DE102011080512B4

DE102011080512B4 - Verfahren zur Funktionsüberwachung von Temperatursensoren eines Batteriesystems

Info

Publication number: DE102011080512B4
Application number: DE102011080512.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Wickert; Christian Loew
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2023-11-30
Anticipated expiration: 2031-08-06
Also published as: DE102011080512A1

Abstract

Verfahren zur Funktionsüberwachung von Temperatursensoren eines Batteriesystems, wobei das Batteriesystem einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung der Temperatur des Batteriesystems oder Teilen davon aufweist, dadurch gekennzeichnet, dassder Funktionszustand eines, mehrerer oder aller Temperatursensoren des Batteriesystems bestimmt wird durch Vergleich der von den Temperatursensoren bereitgestellten Temperaturwerte TSensormit einer für den aktuellen Betriebszustand des Batteriesystems erwarteten Solltemperatur TSoll,wobei TSollbestimmt wird unter Berücksichtigung der von einem Temperierungssystem dem Batteriesystem zu- oder abgeführten Wärmemenge und der durch den aktuellen Betriebszustand von dem Batteriesystem selbst entwickelten Wärmemenge.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsüberwachung von Temperatursensoren eines Batteriesystems, insbesondere eines Lithium-Ionen-Batteriesystems, sowie ein Batteriemanagementsystem zur Ausführung eines solchen Verfahrens.
Stand der Technik
Um die Sicherheit und Funktion von Batteriesystemen, insbesondere von Lithium-Ionen-Batteriesystemen, zu gewährleisten, ist es erforderlich, die Zellen innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs zu betreiben.
Zum einen entsteht während des Betriebs eines Batteriesystems Wärme, die von den einzelnen Zellen des Batteriesystems freigesetzt wird, und die abgeführt werden muss, um ein Aufheizen der Zellen über eine kritische Betriebstemperatur hinaus zu vermeiden.
Zum anderen müssen die Zellen des Batteriesystems bei tiefen Temperaturen zunächst bis auf eine Mindesttemperatur aufgeheizt werden, um einen befriedigenden Betriebszustand der Zellen zu gewährleisten.
Die Kontrolle der Temperatur des Batteriesystems stellt also ein wichtiges Mittel dar für den sicheren und effizienten Betrieb des Batteriesystems. Dabei ist es wichtig sicherzustellen, dass die Bestandteile des Systems ordnungsgemäß funktionieren.
Batteriesysteme, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriesysteme, die als Energiequelle in Kraftfahrzeugen wie beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeugen eingesetzt werden, verfügen meist über ein Batteriemanagementsystem (BMS), mit dem sicherheitsrelevante Größen des Batteriesystems wie zum Beispiel die Temperatur einzelner Zellen und Module des Batteriesystems erfasst und überwacht werden können. Diese Größen werden auf Überschreitung von Grenz- oder Schwellenwerten hin überwacht, da bei Überschreitung dieser Grenz- oder Schwellenwerte chemische Reaktionen in den Zellen in Gang gesetzt werden können (so genannter „thermal runaway“), die zu einer Gefährdung von Personen sowie zur Beeinträchtigung des Batteriesystems oder der Umgebung führen können. Es kann beispielsweise zu einem Brand, einer Explosion oder unerwünschten Einwirkungen von freigesetzten chemischen Verbindungen kommen. Kommt es zu einer solchen Temperaturzunahme, so werden meist Gegenmaßnahmen eingeleitet, die eine weitere Beschädigung oder Gefährdung verhindern sollen.
Damit solche kritischen Zustände rechtzeitig und verlässlich ermittelt werden können, ist es notwendig, die Funktion der Temperatursensoren des Batteriesystems zu gewährleisten.
Die DE 10 2009 006 133 A1 zeigt ein Fahrzeugsteuersystem, welches den elektrischen Leistungs-Generierungszustand einer Fahrzeug-Wechselstrommaschine steuern kann.
In der DE 10 2007 049 707 A1 sind ein Verfahren zur Bestimmung der Speichertemperatur eines elektrischen Speichers und eine entsprechende Vorrichtung offenbart.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welches eine Funktionsüberwachung von Temperatursensoren eines Batteriesystems erlaubt, wobei das Batteriesystem einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung der Temperatur des Batteriesystems oder Teilen davon aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Funktionszustand eines, mehrerer oder aller Temperatursensoren des Batteriesystems dadurch bestimmt wird, dass die von den Temperatursensoren bereitgestellten Temperaturwerte T_Sensor mit einer für den aktuellen Betriebszustand des Batteriesystems erwarteten Solltemperatur T_Soll verglichen werden.
Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt dadurch charakterisiert, dass:

a) die von den Temperatursensoren erfassten Temperaturwerte T_Sensor bereitgestellt werden;
b) die Solltemperatur T_Soll für den aktuellen Betriebszustand des Batteriesystems ermittelt wird; und
c) eine Fehlfunktion eines, mehrerer oder aller Temperatursensoren des Batteriesystems festgestellt wird, wenn der Betrag einer Abweichung zwischen T_Sensor einzelner, mehrerer oder aller Temperatursensoren und T_Soll einen vorher festgelegten Schwellenwert S_Temp überschreitet.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann als zusätzlichen Schritt d) die Auslösung von Gegenmaßnahmen vorsehen für den Fall, dass eine Fehlfunktion eines, mehrerer oder aller Temperatursensoren des Batteriesystems festgestellt wurde. Gegenmaßnahmen umfassen dabei bevorzugt die Ausgabe einer Warnmeldung, das Trennen des Batteriesystems vom Netz und/oder die Leistungsreduktion der Batterie, wobei der fehlerhafte Sensor durch den Sollwert ersetzt werden kann. Wird das erfindungsgemäße Verfahren für ein Batteriesystem in einem Kraftfahrzeug betrieben, so können die Gegenmaßnahmen insbesondere solche Maßnahmen umfassen, die geeignet sind, eine Gefährdung oder Schaden vom Fahrer des Kraftfahrzeugs oder anderen Fahrzeuginsassen abzuwenden und/oder Beeinträchtigungen oder Beschädigungen des Fahrzeugs beziehungsweise des Batteriesystems zu vermeiden. Solche Gegenmaßnahmen umfassen bevorzugt das Abtrennen des Batteriesystems vom Bordnetz des Kraftfahrzeugs, das Anfordern eines Notlaufs der Fahrzeugsteuerung und/oder die Ausgabe einer Warnmeldung an den Fahrer.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird beispielsweise dann eine Fehlfunktion eines, mehrerer oder aller Temperatursensoren des Batteriesystems festgestellt, wenn der Betrag |A| einer Abweichung zwischen den Temperaturen T_Sensor einzelner, mehrerer oder aller Temperatursensoren des Batteriesystems und einer erwarteten Solltemperatur des Batteriesystems T_Soll einen vorher festgelegten Schwellenwert S_Temp überschreitet.
Dies lässt sich folgendermaßen ausdrücken: $| A | > S_{T e m p} = > Fehlfunktion, mit A = T_{S e n s o r} - T_{S o l l} oder A = T_{S o l l} - T_{S e n s o r};$
wobei

|A|: der Betrag einer Abweichung zwischen den ermittelten Temperaturen
TSensor: einzelner, mehrerer oder aller Temperatursensoren des Batteriesystems und der erwarteten Solltemperatur T_Soll ist; und
STemp: der vorher, für die Abweichung zwischen den Temperaturen T_Sensor und
TSoll: festgelegte Schwellenwert ist.

Die erwartete Solltemperatur des Batteriesystems T_Soll kann für den aktuellen Betriebszustand des Batteriesystems anhand von modellbasierten Berechnungen ermittelt werden, beispielsweise anhand eines mathematischen Temperaturmodells für das Batteriesystem. Geeignete mathematische Temperaturmodelle sind dem Fachmann bekannt. Die Wahl des modellbasierten Berechnungssystems hängt im Wesentlichen von der Art und Dimension des Batteriesystems ab, sowie von den zu erwartenden Betriebszuständen. Beispielhaft wird das mathematische Temperaturmodell genannt, das beschrieben ist in Liaw et al., „Modeling capacity fade in lithium-ion cells" J. Power Sources (2005), 140: 157-161. Bevorzugt werden mathematische Temperaturmodelle verwendet, die vorher für das jeweilige Batteriesystem angepasst worden sind.
Damit die erwartete Solltemperatur T_Soll nicht unmittelbar von Messwerten der Temperatursensoren des Batteriesystems abhängt, wird im erfindungsgemäßen Verfahren ein mathematisches Temperaturmodell verwendet, bei dem T_Soll berechnet wird ohne Berücksichtigung von aktuellen Messwerten der Temperatursensoren des Batteriesystems. Dabei wird unter einem aktuellen Messwert eines Temperatursensors ein Messwert verstanden, der nicht länger als 60 min vor dem Zeitpunkt der Berechnung von T_Soll erfasst und/oder bereitgestellt worden ist, besonders bevorzugt nicht länger als 30 min, ganz besonders bevorzugt nicht länger als 10 min, insbesondere nicht länger als 5 min.
In einem idealen System könnte der Schwellenwert S_Temp bei 0 beziehungsweise nahe bei 0 liegen. Da ein bestimmtes Batteriesystem aber kein ideales System darstellt und sowohl Messfehler als auch Wärmeverluste auftreten, die nicht immer in vollem Umfang berücksichtigt werden können, sollte der Schwellenwert S_Temp für ein spezifisches Batteriesystem oder eine Kombination aus Batterie- und Temperierungssystem individuell bestimmt und festgelegt werden, so dass sowohl falsch negative als auch falsch positive Feststellungen von Fehlfunktionen durch das erfindungsgemäße Verfahren auf ein Minimum beschränkt werden können.
Die Fehlerhäufigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich zusätzlich dadurch minimieren, dass eine Fehlerentprellung und/oder eine Filterung der Temperaturmesswerte vor dem Vergleich mit der Solltemperatur T_Soll vorgenommen werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Temperaturwerte, die von den Temperatursensoren des Batteriesystems bereitgestellt werden, jeweils auf Mehrfachmessungen beruhen. Bevorzugt finden die Mehrfacherfassungen von Messwerten in einem vorher festgelegten zeitlichen Abstand voneinander statt. Die Anzahl an Mehrfachmessungen und für die Feststellung einer Fehlfunktion hinreichenden Schwellenwertüberschreitungen sowie der zeitliche Abstand zwischen den einzelnen Messwerterfassungen der Mehrfachmessungen können vom Fachmann für eine gegebene Kombination von Batteriesystem und Temperierungssystem ohne Schwierigkeiten und ohne unzumutbaren Aufwand ermittelt und festgelegt werden. Es ist auch möglich, dass die durch Mehrfachmessung ermittelten Messwerte einer Filterung unterzogen werden. Eine vorgelagerte Filterung führt dazu, dass nicht bereits dann eine Fehlfunktion eines, mehrerer oder aller Temperatursensoren festgestellt wird, wenn lediglich ein, gegebenenfalls zufällig abweichender, Messwert ermittelt wurde. Die Filterung kann beispielsweise Maßnahmen wie die Bildung von Mittelwerten aus einer Mehrzahl von Messwerten umfassen.
Unter einem Batteriesystem wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eine funktionale Anordnung verstanden, die ein oder eine Mehrzahl von Batteriemodulen und/oder Batteriezellen umfasst. Dabei weist jedes Batteriemodul eine oder mehrere Batteriezellen auf, die jeweils zu einer funktionalen Einheit zusammengefasst sind. Die Mehrzahl von Batteriemodulen oder Batteriezellen eines Batteriesystems können in geeigneter Weise verbunden vorliegen. Dazu können die einzelnen Batteriemodule oder Batteriezellen des Batteriesystems derart elektrisch leitend miteinander verbunden vorliegen, dass diese zu gewünschten Batteriemodul- oder Batteriesystemarchitekturen arrangiert vorliegen.
Unter einer Batteriezelle wird dabei ein elektrochemischer Energiespeicher verstanden, der eine Energie mittels elektrochemischer Prozesse speichern und bei Bedarf wieder bereitstellen kann. Grundsätzlich können im erfindungsgemäßen Batteriesystem Batteriemodule mit Batteriezellen jedes Akkumulator- oder Batteriezelltyps verwendet werden. Bevorzugt umfasst das Batteriesystem Batteriezellen vom Typ der Lithium-Ionen-Zellen, insbesondere vom Typ Li-Ion-Lithium-Ionen-Akku, LiPo-Lithium-Polymer-Akku, LiFe-Lithium-Metall-Akku, Li-Mn-Lithium-Mangan-Akku, LiFePO₄-Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator, LiTi-Lithium-Titanat-Akku.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Batteriesystem um ein Lithium-Ionen-Batteriesystem, insbesondere um ein hochkapazitives Lithium-lonen-Batteriesystem, besonders bevorzugt um ein Batteriesystem, zum Beispiel ein Lithium-Ionen-Batteriesystem, mit einer nominalen Kapazität von ≥ 5 Ah, bevorzugt von ≥ 20 Ah, besonders bevorzugt von ≥ 60 Ah.
Das Batteriesystem weist einen oder mehrere Temperatursensoren auf. Die Temperatursensoren des Batteriesystems zeichnen sich dadurch aus, dass diese derart ausgestaltet und angeordnet sind, dass darüber die Temperatur des Batteriesystems oder Bestandteilen davon, wie zum Beispiel Batteriezellen, -gehäuse oder -module, erfasst und einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden können. Der Begriff „Temperatursensoren des Batteriesystems“ umfasst ausdrücklich nicht solche Temperatursensoren, die derart ausgestaltet und angebracht sind, dass damit die Temperatur eines Temperierungssystems oder eines Bestandteils davon unmittelbar erfasst werden kann.
Zur Temperaturregelung kann an das Batteriesystem beispielsweise ein Temperierungssystem angeschlossen sein, wobei das Temperierungssystem in der Regel ein Kühlfluid zur Temperaturübertragung aufweist. Das Temperierungssystem kann ein Kühlfluid, ein Leitungssystem zur Zirkulation des Kühlfluids und eine Pumpe zur gerichteten Bewegung der Kühlfluids im Leitungssystem aufweisen sowie eigene Temperatursensoren zur Ermittlung der Temperatur des Kühlfluides. Im Leitungssystem wird das Kühlfluid mittels der Pumpe derart gerichtet zirkuliert, dass ein Wärmeübertrag zwischen den Batteriemodulen beziehungsweise den Batteriezellen und dem Kühlfluid ermöglicht ist. Dazu kann ein geeigneter Wärmeübertrager zur Übertragung von Wärmeenergie zwischen den Batteriemodulen beziehungsweise -zellen des Batteriesystems und des Kühlfluids vorgesehen sein, zum Beispiel in Form einer Kühlplatte o. ä. Kühlfluid, das die Wärmeenergie mit den Batteriemodulen beziehungsweise -zellen ausgetauscht hat, wird aus dem Batteriesystem abgeführt und gegebenenfalls einem weiteren Wärmeübertrager zugeführt, der das Kühlfluid wieder entsprechend temperiert. Geeignete Wärmeübertrager sind dem Fachmann bekannt und werden bereits erfolgreich zur Temperierung von Batterien eingesetzt.
Bei der Berechnung von T_Soll wird im erfindungsgemäßen Verfahren die von einem solchen Temperierungssystem zu- oder abgeführte Wärmemenge berücksichtigt. Dabei kann die Temperatur des Kühlfluids bei oder unmittelbar vor Eintritt in das Batteriesystem als Eintrittstemperatur und bei oder unmittelbar nach dem Austritt aus dem Batteriesystem als Austrittstemperatur von Temperatursensoren bestimmt werden, die nicht Teil des Batteriesystems sind. Geeignete Sensoren und Anordnungen zur Temperaturmessung von Kühlfluid sind dem Fachmann bekannt.
Alternativ oder zusätzlich wird im erfindungsgemäßen Verfahren bei der Berechnung von T_Soll die durch den aktuellen Betriebszustand von dem Batteriesystem selbst entwickelte Wärmemenge berücksichtigt.
Da Kraftfahrzeuge und insbesondere Elektro- und Hybridfahrzeuge in der Regel bereits ein Batteriemanagementsystem aufweisen, in dem regelmäßig Messwerte der Temperatursensoren des Batteriesystems, insbesondere Messwerte zur Temperatur der einzelnen Zellen und/oder Module des Batteriesystems, erfasst werden, ist es besonders vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere die Schritte b) und c) des erfindungsgemäßen Verfahrens, vom Batteriemanagementsystem des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Somit ist kein neues, zusätzliches Bauteil mehr notwendig. Das derart ausgeführte Batteriemanagementsystem des Kraftfahrzeugs kann über eine gesicherte Verbindung, zum Beispiel einen CAN-Bus, mit den Temperatursensoren des Batteriesystems verbunden sein, so dass die Messwerte direkt bezogen werden können und anschließend im Batteriemanagementsystem verarbeitet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt kontinuierlich oder wiederkehrend in bestimmten Zeitintervallen während des Betriebs des Batteriesystems durchgeführt.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Batteriemanagementsystem, welches derart ausgeführt und ausgestattet ist, dass es Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist, insbesondere zur Ausführung der Verfahrensschritte b) und c) oder a), b) und c) oder a), b), c) und d).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Batteriesystem, das ein erfindungsgemäßes Batteriemanagementsystem umfasst.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, welches ein solches erfindungsgemäßes Batteriemanagementsystem oder ein solches erfindungsgemäßes Batteriesystem aufweist. Dabei kommt es nicht darauf an, dass Kraftfahrzeug und Batteriesystem eine bauliche Einheit bilden, sondern dass Kraftfahrzeug und erfindungsgemäßes Batteriesystem derart funktional in Kontakt stehen, dass das Batteriesystem seine Funktion während des Betriebs des Kraftfahrzeugs erfüllen kann. Dabei sind unter dem Begriff „Kraftfahrzeug“ alle angetriebenen Fahrzeuge zu verstehen, die ein Batteriesystem zur Energieversorgung von mindestens einer Komponente des Kraftfahrzeugs aufweisen, unabhängig davon, welchen Antrieb diese Kraftfahrzeuge aufweisen. Insbesondere umfasst der Begriff „Kraftfahrzeug“ elektrische Hybridfahrzeuge (HEV), Plug-In-Hybridfahrzeuge (PHEV), Elektrofahrzeuge (EV), Brennstoffzellenfahrzeuge, sowie alle Fahrzeuge, die ein Batteriesystem zur mindestens teilweisen Versorgung mit elektrischer Energie einsetzen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Tatsache genutzt werden, dass sich bei Batteriesystemen und insbesondere bei Batteriesystemen in Fahrzeugen, besondere Betriebsarten und Zustände ergeben können, in denen Werte eines Temperaturmodells oder eines erweiterten Temperaturmodells oder initial ermittelte Werte mit gemessenen Werten von Temperaturen verglichen werden können. Bei Betriebsarten, in denen ein Temperierungssystem nicht aktiv ist, kann ein Temperaturmodell die Erwärmung der Batterie-Zellen und des Batteriesystems dynamisch berechnen und mit den gemessenen Werten der Temperatursensoren des Batteriesystems vergleichen. Bei Abweichungen, die über einer Schwelle liegen, kann ein Sensorfehler angenommen werden. Insbesondere der Vergleich mit integrierten Wärmemengen kann dabei die Robustheit des Verfahrens vergrößern. Da in diesen Betriebsarten das Temperierungssystem inaktiv ist, kann davon ausgegangen werden, dass sich gemessene Temperaturen des Temperierungssystems nur wenig verändern (zum Beispiel durch Wärmeübertrag, der entweder konstruktiv klein gehalten oder in einem Temperaturmodell berücksichtigt werden kann). Bei Betriebsarten, in denen die Batterie gekühlt wird, sollten die Temperatursensoren der Batteriezellen erstens alle einen ähnlichen Wert anzeigen und zweitens dieser Wert mit einem durch die Wärmebilanz von durch das Temperierungssystem abgeführter Wärme und durch die Batterien erzeugter Wärme erzeugten Wert innerhalb einer Toleranz übereinstimmen. Diese Bilanz kann durch ein erweitertes Temperaturmodell abgebildet werden. Dabei wird vorteilhaft die Toleranz durch die Größe der Wärmebilanz (Wärmeintegral) bestimmt. Bei Betriebsarten, in denen die Batterie erwärmt wird, müssen die gemessenen Temperaturen mit Werten innerhalb einer Toleranz übereinstimmen, die durch ein erweitertes Temperaturmodell berechnet werden. Dieses erweiterte Temperaturmodell berücksichtigt Eigenheiten des Temperierungssystems wie zum Beispiel örtliche Verteilungen und Wärmebrücken des Systems. Auch hier kann die Toleranz vorteilhaft durch Wärmeintegrale bestimmt werden. Bei allen Betriebsarten können Abweichungen mit gemessenen Innenwiderständen plausibilisiert werden, die bei Batterien hauptsächlich für die Wärmeerzeugung verantwortlich sind. Während des Stillstands werden Plugln-Hybrid- und Elektro-Fahrzeuge häufig aufgeladen. Während des Ladevorgangs und oft auch darüber hinaus (Temperierung, Konditionierung) wird die Batterie auf eine Solltemperatur gekühlt. Um während der darauf folgenden Fahrt möglichst wenig Energie für die Kühlung zu verwenden und damit die Reichweite zu vergrößern, ist diese Solltemperatur häufig niedriger als die Solltemperatur während der Fahrt. Es wird also während der Verbindung mit dem Stromnetz sozusagen ein „Temperatur-Puffer“ erzeugt. Zum Beispiel kann während der Verbindung mit dem Stromnetz die Batterie auf 15 °C gekühlt werden. Während der Fahrt kann die Solltemperatur dann auf 35 °C erhöht werden. Die Temperierung während der Fahrt heizt das Batteriesystem jedoch im Bereich 15 °C bis 35 °C nicht auf, sondern überlässt das Batteriesystem sich selbst. Während der Fahrt berechnet ein Temperaturmodell im Bereich von 15 °C bis 35 °C die Temperaturen der Batterie-Zellen und des Batteriesystems, die mit den von den Temperatursensoren des Batteriesystems gemessenen Temperaturen mit einer bestimmten Toleranz übereinstimmen müssen. Dabei wird die Toleranz abhängig von einem Wärmeintegral der durch die Batterie im Gebrauch erzeugten Wärme bestimmt. Oberhalb von 35 °C kann das Batteriesystem zum Beispiel durch Kühlfluid, das von der Fahrzeugklimaanlage gekühlt wird, temperiert, also mit einem bestimmten Regelverhalten auf 35 °C Betriebstemperatur gehalten werden. Gemäß einem erweiterten Temperaturmodell, das die Aktivität des Temperierungssystems berücksichtigt, müssen die durch das Temperierungssystem abgeführte Wärme, die durch den Batteriegebrauch erzeugte Wärme und die von den Temperatursensoren gemessene Temperatur im Einklang stehen. Das heißt, die Temperatur darf nur um wenige Grad von der Soll-Temperatur von 35 °C abweichen, wenn die genannte Wärmebilanz ausgeglichen ist. Temperaturabweichungen, die mit Abweichungen des Innenwiderstands einer Zelle zusammentreffen, werden für die Überwachung des jeweiligen Temperatursensors außer Acht gelassen, wenn die Temperaturabweichung zur Abweichung des Innenwiderstands passt. Alternativ kann das erweiterte Temperaturmodell die Änderung im Innenwiderstand auch berücksichtigen und die Überwachung des Temperatursensors mit vergrößerter Toleranz fortgesetzt werden. Bei sehr kalten Umgebungstemperaturen und langer Stillstands-Zeit kann die Batterietemperatur auch deutlich weniger als 15 °C betragen. In diesem Fall wird am Anfang der Fahrt die Batterie durch das Kühlsystem beheizt, um die Betriebstemperatur zu erreichen. In diesem Fall berechnet ebenfalls das erweiterte Temperaturmodell den Temperaturverlauf, der mit den Sensorwerten verglichen wird. Zu Anfang werden hier die Initialwerte verglichen, die übereinstimmen müssen.

Claims

Verfahren zur Funktionsüberwachung von Temperatursensoren eines Batteriesystems, wobei das Batteriesystem einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung der Temperatur des Batteriesystems oder Teilen davon aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionszustand eines, mehrerer oder aller Temperatursensoren des Batteriesystems bestimmt wird durch Vergleich der von den Temperatursensoren bereitgestellten Temperaturwerte T_Sensor mit einer für den aktuellen Betriebszustand des Batteriesystems erwarteten Solltemperatur T_Soll, wobei T_Soll bestimmt wird unter Berücksichtigung der von einem Temperierungssystem dem Batteriesystem zu- oder abgeführten Wärmemenge und der durch den aktuellen Betriebszustand von dem Batteriesystem selbst entwickelten Wärmemenge.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: a) die von den Temperatursensoren erfassten Temperaturwerte T_Sensor bereitgestellt werden; b) die Solltemperatur T_Soll für den aktuellen Betriebszustand des Batteriesystems ermittelt wird; c) eine Fehlfunktion eines, mehrerer oder aller Temperatursensoren des Batteriesystems festgestellt wird, wenn der Betrag |A| einer Abweichung zwischen T_Sensor einzelner, mehrerer oder aller Temperatursensoren und T_Soll einen vorher festgelegten Schwellenwert S_Temp überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren den zusätzlichen Schritt umfasst: d) Auslösen von Gegenmaßnahmen, wenn eine Fehlfunktion des Temperierungssystems festgestellt wurde, wobei Gegenmaßnahmen bevorzugt die Ausgabe einer Warnmeldung, das Trennen des Batteriesystems vom Netz und/oder die Leistungsreduktion der Batterie umfassen, wobei der fehlerhafte Sensor durch den Sollwert ersetzt werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei T_Soll für den aktuellen Betriebszustand des Batteriesystems berechnet wird mittels eines mathematischen Temperaturmodells.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das mathematische Temperaturmodell T_Soll berechnet ohne Berücksichtigung von aktuellen Messwerten der Temperatursensoren des Batteriesystems, wobei unter aktuellen Messwerten bevorzugt solche Messwerte verstanden werden, die nicht länger als 60 min vor dem Zeitpunkt der Berechnung von T_Soll erfasst und bereitgestellt wurden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei mindestens die Schritte b) und c) von einem Batteriemanagementsystem eines Kraftfahrzeugs ausgeführt werden.
Batteriemanagementsystem, dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst.
Batteriesystem, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Batteriemanagementsystem nach Anspruch 7 umfasst.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein Batteriemanagementsystem nach Anspruch 7 oder ein Batteriesystem nach Anspruch 8 umfasst.