DE102011120238A1 - Method for operating high volt battery utilized for supplying electrical power to electrical drive unit of e.g. electric car, involves closing battery cells depending on change of electrical variable on unauthorized exchange - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer zumindest eine Batteriezelle aufweisenden Batterie, insbesondere für ein Fahrzeug, bei welchem wenigstens eine elektrische Größe der zumindest einen Batteriezelle erfasst wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Batterie.The invention relates to a method for operating a battery having at least one battery cell, in particular for a vehicle, in which at least one electrical variable of the at least one battery cell is detected. Furthermore, the invention relates to a battery.
Aus dem Stand der Technik, etwa der
Des Weiteren ist es beispielsweise aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Batterie mit einer erweiterten Funktionalität zu schaffen.Object of the present invention is to provide a method of the type mentioned above and a battery with an extended functionality.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Batterie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a battery having the features of patent claim 9. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Batterie wird in Abhängigkeit von einer Veränderung der wenigstens einen elektrischen Größe auf einen unautorisierten Austausch wenigstens einer der Batteriezellen geschlossen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass anhand der Erfassung elektrischer Größen der Batteriezellen der Batterie festgestellt werden kann, ob es sich bei der Batterie um eine gealterte Batterie handelt, welche an Leistungsfähigkeit eingebüßt hat, oder um eine neuwertige Batterie.In the method according to the invention for operating a battery, an unauthorized exchange of at least one of the battery cells is concluded as a function of a change in the at least one electrical variable. This is based on the knowledge that it can be determined from the detection of electrical quantities of the battery cells of the battery, whether it is the battery is an aged battery, which has lost performance, or a new battery.
Da die Batteriezellen einer Batterie aufgrund ihrer aufwändigen Herstellung vergleichsweise teuer sind, ist es wünschenswert, diese gegen einem unerwünschten Austausch oder Ausbau zu schützen oder zumindest einen solchen unautorisierten Austausch feststellen zu können. Die Batteriezellen, welche also den Großteil des Wertes der Batterie bilden und für welche somit die Gefahr eines unautorisierten Austausches in besonderem Maße besteht, weisen produktionsbedingt Toleranzen auf, und sie unterliegen prinzipbedingt einer Alterung ihrer elektrischen Eigenschaften, welche durch Erfassen der wenigstens einen elektrischen Größe festgestellt werden kann. Wenn das Energiespeichervermögen der Batteriezellen einer Batterie über die Lebensdauer der Batterie hinweg nachlässt, so ist es notwendig, zumindest einzelne Batteriezellen zu ersetzen oder auszutauschen, um das Energiespeichervermögen der Batterie wieder zu erhöhen. Dieser Ersatzteilbedarf kann eine hohe Motivation zum Diebstahl von Batteriezellen mit sich bringen.Since the battery cells of a battery are relatively expensive due to their complex production, it is desirable to protect them against unwanted replacement or removal or at least to detect such an unauthorized exchange. The battery cells, which thus form the majority of the value of the battery and for which there is a risk of unauthorized exchange in particular, have production-related tolerances, and they are subject to inherent aging of their electrical properties, which detected by detecting the at least one electrical variable can be. If the energy storage capacity of the battery cells of a battery decreases over the life of the battery, it is necessary to replace or replace at least individual battery cells in order to increase the energy storage capacity of the battery again. This need for spare parts can bring high motivation for theft of battery cells.
Ein auf einen Diebstahl oder dergleichen unautorisierte Handlung zurückgehender Austausch einer oder aller Batteriezellen der Batterie wird jedoch vorliegend anhand der Veränderung der wenigstens einen elektrischen Größe erkannt. Auf diese Weise wird einfach und kastengünstig ein Diebstahlschutz für die Batteriezellen der Batterie bereitgestellt. Das Verfahren zum Betreiben einer Batterie ist somit um die Funktionalität des Erkennens eines unautorisierten Austausches wenigstens einer der Batteriezellen erweitert.However, a replacement of one or all of the battery cells of the battery, which is due to a theft or the like, is recognized on the basis of the change in the at least one electrical variable. In this way, an anti-theft protection for the battery cells of the battery is provided in a simple and low-cost way. The method for operating a battery is thus extended by the functionality of detecting an unauthorized exchange of at least one of the battery cells.
Üblicherweise wird die Veränderung der wenigstens einen elektrischen Größe, welche durch einen unautorisierten Austausch gealterter Batteriezellen durch neuwertige oder weniger stark gealterte Batteriezellen bedingt ist, zu einer Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Batterie führen, welche im Hinblick auf die naturgemäße Alterung der Batterie nicht plausibel ist. Tritt also eine nicht plausible Verbesserung der Batterie oder einzelner Batteriezellen ein, so kann dies als Indiz für einen unautorisierten Austausch von Batteriezellen gewertet werden.Usually, the change of the at least one electrical variable, which is caused by an unauthorized replacement of aged battery cells by mint or less strongly aged battery cells, lead to an improvement in the performance of the battery, which is not plausible in view of the natural aging of the battery. So if an improbable improvement in the battery or individual battery cells occurs, this can be taken as an indication of an unauthorized replacement of battery cells.
Bevorzugt wird auf einen unautorisierten Austausch wenigstens einer der Batteriezellen geschlossen, wenn eine Veränderung der wenigstens einen elektrischen Größe um einen Betrag festgestellt wird, welcher größer ist als eine Messabweichung beim Erfassen der wenigstens einen elektrischen Größe. Dann kann nämlich besonders sicher die Veränderung als auf einem Ersetzen wenigstens einer der Batteriezellen beruhend angesehen werden.Preferably, an unauthorized exchange of at least one of the battery cells is concluded when a change in the at least one electrical variable is detected by an amount which is greater than a measurement deviation when detecting the at least one electrical variable. In that case, the change can be considered to be particularly certain based on replacing at least one of the battery cells.
Dies gilt insbesondere, wenn der Betrag der Veränderung um mehr als das Zweifache größer ist als die Messabweichung. Es kann so beispielsweise das Zweieinhalbfache der Messabweichung als ausreichend für den Rückschluss auf den unautorisierten Austausch wenigstens einer der Batteriezellen angesehen werden. Wenn sich also die elektrische Größe mit einer Messabweichung von 2% bestimmen lässt, so ist eine Veränderung dieser elektrischen Größe von 5% als Indiz darauf zu werten, dass der unerwünschte Austausch wenigstens einer der Batteriezellen vorliegt.This is especially true if the amount of change is more than two times greater than the measurement error. Thus, for example, two and a half times the measurement deviation can be regarded as sufficient for inferring the unauthorized exchange of at least one of the battery cells. If, therefore, the electrical quantity can be determined with a measurement deviation of 2%, a change in this electrical quantity of 5% is to be regarded as an indication that the undesired replacement of at least one of the battery cells is present.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als wenigstens eine elektrische Größe ein innerer Widerstand wenigstens einer der Batteriezellen und/oder der Batterie erfasst. Diese elektrische Größe liegt nämlich im Rahmen einer Onboard-Diagnose (OBD) ohnehin bereits vor, wenn die Batterie in einem Fahrzeug verwendet wird. Zudem ist der innere Widerstand besonders rasch und aufwandsarm ermittelbar. Wenn beispielsweise der innere Widerstand der Batteriezellen oder der gesamten Batterie plötzlich unerwartet stark verringert ist, so ist von einem Austausch zumindest einiger Batteriezellen auszugehen.In a further advantageous embodiment of the invention, an internal resistance of at least one of the battery cells and / or the battery is detected as at least one electrical variable. This electrical quantity is in the context of a Onboard Diagnostic (OBD) already present when the battery is used in a vehicle. In addition, the internal resistance can be determined particularly quickly and with little effort. If, for example, the internal resistance of the battery cells or of the entire battery is suddenly unexpectedly sharply reduced, it is to be assumed that at least some of the battery cells will be replaced.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn als wenigstens eine elektrische Größe ein Energiespeichervermögen wenigstens einer der Batteriezellen und/oder der Batterie erfasst wird. Auch dieses Energiespeichervermögen wird nämlich bei für Fahrzeuge verwendeten Batterien üblicherweise im Rahmen der Onboard-Diagnose (OBD) erfasst. Zudem lässt sich das Energiespeichervermögen besonders genau bestimmen, sodass durch Heranziehen einer Veränderung dieser elektrischen Größe besonders sicher auf einen unautorisierten Austausch rückgeschlossen werden kann. Dieser Rückschluss ist insbesondere dann plausibel, wenn sich das Energiespeichervermögen der Batterie plötzlich unerwartet stark erhöht hat.As a further advantage, it has been shown that as at least one electrical variable, an energy storage capacity of at least one of the battery cells and / or the battery is detected. This energy storage capacity is usually detected in batteries used for vehicles usually in the context of onboard diagnostics (OBD). In addition, the energy storage capacity can be determined very accurately, so can be deduced by taking advantage of a change in this electrical variable particularly safe on an unauthorized exchange. This inference is particularly plausible when the energy storage capacity of the battery has suddenly increased unexpectedly strong.
Das Energiespeichervermögen wird hierbei in einem ersten Messvorgang nach einem zumindest partiellen Entladen der Batterie oder der Batteriezellen und einem anschließenden Ladevorgang und in einem zweiten solchen Messvorgang bestimmt, welcher ebenfalls nach dem zumindest partiellen Entladen und daran anschließenden Wiederaufladen der Batterie vorgenommen wird. Der Unterschied im Energiespeichervermögen wird dann nach diesen beiden Messvorgängen ermittelt.The energy storage capacity is determined here in a first measuring operation after at least partial discharging of the battery or battery cells and a subsequent charging process and in a second such measuring operation, which is also carried out after the at least partial discharge and subsequent recharging of the battery. The difference in energy storage capacity is then determined after these two measurement processes.
Besonders genau lässt sich das Energiespeichervermögen anhand der Nennladung und der Spannung wenigstens einer der Batteriezellen und/oder der Batterie ermitteln. Bei Verwendung der Batterie in einem Fahrzeug können hierfür während der Fahrt der durch Rekuperation in die Batterie eingebrachte Strom und der beim Entladen der Batterie entnommene Strom gemessen und so die Veränderung der Nennladung der Batterie bestimmt werden. Nach dem Abstellen des Fahrzeugs wird – bevorzugt nach einer Beruhigungsphase – die Spannung der einzelnen Batteriezellen gemessen und aus der Veränderung der Nennladung und der Veränderung der Spannung der aktuelle Energieinhalt der Batterie bestimmt. Nach einem anschließenden Ladevorgang der Batterie kann dann das maximale Energiespeichervermögen der Batterie bestimmt werden, wobei dieses infolge der Alterung der Batterie über die Lebensdauer derselben hinweg abnimmt.The energy storage capacity can be determined particularly accurately on the basis of the rated charge and the voltage of at least one of the battery cells and / or the battery. When the battery is used in a vehicle, the current introduced by recuperation into the battery and the current taken during discharging of the battery can be measured while driving and thus the change in the rated charge of the battery can be determined. After switching off the vehicle is - preferably after a calming phase - the voltage of the individual battery cells measured and determined from the change in the rated charge and the change in the voltage of the current energy content of the battery. After a subsequent charging of the battery can then be determined, the maximum energy storage capacity of the battery, which decreases due to the aging of the battery over the life of the same time away.
Es kann auch als wenigstens eine elektrische Größe eine Spannung wenigstens einer der Batteriezellen und/oder der Batterie erfasst werden. Wenn nämlich die Spannung der Batteriezelle nachlässt, so lässt dies auf eine Alterung derselben schließen. Liegt dann plötzlich wieder eine erhöhte Spannung vor, so lässt dies den Rückschluss auf einen unautorisierten Austausch der Batteriezellen zu.It can also be detected as at least one electrical variable, a voltage of at least one of the battery cells and / or the battery. Namely, when the voltage of the battery cell decreases, this indicates an aging of the same. If there is suddenly an increased voltage, this leads to the conclusion that an unauthorized replacement of the battery cells has occurred.
Zusätzlich oder alternativ kann die Stromstärke des beim Laden und/oder Entladen der Batterie fließenden Stroms erfasst werden. Ist nämlich der Ladestrom oder der Entladestrom der Batterie plötzlich deutlich höher als in einem vorangegangenen Lade- oder Entladevorgang, so lässt dies auf einfache Weise den Rückschluss zu, dass zumindest ein Teil der Batteriezellen ausgetauscht und durch weniger stark gealterte oder neuwertige Batteriezellen ersetzt wurde.Additionally or alternatively, the current intensity of the current flowing during charging and / or discharging of the battery can be detected. If, in fact, the charging current or the discharge current of the battery is suddenly significantly higher than in a preceding charging or discharging process, this simply makes it possible to infer that at least some of the battery cells have been replaced and replaced by less recently aged or as new battery cells.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in einem Fehlerspeicher eine Eintragung vorgenommen, wenn auf den unautorisierten Austausch wenigstens einer der Batteriezellen geschlossen wird. Dann kann im Rahmen einer Diagnose der Fehlerspeicher ausgelesen und anschließend überprüft werden, ob tatsächlich eine Manipulation an der Batterie vorliegt.In a further advantageous embodiment of the invention, an entry is made in an error memory when the unauthorized exchange of at least one of the battery cells is concluded. Then, in the context of a diagnosis, the fault memory can be read out and subsequently checked as to whether there is actually a manipulation on the battery.
Zusätzlich oder alternativ kann einer Bedienperson ein Warnhinweis kommuniziert werden, etwa durch Aktivieren einer Lampe, welche in einem Fahrzeug üblicherweise eine Funktionsstörung einer Komponente des Fahrzeugs anzeigt. So kann auch ohne die Nutzung eines Diagnosewerkzeugs die Bedienperson auf den unautorisierten Austausch von Batteriezellen aufmerksam gemacht werden.Additionally or alternatively, an alert may be communicated to an operator, such as by activating a lamp which typically indicates a malfunction of a component of the vehicle in a vehicle. Thus, even without the use of a diagnostic tool, the operator can be made aware of the unauthorized replacement of battery cells.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn für den Fall, dass auf einen unautorisierten Austausch wenigstens einer der Batteriezellen geschlossen wird, wenigstens eine Funktion der Batterie unterbunden wird. Durch eine solche Funktionseinschränkung kann sichergestellt werden, dass der Nutzer einer Batterie, welche unautorisiert ausgetauschte Batteriezellen aufweist, die Batterie nicht mehr oder nur noch eingeschränkt nutzen kann. Beispielsweise kann ein erneutes Laden der Batterie unterbunden werden. Durch die Einschränkung der Nutzungsmöglichkeit der Batterie mit unautorisiert ausgetauschten Batteriezellen sinkt die Motivation zum Diebstahl oder Austausch von Batteriezellen.It is furthermore advantageous if, in the event that an unauthorized exchange of at least one of the battery cells is concluded, at least one function of the battery is prevented. Such a functional restriction can ensure that the user of a battery which has unauthorized exchanged battery cells can no longer or only to a limited extent use the battery. For example, recharging the battery can be prevented. By limiting the possibility of using the battery with unauthorized exchanged battery cells, the motivation to theft or exchange of battery cells decreases.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn beim Erfassen der wenigstens einen elektrischen Größe Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden. Es kann so sichergestellt werden, dass eine spontane Änderung der elektrischen Eigenschaften der Batterie oder einzelner Batteriezellen, welche beispielsweise auf sich ändernde Umgebungsbedingungen zurückzuführen ist, nicht fälschlicherweise zu dem Rückschluss auf den unautorisierten Austausch von Batteriezellen führt.Finally, it has proven to be advantageous if ambient conditions are taken into account when detecting the at least one electrical variable. It can thus be ensured that a spontaneous change in the electrical properties of the battery or individual battery cells, which is due for example to changing environmental conditions, does not erroneously lead to the conclusion of the unauthorized replacement of battery cells.
Die erfindungsgemäße Batterie, welche insbesondere für die Verwendung in einem Fahrzeug vorgesehen ist, weist zumindest eine Batteriezelle auf. Die Batterie umfasst des Weiteren eine Steuerungseinrichtung, mittels welcher wenigstens eine elektrische Größe der zumindest einen Batteriezelle erfassbar ist. Hierbei ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von einer Veränderung der wenigstens einen elektrischen Größe einen Datenwert bereitzustellen, welcher einen unautorisierten Austausch wenigstens einer der Batteriezellen angibt. Diese Batterie weist die erweiterte Funktionalität auf, etwa einen Austausch gealterter Batteriezellen durch leistungsfähigere, neuere Batteriezellen festzustellen zu können. Somit ist ein Diebstahlschutz für Batteriezellen bereitgestellt. The battery according to the invention, which is intended in particular for use in a vehicle, has at least one battery cell. The battery further comprises a control device, by means of which at least one electrical variable of the at least one battery cell can be detected. In this case, the control device is designed to provide a data value depending on a change in the at least one electrical variable, which indicates an unauthorized exchange of at least one of the battery cells. This battery has the extended functionality of being able to detect an exchange of aged battery cells with more powerful, newer battery cells. Thus, a theft protection for battery cells is provided.
Bevorzugt ist die Batterie als Hochvoltbatterie ausgebildet, mittels welcher einem elektrischen Antriebsaggregat eines Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs elektrische Energie bereitgestellt werden kann. Insbesondere bei Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen stellen nämlich die Batteriezellen der Batterie, welche in vergleichsweise großer Zahl in derselben vorliegen, einen erheblichen Wert dar. Daher ist hier ein Diebstahlschutz besonders sinnvoll.Preferably, the battery is designed as a high-voltage battery, by means of which electrical power can be provided to an electric drive unit of a hybrid vehicle or electric vehicle. In particular, in hybrid vehicles or electric vehicles namely the battery cells of the battery, which are present in a comparatively large number in the same, a considerable value. Therefore, a theft protection is particularly useful here.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Batterie und umgekehrt.The advantages and preferred embodiments described for the method according to the invention also apply to the battery according to the invention and vice versa.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawings. Showing:
Eine in
An weiteren elektrischen Größen kann mit dem Steuergerät
Das elektronische Steuergerät
In der Fahrzeugbatterie
Vorliegend wird daher auf eine weitere, zusätzlich oder alternativ durchführbar Art und Weise ein unautorisierter Austausch einer einzelnen, mehrerer oder der Gesamtheit der Batteriezellen
Beispielsweise kann darauf geschlossen werden, dass Diebstahl, also ein unautorisierter Einbau von anderweitig entwendeten und in die Fahrzeugbatterie
Die Nennladung kann über Lade- und Entladezyklen mit besonders hoher Genauigkeit, also mit einer besonders geringen Messabweichung, ermittelt werden, auch wenn dies vergleichsweise zeitaufwändig ist. Zusätzlich oder alternativ kann daher insbesondere der Innenwiderstand der Fahrzeugbatterie
Ebenso kann auf das Vorliegen eines unautorisierten Austausches von Batteriezellen
Eine weitere Möglichkeit, das Kriterium, welches den Rückschluss auf einen Diebstahl zulässt, als erfüllt zu betrachten, besteht darin, eine Mehrzahl von elektrischen Größen einzelner Batteriezellen
Wenn das Steuergerät
Wird demgegenüber von einem autorisierten Händler eine werksneue oder gebrauchte, jedoch kaum gealterte Fahrzeugbatterie
Wenn zum Feststellen, ob ein Austausch von Batteriezellen
Wenn mittels des Steuergeräts
Es kann jedoch auch eine plötzliche Verschlechterung der Fahrzeugbatterie
Wird das Vorliegen eines unautorisierten Austausches zumindest einer der Batteriezellen
In einem weiteren Schaubild
In einem weiteren Schaubild
Ist dieser Unterschied
Erkennt das Steuergerät
Da auf diese Weise die Nutzungsmöglichkeit gestohlener und unautorisiert ausgetauschter Batteriezellen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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