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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Energieversorgungseinrichtung
für einen
Kraftwagen. Die Einrichtung umfasst eine elektrische Batterie und eine
Ladeeinrichtung zum Aufladen der Batterie. Die Ladeeinrichtung ist
dabei dazu ausgelegt, einen Ladestrom der Batterie in Abhängigkeit
von einem ersten Batteriespannungsmesssignal zu steuern. Das Batteriespannungsmesssignal
wird durch die Ladeeinrichtung selbst ermittelt. Die Energieversorgungseinrichtung
weist des Weiteren eine separate Überwachungseinrichtung auf,
mittels welcher eine Zellspannung der Batterie überprüft wird. Zum Überprüfen wird
durch die Überwachungseinrichtung
dabei ein zweites Batteriespannungsmesssignal ermittelt. Unter dem
Begriff Kraftwagen wird hier bevorzugt ein Elektrofahrzeug oder
ein Hybrid-Fahrzeug verstanden. Die elektrische Batterie ist entsprechend
bevorzugt eine Hochvolt-Batterie. Die Erfindung betrifft auch ein
Verfahren zum Kalibrieren einer Ladeeinrichtung zum Aufladen einer
Batterie eines Kraftwagens.
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Hybrid-Fahrzeuge
und auch reine Elektrofahrzeuge weisen häufig eine Hochvolt-Batterie
auf, in welcher elektrische Energie zum Betreiben einer elektrischen
Maschine eines Fahrzeugantriebs gespeichert werden kann. Üblicherweise
ist vorgesehen, eine solche Batterie über ein fahrzeugeigenes Batterieladegerät (OBC – Onboard
Charger, mitgeführte
Ladeeinrichtung) bei Bedarf aufzuladen. Mittels eines solchen Batterieladegeräts, oder
allgemeiner einer solchen Ladeeinrichtung, wird dabei ein Ladestrom
gesteuert, der von einer Quelle für elektrische Energie, beispielsweise
einer Brennstoffzelle oder einem Generator, zur Batterie geleitet
wird. Beim Aufladen der Batterie steigt eine von der Batterie erzeugte
Batteriespannung, die beispielsweise an Anschlüssen der Batterie gemessen
werden kann. Zum Regeln des Ladestromes können in der Ladeeinrichtung
Elektronikschaltungen vorgesehen sein, welche die Batteriespannung
und der Batteriestrom messen.
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Das
Aufladen der Batterie mittels einer Batterieladeeinrichtung kann
es erfordern, die Batteriespannung dabei sehr genau zu überwachen.
Dies ist insbesondere dann kritisch, wenn die Batterie fast vollständig aufgeladen
ist, d. h. wenn die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie
fast der Kapazität
der Batterie entspricht. Durch einen falsch gesteuerten Ladestrom
kann es hier dazu kommen, dass die Batteriespannung eine maximal
zulässige Spannung überschreitet.
Insbesondere bei einer Lithium-Ionen-Batterie kann dies zu einer Beschädigung der
Zellen der Batterie führen.
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Im
Zusammenhang mit elektrisch angetriebenen Fahrzeugen sind Steuergeräte bekannt,
mit denen eine Batterie der elektrischen Energieversorgungseinrichtung überwacht
werden kann. Ein solches Steuergerät wird als Batterie-Management-System
(BMS) bezeichnet. Eine wichtige Funktion eines BMS ist der Zellschutz.
Hierbei überwacht
das BMS die Zellspannung einer Batterie. Für den Fall, dass eine Zellspannung
einen zulässigen
Höchstwert überschreitet,
können
durch das BMS automatisch entsprechende Maßnahmen zum Schutz der Batterie ausgelöst werden.
In BMS weist üblicherweise
eigene Elektronikschaltungen zum Ermitteln der Zellspannung und
des Batteriestroms auf.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung
eines Kraftwagens einen schonenden Betrieb einer elektrischen Batterie
zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird durch eine Energieversorgungseinrichtung gemäß Patentanspruch
1 gelöst. Die
Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 4 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind durch die Unteransprüche
gegeben.
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Die
erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung
ist zum Betrieb in einem Kraftwagen ausgebildet. Sie umfasst eine
elektrische Batterie und eine Ladeeinrichtung zum Aufladen der Batterie.
Die Ladeeinrichtung ist dazu ausgelegt, ein erstes Batteriespannungsmesssignal
zu ermitteln und einen Ladestrom der Batterie in Abhängigkeit
von dem ersten Batteriespannungsmesssignal zu steuern. Zu der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung gehört auch
eine separate Überwachungseinrichtung zum Überprüfen einer
Zellspannung der Batterie. Hierbei wird durch die Überwachungseinrichtung
ein zweites Batteriespannungsmesssignal ermittelt. Bei der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung
ist die Ladeeinrichtung dazu ausgelegt, auf Grundlage des ersten
und des zweiten Batteriespannungsmesssignals einen Korrekturwert
zu ermitteln. Das Steuern des Ladestroms erfolgt dann zusätzlich in
Abhängigkeit
von dem ermittelten Korrekturwert.
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Die
erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung
weist den Vorteil auf, dass die Ladeeinrichtung mit der separaten Überwachungseinrichtung automatisch
abgeglichen wird. Es ist also beispielsweise möglich, ein Ladegerät mit einem
BMS automatisch abzugleichen. Dadurch kann wirkungsvoll verhindert
werden, dass die Batterie beschädigt
wird, wenn eine Elektronikschaltung des Aufladegeräts, mit
der die Batteriespannung gemessen wird, nur ein ungenaues Batteriespannungsmesssignal
erzeugt.
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Ähnlich wie
bei der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
eine Ladeeinrichtung für eine
Batterie eines Kraftwagens kalibriert. Dazu wird in einem ersten
Schritt ein erster Spannungswert eines ersten Batteriespannungsmesssignals
erfasst, welches durch eine erste Spannungsmesseinrichtung ermittelt
wird. Unter einem Spannungswert ist hier ein zu einem bestimmten
Zeitpunkt ermittelter Wert des Batteriespannungsmesssignals zu verstehen.
In einem zweiten Schritt wird ein zweiter Spannungswert eines zweiten
Batteriespannungsmesssignals erfasst, welches durch eine separate
zweite Spannungsmesseinrichtung ermittelt wird. In einem dritten
Schritt wird ein Korrekturwert für
das erste Batteriespannungsmesssignal berechnet, wobei dem Korrekturwert
der erste und der zweite Spannungswert zugrunde gelegt werden. In
einem vierten Schritt wird der Ladestrom der Batterie dann in Abhängigkeit von
dem ersten Batteriespannungsmesssignal und dem Korrekturwert gesteuert.
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Durch
den Korrekturwert wird somit in vorteilhafter Weise ein Messfehler
ausgeglichen, welcher gegebenenfalls beim Ermitteln des ersten Batteriespannungsmesssignals
durch die erste Spannungsmesseinrichtung erzeugt wird. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird also ermöglicht,
die Messgenauigkeit beim Messen des ersten Batteriespannungsmesssignals
zu erhöhen,
indem das zweite Batteriespannungsmesssignal berücksichtig wird. Entsprechend
ist dann das Risiko vermindert, dass die höchstens zulässige Zellspannung der Batterie überschritten
wird, wenn durch die Ladeeinrichtung eine Ladeendspannung eingeregelt
wird.
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Die
erfindungsgemäße Energieversorgungseinrichtung
wird in vorteilhafter Weise weitergebildet, wenn die Ladeeinrichtung
zusätzlich
dazu ausgelegt ist, den Korrekturwert nur dann zu ermitteln, wenn eine
vorbestimmte Abgleichbedingung erfüllt ist. Eine solche Abgleichbedingung
kann beispielsweise darin bestehen, dass eine von der Ladeeinrichtung
einerseits und von der Überwachungseinrichtung
andererseits gemessene Spannung in einem vorbestimmten Intervall
liegen. Genauso kann eine Abgleichbedingung umfassen, dass entsprechende,
von der Ladeeinrichtung und der Überwachungseinrichtung
gemessene Ströme,
d. h. beispielsweise ein zu einem bestimmten Zeitpunkt gemessener
Stromwert eines Strommesssignals, in einem bestimmten Intervall
liegen.
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Durch
Vorgeben einer Abgleichbedingung kann in vorteilhafter Weise sichergestellt
werden, dass ein Unterschied, welcher sich zwischen dem ersten und
dem zweiten Batteriespannungsmesssignal ergibt auch tatsächlich auf
einer falschen Kalibrierung der Spannungsmesseinrichtung der Ladeeinrichtung
beruht. Eine andere Ursache für
einen solchen Unterschied kann nämlich
beispielsweise auch sein, dass aufgrund eines großen Batteriestroms durch
einen Spannungsabfall entlang der unterschiedlichen Messstrecken
der Spannungsmesseinrichtung der Ladeeinrichtung einerseits und
derjenigen der Überwachungseinrichtung
andererseits unterschiedliche Batteriespannungen ermittelt werden. Solche
Unterschiede sind aber nur temporär und dürfen deshalb nicht in den Korrekturwert
einfließen.
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Der
Korrekturwert wird bevorzugt zu Beginn eines Aufladevorgangs der
Batterie ermittelt. Dies ist ein besonders günstiger Zeitpunkt zum Ermitteln
der Leerlaufspannung der Batterie, da der Batteriestrom gleich Null
oder nahezu Null ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung
kann des Weiteren vorgesehen sein, dass durch die Ladeeinrichtung
ein erstes Batteriestrommesssignal ermittelbar ist. Zusätzlich oder alternativ
dazu kann des Weiteren vorgesehen sein, dass durch die Überwachungseinrichtung
ein zweites Batteriestrommesssignal ermittelbar ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann vorgesehen sein, dass beim Steuern des Ladestroms mittels des
Korrekturwerts ein Offset, d. h. ein Versatz, für das erste Batteriespannungsmesssignal
erzeugt wird. Ein Offset ist ein (positiver oder negativer) Wert,
welcher auf einzelne Spannungswerte des Batteriespannungsmesssignals
aufaddiert wird. Durch einen solchen Offset lässt sich das Batteriespannungsmesssignal
der Ladeeinrichtung derart verändern,
dass es mit den Batteriespannungsmesssignalen der Überwachungseinrichtung
in Deckung gebracht wird.
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Für den Fall,
dass zum Ermitteln des Korrekturwerts eine Abgleichbedingung vorgegeben
ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren
in vorteilhafter Weise weitergebildet, wenn eine Zeitdauer überprüft wird,
für welche
die vorbestimmte Abgleichbedingung erfüllt ist. Hierbei wird der Korrekturwert
erst dann ermittelt, nachdem die Abgleichbedingung für eine vorbestimmte
Zeitdauer erfüllt
gewesen ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein aktueller
Korrekturwert immer dann automatisch ermittelt wird, wenn erkannt
worden ist, dass dazu günstige
Bedingungen vorliegen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird ein erster Stromwert eines ersten Batteriestrommesssignals
erfasst, welcher durch eine erste Strommesseinrichtung ermittelt wird.
Zusätzlich
oder alternativ dazu wird ein zweiter Stromwert eines zweiten Batteriestrommesssignals erfasst,
welcher durch eine separate zweite Strommesseinrichtung ermittelt
wird. Als Abgleichbedingung wird dabei vorgegeben, dass zumindest
einer der Stromwerte innerhalb eines vorbestimmten Intervalls liegt.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass beispielsweise
durch einen großen Batteriestrom
die Ladeeinrichtung oder die Überwachungseinrichtung
aufgrund des bereits beschriebenen Spannungsabfalls entlang der
Messstrecken einen falschen Korrekturwert ermittelt. Vorzugsweise umfasst
das Intervall einen Stromwert von Null. Mit anderen Worten wird
als Abgleichbedingung vorgegeben, dass die Spannungswerte zum Ermitteln
des Korrekturwerts dann erfasst werden, wenn der Batteriestrom Null
ist. Dann wird in vorteilhafter Weise die Leerlaufspannung der Batterie
gemessen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird als Abgleichbedingung zumindest vorgegeben, dass ein Stromwert
eines Batteriestrommesssignals in einem vorbestimmten Intervall
liegen muss. Dann wird der Ladestrom zeitweise derart gesteuert,
dass die Abgleichbedingung erfüllt
wird. Mit anderen Worten wird während des
Aufladevorgangs durch Steuern des Ladestroms bewirkt, dass die Ladeeinrichtung
zwischenzeitlich kalibriert wird. Dadurch können in vorteilhafter Weise Umwelteinflüsse, wie
beispielsweise eine Temperaturveränderung der Spannungsmesseinrichtung
der Ladeeinrichtung, während
des Ladevorgangs automatisch ausgeglichen werden.
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Die
erfindungsgemäße Ladeeinrichtung
und das erfindungsgemäße Verfahren
umfassen auch das Ermitteln eines Korrekturwerts für ein Batteriestrommesssignal
in einer Weise, wie sie im Zusammenhang mit dem Korrekturwert für das erste
Batteriespannungsmesssignal beschrieben wurde. Durch einen solchen
weiteren Korrekturwert kann eine Genauigkeit einer Steuerung eines
Ladestroms durch die Ladeeinrichtung verbessert werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Dazu
zeigt:
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1 ein
prinzipielles Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinrichtung.
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Die
im Folgenden im Zusammenhang mit dem Beispiel und der Figur erläuterten
Merkmale sind auch in Alleinstellung oder in einer anderen als durch
das Beispiel und die Figur veranschaulichten Kombination als zu
Erfindung gehörig
anzusehen.
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In 1 ist
eine Energieversorgungseinrichtung oder kurz Versorgungseinrichtung 10 gezeigt. Zu
der Versorgungseinrichtung 10 gehören eine Energiequelle 12,
eine Batterie 14, ein Ladegerät 16 und ein Batterie-Management-System
oder BMS 18. Die Versorgungseinrichtung 10 ist
in einen in 1 nicht näher dargestellten Kraftwagen
eingebaut. Bei dem Kraftwagen kann es sich beispielsweise um einen
Personenkraftwagen mit elektrischem Antrieb handeln. Ein weiteres
Beispiel für
einen solchen Kraftwagen ist ein Plug-In-Hybrid-Fahrzeug (Plug-In-Fahrzeug
mit auswechselbaren Batterien).
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Bei
der Batterie 14 kann es sich um eine Hochvolt-Batterie
(HV-Batterie) handeln. Die Batterie kann beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie sein.
In der Batterie 14 wird Energie zum Betreiben des Kraftwagens
gespeichert. Die Batterie 14 ist natürlich aufladbar, d. h. sie
ist ein Akkumulator.
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Zum
Aufladen der Batterie wird elektrische Energie durch die Energiequelle 12 erzeugt.
Die Energiequelle 12 kann beispielsweise eine Brennstoffzelle,
ein elektrischer Generator oder auch das öffentliche Stromnetz (z. B.
Schutzkontaktsteckdose oder 3-Phasen-Anschluss oder Wallbox) sein. Die Energiequelle 12 ist
hier über
das Ladegerät 16 mit der
Batterie 14 verbunden. Durch das Ladegerät 16 wird
ein Ladestrom I gesteuert, welcher von der Energiequelle 12 zur
Batterie 14 fließt
und hierdurch die Batterie 14 mit elektrischer Energie
auflädt.
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Das
Ladegerät 16 kann
beispielsweise ein Steuergerät
mit einer Leistungselektronik sein, über welche die Energiequelle 12 mit
der Batterie 14 gekoppelt werden kann. Das Ladegerät ist eine
Ladeeinrichtung.
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Das
BMS 18 kann ein weiteres Steuergerät sein. Beim Aufladen der Batterie 14 durch
das Ladegerät 16 überwacht
das BMS 18 den Ladevorgang und überprüft hierbei, ob eine Zellspannung
der Batterie 14 einen zulässigen Höchstwert überschreitet. Das BMS 18 ist
somit eine Überwachungseinrichtung.
Die Zellspannung wird bei dem BMS 18 anhand eines Messsignals
UBat einer Elektronikschaltung 20 und
eines Messsignals IBat eine Elektronikschaltung 22 ermittelt.
Die beiden Elektronikschaltungen 20 und 22 sind
Bestandteile des BMS 18. Die Elektronikschaltung 20 kann
z. B. derart mit der Batterie gekoppelt sein, dass sie die Klemmenspannung
der Batterie 14 misst. Die Elektronikschaltung 22 kann
z. B. derart mit der Batterie 14 verschaltet sein, dass
sie den Batteriestrom der Batterie 14 misst. Das BMS 18 weist
eine (nicht dargestellte) Überwachungseinheit auf,
welche zum Schutz der Batterie 14 beispielsweise einen
in 1 nicht dargestellten Schalter automatisch öffnet, falls
anhand der Messsignale UBat und IBat erkannt wird, dass die Zellspannung in
der Batterie 14 den zulässigen
Höchstwert
zu überschreiten droht.
Die Überwachungseinheit
und die Elektronikschaltungen 20 und 22 können sich
in einem gemeinsamen oder in getrennten Gehäusen in dem Kraftwagen befinden.
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Das
BMS 18 kann über
eine Datenübertragungseinrichtung
mit dem Ladegerät 16 gekoppelt sein.
Die Datenübertragungseinrichtung
kann beispielsweise ein Datenbus des Kraftwagens sein. Über die
Datenübertragungseinrichtung überträgt das BMS 18 Spannungs-
und Stromwerte der Messsignale UBat und
IBat. Es auch vorgesehen sein, dass die
Spannungs- und Stromwerte an eine zentrales Steuergerät des Kraftwagens übermittelt
werden.
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Das
Ladegerät 16 weist
ebenfalls zwei Elektronikschaltungen 24 und 26 auf,
die ebenfalls beide mit der Batterie 14 gekoppelt sind.
Durch die Elektronikschaltung 24 wird die Batteriespannung 14 gemessen.
Das Ergebnis der Messung wird als Messsignal UOBC ausgegeben.
Durch die Strommesselektronik 26 wird der Strom gemessen,
der über
einen Anschluss der Batterie aus der Batterie 14 heraus
oder in die Batterie 14 hinein fließt. Das Ergebnis der Messung
wird von der Elektronikschaltung 26 als Messsignal IOBC ausgegeben. Eine (nicht dargestellte)
Leistungselektronik des Ladegeräts 16 steuert
den Ladestrom I anhand der Messsignale UOBC und
IOBC.
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Die
Elektronikschaltungen 20 und 24 sind Spannungsmesseinrichtungen,
die Elektronikschaltungen 22 und 26 sind Strommesseinrichtungen.
Die Elektronikschaltungen 20 und 24 können die
Batteriespannung auf Grundlage von unterschiedlichen Messprinzipien
ermitteln. Sie können
auch aus Bauteilen mit einer unterschiedlichen Qualität gefertigt sein.
Daher kann es vorkommen, dass die Messsignale UBat und
UOBC zu einem bestimmten Zeitpunkt unterschiedliche
Spannungswerte anzeigen. Die Elektronikschaltungen 20 und 24 sind
auch an unterschiedlichen Orten im Kraftwagen eingebaut. Daher unterscheidet
sich beispielsweise auch eine Umgebungstemperatur der jeweiligen
Elektronikschaltung. Auch dies kann dazu führen, dass sich die Messsignale
UBat und UOBC unterscheiden.
Natürlich
gilt das zu der Elektronikschaltung 20 und 22 Gesagte
auch in entsprechender Weise für
die Elektronikschaltungen 22 und 26.
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Bei
der Versorgungseinrichtung 10 ist trotz eines Unterschieds
in den Messsignalen UBat und UOBC sichergestellt,
dass beim Einregeln einer Ladeendspannung durch das Ladegerät 16 kein
zu großer Ladestrom
I erzeugt wird, durch welchen die Zellspannung der Batterie 14 den
zulässigen
Höchstwert überschreiten
würde.
Somit ist bei der Versorgungseinrichtung 10 sichergestellt,
dass beim Aufladen der Batterie 14 durch das Ladegerät 16 durch
das BMS 18 nicht der Schalter zum Schützen der Batterie 14 geöffnet wird.
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Bei
der Versorgungseinrichtung 10 ist das Ladegerät dazu mit
Hilfe des Messsignals UBat des BMS 18 kalibriert
worden. Zum Kalibrieren wird ein Abgleich der beiden Spannungsmesssignale
UOBC und UBat durchgeführt.
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Dieser
Spannungsabgleich kann vor Ladebeginn erfolgen, wenn beispielsweise
folgende Abgleichbedingung erfüllt
ist: (IBat,cal,min < IBat < IBat,cal,max)
UND (UBat,cal,min < UBat < UBat,cal,max
) UND (IOBC,cal,min < IOBC < IOBC,cal,max)
UND (UOBC,cal,min < UOBC < UOBC,cal,max).
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Durch
die Verknüpfung
UND ist hierbei angedeutet, dass das Ladegerät 16 den Abgleich
nur dann durchführt,
wenn die vier in den Klammern angegebenen Einzelbedingungen erfüllt sind.
Natürlich
kann statt dessen auch vorgesehen sein, den Abgleich auch dann durchzuführen, wenn
nur ein Teil der Bedingungen erfüllt
ist.
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Der
Abgleich findet gemäß der obigen
Abgleichbedingung statt, wenn sich die Spannungs- bzw. Stromwerte
der Messsignale UBat, IBat,
UOBC und IOBC in
gültigen
Fenstern bzw. Intervallen befinden. Das Intervall für die Stromwerte
umfasst dabei einen möglichst
engen Bereich um den Stromwert Null Ampere. Das entsprechende Intervall
für das
Messsignal IBat der Elektronikschaltung 22 wird
dabei durch die untere Intervallgrenze IBat,cal,min und
die obere Intervallgrenze IBat,cal,max begrenzt.
Beispielhafte Werte für diese
Grenzen sind –5
A, –1
A, –0,5
A für die
untere Intervallgrenze und 5 A, 1 A, 0,5 A für die obere Intervallgrenze.
Die untere Intervallgrenze für
das Messsignal IOBC ist durch den Wert IOBC,cal,min, die obere Intervallgrenze durch
den Wert IOBC,max bestimmt. Für diese
Grenzen können
z. B. ebenfalls die genannten Werte gelten. Die Intervallgrenzen
für die
Messsignale UBat bzw. UOBC,
d. h. UBat,cal,min, UBat,cal,max,
UOBC,cal,min, UOBC,cal,max,
können
beispielsweise in Abhängigkeit von
einem momentanen Spannungswert eines der beiden Messsignale eingestellt
werden.
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Falls
die Abgleichbedingung erfüllt
ist, wird beispielsweise durch das Ladegerät 16 ein Korrekturwert
Uoffset = UBat,ist – UOBC,ist berechnet. Hierbei sind UBat,ist und UOBC,ist jeweils
Spannungswerte der Messsignale UBat bzw.
UOBC. Es kann sich z. B. um momentane Spannungswerte
oder auch um gemittelte Werte handeln.
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Während des
Aufladens steuert das Ladegerät 16 den
Ladestrom I dann in Abhängigkeit
von einem korrigierten Spannungsmesssignal UOBC,korrigiert, das
durch Verschieben der Spannungswerte des Messsignals UOBC um
den Korrekturwert Uoffset gebildet wird,
d. h. UOBC,korrigiert = UOBC +
Uoffset.
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Die
Abgleichbedingung kann beispielsweise durch das Ladegerät 16 selbst
oder durch das erwähnte
zentrale Steuergerät überprüft werden.
In dem letzten Fall ist das zentrale Steuergerät ebenfalls Bestandteil der
Ladeeinrichtung. Auch die Berechnung des Korrekturwerts Uoffset kann in dem zentralen Steuergerät erfolgen.
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Der
Ladevorgang kann mehrere Stunden dauern. Bei der Versorgungseinrichtung 10 kann
vorgesehen sein, dass während
des Ladens der Batterie 14 ein erneuter Abgleich durchgeführt wird.
Dadurch wird es ermöglicht,
den Korrekturwert Uoffset anzupassen, falls
sich ein Betrag der Abweichung der Messsignale UBat und
UOBC verändert.
Eine solche Veränderung
kann beispielsweise durch eine Änderung
der Temperatur der Elektronikschaltungen 20 bzw. 24 verursacht
werden.
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Während eines
Verlaufs des Ladens wird beispielsweise überprüft, ob die folgende zweite
Abgleichbedingung erfüllt
ist: (IBat,cal,min < IBat < IBat,cal,max)
UND (UBat,cal,min < UBat < UBat,cal,max
) UND (IOBC,cal,min < IOBC < IOBC,cal,max)
UND (UOBC,cal,min < UOBC < UOBC,cal,max)
UND (Δt
= T).
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Die
Zeitdauer Δt
kann z. B. durch einen Zähler
des Ladegeräts 16 gemessen
werden. Der Zähler beginnt
die Zeitmessung immer dann, wenn die übrigen Einzelbedingungen der
zweiten Abgleichbedingung erfüllt
sind. Sobald eine der vier übrigen
Einzelbedingungen nicht mehr erfüllt
ist, wird der Zähler
angehalten. Sobald die vier übrigen
Einzelbedingungen wieder alle erfüllt sind, wird der Wert des
Zählers
auf 0 zurückgesetzt
und die Zeitdauer Δt
von neuem gemessen. Erreicht der Zähler einen Zählwert,
durch den angezeigt wird, dass die übrigen Einzelbedingungen für eine vorbestimmte
Zeitdauer T erfüllt
gewesen sind, so wird der Korrekturwert Uoffset in
der beschriebenen Weise erneut berechnet.
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Es
kann vorgesehen sein, dass das Ladegerät 16 den Abgleich
während
des Ladens selbständig auslösen. Dazu
wird der Ladestrom I für
die Zeitdauer T durch das Ladegerät 16 soweit reduziert,
dass die Einzelbedingungen für
die Messsignale IBat und IOBC erfüllt sind.
Ein weiterer Abgleich kann immer wieder neu ausgelöst werden,
indem der Ladestrom I derart gesteuert wird, dass die Messsignale
IBat und IOBC kurzzeitig
außerhalb
der in den Einzelbedingungen für
den Abgleich enthaltenen Intervalle liegen.
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Durch
das Beispiel ist gezeigt, wie Unterschiede zwischen der Spannungs-
und Strommessung eines Batterieladegeräts für eine Hochvoltbatterie einerseits
und eines BMS andererseits eliminiert werden können, welche z. B. durch verschiedene Umwelteinflüsse verursacht
sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Versorgungseinrichtung
- 12
- Energiequelle
- 14
- Batterie
- 16
- Ladegerät
- 18
- BMS
- 20,
22, 24, 26
- Elektronikschaltung
- I
- Ladestrom
- UBat, UOBC
- Spannungsmesssignal
- IBat, IOBC
- Strommesssignal
