DE102013220295A1

DE102013220295A1 - Method for operating an electrochemical storage network

Info

Publication number: DE102013220295A1
Application number: DE201310220295
Authority: DE
Inventors: Stefan Butzmann
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

Abstract

Es werden ein Speicherverbund sowie ein Verfahren zum Betrieb eines elektrochemischen Speicherverbundes (10) vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Definieren (100) einer Soll-Spannung für den Speicherverbund (10), ein Bereitstellen (200) einer Vorgabewahrscheinlichkeit (S1) für den Speicherverbund (10) zur Herstellung der Soll-Spannung, ein Bereitstellen (300) eines ersten Ansteuerfaktors (S2) in Abhängigkeit einer Kenngröße (S6, S7, S8, S9) eines ersten Speichermoduls (1) innerhalb des Speicherverbundes (10), ein Normieren des ersten Ansteuerfaktors (S2) auf einen vorbestimmten Wert, und ein Bestimmen (500) eines ersten Schaltsignals (S4) unter Verwendung des ersten Ansteuerfaktors (S2) und der Vorgabewahrscheinlichkeit (S1) zur Bestimmung eines Beitrages des ersten Speichermoduls (1) zur Energieaufnahme oder Energieabgabe des Speicherverbundes (10).A storage network and a method for operating an electrochemical storage network (10) are proposed. The method includes defining (100) a desired voltage for the memory network (10), providing (200) a default probability (S1) for the memory network (10) for establishing the desired voltage, providing (300) a first drive factor (S2) as a function of a parameter (S6, S7, S8, S9) of a first memory module (1) within the memory network (10), normalizing the first drive factor (S2) to a predetermined value, and determining (500) a first Switching signal (S4) using the first drive factor (S2) and the default probability (S1) for determining a contribution of the first memory module (1) for energy absorption or energy output of the storage network (10).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrochemischen Speicherverbund sowie ein Verfahren zum Betrieb eines elektrochemischen Speicherverbundes. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verbesserungen bei der Ansteuerung einzelner Speichermodule innerhalb eines elektrochemischen Speicherverbundes.The present invention relates to an electrochemical storage network and a method for operating an electrochemical storage network. In particular, the present invention relates to improvements in the control of individual memory modules within an electrochemical storage network.

Im Stand der Technik ist ein Verfahren bekannt, mittels welchem elektrochemische Speicherzellen sich aufgrund einer Wahrscheinlichkeitsvorgabe durch ein zentrales Steuergerät mit positiver oder negativer Polarität einem Strang von Zellen zuschalten, wobei aufgrund eines übergeordneten Regelkreises die Vorgabe der Wahrscheinlichkeit so eingestellt wird, dass die Gesamtspannung der Batterie dem gewünschten Sollwert entspricht. Zudem wird offenbart, dass die Einschaltwahrscheinlichkeit der jeweiligen Zelle durch eine Dichtungsfunktion verändert werden kann, so dass aktuelle Zellparameter (z.B. Zellspannungen, Ladezustand usw.) berücksichtigt werden, die Wahrscheinlichkeit für das Einschalten mit der gewünschten Polarität also entsprechend erhöht oder verringert wird.In the prior art, a method is known, by means of which electrochemical storage cells switch on the basis of a probability default by a central control unit with positive or negative polarity a strand of cells, which due to a higher-level control loop, the default of the probability is set so that the total voltage of the battery corresponds to the desired setpoint. In addition, it is disclosed that the turn-on probability of the respective cell can be changed by a sealing function so that current cell parameters (e.g., cell voltages, state of charge, etc.) are taken into account, thus increasing or decreasing the probability of turn-on with the desired polarity.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ansteuerung in einem elektrochemischen Speicherverbund enthaltener Speicherzellen zu verbessern.Based on this prior art, it is an object of the present invention to improve a drive in a storage cell containing electrochemical storage composite.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb eines elektrochemischen Speicherverbundes sowie einen entsprechenden Speicherverbund gelöst. In dem Verfahren wird zunächst eine Soll-Spannung für den Speicherverbund definiert. Diese kann beispielsweise durch einen angeschlossenen Verbraucher (z.B. eine elektrische Antriebsmaschine eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs) angefordert werden. Zur Bereitstellung der Soll-Spannung wird erfindungsgemäß zunächst eine Vorgabewahrscheinlichkeit für den Speicherverbund bereitgestellt. Mit anderen Worten wird anhand der Soll-Spannung eine den Speichermodulen des Speicherverbundes übergeordnete Wahrscheinlichkeit vorgegeben, mit welcher sie zur Energieaufnahme bzw. Energieabnahme beitragen sollen. Zudem wird ein erster Ansteuerfaktor in Abhängigkeit einer Kenngröße eines ersten Speichermoduls innerhalb des Speicherverbundes bereitgestellt. Über den Ansteuerfaktor werden somit aktuelle zellspezifische Kenngrößen für ein jeweiliges Speichermodul berücksichtigt. Anschließend wird der erste Ansteuerfaktor auf einen vordefinierten Wert normiert. Erfindungsgemäß wird nun ein erstes Schaltsignal unter Verwendung des ersten Ansteuerfaktors und der Vorgabewahrscheinlichkeit zur Bestimmung eines Beitrages des ersten Speichermoduls zur Energieaufnahme oder Energieabgabe des Speicherverbundes bestimmt. Unter der "Vorgabewahrscheinlichkeit" kann ein Signal verstanden werden, mittels welchem den Speichermodulen des Speicherverbundes ein Wahrscheinlichkeitswert signalisiert wird, ohne dass tatsächliche Schaltsignale oder Flanken zur Auslösung eines Schaltvorgangs enthalten sind. Ganz im Gegenteil ist die Vorgabewahrscheinlichkeit als Kennzeichnung einer Wahrscheinlichkeit zu verstehen, aus welcher das jeweilige Speichermodul ein entsprechendes Schaltsignal selbständig generieren soll. Erfindungsgemäß wird hierbei ein Speichermodul-spezifischer Ansteuerfaktor zur zellspezifischen Modifikation der Vorgabewahrscheinlichkeit verwendet, wodurch ein jeweiliger Zustand bzw. eine Leistungsfähigkeit eines jeweiligen Speichermoduls berücksichtigt werden kann. Das erste Schaltsignal kann schließlich verwendet werden, um das erste Speichermodul zur Energieaufnahme bzw. Energieabgabe mit den übrigen Speichermodulen des Speicherverbundes zu verbinden bzw. von diesem zu trennen. Durch die erfindungsgemäße Normierung des ersten Ansteuerfaktors (z.B. auf einen übergeordneten Wert einer Kenngröße innerhalb des Speicherverbundes) kann eine Definition zellspezifischer Ansteuerfaktoren besser an die Zustände der Speichermodule angepasst werden. Die Lebensdauer und Leistungsabgabecharakteristik des elektrochemischen Speicherverbundes kann so verbessert werden.The above object is achieved by a method for operating an electrochemical storage network and a corresponding storage network. In the method, first a desired voltage for the storage network is defined. This may be requested, for example, by a connected consumer (e.g., an electric drive machine of an electrically powered vehicle). In order to provide the desired voltage, a predefined probability for the memory network is initially provided according to the invention. In other words, based on the desired voltage, a probability which is superordinate to the memory modules of the storage network is predefined, with which they should contribute to the energy absorption or energy decrease. In addition, a first drive factor is provided as a function of a parameter of a first memory module within the memory network. The activation factor thus takes account of current cell-specific parameters for a respective memory module. Subsequently, the first drive factor is normalized to a predefined value. According to the invention, a first switching signal is determined using the first drive factor and the default probability for determining a contribution of the first memory module to the energy absorption or energy output of the memory network. The "default probability" can be understood to be a signal by means of which a probability value is signaled to the memory modules of the memory network without actual switching signals or edges being included for triggering a switching operation. On the contrary, the default probability is to be understood as an identification of a probability from which the respective memory module is to independently generate a corresponding switching signal. According to the invention, a storage modulus-specific drive factor for cell-specific modification of the default probability is used, whereby a respective state or a performance of a respective memory module can be taken into account. Finally, the first switching signal can be used to connect or disconnect the first memory module for energy absorption or energy output with the remaining memory modules of the memory network. By standardizing the first drive factor according to the invention (for example, to a higher value of a characteristic within the memory network), a definition of cell-specific drive factors can be better adapted to the states of the memory modules. The life and power output characteristics of the electrochemical storage composite can thus be improved.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Weiter bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich einen zweiten Ansteuerfaktor in Abhängigkeit einer Kenngröße eines zweiten Speichermoduls innerhalb des Speicherverbundes bereitstellen. Auch der zweite Ansteuerfaktor kann auf einen vorbestimmten, insbesondere denselben wie für die Normierung des ersten Ansteuerfaktors verwendeten, Wert normiert werden. Außerdem wird auch das zweite Schaltsignal unter Verwendung des zweiten Ansteuerfaktors und unter Verwendung der übergeordneten Vorgabewahrscheinlichkeit zur Bestimmung eines Beitrages des zweiten Speichermoduls zur Energieaufnahme oder Energieabgabe des Speicherverbundes generiert. Dabei gelten für die hinsichtlich des zweiten Speichermoduls vorgeschlagenen Verfahrensschritte analog die hinsichtlich des ersten Speichermoduls gemachten Ausführungen entsprechend, weshalb auf eine Wiederholung derselben verzichtet werden kann. Dies bietet den Vorteil, dass dieselbe Vorgabewahrscheinlichkeit zellübergreifend eine vom Speicherverbund geforderte Leistungsabgabe steuern kann, während Speichermodul-spezifische Kenngrößen über den Ansteuerfaktor Berücksichtigung finden und somit die Lebensdauer des Speicherverbundes sowie dessen Performance verbessert werden können.More preferably, the inventive method can additionally provide a second drive factor as a function of a characteristic of a second memory module within the memory network. Also, the second drive factor can be normalized to a predetermined, in particular the same value used for the normalization of the first drive factor. In addition, the second switching signal is also generated using the second control factor and using the higher default probability for determining a contribution of the second memory module to the energy intake or energy output of the storage network. In this case, the statements made with regard to the first memory module apply analogously to the method steps proposed with regard to the second memory module, which is why a repetition of the same can be dispensed with. This offers the advantage that the same default probability can control, across all cells, a power output required by the memory network, while memory module-specific parameters can be controlled via the Drive factor can be considered and thus the life of the storage network and its performance can be improved.

Die Kenngröße kann dabei in Abhängigkeit eines Alterungszustandes (SOH, "State of Health") des Speichermoduls festgelegt werden. Der SOH äußert sich dabei beispielsweise in einem Innenwiderstand des Speichermoduls, welcher eine Verlustleistung bei der Energieaufnahme und bei der Energieabgabe bewirkt und somit maximal abgebbare Leistungen bzw. aufnehmbare Leistungen begrenzt. Alternativ oder zusätzlich wird auch der Ladezustand (SOC, "State of Charge") des Speichermoduls in der Kenngröße berücksichtigt. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Klemmenspannung mehrerer Speichermodule im Speicherverbund, insbesondere die Gesamtklemmenspannung des Speicherverbundes, in der Kenngröße berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann die Kenngröße zur geeigneten Festlegung eines Ansteuerfaktors für das betreffende Speichermodul verwendet werden.The parameter can be determined depending on an aging state (SOH, "State of Health") of the memory module. The SOH manifests itself, for example, in an internal resistance of the memory module, which causes a power loss in the energy consumption and in the energy output and thus limits the maximum achievable benefits or achievable benefits. Alternatively or additionally, the state of charge (SOC, "state of charge") of the memory module in the parameter is also taken into account. Alternatively or additionally, the terminal voltage of a plurality of memory modules in the memory network, in particular the total terminal voltage of the memory network, can be taken into account in the parameter. In this way, the parameter for the suitable determination of a drive factor for the relevant memory module can be used.

Weiter bevorzugt umfasst das Verfahren, dass das Normieren auf einen für alle Zellen des ersten Speichermoduls bzw. des zweiten Speichermoduls, insbesondere für alle Zellen des Speicherverbundes, gemeinsamen Bezugswert erfolgt. Mit anderen Worten kann sowohl das erste Speichermodul als auch das zweite Speichermodul eine Vielzahl elektrochemischer Speicherzellen umfassen. Alternativ kann lediglich eine elektrochemische Zelle pro Speichermodul vorgesehen sein. Das Normieren der jeweiligen Ansteuerfaktoren kann beispielsweise auf einen arithmetischen Mittelwert jeweiliger Ansteuerfaktoren innerhalb des Speicherverbundes erfolgen, so dass die Vorgabewahrscheinlichkeit im Wesentlichen unverändert bleibt. Mit anderen Worten wird eine Leistungsabgabe unter Anwendung der Vorgabewahrscheinlichkeit auf eine mittlere Qualität sämtlicher Speichermodule durch die Anwendung zellspezifischer Ansteuerfaktoren nicht verändert. Hierzu können die Kenngrößen der Speichermodule als Gütefaktoren verstanden werden, so dass lediglich eine relative Leistungsfähigkeit der Speichermodule berücksichtigt wird, ohne die Realisierung der Soll-Spannung für den Speicherverbund durch zellspezifische Modifikation der Vorgabewahrscheinlichkeit wesentlich zu verändern. Dies bietet den Vorteil, dass eine besonders schnelle Realisierung der Soll-Spannung durch Verzicht auf Regelungsvorgänge möglich ist.More preferably, the method comprises normalizing to a common reference value for all cells of the first memory module or of the second memory module, in particular for all cells of the memory network. In other words, both the first memory module and the second memory module may comprise a plurality of electrochemical memory cells. Alternatively, only one electrochemical cell may be provided per memory module. The normalization of the respective actuation factors can, for example, be based on an arithmetic mean value of respective actuation factors within the storage network, so that the predefined probability remains essentially unchanged. In other words, a power output using the default probability is not changed to an average quality of all the memory modules by the use of cell-specific drive factors. For this purpose, the characteristics of the memory modules can be understood as quality factors, so that only a relative performance of the memory modules is taken into account without substantially changing the realization of the desired voltage for the memory network by cell-specific modification of the default probability. This offers the advantage that a particularly fast realization of the desired voltage by eliminating control operations is possible.

Bevorzugt verändert der Ansteuerfaktor die Vorgabewahrscheinlichkeit zum Bestimmen des Schaltsignals in einem modulspezifisch vordefinierten Wertebereich. Dieser kann insbesondere symmetrisch um die Vorgabewahrscheinlichkeit verteilt sein. Je größer der Wertebereich definiert ist, desto unterschiedlicher fallen die Schaltsignale in den unterschiedlichen Zellen bzw. Speichermodulen aufgrund stärker streuender Ansteuerfaktoren aus. Je schmaler der Wertebereich vordefiniert ist, desto ähnlicher sind sich die Ansteuerfaktoren und die Schaltsignale der unterschiedlichen Speichermodule im Speicherverbund. Entsprechend können unterschiedliche Kenngrößen der Speichermodule nur in geringerem Maße kompensiert werden. Die Verwendung eines vordefinierten Wertebereiches ermöglicht jedoch eine übergeordnete Definition einer Mindestanteilnahme eines jeden Speichermoduls an der Energieabgabe bzw. Energieaufnahme des Speicherverbundes.Preferably, the drive factor changes the default probability for determining the switching signal in a module-specific predefined value range. This can in particular be distributed symmetrically around the default probability. The larger the value range is defined, the more different the switching signals in the different cells or memory modules due to more scattering drive factors. The narrower the value range is predefined, the more similar are the drive factors and the switching signals of the different memory modules in the memory network. Accordingly, different characteristics of the memory modules can only be compensated to a lesser extent. The use of a predefined value range, however, allows a superordinate definition of a minimum share of each memory module in the energy output or energy consumption of the storage network.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit des Schaltsignals eines jeweiligen Speichermoduls das Speichermodul in einer ersten Polarität oder in einer zweiten umgekehrten Polarität zum Speicherverbund hinzugeschaltet wird. Mit anderen Worten kann beispielsweise durch die Vorgabewahrscheinlichkeit und/oder einen jeweiligen Ansteuerfaktor, grundsätzlich jedoch auch durch ein separates Signal, eine modulspezifische Polarität hinsichtlich eines Strangs von Speichermodulen vordefiniert werden. Auf diese Weise ist es möglich, eine Energieaufnahme oder Energieabgabe des Speicherverbundes in weiten Grenzen zu steuern und sogar Balancing-Vorgänge in Serie geschalteter Speichermodule durchzuführen.It may preferably be provided that, depending on the switching signal of a respective memory module, the memory module is connected in a first polarity or in a second reverse polarity to the memory network. In other words, for example by the default probability and / or a respective drive factor, but in principle also by a separate signal, a module-specific polarity with respect to a strand of memory modules can be predefined. In this way, it is possible to control a power consumption or energy output of the storage network within wide limits and even perform balancing operations in series-connected memory modules.

Beispielsweise umfasst ein Speichermodul eine einzelne elektrochemische Zelle. Alternativ kann ein Speichermodul mehrere elektrochemische Zellen umfassen, welche durch einen gemeinsamen Ansteuerfaktor oder jeweilige zellspezifische Ansteuerfaktoren bei der Leistungsaufnahme/Leistungsabgabe des Speichermoduls berücksichtigt werden. Ein Gruppieren elektrochemischer Zellen innerhalb eines Speichermoduls kann beispielsweise die erforderliche Leitungslänge zur Signalisierung der Vorgabewahrscheinlichkeit verringern.For example, a memory module comprises a single electrochemical cell. Alternatively, a memory module may comprise a plurality of electrochemical cells which are taken into account by a common drive factor or respective cell-specific drive factors in the power consumption / power output of the memory module. For example, grouping electrochemical cells within a memory module may reduce the required line length to signal the default probability.

Ein häufiger Schaltzustand besteht darin, dass die Speichermodule innerhalb des Speicherverbundes stets in derselben Polarität zueinander geschaltet oder sämtlich vom Speicherverbund getrennt werden. Hierzu sind entsprechende Schaltsignale an die elektrochemischen Zellen innerhalb der Speichermodule zu generieren, wie es durch Ansteuerfaktoren erfindungsgemäß vorgeschlagen wird. Weiter bevorzugt wird vorgeschlagen, dass den Speichermodulen ein maximaler Wert für das Schaltsignal signalisiert wird, der unabhängig vom Ansteuerfaktor nicht überschritten werden darf. Mit anderen Worten wird die Einflussnahme eines Ansteuerfaktors auf das Zeitsignal zumindest in eine Richtung begrenzt. Der maximale Wert für das Schaltsignal kann dabei beispielsweise in Abhängigkeit eines Wertes der Vorgabewahrscheinlichkeit definiert sein. Insbesondere für mittlere Werte der Vorgabewahrscheinlichkeit kann die Einflussnahme des Ansteuerfaktors begrenzt sein. Weiter kann vorgesehen sein, dass eine Vorgabewahrscheinlichkeit "um Null" von den Speichermodulen dahingehend interpretiert wird, dass weder eine Energieaufnahme noch eine Energieabgabe vorgenommen und die jeweiligen Schaltsignale zur Realisierung diese Zustandes ausgestaltet werden sollen. Entsprechend kann bei einer maximalen Vorgabewahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass eine maximale Leistungsabgabe bzw. Leistungsaufnahme erfolgen soll und daher die Einflussnahme des Ansteuerfaktors ebenfalls gering ausfallen soll. Entsprechend wird eine maximale Vorgabewahrscheinlichkeit dazu führen, dass bevorzugt alle Speichermodule des Speicherverbundes eine maximale Energieabgabe bzw. Energieaufnahme durchführen. Dem gegenüber vergrößert sich bei mittleren Werten der Vorgabewahrscheinlichkeit die Freiheit der einzelnen Speichermodule, in Abhängigkeit ihres jeweiligen Zustandes in höherem oder vermindertem Maße an einer Energieaufnahme oder Energieabnahme des Speicherverbundes teilzunehmen. Auf diese Weise kann eine einfache und bedarfsgerechte Steuerung des Speicherverbundes erfolgen, wobei jedoch Zustände einzelner Speichermodule in weiten Betriebsbereichen berücksichtigt werden können.A common switching state is that the memory modules are always connected to each other in the same polarity within the storage network or all are separated from the storage network. For this purpose, corresponding switching signals to be generated to the electrochemical cells within the memory modules, as proposed by driving factors according to the invention. More preferably, it is proposed that the memory modules a maximum value for the switching signal is signaled, which must not be exceeded regardless of the drive factor. In other words, the influence of a drive factor on the time signal is limited in at least one direction. The maximum value for the switching signal can be defined, for example, as a function of a value of the default probability. In particular, for average values of the default probability, the influence of the drive factor be limited. Furthermore, it can be provided that a predefined probability "around zero" is interpreted by the memory modules as meaning that neither an energy intake nor an energy output is undertaken and the respective switching signals are intended to be configured to implement this state. Accordingly, it can be assumed with a maximum default probability that a maximum power output or power consumption should take place and therefore the influence of the drive factor should also be low. Accordingly, a maximum default probability will result in that preferably all memory modules of the memory network perform a maximum energy output or energy consumption. On the other hand, at intermediate values of the default probability, the freedom of the individual memory modules increases, depending on their respective state, to a greater or lesser extent to participate in an energy absorption or energy decrease of the storage network. In this way, a simple and needs-based control of the storage network done, but states of individual memory modules can be considered in a wide range of operating conditions.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Speicherverbund vorgeschlagen, der eine erste Steuerungseinheit für den Speicherverbund, eine zweite Steuerungseinheit für ein erstes Speichermodul innerhalb des Speicherverbundes sowie eine dritte Steuerungseinheit für ein zweites Speichermodul innerhalb des Speicherverbundes umfasst. Die erste Steuerungseinheit für den Speicherverbund kann beispielsweise einem übergeordneten Batteriemanagementsystem (BMS) bzw. einer Battery Control Unit (BCU) zugeordnet sein. Mit anderen Worten kann die erste Steuerungseinheit als Prozessor innerhalb eines elektronischen Steuergerätes ausgestaltet sein, welches zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Aufgaben weitere Aufgaben innerhalb eines Bordnetzes übernehmen kann. Die zweite und dritte Steuerungseinheit (Modul-spezifische Steuerungseinheiten) können beispielsweise als Nanocontroller oder Mikrocontroller innerhalb von Zellcontrollern eines jeweiligen Speichermoduls realisiert sein. Der Speicherverbund ist durch die vorstehend ausgeführte Anordnung eingerichtet, ein Verfahren auszuführen, wie es in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt oben im Detail beschrieben worden ist. Die Merkmale, Funktionen sowie Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich derart ersichtlich auf den erfindungsgemäßen Speicherverbund übertragen, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen werden darf.According to a further aspect of the present invention, a memory network is proposed which comprises a first control unit for the memory network, a second control unit for a first memory module within the memory network and a third control unit for a second memory module within the memory network. The first control unit for the storage network may for example be associated with a higher-level battery management system (BMS) or a battery control unit (BCU). In other words, the first control unit can be designed as a processor within an electronic control unit, which can take on additional tasks within an electrical system in addition to the tasks of the invention. The second and third control unit (module-specific control units) can be realized, for example, as nanocontrollers or microcontrollers within cell controllers of a respective memory module. The storage composite is arranged by the above-described arrangement to carry out a method as described in detail in connection with the first-mentioned aspect of the invention. The features, functions and advantages of the method according to the invention can be clearly transferred to the storage composite according to the invention that may be referred to the above statements to avoid repetition.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings:

1 ein Blockschaltbild zu den Ein- und Ausgabegrößen, wie sie in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auftreten; 1 a block diagram of the input and output variables, as they occur in an embodiment of the present invention;

2 eine erste Veranschaulichung einer Verwendung einer Vorgabewahrscheinlichkeit zum Bestimmen eines ersten Schaltsignals für ausschließlich mit positiver Polarität zu verschaltende Speichermodule; 2 a first illustration of a use of a default probability for determining a first switching signal for solely positive polarity to be interconnected memory modules;

3 eine erste Veranschaulichung einer Verwendung einer Vorgabewahrscheinlichkeit zum Bestimmen eines ersten Schaltsignals für ausschließlich mit negativer Polarität zu verschaltende Speichermodule; 3 a first illustration of a use of a default probability for determining a first switching signal for exclusively connected to negative polarity memory modules;

4 eine erste Veranschaulichung einer Verwendung einer Vorgabewahrscheinlichkeit zum Bestimmen eines ersten Schaltsignals für sowohl mit positiver als auch mit negativer Polarität zu verschaltende Speichermodule; 4 a first illustration of using a default probability to determine a first switching signal for both positive and negative polarity memory modules to be connected;

5 eine erste Veranschaulichung zur Begrenzung eines ersten Ansteuerfaktors zur Realisierung ausschließlich identisch orientierter Speichermodule; und 5 a first illustration of the limitation of a first drive factor for implementing only identically oriented memory modules; and

6 ein Flussdiagramm, veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. 6 a flowchart illustrating steps of an embodiment of the method according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Schema, veranschaulichend Ein- und Ausgangsgrößen eines ersten Speichermoduls 1, wie es erfindungsgemäß vorgeschlagen wird. Von einem (nicht dargestellten) Batteriemanagementsystem BMS erhält das Speichermodul 1 eine Vorgabewahrscheinlichkeit S1. Zudem werden die Kenngrößen "Zellspannung" S6, "Ladezustand" S7 sowie "Alterungszustand" S8 und ein Strom durch den Speicherverbund S9 zur Verfügung gestellt. Aus den Größen S6 bis S9 ermittelt eine Gewichtungsfunktion 7 einen ersten Ansteuerfaktor S2. Aus der Vorgabewahrscheinlichkeit S1 und dem ersten Ansteuerfaktor S2 wird eine modifizierte Wahrscheinlichkeit S1' ermittelt, welche einem Entscheidungsalgorithmus 5 als Eingabegröße zugefügt wird. Der Entscheidungsalgorithmus 5 wandelt die modifizierte Vorgabewahrscheinlichkeit S1' in ein Schaltsignal S4 um. Mittels des Schaltsignals S4 sorgt die innerhalb des Speichermoduls 1 vorgesehene Steuerungseinheit 6 dafür, dass eine Speicherzelle 4 des Speichermoduls 1 mit einem der modifizierten Vorgabewahrscheinlichkeit S1' entsprechenden Wahrscheinlichkeitswert mit anderen Zellen 4 des Speicherverbundes (nicht dargestellt) verbunden wird. Je geringer die modifizierte Vorgabewahrscheinlichkeit S1', desto geringer ist das Tastverhältnis des Schaltsignals S4. Bei negativem Wert der modifizierten Vorgabewahrscheinlichkeit S1' kehrt sich die Polarität der Speicherzelle 4 beim Zuschalten zum Speicherverbund um. 1 shows a schematic illustrating inputs and outputs of a first memory module 1 , as proposed by the invention. From a (not shown) BMS battery management system receives the memory module 1 a default probability S1. In addition, the parameters "cell voltage" S6, "state of charge" S7 and "aging state" S8 and a current through the storage network S9 are provided. From the variables S6 to S9 determines a weighting function 7 a first drive factor S2. From the default probability S1 and the first drive factor S2, a modified probability S1 'is determined which corresponds to a decision algorithm 5 is added as input size. The decision algorithm 5 converts the modified default probability S1 'into a switching signal S4. By means of the switching signal S4 provides within the memory module 1 provided control unit 6 for having a memory cell 4 of memory module 1 with a probability value corresponding to the modified default probability S1 'with other cells 4 the storage network (not shown) is connected. The lower the modified default probability S1 ', the lower the duty cycle of the switching signal S4. If the modified default probability S1 'is negative, the polarity of the memory cell is reversed 4 when connecting to the storage network.

2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zustandekommens des Schaltsignals. Die Vorgabewahrscheinlichkeit S1 liegt im Beispiel zwischen den Werten 0 und 1. Die Breite W (S2) des in Frage kommenden Wahrscheinlichkeitswertes S1' ergibt sich als Funktion des Ansteuerfaktors S2. Im dargestellten Beispiel kommen die steigende Flanke S_1min sowie die fallende Flanke S_2max durch die Vorgabe vordefinierter Minimal- bzw. Maximalwerte für die modifizierte Vorgabewahrscheinlichkeit S1' zu Stande. 2 shows a diagram for illustrating the occurrence of the switching signal. In the example, the default probability S1 lies between the values 0 and 1. The width W (S2) of the candidate probability value S1 'results as a function of the drive factor S2. In the illustrated example, the rising edge S _1min and the falling edge S _{2max come about} through the specification of predefined minimum or maximum values for the modified default probability S1 '.

3 zeigt ein der in 2 vorgestellten Darstellung entsprechendes Schaubild, bei welchem die in Frage kommenden Werte der modifizierten Vorgabewahrscheinlichkeit S1' alle im Bereich zwischen –1 und 0 liegen. Bei Verwendung der in 3 dargestellten Charakteristik wird jedes Speichermodul 1 innerhalb des Speicherverbundes 10 in umgekehrter Polarität mit dem Speicherverbund 10 verbunden. Die übrigen Zusammenhänge bleiben entsprechend der 2 gezeigten gültig. 3 shows one of the in 2 In the diagram presented diagram corresponding graph in which the candidate values of the modified default probability S1 'are all in the range between -1 and 0. When using the in 3 The characteristic shown is each memory module 1 within the storage network 10 in reverse polarity with the storage network 10 connected. The remaining connections remain the same 2 shown valid.

4 zeigt zwei Beispiele für mögliche Wertebereiche der modifizierten Vorgabewahrscheinlichkeit S1', bei welchen die jeweilige Breite W₁, W₂ der möglichen Wertebereiche für die modifizierte Vorgabewahrscheinlichkeit S1' über die Vorgabe eines symmetrischen Wertebereiches hinsichtlich der Vorgabewahrscheinlichkeit S1₁, S1₂ ergeben. Eine erste beispielhafte Vorgabewahrscheinlichkeit S1₁ ist nahe einer Wahrscheinlichkeit 1 angeordnet. Die Breite des möglichen Wertebereichs für die modifizierte Vorgabewahrscheinlichkeit S1' wird nun derart bestimmt, dass eine obere Flanke S_1max den Wert "1" annimmt, und die untere Flanke S_1min symmetrisch hinsichtlich der Vorgabewahrscheinlichkeit S1₁ gewählt wird. Entsprechend ergibt sich für eine negative Vorgabewahrscheinlichkeit S1₂ eine untere Flanke S_2min mit einem Wert von –1, während eine obere Flanke S_2max hinsichtlich der Vorgabewahrscheinlichkeit S1₂ symmetrisch zur unteren Flanke S_2min positioniert wird. 4 shows two examples of possible value ranges of the modified default probability S1 ', in which the respective width W ₁ , W _{2 of} the possible value ranges for the modified default probability S1' on the specification of a symmetrical range of values with respect to the default probability S1 ₁ , S1 ₂ . A first exemplary default probability S1 ₁ is close to a probability 1 arranged. The width of the possible value range for the modified default probability S1 'is now determined in such a way that an upper edge S _{1max assumes} the value "1", and the lower edge S _{1min is selected} symmetrically with regard to the default _probability S1 ₁ . Accordingly, for a negative default _probability S1 _2, a lower edge S _{2min results} with a value of -1, while an upper edge S _{2max is} positioned symmetrically with respect to the default _probability S1 ₂ with respect to the lower edge S _2min .

Durch diese Abhängigkeit wird zudem erreicht, dass insbesondere in den Spezialfällen S1₁ = 100% oder S1₂ = –100% die Fensterbreite auf Null zurückgeht, was bedeutet, dass entweder alle Zellen positive oder alle Zellen negative Polarität besitzen. Zudem wird eine maximale Leistungsabgabe bzw. maximale Leistungsaufnahme aller Zellen des Speicherverbundes realisiert. Eine Beschränkung der Fensterbreiten W₁, W₂ selbstverständlich auch unabhängig von einer Lage des Wertes der Vorgabewahrscheinlichkeit S1₁, S1₂ möglich. Der Signalisierungsaufwand zur Herstellung einer maximalen Teilnahme der Zellen des Speicherverbundes am Energieumsatz ist auf diese Weise jedoch sehr einfach möglich.By this dependence is also achieved that, in particular in the special cases S1 ₁ = 100% or S1 ₂ = -100%, the window width goes back to zero, which means that either all cells have positive or all cells negative polarity. In addition, a maximum power output or maximum power consumption of all cells of the storage network is realized. A limitation of the window widths W ₁ , W _{2 of} course also independent of a position of the value of the default probability S1 ₁ , S1 ₂ possible. However, the signaling effort to produce a maximum participation of the cells of the storage network on energy sales in this way is very easy.

In 5 wurde die in 4 gezeigte Darstellung um ein drittes Fenster für mögliche modifizierte Vorgabewahrscheinlichkeiten S1' erweitert. Eine untere Flanke S_3min fällt mit der Wahrscheinlichkeit "0" zusammen. Ein um die Vorgabewahrscheinlichkeit S1₃ symmetrisch aufgebautes Fenster führt zu einer vordefinierten Position für die obere Flanke S_3max. Bei einer weiteren Verringerung der Vorgabewahrscheinlichkeit S1₃ auf "0", würde die Symmetriebedingung dazu führen, dass die Breite W₃ ebenfalls zu 0 wird und sämtliche mit der modifizierten Vorgabewahrscheinlichkeit S1' angesteuerte Speichermodule würden vom Speicherverbund getrennt.In 5 was the in 4 shown enlarged by a third window for possible modified default probabilities S1 '. A lower edge S _3min coincides with the probability "0". A symmetrically constructed by the default probability S1 ₃ window leads to a predefined position for the upper edge S _3max . In a further reduction of the default probability S1 ₃ to "0", the symmetry condition would lead to the width W ₃ also becoming 0 and all memory modules controlled with the modified default probability S1 'would be disconnected from the memory network.

6 zeigt ein Flussdiagramm, veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt 100 wird eine Soll-Spannung für den Speicherverbund definiert. Diese Soll-Spannung kann beispielsweise durch eine Anforderung elektrischer Energie durch einen elektrischen Verbraucher erfolgen. Anschließend wird in Schritt 200 eine Vorgabewahrscheinlichkeit für den Speicherverbund bereitgestellt, um die Soll-Spannung einzustellen. In Schritt 300 wird ein erster Ansteuerfaktor in Abhängigkeit einer Kenngröße eines ersten Speichermoduls innerhalb des Speicherverbundes bereitgestellt. In Schritt 400 wird ein zweiter Ansteuerfaktor in Abhängigkeit einer Kenngröße eines zweiten Speichermoduls innerhalb des Speicherverbundes bereitgestellt. In Schritt 500 wird ein jeweiliges Schaltsignal unter Verwendung des ersten bzw. des zweiten Ansteuerfaktors und der (übergeordneten) Vorgabewahrscheinlichkeit zur Bestimmung eines Beitrages des ersten bzw. zweiten Speichermoduls zur Energieaufnahme oder Energieabgabe des Speicherverbundes bestimmt. 6 shows a flowchart, illustrating steps of an embodiment of a method according to the invention. In step 100 a set voltage is defined for the storage network. This desired voltage can be effected for example by a request for electrical energy by an electrical consumer. Subsequently, in step 200 provided a default probability for the memory network to set the desired voltage. In step 300 a first drive factor is provided as a function of a characteristic of a first memory module within the memory network. In step 400 a second drive factor is provided as a function of a characteristic of a second memory module within the memory network. In step 500 a respective switching signal is determined using the first and the second drive factor and the (higher) default probability for determining a contribution of the first or second memory module for energy absorption or energy output of the storage network.

Die vorliegende Erfindung schlägt gemäß einem Aspekt vor, die verschiedenen gemessenen und ermittelten Parameter der einzelnen Zelle, wie z.B. Zellspannung, Lade- und Alterungszustand, mittels einer Funktion zu einem Ansteuerfaktor oder Gütefaktor zusammenzuführen, der entsprechend normiert wird. Beispielsweise kann auf +1 oder –1 normiert werden. Gemäß einem weiteren Aspekt wird vorgeschlagen, dass um die vorgegebene Einschaltwahrscheinlichkeit ein Fenster gelegt wird, wobei bei einem Gütefaktor von 1 die Einschaltwahrscheinlichkeit für die individuelle Zelle an den rechten Rand des Wahrscheinlichkeitsfensters gelegt wird und für einen Gütefaktor von –1 an den linken Rand des Wahrscheinlichkeitsfensters gelegt wird. Damit wird die Zell-individuelle Einschaltwahrscheinlichkeit vom Vorgabewert entsprechend nach links oder rechts verschoben. Des Weiteren wird die Einführung einer positiven und einer negativen Einschaltwahrscheinlichkeit vorgeschlagen, wobei eine positive Einschaltwahrscheinlichkeit dem Zuschalten einer Zelle mit positiver Polarität und eine negative Einschaltwahrscheinlichkeit dem Zuschalten einer Zelle mit negativer Polarität entspricht.The present invention, in one aspect, proposes that the various measured and determined parameters of the single cell, e.g. Cell voltage, state of charge and aging, merge by means of a function to a drive factor or quality factor, which is normalized accordingly. For example, it can be normalized to +1 or -1. According to a further aspect, it is proposed that a window is placed around the predetermined switch-on probability, wherein for a quality factor of 1 the switch-on probability for the individual cell is placed on the right edge of the probability window and for a quality factor of -1 on the left edge of the probability window is placed. This shifts the cell-individual switch-on probability from the default value to the left or right. Furthermore, the introduction of a positive and a negative switch-on probability is proposed, wherein a positive switch-on probability corresponds to the connection of a cell with positive polarity and a negative switch-on probability to the connection of a cell with negative polarity.

Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.Although the aspects and advantageous embodiments of the invention have been described in detail with reference to the embodiments explained in connection with the accompanying drawings, modifications and combinations of features of the illustrated embodiments are possible for the skilled person, without departing from the scope of the present invention, the scope of protection the appended claims are defined.

Claims

Method for operating an electrochemical storage network comprising the steps: - defining ( 100 ) a setpoint voltage for the storage network, - providing ( 200 ) a default probability (S1) for the memory network for producing the desired voltage, - providing ( 300 ) of a first drive factor (S2) as a function of a parameter (S6, S7, S8, S9)) of a first memory module ( 1 ) within the storage network, - normalizing the first drive factor (S2) to a predetermined value, and - determining ( 500 ) of a first switching signal (S4) using the first driving factor (S2) and the default probability (S1) for determining a contribution of the first memory module (S4) 1 ) for energy absorption or energy output of the storage network.

The method of claim 1 further comprising - providing ( 400 ) of a second drive factor (S3) as a function of a parameter (S6, S7, S8, S9) of a second memory module ( 2 ) within the storage network, - normalizing the second drive factor (S3) to the predetermined value, and - determining ( 500 ) of a second switching signal (S5) using the second driving factor (S3) and the default probability (S1) for determining a contribution of the second memory module (S5) 2 ) for energy absorption or energy output of the storage network.

Method according to claim 1 or 2, wherein the parameter (S6, S7, S8, S9) is dependent on an aging state of the memory module ( 1 . 2 ), and / or - a state of charge of the memory module ( 1 . 2 ), and / or - a voltage of several memory modules ( 1 . 2 ) is set in the storage network.

Method according to one of the preceding claims, wherein - normalizing to one for all cells ( 4 ) of the first memory module ( 1 ) or the second memory module ( 2 ), especially for all cells ( 4 ) of the storage network common reference value takes place.

Method according to one of the preceding claims, wherein the drive factor (S2, S3) the default probability (S1) for determining ( 500 ) of the switching signal (S4, S5) in a predefined, in particular symmetrical, value range changed.

Method according to one of the preceding claims, wherein the memory module ( 1 ) in dependence on the switching signal (S4, S5) in a first polarity or in a second inverse polarity to the storage network ( 10 ) is switched.

Method according to one of the preceding claims, wherein for determining ( 500 ) of the switching signal (S4, S5) a probability value (E2) for the memory module ( 1 . 2 ) is determined, from which the switching signal (S4, S5) is determined.

Method according to one of the preceding claims, wherein the switching signals (S4, S5) all memory modules ( 1 . 2 ) always switch in the same polarity to the storage network or are all separated from the storage network.

Method according to one of the preceding claims, wherein, in particular for average values of the default probability (S1), a maximum value for the switching signal (S4, S5) is preset, which is not exceeded independently of the drive factor (S2, S3).

Storage network comprising - a first control unit ( 3 ) for the storage network, - a second control unit ( 6 ) for a first memory module ( 1 ) within the storage network, - a third control unit for a second storage module ( 2 ) within the storage network, wherein the storage network is adapted to carry out a method according to any one of the preceding claims.