DE102014220515A1 - Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Batterie in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Batterie, bei dem die interne Temperatur der Batterie während eines Ladevorgangs der Batterie ermittelt und überwacht wird. Dabei wird die interne Temperatur (T) der Batterie während eines Ladevorgangs in definierten Intervallen zu verschiedenen Zeitpunkten (k) ermittelt und eine Auswerteeinheit bestimmt wenigstens aus den Temperaturwerten (T1, T2) kontinuierlich einen Temperaturgradienten (TGrad). In der Auswerteeinheit ist wenigstens ein Grenzwert (S1) für den Temperaturgradienten (TGrad) hinterlegt, und die Auswerteeinheit erzeugt ein Signal, wenn der durch die Auswerteeinheit bestimmte Temperaturgradient (TGrad) diesen Grenzwert (S1) erreicht. Bei Vorliegen dieses Signals der Auswerteeinheit wird die Ladespannung der Batterie so angesteuert, dass kein Batteriestrom vorliegt, während die interne Temperatur (T) der Batterie weiterhin periodisch erfasst wird, und die Auswerteeinheit ein Alarmsignal erzeugt, wenn die Temperatur (T) nach der Unterbindung des Batteriestroms gesunken ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Batterie, bei dem die interne Temperatur der Batterie während eines Ladevorgangs der Batterie ermittelt und überwacht wird. Insbesondere kann es sich bei der so überwachten Batterie um eine Batterie in einem Kraftfahrzeug handeln, wobei sich das Verfahren insbesondere zur Überwachung des Ladevorgangs von Batterien eines teilweise oder vollständig elektrisch betriebenen Fahrzeugs eignet.
  • Bei der Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs handelt es sich beispielsweise um einen Akkumulator, der den elektrischen Strom für den Anlasser eines Verbrennungsmotors liefert. Die Batterie eines Elektrofahrzeugs, welche für den Antrieb des Fahrzeugs dient, wird dagegen als Traktionsbatterie bezeichnet. Ergänzend können Elektrofahrzeuge oder Hybrid-Fahrzeuge auch eine Starterbatterie aufweisen. Als Batterien können beispielsweise Bleiakkumulatoren oder Lithium-Ionen-Akkumulatoren eingesetzt werden, welche jedoch im Folgenden auch als Bleibatterien oder Lithium-Ionen-Batterien bezeichnet werden.
  • Wenn Bleibatterien bzw. Bleiakkumulatoren altern und beispielsweise aufgrund von internen Kurzschlüssen oder anderen Mechanismen anfangen zu „gasen“, erhöht sich üblicherweise ihre Temperatur. Dies kann bei stark erhöhten Temperaturen dazu führen, dass das Elektrolyt zu kochen beginnt und aus der Batterie entweicht. Auch wenn Lithium-Ionen-Batterien bzw. Lithium-Ionen-Akkumulatoren geschädigt sind, können diese aufgrund interner Reaktionen oder Stromflüsse ebenfalls extrem heiß werden. In jedem Fall können so entstehender säurehaltiger Dampf, Wasserdampf und/oder Rauch ein potenzielles Sicherheitsrisiko für Personen darstellen, oder zumindest ein Grund für Kundenunzufriedenheit sein, da solche Batterien unangenehme Gerüche verbreiten. Dies ist insbesondere im Bereich der Steckdosen-Elektrofahrzeuge oder Steckdosen-Hybridfahrzeuge (Plug-In-Fahrzeuge) kritisch. Diese sind beim Ladevorgang der Batterie oftmals für eine längere Zeit unbeaufsichtigt, wenn sich nachts in eine Garage aufgeladen werden.
  • Außerdem kann bei Batterien, welche die genannten Symptome zeigen, davon ausgegangen werden, dass sie voraussichtlich in absehbarer Zeit ausfallen werden. Dieser Ausfall an Funktionalität einer Batterie und damit eines Fahrzeugs sollte unbedingt vermieden werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Fahrer oder Servicepersonal früh genug auf einen bevorstehenden Batterieausfall aufmerksam gemacht wird. Hierzu muss der Zustand der Batterie überwacht werden, was anhand verschiedener Parameter erfolgen kann.
  • Um einen Batterieausfall festzustellen, kann beispielswiese die Batterietemperatur überwacht werden, da sie ein Indikator für den Zustand der Batterie ist. Dies erfolgt typischerweise mit einem konventionellen Polnischensensor, der als Batterieüberwachungssensor (Battery Monitoring Sensor – BMS) dient. Erreicht die mit diesem Sensor gemessene Temperatur beispielsweise einen bestimmten Grenzwert, wird von einem kritischen Zustand der Batterie ausgegangen.
  • Die Batterietemperatur kann bei der Bestimmung des Verschleißes einer Batterie jedoch auch auf andere Arten herangezogen werden. Beispielsweise offenbart die EP 1 387 177 A2 ein Verfahren zur Ermittlung des Verschleißes eines elektrochemischen Energiespeichers, bei dem eine Verschleißgröße über die Zeit in Abhängigkeit von der Batterietemperatur bestimmt wird. Die Verschleißgröße wird dabei als Summe über die Zeit von temperaturabhängigen Verschleißbeträgen bestimmt, wobei die Werte der Verschleißbeträge mit steigender Batterietemperatur überproportional ansteigen. So soll der überproportionale Einfluss steigender Batterietemperaturen auf den Verschleiß der Batterie berücksichtigt werden.
  • Fahrzeugsysteme im tiefen Niederspannungsbereich (14...48V) sind üblicherweise von elektrischen Antriebssystemen, wie man sie in Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen findet, getrennt. In solchen Niederspannungssystemen ist eine Batterieüberwachung jedoch nicht üblich. Aufgrund von einem geänderten Benutzerverhalten insbesondere in Bezug auf das unbeaufsichtigte Laden von Batterien von Fahrzeugen über Nacht in einer Garage hat die Batterieüberwachung jedoch neue Bedeutung gewonnen.
  • Bei einer Überwachung der Batterietemperatur beispielsweise über einen Polnischensensor ist jedoch zu beachten, dass eine Erhöhung der dort gemessenen Temperatur durch verschiedene Einflüsse bewirkt werden kann. Sie kann einerseits auf eine interne Erwärmung der Batterie zurückgeführt werden, was für eine geschwächte bzw. geschädigte Batterie spricht. Sie kann jedoch auch teilweise oder vollständig durch externe Wärmequellen verursacht sein. Werden Temperaturerhöhungen durch externe Wärmequellen nicht berücksichtigt, würde ein Überwachungssystem des Fahrzeugs oftmals eine geschädigte Batterie anzeigen oder die Batterie eventuell sogar im Zuge einer Risikominimierungsstrategie von der Spannungsquelle trennen, obwohl die Batterie intakt ist. Dies ist zu vermeiden, da es die Funktionsfähigkeit des Fahrzeugs beeinträchtigt und Fehlalarme zu Kundenunzufriedenheit führen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Batterie über ihre interne Temperatur bereitzustellen, bei dem zwischen erhöhten Batterietemperaturen aufgrund von interner Erwärmung der Batterie und Erwärmung durch externe Wärmequellen unterschieden werden kann. Das Verfahren soll sich insbesondere zur Überwachung von Batterien für Niederspannungssysteme eines Fahrzeugs eignen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2–7.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Batterie wird die interne Temperatur der Batterie während eines Ladevorgangs der Batterie fortlaufend ermittelt und überwacht. Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die interne Temperatur (T) der Batterie während eines Ladevorgangs in definierten Intervallen zu verschiedenen Zeitpunkten (k) ermittelt und einer Auswerteeinheit übermittelt wird, welche wenigstens aus den so ermittelten Temperaturwerten (T1, T2) kontinuierlich einen Temperaturgradienten (TGrad) bestimmt, indem sie die Temperaturveränderung (ΔT) in einem Intervall durch die Zeitveränderung (Δt) in diesem Intervall dividiert. In der Auswerteeinheit ist wenigstens ein Grenzwert (S1) für den Temperaturgradienten (TGrad) hinterlegt, wobei die Auswerteeinheit ein Signal erzeugt, wenn der durch die Auswerteeinheit bestimmte Temperaturgradient (TGrad) diesen Grenzwert (S1) erreicht. Bei Vorliegen dieses Signals der Auswerteeinheit wird die Ladespannung der Batterie so angesteuert, dass kein Batteriestrom vorliegt, d.h. es fließt kein Strom zu oder von der Batterie. Die interne Temperatur (T) der Batterie wird jedoch weiterhin periodisch erfasst, und die Auswerteeinheit erzeugt ein Alarmsignal, wenn die Temperatur (T) nach der Unterbindung des Batteriestroms gesunken ist.
  • Sobald der Temperaturgradient einen Grenzwert überschreitet, wird somit eine Nullstromsteuerung (zero-current control) aktiviert, welche den Batteriestrom auf null absenkt. Wenn die Temperatur daraufhin wieder absinkt, kann davon ausgegangen werden, dass der vorherige Temperaturanstieg nicht durch externe Wärmequellen verursacht wurde, sondern durch eine interne Erwärmung der Batterie. Bei externen Wärmequellen wäre die Temperatur der Batterie nicht gesunken, der Effekt interner Ursachen wird jedoch ausgeschaltet, wenn kein Batteriestrom vorliegt, so dass die Temperatur wieder sinken kann. Nur wenn die Temperatur sinkt, wird somit von der Auswerteeinheit ein Alarmsignal erzeugt, das ein irreguläres Laden der Batterie anzeigt. Daraus kann wiederum auf einen geschädigten Zustand der Batterie geschlossen werden, in dem die Ladefähigkeit der Batterie vermindert ist. Dieser Zustand wird auch als „degraded battery“ bezeichnet.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit vorteilhaft zwischen erhöhten Batterietemperaturen aufgrund von interner Erwärmung der Batterie und Erwärmung durch externe Wärmequellen unterschieden werden. Dabei sind keine zusätzlichen Sensoren erforderlich und die Batterie muss auch nicht beispielsweise durch ein Gehäuse vor äußeren Einflüssen geschützt werden, um deren Effekt auszublenden. So können auf einfache Weise defekte Batterien erkannt und negative Zustände wie starkes Gasen, Hitzeentwicklungen und der Ausfall von Batterien vermieden werden.
  • Ist es in einem Fahrzeug möglich, eine geschädigte Batterie von einer Spannungsquelle zu trennen oder die Stromversorgung bzw. das Fahrzeug herunter zu fahren, besteht die beste Risikominimierungsstrategie bei geschädigten Batterien darin, eine Nullstromsteuerung durchzuführen. Da diese erfindungsgemäß bereits eingeleitet wird, wenn ein erhöhter Temperaturgradient festgestellt wird, liegt ein besonderer Vorteil der Erfindung darin, dass die Entschärfung der kritischen Situation bereits sofort nach Feststellen des erhöhten Temperaturgradienten beginnt.
  • Das Verfahren eignet sich zur Überwachung von Batterien von Kraftfahrzeugen, wobei es sich insbesondere um Plug-In-Elektrofahrzeuge bzw. Plug-In-Hybridfahrzeuge handeln kann, deren Batterien wiederholt unbeaufsichtigt aufgeladen werden, indem sie über Nacht mit einem lokalen Stromnetz verbunden werden. Die Erfindung kann jedoch auch auf andere Anwendungen ausgedehnt werden und eignet sich beispielsweise auch zur Überwachung des Ladevorgangs von Batterien in Flugzeugen.
  • Die ermittelten Temperaturwerte können der Auswerteeinheit dabei direkt oder indirekt übermittelt werden. Ferner muss die Auswerteeinheit kein eigenständiges Modul sein, sondern ihre Funktionalität kann auch durch das Zusammenwirken mehrerer Einzelmodule gebildet werden. Das von der Auswerteeinheit erzeugte Alarmsignal kann ferner auf verschiedene Arten verarbeitet werden. Beispielsweise kann es eine Art Flag aktivieren, der dann auf unterschiedliche Arten vom Fahrzeugsystem berücksichtigt werden kann.
  • Das Verfahren wird insbesondere während eines Ladevorgangs der Batterie eingesetzt und die Batterie ist Teil eines Niederspannungssystems eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise kann es für die Überwachung des Ladevorgangs von Bleiakkumulatoren verwendet werden, aber auch beim Laden von Lithium-Ionen-Akkumulatoren kann es zur Anwendung kommen.
  • Die interne Temperatur (T) der Batterie kann dabei auf unterschiedliche Arten ermittelt werden, wobei sie üblicherweise nur geschätzt wird. Mit „interner Temperatur“ der Batterie wird somit für diese Erfindung auch eine Temperatur bezeichnet, die nur näherungsweise der Temperatur im Innern der Batterie entspricht. Dabei kann beispielsweise die gemessene Temperatur eines Temperatursensors an einem Pol der Batterie verwendet werden, um daraus indirekt auf die interne Batterietemperatur zu schließen. Es können jedoch auch andere Verfahren zur Ermittlung bzw. Schätzung der internen Batterietemperatur zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann es sich hierbei um Modelle handeln, welche Temperaturen in der näheren Umgebung der Batterie verwenden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird die interne Temperatur (T) der Batterie nach Einleitung der Nullstromsteuerung erst periodisch erfasst, nachdem eine definierte Zeit vergangen ist. Der Batterie wird somit Zeit gegeben, sich abzukühlen, bevor ihre Temperatur wieder erfasst und ausgewertet wird. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit nur ein Alarmsignal erzeugt, wenn die Temperatur (T) nach der Unterbindung des Batteriestroms wenigstens um ein vorgegebenes Maß gesunken ist. Somit wird nicht jegliches Absinken der Temperatur als kritisch bewertet, sondern nur ein Absinken um ein Mindestmaß.
  • Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Ladevorgang der Batterie durch Ansteuerung der Ladespannung fortgesetzt wird, wenn die interne Temperatur (T) der Batterie nach Ablauf der definierten Zeit nicht gesunken ist. Hierdurch wird die Nullstromsteuerung der Batterie deaktiviert und der normale Ladevorgang fortgeführt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung werden Temperatursignale vor der Bestimmung des Temperaturgradienten (TGrad) dabei durch die Auswerteeinheit aufbereitet. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass das System so besser vor Signalstörungen zwischen dem Sensor oder einem Kommunikationsnetzwerk und der Auswerteeinheit oder innerhalb einer Verkabelung geschützt werden kann.
  • Derartige Störungen könnten ansonsten kurzfristige Messfehler bewirken, und eine fehlerhafte Temperaturgradientenbestimmung könnte zu Fehlalarmen führen.
  • Vorzugsweise sieht die Aufbereitung der Temperaturdaten dabei insbesondere vor, dass der Mittelwert der Temperaturwerte in einem definierten Überwachungsintervall TMonitor berechnet wird, wobei bei dieser Mittelwertberechnung nur die Temperaturwerte berücksichtigt werden, die zwischen ein absolutes Maximum und ein absolutes Minimum fallen. Ein ausreißender Temperaturwert wird abgelehnt und nicht bei der Mittelwertberechnung verwendet, wenn die Änderung der Temperatur zwischen zwei aufeinander folgenden Temperaturwerten innerhalb des Überwachungsintervalls TMonitor einen definierten Grenzwert überschreitet. Diese Aufbereitung der Temperaturdaten in Form einer gleitenden Mittelwertberechnung verhindert, dass extreme bzw. unwahrscheinliche Temperaturwerte, die auf einen Messfehler schließen lassen, bei der nachgeschalteten Bestimmung des Temperaturgradienten berücksichtigt werden.
  • Diese Signalkonditionierung kann ergänzt werden durch die Vorgehensweise, dass als ausreißend gewertete und abgelehnte Temperaturwerte für die Mittelwertberechnung dennoch verwendet werden, wenn die Zeit, innerhalb der Temperaturwerte fortlaufend abgewiesen wurden, einen definierten Grenzwert erreicht. Auf diese Weise kann der Temperaturgradient berechnet und korrigiert werden, falls sich die Temperatur wirklich geändert hat, auch wenn verfälschte Temperaturdaten es über einen langen Zeitraum verhindert hatten, diese Veränderung zu registrieren.
  • Ein Alarmsignal kann dann auf unterschiedliche Arten verwertet werden. Bei einem Alarmsignal der Auswerteeinheit erscheint beispielsweise ein Warnhinweis im Bereich des Armaturenbretts eines Fahrzeugs, was durch eine Warnleuchte realisiert werden kann. So ist der Fahrer eines Fahrzeugs über den kritischen Zustand der Batterie informiert und kann entsprechende Gegenmaßnahmen veranlassen. Servicepersonal kann dabei zu Diagnosezwecken durch Fehlercodes informiert werden.
  • Ferner können Risikominimierungsstrategien eingeleitet werden, wobei beispielsweise die Batteriespannung so eingestellt werden kann, dass negative Effekte minimiert werden und es so nur zu einem Teilausfall kommt. Insbesondere kann der Spannungssollwert der Ladespannung so gesetzt werden, dass der Strom in die Batterie und aus der Batterie heraus minimiert wird. Darüber hinaus können Systeme abgeschaltet werden, welche von der Batterie betrieben werden oder die Batterie kann vom System getrennt werden. Dies kann beispielsweise durch ein Relais, insbesondere ein Solid-State Relais (SSR) realisiert werden.
  • Da Algorithmen zur Identifizierung von geschädigten Batterien oftmals Fehlermeldungen erzeugen, obwohl die Batterie intakt ist, kann dabei jedoch vorgesehen sein, dass beispielsweise ein Warnhinweis im Armaturenbrett und/oder ein Fehlercode in einem Diagnosesystem nur erzeugt werden, wenn die Auswerteeinheit eine definierte Anzahl von Alarmsignalen innerhalb mehrerer aufeinander folgender Phasen des Betriebs erzeugt hat. Beispielsweise wird ein irregulärer Ladevorgang nur identifiziert, wenn wenigstens drei Mal in den letzten fünf Betriebsphasen ein Alarmsignal erzeugt wurde, das auf eine geschädigte Batterie hinweist.
  • Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.
  • Von den Abbildungen zeigt:
  • 1 das Grundschema des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung des Zustands einer Batterie über einen Temperaturgradienten und einen Grenzwert; und
  • 2 das Schema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Ladespannung bei erhöhten Temperaturgradienten angesteuert wird.
  • 1 zeigt das Grundschema eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung des Zustands einer Batterie über einen Temperaturgradienten und einen entsprechenden Grenzwert. Dabei wird im Schritt 1.1 die interne Temperatur der Batterie über einen Batterieüberwachungssensor (BMS) ermittelt, der an einem Pol der Batterie angebracht ist. Dies kann mit einem bekannten Polnischensensor durchgeführt werden. Das so erhaltene Batterietemperatursignal kann in den Schritten 1.2 und 1.3 aufbereitet bzw. konditioniert werden. Beispielsweise kann hierbei eine Mittelwertberechnung durchgeführt werden, und die so aufbereiteten Temperaturwerte werden anschließend einer Auswerteeinheit zugeführt. Diese Auswerteeinheit führt im Schritt 1.4 eine kontinuierliche Temperaturgradienten-berechnung durch, indem sie die Temperaturveränderung ΔT in einem bestimmten Intervall durch die Zeitveränderung Δt in diesem Intervall dividiert (TGrad = T2 – T1/t2 – t1). Der so erhaltene Temperaturgradient TGrad wird im Schritt 1.6 mit einem Grenzwert S1 verglichen, der zuvor im Schritt 1.5 kalibriert und in der Auswerteeinheit hinterlegt wurde. Erreicht der Temperaturgradient TGrad diesen Grenzwert S1 bzw. übersteigt ihn, wird dies als irregulärer Ladezustand gewertet. Die Auswerteeinheit erzeugt somit ein Signal, das auf unterschiedliche Arten weiterverarbeitet werden kann. Das Signal gibt dabei einen Hinweis darauf, dass die Batterie eine Gasentwicklung und/oder Anzeichen einer Schädigung zeigt.
  • Für die Signalkonditionierung können beispielsweise eine Mittelwertberechnung bzw. eine gleitende Mittelwertberechnung angewendet werden. Dabei werden folgende Schritte durchgeführt und Bedingungen berücksichtigt:
    • – Das Temperatursignal wird über eine kalibrierte Zeitdauer TMonitor gemittelt.
    • – Es werden nur Temperaturwerte für die Mittelwertbildung verwendet, die zwischen ein absolutes Maximum und ein mögliches Minimum fallen.
    • – Innerhalb des Überwachungszeitraums TMonitor darf eine Abweichung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Temperaturwerten, welche innerhalb der minimalen und maximalen Grenzen liegen, einen weiteren vordefinierten Grenzwert nicht überschreiten. Falls dieser Grenzwert überschritten wird, wird die abweichende Temperatur bei der Berechnung des Mittelwerts nicht verwendet. Vorzugsweise wird diese Signalkonditionierung durchgeführt, bevor die Auswerteeinheit den Temperaturgradienten berechnet.
  • Dieser Filteralgorithmus entfernt so nicht plausible Temperaturwerte, welche durch Störungen im System entstanden sein können, und ersetzt sie durch plausible Werte.
  • 2 zeigt das Schema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Ladespannung bei Feststellung von erhöhten Temperaturgradienten angesteuert wird. Dieser Algorithmus kann auch als aktive Überwachung des Temperaturgradienten bezeichnet werden, um irreguläre Ladezustände insbesondere bei einem Bleiakkumulator zu identifizieren. Der Algorithmus wird dabei als „aktiv“ bezeichnet, weil er den Spannungssollwert als Teil des Identifizierungsprozesses aktiv steuert. Dabei wird nach dem Start des Algorithmus ein Zeitstempel TimeStamp im Schritt 2.1 zunächst auf null gesetzt. Daraufhin wird im Schritt 2.2 die Zeit seit der letzten Gradientenberechnung ermittelt (t-TimeStamp). Ergibt diese Prüfung im Schritt 2.3, dass eine neue Gradientenberechnung ansteht, wird der Temperaturgradient TGrad im Schritt 2.4 anhand der oben genannten Formel berechnet. Im Schritt 2.5 werden der jeweilige Zeitstempel als t2 und ein Temperaturstempel als T2 gespeichert. Liegt der Temperaturgradient TGrad beim Vergleich im Schritt 2.6 oberhalb eines Grenzwerts S1 (MaxTempGrad), wird im Schritt 2.7 der Batteriestrom aktiv auf null gesetzt, indem die Nullstromsteuerung aktiviert wird. Im Schritt 2.8 wird anhand der aktuellen Zeit t und des Zeitstempels TimeStamp ermittelt, ob eine bestimmte Zeitdauer GradMonPeriod abgelaufen ist. Ist dies der Fall, wird die Batterietemperatur BattTemp periodisch erfasst und im Schritt 2.9 ermittelt, ob sie gesunken ist. Insbesondere wird dabei ermittelt, ob die Temperatur um ein bestimmtes Maß MinTempDecrement gesunken ist (TempStamp – BattTemp >= MinTempDecrement ?). Ist dies der Fall, wird dies im Schritt 2.10 als irregulärer Ladezustand identifiziert. Ist es dagegen nicht der Fall, werden der Zeitstempel als t2 und der Temperaturstempel als T2 gespeichert und die Nullstromsteuerung deaktiviert. Der normale Ladevorgang der Batterie kann dann fortgesetzt werden.
  • Die Nullstromsteuerung reguliert den Spannungssollwert der Stromversorgung so, dass der Batteriestrom immer null beträgt. Eine solche Nullstromsteuerung kann beispielsweise mit einem proportionalen Regler realisiert werden. Dabei fließen in die Regelung eine Schätzung der Leerlaufspannung der Batterie (UOCV) und der gemessene Batteriestrom (IBatt) ein. Der gemessene Strom (IBatt) wird mit einem kalibrierten Stellfaktor Kp multipliziert und zu der geschätzten Lehrlaufspannung UOCV addiert, um daraus den Sollwert für die Spannung zu ermitteln, der zu einem Batteriestrom von null führt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1387177 A2 [0006]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Überwachung des Zustands einer Batterie, bei dem die interne Temperatur der Batterie während eines Ladevorgangs der Batterie ermittelt und überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die interne Temperatur (T) der Batterie während eines Ladevorgangs in definierten Intervallen zu verschiedenen Zeitpunkten (k) ermittelt und einer Auswerteeinheit übermittelt wird, welche wenigstens aus den Temperaturwerten (T1, T2) kontinuierlich einen Temperaturgradienten (TGrad) bestimmt, indem sie die Temperaturveränderung (ΔT) in einem Intervall durch die Zeitveränderung (Δt) in diesem Intervall dividiert, und dass in der Auswerteeinheit wenigstens ein Grenzwert (S1) für den Temperaturgradienten (TGrad) hinterlegt ist, wobei die Auswerteeinheit ein Signal erzeugt, wenn der durch die Auswerteeinheit bestimmte Temperaturgradient (TGrad) diesen Grenzwert (S1) erreicht, und dass bei Vorliegen dieses Signals der Auswerteeinheit die Ladespannung der Batterie so angesteuert wird, dass kein Batteriestrom vorliegt, während die interne Temperatur (T) der Batterie weiterhin periodisch erfasst wird, und die Auswerteeinheit ein Alarmsignal erzeugt, wenn die Temperatur (T) nach der Unterbindung des Batteriestroms gesunken ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die interne Temperatur (T) der Batterie nach der Unterbindung des Batteriestroms erst periodisch erfasst wird, nachdem eine definierte Zeit vergangen ist.
  3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladevorgang der Batterie durch Ansteuerung der Ladespannung fortgesetzt wird, wenn die interne Temperatur (T) der Batterie nach Ablauf der definierten Zeit nicht gesunken ist.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit nur ein Alarmsignal erzeugt, wenn die Temperatur (T) nach der Unterbindung des Batteriestroms wenigstens um ein vorgegebenes Maß gesunken ist.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie Teil eines Niederspannungssystems eines Kraftfahrzeugs ist.
  6. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die interne Temperatur (T) der Batterie geschätzt wird, wobei die gemessene Temperatur eines Temperatursensors an einem Pol der Batterie verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Temperatursignale vor der Bestimmung des Temperaturgradienten (TGrad) durch die Auswerteeinheit aufbereitet werden.
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