DE102010053824A1 - System for controlling charging condition of battery e.g. lithium ion battery, in car, has management unit detecting charging condition of batteries and determining charging curve for charging batteries depending on stored batteries - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System zum Regeln des Ladezustands einer Mehrzahl an Batterien während deren Lagerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Regeln des Ladezustands einer Mehrzahl an Batterien während deren Lagerung.The invention relates to a system for controlling the state of charge of a plurality of batteries during their storage according to the preamble of claim 1 and to a method for regulating the state of charge of a plurality of batteries during their storage.
Ein solches System dient zum Lagern einer Mehrzahl an Batterien, insbesondere in Form von HV-Akkumulatoren, und weist eine Lagereinrichtung zum Lagern solcher Batterien sowie eine Mehrzahl an Ladegeräten auf, die dazu eingerichtet und vorgesehen sind, mit einer oder mehreren in der Lagereinrichtung gelagerten Batterien zum Aufladen der Batterie verbunden zu werden.Such a system is used to store a plurality of batteries, in particular in the form of HV accumulators, and has a storage device for storing such batteries and a plurality of chargers, which are set up and provided with one or more stored in the storage device batteries to be connected to charge the battery.
Derartige Hochvolt-Akkumulatoren für den automobilen Einsatz müssen aus Gründen der Gewährleitung und Kulanz von den Fahrzeugherstellern vorgehalten werden. Während der Lagerung entladen sich jedoch diese Akkus.Such high-voltage accumulators for automotive use must be maintained by the vehicle manufacturers for reasons of assurance and goodwill. During storage, however, these batteries discharge.
Die
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System und ein entsprechendes Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem die Lagerung von Batterien, insbesondere hinsichtlich deren Lebensdauer, verbessert ist.On this basis, the present invention has the object to provide a system and a corresponding method of the type mentioned, in which the storage of batteries, in particular with regard to their life, is improved.
Dieses Problem wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This problem is solved by a system having the features of claim 1.
Danach ist vorgesehen, das das System eine mit den Ladegeräten verbundene Energiemanagementeinheit aufweist, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die Ladezustände der gelagerten Batterien zu erfassen und in Abhängigkeit hiervon für jede der gelagerten Batterien eine individuelle Ladekurve für die jeweiligen Batterie zu ermitteln, die den Aufladevorgang der jeweiligen Batterie definiert. Dabei wird unter einer Ladekurve insbesondere der zeitliche Verlauf der Ladeleistung verstanden.Thereafter, it is envisaged that the system comprises an energy management unit connected to the chargers, which is arranged and intended to detect the charge states of the stored batteries and to determine therefrom for each of the stored batteries an individual charge curve for the respective battery, the Charging process of the respective battery defined. In this case, a charge curve is understood in particular to be the time course of the charging power.
Die Erfindung ermöglicht somit die Aufladung der Akkus während der Lagerung, die aufgrund der Orientierung am eigentlichen Aufladebedarf der einzelnen Batterie die Lebensdauer der Batterien verlängert. Darüber hinaus kann den Batterien ggf. kontrolliert Ladung entnommen werden, um ein Stromnetz bzw. ein Verbundnetz damit zu stützen.The invention thus enables the charging of the batteries during storage, which extends the life of the batteries due to the orientation of the actual charging of the individual battery. In addition, the batteries may be removed in a controlled manner, if necessary, in order to support a power grid or a network therewith.
Bevorzugt kommuniziert die Energiemanagementeinheit zum Erfassen der Ladezustände der einzelnen, gelagerten und mit den Ladegeräten verbundenen Batterien über je eine erste elektrische Leitungsverbindung mit den Ladegeräten, über die auch das jeweilige Ladegerät zum Aufladen der Batterie mit Energie versorgt wird. Diese Kommunikation ist auch als ”power line communication” (Stromleitungskommunikation) bekannt und umfasst insbesondere eine Datenübertragung über bereits vorhandene Kommunikations- insbesondere Stromnetze. Die Signale werden dabei in der Regel über eine oder mehrere Trägerfrequenzen zusätzlich auf die jeweilige Leitung moduliert.Preferably, the energy management unit communicates for detecting the states of charge of the individual, stored and connected to the chargers batteries via a respective first electrical line connection with the chargers, via which the respective charger is charged for charging the battery with energy. This communication is also known as "power line communication" and in particular includes data transmission via existing communication networks, in particular electricity networks. The signals are usually modulated via one or more carrier frequencies in addition to the respective line.
Vorzugsweise ist weiterhin die Energiemanagementeinheit dazu ausgebildet, aus den Ladekurven den zeitlichen Verlauf der benötigten Gesamtenergie zum Aufladen der Batterien zu ermitteln. Dabei ist die Energiemanagementeinheit bevorzugt zur Energieversorgung der Ladegeräte über eine zweite elektrische Leitungsverbindung mit einem Stromnetz eines Energieversorgers bzw. einem Verbundnetz verbunden, wobei die Energiemanagementeinheit insbesondere dazu ausgebildet ist, den zeitliche Verlauf der benötigten Gesamtenergie an ein Netzmanagementsystem des betreffenden Stromnetzes über jene zweite elektrische Leitungsverbindung (”power line communication”) zu kommunizieren. Hierbei ist die Energiemanagementeinheit des Weiteren insbesondere dazu ausgebildet, in Abhängigkeit einer vom Netzmanagementsystem über jene zweite elektrische Verbindungsleitung kommunizierten Information einen Transport von Energie über das Stromnetz zu den Ladegeräten über jene zweite und ersten Leitungsverbindungen oder umgekehrt zu steuern.Preferably, the energy management unit is further configured to determine from the charging curves the time profile of the total energy required for charging the batteries. In this case, the energy management unit is preferably connected to the power supply of the chargers via a second electrical line connection to a power grid of an energy supplier or a network, the energy management unit is designed in particular to the temporal course of the required total energy to a network management system of the relevant power grid via those second electrical line connection ("Power line communication") to communicate. In this case, the energy management unit is furthermore designed, in particular, to control, as a function of information communicated by the network management system via the second electrical connection line, transport of energy via the power network to the charging devices via those second and first line connections or vice versa.
D. h., der zeitliche Verlauf der benötigten Gesamtenergie wird an das Netzmanagementsystem des Energieversorgers gemeldet und insbesondere in die Netzauslastungsplanung einbezogen. Die Netzauslastungsplanung (Netzmanagementsystem) gibt dabei insbesondere Rückmeldung wann und zu welchen Kosten der zeitliche Verlauf der benötigten Gesamtenergie abgedeckt werden kann. Ergeben sich aus der Rückmeldung mehrere Möglichkeiten, kann vom Energiemanagementsystem eine der angebotenen Möglichkeiten ausgewählt und durchgeführt werden. Dies schließt sowohl die Möglichkeit ein, dass Energie an die Ladegeräte zum Aufladen der gelagerten Batterien transferiert wird, als auch die Möglichkeit, dass Energie von den Batterien in das angeschlossene Stromnetz abgegeben wird, um dieses beispielsweise zu stützen.In other words, the time course of the required total energy is reported to the grid management system of the energy supplier and in particular included in the grid utilization planning. The network utilization planning (network management system) provides in particular feedback when and at what cost the time course of the required total energy can be covered. If several more result from the feedback Possibilities can be selected and carried out by the energy management system one of the options offered. This includes both the possibility of transferring energy to the chargers for charging the stored batteries, as well as the possibility of energy being transferred from the batteries to the connected power grid to support it, for example.
Bevorzugt sind die Batterien zum Übermitteln zumindest des jeweiligen Ladezustands (State of Charge; SOC) der Batterien an die zugeordneten Ladegeräte dazu eingerichtet und vorgesehen, über einen CAN-Bus, einen LIN-Bus oder über einen Bus, über den die jeweilige Batterie später in einem bestimmungsgemäß in ein Fahrzeug eingebauten Zustand an ein Fahrzeugenergiemanagementsystem angeschlossen wird, mit dem jeweils zugeordneten Ladegerät zu kommunizieren. Hierbei können auch Informationen wie z. B., Zellspannungen, Batterieströme und weitere Daten, die Auskunft über den Gesundheitszustand der Batterien geben, übertragen werden.Preferably, the batteries for transmitting at least the respective state of charge (SOC) of the batteries to the associated chargers are set up and provided via a CAN bus, a LIN bus or via a bus via which the respective battery later in Connected to a vehicle energy management system as intended in a vehicle state, to communicate with the respective associated charger. This can also information such. B. cell voltages, battery currents and other data that provide information about the state of health of the batteries, transmitted.
Zur Kommunikation mit den Ladegeräten weisen die Batterien vorzugsweise je ein Batteriemanagementsystem auf, das dazu ausgebildet ist, zumindest den Ladezustand der jeweiligen Batterie zu bestimmen und insbesondere zyklisch an das zugeordnete Ladegerät zu übermitteln. Bei einem solchen Batteriemanagementsystem (BMS) handelt es sich insbesondere um Steuergerät, welches zur Überwachung und Regelung einer nachladbaren Batterie dient, wobei das BMS insbesondere als Schnittstelle zwischen dem Fahrzeug und den in der Batterie verbauten elektronischen Komponenten fungiert.For communication with the chargers, the batteries preferably each have a battery management system which is designed to determine at least the state of charge of the respective battery and in particular to transmit it cyclically to the associated charger. Such a battery management system (BMS) is, in particular, a control unit which serves to monitor and regulate a rechargeable battery, the BMS acting, in particular, as an interface between the vehicle and the electronic components installed in the battery.
Weiterhin wird das erfindungsgemäße Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.Furthermore, the problem according to the invention is solved by a method having the features of claim 7.
Danach weist ein Verfahren zum Regeln des Ladezustands einer Mehrzahl an Batterien während deren Lagerung die Schritte auf: Automatisches Erfassen der Ladezustände in einer Lagereinrichtung gelagerter Batterien, und automatisches Ermitteln einer Ladekurve für jede Batterie zumindest in Abhängigkeit des ermittelten Ladezustands der jeweiligen Batterie. Hierbei kann natürlich ein erfindungsgemäßes System Anwendung finden.Thereafter, a method for controlling the state of charge of a plurality of batteries during their storage comprises the steps of: automatically detecting the states of charge in a storage facility stored batteries, and automatically determining a charging curve for each battery at least depending on the determined state of charge of the respective battery. Of course, an inventive system can find application here.
Vorzugsweise wird aus den ermittelten Ladekurven der zeitliche Verlauf der benötigten Gesamtenergie zum Aufladen der Batterien automatisch bestimmt und hiernach automatisch an ein Netzmanagementsystem eines Stromnetzes übermittelt, das zum Aufladen der gelagerten Batterien mit jenen Batterien verbunden ist.Preferably, the time profile of the total energy required for charging the batteries is determined automatically from the determined charging curves and is then automatically transmitted to a network management system of a power network which is connected to those batteries for charging the stored batteries.
Dabei wird bevorzugt zum Aufladen der Batterien in Abhängigkeit einer vom Netzmanagementsystem zurückgemeldeten Information ein Transport von Energie aus dem Stromnetz zu den einzelnen Batterien (über entsprechende Ladegeräte) oder umgekehrt gesteuert (siehe oben).In this case, a transport of energy from the power supply to the individual batteries (via corresponding chargers) or vice versa is preferably controlled for charging the batteries as a function of information reported back by the network management system (see above).
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen bei der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur erläutert werden.Further features and advantages of the present invention will be explained in the following description of an embodiment with reference to the figure.
Dabei zeigt:Showing:
Das erfindungsgemäße System
Bei den Ladegeräten
Die Ladegeräte
Die einzelnen Ladegeräte
Die einzelnen Batteriemanagementsysteme
Die BMS
Diese melden die empfangenen Werte über PLC (erste Verbindungsleitungen
Das Energiemanagementsystem
Alternativ kann die Kommunikationsleitung zum Energieversorgungsunternehmen eine Internetverbindung sein, z. B. über DSL oder UMTS. Das Energieversorgungsunternehmen kann hierbei der klassische Kraftwerk- und Netzbetreiber sein, aber auch ein anderer Energieanbieter z. B. ein Fuhrparkmanagement oder eine Automobilhersteller, der diese Dienstleistung anbietet kann als Energieversorgungsunternehmen im Sinne dieser Erfindung in Betracht kommen.Alternatively, the communication line to the power company may be an internet connection, e.g. B. over DSL or UMTS. The energy supply company can be the classic power plant and grid operator, but also another energy provider such. For example, a fleet management or an automobile manufacturer offering this service may be considered as a utility within the meaning of this invention.
Im Ergebnis kann somit mit dem erfindungsgemäßen System
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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