DE102013220243A1

DE102013220243A1 - Verfahren zum Minimieren einer Zellalterung einer Batterie bzw. Batterie mit einer Vorrichtung zur Minimierung einer Zellalterung der Batterie

Info

Publication number: DE102013220243A1
Application number: DE201310220243
Authority: DE
Inventors: Andre Boehm; Andreas Lemke; Alfons Doerr; Christian Korn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2015-04-09
Also published as: GB2533519B; GB2533519A; CN105593056A; CN105593056B; GB201604958D0; US10406938B2; WO2015052009A1; US20160243957A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Minimieren einer Zellalterung einer Batterie (1) bzw. eine Batterie (1) mit einer Vorrichtung zur Minimierung einer Zellalterung der Batterie (1). Dabei erfolgt ein Erfassen von Batterieparametern, die den aktuellen Zustand der Batterie (1) beschreiben, ein Prüfen anhand eines vorgegebenen Alterungsmodells und der Batterieparameter, ob der Zustand der Batterie (1) ein Alterungszustand ist, in dem die Zellalterung der Batterie (1) bei einer zyklischen Ladung- bzw. Entladung geringer ist, als in einem Ruhezustand, in dem keine Ladung- bzw. Entladung der Batterie (1) erfolgt, und ein zyklisches teilweises Entladen und teilweises Laden der Batterie (1), falls die Batterie (1) sich in einem solchen Alterungszustand befindet. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Batterie (1) zeichnen sich durch eine verringerte Zellalterung aus. Das bedeutet, dass eine solche Batterie (1), bzw. eine Batterie (1) auf die das Verfahren angewendet, eine erhöhte Lebensdauer aufweist. Daraus resultieren insbesondere Kostenvorteile, ökologische Vorteile und eine verbesserte Anwenderfreundlichkeit.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Minimieren einer Zellalterung einer Batterie bzw. eine Batterie mit einer Vorrichtung zur Minimierung einer Zellalterung der Batterie
Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb (EVs, HEVs, PHEVs, etc.) besitzen als Speicher für energetische elektrische Ladung häufig sogenannte elektrochemische Zellen, wie z.B. Lithium-Ionen-Zellen oder Eisen-Metallhydrid-Zellen. Im Zustandsbereich ihrer Nutzung als Energiespeicher befinden sich diese Zellen nicht in einem stabilen Gleichgewichtszustand. D.h. die Zellen entladen sich einerseits mit einem, typischer Weise im μA- oder mA-Bereich liegenden, Strom. Andererseits gibt es auch irreversible Zersetzungsreaktionen der Zellen. Die Strukturen reagieren also hin zu einer veränderten chemischen Zusammensetzung, welche den Nutzungsbereich der Zelle einschränkt. Diese Reaktionen werden daher auch als Zellalterung bezeichnet. Zellalterung hängt von vielen Faktoren, sogenannten Alterungs- bzw. Beschleunigungsfaktoren, ab. Dazu gehört als wichtigster Faktor die Temperatur, aber auch der Ladezustand (SOC – State of Charge) der Zelle. Diese beiden Faktoren bestimmen maßgeblich die kalendarische Alterung, d.h. diejenige Alterung, die unabhängig von der Nutzung der Batterie, bzw. der Zelle ist. Nutzungsabhängige Alterungsfaktoren (sogenannte zyklische Alterung) sind z.B. die fließenden Lade- und Entladeströme, der Lade-/Entladehub, ebenso die Temperatur und weitere Faktoren. Die Zellalterung kann zum Beispiel in Bezug auf die nutzbare Kapazität C ausgedrückt werden, d.h. zum Zeitpunkt t0 ist die Kapazität C(t0) = C0. Zu späteren Zeitpunkten ist alterungsbedingt C(t > t0) < C0.
Die Alterung kann modellmäßig (abstrakt) als alterungsfaktor- und zustandsabhängige Funktion beschrieben werden: C(t) = f(AF1, AF2, ..., Z1, Z2, ..., C0, t)
Dabei sind AF1, AF2, etc... die oben genannten Alterungsfaktoren. Z1, Z2, etc. beschreiben Zustände, wie z.B. Lagerung, Laden, Entladen, etc. und t ist die Zeit.
Eine analoge Beschreibung lässt sich auch für die Alterung des Innenwiderstandes der Zelle oder andere relevante Eigenschaften, auf welche die Zelle designed wurde, angeben.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Minimieren einer Zellalterung einer Batterie umfasst ein Erfassen von Batterieparametern, die den aktuellen Zustand der Batterie beschreiben, ein Prüfen anhand eines vorgegebenen Alterungsmodells und der Batterieparameter, ob der Zustand der Batterie ein Alterungszustand ist, in dem die Zellalterung der Batterie bei einer zyklischen Ladung- bzw. Entladung geringer ist, als in einem Ruhezustand, in dem keine Ladung- bzw. Entladung der Batterie erfolgt, und ein zyklisches teilweises Entladen und teilweises Laden der Batterie, falls die Batterie sich in einem solchen Alterungszustand befindet.
Die erfindungsgemäße Batterie mit einer Vorrichtung zur Minimierung einer Zellalterung der Batterie umfasst eine Messeinheit, die eingerichtet ist, Batterieparameter, die den aktuellen Zustand der Batterie beschreiben, zu erfassen, eine Prüfeinheit, die eingerichtet ist anhand eines vorgegebenen Alterungsmodells und der Batterieparameter zu prüfen, ob der Zustand der Batterie ein Alterungszustand ist, in dem die Zellalterung der Batterie bei einer zyklischen Ladung- bzw. Entladung geringer ist, als in einem Ruhezustand, in dem keine Ladung- bzw. Entladung der Batterie erfolgt, und eine Belastungseinheit, die eingerichtet ist, die Batterie durch ein zyklisches teilweises Entladen und teilweises Laden zu belasten, falls die Batterie sich in einem solchen Alterungszustand befindet.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Batterie zeichnen sich durch eine verringerte Zellalterung aus. Das bedeutet, dass eine solche Batterie, bzw. eine Batterie auf die das Verfahren angewendet wird, eine erhöhte Lebensdauer aufweist. Daraus resultieren insbesondere Kostenvorteile, ökologische Vorteile und eine verbesserte Anwenderfreundlichkeit.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Insbesondere erfolgt das zyklische teilweise Entladen und teilweises Laden der Batterie über einen Schwingkreis. Durch einen Schwingkreis kann zugleich eine zeitliche Taktung des teilweisen Entladens und teilweisen Ladens der Batterie ermöglicht werden, wodurch keine zusätzlichen Taktgeber benötigt werden. Insbesondere ein Schwingkreis, der eine Spule und eine Kapazität als schwingende Elemente nutzt, ist im Gegensatz zu manch anderen für diese Anwendung geeigneten Energiespeichern selbst nicht einer Zellalterung unterlegen.
Es ist vorteilhaft, wenn die Batterieparameter einen Batteriestrom, eine Batteriespannung, eine Batterietemperatur, einen Ladezustand und/oder ein Zellalter umfassen. Diese Parameter können über eine einfache Sensorik erfasst werden, und ermöglichen dadurch wiederum eine kostengünstige und zuverlässige Implementierung.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das zyklische teilweise Entladen und teilweise Laden der Batterie nur dann erfolgt, wenn die Batterie an ein Ladegerät angeschlossen ist. In diesem Falle kann ein Energieverlust der Batterie, der durch das teilweise Ladens- und teilweise Laden der Batterie verursacht wird ausgeglichen werden. Die Batterie bleibt somit zu jedem Zeitpunkt einsatzbereit.
Ebenso vorteilhaft ist es, wenn die beim Entladen von der Batterie abgegebene Energie für ein darauf folgendes Laden der Batterie zwischengespeichert wird. Damit kann die für das teilweise Laden der Batterie notwendige Energie minimiert werden. Die Batterie kann Energie über längere Zeit speichern, wenn kein Ladegerät angeschlossen ist, und der Energieverbrauch wird verringert, wenn ein Ladegerät angeschlossen ist.
Insbesondere erfolgt das zyklische teilweise Entladen und teilweise Laden der Batterie nur dann, wenn der Ladezustand der Batterie über einem Schwellenwert liegt. Ein vollständiges Entladen der Batterie oder ein Entladen der Batterie unter einen durch eventuelle weitere an die Batterie angeschlossene Komponenten benötigten Energiegehalt wird vermieden.
Es ist vorteilhaft, wenn die Belastungseinheit einer erfindungsgemäßen Batterie einen Schwingkreis umfasst. Durch einen Schwingkreis kann zugleich eine zeitliche Taktung des teilweisen Entladens und teilweisen Ladens der Batterie ermöglicht werden, wodurch keine zusätzlichen Taktgeber benötigt werden. Insbesondere ein Schwingkreis, der eine Spule und eine Kapazität als schwingende Elemente nutzt, ist im Gegensatz zu manch anderen für diese Anwendung geeigneten Energiespeichern selbst nicht einer Zellalterung unterlegen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Batterie mit einer Vorrichtung zur Minimierung einer Zellalterung der Batterie eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie ist. Insbesondere in diesem Umfeld werden hohe Leistungsansprüche an Batterien gestellt, wobei ein hoher Kostendruck besteht. Beide Anforderungen werden durch eine erfindungsgemäße Batterie bedient.
Insbesondere ist die Batterie eine Lithium-Ionen-Zelle oder eine Eisen-Metallhydrid-Zelle. Diese Zellen weisen für das Verfahren besonders günstige Eigenschaften bezüglich ihrer Zellalterung auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 ein Ablaufdiagram des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer beispielhaften Ausführungsform, und
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batterie in einer beispielhaften Ausführungsform.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Zellalterung, also die Gesamtalterung, einer Batterie ergibt sich aus kalendarischer Alterung und zyklischer Alterung. Die kalendarischer Alterung und die zyklischer Alterung sind bei den meisten Batterien superponierbar. Die Zellalterung kann modellmäßig (abstrakt) als alterungsfaktor- und zustandsabhängige Funktion f(AF1, AF2, ..., Z1, Z2, ..., C0, t) beschrieben werden. Dabei sind AF1, AF2, etc... die zuvor genannten Alterungsfaktoren. Z1, Z2, etc. beschreiben Zustände, wie z.B. Lagerung, Laden, Entladen, etc. und t ist die Zeit. Es gibt dabei auch elektrochemische Strukturen in Batterien, bei denen die zeitliche Ableitung einer Funktion, welche die Zellalterung der Batterie beschreibt, ein Minimum bei einem Betriebszustand besitzt. Somit ist die Geschwindigkeit der Zellalterung in diesem Betriebszustand minimal.
Es zeigt sich bei vielen Batterien, dass eine zyklische Alterung umso kleiner ist, je kleiner der Zyklus (= Lade- und Entladehub) ist. Ergibt sich gleichzeitig eine Hemmung kalendarischer Alterung durch Zyklisierung, also durch Laden- und Entladen der Batterie, so ist eine reine Lagerung, wie sie typischerweise geschieht, gegenüber einer Zyklisierung mit kleinen Zyklen ungünstiger. Durch Anregung von kleinen, auch Minizyklen genannten, Zyklen, kann also für ein entsprechendes elektrochemisches System die Alterungsgeschwindigkeit verringert, bzw. die Lebensdauer der Batterie erhöht werden.
1 zeigt ein Ablaufdiagram eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Minimieren einer Zellalterung einer Batterie 1 in einer beispielhaften Ausführungsform. Das Verfahren wird bevorzugt zyklisch durchgeführt.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt ein Erfassen von Batterieparametern, die den aktuellen Zustand der Batterie 1 beschreiben. Solche Batterieparameter sind z.B. eine Batteriestrom, eine Batteriespannung, eine Batterietemperatur, ein Ladezustand und/oder ein Zellalter der Batterie. Typischerweise werden die Batterieparameter erfasst, die einem Alterungsmodell zugrunde liegen, das die Zellalterung der Batterie 1 beschreibt. Die Batterieparameter können über eine geeignete Sensorik erfasst werden. Eine solche Sensorik ist in vielen Batterien bereits vorhanden und kann entsprechend genutzt werden.
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 erfolgt ein Prüfen anhand eines vorgegebenen Alterungsmodells und der Batterieparameter, ob der Zustand der Batterie ein Alterungszustand ist, in dem die Zellalterung der Batterie 1 bei einer zyklischen Ladung- bzw. Entladung geringer ist, als in einem Ruhezustand, in dem keine Ladung- bzw. Entladung der Batterie erfolgt. Ein solches Alterungsmodell kann entweder aus theoretischen Überlegungen heraus oder aber auch mittels einer Versuchsreihe ermittelt werden. So könnten zum Beispiel mehrere baugleiche Batterien im Rahmen unterschiedlicher Batterieparameter und Zustände betrieben werden, um nach einem definierten Zeitraum eine Alterung der Batterien zu messen (z.B. durch eine Kapazitäts- oder Innenwiderstandsermittlung) und daraus eine Alterungsfunktion anzunähern.
Das Alterungsmodell wird in der hier beschriebenen Ausführungsform durch eine Alterungsfunktion beschrieben, die eine maximale Kapazität der Batterie über einen Zeitverlauf in Abhängigkeit der erfassten Batterieparameter und zumindest eines Batteriezustandes beschreibt. Der Batteriezustand ist hier entweder ein erster Zustand, in dem die Batterie zyklisch geladen bzw. entladen wird, oder ein zweiter Zustand, in dem die Batterie nicht zyklisch geladen bzw. entladen wird. Es wird die Ableitung dieser Alterungsfunktion gebildet. Die Ableitung dieser Alterungsfunktion kann als eine Alterungsgeschwindigkeit, also das Abnehmen der Kapazität über die Zeit, interpretiert werden. Ein erster Ergebniswert wird basierend auf dem aktuellen Zeitpunkt, den erfassten Batterieparametern und unter Annahme des ersten Zustandes gebildet. Ein zweiter Ergebniswert wird basierend auf dem aktuellen Zeitpunkt, den erfassten Batterieparametern und unter Annahme des zweiten Zustandes gebildet. Der erste Ergebniswert wird mit dem zweiten Ergebniswert verglichen.
Ist der erste Ergebniswert kleiner oder gleich dem zweiten Ergebniswert, so befindet sich die Batterie in einem Alterungszustand, in dem die Zellalterung der Batterie 1 bei einer zyklischen Ladung- bzw. Entladung größer oder gleich ist, als in einem Ruhezustand, in dem keine Ladung- bzw. Entladung der Batterie erfolgt. In diesem Falle verzweigt das Verfahren zurück in den ersten Verfahrensschritt S1.
Ist der erste Ergebniswert größer als der zweite Ergebniswert, so befindet sich die Batterie in einem Alterungszustand, in dem die Zellalterung der Batterie 1 bei einer zyklischen Ladung- bzw. Entladung geringer ist, als in einem Ruhezustand, in dem keine Ladung- bzw. Entladung der Batterie erfolgt. Das Verfahren verzweigt in einen dritten Verfahrensschritt S3.
In dem dritten Verfahrensschritt S3 erfolgt ein zyklisches teilweises Entladen und teilweises Laden der Batterie 1. Die Batterie wird somit in den ersten Zustand gebracht, wodurch die Zellalterung der Batterie gegenüber dem Ruhezustand verringert wird. Ein solches zyklisches teilweises Entladen und teilweises Laden der Batterie 1 kann über einen Schwingkreis erfolgen. Dabei wird ein Schwingkreis unter der Abgabe von Energie durch die Batterie angeregt, und die Batterie 1 somit geringfügig entladen. In einem definierten Schwingungszustand des Schwingkreises wird die Energie der Batterie wieder zugeführt. Die Batterie wird somit wieder geladen. An Stelle des Schwingkreises ist ebenso die Nutzung anderer Energiespeicher möglich. So könnte z.B. in einem Batteriepack ein Ladungsaustausch zwischen zwei Batterien erfolgen.
In der hier beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens verzweigt das Verfahren nach einer vordefinierten Zeit zurück in den ersten Verfahrensschritt S1. Eine Anzahl der in dem dritten Verfahrensschritt ausgeführten Zyklen eines teilweisen Ladens bzw. teilweisen Entladens hängt im Wesentlichen von der Dauer dieser Zyklen ab. Erfolg das teilweise Laden bzw. teilweise Entladen über einen Schwingkreis, so kann die Dauer eines Zyklus typischerweise über Dimensionierung einer Kapazität bzw. einer Induktivität in dem Schwingkreis erfolgen.
Das Verfahren kann des Weiteren einen einleitenden Verfahrensschritt umfassen, in dem überwacht wird, ob die Batterie 1 an ein Ladegerät angeschlossen ist. Das Verfahren wird nur dann weitergeführt, wenn ein Ladegerät angeschlossen ist. Bei einem zyklischen teilweisen Entladen und teilweisen Laden der Batterie 1 treten in der Praxis Verluste auf. Somit kann der Ladungszustand der Batterie durch das zyklische teilweises Entladen und teilweise Laden der Batterie 1 absinken. Um das zu verhindern, ist es daher vorteilhaft, diese Verluste durch ein Laden der Batterie über das Ladegerät zu kompensieren. Dazu könnte beispielsweise dem Schwingkreis Energie über das Ladegerät zugeführt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren einen vierten Verfahrensschritt umfassen, in dem überwacht wird, ob der Ladezustand der Batterie über einem Schwellenwert liegt, wobei das zyklische teilweise Entladen und teilweise Laden der Batterie nur dann erfolgt, wenn diese Bedingung erfüllt ist. Ein solcher Schwellenwert könnte zum Beispiel bei 90% des maximalen Ladungszustandes liegen (90% SOC). Da bei einem zyklischen teilweisen Entladen und teilweisen Laden der Batterie 1 in der Praxis Verluste auftreten und der Ladungszustand der Batterie durch das zyklische teilweise Entladen und teilweise Laden der Batterie 1 absinken kann, wird somit verhindert, dass die Batterie in einen Zustand gerät, in dem eine eventuell benötigte Batterieladung nicht mehr verfügbar ist. Ferner wird auch eine Tiefentladung der Batterie 1 verhindert.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batterie 1 in einer beispielhaften Ausführungsform. Die Batterie 1 umfasst in dieser Ausführungsform eine einzelne Batteriezelle 6 mit einem positiven und einem negativen Kontakt. In anderen Ausführungsformen kann die Batterie 1 allerdings auch mehrere parallel oder in Reihe geschaltete Batteriezellen umfassen.
Eine Vorrichtung 5 zur Minimierung einer Zellalterung der Batterie 1, ist an die beiden Kontakte der Batteriezelle 6 angeschlossen. Dabei ist die Zellalterung der Batterie 1 insbesondere eine Zellalterung der Batteriezelle 6.
Die Vorrichtung 5 umfasst eine Messeinheit 2, die eingerichtet ist Batterieparameter, die den aktuellen Zustand der Batteriezelle 6 beschreiben, zu erfassen. Dazu umfasst die Messeinheit 2 einen Spannungssensor, einen Stromsensor und einen Temperaturfühler. Ferner kann die Messeinheit 2 einen Zeitgeber zum Erfassen einer Zeit umfassen. Durch eine in der Messeinheit 2 befindliche Logik kann aus der durch den Spannungssensor erfassten Spannung und dem durch den Stromsensor erfassten Strom ein Ladezustand der Batterie 1 ermittelt werden. Die Messeinheit 2 ist somit zu einer Ausführung des in der beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen ersten Verfahrensschrittes S1 geeignet. Die erfassten Batterieparameter, also die Spannung, der Strom, die Temperatur und die Zeit, werden an eine Prüfeinheit 3 übertragen.
Die Vorrichtung umfasst die Prüfeinheit 3, die eingerichtet ist, anhand eines vorgegebenen Alterungsmodells und der Batterieparameter zu prüfen, ob der Zustand der Batterie 1 ein Alterungszustand ist, in dem die Zellalterung der Batterie 1 bei einer zyklischen Ladung- bzw. Entladung geringer ist, als in einem Ruhezustand, in dem keine Ladung- bzw. Entladung der Batterie 1 erfolgt. Dazu wird der in der beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebene zweite Verfahrensschritt S2 durch eine von der Prüfeinheit umfasste Recheneinheit durchgeführt. Die Alterungsfunktion könnte dabei in einem digitalen Speicher als eine mathematische Funktion gespeichert sein. Wird durch die Prüfeinheit 3 ermittelt, dass die Zellalterung der Batterie 1 bei einer zyklischen Ladung- bzw. Entladung geringer ist, als in einem Ruhezustand, so wird von der Prüfeinheit ein Aktivierungssignal ausgegeben. Die Prüfeinheit 3 ist somit eine Einheit, die den Zustand und die Alterungsfaktoren der Zelle misst und daraus gemäß einem vorher parametrisierten Alterungsmodell bestimmt, ob unter den äußeren Bedingungen (den gegebenen Batterieparametern) ein zyklisches teilweises Entladen und teilweises Laden der Batterie oder eine rein kalendarische Alterung eine insgesamt niedrigere Zellalterung bedeuten. Bedeutet ein zyklisches teilweises Entladen und teilweises Laden der Batterie 1 eine insgesamt niedrigere Zellalterung, so wird eine Belastungseinheit 4 an die Batterie 1 angeschlossen, die für dieses zyklische teilweise Entladen und teilweise Laden der Batterie 1 sorgt.
Die Vorrichtung umfasst zudem die Belastungseinheit 4, die eingerichtet ist, die Batterie 1 durch ein zyklisches teilweises Entladen und teilweises Laden zu belasten, falls die Batterie 1 sich in einem Alterungszustand befindet, in dem ein zyklisches teilweises Entladen und teilweises Laden der Batterie 1 eine insgesamt niedrigere Zellalterung bedeutet. Die Belastungseinheit ist derart mit der Prüfeinheit 3 verschaltet, dass diese durch das Aktivierungssignal aktiviert werden kann. Erfolgt eine Aktivierung durch das Aktivierungssignal, so wird ein von der Belastungseinheit umfasster elektromagnetischer Schwingkreis mit dem positiven Kontakt und dem negativen Kontakt der Batteriezelle 6 derart verbunden, dass der Schwingkreis durch eine von der Batteriezelle 6 abgegebene Energie in Schwingung versetzt wird. Bei einem Zurückschwingen wird der Schwingkreis über eine Ladeschaltung derart mit dem positiven Kontakt und dem negativen Kontakt der Batteriezelle 6 verbunden, dass die Batteriezelle 6 über den Schwingkreis geladen wird.
Ein solcher Schwingkreis besteht in seiner einfachsten Form aus einer Kapazität und einer Induktivität, sowie einem möglichst klein zu wählenden ohmschen Widerstand. Der Schwingkreis kann durch einen Schalter mit der Batteriezelle 6 verbunden werden. Die Batteriezelle 6 entlädt sich in den Schwingkreis. Anschließend wird die Batteriezelle 6 über den Schwingkreis wieder geladen. Die Schwingung ist gedämpft. Um also ein Entladen der Batterie zu vermeiden, könnte das zyklische teilweise Entladen und teilweise Laden der Batterie 1 nur bei Anschluss an ein elektrisches Ladegerät erfolgen. In diesem Falle kann beispielsweise ein Ladestrom durch die Messeinheit 2 detektiert werden und eine Aktivierung der Belastungseinheit 4 bei nicht vorhandenen oder zu geringem Ladestrom unterbunden werden. Ebenso könnte die Aktivierung der Belastungseinheit 4 unterbunden werden, wenn der Ladungszustand der Batterie 1 unter einer Restladungsschwelle (z.B. 90% des SOC) liegt. Durch entsprechende Auswahl der Kapazität und der Induktivität können eine Zyklusamplitude und eine Zyklusfrequenz bestimmt werden, die auf die speziellen Alterungseigenschaften der Batteriezelle 6 angepasst sind. Dabei ist die Zyklusamplitude durch die Energiemenge beschrieben, die von der Batteriezelle 6 bei dem zyklischen teilweisen Entladen und teilweisen Laden abgegeben bzw. aufgenommen wird. Die Zyklusfrequenz beschreibt die Dauer eines zyklischen Durchlaufs des zyklischen teilweisen Entladens und teilweisen Ladens.
Neben der obigen schriftlichen Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der 1 bis 2 verwiesen.

Claims

Verfahren zum Minimieren einer Zellalterung einer Batterie (1), umfassend: – Erfassen von Batterieparametern, die den aktuellen Zustand der Batterie (1) beschreiben, – Prüfen anhand eines vorgegebenen Alterungsmodells und der Batterieparameter, ob der Zustand der Batterie ein Alterungszustand ist, in dem die Zellalterung der Batterie (1) bei einer zyklischen Ladung- bzw. Entladung geringer ist, als in einem Ruhezustand, in dem keine Ladung- bzw. Entladung der Batterie erfolgt, – zyklisches teilweises Entladen und teilweises Laden der Batterie (1), falls die Batterie (1) sich in einem solchen Alterungszustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zyklische teilweise Entladen und teilweises Laden der Batterie über einen Schwingkreis erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieparameter einen Batteriestrom, eine Batteriespannung, eine Batterietemperatur, einen Ladezustand und/oder ein Zellalter umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zyklische teilweise Entladen und teilweise Laden der Batterie nur dann erfolgt, wenn die Batterie an ein Ladegerät angeschlossen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Entladen von der Batterie abgegebene Energie für ein darauf folgendes Laden der Batterie zwischengespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zyklische teilweise Entladen und teilweise Laden der Batterie nur dann erfolgt, wenn der Ladezustand der Batterie über einem Schwellenwert liegt.
Batterie (1) mit einer Vorrichtung zur Minimierung einer Zellalterung der Batterie (1), umfassend: – eine Messeinheit (2), die eingerichtet ist, Batterieparameter, die den aktuellen Zustand der Batterie beschreiben, zu erfassen, – eine Prüfeinheit (2), die eingerichtet ist anhand eines vorgegebenen Alterungsmodells und der Batterieparameter zu prüfen, ob der Zustand der Batterie (1) ein Alterungszustand ist, in dem die Zellalterung der Batterie (1) bei einer zyklischen Ladung- bzw. Entladung geringer ist, als in einem Ruhezustand, in dem keine Ladung- bzw. Entladung der Batterie (1) erfolgt, und – eine Belastungseinheit (3), die eingerichtet ist, die Batterie (1) durch ein zyklisches teilweises Entladen und teilweises Laden zu belasten, falls die Batterie (1) sich in einem solchen Alterungszustand befindet.
Batterie (1) mit einer Vorrichtung zur Minimierung einer Zellalterung der Batterie (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungseinheit einen Schwingkreis umfasst.
Batterie (1) mit einer Vorrichtung zur Minimierung einer Zellalterung der Batterie (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie ist.
Batterie (1) mit einer Vorrichtung zur Minimierung einer Zellalterung der Batterie (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Lithium-Ionen-Zelle oder eine Eisen-Metallhydrid-Zelle ist.