DE102014202616A1

DE102014202616A1 - Method for determining the shelf life of a battery

Info

Publication number: DE102014202616A1
Application number: DE102014202616.4A
Authority: DE
Inventors: Hariharan VENKITACHALAM
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-08-13

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Lagerfähigkeit der Batterie, aufweisend die Verfahrensschritte: a) Erstellen einer Nachschlagetabelle vor einem Lagern mit den Verfahrensschritten: a1) Aufnehmen und Abspeichern von Spannungswerten betreffend die Lagerspannung der Batterie in einem definierten Spannungsbereich, jeweils bei unterschiedlichen Temperaturen in einem definierten Temperaturbereich; a2) Aufnehmen und Abspeichern der Entladerate der Batterie bei unterschiedlichen Temperaturen in einem definierten Temperaturbereich; und b) Lagern der Batterie, wobei das Lagern die Verfahrensschritte umfasst: b1) Ermitteln der Temperatur der Batterie; b2) Ermitteln der Lagerspannung der Batterie; und b3) Ermitteln der Lagerfähigkeit der Batterie auf Basis der in der Nachlagetabelle abgespeicherten Entladerate. Ein derartiges Verfahren erlaubt zuverlässig, die momentan vorliegende zulässige längst mögliche zerstörungsfreie Restlagerzeiten von Batterien zu bestimmen, wobei dieses Verfahren insbesondere mit geringem technischen und finanziellen Aufwand möglich ist.The present invention relates to a method for determining the shelf life of the battery, comprising the method steps: a) Creating a look-up table before storage with the method steps: a1) Recording and storing voltage values relating to the storage voltage of the battery in a defined voltage range, in each case at different temperatures in a defined temperature range; a2) recording and storing the discharge rate of the battery at different temperatures in a defined temperature range; and b) storing the battery, the storing comprising the steps of: b1) determining the temperature of the battery; b2) determining the storage voltage of the battery; and b3) determining the shelf life of the battery based on the discharge rate stored in the look-up table. Such a method allows reliably to determine the currently available permissible longest possible non-destructive storage times of batteries, which method is possible in particular with little technical and financial effort.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Lagerfähigkeit einer Batterie. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Überwachen einer Batterie zum Verhindern einer Tiefentladung während einer Lagerzeit der Batterie. The present invention relates to a method for determining the shelf life of a battery. More particularly, the present invention relates to a method of monitoring a battery to prevent over-discharge during a storage period of the battery.

Stand der TechnikState of the art

Elektrochemische Energiespeicher, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, sind in vielen täglichen Anwendungen weit verbreitet. Sie werden beispielsweise in Computern, wie etwa Laptops, Mobiltelefonen, Smartphones und bei anderen Anwendungen, wie etwa in Windkraftanlagen, eingesetzt. Auch bei der zur Zeit stark vorangetriebenen Elektrifizierung von Fahrzeugen, wie etwa Kraftfahrzeugen, bieten derartige Batterien Vorteile.Electrochemical energy storage devices, such as lithium-ion batteries, are widely used in many daily applications. They are used, for example, in computers such as laptops, cell phones, smart phones, and other applications such as wind turbines. Even with the currently highly advanced electrification of vehicles, such as motor vehicles, such batteries offer advantages.

Insbesondere während einer längeren Stillstandzeit entladen sich Batteriezellen in der Regel nach und nach. Nachteilig hierbei kann sein, dass ab einer gewissen Entladungstiefe die Batterie keine elektrische Leistung abgeben kann und somit nicht mehr benutzt werden kann. Wird die Batterie noch weiter etwa bis zu einer Tiefentladung entladen, kann es bei vielen Batterietypen sogar zu irreversiblen Schädigungen kommen, die einen Austausch der Batterie erzwingen. Nachteilig kann dies beispielsweise bezüglich einer Lagerung der Batterie sein.In particular, during a longer downtime, battery cells usually discharge gradually. The disadvantage here may be that from a certain depth of discharge the battery can not deliver electrical power and thus can not be used. If the battery is discharged further to a deep discharge, it can even lead to irreversible damage in many types of batteries, which force a replacement of the battery. This can be disadvantageous, for example, with regard to storage of the battery.

Aus dem Dokument US 2013/0124121 , beispielsweise, ist ein Managementsystem bekannt, welches etwa dazu dient, eine noch verbleibende Arbeitszeit beziehungsweise Kapazität der einer Batterie bereitzustellen. Dabei werden zustandsabhängige Zeiträume zur Veränderung einer Spannung gemessen, um einen Rückschluss beispielsweise auf die vorhandene Restkapazität zu erhalten. From the document US 2013/0124121 For example, a management system is known which serves, for example, to provide a remaining working time or capacity of a battery. In this case, state-dependent time periods for changing a voltage are measured in order to obtain a conclusion, for example, about the residual capacity available.

Aus dem Dokument JP H11-040209 ist ferner ein Verfahren zum Ermitteln der Restlaufzeit einer Batterie bekannt, bei welchem Verfahren insbesondere Bezug auf die Selbstentladerate und die Temperatur genommen wird.From the document JP H11-040209 Furthermore, a method for determining the remaining battery life is known, in which method particular reference is made to the self-discharge rate and the temperature.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ermitteln der Lagerfähigkeit der Batterie, aufweisend die Verfahrensschritte:

a) Erstellen einer Nachschlagetabelle vor einem Lagern mit den Verfahrensschritten:
a1) Aufnehmen und Abspeichern von Spannungswerten betreffend die Lagerspannung der Batterie in einem definierten Spannungsbereich, jeweils bei unterschiedlichen Temperaturen in einem definierten Temperaturbereich;
a2) Aufnehmen und Abspeichern der Entladerate der Batterie bei unterschiedlichen Temperaturen in einem definierten Temperaturbereich; und
b) Lagern der Batterie, wobei das Lagern die Verfahrensschritte umfasst:
b1) Ermitteln der Temperatur der Batterie;
b2) Ermitteln der Lagerspannung der Batterie; und
b3) Ermitteln der Lagerfähigkeit der Batterie auf Basis der in der Nachlagetabelle abgespeicherten Entladerate.

The present invention is a method for determining the shelf life of the battery, comprising the method steps:

a) Create a look-up table before storing with the steps:
a1) recording and storing voltage values relating to the storage voltage of the battery in a defined voltage range, in each case at different temperatures in a defined temperature range;
a2) recording and storing the discharge rate of the battery at different temperatures in a defined temperature range; and
b) storing the battery, the storing comprising the steps of:
b1) determining the temperature of the battery;
b2) determining the storage voltage of the battery; and
b3) determining the shelf life of the battery based on the discharge rate stored in the look-up table.

Das vorbeschriebene Verfahren zum Ermitteln der Lagerfähigkeit einer Batterie ermöglicht auf einfache und kostengünstige Weise, eine Tiefentladung und damit eine irreversible Schädigung einer Batterie während eines Lagerns zu verhindern.The above-described method for determining the shelf life of a battery allows in a simple and cost-effective manner to prevent deep discharge and thus irreversible damage to a battery during storage.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit das Ermitteln der Lagerfähigkeit einer Batterie. Eine derartige Batterie kann beispielsweise wenigstens eine in einem Gehäuse angeordnete elektrochemische Zelle mit einer Elektrodenanordnung aufweisend eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode und einen diese kontaktierenden Elektrolyt umfassen. Eine elektrochemische Zelle kann dabei im Wesentlichen ausgestaltet sein, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Für den beispielhaften Fall einer Lithium-Ionen-Batterie kann die Anode beispielsweise umfassen oder ausgestaltet sein aus metallischem Lithium oder aus einem Material, welches Lithiumionen interkalieren kann. Ein derartiges Anodenmaterial kann beispielsweise auf einen Stromableiter aufgebracht, wie etwa aufgerakelt, sein. Beispielhafte Anodenmaterialien umfassen Graphit oder Lithiumtitanat. Die Kathode kann entsprechend, ebenfalls für den rein beispielhaften Fall einer Lithium-Ionen-Batterie, beispielhaft Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC) oder Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO₂) aufweisen oder daraus ausgestaltet sein und ebenfalls auf einen Stromableiter aufgebracht sein. Dabei kann das Kathodenmaterial wie auch das Anodenmaterial gegebenenfalls in einem Binder, wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF) etwa zusammen mit einem Leitzusatz, wie etwa einer elektrisch leitfähigen Kohlenstoffverbindung, beispielsweise Graphit, vorliegen. The present invention thus relates to determining the shelf life of a battery. Such a battery may, for example, comprise at least one electrochemical cell arranged in a housing with an electrode arrangement comprising a first electrode and a second electrode and an electrolyte which contacts them. An electrochemical cell can be designed essentially as known from the prior art. For example, for the exemplary case of a lithium-ion battery, the anode may include or be made of metallic lithium or a material that can intercalate lithium ions. For example, such an anode material may be applied to a current collector, such as scored. Exemplary anode materials include graphite or lithium titanate. The cathode can accordingly, likewise for the purely exemplary case of a lithium-ion battery, for example nickel-manganese-cobalt-oxide (NMC) or lithium-cobalt-oxide (LiCoO ₂ ) be configured and also applied to a current conductor be. Optionally, the cathode material as well as the anode material may be present in a binder, such as polyvinylidene fluoride (PVDF), for example, along with a conductive additive, such as an electrically conductive carbon compound, such as graphite.

Der Elektrolyt kann ebenfalls in an sich bekannter Weise beispielsweise ein Festkörperelektrolyt sein oder ein Lösungsmittel umfassen, in dem ein oder mehrere elektrisch leitfähige Salze gelöst sind. Beispielsweise können aprotische Lösungsmittel, wie etwa Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Dimethylcarbonat oder Diethylcarbonat Verwendung finden. Weiterhin kann als elektrisch leitfähiges Salz Lithiumhexafluorophosphat (LiPF₆) verwendet werden. Beispielsweise kann der Elektrolyt sich in Poren eines zwischen den Elektroden angeordneten Separators befinden. Der Separator kann beispielsweise eine insbesondere poröse Kunststofffolie sein, etwa gebildet aus Polypropylen.The electrolyte can likewise be, for example, a solid electrolyte in a manner known per se or comprise a solvent in which one or more electrically conductive salts are dissolved. For example, aprotic solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate or diethyl carbonate can be used. Furthermore, as the electrically conductive salt lithium hexafluorophosphate (LiPF ₆ ) can be used. For example, the electrolyte may be located in pores of a separator disposed between the electrodes. The separator can, for example, a in particular be porous plastic film, such as formed from polypropylene.

Unter einer Lagerfähigkeit der Batterie kann dabei insbesondere verstanden werden die insbesondere zeitliche Fähigkeit der Batterie, einer Lagerung unterworfen zu werden ohne dabei etwa aufgrund einer Selbstentladung in den Zustand einer Tiefentladung zu gelangen. Ferner kann unter einem Lagern einer Batterie insbesondere verstanden werden ein Zustand der Batterie, bei welchem kein gewolltes oder nur ein reduziertes Versorgen eines Verbrauchers mit Energie erfolgt. Dabei kann ein Versorgen eines Verbrauchers mit Energie beschränkt sein auf die Bauteile, die notwendig sind, um das beschriebene Verfahren durchführen zu können. Eine sonstige Entladung kann etwa, wie bereits ausgeführt, durch Selbstentladungseffekte hervorgerufen werden. Somit ist die Lagerfähigkeit der Batterie insbesondere bezogen auf den Zeitraum, bei welchem die Batterie in einem oberhalb einer Tiefentladung liegenden Ladezustand verweilen kann. Eine Tiefenentladung kann dabei insbesondere ein derartiger Ladezustand sein, bei welchem eine irreversible Schädigung der Batterie durch den Ladezustand stattfinden kann. A shelf life of the battery can be understood in particular to be the particular temporal capability of the battery to be subjected to storage without thereby reaching the state of a total discharge due to, for example, a self-discharge. Furthermore, storage of a battery can be understood as meaning, in particular, a state of the battery in which no desired or only a reduced supply of energy to a consumer takes place. In this case, supplying a consumer with energy may be limited to the components which are necessary in order to be able to carry out the method described. As already stated, another discharge can be caused, for example, by self-discharge effects. Thus, the shelf life of the battery is particularly related to the period of time at which the battery can stay in a state of charge above a total discharge. A deep discharge can in particular be such a state of charge, in which irreversible damage to the battery can take place due to the state of charge.

Somit basiert das vorliegende Verfahren insbesondere darauf, dass Batterien bei einer Tiefentladung unter Umständen Schaden nehmen können und dabei gegebenenfalls nach einer Tiefentladung derart irreversibel geschädigt sind, dass sie nicht mehr ladbar sind. Somit kann das Ermitteln der Lagerfähigkeit der Batterie dafür sorgen, dass der Ladezustand während einer Lagerung der Batterie stets in einem für die Batterie schonenden Bereich ist, eine Tiefentladung und damit eine irreversible Schädigung der Batterie somit wirksam verhindert werden kann.Thus, the present method is based in particular on the fact that batteries can be damaged in a deep discharge under certain circumstances and may be so irreparably damaged after a deep discharge that they are no longer chargeable. Thus, determining the shelf life of the battery can ensure that the charge state during storage of the battery is always in a gentle for the battery area, a deep discharge and thus irreversible damage to the battery can thus be effectively prevented.

Hierzu umfasst das vorbeschriebene Verfahren gemäß Verfahrensschritt a) das Erstellen einer Nachschlagetabelle vor einem Lagern. Dieser Verfahrensschritt kann beispielsweise in einer Erprobungsphase oder grundsätzlich vor einem Lagervorgang erfolgen und dient insbesondere dem Aufnehmen von batteriespezifischen Parametern. Dabei kann die Nachschlagetabelle insbesondere auf elektronischen Daten basieren, welche in einem Speicher beispielsweise eines Batterie-Management-Systems abgespeichert sein können.For this purpose, the above-described method according to method step a) comprises the creation of a look-up table before storage. This process step can take place, for example, in a trial phase or, in principle, before a storage operation and serves, in particular, to record battery-specific parameters. In this case, the look-up table can be based, in particular, on electronic data which can be stored in a memory of, for example, a battery management system.

Das Erstellen der Nachschlagetabelle gemäß Verfahrensschritt a) kann dabei die folgenden Verfahrensschritte umfassen. Zunächst kann gemäß Verfahrensschritt a1) ein Aufnehmen und Abspeichern von Spannungswerten betreffend die Lagerspannung der Batterie in einem definierten Spannungsbereich, jeweils bei unterschiedlichen Temperaturen in einem definierten Temperaturbereich erfolgen.The preparation of the look-up table according to method step a) can comprise the following method steps. First, according to method step a1), recording and storage of voltage values relating to the storage voltage of the battery can take place in a defined voltage range, in each case at different temperatures in a defined temperature range.

Dabei kann ein Ermitteln der Lagerspannung der Batterie wiederum bedeuten, dass die entsprechende Spannung der Gesamtbatterie ermittelt wird, etwa eines gesamten Moduls, oder dass die Spannung einzelner Bestandteile der Batterie ermittelt wird, wie etwa einzelner oder mehrerer, beispielsweise aller Batteriezellen. Letzteres kann den Vorteil aufweisen, dass etwa defekte Zellen unmittelbar lokalisierbar sind, wie dies nachstehend im Detail erläutert wird. In this case, a determination of the storage voltage of the battery can in turn mean that the corresponding voltage of the total battery is determined, such as an entire module, or that the voltage of individual components of the battery is determined, such as one or more, for example all battery cells. The latter can have the advantage that, for example, defective cells can be localized directly, as will be explained in detail below.

Unter der Lagerspannung kann dabei insbesondere verstanden werden die Leerlaufspannung (Open Circuit Voltage, OCV), wobei die Leerlaufspannung gegebenenfalls durch die Messschaltungen zum Messen der Spannung beeinflusst sein kann. Somit ist die Lagerspannung insbesondere die Leerlaufspannung mit den Einflüssen der Messschaltungen beziehungsweise mit den für das vorliegende Verfahren benötigten Bauteilen, da insbesondere bei einer Batterielagerung das Messen der entsprechenden Werte oftmals nur bei eingeschaltetem Messvorrichtungen etwa aufweisend eine Überwachungseinheit, beispielsweise eine auch als Cell Supervision Circuit (CSC) bezeichnete Einheit und/oder eine Batterie-Steuereinheit (Batterie Control Unit, BCU) möglich ist. Dies ist wegen der Eingangs- und Versorgungsströme der verwendeten Elektronikbauteile insbesondere bei einer Lagerung dann besonders vorteilhaft möglich, wenn die verwendeten Bauteile auch von der Batterie gespeist werden. Da die anliegenden Eingangs- und Versorgungsströme jedoch relativ klein sind, der Eingangsstrom liegt beispielsweise bei ≤ 400µA, der Versorgungsstrom einer CSC liegt beispielsweise bei ≤ 200 mA, kann die Lagerspannung weitestgehend mit der Leerlaufspannung (OCV) verglichen werden beziehungsweise sind diese Werte im Rahmen der Erfindung äquivalent verwendbar beziehungsweise austauschbar, ohne signifikante Messfehler beziehungsweise Fehler der Lagerfähigkeit mit sich zu bringen. Diese nicht ganz idealen Leerlaufbedingungen sind vor allem auch deshalb tolerierbar und die Messergebnisse können als genau genug angenommen werden, da die Messungen bei der Lagerung stets nur intermittierend, beispielsweise drei Mal in 24 h pro Zelle, und dann auch nur für kurze Zeit, etwa für jeweils ca. 10 ms, durchgeführt werden. Somit kann von genügend guten Leerlaufbedingungen für die Batterie ausgegangen werden. In particular, the open-circuit voltage (open circuit voltage, OCV) can be understood here as the bearing voltage, wherein the open-circuit voltage may optionally be influenced by the measuring circuits for measuring the voltage. Thus, the bearing voltage is in particular the no-load voltage with the influences of the measuring circuits or with the components required for the present method, since in particular in the case of battery storage the measuring of the corresponding values often only when the measuring devices are switched on, for example, has a monitoring unit, for example also as a Cell Supervision Circuit. CSC) designated unit and / or a battery control unit (Battery Control Unit, BCU) is possible. This is because of the input and supply currents of the electronic components used in particular in a storage then particularly advantageous possible if the components used are also powered by the battery. However, since the applied input and supply currents are relatively small, the input current is for example ≤ 400μA, the supply current of a CSC is for example ≤ 200 mA, the bearing voltage can be compared as far as possible with the open circuit voltage (OCV) or these values are within the Invention equivalently usable or interchangeable, without bringing significant measurement errors or errors of shelf life with it. These not quite ideal idling conditions are above all tolerable and the measurement results can be assumed to be accurate enough, since the measurements during storage always intermittent, for example, three times in 24 h per cell, and then only for a short time, about each about 10 ms, to be performed. Thus, enough good idling conditions for the battery can be assumed.

Eine Messung der Lagerspannung kann dabei auf einfache Weise insbesondere realisierbar sein durch das Messen der an den Polen der jeweiligen Batterie oder Zelle oder der zu vermessenden Einheit anliegenden Spannung, wie es zum Messen der Leerlaufspannung grundsätzlich bekannt ist. Bestenfalls werden die Messungen mit Bauteilen durchgeführt, die geringe aufgenommene Ströme für die Messungen benötigen, da so die Leerlaufbedingungen besonders genau simuliert werden können. Beispielsweise können CMOS-Bausteine verwendet werden.A measurement of the bearing voltage can be realized in a simple manner in particular by measuring the voltage applied to the poles of the respective battery or cell or the unit to be measured voltage, as is basically known for measuring the open circuit voltage. At best, the measurements are made with components that require low absorbed currents for the measurements, as this allows the idling conditions to be simulated particularly accurately. For example, CMOS devices can be used.

Die Zell- oder Modulspannungen können von den CSC’s periodisch gemessen werden. Beispielsweise hat jedes Modul seine eigene CSC mit µC, Multiplexer, Messverstärker, ADC, Temperatursensoren und einem Kommunikationsbaustein zur BCU. Ein Modul hat in der Regel sechs Zellen ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Eine CSC entnimmt dann zur dreimaligen Messung aller sechs Zellspannungen in 24 h für einen Zeitraum von 10ms pro Messung eine Ladung von beispielsweise 6·3·10ms·200mA = 36 mAs aus der Modulspannung. Beispielsweise bei 20 Ah-Zellen entspricht das etwa 0,5 ppm an Entladung in 24 h, was nicht problematisch ist.The cell or module voltages can be periodically measured by the CSCs. For example, each module has its own CSC with μC, multiplexers, measurement amplifiers, ADC, temperature sensors and a communication module to the BCU. A module typically has six cells but is not limited to it. A CSC then takes a charge of, for example, 6 x 3 x 10 ms x 200 mA = 36 mAs from the module voltage for three times measurement of all six cell voltages in 24 hours for a period of 10 ms per measurement. For example, with 20 Ah cells, this corresponds to about 0.5 ppm of discharge in 24 hours, which is not problematic.

Somit werden in dem ersten Verfahrensschritt zum Erstellen einer Nachschlagtabelle Spannungswerte gemessen, welche der Lagerspannung der Batterie beziehungsweise der Batteriezellen entsprechen. Beispielsweise kann die Leerlaufspannung gemessen werden, welche wie vorstehend erläutert der Lagerspannung entspricht, wenn kein Messgerät durch die vermessende Batterie mit Energie versorgt wird. Aufgrund der Übertragbarkeit der Spannungswerte der Leerlaufspannung auf die Lagerspannung beziehungsweise umgekehrt kann jedoch auch, wenn ein Messgerät mit Energie versorgt wird, die Leerlaufspannung als Bestandteil der Nachschlagetabelle geeignet sein. Thus, in the first method step for generating a look-up table, voltage values are measured which correspond to the storage voltage of the battery or of the battery cells. For example, the no-load voltage can be measured, which, as explained above, corresponds to the bearing voltage when no measuring device is supplied with energy by the measuring battery. Due to the transferability of the voltage values of the open circuit voltage to the storage voltage or vice versa, however, when a meter is powered, the open circuit voltage may be suitable as part of the lookup table.

Dabei kann die Nachschlagetabelle auf Spannungswerte begrenzt sein, welche in einem Bereich zwischen einer Tiefentladung der Batterie beziehungsweise der Zellen und einer Überladung der Batterie beziehungsweise der Zellen liegen. Rein beispielhaft und in keiner Weise beschränkend kann bei Lithium-Ionen-Batterien eine Überladung vorliegen, werden wenn die Spannung pro gemessener Zelle in einem Bereich von 4,25 V oder darüber liegt. Oberhalb dieses Wertes kann die Zelle instabil werden und ein sich rapide selbstverstärkender Prozess der Erwärmung iniziiert werden. Eine Tiefentladung kann beispielsweise in einem Bereich liegen, der pro gemessener Zelle in einem Bereich von 2,7 V oder darunter liegt. Auch eine Tiefentladung kann nachteilig sein, da hier ungünstige chemische Prozesse in der Zelle ablaufen können, die zu einer irreversiblen Degradierung führen können. Daher kann die Nachschlagetabelle etwa auf Spannungswerte innerhalb des obengenannten Spannungsfensters begrenzt sein.In this case, the look-up table can be limited to voltage values which lie in a range between a deep discharge of the battery or the cells and an overcharge of the battery or of the cells. By way of example and not limitation, overcharge may be present in lithium-ion batteries when the voltage per measured cell is in the range of 4.25V or above. Above this level, the cell can become unstable and a rapidly self-reinforcing process of heating initiated. For example, a deep discharge may be within a range of 2.7V or less per cell measured. Also, a deep discharge can be disadvantageous because unfavorable chemical processes can occur in the cell, which can lead to irreversible degradation. Therefore, the look-up table may be limited to approximately voltage values within the above-mentioned voltage window.

Es wird bei dem Erstellen der Nachschlagetabelle darauf Bezug genommen, dass die Lagerspannung beziehungsweise die Leerlaufspannung abhängig ist von der herrschenden Temperatur der Batterie beziehungsweise der Batteriezellen. Aufgrund ihrer Temperaturabhängigkeit kann die Lagerspannung dabei gemessen werden bei unterschiedlichen Temperaturen in einem definierten Temperaturbereich. Der vermessene Temperaturbereich kann dabei insbesondere dem normalen beziehungsweise dem zu erwartenden Temperaturbereich einer Lagerung entsprechen, beispielhaft und nicht beschränkend in einem Bereich von –30 °C bis 60 °C. Somit kann insbesondere der Ladezustand als Funktion der Lagerspannung und der Temperatur der Nachschlagtabelle aufgenommen werden.It is referred to in creating the lookup table to the fact that the bearing voltage or the open circuit voltage depends on the prevailing temperature of the battery or the battery cells. Due to their temperature dependence, the bearing voltage can be measured at different temperatures in a defined temperature range. The measured temperature range may correspond in particular to the normal or the expected temperature range of a bearing, by way of example and not limitation in a range of -30 ° C to 60 ° C. Thus, in particular, the state of charge as a function of the storage voltage and the temperature of the look-up table can be added.

Des Weiteren erfolgt zum Erstellen der Nachschlagetabelle gemäß Verfahrensschritt a2) das Aufnehmen und Abspeichern der Entladerate der Batterie bei unterschiedlichen Temperaturen in einem definierten Temperaturbereich. Insbesondere können die Temperaturen, wie auch die Temperaturen der Lagerspannung, in dem Temperaturbereich liegen, welcher insbesondere eine normale beziehungsweise zu erwartende Lagertemperatur ist. Das Temperaturfenster kann wiederum in einem Bereich von beispielhaft und nicht beschränkend –30 °C bis +60 liegen. Dabei kann die Entladerate insbesondere die Abnahme der Lagerspannung über die Zeit sein, wofür etwa zeitlich beabstandete Messungen der Lagerspannung erfolgen können. Furthermore, in order to create the look-up table according to method step a2), the recording and storage of the discharge rate of the battery takes place at different temperatures in a defined temperature range. In particular, the temperatures, as well as the temperatures of the storage voltage, may be in the temperature range, which is in particular a normal or expected storage temperature. Again, the temperature window may be in the range of, but not limited to, -30 ° C to +60. In this case, the discharge rate may be, in particular, the decrease in the bearing voltage over time, for which measurements of the bearing voltage, which are spaced apart in time, may take place.

Somit kann die Nachschlagetabelle Werte aufweisen, anhand derer bei einer gemessenen Temperatur und einer gemessenen Lagerspannung eine voraussichtliche Lagerfähigkeit der Batterie in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur ermittelbar ist.Thus, the look-up table can have values by means of which, with a measured temperature and a measured bearing voltage, an anticipated shelf life of the battery as a function of the measured temperature can be determined.

Weiterhin umfasst das Verfahren gemäß Verfahrensschritt b) das eigentliche Lagern der Batterie, wobei das Lagern insbesondere ein Zustand der Batterie ist, bei welchem mit Ausnahme einer Selbstentladung, beispielsweise, kein permanentes gewolltes Entladen der Batterie unter Betreiben eines Verbrauchers erfolgt sondern lediglich ein Messgerät insbesondere temporär mit Energie gespeist werden kann. Furthermore, the method according to method step b) comprises the actual storage of the battery, wherein the storage is in particular a state of the battery, in which, with the exception of a self-discharge, for example, no permanent intentional discharge of the battery under operation of a consumer takes place but only a meter in particular temporarily can be fed with energy.

Das Lagern umfasst dabei weitere Verfahrensschritte beziehungsweise diese werden während eines Lagerns ausgeführt. Dabei umfasst das Lagern zunächst gemäß Verfahrensschritt b1) das Ermitteln der Temperatur der Batterie. Es wird somit erneut Rechnung getragen dem Zustand, dass die Entladerate der Batterie abhängig ist von der Temperatur der Batterie beziehungsweise seinen Batteriezellen. Ferner kann so unmittelbar und besonders genau auf die erstellte Nachschlagetabelle zurückgegriffen werden. Darüber hinaus kann es unmittelbar detektierbar sein, wenn eine Zelle beispielsweise durch eine Schädigung bereits entladen ist und sich stark erhitzt, so dass weitere Beschädigungen verhindert werden können. In anderen Worten kann etwa bei der Gefahr eines thermischen Durchgehens das Lagerpersonal informiert werden, damit schnellstmöglich Abhilfemaßnahmen eingeleitet werden können. Dabei kann die Temperatur sämtlicher Zellen oder einzelner ausgewählter Zellen unmittelbar gemessen werden und somit die Temperatur der Batterie beziehungsweise der Temperatur der nicht vermessenen Zellen mittelbar erfasst werden.The storage comprises further process steps or they are carried out during storage. In this case, the storage initially according to method step b1) comprises determining the temperature of the battery. It is thus again taken into account the condition that the discharge rate of the battery is dependent on the temperature of the battery or its battery cells. In addition, the created lookup table can be accessed directly and with particularity. In addition, it can be immediately detectable if a cell is already discharged, for example due to damage, and heats up so that further damage can be prevented. In other words, at the risk of thermal runaway, the warehousing personnel can be informed so as quickly as possible Remedial action can be taken. In this case, the temperature of all cells or individual selected cells can be measured directly and thus the temperature of the battery or the temperature of the non-measured cells can be detected indirectly.

Weiterhin umfasst der Lagervorgang gemäß Verfahrensschritt b2) das Ermitteln der Lagerspannung der Batterie. Bezüglich der Definition der Lagerspannung und ihrer Messung wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen, wobei verständlicher Weise die vermessende Einheit der in der Nachschlagtabelle hinterlegten Einheit entsprechen sollte.Furthermore, the storage process according to method step b2) comprises determining the storage voltage of the battery. With regard to the definition of the bearing stress and its measurement, reference is made to the above statements, it being understood that the measuring unit should correspond to the unit deposited in the look-up table.

Sind nun die Temperatur der Batterie und die Lagerspannung der Batterie bekannt, kann gemäß Verfahrensschritt b3) das Ermitteln der Lagerfähigkeit der Batterie auf Basis der in der Nachlagetabelle abgespeicherten Entladerate erfolgen. Dabei kann auf Basis der gemessenen Lagerspannung und der gespeicherten Entladerate bei der zugehörigen Temperatur auf einfache Weise ermittelt werden, für welchen Zeitraum die Batterie in einem Zustand oberhalb einer Tiefentladung liegt. Diese Restlagerzeit kann dabei ausgelesen werden, beispielsweise über einen CAN-Bus, und/oder über Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Die einer Tiefentladung entsprechende Lagerspannung kann dabei in einem Batterie-Management-System (BMS) hinterlegt sein.Now, if the temperature of the battery and the storage voltage of the battery are known, according to method step b3), the determination of the shelf life of the battery can be based on the discharge rate stored in the look-up table. In this case, based on the measured bearing voltage and the stored discharge rate at the associated temperature can be easily determined for what period of time the battery is in a state above a total discharge. This residual storage time can be read out, for example, via a CAN bus, and / or displayed via display device. The storage voltage corresponding to a deep discharge can be stored in a battery management system (BMS).

Ein vorbeschriebenes Verfahren weist dabei signifikante Vorteile auf. So erlaubt es das vorbeschriebene Verfahren insbesondere, in Echtzeit die Lagerfähigkeit der Batterie zu überprüfen und somit sicher zu verhindern, dass die Batterie beschädigt wird oder in Nachbarschaft zu der Batterie angeordnete Personen oder Gegenstände gefährdet werden. Auf sich ändernde Bedingungen kann so unmittelbar reagiert werden, da nicht ausschließlich auf vorgegebene Sollwerte zurückgegriffen wird, sondern eine permanente Überwachung möglich ist. Insbesondere kann die Gefahr einer Tiefentladung einer Batterie beziehungsweise der Zellen derselben und somit einer drohenden Beschädigung, wie insbesondere einer irreversiblen Degradation, unmittelbar erkannt und Gegenmaßnahmen ergriffen werden. A method described above has significant advantages. In particular, the method described above makes it possible to check the storage life of the battery in real time and thus to reliably prevent the battery from being damaged or persons or objects arranged in proximity to the battery being endangered. It is thus possible to react immediately to changing conditions, since it does not rely exclusively on specified setpoints, but permanent monitoring is possible. In particular, the risk of deep discharge of a battery or the cells thereof and thus an imminent damage, such as in particular an irreversible degradation, recognized immediately and countermeasures are taken.

Eine derartige Gegenmaßahme kann beispielsweise ein Austauschen der entsprechenden Zellen umfassen oder das optische oder akustische Ausgeben von Warnmeldungen.Such a countermeasure may include, for example, an exchange of the corresponding cells or the optical or acoustic output of warning messages.

Zusammenfassend kann durch das vorbeschriebene Verfahren zuverlässig die momentan vorliegende zulässige längst mögliche zerstörungsfreie Restlagerzeiten von Batterien bestimmt werden, wobei dieses Verfahren insbesondere mit geringem technischen und finanziellen Aufwand möglich ist.In summary, by the method described above, the current permissible longest possible non-destructive remaining storage times of batteries can be reliably determined, this method being possible in particular with little technical and financial outlay.

Im Rahmen einer Ausgestaltung kann das Lagern die Verfahrensschritte umfassen:

b4) Zumindest zweifaches, insbesondere dreifaches, zeitlich beabstandetes Ermitteln der Lagerspannung der Batterie innerhalb einem Zeitraum von 24 h;
b5) Ermitteln der Entladerate der Batterie auf Basis der in Verfahrensschritt b4) ermittelten Werte; und gegebenenfalls
b6) gegebenenfalls Ermitteln der Lagerfähigkeit der Batterie auf Basis der in Verfahrensschritt b5) ermittelten Entladerate.

Within the scope of an embodiment, the storage may include the method steps:

b4) At least two times, in particular three times, determining the storage voltage of the battery within a period of 24 hours, spaced in time;
b5) determining the discharge rate of the battery on the basis of the values determined in method step b4); and optionally
b6) optionally determining the storage life of the battery based on the discharge rate determined in method step b5).

In dieser Ausgestaltung wird somit gemäß Verfahrensschritt b4) wenigstens zweifach, insbesondere dreifach, gegebenenfalls mehrfach, in einem jeweiligen zeitlichen Abstand die Lagerspannung der Batterie ermittelt. Weiterhin umfasst das Verfahren gemäß Verfahrensschritt b5) das Ermitteln der Entladerate der Batterie auf Basis der in Verfahrensschritt b4) ermittelten Werte insbesondere basierend auf sämtlichen ermittelten Werten. Somit wird in diesem Verfahrensschritt insbesondere erfasst, welche Entladerate bei der Batterie unmittelbar, also während der Lagerung, vorliegt. Die Entladerate ist dabei wiederum insbesondere die Entladung beziehungsweise der Verlust an Lagerspannung, welche die Batterie in einem bestimmten Zeitraum, also insbesondere zwischen den zeitlichen beabstandeten Messpunkten, aufweist. Der Spannungsverlust kann dabei insbesondere hervorgerufen werden durch eine Selbstentladung. Anschließend kann gemäß Verfahrensschritt b6) optional das Ermitteln der Lagerfähigkeit der Batterie auf Basis der in Verfahrensschritt b5) ermittelten Entladerate erfolgen.In this embodiment, according to method step b4), the bearing voltage of the battery is thus determined at least twice, in particular three times, possibly several times, at a respective time interval. Furthermore, the method according to method step b5) comprises determining the discharge rate of the battery on the basis of the values determined in method step b4), in particular based on all the determined values. Thus, in this process step it is detected in particular which discharge rate is present in the battery directly, that is to say during storage. The discharge rate is again in particular the discharge or the loss of storage voltage, which the battery in a certain period, ie in particular between the temporally spaced measuring points has. The voltage loss can be caused in particular by a self-discharge. Subsequently, according to method step b6), it is optionally possible to determine the storability of the battery on the basis of the discharge rate determined in method step b5).

In dieser Ausgestaltung kann ferner gemäß Verfahrensschritt b7) vorgesehen sein, die momentan vorliegende Entladerate beziehungsweise die hieraus ermittelte Lagerfähigkeit mit den Werten der für die Batterie erstellten insbesondere elektronischen Nachschlagetabelle verglichen werden. Im Detail erfolgt dann ein Vergleichen der in Verfahrensschritt b5) ermittelten Entladerate und der in Verfahrensschritt a2) abgespeicherten Entladerate und/oder der in Verfahrensschritt b3) ermittelten Lagerfähigkeit und der in Verfahrensschritt b6) ermittelten Lagerfähigkeit. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann somit ermittelt werden, ob die Entladerate stabil bleibt, oder ob gegebenenfalls eine Abweichung von einer ehemals ermittelten Entladerate auftritt, die gegebenenfalls eine vorherbestimmte Lagerfähigkeit reduzieren kann. Dadurch braucht in dieser Ausgestaltung beispielsweise eine Ausgabe der Lagerfähigkeit nur dann zu erfolgen, wenn eine Änderung der vorherbestimmten Lagerfähigkeit oder Entladerate aufgetreten ist und somit eine frühere als ursprünglich geplante Handlung notwendig wird.In this refinement, it is also possible according to method step b7) to compare the currently existing discharge rate or the storage capability determined therefrom with the values of the particular electronic look-up table created for the battery. In detail, a comparison is then made of the discharge rate determined in method step b5) and the discharge rate stored in method step a2) and / or the shelf life determined in method step b3) and the shelf life determined in method step b6). In particular, in this embodiment can thus be determined whether the discharge rate remains stable, or whether, if appropriate, a deviation from a previously determined discharge rate occurs, which may optionally reduce a predetermined shelf life. As a result, in this embodiment, for example, an output of the storability only needs to be made when a change in the predetermined shelf life or discharge rate has occurred and thus an earlier than originally planned action is necessary.

Insbesondere kann in dieser Ausgestaltung ein Vergleich der aktuell tatsächlich vorliegenden Werte mit den etwa in einer Batterieerprobung erfassten Werten erfolgen, wobei die im Vorhinein erstellten Werte in der Nachschlagetabelle hinterlegt sind. Sind die Entladeraten und damit die Lagerfähigkeiten dabei innerhalb des abgespeicherten zulässigen Bereichs, kann eine besonders sichere Restlagerzeit angezeigt werden. Die zerstörungsfreie noch mögliche Restlagerzeit kann dann problemlos ausgegeben werden. Für den Fall von Abweichungen kann ein Ausgeben der Restlagerzeit beispielsweise mit dem Hinweis versehen werden, dass gegebenenfalls ein Fehler vorliegt und die ausgegebenen Werte somit unsicher beziehungsweise unter Vorbehalt ermittelt wurden, da gegebenenfalls aufgrund der vorliegenden Beschädigung mit weiteren Verkürzungen der Restlagerzeit gerechnet werden kann. In particular, in this embodiment, a comparison of the actual values actually present with the values detected approximately in a battery test can be carried out, wherein the values created in advance are stored in the look-up table. If the discharge rates and thus the storage capabilities are within the stored permissible range, a particularly safe storage time can be displayed. The non-destructive still possible storage time can then be spent easily. In the event of deviations, outputting of the remaining storage time can be provided, for example, with the indication that an error has occurred and the output values were thus determined insecure or with reservations, since further reduction of the remaining storage time may possibly be expected due to the present damage.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Verfahren den weiteren Verfahrensschritt aufweisen: b8) Ausgeben einer Warnung für den Fall, dass die in Verfahrensschritt b5) ermittelte Entladerate über einen definierten Wert von der in Verfahrensschritt a2) abgespeicherten Entladerate abweicht oder für den Fall, dass die in Verfahrensschritt b3) ermittelte Lagerfähigkeit von der in Verfahrensschritt b6) ermittelten Lagerfähigkeit abweicht. In dieser Ausgestaltung kann somit beispielsweise Lagerpersonal darauf aufmerksam gemacht werden, dass eine etwa vorher bestimmte Entladerate beziehungsweise Restlagerzeit sich reduziert und somit einen früheren Austausch beziehungsweise ein früheres Handeln notwendig macht. Darüber hinaus kann die Entladerate als unsicher eingestuft werden, da aufgrund der geänderten Entladerate gegebenenfalls ein Fehlerfall vorliegt, der die ermittelte Lagerfähigkeit weiter verändern beziehungsweise reduzieren kann. Somit kann in dieser Ausgestaltung besonders sicher auf sich ändernde Umstände beziehungsweise auf Fehlerfälle der Batterie reagiert werden.Within the scope of a further embodiment, the method may comprise the further method step: b8) outputting a warning in the event that the discharge rate determined in method step b5) deviates over a defined value from the discharge rate stored in method step a2) or in the event that Shelf life determined in process step b3) differs from the storage life determined in process step b6). In this embodiment, thus, for example, storage personnel can be made aware that an approximately predetermined discharge rate or storage time is reduced and thus makes a previous exchange or earlier action necessary. In addition, the discharge rate can be classified as uncertain, since due to the changed discharge rate, if appropriate, there is a fault that can further change or reduce the determined storage life. Thus, in this embodiment, it is possible to react particularly reliably to changing circumstances or to faulty cases of the battery.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann bei einem Vergleichen der in Verfahrensschritt b5) ermittelten Entladerate und der in Verfahrensschritt a2) abgespeicherten Entladerate oder der in Verfahrensschritt b3) ermittelten Lagerfähigkeit und der in Verfahrensschritt b6) ermittelten Lagerfähigkeit gemäß Verfahrensschritt b7) eine Toleranz verwendet werden, insbesondere wobei die Toleranz in einem Bereich von kleiner oder gleich 10%, beispielsweise kleiner oder gleich 5%, bezogen auf die in der Nachschlagetabelle gespeicherten Werte, liegt. Dabei kann insbesondere auf fertigungstechnische Toleranzen reagiert werden, welche die Entladerate beziehungsweise die Lagerfähigkeiten verändern können.Within the scope of a further embodiment, a tolerance can be used in a comparison of the discharge rate determined in process step b5) and the discharge rate stored in process step a) and the storage capability determined in process step b6) in process step b7) wherein the tolerance is in a range of less than or equal to 10%, for example less than or equal to 5%, based on the values stored in the look-up table. In this case, it is possible in particular to respond to manufacturing tolerances, which can change the discharge rate or the storage capabilities.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann in wenigstens einem der Verfahrensschritte a2) und b5) die Entladerate als mittlere Entladerate aus wenigstens zwei ermittelten Entladeraten ermittelt werden. In anderen Worten kann die Entladerate wenigstens zweifach insbesondere unmittelbar aufeinanderfolgend ermittelt werden und aus den so ermittelten Werten ein Mittelwert gebildet werden. In dieser Ausgestaltung können auftretende Messfehler ausgeschlossen und ein auf fehlerhaften Messwerten basierendes Verhalten ausgeschlossen werden.In a further embodiment, in at least one of the method steps a2) and b5), the discharge rate can be determined as the average discharge rate from at least two determined discharge rates. In other words, the discharge rate can be determined at least twice, in particular directly in succession, and an average value can be formed from the values thus determined. In this embodiment, occurring measurement errors can be excluded and behavior based on erroneous measured values can be ruled out.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung können zumindest die Verfahrensschritte b1) bis b3) gemeinsam periodisch durchgeführt werden. Dabei können nur die Verfahrensschritte b1) bis b3) gemeinsam periodisch durchgeführt werden, oder das gesamte Verfahren, beispielsweise mit Ausnahme des Erstellens der Nachschlagetabelle gemäß Verfahrensschritt a), kann mit seinen Weiterbildungen, wie dies vorstehend und nachfolgend erläutert ist, periodisch durchgeführt werden. Somit braucht eine Ermittlung der Restlagerzeit nicht permanent erfolgen, sondern kann vielmehr in bestimmten Intervallen möglich sein. Beispielsweise können die Messungen bei der Lagerung einmal oder mehrmals am Tag erfolgen, beispielsweise dreimal pro 24 h. Dadurch kann zum Einen die Lagerdauer verlängert werden, da die Messschaltungen oftmals von den Batterien als solchen mit Energie gespeist werden. Darüber hinaus kann in dieser Ausgestaltung von genügend guten Leerlaufbedingungen für die Batterie ausgegangen werden, was die Lagerspannung besonders gut an die gegebenenfalls in der Nachschlagetabelle hinterlegte Leerlaufspannung annähern lässt.Within the scope of a further embodiment, at least the method steps b1) to b3) can be carried out together periodically. Only the method steps b1) to b3) can be performed together periodically, or the entire method, for example with the exception of the creation of the look-up table according to method step a), can be performed periodically with its developments, as explained above and below. Thus, a determination of the remaining storage time does not need to be permanent, but rather may be possible at certain intervals. For example, measurements may be made one or more times a day during storage, for example three times per 24 hours. As a result, on the one hand the storage period can be extended because the measuring circuits are often powered by the batteries as such with energy. In addition, it can be assumed in this embodiment of sufficiently good idling conditions for the battery, which makes the storage voltage particularly close to the optionally stored in the lookup table open circuit voltage.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Verfahren in weiteren Verfahrensschritt aufweisen b9) Ausgeben der Lagerfähigkeit. Dabei kann sowohl die auf Basis der in der Nachschlagetabelle gespeicherten Entladerate ermittelte Lagerfähigkeit und/oder die auf Basis der aktuell vorliegenden Entladerate vorliegende Lagerfähigkeit ausgegeben werden. Insbesondere diese Ausgestaltung kann somit das Lagerpersonal stets auf dem aktuellen Stand betreffend die Lagerfähigkeit sein. Ein Ausgeben kann dabei etwa erfolgen über ein Display oder grundsätzlich über einen optischen oder akustischen Hinweis.Within the scope of a further embodiment, the method may comprise in a further method step b9) outputting the storability. In this case, both the storage capacity determined on the basis of the discharge rate stored in the look-up table and / or the storage capability present on the basis of the currently present discharge rate can be output. In particular, this configuration can thus be the storage personnel always up to date on the shelf life. An output can be done about a display or basically a visual or audible indication.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriesystem, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further technical features and advantages of the method according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the battery system according to the invention, the figures and the description of the figures.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Batteriesystem welches ausgestaltet ist, ein Verfahren zum Ermitteln einer Lagerfähigkeit einer Batterie, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist, auszuführen.The subject of the present invention is further a battery system configured to carry out a method of determining a shelf life of a battery, as described in detail above.

Hierzu kann das Batteriesystem insbesondere in seinem Batterie-Management-System (BMS) ausgestaltet sein, um das vorbeschriebene Verfahren ausführen zu können. Insbesondere kann das Batteriemanagementsystem lediglich eine Softwareimplementierung aufweisen, um die entsprechenden Messungen zu starten und die entsprechenden Messwerte zu verarbeiten, wie dies vorstehend im Detail erläutert ist. Bezüglich der Hardwarekomponenten kann das Batteriemanagementsystem und damit das Batteriesystem gemäß der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen den aus dem Stand der Technik bekannten Batteriesystemen entsprechen. Für den Fall, dass die vorbeschriebene Nachschlagtabelle verwendet wird, kann ein etwa in der Batteriesteuereinheit (BCU) des Batterie-Management-Systems (BMS) vorhandene Speicher Verwendung finden, oder es kann ein separater Speicher vorgesehen sein. For this purpose, the battery system can be configured, in particular, in its battery management system (BMS) in order to be able to carry out the method described above. In particular, the battery management system may only have a software implementation to start the corresponding measurements and to process the corresponding measured values, as explained in detail above. With regard to the hardware components, the battery management system and thus the battery system according to the present invention may substantially correspond to the battery systems known from the prior art. In the event that the above look-up table is used, a memory may be used, for example, in the battery management system (BMS) battery control unit (BCU), or a separate memory may be provided.

Zur Messung der Zell- oder Modulspannungen bedarf es dabei keiner speziellen Komponenten. Die Einrichtungen sind in den entsprechenden Komponenten, wie beispielsweise dem oder den CSC’s oftmals ohnehin vorhanden und werden beim Betrieb der Batterie laufend zur Zellenüberwachung, wie etwa dem sogenannten Balancing oder der SOC-Bestimmung, benutzt. To measure the cell or module voltages, no special components are required. The devices are often already present in the respective components, such as the CSC (s), for example, and are continually used in cell operation, such as so-called balancing or SOC determination, during operation of the battery.

Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Batteriesystems wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to further technical features and advantages of the battery system according to the invention, reference is hereby explicitly made to the explanations in connection with the method according to the invention, the figures and the description of the figures.

Beispiele und Zeichnungen Examples and drawings

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigenFurther advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it

1 eine schematische Darstellung eines Diagramms darstellend die Lagerspannung als Funktion der Temperatur; und 1 a schematic representation of a diagram representing the bearing voltage as a function of temperature; and

2 eine Prinzipdarstellung einer Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung. 2 a schematic diagram of an embodiment of the method according to the invention.

In 1 ist eine Darstellung eines Diagramms darstellend die Lagerspannung U als Funktion der Temperatur T gezeigt, wie diese für eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Im Detail zeigt 1 ein Diagramm, in welchem die Lagerspannung U, welche äquivalent zu der Leerlaufspannung sein kann beziehungsweise dieser im Wesentlichen entsprechen kann, einer Batteriezelle gegen die Zeit t schematisch aufgetragen ist. Dabei zeigt die Kurve a) die Sollkurve, also etwa ein in der Nachschlagetabelle abgespeicherte Kurve, welche bei einer definierten Temperatur, beispielsweise bei 23°C vorliegt. Mit den Kurven b₁ und b₂ wird eine Toleranz T bestimmt, wobei etwa bei einer Lagerung gemessene Werte sich unter Umständen innerhalb dieser Toleranz T befinden sollten. Dabei zeigt 1 ferner den Verlauf der Lagerspannung U gegen die Zeit, wobei die Spannung U von einer beginnenden Lagerspannung U₁ mit der Zeit während einer Lagerung abnimmt, bis zu einem Zeitpunkt t₁, insbesondere bei dem untersten Toleranzwert der Kurve b₁, bei dem die Spannung U_min erreicht wird, welche ein definierter Wert oberhalb der Tiefentladung ist. Bei diesem Punkt sollte die Batterie wieder geladen werden, um Beschädigungen der Batterie beziehungsweise von Batteriezellen zu verhindern.In 1 is a representation of a diagram representing the bearing voltage U as a function of the temperature T, as it can be used for an advantageous embodiment of the present invention. In detail shows 1 a diagram in which the storage voltage U, which may be equivalent to the open circuit voltage or this may substantially correspond to a battery cell against the time t is plotted schematically. In this case, the curve a) shows the setpoint curve, that is to say a curve stored in the look-up table, which curve is present at a defined temperature, for example at 23 ° C. With the curves b ₁ and b ₂ , a tolerance T is determined, wherein values measured during storage, for example, should possibly be within this tolerance T. It shows 1 Furthermore, the course of the bearing voltage U against time, the voltage U decreases from a beginning bearing voltage U ₁ with time during storage, up to a time t ₁ , in particular at the lowest tolerance value of the curve b ₁ , wherein the voltage U _{min is} reached, which is a defined value above the total discharge. At this point, the battery should be recharged to prevent damage to the battery or battery cells.

Dabei kann eine derartige Kurve als Nachlagetabelle für eine Mehrzahl von Temperaturen gespeichert werden, so dass während einer Lagerung insbesondere unter Messung der Temperatur und der Lagerspannung U die Entladeraten mit den vorliegenden Werten verglichen werden können.In this case, such a curve can be stored as a look-up table for a plurality of temperatures, so that the discharge rates can be compared with the present values during storage, in particular while measuring the temperature and the storage voltage U.

In der 2 ist eine Prinzipdarstellung einer Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung gezeigt. Dabei soll Verfahrensschritt 1 das Ermitteln der Lagerspannung der Batterie, beispielsweise sämtlicher Batteriezellen, während der Lagerung beschreiben und Verfahrensschritt 2 soll das Ermitteln der Temperatur der Batterie, beispielsweise ausgewählter, wie etwa ein oder zwei Batteriezellen gemessen werden. Verfahrensschritt 3 soll ferner bedeuten ein Bestimmen der mittleren Selbst-Entladerate (Medium Self Discharge Rate = MSDR) und die Restlagerzeit beziehungsweise die Lagerfähigkeit, etwa durch ein BCU als Bestandteil des Batterie-Management-Systems (BMS). Verfahrensschritt 4 bedeutet ferner ein Ausgeben der Entladerate und der zerstörungsfreien Restlagerzeit beziehungsweise der Lagerfähigkeit der Batterie, beispielsweise über eine CAN-Schnittstelle. Weiterhin kann gemäß Verfahrensschritt 5 eine optische oder akustische Anzeige anzeigen, dass eine Auswechslung einer oder mehrerer Zellen erfolgen sollte oder dass die Gefahr eines thermischen Durchgehens besteht. In the 2 is a schematic diagram of an embodiment of the method according to the invention shown. It should process step 1 determining the storage voltage of the battery, for example all battery cells, during storage and method step 2 it is intended to measure the temperature of the battery, for example selected, such as one or two battery cells. step 3 should also mean determining the medium self-discharge rate (MSDR) and the remaining storage time or shelf life, such as by a BCU as part of the battery management system (BMS). step 4 further means outputting the discharge rate and the non-destructive storage time or the shelf life of the battery, for example via a CAN interface. Furthermore, according to method step 5 indicate a visual or audible indication that one or more cells should be replaced or that there is a risk of thermal runaway.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 20130124121 [0004]
JP 11-040209 [0005]

Claims

Method for determining the shelf life of the battery, comprising the method steps: a) Create a look-up table before storing with the steps: a1) recording and storing voltage values relating to the storage voltage of the battery in a defined voltage range, in each case at different temperatures in a defined temperature range; a2) recording and storing the discharge rate of the battery at different temperatures in a defined temperature range; and b) storing the battery, the storing comprising the steps of: b1) determining the temperature of the battery; b2) determining the storage voltage of the battery; and b3) determining the shelf life of the battery based on the discharge rate stored in the look-up table.

The method of claim 1, wherein the storing comprises the method steps: b4) At least two times, in particular three times, determining the storage voltage of the battery within a period of 24 hours, spaced in time; b5) determining the discharge rate of the battery based on the in process step b4) values determined; and optionally b6) optionally determining the storage life of the battery based on the discharge rate determined in method step b5).

The method of claim 2, wherein the method comprises the further method step: b7) comparing the discharge rate determined in process step b5) and the discharge rate stored in process step a2) and / or the shelf life determined in process step b3) and the storage life determined in process step b6).

Method according to claim 3, comprising the further method step: b8) outputting a warning in the event that the discharge rate determined in method step b5) deviates beyond a defined value from the discharge rate stored in method step a2) or if the storage capability determined in method step b3) differs from that determined in method step b6) Shelf life deviates.

Method according to claim 3 or 4, wherein a tolerance is used in a comparison of the discharge rate determined in method step b5) and the discharge rate stored in method step a2) or the storage capability determined in method step b3) and the storage capability determined in method step b6) , in particular wherein the tolerance is in a range of less than or equal to 10%, for example less than or equal to 5%.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein in at least one of the method steps a2) and b5) the discharge rate is determined as the average discharge rate from at least two determined discharge rates.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein at least the method steps b1) to b3) are performed together periodically.

Method according to one of claims 1 to 7, wherein the method comprises the further method step: b9) Issue the shelf life.

A battery system configured to perform a method according to any one of claims 1 to 8.