-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von Messwerten einer Batterie, welche mehrere Batteriezellen umfasst. Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm, ein Batteriemanagementsystem, ein Batteriesystem und ein Kraftfahrzeug, welche zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind.
-
Elektronische Steuergeräte werden im automobilen Umfeld heutzutage in zunehmender Zahl eingesetzt, Beispiele hierfür sind Motorsteuergeräte und Steuergeräte für ABS oder den Airbag. Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge ist ein heutiger Forschungsschwerpunkt die Entwicklung von leistungsfähigen Batteriepacks mit zugehörigen Batteriemanagementsystemen, d.h. Steuergeräten, welche mit einer Software zur Überwachung der Batteriefunktionalität ausgestattet sind. Batteriemanagementsysteme gewährleisten unter anderem die sichere und zuverlässige Funktion der eingesetzten Batteriezellen und Batteriepacks. Sie überwachen und steuern Ströme, Spannungen, Temperaturen, Isolationswiderstände und weitere Größen für einzelne Zellen und/oder den ganzen Batteriepack. Mit Hilfe dieser Größen lassen sich Managementfunktionen realisieren, die die Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Sicherheit des Batteriesystems steigern.
-
Batteriemanagementsysteme bestehen aus einer Vielzahl von Steuergeräten, auf denen individuelle Softwarefunktionalitäten ablaufen. Abhängig von der Anzahl der Batteriezellen, der Anzahl der Sensoren und der Verteilung der Batteriemodule auf verschiedene Bauräume im Kraftfahrzeug ergibt sich dabei eine Steuergeräte-Topologie mit einem Hauptsteuergerät und mehreren untergeordneten Sensorsteuergeräten für die Erfassung der Messwerte direkt an den einzelnen Batteriezellen und Batteriemodulen. Die erfassten Daten werden zwischen den Steuergeräten über einen Kommunikationskanal ausgetauscht.
-
JP 2007-185078 A zeigt ein Lade- und Entladeverfahren in einem Batteriepack mit einer Mehrzahl von Batterien, wobei Spannungswerte der Batterien mit einer bestimmten Abtastrate ermittelt werden und zu Zeitpunkten, an welchen ein Gesamtstrom ermittelt wird, die Spannungswerte interpoliert werden, um Messwerte für diese Zeitpunkte zu erhalten.
-
JP 2011-222133 A zeigt ein Verfahren, bei welchem zu bestimmten Zeitpunkten Batteriespannungen ermittelt werden und Batteriespannungen zwischen diesen Zeitpunkten durch Interpolation ermittelt werden. Temperaturwerte, welche nicht so häufig gemessen werden, werden zu bestimmten Zeitpunkten durch Annahme eines funktionellen Zusammenhangs zwischen dem Spannungswert, dem Strom und dem Innenwiderstand der Batterie anhand der Spannungswerte ermittelt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Ein Verfahren zur Bereitstellung von Messwerten einer Batterie, welche mehrere Batteriezellen umfasst, durch ein Batteriemanagementsystem, welches ein Hauptsteuergerät und zumindest ein Sensorsteuergerät umfasst, welche über einen Kommunikationskanal miteinander in Verbindung stehen, wobei das Sensorsteuergerät eingerichtet ist, Messwerte zumindest eines Sensors zu empfangen und zu verarbeiten, umfasst die Schritte:
- a) Ermitteln von Messwerten des Sensors mit Zeitstempeln durch das Sensorsteuergerät,
- b) Versenden der Messwerte des Sensors mit Zeitstempeln durch das Sensorsteuergerät an das Hauptsteuergerät auf dem Kommunikationskanal,
- c) Empfangen und Speichern der Messwerte des Sensors durch das Hauptsteuergerät,
- d) Ermitteln einer zu einem bestimmten Zeitpunkt aktuellen Größe eines Betriebsparameters anhand seines Messwertes, für den Fall, dass dessen Zeitstempel mit dem bestimmten Zeitpunkt zusammenfällt, und ansonsten anhand zweier Messwerte des Sensors durch das Hauptsteuergerät,
wobei die zwei Messwerte derart ausgewählt werden, dass ihre Zeitstempel möglichst nahe an dem bestimmten Zeitpunkt liegen,
und wobei bei der Bestimmung der zu dem bestimmten Zeitpunkt aktuellen Größe des Betriebsparameters eine durch die zwei Messwerte verlaufende lineare Funktion der Zeit bestimmt wird, deren Funktionswert zu dem bestimmten Zeitpunkt die aktuelle Größe des Betriebsparameters bildet.
-
Das vorgestellte Verfahren ermöglicht, einen Messwert eines Sensors zu einem beliebigen bestimmten Zeitpunkt zu erhalten, obwohl dieser nicht kontinuierlich, sondern mit einer definierten Abtastrate gemessen wird, ohne dass hierdurch signifikante Nachteile in der Genauigkeit des Messergebnisses entstehen.
-
Für den Fall, dass das Hauptsteuergerät Messwerte von zumindest zwei Sensoren empfängt und verarbeitet, was der Regelfall ist, ermöglicht das vorgestellte Verfahren außerdem, asynchron gemessene Messwerte mittels Extrapolation zu pseudo-synchronen Werten umzurechnen. Durch die in dem Schritt d) angegebene Methode wird ein Ersatz für einen synchron gemessenen Wert bereitgestellt.
-
Asynchron gemessene Messwerte können dabei sowohl von verschiedenen Sensorsteuergeräten als auch von verschiedenen, einem Sensorsteuergerät zugeordneten Sensoren stammen. Asynchron gemessene Messwerte umfassen Messwerte, welche mit unterschiedlicher Messfrequenz bereitstellt werden, als auch Messwerte, welche zeitlich versetzt gemessen werden. Durch das angegebene Verfahren wird möglich, mit aktuellen Größen der Betriebsparameter zu einem bestimmten Zeitpunkt zu arbeiten.
-
In der Konsequenz können hierdurch die Messungen auf allen Sensorsteuergeräten und Sensoren unabhängig voneinander erfolgen, ohne dass hierdurch signifikante Nachteile in der Genauigkeit eines Messergebnisses zu erwarten sind. Ein aufwändiges Abstimmen der Messzeitpunkte einzelner Sensorsteuergeräte untereinander entfällt genauso wie ein aufwändiges Abstimmen der Messzeitpunkte einzelner Sensoren eines Sensorsteuergeräts untereinander.
-
Im Schritt c) werden die Messwerte jedes Sensors durch das Hauptsteuergerät empfangen und gespeichert, wobei das Hauptsteuergerät in einer Speichereinheit zeitliche Folgen von Messwerten jedes Sensors erzeugt. Die zeitliche Folge von Messwerten eines Sensors wird auch als Messwertreihe bezeichnet.
-
Das Verfahren kann beliebige Messwerte betreffen, durch welche Batteriemanagementfunktionen realisiert werden, wie beispielsweise die Ermittlung einer voraussichtlichen Lebensdauer des Batteriesystems oder eines Gesundheitszustands (SOH, State Of Health) der Batterie. Derartige Messwerte umfassen insbesondere Zellspannungen, Zelltemperaturen, Stromstärken, Modulspannungen, Modultemperaturen. Weitere Messwerte, welche üblicherweise durch Sensorsteuergeräte erfasst und an das Sensorsteuergerät übermittelt werden, sind beispielsweise Isolationswiderstände oder Ladezustände von Zellen oder Modulen. Ebenso können Messwerte aus derartigen Größen abgeleitete Größen umfassen, beispielsweise zeitlich aufsummierte oder integrierte Größen, miteinander multiplizierte oder anderweitig aggregierte Größen. Auch Differenzwerte zwischen minimalen und maximalen Zuständen können in den abgeleiteten Messwerten enthalten sein.
-
Die zwei Messwerte werden derart ausgewählt, dass ihre Zeitstempel möglichst nahe an dem bestimmten Zeitpunkt liegen. Die zu dem bestimmten Zeitpunkt aktuelle Größe des Betriebsparameters wird somit durch Interpolation oder Extrapolation des Verhaltens zweier in der Nähe des bestimmten Zeitpunkts liegenden Messwerte zueinander ermittelt.
-
Die zwei Messwerte werden bevorzugt derart ausgewählt, dass ihre Zeitstempel möglichst nahe an dem bestimmten Zeitpunkt und vor dem bestimmten Zeitpunkt liegen. Die zu dem bestimmten Zeitpunkt aktuelle Größe des Betriebsparameters wird somit durch Extrapolation des Verhaltens zweier vor dem bestimmten Zeitpunkt liegenden Messwerte zueinander ermittelt.
-
Ein Vorteil der Extrapolation ist, dass ein Messwert extrapoliert werden kann, auch wenn ein Sensor komplett ausfällt. Bei der Interpolation können dagegen nur Messwerte zwischen zwei tatsächlich gemessenen Werten berechnet werden. Bei der Extrapolation wird aus zwei Werten in der Vergangenheit ein zukünftiger angenommener Wert berechnet. Dies kann auch dann erfolgen, wenn der Sensor noch funktioniert und an einem beliebigen unbekannten Zeitpunkt in der Zukunft einen neuen Messwert liefert.
-
Ein weiterer Vorteil der Extrapolation ist, dass wenn alle Messwerte zu einem Zeitpunkt in der Gegenwart synchron vorliegen sollen, per Extrapolation Werte berechnet werden können, auch wenn die Messraster nicht übereinstimmen. Bei Interpolation können die Messwerte nur für einen Zeitpunkt in der Vergangenheit berechnet werden, wenn jeweils vor und nach diesem Zeitpunkt auch echte Messwerte vorliegen.
-
Nach einer Ausführungsform legt für den Fall, dass eine Messanfrage mit einem gewünschten Messzeitpunkt an das Hauptsteuergerät gerichtet wird, das Hauptsteuergerät als bestimmten Zeitpunkt den gewünschten Messzeitpunkt fest. Für den Fall, dass der gewünschte Messzeitpunkt mit dem Zeitstempel eines Messwerts eines Sensors übereinstimmt, wird dieser Messwert ausgegeben. Messwertreihen, welche keinen Messwert mit dem gewünschten Messzeitpunkt als Zeitstempel aufweisen, werden wie mit Bezug zu Schritt d) beschrieben behandelt.
-
Für den Fall, dass eine Messanfrage mit einem gewünschten Messzeitpunkt an das Steuergerät gerichtet wird und das Steuergerät zeitliche Folgen von Messwerten von zumindest zwei Sensoren bildet, ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Hauptsteuergerät den bestimmten Zeitpunkt auf einen Zeitstempel eines Messwertes eines ersten Sensors festlegt und die zu dem bestimmten Zeitpunkt aktuellen Größen der Betriebsparameter der weiteren Sensoren gemäß den Bestimmungen des Schrittes d) ermittelt.
-
In dieser Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass der erste Sensor und der Messwert des ersten Sensors derart ausgewählt werden, dass der Zeitstempel des Messwerts möglichst nahe an dem gewünschten Messzeitpunkt liegt. Für einen Fall, dass die Zeitstempel zweier Messwerte gleich nah an dem gewünschten Messzeitpunkt liegen, wird ein beliebiger davon bestimmt.
-
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Hauptsteuergerät auch für den Fall, dass zeitliche Folgen von Messwerten von zumindest zwei Sensoren gebildet werden, als den bestimmten Zeitpunkt den gewünschten Messzeitpunkt festlegt.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform synchronisiert das Hauptsteuergerät bei einem Systemstart eine Uhr des Sensorsteuergeräts mit einer Uhr des Hauptsteuergeräts. Das Hauptsteuergerät implementiert somit eine Systemzeit. Bei dem Systemstart teilt das Hauptsteuergerät den Sensorsteuergeräten die Systemzeit mit. Die Systemsteuergeräte zählen die Systemzeit daraufhin selbstständig mit.
-
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Bei dem Computerprogramm kann es sich beispielsweise um ein Software-Modul, eine Software-Routine oder eine Software-Subroutine zur Implementierung eines Batteriemanagementsystems auf einem Steuergerät eines Kraftfahrzeuges handeln. Das Computerprogramm kann auf maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung, beispielsweise auf einem tragbaren Speicher, wie einer CD-ROM, einer DVD, einer Blu-ray Disk, einem USB-Stick oder einer Speicherkarte. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung, wie etwa auf einem Server oder einem Cloud-Server zum Herunterladen bereitgestellt werden, beispielsweise über ein Datennetzwerkzeug, wie das Internet oder einer Kommunikationsverbindung, wie eine Telefonleitung oder eine Drahtlosverbindung.
-
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Batteriemanagementsystem einer Batterie bereitgestellt, welche mehrere Batteriezellen umfasst, mit einem Hauptsteuergerät und zumindest einem Sensorsteuergerät, die über einen Kommunikationskanal miteinander in Verbindung stehen,
wobei das Sensorsteuergerät eingerichtet ist, Messwerte zumindest eines Sensors zu empfangen, mit Zeitstempeln zu versehen und die Messwerte mit Zeitstempeln über den Kommunikationskanal an das Hauptsteuergerät zu versenden,
wobei das Hauptsteuergerät eine Schnittstelle zum Empfangen der Messwerte mit Zeitstempeln und eine Einheit zum Speichern der Messwerte mit Zeitstempeln aufweist,
wobei das Hauptsteuergerät weiterhin eine Einheit zum Empfangen einer Messanfrage für zumindest einen Betriebsparameter mit einem gewünschten Messzeitpunkt aufweist, sowie
eine Einheit zum Ermitteln einer zu einem bestimmten Zeitpunkt aktuellen Größe des angefragten Betriebsparameters, welche eingerichtet ist,
die zu dem bestimmten Zeitpunkt aktuelle Größe des angefragten Betriebsparameters anhand seines Messwertes zu ermitteln, für den Fall, dass dessen Zeitstempel mit dem bestimmten Zeitpunkt zusammenfällt, und ansonsten anhand zweier Messwerte des Sensors zu ermitteln, die derart ausgewählt werden, dass ihre Zeitstempel möglichst nahe an dem bestimmten Zeitpunkt liegen,
und zur Ermittlung der zu dem bestimmten Zeitpunkt aktuellen Größe des Betriebsparameters eine durch die zwei Messwerte verlaufende lineare Funktion der Zeit zu bestimmen, deren Funktionswert zu dem bestimmten Zeitpunkt die aktuelle Größe des Betriebsparameters bildet, und eine Einheit zum Bereitstellen der zu dem bestimmten Zeitpunkt aktuellen Größe des Betriebsparameters.
-
Bevorzugt ist das Batteriemanagementsystem zur Durchführung der hierin beschriebenen Verfahren ausgebildet und/oder eingerichtet. Dementsprechend gelten die im Rahmen der Verfahren beschriebenen Merkmale entsprechend für das Batteriemanagementsystem und umgekehrt die im Rahmen des Batteriemanagementsystems beschriebenen Merkmale entsprechend für die Verfahren.
-
Die Einheiten des Batteriemanagementsystems sind als funktionale Einheiten zu verstehen, die nicht notwendigerweise physikalisch voneinander getrennt sind. So können mehrere Einheiten des Batteriemanagementsystems in einer einzigen physikalischen Einheit realisiert sein, etwa wenn mehrere Funktionen in Software implementiert sind. Weiterhin können die Einheiten des Batteriemanagementsystems auch in Hardware, beispielsweise durch anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC, Application Specific Integrated Circuit) oder in Speichereinheiten realisiert sein. Bevorzugt ist insbesondere die Einheit zum Ermitteln der zu dem bestimmten Zeitpunkt aktuellen Größe des Betriebsparameters als Software oder ASIC im Batteriemanagementsystem implementiert.
-
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Batteriesystem mit einer Batterie, welche mehrere Batteriezellen umfasst, und einem derartigen Batteriemanagementsystem bereitgestellt. Die Batterie kann insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine Nickel-Metallhydrid-Batterie sein, und mit einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs verbindbar sein.
-
Die Begriffe "Batterie" und "Batterieeinheit" werden in der vorliegenden Beschreibung dem üblichen Sprachgebrauch angepasst für Akkumulator bzw. Akkumulatoreinheit verwendet. Die Batterie umfasst eine oder mehrere Batterieeinheiten, womit eine Batteriezelle, ein Batteriemodul, einen Modulstrang oder ein Batteriepack bezeichnet sein kann. In der Batterie sind die Batteriezellen vorzugsweise räumlich zusammengefasst und schaltungstechnisch miteinander verbunden, beispielsweise seriell oder parallel zu Modulen verschaltet. Mehrere Module können sogenannte Batteriedirektkonverter (BDC, Battery Direct Converter) bilden, und mehrere Batteriedirektkonverter einen Batteriedirektinverter (BDI, Battery Direct Inverter).
-
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Batteriesystem zur Verfügung gestellt, wobei dessen Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das Kraftfahrzeug kann als reines Elektrofahrzeug ausgestaltet sein und ausschließlich ein elektrisches Antriebssystem umfassen. Alternativ kann das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgestaltet sein, das ein elektrisches Antriebssystem und einen Verbrennungsmotor umfasst. In einigen Varianten kann vorgesehen sein, dass die Batterie des Hybridfahrzeugs intern über einen Generator mit überschüssiger Energie des Verbrennungsmotors geladen werden kann. Extern aufladbare Hybridfahrzeuge (PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle) sehen zusätzlich die Möglichkeit vor, die Batterie über das externe Stromnetz aufzuladen. Bei derart ausgestalteten Kraftfahrzeugen umfasst der Fahrzyklus einen Fahrbetrieb und/oder einen Ladebetrieb als Betriebsphasen, in denen Betriebsparameter erfasst werden.
-
Um den zeitlichen Verlauf des Betriebsparameters zu erfassen, überwachen die Sensoreinheiten einzelne Batteriezellen oder einzelne Batteriemodule kontinuierlich und stellen die entsprechenden Daten einem Steuergerät bereit, auf dem ein Batteriemanagementsystem realisiert ist. Beispielsweise können Daten zwischen den Sensoreinheiten und dem Steuergerät über einen Bus, etwa über einen SPI Bus (Serial Peripheral Interface Bus) oder einen CAN Bus (Controller Area Network Bus), ausgetauscht werden. Kontinuierlich bezeichnet hierbei, dass nach definierten Zeitintervallen oder mit einer definierten Abtastrate, beispielsweise jede Minute, Betriebsparameter von den Sensoreinheiten erfasst werden und an das Steuergerät mit dem Batteriemanagementsystem übertragen werden. Zum Erfassen des zeitlichen Verlaufes des Betriebsparameters werden die erfassten Betriebsparameter in einer Speichereinheit gespeichert. Das definierte Zeitintervall oder die definierte Abtastrate kann dabei an die Frequenz der Änderungen des Betriebsparameters angepasst sein, wobei außerdem eine obere Grenze durch die Datenübertragungsrate des Busses zwischen den Sensoreinheiten und dem Steuergerät gegeben ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem,
-
2 einen zeitlichen Verlauf verschiedener Betriebsparameter einer Batterie,
-
3 einen zeitlichen Verlauf verschiedener Betriebsparameter einer Batterie mit ermittelten Messwerten ersten Typs,
-
4 einen zeitlichen Verlauf verschiedener Betriebsparameter einer Batterie mit ermittelten Messwerten ersten Typs und ermittelten aktuellen Größen von Betriebsparametern,
-
5 einen zeitlichen Verlauf verschiedener Betriebsparameter einer Batterie mit ermittelten Messwerten zweiten Typs und ermittelten aktuellen Größen von Betriebsparametern.
-
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei in Einzelfällen auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 10 mit einem Batteriesystem 12.
-
Das Kraftfahrzeug 10 der 1 kann als rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder als Hybridfahrzeug, das zusätzlich einen Verbrennungsmotor aufweist, ausgestaltet sein. Dazu ist das Kraftfahrzeug 10 mit einem elektrischen Antriebssystem 14 ausgerüstet, das das Kraftfahrzeug 10 über einen Elektromotor (nicht dargestellt) zumindest teilweise elektrisch antreibt.
-
Die elektrische Energie wird von einer Batterie 16 bereitgestellt. Die Batterie 16 umfasst mehrere Batteriezellen 19 oder Akkumulatorzellen, zum Beispiel Lithiumionenzellen mit einem Spannungsbereich von 2,8 bis 4,2 V. Die Batteriezellen 19 sind in Gruppen zu Batteriemodulen 20 zusammengefasst, und hierbei in Serie und teilweise zusätzlich parallel geschaltet, um die geforderten Leistungs- und Energiedaten mit der Batterie 16 zu erzielen.
-
Die Batterie 16 ist Teil eines Batteriesystems 12, das außerdem ein Batteriemanagementsystem umfasst. Das Batteriemanagementsystem umfasst ein Hauptsteuergerät 18 und mehrere Sensorsteuergeräte 17, welche den Batteriemodulen 20 zugeordnet sind.
-
Um einzelne Batteriezellen 19 oder Batteriemodule 20 zu überwachen, sind diese mit Zellüberwachungseinheiten 22 oder Modulüberwachungseinheiten 23 ausgestattet, die kontinuierlich, mit definierten Abtastraten Betriebsparameter, wie Spannungen, Stromstärken oder Temperaturen einzelner Batteriezellen 19 oder einzelner Batteriemodule 20 als Messwerte 46 erfassen und die erfassten Messwerte 46 den Sensorsteuergeräten 17 bereitstellen. Die Sensorsteuergeräte 17 empfangen die Messwerte 46 der Sensoren der Zellüberwachungseinheiten 22 und Modulüberwachungseinheiten 23, statten die Messwerte 46 mit Zeitstempeln aus und versenden diese über einen Kommunikationskanal 24, etwa einen SPI Bus (Serien Peripheral Interface Bus) oder einen CAN Bus (Controller Area Network Bus) an das Hauptsteuergerät 18, sodass dem Hauptsteuergerät 18 Messwertreihen der einzelnen Sensoren bereitgestellt werden. Die Abtastraten der Sensoren müssen dabei nicht gleich sein, und auch die Zeitpunkte der Erfassung können voneinander abweichen.
-
Das Hauptsteuergerät 18 implementiert Funktionen zum Steuern und Überwachen der Batterie 16. Insbesondere weist das Hauptsteuergerät 18 eine Schnittstelle 26 zum Empfangen der Messwerte 46 mit Zeitstempeln auf, die von den Sensorsteuergräten 17 versendet wurden. Das Hauptsteuergerät 18 weist außerdem eine Einheit 28 zum Speichern der Messwerte 46 in einer Speichereinheit 30 auf, welche die Messwerte 46 von der Schnittstelle 26 empfängt. Die Speichereinheit 30 ist beispielsweise ein EEPROM Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) oder ein RAM Speicher (Random Access Memory), in dem die erfassten Messwerte 46 vorübergehend, d. h. flüchtig, oder dauerhaft, d. h. nicht-flüchtig, gespeichert werden.
-
Das Hauptsteuergerät 18 weist weiterhin eine Einheit 32 zum Ermitteln einer zu einem bestimmten Zeitpunkt 54 aktuellen Größe 52 eines Betriebsparameters auf. Die Einheit 32 ist eingerichtet, die zu einem bestimmten Zeitpunkt 54 aktuelle Größe 52 eines Betriebsparameters anhand seines Messwertes 46 zu ermitteln, für den Fall, dass dessen Zeitstempel mit dem bestimmten Zeitpunkt 54 zusammenfällt, und ansonsten anhand zweier Messwerte 46 des Sensors zu ermitteln, die derart ausgewählt werden, dass ihre Zeitstempel möglichst nahe an dem bestimmten Zeitpunkt 54 liegen. Die Einheit 32 ist weiterhin eingerichtet, zur Ermittlung der zu dem bestimmten Zeitpunkt 54 aktuellen Größe 52 des Betriebsparameters eine durch die zwei Messwerte 46 verlaufende lineare Funktion 51 der Zeit zu bestimmen, deren Funktionswert zu dem bestimmten Zeitpunkt 54 die aktuelle Größe 52 des Betriebsparameters bildet.
-
Das Hauptsteuergerät 18 umfasst eine weitere Einheit 34 zum Bereitstellen der zu dem bestimmten Zeitpunkt 54 aktuellen Größe 52 des Betriebsparameters, welche eine Kommunikationseinheit bildet.
-
Das Hauptsteuergerät 18 weist eine weitere Einheit 36 zum Empfangen einer Messanfrage für zumindest einen Betriebsparameter mit einem gewünschten Messzeitpunkt 48 auf, welche ebenfalls eine Kommunikationseinheit des Hauptsteuergeräts 18 bildet. Die Einheit 36 zum Empfangen der Messanfrage leitet den gewünschten Messzeitpunkt 48 der Einheit 32 zum Ermitteln der aktuellen Größe 52 des angefragten Betriebsparameters weiter, welche aus dem gewünschten Messzeitpunkt 48 den bestimmten Zeitpunkt 54 ermittelt.
-
2 zeigt eine Temperaturkurve 38, eine Stromstärkekurve 40, eine Spannungskurve 42 eines ersten Sensors und eine Spannungskurve 44 eines zweiten Sensors. Die Kurven 38, 40, 42, 44 bilden die Betriebsparameter Temperatur T, Stromstärke I, Zellspannung U als kontinuierlichen Verlauf über die Zeit t ab. Die Betriebsparameter werden kontinuierlich mit einer definierten Abtastrate von den Zellüberwachungseinheiten 22 oder Modulüberwachungseinheiten 23 erfasst, was als Messwerte 46 in der 2 dargestellt ist.
-
Anhand der Verteilung der Messwerte 46 zeigt sich, dass die Temperatur T seltener als die restlichen Betriebsparameter erfasst wird und die Stromstärke I am häufigsten gemessen wird. Anhand der Verteilung der Messwerte 46 zeigt sich außerdem, dass die Messungen für die Zellspannungen U des ersten Sensors und des zweiten Sensors leicht zeitversetzt stattfinden.
-
Wenn das Batteriemanagementsystem Managementfunktionen ausführt, welche eine Messanfrage für die Messwerte 46 der Sensoren zu einem gewünschten Messzeitpunkt 48 beinhalten, greift es zu dem gewünschten Messzeitpunkt 48 auf die in der Speichereinheit 30 vorhandenen Messwerte 46 zu. Erkennbar sind die zu dem gewünschten Messzeitpunkt 48 im Speicher befindlichen „aktuellen“ Messwerte 46 unterschiedlich alt.
-
Das Batteriemanagementsystem legt den gewünschten Messzeitpunkt 48 als den bestimmten Zeitpunkt 54 fest. In 2 sind Messwerte 50 ersten Typs dargestellt, deren Zeitstempel möglichst nahe an dem gewünschten Messzeitpunkt 48 liegen. Diese werden von dem Batteriemanagementsystem identifiziert und weiter verwendet, wie im Folgenden mit Bezug zu den 3 bis 5 beschrieben wird.
-
3 zeigt die Kurven 38, 40, 42, 44 der Betriebsparameter wie in 2, wobei zu jedem Betriebsparameter zwei Messwerte 50 ersten Typs dargestellt sind, deren Zeitstempel möglichst nahe an dem gewünschten Messzeitpunkt 48 und vor dem gewünschten Messzeitpunkt 48 liegen. Durch die jeweils zwei Messwerte 50 ersten Typs ist für jeden Sensor eine lineare Funktion 51 definiert, deren Funktionswert zu dem gewünschten Messzeitpunkt 48 eine aktuelle Größe 52 des Betriebsparameters bildet.
-
3 zeigt damit eine erste Möglichkeit zum Extrapolieren der Messwerte 46 mehrerer Sensoren, wobei das Batteriemanagementsystem als den bestimmten Zeitpunkt 54 den gewünschten Messzeitpunkt 48 festlegt.
-
4 zeigt die Kurven 38, 40, 42, 44 der Betriebsparameter wie 2 und 3. In 4 liegt der bestimmte Zeitpunkt 54 auf dem Zeitstempel eines Messwerts 50 ersten Typs des Stromstärkesensors. Die aktuelle Größe 52 des der Stromstärke fällt somit mit dessen Messwert 50 ersten Typs zusammen. Die weiteren aktuellen Größen 52 der Betriebsparameter der weiteren Sensoren sind wie mit Bezug zur 3 beschrieben extrapoliert. Bei der Kurve 44 der Zellspannung U zeigt sich deutlich, dass die aktuelle Größe 52 des Betriebsparameters zu dem bestimmten Zeitpunkt 54 nicht mit der tatsächlichen, nicht als Messwert vorliegenden Größe des Betriebsparameters zusammenfallen muss.
-
4 zeigt damit eine alternative Möglichkeit zum Extrapolieren der Messwerte 46 mehrerer Sensoren, wobei das Batteriemanagementsystem den bestimmten Zeitpunkt 54 auf einen Zeitstempel eines Messwertes 46 eines ersten Sensors festlegt. Der erste Sensor ist so ausgewählt, dass dessen Zeitstempel des Messwerts 50 des ersten Typs möglichst nahe an dem gewünschten Messzeitpunkt 48 liegt.
-
In 5 ist der bestimmte Zeitpunkt 54 auf den letzten Messwert 46 der Temperatur vor dem gewünschten Messzeitpunkt 48 gelegt. Gemäß einigen Ausführungsformen ist der erste Sensor im Batteriemanagementsystem als eine Standardeinstellung festgelegt, hier also der Temperatursensor.
-
Ausgehend hiervon werden in 5 Messwerte 56 zweiten Typs bestimmt, deren Zeitstempel möglichst nahe an dem bestimmten Zeitpunkt 54, aber nicht notwendigerweise vor dem bestimmten Zeitpunkt 54 liegen. Die aktuelle Größe 52 der Betriebsparameter wird unter der Annahme einer festen Abtastrate mittels Interpolation durch lineare Funktionen 51 bestimmt, welche durch die Messwerte 56 zweiten Typs verlaufen.
-
Bei der Kurve 40 der Stromstärke I zeigt sich deutlich, dass die aktuelle Größe 52 des Betriebsparameters zu dem bestimmten Zeitpunkt 54 nicht mit der tatsächlichen, nicht als Messwert vorliegenden Größe des Betriebsparameters zusammenfallen muss.
-
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2007-185078 A [0004]
- JP 2011-222133 A [0005]
