DE102013205692A1 - Arrangement for battery condition monitoring - Google Patents

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Juergen Motz
Eberhard Schoch
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Abstract

Es werden eine Anordnung zur Batteriezustandsüberwachung und ein Batteriesensor (30) vorgestellt. Der Batteriesensor (30) ist dazu ausgelegt, eine Batteriezustandserkennung (34) durchzuführen. Ein Steuergerät ist dazu ausgelegt, ein Energiemanagement auszuführen. Es ist zusätzlich ein Batteriemanager (36) getrennt von dem Energiemanagement implementiert.An arrangement for monitoring the battery status and a battery sensor (30) are presented. The battery sensor (30) is designed to carry out battery status detection (34). A control unit is designed to carry out energy management. A battery manager (36) is also implemented separately from the energy management.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung eines Zustands einer Batterie sowie einen Batteriesensor, insbesondere einen intelligenten Batteriesensor. Mit der Anordnung und dem Batteriesensor ist es möglich, ein Verfahren zum Überwachen einer Batterie durchzuführen.The invention relates to an arrangement for monitoring a state of a battery and a battery sensor, in particular an intelligent battery sensor. With the arrangement and the battery sensor, it is possible to perform a method of monitoring a battery.

Stand der TechnikState of the art

In Kraftfahrzeugen, die mit Verbrennungsmotoren angetrieben werden, werden Batterien zur Versorgung der elektrischen Verbraucher und zur Bereitstellung der elektrischen Energie für den Anlasser des Verbrennungsmotors eingesetzt. Es ist bekannt, zur Überwachung des Betriebs und der Funktionsfähigkeit Batteriesensoren einzusetzen, die Betriebsgrößen der zugeordneten Batterie im Betrieb erfassen und weitergeben. Diese ermöglichen eine Batteriezustandsüberwachung.In motor vehicles, which are driven by internal combustion engines, batteries are used to supply the electrical consumers and to provide the electrical energy for the starter of the internal combustion engine. It is known to use for monitoring the operation and operability battery sensors that detect operating variables of the associated battery during operation and pass on. These allow battery condition monitoring.

Um den Kraftstoffverbrauch und damit den CO2-Ausstoß und die Fahrdynamik von Kraftfahrzeugen zu verbessern, stehen verschiedene Strategien zur Verfügung. Dies sind bspw. Start-Stopp-Strategien, intelligente Generatorregelungen und Rekuperation. Diesen unterschiedlichen Strategien bzw. Konzepten ist gemein, dass sie ein Energiemanagement zum sicheren Betrieb benötigen. So muss z. B. immer sichergestellt sein, dass das Fahrzeug noch startfähig ist, d. h. dass die verwendete Batterie noch ausreichend elektrische Energie liefern kann.In order to improve the fuel consumption and thus the CO 2 emission and the driving dynamics of motor vehicles, various strategies are available. These are, for example, start-stop strategies, intelligent generator controls and recuperation. These different strategies and concepts have in common that they require energy management for safe operation. So z. B. always be sure that the vehicle is still bootable, ie that the battery used can still provide sufficient electrical energy.

Dieses Energiemanagement benötigt möglichst genaue Informationen über den aktuellen Zustand der verwendeten Batterie. Derzeit werden diese Informationen mit Hilfe einer sogenannten Batteriezustandserkennung ermittelt, die bspw. in einem Batteriesensor berechnet werden kann. Dieser Batteriesensor gibt die Informationen dann an ein Mastersteuergerät weiter, bspw. ein Motorsteuergerät oder einen Bodycomputer, in dem das weitere Energiemanagement durchgeführt wird. This energy management requires the most accurate information possible about the current state of the battery used. Currently, this information is determined by means of a so-called battery condition detection, which can be calculated, for example, in a battery sensor. This battery sensor then forwards the information to a master control unit, for example an engine control unit or a body computer, in which the further energy management is carried out.

Die Druckschrift EP 1 271 170 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Batteriezustandserkennung. Bei dem Verfahren werden Aussagen über den Batteriezustand mittels eines ersten Batteriezustandserkennungssystems gewonnen. Bei fehlerhaftem Betrieb oder bei einem Ausfall des ersten Batteriezustandserkennungssystems werden Aussagen über den Batteriezustand mittels eines zweiten Batteriezustandserkennungssystems gewonnen.The publication EP 1 271 170 A2 describes a method and apparatus for battery condition detection. In the method, statements about the battery state are obtained by means of a first battery state detection system. In the event of faulty operation or in the event of a failure of the first battery state detection system, statements about the battery state are obtained by means of a second battery state recognition system.

Die Batteriezustandserkennung in einem Batteriesensor benötigt gewisse grundsätzliche Informationen über die verwendete Batterie, um den Batteriezustand mit einer ausreichenden Genauigkeit bestimmen zu können. Batterien unterschiedlicher Kapazität, Technologie oder Hersteller können sich grundlegend unterschiedlich verhalten. Diesem Problem wird zur Zeit durch die Kodierung charakteristischer Batterieparameter im Batteriesensor begegnet, die der Zustandserkennung als Grundlage dienen.The battery condition detection in a battery sensor requires some basic information about the battery used to determine the battery condition with sufficient accuracy. Batteries of different capacities, technology or manufacturers can behave fundamentally differently. This problem is currently addressed by the coding of characteristic battery parameters in the battery sensor, which serve as a basis for state detection.

Im Bereich der Blei-Säure-Starterbatterien sind dies bspw. der Batterietyp (flooded, AGM, improved flooded und weitere dem Fachmann bekannte Ausführungen), die Kapazität z. B. in Ah (Entladung mit I20) und der genaue Verlauf der Ruhespannungskennlinie (Ruhespannung gegen SOC = State of Charge, bspw. durch Angabe der maximalen Ruhespannung und der Steigung oder der minimalen Ruhespannung). Mit diesen charakteristischen Kenndaten kann die Batteriezustandserkennung das Batterieverhalten mit hinreichender Genauigkeit für ein Energiemanagement bestimmen.In the field of lead-acid starter batteries, these are, for example, the battery type (flooded, AGM, improved flooded and other known to those skilled executions), the capacity z. B. in Ah (discharge with I20) and the exact course of the quiescent voltage characteristic (rest voltage against SOC = State of charge, for example. By specifying the maximum rest voltage and the slope or the minimum rest voltage). With these characteristic characteristics, the battery condition detection can determine the battery behavior with sufficient accuracy for power management.

Der Batteriezustand wird üblicherweise durch bestimmte Kennzahlen wie SOC oder SOF (State of Function) an das Energiemanagement weitergegeben. Außerdem können Signale zur Batteriealterung, SOH (State of Health), bestimmt werden. Das Energiemanagement wertet diese Daten zusammen mit weiteren Fahrzeugdaten, bspw. Motortemperatur, Kupplungspedal verwendet, aus und kann so automatisch das Fahrzeug, bspw. beim Halt vor einer roten Ampel, ausschalten.The battery status is usually forwarded to the energy management system by certain key figures such as SOC or SOF (State of Function). In addition, battery aging signals, SOH (State of Health), can be determined. The energy management system evaluates this data together with other vehicle data, for example engine temperature, clutch pedal used, and can thus automatically switch off the vehicle, for example when stopping in front of a red traffic light.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist zum einen, dass die Batterieparameter erst aufwendig, bspw. durch Messungen am Prüfstand, ermittelt werden müssen. Andererseits ergibt sich die Notwendigkeit bei einem Batteriewechsel die korrekten Parameter der neuen Batterie erneut zu kodieren. Dies ist aufwendig und fehleranfällig oder sogar unmöglich, wenn der Endnutzer selbst die Batterie wechselt und keine technischen Möglichkeiten zur Kodierung der neuen Parameter hat. Als Folge kann die Verfügbarkeit von CO2-sparenden Funktionen wie Stopp-Start stark eingeschränkt oder sogar nicht verfügbar sein. Dies kann den Kunden verärgern oder bestimmte behördliche Auflagen zum Kraftstoffverbrauch verletzen (z. B. CARB in den USA, Incentive in China). In einem besonders kritischen Szenario wird die Batterie in die Tiefentladung getrieben und das Fahrzeug verliert die Startfähigkeit.A disadvantage of this method is, on the one hand, that the battery parameters have to be determined only with great difficulty, for example by measurements on the test stand. On the other hand, there is a need to recode the correct parameters of the new battery when changing the battery. This is cumbersome and prone to error or even impossible if the end user himself changes the battery and has no technical facilities for coding the new parameters. As a result, the availability of CO 2 -saving features such as stop-start can be severely limited or even unavailable. This can annoy the customer or violate certain regulatory requirements for fuel consumption (eg CARB in the USA, incentive in China). In a particularly critical scenario, the battery is driven into deep discharge and the vehicle loses the starting ability.

Für den OEM besonders nachteilig ist das nachträgliche Einführen weiterer oder neuer Batterien, was je nach Konzept nur durch eine neue Software realisiert werden kann. Insbesondere bei weltweiten Plattformen wird aber nur eine identische Software angestrebt, um Kosten zu sparen und das Koordinieren verschiedener Teile/Software-Versionen über verschiedene Fahrzeugmodelle zu vermeiden.For the OEM is particularly disadvantageous the subsequent introduction of new or new batteries, which can be realized depending on the concept only by a new software. Especially for worldwide platforms, however, only identical software is sought in order to save costs and to avoid the coordination of different parts / software versions over different vehicle models.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden eine Anordnung zur Batteriezustandsüberwachung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Batteriesensor nach Anspruch 8 vorgestellt. Ausführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Against this background, an arrangement for battery condition monitoring with the features of claim 1 and a battery sensor according to claim 8 are presented. Embodiments result from the dependent claims and the description.

Das vorgestellte Verfahren ermöglicht die Realisierung typischer Energiemanagement-Funktionen, wie etwa Stopp-Start und Rekuperation, ohne dass Batterieparameter erforderlich sind. Die aufwendige Bestimmung dieser Parameter entfällt hierdurch. Die gesamte Handhabung von verschiedenen Batterien und Sensoren in der Produktion und im Service wird stark vereinfacht und sämtliche potentiell kritische Batteriewechselszenarien im Feld beim Endnutzer werden vollkommen unproblematisch. Gleichzeitig ist die Verfügbarkeit von bspw. Start-Stopp in typischen Normzyklen, bspw. NEFZ (neuer europäischer Fahrzyklus), vergleichbar zu den aktuellen Systemen mit Batteriekodierung.The presented method enables the realization of typical energy management functions, such as stop-start and recuperation, without the need for battery parameters. The elaborate determination of these parameters is thereby eliminated. The overall handling of different batteries and sensors in production and service is greatly simplified, and any potentially critical battery change scenarios in the field at the end user become completely unproblematic. At the same time, the availability of, for example, start-stop in typical standard cycles, for example NEDC (new European driving cycle), is comparable to the current systems with battery coding.

Zusätzlich wird das Gesamtsystem robuster gegen verschiedene extreme Batteriewechselszenarien, die normalerweise als fehlerhafte Verwendung definiert werden, bspw. Einbau einer kleineren oder gealterten Batterie.In addition, the overall system becomes more robust against various extreme battery replacement scenarios, which are usually defined as improper use, for example, installation of a smaller or aged battery.

Weiterhin ist kein Zusatzaufwand notwendig für den Fall, dass neue oder zusätzliche Batterien nachträglich eingeführt werden sollen. Ein Sensor kann für nahezu alle Fahrzeuge weltweit verwendet werden. Zudem wird die Einsparung an CO2 durch Energiemanagementfunktionen wie Stopp-Start weniger aufwendig, kostengünstiger und robuster.Furthermore, no additional effort is necessary in the event that new or additional batteries are to be introduced later. A sensor can be used for almost all vehicles worldwide. In addition, the savings in CO 2 through energy management functions such as stop-start is less costly, cheaper and more robust.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine Topologie einer Batteriezustandsüberwachung nach dem Stand der Technik. 1 shows a topology of a battery state monitoring according to the prior art.

2 zeigt eine Topologie einer Batteriezustandsüberwachung gemäß dem vorgestellten Verfahren. 2 shows a topology of a battery condition monitoring according to the presented method.

3 zeigt den Stromverlauf während eines typischen Motorstarts. 3 shows the current during a typical engine start.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.

In 1 ist eine Topologie einer Batteriezustandsüberwachung gemäß dem Stand der Technik wiedergegeben. Die Darstellung zeigt einen Batteriesensor 10 und ein Mastersteuergerät 12. Mit dem Batteriesensor 10 erfolgt eine Batteriezustandserkennung 14. In dem Mastersteuergerät 12 erfolgt das Energiemanagement 16 mit Start-Stopp-Manager und Batteriemanagement. Von dem Batteriesensor 10 12 werden die Signale SOC 18, SOF 20 und SOH 22 an das Mastersteuergerät 12 übermittelt.In 1 FIG. 12 is a topology of battery state monitoring according to the prior art. The illustration shows a battery sensor 10 and a master controller 12 , With the battery sensor 10 a battery condition detection takes place 14 , In the master control unit 12 the energy management takes place 16 with start-stop manager and battery management. From the battery sensor 10 12, the signals SOC 18 , SOF 20 and SOH 22 to the master control unit 12 transmitted.

In 2 ist eine Topologie zur Batteriezustandsüberwachung gemäß dem vorgestellten Verfahren dargestellt. Die Figur zeigt einen Batteriesensor 30 und ein Steuergerät 32, in diesem Fall ein Mastersteuergerät. Weiterhin wird eine Batteriezustandserkennung 34, ein Batteriemanager 36 und ein Energiemanagement 38 mit Start-Stopp-Manager wiedergegeben. Die Batteriezustandserkennung 34 übermittelt die Signale SOC 40, SOF 42 und SOH 44 an den Batteriemanager 36. Von dem Batteriemanager 36 werden die Signale Stopp ermöglichen (Stop enable) 46, erneuter Start (restart) 48 und iGC, Signal für eine intelligente Generatorregelung, 50 an das Energiemanagement 38 übermittelt. Zwischen dem Batteriemanager 36 und dem Energiemanagement 38 ist folglich eine Schnittstelle 60 bereitgestellt. Eine weitere Schnittstelle 62 ist zwischen der Batteriezustandserkennung 34 und dem Batteriemanager 36 gegeben.In 2 a topology for battery condition monitoring is shown according to the method presented. The figure shows a battery sensor 30 and a controller 32 , in this case a master control unit. Furthermore, a battery condition detection 34 , a battery manager 36 and an energy management 38 played with start-stop manager. The battery condition detection 34 transmits the signals SOC 40 , SOF 42 and SOH 44 to the battery manager 36 , From the battery manager 36 will the signals enable stop (stop enable) 46 , restart (restart) 48 and iGC, intelligent generator control signal, 50 to the energy management 38 transmitted. Between the battery manager 36 and the energy management 38 is therefore an interface 60 provided. Another interface 62 is between the battery condition detection 34 and the battery manager 36 given.

Das hierin vorgestellte Verfahren zeichnet sich somit durch die Abtrennung des Batteriemanagers 36 von dem Energiemanagement 38 bzw. dem Start-Stopp-Manager aus. Bislang liegen beide Funktionen in einem Steuergerät zusammen vor und werden ganzheitlich betrachtet. Bei dem hier vorgestellten Verfahren ist jedoch der Batteriemanager 36 Teil der Batteriezustandserkennung 34, und es gibt eine neue Schnittstelle zum Energiemanagement bzw. Start-Stopp-Manager 38. Der Batteriemanager 36 wertet bereits die Ergebnisse der Batteriezustandserkennung 34 aus und übergibt nur noch die Signale zum Erlauben eines automatischen Stopps (Stop enable, Batterie OK für Stopp) und zum Auslösen eines automatischen Widerstarts (Restart, Batterie zu stark entladen). In einer Ausführungsform, die hier dargestellt ist, wird noch ein weiteres Signal für intelligente Generatorregelung übergeben (iGC, intelligent Generator Control).The method presented here is thus characterized by the separation of the battery manager 36 from the energy management 38 or the start-stop manager. So far, both functions are present together in one control unit and are viewed holistically. However, in the method presented here is the battery manager 36 Part of the battery condition detection 34 , and there is a new interface to the energy management or start-stop manager 38 , The battery manager 36 already evaluates the results of the battery condition detection 34 off and only passes the signals to allow an automatic stop (stop enable, battery OK for stop) and to trigger an automatic restart (restart, battery over-discharging). In one embodiment, shown here, another signal for intelligent generator control is passed (iGC, intelligent generator control).

Der Batteriemanager 36 wertet somit erhaltene Signale aus und gibt über die vorhandene Schnittstelle 60 entsprechende Anweisungen weiter. The battery manager 36 evaluates thus received signals and gives over the existing interface 60 corresponding instructions.

Der Batteriemanger 36 kann hierbei im Batteriesensor 30 lokalisiert sein, so dass die neuen Signale (Stop enable, Restart, iGC) vom Batteriesensor 30 an das Steuergerät 32 übergeben werden. Der Batteriemanger 36 kann aber auch nach wie vor im Steuergerät 32 vorliegen, so dass die Eingangsgrößen für den Batteriemanager 36, ähnlich wie heute vom Sensor zum Mastersteuergerät, übergeben werden. Die Schnittstelle 60 Batteriemanager zum Energiemanagement liegt bei dieser Ausführung im Steuergerät 32.The battery manger 36 can do this in the battery sensor 30 be located so that the new signals (stop enable, restart, iGC) from the battery sensor 30 to the control unit 32 be handed over. The battery manger 36 but can still be found in the control unit 32 present, so that the input variables for the battery manager 36 , like today from the sensor to the master control unit, are handed over. the interface 60 Battery manager for energy management is in this version in the control unit 32 ,

Um unabhängig von Batterieparametern zu werden, werden in Ausgestaltung nicht die heute üblichen Kennzahlen wie SOC, SOF, nämlich Spannungsprädiktion an virtuellen Arbeitspunkten, bspw. bei tiefen Temperaturen oder nach Entladeszenarien, oder SOH, nämlich maximale Kapazität der Batterie, verwendet. Diese hängen stark von den Parametern der Batterien ab und sorgen letztlich dafür, dass Energiemanagement-Strategien nach heutigem Stand der Technik ohne Batteriekodierung nicht realisiert werden können.In order to become independent of battery parameters, not customary today key figures such as SOC, SOF, namely voltage prediction at virtual operating points, eg. At low temperatures or after discharge scenarios, or SOH, namely maximum capacity of the battery used in design. These depend strongly on the parameters of the batteries and ultimately ensure that energy management strategies according to the current state of the art can not be realized without battery coding.

Ziel ist es, die Startfähigkeit des Fahrzeugs sicherzustellen und Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen zu reduzieren. Hierfür sind nach dem vorliegenden Verfahren nicht die heute üblichen Signale, wie ein genauer SOC, notwendig. Generell gilt, dass die Batterie nicht zu tief entladen werden sollte, um sowohl die Startfähigkeit sicherzustellen als auch eine beschleunigte Batteriealterung zu verhindern. Soll neben Stopp-Start außerdem rekuperiert werden darf die Batterie auch nicht vollgeladen sein, damit die Batterie noch Energie aufnehmen kann.The aim is to ensure the vehicle's ability to start and to reduce fuel consumption and CO 2 emissions. For this purpose, according to the present method, not the usual signals today, such as a precise SOC, necessary. In general, the battery should not be over-discharged to ensure both starting capability and accelerated battery aging. If you want to recuperate in addition to stop-start the battery may not be fully charged, so that the battery can still absorb energy.

Diese Ziele können auch mit alternativen Signalen realisiert werden, die unabhängig von Batterieparametern sind. Der Batteriemanager wird seine Entscheidungen (stop_enable, automatic restart) insbesondere auf der Basis des aktuellen Innenwiderstandes der Batterie treffen. Der Innenwiderstand bestimmt die Startfähigkeit der Batterie im aktuellen Zustand und ist vollständig unabhängig von Batterieparametern.These goals can also be realized with alternative signals that are independent of battery parameters. The battery manager will make its decisions (stop_enable, automatic restart), based in particular on the current internal resistance of the battery. The internal resistance determines the startability of the battery in the current state and is completely independent of battery parameters.

In einer Ausführungsform wird dieser Innenwiderstand verwendet, um eine Spannungsprädiktion ähnlich dem bekannten Stand der Technik zu realisieren. Hierfür wird auf die Prädiktion zukünftiger fiktiver Situationen verzichtet und der Spannungseinbruch in diesem Moment abgeschätzt. Wichtige Eingangsgröße dieser Spannungsprädiktion ist neben dem Innenwiderstand der Spitzen-Strom bzw. Peak-Strom (Ipeak) des Motorstarts. Dieser Strom kann nach dem Fachmann bekannten Methoden ermittelt und gemessen werden und als Eingangsgröße für die Prädiktion des nächsten Motorstarts dienen.In one embodiment, this internal resistance is used to realize voltage prediction similar to the known prior art. For this purpose, the prediction of future fictitious situations is dispensed with and the voltage drop estimated at this moment. The important input variable for this voltage prediction is, in addition to the internal resistance, the peak current or peak current (Ipeak) of the motor start. This current can be determined and measured by methods known to those skilled in the art and used as an input for the prediction of the next engine start.

3 zeigt in einem Graphen den Stromverlauf während eines typischen Motorstarts. An einer Abszisse 70 ist dabei die Zeit in Sekunden und an einer Ordinate 72 der Batteriestrom in Ampere aufgetragen. Ein Pfeil 74 verdeutlicht den Spitzenstrom für die Spannungsprädiktion. 3 shows in a graph the current flow during a typical engine start. At an abscissa 70 is the time in seconds and on an ordinate 72 the battery current is plotted in amps. An arrow 74 illustrates the peak current for voltage prediction.

Mit Hilfe des beim aktuellen Motorstart gemessenen Spitzenstroms und des von der Batteriezustandserkennung ermittelten Batterieinnenwiderstands kann der beim nachfolgenden Motorstart zu erwartende maximale Spannungseinbruch vorausberechnet werden.With the aid of the peak current measured at the time of the current engine start and the battery internal resistance determined by the battery state detection, the maximum voltage drop to be expected during the subsequent engine start can be calculated in advance.

Zur Absicherung der Startfähigkeit kann neben diesem Peak-Strom Ipeak auch der analog gemessene Spannungseinbruch während eines Motorstarts Upeak als zusätzliches Kriterium für den Batteriemanager verwendet werden. Fällt der reale Spannungseinbruch während eines Motorstarts unter eine bestimmte Schwelle, wird ein automatische Stop erst bei einem niedrigeren Innenwiderstand der Batterie erlaubt, bspw. bedingt durch ein Laden der Batterie oder eine Erhöhung der Temperatur. To protect the starting capability, in addition to this peak current Ipeak, the analog voltage drop measured during an engine start Upeak can also be used as an additional criterion for the battery manager. If the real voltage drop falls below a certain threshold during an engine start, an automatic stop is allowed only at a lower internal resistance of the battery, for example due to a charging of the battery or an increase in the temperature.

Als weitere wichtige Entscheidungsgröße kann ein Ladezustand der Batterie auf Basis einer Vollladungserkennung hinreichend genau abgeschätzt werden. So kann sichergestellt werden, dass die Batterie nie vollständig geladen ist, sondern in einem Bereich unterhalb des Batterieparameter abhängigen SOC 100 % bleibt. Ziel dieser Regelung ist, die Batterie in dem Bereich 50 % < SOC < 95 %, d. h. parameterabhängiger SOC zum besseren Vergleich, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform im Bereich 70 % < SOC < 90 %, zu halten.As a further important decision variable, a state of charge of the battery based on a full charge detection can be estimated with sufficient accuracy. This ensures that the battery is never fully charged, but remains within 100% of the battery dependent SOC. The aim of this regulation is to keep the battery in the range 50% <SOC <95%, ie. H. Parameter-dependent SOC for better comparison, in a particularly preferred embodiment in the range 70% <SOC <90%, keep.

Zusätzlich kann eine worst case Batterie, nämlich kleine Kapazität, signifikante Alterung durch Aktivmasse-Verlust, als Grundlage für die Auslegung herangezogen werden. Mit diesen Annahmen kann auch das heute dem Fachmann bekannte Verfahren der SOC-Rekallibrierung durch Ruhespannungsmessung auf Basis der charakteristischen SOC-Ruhespannungskennlinie realisiert werden. In addition, a worst case battery, namely small capacity, significant aging loss due to active mass loss, can be used as the basis for the design. With these assumptions, it is also possible to realize the method of SOC recalibration by quiescent voltage measurement known to those skilled in the art on the basis of the characteristic SOC quiescent voltage characteristic.

Hierbei ist nicht das Ziel, eine absolut bestmögliche Genauigkeit des SOC wie in heutigen Strategien zu erhalten, sondern generell tiefe Ladezustände der Batterie zu verhindern, um das System robuster auszulegen und die Batterielebensdauer zu erhöhen.The aim is not to obtain the absolute best possible accuracy of the SOC as in today's strategies, but generally to prevent low battery levels in order to make the system more robust and to increase the battery life.

Weiterhin kann das hier beschriebene Verfahren durch verschiedene bereits heute dem Fachmann bekannte Maßnahmen, wie die Überwachung des Stromintegrals im Betrieb, es kann bspw. nach erfolgreichem Kaltstart und positivem Stromintegral immer ein Stop zugelassen werden, ergänzt werden.Furthermore, the method described here can be supplemented by various measures already known to the person skilled in the art, such as the monitoring of the current integral during operation, for example, after a successful cold start and positive current integral.

Einige Schwellen zum Setzen von Stop enable und Restart, aufgeteilt in einen allgemeinen Bereich und eine besonders bevorzugte Ausführungsform sind in der nachstehenden Tabelle 1 zusammengefasst. Signal Stop ermöglichen erneuter Start allgemein bevorzugt allgemein bevorzugt Spannungsprädikation (SOF_V) [V] 5,0–9,0 6,5–8,0 5,0–9,0 6,5–8,0 Upeak [V] 5,0–9,0 6,5–8,0 5,0–9,0 6,5–8,0 SOC [%] 50–75 60–70 50–75 60–70 Tabelle 1: Übersicht über die im Batteriemanager zu verwendenden Schwellen zur Aktivierung von Stopp-Start. Some thresholds for setting stop enable and restart divided into a general area and a particularly preferred embodiment are summarized in Table 1 below. signal Enable stop restart generally prefers generally prefers Voltage predication (SOF_V) [V] 5.0-9.0 6.5-8.0 5.0-9.0 6.5-8.0 Upeak [V] 5.0-9.0 6.5-8.0 5.0-9.0 6.5-8.0 SOC [%] 50-75 60-70 50-75 60-70 Table 1: Overview of the thresholds to be used in the battery manager for activating stop-start.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1271170 A2 [0005] EP 1271170 A2 [0005]

Claims (9)

Anordnung zur Zustandsüberwachung einer Batterie mit einem Batteriesensor (30) und einem Steuergerät (32), wobei der Batteriesensor (30) dazu ausgelegt ist, eine Batteriezustandserkennung (34) durchzuführen und das Steuergerät (32) dazu ausgelegt ist, ein Energiemanagement (38) auszuführen, wobei zusätzlich ein Batteriemanager (36) getrennt von dem Energiemanagement implementiert ist, der über eine erste Schnittstelle (60) mit dem Energiemanagement (38) verbunden ist und diesem Anweisungen gibt und über eine weitere Schnittstelle (62) mit der Batteriezustandserkennung (34) verbunden ist.Arrangement for condition monitoring of a battery with a battery sensor ( 30 ) and a control unit ( 32 ), the battery sensor ( 30 ) is adapted to a battery condition detection ( 34 ) and the control unit ( 32 ) is designed to provide energy management ( 38 ), wherein additionally a battery manager ( 36 ) is implemented separately from the energy management, which via a first interface ( 60 ) with the energy management ( 38 ) and gives instructions and via another interface ( 62 ) with the battery condition detection ( 34 ) connected is. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Batteriemanager (36) in dem Batteriesensor (30) implementiert ist.Arrangement according to Claim 1, in which the battery manager ( 36 ) in the battery sensor ( 30 ) is implemented. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Batteriemanager (36) in dem Steuergerät (32) implementiert ist.Arrangement according to Claim 1, in which the battery manager ( 36 ) in the control unit ( 32 ) is implemented. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der über die erste Schnittstelle (60) Signale Stopp ermöglichen, erneuter Start und/oder iGC zu übertragen sind.Arrangement according to one of Claims 1 to 3, in which, via the first interface ( 60 ) Enable signals stop, reboot and / or iGC to transfer. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der über die zweite Schnittstelle (62) Signale SOC, SOF und/oder SOH zu übertragen sind.Arrangement according to one of Claims 1 to 4, in which, via the second interface ( 62 ) Signals SOC, SOF and / or SOH are to be transmitted. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Batteriemanager (36) auf Grundlage von mindestens einem Batterieparameter Anweisungen ermittelt.Arrangement according to one of Claims 1 to 5, in which the battery manager ( 36 ) is determined based on at least one battery parameter instructions. Anordnung nach Anspruch 6, bei der als ein Batterieparameter ein Innenwiderstand der Batterie dient. Arrangement according to claim 6, in which serves as a battery parameter, an internal resistance of the battery. Batteriesensor, insbesondere für eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in dem eine Batteriezustandserkennung (34) und ein Batteriemanager (36) implementiert sind, die über eine zweite Schnittstelle (62) verbunden sind.Battery sensor, in particular for an arrangement according to one of claims 1 to 7, in which a battery condition detection ( 34 ) and a battery manager ( 36 ) are implemented via a second interface ( 62 ) are connected. Batteriesensor nach Anspruch 8, bei dem über die zweite Schnittstelle (62) Signale SOC, SOF und/oder SOH zu übertragen sind.Battery sensor according to Claim 8, in which, via the second interface ( 62 ) Signals SOC, SOF and / or SOH are to be transmitted.
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