DE102014219416A1

DE102014219416A1 - Energiespeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreibeneiner Energiespeichervorrichtung

Info

Publication number: DE102014219416A1
Application number: DE102014219416.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Mauerer; Moritz Schindler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-03-31
Also published as: WO2016045925A1; CN106716767A; US10250044B2; US20170197520A1; CN106716767B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung (2) für ein Bordnetz (1) eines Kraftfahrzeugs, dieeinen ersten elektrischen Energiespeicher (5) umfasst, der charakterisiert ist durch eine erste Spannungskennlinie (23), welche die Ruhespannung des ersten elektrischen Energiespeichers (5) in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand (SoC) festlegt, und die einen dem ersten elektrischen Energiespeicher (5) über ein steuerbares Schaltelement (7) parallel schaltbaren zweiten elektrischen Energiespeicher (6) umfasst, der charakterisiert ist durch eine zweite Spannungskennlinie (24), welche die Ruhespannung des zweiten elektrischen Energiespeichers (6) in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand (SoC) festlegt, wobei sich ein von der ersten Spannungskennlinie (23) abgedeckter erster Spannungswertebereich (25) und ein von der zweiten Spannungskennlinie (24) abgedeckter zweiter Spannungswertebereich (26) teilweise überlappen. Ferner umfasst die Energiespeichervorrichtung (2) eine Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) des ersten Energiespeichers (5) und/oder des zweiten Energiespeichers (6), welche dazu ausgebildet ist, den Ladezustand (SoC) entweder durch eine Ruhespannungsmesseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands(SoC) in Abhängigkeit einer Ruhespannung oder durch eine Ladezustandsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) durch eine Bilanzierung eines jeweiligen Batteriestroms zu ermitteln, wobei die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) weiter dazu ausgebildet ist, das steuerbare Schaltelement (7) zu öffnen, wenn das Kraftfahrzeug sich in einem Ruhezustands-ähnlichen Zustand befindet und ein Qualitätswert (Q), der während einer zeitlich vorangegangen Bestimmung des Ladezustands (SoC) parallel zu diesem bestimmt wurde und der die Qualität der Bilanzierung ausdrückt, einen vorgegebenen Schwellwert (SW) übersteigt. Beim Erfüllen beider Kriterien wird die Ruhespannungsmesseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) zumindest des ersten Energiespeichers (5) aktiviert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, das einen ersten elektrischen Energiespeicher, der charakterisiert ist durch eine erste Spannungskennlinie, welche die Ruhespannung des ersten elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand festlegt, einen dem ersten elektrischen Energiespeicher über ein steuerbares Schaltelement parallel schaltbaren zweiten elektrischen Energiespeicher, der charakterisiert ist durch eine zweite Spannungskennlinie, welche die Ruhespannung des zweiten elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand festlegt, umfasst, wobei sich ein von der ersten Spannungskennlinie abgedeckter erster Spannungswertebereich und ein von der zweiten Spannungskennlinie abgedeckter zweiter Spannungswertebereich teilweise überlappen. Weiter umfasst die Energiespeichervorrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands des ersten Energiespeichers und/oder des zweiten Energiespeichers.
Ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs dient insbesondere der Bereitstellung elektrischer Leistung zum Starten des Kraftfahrzeugs sowie zum Betreiben elektrischer Verbraucher. Um die Startsicherheit eines Kraftfahrzeugs zu erhöhen, sind Bordnetze mit zwei parallel geschalteten, wiederaufladbaren Energiespeichern bekannt. Ein erster Energiespeicher ist üblicherweise eine Bleibatterie in Form mehrerer auf Blei basierender, auch als Zellen bezeichneter, Speicherelemente. Ein hierzu parallel geschalteter zweiter Energiespeicher kann etwa in Form einer leistungsfähigen Lithium-Ionen-Batterie vorliegen. Im Zusammenspiel können Funktionalitäten, wie ein automatisches Abstellen und Starten des Motors während des Fahrzeugbetriebs sowie eine effiziente Bremsenergierückgewinnung im Schubbetrieb des Fahrzeugs umgesetzt werden. Das Vorsehen des zweiten Energiespeichers ermöglicht die Erhöhung der Verfügbarkeit von Verbraucherfunktionen und die Verlängerung der Lebensdauer des ersten Energiespeichers. Ein Fahrzeugbordnetz mit zwei parallel geschalteten Energiespeichern wird auch als Zwei-Energiespeicher-Bordnetz bezeichnet.
Ein solches Zwei-Energiespeicher-Bordnetz für ein Fahrzeug ist beispielsweise aus der DE 10 2010 062 116 A1 bekannt. Bei diesem Bordnetz sind die zwei Energiespeicher, deren Spannungskennlinien teilweise überlappen, spannungsneutral über einen Schalter, ein Relais und/oder eine feste Verdrahtung parallel geschaltet.
Die DE 10 2006 048 872 A1 schlägt vor, zwischen eine als Starterbatterie ausgebildete Blei-Batterie und eine als Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie ausgebildete Versorgungsbatterie ein Relais zu schalten, wobei das Relais unmittelbar von einem Zündschloss des Kraftfahrzeugs ansteuerbar ist. Die Starterbatterie ist ausschließlich bei eingeschalteter Zündung an das Bordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossen, wobei in diesem Fall das Relais geschlossen ist. Die Versorgungsbatterie ist sowohl bei angeschalteter Zündung als auch bei ausgeschalteter Zündung an das Bordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossen, so dass auch bei ausgeschalteter Zündung elektrische Verbraucher von der Versorgungsbatterie mit elektrischer Spannung bzw. elektrischem Strom versorgt werden können.
In derartigen Zwei-Energiespeicher-Bordnetzen ist man bestrebt, die beiden Energiespeicher zu möglichst großen Zeitanteilen parallel zu schalten, was durch die wesentlich größere Standzeit im Verhältnis zur Fahrtzeit zumeist sicher gestellt ist. Dadurch stellt sich als Systemspannung in dem Bordnetz ein Mischpotential ein. Das Mischpotential entspricht nicht notwendigerweise der Einzelspannung der Energiespeicher, sofern diese elektrisch voneinander getrennt wären. Dies erschwert die Bestimmung des Ladezustands der beiden Energiespeicher, welche bei Bordnetzen mit nur einem Energiespeicher aus einem Zusammenhang zwischen der Ruhespannung des Energiespeichers und dem Ladezustand ermittelt wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energiespeichervorrichtung für ein Zwei-Energiespeicher-Bordnetz eines Kraftfahrzeugs anzugeben, bei dem die Bestimmung des Ladezustands auf einfache und zuverlässige Weise ermöglicht wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Energiespeichervorrichtung anzugeben, welches auf einfache und zuverlässige Weise die Bestimmung des Ladezustands der Energiespeicher ermöglicht.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Energiespeichervorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Energiespeichervorrichtung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, das einen ersten elektrischen Energiespeicher, einen zweiten Energiespeicher und eine Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands des ersten Energiespeichers und/oder des zweiten Energiespeichers umfasst. Der erste elektrische Energiespeicher ist charakterisiert durch eine erste Spannungskennlinie, welche die Ruhespannung des ersten elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand festlegt. Der zweite elektrische Energiespeicher ist dem ersten elektrischen Energiespeicher über ein steuerbares Schaltelement parallel schaltbar. Das Schaltelement kann ein internes Schaltelement des zweiten Energiespeichers oder ein externes Schaltelement sein, das seriell zu dem zweiten Energiespeicher verschaltet ist. Das Schaltelement kann beispielsweise zur Übernahme von Sicherheitsfunktionen, wie insbesondere Überspannungsschutz, Unterspannungsschutz oder Temperaturschutz, des zweiten Energiespeichers vorgesehen sein. Der zweite elektrische Energiespeicher ist charakterisiert durch eine zweite Spannungskennlinie, welche die Ruhespannung des zweiten elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand festlegt. Dabei überlappen sich ein von der ersten Spannungskennlinie abgedeckter erster Spannungswertebereich und ein von der zweiten Spannungskennlinie abgedeckter zweiter Spannungswertebereich teilweise. Die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands des ersten Energiespeichers und/oder des zweiten Energiespeichers ist dazu ausgebildet, den Ladezustand entweder durch eine Ruhespannungsmesseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands in Abhängigkeit einer Ruhespannung und/oder durch eine Ladezustandsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands durch eine Bilanzierung eines jeweiligen Batteriestroms zu ermitteln. Die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands ist dazu ausgebildet, das steuerbare Schaltelement zu öffnen, wenn das Kraftfahrzeug sich in einem Ruhestands-ähnlichen Zustand befindet und gleichzeitig ein Qualitätswert, der während einer zeitlich vorangegangenen Bestimmung des Ladezustands parallel zu diesem bestimmt wurde und der die Qualität der Bilanzierung ausdrückt, einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands ist weiter so ausgebildet, bei Vorliegen dieser beiden Kriterien die Ruhespannungsmesseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands zumindest des ersten Energiespeichers zu aktivieren.
Die vorgeschlagene Energiespeichervorrichtung ermöglicht die Bestimmung des Ladezustands durch eine verhältnismäßig genau durchführbare Ruhespannungsmessung, wie diese von konventionellen Batteriesystemen bekannt ist. Die Bestimmung des Ladezustands erfolgt dabei aufgrund des direkten Zusammenhangs zwischen dem Ladezustand und der Ruhespannung des zu messenden Energiespeichers. Eine solche Ruhespannungsmessung wird wie bei bekannten Energiespeichern durchgeführt, sobald eine definierte Zeit ohne oder nahezu ohne Stromfluss in den Energiespeicher oder aus dem Energiespeicher erkannt wurde. Zwischen zwei Ruhespannungsmessungen wird der Ladezustand durch eine Bilanzierung des Batteriestroms fortgeführt. Da mit zunehmender umgesetzter Ladungsmenge die Toleranz des bilanzierten Ladezustands größer wird, wird diesem Umstand dadurch Rechnung getragen, dass nur dann, wenn die Toleranz des durch Bilanzierung ermittelten Ladezustands zu groß ist (d.h. eine zu große Unsicherheit über den tatsächlichen Ladezustand besteht), nach dem Abstellen des Fahrzeugs, zu dem Ruhezustands-ähnliche Verhältnisse vorliegen, eine Ruhezustandsmessung durchgeführt.
Hierdurch ist es somit möglich, einen hinreichend genauen Ladezustand zumindest des ersten Energiespeichers zu ermitteln, wobei eine geringstmögliche Einschränkung des vorgesehenen gekoppelten Betriebs besteht. Die Kopplung zwischen den beiden Energiespeichern kann nämlich immer dann aufrechterhalten werden, wenn der die Toleranz des Ladezustands ausdrückende Qualitätswert gut ist (d.h. die Toleranz gering ist), so dass dann weiterhin auch bei abgestelltem Fahrzeug ein gekoppelter Betrieb der beiden Energiespeicher ermöglicht wird. Des Weiteren kann die Energiespeichervorrichtung ohne zusätzliche Hardware realisiert werden. Es können für eine jeweilige Technologie der Energiespeicher bekannte Algorithmen verwendet werden, wodurch eine kostengünstige Umsetzung der Energiespeichervorrichtung ermöglicht ist.
Die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung dazu ausgebildet sein, den Qualitätswert zu inkrementieren oder dekrementieren, wenn die Qualität der Bilanzierung durch die Bestimmung des Ladezustands durch die Ladezustandsbestimmung abnimmt, und den Qualitätswert in entgegengesetzter Richtung zu dekrementieren oder zu inkrementieren, wenn die Bestimmung des Ladezustands durch die Ruhespannungsmesseinrichtung erfolgt ist. Die Inkrementierung oder alternativ Dekrementierung des Qualitätswerts erfolgt im Rahmen der Bestimmung des Ladezustands durch die Ladezustandsbestimmungseinrichtung mit zunehmender, umgesetzter Ladungsmenge. Der Qualitätswert trägt dem Umstand Rechnung, dass bei der Integration des Stroms über die Zeit gewisse Fehler auftreten können, welche sich mit zunehmender Zeitdauer stärker bemerkbar machen und zu einer größeren Toleranz des rechnerisch bestimmten Ladezustands führen. Demgegenüber ist die Bestimmung des Ladezustands durch eine Ruhespannungsmessung mit bekannten Algorithmen zuverlässig durchführbar, dass dann eine entsprechende Anpassung des Qualitätswerts in umgekehrter Richtung erfolgen kann.
Die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands kann weiter dazu ausgebildet sein, das steuerbare Schaltelement zeitverzögert nach dem Feststellen des Ruhezustands-ähnlichen Zustands zu öffnen, d.h. wenn bzw. nachdem das Fahrzeug in den Ruhezustands-ähnlichen Zustand übergegangen ist. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass das Öffnen des Schaltelements erst nach einer definierten Parkzeit erfolgt. Dadurch kann ein häufiges Betätigen des Schaltelements bei einem Kurzstreckenbetrieb des Fahrzeugs vermieden werden.
Die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands kann weiter dazu ausgebildet sein, die Bestimmung des Ladezustands durch die Ruhespannungsmesseinrichtung in vorgegebenen zeitlichen Abständen zu wiederholen, wenn bzw. nachdem das Fahrzeug in dem Ruhezustands-ähnlichen Zustand übergegangen ist. Hierdurch kann die Qualität die Bestimmung des Ladezustands mit zunehmender Parkdauer mit größerer Genauigkeit durchgeführt werden. Als zeitliche Abstände können beispielsweise Messungen jede Stunde, jede halbe Stunde oder dergleichen durchgeführt werden.
Die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands kann weiter dazu ausgebildet sein, den Qualitätswert bei jeder Bestimmung des Ladezustands durch die Ruhespannungsmessung zu bestimmen, d.h. anzupassen. Dadurch ist sichergestellt, dass – über die Zeit betrachtet – nicht bei jedem Parkvorgang, zu dem der Ruhezustands-ähnliche Zustand vorliegt, ein Öffnen des Schaltelements und eine Bestimmung des Ladezustands durch eine hohe Zustandsmessung erfolgt. Stattdessen kann das Schaltelement in vielen Fällen eines abgestellten Fahrzeugs geschlossen bleiben, wodurch beispielsweise der erste Energiespeicher durch den zweiten Energiespeicher geladen werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands dazu ausgebildet sein, das steuerbare Schaltelement zu schließen, wenn bzw. sobald der Ruhezustand-ähnliche Zustand des Kraftfahrzeugs verlassen wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass bereits für den Startvorgang beide Energiespeicher an das Fahrzeugbordnetz angebunden sind, um den für den Startvorgang benötigten hohen Strömen Rechnung zu tragen.
Die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands kann ein übergeordnetes Steuergerät des ersten und des zweiten Energiespeichers sein. Das übergeordnete Steuergerät kann mit einer jeweiligen entsprechenden Steuerung, z.B. einem Batteriesensor, des ersten und des zweiten Energiespeichers zum Austausch von Daten verbunden sein. Alternativ kann die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands verteilt in dem ersten und dem zweiten Energiespeicher angeordnet sein. In diesem Fall weisen der erste und der zweite Energiespeicher neben entsprechenden Meß- und Verarbeitungsmitteln Mittel zur direkten Kommunikation auf. In dieser zweiten Variante kann das übergeordnete Steuergerät lediglich die Bewertung vornehmen.
Der erste Energiespeicher ist gemäß einer Ausgestaltung ein Blei-Säure-Akkumulator. Demgegenüber ist der zweite Energiespeicher ein Lithium-Ionen-Akkumulator. Eine solche Energiespeichervorrichtung, deren Betrieb und Vorteile für die Versorgung eines Fahrzeugbordnetzes sind beispielsweise in der DE 10 2010 062 116 A1 der Anmelderin beschrieben.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Energiespeichervorrichtung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Die Energiespeichervorrichtung umfasst einen ersten elektrischen Energiespeicher, einen zweiten elektrischen Energiespeicher und eine Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands des ersten Energiespeichers und/oder des zweiten Energiespeichers. Der erste elektrische Energiespeicher ist charakterisiert durch eine erste Spannungskennlinie, welche die Ruhespannung des ersten elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand festlegt. Der zweite elektrische Energiespeicher ist an dem ersten elektrischen Energiespeicher über ein steuerbares Schaltelement parallel schaltbar. Es ist charakterisiert durch eine zweite Spannungskennlinie, welche die Ruhespannung des zweiten elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand festlegt. Dabei überlappen sich ein von der ersten Spannungskennlinie abgedeckter erster Spannungswertebereich und ein von der zweiten Spannungskennlinie abgedeckter zweiter Spannungswertebereich teilweise. Die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands des ersten Energiespeichers und/oder des zweiten Energiespeichers ist dazu ausgebildet, den Ladezustand entweder durch eine Ruhespannungsmesseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands in Abhängigkeit einer Ruhespannung oder durch eine Ladezustandsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands durch eine Bilanzierung eines jeweiligen Batteriestroms zu ermitteln.
Bei dem Verfahren werden die folgenden Schritte durchgeführt: Bestimmen des Ladezustands des ersten Energiespeichers und/oder des zweiten Energiespeichers durch die Ladezustandsbestimmungseinrichtung mittels Bilanzierung jeweiliger Batterieströme; paralleles (d.h. zeitgleiches) Bestimmen eines Qualitätswerts, der die Qualität der Bilanzierung ausdrückt; Öffnen des steuerbaren Schaltelements, wenn als erstes Kriterium das Kraftfahrzeug sich in einem Ruhezustands-ähnlichen Zustand befindet und als zweites Kriterium der Qualitätswert einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt; und Aktivieren der Ruhespannungsmesseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands zumindest des ersten Energiespeichers im Ruhezustands-ähnlichen Zustand des Fahrzeugs.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die gleichen Vorteile auf, wie diese vorstehend in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung beschrieben wurden.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Qualitätswert inkrementiert oder dekrementiert, wenn die Qualität der Bilanzierung durch die Bestimmung des Ladezustands durch die Ladezustandsbestimmungseinrichtung abnimmt und der Qualitätswert wird in entgegengesetzter Richtung dekrementiert oder inkrementiert, wenn die Bestimmung des Ladezustands durch die Ruhespannungsmesseinrichtung erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird das steuerbare Schaltelement zeitverzögert nach dem Feststellen des Ruhezustands-ähnlichen Zustands geöffnet.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens wird die Bestimmung des Ladezustands durch die Spannungsmesseinrichtung in vorgegebenen zeitlichen Abständen wiederholt.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird der Qualitätswert bei jeder Bestimmung des Ladezustands durch die Ruhespannungsmesseinrichtung bestimmt bzw. angepasst. Mit anderen Worten wird der Qualitätswert in der oben genannten entgegengesetzten Richtung dekrementiert oder inkrementiert.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens wird das steuerbare Schaltelement geschlossen, wenn bzw. sobald der Ruhezustands-ähnliche Zustand des Kraftfahrzeugs verlassen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch ein übergeordnetes Steuergerät des ersten und des zweiten Energiespeichers durchgeführt werden, wobei die Bestimmung des Ladezustands durch eine jeweilige Einheit, z.B. einen Batteriesensor, des ersten bzw. zweiten Energiespeichers durchgeführt wird. Insbesondere wird dann durch das übergeordnete Steuergerät das Signal zum Öffnen bzw. Schließen des Schaltelements, je nach Erfordernis, abgegeben.
In einer alternativen Ausgestaltung kann das Verfahren auch durch eine Einheit, z.B. einen Batteriesensor, zumindest einer der Energiespeicher durchgeführt werden. Insbesondere wird dann durch eine der beiden Energiespeicher ein entsprechendes Signal zur Ansteuerung des Schaltelements zur Durchführung der oben beschriebenen Ruhezustandsmessung bei abgestelltem Fahrzeug abgegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung für ein Fahrzeugbordnetz;
2 Spannungskennlinien von zwei elektrischen Energiespeichern der Energiespeichervorrichtung aus 1; und
3 den Verlauf eines Qualitätswerts eines durch Bilanzierung ermittelten Ladezustands eines ersten Energiespeichers der Energiespeichervorrichtung gemäß 1.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bordnetzes 1 eines Kraftfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Das Bordnetz 1 umfasst eine Energiespeicheranordnung 2, einen Starter und/oder Generator 4 und wenigstens einen im Betrieb elektrischen Strom verbrauchenden Verbraucher 3, beispielsweise in Form einer Klimaanlage oder ähnlichem. Die Energiespeicheranordnung 2 umfasst zwei parallel geschaltete, wieder aufladbare Energiespeicher 5, 6. Die elektrische Verbindung der Energiespeicher 5, 6 ist über ein steuerbares Schaltelement 7 trennbar. Das steuerbare Schaltelement 7 kann, wie in 1 schematisch dargestellt, ein externes Schaltelement sein. Das Schaltelement 7 kann auch ein internes Schaltelement des zweiten Energiespeichers 6 sein, welcher üblicherweise Sicherheitsfunktionen, wie insbesondere Überspannungsschutz, Unterspannungsschutz bzw. Temperaturschutz übernimmt. Die Netzspannung des Bordnetzes 1 beträgt typischer Weise zwischen 11 Volt bis 15,5 Volt.
Dem Bordnetz 1 ist ferner ein übergeordnetes Steuergerät 10 zugeordnet, welches insbesondere in der Lage ist, mittels eines Steuersignals 11 die Stellung des steuerbaren Schaltelements 7 festzulegen. Das Steuergerät 10 ist ferner mit einer in dem ersten Energiespeicher 5 enthaltenen Recheneinheit 8 sowie einer in dem zweiten Energiespeicher 6 enthaltenen Recheneinheit 9 über jeweilige Kommunikationsleitungen 12, 13 verbunden. Die Recheneinheiten 8 und 9 stellen insbesondere jeweilige Einrichtungen zur Bestimmung des Ladezustands (sog. intelligente Batteriesensoren) des betreffenden Energiespeichers 5, 6 dar. Die Recheneinheiten 8, 9 sind dazu ausgebildet, den Ladezustand des jeweiligen Energiespeichers 5, 6 entweder durch eine Ruhespannungsmessung oder durch eine Ladezustandsbestimmung durch Bilanzierung eines jeweiligen Batteriestroms zu ermitteln. Über die Kommunikationsleitungen 12, 13 werden die jeweils ermittelten Ladezustände an das Steuergerät 10 übertragen. Die Stellung des steuerbaren Schaltelements 7 kann in einer alternativen Ausgestaltung auch über die Recheneinheit 9 festgelegt werden.
Die Recheneinheiten 8, 9 können sowohl die zur Ermittlung des Ladezustands erforderlichen Messeinrichtungen als auch erforderliche Recheneinrichtungen umfassen, um den Ladezustand zu bestimmen. Die Recheneinheiten 8, 9 können auch lediglich erforderliche Messeinrichtungen erfassen und entsprechende Messsignale an das übergeordnete Steuergerät 10 zur Bestimmung des Ladezustands der jeweiligen Energiespeicher 5, 6 umfassen.
2 zeigt den Verlauf einer Spannungskennlinie 23 des ersten elektrischen Energiespeichers 5, der beispielsweise als Blei-Säure-Akkumulator mit einer Nennspannung von 12 Volt ausgeführt ist, aufgetragen in Richtung der Hochwertachse U in Abhängigkeit von ihrem relativen Ladezustand SoC (State-of-Charge). Hierbei ist der Bereich des relativen Ladezustands SoC zwischen Entladung 20 des Energiespeichers 5 und Vollladung 21 des Energiespeichers 5 dargestellt. Ferner zeigt in Figur den in Richtung der Hochwertachse U angetragenen Verlauf einer analogen Spannungskennlinie 24 des zweiten elektrischen Energiespeichers 6, der als Lithium-Ionen-Akkumulator mit einer Nennspannung von 13,4 Volt beispielhaft ausgeführt ist. Die beiden Spannungskennlinien 23, 24 zeigen die Ruhespannung der elektrischen Energiespeicher 5, 6 im Zustand eines Equilibriums. Dies bedeutet, dass die Spannung zwischen den Batteriepolen ohne Last oder äußere Ladespannung und nach einem für die Einstellung eines thermischen und chemischen Gleichgewichts ausreichend langen Zeitraum dargestellt ist. Dieser Zustand stellt sich beispielsweise nach einer ausreichend langen Park-Zeit des Fahrzeugs ein und wird als Ruhezustands-ähnlicher Zustand bezeichnet, in dem nur minimale Ströme in dem Bordnetz fließen. Der von der ersten Spannungskennlinie 23 abgedeckte Spannungsbereich 25 und der von der zweiten Spannungskennlinie 24 abgedeckte Spannungsbereich 26 weisen eine Schnittmenge 27 auf. Dies bedeutet, nicht der gesamte, von der ersten Spannungskennlinie 23 abgedeckte Spannungsbereich 25 liegt bei größeren Spannungswerten als der von der zweiten Spannungskennlinie 24 abgedeckte Spannungsbereich 26.
Wie dem Fachmann beispielsweise aus der DE 10 2010 062 116 A1 bekannt ist, ist die Auswahl von zwei elektrischen Energiespeichern an Hand der Spannungskennlinien in einer Energiespeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug zusätzlich durch die Auswahl anhand von Widerstandskennlinien möglich. Da dies bzw. die Arten der elektrischen Energiespeicher für die vorliegende Energiespeichervorrichtung von nachrangigem Interesse ist, wird diesbezüglich auf die genannte Schrift verwiesen.
Für die Auswahl und Durchführung einer Betriebsstrategie und eines Energiemanagements des Fahrzeugs wird in einer einfachen Variante lediglich der Ladezustand des ersten Energiespeichers, das heißt des Blei-Säure-Akkumulators, beispielsweise durch eine Spannungsmessung mit einem Batteriesensor der Recheneinheit 8, erfasst. Die Spannungsmessung erfolgt aus Gründen der Präzision bevorzugt als sog. Ruhespannungsmessung in dem bereits erwähnten Ruhezustands-ähnlichen Zustand, das heißt während das Fahrzeug abgestellt ist (parkt). Die Zuverlässigkeit der Ruhespannungsmessung steigt dabei mit zunehmender Zeitdauer des abgestellten Fahrzeugs an. Ist die Ruhespannung bekannt, so kann der Ladezustand SoC aus dem in 2 gezeigten Zusammenhang zwischen Ruhespannung und Ladezustand durch bekannte Algorithmen ermittelt werden. Eine solche Bestimmung ist nur möglich, wenn das Schaltelement 7 geöffnet ist.
Im Betrieb des Fahrzeugs, in dem das Schaltelement 7 geschlossen ist, kann keine Ruhespannungsmessung erfolgen, da sich als Systemspannung ein Mischpotential auf Grund der unterschiedlichen Spannungen des ersten und des zweiten Energiespeichers 5, 6 einstellt. Die Parallelschaltung von erstem und zweitem Energiespeicher 5, 6 ist zu möglichst großen Zeitanteilen erwünscht, um den Energiespeicher 5 auf Grund seiner im Vergleich zum Energiespeicher 6 geringeren Zyklenfestigkeit immer auf einem möglichst hohem Ladezustand zu halten. Insbesondere soll im Stand des Fahrzeugs der Energiespeicher 5, das heißt der Blei-Säure-Akkumulator von einem zweiten Energiespeicher 6, das heißt dem Lithium-Ionen-Akkumulator, nachgeladen werden. Dies ist möglich aufgrund der teilweisen Überlappung der Spannungskennlinien der beiden Energiespeicher mit dem höheren maximalen Spannungsniveau des zweiten Energiespeichers 6 (siehe 2). Dieser als interne Umladung bezeichnete Effekt ereignet sich, wenn die dem relativen Ladezustand des Energiespeichers 5 entsprechende Ruhespannung niedriger ist als diejenige, dem relativen Ladezustand des Energiespeichers 6 entsprechende Ruhespannung. Dies bedeutet, dass der zweite Energiespeicher 6 über einen ausreichend hohen Ladezustand verfügen muss. Der Umladestrom ist abhängig von den Innenwiderständen der Energiespeicher 5 und 6 sowie der Differenz der Ruhespannungen. Sind erstere oder einer der ersteren sehr groß und zweiteren sehr klein, so geht der Umladestrom gegen 0.
Dieser erwünschte Betrieb der Energiespeichervorrichtung steht einer Ruhespannungsmessung, welche einen Ruhezustands-ähnlichen Zustand des ersten Energiespeichers 5 erfordert, im Weg. Die Ruhezustandsbestimmung kann, wie beschrieben, nur für den ersten Energiespeicher, aber in entsprechender Weise auch für den zweiten Energiespeicher durchgeführt werden.
Die Ladezustandsbestimmung zwischen zwei Ruhespannungsmessungen erfolgt daher durch eine Bilanzierung des Batteriestroms. Diese Bilanzierung kann durch die Recheneinheit 8 (und optional 9) oder alternativ durch das übergeordnete Steuergerät 10 erfolgen. Mit zunehmender umgesetzter Ladungsmenge wird ein dem Ladezustand zugeordneter Qualitätswert Q inkrementiert, um die steigende Toleranz des Ladezustands anzuzeigen. Der Qualitätswert wird für jeden Energiespeicher 5, 6 separat ermittelt, d.h. die Bestimmung des Ladezustands erfolgt in entsprechender Weise durch die Recheneinheit 9 für den zweiten Energiespeicher 6 zusätzlich. Ausgehend von der Genauigkeit der verwendeten Technik zur Erfassung des jeweils erforderlichen Stroms für die Bilanzierung wird ein maximal zulässiger Ladungsumsatz festgelegt, zu dem eine genauere Bestimmung des Ladezustands durch eine Ruhespannungsmessung erforderlich wird. Erreicht der Ladungsumsatz, welcher sich im Qualitätswert widerspiegelt, den vorgegebenen Schwellwert, so wird durch das Steuergerät 10 ein Signal (z.B. ein Flag) gesetzt, welches dann, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem Ruhezustands-ähnlichem Zustand befindet (das heißt abgestellt ist), dazu führt, dass das Schaltelement 7 durch Ansteuerung mit dem Steuersignal 11 geöffnet wird. Nach dem Öffnen des Schaltelements 7 stellen sich für beide Energiespeicher 5, 6 Ruhezustands-ähnliche Zustände ein, so dass die bzw. eine jeweilige Ruhespannungsmessung erfolgen kann.
Der maximal mögliche Ladungsumsatz wird umgesetzt durch die Geschwindigkeit der Inkrementierung des Qualitätswerts Q. Der Qualitätswert Q hängt mit dem Ladungsumsatz zusammen. Der Qualitätswert Q muss betragsmäßig jedoch nicht dem Ladungsumsatz entsprechen. Der Qualitätswert kann z.B. einen Wert zwischen 0 und 100 annehmen, während der Ladungsumsatz auch Werte, die sehr viel größer als 100 sind, annehmen kann.
Das Öffnen des Schaltelements 7 kann um eine variable, vorgegebene Zeitdauer seit dem Abstellen des Fahrzeugs verzögert werden. Hierdurch wird das Schaltelement 7 erst nach einer definierten Parkzeit geöffnet. Häufiges Schalten in einem Kurzstreckenbetrieb kann dadurch vermieden werden. Nach dem Öffnen des Schaltelements 7 wird zu vorgegebenen Zeitpunkten die Ruhespannung der Energiespeicher 5, 6 bestimmt. Anhand der gemessenen Spannung und optional weiterer Parameter, wie der Temperatur, einem Ruhestrom, einem Alterungszustand, wird der Ladezustand des Energiespeichers anhand hinterlegter Kennfelder und/oder Berechnungsvorschriften ermittelt.
Da mit zunehmender Zeitdauer seit dem Öffnen des Schalters die Aussagegüte der Ruhespannungsmessung steigt, wird der Qualitätswert (welcher die Qualität der Bilanzierung ausdrückt und somit eine Konfidenz darstellt) dekrementiert, das heißt verbessert. Die Zuordnung von Qualitätswert zu verstrichener Zeitdauer kann in Abhängigkeit zum Beispiel von Batterietemperatur, Ruhestrom, Alterungszustand und ermittelten Ladezustand erfolgen. Bei Reaktivierung des Fahrzeugs und dessen Bordnetzes wird das Schaltelement 7 wieder geschlossen. Dies kann durch ein Kommando des Steuergeräts 10 oder anhand der von den Recheneinheiten 8, 9 erfassten Messwerte erfolgen. Wird durch das Steuergerät 10 oder die Recheneinheiten 8, 9 festgestellt, dass der und/oder die Qualitätswerte Q jeweiliger Ladezustände der Energiespeicher 5, 6 den (jeweils) vorgegebenen Schwellwert wieder unterschritten haben, so wird das Signal (Flag), welches ein Öffnen des Schaltelements 7 anzeigt, zurückgesetzt. Dabei können für die Aktivierung und Deaktivierung des Signals (Flags) separate Schwellwerte vorgesehen sein. Ist der Qualitätswert auf Grund der Ruhezustandsmessungen nicht ausreichend verbessert, das heißt liegt der Qualitätswert noch oberhalb des vorgegebenen Schwellwerts, so wird das Signal (Flag) aufrechterhalten, so dass beim nächsten Abstellen des Fahrzeugs das oben beschriebene Verfahren erneut zur Anwendung kommt.
Das Beschriebene Vorgehen ist schematisch in 3 illustriert, welche den Verlauf des Qualitätswerts Q über der Zeit darstellt. Der Qualitätswert Q ist in diesem Beispiel derart definiert, dass mit größer werdenden Werten von Q die Qualität der Bilanzierung abnimmt. Mit anderen Worten ist die Qualität der Bilanzierung bei Q = 0 optimal. In 3 wird davon ausgegangen, dass zu einem Zeitpunkt t₀ der Qualitätswert Q = 0 ist. Das Fahrzeug startet z.B. nach einer langen Standphase, in der der Ladezustand durch eine Ruhespannungsmessung präzise ermittelt wurde. Bis zu einem Zeitpunkt t₁ fährt das Fahrzeug. Die Ermittlung des Ladezustands erfolgt für beide Energiespeicher jeweils durch eine Bilanzierung des Batteriestroms, da eine Ruhespannungsmessung aufgrund des geschlossenen Schaltelements 7 (C) nicht möglich ist. Dadurch erhöht sich der Qualitätswert Q auf einen Wert Q = Q₁. Zum Zeitpunkt t₁ wird das Fahrzeug abgestellt. Da Q₁ kleiner als ein vorgegebener Schwellwert SW ist, bleibt das Schaltelement 7 geschlossen, das heißt die Schalterstellung ist weiterhin C. Die Parkdauer dauert bis zum Zeitpunkt t₂ an. Bis zu diesem Zeitpunkt ändert sich der Qualitätswert Q aufgrund des geringen Ladungsumsatzes nicht oder nur geringfügig, das heißt zum Zeitpunkt t = t₂ bleibt Q = Q₁. Eine Ruhespannungsmessung findet nicht statt. Zwischen t₂ und t₃ fährt das Fahrzeug weiter, d.h. bei t = t₂ wird das Fahrzeug reaktiviert. Die Bestimmung des Ladezustands erfolgt wieder durch Bilanzierung, so dass der Qualitätswert Q bis zu Q₂ inkrementiert wird. Zum Zeitpunkt t = t₃ erreicht der Qualitätswert Q = Q₂. Das Fahrzeug wird zu diesem Zeitpunkt wieder abgestellt. Da der Qualitätswert Q₂ weiterhin kleiner als der vorgegebene Schwellwert SW ist, bleibt das Schaltelement 7 geschlossen (Schalterstellung C). Zum Zeitpunkt t = t₄ wird das Fahrzeug reaktiviert und die Bestimmung des Ladezustands der Energiespeicher erfolgt wiederum durch Bilanzierung. Dadurch wird der Ladungswert Q inkrementiert, bis dieser zum Zeitpunkt t₅ den vorgegebenen Schwellwert erreicht. Damit ist das erste Kriterium erfüllt. Durch das Steuergerät 10 wird ein Flag zum Öffnen des Schaltelements 7 gesetzt. Das Schaltelement 7 bleibt geschlossen. Bis zum Zeitpunkt t = t₆ fährt das Fahrzeug weiter, weswegen auf Grund der weiter durchgeführten Bilanzierung des Batteriestroms der Qualitätswert auf Q₃ ansteigt. Da der Qualitätswert Q₃ größer als der vorgegebene Schwellwert SW₁ ist, das Flag gesetzt ist und das Fahrzeug zum Zeitpunkt t₆ in einen Ruhezustands-ähnlichen Zustand (Parken) übergeht, wird zum Zeitpunkt t = t₆ das Schaltelement 7 geöffnet (Schalterstellung O). Mit einer Zeitverzögerung wird zum Zeitpunkt t = t₇ eine erste Ruhespannungsmessung M1 vorgenommen, durch die der Ladezustand in Abhängigkeit der Ruhespannung in dem Ruhezustands-ähnlichen Zustand des Fahrzeugs ermittelt wird. Der Qualitätswert wird auf Grund der verhältnismäßig präzisen Ladezustandbestimmung dekrementiert auf einen Qualitätswert Q₄. Da weiterhin keine Reaktivierung des Fahrzeugs erfolgt, erfolgt eine weitere Ruhespannungsmessung M2 zum Zeitpunkt t₈. Infolge dessen erfolgt eine weitere Dekrementierung des Qualitätswerts auf den Qualitätswert Q₅. Da der Qualitätswert nunmehr unterhalb des vorgegebenen Schwellwerts SW liegt, wird das Flag zum Öffnen des Schaltelements 7 durch das Steuergerät 10 zurückgesetzt. Bei der nächsten Reaktivierung des Fahrzeugs (nicht dargestellt) wird – unabhängig davon, ob das Flag gesetzt ist oder nicht – das Schaltelement 7 geschlossen, wobei dann, wenn der bis zum Abstellen des Fahrzeugs neu ermittelte Qualitätswert unterhalb des Schwellwerts bleibt, das Schaltelement 7 weiterhin geschlossen bleibt, wodurch ein Ladungsaustausch zwischen den Energiespeichern erfolgen kann.
Der Schwellwert SW₁ kann in einer Ausgestaltung für das Aktivieren und Deaktivieren des Signals (Flags) genutzt werden. In einer alternativen Ausgestaltung können dem Aktivieren einer erster Schwellwert (z.B. SW₁) und dem Deaktivieren ein zweiter Schwellwert (z.B. SW₂, wie in 3 eingezeichnet) zugeordnet werden. In diesem Fall wird erst bei Unterschreitung von SW₂ (in 3 nicht dargestellt) eine Deaktivierung des Flags vorgenommen. Hierdurch kann ein Toggeln der Schaltstellung des Schaltelements 7 bei knappem Unterschreiten des Schwellwerts SW₁ vermieden werden.
Durch dieses Vorgehen ist es möglich, einen hinreichend genauen Ladezustand der Energiespeicher 5, 6 zu ermitteln. Dabei ist das Vorgehen mit einer geringst möglichen Einschränkung des vorgesehenen gekoppelten Betriebs verbunden. Es ist zudem keine zusätzliche Hardware erforderlich, es können für die jeweilige Energiespeichertechnologie bekannte Algorithmen verwendet werden. Hierdurch wird eine kostengünstige Realisierung der Energiespeichervorrichtung ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Bordnetz
2: Energiespeichervorrichtung
3: Verbraucher
4: Starter/Generator
5: erster Energiespeicher (Blei-Säure-Akkumulator)
6: zweiter Energiespeicher (Lithium-Ionen-Akkumulator)
7: Schaltelement
8: Recheneinheit des ersten Energiespeichers
9: Recheneinheit des zweiten Energiespeichers
10: übergeordnetes Steuergerät
11: Steuersignal für Schaltelement
12: Kommunikationsleitung
13: Kommunikationsleitung
20: (vollständige) Entladung
21: Vollladung
23: erste Spannungskennlinie
24: zweite Spannungskennlinie
25: erster abgedeckter Spannungsbereich
26: zweiter abgedeckter Spannungsbereich
27: Schnittmenge
Q: Qualitätswerte
t: Zeit
C: erste Schalterstellung des Schaltelements 7 (geschlossen bzw. leitend)
O: zweite Schalterstellung des Schaltelements 7 (offen bzw. nicht leitend)
M1: Messung
M2: Messung
SW: Schwellwert
U: Spannung
SoC: Ladungszustand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010062116 A1 [0003, 0017, 0036]
DE 102006048872 A1 [0004]

Claims

Energiespeichervorrichtung (2) für ein Bordnetz (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend – einen ersten elektrischen Energiespeicher (5), der charakterisiert ist durch eine erste Spannungskennlinie (23), welche die Ruhespannung des ersten elektrischen Energiespeichers (5) in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand (SoC) festlegt; – einen dem ersten elektrischen Energiespeicher (5) über ein steuerbares Schaltelement (7) parallel schaltbaren zweiten elektrischen Energiespeicher (6), der charakterisiert ist durch eine zweite Spannungskennlinie (24), welche die Ruhespannung des zweiten elektrischen Energiespeichers (6) in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand (SoC) festlegt, wobei sich ein von der ersten Spannungskennlinie (23) abgedeckter erster Spannungswertebereich (25) und ein von der zweiten Spannungskennlinie (24) abgedeckter zweiter Spannungswertebereich (26) teilweise überlappen; – eine Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) des ersten Energiespeichers (5) und/oder des zweiten Energiespeichers (6), welche dazu ausgebildet ist, den Ladezustand (SoC) entweder durch eine Ruhespannungsmesseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) in Abhängigkeit einer Ruhespannung oder durch eine Ladezustandsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) durch eine Bilanzierung eines jeweiligen Batteriestroms zu ermitteln, – wobei die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) weiter dazu ausgebildet ist, – das steuerbare Schaltelement (7) zu öffnen, wenn das Kraftfahrzeug sich in einem Ruhezustands-ähnlichen Zustand befindet und ein Qualitätswert (Q), der während einer zeitlich vorangegangen Bestimmung des Ladezustands (SoC) parallel zu diesem bestimmt wurde und der die Qualität der Bilanzierung ausdrückt, einen vorgegebenen Schwellwert (SW) übersteigt, und – die Ruhespannungsmesseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) zumindest des ersten Energiespeichers (5) zu aktivieren.
Energiespeichervorrichtung (2) nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) dazu ausgebildet ist, – den Qualitätswert (Q) zu inkrementieren oder zu dekrementieren, wenn die Qualität der Bilanzierung durch die Bestimmung des Ladezustands (SoC) durch die Ladezustandsbestimmungseinrichtung abnimmt, und – den Qualitätswert (Q) in entgegengesetzter Richtung zu dekrementieren oder zu inkrementieren, wenn die Bestimmung des Ladezustands (SoC) durch die Ruhespannungsmesseinrichtung erfolgt ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) dazu ausgebildet ist, das steuerbare Schaltelement (7) zeitverzögert nach dem Feststellen des Ruhezustands-ähnlichen Zustands zu öffnen, wenn/nachdem das Fahrzeug in den Ruhezustands-ähnlichen Zustand übergegangen ist.
Energiespeichervorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) dazu ausgebildet ist, die Bestimmung des Ladezustands (SoC) durch die Ruhespannungsmesseinrichtung in vorgegebenen zeitlichen Abständen zu wiederholen, wenn das Fahrzeug in den Ruhezustands-ähnlichen Zustand übergegangen ist.
Energiespeichervorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) dazu ausgebildet ist, den Qualitätswert (Q) bei jeder Bestimmung des Ladezustands (SoC) durch die Ruhespannungsmesseinrichtung zu bestimmen.
Energiespeichervorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) dazu ausgebildet ist, das steuerbare Schaltelement (7) zu schließen, wenn/sobald der Ruhezustand-ähnliche Zustand des Kraftfahrzeugs verlassen wird.
Energiespeichervorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) ein übergeordnetes Steuergerät (10) des ersten und des zweiten Energiespeichers (5, 6) ist.
Energiespeichervorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) verteilt in dem ersten und dem zweiten Energiespeichers (5, 6) angeordnet ist und der erste und der zweite Energiespeicher (5, 6) Mittel zur direkten Kommunikation aufweisen.
Energiespeichervorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste Energiespeicher (5) ein Blei-Säure-Akkumulator ist.
Energiespeichervorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der zweite Energiespeicher (6) ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist.
Verfahren zum Betreiben einer Energiespeichervorrichtung (2) für ein Bordnetz (1) eines Kraftfahrzeugs, das folgendes umfasst: – einen ersten elektrischen Energiespeicher (5), der charakterisiert ist durch eine erste Spannungskennlinie (23), welche die Ruhespannung des ersten elektrischen Energiespeichers (5) in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand (SoC) festlegt; – einen dem ersten elektrischen Energiespeicher (5) über ein steuerbares Schaltelement (7) parallel schaltbaren zweiten elektrischen Energiespeicher (6), der charakterisiert ist durch eine zweite Spannungskennlinie (24), welche die Ruhespannung des zweiten elektrischen Energiespeichers (6) in Abhängigkeit von seinem relativen Ladezustand (SoC) festlegt, wobei sich ein von der ersten Spannungskennlinie (23) abgedeckter erster Spannungswertebereich (25) und ein von der zweiten Spannungskennlinie (24) abgedeckter zweiter Spannungswertebereich (26) teilweise überlappen; – eine Einrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) des ersten Energiespeichers (5) und/oder des zweiten Energiespeichers (6), welche dazu ausgebildet ist, den Ladezustand (Soc) entweder durch eine Ruhespannungsmesseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) in Abhängigkeit einer Ruhespannung oder durch eine Ladezustandsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) durch eine Bilanzierung eines jeweiligen Batteriestroms zu ermitteln, bei dem die folgenden Schritte durchgeführt werden: – Bestimmen des Ladezustands (SoC) des ersten Energiespeichers (5) und/oder des zweiten Energiespeichers (6) durch die Ladezustandsbestimmungseinrichtung mittels Bilanzierung jeweiliger Batterieströme; paralleles Bestimmen eines Qualitätswerts (Q), der die Qualität der Bilanzierung ausdrückt; – Öffnen des steuerbaren Schaltelements (7), wenn als erstes Kriterium das Kraftfahrzeug sich in einem Ruhezustands-ähnlichen Zustand befindet und als zweites Kriterium der Qualitätswert (Q) einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt und – Aktivieren der Ruhespannungsmesseinrichtung zur Bestimmung des Ladezustands (SoC) zumindest des ersten Energiespeichers (5) im Ruhezustands-ähnlichen Zustand des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem – der Qualitätswert (Q) inkrementiert oder dekrementiert wird, wenn die Qualität der Bilanzierung durch die Bestimmung des Ladezustands (SoC) durch die Ladezustandsbestimmungseinrichtung abnimmt, und – der Qualitätswert (Q) in entgegengesetzter Richtung dekrementiert oder inkrementiert wird, wenn die Bestimmung des Ladezustands (SoC) durch die Ruhespannungsmesseinrichtung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das steuerbare Schaltelement (7) zeitverzögert nach dem Feststellen des Ruhezustands-ähnlichen Zustands geöffnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Bestimmung des Ladezustands (SoC) durch die Ruhespannungsmesseinrichtung in vorgegebenen zeitlichen Abständen wiederholt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem der Qualitätswert (Q) bei jeder Bestimmung des Ladezustands (SoC) durch die Ruhespannungsmesseinrichtung bestimmt (angepasst) wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei der das steuerbare Schaltelement (7) geschlossen wird, wenn/sobald der Ruhezustands-ähnliche Zustand des Kraftfahrzeugs verlassen wird.