DE102012220480A1 - Method for operating drive device in hybrid vehicle, involves changing open-circuit voltage of storage device such that maximum applied voltage of storage device is smaller than voltage threshold value during charging storage device - Google Patents

Method for operating drive device in hybrid vehicle, involves changing open-circuit voltage of storage device such that maximum applied voltage of storage device is smaller than voltage threshold value during charging storage device Download PDF

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Abstract

The method involves supplying electrical energy an electrical storage device (9) i.e. battery, from an electrical machine (4) i.e. electric motor, over an inverter (10). Open-circuit voltage of the electrical storage device is changed depending on internal resistance of the electrical storage device such that maximum applied voltage of the electrical storage device is smaller than a voltage threshold value during charging the electrical storage device with a defined charging current. A power output limitation is carried-out in a region of the inverter above the threshold value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung mit einer elektrischen Speichereinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. The invention relates to a method for operating a device with an electrical storage device according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.

Aus der Praxis bekannte Hybridfahrzeuge sind üblicherweise mit wenigstens einer elektrischen Maschine ausgeführt, die über einen Wechselrichter mit einer elektrischen Speichereinrichtung bzw. einer Batterie in Wirkverbindung steht. Im Betrieb der Hybridfahrzeuge werden die elektrischen Speichereinrichtungen sowohl be- als auch entladen und sind daher zyklischen Belastungen ausgesetzt. Die elektrischen Speichereinrichtungen umfassen in der Regel mehrere in Reihe geschaltete Batteriezellen, die jeweils einen definierten Innenwiderstand aufweisen. Hybrid vehicles known from practice are usually designed with at least one electrical machine which is in operative connection via an inverter with an electrical storage device or a battery. During operation of the hybrid vehicles, the electrical storage devices are both charged and discharged and are therefore exposed to cyclic loads. The electrical storage devices generally include a plurality of battery cells connected in series, each having a defined internal resistance.

Wird der Auslegung eines Hybridantriebsstranges ein stark vereinfachtes Ersatzschaltbild einer elektrischen Speichereinrichtung zugrundegelegt, sind im Wesentlichen lediglich das Ruhespannungspotential bzw. die Ruhespannung und der Gesamtinnenwiderstand der elektrischen Speichereinrichtung zu berücksichtigen. Dabei stellen sowohl das Ruhespannungspotential als auch der Gesamtinnenwiderstand in der Regel Größen dar, die von zahlreichen Einflussfaktoren abhängen. Ein bestimmender Einflussfaktor ist der Ladezustand bzw. der SOC (state-of-charge) der elektrischen Speichereinrichtung. If the design of a hybrid drive train is based on a greatly simplified equivalent circuit diagram of an electrical storage device, essentially only the quiescent voltage potential or the quiescent voltage and the overall internal resistance of the electrical storage device are taken into account. Both the quiescent voltage potential and the total internal resistance are usually variables that depend on numerous influencing factors. A determining influencing factor is the state of charge or the SOC (state-of-charge) of the electrical storage device.

Bekannterweise steigt der Innenwiderstand einer elektrischen Speichereinrichtung mit zunehmender Lebensdauer an, wobei ein bestimmender Alterungsfaktor eine dauerhaft erhöhte Betriebstemperatur der elektrischen Speichereinrichtung ist. Während Be- und Entladungsvorgängen der elektrischen Speichereinrichtung wird in Abhängigkeit des Innenwiderstandes der elektrischen Speichereinrichtung Verlustleistung in Form von Wärme erzeugt. Die Verlustleistung bzw. -wärme hängt auch von der aktuell während eines Be- oder Entladevorganges vorherrschenden Stromstärke ab. Um dem die Alterung einer elektrischen Speichereinrichtung beschleunigenden Temperaturanstieg entgegenzuwirken, werden elektrische Speichereinrichtungen oftmals gekühlt. Bei nicht ausreichender Kühlung steigt die Betriebstemperatur einer elektrischen Speichereinrichtung in unerwünschtem Umfang an, weshalb ein übergeordnetes Batteriemanagementsystem dem Anstieg der Betriebstemperatur durch Begrenzung der Stromstärke entgegenwirkt. Derartige Vorgehensweisen werden auch als Temperaturderating bezeichnet und sind zur Reduzierung der Verlustleistung und damit des Wärmeeintrages in eine elektrische Speichereinrichtung vorgesehen. As is known, the internal resistance of an electrical storage device increases with increasing service life, wherein a determining aging factor is a permanently increased operating temperature of the electrical storage device. During charging and discharging operations of the electrical storage device, power loss is generated in the form of heat as a function of the internal resistance of the electrical storage device. The power loss or heat also depends on the currently prevailing during a loading or unloading current. To counteract the temperature increase accelerating the aging of an electrical storage device, electrical storage devices are often cooled. If cooling is insufficient, the operating temperature of an electrical storage device increases to an undesired extent, which is why a higher-level battery management system counteracts the rise in operating temperature by limiting the current intensity. Such procedures are also referred to as temperature derating and are provided to reduce the power loss and thus the heat input into an electrical storage device.

Nachteilhafterweise wird die Leistungsfähigkeit eines Hybridsystems eines Fahrzeuges durch ein solches Temperaturderating begrenzt, das daher vermieden werden soll. Disadvantageously, the performance of a hybrid system of a vehicle is limited by such a temperature derating, which should therefore be avoided.

Zusätzlich wirken auch die jeweils mit den elektrischen Speichereinrichtungen zusammenwirkenden Wechselrichter leistungsbegrenzend, da Wechselrichter ihre Funktion nur innerhalb eines begrenzten Spannungsbereiches auf der Wechselstromseite in gewünschtem Umfang zur Verfügung stellen. Liegt am Wechselrichter eine zu hohe oder eine zu niedrige Spannung an, wird im Bereich des Wechselrichters ein sogenanntes Derating ausgelöst und die Leistungsfähigkeit des Hybridsystems in unerwünschtem Umfang eingeschränkt. In addition, the inverters cooperating with the electrical storage devices also have a performance-limiting effect, since inverters only make their function available to a desired extent within a limited voltage range on the AC side. If too high or too low a voltage is present at the inverter, so-called derating is triggered in the inverter area and the performance of the hybrid system is reduced to an undesirable extent.

Aus der DE 10 2008 009 568 A1 ist eine Energieversorgungseinrichtung für ein Hybridfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Hochvolt-Energiespeichereinrichtung bekannt. Ein vorbestimmter Arbeitsbereich der Hochvolt-Energiespeichereinrichtung wird in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsparametern in Richtung obere oder untere physikalische Ladungsgrenze verschoben. Dabei wird der Arbeitsbereich der Energiespeichereinrichtung mit zunehmender Alterung grundsätzlich in Richtung obere physikalische Ladungsgrenze SOC angehoben, um die verlorengegangene Leistungsfähigkeit der Energiespeichereinrichtung auszugleichen. From the DE 10 2008 009 568 A1 a power supply device for a hybrid vehicle and a method for operating a high-voltage electrical energy storage device is known. A predetermined operating range of the high-voltage energy storage device is shifted in the direction of upper or lower physical charge limit depending on vehicle operating parameters. In this case, the working range of the energy storage device is generally raised with increasing aging in the direction of the upper physical charge limit SOC in order to compensate for the lost efficiency of the energy storage device.

Nachteilhafterweise führt diese Vorgehensweise jedoch dazu, dass in vorbeschriebener Art und Weise entweder über ein Batteriemanagementsystem oder im Bereich eines zugeordneten Wechselrichters ein unerwünschtes Derating durchgeführt wird, wenn die Betriebstemperatur im Bereich der Energiespeichereinrichtung aufgrund zu hoher Stromwerte in unerwünschtem Umfang ansteigt oder eine am Wechselrichter anliegende Spannung unzulässig hohe oder niedrige Werte annimmt. Disadvantageously, however, this procedure leads to undesired derating being carried out in the manner described above, either via a battery management system or in the region of an associated inverter, if the operating temperature in the energy storage device rises to an undesired extent due to excessively high current values or if a voltage applied to the inverter is present inadmissibly high or low values.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung mit einer elektrischen Speichereinrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welchem die Leistungsfähigkeit einer solchen Vorrichtung über einen möglichst großen Betriebsbereich in gewünschtem Umfang zur Verfügung stellbar ist. The present invention is therefore based on the object of providing a method for operating a device with an electrical storage device, by means of which the performance of such a device can be set to the desired extent over the widest possible operating range.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. According to the invention this object is achieved by a method having the features of claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung mit einer elektrischen Speichereinrichtung und mit einer über einen Wechselrichter mit dieser verbundenen elektrischen Maschine, ist die elektrische Speichereinrichtung von der elektrischen Maschine über den Wechselrichter mit elektrischer Energie beaufschlagbar und von der elektrischen Maschine am Wechselrichter anliegende Wechselspannung und Wechselstrom sind während eines Ladevorganges der elektrischen Speichereinrichtung ausgehend von der elektrischen Maschine in Gleichspannung und Gleichstrom umwandelbar. In the method according to the invention for operating a device having an electrical storage device and having an electrical machine connected thereto via an inverter, the electrical storage device can be acted upon by the electrical machine via the inverter with electrical energy and from the electrical machine at the inverter voltage applied AC and AC are converted during a charging of the electrical storage device starting from the electric machine in DC and DC.

Zumindest eine Ruhespannung der elektrischen Speichereinrichtung wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit eines inneren Widerstandes der elektrischen Speichereinrichtung derart verändert, dass eine maximale Klemmspannung der elektrischen Speichereinrichtung während eines Ladevorganges der elektrischen Speichereinrichtung mit einem definierten Ladestrom wenigstens annähernd kleiner als ein Spannungsschwellwert ist, oberhalb dem im Bereich des Wechselrichters eine Leistungsbegrenzung erfolgt. According to the invention, at least one open circuit voltage of the electrical storage device is modified in dependence on an internal resistance of the electrical storage device such that a maximum clamping voltage of the electrical storage device is at least approximately less than a voltage threshold value during a charging process of the electrical storage device with a defined charging current, above that in the region of the inverter a power limitation occurs.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist eine Klemmspannung der elektrischen Speichereinrichtung im Wesentlichen über deren gesamte Lebensdauer innerhalb eines begrenzten Fensters haltbar, innerhalb dem im Bereich des zugeordneten Wechselrichters ein Derating bzw. eine Leistungsbegrenzung unterbleibt und die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung im Bereich des Wechselrichters nicht begrenzt wird. By means of the procedure according to the invention, a clamping voltage of the electrical storage device is essentially stable over its entire service life within a limited window within which a derating or a power limitation is omitted in the area of the associated inverter and the performance of the device in the area of the inverter is not limited.

Des Weiteren bietet die erfindungsgemäße Vorgehensweise auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, eine Verlustleistung im Bereich der elektrischen Speichereinrichtung zu reduzieren und das Auslösen eines Temperaturderatings möglichst zu vermeiden, da die elektrische Speichereinrichtung jeweils mit einer angepassten und möglichst hohen Klemmspannung betrieben werden kann und der im Betrieb der Vorrichtung wirkende Strom möglichst klein einstellbar ist, ohne die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung wesentlich zu begrenzen. Zusätzlich wird eine elektrische Speichereinrichtung über der Lebensdauer dadurch geringeren Belastungen ausgesetzt und die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung dauerhaft verbessert. Furthermore, the procedure according to the invention offers, in a simple manner, the possibility of reducing power loss in the area of the electrical storage device and of avoiding the triggering of a temperature derating, since the electrical storage device can be operated in each case with an adapted and as high a clamping voltage as possible Operation of the device acting stream is as small as possible, without limiting the performance of the device significantly. In addition, an electrical storage device is thereby exposed to lower loads over the lifetime and the performance of the device is permanently improved.

Über die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist auf einfache Art und Weise berücksichtigbar, dass ein innerer Widerstand einer elektrischen Speichereinrichtung mit zunehmender Lebensdauer größer wird und daher eine Leistungsbegrenzung im Bereich eines Wechselrichters bei gleich hohen Ladeströmen mit ansteigender Betriebsdauer eher ausgelöst wird. Ein Derating im Bereich des Wechselrichters ist durch ein an den Anstieg des inneren Widerstandes der elektrischen Speichereinrichtung angepasstes Absenken der Ruhespannung der elektrischen Speichereinrichtung bei gleichzeitig möglichst geringer Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der Vorrichtung auf einfache Art und Weise vermeidbar. About the procedure according to the invention can be considered in a simple manner that an internal resistance of an electrical storage device with increasing life increases and therefore a power limitation in the range of an inverter at the same high charging currents with increasing operating time is triggered rather. A derating in the region of the inverter can be avoided in a simple manner by a lowering of the quiescent voltage of the electrical storage device adapted to the increase in the internal resistance of the electrical storage device while at the same time minimizing the performance of the device.

Da die Funktion eines Wechselrichters bekannterweise auch bei Anliegen von Spannungswerten kleiner als eine minimale Klemmspannung beeinträchtigt ist, ist es bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass zumindest die Ruhespannung der elektrischen Speichereinrichtung in Abhängigkeit des inneren Widerstandes der elektrischen Speichereinrichtung derart verändert wird, dass eine minimale Klemmspannung der elektrischen Speichereinrichtung während eines Entladevorganges der elektrischen Speichereinrichtung mit einem definierten Entladestrom wenigstens annähernd größer als ein Spannungsschwellwert ist, unterhalb dem im Bereich des Wechselrichters eine Leistungsbegrenzung erfolgt. Since the function of an inverter is known to be affected even when applied voltage values smaller than a minimum clamping voltage, it is provided in an advantageous variant of the inventive method that at least the rest voltage of the electrical storage device is changed depending on the internal resistance of the electrical storage device such that a minimum clamping voltage of the electrical storage device during a discharging process of the electrical storage device having a defined discharge current is at least approximately greater than a voltage threshold below which a power limitation occurs in the region of the inverter.

Darüber hinaus wird ein Derating im Bereich des Wechselrichters bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch vermieden, dass die Ruhespannung der elektrischen Speichereinrichtung bei Vorliegen einer Abhängigkeit der Ruhespannung vom Ladezustand der elektrischen Speichereinrichtung größer als ein definierter Schwellwert bei vorzugsweise alterungsbedingt steigendem inneren Widerstand der elektrischen Speichereinrichtung durch Verschieben eines durch eine untere Beladungsgrenze und eine obere Beladungsgrenze begrenzten Arbeitsbereiches der elektrischen Speichereinrichtung in Richtung kleinerer Ruhespannungswerte reduziert wird. In addition, a derating in the region of the inverter in a further advantageous variant of the inventive method is avoided in that the rest voltage of the electrical storage device in the presence of a dependence of the rest voltage of the state of charge of the electrical storage device is greater than a defined threshold at preferably age-related increasing internal resistance of the electrical Storage device is reduced by moving a limited by a lower loading limit and an upper loading limit working range of the electrical storage device towards lower resting voltage values.

Alternativ hierzu wird die Ruhespannung der elektrischen Speichereinrichtung bei Vorliegen einer Abhängigkeit der Ruhespannung vom Ladezustand der elektrischen Speichereinrichtung kleiner als oder gleich dem definierten Schwellwert bei steigendem innerem Widerstand der elektrischen Speichereinrichtung durch Abschalten wenigstens einer von mehreren in Reihe geschalteten Batteriezellen in Richtung kleinerer Ruhespannungswerte auf einfache Art und Weise verringert. Alternatively, the rest voltage of the electrical storage device in the presence of a dependence of the rest voltage from the state of charge of the electrical storage device is less than or equal to the defined threshold with increasing internal resistance of the electrical storage device by switching off at least one of several series-connected battery cells in the direction of smaller rest voltage values in a simple way and reduced way.

Bei einer mit geringem konstruktivem Aufwand und auf kostengünstige Art und Weise durchführbaren weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der innere Widerstand der elektrischen Speichereinrichtung über der Lebensdauer, vorzugsweise über Alterungsalgorithmen oder dergleichen, abgeschätzt. In the case of a further variant of the method according to the invention which can be carried out with little constructive effort and in a cost-effective manner, the internal resistance of the electrical storage device is estimated over the service life, preferably via aging algorithms or the like.

Alternativ hierzu oder zusätzlich zur Abschätzung des inneren Widerstandes der elektrischen Speichereinrichtung wird der innere Widerstand der elektrischen Speichereinrichtung bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens während eines Be-/Entladezylkus der elektrischen Speichereinrichtung messtechnisch ermittelt. As an alternative to this or in addition to the estimation of the internal resistance of the electrical storage device, the internal resistance of the electrical storage device is determined metrologically in further advantageous variants of the method according to the invention during a loading / unloading cycle of the electrical storage device.

Wird der innere Widerstand der elektrischen Speichereinrichtung nach Ablauf vordefinierter Zeiträume, vorzugsweise nach Ablauf eines Wartungsintervalles oder weiterer vordefinierter Zeiträume, ermittelt, ist das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise ohne zusätzlichen Bauaufwand im Bereich der Vorrichtung vorzugsweise über externe Steuergeräte ermittelbar. If the internal resistance of the electrical storage device after predefined Periods, preferably determined after the expiration of a maintenance interval or other predefined periods, the inventive method, for example, without additional construction costs in the area of the device preferably via external control devices can be determined.

Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf. Both the features specified in the claims and the features specified in the subsequent embodiments of the subject invention are each suitable alone or in any combination with each other to further develop the subject invention. The respective feature combinations represent no limitation with respect to the development of the subject matter according to the invention, but essentially have only an exemplary character.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention will become apparent from the claims and the embodiments described in principle below with reference to the drawings, wherein the same reference numerals are used in favor of clarity for construction and functionally identical components.

Es zeigt: It shows:

1 eine stark schematisierte Blockschaltbilddarstellung eines Hybridfahrzeuges; 1 a highly schematic block diagram representation of a hybrid vehicle;

2 ein stark vereinfachtes Ersatzschaltbild einer elektrischen Speichereinrichtung einer Vorrichtung des Hybridfahrzeuges gemäß 1; 2 a greatly simplified equivalent circuit diagram of an electrical storage device of a device of the hybrid vehicle according to 1 ;

3 einen Verlauf einer Ruhespannung einer ersten Ausführungsform der elektrischen Speichereinrichtung gemäß 1 über dem SOC der elektrischen Speichereinrichtung, anhand welchem eine Variante der erfindungsgemäßen Vorgehensweise näher erläutert wird; und 3 a profile of a rest voltage of a first embodiment of the electrical storage device according to 1 above the SOC of the electrical storage device, by means of which a variant of the procedure according to the invention is explained in more detail; and

4 eine 3 entsprechende Darstellung des Verlaufs der Ruhespannung einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Speichereinrichtung über dem Ladezustand der elektrischen Speichereinrichtung, anhand welcher eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert wird. 4 a 3 corresponding representation of the curve of the rest voltage of a second embodiment of the electrical storage device over the state of charge of the electrical storage device, based on which a further variant of the method according to the invention is explained in more detail.

1 zeigt ein Hybridfahrzeug 1 bzw. dessen Fahrzeugantriebsstrang in einer Blockschaltbilddarstellung mit einer Antriebsmaschine 2, die vorliegend als Brennkraftmaschine ausgeführt ist und die hierzu abweichend auch als Elektromotor ausgebildet sein kann oder aus einer Kombination aus wenigstens einer Brennkraftmaschine und wenigstens einer elektrischen Maschine bestehen kann. 1 shows a hybrid vehicle 1 or its vehicle drive train in a block diagram representation with a prime mover 2 , Which is embodied here as an internal combustion engine and which can be deviating also designed as an electric motor or may consist of a combination of at least one internal combustion engine and at least one electric machine.

Die Antriebsmaschine 2 ist über eine Trennkupplung 3 mit einer elektrischen Maschine 4 koppelbar, deren Ausgangswelle 5 mit einer Getriebeeingangswelle 6 einer Getriebeeinrichtung 7 verbunden ist. Ausgangsseitig steht die Getriebeeinrichtung 7 mit einem Abtrieb 8 des Hybridfahrzeuges 1 in Wirkverbindung. Der elektrischen Maschine 4 ist vorliegend eine elektrische Speichereinrichtung 9 zugeordnet, wobei zwischen der elektrischen Maschine 4 und der elektrischen Speichereinrichtung 9 ein Wechselrichter 10 vorgesehen ist, in dessen Bereich während eines Ladevorganges der Speichereinrichtung 9 durch die dann generatorisch betriebene elektrische Maschine 4 der von der elektrischen Maschine 4 am Wechselrichter 10 anliegende Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird. Gleichzeitig ist während eines Entladevorganges der elektrischen Speichereinrichtung 9 der von dieser zur Verfügung gestellte Gleichstrom im Bereich des Wechselrichters 10 in Wechselstrom umwandelbar und die elektrische Maschine 4 damit motorisch betreibbar. The prime mover 2 is via a separating clutch 3 with an electric machine 4 coupled, whose output shaft 5 with a transmission input shaft 6 a transmission device 7 connected is. On the output side is the transmission device 7 with a downforce 8th of the hybrid vehicle 1 in active connection. The electric machine 4 in the present case is an electrical storage device 9 assigned, being between the electric machine 4 and the electrical storage device 9 an inverter 10 is provided, in the region during a charging of the memory device 9 through the then electrically operated generator 4 that of the electric machine 4 at the inverter 10 applied alternating current is converted into direct current. At the same time, during a discharging operation of the electric storage device 9 the DC power supplied by the inverter in the area of the inverter 10 convertible to alternating current and the electric machine 4 thus motor operable.

In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles kann es auch vorgesehen sein, dass die elektrische Speichereinrichtung 9 lediglich von der elektrischen Maschine 4 mit elektrischer Energie versorgbar ist und die im Bereich der elektrischen Speichereinrichtung 9 gespeicherte Energie einem Bordnetz oder weiteren elektrischen Verbrauchern des Hybridfahrzeuges 1 zur Verfügung gestellt wird. Des Weiteren kann es auch vorgesehen sein, dass die elektrische Speichereinrichtung 9 sowohl weitere elektrische Verbraucher des Hybridfahrzeuges 1 als auch die elektrische Maschine 4 mit elektrischer Energie versorgt. Depending on the respective application, it may also be provided that the electrical storage device 9 only from the electric machine 4 is supplied with electrical energy and in the field of electrical storage device 9 stored energy a vehicle electrical system or other electrical consumers of the hybrid vehicle 1 is made available. Furthermore, it can also be provided that the electrical storage device 9 both other electrical consumers of the hybrid vehicle 1 as well as the electric machine 4 supplied with electrical energy.

2 zeigt ein stark vereinfachtes Ersatzschaltbild der elektrischen Speichereinrichtung 9, die neben dem Wechselrichter 10 und der elektrischen Maschine 4 Teil einer Vorrichtung 11 ist. Eine in 2 gezeigte Klemmspannung Uk entspricht der Summe aus einer Ruhespannung U0 bzw. einem Ruhespannungspotential der elektrischen Speichereinrichtung und dem Produkt aus dem inneren Widerstand Ri der elektrischen Speichereinrichtung 9 und dem im Bereich der Vorrichtung 11 anliegenden Strom I, die einen sogenannten Spannungshub ∆U darstellt. Der Strom I nimmt während eines Entladevorganges der elektrischen Speichereinrichtung 9, d.h. im motorischen Betriebszustand der elektrischen Maschine 4, Werte kleiner als null an. Im Unterschied hierzu ist das Vorzeichen des Stroms im Bereich der Vorrichtung 11 während Ladevorgängen der elektrischen Speichereinrichtung 9, d. h. während eines generatorischen Betriebes der elektrischen Maschine 4, positiv. 2 shows a greatly simplified equivalent circuit diagram of the electrical storage device 9 next to the inverter 10 and the electric machine 4 Part of a device 11 is. An in 2 shown terminal voltage Uk corresponds to the sum of a rest voltage U0 and a rest voltage potential of the electrical storage device and the product of the internal resistance Ri of the electrical storage device 9 and in the field of the device 11 applied current I, which represents a so-called voltage .DELTA.U. The current I increases during a discharging operation of the electric storage device 9 , ie in the engine operating state of the electric machine 4 , Values less than zero. In contrast, the sign of the current is in the range of the device 11 during charging operations of the electrical storage device 9 , ie during a regenerative operation of the electric machine 4 , positive.

Da die elektrische Speichereinrichtung 9 vorliegend mehrere in Reihe geschaltete Batteriezellen aufweist, entspricht die Klemmspannung einer einzelnen Zelle gleich der Ruhespannung einer einzelnen Zelle plus dem Produkt aus dem inneren Widerstand der Zelle und dem anliegenden Strom, wobei die Klemmspannung Uk der elektrischen Speichereinrichtung 9 wiederum der Summe aller Klemmspannungen der einzelnen Zellen entspricht. As the electrical storage device 9 in the present case has a plurality of battery cells connected in series, the clamping voltage corresponds to a individual cell equal to the rest voltage of a single cell plus the product of the internal resistance of the cell and the applied current, wherein the clamping voltage Uk of the electrical storage device 9 again corresponds to the sum of all clamping voltages of the individual cells.

Die Verlustleistung im Bereich einer Batteriezelle der elektrischen Speichereinrichtung 9 ergibt sich wiederum aus dem Produkt des inneren Widerstandes einer Zelle und dem Quadrat des jeweils anliegenden Stromes I. Die Verlustleistung im Bereich der elektrischen Speichereinrichtung 9 wird in Wärme umgewandelt, die bei nicht ausreichender Abfuhr zu einem Temperaturanstieg im Bereich der elektrischen Speichereinrichtung 9 führt. Sowohl im Bereich der elektrischen Speichereinrichtung 9 als auch im Bereich des Wechselrichters 10 sind in Verbindung mit der elektrischen Maschine 4 der Vorrichtung 11 nur begrenzt hohe Stromstärken I erlaubt. Dabei soll der im Bereich der Vorrichtung 11 wirkende Strom I größer als ein minimaler Strom Imin und kleiner als ein maximaler Strom Imax sein, wobei der minimale Strome Imin < 0 und der maximale Strom Imax > 0 ist. The power loss in the range of a battery cell of the electrical storage device 9 in turn results from the product of the internal resistance of a cell and the square of the respective applied current I. The power loss in the region of the electrical storage device 9 is converted into heat, which in case of insufficient removal to a temperature increase in the range of the electrical storage device 9 leads. Both in the field of electrical storage device 9 as well as in the area of the inverter 10 are in connection with the electric machine 4 the device 11 only limited high currents I allowed. It should be in the area of the device 11 acting current I greater than a minimum current Imin and less than a maximum current Imax, the minimum current Imin <0 and the maximum current Imax> 0.

Sowohl die Klemmspannung der elektrischen Speichereinrichtung 9 als auch der Gesamtinnenwiderstand Ri der elektrischen Speichereinrichtung 9 hängen von der Anzahl n der in Reihe geschalteten Batteriezellen ab, wobei die Klemmspannung Uk der elektrischen Speichereinrichtung 9 dem Produkt aus der Anzahl n der Zellen und der Klemmspannung der einzelnen Zelle entspricht, während der Gesamtinnenwiderstand der elektrischen Speichereinrichtung 9 gleich dem Produkt aus der Anzahl der Zellen n und dem Innenwiderstand einer einzelnen Zelle ist. Hier wird unterstellt, dass die Innenwiderstände der Batteriezellen einander im Wesentlichen entsprechen. Both the clamping voltage of the electrical storage device 9 as well as the total internal resistance Ri of the electric storage device 9 depend on the number n of the series-connected battery cells, wherein the clamping voltage Uk of the electrical storage device 9 corresponds to the product of the number n of cells and the clamping voltage of the single cell, while the total internal resistance of the electrical storage device 9 is equal to the product of the number of cells n and the internal resistance of a single cell. Here, it is assumed that the internal resistances of the battery cells substantially correspond to each other.

Da der Wechselrichter 10 aufgrund seiner Ausführung nur in einem definierten Betriebsspannungsbereich in gewünschtem Umfang betreibbar ist, wird angestrebt, dass die Klemmspannung Uk der elektrischen Speichereinrichtung 9 eine minimale Spannung Umin möglichst nicht unterschreitet und eine maximale Spannung Umax möglichst nicht überschreitet. Dabei weisen sowohl die minimale Spannung Umin als auch die maximale Spannung Umax jeweils Werte größer als 0 auf. Because the inverter 10 is operated in the desired extent only in a defined operating voltage range due to its design, it is desirable that the clamping voltage Uk of the electrical storage device 9 a minimum voltage Umin preferably not falls below and a maximum voltage Umax not exceed possible. In this case, both the minimum voltage Umin and the maximum voltage Umax each have values greater than zero.

Die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine 4 ist im Zusammenspiel mit dem Wechselrichter 10 begrenzt, wobei die Leistung der elektrischen Maschine 4 über das Produkt aus der Klemmspannung Uk der elektrischen Speichereinrichtung 9 und dem im Bereich der Vorrichtung 11 wirkenden Strom I bestimmbar ist. Der Betrag der Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine 4 ist kleiner als die maximal mögliche Leistung. The efficiency of the electric machine 4 is in interaction with the inverter 10 limited, the power of the electric machine 4 about the product of the terminal voltage Uk of the electric storage device 9 and in the field of the device 11 acting current I is determinable. The amount of power of the electric machine 4 is less than the maximum possible power.

Weist die Ruhespannung U0 der elektrischen Speichereinrichtung 9 aufgrund ihrer Zellchemie eine Abhängigkeit vom Ladezustand SOC der elektrischen Speichereinrichtung 9 größer als ein definierter Schwellwert auf, variiert die Ruhespannung U0 in Abhängigkeit des Ladezustandes SOC in nicht vernachlässigbarem Umfang. Eine derartige Abhängigkeit bildet der in 3 dargestellte Verlauf der Ruhespannung U0 einer entsprechend ausgeführten elektrischen Speichereinrichtung 9 ab, der mit zunehmendem Ladezustand SOC ähnlich wie bei einem Kondensator ansteigt. Indicates the rest voltage U0 of the electrical storage device 9 due to their cell chemistry, a dependence on the state of charge SOC of the electrical storage device 9 greater than a defined threshold value, the quiescent voltage U0 varies as a function of the state of charge SOC to a non-negligible extent. Such a dependence forms the in 3 illustrated course of the rest voltage U0 a correspondingly designed electrical storage device 9 from which increases with increasing state of charge SOC similar to a capacitor.

Um die elektrische Speichereinrichtung 9 über eine möglichst lange Betriebsdauer mit möglichst hoher Leistungsfähigkeit zur Verfügung stellen zu können, wird die elektrische Speichereinrichtung 9 innerhalb eines definierten Bereiches des Ladezustandes SOC betrieben. Dabei stellt die Untergrenze des Bereiches der in 3 näher bezeichnete Wert SOCmin dar, während die Obergrenze des Betriebsbereiches durch den Wert SOCmax definiert ist. To the electrical storage device 9 To be able to provide over the longest possible service life with the highest possible performance, is the electrical storage device 9 operated within a defined range of state of charge SOC. Here, the lower limit of the range of in 3 is closer to SOCmin, while the upper limit of the operating range is defined by the value SOCmax.

Besteht die Möglichkeit, den Arbeitsbereich der elektrischen Speichereinrichtung 9 festzulegen, ist die Vorrichtung 11 mit einer hohen Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine 4 bei gleichzeitig möglichst kleinem und möglichst geringe Verlustleistungen generierendem Strom I zu betreiben. Da die Klemmspannung Uk der elektrischen Speichereinrichtung 9 aufgrund des begrenzten Betriebsbereiches des Wechselrichters 10 nur Werte innerhalb eines definierten Wertebereiches annehmen darf, ohne eine Leistungsbegrenzung im Bereich des Wechselrichters 10 auszulösen, folgt aus der Anforderung, den Strom I möglichst klein einzustellen, dass die Klemmspannung Uk der elektrischen Speichereinrichtung 9 hoch einstellbar ist. Die Klemmspannung Uk darf jedoch unter Berücksichtigung des maximal möglichen Stroms die obere Spannungsgrenze Umax im Bereich des Wechselrichters 10 nicht überschreiten, um ein Derating im Bereich des Wechselrichters 10 zu vermeiden. Is there a possibility of the working area of the electrical storage device 9 is the device 11 with a high efficiency of the electric machine 4 operate at the same time as possible to generate the smallest possible and lowest possible power dissipation power I. Since the clamping voltage Uk of the electrical storage device 9 due to the limited operating range of the inverter 10 may only assume values within a defined value range without a power limitation in the area of the inverter 10 to trigger, follows from the requirement to set the current I as small as possible, that the clamping voltage Uk of the electrical storage device 9 is highly adjustable. However, the terminal voltage Uk may, taking into account the maximum possible current, the upper voltage limit Umax in the range of the inverter 10 Do not exceed to derating in the range of the inverter 10 to avoid.

Zu Beginn der Lebensdauer (Beginn of Life) der Batteriezellen der elektrischen Speichereinrichtung 9 ist deren Innenwiderstand RiBoL klein. Der Mittelwert des Arbeitsbereiches des Ladezustandes SOC der elektrischen Speichereinrichtung 9 ist daher möglichst hoch einzustellen, um eine hohe Ruhespannung U0 zu erwirken, die wiederum die Möglichkeit bietet, die Vorrichtung 11 mit möglichst kleinem Strom I zu betreiben. Der kleinere Strom I führt zu geringeren Verlustleistungen und somit niedrigerer Wärmebildung im Bereich der elektrischen Speichereinrichtung 9 und letztendlich zu einer Verlängerung der Lebensdauer der elektrischen Speichereinrichtung 9. At the beginning of the life (beginning of life) of the battery cells of the electrical storage device 9 whose internal resistance RiBoL is small. The mean value of the working range of the state of charge SOC of the electrical storage device 9 is therefore set as high as possible to obtain a high rest voltage U0, which in turn offers the possibility of the device 11 operate with the smallest possible current I. The smaller current I leads to lower power losses and thus lower heat generation in the area of the electrical storage device 9 and ultimately to an extension of the life of the electrical storage device 9 ,

Besteht die Möglichkeit den Mittelwert des Ladezustandes SOC sowohl auf den Wert SOC_1 oder auf den Wert SOC_2 festzulegen, sollte unter Berücksichtigung des vorbeschriebenen Zusammenhanges zu Beginn der Lebensdauer der elektrischen Speichereinrichtung 9 als Mittelwert des gewählten Arbeitsbereiches der elektrischen Speichereinrichtung 9 der Wert SOC_1 gewählt werden, zu dem die Ruhespannung U0 der elektrischen Speichereinrichtung 9 den Wert U01 aufweist, während die Ruhespannung U0 bei einem Ladzustand SOC_2 den Wert U02 annimmt. If it is possible to set the mean value of the state of charge SOC both to the value SOC_1 or to the value SOC_2, then taking into account the relationship described above at the beginning of the life of the electrical storage device 9 as the mean value of the selected working range of the electrical storage device 9 the value SOC_1 be selected, to which the rest voltage U0 of the electrical storage device 9 has the value U01, while the rest voltage U0 assumes the value U02 in a charging state SOC_2.

Die maximale Klemmspannung Ukmax der elektrischen Speichereinrichtung 9 zu Beginn der Lebensdauer ist in Abhängigkeit eines maximalen Stromes Imax im Bereich der Vorrichtung 11 wie folgt bestimmbar: Ukmax = U0(SOC_1 + ∆SOC) + RiBoL(SOC_1 + ∆SOC) × Imax < Umax The maximum clamping voltage Ukmax of the electrical storage device 9 at the beginning of the life, depending on a maximum current Imax in the range of the device 11 determinable as follows: Ukmax = U0 (SOC_1 + ΔSOC) + RiBoL (SOC_1 + ΔSOC) × Imax <Umax

Dabei entspricht die Variable ∆SOC dem Abstand zwischen dem Wert SOC_1 und der Obergrenze des um den Wert SOC_1 herumgelegten Arbeitsbereiches der elektrischen Speichereinrichtung 9, während die Variable RiBoL den Gesamtinnenwiderstand der elektrischen Speichereinrichtung 9 zu Beginn der Lebensdauer der elektrischen Speichereinrichtung 9 darstellt. Sowohl die Ruhespannung U0 als auch der Gesamtinnenwiderstand RiBoL der elektrischen Speichereinrichtung 9 stellen eine Funktion des mittleren Ladezustandes SOC_1 und der Variablen ∆SOC dar. Um ein Derating im Bereich des Wechselrichters 10 durch eine zu hohe Klemmspannung Ukmax zu vermeiden, ist die maximale Klemmspannung Ukmax der elektrischen Speichereinrichtung 9 auf jeden Fall kleiner als die maximale Spannung Umax einzustellen. In this case, the variable ΔSOC corresponds to the distance between the value SOC_1 and the upper limit of the working range of the electrical storage device which is surrounded by the value SOC_1 9 , while the variable RiBoL the total internal resistance of the electrical storage device 9 at the beginning of the life of the electrical storage device 9 represents. Both the rest voltage U0 and the total internal resistance RiBoL of the electrical storage device 9 represent a function of the mean state of charge SOC_1 and the variable ΔSOC. To derating in the range of the inverter 10 to avoid by a too high clamping voltage Ukmax, the maximum clamping voltage Ukmax of the electrical storage device 9 In any case, set smaller than the maximum voltage Umax.

Im Bereich der elektrischen Speichereinrichtung 9 mit zunehmender Betriebsdauer stattfindende Alterungsprozesse führen zu einem Ansteigen des Innenwiderstandes Ri der elektrischen Speichereinrichtung 9. Dies hat zur Folge, dass ein vom maximalen Strom Imax abhängiger Spannungshub ∆Umax größer wird und die maximale Spannung Umax überschritten wird. Die Überschreitung der maximal im Bereich der Vorrichtung 11 wirkenden Spannung Umax führt wiederum zu einem Derating im Bereich des Wechselrichters 10, wobei der maximale Spannungshub ∆Umax gleich dem Produkt aus dem aktuellen Innenwiderstand Ri der elektrischen Speichereinrichtung 9 und dem maximal im Bereich der Vorrichtung 11 wirkenden Strom Imax entspricht. In the field of electrical storage device 9 aging processes taking place with increasing operating time lead to an increase in the internal resistance Ri of the electrical storage device 9 , As a result, a voltage swing ΔUmax which depends on the maximum current Imax increases and the maximum voltage Umax is exceeded. Exceeding the maximum in the range of the device 11 acting voltage Umax again leads to derating in the area of the inverter 10 , wherein the maximum voltage swing .DELTA.Umax equal to the product of the current internal resistance Ri of the electrical storage device 9 and the maximum in the area of the device 11 acting current Imax corresponds.

Um eine Leistungsbegrenzung bzw. ein Derating im Bereich des Wechselrichters 10 zu vermeiden, wird der Mittelwert des Ladezustandes SOC der elektrischen Speichereinrichtung 9 mit zunehmender Alterung der elektrischen Speichereinrichtung 9, d.h. mit steigendem Gesamtinnenwiderstand Ri, in Richtung kleinerer Werte des Ladezustandes SOC verschoben. To a power limitation or derating in the inverter area 10 to avoid, the mean value of the state of charge SOC of the electrical storage device 9 with increasing aging of the electrical storage device 9 , ie with increasing total internal resistance Ri, shifted in the direction of smaller values of the state of charge SOC.

Gemäß der Darstellung gemäß 3 wird der um den Wert SOC_1 herumgelegte Arbeitsbereich der Speichereinrichtung mit zunehmender Betriebsdauer und gleichzeitig wachsendem inneren Widerstand Ri immer mehr in Richtung des weiteren Mittelwertes SOC_2 verschoben. Die Untergrenze des um den Wert SOC_2 gelegten Arbeitsbereiches ist gleich der Differenz aus dem Mittelwert SOC_2 und dem Wert ∆SOC, während die Obergrenze des Arbeitsbereiches sich aus der Summe aus dem Mittelwert SOC_2 und dem Wert ∆SOC ergibt. As shown in FIG 3 For example, the working area of the memory device which is moved around the value SOC_1 is shifted more and more in the direction of the further average value SOC_2 with increasing operating time and simultaneously increasing internal resistance Ri. The lower limit of the working range set by the value SOC_2 is equal to the difference between the mean value SOC_2 and the value ΔSOC, while the upper limit of the working range is the sum of the mean value SOC_2 and the value ΔSOC.

Um im Bereich des Wechselrichters 10 auch bei höherer Lebensdauer, gegebenenfalls gegen Ende des Lebenszyklus der elektrischen Speichereinrichtung 9, eine Leistungsbegrenzung bzw. ein Derating zu vermeiden, sollten folgende Beziehungen eingehalten werden: Ukmax = U0(SOC_2 + ∆SOC) + RiEoL(SOC_2 + ∆SOC)·Imax < Umax Ukmin = U0(SOC_2 – ∆SOC) + RiEoL(SOC_2 – ∆SOC)·Imax > Umin To be in the range of the inverter 10 even at a longer service life, possibly towards the end of the life cycle of the electrical storage device 9 To avoid power limitation or derating, the following relationships should be maintained: Ukmax = U0 (SOC_2 + ΔSOC) + RiEoL (SOC_2 + ΔSOC) · Imax <Umax Ukmin = U0 (SOC_2 - ΔSOC) + RiEoL (SOC_2 - ΔSOC) · Imax> Umin

Dabei stellt die Variable RiEoL den Gesamtinnenwiderstand der elektrischen Speichereinrichtung 9 gegen Ende der Lebensdauer (End of Life) der elektrischen Speichereinrichtung 9 dar. The variable RiEoL represents the total internal resistance of the electrical storage device 9 towards the end of life of the electrical storage device 9 represents.

Sollte der Gesamtinnenwiderstand Ri der elektrischen Speichereinrichtung 9 mit zunehmender Lebensdauer so groß werden, dass die beiden letztgenannten formelmäßigen Zusammenhänge verletzt werden, ist der Mittelwert des Ladezustandes SOC derart zu definieren, dass die gesetzten Grenzen der maximal im Bereich der Vorrichtung 11 wirkenden Spannung Umax und der minimal im Bereich der Vorrichtung 11 vorliegenden Spannung Umin in gleichem Umfang überschritten bzw. unterschritten werden. Should the total internal resistance Ri of the electrical storage device 9 become so great with increasing life, that the two last-mentioned formulary relationships are violated, the mean value of the state of charge SOC is to be defined such that the set limits of the maximum in the range of the device 11 acting stress Umax and the minimum in the range of the device 11 present voltage Umin are exceeded or fallen below to the same extent.

Die vorbeschriebene alterungsabhängige Verschiebung des Arbeitsbereiches der elektrischen Speichereinrichtung ist bei einer Zellchemie der elektrischen Speichereinrichtung 9, die nur eine geringfügige Abhängigkeit der Ruhespannung U0 vom Ladezustand SOC aufweist, nicht zielführend, um die Ruhespannung U0 im erforderlichen Umfang abzusenken. Da elektrische Speichereinrichtungen von Hybridfahrzeugen üblicherweise mehrere in Reihe geschaltete Batteriezellen aufweisen, ist die maximale Klemmspannung Ukmax der elektrischen Speichereinrichtung 9 mit nBoL Batteriezellen über folgenden formelmäßigen Zusammenhang zu Beginn eines Lebenszyklus einer Speichereinrichtung in Abhängigkeit der Ruhespannung U0Z einer Batteriezelle und deren innerem Widerstand RiZBoL bestimmbar: Ukmax = nBoL·U0Z + nBoL·RiZBoL·Imax < Umax The above-described age-dependent displacement of the working area of the electrical storage device is in a cell chemistry of the electrical storage device 9 , which has only a slight dependence of the rest voltage U0 on the state of charge SOC, not expedient to lower the rest voltage U0 to the extent required. Since electric storage devices of hybrid vehicles usually have a plurality of battery cells connected in series, the maximum clamping voltage Ukmax of the electric storage device 9 with nBoL battery cells via the following formulaic relationship at the beginning of a life cycle of a storage device in Dependence of the rest voltage U0Z of a battery cell and its internal resistance RiZBoL determinable: Ukmax = nBoL · U0Z + nBoL · RiZBoL · Imax <Umax

Da die Ruhespannung U0 die elektrische Speichereinrichtung 9 zu Beginn der Lebensdauer bekanntermaßen aufgrund des zunächst niedrigeren Gesamtinnenwiderstandes Ri der elektrischen Speichereinrichtung 9 hoch einstellbar ist, ist die Anzahl der Batteriezellen nBoL zu Beginn der Lebensdauer entsprechend groß vorgebbar. Die maximal im Bereich der Vorrichtung 11 wirkende Klemmspannung Ukmax bzw. der elektrischen Speichereinrichtung 9 ist aufgrund der abweichenden Zellchemie nicht durch Verändern des Ladezustandes SOC im vorbeschriebenen Umfang reduzierbar. Da der Innenwiderstand RiZ der einzelnen Batteriezellen der elektrischen Speichereinrichtung 9 und damit der Gesamtinnenwiderstand Ri der elektrischen Speichereinrichtung 9 mit zunehmender Lebensdauer ansteigt, nimmt die Wahrscheinlichkeit, dass im Bereich des Wechselrichters 10 eine Leistungsbegrenzung ausgelöst wird, mit zunehmender Lebensdauer der elektrischen Speichereinrichtung 9 zu. Since the rest voltage U0, the electrical storage device 9 at the beginning of the life known due to the initially lower total internal resistance Ri of the electrical storage device 9 is highly adjustable, the number of battery cells nBoL at the beginning of the life is correspondingly large predetermined. The maximum in the range of the device 11 acting clamping voltage Ukmax or the electrical storage device 9 is not reducible due to the different cell chemistry by changing the state of charge SOC in the extent described above. Since the internal resistance RiZ of the individual battery cells of the electrical storage device 9 and thus the total internal resistance Ri of the electrical storage device 9 As the life increases, the probability of being in the range of the inverter decreases 10 a power limit is triggered with increasing life of the electrical storage device 9 to.

Um die maximale Klemmspannung Ukmax dennoch kleiner als die maximale Spannung Umax bei steigenden Zellinnenwiderständen RiZ einstellen zu können, werden in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles entweder einzelne Batteriezellen oder Zellpakete der elektrischen Speichereinrichtung 9 abgeschaltet, was zu einer Reduzierung der Ruhespannung U0 der elektrischen Speichereinrichtung 9 führt. Die Anzahl nEoL der zugeschalteten Batteriezellen der elektrischen Speichereinrichtung 9 gegen Ende eines Lebenszyklus der elektrischen Speichereinrichtung 9 ist über die folgenden formelmäßigen Zusammenhänge in Abhängigkeit des inneren Widerstandes RiZEoL und der Ruhespannung U0Z der Batteriezellen bestimmbar: Ukmax = nEoL·U0Z + nEoL·RiZEoL·Imax < Umax Ukmin = nEoL·U0Z + nEoL·RiZEoL·Imax > Umin In order to be able to set the maximum clamping voltage Ukmax nevertheless smaller than the maximum voltage Umax with increasing internal cell resistances RiZ, either individual battery cells or cell packets of the electrical storage device become dependent on the respectively present application case 9 switched off, resulting in a reduction of the rest voltage U0 of the electrical storage device 9 leads. The number nEoL of the connected battery cells of the electrical storage device 9 towards the end of a life cycle of the electrical storage device 9 is determinable via the following formulary relationships as a function of the internal resistance RiZEoL and the quiescent voltage U0Z of the battery cells: Ukmax = nEoL · U0Z + nEoL · RiZEoL · Imax <Umax Ukmin = nEoL * U0Z + nEoL * RiZEoL * Imax> Umin

Die Anzahl der zugeschalteten Batteriezellen n ist zu jeder Zeit in Abhängigkeit des aktuellen inneren Widerstandes RiZ der Batteriezellen bestimmbar. The number of connected battery cells n can be determined at any time as a function of the current internal resistance RiZ of the battery cells.

Sollte der Innenwiderstand RiZEoL der Batteriezellen bzw. der Gesamtinnenwiderstand Ri der elektrischen Speichereinrichtung 9 in einem derartigen Umfang ansteigen, dass die beiden letztgenannten formelmäßigen Beziehungen nicht eingehalten werden können, so ist die Anzahl der zugeschalteten Batteriezellen der elektrischen Speichereinrichtung 9 derart auszuwählen, dass die gesetzten Grenzen gleichermaßen überschritten werden. Should the internal resistance RiZEoL of the battery cells or the total internal resistance Ri of the electrical storage device 9 increase to such an extent that the two latter formula relationships can not be met, the number of connected battery cells of the electrical storage device 9 to select such that the set limits are equally exceeded.

Der Anstieg des aus dem Innenwiderstand Ri zu Beginn der Lebensdauer der elektrischen Speichereinrichtung 9 resultierenden maximal möglichen Hubspannungsanteils ∆UmaxBoL der Klemmspannung Uk und des maximalen Anteils ∆UmaxEoL gegen Ende der Lebensdauer der elektrischen Speichereinrichtung 9 ist wie der Verlauf der Ruhespannung U0 der elektrischen Speichereinrichtung 9 über dem Ladezustand SOC in 4 aufgetragen. Aus der Darstellung gemäß 4 geht hervor, dass der Anteil ∆Umax der Klemmspannung Uk mit zunehmender Lebensdauer erheblich ansteigt und der durch den Wechselrichter 10 begrenzte Spannungsbereich zwischen Umax und Umin durch Abschalten von Batteriezellen sowie das daraus resultierende Absenken der Ruhespannung U0 eingehalten werden kann und ein Derating bzw. eine Leistungsbegrenzung im Bereich des Wechselrichters 10 vermieden werden kann, wenn die Ruhespannung U0 der elektrischen Speichereinrichtung 9 vom Wert U0BoL zu Beginn des Lebenszyklus mit zunehmender Betriebsdauer in Richtung des Wertes U0EoL gegen Ende des Lebenszyklus durch Abschalten von Batteriezellen geführt wird. The rise of the internal resistance Ri at the beginning of the life of the electrical storage device 9 resulting maximum possible Hubspannungsanteils ΔUmaxBoL the terminal voltage Uk and the maximum proportion ΔUmaxEoL towards the end of the life of the electrical storage device 9 is like the course of the rest voltage U0 of the electrical storage device 9 above the state of charge SOC in 4 applied. From the illustration according to 4 shows that the proportion .DELTA.Umax of the terminal voltage Uk increases significantly with increasing life and by the inverter 10 limited voltage range between Umax and Umin by switching off battery cells and the resulting lowering of the rest voltage U0 can be maintained and a derating or a power limitation in the inverter 10 can be avoided when the rest voltage U0 of the electrical storage device 9 from the value U0BoL at the beginning of the life cycle with increasing operating time in the direction of the value U0EoL towards the end of the life cycle by switching off battery cells.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Hybridfahrzeug hybrid vehicle
2 2
Antriebsmaschine prime mover
3 3
Trennkupplung separating clutch
4 4
elektrische Maschine electric machine
5 5
Ausgangswelle output shaft
6 6
Getriebeeingangswelle Transmission input shaft
7 7
Getriebeeinrichtung transmission device
8 8th
Abtrieb output
9 9
elektrische Speichereinrichtung electrical storage device
10 10
Wechselrichter inverter
Uk Uk
Klemmspannung terminal voltage
U0 U0
Ruhespannung open circuit voltage
U01 U01
Ruhespannung open circuit voltage
U02 U02
Ruhespannung open circuit voltage
U0BoL U0BoL
Ruhespannung zu Beginn eines Lebenszyklus Resting voltage at the beginning of a life cycle
U0EoL U0EoL
Ruhespannung zum Ende eines Lebenszyklus Rest tension at the end of a life cycle
Ri Ri
Innenwiderstand internal resistance
Umax Umax
maximale Spannung maximum voltage
Umin Umin
minimale Spannung minimal tension
∆Umax ΔUmax
Spannungshub voltage swing
∆UmaxBoL ΔUmaxBoL
Spannungshub zu Beginn eines Lebenszyklus Voltage swing at the beginning of a life cycle
∆UmaxEoL ΔUmaxEoL
Spannungshub zum Ende eines Lebenszyklus Voltage swing to the end of a life cycle
SOC SOC
Ladezustand SOC
SOC_1 SOC_1
Mittelwert des Ladezustandes Mean value of the state of charge
SOC_2SOC_2
Mittelwert des Ladezustandes  Mean value of the state of charge
SOCminSOCmin
minimaler Ladezustand  minimal charge level
SOCmaxSOCmax
maximaler Ladezustand  maximum charge level
∆SOC .DELTA.SOC
Betriebsbereichhälfte Operating range half

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008009568 A1 [0007] DE 102008009568 A1 [0007]

Claims (7)

Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (11) mit einer elektrischen Speichereinrichtung (9) und mit einer über einen Wechselrichter (10) mit dieser verbundenen elektrischen Maschine (4), wobei die elektrische Speichereinrichtung (9) von der elektrischen Maschine (9) über den Wechselrichter (10) mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist und von der elektrischen Maschine (4) am Wechselrichter (10) anliegende Wechselspannung und Wechselstrom während eines Ladevorganges der elektrischen Speichereinrichtung (9) ausgehend von der elektrischen Maschine (4) in Gleichspannung und Gleichstrom umwandelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ruhespannung (U0) der elektrischen Speichereinrichtung (9) in Abhängigkeit eines inneren Widerstandes (Ri) der elektrischen Speichereinrichtung (9) derart verändert wird, dass eine maximale Klemmspannung (Ukmax) der elektrischen Speichereinrichtung (9) während eines Ladevorganges der elektrischen Speichereinrichtung (9) mit einem definierten Ladestrom (I) wenigstens annähernd kleiner als ein Spannungsschwellwert (Umax) ist, oberhalb dem im Bereich des Wechselrichters (10) eine Leistungsbegrenzung erfolgt. Method for operating a device ( 11 ) with an electrical storage device ( 9 ) and with an inverter ( 10 ) with this connected electrical machine ( 4 ), wherein the electrical storage device ( 9 ) of the electric machine ( 9 ) via the inverter ( 10 ) can be acted upon by electrical energy and from the electrical machine ( 4 ) on the inverter ( 10 ) applied alternating voltage and alternating current during a charging process of the electrical storage device ( 9 ) starting from the electrical machine ( 4 ) can be converted into direct voltage and direct current, characterized in that at least one rest voltage (U0) of the electrical storage device ( 9 ) in dependence on an internal resistance (Ri) of the electrical storage device ( 9 ) is changed such that a maximum clamping voltage (Ukmax) of the electrical storage device ( 9 ) during a charging process of the electrical storage device ( 9 ) with a defined charging current (I) is at least approximately smaller than a voltage threshold value (Umax), above that in the region of the inverter ( 10 ) a power limitation occurs. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Ruhespannung (U0) der elektrischen Speichereinrichtung (9) in Abhängigkeit eines inneren Widerstandes (Ri) der elektrischen Speichereinrichtung (9) derart verändert wird, dass eine minimale Klemmenspannung (Ukmin) der elektrischen Speichereinrichtung (9) während eines Entladevorganges der elektrischen Speichereinrichtung (9) mit einem definierten Entladestrom (I) wenigstens annähernd größer als ein Spannungsschwellwert (Umin) ist, unterhalb dem im Bereich des Wechselrichters (10) eine Leistungsbegrenzung erfolgt. A method according to claim 1, characterized in that at least the rest voltage (U0) of the electrical storage device ( 9 ) in dependence on an internal resistance (Ri) of the electrical storage device ( 9 ) is changed such that a minimum terminal voltage (Ukmin) of the electrical storage device ( 9 ) during a discharging operation of the electrical storage device ( 9 ) with a defined discharge current (I) is at least approximately greater than a voltage threshold (Umin), below that in the region of the inverter ( 10 ) a power limitation occurs. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruhespannung (U0) der elektrischen Speichereinrichtung (9) bei Vorliegen einer Abhängigkeit der Ruhespannung (U0) vom Ladezustand (SOC) der elektrischen Speichereinrichtung (9) größer als ein definierter Schwellwert bei steigendem inneren Widerstand (Ri) der elektrischen Speichereinrichtung (9) (SOC_1 – ∆SOC; SOC_2 – ∆SOC) durch Verschieben eines durch eine untere Beladungsgrenze und eine obere Beladungsgrenze (SOC_1 + ∆SOC; SOC_2 + ∆SOC) begrenzten Arbeitsbereiches in Richtung kleinerer Ruhespannungswerte reduziert wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the rest voltage (U0) of the electrical storage device ( 9 ) in the presence of a dependence of the rest voltage (U0) on the state of charge (SOC) of the electrical storage device ( 9 ) greater than a defined threshold value with increasing internal resistance (Ri) of the electrical storage device ( 9 ) (SOC_1 - ΔSOC; SOC_2 - ΔSOC) is reduced by shifting a working range bounded by a lower loading limit and an upper loading limit (SOC_1 + ΔSOC; SOC_2 + ΔSOC) towards lower resting voltage values. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruhespannung (U0) der elektrischen Speichereinrichtung (9) bei Vorliegen keiner oder nahezu keiner Abhängigkeit der Ruhespannung (U0) vom Ladezustand (SOC) der elektrischen Speichereinrichtung (9) kleiner als oder gleich dem definierten Schwellwert bei steigendem inneren Widerstand (Ri) der elektrischen Speichereinrichtung (9) durch Abschalten wenigstens einer von mehreren in Reihe geschalteten Batteriezellen der elektrischen Speichereinrichtung (9) in Richtung kleinerer Ruhespannungswerte verringert wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the rest voltage (U0) of the electrical storage device ( 9 ) in the presence of no or almost no dependence of the rest voltage (U0) on the state of charge (SOC) of the electrical storage device ( 9 ) is less than or equal to the defined threshold value with increasing internal resistance (Ri) of the electrical storage device ( 9 by switching off at least one of a plurality of series-connected battery cells of the electrical storage device ( 9 ) is reduced in the direction of lower rest voltage values. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Widerstand (Ri) der elektrischen Speichereinrichtung (9) über der Lebensdauer abgeschätzt wird. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the internal resistance (Ri) of the electrical storage device ( 9 ) is estimated over the lifetime. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Widerstand (Ri) der elektrischen Speichereinrichtung (9) während eines Be- und Entladezyklus der elektrischen Speichereinrichtung (9) messtechnisch ermittelt wird. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the internal resistance (Ri) of the electrical storage device ( 9 ) during a loading and unloading cycle of the electrical storage device ( 9 ) is determined by measurement. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Widerstand (Ri) nach Ablauf vordefinierter Zeiträume ermittelt wird. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the internal resistance (Ri) is determined after expiration of predefined periods.
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CN108226798A (en) * 2018-01-03 2018-06-29 多氟多（焦作）新能源科技有限公司 A kind of detection method for separating of lithium battery self-discharge performance

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