade-Betrieb repräsentiert. Der Energiespeicher ist beispielsweise als Nickel-Metall-Hydrid-Akkumulator ausgebildet und in einem Kraftfahrzeug, so z.B. einem Hybridfahrzeug, angeordnet und dort Bestandteil eines zugeordneten Bordnetzes, insbesondere eines Hochvoltbordnetzes. Eine Klemmenspannung dieses Energiespeichers kann beispielsweise zwischen 300 V und 400 V betragen. Für einen Ladebetrieb kann ein Generator des Kraftfahrzeugs derart betrieben werden, dass dieser einen vorgegebenen Ladestrom IC bereitstellt. Für einen Entladebetrieb kann beispielsweise zumindest ein elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs derart angesteuert werden, dass dem Energiespeicher ein vorgegebener Entladestrom IDISC entnommen wird.In the 1 a time profile of an electrical charge Q of an energy storage device is shown, which represents a predetermined charge-discharge operation. The energy storage device is designed, for example, as a nickel-metal hydride accumulator and is arranged in a motor vehicle, such as a hybrid vehicle, where it is part of an associated on-board network, in particular a high-voltage on-board network. A terminal voltage of this energy storage device can be, for example, between 300 V and 400 V. For a charging operation, a generator of the motor vehicle can be operated in such a way that it provides a predetermined charging current IC. For a discharging operation, for example, at least one electrical consumer of the motor vehicle can be controlled in such a way that a predetermined discharging current IDISC is taken from the energy storage device.

Der Verlauf der elektrischen Ladung Q wird anhand der 2 erläutert. In 2 ist ein Verfahren zum Betreiben des Energiespeichers als Ablaufdiagramm dargestellt. Das Verfahren wird beispielsweise als Programm in einem Steuergerät, so z.B. Hybridsteuergerät, des Kraftfahrzeugs ausgeführt. Das Steuergerät kann auch als Vorrichtung zum Betreiben des Bordnetzes bezeichnet werden.The course of the electric charge Q is determined by the 2 explained. In 2 A method for operating the energy storage device is shown as a flow chart. The method is carried out, for example, as a program in a control unit, such as a hybrid control unit, of the motor vehicle. The control unit can also be referred to as a device for operating the on-board network.

Das Programm wird in einem Schritt S0 gestartet. In einem Schritt S2 wird eine Temperatur T und ein Ladezustand SOC mit zugeordneter Ladezustandsgenauigkeit SOC_ACC als Betriebsparameter des Energiespeichers ermittelt. Ein Wertebereich der Ladezustandsgenauigkeit kann beispielsweise zwischen 0 und 100 liegen, wobei ein Wert 0 keine Übereinstimmung und ein Wert 100 eine sehr hohe Übereinstimmung des ermittelten Ladezustands SOC mit dem tatsächlichen Ladezustand repräsentiert. Die Temperatur T und/oder der Ladezustand SOC mit der zugeordneten Ladezustandsgenauigkeit SOC_ACC kann beispielsweise mittels eines Batteriesensors und/oder programmtechnisch anhand eines vorgegebenen Energiespeichermodells ermittelt werden.The program is started in a step S0. In a step S2, a temperature T and a state of charge SOC with associated state of charge accuracy SOC_ACC are determined as operating parameters of the energy storage device. A value range of the state of charge accuracy can be between 0 and 100, for example, where a value of 0 represents no agreement and a value of 100 represents a very high agreement between the determined state of charge SOC and the actual state of charge. The temperature T and/or the state of charge SOC with the associated state of charge accuracy SOC_ACC can be determined, for example, using a battery sensor and/or by program using a given energy storage model.

In einem Schritt S4 wird abhängig von den ermittelten Betriebsparametern und/oder abhängig von zumindest einer vorgegebenen Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs ein Integrationsschwellenwert J_TH ermittelt. Durch die Vorgabe des Integrationsschwellenwertes J_TH kann ein Energiedurchsatz des Energiespeichers vorgegeben werden. Ein hoher Energiedurchsatz wird beispielsweise benötigt, wenn die Temperatur T als Betriebsparameter sehr niedrig ist, so z.B. kleiner als 0°C, und/oder ein Starten des Kraftfahrzeugs vorliegt. Um einen hohen Energiedurchsatz zu erhalten, kann beispielsweise der Integrationsschwellenwert J_TH derart ermittelt werden, dass mehrere Lade- und Entladevorgänge innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer ermöglicht werden. Dabei kann beispielsweise der zugeordnete Lade- bzw. Entladestrom etwa größer vorgegeben werden.In a step S4, an integration threshold value J_TH is determined depending on the determined operating parameters and/or depending on at least one specified operating variable of the motor vehicle. By specifying the integration threshold value J_TH, an energy throughput of the energy storage device can be specified. A high energy throughput is required, for example, when the temperature T as an operating parameter is very low, e.g. less than 0°C, and/or the motor vehicle is being started. In order to obtain a high energy throughput, the integration threshold value J_TH can, for example, be determined in such a way that several charging and discharging processes are possible within a specified period of time. In this case, the assigned charging or discharging current can, for example, be specified to be larger.

In einem Schritt S6 wird überprüft, ob die Temperatur T kleiner ist als ein vorgegebener Temperaturschwellenwert T_TH, so z.B. 0 °C, oder ob die ermittelte Ladezustandsgenauigkeit SOC_ACC kleiner ist als ein vorgegebener Genauigkeitsschwellenwert ACC_TH, so z.B. 40. Ist die Bedingung nicht erfüllt, wird das Programm in einem Schritt S14 beendet oder alternativ in dem Schritt S2 erneut ausgeführt.In a step S6, it is checked whether the temperature T is less than a predefined temperature threshold value T_TH, e.g. 0 °C, or whether the determined state of charge accuracy SOC_ACC is less than a predefined accuracy threshold value ACC_TH, e.g. 40. If the condition is not met, the program is terminated in a step S14 or alternatively executed again in step S2.

Ist die Bedingung in dem Schritt S6 erfüllt, wird in einem Schritt S8 beispielsweise der Ladebetrieb vorgegeben, in dem der vorgegebene Ladestrom IC dem Energiespeicher zugeführt und integriert wird. Vor dem jeweiligen Ladebetrieb wird der Integrationswert J vorzugsweise zurückgesetzt. In 1 ist beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t1, t2 der Verlauf des Integrationswertes J während des Ladebetriebs dargestellt, relativ zu einem Startwert Q0 der elektrischen Ladung Q, die der Energiespeicher zu dem Zeitpunkt t1 aufweist. Der Zeitpunkt t1 repräsentiert beispielsweise einen Start des Kraftfahrzeugs. If the condition in step S6 is fulfilled, the charging operation is specified in a step S8, for example, in which the specified charging current IC is supplied to the energy storage device and integrated. Before the respective charging operation, the integration value J is preferably reset. In 1 For example, between the times t1, t2, the course of the integration value J during charging is shown, relative to a starting value Q0 of the electrical charge Q that the energy storage device has at the time t1. The time t1 represents, for example, a start of the motor vehicle.

Bei erfüllter Bedingung in dem Schritt S6 kann alternativ auch ein Schritt S10 ausgeführt werden, in dem der Entladebetrieb vorgegeben wird. In diesem wird der vorgegebene Entladestrom IDISC dem Energiespeicher entnommen und integriert. Der Integrationswert J ermittelt sich analog zu dem Ladebetrieb, wobei der Integrationswert J vor dem jeweiligen Entladebetrieb vorzugsweise zurückgesetzt wird. In 1 ist beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t2, t3 der Verlauf des Integrationswertes J während des Entladebetriebs dargestellt. Der Verlauf des jeweiligen aus dem Lade- bzw. Entladebetrieb resultierenden Integrationswertes J kann auch nicht-linear verlaufen, wenn beispielsweise der Lade- bzw. Entladestrom IC, IDISC nicht zeitlich konstant ist. Vorzugsweise wird ein Wert des Lade- und/oder Entladestroms IC, IDISC abhängig von zumindest einem Betriebsparameter des Energiespeichers vorgegeben, so z.B. der Temperatur T. Ist beispielsweise die ermittelte Temperatur T kleiner als der Temperaturschwellenwert T_TH, kann ein Wert des Lade- und/oder Entladestroms IC, IDISC sehr groß vorgegeben werden.If the condition in step S6 is met, a step S10 can alternatively be carried out in which the discharge operation is specified. In this step, the specified discharge current IDISC is taken from the energy storage device and integrated. The integration value J is determined in a similar way to the charging operation, whereby the integration value J is preferably reset before the respective discharge operation. In 1 For example, the course of the integration value J during the discharge operation is shown between the times t2, t3. The course of the respective integration value J resulting from the charging or discharging operation can also be non-linear if, for example, the charging or discharging current IC, IDISC is not constant over time. Preferably, a value of the charging and/or discharging current IC, IDISC is specified depending on at least one operating parameter of the energy storage device, such as the temperature T. For example, if the determined temperature T is lower than the temperature threshold value T_TH, a value of the charging and/or discharging current IC, IDISC can be specified very high.

Zu dem Zeitpunkt t1 (1) kann beispielsweise abhängig von dem diesem Zeitpunkt t1 zugeordneten ermittelten Ladezustand SOC der Lade- oder Entladebetrieb vorgegeben werden. Ist der Ladezustand SOC zu dem Zeitpunkt t1 beispielsweise größer als 50 %, so kann der Entladebetrieb vorgegeben werden und andernfalls der Ladebetrieb.At time t1 ( 1 ), for example, the charging or discharging operation can be specified depending on the determined state of charge SOC assigned to this time t1. If the state of charge SOC at time t1 is, for example, greater than 50%, the discharging operation can be specified and otherwise the charging operation.

In einem Schritt S12 wird der aktuelle Integrationswert J, vorzugsweise ein Betrag des Integrationswertes J, mit dem ermittelten Integrationsschwellenwert J_TH verglichen. Ferner kann in dem Schritt S12 auch eine aus dem Lade- oder Entladebetrieb resultierende Klemmenspannung des Energiespeichers mit einem vorgegebenen ersten Spannungsschwellenwert UTH_1 und einem vorgegebenen zweiten Spannungsschwellenwert UTH_2 verglichen werden. Darüber hinaus kann in dem Schritt S12 auch der aus dem Lade- oder Entladebetrieb resultierende Ladezustand SOC des Energiespeichers mit einem vorgegebenen ersten Ladezustandsschwellenwert STH_1, so z.B. 70 %, und einem vorgegebenen zweiten Ladezustandsschwellenwert STH_2, so z.B. 40 %, verglichen werden. Der erste und/oder zweite Spannungsschwellenwert UTH_1, UTH_2 repräsentieren einen vorgegebenen Spannungsbereich und der erste und/oder zweite Ladezustandsschwellenwert STH_1, STH_2 repräsentieren einen vorgegebenen Ladezustandsbereich. Vorzugsweise bleibt der erste und zweite Ladezustandsschwellenwert STH_1, STH_2 unberücksichtigt, wenn mittels des vorgegebenen Lade-Entlade-Betriebes der Ladezustand SOC ermittelt wird.In a step S12, the current integration value J, preferably an amount of the integration value J, is compared with the determined integration threshold value J_TH. Furthermore, in step S12, a terminal voltage of the energy storage device resulting from the charging or discharging operation can also be compared with a predetermined first voltage threshold value UTH_1 and a predetermined second voltage threshold value UTH_2. In addition, in step S12, the state of charge SOC of the energy storage device resulting from the charging or discharging operation can also be compared with a predetermined first state of charge threshold value STH_1, for example 70%, and a predetermined second state of charge threshold value STH_2, for example 40%. The first and/or second voltage threshold value UTH_1, UTH_2 represent a predetermined voltage range and the first and/or second state of charge threshold value STH_1, STH_2 represent a predetermined state of charge range. Preferably, the first and second state of charge threshold value STH_1, STH_2 are disregarded when the state of charge SOC is determined by means of the predetermined charge-discharge operation.

Ist der aktuelle Integrationswert J betragsmäßig kleiner als der ermittelte Integrationsschwellenwert J_TH und/oder ist die ermittelte Klemmenspannung innerhalb des vorgegebenen Spannungsbereiches und/oder ist der ermittelte Ladezustand SOC innerhalb des vorgegebenen Ladezustandsbereichs, wird der Schritt S8 bzw. S10 erneut ausgeführt und der aktuelle Strom weiter integriert.If the current integration value J is smaller in magnitude than the determined integration threshold value J_TH and/or the determined terminal voltage is within the specified voltage range and/or the determined state of charge SOC is within the specified state of charge range, step S8 or S10 is executed again and the current current is further integrated.

Ist auch nur eine oder sind mehrere Bedingungen in dem Schritt S12 nicht erfüllt, wird das Programm erneut ab dem Schritt S2 ausgeführt, wobei der Schritt S8 oder S10 abhängig von dem vorherigen Lade- oder Entladebetrieb ausgeführt wird. Wurde beispielsweise in dem vorherigen Betrieb der Ladebetrieb vorgegeben, so wird nun der Schritt S10 ausgeführt und umgekehrt. Auch kann sich der in dem Schritt S4 ermittelte Integrationsschwellenwert J_TH von dem zuvor ermittelten unterscheiden. So werden beispielsweise in 1 vier unterschiedliche Integrationsschwellenwerte J_TH vorgegeben. Zu Zeitpunkten an denen sich eine Richtung des Stromes ändert, so z.B. zu den Zeitpunkten t2, t3 in 1, und zu Beginn des vorgegebenen Lade-Entlade-Betriebes zum Zeitpunkt t1 wird in etwa zeitgleich der Integrationswert J zurückgesetzt, so z.B. auf 0 As, und der danach fließende Strom integriert.If only one or more conditions are not met in step S12, the program is executed again from step S2, with step S8 or S10 being executed depending on the previous charging or discharging operation. For example, if charging operation was specified in the previous operation, step S10 is now executed and vice versa. The integration threshold value J_TH determined in step S4 can also differ from the one previously determined. For example, in 1 four different integration threshold values J_TH are specified. At times when a direction of the current changes, for example at times t2, t3 in 1 , and at the beginning of the specified charge-discharge operation at time t1, the integration value J is reset at approximately the same time, e.g. to 0 As, and the current flowing thereafter is integrated.

Der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb kann beispielsweise derart erfolgen, dass eine Einhaltung des vorgegebenen Spannungsbereiches oberste Priorität hat, um eine Schädigung des Energiespeichers zu verhindern. Ferner kann durch den vorgegebenen Lade-Entlade-Betrieb bei einem als ungenau ermittelten Ladezustand SOC eine genaue Ermittlung des Ladezustands SOC ermöglicht werden. Ein bereits ermittelter Ladezustand kann mittels des vorgegebenen Lade-Entlade-Betriebes auch korrigiert werden. Der Energiespeicher kann derart geladen bzw. entladen werden, dass die resultierende Klemmenspannung im Bereich des ersten bzw. zweiten Spannungsschwellenwertes UTH_1, UTH_2 bewegt wird, so dass sichergestellt werden kann, dass der Ladezustand SOC kleiner als der erste Ladezustandsschwellenwert STH_1 und größer als der zweite Ladezustandsschwellenwert STH_2 ist. In einem Ladezustandsbereich, so z.B. zwischen 40% und 70%, ändert sich beispielsweise die Klemmenspannung des Energiespeichers nur wenig, so dass der diesem Bereich zugeordnete ermittelte Ladezustand gegebenenfalls nicht mit dem tatsächlichen Ladezustand des Energiespeichers übereinstimmt. Somit ermöglicht der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb eine genaue Ermittlung des Ladezustands SOC auch in diesem Bereich.The specified charge-discharge operation can, for example, be carried out in such a way that compliance with the specified voltage range has top priority in order to prevent damage to the energy storage device. Furthermore, the specified charge-discharge operation can enable an accurate determination of the state of charge SOC if the state of charge SOC is determined to be inaccurate. A state of charge that has already been determined can also be corrected using the specified charge-discharge operation. The energy storage device can be charged or discharged in such a way that the resulting terminal voltage is moved in the range of the first or second voltage threshold value UTH_1, UTH_2, so that it can be ensured that the state of charge SOC is less than the first state of charge threshold value STH_1 and greater than the second state of charge threshold value STH_2. In a state of charge range, e.g. between 40% and 70%, the terminal voltage of the energy storage device changes only slightly, so that the determined state of charge assigned to this range may not correspond to the actual state of charge of the energy storage device. The specified charge-discharge operation therefore enables the state of charge SOC to be determined precisely even in this range.

Vorzugsweise wird nur integriert, wenn sich die aktuelle Klemmenspannung innerhalb des ihm zugeordneten vorgegebenen Spannungsbereichs befindet und/oder der aktuelle Ladezustand SOC des Energiespeichers sich innerhalb des ihm zugeordneten vorgegebenen Ladezustandsbereichs befindet. In 1 wird beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t4, t5 der Ladestrom IC nicht integriert, während sich die Klemmenspannung außerhalb des vorgegebenen Spannungsbereichs bzw. sich der aktuelle Ladezustand SOC außerhalb des vorgegebenen Ladezustandsbereichs befindet. Erst zu einem Zeitpunkt t5, ab dem sich die aktuelle Klemmenspannung des Energiespeichers in dem vorgegebenen Spannungsbereich und Ladezustandsbereich befindet, wird die Integration des Ladestroms IC ausgeführt.Preferably, integration only takes place if the current terminal voltage is within the specified voltage range assigned to it and/or the current state of charge SOC of the energy storage device is within the specified state of charge range assigned to it. 1 For example, between times t4 and t5 the charging current IC is not integrated while the terminal voltage is outside the specified voltage range or the current state of charge SOC is outside the specified state of charge range. The integration of the charging current IC is only carried out at time t5, from which the current terminal voltage of the energy storage device is in the specified voltage range and state of charge range.

Claims (9)

Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug, bei dem als vorgegebener Lade-Entlade-Betrieb - zumindest ein Betriebsparameter des Energiespeichers und/oder zumindest eine vorgegebene Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, - abhängig von dem zumindest einen ermittelten Betriebsparameter und/oder von der zumindest einen ermittelten Betriebsgröße zumindest ein Integrationsschwellenwert (J_TH) ermittelt wird, - abhängig von dem zumindest einen ermittelten Betriebsparameter dem Energiespeicher ein Ladebetrieb zum Zuführen eines vorgegebenen Ladestromes (IC) vorgegeben wird oder ein Entladebetrieb zur Entnahme eines vorgegebenen Entladestroms (IDISC) vorgegeben wird, - der Ladestrom (IC) bzw. der Entladestrom (IDSC) jeweils integriert werden, - ein aktueller Integrationswert (J) der jeweiligen Integration mit dem zumindest einen ermittelten Integrationsschwellenwert (J_TH) verglichen wird, - abhängig von dem Vergleich der aktuelle Integrationswert (J) zurückgesetzt wird, und alternierend der Entladebetrieb vorgegeben wird und der Entladestrom (IDISC) integriert wird, wenn zuvor geladen wurde, oder der Ladebetrieb vorgegeben wird und der Ladestrom (IC) integriert wird, wenn zuvor entladen wurde, und - abhängig von dem zumindest einen Betriebsparameter des Energiespeichers ein Wert des Ladestroms (IC) und/oder ein Wert des Entladestroms (IDISC) vorgegeben wird. Method for operating an energy storage device for a motor vehicle, in which as a predetermined charge-discharge operation - at least one operating parameter of the energy storage device and/or at least one predetermined operating variable of the motor vehicle is determined, - depending on the at least one determined operating parameter and/or the at least one determined operating variable, at least one integration threshold value (J_TH) is determined, - depending on the at least one determined operating parameter, a charging operation for supplying a predetermined charging current (IC) is specified for the energy storage device or a discharging operation for removing a predetermined discharging current (IDISC) is specified, - the charging current (IC) or the discharging current (IDSC) are each integrated, - a current integration value (J) of the respective integration is compared with the at least one determined integration threshold value (J_TH), - depending on the comparison, the current integration value (J) is reset, and alternately the discharging operation is specified and the discharging current (IDISC) is integrated if charging was previously carried out, or the charging operation is specified and the charging current (IC) is integrated if it has previously been discharged, and - depending on the at least one operating parameter of the energy storage device, a value of the charging current (IC) and/or a value of the discharging current (IDISC) is specified. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Betriebsparameter eine Temperatur (T) und/oder eine aktuelle Klemmenspannung und/oder ein aktueller Ladezustand (SOC) mit einem zugeordneten Wert einer Ladezustandsgenauigkeit (SOC_ACC) des Energiespeichers ermittelt wird, wobei die Ladezustandsgenauigkeit (SOC_ACC) repräsentativ ist für einen Grad einer Übereinstimmung zwischen dem ermittelten und einem tatsächlichen Ladezustand (SOC) des Energiespeichers.Procedure according to Claim 1 , in which a temperature (T) and/or a current terminal voltage and/or a current state of charge (SOC) with an associated value of a state of charge accuracy (SOC_ACC) of the energy storage device is determined as operating parameters, wherein the state of charge accuracy (SOC_ACC) is representative of a degree of agreement between the determined and an actual state of charge (SOC) of the energy storage device. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem - während des Ladebetriebes eine Klemmenspannung des Energiespeichers beobachtet und/oder ein Ladezustand (SOC) des Energiespeichers ermittelt wird, - während des Ladebetriebes die beobachtete Klemmenspannung mit einem vorgegebenen ersten Spannungsschwellenwert (UTH_1) und/oder der ermittelte Ladezustand (SOC) mit einem vorgegebenen ersten Ladezustandschwellenwert (STH_1) verglichen wird, - abhängig von dem Vergleich mit dem ersten Spannungsschwellenwert (UTH_1) und/oder abhängig von dem Vergleich mit dem ersten Ladezustandsschwellenwert (STH_1), der aktuelle Integrationswert (J) zurückgesetzt wird und der Entladebetrieb vorgegeben wird und der Entladestrom (IDISC) integriert wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , in which - during the charging operation a terminal voltage of the energy storage device is observed and/or a state of charge (SOC) of the energy storage device is determined, - during the charging operation the observed terminal voltage is compared with a predetermined first voltage threshold value (UTH_1) and/or the determined state of charge (SOC) is compared with a predetermined first state of charge threshold value (STH_1), - depending on the comparison with the first voltage threshold value (UTH_1) and/or depending on the comparison with the first state of charge threshold value (STH_1), the current integration value (J) is reset and the discharge operation is specified and the discharge current (IDISC) is integrated. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem - während des Entladebetriebs die Klemmenspannung des Energiespeichers beobachtet und/oder der Ladezustand (SOC) des Energiespeichers ermittelt wird, - während des Entladebetriebs die beobachtete Klemmenspannung mit einem vorgegebenen zweiten Spannungsschwellenwert (UTH_2) und/oder der ermittelte Ladezustand (SOC) mit einem vorgegebenen zweiten Ladezustandschwellenwert (STH_2) verglichen wird, - abhängig von dem Vergleich mit dem zweiten Spannungsschwellenwert (UTH_2) und/oder abhängig von dem Vergleich mit dem zweiten Ladezustandsschwellenwert (STH_2), der aktuelle Integrationswert (J) zurückgesetzt wird und der Ladebetrieb vorgegeben wird und der Ladestrom (IC) integriert wird.Method according to one of the preceding claims, in which - during the discharge operation, the terminal voltage of the energy storage device is observed and/or the state of charge (SOC) of the energy storage device is determined, - during the discharge operation, the observed terminal voltage is compared with a predetermined second voltage threshold value (UTH_2) and/or the determined state of charge (SOC) is compared with a predetermined second state of charge threshold value (STH_2), - depending on the comparison with the second voltage threshold value (UTH_2) and/or depending on the comparison with the second state of charge threshold value (STH_2), the current integration value (J) is reset and the charging operation is specified and the charging current (IC) is integrated. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei dem nur integriert wird, wenn sich die aktuelle Klemmenspannung des Energiespeichers in einem vorgegebenen Spannungsbereich befindet, der durch den ersten und/oder zweiten Spannungsschwellenwert (UTH_1, UTH_2) vorgegeben wird.Method according to one of the Claims 3 or 4 , in which integration only takes place if the current terminal voltage of the energy storage device is in a predetermined voltage range which is specified by the first and/or second voltage threshold value (UTH_1, UTH_2). Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem nur integriert wird, wenn sich der aktueller Ladezustand (SOC) des Energiespeichers in einem vorgegebenen Ladezustandsbereich befindet, der durch den ersten und/oder zweiten Ladezustandsschwellenwert (STH_1, STH_2) vorgegeben wird.Method according to one of the Claims 3 until 5 , in which integration only takes place if the current state of charge (SOC) of the energy storage device is in a predetermined state of charge range, which is specified by the first and/or second state of charge threshold value (STH_1, STH_2). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem - der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb gestartet wird, wenn die Temperatur (T) einen vorgegebenen Temperaturschwellenwert (T_TH) unterschreitet, - andernfalls der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb gestoppt wird.Method according to one of the preceding claims, in which - the predetermined charge-discharge operation is started when the temperature (T) falls below a predetermined temperature threshold value (T_TH), - otherwise the predetermined charge-discharge operation is stopped. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem - der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb gestartet wird, wenn der Wert der Ladezustandsgenauigkeit (SOC_ACC) einen vorgegebenen Genauigkeitsschwellenwert (ACC_TH) dahingehend unterschreitet, dass der Wert der Ladezustandsgenauigkeit (SOC_ACC) einen ungenaueren Wert des Ladezustands (SOC) repräsentiert als der vorgegebene Genauigkeitsschwellenwert (ACC_TH) - andernfalls der vorgegebene Lade-Entlade-Betrieb gestoppt wird.Method according to one of the preceding claims, in which - the predetermined charge-discharge operation is started when the value of the state of charge accuracy (SOC_ACC) falls below a predetermined accuracy threshold value (ACC_TH) in such a way that the value of the state of charge accuracy (SOC_ACC) represents a less accurate value of the state of charge (SOC) than the predetermined accuracy threshold value (ACC_TH) - otherwise the predetermined charge-discharge operation is stopped. Vorrichtung zum Betreiben eines Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug, die im Rahmen eines vorgegebenen Lade-Entlade-Betriebes ausgebildet ist, - zumindest einen Betriebsparameter des Energiespeichers und/oder zumindest eine vorgegebene Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs zu ermitteln, - abhängig von dem zumindest einen ermittelten Betriebsparameter und/oder von der zumindest einen ermittelten Betriebsgröße zumindest einen Integrationsschwellenwert (J_TH) zu ermitteln, - abhängig von dem zumindest einen ermittelten Betriebsparameter dem Energiespeicher einen Ladebetrieb zum Zuführen eines vorgegebenen Ladestromes (IC) vorzugeben oder einen Entladebetrieb zur Entnahme eines vorgegebenen Entladestroms (IDISC) vorzugeben, - den Ladestrom (IC) bzw. den Entladestrom (IDSC) jeweils zu integrieren, - einen aktuellen Integrationswert (J) der jeweiligen Integration mit dem zumindest einen ermittelten Integrationsschwellenwert (J_TH) zu vergleichen, - abhängig von dem Vergleich den aktuellen Integrationswert (J) zurückzusetzen, und alternierend den Entladebetrieb vorzugeben und den Entladestrom (IDISC) zu integrieren, wenn zuvor geladen wurde, oder den Ladebetrieb vorzugeben und den Ladestrom (IC) zu integrieren, wenn zuvor entladen wurde, und - abhängig von dem zumindest einen Betriebsparameter des Energiespeichers ein Wert des Ladestroms (IC) und/oder ein Wert des Entladestroms (IDISC) vorgegeben wird.Device for operating an energy storage device for a motor vehicle, which is designed within the framework of a predetermined charge-discharge operation, - to determine at least one operating parameter of the energy storage device and/or at least one predetermined operating variable of the motor vehicle, - to determine at least one integration threshold value (J_TH) depending on the at least one determined operating parameter and/or the at least one determined operating variable, - to specify a charging operation for supplying a predetermined charging current (IC) or a discharging operation for removing a predetermined discharging current (IDISC) depending on the at least one determined operating parameter, - to integrate the charging current (IC) or the discharging current (IDSC) in each case, - to compare a current integration value (J) of the respective integration with the at least one determined integration threshold value (J_TH), - to reset the current integration value (J) depending on the comparison, and to alternately specify the discharging operation and to integrate the discharging current (IDISC) if charging has taken place previously, or the to specify charging operation and to integrate the charging current (IC) if it has previously been discharged, and - depending on at least one operating parameter of the energy storage device, a value of the charging current (IC) and/or a value of the discharging current (IDISC) is specified.
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