DE102013220610A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Emulieren einer Batterietechnologie - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Emulieren einer Batterietechnologie beschrieben. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: (a) Ermitteln eines Satzes von Zustandsparameterwerten für eine erste Batterie (110), die auf einer ersten Batterietechnologie basiert, (b) Berechnen eines Satzes von Batterieparameterwerten für eine zweite Batterie, die auf einer zweiten Batterietechnologie basiert, basierend auf dem ermittelten Satz von Zustandsparameterwerten für die erste Batterie, und (c) Modifizieren der ersten Batterie, so dass diese einen Satz von Batterieparameterwerten aufweist, der gleich dem für die zweite Batterie berechneten Satz von Batterieparameterwerten ist. Es werden ferner eine Vorrichtung zum Emulieren einer Batterietechnologie und ein Batteriemodul (100) mit einer solcher Vorrichtung beschrieben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Batterien, insbesondere der wiederaufladbaren Batterien für Kraftfahrzeuge.
  • In einer Übergangsphase zwischen der Umrüstung der Batterien von der Blei-Säure auf die Lithium-Ionen Technologie wird es sicherlich dazu kommen, dass Fahrzeuge mit jeweils beiden Technologien verwendet werden. Das bedeutet, dass bei einigen Fahrzeugen ein Austausch der Batterie von der einen auf die andere Technologie geschehen kann oder dass es durchaus Fälle geben wird, in denen z.B. von Fahrzeugen mit einer der beiden Technologien durch Fahrzeuge mit der anderen Technologie Fremdstarthilfe gegeben wird. Da die Technologien unterschiedliche Eigenschaften und Betriebsverhalten haben kann der Versuch von direkter Fremdstarthilfe zu hohen Ausgleichsströmen führen, was vermieden werden sollte bzw. die Batterien falsch identifiziert werden, so dass die Funktionalität der Fahrzeugelektronik eingeschränkt wird.
  • Dabei ist es auch möglich, dass bei den verschiedensten Anwendungen von 12V Blei-Säure-Batterien auf 12V Lithium-Ionen-Anwendungen umgerüstet werden kann. Es ist dabei nicht verwunderlich, dass manche Elektroniken (wie z.B. Starter/Anlasser bei Fahrzeugen oder stationäre USV-Anlagen) aufgrund ähnlicher, jedoch nicht identischer Spannungslage der Ersatztechnologie auf Lithium-Ionen-Basis, nicht 100% funktionieren können. Im Falle einer Lithium-Ionen-Starterbatterie wird der Anlasser zum Beispiel mit wesentlich höheren Drehzahlen betrieben und unterliegt somit einer wesentlich stärkeren Alterung. Denn insbesondere bei normalen Betriebstemperaturen zwischen 10°C und 40°C ist der Innenwiderstand der auf Lithium-Ionen-Technologie basierenden Batterie wesentlich geringer als bei einer vergleichbaren Blei-Säure-Batterie. Dadurch kann die Lithium-Ionen-Batterie zwar eine höhere Startleistung zur Verfügung stellen, jedoch wird aufgrund der generell höheren Spannungslage der Lithium-Ionen-Batterie der Anlasser an der oberen Drehzahlgrenze betrieben (eventuell außerhalb der Spezifikation). Das kann dazu führen, dass der Anlasser schneller altert und dadurch früher ausfällt. Ein weiteres Beispiel wäre das falsche Erkennen des Ladezustandes der Batterie durch die Elektronik und damit verbundene Einschränkung des Betriebs aufgrund von unterschiedlichen Abhängigkeit der Ruhespannung von dem Ladezustand der Blei-Säure- und der Lithium-Ionen Technologie.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten mit einem Wechsel der Batterietechnologie verbundenen Nachteile zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Emulieren einer Batterietechnologie beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist folgendes auf: (a) Ermitteln eines Satzes von Zustandsparameterwerten für eine erste Batterie, die auf einer ersten Batterietechnologie basiert, (b) Berechnen eines Satzes von Batterieparameterwerten für eine zweite Batterie, die auf einer zweiten Batterietechnologie basiert, basierend auf dem ermittelten Satz von Zustandsparametern für die erste Batterie, und (c) Modifizieren der ersten Batterie, so dass diese einen Satz von Batterieparameterwerten aufweist, der gleich dem für die zweite Batterie berechneten Satz von Batterieparameterwerten ist.
  • Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Batterieparameterwerte für eine erste (tatsächlich verwendete) Batterie, die auf eine erste Batterietechnologie basiert, derart modifiziert werden können, dass die Batterie sich wie eine zweite (nicht verwendete) Batterie verhält, die auf eine zweite (andere als die erste) Batterietechnologie basiert. Zuerst wird ein Satz von Zustandsparameterwerten für die verwendete Batterie ermittelt. Dann wird anhand des ermittelten Satzes von Zustandsparameterwerten ein Satz von Batterieparameterwerten für die zweite Batterie berechnet, das heißt ein Satz von Batterieparameterwerten, den eine andere Batterie, die auf der zweiten Batterietechnologie basiert, bei den für die erste Batterie ermittelten Zustandsparameterwerten aufweisen würde. Schließlich wird die verwendete Batterie so modifiziert, dass ihre Batterieparameterwerte gleich den für die andere Batterie berechneten Batterieparameterwerten sind. Damit wird erreicht, dass die verwendete Batterie sich in Bezug auf dem Satz von Batterieparameterwerten wie eine andere Batterie verhält, die auf eine andere Batterietechnologie als die tatsächlich verwendete Batterie basiert. Somit kann zum Beispiel eine neue Batterie, die auf einer neuen Batterietechnologie basiert, als Ersatz für eine ältere Batterie, die auf eine ältere Batterietechnologie basiert, problemlos eingesetzt werden, da die mit der Batterie verbundene Elektronik keinen Unterschied erkennen kann.
  • In diesem Dokument bezeichnet ein „Satz von Zustandsparameterwerten“ insbesondere einen oder mehrere Werte von Parametern, die für den Zustand einer Batterie von Bedeutung sind. Diese Parameter mögen insbesondere intern und/oder extern sein, wobei interne Parameter direkt Eigenschaften der Batterie darstellen während externe Parameter Eigenschaften der Umgebung der Batterie darstellen, die den Zustand der Batterie beeinflussen können.
  • In diesem Dokument bezeichnet ein „Satz von Batterieparameterwerten“ insbesondere einen oder mehrere Werte von Parametern, die für eine(n) mit der Batterie verbundene(n) Elektronik bzw. Verbraucher von Bedeutung ist, das heißt insbesondere, dass die Elektronik bzw. der Verbraucher auf bestimmte Werte (oder auf bestimmte zeitliche Wertverläufe) dieser Parameter abgestimmt ist.
  • Das Ermitteln eines Satzes von Zustandsparameterwerten für eine erste Batterie kann insbesondere mittels Sensoren erfolgen, die mit der ersten Batterie verbunden und/oder in der Nähe der ersten Batterie angebracht sind. Die Sensoren mögen insbesondere Teil eines mit der ersten Batterie verbundenen Batterieüberwachungssystems sein und/oder mit einem solchen Batterieüberwachungssystem verbunden sein.
  • Das Berechnen eines Satzes von Batterieparameterwerten für eine zweite Batterie kann insbesondere mittels eines Prozessors erfolgen. Der Prozessor kann dabei insbesondere einen in einem geeigneten Speicher gespeicherten funktionalen Zusammenhang zwischen Zustandsparameterwerte und Batterieparameterwerte verwenden.
  • Das Modifizieren der ersten Batterie kann insbesondere durch Einfügen oder Entfernen einer oder mehrere elektrische Bauteile zwischen der ersten Batterie und die Anschlüsse der ersten Batterie. Die elektrischen Bauteile können einstellbar sein und das Modifizieren der ersten Batterie kann in diesem Fall ferner ein Einstellen der elektrischen (oder elektronischen) Bauteile aufweisen. Hierbei sind die elektrischen Bauteile fest mit der Batterie verdrahtet oder auf andere Weise an dieser permanent angeschlossen. Mit Einfügen und Entfernen ist vorzugsweise nicht eine körperliche Hinzufügung oder eine körperliche Entfernung eines Bauteils gemeint, sondern ein Einfügen oder Entfernen in einen Stromkreis der Batterie durch Ab- oder Anschalten, gesteuertes Überbrücken, Steuern, Regeln zumindest eines Elements einer Modifizierungseinheit oder durch gesteuertes Öffnen eines (Überbrückungs-)Leistungspfads. Ein derartiger Leistungspfad oder Stromkreis(innerhalb des Batteriemoduls) dient zur Anbindung der Batterie. Der Leistungspfad oder der Stromkreis sind in einer Modifizierungseinheit vorgesehen. Diese ist zwischen (Zellen der) Batterie und Anschlüssen des Batteriemoduls geschaltet, welches Batterie, Anschlüsse und Batteriemodul umfasst. Mit Modifizieren der Batterie ist ferner nicht ein Eingriff in die Zellen der Batterie gemeint, sondern eine Abänderung der Verbindung zwischen Zellen der Batterie und (zur externen Anbindung dienenden) Anschlüssen, insbesondere Leistungsanschlüssen, des Batteriemoduls.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der ermittelte Satz von Zustandsparameterwerten für die erste Batterie (a) einen Ladezustand der ersten Batterie und/oder (b) einen Alterungszustand der ersten Batterie und/oder (c) eine Umgebungstemperatur der ersten Batterie auf.
  • In diesem Dokument bezeichnet „Ladezustand“ insbesondere die aktuell in der Batterie gespeicherte Ladungsmenge in Prozent von der im vollgeladenen Zustand gespeicherten Ladungsmenge.
  • In diesem Dokument bezeichnet „Alterungszustand“ insbesondere die momentane Leistungsfähigkeit in Prozent von der Leistungsfähigkeit einer neuen Batterie.
  • In diesem Dokument bezeichnet „Umgebungstemperatur“ insbesondere die Temperatur in der Umgebung, in welcher die Batterie verwendet wird. Bei einer Batterie für ein Kraftfahrzeug kann diese die Lufttemperatur an dem Einbauort der Batterie im Fahrzeug sein, beeinflusst durch den aktuellen Betrieb des Fahrzeugs (Frontraum in der Nähe des Verbrennungsmotors) und der Ort, wo das Kraftfahrzeug verwendet wird.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der berechnete Satz von Batterieparameterwerten für die zweite Batterie (a) einen Innenwiderstand der zweiten Batterie und/oder (b) eine Ruhespannung der zweiten Batterie auf.
  • In diesem Dokument bezeichnet „Innenwiderstand“ insbesondere den internen Widerstand in einer Batterie, der für einen internen Spannungsabfall beim Belasten der Batterie verantwortlich ist.
  • In diesem Dokument bezeichnet „Ruhespannung“ insbesondere die Spannung einer Batterie, die dann vorhanden ist, wenn alle chemischen Ausgleichsvorgänge in der Batterie nach einer Strombelastung abgeschlossen sind und sich die Spannung der Batterie nicht mehr ändert, das heißt, die Batterie befindet sich in Ruhe.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Modifizieren der ersten Batterie (a) eine Anpassung eines Innenwiderstands der ersten Batterie an den für die zweite Batterie berechnete Innenwiderstand und/oder (b) eine Anpassung einer Ruhespannung der ersten Batterie an die für die zweite Batterie berechnete Ruhespannung auf.
  • Durch Anpassung des Innenwiderstands und/oder der Ruhespannung der ersten Batterie an die entsprechenden für die zweite Batterie berechneten Größen, wird die erste Batterie, was Innenwiderstand und/oder Ruhespannung angeht, als auf der zweiten Batterietechnologie statt auf der ersten Batterietechnologie basierend erscheinen.
  • Somit werden Verbraucher und Elektronik, die auf Batterien abgestimmt sind, die auf der zweiten Batterietechnologie basieren, mit der ersten Batterie problemlos verbunden werden können, obwohl die erste Batterie auf der ersten Batterietechnologie basiert.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Anpassung des Innenwiderstands der ersten Batterie durch Schalten eines einstellbaren Widerstands in Reihe mit der ersten Batterie.
  • Durch Schalten eines einstellbaren Widerstands in Reihe mit der ersten Batterie wird der nach außen erscheinende Innenwiderstand der ersten Batterie mit dem Widerstand des einstellbaren Widerstands erhöht.
  • In diesem Dokument ist unter „einstellbarem Widerstand“ ein Bauteil zu verstehen, dass eine Mehrzahl von auswählbaren Widerstandswerten aufweisen kann. Der einstellbare Widerstand kann insbesondere eine Mehrzahl von Widerständen aufweisen, die als Reaktion auf ein Steuersignal so geschaltet werden, dass ein bestimmter Gesamtwiderstandswert erreicht wird.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Anpassung der Ruhespannung der ersten Batterie durch Schalten eines einstellbaren Spannungsreglers, insbesondere eines einstellbaren DC-DC-Wandlers oder eines einstellbaren Zener-Diode, in Reihe mit der ersten Batterie.
  • In diesem Dokument ist unter „einstellbarem Spannungsregler“ ein Bauteil zu verstehen, der eine vorgegebene Spannung liefern kann.
  • In diesem Dokument ist unter „einstellbarem DC-DC-Wandler“ ein DC-DC-Wandler zu verstehen, der eine vorhandene Gleichspannung in eine andere Gleichspannung wandeln kann, wobei die andere Gleichspannung zum Beispiel durch ein Steuersignal eingestellt werden kann.
  • In diesem Dokument ist unter „einstellbarer Zener-Diode“ eine Zener-Diode zu verstehen, deren Durchbruchspannung einstellbar ist. Die Einstellung der Durchbruchspannung erfolgt zum Beispiel durch ein Steuersignal.
  • Durch Verbinden und Ansteuern des einstellbaren Spannungsreglers kann die nach außen auftretende Ruhespannung der ersten Batterie so modifiziert werden, dass sie gleich der Ruhespannung einer bei den für die erste Batterie vorliegenden Zustandsparameterwerten anderen Batterie ist, die auf einer anderen Batterietechnologie basiert.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Batterietechnologie eine Lithium-Ionen-Batterietechnologie ist und die zweite Batterietechnologie eine Blei-Säure-Batterietechnologie.
  • Somit können Batterien, die auf Lithium-Ionen-Technologien basieren, problemlos bei solchen Verbrauchern und Elektronik verwendet werden, die auf die Eigenschaften von Blei-Säure-Batterien abgestimmt sind.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Emulieren einer Batterietechnologie beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung weist folgendes auf: (a) eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Satzes von Zustandsparameterwerten für eine erste Batterie, die auf einer ersten Batterietechnologie basiert, (b) eine Berechnungseinheit zum Berechnen eines Satzes von Batterieparameterwerten für eine zweite Batterie, die auf einer zweiten Batterietechnologie basiert, basierend auf dem ermittelten Satz von Zustandsparametern für die erste Batterie, und (c) eine Modifizierungseinheit zum Modifizieren der ersten Batterie, so dass diese einen Satz von Batterieparameterwerten aufweist, der gleich dem für die zweite Batterie berechneten Satz von Batterieparameterwerten ist.
  • Der beschriebenen Vorrichtung liegt im Wesentlichen die gleiche Erkenntnis zugrunde wie das oben beschriebenen Verfahren gemäß dem ersten Aspekt, nämlich dass Batterieparameterwerte für eine Batterie, die auf eine erste Batterietechnologie basiert, derart modifiziert werden können, dass die Batterie sich wie eine andere Batterie verhält, die auf eine zweite Batterietechnologie basiert.
  • Die Ermittlungseinheit kann insbesondere die Zustandsparameterwerte mittels Sensoren ermitteln, wobei die Sensoren mit der ersten Batterie verbunden und/oder in der Nähe der ersten Batterie angebracht sind. Die Ermittlungseinheit kann insbesondere Teil eines mit der ersten Batterie verbundenen Batterieüberwachungssystems sein und/oder mit einem solchen Batterieüberwachungssystem verbunden sein.
  • Die Berechnungseinheit kann insbesondere einen Prozessor und Speicher aufweisen. Der Prozessor kann dabei insbesondere einen im Speicher gespeicherten funktionalen Zusammenhang zwischen Zustandsparameterwerte und Batterieparameterwerte verwenden.
  • Die Modifizierungseinheit kann insbesondere einen Schaltkreis aufweisen, der zum Einfügen oder Entfernen einer oder mehrere elektrische Bauteile zwischen der ersten Batterie und den Anschlüssen der ersten Batterie eingerichtet ist. Die elektrischen Bauteile mögen einstellbar sein und die Modifizierungseinheit kann in diesem Fall ferner zum Einstellen der elektrischen Bauteile eingerichtet sein.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Berechnungseinheit einen Speicher auf, der Daten zur Berechnung von Batterieparameterwerten für eine Mehrzahl von Batterietechnologien basierend auf von der Ermittlungseinheit ermittelten Zustandsparameterwerten speichert, und die Vorrichtung weist ferner einen Schalter zum Auswählen einer der Mehrzahl von Batterietechnologien als die zweite Batterietechnologie auf.
  • Durch Betätigen des Schalters kann es somit ausgewählt werden, welche von der Mehrzahl von Batterietechnologien die Vorrichtung emulieren soll. Somit kann eine Batterie, die auf einer bestimmten (ersten) Batterietechnologie basiert, in einfacher Weise als Ersatz für eine andere Batterie, die auf einer der Mehrzahl von anderen (zweiten) Batterietechnologien basiert, verwendet werden.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Das beschriebene Batteriemodul weist (a) ein Gehäuse, (b) eine im Gehäuse angebrachte Batterie, die auf eine erste Batterietechnologie basiert, und (c) eine im Gehäuse angebrachte Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt oder einem der obigen Ausführungsformen, die mit der Batterie verbunden und dazu angepasst ist, eine zweite Batterietechnologie zu emulieren.
  • Durch Emulieren der zweiten Batterietechnologie kann erreicht werden, dass das Batteriemodul sich wie ein auf der zweiten Batterietechnologie basierendes Batteriemodul verhält.
  • Somit kann das Batteriemodul, deren Batterie auf einer bestimmten Batterietechnologie basiert, ohne Weiteres als Ersatz für ein anderes Batteriemodul, das auf einer anderen Batterietechnologien basiert, verwendet werden.
  • Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.
  • 1 zeigt eine Blockdarstellung eines Batteriemoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Emulieren einer Batterietechnologie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.
  • 1 zeigt eine Blockdarstellung eines Batteriemoduls 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Batteriemodul 100 weist eine Batterie 110, eine Ermittlungseinheit 120, eine Berechnungseinheit 130, eine Modifizierungseinheit 140 und ein Gehäuse 150 auf. Die Modifizierungseinheit 140 weist eine erste Anpassungseinheit 142 und eine zweite Anpassungseinheit 144 auf. Die Batterie 110, die Ermittlungseinheit 120, die Berechnungseinheit 130 und die Modifizierungseinheit 140 sind in dem Gehäuse 150 angebracht. Das Gehäuse ist aus Kunststoff gefertigt und weist einen ersten Anschluss 152 und einen zweiten Anschluss 154 auf, die zum Verbinden mit einem elektrischen Verbraucher eingerichtet sind, wie beispielsweise dem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs.
  • Die Batterie 110 in diesem Ausführungsbeispiel basiert auf der Lithium-Lionen-Technologie und ist mit der Ermittlungseinheit 120 verbunden. Die Ermittlungseinheit 120 ist auch mit verschiedenen Sensoren (nicht gezeigt) verbunden und überwacht die Batterie 110. Die Ermittlungseinheit 120 ermittelt insbesondere Zustandsparameterwerte wie Ladezustand (auch SOC oder „State Of Charge“ genannt) und Alterungszustand (auch SOH oder „State Of Health“ genannt) für die Batterie 110 sowie die Umgebungstemperatur T und leitet diese über eine Verbindung zwischen der Ermittlungseinheit 120 und der Berechnungseinheit 130 an die Berechnungseinheit 130 weiter.
  • Die Berechnungseinheit 130 weist einen (nicht gezeigten) Prozessor und einen (nicht gezeigten) Speicher auf. In dem Speicher ist die funktionale Zusammenhang zwischen bestimmten Batterieparameter, wie beispielsweise Innenwiderstand und Ruhespannung, für eine Batterie, die auf der Blei-Säure-Technologie basiert, und die Zustandsparameter SOC, SOH und T. Mithilfe dieses gespeicherten funktionalen Zusammenhangs kann die Berechnungseinheit 130 nun die Werte für Innenwiderstand und Ruhespannung berechnen, welche die Batterie 110 aufweisen würde, wenn sie eine Blei-Säure-Batterie (statt einer Lithium-Ionen-Batterie) mit der von der Ermittlungseinheit 120 ermittelten Ladezustand, Alterungszustand und Umgebungstemperatur wäre. Die berechneten Werte des Innenwiderstands und der Ruhespannung werden über eine Verbindung zwischen der Berechnungseinheit 130 und der Modifizierungseinheit 140 an die Modifizierungseinheit 140 weitergeleitet.
  • Die Modifizierungseinheit 140 ist ferner mit der Batterie 110 und den Anschlüssen 152 und 154 verbunden. Genauer gesagt ist der eine (positive) Pol der Batterie 110 mit der Anpassungseinheit 144 verbunden, die weiter mit dem Anschluss 152 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist der andere (negative) Pol der Batterie 110 mit der Anpassungseinheit 142 verbunden, die weiter mit dem Anschluss 154 verbunden ist. Die Anpassungseinheiten 142 und 144 erhalten jeweils einen der von der Berechnungseinheit 130 berechneten Werte.
  • In diesem Ausführungsbeispiel erhält die Anpassungseinheit 142 den berechneten Wert des Innenwiderstands und die Anpassungseinheit 144 den berechneten Wert der Ruhespannung. Die Anpassungseinheit 142 schaltet eine einstellbare Widerstandsschaltung (nicht gezeigt) zwischen dem negativen Pol der Batterie 110 und dem Anschluss 154, das heißt in Reihe mit der Batterie 110, so dass der gesamte Innenwiderstand des Batteriemoduls 100 dem berechneten Wert entspricht. Die Anpassungseinheit 144 schaltet einen einstellbaren Spannungsregler (nicht gezeigt) zwischen dem positiven Pol der Batterie 110 und dem Anschluss 152, so dass die Ruhespannung des Batteriemoduls 100 dem berechneten Wert entspricht. Somit wird es erreicht, dass das Batteriemodul 100 für Verbraucher und Elektronik, die mit den Anschlüssen 152 und 154 verbunden werden, wie eine Blei-Säure-Batterie in dem ermittelten Zustand (Ladezustand, Alterungszustand und Umgebungstemperatur) erscheint, obwohl die Batterie 110 in dem Batteriemodul 100 eine Lithium-Ionen-Batterie ist. Folglich kann das Batteriemodul 100 ein Batteriemodul ohne weiteres ersetzen, das auf der Blei-Säure-Technologie basiert. Somit sind keine Änderungen in der Elektronik notwendig, die mit dem Batteriemodul verbunden wird.
  • 2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Emulieren einer Batterietechnologie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung, deren Prinzip hier dargestellt wird, funktioniert im Wesentlichen wie es oben in Verbindung mit der 1 beschrieben ist. Genauer gesagt ermittelt die Ermittlungseinheit 220 Ladezustand SOC, Alterungszustand SOH und Umgebungstemperatur T für eine sich im Betrieb befindende Lithium-Ionen-Batterie. Anhand der ermittelten Werte werden nun auf der einen Seite Innenwiderstand Ri und Ruhespannung UOCV für die Lithium-Ionen-Batterie festgestellt. Auf der anderen Seite berechnet die Berechnungseinheit 230 (wie oben beschrieben) Innenwiderstand und Ruhespannung für eine fiktive (nicht vorhandene) Blei-Säure-Batterie bei den ermittelten Werten für SOC, SOH und T und erstellt daraus einen Innenwiderstandsoffset ∆Ri und einen Ruhespannungsoffset ∆UOCV, die jeweils zu Ri und UOCV addiert werden, um einen angepassten Innenwiderstand R ~i und eine angepasste Ruhespannung U ~OCV zu erlangen. Diese angepassten Werte sind dann genau die jeweiligen Werte, die eine Blei-Säure-Batterie bei den ermittelten Zustandsparameterwerten SOC, SOH und T aufweisen würde.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Batteriemodul
    110
    Batterie
    120
    Ermittlungseinheit
    130
    Berechnungseinheit
    140
    Modifizierungseinheit
    142
    Anpassungseinheit
    144
    Anpassungseinheit
    150
    Gehäuse
    152
    Anschluss
    154
    Anschluss
    220
    Ermittlungseinheit
    230
    Berechnungseinheit
    SOC
    Ladezustand
    T T
    emperatur
    SOH
    Alterungszustand
    Ri
    Innenwiderstand
    UOCV
    Ruhespannung
    ∆Ri
    Innenwiderstandsoffset
    ∆UOCV
    Ruhespannungsoffset
    R ~i
    Angepasster Innenwiderstand
    U ~OCV
    Angepasste Ruhespannung

Claims (10)

  1. Verfahren zum Emulieren einer Batterietechnologie, das Verfahren aufweisend Ermitteln eines Satzes von Zustandsparameterwerten für eine erste Batterie (110), die auf einer ersten Batterietechnologie basiert, Berechnen eines Satzes von Batterieparameterwerten für eine zweite Batterie, die auf einer zweiten Batterietechnologie basiert, basierend auf dem ermittelten Satz von Zustandsparameterwerten für die erste Batterie, und Modifizieren der ersten Batterie, so dass diese einen Satz von Batterieparameterwerten aufweist, der gleich dem für die zweite Batterie berechneten Satz von Batterieparameterwerten ist.
  2. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der ermittelte Satz von Zustandsparameterwerten für die erste Batterie einen Ladezustand (SOC) der ersten Batterie und/oder einen Alterungszustand (SOH) der ersten Batterie und/oder eine Umgebungstemperatur (T) der ersten Batterie aufweist.
  3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der berechnete Satz von Batterieparameterwerten für die zweite Batterie einen Innenwiderstand der zweiten Batterie und/oder eine Ruhespannung der zweiten Batterie aufweist.
  4. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Modifizieren der ersten Batterie eine Anpassung eines Innenwiderstands (Ri) der ersten Batterie an den für die zweite Batterie berechnete Innenwiderstand und/oder eine Anpassung einer Ruhespannung (UOCV) der ersten Batterie an die für die zweite Batterie berechnete Ruhespannung aufweist.
  5. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Anpassung des Innenwiderstands der ersten Batterie durch Schalten eines einstellbaren Widerstands in Reihe mit der ersten Batterie erfolgt.
  6. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch 4 oder 5, wobei die Anpassung der Ruhespannung der ersten Batterie durch Schalten eines einstellbaren Spannungsreglers, insbesondere eines einstellbaren DC-DC-Wandlers oder eines einstellbaren Zener-Diode, in Reihe mit der ersten Batterie erfolgt.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Batterietechnologie eine Lithium-Ionen-Batterietechnologie ist und die zweite Batterietechnologie eine Blei-Säure-Batterietechnologie ist.
  8. Vorrichtung zum Emulieren einer Batterietechnologie, die Vorrichtung aufweisend eine Ermittlungseinheit (120) zum Ermitteln eines Satzes von Zustandsparameterwerten für eine erste Batterie (110), die auf einer ersten Batterietechnologie basiert, eine Berechnungseinheit (130) zum Berechnen eines Satzes von Batterieparameterwerten für eine zweite Batterie, die auf einer zweiten Batterietechnologie basiert, basierend auf dem ermittelten Satz von Zustandsparameterwerten für die erste Batterie, und eine Modifizierungseinheit (140) zum Modifizieren der ersten Batterie, so dass diese einen Satz von Batterieparameterwerten aufweist, der gleich dem für die zweite Batterie berechneten Satz von Batterieparameterwerten ist.
  9. Vorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Berechnungseinheit einen Speicher aufweist, der Daten zur Berechnung von Batterieparameterwerten für eine Mehrzahl von Batterietechnologien basierend auf von der Ermittlungseinheit ermittelten Zustandsparameterwerten speichert, und wobei die Vorrichtung ferner einen Schalter zum Auswählen einer der Mehrzahl von Batterietechnologien als die zweite Batterietechnologie aufweist.
  10. Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug, das Batteriemodul aufweisend ein Gehäuse (150), eine im Gehäuse angebrachte Batterie (110), die auf eine erste Batterietechnologie basiert, und eine im Gehäuse angebrachte Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, die mit der Batterie verbunden und dazu angepasst ist, eine zweite Batterietechnologie zu emulieren.
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