DE102011102367B4

DE102011102367B4 - Echtzeit-Zellkerntemperaturschätzung während der Ruheperiode

Info

Publication number: DE102011102367B4
Application number: DE102011102367.8A
Authority: DE
Inventors: Mahendra M. Kenkre; Wei Liu; Charles Hua; Andrew H. Leutheuser
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2031-05-25
Also published as: DE102011102367A1; US8936394B2; CN102314552B; CN102314552A; US20120128026A1

Abstract

Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie bei der Beendigung einer Ruheperiode, wobei das Verfahren umfasst:Messen der Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und bei der Beendigung der Ruheperiode;Erlangen der geschätzten Kemtemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode;Erlangen der Zeit, die die Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode zum Konvergieren benötigen; undSchätzen der Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei Beendigung der Ruheperiode auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen, der erlangten geschätzten Kerntemperatur und der erlangten Zeit.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren und Systeme zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Verfahren und Systeme zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie bei der Beendigung einer Ruheperiode.
HINTERGRUND
Die immer stärker werdende Forderung, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und die Fahrzeugemissionen zu reduzieren, hat zur Entwicklung sowohl von Hybridfahrzeugen als auch von reinen Elektrofahrzeugen geführt. Reine Elektrofahrzeuge können durch eine Batteriegruppe (die aus zahlreichen kleineren Modulen oder Zellen zusammengesetzt ist) mit Energie versorgt werden, während Hybridfahrzeuge zwei oder mehr Energiequellen wie etwa eine Benzinkraftmaschine (auch als Brennkraftmaschine bezeichnet), die entweder als Reserve oder in Zusammenarbeit mit einer Batteriegruppe verwendet wird, umfassen. Gegenwärtig sind zwei allgemeine Versionen von Hybridfahrzeugen in Gebrauch. In einer ersten Version (bekannt als Ladung vermindernde Hybridarchitektur) kann die Batterie von einem herkömmlichen elektrischen Netz wie etwa einem Stromnetz mit 120 V oder 240 V Wechselstrom aus aufgeladen werden.
In einer zweiten Version (bekannt als Ladung erhaltende Hybridarchitektur) empfängt die Batterie ihre elektrische Ladung insgesamt von der Brennkraftmaschine und/oder von dem regenerativen Bremsen. In beiden Konfigurationen können die mit der Batteriegruppe verbundenen Parameter überwacht werden, um einen korrekten Betrieb zu gewährleisten.
Die Bestimmung der Temperatur einer Zelle in einer Batterie (oder Batteriegruppe) erfordert die Voraussage verschiedener Betriebsparameter in einem durch eine solche Batterie mit Energie versorgten Fahrzeug. Beispielsweise wird die Temperatur einer Zelle in einer Batterie benötigt, um die verfügbare Kapazität der Batterie zu bestimmen. Obwohl ein Verfahren zum Bestimmen der Temperatur einer Temperatur in einer Batterie darin besteht, einen Sensor mit dem Kern der Zelle in einer Batterie in Kontakt zu bringen, ist dieses Verfahren allgemein nur bei einem Aufbau im Labor verfügbar, da er in einen verschlossenen Bereich der Batterie platziert wird, der in einer Produktionsumgebung nicht zugänglich wäre. Folglich wird die Temperatur einer Zelle in einer Batterie gegenwärtig durch direktes Messen der Temperatur der Oberfläche der Zelle mit einem Sensor bestimmt. Jedoch unterscheidet sich die Temperatur der Oberfläche einer Zelle in einer Batterie häufig von der Temperatur des Kerns einer Zelle in einer Batterie.
Beispielsweise verändern sich die Oberflächentemperatur einer Zelle in einer Batterie und die Kerntemperatur einer Zelle in einer Batterie natürlich während einer Ruheperiode, in der sich die Zelle weder auflädt noch entlädt. Insbesondere konvergieren die Oberflächentemperatur und die Kerntemperatur der Zelle während der Ruheperiode natürlich zur Umgebungstemperatur. Wenn die Ruheperiode beendet wird, bevor die Oberflächentemperatur und die Kerntemperatur der Zelle zur Umgebungstemperatur konvergieren, sind jedoch die Oberflächentemperatur und die Kerntemperatur der Zelle verschieden. Folglich kann die Verwendung der Oberflächentemperatur als Darstellung der Kerntemperatur in Berechnungen, die die Temperatur einer Zelle in einer Batterie betreffen, einen Fehler einführen.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie bei der Beendigung einer Ruheperiode geschaffen. Das Verfahren umfasst das Messen der Oberflächentemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und bei der Beendigung der Ruheperiode, das Erlangen der geschätzten Kerntemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode, das Erlangen der Zeit, die die Oberflächentemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode zum Konvergieren benötigen, und das Schätzen der Kerntemperatur der Zelle bei Beendigung der Ruheperiode auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen, der erlangten geschätzten Kerntemperatur und der erlangten Zeit.
Optional kann die Einleitung der Ruheperiode das Stellen des Schlüsselschalters auf AUS umfassen und kann die Beendigung der Ruheperiode das Stellen des Schlüsselschalters auf EIN umfassen.
Optional kann das Verfahren ferner das Messen der Zeit von der Einleitung der Ruheperiode bis zur Beendigung der Ruheperiode umfassen und sie auf das Verfahren anwenden, derart, dass die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Beendigung der Ruheperiode zusätzlich auf der gemessenen Zeit basiert. In einem Aspekt kann die gemessene Zeit kürzer als die erlangte Zeit sein. In einem anderen Aspekt kann die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Beendigung der Ruheperiode durch die folgende Beziehung gekennzeichnet sein: ${T_{e s t} (t_{o f f}) (T_{e s t} (0) T_{s u r} (0)) (1 - \frac{t_{o f f}}{t_{s t a b l e}}) + T_{s u r} (t_{o f f}),$
wobei T_est(t_off) die geschätzte Kerntemperatur der Zellen bei Beendigung der Ruheperiode ist, T_est(O) die geschätzte Kerntemperatur der Zellen bei Einleitung der Ruheperiode ist, T_sur(O) die Oberflächentemperatur der Zellen bei Einleitung der Ruheperiode ist, t_off die Ruheperiode ist, t_stable die Zeit ist, die die Oberflächentemperatur der Zellen bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur der Zellen bei der Einleitung der Ruheperiode zum Konvergieren benötigen, und T_sur{t_off) die Oberflächentemperatur der Zellen bei Beendigung der Ruheperiode ist.
Optional können die Oberflächentemperatur und die geschätzte Kerntemperatur bei Einleitung der Ruheperiode bei der Umgebungstemperatur konvergieren. In einem Aspekt können die Oberflächentemperatur und die geschätzte Kerntemperatur bei der Einleitung der Ruheperiode von der Einleitung bis zur Beendigung der Ruheperiode abnehmen oder zunehmen. In einem anderen Aspekt kann die Oberflächentemperatur bei Einleitung der Ruheperiode höher sein als die geschätzte Kerntemperatur bei Einleitung der Ruheperiode.
Optional können die Oberflächentemperaturen mit einem Sensor gemessen werden.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie bei der Beendigung einer Ruheperiode in Echtzeit. Das Verfahren umfasst das Messen der Oberflächentemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und bei der Beendigung der Ruheperiode, das Erlangen der geschätzten Kerntemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode, das Erlangen der Zeit, die die Oberflächentemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode zum Konvergieren benötigen, das Messen der Zeit von der Einleitung der Ruheperiode bis zur Beendigung der Ruheperiode und das Schätzen der Kerntemperatur der Zelle bei Beendigung der Ruheperiode auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen, der erlangten geschätzten Kerntemperatur und der erlangten Zeit.
Optional können die Oberflächentemperatur und die geschätzte Kerntemperatur bei Einleitung der Ruheperiode bei der Umgebungstemperatur konvergieren. Außerdem kann die Oberflächentemperatur niedriger als die geschätzte Temperatur bei Einleitung der Ruheperiode sein und können die Oberflächentemperatur und die geschätzte Kerntemperatur bei der Einleitung der Ruheperiode von der Einleitung der Ruheperiode bis zur Beendigung der Ruheperiode abnehmen.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein System zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie in einem Fahrzeug bei der Beendigung einer Ruheperiode, wobei das Fahrzeug wenigstens einen Teil seiner Leistung von der Batterie empfängt. Das System umfasst wenigstens einen Sensor, der konfiguriert ist, um die Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle zu messen, und ein Steuersystem in Signalkommunikation mit dem Sensor, wobei das Steuersystem eine Speichervorrichtung und einen Controller mit Anweisungen zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in der Batterie bei der Beendigung der Ruheperiode umfasst. Die Anweisungen sind geschrieben, um die Oberflächentemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und bei der Beendigung der Ruheperiode zu messen, die geschätzte Kerntemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode zu erlangen, die Zeit, die die Oberflächentemperatur bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur bei der Einleitung der Ruheperiode zum Konvergieren benötigen, zu erlangen und die Kerntemperatur bei der Beendigung der Ruheperiode auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen, der erlangten geschätzten Kerntemperatur und der erlangten Zeit zu schätzen.
Optional kann die Einleitung der Ruheperiode das Stellen des Schlüsselschalters auf AUS umfassen und kann die Beendigung der Ruheperiode das Stellen des Schlüsselschalters auf EIN umfassen.
Optional kann das System ferner eine Zeitmessvorrichtung in Signalkommunikation mit dem Controller umfassen. Außerdem können in einem Aspekt die Anweisungen ferner geschrieben sein, um die Zeit von der Einleitung der Ruheperiode bis zur Beendigung der Ruheperiode zu messen, derart, dass die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Beendigung der Ruheperiode auf den gemessenen Oberflächentemperaturen, der erlangten geschätzten Kerntemperatur, der erlangten Zeit und der gemessenen Zeit basiert. In einem anderen Aspekt kann die gemessene Zeit kürzer als die erlangte Zeit sein.
Optional kann das System Anweisungen umfassen, die geschrieben sind, um die Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Beendigung der Ruheperiode zu schätzen, gekennzeichnet durch die folgende Beziehung: ${T_{e s t} (t_{o f f}) = (T_{e s t} (0) - T_{s u r} (0)) (1 - \frac{t_{o f f}}{t_{s t a b l e}}) + T_{s u r} (t_{o f f}),$
wobei T_est(t_off) die geschätzte Kerntemperatur der Zellen bei Beendigung der Ruheperiode ist, T_est(O) die geschätzte Kerntemperatur der Zellen bei Einleitung der Ruheperiode ist, T_sur(O) die Oberflächentemperatur der Zellen bei Einleitung der Ruheperiode ist, t_off die Ruheperiode ist, t_stable die Zeit ist, die die Oberflächentemperatur der Zellen bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur der Zellen bei der Ein-^. leitung der Ruheperiode zum Konvergieren benötigen, und T_sur(t_off) die Oberflächentemperatur der Zellen bei Beendigung der Ruheperiode ist.
Optional kann das System zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie in einem Fahrzeug aufgenommen sein.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile dieser oder anderer verschiedener Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung werden deutlicher angesichts der Zeichnungen, der genauen Beschreibung und der vorgebrachten Ansprüche, die hernach folgen.
Figurenliste
Die in den Zeichnungen dargelegten Ausführungsformen sind dem Wesen nach veranschaulichend und beispielhaft und sollen den durch die Ansprüche definierten Erfindungsgegenstand nicht beschränken. Die folgende genaue Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann am besten verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen, in denen gleiche Struktur mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet ist, gelesen wird. In den Zeichnungen zeigen:

1 ein Diagramm der Temperatur über der Zeit, das die Beziehung zwischen der Oberflächentemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie und der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie während einer Ruheperiode zeigt, gemäß wenigstens einer der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
2 eine schematische Darstellung eines Systems zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie bei der Beendigung einer Ruheperiode gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3A ein Fahrzeug, das ein System zum dynamischen Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet; und
3B eine Fahrzeugbodengruppe mit einer schematischen Darstellung verschiedener Komponenten, die dieser Antriebskraft verschaffen, sowie des Systems zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie, die verwendet wird, um wenigstens einen Teil solcher Antriebskraft zu verschaffen.

GENAUE BESCHREIBUNG
In der vorliegenden Anmeldung werden die folgenden Ausdrücke verwendet:

Der Ausdruck „Ruheperiode“ wird hier verwendet, um eine Zeitperiode, in der sich die Zellen in einer Batterie weder aufladen noch entladen, zu bezeichnen. Im Zusammenhang mit einem Fahrzeug bezeichnet in einem besonderen Aspekt die Ruheperiode eine Zeitperiode, in der das Fahrzeug ausgeschaltet ist, derart, dass sich die Zellen in der Batterie weder aufladen noch entladen.

Die Ausdrücke „Aufladen“, „aufladen“ und „aufgeladen“ werden hier verwendet, um einen Zustand zu bezeichnen, in dem der Controller die Umsetzung elektrischer Energie in chemische Energie der Batterie einleitet.
Die Ausdrücke „Entladen“ und „entladen“ werden hier verwendet, um einen Zustand zu bezeichnen, in dem der Controller die Umsetzung chemischer Energie der Batterie in elektrische Energie einleitet.
Im Zusammenhang mit der Ruheperiode wird der Ausdruck „Einleitung“ hier verwendet, um den Zeitpunkt, zu dem die Ruheperiode beginnt, zu bezeichnen. In einem besonderen Aspekt bezeichnet die Einleitung den Zeitpunkt, zu dem der Controller aufhört, das Aufladen oder Entladen der Zellen der Batterie einzuleiten. Im Zusammenhang mit einem Fahrzeug bezeichnet die Einleitung den Zeitpunkt, zu dem der Schlüssel in die ausgeschaltete Stellung gedreht wird, derart, dass der Controller aufhört, das Aufladen oder Entladen der Zellen der Batterie einzuleiten, oder „Schlüsselschalter auf AUS“.
Ähnlich wird hier im Zusammenhang mit der Ruheperiode der Ausdruck „Beendigung“ verwendet, um den Zeitpunkt, zu dem die Ruheperiode endet, zu bezeichnen. In einem besonderen Aspekt bezieht sich die Beendigung auf den Zeitpunkt, zu dem der Controller das Aufladen oder Entladen der Zellen der Batterie einleitet. Im Zusammenhang mit einem Fahrzeug bezeichnet die Beendigung den Zeitpunkt, zu dem der Schlüssel von der ausgeschalteten Stellung in eine Stellung gedreht wird, in der der Controller das Aufladen oder Entladen der Zellen der Batterie einleitet, oder „Schlüsselschalter auf EIN“. Beispielsweise kann der Schlüssel von der ausgeschalteten Stellung in die eingeschaltete Stellung oder in eine der Zündung-EIN-Stellungen gedreht werden.
Die Ausdrücke „Erlangen“, „erlangen“ und „erlangt“ werden hier verwendet, um das Empfangen eines Signals, das Informationen befördert, zu bezeichnen. In einem besonderen Aspekt befördert das Signal Informationen, die sich auf die geschätzte Kerntemperatur und/oder die Zeit, die die Oberflächentemperatur und die geschätzte Kerntemperatur zum Konvergieren benötigen, beziehen.
Der Ausdruck „Signal“ wird hier verwendet, um elektrische Signale über ein leitendes Medium, elektromagnetische Signale über Funk, optische Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen zu bezeichnen.
Der Ausdruck „Echtzeit“ wird hier verwendet, um die vorliegende Schätzung der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie zu bezeichnen. Beispielsweise wird die Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie ohne Zeitverlust in Echtzeit geschätzt, derart, dass die Schätzung die momentane Temperatur des Kerns der Zellen in der Batterie bei der Beendigung der Ruheperiode genau widerspiegelt.
Der Ausdruck „Signalkommunikation“ wird hier verwendet, um den Prozess zu bezeichnen, durch den ein Signal, das Informationen befördert, gesendet und/oder empfangen wird. In einem besonderen Aspekt betrifft die Signalkommunikation den Prozess, durch den der Controller Signale, die Informationen befördern, sendet und/oder empfängt. In einem weiteren Aspekt befördert das Signal Informationen, die mit den Oberflächentemperaturen, den geschätzten Kerntemperaturen, der Zeit, die die Oberflächentemperatur und die geschätzte Kerntemperatur zum Konvergieren benötigen, und/oder der Zeit von der Einleitung der Ruheperiode bis zur Beendigung der Ruheperiode zusammenhängen.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Verfahren und Systeme zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie bei der Beendigung einer Ruheperiode. In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie bei der Beendigung einer Ruheperiode offenbart. Das Verfahren umfasst das Messen der Oberflächentemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und bei der Beendigung der Ruheperiode, das Erlangen der geschätzten Kerntemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode, das Erlangen der Zeit, die die Oberflächentemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur der Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode zum Konvergieren benötigen, und das Schätzen der Kerntemperatur der Zelle bei der Beendigung der Ruheperiode auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen, der erlangten geschätzten Kerntemperatur und der erlangten Zeit.
In den 1 und 3B umfasst in einem Aspekt das Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur 110 wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 bei der Beendigung 140 einer Ruheperiode 160 das Messen der Oberflächentemperatur 100 der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160. In einem besonderen Aspekt umfasst die Batterie 210 wenigstens eine Zelle 210a-210h, wobei die Zellen 210a-210h eine Oberfläche und einen Kern umfassen. Ein gewöhnlicher Fachmann auf dem Gebiet kann feststellen, dass das Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur 110 mit Zellen 210a-210h beliebiger Form, Größe und Konnektivität ausgeführt werden kann. Beispielsweise kann die Form der Zellen 210a-210h eine im Wesentlichen zylindrische Form und/oder eine im Wesentlichen prismatische Form umfassen. Außerdem kann die Konnektivität der Zellen 210a-210h die parallele Schaltungsanordnung oder die serielle Schaltungsanordnung umfassen. Ferner kann der Fachmann feststellen, dass das Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h mit Batterien 210 beliebigen Typs einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Lithium-Ionen-Batterien und Blei-Säure-Batterien ausgeführt werden kann.
In einem weiteren Aspekt werden die Oberflächentemperaturen 100 der Zellen 210a-210h bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 mit wenigstens einem Sensor 410 gemessen. Der Sensor 410 kann irgendeine Vorrichtung, die geeignet ist, die Oberflächentemperatur 100 von Zellen 210a-210h in der Batterie 210 zu messen, umfassen. In einem besonderen Aspekt umfasst der Sensor 410 einen Thermistor.
In einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 bei der Beendigung 140 einer Ruheperiode 160 das Erlangen der geschätzten Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160. In einem besonderen Aspekt werden die geschätzten Kerntemperaturen 110 der Zellen 210a-210h bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 erlangt, indem ein Signal empfangen wird, das Informationen, die mit der geschätzten Kerntemperatur 110 zusammenhängen, befördert. Die Kerntemperatur 110 der Zellen bei der Einleitung 130 der Ruheperiode kann gemäß irgendwelchen auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren geschätzt werden. In einem besonderen Aspekt wird die Kerntemperatur 110 durch einfache äußere Messungen dynamisch geschätzt, wie in der am 20. Mai eingereichten gemeinsamen US-Anmeldung Nr. 13/112,541 , deren Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist, beschrieben wird. In einer Form wird die Kerntemperatur 110 auf Grundlage der Oberflächentemperatur der Zellen, des Stroms der Zellen und der Spannung der Zellen dynamisch geschätzt.
In einem nochmals weiteren Aspekt umfasst das Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur 110 wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 bei der Beendigung 140 einer Ruheperiode 160 das Erlangen der Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 der Zelle bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zelle bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 zum Konvergieren benötigen, 150. In einem besonderen Aspekt wird die Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 und die geschätzte Kerntemperatur 110 zum Konvergieren benötigen, 150, erlangt, indem ein Signal empfangen wird, das Informationen, die mit der Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 und die geschätzte Kerntemperatur 110 zum Konvergieren benötigen, 150, zusammenhängen, befördert. Wie in 1 gezeigt ist, konvergieren die Oberflächentemperatur 100 der Zelle bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und die geschätzte Kerntemperatur 110 der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 bei der Umgebungstemperatur 120. Die Zeit für das Konvergieren der Oberflächentemperatur 100 und der geschätzten Oberflächentemperatur 110, 150, ist eine Konstante, die von der Größe und der Form der Zellen abhängt. Demnach kann die Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 und die geschätzte Kerntemperatur 110 zum Konvergieren benötigen, 150, durch Versuch bestimmt werden.
In einem Aspekt kann die Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 und die geschätzte Kerntemperatur 110 zum Konvergieren benötigen, 150, gemessen werden, indem ein Sensor auf der Oberfläche einer Zelle angeordnet wird, bei der die Oberflächentemperatur etwa gleich der Kerntemperatur ist. Die Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 und die geschätzte Kerntemperatur 110 zum Konvergieren benötigen, kann für nur eine Zelle 210a-210h bestimmt und auf die verbleibenden Zellen 210a-210h angewandt werden, wobei die Zellen 210a-210h eine ähnliche Verpackung in der Batterie 210 haben. Der Grund dafür ist, dass der Wärmeverlust von den Wärmeübertragungseigenschaften der Verpackungsumgebung der Zelle 210a-210h und der Verpackungsumgebung der Batterie 210 in dem Fahrzeug 200 abhängt. Dies ist insofern vorteilhaft, als die Anzahl von Sensoren 410, die zum Messen der Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 und die geschätzte Kerntemperatur 110 zum Konvergieren benötigen, verwendet werden, reduziert werden kann. In einem Aspekt kann die Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 und die geschätzte Kerntemperatur 110 zum Konvergieren benötigen, als Kalibrierungsdaten gespeichert werden, d. h., dass die zum Konvergieren benötigte Zeit in einer Speichervorrichtung 430 wie etwa einer nicht flüchtigen Speichervorrichtung gespeichert werden kann.
In einem nochmals weiteren Aspekt umfasst das Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 bei der Beendigung 140 einer Ruheperiode 160 das Schätzen der Kerntemperatur 110 der Zelle bei Beendigung 140 der Ruheperiode 160 auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen, der erlangten geschätzten Kerntemperatur und der erlangten Zeit.
In 3B kann das Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 bei der Beendigung 140 einer Ruheperiode 160 ferner das Messen 60 der Zeit von der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 bis zur Beendigung 140 der Ruheperiode 160 umfassen, wobei die Kerntemperatur 110 der wenigstens einen Zelle bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen, der erlangten geschätzten Kerntemperatur, der erlangten Zeit und der gemessenen Zeit geschätzt wird. In einem besonderen Aspekt wird die Zeit von der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 bis zur Beendigung 140 der Ruheperiode 160 mit einer Zeitmessvorrichtung 450 gemessen, die geeignet ist, Abschnitte der Zeit von der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 bis zur Beendigung 140 der Ruheperiode 160 zu messen. Die Zeitmessvorrichtung 450 kann irgendeine Vorrichtung umfassen, die geeignet ist, die Zeit von der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 bis zur Beendigung 140 der Ruheperiode 160 zu messen.
Wie oben beschrieben wurde, verändert sich natürlich die Temperatur der Zellen 210a-210h in einer Batterie 210 in Situationen, in denen sich ihre Oberflächentemperaturen 100 und ihre Kerntemperaturen 110 von jener der Umgebungstemperatur 120 unterscheiden, wie etwa während einer Ruheperiode 160, in der die Zellen weder aufgeladen noch entladen werden. Wie in 1 gezeigt ist, kühlen sich die Zellen 210a-210h ab, wenn die Umgebungstemperatur 120 niedriger als die Oberflächentemperatur 100 und die Kerntemperatur 110 der Zellen ist. Umgekehrt erwärmen sich die Zellen 210a-210h, wenn die Umgebungstemperatur 120 höher als die Oberflächentemperatur 100 und die Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h ist. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass ein solches Diagramm nur die Hälfte des Diagramms von 1, worin die Umgebungstemperatur niedriger als die Oberflächentemperatur 100 und die Kerntemperatur 110 der Zellen ist, zeigen könnte. Der Fachmann wird auch erkennen, dass alternativ ein solches Diagramm nur die Hälfte des Diagramms von 1, worin die Umgebungstemperatur höher als die Oberflächentemperatur 100 und die Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h ist, zeigen könnte. Der thermische Prozess, in dem die Zellen 210a-210h in der Batterie 210 natürlich ihre Temperatur verändern, wenn sie weder aufgeladen noch entladen werden, ist durch die folgenden Beziehungen gekennzeichnet: ${\begin{array}{l} τ_{T_{s u r}} - \frac{d (T_{s u r} (t_{o f f}))}{d t_{o f f}} + T_{s u r} (t_{o f f}) = T_{a m b i e n t'} f a l l s t_{o f f} < t_{s t a b l e} \\ T_{s u r} (t_{o f f}) = T_{a m b i e n t'} f a l l s t_{o f f} \geq t_{s t a b l e} \end{array}$
wobei τ_Tsur eine thermische dynamische Zeitkonstante für die natürliche Abnahme der Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h ist, T_ambient die Umgebungstemperatur 120 ist, T_sur(t_off) die Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h bei Beendigung 140 der Ruheperiode 160 ist, t_off die Ruheperiode 160 ist und t_stable die Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 der Zellen bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zellen bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 zum Konvergieren benötigen, 150, ist. Wie durch die Gleichungen (1) angegeben ist, ist dann, wenn t_off größer oder gleich t_stable ist, die Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h bei Beendigung 140 der Ruheperiode 160 gleich der Umgebungstemperatur 120. Durch Lösen der Differentialgleichungen (1) ergibt sich die Gleichung (2): $\begin{array}{l} T_{s u r} (t_{o f f}) = T_{s u r} (0) exp (- t_{o f f} / τ_{T_{s u r}}) + T_{a m b i e n t} (1 - exp (- t_{o f f} / τ_{T_{s u r}})) \\ = T_{a m b i e n t} + (T_{s u r} (0) - T_{a m b i e n t}) exp (- t_{o f f} / τ_{T_{s u r}})^{'} \end{array}$
wobei τ_Tsur, t_off, T_ambient und T_sur(t_off) wie oben beschrieben sind und wobei T_sur(O) die Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h bei Einleitung 130 der Ruheperiode 160 ist. Der durch die obigen Gleichungen geschilderte thermische Prozess ist in 1 gezeigt.
Auf Grundlage der Gleichungen (1) und (2) wird die Kerntemperatur 110 der wenigstens einen Zelle in einer Batterie 210 bei der Beendigung 140 einer Ruheperiode 160 gemäß der folgenden Beziehungen geschätzt: ${\begin{array}{l} T_{e s t} (t_{o f f}) = (T_{e s t} (0) - T_{s u r} (0)) (1 - \frac{t_{o f f}}{t_{s t a b l e}}) T_{s u r} (t_{o f f}), f a l l s t_{o f f} < t_{s t a b l e} \\ T_{s u r} (t_{o f f}) = T_{s u r} (t_{o f f}), f a l l s t_{o f f} \geq t_{s t a b l e} \end{array}$
wobei t_off, t_stable, T_sur(t_off), T_sur(O) wie oben beschrieben sind und wobei T_est(t_off) die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h bei Beendigung 140 der Ruheperiode 160 ist und T_est(O) die geschätzte Kemtemperatur 110 der Zellen 210a-210h bei Einleitung 130 der Ruheperiode 160 ist. Wie durch die Gleichungen (3) angegeben ist, ist dann, wenn t_off größer oder gleich t_stable ist, die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h bei Beendigung 140 der Ruheperiode 160 gleich der Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h bei Beendigung 140 der Ruheperiode 160.
Wie in 1 gezeigt ist, können die Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h bei Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h bei Einleitung 130 der Ruheperiode 160 nach einer gewissen Zeitdauer 150 bei der Umgebungstemperatur 120 konvergieren. Außerdem entspricht die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 der Umgebungstemperatur 120, wobei die Ruheperiode 160 länger oder gleich der Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 der Zelle bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zelle bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 zum Konvergieren benötigen, 150, d. h. der erlangten Zeit, ist. Umgekehrt entspricht die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zellen bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 nicht der Umgebungstemperatur 120, wobei die Ruheperiode 160 kürzer als die erlangte Zeit 150 ist. Somit wird in der Situation, in der die Ruheperiode 160 kürzer als die erlangte Zeit 150 ist, die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zellen bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 durch die in den Gleichungen (3) ausgedrückte Beziehung bestimmt.
In einem Aspekt kann die Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 höher als die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 sein. Beispielsweise kann dann, wenn Luft mit einer Temperatur, die höher als die Kerntemperatur der Zellen ist, über die Oberfläche der Zellen streicht, die Oberflächentemperatur 100 der Zellen höher als die geschätzte Kerntemperatur 110 sein. Umgekehrt kann in einem alternativen Aspekt die Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 niedriger als die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zellen bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 sein. Beispielsweise erwärmen sich die Zellen in einer Batterie, wenn die sich Zellen aufladen und/oder entladen; im Ergebnis kann die Oberflächentemperatur 100 bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 niedriger als die geschätzte Kerntemperatur 110 bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 sein.
Insbesondere wird das Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur der Zellen 210a-210h bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 in Echtzeit ausgeführt, derart, dass die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Betrieb der Batteriegruppe 210 auftritt. Die Echtzeit-Schätzung liefert ein genaues Porträt der Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h in einer Batterie 210 bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160.
Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass das Verfahren zum dynamischen Schätzen der Kerntemperatur 110 wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 als Mehrschrittprozess in Betracht kommt. Zudem können die Schritte des Verfahrens zum Schätzen der Kerntemperatur 110 wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 in irgendeiner Reihenfolge derart, dass die Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h wie oben beschrieben geschätzt wird, ausgeführt werden. Insbesondere können die Schritte des Messens der Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160, des Erlangens der geschätzten Kerntemperatur 110 der Zellen bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160, des Erlangens der Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 und die Kerntemperatur 110 bei Einleitung 130 der Ruheperiode 160 zum Konvergieren benötigen, 150, und des Messens der Zeit von der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 bis zur Beendigung 140 der Ruheperiode 160 in irgendeiner Reihenfolge derart, dass die Kerntemperatur 110 auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen 100, der erlangten geschätzten Kerntemperatur 110, der erlangten Zeit 150 und der gemessenen Zeit 160 geschätzt werden kann, ausgeführt werden. In einem alternativen Aspekt können die Schritte des Messens der Oberflächentemperaturen 100, des Erlangens der geschätzten Kerntemperatur 110, des Erlangens der Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 und die Kerntemperatur 110 zum Konvergieren benötigen, 150, und des Messens der Zeit von der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 bis zur Beendigung 140 der Ruheperiode 160 im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, derart, dass die Kerntemperatur 110 auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen 100, der erlangten geschätzten Kerntemperatur 110, der erlangten Zeit 150 und der gemessenen Zeit 160 geschätzt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur 110 wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 bei der Beendigung 140 einer Ruheperiode 160 in Echtzeit geschaffen. Das Verfahren umfasst das Messen der Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h, das Erlangen der geschätzten Kerntemperatur 110 der Zellen, das Erlangen der Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h und die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h zum Konvergieren benötigen, 150, das Messen der Zeit von der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 bis zur Beendigung 140 der Ruheperiode 160 und das Schätzen der Kerntemperatur der Zellen 210a-210h auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen 100, er erlangten geschätzten Kerntemperatur 110, der erlangten Zeit 150 und der gemessenen Zeit 160. In dieser Ausführungsform werden die Schritte des Verfahrens zum Schätzen der Kerntemperatur 110 wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 wie oben beschrieben ausgeführt.
Um auf die 2, 2A und 3B zu verweisen, wird in einer nochmals weiteren Ausführungsform ein System 400 zum Schätzen der Kerntemperatur 110 wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 in einem Fahrzeug 200 bei der Beendigung einer Ruheperiode 160 geschaffen, wobei das Fahrzeug 200 wenigstens einen Teil seiner Leistung von der Batterie 210, die aus den Zellen 210a-210h zusammengesetzt ist, empfängt. Das System 400 umfasst wenigstens einen Sensor 410, der konfiguriert ist, um die Oberflächentemperatur 100 der wenigstens einen Zelle zu messen, und ein Steuersystem 420 in Signalkommunikation mit dem Sensor 410, wobei das Steuersystem 420 eine Speichervorrichtung 430 und einen Controller 440 in Signalkommunikation mit der Speichervorrichtung 430 mit Anweisungen zum Schätzen der Kerntemperatur 110 wenigstens einer Zelle in der Batterie 4 10 bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 umfasst. Die Anweisungen sind geschrieben, um die Oberflächentemperatur 100 der Zelle bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 zu messen, die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zelle bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 zu erlangen, die Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und die geschätzte Kerntemperatur 110 bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 zum Konvergieren benötigen, 150, zu erlangen und die Kerntemperatur 110 bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 auf Grundlage der gemessnen Oberflächentemperaturen, der erlangten geschätzten Kerntemperatur und der erlangten Zeit zu schätzen.
In einem Aspekt ist das System 400 zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 in einem Fahrzeug 200 vorgesehen. Die Batterie 210 und die Zellen 210a-210h sind wie oben beschrieben. Wie in den 3A und 3B gezeigt ist, kann das Fahrzeug 200 in einem besonderen Aspekt irgendein Fahrzeug umfassen, wobei das Fahrzeug wenigstens einen Teil seiner Leistung von der Batterie 210 empfängt. Beispielsweise umfasst in einem Aspekt das Fahrzeug 200 ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Elektro-Hybridfahrzeug oder ein kraftstoffgespeistes Fahrzeug. In einem alternativen Aspekt ist das System 400 zum Schätzen der Kerntemperatur 110 wenigstens einer Zelle in Vorrichtungen vorgesehen sein, die sich von einem Fahrzeug unterscheiden, wobei die Vorrichtung wenigstens einen Teil ihrer Leistung von der Batterie 210 bezieht.
Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass das Fahrzeug 200 neben der Batterie 210 einen Hybridsystemcontroller 220, eine Brennkraftmaschine 230, mehrere Antrieb erzeugende Mittel 240, 242, einen Vorderrad- und einen Hinterradsatz, 250, 252, mehrere Gleichstromumrichter 260, ein Differential 270 und mehrere Leistungswechselrichtermodule 280 umfassen kann. Das Fahrzeug 200 kann ferner hier nicht besprochene zusätzliche Komponenten umfassen, die in Kombination mit einem Hybridfahrzeug, einem Elektrofahrzeug, einem Elektro-Hybridfahrzeug oder einem kraftstoffgespeisten Fahrzeug nützlich wären.
In einem weiteren Aspekt umfasst das System 400 zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie 210 in einem Fahrzeug 200 bei der Beendigung 140 einer Ruheperiode 160 wenigstens einen Sensor 410, der konfiguriert ist, um die Oberflächentemperatur 100 der wenigstens einen Zelle in der Batterie 210 zu messen. Wenn die Batterie 210 mehrere Zellen 210a-210h umfasst, können die Oberflächentemperaturen 100 der Zellen 210a-210h bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 mit mehreren Sensoren 140 gemessen werden. Wie ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen kann, kann der Sensor 410 irgendeinen Sensor 410 umfassen, der geeignet ist, die Oberflächentemperatur 100 der Zellen 210a-210h in einer Batterie 210 zu messen und die Oberflächentemperatur-100-Informationen zu dem Steuersystem 420 zu übertragen. In einem besonderen Aspekt umfasst der Sensor 410 einen Thermistor.
Das Steuersystem 420 steht (wie in 2 durch eine Doppelpfeillinie angegeben ist) mit dem Sensor 410 in Signalkommunikation und umfasst eine Zeitmessvorrichtung 430 und einen Controller 440 in Signalkommunikation (ebenfalls in 2 durch eine Doppelpfeillinie angegeben) mit der Speichervorrichtung 430, mit Anweisungen zum Schätzen der Kerntemperatur 110 wenigstens einer Zelle in der Batterie 210 bei der Beendigung der Ruheperiode in einer Weise, die durch die oben dargelegten Gleichungen (1) bis (3) dargestellt ist. In einem Aspekt kann die Speichervorrichtung 430 einen RAM, DRAM, SDRAM, ROM, einen Flash-Speicher oder einen statischen Speicher umfassen. In einem weiteren Aspekt kann der Controller 440 eine integrierte Schaltung, einen Mikrochip, einen Computer, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder ein feldprogrammierbares Gate Array („FPGA") umfassen. In einem besonderen Aspekt sind die Speichervorrichtung 430 und der Controller 440 diskrete Komponenten, die miteinander in Signalkommunikation stehen. Jedoch können, wie ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen wird, die Speichervorrichtung 430 und der Controller 240 auch eine integrale Einheit bilden.
In einem weiteren Aspekt ist das Steuersystem 420 in andere Systeme des Fahrzeugs 200 integriert. Beispielsweise steht in einem besonderen Aspekt das Steuersystem 420 mit anderen Systemen des Fahrzeugs 200 in Signalkommunikation, derart, dass es Informationen, die Informationen, die mit der geschätzten Kerntemperatur 110 zusammenhängen, zu den Systemen befördern kann, was solchen Systemen ermöglicht, das Fahrzeug so zu betreiben, dass Verhalten, Leistung, Langlebigkeit und andere optimierbare Parameter maximiert werden. Insbesondere kann das Befördern von Informationen, die mit der bestimmten Kerntemperatur zusammenhängen, zu verschiedenen Systemen in dem Fahrzeug die folgenden Vorteile bieten, die umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt: (1) Steigern der Batterieverfügbarkeit, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und das Verhalten bei einem Fahrzeug zu verbessern, (2) Verbessern der Leistungsfähigkeitsschätzung, (3) Verhindern von Abwürgzuständen bei einem Fahrzeug, (4) Steigern der Verfügbarkeit der Auto-Stopp/Start-Funktion bei einem Fahrzeug, (5) Verbessern der Garantien, da der Übergang in verschiedene Batterieverschleiß-Ausfallarten eng mit der Kerntemperatur der Zellen anstatt mit der Oberflächentemperatur der Zellen verknüpft ist, (6) Schätzen der Kerntemperatur der Zellen unabhängig von dem Batteriekühlsystem und dem thermischen System und (7) Erhöhen der Batterielebensdauer, da die genaue Schätzung der Kerntemperatur der Zellen zu einer optimalen Nutzung der Batterie führt.
In einem Aspekt sind die Anweisungen geschrieben, um die Oberflächentemperaturen 100 der Zellen 210a-210h bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und bei der Beendigung 140 der Ruheperiode zu messen. In einem besonderen Aspekt werden die Oberflächentemperaturen 100 bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 mit einem Sensor 410 gemessen, wie oben beschrieben wurde.
In einem weiteren Aspekt sind die Anweisungen geschrieben, um die geschätzte Kerntemperatur 110 der Zelle bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 zu erlangen. In einem besonderen Aspekt wird die geschätzte Kerntemperatur 110 auf einer Speichervorrichtung 430 gespeichert, so dass der Controller 440 die geschätzte Kerntemperatur 110 von der Speichervorrichtung 430, auf der sie gespeichert ist, erlangt.
Ähnlich sind in einem Aspekt die Anweisungen geschrieben, um die Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 und die geschätzte Kerntemperatur 110 bei der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 zum Konvergieren benötigen, 150, zu erlangen. In einem besonderen Aspekt wird die Zeit, die die Oberflächentemperatur 100 und die geschätzte Kerntemperatur 110 zum Konvergieren benötigen, 150, auf einer Speichervorrichtung 430 gespeichert, so dass der Controller 440 die Zeit für das Konvergieren der Oberflächentemperatur 100 und der geschätzten Kerntemperatur 110 von der Speichervorrichtung 430, auf der sie gespeichert ist, erlangt.
In einem weiteren Aspekt sind die Anweisungen geschrieben, um die Kerntemperatur 110 bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen, der erlangten geschätzten Kerntemperatur und der erhaltenen Zeit gemäß den in den Gleichungen (1) bis (3) ausgedrückten Beziehungen zu schätzen.
In einem weiteren Aspekt sind die Anweisungen ferner geschrieben, um die Zeit von der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 bis zur Beendigung 140 der Ruheperiode 160 zu messen, derart, dass das Schätzen der Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160 auf den gemessenen Oberflächentemperaturen 100, der erlangten geschätzten Kerntemperatur 110, der erlangten Zeit 150 und der gemessenen Zeit 160 gemäß den in den Gleichungen (1) bis (3) ausgedrückten Beziehungen basiert. In diesem besonderen Aspekt umfasst das System 400 zum Schätzen der Kerntemperatur der Zelle in einer Batterie 210 ferner eine Zeitmessvorrichtung 450. Die Zeitmessvorrichtung 450 kann irgendeine Vorrichtung umfassen, die geeignet ist, die Zeit von der Einleitung 130 der Ruheperiode 160 bis zur Beendigung 140 der Ruheperiode 160 zu messen, wie oben beschrieben wurde. In einem Aspekt steht die Zeitmessvorrichtung 450 mit dem Controller 440 in Signalkommunikation (wie in 2 durch eine Doppelpfeillinie angegeben ist).
In einem besonderen Aspekt umfasst die Einleitung der Ruheperiode das Stellen des Schlüsselschalters auf AUS. Ähnlich umfasst die Beendigung der Ruheperiode das Stellen des Schlüsselschalters auf EIN. In einem weiteren Aspekt ist die gemessene Zeit kürzer als die erlangte Zeit.
In einem nochmals weiteren Aspekt ist das System 400 zum Schätzen der Kerntemperatur der Zellen bei der Beendigung der Ruheperiode eine Echtzeit-Schätzung; eine solche Echtzeit-Schätzung liefert ein genaues Porträt der Kerntemperatur 110 der Zellen 210a-210h in einer Batterie 210 bei der Beendigung 140 der Ruheperiode 160.
Außerdem sei angemerkt, dass aus dem Vortragen von „wenigstens einer“ Komponente, „wenigstens eines“ Elements usw. hier nicht die Schlussfolgerung gezogen werden darf, dass die alternative Verwendung der Artikel „ein“ oder „eine“ auf eine einzige Komponente, ein einziges Element oder eine einzige in Zusammenhang stehende Vorrichtung beschränkt ist.
Zum Beschreiben und Definieren der vorliegenden Offenbarung sei angemerkt, dass die Ausdrücke „etwa“ und „im Wesentlichen“ hier verwendet werden, um den anhaftenden Grad von Unbestimmtheit, der jedem quantitativen Vergleich, jedem Wert oder jeder Messung oder einer anderen quantitativen Darstellung zugeschrieben werden kann, darzustellen. Die Ausdrücke „etwa“ und „im Wesentlichen“ werden hier auch verwendet, um den Grad, um den eine quantitative Darstellung von einer angeführten Referenz abweichen kann, ohne zu einer Änderung der Grundfunktion des zur Debatte stehenden Erfindungsgegenstands zu führen, darzustellen.
Die obige Beschreibung und die Zeichnungen sind nur als Veranschaulichung beispielhafter Ausführungsformen, die die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung erreichen, zu betrachten. Die beschriebenen Merkmale und Schritte können einer Modifikation und Substitutionen unterzogen werden, ohne vom Leitgedanken und vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Daher ist die Offenbarung nicht als durch die vorhergehende Beschreibung und die Zeichnungen beschränkt zu betrachten, sondern einzig durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.

Claims

Verfahren zum Schätzen der Kerntemperatur wenigstens einer Zelle in einer Batterie bei der Beendigung einer Ruheperiode, wobei das Verfahren umfasst: Messen der Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und bei der Beendigung der Ruheperiode; Erlangen der geschätzten Kemtemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode; Erlangen der Zeit, die die Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode zum Konvergieren benötigen; und Schätzen der Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei Beendigung der Ruheperiode auf Grundlage der gemessenen Oberflächentemperaturen, der erlangten geschätzten Kerntemperatur und der erlangten Zeit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren das Schätzen der Kerntemperatur mehrerer Zellen umfasst, wobei das Erlangen der Zeit, die die Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung zum Konvergieren benötigen, umfasst: Messen der Zeit, die die Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle und die geschätzte Kemtemperatur der wenigstens einen Zelle zum Konvergieren benötigen; und Anwenden der gemessenen Zeit, die die Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle und die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle zum Konvergieren benötigen, auf mehrere Zellen, die ähnlich wie die wenigstens eine Zelle angeordnet sind, derart, dass die Kerntemperatur mehrerer Zellen geschätzt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Messen der Zeit von der Einleitung der Ruheperiode bis zur Beendigung der Ruheperiode und das Anwenden von ihr auf das Verfahren umfasst, derart, dass die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Beendigung der Ruheperiode zusätzlich auf der gemessenen Zeit basiert.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die gemessene Zeit kürzer als die erlangte Zeit ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Beendigung der Ruheperiode durch die folgende Beziehung gekennzeichnet ist: ${T_{e s t} (t_{o f f}) = (T_{e s t} (0) - T_{s u r} (0)) (1 - \frac{t_{o f f}}{t_{s t a b l e}}) + T_{s u r} (t_{o f f}),$
wobei T_est(t_off) die geschätzte Kerntemperatur der Zellen bei Beendigung der Ruheperiode ist, T_est(O) die geschätzte Kerntemperatur der Zellen bei Einleitung der Ruheperiode ist, T_sur(O) die Oberflächentemperatur der Zellen bei Einleitung der Ruheperiode ist, t_off die Ruheperiode ist, t_stable die Zeit ist, die die Oberflächentemperatur der Zellen bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur der Zellen bei der Einleitung der Ruheperiode zum Konvergieren benötigen, und T_sur(t_off) die Oberflächentemperatur der Zellen bei Beendigung der Ruheperiode ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode bei der Umgebungstemperatur konvergieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode und die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung von der Einleitung der Ruheperiode bis zur Beendigung der Ruheperiode abnehmen oder zunehmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode höher ist als die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächentemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode niedriger ist als die geschätzte Kerntemperatur der wenigstens einen Zelle bei der Einleitung der Ruheperiode.