DE102012022458A1

DE102012022458A1 - Method for monitoring energy store, particularly of partially electrically driven motor vehicle, involves determining current relative energy state of energy store by capacity state from characteristic diagram assigned to energy store

Info

Publication number: DE102012022458A1
Application number: DE201210022458
Authority: DE
Inventors: Georg Kleine Büning; Sascha Drenkelforth
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-05-15

Abstract

The method involves detecting operating parameters or operating states of the energy store by sensors and determining a current relative capacity state (Q) of the energy store by operating parameters or operating conditions from a characteristic diagram assigned to the energy store. A current relative energy state of the energy store is determined by the capacity state from another characteristic diagram assigned to the energy store. Independent claims are included for the following: (1) a system for monitoring an energy store, particularly a partially electrically driven motor vehicle; and (2) a motor vehicle with an electric drive.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Energiespeichers, ein verbessertes Energiespeicherüberwachungssystem sowie ein Kraftfahrzeug mit einer verbesserten Energiespeicherüberwachung.The invention relates to a method for monitoring an energy store, an improved energy storage monitoring system and a motor vehicle with improved energy storage monitoring.

Bekannt sind Verfahren zum Überwachen eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges, wobei Betriebsparameter und/oder Betriebszustände des Energiespeichers sensorisch erfasst werden. Bevorzugt wird ein aktueller Kapazitätszustand des Energiespeichers mittels der Betriebsparameter und/oder Betriebszustände aus einem dem Kraftfahrzeug zugeordneten, ersten Kennfeld ermittelt.Are known methods for monitoring an energy storage of an at least partially electrically powered motor vehicle, wherein operating parameters and / or operating states of the energy storage are detected by sensors. A current capacity state of the energy store is preferably determined by means of the operating parameters and / or operating states from a first characteristic map assigned to the motor vehicle.

Des Weiteren ist ein Energiespeicherüberwachungssystem zum Überwachen eines Energiespeichers bekannt, insbesondere eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges, aufweisend eine Sensoranordnung, die zum Erfassen der Betriebszustände des Energiespeichers eingerichtet und ausgebildet ist und eine Speichereinheit, die zum Speichern der ersten Kennlinie und vorzugsweise zum Speichern der Betriebsparameter des Energiespeichers eingerichtet und ausgebildet ist. Bevorzugt umfasst das Energiespeicherüberwachungssystem den Energiespeicher.Furthermore, an energy storage monitoring system for monitoring an energy store is known, in particular an at least partially electrically driven motor vehicle, comprising a sensor arrangement which is set up and configured to detect the operating states of the energy store and a memory unit for storing the first characteristic and preferably for storing the operating parameters the energy storage is set up and trained. The energy storage monitoring system preferably comprises the energy store.

Außerdem ist ein Kraftfahrzeug bekannt, aufweisend einen elektrischen Antrieb, einen Energiespeicher zum Bereitstellen von elektrischer Energie für den elektrischen Antrieb, ein Steuergerät zum Steuern und/oder Überwachen des Kraftfahrzeugs, insbesondere des elektrischen Antriebs und/oder des Energiespeichers, eine Sensoranordnung, die zum Erfassen von Betriebszuständen des Energiespeichers und/oder des Antriebs eingerichtet und ausgebildet ist und eine Speichereinheit, die zum Speichern von einem ersten Kennfeld und vorzugsweise zum Speichern von Betriebsparametern des Energiespeichers und/oder des Antriebs eingerichtet und ausgebildet ist.In addition, a motor vehicle is known, comprising an electric drive, an energy storage device for providing electrical energy for the electric drive, a control device for controlling and / or monitoring the motor vehicle, in particular the electric drive and / or the energy storage, a sensor arrangement for detecting of operating states of the energy storage device and / or the drive is set up and configured, and a memory unit which is designed and configured to store a first characteristic diagram and preferably to store operating parameters of the energy store and / or the drive.

Die bekannten Verfahren und Systeme zur Überwachung der des Kapazitätszustands eines Energiespeichers, wie elektrochemischer Energiespeicher oder eine Batterie, finden beispielsweise Anwendung bei der Überwachung einer Batterie eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges. Aufgrund der zumeist geringen Reichweite von batteriegespeisten Kraftfahrzeugen gegenüber konventionell angetriebenen Kraftfahrzeugen sind hier eine präzise Reichweitenberechnung sowie ein aussagekräftiger Indikator für den (Energie-)Füllstand von besonderer Bedeutung. Als Indikator für den Energiespeicher- bzw. Batteriefüllstand wird oftmals der relative Kapazitätszustand (SOC, engl. State Of Charge) verwendet. Dieser ist eine relative Größe, der die entnehmbare Ladungsmenge, die noch bis zur Entladung auf eine definierte untere Spannungsgrenze zur Verfügung steht, bezogen auf die gesamte Ladungsmenge, die zwischen einer oberen definierten und der unteren definierten Spannungsgrenze entnehmbar ist, beschreibt. Die Verwendung des relativen Kapazitätszustands als Indikator für den Batteriezustand kann bei der Steuerung des Ladevorgangs vorteilhaft verwendet werden, da hier für gewöhnlich die elektrischen Ladeströme, die zumindest im Wesentlichen proportional zu der Änderung des relativen Kapazitätszustand sind, zu berücksichtigen sind. Die Ermittlung des relativen Kapazitätszustands des Energiespeichers bzw. der Batterie erfolgt mittels des ersten Kennfelds. Das erste Kennfeld stellt den funktionellen Zusammenhang zwischen den Betriebsparametern und/oder -zuständen des Energiespeichers und dem Kapazitätszustand des Energiespeichers dar. Es kann als eindimensionale Kennlinie, als zwei- oder mehrdimensionale Zuordnungsmatrix oder komplexere Berechnungsfunktion realisiert werden. Sind beispielsweise bestimmte Betriebsparameter (ggf. inkl. ihrer zeitlichen Veränderung) bekannt und/oder bestimmte Betriebszustände (ggf. inkl. ihrer zeitlichen Veränderung) des Energiespeichers sensorisch erfasst, kann der zugehörige Kapazitätszustand des Energiespeichers mittels des ersten Kennfelds ermittelt werden.The known methods and systems for monitoring the capacity state of an energy store, such as electrochemical energy storage or a battery, are used, for example, in monitoring a battery of an at least partially electrically driven motor vehicle. Due to the usually small range of battery-powered motor vehicles compared to conventionally powered vehicles here a precise range calculation and a meaningful indicator of the (energy) level are of particular importance. As an indicator for the energy storage or battery level often the relative capacity state (SOC, English State Of Charge) is used. This is a relative quantity which describes the amount of charge that can be taken, which is still available until discharge to a defined lower voltage limit, based on the total amount of charge which can be taken between an upper defined and the lower defined voltage limit. The use of the relative capacitance state as an indicator of the battery condition can be used to advantage in the control of the charging process, since it is usually necessary to take account of the electrical charging currents, which are at least substantially proportional to the change in the relative capacitance state. The determination of the relative capacity state of the energy store or of the battery takes place by means of the first characteristic map. The first characteristic diagram represents the functional relationship between the operating parameters and / or states of the energy store and the capacity state of the energy store. It can be realized as a one-dimensional characteristic, as a two-dimensional or multidimensional assignment matrix or as a more complex calculation function. If, for example, certain operating parameters (possibly including their time change) are known and / or certain operating states (possibly including their temporal change) of the energy store are detected by sensors, the associated capacity state of the energy store can be determined by means of the first map.

Die Patentschrift DE 694 23 261 T2 offenbart ein Verfahren zur Berechnung und Anzeige der aktuellen Kapazität einer Batterie, also der Ladungsmenge, die von der Batterie gespeichert ist. Bei Bleibatterien und vielen anderen chemischen Batterien hängt die Kapazität der Batterie von der Batterietemperatur und der entnommenen Ausgangsleistung bzw. dem Innenwiderstand der Batterie ab. Die in der zuvor genannten Patentschrift offenbarte Anzeige für die aktuelle Kapazität der Batterie variiert deshalb in Abhängigkeit der entnommenen Leistung des Verbrauchers. Bei einem Kraftfahrzeug ist der Verbraucher beispielsweise ein elektrischer Antrieb, so dass oftmals die mit dem elektrischen Antrieb voraussichtliche erreichbare Reichweite im Cockpit des Kraftfahrzeuges angezeigt wird. Die auf diese Weise von äußeren Faktoren stark abhängige Reichweitenanzeige führt bei Autofahrern nicht selten zu einer Verwirrung über die tatsächlich noch zurücklegbare Reichweite mittels des elektrischen Antriebs. Außerdem sind sie es von einer Füllstandsanzeige eines Benzin- oder Dieseltanks gewöhnt, dass dieser nicht mit der aktuellen Leistung des Motors variiert. Vielmehr gibt die zuvor genannte Füllstandsanzeige den tatsächlichen, relativen Füllstand des Benzin- oder Dieseltanks wieder, welcher in direktem Zusammenhang mit der verbleibenden Energiereserve steht. In der Patentschrift DE 694 23 261 T2 wird deshalb eine Batterieüberwachungssystem zur Überwachung der Restkapazität einer Batterie vorgeschlagen, wobei die elektrische Ausgangsleistung der Batterie erfasst wird und in Abhängigkeit von der elektrischen Ausgangsleistung die Restkapazität derart korrigiert wird, dass, wenn die elektrische Ausgangsleistung der Batterie ansteigt, eine neue, um einen Restkapazitätskorrekturwert verringerte Restkapazität berechnet wird. Die Restkapazität wird also in Abhängigkeit der elektrischen Ausgangsleistung korrigiert.The patent DE 694 23 261 T2 discloses a method for calculating and displaying the current capacity of a battery, that is, the amount of charge stored by the battery. For lead acid batteries and many other chemical batteries, the capacity of the battery depends on the battery temperature and the output power taken out or the internal resistance of the battery. The display for the current capacity of the battery disclosed in the aforementioned patent therefore varies depending on the power consumed by the consumer. In a motor vehicle, the consumer is, for example, an electric drive, so that often the anticipated with the electric drive achievable range in the cockpit of the motor vehicle is displayed. The range display, which is strongly dependent on external factors in this way, often causes confusion among motorists about the actual range still being covered by means of the electric drive. Additionally, they are used to having a gasoline or diesel fuel level gauge that does not vary with the current engine power. Much more is the aforementioned level indicator, the actual, relative level of the gasoline or diesel tank again, which is directly related to the remaining energy reserve. In the patent DE 694 23 261 T2 Therefore, a battery monitoring system for monitoring the remaining capacity of a battery is proposed, wherein the electric output power of the battery is detected and the residual capacity is corrected in response to the electric output power such that when the electric output of the battery increases, a new, reduced by a residual capacity correction value Remaining capacity is calculated. The residual capacity is thus corrected as a function of the electrical output power.

Aus dem Stand der Technik ist es also bekannt, Betriebszustände einer Batterie sensorisch und/oder Betriebsparameter der Batterie zu erfassen und mittels der Betriebsparameter und/oder Betriebszustände aus einem ersten Kennfeld auf den zugehörigen, relativen Kapazitätszustand zu schließen. Je nach Anzahl der berücksichtigten Betriebsparameter und/oder Betriebszustände kann das erste Kennfeld als eindimensionale Kennlinie oder als als zwei- oder mehrdimensionale Zuordnungsmatrix oder komplexere Berechnungsfunktion ausgestaltet sein.From the prior art, it is therefore known to detect operating conditions of a battery sensor and / or operating parameters of the battery and to close by means of the operating parameters and / or operating conditions from a first map on the associated relative capacity state. Depending on the number of operating parameters and / or operating states taken into account, the first characteristic diagram can be designed as a one-dimensional characteristic or as a two-dimensional or multi-dimensional assignment matrix or more complex calculation function.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, ein System und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die eine möglichst genaue Überwachung eines Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges durch einen Anwender erlauben.It is an object of the present invention to provide a method, a system and a motor vehicle, which allow the most accurate possible monitoring of an energy storage of an at least partially electrically driven motor vehicle by a user.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is solved by the features of claim 1.

Wie bereits zuvor erläutert, handelt es sich bei dem Kapazitätszustand um eine relative und aktuelle Größe. Der aktuelle Kapazitätszustand korrespondiert deshalb zu den sensorisch erfassten Betriebszuständen des Energiespeichers und/oder zu dessen erfassten Betriebsparametern.As previously explained, the capacity state is a relative and current size. The current capacity state therefore corresponds to the sensory detected operating states of the energy storage and / or to its detected operating parameters.

Der Kapazitätszustand hat jedoch den entscheidenden Nachteil, dass sich dieser ausschließlich auf die Ladungsmenge bzw. die relative Ladungsmenge, und nicht auf die Energiemenge des Energiespeichers bezieht. Ein an den Energiespeicher angeschlossener elektrischer Verbraucher, insbesondere der eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges, verbraucht unter gegebenen Bedingungen eine bestimmte Energiemenge pro Zeiteinheit, jedoch nicht eine bestimmte Ladungsmenge pro Zeiteinheit. Bezogen auf das Kraftfahrzeug wird für eine bestimmte, zurückgelegte Distanz unter konstanten Bedingungen eine bestimmte Energiemenge und nicht eine bestimmte Ladungsmenge verbraucht.However, the capacity state has the decisive disadvantage that it relates exclusively to the amount of charge or the relative amount of charge, and not to the amount of energy of the energy storage. An electrical load connected to the energy store, in particular that of an at least partially electrically driven motor vehicle, consumes a given amount of energy per unit of time under given conditions, but not a certain amount of charge per unit of time. With respect to the motor vehicle, a certain amount of energy and not a certain amount of charge is consumed for a certain, covered distance under constant conditions.

In der 1 ist schematisch am Beispiel einer Batterie als Energiespeicher die Abhängigkeit der Batteriespannung von dem Kapazitätszustand der Batterie wiedergegeben. Daraus lässt sich entnehmen, dass die Batteriespannung weder proportional zu dem Kapazitätszustand noch konstant ist. Vielmehr lässt sich der 1 eine nichtlineare Abhängigkeit zwischen der Batteriespannung und dem Kapazitätszustand der Batterie entnehmen, wobei die Batteriespannung bei einem höheren Kapazitätszustand, beispielsweise im Bereich zwischen 80% und 100%, deutlich höher ausfällt als bei einem kleinen Kapazitätszustand, beispielsweise zwischen 5% und 15%. Zu berücksichtigen ist, dass eine Ladungsmenge, die pro Kapazitätszustand-Prozentpunkt der Batterie entnommen werden kann, über den gesamten Kapazitätszustand-Bereich konstant ist. Grundsätzlich berechnet sich eine elektrische Energie aus dem Produkt von elektrischer Spannung und Ladung. Die 1 verdeutlicht deshalb auch, dass die Energie, die einem Energiespeicher pro Kapazitätszustand-Prozentpunkt entnehmbar ist, bei einem kleineren Kapazitätszustand deutlich geringer ausfallen kann als bei einem höheren Kapazitätszustand.In the 1 is shown schematically the example of a battery as energy storage, the dependence of the battery voltage of the capacity state of the battery. It can be seen from this that the battery voltage is neither proportional to the capacity state nor constant. Rather, the can be 1 derive a non-linear dependence between the battery voltage and the capacity state of the battery, wherein the battery voltage at a higher capacity state, for example in the range between 80% and 100%, significantly higher than a small capacity state, for example between 5% and 15%. It should be noted that a charge amount that can be taken per capacity state percentage point of the battery is constant over the entire capacity state range. Basically, an electrical energy is calculated from the product of electrical voltage and charge. The 1 Therefore, it also illustrates that the energy that can be taken from one energy store per capacity state percentage point can be significantly lower for a smaller capacity state than for a higher capacity state.

Um diese Nachteile zu überwinden, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass ein aktueller, relativer Energiezustand (SOE, engl. State Of Energy) des Energiespeichers, insbesondere der Batterie, mittels des ermittelten Kapazitätszustand aus einem dem Energiespeicher zugeordneten, zweiten Kennfeld ermittelt wird.In order to overcome these disadvantages, the method according to the invention is characterized in that a current relative energy state (SOE, English: State Of Energy) of the energy store, in particular the battery, is determined by means of the determined capacitance state from a second map associated with the energy store ,

Die Ermittlung des Energiezustands des Energiespeichers erfolgt also mittels des zweiten Kennfelds. Das zweite Kennfeld stellt den funktionellen Zusammenhang zwischen dem Kapazitätszustand des Energiespeichers und dem Energiezustand des Energiespeichers dar. Es kann vorzugsweise als eindimensionale Kennlinie, alternativ jedoch auch als zwei- oder mehrdimensionale Zuordnungsmatrix oder komplexere Berechnungsfunktion realisiert werden. Als relativer Energiezustand des Energiespeichers ist die relative Größe zu verstehen, welche die dem Energiespeicher entnehmbare Energie, die noch bis zur Entladung auf eine definierte untere Grenze zur Verfügung steht, bezogen auf die gesamte Energie, die zwischen einer oberen definierten und der unteren definierten Grenze entnehmbar ist, beschreibt. Als Grenze kann hier eine Spannungsgrenze und/oder ein Grenzwert des Kapazitätszustands oder/oder auch Grenzwerte für andere Betriebszustände definiert werden. Der ermittelte, relative Energiezustand dient als energiebezogener Füllstandsindikator für den Energiespeicher. Ähnlich wie der Füllstand eines Benzin- oder Dieseltanks eines Kraftfahrzeuges stellt der relative Energiezustand des Energiespeichers oder einer Batterie eine gegenüber äußeren Einflüssen und/oder aktuellen Betriebszuständen robuste Größe dar. Viele Verbraucher, beispielsweise ein elektrischer Antrieb eines Kraftfahrzeuges, verbrauchen unter konstanten Bedingungen je Zeiteinheit eine bestimmte Energiemenge und nicht eine bestimmte Ladungsmenge (die zu einem jeweiligen Kapazitätszustand der Batterie korrespondiert). Der relative Energiezustand des Energiespeichers stellt deshalb eine plausible und verständliche Größe für den energiebezogenen Füllstand eines Energiespeichers dar. Außerdem kann der relative Energiezustand im Weiteren zur Berechnung der Reichweite verwendet werden.The determination of the energy state of the energy storage device thus takes place by means of the second characteristic map. The second characteristic map represents the functional relationship between the capacity state of the energy store and the energy state of the energy store. It can preferably be realized as a one-dimensional characteristic, but alternatively also as a two-dimensional or multidimensional assignment matrix or more complex calculation function. The relative energy state of the energy store is to be understood as the relative size which the energy which can be taken from the energy store, which is still available up to discharge to a defined lower limit, based on the total energy which can be removed between an upper defined and the lower defined limit is, describes. The limit here can be a voltage limit and / or a limit value of the capacitance state or else limit values for others Operating conditions are defined. The determined, relative energy state serves as energy-related level indicator for the energy storage. Similar to the level of a gasoline or diesel tank of a motor vehicle, the relative energy state of the energy storage device or a battery is robust to external influences and / or current operating conditions. Many consumers, for example an electric drive of a motor vehicle, consume one under constant conditions per unit of time certain amount of energy and not a certain amount of charge (which corresponds to a respective capacity state of the battery). The relative energy state of the energy store therefore represents a plausible and understandable quantity for the energy-related level of an energy store. In addition, the relative energy state can subsequently be used to calculate the range.

Wie bereits zuvor erläutert, handelt es sich bei dem Energiezustand um eine relative und aktuelle Größe. Der aktuelle Energiezustand korrespondiert deshalb zu dem aktuellen Kapazitätszustand des Energiespeichers. Die Batterie ist eine bevorzugte Ausgestaltung des Energiespeichers, die im Folgenden auch synonym für den allgemeinen Energiespeicher stehen soll. Entsprechendes gilt für die im Zusammenhang mit der Batterie verwendeten Begriffe.As previously explained, the energy state is a relative and current quantity. The current energy state therefore corresponds to the current capacity state of the energy storage device. The battery is a preferred embodiment of the energy storage, which should also be synonymous with the general energy storage below. The same applies to the terms used in connection with the battery.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgeschlagen, anstatt des ersten Kennfelds eine erste Berechnungsfunktion zu verwenden. Der Verwendung der ersten Berechungsfunktion geht die Erkenntnis voraus, dass der Informationsgehalt des ersten Kennfelds auch durch die erste Berechnungsfunktion abgebildet werden kann. Somit gelten die zuvor genannten Vorteile und Zusammenhänge analog für die erste Berechnungsfunktion. Wenn im Weiteren von der ersten Kennlinie gesprochen wird, soll dies, soweit sinnvoll, auch für die erste Berechnungsfunktion gelten.According to a further aspect of the invention is proposed to solve the above-mentioned object, instead of the first map to use a first calculation function. The use of the first calculation function is preceded by the knowledge that the information content of the first characteristic field can also be mapped by the first calculation function. Thus, the aforementioned advantages and relationships apply analogously to the first calculation function. If, in the following, the first characteristic curve is used, this should, as far as appropriate, also apply to the first calculation function.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgeschlagen, anstatt des zweiten Kennfelds eine zweite Berechnungsfunktion zu verwenden. Der Verwendung der zweiten Berechungsfunktion geht die Erkenntnis voraus, dass der Informationsgehalt des zweiten Kennfelds auch durch die zweite Berechnungsfunktion abgebildet werden kann. Somit gelten die zuvor genannten Vorteile und Zusammenhänge analog für die zweite Berechnungsfunktion. Wenn im Weiteren von der zweiten Kennlinie gesprochen wird, soll dies, soweit sinnvoll, auch für die zweite Berechnungsfunktion gelten.According to a further aspect of the invention, it is proposed for the solution of the aforementioned object to use a second calculation function instead of the second characteristic field. The use of the second calculation function is preceded by the knowledge that the information content of the second characteristic field can also be mapped by the second calculation function. Thus, the aforementioned advantages and relationships apply analogously to the second calculation function. If, in the following, the second characteristic curve is used, this should, as far as appropriate, also apply to the second calculation function.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ein Verfahren zum Überwachen eines Engeriespeichers, insbesondere eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges, vorgeschlagen, wobei Betriebsparameter und/oder Betriebszustände des Energiespeichers sensorisch erfasst werden, und wobei ein aktueller relativer Energiezustand des Energiespeichers mittels der Betriebsparameter und/oder Betriebszustände aus einem dem Energiespeicher zugeordneten Energiekennfeld oder durch eine dem Energiespeicher zugeordnete Energieberechnungsfunktion ermittelt wird. Durch die Verwendung des Energiekennfelds wird das zuvor erläuterte Zweischrittverfahren unter Berücksichtigung des ersten zum zweiten Kennfelds in ein Einschrittverfahren überführt. Entsprechendes gilt für die Verwendung der Energieberechnungsfunktion. Der relative Energiezustand wird jeweils unmittelbar aus den sensorische erfassten Größen und/oder Parametern ermittelt.In accordance with a further aspect of the invention, a method for monitoring an energy store, in particular an at least partially electrically driven motor vehicle, is proposed for solving the above-mentioned problem, wherein operating parameters and / or operating states of the energy store are detected by sensors, and wherein a current relative energy state of the energy store is determined by means of the operating parameters and / or operating states from an energy map assigned to the energy store or by an energy calculation function assigned to the energy store. By using the energy map, the previously discussed two-step process is converted into a one-step process taking into account the first to the second map. The same applies to the use of the energy calculation function. The relative energy state is determined in each case directly from the sensory variables and / or parameters recorded.

Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims relate to preferred embodiments of the invention.

Bevorzugt werden als Betriebszustände die Batteriespannung, insbesondere deren Klemmenspannung bzw. offene Klemmenspannung, die Klemmspannung bzw. offene Klemmspannungen einer einzelnen Batteriezelle, der Lade- bzw. Entladestrom, ein Widerstand, insbesondere der Innenwiderstand der Batterie, eine Batterietemperatur und/oder die Temperatur einzelner Batteriezellen oder eine Batterietemperaturverteilung, die Anzahl der Lade- bzw. Entladezyklen, und/oder die Zeitdauer der Lade- und/oder Entladezyklen sensorisch erfasst. Alternativ oder ergänzend können auch andere Betriebszustände der Batterie sensorisch erfasst werden. Weiter bevorzugt werden als Betriebsparameter die Anzahl der mit der Batterie verbundenen Verbraucher, die Nennleistung der Verbraucher, die Art der Verbraucher und/oder die Zellenanzahl der Batterie erfasst. Außerdem werden bevorzugt die zeitlichen Verläufe dieser Betriebszustände und die aus diesen und/oder anderen Betriebsgrößen abgeleiteten Betriebsparameter oder -zustände wie die unter anderem vom Alter der Batterie abhängige maximale Gesamtkapazität der Batterie und/oder maximale Kapazitäten einzelner Batteriezellen und der Batterieinnenwiderstand und/oder Batterieinnenwiderstände einzelner Batteriezellen erfasst bzw berechnet. Alternativ oder ergänzend sind weitere Betriebsparameter berücksichtigbar. Damit ist es möglich, einen besonders präzisen Kapazitätszustand der Batterie mittels des ersten Kennfelds zu ermitteln. Je präziser der Kapazitätszustand ermittelt wird, desto präziser kann auch der Energiezustand ermittelt werden.Preferred operating states are the battery voltage, in particular its terminal voltage or open terminal voltage, the clamping voltage or open terminal voltages of a single battery cell, the charging or discharging current, a resistance, in particular the internal resistance of the battery, a battery temperature and / or the temperature of individual battery cells or a battery temperature distribution, the number of charge or discharge cycles, and / or the duration of the charge and / or discharge cycles detected by sensors. Alternatively or additionally, other operating states of the battery can be detected by sensors. Further preferred operating parameters are the number of consumers connected to the battery, the rated power of the consumers, the type of consumers and / or the number of cells of the battery. In addition, the temporal courses of these operating states and the operating parameters or states derived from these and / or other operating variables are preferred, such as the maximum total battery capacity dependent on the age of the battery and / or maximum capacities of individual battery cells and the internal battery resistance and / or internal battery resistances, respectively Battery cells detected or calculated. Alternatively or additionally, further operating parameters can be taken into account. This makes it possible to determine a particularly precise capacity state of the battery by means of the first map. The more precisely the capacity state is determined, the more precisely the energy state can also be determined.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der relative Energiezustand des Energiespeichers mittels des Kapazitätszustandes und eines Differenzkennfelds als das zweite Kennfeld ermittelt wird, wobei durch das Differenzkennfeld die Differenz zwischen relativem Energiezustand und relativem Kapazitätszustand, oder umgekehrt, in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter, mindestens einem Betriebszustand und/oder dem relativen Kapazitätszustand gespeichert ist. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass der relative Energiezustand des Energiespeichers mittels des Kapazitätszustandes und eines Faktorkennfelds als das zweite Kennfeld ermittelt wird, wobei durch das Faktorkennfeld der Faktor zwischen relativem Energiezustand und relativem Kapazitätszustand, oder umgekehrt, in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter, mindestens einem Betriebszustand und/oder dem relativen Kapazitätszustand gespeichert ist. Das zweite Kennfeld stellt den funktionellen Zusammenhang von den Betriebsparametern und/oder -zuständen des Energiespeichers und/oder dem Kapazitätszustand des Energiespeichers zu der Differenz bzw. zu dem Faktor zwischen dem Kapazitätszustand und dem Energiezustand, oder umgekehrt, her. Sind beispielsweise bestimmte Betriebsparameter bekannt und bestimmte Betriebszustände des Energiespeichers sensorisch erfasst sowie der zugehörige Kapazitätszustand des Energiespeichers mittels des ersten Kennfelds ermittelt, kann in analoger Weise zu der Ermittlung des Kapazitätszustands der zugehörige Energiezustand des Energiespeichers mittels des zweiten Kennfelds ermittelt werden. Welche der Vielzahl von Betriebszuständen und/oder Betriebsparametern bei der Ermittlung des Energiezustandes Berücksichtigung finden, hängt von den Umständen des Einzelfalls ab. So können beispielsweise zwei unterschiedliche Betriebszustände einen ähnlichen oder redundanten Informationsgehalt aufweisen, so dass nur einer der beiden Betriebszustände zur Ermittlung des Energiezustands notwendig ist. So ist es besonders bevorzugt, dass durch das Differenzkennfeld die Differenz zwischen einer Energiezustandsgröße und einer Kapazitätszustandsgröße, oder umgekehrt, in Abhängigkeit von der Batteriespannung gespeichert ist. Hierbei wird angenommen, dass die Batteriespannung bzw. die offene Klemmenspannung des als Batterie ausgestalteten Energiespeichers den zur Ermittlung der genannten Differenz notwendigen Informationsgehalt aufweist, so dass keine anderweitige Information benötigt wird. In diesem Fall kann der mittels des ersten Kennfelds ermittelte Kapazitätszustand in Verbindung mit der Batteriespannung verwendet werden, um die jeweils aktuelle Differenz zum Energiezustand mittels des zweiten Kennfelds zu ermitteln. Alternativ oder ergänzend kann durch das Differenzkennfeld die Differenz auch in Abhängigkeit vom Kapazitätszustand gespeichert sein. Der Kapazitätszustand kann nämlich ebenfalls Informationen über die Batteriespannung enthalten, so dass eine besonders einfache Ermittlung der Differenz zwischen dem Energiezustand und dem Kapazitätszustand ermöglicht wird. A preferred embodiment of the method is characterized in that the relative energy state of the energy storage is determined by means of the capacity state and a difference map as the second map, wherein the differential map by the difference between the relative energy state and relative capacity state, or vice versa, depending on at least one Operating parameters, at least one operating state and / or the relative capacity state is stored. Furthermore, it may be provided that the relative energy state of the energy storage device is determined by means of the capacity state and a factor map as the second characteristic map, wherein the factor characteristic between the relative energy state and relative capacity state, or vice versa, as a function of at least one operating parameter, at least an operating state and / or the relative capacity state is stored. The second map establishes the functional relationship between the operating parameters and / or states of the energy store and / or the capacity state of the energy store to the difference or to the factor between the capacity state and the energy state, or vice versa. If, for example, certain operating parameters are known and certain operating states of the energy store are sensed and the associated capacitance state of the energy store is determined by means of the first map, the associated energy state of the energy store can be determined by means of the second map in a manner analogous to the determination of the capacitance state. Which of the plurality of operating states and / or operating parameters are taken into account in the determination of the energy state depends on the circumstances of the individual case. Thus, for example, two different operating states can have a similar or redundant information content, so that only one of the two operating states is necessary for determining the energy state. Thus, it is particularly preferred that the difference between an energy state variable and a capacitance state variable, or vice versa, stored as a function of the battery voltage through the difference map. In this case, it is assumed that the battery voltage or the open terminal voltage of the energy accumulator designed as a battery has the information content necessary for determining the difference, so that no other information is needed. In this case, the capacitance state determined by means of the first characteristic map in conjunction with the battery voltage can be used to determine the respective current difference to the energy state by means of the second characteristic map. Alternatively or additionally, the difference can also be stored as a function of the capacity state by the difference map. Namely, the capacity state may also contain information about the battery voltage, so that a particularly simple determination of the difference between the energy state and the capacitance state is made possible.

Vorteilhaft ist das Verfahren dazu eingerichtet, dass der Energiezustand durch Addition der genannten Differenz und des relativen Kapazitätszustands berechnet wird. Sowohl bei dem relativen Kapazitätszustand als auch bei dem relativen Energiezustand handelt es sich um relative Größen, so dass diese einheitenlos miteinander addiert werden können. Damit ist es besonders einfach möglich, aus dem relativen Kapazitätszustand auf den gewünschten, relativen Energiezustand zu schließen.Advantageously, the method is set up so that the energy state is calculated by adding the said difference and the relative capacity state. Both the relative capacitance state and the relative energy state are relative quantities, so that they can be added together without a unit. This makes it particularly easy to conclude from the relative capacity state on the desired, relative energy state.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass durch das zweite Kennfeld der Energiezustand in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter, mindestens einem Betriebszustand und/oder dem Kapazitätszustand gespeichert ist. Das zweite Kennfeld stellt einen direkten funktionellen Zusammenhang von den Betriebsparameter und/oder -zuständen des Energiespeichers und/oder dem Kapazitätszustand des Energiespeichers zu dem Energiezustand her. Im Gegensatz zu der vorherigen Ausgestaltung des Verfahrens entfallen bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens die Ermittlung der Differenz zwischen dem Kapazitätszustand und dem Energiezustand sowie der anschließende Additionsschritt. Dem zweiten Kennfeld kann deshalb direkt der Energiezustand bei Kenntnis des Kapazitätszustands, des mindestens einen Betriebsparameters und/oder des mindestens einen Betriebszustands entnommen werden. Betreffend die möglichen Kombinationen von unterschiedlichen Betriebsparametern, Betriebszuständen und/oder dem Kapazitätszustand zur Ermittlung des Energiezustands wird auf die entsprechenden Erläuterungen zu der vorherigen Ausgestaltung des Verfahrens sinngemäß verwiesen. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass durch das zweite Kennfeld der Energiezustand in Abhängigkeit von der Batteriespannung gespeichert ist. Wird also die Batteriespannung sensorisch erfasst und der Kapazitätszustand mit Hilfe des ersten Kennfelds ermittelt, so kann durch das zweite Kennfeld direkt auf den zugehörigen Energiezustand geschlossen werden. Anstatt der Batteriespannung kann auch der Kapazitätszustand verwendet werden, da dieser auch die Information über die Batteriespannung enthalten kann.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the energy state is stored as a function of at least one operating parameter, at least one operating state and / or the capacity state by the second characteristic map. The second map establishes a direct functional relationship between the operating parameters and / or states of the energy store and / or the capacity state of the energy store and the energy state. In contrast to the previous embodiment of the method, this embodiment of the method eliminates the determination of the difference between the capacitance state and the energy state and the subsequent addition step. The second map can therefore be taken directly from the energy state with knowledge of the capacity state, the at least one operating parameter and / or the at least one operating state. With regard to the possible combinations of different operating parameters, operating states and / or the capacity state for determining the energy state, reference is made to the corresponding explanations to the previous embodiment of the method, mutatis mutandis. Particularly preferably, it is provided that the energy state is stored as a function of the battery voltage by the second characteristic map. If, therefore, the battery voltage is sensed and the capacitance state is determined with the aid of the first characteristic map, the second characteristic field can be used to directly deduce the associated energy state. Instead of the battery voltage, the capacitance state can also be used, since this can also contain the information about the battery voltage.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ein Energiespeicherüberwachungssystem zum Überwachen eines Energiespeichers, insbesondere eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuges, vorgeschlagen, aufweisend den Energiespeicher, eine Sensoranordnung, die zum Erfassen von Betriebszuständen des Energiespeichers eingerichtet und ausgebildet ist und eine Speichereinheit, die zum Speichern eines ersten Kennfelds und eines zweiten Kennfelds und vorzugsweise zum Speichern von Betriebsparametern des Energiespeichers eingerichtet und ausgebildet ist, wobei das Energiespeicherüberwachungssystem eine Auswerteeinheit aufweist, die zum Ausführen des Verfahrens gemäß den obigen Ausführungen eingerichtet und ausgebildet ist.According to a further aspect of the invention, an energy storage monitoring system for monitoring an energy store, in particular an at least partially electrically driven motor vehicle, proposed to solve the above object, comprising the energy storage, a sensor arrangement, which is set up for detecting operating conditions of the energy storage and is formed and a memory unit which is configured and configured for storing a first map and a second map and preferably for storing operating parameters of the energy storage, wherein the energy storage monitoring system comprises an evaluation, which is set up and configured for carrying out the method according to the above embodiments.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend einen elektrischen Antrieb, einen Energiespeicher, insbesondere einen Akkumulator oder eine elektrochemische Batterie, zum Bereitstellen von elektrischer Energie für den elektrischen Antrieb, ein Steuergerät zum Steuern und/oder Überwachen des Kraftfahrzeugs, insbesondere des elektrischen Antriebs und/oder des Energiespeichers, eine Sensoranordnung, die zum Erfassen von Betriebszuständen des Energiespeichers und/oder des Antriebs eingerichtet und ausgebildet ist, eine Speichereinheit, die zum Speichern von einem ersten Kennfeld und einem zweiten Kennfeld und vorzugsweise zum Speichern von Betriebsparametern des Energiespeicher und/oder des Antriebs eingerichtet und ausgebildet ist, wobei das Kraftfahrzeug eine Auswerteeinheit aufweist, die zum Ausführen des Verfahrens gemäß einem der obigen Ausführungen eingerichtet und ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist auch hier der Energiespeicher eine Batterie. Vorteilhaft ist es vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug eine Anzeigevorrichtung, insbesondere einen Bildschirm, aufweist, auf dem der aktuelle Wert des relativen Energiezustands optisch ausgegeben wird. Auf dem Bildschirm kann alternativ oder ergänzend auch die Reichweite des Kraftfahrzeugs angezeigt werden, die vorzugsweise mittels des relativen Energiezustands und bevorzugt unter Berücksichtigung von weiteren Betriebszuständen und/oder Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges ermittelbar sind.According to yet another aspect of the invention, a motor vehicle is proposed for achieving the object mentioned above, comprising an electric drive, an energy store, in particular a rechargeable battery or an electrochemical battery, for providing electrical energy for the electric drive, a control device for controlling and / or or monitoring the motor vehicle, in particular the electric drive and / or the energy storage device, a sensor arrangement which is set up and configured to detect operating states of the energy storage device and / or the drive, a memory unit which is capable of storing a first characteristic map and a second characteristic diagram and is preferably configured and configured to store operating parameters of the energy store and / or the drive, wherein the motor vehicle has an evaluation unit that is set up and configured to carry out the method according to one of the above embodiments. Particularly preferably, the energy storage is a battery here. It is advantageously provided that the motor vehicle has a display device, in particular a screen, on which the current value of the relative energy state is optically output. Alternatively or additionally, the range of the motor vehicle can also be displayed on the screen, which can preferably be determined by means of the relative energy state and preferably taking into account further operating states and / or operating parameters of the motor vehicle.

Besonders bevorzugt zeichnet sich das erfindungsgemäße Batterieüberwachungssystem und/oder das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug dadurch aus, dass die Speichereinheit und/oder die Auswerteeinheit einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges physisch und/oder logisch zugeordnet sind. Die Speichereinheit und/oder die Auswerteeinheit können dazu in das Steuergerät und/oder einem Boardnetz eines Kraftfahrzeuges integriert sein. Die Speichereinheit und/oder die Auswerteeinheit können also einen physischen Teil des Steuergeräts bilden. Sie können aber auch zumindest teilweise durch auf dem Steuergerät gespeicherte Software gebildet sein und deshalb zumindest teilweise logische Einheiten des Steuergeräts bilden.Particularly preferably, the battery monitoring system according to the invention and / or the motor vehicle according to the invention is characterized in that the memory unit and / or the evaluation unit are physically and / or logically associated with a control unit of the motor vehicle. The memory unit and / or the evaluation unit can be integrated into the control unit and / or a board network of a motor vehicle for this purpose. The memory unit and / or the evaluation unit can thus form a physical part of the control unit. However, they can also be formed at least partially by software stored on the control unit and therefore at least partially form logical units of the control unit.

Die Batterie ist eine bevorzugte Ausgestaltung des Energiespeichers, die im Folgenden auch synonym für den allgemeinen Energiespeicher stehen soll. Entsprechendes gilt für die im Zusammenhang mit der Batterie verwendeten Begriffe.The battery is a preferred embodiment of the energy storage, which should also be synonymous with the general energy storage below. The same applies to the terms used in connection with the battery.

Die zuvor beschriebenen Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen im Folgenden eingehend erläutert. In den Zeichnungen ist:The above-described features and aspects of the present invention will be explained in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawings:

1 eine grafische Darstellung der Batteriespannung U in Abhängigkeit von dem relativen Kapazitätszustand Q der Batterie, 1 a graphic representation of the battery voltage U as a function of the relative capacity state Q of the battery,

2 eine grafische Darstellung der Differenz E – Q zwischen dem relativen Energiezustand E der Batterie und dem relativen Kapazitätszustand Q der Batterie in Abhängigkeit von dem relativen Kapazitätszustand Q der Batterie und 2 a graph of the difference E - Q between the relative energy state E of the battery and the relative capacity state Q of the battery as a function of the relative capacity state Q of the battery and

3 eine schematische Darstellung von Komponenten des erfindungsgemäßen Batterieüberwachungssystems oder des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer bevorzugten Ausgestaltung. 3 a schematic representation of components of the battery monitoring system according to the invention or the motor vehicle according to the invention in a preferred embodiment.

In 1 ist die Batteriespannung U (Einheiten hier normiert auf die Spannung einer Zelle) in Abhängigkeit von dem relativen Kapazitätszustand Q der Batterie schematisch dargestellt. Als eine naheliegende Definition der Batteriespannung bzw. Spannung pro Batteriezelle kann die offene Klemmspannung nach einer ausreichenden Ruhezeit (sodass sich die elektrochemischen Prozesse im Gleichgewicht befinden) unter konstanten Bedingungen angesehen werden. Ergänzend kann eine Spannungsveränderung durch einen Spannungsabfall aufgrund einer Stromentnahme berücksichtigt werden. Weiterhin kann alternativ oder ergänzend der vergangene zeitliche Verlauf und/oder der voraussichtliche zeitliche Verlauf von Betriebszuständen wie beispielsweise dem Strom und/oder der Temperatur berücksichtigt werden. Je nach chemischer Zusammensetzung der Batterie und der Qualität der Verarbeitung kann die in 1 gezeigte Kurve auch modell- oder exemplarspezifisch ausgestaltet sein. Der 1 ist zunächst zu entnehmen, dass die Batteriespannung U kein konstanter Wert ist, sondern mit einem steigenden Wert des Kapazitätszustands Q ebenfalls steigt. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um eine proportionale Abhängigkeit, so dass eine einfache mathematische Beschreibung nicht möglich ist.In 1 is the battery voltage U (units normalized here to the voltage of a cell) as a function of the relative capacity state Q of the battery shown schematically. As an obvious definition of the battery voltage per battery cell, the open clamp voltage may be considered to be under constant conditions after a sufficient rest period (so that the electrochemical processes are in equilibrium). In addition, a voltage change due to a voltage drop due to a current drain can be taken into account. Furthermore, as an alternative or in addition, the past time profile and / or the probable time profile of operating states such as, for example, the current and / or the temperature can be taken into account. Depending on the chemical composition of the battery and the quality of the processing, the in 1 Curve shown to be designed model or copy specific. Of the 1 is first to be seen that the battery voltage U is not a constant value, but also increases with an increasing value of the capacitance state Q. However, this is not a proportional dependence, so that a simple mathematical description is not possible.

Des Weiteren ist der 1 zu entnehmen, dass der Kapazitätszustand Q als (Energie-)Füllstandsindikator für die Batterie unplausibel bzw. ungeeignet ist. Denn der Kapazitätszustand Q beschreibt ausschließlich eine im Verhältnis zu einer bestimmten, insbesondere maximalen Ladungsmenge angegebene aktuelle Ladung, die von der Batterie gespeichert ist. Über eine bestimmte Zeiteinheit hinweg benötigen viele elektrischer Verbraucher jedoch eine bestimmte Energie, die sowohl von der Spannung als auch von dem Strom bestimmt ist. Bei einer ladungsbezogenen Bewertung oder Überwachung einer Batterie bleibt die Batteriespannung jedoch außer Betracht und führt deshalb zu unplausibelen Ergebnissen. Furthermore, the 1 it can be seen that the capacity state Q as an (energy) level indicator for the battery is implausible or unsuitable. Because the capacity state Q describes only one in relation to a certain, in particular maximum amount of charge specified current charge that is stored by the battery. However, over a given unit of time, many electrical consumers require a certain amount of energy, which is determined by both the voltage and the current. In a charge-related evaluation or monitoring of a battery, the battery voltage remains out of consideration and therefore leads to implausible results.

Die verfügbare Energie EN einer Batterie lässt sich als Produkt der Kapazität C der Batterie mit dem Integral der Batteriespannung U über den verfügbaren Kapazitätszustandbereich dQ bis zur Entladung (hier wird für die untere Grenze Q = 0% angenommen) wie folgt berechnen:

The available energy EN of a battery can be calculated as the product of the capacity C of the battery with the integral of the battery voltage U over the available capacity state range dQ to discharge (here assumed for the lower limit Q = 0%) as follows:

Auf der Basis der Gleichung 1 lässt sich deshalb berechnen, welche Energiemenge EN durch das Entladen der Batterie mit einem aktuellen Kapazitätszustand Qakt einem Verbraucher noch zur Verfügung gestellt werden kann. Um einen relativen Energiezustand E zu erhalten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die zuvor genannte Energiemenge EN auf eine bestimmte Energiemenge, insbesondere die Energiemenge einer vollgeladenen Batterie, zu normieren. Der relative Energiezustand lässt sich deshalb beispielsweise wie folgt darstellen:

On the basis of equation 1, therefore, it can be calculated which amount of energy EN can still be made available to a consumer by discharging the battery with a current capacity state Qakt. In order to obtain a relative energy state E, the invention proposes to normalize the aforementioned amount of energy EN to a certain amount of energy, in particular the amount of energy of a fully charged battery. The relative energy state can therefore be represented, for example, as follows:

Der sich somit ergebende, relative Energiezustand E gibt bevorzugt das Verhältnis der Energie, die noch bis zum Entladen der Batterie zur Verfügung steht, zu einem bestimmten Energieinhalt, vorzugsweise einer vollgeladenen Batterie, an. Alternativ zu dem in Gleichung 2 dargestellten Nenner des Bruches, der ggf. von diversen Betriebszuständen und/oder -parametern abhängt, kann dieser auch durch einen konstanten Wert, insbesondere einen eine bestimmte Energiemenge repräsentierenden Wert ersetzt werden.The resulting, relative energy state E preferably gives the ratio of the energy that is available until the battery is discharged to a certain energy content, preferably a fully charged battery. As an alternative to the denominator of the fraction represented in Equation 2, which possibly depends on various operating states and / or parameters, it can also be replaced by a constant value, in particular a value representing a specific amount of energy.

In der 2 ist die mittels der Gleichung 2 berechenbare Differenz zwischen dem Energiezustand E der Batterie und dem Kapazitätszustand Q der Batterie in Abhängigkeit von dem Kapazitätszustand Q der Batterie grafisch dargestellt. Zu entnehmen ist, dass bei einer vollgeladenen Batterie mit einem Kapazitätszustand Q von 100% keine Abweichung zu dem relativen Energiezustand E vorliegt. Damit wird sichergestellt, dass eine vollgeladene Batterie auch einen maximalen relativen Energiezustand E aufweist. Entsprechendes gilt für eine vollständig entladene Batterie mit einem relativen Kapazitätszustand Q von 0%. Der korrespondierende relative Energiezustand E beträgt hier ebenfalls 0%. Zwischen diesen beiden Randwerten unterscheiden sich der relative Energiezustand E und der relative Kapazitätszustand Q deutlich. Zurückzuführen auf die zu 1 erläuterte, nicht konstante Batteriespannung U fällt der relative Energiezustand E im Bereich zwischen den genannten Randwerten beispielsweise bei einem relativen Kapazitätszustand von 50% um ca. 4 bis 5% geringer aus. Der relative Energiezustand E beträgt im diesem Fall also ca. 45 bis 46%. Die in 2 dargestellte Kennlinie ist deshalb eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen zweiten Kennfelds, das hierbei eindimensional ausgestaltet ist. Wenn der aktuelle, relative Kapazitätszustand Q aus vorherigen Berechnungen bekannt ist, dient das zweite Kennfeld zur Ermittlung der Differenz E – Q zwischen dem aktuellen, relativen Energiezustand E und dem aktuellen, relativen Kapazitätszustand Q. Durch Addition von der Differenz E – Q und dem aktuellen, relativen Kapazitätszustand Q ermittelt sich der aktuelle, relative Energiezustand E. Grundsätzlich kann der relative Energiezustand E auch durch das zweite Kennfeld in Abhängigkeit von weiteren oder anderen relevanten Größen, wie zum Beispiel der Batterietemperatur, dem Innenwiderstand der Batterie und/oder der vom Alter der Batterie abhängigen maximale Batteriekapazität, ermittelt werden. Mit jeder weiteren Größe würde die Dimension des Kennfelds steigen, so dass die 2 eine besonders einfache Variante des zweiten Kennfelds darstellt.In the 2 For example, the difference between the energy state E of the battery and the capacity state Q of the battery, which can be calculated by means of equation 2, is graphically represented as a function of the capacity state Q of the battery. It can be seen that there is no deviation from the relative energy state E in the case of a fully charged battery with a capacity state Q of 100%. This ensures that a fully charged battery also has a maximum relative energy state E. The same applies to a completely discharged battery with a relative capacity state Q of 0%. The corresponding relative energy state E here is also 0%. Between these two boundary values, the relative energy state E and the relative capacitance state Q differ significantly. Attributed to the 1 explained, not constant battery voltage U, the relative energy state E falls in the range between said boundary values, for example, at a relative capacity state of 50% by about 4 to 5% lower. The relative energy state E is in this case about 45 to 46%. In the 2 represented characteristic curve is therefore a preferred variant of the second characteristic map according to the invention, which is designed here one-dimensional. If the current relative capacity state Q is known from previous calculations, the second map is for determining the difference E - Q between the current relative energy state E and the current relative capacity state Q. By adding the difference E - Q and the current one , Relative capacity state Q determines the current, relative energy state E. Basically, the relative energy state E by the second map depending on other or other relevant parameters, such as the battery temperature, the internal resistance of the battery and / or the age of the Battery dependent maximum battery capacity, to be determined. With each additional size, the dimension of the map would increase so that the 2 represents a particularly simple variant of the second map.

Die 3 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung mehrere Komponenten des erfindungsgemäßen Batterieüberwachungssystems bzw. des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 4 in einer bevorzugten Ausgestaltung. Aufgrund der Analogie des Batterieüberwachungssystems zu dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 4 wird darauf verzichtet, das Batterieüberwachungssystem separat vorzustellen. Vielmehr sollen die folgenden Erläuterungen sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Batterieüberwachungssystem gelten. The 3 shows in a very schematic representation of several components of the battery monitoring system according to the invention or of the motor vehicle according to the invention 4 in a preferred embodiment. Due to the analogy of the battery monitoring system to the motor vehicle according to the invention 4 is omitted to introduce the battery monitoring system separately. Rather, the following explanations shall apply mutatis mutandis to the battery monitoring system according to the invention.

Das Kraftfahrzeug 4 umfasst einen elektrischen Antrieb 6 und eine Batterie 2. Um die Leistung zu steuern, die von der Batterie 2 an den elektrischen Antrieb 6 übertragen wird, ist ein Steuergerät 14 vorgesehen. Dazu ist das Steuergerät 14 sowohl mit der Batterie 2 als auch mit dem elektrischen Antrieb 6 elektrisch und/oder mittels einer Datenverbindung direkt und/oder indirekt verbunden. Neben der Steuerung der Leistungsübertragung und/oder sonstigen elektrischen oder mechanischen Einheiten des Kraftfahrzeuges 4 ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Steuergerät 14 eine Auswerteeinheit 12 aufweist. Die Auswerteeinheit 12 kann logisch oder physisch in das Steuergerät 14 aufgenommen sein, so dass ggf. kein weiterer Hardwareaufwand nötig ist. Der Auswerteeinheit 12 werden mittels einer Sensoranordnung 8, die zum Erfassen von Betriebszuständen der Batterie 2 und/oder des Antriebs 6 eingerichtet und ausgebildet ist, relevante Informationen über den Betriebszustand der Batterie 2 und/oder den Antrieb 6 übertragen. Dies sind beispielsweise der Wert der Spannung der Batterie 2 und/oder deren Temperatur. Diese und/oder weitere Informationen können über ein Kraftfahrzeugnetzwerk, beispielsweise einen CAN-Bus, an die Auswerteeinheit 14 übermittelt werden, so dass auch das Kraftfahrzeugnetzwerk einen Teil der Sensoranordnung 8 bilden kann.The car 4 includes an electric drive 6 and a battery 2 , To control the power coming from the battery 2 to the electric drive 6 is transmitted, is a control unit 14 intended. This is the control unit 14 both with the battery 2 as well as with the electric drive 6 electrically and / or connected by a data connection directly and / or indirectly. In addition to the control of the power transmission and / or other electrical or mechanical units of the motor vehicle 4 It is inventively provided that the control unit 14 an evaluation unit 12 having. The evaluation unit 12 logically or physically in the controller 14 be included so that, if necessary, no further hardware effort is needed. The evaluation unit 12 be by means of a sensor arrangement 8th used to detect operating conditions of the battery 2 and / or the drive 6 is set up and trained, relevant information about the operating condition of the battery 2 and / or the drive 6 transfer. These are, for example, the value of the voltage of the battery 2 and / or their temperature. These and / or further information can be sent to the evaluation unit via a motor vehicle network, for example a CAN bus 14 be transmitted, so that the motor vehicle network is part of the sensor array 8th can form.

Außerdem ist eine Speichereinheit 10 vorgesehen, die ebenfalls bevorzugt von der Steuereinheit 14 logisch oder physisch umfasst ist. Die Speichereinheit 10 ist zum Speichern des ersten und zweiten Kennfelds sowie von Betriebsparametern der Batterie 2 und/oder des Antriebs 6 eingerichtet und ausgebildet. Um die gespeicherten Informationen der Auswerteeinheit 12 zur Verfügung zu stellen oder Änderungen vornehmen zu können, ist die Auswerteeinheit 12 mit der Speichereinheit 10 elektrisch und/oder durch eine Datenverbindung verbunden.There is also a storage unit 10 provided, which also preferred by the control unit 14 is logically or physically included. The storage unit 10 is for storing the first and second maps and operating parameters of the battery 2 and / or the drive 6 furnished and trained. To the stored information of the evaluation unit 12 To provide or make changes, is the evaluation unit 12 with the storage unit 10 electrically and / or connected by a data connection.

Aufgrund der zuvor genannten Verbindungen stehen der Auswerteeinheit 12 alle relevanten Informationen zur Verfügung, um einen plausiblen Indikatorwert für den Batteriefüllstand zu ermitteln. Dazu ist die Auswerteeinheit 12 zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und ausgebildet. Die Auswerteeinheit 12 lädt also zunächst die notwendigen Betriebsparameter, beispielsweise die Anzahl der Batteriezellen, aus der Speichereinheit 10 und/oder erfasst die relevanten Betriebszustände des elektrischen Antriebs 6 und/oder der Batterie 2, so beispielsweise die Spannung der Batterie 2. Daraufhin lädt die Auswerteeinheit 12 das erste Kennfeld aus der Speichereinheit 10, um daraus den zu den Betriebsparametern und/oder Betriebszuständen korrespondierenden, relativen Kapazitätszustand Q zu ermitteln. Hiervon ausgehend ist es vorgesehen, dass die Auswerteeinheit 12 das zweite Kennfeld aus der Speichereinheit 10 lädt, um damit den zu dem zuvor ermittelten Kapazitätszustand Q korrespondierenden relativen Energiezustand E zu ermitteln. Anschließend wird dieser durch eine Anzeigeeinheit 16 im Cockpit des Kraftfahrzeuges 4 optisch ausgegeben.Due to the aforementioned connections are the evaluation 12 all relevant information is available to establish a plausible battery level indicator. This is the evaluation unit 12 set up and designed for carrying out the method according to the invention. The evaluation unit 12 So first loads the necessary operating parameters, such as the number of battery cells from the storage unit 10 and / or detects the relevant operating states of the electric drive 6 and / or the battery 2 , such as the voltage of the battery 2 , The evaluation unit then loads 12 the first map from the storage unit 10 in order to determine therefrom the relative capacity state Q corresponding to the operating parameters and / or operating states. On this basis, it is provided that the evaluation unit 12 the second map from the storage unit 10 loads in order to determine the corresponding relative to the previously determined capacity state Q relative energy state E. Subsequently, this is passed through a display unit 16 in the cockpit of the motor vehicle 4 optically issued.

Auch wenn die Erfindung anhand der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, verbleiben Veränderungen, Auslassungen und Kombinationen offenbarter Merkmale im fachlichen Können des einschlägigen Fachmanns, wodurch keinesfalls der Umfang der vorliegenden Erfindung verlassen wird, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.Although the invention has been described in detail with reference to the above-described embodiments, variations, omissions and combinations of disclosed features remain within the skill of the artisan, which is in no way to depart from the scope of the present invention, the scope of which is defined by the appended claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 69423261 T2 [0006, 0006]

Claims

Method for monitoring an energy store ( 2 ), in particular an at least partially electrically driven motor vehicle ( 6 ), wherein operating parameters and / or operating states of the energy store ( 2 ) and a current relative capacity state (Q) of the energy store ( 2 ) by means of the operating parameters and / or operating states from one of the energy store ( 2 ) associated with the first map or by the energy storage ( 2 ) associated first calculation function is determined, characterized in that a current, relative energy state (E) of the energy store ( 2 ) by means of the capacity state (Q) from an energy store ( 2 ), second map or by the energy storage ( 2 ) assigned second calculation function is determined.

Method for monitoring an energy store ( 2 ), in particular an at least partially electrically driven motor vehicle ( 6 ), wherein operating parameters and / or operating states of the energy store ( 2 ) are sensory detected, characterized in that a current relative energy state (E) of the energy store ( 2 ) by means of the operating parameters and / or operating states from one of the energy store ( 2 ) associated energy map or by a the energy storage ( 2 ) associated energy calculation function is determined.

A method according to claim 1, characterized in that the energy state (E) of the energy store ( 2 ) is determined by means of the capacitance state (Q) and a difference map as the second characteristic map, wherein the differential map shows the difference between energy state (E) and capacitance state (Q), or vice versa, as a function of at least one operating parameter, at least one operating state and / or is stored in the capacity state.

Method according to Claim 3, characterized in that the difference between the energy state (E) and the capacitance state (Q), or vice versa, is stored as a function of the capacitance state (Q) and / or the energy storage voltage (U).

Method according to one of the preceding claims 3 to 4, characterized in that the energy state (E) by addition of the difference and the capacity state (Q) is calculated.

A method according to claim 1, characterized in that stored by the second map of the energy state (E) in dependence on at least one operating parameter, at least one operating state and / or the capacity state (Q).

Method according to one of the preceding claims 1 or 6, characterized in that the second characteristic field stores the energy state (E) as a function of the capacitance state (Q) or of the energy storage voltage (U).

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that as operating states, the energy storage voltage (U), in particular a terminal voltage of a designed as a battery energy storage ( 2 ), the charging or discharging current, a resistance, in particular the internal resistance of the battery, an energy storage temperature, the number of charging or discharging cycles, and / or the duration of the charging and / or discharging cycles are detected by sensors, and / or as Operating parameters, the number of consumers, the rated power of the consumer, the type of consumers, and / or the cell count of the energy storage are detected.

Energy storage monitoring system for monitoring an energy storage device ( 2 ), in particular an at least partially electrically driven motor vehicle ( 4 ), comprising a sensor arrangement ( 8th ) for detecting operating states of the energy store ( 2 ) is set up and configured, and a memory unit ( 10 ), which are preferably for storing a first characteristic map and preferably for storing operating parameters of the energy store ( 2 ) is arranged and constructed, characterized in that the memory unit ( 10 ) is preferably set up and designed to store a second characteristic map, and the energy storage monitoring system has an evaluation unit ( 12 ) which is arranged and configured to carry out the method according to one of the preceding claims 1 to 8.

Energy storage monitoring system according to claim 9, characterized in that the storage unit ( 10 ) and / or the evaluation unit ( 12 ) a control device ( 14 ) of the motor vehicle ( 4 ) are physically and / or logically assigned.

Motor vehicle ( 4 ) comprising an electric drive ( 6 ), an energy store ( 2 ) for providing electrical energy for the electric drive ( 6 ), a control device ( 14 ) for controlling and / or monitoring the motor vehicle ( 4 ), in particular of the electric drive ( 6 ) and / or the energy store ( 2 ), a sensor arrangement ( 8th ) for detecting operating states of the energy store ( 2 ) and / or the drive ( 6 ) is arranged and configured, a memory unit ( 10 ), which are preferably for storing a first characteristic map and preferably for storing operating parameters of the energy store ( 2 ) and / or the drive ( 6 ) is arranged and constructed, characterized in that the memory unit ( 10 ) is preferably set up and designed to store a second characteristic map, and the motor vehicle ( 4 ) an evaluation unit ( 12 ) arranged and configured to carry out the method according to one of the preceding claims 1 to 8, wherein it is preferred that the memory unit ( 10 ) and / or the evaluation unit ( 12 ) the control unit ( 14 ) are physically and / or logically assigned.