DE102014220098A1

DE102014220098A1 - Verfahren zum Schalten von mehreren unterschiedlich ausgebildeten Batteriezellen einer Batterie und Batteriesystem mit einer Batterie mit mehreren unterschiedlich ausgebildeten Batteriezellen

Info

Publication number: DE102014220098A1
Application number: DE102014220098.9A
Authority: DE
Inventors: Philipp Hillenbrand
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: WO2016050446A1; CN107107768B; KR20170067730A; CN107107768A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten von mehreren Batteriezellen (24, 27) einer Batterie (111), wobei die mehreren Batteriezellen (24, 27) in Reihe miteinander schaltbar sind, jeweils mit einer entsprechenden ersten Wahrscheinlichkeit P1i an die Batterie (111) elektrisch gekoppelt werden und jeweils mit einer entsprechenden zweiten Wahrscheinlichkeit P2i von der Batterie (111) elektrisch entkoppelt werden. Dabei bilden die mehreren Batteriezellen (24, 27) eine Gruppe von Batteriezellen (24, 27), die eine erste Untergruppe (114) von untereinander gleich ausgebildeten Batteriezellen (24) und/oder eine zweite Untergruppe (117) von untereinander gleich ausgebildeten und gegenüber den Batteriezellen (24) der ersten Untergruppe (114) unterschiedlich ausgebildeten Batteriezellen (27) umfasst. Ferner wird für jede Batteriezelle (24) der ersten Untergruppe (114) ein Gütefaktor G1i als eine von einem Stromwert eines durch die Batterie (111) fließenden Batteriestroms abhängige erste Funktion berechnet und/oder für jede Batteriezelle (27) der zweiten Untergruppe (117) ein Gütefaktor G2i als eine von dem Stromwert des Batteriestroms abhängige und gegenüber der ersten Funktion unterschiedliche zweite Funktion berechnet. Auch werden für jede Batteriezelle (24) der ersten Untergruppe (114) und/oder für jede Batteriezelle (27) der zweiten Untergruppe (117) die entsprechende erste Wahrscheinlichkeit P1i und die entsprechende zweite Wahrscheinlichkeit P2i jeweils in Abhängigkeit von dem berechneten Gütefaktor G1i, G2i der entsprechenden Batteriezelle (24, 27) bestimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten von mehreren Batteriezellen einer Batterie. Auch betrifft die Erfindung ein Batteriesystem mit einer Batterie mit mehreren Batteriezellen, wobei jeder Batteriezelle jeweils ein in der Batterie angeordnetes Batteriezellüberwachungsmodul zugeordnet ist.
Stand der Technik
In der 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Batteriesystem 10 dargestellt, das eine Batterie 11 mit mehreren Batteriezelleinheiten (Smart Cell Unit SCU) 20 umfasst, die jeweils eine Batteriezelle 21 und ein der Batteriezelle 21 zugeordnetes Batteriezellüberwachungsmodul (Batteriezellelektronikmodul beziehungsweise Batteriezellelektronik) 22 aufweisen. Zur Vereinfachung der Darstellung aus der 1 wurden nur zwei Batteriezelleinheiten skizziert und jeweils mit dem Bezugszeichen 20 versehen. Die Batteriezellüberwachungsmodule 22 ermöglichen eine individuelle Steuerung der einzelnen Batteriezellen 21. Zur Erzeugung einer Ausgangsspannung (Gesamtausgangsspannung) U der Batterie 11, die auch als die Ausgangsspannung U des Batteriesystems 10 dient, sind die Batteriezellüberwachungsmodule 22 in einer Reihenschaltung über eine Verbindungsstrecke miteinander verbunden. Das Batteriesystem 10 umfasst ferner eine zentrale Steuereinheit (Central Control Unit CCU) 30 zur Steuerung des Batteriesystems 10.
Zur Erzeugung einer geregelten Ausgangsspannung (Gesamtausgangsspannung) U der Batterie 11 werden einzelne Batteriezellen 21 jeweils mittels des zugeordneten Batteriezellüberwachungsmoduls 22 eingeschaltet, das heißt, dass die Batteriezellen 21 jeweils in positiver oder negativer Polarität relativ zum Abgriff der Ausgangsspannung U in die Reihenschaltung eingebracht werden. Zur Erzeugung einer geregelten Ausgangsspannung (Gesamtausgangsspannung) U der Batterie 11 werden ferner einzelne Batteriezellen 21 jeweils mittels des zugeordneten Batteriezellüberwachungsmoduls 22 ausgeschalten, das heißt, dass die auszuschaltenden Batteriezellen 21 von der Reihenschaltung getrennt werden, indem die Anschlussklemmen jeder auszuschaltenden Batteriezelle 21 mittels des zugeordneten Batteriezellüberwachungsmoduls 22 elektrisch verbunden werden, wodurch die entsprechenden Batteriezellen 21 überbrückt werden. Die zu der Reihenschaltung zugeschalteten Batteriezellen 21 können sich folglich jeweils in einem als „positiv zugeschaltet“ bezeichneten Schaltzustand oder in einem weiteren als „negativ zugeschaltet" bezeichneten Schaltzustand befinden. Ferner befinden sich die von der Reihenschaltung getrennten Batteriezellen 21 in einem als „überbrückt" bezeichneten Schaltzustand.
In solchen Batteriesystemen 10 (SmartCell-Batteriesystemen) erfolgt die Entscheidung über die Änderung des Schaltzustandes der Batteriezellen 21 dezentral in den jeweiligen Batteriezellüberwachungsmodulen 22. Die eigentliche Regelungsfunktion wird durch die zentrale Steuereinheit 30, die als ein aufwandsarm realisierter zentraler Regler ausgebildet ist, umgesetzt.
Dabei erfolgt in dem Batteriesystem 10 eine Vorgabe einer ersten Steuergröße P1 und einer zweiten Steuergröße P2 über eine als eine unidirektionale Kommunikationsschnittstelle ausgebildete Kommunikationsstrecke 31, über die von der zentralen Steuereinheit 30 nur eine einzige Nachricht, die die aktuellen Steuergrößen P1 und P2 umfasst, an alle Batteriezellüberwachungsmodule 22 gesendet wird. Alle Batteriezellüberwachungsmodule 22 empfangen dieselbe Nachricht und schalten entweder die jeweils zugeordnete Batteriezellen 21 der Reihenschaltung autonom zu oder überbrücken die jeweils zugeordneten Batteriezellen 21 durch die entsprechenden in den Batteriezellüberwachungsmodule 22 jeweils vorhandenen Schalter (nicht dargestellt). Gemäß eines Steuerungsalgorithmus gibt die zentrale Steuereinheit 30 die zwei Steuergröße P1, P2 in Form von zwei zwischen 0 und 1 liegenden Zahlenwerten vor, welche über die Kommunikationsstrecke 31 von der zentrale Steuereinheit (CCU) 30 zu den Batteriezellüberwachungsmodulen (SCU) 22 übertragen und gleichermaßen von allen Batteriezellüberwachungsmodulen 22 empfangen werden. Dabei gilt 0 ≤ P1 ≤ 1 und 0 ≤ P2 ≤ 1.
In jedem Batteriezellüberwachungsmodul 22 wird ein gleichverteilter Zufallsprozess ausgeführt, welcher P1 als eine als Einschaltwahrscheinlichkeit bezeichnete erste Wahrscheinlichkeit interpretiert, mit der jede ausgeschaltete Batteriezellen 21 einschalten wird, und P2 als eine als Ausschaltwahrscheinlichkeit bezeichnete zweite Wahrscheinlichkeit interpretiert, mit der jede eingeschaltete Batteriezelle 21 ausschaltet wird. Die zentrale Steuereinheit 30 führt die Steuergrößen P1 und P2 so nach, dass eine möglichst kleine Differenz (Regeldifferenz) zwischen einer aktuellen Ausgangsspannung U und einer gewünschten Ausgangsspannung Us des Batteriesystems 10 auftritt.
Zusätzlich zur Erzeugung einer geregelten Ausgangsspannung U der Batterie 11 kann eine einfache Erweiterung des durch die zentrale Steuereinheit 30 durchgeführten Steuerungsalgorithmus so stattfinden, dass ein aktiver Batteriezellfunktionszustandsausgleich (Batteriezellbalancing) durch die gleichzeitige Verwendung einer gewichteten Nutzungsdauer für die Batteriezellen 21 erreicht wird. Dazu skaliert jedes Batteriezellüberwachungsmodul 22 die relevanten Steuergröße P1 oder P2, das heißt, die identisch empfangenen und in Abhängigkeit von dem Schaltzustand der zugeordneten Batteriezelle 21 ausgewählten Steuergröße P1 oder P2, in Abhängigkeit von einem Gütefaktor, der in Abhängigkeit von einem Ladungszustand (SOC) und einem Alterungszustand (SOH) der zugeordneten Batteriezelle 21 berechnet wird. Im Ergebnis werden ausgeschaltete Batteriezellen 21 mit einem höheren Gütefaktor mit einer größeren Wahrscheinlichkeit eingeschaltet als Batteriezellen 21 mit einem niedrigeren (geringeren) Gütefaktor. Umgekehrt werden Batteriezellen 21 mit einem niedrigeren Gütefaktor mit größerer Wahrscheinlichkeit ausgeschaltet, als Batteriezellen 21 mit einem höheren Gütefaktor. Im zeitlichen Mittel werden Batteriezellen 21 mit einem niedrigeren Gütefaktor weniger häufig belastet, wodurch ein aktiver Batteriezellfunktionszustandsausgleich zwischen den Batteriezellen 21 der Batterie 11 durchgeführt wird, bei dem Ladungszustandsunterschiede und Alterungszustandsunterschiede zwischen verschiedenen Batteriezellen 21 der Batterie 11 ausgeglichen werden.
Aus dem Dokument WO 03/088375 A2 ist eine Hybridbatterie mit einer Hochleistungsbatterie und einer Hochenergiebatterie bekannt, wobei die Hochleistungsbatterie und die Hochenergiebatterie parallel zueinander geschaltet sind. Dabei können die Hochleistungsbatterie und die Hochenergiebatterie bei Entladen der Hybridbatterie jeweils ein- und ausgeschaltet werden. Beispielsweise kann die Hochenergiebatterie bei Vorliegen von Strömen mit hohen Stromwerten und die Hochleistungsbatterie bei Vorliegen von Strömen mit niedrigen Stromwerten ausgeschaltet werden.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Schalten von mehreren Batteriezellen einer Batterie, wobei die mehreren Batteriezellen in Reihe miteinander schaltbar sind, jeweils mit einer entsprechenden ersten Wahrscheinlichkeit an die Batterie elektrisch gekoppelt werden und jeweils mit einer entsprechenden zweiten Wahrscheinlichkeit von der Batterie elektrisch entkoppelt werden. Dabei bilden die mehreren Batteriezellen eine Gruppe von Batteriezellen, die eine erste Untergruppe von untereinander gleich ausgebildeten Batteriezellen und/oder eine zweite Untergruppe von untereinander gleich ausgebildeten und gegenüber den Batteriezellen der ersten Untergruppe unterschiedlich ausgebildeten Batteriezellen umfasst. Ferner wird für jede Batteriezelle der ersten Untergruppe ein Gütefaktor als eine von einem Stromwert eines durch die Batterie fließenden Batteriestroms abhängige erste Funktion berechnet und/oder für jede Batteriezelle der zweiten Untergruppe ein Gütefaktor als eine von dem Stromwert des Batteriestroms abhängige und gegenüber der ersten Funktion unterschiedliche zweite Funktion berechnet. Dabei werden für jede Batteriezelle der ersten Untergruppe und/oder für jede Batteriezelle der zweiten Untergruppe die entsprechende erste Wahrscheinlichkeit und die entsprechende zweite Wahrscheinlichkeit jeweils in Abhängigkeit von dem berechneten Gütefaktor der entsprechenden Batteriezelle bestimmt.
Ferner wird erfindungsgemäß ein Batteriesystem mit einer Batterie mit mehreren Batteriezellen bereitgestellt, wobei jeder Batteriezelle jeweils ein in der Batterie angeordnetes Batteriezellüberwachungsmodul zugeordnet ist und wobei die mehreren Batteriezellen mittels der zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodule in Reihe miteinander schaltbar sind. Dabei ist jedes Batteriezellüberwachungsmodul dazu ausgebildet, die zugeordnete Batteriezelle mit einer entsprechenden ersten Wahrscheinlichkeit an die Batterie elektrisch zu koppeln und mit einer entsprechenden zweiten Wahrscheinlichkeit von der Batterie elektrisch zu entkoppeln. Ferner bilden die mehreren Batteriezellen eine Gruppe von Batteriezellen, die eine erste Untergruppe von untereinander gleich ausgebildeten Batteriezellen und/oder eine zweite Untergruppe von untereinander gleich ausgebildeten und gegenüber den Batteriezellen der ersten Untergruppe unterschiedlich ausgebildeten Batteriezellen umfassen. Dabei ist jedes einer Batteriezelle aus der ersten Untergruppe zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul dazu ausgebildet, für die zugeordnete Batteriezelle einen Gütefaktor als eine von einem Stromwert eines durch die Batterie fließenden Batteriestroms abhängige erste Funktion zu berechnen und/oder jedes einer Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul ist dazu ausgebildet, für die zugeordnete Batteriezelle einen Gütefaktor als eine von dem Stromwert des Batteriestroms abhängige und gegenüber der ersten Funktion unterschiedliche zweite Funktion zu berechnen. Ferner ist jedes einer Batteriezelle aus der ersten Untergruppe zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul und/oder jedes einer Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul dazu ausgebildet, für die zugeordnete Batteriezelle die entsprechende erste Wahrscheinlichkeit und die entsprechende zweite Wahrscheinlichkeit jeweils in Abhängigkeit von dem berechneten Gütefaktor der zugeordneten Batteriezelle zu bestimmen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei einer sehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jede Batteriezelle der ersten Untergruppe eine Energiezelle und jede Batteriezelle der zweiten Untergruppe eine Leistungszelle. Dabei ist eine als Quotient zwischen einer in jeder Energiezelle maximal speicherbaren ersten Energiemenge und einer Masse der entsprechenden Energiezelle berechnete erste Energiedichte größer als eine als Quotient zwischen einer in jeder Leistungszelle maximal speicherbaren zweiten Energiemenge und einer Masse der entsprechenden Leistungszelle berechnete zweite Energiedichte. Bevorzugt kann in einem Normalbetrieb jede Leistungszelle mit Strömen mit höheren Stromwerten als jede Energiezelle entladen und/oder aufgeladen werden. Weiter bevorzugt ist die zur Berechnung des Gütefaktors jeder Batteriezelle aus der ersten Untergruppe verwendete erste Funktion eine monoton fallende Funktion von dem Stromwert des Batteriestroms. Weiter bevorzugt ist die zur Berechnung des Gütefaktors jeder Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe verwendete zweite Funktion eine monoton steigende Funktion von dem Stromwert des Batteriestroms.
Bei der Erfindung wird für jede Batteriezelle einer Batterie eines erfindungsgemäßen Batteriesystems ein Gütefaktor definiert, der teilweise oder vollständig von dem Stromwert eines durch die Batterie fließenden Batteriestroms abhängig ist. Der so definierte Gütefaktor jeder Batteriezelle könnte ferner auch von einer Eigenschaft der betroffenen Batteriezelle abhängig sein. Bevorzugt erhält eine Energiezelle einen hohen erfindungsgemäßen Gütefaktor, wenn der Stromwert eines aktuellen Batteriestroms gering ist, und einen geringen erfindungsgemäßen Gütefaktor, wenn der Stromwert des aktuellen Batteriestroms groß ist. Weiter bevorzugt verhält sich der erfindungsgemäße Gütefaktor einer Leistungszelle genau umgekehrt.
Bevorzugt ist die zur Berechnung des Gütefaktors jeder Batteriezelle aus der ersten Untergruppe verwendete erste Funktion derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig, dass wenn sich der Stromwert des Batteriestroms zwischen einer minimalen Stromwertgrenze und einer maximalen Stromwertgrenze verändert, sich auch der Gütefaktor jeder Batteriezelle aus der ersten Untergruppe zwischen einer maximalen ersten Gütefaktorgrenze und einer minimalen ersten Gütefaktorgrenze verändert. Weiter bevorzugt ist die zur Berechnung des Gütefaktors jeder Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe verwendete zweite Funktion derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig, dass wenn sich der Stromwert des Batteriestroms zwischen der minimalen Stromwertgrenze und der maximalen Stromwertgrenze verändert, sich auch der Gütefaktor jeder Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe zwischen einer minimalen zweiten Gütefaktorgrenze und einer maximalen zweiten Gütefaktorgrenze verändert. Dabei ist die erste minimale Gütefaktorgrenze insbesondere gleich mit der zweiten minimalen Gütefaktorgrenze und/oder die erste maximale Gütefaktorgrenze ist insbesondere gleich mit der zweiten maximalen Gütefaktorgrenze.
Vorzugsweise ist die zur Berechnung des Gütefaktors jeder Batteriezelle aus der ersten Untergruppe verwendete erste Funktion derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig und die zur Berechnung des Gütefaktors jeder Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe verwendete zweite Funktion ist derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig, dass wenn der Batteriestrom einen vordefinierten Stromwert annimmt, der zwischen der minimalen Stromwertgrenze und der maximalen Stromwertgrenze liegt, der Gütefaktor jeder Batteriezelle aus der ersten Untergruppe gleich mit dem Gütefaktor jeder Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe ist.
Bevorzugt ist die zur Berechnung des Gütefaktors jeder Batteriezelle aus der ersten Untergruppe verwendete erste Funktion ferner auch von mindestens einem weiteren von dem Stromwert des Batteriestroms unabhängigen Parameter abhängig. Weiter bevorzugt ist die zur Berechnung des Gütefaktors jeder Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe verwendete zweite Funktion ferner auch von dem mindestens einen weiteren Parameter abhängig.
Bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die für jede Batteriezelle aus der ersten Untergruppe und/oder für jede Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe verwendete erste Wahrscheinlichkeit eine monoton steigende, insbesondere lineare, Funktion von dem berechneten Gütefaktor der entsprechenden Batteriezelle.
Bei einer anderen sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die für jede Batteriezelle aus der ersten Untergruppe und/oder für jede Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe verwendete zweite Wahrscheinlichkeit eine monoton fallende, insbesondere lineare, Funktion von dem berechneten Gütefaktor der entsprechenden Batteriezelle.
Das bedeutet, dass Batteriezellen der ersten Untergruppe, das heißt, Energiezellen bevorzugt dann intensiver entladen beziehungsweise aufgeladen werden, wenn durch die Batterie Batterieströme mit kleinen Stromwerten fließen. Das bedeutet ferner, dass Batteriezellen der zweiten Untergruppe, das heißt, Leistungszellen bevorzugt dann intensiver entladen beziehungsweise aufgeladen werden, wenn Batterieströme mit hohen Stromwerten fließen. Jede Batteriezelle wird folglich abhängig von ihrer Eigenschaft im optimalen Betriebspunkt eingesetzt, das heißt, dass jede Batteriezelle häufiger mit Strömen, für die diese spezifiziert worden ist, entladen beziehungsweise aufgeladen wird. Dies ermöglicht den Einbau sowohl von Energie- als auch von Leistungszellen in derselben Batterie eines erfindungsgemäßen Batteriesystems. Energiezellen weisen eine höhere Energiedichte (Wh/kg) als Leistungszellen auf. Aus diesem Grund lässt sich die Energiedichte einer Batterie eines erfindungsgemäßen Batteriesystems, in der sowohl Energie- als auch Leistungszellen eingebaut sind, im Vergleich zu einer Batterie, in der nur Leistungszellen eingebaut sind, erheblich erhöhen.
Bei einer Analyse eines in einem Fahrzeug einsetzbaren Batteriesystems, lässt sich beispielsweise feststellen, dass bei einer typischen, für einen Entladezyklus definierten Belastung eines solchen Batteriesystems der größte Anteil der Energiemenge der Batterie dieses Batteriesystems mit Entladeströmen mit C-Raten, die bevorzugt kleiner als 3C sind, entnommen wird. Wird eine Batterie mit einer C-Rate entladen oder aufgeladen, so ist ein Stromwert eines Stromes, mit dem diese Batterie entladen oder aufgeladen wird, als Produkt zwischen der C-Rate und einer Nennladung dieser Batterie zu berechnen. Eine C-Rate von 1C bedeutet, dass beispielsweise eine Batterie, die eine Nennladung von 1Ah aufweist und mit einer C-Rate von 1C entladen wird, eine Stunde lang einen Strom von 1 A liefert. Da Energiezellen eine höhere Energiedichte (Wh/kg) als Leistungszellen aufweisen, könnte dieser zuvor genannte größte Anteil der Energiemenge bevorzugt von Energiezellen bereitgestellt werden, wogegen Leistungszellen bevorzugt den kleineren Anteil der aus der Batterie dieses Batteriesystems entnommenen Energiemenge, welcher mit Entladeströmen mit höheren C-Raten entnommen wird, bereitstellen könnten. Folglich könnte bei Entladeströmen mit gleichbleibender maximaler C-Rate die Energiedichte der Batterie eines solchen Batteriesystems, in der Energie- und Leistungszellen gleichzeitig eingesetzt sind, erhöht werden.
In der im Folgenden dargestellten Tabelle wird der Anteil der aus der Batterie eines genannten Batteriesystems entnommenen Energiemenge AE in der ersten Spalte in Prozenten % angegeben und die C-Rate der entsprechenden Entladeströmen in der zweiten Spalte angegeben.

AE (%) C-Rate

27 % < 1C

24 % 1C bis 2C

27 % 2C bis 3C

14 % 3C bis 4C

5 % 4C bis 5C

1 % 5C bis 6C

2 % ≥ 7C
Bei dem erfindungsgemäßen Batteriesystem ist die für jede Batteriezelle aus der ersten Untergruppe und/oder für jede Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe von dem dieser jeweils zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul verwendete erste Wahrscheinlichkeit bevorzugt eine mit einem entsprechenden ersten Faktor skalierte erste Steuergröße. Ferner ist die für jede Batteriezelle aus der ersten Untergruppe und/oder für jede Batteriezelle aus der zweiten Untergruppe von dem dieser jeweils zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul verwendete zweite Wahrscheinlichkeit bevorzugt eine mit einem entsprechenden zweiten Faktor skalierte zweite Steuergröße. Vorzugsweise sind die erste Steuergröße und/oder die zweite Steuergröße jeweils unabhängig von dem Gütefaktor der entsprechenden Batteriezelle und der ersten Faktor und der zweiten Faktor jeweils in Abhängigkeit von dem Gütefaktor der entsprechenden Batteriezelle vordefiniert.
Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Batteriesystem eine zentrale Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, zur Erzeugung einer gewünschten Ausgangsspannung der Batterie eine einzelne erste Steuergröße und eine einzelne zweite Steuergröße für alle Batteriezellen der ersten Untergruppe und/oder für alle Batteriezellen der zweiten Untergruppe vorzugeben und die erste Steuergröße und die zweite Steuergröße an alle Batteriezellen aus der ersten Untergruppe zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodule und/oder an alle den Batteriezellen aus der zweiten Untergruppe zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodulen zu übermitteln. Weiter bevorzugt ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine aktuelle Ausgangsspannung der Batterie zu messen und mit der gewünschten Ausgangsspannung der Batterie zu vergleichen und beim Vorliegen einer Differenz zwischen der aktuellen Ausgangsspannung und der gewünschten Ausgangsspannung die erste Steuergröße und die zweite Steuergröße derartig zu verändern, dass eine Minimierung des Betrages der Differenz zwischen der aktuellen Ausgangsspannung und der gewünschten Ausgangsspannung erfolgt.
Dabei sind die gemessene aktuelle Ausgangsspannung und die gewünschte Ausgangsspannung bevorzugt keine momentanen Werte der entsprechenden Spannungen, sondern Durchschnittswerte der entsprechenden Spannungen über mehrere Regelungszyklen oder statistische Mittelwerte der entsprechenden Spannungen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Batteriesystem.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Batteriesystem mit einer Batterie mit mehreren in Reihe schaltbaren Batteriezellen,
2 ein gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildetes Batteriesystem mit einer Batterie mit mehreren in Reihe schaltbaren Batteriezellen, und,
3 für unterschiedlich ausgebildete Batteriezellen der Batterie des Batteriesystems aus der 2 dargestellte Gütefaktoren in Abhängigkeit von einer dem Stromwert eines durch die Batterie des in der 2 dargestellten Batteriesystems fließenden Batteriestromes entsprechenden C-Rate.
Ausführungsform der Erfindung
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Batteriesystem 100 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das erfindungsgemäße Batteriesystem 100 umfasst, anders als das in der 1 dargestellte und aus dem Stand der Technik bekannte Batteriesystem, mehrere Batteriezellen 24, 27, die eine Gruppe von Batteriezellen 24, 27 bilden, die eine erste Untergruppe 114 von untereinander gleich ausgebildeten Batteriezellen 24 und eine zweite Untergruppe 117 von untereinander gleich ausgebildeten und gegenüber den Batteriezellen 24 der ersten Untergruppe 114 unterschiedlich ausgebildeten Batteriezellen 27 umfasst. Dabei werden die Batteriezellen 24 der ersten Untergruppe 114 auch als Energiezellen 24 und die Batteriezellen 27 der zweiten Untergruppe 117 auch als Leistungszellen 27 bezeichnet. Die Energiezellen 24 unterscheiden sich von den Leistungszellen 27 dadurch, dass die Energiezellen 24 eine höhere Energiedichte (WH/kg) als die Leistungszellen 27 aufweisen und insbesondere auch dadurch, dass die Leistungszellen 27 mit Strömen mit höheren Stromwerten als die Energiezellen 24 entladen und/oder aufgeladen werden können.
Auch bei dem erfindungsgemäße Batteriesystem 100 ist jeder Batteriezelle 24, 27 der Batterie 111 jeweils ein Batteriezellüberwachungsmodul 124, 127 zugeordnet. Dabei bildet auch hier jede Batteriezelle 24, 27 zusammen mit einem dieser jeweils zugeordneten Batteriezellmodul 124, 127 eine entsprechende Batteriezelleinheit 125, 128 aus. Ferner ist auch bei dem erfindungsgemäße Batteriesystem 100 jedes Batteriezellüberwachungsmodul 124, 127 dazu ausgebildet, die zugeordnete Batteriezelle 24, 27 mit einer entsprechenden ersten Wahrscheinlichkeit P1i einzuschalten, das heißt, an die Batterie 111 elektrisch zu koppeln, und mit einer entsprechenden zweiten Wahrscheinlichkeit P2i auszuschalten, das heißt, von der Batterie 111 elektrisch zu entkoppeln.
Ferner sind auch die Batteriezelleinheiten 125, 128 des erfindungsgemäßen Batteriesystems 100 derartig vorgesehen, dass wenn die entsprechenden Batteriezellen 24, 27 eingeschaltet sind, diese in Reihe miteinander geschaltet sind, das heißt, dass auch hier die eingeschalteten Batteriezellen 24, 27 jeweils in positiver oder negativer Polarität in eine Reihenschaltung eingebracht werden können.
Das erfindungsgemäße Batteriesystem 100 unterscheidet sich von dem in der 1 dargestellten Batteriesystem durch die Funktionalität der den Batteriezellen 24, 27 zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodule 124, 127. Die erfindungsgemäßen Batteriezellüberwachungsmodule 124, 127 sind dazu ausgebildet, eine andere Skalierung von mittels einer zentralen Steuereinheit 30 vorgegebenen Steuergrößen P1 und P2 als die Batteriezellüberwachungsmodule des in der 1 dargestellten Batteriesystems zu verwenden. Folglich sind die erfindungsgemäßen Batteriezellüberwachungsmodule 124, 127 auch dazu ausgebildet, die entsprechenden ersten Wahrscheinlichkeiten P1i, mit denen die zugeordneten Batteriezellen 24, 27 jeweils eingeschaltet werden, und die entsprechenden zweiten Wahrscheinlichkeiten P2i, mit denen die zugeordneten Batteriezellen 24, 27 jeweils ausgeschaltet werden, anders als die Batteriezellüberwachungsmodule des in der 1 dargestellten Batteriesystems zu bestimmen. Hier ist i eine natürliche Zahl ist, die zwischen 1 und einer Anzahl n der mehreren Batteriezellen 24, 27 der Batterie 111 liegt.
Im Folgenden wird die Funktionalität jedes erfindungsgemäßen Batteriezellüberwachungsmoduls 124, 127 näher beschrieben:
Jedes einer Batteriezelle 24 aus der ersten Untergruppe 114 zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul 124 ist dazu ausgebildet, einen Gütefaktor G1i der zugeordneten Batteriezelle 24 als eine von einem Stromwert eines durch die Batterie 111 fließenden Batteriestroms monoton fallende erste Funktion abhängigen erste Funktion zu berechnen. Bevorzugt ist die erste Funktion zur Berechnung des Gütefaktors G1i jeder Batteriezelle 24 aus der ersten Untergruppe 114 eine monoton fallende Funktion von dem Stromwert des Batteriestromes. Hier gilt für i die Relation 1 ≤ i ≤ n1, wobei n1 die Anzahl der Batteriezellen 24 der ersten Untergruppe 114 ist.
Jedes einer Batteriezelle 27 aus der zweiten Untergruppe 117 zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul 127 ist dazu ausgebildet, einen Gütefaktor G2i der zugeordneten Batteriezelle 27 als eine von dem Stromwert eines durch die Batterie 111 fließenden Batteriestroms und gegenüber der ersten Funktion unterschiedliche zweiten Funktion zu berechnen. Bevorzugt ist die zweite Funktion zur Berechnung des Gütefaktors G2i jeder Batteriezelle 27 aus der zweiten Untergruppe 117 eine monoton steigende Funktion von dem Stromwert des Batteriestromes. Hier gilt für i die Relation n1 + 1 ≤ i ≤ n.
Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Batteriesystem 100 die zentrale Steuereinheit 30 auch dazu ausgebildet, die erste Steuergröße P1 und die zweite Steuergröße P2 vorzugeben und an die Batteriezellüberwachungsmodule 124, 127 über die Kommunikationstrecke 31 zu übermitteln.
Weiterhin ist jedes erfindungsgemäße Batteriezellüberwachungsmodul 124, 127 dazu ausgebildet, für die zugeordnete Batteriezelle 24, 27 die mit einem entsprechenden ersten Faktor f1i skalierte erste Steuergröße P1 als die entsprechende erste Wahrscheinlichkeit P1i und die mit einem zweiten Faktor f2i skalierte zweite Steuergröße P2 als die entsprechende zweite Wahrscheinlichkeit P2i zu verwenden.
Bevorzugt ist jedes einer Batteriezelle 24 aus der ersten Untergruppe 114 zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul 124 dazu ausgebildet, für die zugeordnete Batteriezelle 24 eine entsprechende erste Wahrscheinlichkeit P1i gemäß der Relation (1) und eine entsprechende zweite Wahrscheinlichkeit P2i gemäß der Relation (2) zu bestimmen: P1i = f1i·P1 = G1i·P1, 1 ≤ i ≤ n1 (1) P2i = f2i·P2 = (1 – G1i)·P2, 1 ≤ i ≤ n1 (2).
Weiter bevorzugt ist jedes einer Batteriezelle 27 aus der zweiten Untergruppe 117 zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul 127 dazu ausgebildet, für die zugeordnete Batteriezelle 27 eine entsprechende erste Wahrscheinlichkeit P1i gemäß der Relation (3) und eine entsprechende zweite Wahrscheinlichkeit P2i gemäß der Relation (4) zu bestimmen: P1i = f1i·P1 = G2i·P1, n1 + 1 ≤ i ≤ n (3) P2i = f2i·P2 = (1 – G2i)·P2, n1 + 1 ≤ i ≤ n (4).
In den Relationen (1) bis (4) sind P1 die erste Steuergröße und P2 die zweite Steuergröße, f1i der erste Faktor der jeweiligen i-ten Batteriezelle 24, 27, f2i der zweite Faktor der jeweiligen i-ten Batteriezelle 24, 27 und G1i beziehungsweise G2i der Gütefaktor der i-ten Batteriezelle 24, 27.
In der 3 ist die Abhängigkeit des Gütefaktors G1i jeder Batteriezelle 24 aus der ersten Untergruppe 114, das heißt, die Abhängigkeit des Gütefaktors G1i einer jeden Energiezelle 24 der Batterie 111 von einer dem Stromwert des durch die Batterie 111 fließenden Batteriestroms entsprechenden C-Rate R dargestellt. Aus der 3 ist ersichtlich, dass der Gütefaktor G1i einer jeden Energiezelle 24 der Batterie 111 eine monoton fallende Funktion von der dem Stromwert des durch die Batterie 111 fließenden Batteriestroms entsprechenden C-Rate R und folglich auch von dem Stromwert des Batteriestroms ist. Aus der 3 ist ferner ersichtlich, dass sich der Gütefaktor G1i jeder Energiezelle 24 der Batterie 111 zwischen einer ersten maximalen Gütefaktorgrenze G1max und einer ersten minimalen Gütefaktorgrenze G1min verändert, wenn sich die C-Rate R zwischen einer minimalen C-Rate-Grenze Rmin und einer maximalen C-Rate-Grenze Rmax und folglich auch wenn sich der Stromwert des Batteriestroms zwischen einer minimalen Stromwertgrenze und einer maximalen Stromwertgrenze verändert.
In der 3 ist auch die Abhängigkeit des Gütefaktors G2i jeder Batteriezelle 27 aus der zweien Untergruppe 117, das heißt, die Abhängigkeit des Gütefaktors G2i einer jeden Leistungszelle 27 der Batterie 111 von der dem Stromwert des durch die Batterie 111 fließenden Batteriestroms entsprechenden C-Rate R dargestellt. Aus der 3 ist ersichtlich, dass der Gütefaktor G2i einer jeden Energiezelle 27 der Batterie 111 eine monoton steigende Funktion von der dem Stromwert des durch die Batterie 111 fließenden Batteriestroms entsprechenden C-Rate R und folglich auch von dem Stromwert des Batteriestroms ist. Aus der 3 ist ferner ersichtlich, dass sich der Gütefaktor G2i jeder Leistungszelle 27 der Batterie 111 zwischen einer zweiten minimalen Gütefaktorgrenze G2min und einer zweiten maximalen Gütefaktorgrenze G2max verändert, wenn sich die C-Rate R zwischen der minimalen C-Rate-Grenze Rmin und der maximalen C-Rate-Grenze Rmax und folglich auch wenn sich der Stromwert des Batteriestroms zwischen der minimalen Stromwertgrenze und der maximalen Stromwertgrenze verändert.
Bevorzugt ist die erste minimale Gütefaktorgrenze G1min gleich mit der zweiten minimalen Gütefaktorgrenze G2min. Weiter bevorzugt ist die erste maximale Gütefaktorgrenze G1max gleich mit der zweiten maximalen Gütefaktorgrenze G2max.
Aus der 3 ist auch ersichtlich, dass der Gütefaktor G1i einer jeden Energiezelle 24 der Batterie 111 gleich mit dem Gütefaktor G2i einer jeden Leistungszelle 27 der Batterie 111 ist und ein vordefinierter Gütefaktor G0 ist, wenn die C-Rate R einen vordefinierten C-Rate-Wert R0 annimmt, der zwischen der minimalen C-Rate-Grenze Rmin und der maximalen C-Rate-Grenze Rmax liegt, und folglich auch wenn der Batteriestrom einen vordefinierten Stromwert annimmt, der zwischen der minimalen Stromwertgrenze und der maximalen Stromwertgrenze liegt.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit zur weiteren Offenbarung der Erfindung ergänzend auf die Darstellung in den 2 und 3 Bezug genommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 03/088375 A2 [0008]

Claims

Verfahren zum Schalten von mehreren Batteriezellen (24, 27) einer Batterie (111), wobei die mehreren Batteriezellen (24, 27) in Reihe miteinander schaltbar sind, jeweils mit einer entsprechenden ersten Wahrscheinlichkeit P1i an die Batterie (111) elektrisch gekoppelt werden und jeweils mit einer entsprechenden zweiten Wahrscheinlichkeit P2i von der Batterie (111) elektrisch entkoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Batteriezellen (24, 27) eine Gruppe von Batteriezellen (24, 27) bilden, die eine erste Untergruppe (114) von untereinander gleich ausgebildeten Batteriezellen (24) und/oder eine zweite Untergruppe (117) von untereinander gleich ausgebildeten und gegenüber den Batteriezellen (24) der ersten Untergruppe (114) unterschiedlich ausgebildeten Batteriezellen (27) umfasst, wobei für jede Batteriezelle (24) der ersten Untergruppe (114) ein Gütefaktor (G1i) als eine von einem Stromwert eines durch die Batterie (111) fließenden Batteriestroms abhängige erste Funktion berechnet wird und/oder für jede Batteriezelle (27) der zweiten Untergruppe (117) ein Gütefaktor (G2i) als eine von dem Stromwert des Batteriestroms abhängige und gegenüber der ersten Funktion unterschiedliche zweite Funktion berechnet wird und für jede Batteriezelle (24) der ersten Untergruppe (114) und/oder für jede Batteriezelle (27) der zweiten Untergruppe (117) die entsprechende erste Wahrscheinlichkeit P1i und die entsprechende zweite Wahrscheinlichkeit P2i jeweils in Abhängigkeit von dem berechneten Gütefaktor (G1i, G2i) der entsprechenden Batteriezelle (24, 27) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede Batteriezelle (24) der ersten Untergruppe (114) eine Energiezelle (24) ist und jede Batteriezelle (27) der zweiten Untergruppe (117) eine Leistungszelle (27) ist, wobei eine als Quotient zwischen einer in jeder Energiezelle (24) maximal speicherbaren ersten Energiemenge und einer Masse der entsprechenden Energiezelle (24) berechnete erste Energiedichte größer als eine als Quotient zwischen einer in jeder Leistungszelle (27) maximal speicherbaren zweiten Energiemenge und einer Masse der entsprechenden Leistungszelle (27) berechnete zweite Energiedichte ist, und/oder wobei die zur Berechnung des Gütefaktors (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) verwendete erste Funktion eine monoton fallende Funktion von dem Stromwert des Batteriestroms ist und/oder die zur Berechnung des Gütefaktors jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) verwendete zweite Funktion eine monoton steigende Funktion von dem Stromwert des Batteriestroms ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die zur Berechnung des Gütefaktors (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) verwendete erste Funktion derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig ist, dass wenn sich der Stromwert des Batteriestroms zwischen einer minimalen Stromwertgrenze und einer maximalen Stromwertgrenze verändert, sich auch der Gütefaktor (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) zwischen einer maximalen ersten Gütefaktorgrenze (G1max) und einer minimalen ersten Gütefaktorgrenze (G1min) verändert, und/oder die zur Berechnung des Gütefaktors (G2i) jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) verwendete zweite Funktion derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig ist, dass wenn sich der Stromwert des Batteriestroms zwischen der minimalen Stromwertgrenze und der maximalen Stromwertgrenze verändert, sich auch der Gütefaktor (G2i) jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) zwischen einer minimalen zweiten Gütefaktorgrenze (G2min) und einer maximalen zweiten Gütefaktorgrenze (G2max) verändert, wobei die erste minimale Gütefaktorgrenze (G1min) insbesondere gleich mit der zweiten minimalen Gütefaktorgrenze (G2min) ist und/oder die erste maximale Gütefaktorgrenze (G1max) insbesondere gleich mit der zweiten maximalen Gütefaktorgrenze (G2max) ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zur Berechnung des Gütefaktors (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) verwendete erste Funktion derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig ist und die zur Berechnung des Gütefaktors (G2i) jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) verwendete zweite Funktion derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig ist, dass wenn der Batteriestrom einen vordefinierten Stromwert annimmt, der zwischen der minimalen Stromwertgrenze und der maximalen Stromwertgrenze liegt, der Gütefaktor (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) gleich mit dem Gütefaktor (G2i) jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zur Berechnung des Gütefaktors (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) verwendete erste Funktion ferner auch von mindestens einem weiteren von dem Stromwert des Batteriestroms unabhängigen Parameter abhängig ist, und/oder die zur Berechnung des Gütefaktors (G2i) jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) verwendete zweite Funktion ferner auch von dem mindestens einen weiteren Parameter abhängig ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die für jede Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) und/oder für jede Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) verwendete erste Wahrscheinlichkeit P1i eine monoton steigende, insbesondere lineare, Funktion von dem berechneten Gütefaktor (G1i, G2i) der entsprechenden Batteriezelle (24, 27) ist, und/oder die für jede Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) und/oder für jede Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) verwendete zweite Wahrscheinlichkeit P2i eine monoton fallende, insbesondere lineare, Funktion von dem berechneten Gütefaktor (G1i, G2i) der entsprechenden Batteriezelle (24, 27) ist.
Batteriesystem (100) mit einer Batterie (111) mit mehreren Batteriezellen (24, 27), wobei jeder Batteriezelle (24, 27) jeweils ein in der Batterie (111) angeordnetes Batteriezellüberwachungsmodul (124, 127) zugeordnet ist und wobei die mehreren Batteriezellen (24, 27) mittels der zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodule (124, 127) in Reihe miteinander schaltbar sind und jedes Batteriezellüberwachungsmodul (124, 127) dazu ausgebildet ist, die zugeordnete Batteriezelle (24, 27) mit einer entsprechenden ersten Wahrscheinlichkeit P1i an die Batterie (111) elektrisch zu koppeln und mit einer entsprechenden zweiten Wahrscheinlichkeit P2i von der Batterie (111) elektrisch zu entkoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Batteriezellen (24, 27) eine Gruppe von Batteriezellen (24, 27) bilden, die eine erste Untergruppe (114) von mehreren untereinander gleich ausgebildeten Batteriezellen (24) und/oder eine zweite Untergruppe (117) von mehreren untereinander gleich ausgebildeten und gegenüber den Batteriezellen (24) der ersten Untergruppe (114) unterschiedlich ausgebildeten Batteriezellen (27) umfasst, wobei jedes einer Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul (114) dazu ausgebildet ist, für die zugeordnete Batteriezelle (24) einen Gütefaktor (G1i) als eine von einem Stromwert eines durch die Batterie fließenden Batteriestrom abhängige erste Funktion zu berechnen, und/oder jedes einer Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul (127) dazu ausgebildet ist, für die zugeordnete Batteriezelle (24, 27) einen Gütefaktor (G2i) als eine von dem Stromwert des Batteriestroms abhängige und gegenüber der ersten Funktion unterschiedliche zweite Funktion zu berechnen, wobei jedes einer Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul (124) und/oder jedes einer Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) zugeordnete Batteriezellüberwachungsmodul (127) dazu ausgebildet ist, für die zugeordnete Batteriezelle (24, 27) die entsprechende erste Wahrscheinlichkeit P1i und die entsprechende zweite Wahrscheinlichkeit P2i jeweils in Abhängigkeit von dem berechneten Gütefaktor (G1i, G2i) der zugeordneten Batteriezelle (24, 27) zu bestimmen.
Batteriesystem (100) nach Anspruch 7, wobei jede Batteriezelle (24) der ersten Untergruppe (114) eine Energiezelle (24) ist und jede Batteriezelle (27) der zweiten Untergruppe (117) eine Leistungszelle (27) ist, wobei eine als Quotient zwischen einer in jeder Energiezelle maximal speicherbaren ersten Energiemenge und einer Masse der entsprechenden Energiezelle (24) berechnete erste Energiedichte größer als eine als Quotient zwischen einer in jeder Leistungszelle (27) maximal speicherbaren zweiten Energiemenge und einer Masse der entsprechenden Leistungszelle (27) berechnete zweite Energiedichte ist, und/oder wobei die zur Berechnung des Gütefaktors (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) verwendete erste Funktion eine monoton fallende Funktion von dem Stromwert des Batteriestroms ist und/oder die zur Berechnung des Gütefaktors (G2i) jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) verwendete zweite Funktion eine monoton steigende Funktion von dem Stromwert des Batteriestroms ist.
Batteriesystem (100) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die zur Berechnung des Gütefaktors (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) von dem dieser zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul (124) verwendete erste Funktion derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig ist, dass wenn sich der Stromwert des Batteriestroms zwischen einer minimalen Stromwertgrenze und einer maximalen Stromwertgrenze verändert, sich auch der Gütefaktor (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) zwischen einer maximalen ersten Gütefaktorgrenze (G1max) und einer minimalen ersten Gütefaktorgrenze (G1max) verändert, und/oder die zur Berechnung des Gütefaktors (G2i) jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) von dem dieser zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul (127) verwendete zweite Funktion derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig ist, dass wenn sich der Stromwert des Batteriestroms zwischen der minimalen Stromwertgrenze und der maximalen Stromwertgrenze verändert, sich auch der Gütefaktor (G2i) jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) zwischen einer minimalen zweiten Gütefaktorgrenze (G2min) und einer maximalen zweiten Gütefaktorgrenze (G2max) verändert, wobei die erste minimale Gütefaktorgrenze (G1min) insbesondere gleich mit der zweiten minimalen Gütefaktorgrenze (G2min) ist und/oder die erste maximale Gütefaktorgrenze (G1max) insbesondere gleich mit der zweiten maximalen Gütefaktorgrenze (G2max) ist.
Batteriesystem (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die zur Berechnung des Gütefaktors (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) von dem dieser zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul (124) verwendete erste Funktion derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig ist und die zur Berechnung des Gütefaktors (G2i) jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) von dem dieser zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul (127) verwendete zweite Funktion derartig von dem Stromwert des Batteriestroms abhängig ist, dass wenn der Batteriestrom einen vordefinierten Stromwert annimmt, der zwischen der minimalen Stromwertgrenze und der maximalen Stromwertgrenze liegt, der Gütefaktor (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) gleich mit dem Gütefaktor (G2i) jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) ist.
Batteriesystem (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die zur Berechnung des Gütefaktors (G1i) jeder Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) von dem dieser zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul (124) verwendete erste Funktion ferner auch von mindestens einem weiteren von dem Stromwert des Batteriestroms unabhängigen Parameter abhängig ist und/oder die zur Berechnung des Gütefaktors (G2i) jeder Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) von dem dieser zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul (127) verwendete zweite Funktion ferner von dem mindestens einen weiteren Parameter abhängig ist.
Batteriesystem (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die für jede Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) und/oder für jede Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) von dem dieser jeweils zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul (124, 127) verwendete erste Wahrscheinlichkeit P1i eine monoton steigende, insbesondere lineare, Funktion von dem berechneten Gütefaktor (G1i, G2i) der entsprechenden Batteriezelle (24, 27) ist, und/oder die für jede Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) und/oder für jede Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) von dem dieser jeweils zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul (124, 127) verwendete zweite Wahrscheinlichkeit P2i eine monoton fallende, insbesondere lineare, Funktion von dem berechneten Gütefaktor (G1i, G2i) der entsprechenden Batteriezelle (24, 27) ist.
Batteriesystem (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die für jede Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) und/oder für jede Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) von dem dieser jeweils zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul (124, 127) verwendete erste Wahrscheinlichkeit P1i eine mit einem entsprechenden ersten Faktor f1i skalierte erste Steuergröße P1 ist und die für jede Batteriezelle (24) aus der ersten Untergruppe (114) und/oder für jede Batteriezelle (27) aus der zweiten Untergruppe (117) von dem dieser jeweils zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodul (124, 127) verwendete zweite Wahrscheinlichkeit P2i eine mit einem entsprechenden zweiten Faktor f2i skalierte zweite Steuergröße P2 ist, wobei die erste Steuergröße P1 und/oder die zweite Steuergröße P2 jeweils unabhängig von dem Gütefaktor (G1i, G2i) der entsprechenden Batteriezelle (24, 27) sind und der erste Faktor f1i und der zweite Faktor f2i jeweils in Abhängigkeit von dem Gütefaktor (G1i, G2i) der entsprechenden Batteriezelle (24, 27) vordefiniert sind.
Batteriesystem (100) nach Anspruch 13 aufweisend eine zentrale Steuereinheit (30), die dazu ausgebildet ist, zur Erzeugung einer gewünschten Ausgangsspannung Us der Batterie (100) eine einzelne erste Steuergröße P1 und eine einzelne zweite Steuergröße P2 für alle Batteriezellen (24) der ersten Untergruppe (114) und/oder für alle Batteriezellen (27) der zweiten Untergruppe (117) vorzugeben und die erste Steuergröße P1 und die zweite Steuergröße P2 an alle Batteriezellen (24) aus der ersten Untergruppe (114) zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodule (124) und/oder an alle den Batteriezellen (27) aus der zweiten Untergruppe (117) zugeordneten Batteriezellüberwachungsmodulen (127) zu übermitteln und vorzugsweise eine aktuelle Ausgangsspannung (U) der Batterie (111) zu messen und mit der gewünschten Ausgangsspannung Us der Batterie (111) zu vergleichen und beim Vorliegen einer Differenz zwischen der aktuellen Ausgangsspannung (U) und der gewünschten Ausgangsspannung Us die erste Steuergröße P1 und die zweite Steuergröße P2 derartig zu verändern, dass eine Minimierung des Betrages der Differenz zwischen der aktuellen Ausgangsspannung (U) und der gewünschten Ausgangsspannung Us erfolgt.