DE102014215845A1 - Steuer- und/oder Regelsystem für eine Sekundärbatterie - Google Patents

Steuer- und/oder Regelsystem für eine Sekundärbatterie Download PDF

Info

Publication number
DE102014215845A1
DE102014215845A1 DE102014215845.1A DE102014215845A DE102014215845A1 DE 102014215845 A1 DE102014215845 A1 DE 102014215845A1 DE 102014215845 A DE102014215845 A DE 102014215845A DE 102014215845 A1 DE102014215845 A1 DE 102014215845A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
charge
cell
battery cells
state
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014215845.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Marco Friedrich
Stefan Butzmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102014215845.1A priority Critical patent/DE102014215845A1/de
Publication of DE102014215845A1 publication Critical patent/DE102014215845A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0025—Sequential battery discharge in systems with a plurality of batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuer- und/oder Regelsystem (1) für eine wenigstens drei elektrisch in Reihe zueinander schaltbare Batteriezellen (2) aufweisende Sekundärbatterie (3), insbesondere eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, aufweisend – wenigstens drei jeweils zumindest einer Batteriezelle (2) zugeordnete Zellelektronikeinheiten (4), – wenigstens eine elektronische Zentraleinheit (5) und – wenigstens eine bidirektionale Kommunikationsverbindung (6), über welche die elektronische Zentraleinheit (5) kommunikationstechnisch mit den Zellelektronikeinheiten (4) verbindbar ist, – wobei jede Zellelektronikeinheit (4) eingerichtet ist, in diskreten Zeitabständen einen jeweiligen Ladezustand der ihr zugeordneten Batteriezelle (2) zu erfassen, ein dem jeweilig erfassten Ladezustand zugeordnetes Ladezustandssignal zu erzeugen und das jeweilig erzeugte Ladezustandssignal über die bidirektionale Kommunikationsverbindung (6) an die elektronische Zentraleinheit (5) zu senden, – wobei die elektronische Zentraleinheit (5) eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) und einer jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung eine Aktivierungsreihenfolge, nach welcher zur Erzeugung einer der elektrischen Soll-Ausgangsspannung entsprechenden elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie (3) Batteriezellen (2) mit einem höheren Ladezustand zeitlich vor Batteriezellen (2) mit einem niedrigeren Ladezustand eingeschaltet werden, festzulegen, der Aktivierungsreihenfolge entsprechende individuelle Aktivierungssignale zu erzeugen und an einzelne Zellelektronikeinheiten (4) über die bidirektionale Kommunikationsverbindung (6) jeweils ein individuelles Aktivierungssignal zu senden, – wobei die elektronische Zentraleinheit (5) eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) und der jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung einen zur Erzeugung der elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie (3) minimal erforderlichen Batteriezellenladezustand zu ermitteln, ein dem minimal erforderlichen Batteriezellenladezustand entsprechendes Zellladezustandssignal zu erzeugen und das Zellladezustandssignal über die bidirektionale Kommunikationsverbindung (6) an alle Zellelektronikeinheiten (4) zu senden, – wobei die Zellelektronikeinheiten (4) eingerichtet sind, Schaltzustände der jeweilig den Zellelektronikeinheiten (4) zugeordneten Batteriezellen (2) in Abhängigkeit des jeweilig empfangenen Zellladezustandssignals und des jeweilig empfangenen individuellen Aktivierungssignals derart zu steuern, dass zur Erzeugung der Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie (3) Batteriezellen (2) deren Ladezustand größer als der minimal erforderliche Batteriezellenladezustand oder gleich diesem ist, in der Aktivierungsreihenfolge eingeschaltet werden.

Description

  • Stand der Technik
  • In elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, insbesondere Elektrofahrzeugen und Hybrid-Elektrofahrzeugen, werden Sekundärbatterien eingesetzt, um mit ihnen elektrische Antriebseinrichtungen des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Im Betrieb eines solchen Kraftfahrzeugs wird die elektrische Ausgangsspannung der Sekundärbatterie in Abhängigkeit der jeweilig an der Sekundärbatterie anliegenden Last variiert. Hierzu weist eine herkömmliche Sekundärbatterie eine Vielzahl von elektrisch in Reihe zueinander schaltbaren Batteriezellen auf, wobei die jeweilig von der Sekundärbatterie erzeugte elektrische Ausgangsspannung durch die jeweilige Anzahl von elektrisch in Reihe zueinander geschalteten Batteriezellen und deren Ladezustände definiert ist. Nicht für die Erzeugung einer gewünschten elektrischen Ausgangsspannung benötigte Batteriezellen werden üblicherweise überbrückt.
  • Eine Steuerung der elektrischen Ausgangsspannung einer Sekundärbatterie erfolgt herkömmlich durch Einschalten oder Ausschalten bzw. Überbrücken einzelner Batteriezellen in festgelegten Zeitschritten mit Hilfe von den einzelnen Batteriezellen zugeordneten Zellelektronikeinheiten („Smart Cell Unit“, SCU). In jedem dieser Zeitschritte ist eine momentan zur Erzeugung einer benötigten elektrischen Soll-Ausgangsspannung erforderliche Anzahl von Batteriezellen eingeschaltet bzw. aktiviert.
  • Eingeschaltete bzw. aktivierte Batteriezellen können mit Hilfe ihrer Zellelektronikeinheit mit positiver Polarität bzw. in positiver Orientierung oder mit negativer Polarität bzw. in negativer Orientierung relativ zum Abgriff der elektrischen Ausgangsspannung einer Sekundärbatterie in eine Reihenschaltung aus Batteriezellen eingebracht werden. Ausgeschaltete Batteriezellen sind elektrisch von der Reihenschaltung getrennt, wozu üblicherweise Anschlussklemmen der den ausgeschalteten Batteriezellen jeweilig zugeordneten Zellelektronikeinheiten elektrisch miteinander verbunden sind, wodurch diese Batteriezellen überbrückt werden.
  • Es ist bekannt, zur Steuerung der elektrischen Ausgangsspannung einer Sekundärbatterie eine Aktivierung von Batteriezellen in Abhängigkeit des jeweiligen Ladezustands und weiterer Zustandsgrößen der Batteriezellen vorzunehmen. Ein entsprechender Zellzustand kann durch einen komplexeren Gütefaktor beschrieben werden, welcher anhand einzelner oder mehrerer Kenngrößen, wie beispielsweise dem Ladezustand („State of Charge“, SOC), dem Alterungszustand („State of Health“, SOH), oder dergleichen einer Batteriezelle, definiert, für jede Batteriezelle während des Betriebs einer Sekundärbatterie bestimmt und bei der Steuerung bzw. Regelung der elektrischen Ausgangsspannung der Sekundärbatterie berücksichtigt wird. Beispielsweise können Batteriezellen mit einem guten Lade- und Gesamtzustand häufiger als Batteriezellen mit einem schlechten Lade- und Gesamtzustand aktiviert werden. Zudem kann ein solcher Gütefaktor zur Durchführung eines sogenannten Zell-Balancing berücksichtigt werden, durch dass die Ladezustände der Batteriezellen aktiv oder passiv aneinander angeglichen werden können.
  • Eine Steuerung der Schaltzustände der einzelnen Batteriezellen einer Sekundärbatterie zum Einstellen einer benötigten elektrischen Ausgangsspannung der Sekundärbatterie kann über eine elektronische Zentraleinheit erfolgen, welche entsprechende Vorgaben zum Schalten der Zellelektronikeinheiten über eine Kommunikationsverbindung an die Zellelektronikeinheiten sendet. Zur entsprechenden Steuerung der Schaltzustände einer Sekundärbatterie mit m Batteriezellen werden mindestens m Bit pro Regelschritt von der elektronischen Zentraleinheit über die Kommunikationsverbindung an die Zellelektronikeinheiten übertragen. Unter der Annahme, dass eine zweckmäßige Steuerung bzw. Regelung der von einer Sekundärbatterie erzeugten elektrischen Ausgangsspannung mit wenigstens 20000 Steuer- bzw. Regelschritten pro Sekunde erfolgt, das heißt mit Zeitschritten von maximal 50 µs zwischen einzelnen Steuer- bzw. Regelschritten, und die Sekundärbatterie einhundert Batteriezellen aufweist, beträgt eine notwendige Kommunikationsgeschwindigkeit für die Übertragung von Kommunikationssignalen von der elektronischen Zentraleinheit an die Zellelektronikeinheiten mindestens 20000 × 100 Bits/s = 2000 kBit/s.
  • Alternativ können die jeweiligen Schaltzustände der Batteriezellen einer Sekundärbatterie dezentral in den Zellelektronikeinheiten festgelegt werden. Hierbei kann eine elektronische Zentraleinheit über eine Kommunikationsverbindung einerseits einen Zahlenwert für eine Einschaltwahrscheinlichkeit Batteriezellen und einen Zahlenwert für eine Ausschaltwahrscheinlichkeit von Batteriezellen oder andererseits einen Zahlenwert für eine Einschaltwahrscheinlichkeit Batteriezellen, einen Zahlenwert für eine Ausschaltwahrscheinlichkeit von Batteriezellen, einen Zahlenwert für eine minimale untere SOC-Schranke und einen Zahlenwert für eine maximale obere SOC-Schranke an die Zellelektronikeinheiten senden. Bei dieser Vorgehensweise können von den Zellelektronikeinheiten Zufallsalgorithmen zur Berechnung der Schaltzustände verwendet werden, wodurch die Schaltzustände der Batteriezellen nicht vollständig determiniert sind. Zudem können Wahrscheinlichkeitswerte als Absolutwerte in einem Wertebereich [0, 1] vorgegeben und einmal pro Steuer- bzw. Regelschritt von der elektronischen Zentraleinheit an die Zellelektronikeinheiten übertragen und in den Zellelektronikeinheiten verarbeitet werden. Für die Übertragung der Absolutwerte kann ein Ganzzahlformat verwendet werden, wobei beispielsweise mit 8 Bit 256 diskrete Werte in dem Wertebereich abbildbar sind. Unter der obigen Annahme beträgt eine notwendige Kommunikationsgeschwindigkeit für die Übertragung von Kommunikationssignalen von der elektronischen Zentraleinheit an die Zellelektronikeinheiten mindestens 20000 × 2 × 8 Bit/s = 320 kBit/s bzw. 20000 × 4 × 8 Bit/s = 640 kBit/s.
  • In Abhängigkeit vom jeweils zur Steuerung einer Sekundärbatterie verwendeten Verfahrens kann folglich ein hoher Kommunikationsaufwand erforderlich sein, der eine technisch aufwändige Realisierung der Kommunikationsverbindung zumindest bezüglich der von der elektronischen Zentraleinheit an die Zellelektronikeinheiten zu sendenden Kommunikationssignale erforderlich macht oder bei gegebener Übertragungsgeschwindigkeit der Kommunikationsverbindung die Geschwindigkeit des Nachregelns der von einer Sekundärbatterie erzeugten elektrischen Ausgangsspannung und die Geschwindigkeit eines Zell-Balancing begrenzt. Zudem müssen in einer störbehafteten Umgebung zusätzlich Daten für Fehlererkennungs- und Korrekturmechanismen von der elektronischen Zentraleinheit über die Kommunikationsverbindung an die Zellelektronikeinheiten übertragen werden, was den Kommunikationsaufwand weiter erhöht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Steuer- und/oder Regelsystem für eine wenigstens zwei elektrisch in Reihe zueinander schaltbare Batteriezellen aufweisende Sekundärbatterie, insbesondere eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, aufweisend
    • – wenigstens zwei jeweils zumindest einer Batteriezelle zugeordnete Zellelektronikeinheiten,
    • – wenigstens eine elektronische Zentraleinheit und
    • – wenigstens eine bidirektionale Kommunikationsverbindung, über welche die elektronische Zentraleinheit kommunikationstechnisch mit den Zellelektronikeinheiten verbindbar ist,
    • – wobei jede Zellelektronikeinheit eingerichtet ist, in diskreten Zeitabständen einen jeweiligen Ladezustand der ihr zugeordneten Batteriezelle zu erfassen, ein dem jeweilig erfassten Ladezustand zugeordnetes Ladezustandssignal zu erzeugen und das jeweilig erzeugte Ladezustandssignal über die bidirektionale Kommunikationsverbindung an die elektronische Zentraleinheit zu senden,
    • – wobei die elektronische Zentraleinheit eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen und einer jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung eine Aktivierungsreihenfolge, nach welcher zur Erzeugung einer der elektrischen Soll-Ausgangsspannung entsprechenden elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie Batteriezellen mit einem höheren Ladezustand zeitlich vor Batteriezellen mit einem niedrigeren Ladezustand eingeschaltet werden, festzulegen, der Aktivierungsreihenfolge entsprechende individuelle Aktivierungssignale zu erzeugen und an einzelne Zellelektronikeinheiten über die bidirektionale Kommunikationsverbindung jeweils ein individuelles Aktivierungssignal zu senden,
    • – wobei die elektronische Zentraleinheit eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen und der jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung einen zur Erzeugung der elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie minimal erforderlichen Batteriezellenladezustand zu ermitteln, ein dem minimal erforderlichen Batteriezellenladezustand entsprechendes Zellladezustandssignal zu erzeugen und das Zellladezustandssignal über die bidirektionale Kommunikationsverbindung an alle Zellelektronikeinheiten zu senden,
    • – wobei die Zellelektronikeinheiten eingerichtet sind, Schaltzustände der jeweilig den Zellelektronikeinheiten zugeordneten Batteriezellen in Abhängigkeit des jeweilig empfangenen Zellladezustandssignals und des jeweilig empfangenen individuellen Aktivierungssignals derart zu steuern, dass zur Erzeugung der Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie Batteriezellen deren Ladezustand größer als der minimal erforderliche Batteriezellenladezustand oder gleich diesem ist, in der Aktivierungsreihenfolge eingeschaltet werden.
  • In jeder Zellelektronikeinheit wird in regelmäßigen zeitlichen Intervallen der Ladezustand der zugehörigen Batteriezelle bestimmt. Dieser Ladezustand wird über die bidirektionale Kommunikationsverbindung von der jeweiligen Zellelektronikeinheit an die elektronische Zentraleinheit übertragen. In der elektronischen Zentraleinheit werden die vorliegenden Informationen über die Ladezustände aller Batteriezelle der Sekundärbatterie zusammengefasst und zur Steuerung der Sekundärbatterie weiterverarbeitet. Die Länge der zeitlichen Intervalle kann beispielsweise bis zu mehreren 100 Sekunden betragen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regelsystem werden beim Entladen der Sekundärbatterie Batteriezellen mit gutem Ladezustand bevorzugt aktiviert bzw. eingeschaltet. Liegen die Informationen über die Ladezustände aller Batteriezellen in der elektronischen Zentraleinheit vor, beispielsweise als SOC-Wahrscheinlichkeitsfunktion entsprechend 2, kann eine derart geordnete Aktivierung der Batteriezellen durch die elektronische Zentraleinheit realisiert werden.
  • Erfindungsgemäß wird durch die elektronische Zentraleinheit die Aktivierungsreihenfolge der Batteriezellen anhand der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen festgelegt. Hierbei kann die elektronische Zentraleinheit einen dem Fachmann bekannten Zusammenhang zwischen dem Ladezustand und der Zellspannung einer Batteriezelle berücksichtigen, um festzulegen, welche Batteriezellen zum Erreichen einer elektrischen Soll-Ausgangsspannung aktiviert werden müssen, wie es beispielsweise in 3 dargestellt ist.
  • Gemäß der Erfindung wird der kleinste Wert eines Ladezustands einer zu aktivierenden Batteriezelle ermittelt, beispielsweise SOCmin in 3, und zur Steuerung über die bidirektionale Kommunikationsverbindung von der elektronischen Zentraleinheit an die Zellelektronikeinheiten übertragen. In jeder der Zellelektronikeinheiten wird der übertragene Kennwert SOCmin gleichermaßen empfangen und zur Festlegung des Schaltzustandes einer der jeweilig einer Zellelektronikeinheit zugeordneten Batteriezelle verwendet, indem nur die Batteriezellen aktiviert werden, welche einen besseren oder gleich guten Ladezustand im Vergleich zum vorgegebenen Wert SOCmin haben.
  • Beim Entladen der Sekundärbatterie erzeugen somit die momentan aktivierten Batteriezellen die momentan benötigte elektrische Soll-Ausgangsspannung. Gleichzeitig werden zuerst die Batteriezellen aktiviert, welche einen höheren Ladezustand aufweisen.
  • Das erfindungsgemäße Steuer- und/oder Regelsystem nutzt zur Steuerung bzw. Regelung eines Batteriesystems Informationen über den Zustand aller Batteriezellen des Batteriesystems, um eine deterministische Steuerung der Zellzustände bei gleichzeitig verringertem Kommunikationsaufwand im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zu realisieren. Beispielsweise können pro Regelschritt nur 10 bis 12 Bits von der elektronischen Zentraleinheit über die bidirektionale Kommunikationsverbindung an die Zellelektronikeinheiten übertragen werden, so dass entweder bei vorgegebener Bandbreite der bidirektionalen Kommunikationsverbindung mit einer höheren Updaterate der Steuerung bzw. Regelung, was eine genauere Steuerung bzw. Regelung der von der Sekundärbatterie erzeugten Ausgangsspannung ermöglicht, oder bei vorgegebener Updaterate der Steuerung bzw. Regelung mit einer geringeren minimalen Bandbreite der bidirektionalen Kommunikationsverbindung einhergeht, womit ein geringerer technischer Aufwand und somit geringere Produktionskosten verbunden sind. Darüber hinaus können bei dem erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regelsystem Schaltzustände der einzelnen Batteriezellen exakt vorhergesagt werden, was bei herkömmlichen nichtdeterministischen Verfahren nicht möglich ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Zentraleinheit eingerichtet,
    • – unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen und einer jeweilig vorliegenden elektrischen Ladespannung eine weitere Aktivierungsreihenfolge, nach welcher Batteriezellen mit einem niedrigeren Ladezustand zeitlich vor Batteriezellen mit einem höheren Ladezustand eingeschaltet werden, festzulegen, der weiteren Aktivierungsreihenfolge entsprechende weitere individuelle Aktivierungssignale zu erzeugen und an einzelne Zellelektronikeinheiten über die bidirektionale Kommunikationsverbindung jeweils ein weiteres individuelles Aktivierungssignal zu senden, und
    • – unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen und der jeweilig vorliegenden elektrischen Ladespannung einen maximalen Batteriezellenladezustand für zu ladende Batteriezellen zu ermitteln, ein dem maximalen Batteriezellenladezustand entsprechendes weiteres Zellladezustandssignal zu erzeugen und das weitere Zellladezustandssignal über die bidirektionale Kommunikationsverbindung an alle Zellelektronikeinheiten zu senden,
    • – wobei die Zellelektronikeinheiten eingerichtet sind, Schaltzustände der jeweilig den Zellelektronikeinheiten zugeordneten Batteriezellen in Abhängigkeit des jeweilig empfangenen weiteren Zellladezustandssignals und des jeweilig empfangenen weiteren individuellen Aktivierungssignals derart zu steuern, dass Batteriezellen deren Ladezustand kleiner als der maximale Batteriezellenladezustand oder gleich diesem ist, in der weiteren Aktivierungsreihenfolge eingeschaltet werden.
  • Beim Laden der Sekundärbatterie werden somit Batteriezellen mit niedrigem Ladezustand bevorzugt aktiviert, wodurch insbesondere ein aktives Balancing der Batteriezellen realisiert werden kann, um die Ladezustände der Batteriezellen aneinander angleichen zu können. Gleichzeitig können alle Batteriezellen der Sekundärbatterie bis zum Erreichen des Zustands „voll“ geladen werden. Der Begriff „Ladespannung“ bezeichnet vorliegend die während eines Ladevorgangs über der Reihenschaltung aus aktivierten Batteriezellen anliegende elektrische Gesamtspannung.
  • Beim Laden der Sekundärbatterie aus einer Quelle mit vorgegebener, möglicherweise variabler, Ladespannung, beispielsweise bei einer Rekuperation bei Elektrofahrzeugen, kann mit Hilfe eines dem Fachmann bekannten Zusammenhangs zwischen dem Ladezustand und der Zellspannung einer Batteriezelle in der elektronischen Zentraleinheit abgeschätzt, welche Batteriezellen in der gegebenen Aktivierungsreihenfolge bei Anliegen der momentan auftretenden Ladespannung aktiviert werden müssen, wie es beispielsweise in 4 dargestellt ist.
  • Es wird dann der größte Wert des Ladezustands der zu aktivierenden Batteriezellen ermittelt, beispielsweise SOCmax in 4, und zur Steuerung über die Kommunikationsverbindung von der elektronischen Zentraleinheit an die Zellelektronikeinheiten übertragen. In jeder der Zellelektronikeinheiten wird der übertragene Kennwert SOCmax gleichermaßen empfangen und zur Festlegung des Schaltzustandes der jeweiligen Batteriezelle verwendet, indem nur die Batteriezellen aktiviert werden, welche einen schlechteren oder gleich guten Ladezustand im Vergleich zum vorgegebenen Wert haben.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Zentraleinheit eingerichtet, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen eine zum Laden von zu ladenden Batteriezellen jeweilig erforderliche elektrische Ladespannung zu ermitteln, ein der jeweilig erforderlichen elektrischen Ladespannung entsprechendes Ladesignal zu erzeugen und das jeweilige Ladesignal an eine elektronische Ladesteuerung zu senden, wobei die Ladesteuerung zum Steuern der die Sekundärbatterie versorgenden elektrischen Ladespannung eingerichtet ist. Beim diesem Laden der Sekundärbatterie aus einer mit einer Ladesteuerung, welche beispielsweise Teil eines Batteriesystems sein kann, kombinierten Energiequelle mit steuerbarer Ladespannung werden stets alle Batteriezellen geladen, welche nicht als voll, beispielsweise bei Erreichen einer vorgegebenen Ladeschlussspannung, oder fehlerhaft eingestuft werden. Eine Überwachung des Ladezustandes der Batteriezelle, eine Fehlererkennung und eine Vorgabe des Schaltzustandes werden dabei durch jede Zellelektronikeinheit für die jeweilige Batteriezelle eigenständig durchgeführt. Batteriezellen, welche momentan nicht geladen werden, werden in der Reihenschaltung aus Batteriezellen durch ihre jeweilige Zellelektronikeinheit überbrückt. Mit Hilfe eines dem Fachmann bekannten Zusammenhangs zwischen dem Ladezustand und der Zellspannung einer Batteriezelle kann die elektronische Zentraleinheit abschätzen, welche elektrische Ladespannung zum Laden der aktivierten Batteriezellen vorgegeben werden muss, wie es beispielsweise in 4 dargestellt ist. Dieser Spannungswert wird an die Ladesteuerung zur Steuerung der elektrischen Ladespannung weitergegeben. Auch bei diesem Laden einer Sekundärbatterie werden zuerst die Batteriezellen aktiviert, welche einen niedrigeren Ladezustand aufweisen. Gleichzeitig können alle Batteriezellen der Sekundärbatterie bis zum Erreichen des Zustands „voll“ geladen werden.
  • Gegenstand der Erfindung ist des Weiteren ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines Batteriesystems, insbesondere eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, wobei das Batteriesystem eine wenigstens drei elektrisch in Reihe zueinander schaltbare Batteriezellen aufweisende Sekundärbatterie, wenigstens drei jeweils zumindest einer Batteriezelle zugeordnete Zellelektronikeinheiten, wenigstens eine elektronische Zentraleinheit und wenigstens eine unidirektionale Kommunikationsverbindung, über welche die elektronische Zentraleinheit kommunikationstechnisch mit den Zellelektronikeinheiten verbindbar ist, aufweist,
    • – wobei in diskreten Zeitabständen die jeweiligen Ladezustände der Batteriezellen erfassen werden,
    • – wobei unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen und einer jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung eine Aktivierungsreihenfolge, nach welcher zur Erzeugung einer der elektrischen Soll-Ausgangsspannung entsprechenden elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie Batteriezellen mit einem höheren Ladezustand zeitlich vor Batteriezellen mit einem niedrigeren Ladezustand eingeschaltet werden, festgelegt wird,
    • – wobei unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen und der jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung ein zur Erzeugung der elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie minimal erforderlicher Batteriezellenladezustand ermittelt wird, und
    • – wobei Schaltzustände der Batteriezellen in Abhängigkeit des jeweiligen minimal erforderlichen Batteriezellenladezustands und der Aktivierungsreihenfolge derart gesteuert werden, dass zur Erzeugung der Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie Batteriezellen deren Ladezustand größer als der minimal erforderliche Batteriezellenladezustand oder gleich diesem ist, in der Aktivierungsreihenfolge eingeschaltet werden.
  • Mit diesem Verfahren sind die oben mit Bezug auf das Steuer- und/oder Regelsystem genannten Vorteile entsprechend verbunden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass
    • – unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen und einer jeweilig vorliegenden elektrischen Ladespannung eine Aktivierungsreihenfolge, nach welcher Batteriezellen mit einem niedrigeren Ladezustand zeitlich vor Batteriezellen mit einem höheren Ladezustand eingeschaltet werden, festgelegt wird,
    • – unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen und der jeweilig vorliegenden elektrischen Ladespannung ein maximaler Batteriezellenladezustand für zu ladende Batteriezellen ermittelt wird, und
    • – Schaltzustände der Batteriezellen in Abhängigkeit des jeweiligen maximalen Batteriezellenladezustands und der weiteren Aktivierungsreihenfolge derart gesteuert werden, dass Batteriezellen deren Ladezustand kleiner als der maximale Batteriezellenladezustand oder gleich diesem ist, in der Aktivierungsreihenfolge eingeschaltet werden.
  • Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Steuer- und/oder Regelsystems genannten Vorteile entsprechend verbunden.
  • Nach einem weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen eine zum Laden von zu ladenden Batteriezellen jeweilig erforderliche elektrische Ladespannung ermittelt wird und dass ein der jeweilig erforderlichen elektrischen Ladespannung entsprechendes Ladesignal an eine elektronische Ladesteuerung gesendet wird, mit der die der Sekundärbatterie zugeführte elektrischen Ladespannung gesteuert wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Steuer- und/oder Regelsystems genannten Vorteile entsprechend verbunden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Figur anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt
  • 1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Steuer- und/oder Regelsystem,
  • 2: eine Wahrscheinlichkeitsverteilung von Ladungszuständen einer 2Sekundärbatterie mit einhundert Batteriezellen (µ = 75, σ = 8.333),
  • 3: ein Beispiel für eine von einer Sekundärbatterie mit einhundert Batteriezellen erzeugten elektrischen Ausgangsspannung bei Vorgabe eines minimal erforderlichen Batteriezellenladezustands, und
  • 4: ein Beispiel für den funktionellen Zusammenhang zwischen der elektrischen Ladespannung und dem maximalen Batteriezellenladezustand zu aktivierender Batteriezellen einer einhundert Batteriezellen aufweisenden Sekundärbatterie.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Steuer- und/oder Regelsystem 1 für eine mehrere elektrisch in Reihe zueinander schaltbare Batteriezellen 2 aufweisende Sekundärbatterie 3 eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs. Das Steuer- und/oder Regelsystem 1 umfasst mehrere jeweils einer Batteriezelle 2 zugeordnete Zellelektronikeinheiten 4, eine elektronische Zentraleinheit 5 und eine unidirektionale Kommunikationsverbindung 6, über welche die elektronische Zentraleinheit 5 kommunikationstechnisch mit den Zellelektronikeinheiten 4 verbindbar ist.
  • Jede Zellelektronikeinheit 4 ist eingerichtet, in diskreten Zeitabständen einen jeweiligen Ladezustand der ihr zugeordneten Batteriezelle 2 zu erfassen, ein dem jeweilig erfassten Ladezustand zugeordnetes Ladezustandssignal zu erzeugen und das jeweilig erzeugte Ladezustandssignal über die bidirektionale Kommunikationsverbindung 6 an die elektronische Zentraleinheit 5 zu senden.
  • Die elektronische Zentraleinheit 5 ist eingerichtet, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen 2 und einer jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung eine Aktivierungsreihenfolge, nach welcher zur Erzeugung einer der elektrischen Soll-Ausgangsspannung entsprechenden elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie 3 Batteriezellen 2 mit einem höheren Ladezustand zeitlich vor Batteriezellen 2 mit einem niedrigeren Ladezustand eingeschaltet werden, festzulegen, der Aktivierungsreihenfolge entsprechende individuelle Aktivierungssignale zu erzeugen und an einzelne Zellelektronikeinheiten 4 über die bidirektionale Kommunikationsverbindung 6 jeweils ein individuelles Aktivierungssignal zu senden.
  • Des Weiteren ist die elektronische Zentraleinheit 5 eingerichtet, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen 2 und der jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung einen zur Erzeugung der elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie 3 minimal erforderlichen Batteriezellenladezustand zu ermitteln, ein dem minimal erforderlichen Batteriezellenladezustand entsprechendes Zellladezustandssignal zu erzeugen und das Zellladezustandssignal über die bidirektionale Kommunikationsverbindung 6 an alle Zellelektronikeinheiten 4 zu senden.
  • Die Zellelektronikeinheiten 4 sind eingerichtet, Schaltzustände der jeweilig den Zellelektronikeinheiten 4 zugeordneten Batteriezellen 2 in Abhängigkeit des jeweilig empfangenen Zellladezustandssignals und des jeweilig empfangenen individuellen Aktivierungssignals derart zu steuern, dass zur Erzeugung der Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie 3 Batteriezellen 2 deren Ladezustand größer als der minimal erforderliche Batteriezellenladezustand oder gleich diesem ist, in der Aktivierungsreihenfolge eingeschaltet werden.
  • Die elektronische Zentraleinheit 5 ist zudem eingerichtet,
    • – unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen 2 und einer jeweilig vorliegenden elektrischen Ladespannung eine weitere Aktivierungsreihenfolge, nach welcher Batteriezellen 2 mit einem niedrigeren Ladezustand zeitlich vor Batteriezellen 2 mit einem höheren Ladezustand eingeschaltet werden, festzulegen, der weiteren Aktivierungsreihenfolge entsprechende weitere individuelle Aktivierungssignale zu erzeugen und an einzelne Zellelektronikeinheiten 4 über die bidirektionale Kommunikationsverbindung 6 jeweils ein weiteres individuelles Aktivierungssignal zu senden. Des Weiteren ist die elektronische Zentraleinheit 5 eingerichtet, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen 2 und der jeweilig vorliegenden elektrischen Ladespannung einen maximalen Batteriezellenladezustand für zu ladende Batteriezellen 2 zu ermitteln, ein dem maximalen Batteriezellenladezustand entsprechendes weiteres Zellladezustandssignal zu erzeugen und das weitere Zellladezustandssignal über die bidirektionale Kommunikationsverbindung 6 an alle Zellelektronikeinheiten 4 zu senden,
  • Die Zellelektronikeinheiten 4 eingerichtet, Schaltzustände der jeweilig den Zellelektronikeinheiten 4 zugeordneten Batteriezellen 2 in Abhängigkeit des jeweilig empfangenen weiteren Zellladezustandssignals und des jeweilig empfangenen weiteren individuellen Aktivierungssignals derart zu steuern, dass Batteriezellen 2 deren Ladezustand kleiner als der maximale Batteriezellenladezustand oder gleich diesem ist, in der weiteren Aktivierungsreihenfolge eingeschaltet werden.
  • Ferner ist die elektronische Zentraleinheit 5 eingerichtet, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen 2 eine zum Laden von zu ladenden Batteriezellen 2 jeweilig erforderliche elektrische Ladespannung zu ermitteln, ein der jeweilig erforderlichen elektrischen Ladespannung entsprechendes Ladesignal zu erzeugen und das jeweilige Ladesignal an eine elektronische Ladesteuerung zu senden, wobei die Ladesteuerung zum Steuern der die Sekundärbatterie 2 versorgenden elektrischen Ladespannung eingerichtet ist.

Claims (6)

  1. Steuer- und/oder Regelsystem (1) für eine wenigstens drei elektrisch in Reihe zueinander schaltbare Batteriezellen (2) aufweisende Sekundärbatterie (3), insbesondere eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, aufweisend – wenigstens drei jeweils zumindest einer Batteriezelle (2) zugeordnete Zellelektronikeinheiten (4), – wenigstens eine elektronische Zentraleinheit (5) und – wenigstens eine bidirektionale Kommunikationsverbindung (6), über welche die elektronische Zentraleinheit (5) kommunikationstechnisch mit den Zellelektronikeinheiten (4) verbindbar ist, – wobei jede Zellelektronikeinheit (4) eingerichtet ist, in diskreten Zeitabständen einen jeweiligen Ladezustand der ihr zugeordneten Batteriezelle (2) zu erfassen, ein dem jeweilig erfassten Ladezustand zugeordnetes Ladezustandssignal zu erzeugen und das jeweilig erzeugte Ladezustandssignal über die bidirektionale Kommunikationsverbindung (6) an die elektronische Zentraleinheit (5) zu senden, – wobei die elektronische Zentraleinheit (5) eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) und einer jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung eine Aktivierungsreihenfolge, nach welcher zur Erzeugung einer der elektrischen Soll-Ausgangsspannung entsprechenden elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie (3) Batteriezellen (2) mit einem höheren Ladezustand zeitlich vor Batteriezellen (2) mit einem niedrigeren Ladezustand eingeschaltet werden, festzulegen, der Aktivierungsreihenfolge entsprechende individuelle Aktivierungssignale zu erzeugen und an einzelne Zellelektronikeinheiten (4) über die bidirektionale Kommunikationsverbindung (6) jeweils ein individuelles Aktivierungssignal zu senden, – wobei die elektronische Zentraleinheit (5) eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) und der jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung einen zur Erzeugung der elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie (3) minimal erforderlichen Batteriezellenladezustand zu ermitteln, ein dem minimal erforderlichen Batteriezellenladezustand entsprechendes Zellladezustandssignal zu erzeugen und das Zellladezustandssignal über die bidirektionale Kommunikationsverbindung (6) an alle Zellelektronikeinheiten (4) zu senden, – wobei die Zellelektronikeinheiten (4) eingerichtet sind, Schaltzustände der jeweilig den Zellelektronikeinheiten (4) zugeordneten Batteriezellen (2) in Abhängigkeit des jeweilig empfangenen Zellladezustandssignals und des jeweilig empfangenen individuellen Aktivierungssignals derart zu steuern, dass zur Erzeugung der Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie (3) Batteriezellen (2) deren Ladezustand größer als der minimal erforderliche Batteriezellenladezustand oder gleich diesem ist, in der Aktivierungsreihenfolge eingeschaltet werden.
  2. Steuer- und/oder Regelsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Zentraleinheit (5) eingerichtet ist, – unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) und einer jeweilig vorliegenden elektrischen Ladespannung eine weitere Aktivierungsreihenfolge, nach welcher Batteriezellen (2) mit einem niedrigeren Ladezustand zeitlich vor Batteriezellen (2) mit einem höheren Ladezustand eingeschaltet werden, festzulegen, der weiteren Aktivierungsreihenfolge entsprechende weitere individuelle Aktivierungssignale zu erzeugen und an einzelne Zellelektronikeinheiten (4) über die bidirektionale Kommunikationsverbindung (6) jeweils ein weiteres individuelles Aktivierungssignal zu senden, und – unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) und der jeweilig vorliegenden elektrischen Ladespannung einen maximalen Batteriezellenladezustand für zu ladende Batteriezellen (2) zu ermitteln, ein dem maximalen Batteriezellenladezustand entsprechendes weiteres Zellladezustandssignal zu erzeugen und das weitere Zellladezustandssignal über die bidirektionale Kommunikationsverbindung (6) an alle Zellelektronikeinheiten (4) zu senden, – wobei die Zellelektronikeinheiten (4) eingerichtet sind, Schaltzustände der jeweilig den Zellelektronikeinheiten (4) zugeordneten Batteriezellen (2) in Abhängigkeit des jeweilig empfangenen weiteren Zellladezustandssignals und des jeweilig empfangenen weiteren individuellen Aktivierungssignals derart zu steuern, dass Batteriezellen (2) deren Ladezustand kleiner als der maximale Batteriezellenladezustand oder gleich diesem ist, in der weiteren Aktivierungsreihenfolge eingeschaltet werden.
  3. Steuer- und/oder Regelsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Zentraleinheit (5) eingerichtet ist, unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) eine zum Laden von zu ladenden Batteriezellen (2) jeweilig erforderliche elektrische Ladespannung zu ermitteln, ein der jeweilig erforderlichen elektrischen Ladespannung entsprechendes Ladesignal zu erzeugen und das jeweilige Ladesignal an eine elektronische Ladesteuerung zu senden, wobei die Ladesteuerung zum Steuern der die Sekundärbatterie (2) versorgenden elektrischen Ladespannung eingerichtet ist.
  4. Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines Batteriesystems, insbesondere eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, wobei das Batteriesystem eine wenigstens drei elektrisch in Reihe zueinander schaltbare Batteriezellen (2) aufweisende Sekundärbatterie (3), wenigstens drei jeweils zumindest einer Batteriezelle (2) zugeordnete Zellelektronikeinheiten (4), wenigstens eine elektronische Zentraleinheit (5) und wenigstens eine unidirektionale Kommunikationsverbindung (6), über welche die elektronische Zentraleinheit (5) kommunikationstechnisch mit den Zellelektronikeinheiten (4) verbindbar ist, aufweist, – wobei in diskreten Zeitabständen die jeweiligen Ladezustände der Batteriezellen (2) erfassen werden, – wobei unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) und einer jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung eine Aktivierungsreihenfolge, nach welcher zur Erzeugung einer der elektrischen Soll-Ausgangsspannung entsprechenden elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie (3) Batteriezellen (2) mit einem höheren Ladezustand zeitlich vor Batteriezellen (2) mit einem niedrigeren Ladezustand eingeschaltet werden, festgelegt wird, – wobei unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) und der jeweilig vorgegebenen elektrischen Soll-Ausgangsspannung ein zur Erzeugung der elektrischen Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie (3) minimal erforderlicher Batteriezellenladezustand ermittelt wird, und – wobei Schaltzustände der Batteriezellen (2) in Abhängigkeit des jeweiligen minimal erforderlichen Batteriezellenladezustands und der Aktivierungsreihenfolge derart gesteuert werden, dass zur Erzeugung der Ist-Ausgangsspannung der Sekundärbatterie (3) Batteriezellen (2) deren Ladezustand größer als der minimal erforderliche Batteriezellenladezustand oder gleich diesem ist, in der Aktivierungsreihenfolge eingeschaltet werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) und einer jeweilig vorliegenden elektrischen Ladespannung eine Aktivierungsreihenfolge, nach welcher Batteriezellen (2) mit einem niedrigeren Ladezustand zeitlich vor Batteriezellen (2) mit einem höheren Ladezustand eingeschaltet werden, festgelegt wird, – unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) und der jeweilig vorliegenden elektrischen Ladespannung ein maximaler Batteriezellenladezustand für zu ladende Batteriezellen (2) ermittelt wird, und – Schaltzustände der Batteriezellen (2) in Abhängigkeit des jeweiligen maximalen Batteriezellenladezustands und der weiteren Aktivierungsreihenfolge derart gesteuert werden, dass Batteriezellen (2) deren Ladezustand kleiner als der maximale Batteriezellenladezustand oder gleich diesem ist, in der Aktivierungsreihenfolge eingeschaltet werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter Berücksichtigung der jeweilig erfassten Ladezustände der Batteriezellen (2) eine zum Laden von zu ladenden Batteriezellen (2) jeweilig erforderliche elektrische Ladespannung ermittelt wird und dass ein der jeweilig erforderlichen elektrischen Ladespannung entsprechendes Ladesignal an eine elektronische Ladesteuerung gesendet wird, mit der die der Sekundärbatterie (2) zugeführte elektrischen Ladespannung gesteuert wird.
DE102014215845.1A 2014-08-11 2014-08-11 Steuer- und/oder Regelsystem für eine Sekundärbatterie Pending DE102014215845A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014215845.1A DE102014215845A1 (de) 2014-08-11 2014-08-11 Steuer- und/oder Regelsystem für eine Sekundärbatterie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014215845.1A DE102014215845A1 (de) 2014-08-11 2014-08-11 Steuer- und/oder Regelsystem für eine Sekundärbatterie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014215845A1 true DE102014215845A1 (de) 2016-02-11

Family

ID=55134869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014215845.1A Pending DE102014215845A1 (de) 2014-08-11 2014-08-11 Steuer- und/oder Regelsystem für eine Sekundärbatterie

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014215845A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3100669A1 (fr) * 2019-09-09 2021-03-12 Centre National De La Recherche Scientifique Procede de commande d’une batterie permettant de commander un courant homogene sur les cellules d’une ligne de courant
FR3100670A1 (fr) * 2019-09-09 2021-03-12 Centre National De La Recherche Scientifique Procede de commande d’une batterie permettant l’equilibrage des cellules d’une ligne de courant par un courant de charge et decharge

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011002548A1 (de) * 2011-01-12 2012-07-12 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zur Steuerung einer Batterie und Batterie zur Ausführung des Verfahrens

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011002548A1 (de) * 2011-01-12 2012-07-12 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zur Steuerung einer Batterie und Batterie zur Ausführung des Verfahrens

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3100669A1 (fr) * 2019-09-09 2021-03-12 Centre National De La Recherche Scientifique Procede de commande d’une batterie permettant de commander un courant homogene sur les cellules d’une ligne de courant
FR3100670A1 (fr) * 2019-09-09 2021-03-12 Centre National De La Recherche Scientifique Procede de commande d’une batterie permettant l’equilibrage des cellules d’une ligne de courant par un courant de charge et decharge
WO2021048477A1 (fr) * 2019-09-09 2021-03-18 Psa Automobiles Sa Procede de commande d'une batterie permettant de commander un courant homogene sur les cellules d'une ligne de courant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10354279B4 (de) Leistungsversorgungssystem
DE102018201119A1 (de) Verfahren zum Überwachen der Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs mit automatisierter Fahrfunktion
DE102013225097B4 (de) Energiemanagementverfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges und Kraftfahrzeug
DE102017222975A1 (de) Steuervorrichtung, Gleichgewichtskorrekturvorrichtung, elektrisches Speichersystem und Einrichtung
DE112011100550B4 (de) Zellkapazitätsjustiervorrichtung
WO2013092020A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum leistungsmanagement eines elektrischen antriebes für ein hybridfahrzeug
EP3630532B1 (de) Enladeschaltung und verfahren zur entladung eines hochvolt-zwischenkreises eines fahrzeugs
EP2482422A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen und Symmetrieren eines mehrzelligen Energiespeicherstapels
DE102015002072A1 (de) Einstellen von Ladungszuständen von Batteriezellen
WO2016020154A1 (de) Batteriesystem und verfahren zu dessen betrieb
WO2016045925A1 (de) Energiespeichervorrichtung für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben einer energiespeichereinrichtung
WO2016023749A1 (de) Regelung einer sekundärbatterie mit in reihe zueinander schaltbaren batteriezellen
DE112015002996T5 (de) Balancing-korrektur-steuervorrichtung, balancing-korrektur-system und elektrisches speichersystem
EP3067240B1 (de) Verfahren zur spannungsversorgung eines bordnetzes eines kraftfahrzeugs
EP2110922A2 (de) Datenaustausch zwischen einer Batterieeinheit und einer Steuereinheit
DE102017116337B4 (de) Brennstoffzellen-ladesystem zum anlegen von spannung aus einem hochspannungssystem an einen brennstoffzellenstapel zur verwendung bei diagnosetests
DE102015223580A1 (de) Batteriesystem
DE102014215845A1 (de) Steuer- und/oder Regelsystem für eine Sekundärbatterie
WO2017016746A1 (de) Verfahren zum betrieb eines mehrphasigen gleichspannungswandlers
WO2019072511A1 (de) Verfahren zum laden eines elektrischen energiespeichers mittels spannungspulsen
EP3380855B1 (de) Verfahren zur ermittlung einer leistungsfähigkeitsinformation einer batterie eines kraftfahrzeugseitigen, an einen gleichspannungswandler angebundenen bordnetzes und kraftfahrzeug
DE102016006660B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und mit zwei elektrischen, über einen Gleichspannungswandler gekoppelten Bordnetzen und Kraftfahrzeug mit einer Steuereinrichtung zum Durchführen des Verfahrens
WO2015181221A1 (de) Verfahren zur drahtlosen kommunikation zwischen einem fahrzeug und einer tragbaren kommunikationsvorrichtung
DE102014016239A1 (de) Gleichspannungswandler für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Gleichspannungswandlers
DE102012012515A1 (de) Stellantrieb, Stellantriebanlage, Verfahren zum Betreiben eines Stellantriebs und Verfahren zum Betreiben einer Stellantriebanlage

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed