DE102014220005A1

DE102014220005A1 - Verfahren für eine Zellsymmetrierung einer Mehrzahl von Batteriezellen und Batteriesystem zum Durchführen eines derartigen Verfahrens

Info

Publication number: DE102014220005A1
Application number: DE102014220005.9A
Authority: DE
Inventors: Jens Becker; Kai-Andre Boehm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2016-04-07
Also published as: KR20160040108A; US20160099587A1; US9768624B2; CN105480104A; CN105480104B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Zellsymmetrierung einer Mehrzahl von Batteriezellen, aufweisend die Verfahrensschritte. Bei einem derartigen Verfahren wird die Zellsymmetrierung durchgeführt auf Basis eines Bedarfs, der vergleichsweise genau ermittelbar ist. Durch das vorbeschriebene Verfahren wird es ermöglicht, ein auf dem Ladezustand der Batteriezellen basierendes Ausgleichen der Ladezustände beziehungsweise eine Zellsymmetrierung auch ohne Kenntnis der Kapazitäten der insbesondere in Reihe geschalteten Batteriezellen derart zu ermöglichen, dass der Ladeverlust durch die Zellsymmetrierung besonders gering ist. Somit kann ein Ladungsverlust durch nicht notwendiges Ausgleichen der Ladung verhindert oder zumindest signifikant reduziert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Zellsymmetrierung einer Mehrzahl von Batteriezellen und ferner ein Batteriesystem, welches dazu ausgestaltet ist, ein derartiges Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Elektrochemische Energiespeicher, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, sind in vielen täglichen Anwendungen weit verbreitet. Sie werden beispielsweise in Computern, wie etwa Laptops, Mobiltelefonen, Smartphones und bei anderen Anwendungen eingesetzt. Auch bei der zur Zeit stark vorangetriebenen Elektrifizierung von Fahrzeugen, wie etwa Kraftfahrzeugen, etwa bei elektrischen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, bieten derartige Batterien Vorteile.
Lithium-Ionen-Batterien, beispielsweise, etwa für den automobilen Einsatzbereich, umfassen oftmals eine Mehrzahl von einzelnen Batteriezellen. Diese Zellen werden, um das Spannungs- oder Stromniveau zu erhöhen, parallel oder in Reihe miteinander verschaltet und mechanisch zu Modulen zusammengeschlossen. Ein Batterie-Management-System dient weiterhin der Überwachung der Batterie und soll neben der Sicherheitsüberwachung eine möglichst hohe Lebensdauer ermöglichen.
Beispielsweise um die Lebensdauer zu erhöhen, ist es bekannt, den Ladezustand der Batteriezellen an einander anzupassen. Dieser Vorgang wird auch als Zellsymmetrierung beziehungsweise Zell-Balancing bezeichnet.
Aus dem Dokument US 2011/0163720 A1 ist beispielsweise ein Kraftfahrzeug bekannt, welches einen elektrischen Motor, eine Batterie, eine Schnittstelle für einen Fahrer und eine oder mehrere Kontrolleinheiten aufweist. Dabei ist es vorgesehen, wenn ein Ungleichgewicht der Ladezustände von Batteriezellen der Batterie vorliegt, eine Warnung an die Schnittstelle für den Fahrer abzugeben und in Abhängigkeit einer Antwort die Ladezustände anzugleichen. Dabei kann ein Angleichen der Ladezustände beispielsweise erfolgen auf Basis der Selbstentladungsrate.
Das Dokument JP 2008-295250 beschreibt ferner ein Verfahren zum Überwachen der Gleichmäßigkeit der Ladezustände von Batteriezellen. Dabei werden während eines Ladens und während eines Entladens die Zellspannungen von den Batteriezellen ermittelt und durch eine Kontrolleinheit wird ein selektives Entladen von Batteriezellen in einem Entladekreis durchgeführt.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für eine Zellsymmetrierung einer Mehrzahl von Batteriezellen, aufweisend die Verfahrensschritte:

a) Bestimmen des Ladezustands jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₁ unter der Voraussetzung, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen;
b) Bestimmen des Ladezustands jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₂, wobei zwischen t₁ und t₂ ein wählbarer Zeitraum liegt, unter der Voraussetzung, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen;
c) Bestimmen eines relativen Unterschieds der Selbstentladeraten der Mehrzahl an Batteriezellen auf Basis der unter den Verfahrensschritten a) und b) ermittelten Ladezustände;
d) Bestimmen des Ladezustandes jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t_3; und
e) Ausführen einer Zellsymmetrierung der Mehrzahl an Batteriezellen, wobei
e1) die Zellsymmetrierung der Batteriezellen auf Basis eines Bedarfs erfolgt, der unter unmittelbarer Berücksichtigung der Ladezustände der Batteriezellen zu dem Zeitpunkt t₃ ermittelt wird, wenn der Ladezustand der Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₃ unter der Voraussetzung ermittelbar ist, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen; oder wobei
e2) die Zellsymmetrierung der Batteriezellen auf Basis eines Bedarfs erfolgt, der unter Berücksichtigung des relativen Unterschieds der Selbstentladeraten der Mehrzahl an Batteriezellen ermittelt wird, wenn der Ladezustand der Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₃ nicht unter der Voraussetzung ermittelbar ist, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen.

Dabei können die vorbeschriebenen Verfahrensschritte grundsätzlich in der vorbeschriebenen Reihenfolge oder zumindest teilweise zeitgleich ablaufen, wobei das Verfahren jedoch im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorgenannte Reihenfolge beschränkt sein muss.
Durch das vorbeschriebene Verfahren wird es ermöglicht, eine auf dem Ladezustand der Batteriezellen basierende Zellsymmetrierung auch ohne Kenntnis der Kapazitäten der insbesondere in Reihe geschalteten Batteriezellen derart zu ermöglichen, dass der Ladeverlust durch die Zellsymmetrierung besonders gering ist. Dabei ist unter dem Ladezustand insbesondere der Anteil in % einer Vollladung der Batteriezelle bei gegebener Kapazität zu verstehen.
Das vorbeschriebene Verfahren dient somit dazu, Ladezustände einer Mehrzahl von Batteriezellen auszugleichen beziehungsweise aneinander anzupassen. Die Batteriezellen sind dabei insbesondere in an sich bekannter Weise in einem Batteriemodul angeordnet beziehungsweise bilden dies aus und sind dabei etwa in Reihe oder parallel verschaltet. Dabei kann sich das Verfahren auf eine Gruppe von Batteriezellen, also beispielsweise auf einen Teil der Batteriezellen des Batteriemoduls, oder etwa auf sämtliche in einem Batteriemodul angeordnete Batteriezellen beziehen.
Eine Zellsymmetrierung der Batteriezellen untereinander kann beispielsweise dadurch notwendig sein, dass die Zellen eine unterschiedliche Selbstentladungsrate aufweisen können und damit sich der Ladezustand der Zellen untereinander in einem gewissen Zeitraum unterschiedlich verändern kann. Darüber hinaus können auch die Kapazitäten der einzelnen Batteriezellen etwa durch Produktionsstreuungen voneinander abweichen. Dieser Effekt kann unter Umständen zu Beginn der Lebensdauer vernachlässigt werden, kann sich aber im Laufe der Lebensdauer durch Unterschiede in der Zellalterung vergrößern und in mehreren Prozent Kapazitätsunterschied zwischen den Batteriezellen resultieren.
Um dies zu verhindern, kann durch eine durch das vorbeschriebene Verfahren durchgeführte Zellsymmetrierung es ermöglicht werden, dass die Ladezustände (state of charge, SOC) der einzelnen Batteriezellen trotz unterschiedlicher Selbstentladung und gegebenenfalls unterschiedlicher Kapazitäten auf einander abgestimmt werden. Dabei werden insbesondere die Ladezustände der Zellen aufeinander abgestimmt, der Ladezustand eines die Batteriezellen umfassenden Batteriemoduls kann etwa definiert sein als das Minimum über alle Ladezustände der Batteriezellen.
Ein Ausgleichen der Ladezustände kann dabei erfolgen ein einem zeitlichen Abstand in Abhängigkeit des Zustands der Batteriezellen, beispielsweise ihres Alters. Üblicherweise kann ein Ausgleichen der Ladezustände erfolgen in einem Abstand von einer Woche oder darüber, beispielsweise von zwei Wochen, wobei die Werte in keiner Weise beschränkend sind. Grundsätzlich kann ein Ausgleichen der Ladezustände der Batteriezellen erfolgen, wenn der Unterschied der Ladezustände der Batteriezellen oberhalb eines Schwellenwertes liegt.
Um dies zu realisieren, umfasst das vorbeschriebene Verfahren gemäß Verfahrensschritt a) das Bestimmen des Ladezustands jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₁ unter der Voraussetzung, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen. In anderen Worten wird der Ladezustand jeder der Mehrzahl an Batteriezellen bestimmt. Dieser Verfahrensschritt basiert darauf, dass die Ladezustände der einzelnen Batteriezellen in einem Batteriemodul etwa aufgrund unterschiedlicher Kapazitäten oder Selbstentladungsraten, wie dies vorstehend im Detail erläutert ist, voneinander abweichen können, so dass der Ladezustand jeder der Batteriezellen ermittelt werden sollte.
Dabei kann eine Ermittlung des Ladezustands der Batteriezellen erfolgen, wie es dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist. Beispielsweise können die Ladezustände der Batteriezellen ermittelt werden, indem die jeweilige Zellspannung der entsprechenden Batteriezelle ermittelt wird, um so auf Basis gespeicherter Entladekurven den zu der Spannung korrespondierenden Ladezustand zu ermitteln.
Der Ladezustand der Batteriezellen wird unter der Voraussetzung ermittelt, dass vordefinierte Randbedingungen vorliegen. Somit wird bei dem vorbeschriebenen Verfahren der Ladezustand nur dann ermittelt, wenn die entsprechende Batteriezelle sich in einem Zustand befindet, der ein besonders präzises Ermitteln des Ladezustands ermöglichen kann. Beispielsweise kann es dazu vorgesehen sein, dass die Batteriezellen zumindest einen vorbestimmten Ladezustand aufweisen oder in einem relaxierten Zustand vorliegen, also eine gewisse Ruhephase beziehungsweise Erholungsphase durchlaufen haben. Dabei können die entsprechenden vorbestimmten Randbedingungen an den konkreten Anwendungsfall angepasst sein, so dass ein besonders präzises Bestimmen der Ladezustände bei jeder Anwendung und zu jeder Begebenheit möglich ist.
Weiterhin umfasst das Verfahren gemäß Verfahrensschritt b) das Bestimmen des Ladezustands jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₂, wobei zwischen t₁ und t₂ ein wählbarer und beispielsweise vordefinierter Zeitraum liegt, unter der Voraussetzung, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen. Somit wird nach einer Zeitdauer, beispielsweise und nicht beschränkend einer Woche, nach dem ersten Bestimmen des Ladezustands zu dem Zeitpunkt t₁ der Ladezustand zu dem Zeitpunkt t₂ ein weiteres Mal bestimmt, so dass die Selbstentladung beziehungsweise Selbstentladungsunterschiede der Batteriezellen in einem definierten Zeitraum ermittelbar ist. Grundsätzlich kann der Zeitraum zwischen t₁ und t₂ abhängig sein von dem konkreten Anwendungsgebiet, vorheriger Ausgleichsprozesse und von der Stärke der Verwendung, also Dauer und/oder Intensität, der Batterie. Bezüglich der Details der Randbedingungen der Messungen zu der Zeit t₂ wird auf die vorstehenden Ausführungen zu der Zeit t₁ verwiesen, wobei die einzuhaltenden Randbedingungen bei beiden Messungen insbesondere gleich sein sollten, um eine besonders präzise Messung zu ermöglichen. Somit ist es wiederum bevorzugt, dass der Ladezustand der Batteriezellen oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, beispielsweise, dass die Batteriezellen vollgeladen sind. Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass die Batteriezellen in einem relaxierten Zustand vorliegen.
Gemäß Verfahrensschritt c) umfasst das vorbeschriebene Verfahren ferner das Bestimmen eines relativen Unterschieds der Selbstentladeraten der Mehrzahl an Batteriezellen auf Basis der unter den Verfahrensschritten a) und b) ermittelten Ladezustände. Dieser Verfahrensschritt basiert darauf, dass die Selbstentladungsraten der einzelnen Batteriezellen in einem Batteriemodul voneinander abweichen können, so dass die Selbstentladungsrate bestenfalls jeder der Batteriezellen ermittelt werden sollte. Die Selbstentladung bedeutet dabei in an sich bekannter Weise von selbst ablaufende Vorgänge, durch welche sich Batteriezellen zu einem gewissen Anteil entladen, auch wenn kein elektrischer Verbraucher angeschlossen ist. Somit ist die Selbstentladungsrate die Selbstentladung der jeweiligen Batteriezelle in einem bestimmten Zeitraum.
Dabei kann es ferner grundsätzlich von Vorteil sein, wenn zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ kein Ausgleichen von Ladezuständen beziehungsweise keine Zellsymmetrierung erfolgt, um so die Ermittlung der Selbstentladung beziehungsweise der Selbstentladungsunterschiede besonders genau zu ermöglichen.
Im Detail kann zur Bestimmung der Selbstentladungsunterschiede zunächst eine Referenzzelle bestimmt werden, wobei die Referenzzelle Teil der Mehrzahl an Batteriezellen ist. Die Referenzzelle ist eine Batteriezelle, auf welche sämtliche Selbstentladungsunterschiede der jeweiligen Batteriezellen bezogen werden und welche Teil der Mehrzahl an Batteriezellen ist. Auf Basis der ermittelten Ladezustände zu den Zeitpunkten t₁ und t₂ können im weiteren die Selbstentladungsunterschiede der einzelnen Zellen, also sämtlicher Zellen der Mehrzahl an Batteriezellen mit Ausnahme der Referenzzelle mit Bezug auf die Referenzzelle bestimmt werden. In anderen Worten kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass Verfahrensschritt c) erfolgt unter Auswahl einer Referenzzelle aus der Mehrzahl an Batteriezellen und unter Vergleichen der Selbstentladungsraten der restlichen Batteriezellen der Mehrzahl an Batteriezellen mit der Selbstentladungsrate der Referenzzelle. Dabei wird, wenn die Referenzzelle die gleichen Bedingungen, wie etwa einen gleichen Ladezustand und den gleichen Relaxationszustand, zu beiden Messzeitpunkten t₁ und t₂ aufweist, die Ladezustände der weiteren Batteriezellen ermittelt und so die Unterschiede der Selbstentladung der restlichen Batteriezellen, also sämtlicher Batteriezellen der Mehrzahl an Batteriezellen mit Ausnahme der Referenzzelle zu der Referenzzelle bestimmt.
Das vorbeschriebene Verfahren umfasst ferner den Verfahrensschritt d), wonach der Ladezustandes jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₃ bestimmt wird. Somit erfolgt in diesem Schritt das Ermitteln des momentanen Ladezustands der Batteriezellen insbesondere zu dem Zeitpunkt t₃ und damit zu dem Zeitpunkt, bei dem eine Zellsymmetrierung durchgeführt werden soll beziehungsweise der Bedarf einer Zellsymmetrierung ermittelt werden soll.
Die Zellsymmetrierung der Mehrzahl an Batteriezellen erfolgt gemäß Verfahrensschritt e). In diesem Verfahrensschritt werden somit die einzelnen Batteriezellen synchronisiert beziehungsweise die Ladezustände der Batteriezellen an aneinander angeglichen. Dieser Schritt kann grundsätzlich durchgeführt werden, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Beispielsweise können die Batteriezellen mit einem vergleichsweise höheren Ladezustand entladen werden bis auf einen Wert, der dem Ladezustand der Batteriezelle entspricht, welche den vergleichsweise geringsten Ladezustand der Mehrzahl an Batteriezellen aufweist.
Dabei ist es bei dem vorbeschriebenen Verfahren vorgesehen, dass die Zellsymmetrierung nicht zwingend nach einer vorbestimmten Methode beziehungsweise einem definiert ermittelten Bedarf abläuft, sondern die Zellsymmetrierung verläuft vielmehr auf Basis eines Bedarfs, der bei den vorliegenden Bedingungen möglichst präzise ermittelbar ist.
Im Detail ist es vorgesehen, dass gemäß Verfahrensschritt e1) die Zellsymmetrierung der Batteriezellen auf Basis eines Bedarfs erfolgt, der unter unmittelbarer Berücksichtigung der Ladezustände der Batteriezellen zu dem Zeitpunkt t₃ ermittelt wird, wenn der Ladezustand der Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₃ unter der Voraussetzung ermittelbar ist, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen. Bei dem vorbeschriebenen Verfahren ist es ferner vorgesehen, dass gemäß Verfahrensschritt e2) die Zellsymmetrierung der Batteriezellen auf Basis eines Bedarfs erfolgt, der unter Berücksichtigung des relativen Unterschieds der Selbstentladeraten der Mehrzahl an Batteriezellen ermittelt wird, wenn der Ladezustand der Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₃ nicht unter der Voraussetzung ermittelbar ist, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen.
Das vorbeschriebene Verfahren basiert somit darauf, die Zellsymmetrierung beziehungsweise das Angleichen der Ladezustände der Batteriezellen untereinander nicht zwangsweise auf aktuell gemessene Ladezustände der insbesondere in Reihe geschalteten Batteriezellen zu stützen, sondern nur dann, wenn die Messung der Ladezustände zu dem Zeitpunkt der Bedarfsbestimmung vordefinierten Randbedingungen genügt und ein Bedarf daher ausreichend genau ermittelt werden kann. In anderen Worten basiert eine Zellsymmetrierung ausschließlich auf Werten der Ladezustände, die zu einem besonders günstigen Zeitpunkt gemessen sind, so dass eine Messung besonders verlässlich ist. Somit kann durch das Vorgeben der Randbedingungen die Genauigkeit der Messung definiert werden, indem etwa die Messung verfälschende Faktoren ausgeschlossen werden können.
Das Ausgleichen des Ladezustands der Batteriezellen auf Basis des Ladezustands der Batteriezellen kann dabei erfolgen, indem unmittelbar die Ladezustände verglichen werden und sämtliche Zellen auf den Ladezustand entladen werden, welcher dem niedrigsten gemessenen Ladezustand entspricht.
Für den Fall, dass bei einer Messung der Ladezustände bei einer Bedarfsbestimmung zu dem Zeitpunkt t₃ die vorbestimmten Randbedingungen nicht eingehalten werden können und somit dann, wenn ein verlässlicher Wert der Ladezustände zu einem momentanen Zeitpunkt t₃ nicht ermittelt werden kann, und ein Ausgleichen der Ladezustände somit potentiell ungenau oder unverhältnismäßig wäre, wird bei einem vorbeschriebenen Verfahren ein Ausgleich der Ladezustände der Batteriezellen auf Basis der Selbstentladung beziehungsweise der Selbstentladungsunterschiede der Batteriezellen durchgeführt. Dadurch kann die Verlässlichkeit der Anpassung der Ladezustände deutlich verbessert werden. In anderen Worten kann ein Ausgleichen der Ladezustände der Batteriezellen in diesem Fall auf Basis von Werten erfolgen, die ein vergleichsweise exakteres beziehungsweise verlässlicheres Ausgleichen der Ladezustände ermöglicht, da die Selbstentladungsratenunterschiede bei optimalen Bedingungen ermittelt worden sind. Die entsprechenden Daten können dabei etwa in einem Steuersystem, beispielsweise dem Batterie-Management-System, hinterlegt sein.
Ein Ausgleichen der Ladezustände der Batteriezellen auf Basis der Selbstentladung beziehungsweise der relativen Selbstentladungsunterschiede kann dabei bedeuten, dass ausgehend von der letzten Messung des Ladezustands oder ausgehend von der letzten Anpassung der Ladezustände auf Basis der gespeicherten Selbstentladungsrate berechnet wird, inwieweit der Ladezustand sich über einen gewissen Zeitraum verändert hat, um so abzuschätzen, auf welchem Niveau die Ladezustände der einzelnen Batteriezellen liegen. Dabei reicht eine Berücksichtigung der Selbstentladungsunterschiede aus, da bei einer Zellsymmetrierung im Wesentlichen keine absoluten, sondern lediglich relative Werte verwendet werden brauchen. Auf Basis dieser Werte kann dann ein vergleichsweise exaktes Ausgleichen der Ladezustände der Batteriezellen erfolgen. Insbesondere kann dieser Schritt genauer sein, als ein Ausgleichen der Ladezustände auf Basis von ungenau gemessenen aktuellen beziehungsweise momentanen Werten der Ladezustände der Batteriezellen. Dadurch kann der Ladungsverlust durch einen Ladezustandsausgleich beziehungsweise eine Zellsymmetrierung auf ein Minimum reduziert werden.
Durch das vorbeschriebene Verfahren kann somit verhindert werden, dass die Batteriezellen in nicht benötigter Weise permanent derart ausgeglichen werden, dass sie einen gleichen Ladezustand aufweisen. Somit kann es verhindert werden, dass eine unverhältnismäßig große Menge an Ladung verloren geht, so dass die Leistungsfähigkeit der Batterie über eine größere Lebensdauer aufgrund reduzierter Lade- und Entladevorgänge vergrößert werden kann. Insbesondere kann es verhindert werden, dass ein Anpassen der Ladezustände bis zu einem Grad erfolgt, der gar nicht notwendig gewesen wäre. Ein derartiger auch als Scheinbalancing bekannter Schritt kann durch das vorbeschriebene Verfahren gerade verhindert werden.
Darüber hinaus zeichnet sich das vorbeschriebene Verfahren dadurch aus, dass ein Angleichen der Ladezustände beziehungsweise ein Zellsymmetrieren erfolgen kann auch bei großen Kapazitätsunterschieden der Zellen und auch dann, wenn die einzelnen Zellkapazitäten nicht bekannt sind. Das vorbeschriebene Verfahren ist dabei im Wesentlichen so präzise wie unter Verwendung von durch einen Kapazitätsschätzalgorithmus gemessenen Kapazitäten, ohne jedoch einen Fehler einer Kapazitätsmessung enthalten zu müssen.
Ferner ist das vorbeschriebene Verfahren anwendbar angepasst an die entsprechenden Gegebenheiten und dabei unabhängig von dem Leistungsprofil, beispielsweise bei einem Einsatz in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug unabhängig von dem Fahrprofil, dem die Batterie ausgesetzt ist.
Im Rahmen einer Ausgestaltung können die vorbestimmten Randbedingungen umfassen oder ausgewählt werden aus dem Betrag des Ladezustands wenigstens einer Batteriezelle und einem Relaxationszustand wenigstens einer Batteriezelle. Beispielsweise können sich die Randbedingungen auf eine Referenzzelle beziehen. In dieser Ausgestaltung kann der Ladezustand somit dann ermittelt werden beziehungsweise kann eine Zellsymmetrierung auf Basis des momentanen Ladezustands beispielsweise dann bestimmt werden, wenn zumindest eine Batteriezelle einen Ladezustand aufweist, der oberhalb eines vordefinierten Wertes liegt. Beispielsweise kann der Ladezustand somit dann ermittelt werden beziehungsweise kann eine Zellsymmetrierung auf Basis des momentanen Ladezustands beispielsweise dann bestimmt werden, wenn die wenigstens eine Batteriezelle, oder vorzugsweise sämtliche Batteriezellen, einen Ladezustand von größer oder gleich 90%, beispielsweise größer oder gleich 99% aufweist, also in anderen Worten vollgeladen ist. Als eine weitere Randbedingung kann alternativ oder zusätzlich ausgewählt werden, dass wenigstens eine Batteriezelle, vorzugsweise sämtliche Batteriezellen, eine vordefinierte Relaxation und somit eine vordefinierte Ruhephase durchlaufen hat, in welcher kein Verbraucher mit Energie versorgt wird oder die Energieversorgung von Verbrauchern zumindest unter einem vordefinierten Schwellenwert liegt beziehungsweise die Batteriezelle nicht geladen wurde. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann eine Bestimmung des Ladezustands und damit eines Bedarfs für eine Zellsymmetrierung besonders verlässlich erfolgen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die wenigstens eine Batteriezelle sich in einem für die Messung optimalen Ladezustands-Niveau befindet und/oder wenn die Batteriezelle einen vordefinierten Ruhezustand durchlaufen hat beziehungsweise sich in einem Ruhezustand befindet. Die vorgenannten Randbedingungen können dabei für eine oder eine beliebige Mehrzahl der Batteriezellen einzuhalten sein. Beispielsweise können die vorgenannten Randbedingungen für sämtliche der untersuchten Batteriezellen einzuhalten sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann es ferner vorgesehen sein, dass das Verfahren die weiteren Verfahrensschritte aufweist:

f) Verifizieren der Zellsymmetrierung der Batteriezellen gemäß Verfahrensschritt e2) durch Verfahrensschritt e1); und
g) gegebenenfalls erneutes Bestimmen eines relativen Unterschieds der Selbstentladeraten der Mehrzahl an Batteriezellen.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass Verfahrensschritt e) erfolgt durch das gezielte Entladen von wenigstens einer Batteriezelle über einen Entladewiderstand. In dieser Ausgestaltung kann bei einem derartigen resistiven Ausgleichen der Ladezustände der Batteriezellen in vorteilhafter Weise jeder Batteriezelle ein Widerstand und ein Schaltelement zugeordnet sein, um einzelne Batteriezellen gezielt über diesen Entladewiderstand entladen zu können und so die Ladezustände anzugleichen. Dabei wird die gespeicherte Energie im Wesentlichen in Wärme umgewandelt und so die Batteriezellen bis auf ein Niveau entladen, was dem Niveau der Batteriezelle mit dem niedrigsten Ladezustand entspricht. Dabei kann dadurch, dass durch das vorbeschriebene Verfahren ein Ausgleichen der Ladezustände der Batteriezellen aufgrund einer hohen Präzision auf ein Mindestmaß reduziert werden kann, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist, die Anzahl der Schaltzyklen ebenfalls signifikant reduziert werden, so dass die Lebensdauer der Schalteinheiten, beispielsweise, und auch der Ausgleichswiderstände signifikant gesteigert werden kann. Dadurch ist das vorbeschriebene Verfahren insbesondere in Kombination mit zuschaltbaren Entladewiderständen zum Ausgleichen des Ladezustands der Batteriezellen von Vorteil.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann es ferner vorgesehen sein, dass ein Bedarf für ein Ausgleichen des Ladezustands der Batteriezellen ermittelt wird bei einem Starten eines Batteriesystems. Beispielsweise kann ein Ausgleichen des Ladezustands der Batteriezellen somit erfolgen, nachdem die Batteriezellen für eine gewisse Zeit nicht oder nur begrenzt entladen beziehungsweise geladen wurden. In dieser Ausgestaltung kann ein besonders vorteilhaftes Betreiben der Batteriezellen erfolgen, da diese im Wesentlichen bei jedem Betrieb einen einheitlichen Ladezustand aufweisen. Ferner kann in dieser Ausgestaltrung unmittelbar eine Zellsymmetrierung ausgeführt werden, da dies in einem Ruhezustand der Batteriezellen besonders vorteilhaft sein kann.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriesystem, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Batteriesystem, aufweisend eine Mehrzahl an Batteriezellen, wobei durch das Batteriesystem der Ladezustand der Batteriezellen und die Selbstentladungsraten der Batteriezellen ermittelbar sind und wobei durch das Batteriesystem ferner eine Zellsymmetrierung durchführbar ist. Ein vorbeschriebenes Batteriesystem ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgestaltet ist, ein Verfahren auszuführen, wie dieses vorstehend im Detail beschrieben ist.
Ein derartiges Batteriesystem weist somit in an sich bekannter Weise eine Mehrzahl an in Reihe oder parallel geschalteter Batteriezellen auf, die beispielsweise in einem Batteriemodul angeordnet sein können oder dieses ausbilden können. Die Batteriezellen können in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein und etwa Lithium-Ionen-Zellen sein, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.
Ferner ist es bei einem vorbeschriebenen Batteriesystem vorgesehen, dass durch das Batteriesystem der Ladezustand der Batteriezellen und die Selbstentladungsraten der Batteriezellen ermittelbar sind. Hierzu können insbesondere in an sich bekannter Weise Mittel zur Spannungsmessung der Zellspannung der jeweiligen Batteriezellen vorgesehen sein, um so, beispielsweise durch ein Batterie-Management-System, auf Basis gespeicherter Entladekurven den zu der Zellspannung korrespondierenden Ladezustand zu ermitteln. Die gleichen Mittel können ebenfalls Verwendung finden, um die Selbstentladung zu ermitteln, da auf Basis der Ladezustände ebenfalls die Selbstentladeraten beziehungsweise die relativen Unterschiede der Selbstentladungsraten ermittelbar sind.
Bei einem vorbeschriebenen Batteriesystem ist es ferner vorgesehen, dass durch das Batteriesystem die Ladezustände der Batteriezellen ausgleichbar sind. Hierzu kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass das Batteriesystem eine Mehrzahl von Entladewiderständen zum selektiven Entladen jeder der Batteriezellen aufweist. Die jeweiligen Entladewiderstände sind dabei insbesondere über eine Schaltlogik derart an die einzelnen Batteriezellen schaltbar, dass die einzelnen Batteriezellen durch die Entladewiderstände entladbar sind. Beispielsweise kann für jede der Batteriezellen ein Entladewiderstand vorgesehen sein.
Weiterhin kann ein Entladen der Batteriezellen zwecks eines Ausgleichens der Ladezustände der Batteriezellen beziehungsweise zwecks einer Zellsymmetrierung auf Basis eines vorbeschriebenen Verfahrens durch das Batteriesystem durchgeführt werden. Dazu kann eine Steuereinheit, wie etwa das meist ohnehin vorhandene Batterie-Management-System, vorgesehen sein, welches zum Durchführen eines derartigen Verfahrens ausgestaltet ist. Hierzu kann das Steuersystem mit den entsprechenden Komponenten verbunden sein und dabei entsprechende Steuerbefehle auswerfen. Das Steuersystem kann entsprechend mit einer entsprechenden Steuerlogik beziehungsweise Software-Implementierung ausgestattet sein.
Darüber hinaus kann das Batteriesystem in einem zumindest teilweise elektrisch antreibbaren Fahrzeug angeordnet sein. Ein derartiges Fahrzeug kann beispielsweise ein vollständig elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein.
Durch das vorbeschriebene Batteriesystem wird es ermöglicht, ein auf dem Ladezustand der Batteriezellen basierendes Ausgleichen der Ladezustände beziehungsweise eine Zellsymmetrierung auch ohne Kenntnis der Kapazitäten der insbesondere in Reihe geschalteten Batteriezellen derart zu ermöglichen, dass der Ladeverlust durch die Zellsymmetrierung besonders gering ist. Somit kann ein Ladungsverlust durch nicht notwendiges Ausgleichen der Ladung verhindert oder zumindest signifikant reduziert werden.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Batteriesystems wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert, wobei die beschriebenen Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung sein können, insoweit sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung einer Zellsymmetrierung zweier Batteriezellen mit unterschiedlicher Kapazität;
2 ein schematisches Blockdiagramm darstellend den Verlauf eines Verfahrens für eine Zellsymmetrierung;
3a ein Diagramm darstellend eine Messung der Ladezustände von Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₁; und
3b ein Diagramm darstellend eine Messung der Ladezustände von Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₂.
In der 1 ist schematisch eine Zellsymmetrierung zweier Batteriezellen mit jeweils unterschiedlicher Kapazität dargestellt. Dabei weist eine erste Batteriezelle eine geringere Kapazität auf, als eine zweite Batteriezelle. Dies ist in der 1 durch die Höhe der Achsen 10, 10‘ gezeigt, welche jeweils den Ladezustand darstellen sollen. Dabei ist in Stufe I ein Zustand gezeigt, bei dem beide Batteriezellen einen Ladezustand von 50% aufweisen, da der aktuelle Ladezustand A, A‘ exakt zwischen dem maximalen Wert B, B‘, etwa einer Vollladung, und dem minimalen Wert C, C‘, etwa einer vollständig entladenen Batteriezelle liegt.
Hin zu dem Zustand II erfolgt eine Ladung der Batteriezellen, wobei bei Zuführung der gleichen Ladungsmenge die Batteriezellen aufgrund der Kapazitätsunterschiede jedoch nicht mehr den gleichen Ladezustand aufweisen. Dies ist dadurch erkennbar, dass die beiden Ladezustände A, A‘ nicht mehr auf der Linie 12 liegen, welche einen einheitlichen Ladezustand zeigen soll.
Um den Ladezustand hin zu Zustand III auszugleichen, wird somit von der Batteriezelle mit der geringeren Kapazität Ladung abgeführt, damit die Batteriezellen den gleichen Ladezustand aufweisen.
Werden die Batteriezellen nun hin zu dem Zustand IV mit der gleichen Ladungsmenge entladen, folgt wiederum aus der unterschiedlichen Kapazität der Batteriezellen, dass der Ladezustand nichtmehr einheitlich ist.
Um den Ladezustand hin zu dem Zustand V anzugleichen, kann wiederum resistiv eine Batteriezelle im Rahmen einer Zellsymmetrierung entladen werden. Dabei ist der Bedarf für eine Zellsymmetrierung hin zu Zustand V teilweise geschaffen durch eine zuvor durchgeführte Zellsymmetrierung hin zu dem Zustand III.
Es ist somit zu erkennen, dass in Systemen, in denen die Kapazität der einzelnen Batteriezellen nicht bekannt ist und eine Zellsymmetrierung insbesondere resistiv hin zu einem gemeinsamen Ladezustand der Batteriezellen erfolgt, die gesamte auszugleichende Ladung vergleichsweise hoch sein kann, da es oftmals nicht ausgeschlossen werden kann, dass unnötige Ladung über Ausgleichswiderstände abgeführt wird, die weit über dem reinen Ausgleich der verschiedenen Selbstentladungen liegt.
Ein Verfahren, um diesen Effekt zu verhindern, ist in der 2 schematisch dargestellt. Dabei ist ein Blockdiagramm gezeigt, welches das Verfahren darstellen soll.
Dabei zeigt die Verlaufsachse die Zeitkoordinate an. Zu einem Zeitpunkt t₁ erfolgt zunächst das Bestimmen des Ladezustands jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen unter der Voraussetzung, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen. Ferner erfolgt zu dem Zustand t₂ das erneute Bestimmen des Ladezustands jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₂ unter der Voraussetzung, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen, wobei zwischen t₁ und t₂ ein wählbarer, beispielsweise vordefinierter Zeitraum 14 liegt. Dabei können die Daten an ein Steuersystem übermittelt werden, wobei durch das Steuersystem ein Bestimmen eines relativen Unterschieds der Selbstentladeraten der Mehrzahl an Batteriezellen erfolgen kann. Ferner kann zu dem Zeitpunkt t₂ unmittelbar eine Zellsymmetrierung beginnen, da die vordefinierten Randbedingungen vorliegen.
2 zeigt weiterhin, dass zu einem späteren Zeitpunkt t₃ der Ladezustand jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen bestimmt werden kann insbesondere für den Fall, dass zu dem Zeitpunkt t₃ eine Zellsymmetrierung durchgeführt werden soll. Zwischen t₂ und t₃ kann dabei eine Zeitdauer 16 liegen. Somit entspricht t₃ im Wesentlichen dem Zeitpunkt, an dem eine Zellsymmetrierung durchzuführen ist und damit zunächst der Bedarf einer Zellsymmetrierung zu ermitteln ist.
Ist eine Messung des Ladezustands zu dem Zeitpunkt t₃ unter den vordefinierten Randbedingungen, welche etwa für die Referenzzelle gelten können, nicht möglich, wie dies in der 2 bei t_3-1 gezeigt ist, erfolgt während des Zeitraums 18 eine Zellsymmetrierung auf Basis eines Bedarfs, der unter Berücksichtigung des relativen Unterschieds der Selbstentladeraten der Mehrzahl an Batteriezellen ermittelt wird, wie diese durch die bei t₁ und t₂ ermittelten Ladezustände ermittelbar sind.
Ist eine Messung des Ladezustands zu dem Zeitpunkt t₃ unter den vordefinierten Randbedingungen jedoch möglich, wie dies in der 2 bei t_3-2 und t_3-3 gezeigt ist, erfolgt eine Zellsymmetrierung während der Zeiträume 20, 22 auf Basis eines Bedarfs, der unter unmittelbarer Berücksichtigung der Ladezustände der Batteriezellen zu dem Zeitpunkt t₃, beziehungsweise zu dem Zeitpunkt t_3-2 und t_3-3, ermittelt werden konnte.
Ferner kann die Zellsymmetrierung, welche auf Basis der Selbstentladungsunterschiede ausgeführt wurde, verifiziert werden und gegebenenfalls die Selbstentladungsunterschiede erneut bestimmt werden, um stets hoch präzise Zellsymmetrierungen durchführen zu können. Dieser Schritt 24 kann beispielsweise dann erfolgen, wenn eine Zellsymmetrierung unmittelbar aufgrund der ermittelten Ladezustände möglich ist. Gemäß 1 kann dies beispielsweise in Anschluss an den Zeitpunkt t₃ erfolgen.
Eine Ermittlung der Selbstentladungsunterschiede unterschiedlicher Batteriezellen ist ferner in den 3a und 3b gezeigt. Dabei sind jeweils auf der x-Achse die verschiedenen Batteriezellen, in diesem Fall acht Batteriezellen als Mehrzahl von Batteriezellen, gezeigt, wobei auf der y-Achse der Ladezustand (SOC) in % angegeben ist.
In der 3a ist eine Ermittlung der Ladezustände zu dem Zeitpunkt t₁ gezeigt. Dabei sind die Werte der Ladezustände bezogen auf eine Referenzzelle, als welche die Batteriezelle mit der Nummer 1 gewählt wurde. Es ist zu erkennen, dass die Ladezustände, etwa aufgrund von unterschiedlichen Kapazitäten, stark voneinander abweichen können, wobei relative Werte durch Kapazitätsunterschiede und den Bezug auf die Referenzzelle als 100% auch bei größer als 100% liegen können.
In der 3b sind die Ladezustände gezeigt, welche zu einem Zeitpunkt t₂ ermittelt worden sind. Dabei werden die Ladezustände insbesondere ermittelt, wenn der Ladezustand der Referenzelle den gleichen Wert aufweist, wie zu dem Zeitpunkt t₁, also beispielsweise bei 100% liegt. Insbesondere kann es ferner vorgesehen sein, wenn die Batteriezellen in den gleichen oder einen vergleichbaren Relaxationszustand vorliegen, wie zu t₁. Es ist zu erkennen, dass die Batteriezellen teilweise einen im Vergleich zu t₁ unterschiedlichen Ladezustand aufweisen. Dieser Unterschied wird insbesondere durch die Selbstentladung der Batteriezellen hervorgerufen, wobei die Selbstentladungsrate der jeweiligen Batteriezellen unterschiedlich sein kann.
Die Unterscheide der Selbstentladungsraten der einzelnen Batteriezellen, welche an der Achse x₁ gezeigt sind, sind dabei mit Bezug auf die Referenzzelle an der Achse x₂ aufgetragen. Dabei ist zu erkennen, dass die Batteriezellen 2 und 3 einen mit Bezug auf die Messung zu t₁ höheren Ladezustand aufweisen, die Batteriezelle 5 einen mit Bezug auf die Messung zu t₁ niedrigen Ladezustand aufweist und die Batteriezellen 4 und 6 bis 8 keinen Selbstentladungsunterschied zu der Referenzzelle aufweisen. Da die Batteriezelle 1 als Referenzzelle 1 ausgewählt ist werden die Ladezustände unmittelbar auf diese bezogen. Somit lässt sich auf einfache Weise die Höhe des Ladungszustands ermitteln, welche für eine Zellsymmetrierung auszugleichen ist. Dies ist an der Achse x₃ gezeigt. Dabei geht eine derartige Zellsymmetrierung insbesondere aus von einem resistiven Zellsymmetrieren, also einem Entladen der Batteriezellen mit einem vergleichsweise hohen Ladezustand bis zu einem Ladezustand der Batteriezelle mit dem vergleichsweise niedrigsten Ladezustand. Dies ist gemäß 3b die Batteriezelle 5, weshalb für diese Batteriezelle kein Bedarf für eine Entladung besteht. Die anderen Battriezellen sollten somit um den Betrag ihrer Selbstentladung ausgeglichen werden. Da die Selbstentladungsunterschiede mit Bezug auf die Referenzzelle ermittelt wurden, kann der Bedarf des Ausgleichens jeder Batteriezelle auf dem Bedarf der Referenzzelle basieren, wobei die entsprechenden Unterschiede der Selbstentladungsraten hierbei beachtet werden müssen. Dies ist in der 3b an der Achse x₃ deutlich zu erkennen, wo die Batteriezellen 2 und 3 einen um den Betrag ihrer niedrigeren Selbstentladung höheren Ausgleichsbedarf aufweisen, und wobei die restlichen Batteriezellen 4 und 6 bis 8 den Ausgleichsbedarf der Referenzzelle 6 aufweisen.
Somit ist der Unterschied der Selbstentladungsraten der einzelnen Batteriezellen Zelle_i mit Bezug auf die Referenzzelle Zelle_ref als Ladungsmenge pro Zeit wie folgt ermittelbar:
Der Ausgleichsbedarf jeder der Batteriezellen Zelle_i berücksichtigt ferner die Selbstentladungsdifferenz aller Zellen bezüglich der maximalen Selbstentladung beispielsweise durch künstliches Selbstentladen. Die höchste Selbstentladungsdifferenz hat die Batteriezelle mit der größten negativen Abweichung zu der Referenzzelle, also gemäß 3 die Zelle 5. Die in allen anderen Batteriezellen überschüssige Ladung kann somit folgendermaßen ausgeglichen werden: ΔSOC_bal(Zelle_i) [%] / [t] = ΔSOC(Zelle_i) – ΔSOC(Zelle_min)
Dabei repräsentiert der Wert ∆SOC_bal(Zelle_i) die auszugleichende Ladung pro Zeiteinheit. Auf Basis dieses Wertes kann ausgeglichen werden, wenn kein Ladezustand unter optimalen Bedingungen bestimmt werden kann.
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

US 2011/0163720 A1 [0005]
JP 2008-295250 [0006]

Claims

Verfahren für eine Zellsymmetrierung einer Mehrzahl von Batteriezellen, aufweisend die Verfahrensschritte: a) Bestimmen des Ladezustands jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₁ unter der Voraussetzung, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen; b) Bestimmen des Ladezustands jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₂, wobei zwischen t₁ und t₂ ein wählbarer Zeitraum (14) liegt, unter der Voraussetzung, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen; c) Bestimmen eines relativen Unterschieds der Selbstentladeraten der Mehrzahl an Batteriezellen auf Basis der unter den Verfahrensschritten a) und b) ermittelten Ladezustände; d) Bestimmen des Ladezustandes jeder Batteriezelle der Mehrzahl an Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t_3; und e) Ausführen einer Zellsymmetrierung der Mehrzahl an Batteriezellen, wobei e1) die Zellsymmetrierung der Batteriezellen auf Basis eines Bedarfs erfolgt, der unter unmittelbarer Berücksichtigung der Ladezustände der Batteriezellen zu dem Zeitpunkt t₃ ermittelt wird, wenn der Ladezustand der Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₃ unter der Voraussetzung ermittelbar ist, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen; oder wobei e2) die Zellsymmetrierung der Batteriezellen auf Basis eines Bedarfs erfolgt, der unter Berücksichtigung des relativen Unterschieds der Selbstentladeraten der Mehrzahl an Batteriezellen ermittelt wird, wenn der Ladezustand der Batteriezellen zu einem Zeitpunkt t₃ nicht unter der Voraussetzung ermittelbar ist, dass vordefinierte Randbedingungen zum Ermitteln der Ladezustände der Batteriezellen vorliegen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Randbedingungen umfassen den Betrag des Ladezustands wenigstens einer Batteriezelle und den Relaxationszustand wenigstens einer Batteriezelle.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die weiteren Verfahrensschritte aufweist: f) Verifizieren der Zellsymmetrierung der Batteriezellen gemäß Verfahrensschritt e2) durch Verfahrensschritt e1); und g) gegebenenfalls erneutes Bestimmen eines relativen Unterschieds der Selbstentladeraten der Mehrzahl an Batteriezellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt e) erfolgt durch das gezielte Entladen von wenigstens einer Batteriezelle über einen Entladewiderstand.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt c) erfolgt unter Auswahl einer Referenzzelle aus der Mehrzahl an Batteriezellen und unter Vergleichen der Selbstentladungsraten der restlichen Batteriezellen der Mehrzahl an Batteriezellen mit der Selbstentladungsrate der Referenzzelle.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladezustand der Batteriezellen ermittelt wird unter Verwendung der jeweiligen Zellspannung der Batteriezellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bedarf für ein Ausgleichen des Ladezustands der Batteriezellen ermittelt wird bei einem Starten eines Batteriesystems.
Batteriesystem, aufweisend eine Mehrzahl an Batteriezellen, wobei durch das Batteriesystem der Ladezustand der Batteriezellen und die Selbstentladungsraten der Batteriezellen ermittelbar sind und wobei durch das Batteriesystem ferner eine Zellsymmetrierung durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgestaltet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Batteriesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem eine Mehrzahl von Entladewiderständen zum selektiven Entladen jeder der Batteriezellen aufweist.
Batteriesystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem in einem zumindest teilweise elektrisch antreibbaren Fahrzeug angeordnet ist.