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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer den Ladezustand und/oder die Leistungsfähigkeit einer ersten elektrischen Energiespeichereinrichtung, welche erste elektrische Energiespeichereinrichtung einen Teil einer eine erste elektrische Energiespeichereinrichtung und eine hierzu in Reihe geschaltete zweite elektrische Energiespeichereinrichtung umfassenden kraftfahrzeugseitigen Energiespeicheranordnung bildet, beschreibenden Zustandsinformation.
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Es ist bekannt, dass elektrische Energiespeichereinrichtungen, d. h. z. B. wiederaufladbare Batterien, insbesondere betriebsbedingten, Alterungserscheinungen ausgesetzt sind, welche z. B. ihre Leistungsfähigkeit (engl. state of health, kurz SOH) beeinträchtigen. Die im Zusammenhang mit einer so genannten Batteriediagnose zu ermittelnde Leistungsfähigkeit entsprechender elektrischer Energiespeichereinrichtungen wird bis dato insbesondere über separate Mess- bzw. Prüfeinrichtungen ermittelt.
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Ähnliches gilt für den im Zusammenhang mit einer entsprechenden Batteriediagnose typischerweise ebenso zu ermittelnden Ladezustand (engl. state of charge, kurz SOC) der elektrischen Energiespeichereinrichtung, d. h. auch hier sind regelmäßig separate Mess- bzw. Prüfeinrichtungen vorzusehen, über welche sich der Ladezustand der elektrischen Energiespeichereinrichtung ermitteln lässt.
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Die Verwendung separater Mess- bzw. Prüfeinrichtungen im Zusammenhang mit der Durchführung entsprechender Batteriediagnosen stellt einen verbesserungswürdigen Zustand dar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung einer den Ladezustand und/oder die Leistungsfähigkeit einer ersten elektrischen Energiespeichereinrichtung, welche erste elektrische Energiespeichereinrichtung einen Teil einer eine erste elektrische Energiespeichereinrichtung und eine hierzu in Reihe geschaltete zweite elektrische Energiespeichereinrichtung umfassenden kraftfahrzeugseitigen Energiespeicheranordnung bildet, beschreibenden Zustandsinformation anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches sich durch die folgenden Schritte auszeichnet:
- – Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge aus der zweiten elektrischen Energiespeichereinrichtung in die erste elektrische Energiespeichereinrichtung,
- – Ermitteln wenigstens eines in Abhängigkeit der eingebrachten elektrischen Energiemenge veränderlichen Zustandsparameters der ersten elektrischen Energiespeichereinrichtung,
- – Ermitteln der Zustandsinformation anhand des wenigstens einen ermittelten Zustandsparameters.
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Das Verfahren setzt auf einer besonders konfigurierten kraftfahrzeugseitigen, d. h. in einem Kraftfahrzeug verbauten, Energiespeicheranordnung auf, welche insbesondere zwei in Reihe geschaltete wiederaufladbare elektrische Energiespeichereinrichtungen, im Weiteren jeweils kurz als Energiespeichereinrichtungen bezeichnet, umfasst und ermöglicht im Allgemeinen eine Ermittlung des Ladezustands (engl. state of charge, kurz SOC) bzw. der Leistungsfähigkeit (engl. state of health, kurz SOH) der ersten Energiespeichereinrichtung einer entsprechenden Energiespeicheranordnung. Der ermittelte Ladezustand bzw. die ermittelte Leistungsfähigkeit der ersten Energiespeichereinrichtung wird bzw. werden durch die ermittelte Zustandsinformation abgebildet und somit durch diese qualitativ oder quantitativ beschrieben.
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In einem ersten Schritt des Verfahrens wird gezielt eine definierte elektrische Energiemenge bzw. ein definierter elektrischer Energieinhalt aus bzw. von der zweiten Energiespeichereinrichtung in die erste Energiespeichereinrichtung eingebracht.
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Als definierte elektrische Energiemenge wird dabei insbesondere ein, typischerweise sinusförmiger, Wechselstrom verwendet. Die Frequenz des verwendeten Wechselstroms liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 0,1 Hz und 10 kHz, insbesondere in einem Bereich zwischen 100 Hz und 400 Hz. Grundsätzlich ist es auch denkbar, als in die erste elektrische Energiespeichereinrichtung einzubringende elektrische Energiemenge eine Wechselspannung zu verwenden. Es gilt für diesen Fall der im Zusammenhang mit dem Wechselstrom genannte Frequenzbereich, d. h. die Frequenz der verwendeten Wechselspannung liegt typischerweise ebenso in einem Bereich zwischen 0,1 Hz und 10 kHz, insbesondere in einem Bereich zwischen 100 Hz und 400 Hz.
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Über die Auswahl der Wechselstromfrequenz ist es, z. B. bezogen auf eine beispielhafte Ausführungsform der ersten Energiespeichereinrichtung, gemäß welcher diese als eine aus mehreren elektrischen Energiespeicherzellen gebildete Batterie vorliegt, in Abhängigkeit der chemischen, elektrischen sowie konstruktiven Ausbildung der Energiespeicherzellen respektive entsprechender diese aufnehmender Energiespeicherzellgehäuse möglich, Wechselströme nur in bestimmten Gehäuseteilen bzw. Gehäuseteilabschnitten einzubringen, so dass die eigentlichen Energiespeicherzellen keinen Energiefluss bzw. Stromfluss „sehen”.
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In einem zweiten Schritt des Verfahrens wird wenigstens ein in Abhängigkeit der eingebrachten elektrischen Energiemenge veränderlicher Zustandsparameter der ersten Energiespeichereinrichtung ermittelt. In dem zweiten Schritt wird also die in der ersten elektrischen Energiespeichereinrichtung durch die eingebrachte definierte elektrische Energiemenge entstehende „Antwort” erfasst bzw. ermittelt. Bei einem entsprechenden Zustandsparameter handelt es sich sonach im Allgemeinen um eine sich in Abhängigkeit einer in die erste Energiespeichereinrichtung eingebrachten definierten elektrischen Energiemenge verändernde Größe. Entsprechende Zustandsparameter werden durch geeignete Ermittlungseinrichtungen ermittelt.
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Typischerweise handelt es sich dabei um eine unmittelbare oder mittelbare elektrische Größe. Demnach kann es sich bei einem entsprechenden Zustandsparameter konkret beispielsweise um den oder einen durch Einbringen der definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung induzierte elektrische Strom und/oder die oder eine durch Einbringen der definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung induzierte elektrische Spannung und/oder die oder eine durch Einbringen der definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung entstandene elektrische Verlustleistung handeln, welche Zustandsparameter sonach im Rahmen des zweiten Schritts beispielsweise ermittelt werden können. Selbstverständlich können in dem zweiten Schritt mehrere unterschiedliche Zustandsparameter ermittelt werden.
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Welcher bzw. welche Zustandsparameter im Rahmen des zweiten Schritts tatsächlich ermittelt werden, bemisst sich insbesondere danach, in welcher Form in dem ersten Schritt eine definierte elektrische Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung eingebracht wird. Eine Ermittlung eines Zustandsparameters in Form einer elektrischen Spannung kann beispielsweise bei Einbringung eines definierten elektrischen Wechselstroms vorgenommen werden. Umgekehrt kann eine Ermittlung eines Zustandsparameters in Form eines elektrischen Stroms beispielsweise bei Einbringung einer definierten elektrischen Wechselspannung vorgenommen werden. Es handelt sich jeweils um ein Beispiel, da es grundsätzlich frei wählbar ist, welcher bzw. welche Zustandsparameter in dem zweiten Schritt ermittelt wird.
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Die Ermittlung der Zustandsparameter erfolgt, wie erwähnt, typischerweise mittels wenigstens einer geeigneten Ermittlungseinrichtung, welche beispielsweise Sensoren umfasst, die zur Ermittlung entsprechender Zustandsparameter eingerichtet sind. Eine entsprechende Ermittlungseinrichtungen ist sonach insbesondere zur Ermittlung eines durch Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung induzierten elektrische Stroms und/oder einer durch Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung induzierten elektrischen Spannung und/oder einer durch Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung entstandenen elektrischen Verlustleistung eingerichtet.
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In einem dritten Schritt des Verfahrens wird die bzw. eine entsprechende Zustandsinformation anhand, d. h. auf Grundlage, des wenigstens einen ermittelten Zustandsparameters ermittelt. Der in dem zweiten Schritt ermittelte Zustandsparameter wird in dem dritten Schritt also in geeigneter Weise ausgewertet. Aus der Auswertung ergibt sich die verfahrensgemäß zu ermittelnde Zustandsinformation, d. h. eine qualitative oder quantitative Beschreibung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit der ersten Energiespeichereinrichtung.
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Die Auswertung des wenigstens einen ermittelten Zustandsparameters kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass dieser mit wenigstens einem vorgebbaren oder vorgegebenen, typischerweise datenmäßig in einer Speichereinrichtung hinterlegten, Vergleichskriterium verglichen wird. Anhand des durch den Vergleich gegebenen Vergleichsergebnisses können Aussagen bzw. Rückschlüsse auf den Ladezustand bzw. die Leistungsfähigkeit der ersten Energiespeichereinrichtung getroffen werden, welche, wie erwähnt, durch die Zustandsinformation abgebildet bzw. beschrieben werden.
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Das Vergleichskriterium bezieht sich typischerweise auf bestimmte Zustandsparameter der ersten Energiespeichereinrichtung in einem Referenz- oder Vergleichszustand, bei welchem es sich z. B. um einen fabrikneuen bzw. unbenutzten, im Allgemeinen nicht gealterten Zustand, der oder einer vergleichbaren ersten Energiespeichereinrichtung handeln kann.
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Konkret können Vergleichskriterien in Form bestimmter elektrischer Ströme, welche bei Einbringen einer bestimmten elektrischen Energiemenge in eine fabrikneue bzw. unbenutzte, im Allgemeinen nicht gealterte, erste elektrische Energiespeichereinrichtungen ermittelt werden, als Vergleichskriterien dienen. Selbstverständlich können in analoger Weise auch elektrische Spannungen und/oder elektrische Verlustleistungen als Vergleichskriterien dienen. Die Vergleichskriterien können grundsätzlich auf Grundlage bestimmter Kennwerte bzw. Kennfelder von fabrikneuen bzw. unbenutzten, im Allgemeinen nicht gealterten, ersten elektrischen Energiespeichereinrichtungen bestimmt bzw. gewählt werden.
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Insbesondere ist es auch möglich, dass als Vergleichskriterium ein im Hinblick auf die in die erste elektrische Energiespeichereinrichtung einzubringende oder eingebrachte definierte elektrische Energiemenge festgelegter Stromgrenzwert und/oder ein im Hinblick auf die in die erste elektrische Energiespeichereinrichtung einzubringende definierte elektrische Energiemenge festgelegter Spannungsgrenzwert und/oder ein im Hinblick auf die in die erste elektrische Energiespeichereinrichtung einzubringende definierte elektrische Energiemenge festgelegter Verlustleistungsgrenzwert verwendet wird. Liegt der jeweils ermittelte Zustandsparameter oberhalb oder unterhalb eines entsprechenden Grenzwerts kann dies auf einen bestimmten Ladezustand bzw. einen bestimmten Ladezustandsbereich respektive eine bestimmte Leistungsfähigkeit bzw. einen bestimmten Leistungsfähigkeitsbereich der ersten Energiespeichereinrichtung hindeuten.
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Unter entsprechenden Grenzwerten sind selbstverständlich auch bestimmte Grenzwertbereiche bzw. -intervalle, deren Über- oder Unterschreiten auf einen bestimmten Ladezustand bzw. einen bestimmten Ladezustandsbereich respektive eine bestimmte Leistungsfähigkeit bzw. einen bestimmten Leistungsfähigkeitsbereich der ersten Energiespeichereinrichtung hindeutet, zu verstehen.
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Ein weiteres Beispiel des Prinzips kann für eine im Rahmen des zweiten Schritts ermittelte elektrische Verlustleistung gegeben werden. Ergibt der im Rahmen des dritten verfahrensgemäßen Schritts vorgenommene Vergleich, dass diese oberhalb eines entsprechenden Grenzwerts liegt, kann auf eine gealterte und somit nicht mehr leistungsfähige erste Energiespeichereinrichtung geschlossen werden, was wiederum durch die Zustandsinformation beschrieben wird.
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Über eine Ermittlung einer elektrischen Verlustleistung lässt sich also insbesondere die Leistungsfähigkeit der ersten elektrischen Energiespeichereinrichtung ermitteln. Dabei deuten vergleichsweise hohe elektrische Verlustleistungen auf eine vergleichsweise geringe Leistungsfähigkeit der ersten elektrischen Energiespeichereinrichtung und entsprechend vergleichsweise geringe elektrische Verlustleistungen auf eine vergleichsweise hohe Leistungsfähigkeit der ersten elektrischen Energiespeichereinrichtung hin.
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Allgemein erlaubt das Verfahren sonach eine gezielte Ermittlung des Ladezustands bzw. der Leistungsfähigkeit einer entsprechenden ersten Energiespeichereinrichtung. Separate Mess- bzw. Prüfeinrichtungen sind nicht notwendig. Die Ermittlung des Ladezustands bzw. der Leistungsfähigkeit erfolgt allein mittels der in einer entsprechenden Energiespeicheranordnung vorhandenen Komponenten.
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Die im Rahmen des dritten Schritts ermittelte Zustandsinformation kann diskontinuierlich, insbesondere zyklisch, oder kontinuierlich ermittelt werden. Die Ermittlung der Zustandsinformation kann also zu bestimmten, gegebenenfalls durch Triggerereignisse definierten Zeitpunkten, bzw. in regelmäßigen bzw. unregelmäßigen Zeitintervallen erfolgen. Alternativ dazu ist es denkbar, die Zustandsinformation kontinuierlich, also permanent zu ermitteln.
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Selbstverständlich kann die im Rahmen des dritten Schritts ermittelte Zustandsinformation über geeignete akustische und/oder optische und/oder haptische Ausgabeeinrichtungen, d. h. z. B. über Lautsprechereinrichtungen, Anzeigeeinrichtungen oder Vibrationseinrichtungen, ausgegeben werden. Denkbar ist es auch, die Zustandsinformation über eine geeignete Sendeeinrichtung an eine Empfangseinrichtung wenigstens eines Kommunikationspartners, wie z. B. einen Service- oder Werkstattbetrieb, zu kommunizieren. In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, dass die Zustandsinformation selbstverständlich auch an ein benutzerseitige mobiles Endgerät, wie z. B. ein Handy, Smartphone, Tablett etc., zu kommunizieren und dort auszugeben. Die Kommunikation erfolgt sonach typischerweise über ein drahtloses Kommunikationsnerzwerk, wie z. B. das Internet.
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Im Rahmen des ersten Schritts ist es möglich, nicht alleine eine definierte elektrische Energiemenge aus bzw. von der zweiten elektrischen Energiespeichereinrichtung in die erste elektrische Energiespeichereinrichtung einzubringen. Vielmehr ist es in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge aus der zweiten Energiespeichereinrichtung in die erste Energiespeichereinrichtung im Wechsel mit einem Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge aus der ersten Energiespeichereinrichtung in die zweite Energiespeichereinrichtung erfolgt.
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Im Rahmen dieser bevorzugten Ausführungsform werden also gezielt definierte elektrische Energiemengen zwischen der ersten Energiespeichereinrichtung und der zweiten Energiespeichereinrichtung hin und her „geschoben”, so dass sich ein definierter Energiemengengfluss zwischen den beiden Energiespeichereinrichtungen einstellt. Die erste Energiespeichereinrichtung wird in dieser bevorzugten Ausführungsform also im Wechsel über eine aus der zweiten Energiespeichereinrichtung zugeführte definierte elektrische Energiemenge geladen, wobei die zweite Energiespeichereinrichtung entladen wird, und über eine in die zweite Energiespeichereinrichtung zugeführte definierte elektrische Energiemenge entladen, wobei die erste Energiespeichereinrichtung geladen wird. Das Verfahren basiert in dieser bevorzugten Ausführungsform sonach im Wesentlichen auf einem gezielten wechselseitigen Laden und Entladen der beiden in Reihe geschalteten Energiespeichereinrichtungen.
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Die elektrische Stabilität einer die Energiespeicheranordnung umfassenden kraftfahrzeugseitigen Anwendung, wie z. B. einer Bordnetzstruktur, wird in dieser bevorzugten Ausführungsform nicht (oder nur unwesentlich) beeinträchtigt, da der Energieinhalt der Energiespeicheranordnung insgesamt betrachtet (weitgehend) konstant bleibt. Hieraus ergibt sich, dass das Verfahren ohne Weiteres auch bei Betrieb einer die Energiespeicheranordnung umfassenden kraftfahrzeugseitigen Anwendung, d. h. z. B. bei Betrieb der vorgenannten Bordnetzstruktur, angewendet werden kann.
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Die zwischen den beiden Energiespeichereinrichtungen hin und her bewegten elektrischen Energieinhalte bzw. Energiemengen müssen nicht zwingend gleich sein. D. h., die aus bzw. von der ersten Energiespeichereinrichtung in die zweite Energiespeichereinrichtung eingebrachte elektrische Energiemenge kann kleiner oder, wie im Weiteren noch erläutert, größer als die aus bzw. von der zweiten Energiespeichereinrichtung in die erste Energiespeichereinrichtung eingebrachte elektrische Energiemenge sein.
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Das Einbringung der oder einer definierten elektrischen Energiemenge aus der zweiten Energiespeichereinrichtung in die erste Energiespeichereinrichtung, gegebenenfalls im Wechsel mit dem oder einem Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge aus der ersten Energiespeichereinrichtung in die zweite Energiespeichereinrichtung, wird zweckmäßig vermittels einer wenigstens eine zwischen die beiden Energiespeichereinrichtungen geschaltete elektrische Wandlereinrichtung, insbesondere in Form eines Gleichspannungswandlers (DC/DC-Wandlers), umfassenden Steuereinrichtung gesteuert. Derartige Steuereinrichtungen bzw. elektrische Wandlereinrichtungen, d. h. insbesondere Gleichspannungswandler, ermöglichen bei geeigneter Ansteuerung ohne Weiteres die gezielte Einstellung unterschiedlicher elektrischer Energiemengenflüsse zwischen den beiden Energiespeichereinrichtungen.
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Als erste Energiespeichereinrichtung wird insbesondere eine wenigstens eine Lithiumzelle, insbesondere mehrere Lithiumzellen, umfassende elektrische Energiespeichereinrichtung verwendet. Bei der ersten Energiespeichereinrichtung handelt es sich sonach insbesondere um eine wiederaufladbare Lithium-Batterie.
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Als zweite elektrische Energiespeichereinrichtung wird beispielsweise eine elektrische Kondensatoreinrichtung, insbesondere in Form eines Doppelschichtkondensators, oder eine wenigstens eine Bleizelle, insbesondere mehrere Bleizellen, umfassende Energiespeichereinrichtung oder eine wenigstens eine Nickelmetallhydridzelle (NiMH-Zelle), insbesondere mehrere Nickelmetallhydridzellen, umfassende Energiespeichereinrichtung oder eine wenigstens eine Lithiumtitanatzelle, insbesondere mehrere Lithiumtitanatzellen, umfassende Energiespeichereinrichtung verwendet.
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Für alle Fälle gilt, dass entsprechende Energiespeicherzellen typischerweise in jeweiligen Energiespeicherzellgehäusen aufgenommen sind. Derartige Energiespeicherzellgehäuse können wiederum in einem übergeordneten Gehäuse einer jeweiligen elektrischen Energiespeichereinrichtung aufgenommen sein.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Energiespeicheranordnung für ein Kraftfahrzeug. Die Energiespeicheranordnung umfasst als wesentliche Bestandteile eine erste Energiespeichereinrichtung und eine hierzu in Reihe geschaltete zweite Energiespeichereinrichtung, eine zur Steuerung eines Energiemengenflusses zwischen den beiden Energiespeichereinrichtungen eingerichtete Steuereinrichtung, sowie eine zur Ermittlung wenigstens eines in Abhängigkeit einer in die erste Energiespeichereinrichtung eingebrachten elektrischen Energiemenge veränderlichen Zustandsparameters der ersten Energiespeichereinrichtung eingerichtete Ermittlungseinrichtung. Die Energiespeicheranordnung, d. h. insbesondere die erste Energiespeichereinrichtung, dient insbesondere der elektrischen Versorgung diverser elektrischer Verbraucher, welche z. B. in eine kraftfahrzeugseitige Bordnetzstruktur oder einen Teil einer solchen geschaltet sind.
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Die Energiespeicheranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die oder eine weitere Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer den Ladezustand und/oder die Leistungsfähigkeit der ersten Energiespeichereinrichtung beschreibenden Zustandsinformation gemäß dem beschriebenen Verfahren eingerichtet ist. Mithin gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren analog für die Energiespeicheranordnung.
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Die oder eine Ermittlungseinrichtung ist demnach insbesondere auch dazu eingerichtet, entsprechende Zustandsparameter der ersten Energiespeichereinrichtung zu ermitteln. Die oder eine entsprechende Ermittlungseinrichtung ist also insbesondere zur Ermittlung eines durch Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung induzierten elektrischen Stroms und/oder einer durch Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung induzierten elektrischen Spannung und/oder einer durch Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung entstandenen elektrischen Verlustleistung eingerichtet. Hierzu umfasst die Ermittlungseinrichtung typischerweise geeignete Sensoren.
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Es ist ferner zweckmäßig, wenn die Steuereinrichtung eine zwischen die beiden Energiespeichereinrichtungen geschaltete elektrische Wandlereinrichtung, insbesondere in Form eines Gleichspannungswandlers (DC/DC-Wandlers), umfasst.
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Bei der ersten Energiespeichereinrichtung handelt es sich insbesondere um eine wenigstens eine Lithiumzelle, insbesondere mehrere Lithiumzellen, umfassende Energiespeichereinrichtung.
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Bei der zweiten Energiespeichereinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine elektrische Kondensatoreinrichtung, insbesondere in Form eines Doppelschichtkondensators, oder eine wenigstens eine Bleizelle, insbesondere mehrere Bleizellen, umfassende Energiespeichereinrichtung oder eine wenigstens eine Nickelmetallhydridzelle (NiMH-Zelle), insbesondere mehrere Nickelmetallhydridzellen, umfassende Energiespeichereinrichtung oder eine wenigstens eine Lithiumtitanatzelle, insbesondere mehrere Lithiumtitanatzellen, umfassende Energiespeichereinrichtung.
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Die Erfindung betrifft überdies ein wenigstens eine entsprechende Energiespeicheranordnung umfassendes Kraftfahrzeug. Mithin gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sowie im Zusammenhang mit der Energiespeicheranordnung analog für das Kraftfahrzeug.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Fig. eine Prinzipdarstellung einer Energiespeicheranordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Fig. zeigt eine Prinzipdarstellung einer Energiespeicheranordnung 1 für ein Kraftfahrzeug 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Energiespeicheranordnung 1 ist Teil einer kraftfahrzeugseitigen Bordnetzstruktur 3, in welche eine Startereinrichtung 4 zum Starten eines kraftfahrzeugseitigen Antriebsaggregats (nicht gezeigt), typischerweise in Form eines Verbrennungsmotors, eine elektrische Maschine 5, typischerweise in Form eines elektrischen Generators, sowie diverse elektrische Verbraucher 6, von welchen lediglich ein Einziger dargestellt ist, geschaltet sind.
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Die Energiespeicheranordnung 1 umfasst eine erste Energiespeichereinrichtung 7 in Form einer aus mehreren auf Lithium basierenden Energiespeicherzellen (nicht gezeigt) gebildeten Batterie, kurz einer Lithium-Batterie. Die die erste Energiespeichereinrichtung 7 bildenden Energiespeicherzellen sind in jeweiligen Energiespeicherzellgehäusen (nicht gezeigt) aufgenommen. Selbstverständlich weist die erste Energiespeichereinrichtung 7 typischerweise ein weiteres Gehäuse (nicht gezeigt) auf, in welchem die Energiespeicherzellgehäuse angeordnet sind.
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Die Energiespeicheranordnung 1 umfasst ferner eine zu der ersten Energiespeichereinrichtung 7 in Reihe geschaltete zweite Energiespeichereinrichtung 8 in Form einer Kondensatoreinrichtung. Die Kondensatoreinrichtung ist als Doppelschichtkondensator ausgebildet.
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Zwischen die beiden Energiespeichereinrichtungen 7, 8 ist eine über eine dieser zugeordnete Steuereinrichtung 9 ansteuerbare elektrische Wandlereinrichtung 10 geschaltet. Die Wandlereinrichtung 10 ist als Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) ausgebildet. Die Wandlereinrichtung 10 kann einen Teil der Steuereinrichtung 9 bilden, so dass die Steuereinrichtung 9 die Wandlereinrichtung 10 umfasst.
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Ferner ist eine der ersten Energiespeichereinrichtung 7 zugeordnete Ermittlungseinrichtung 11 vorhanden. Die Ermittlungseinrichtung 11 ist insbesondere dazu eingerichtet, entsprechende bei Einbringung einer definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung 7 veränderliche Zustandsparameter der ersten Energiespeichereinrichtung 7 zu ermitteln. Die Ermittlungseinrichtung 11 ist dabei insbesondere zur Ermittlung eines durch Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung 7 induzierten elektrische Stroms und/oder einer durch Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung 7 induzierten elektrischen Spannung und/oder einer durch Einbringen einer definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung 7 entstandenen elektrischen Verlustleistung eingerichtet. Hierzu umfasst die Ermittlungseinrichtung 11 geeignete Sensoren (nicht gezeigt).
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Über die beschriebene Konfiguration der Energiespeicheranordnung 1 lässt sich ein Verfahren zur Ermittlung einer den Ladezustand und/oder die Leistungsfähigkeit der ersten Energiespeichereinrichtung 7 beschreibenden Zustandsinformation realisieren.
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Gemäß dem Verfahren wird in einem ersten Schritt mittels der Wandlereinrichtung 10 im Wechsel eine definierte elektrische Energiemenge, typischerweise ein Wechselstrom mit einer definierten Frequenz in einem Bereich zwischen 100 und 400 Hz, aus bzw. von der zweiten Energiespeichereinrichtung 8 in die erste Energiespeichereinrichtung 7 und eine definierte elektrische Energiemenge, wiederum typischerweise ein Wechselstrom mit einer definierten Frequenz in einem Bereich zwischen 100 und 400 Hz, aus bzw. von der ersten Energiespeichereinrichtung 7 in die zweite Energiespeichereinrichtung 8 eingebracht.
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Der Betrieb der Wandlereinrichtung 10 wird dabei über die Steuereinrichtung 9 gesteuert.
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Der im Rahmen des Verfahrens gezielt erfolgende elektrische Energiemengenfluss zwischen den beiden Energiespeichereinrichtungen 7, 8 ist durch die Pfeile P1, P2 symbolisiert. Die beiden Energiespeichereinrichtungen 7, 8 werden im Rahmen des Verfahrens sonach wechselweise geladen und entladen, was durch den Pfeil P1 (Laden der ersten Energiespeichereinrichtung 7 und Entladen der zweiten Energiespeichereinrichtung 8) und den Pfeil P2 (Entladen der ersten Energiespeichereinrichtung 7 und Laden der zweiten Energiespeichereinrichtung 8) symbolisiert ist.
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In einem zweiten Schritt wird mittels der Ermittlungseinrichtung 11 wenigstens ein in Abhängigkeit der eingebrachten elektrischen Energiemenge veränderlicher Zustandsparameter der ersten Energiespeichereinrichtung 7 ermittelt. Bei einem entsprechenden Zustandsparameter kann es sich beispielsweise um den durch Einbringen der definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung 7 induzierten elektrischen Strom und/oder die durch Einbringen der definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung 7 induzierte elektrische Spannung und/oder die durch Einbringen der definierten elektrischen Energiemenge in die erste Energiespeichereinrichtung 7 entstandene elektrische Verlustleistung handeln.
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Anhand des ermittelten Zustandsparameters wird in einem dritten Schritt eine entsprechende Zustandsinformation ermittelt.
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Die Ermittlung der Zustandsinformation erfolgt dabei insbesondere anhand eines Vergleichs des oder der in dem zweiten Schritt ermittelten Zustandsparameter mit jeweiligen vorgegebenen oder vorgebbaren Vergleichskriterien.
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Dabei wird als Vergleichskriterium ein im Hinblick auf die in die erste elektrische Energiespeichereinrichtung 7 einzubringende oder eingebrachte definierte elektrische Energiemenge festgelegter Stromgrenzwert und/oder ein im Hinblick auf die in die erste elektrische Energiespeichereinrichtung 7 einzubringende oder eingebrachte definierte elektrische Energiemenge festgelegter Spannungsgrenzwert und/oder ein im Hinblick auf die in die erste elektrische Energiespeichereinrichtung 7 einzubringende oder eingebrachte definierte elektrische Energiemenge festgelegter Verlustleistungsgrenzwert verwendet.
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Es kann also z. B. bei einem definierten in die erste Energiespeichereinrichtung 7 eingebrachten Wechselstrom, z. B. mit einer Frequenz von 100 Hz, eine „Spannungsantwort” der ersten Energiespeichereinrichtung 7 ermittelt und diese mit einem entsprechenden Spannungsgrenzwert verglichen werden. Aus dem Vergleichsergebnis lässt sich die Zustandsinformation und somit der Ladezustand bzw. die Leistungsfähigkeit der ersten Energiespeichereinrichtung 7 ableiten.
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Analoges gilt selbstverständlich für den Fall, dass als Zustandsparameter eine elektrische Spannung oder eine elektrische Verlustleistung ermittelt wird. Über Letztere lässt sich insbesondere die Leistungsfähigkeit der ersten Energiespeichereinrichtung 7 ermitteln, wobei vergleichsweise hohe elektrische Verlustleistungen auf eine vergleichsweise geringe Leistungsfähigkeit der ersten Energiespeichereinrichtung 7 und entsprechend vergleichsweise geringe elektrische Verlustleistungen auf eine vergleichsweise hohe Leistungsfähigkeit der ersten Energiespeichereinrichtung 7 hindeuten.
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Bei dem Verfahren handelt es sich insgesamt um ein einfaches und somit verbessertes Prinzip zur Ermittlung einer entsprechenden Zustandsinformation einer ersten Energiespeichereinrichtung 7, welches ohne separate Mess- bzw. Prüfeinrichtungen ausführbar ist.
