DE102015115072A1

DE102015115072A1 - Systeme und verfahren zum schätzen der temperatur eines batteriesystems

Info

Publication number: DE102015115072A1
Application number: DE102015115072.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Wahlstrom; David R. Clark; Ciro A. Spigno Jr.
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: US20160079633A1; US9318778B2; CN105424221A; DE102015115072B4; CN105424221B

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zum Schätzen einer Temperatur einer Batterie präsentiert. In einigen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Schätzen einer Temperatur eines Batteriesystems Messdaten einer Batteriesystemtemperatur und Messdaten einer Umgebungstemperatur verwenden. Auf der Grundlage der Messdaten der Temperatur kann eine geschätzte durchschnittliche Temperatur des Batteriesystems zumindest teilweise unter Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters und eines Energieausgleichprozessmodells, das dem Batteriesystem zugeordnet ist, ermittelt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Schätzen einer Temperatur eines Batteriestapels. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betreffen die hier offenbarten Systeme und Verfahren das Schätzen einer Temperatur eines Fahrzeugbatteriestapels unter Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters.
HINTERGRUND
Personenfahrzeuge enthalten oft elektrische Batterien, um Merkmale von elektrischen Systemen und Antriebsstrangsystemen eines Fahrzeugs zu betreiben. Zum Beispiel enthalten Fahrzeuge üblicherweise eine Bleisäure-Kraftfahrzeugbatterie mit 12 V, die ausgestaltet ist, um elektrische Energie an Fahrzeugstartersysteme (z. B. einen Startermotor), Beleuchtungssysteme und/oder Zündsysteme zu liefern. Bei Elektrofahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen (FC-Fahrzeugen) und/oder Hybridfahrzeugen kann ein Hochspannungsbatteriesystem (HV-Batteriesystem, z. B. ein HV-Batteriesystem mit 360 V) verwendet werden, um elektrische Antriebsstrangkomponenten des Fahrzeugs (z. B. elektrische Antriebsmotoren und dergleichen) mit Leistung zu versorgen. Zum Beispiel kann ein wiederaufladbares HV-Energiespeichersystem (ESS), das in einem Fahrzeug enthalten ist, verwendet werden, um elektrische Antriebsstrangkomponenten des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen.
Das Überwachen einer Temperatur eines Batteriesystems kann ermöglichen, dass genauere Entscheidungen zur Steuerung und/oder zum Management eines Batteriesystems auf der Grundlage dieser Informationen getroffen werden, wodurch die gesamte Batterieleistung verbessert wird. Die genaue Kenntnis der Temperatur eines Batteriesystems kann ferner verbesserte Diagnose- und/oder Prognoseverfahren zur Identifikation potentieller Batteriesystemprobleme ermöglichen. Herkömmliche Verfahren zum Schätzen der Temperatur eines Batteriesystems können eine Vielzahl von Temperatursensoren (z. B. Thermistoren bzw. temperaturabhängige Widerstände) innerhalb des Batteriesystems verwenden, die ausgestaltet sind, um eine Temperaturanzeige bereitzustellen. Derartige Verfahren können jedoch möglicherweise nicht einen besonders genauen Schätzwert einer Durchschnittstemperatur innerhalb eines Fahrzeugbatteriesystems bereitstellen, wodurch sie zu einer schlechteren Fahrbarkeit des Fahrzeugs und/oder zu einer erhöhten Verwendung von Energie im Fahrzeug und/oder zu einer schnelleren Herabsetzung der Batteriekapazität führen. Darüber hinaus kann die Verwendung einer Vielzahl von Temperatursensoren zum Schätzen einer Temperatur in einem Fahrzeugbatteriesystem erhöhte anfängliche Produktionskosten sowie fortlaufende Reparatur- und/oder Garantiekosten nach sich ziehen.
ZUSAMMENFASSUNG
Hier offenbarte Systeme und Verfahren können unter anderem eine genauere Ermittlung und/oder Schätzung einer Temperatur eines Batteriesystems bereitstellen, wodurch sie Steuerungs-, Management- und Diagnoseentscheidungen für ein Batteriesystem verbessern. In einigen Ausführungsformen können die offenbarten Systeme und Verfahren die Verwendung einer Vielzahl von Temperatursensoren innerhalb des Batteriesystems im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren zur Temperaturschätzung reduzieren und/oder beseitigen. Hier offenbarte Ausführungsformen können ferner anfängliche und fortlaufende Kosten reduzieren, die mit der Aufnahme einer Vielzahl von Sensoren zur Temperaturschätzung, etwa Thermistoren, in einem Fahrzeugbatteriesystem verbunden sind.
In bestimmten Ausführungsformen können die hier offenbarten Systeme und Verfahren eine Temperatur eines Batteriesystems zumindest teilweise unter Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters (EKF) schätzen. In einigen Ausführungsformen kann das erweiterte Kalman-Filter eine Reihe von Temperaturmesswerten (z. B. Messwerte, die über die Zeit hinweg beobachtet wurden) verwenden, um einen Schätzwert der Batteriesystemtemperatur zu erzeugen, der genauer als eine einzelne Temperaturmessung sein kann. Das erweiterte Kalman-Filter kann rekursiv mit neuen Temperaturmesswerten arbeiten, die in einer Reihe von Messungen empfangen werden, und einen Schätzwert der Temperatur eines Batteriesystems mit erhöhter Genauigkeit erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen kann das erweiterte Kalman-Filter ausgestaltet sein, um unter Verwendung von neuen Eingabetemperaturmesswerten und von Ergebnissen, die auf der Grundlage von zuvor empfangenen Temperaturmesswerten hergeleitet wurden, in Echtzeit zu arbeiten.
In bestimmten Ausführungsformen kann das erweiterte Kalman-Filter mindestens zwei Berechnungsstufen verwenden: eine Vorhersagestufe und eine Aktualisierungsstufe. In der Vorhersagestufe kann eine Batterietemperatur auf der Grundlage eines Prozessmodells und eines Messmodells geschätzt werden. Eine Ungenauigkeit (beispielsweise eine Prozessfehlerkovarianz), die der geschätzten Temperatur zugeordnet ist, kann ebenfalls vorhergesagt werden. Die geschätzte Temperatur und die vorhergesagte Ungenauigkeit können an die Aktualisierungsstufe weitergeleitet werden, bei der eine Messungenauigkeit (z. B. eine Messfehlerkovarianz) und eine Kalmanverstärkung berechnet werden können, und der geschätzte Temperaturzustandsmesswert aktualisiert werden kann. Diese Informationen können an die Vorhersagestufe für eine rekursive Temperaturschätzung bereitgestellt werden.
In einigen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Schätzen der Temperatur eines Batteriesystems umfassen, dass Messdaten der Batteriesystemtemperatur von einem oder von mehreren ersten Temperatursensoren empfangen werden, die dem Batteriesystem zugeordnet sind. Messdaten der Umgebungstemperatur, die einer Umgebungstemperatur in der Nähe des Batteriesystems zugeordnet sind, können ferner von einem oder mehreren zweiten Sensoren empfangen werden, die dem Batteriesystem zugeordnet sind. Auf der Grundlage der Messdaten der Batteriesystemtemperatur, der Messdaten der Umgebungstemperatur und eines Energieausgleichsprozessmodells, das dem Batteriesystem zugeordnet ist, und eines Temperaturparameters und zumindest teilweise unter Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters kann eine durchschnittliche geschätzte Temperatur des Batteriesystems ermittelt werden.
In bestimmten Ausführungsformen kann der Temperaturparameter einem Kühlsystem zugeordnet sein, das ausgestaltet ist, um das Batteriesystem im Betrieb zu kühlen (z. B. eine Einlasskühlmitteltemperatur, eine Auslasskühlmitteltemperatur usw.). Der Temperaturparameter kann auf der Grundlage eines auf einer Kühlmitteltemperatur beruhenden Messmodells, eines Betriebszustands des Kühlsystems, einer Summe aus der durchschnittlichen geschätzten Temperatur des Batteriesystems und einer Versatztemperatur, wenn sich das Kühlsystem in einem Zustand mit aktivem Heizen befindet, einer Differenz zwischen der durchschnittlichen geschätzten Temperatur des Batteriesystems und einer Versatztemperatur, wenn sich das Kühlsystem in einem Zustand mit aktiver Kühlung befindet, einer durchschnittlichen geschätzten Temperatur des Batteriesystems, wenn sich eine Pumpe des Kühlsystems in einem ausgeschalteten Zustand befindet, einer gemessenen Kühlmitteltemperatur, wenn sich eine Pumpe des Kühlsystems in einem eingeschalteten Zustand befindet, aber weder aktiv heizt noch aktiv kühlt, und/oder dergleichen ermittelt werden.
In bestimmten Ausführungsformen kann das vorstehend erwähnte Verfahren von einer Batteriesteuerungselektronik durchgeführt werden, die einem Batteriestapel zugeordnet ist, und/oder unter Verwendung eines nicht vorübergehenden computerlesbaren Mediums implementiert werden, das zugehörige ausführbare Anweisungen speichert.
In weiteren Ausführungsformen wird ein System offenbart, das ein Batteriesystem, einen oder mehrere erste Temperatursensoren, die ausgestaltet sind, um Temperaturdaten zu messen, die dem Batteriesystem zugeordnet sind, einen oder mehrere zweite Temperatursensoren, die ausgestaltet sind, um Umgebungstemperaturdaten zu messen, die einer Umgebungstemperatur in der Nähe des Batteriesystem zugeordnet sind, und/oder einen oder mehrere Stromsensoren enthalten kann, die ausgestaltet sind, um Stromdaten zu messen, die dem Batteriesystem zugeordnet sind. Das System kann ferner eine Batteriesteuerungselektronik enthalten, die mit den verschiedenen Elementen kommunikationstechnisch gekoppelt ist.
Die Batteriesteuerungselektronik kann unter anderem ausgestaltet sein, um die Messdaten der Batteriesystemtemperatur, die Messdaten der Umgebungstemperatur und die Messdaten des Stroms zu empfangen. Auf der Grundlage der empfangenen Daten kann die Batteriesteuerungselektronik zumindest teilweise ein erweitertes Kalman-Filter in Verbindung mit einem Energieausgleichsprozessmodell, das dem Batteriesystem zugeordnet ist, und mit einem Temperaturparameter, der dem Kühlsystem zugeordnet ist, verwenden, um eine durchschnittliche geschätzte Temperatur des Batteriesystems zu ermitteln.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es werden nicht einschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben, welche verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung mit Bezug auf die Figuren umfassen, in denen:
1 ein beispielhaftes System zum Schätzen einer Temperatur eines Batteriesystems in einem Fahrzeug in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen darstellt.
2 eine Konzeptzeichnung eines beispielhaften Verfahrens zum Schätzen einer Temperatur eines Batteriesystems in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen darstellt.
3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Schätzen einer Temperatur eines Batteriesystems in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen darstellt.
4 eine graphische Darstellung veranschaulicht, die beispielhafte Mess- und Schätzwerte der Temperatur eines Batteriesystems in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen darstellt.
5 ein beispielhaftes System zum Implementieren bestimmter Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme und Verfahren darstellt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Nachstehend wird eine genaue Beschreibung von Systemen und Verfahren in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Obwohl mehrere Ausführungsformen beschrieben sind, ist zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf eine beliebige Ausführungsform beschränkt ist, sondern stattdessen zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente umfasst. Zudem können, obwohl zahlreiche spezielle Details in der folgenden Beschreibung offengelegt werden, um ein gründliches Verständnis der hier offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen, einige Ausführungsformen ohne einige oder alle diese Details in die Praxis umgesetzt werden. Darüber hinaus wurde der Klarheit halber bestimmtes technisches Material, das in dem zugehörigen technischen Gebiet bekannt ist, nicht im Detail beschrieben, um ein unnötiges Verschleiern der Offenbarung zu vermeiden.
Die Ausführungsformen der Offenbarung werden durch Bezugnahme auf die Zeichnungen am besten verstanden werden, bei denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sein können. Die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, die in den Figuren hier allgemein beschrieben und dargestellt sind, können in einer großen Vielfalt anderer Konfigurationen angeordnet und konstruiert sein. Daher ist die folgende genaue Beschreibung der Ausführungsformen der Systeme und Verfahren der Offenbarung nicht dazu gedacht, den beanspruchten Umfang der Offenbarung einzuschränken, sondern sie stellt nur mögliche Ausführungsformen der Offenbarung dar. Zudem müssen die Schritte eines Verfahrens nicht unbedingt in einer beliebigen speziellen Reihenfolge oder auch sequentiell ausgeführt werden, noch müssen die Schritte nur einmal ausgeführt werden, sofern es nicht anders angegeben ist.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes System zum Schätzen einer Temperatur eines Batteriesystems 102 in einem Fahrzeug 100 in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. Das Fahrzeug 100 kann ein Kraftfahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug und/oder eine beliebige andere Art von Fahrzeug sein, und es kann einen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine (ICE-Antriebsstrang), einen Elektromotorantriebsstrang, einen Hybridkraftmaschinenantriebsstrang, einen Brennstoffzellenantriebsstrang und/oder einen beliebigen anderen Typ von Antriebsstrang enthalten, der zur Aufnahme der hier offenbarten Systeme und Verfahren geeignet ist. Das Fahrzeug 100 kann ein Batteriesystem 102 enthalten, das bei bestimmten Ausführungsformen ein Hochspannungsbatteriesystem sein kann. Das Hochspannungsbatteriesystem kann verwendet werden, um elektrische Antriebsstrangkomponenten (z. B. wie in einem elektrischen, hybriden oder Brennstoffzellen-Leistungssystem) mit Leistung zu versorgen. Bei weiteren Ausführungsformen kann das Batteriesystem 102 eine Niederspannungsbatterie sein (z. B. eine Bleisäure-Kraftfahrzeugbatterie mit 12 V) und sie kann ausgestaltet sein, um elektrische Energie an eine Vielfalt von Systemen des Fahrzeugs 100 zu liefern, die beispielsweise Fahrzeugstartersysteme (z. B. einen Startermotor), Beleuchtungssysteme, Zündsysteme und/oder dergleichen umfassen.
Das Batteriesystem 102 kann ein Batteriesteuerungssystem 104 enthalten. Das Batteriesteuerungssystem 104 kann ausgestaltet sein, um bestimme Operationen des Batteriesystems 102 zu überwachen und zu steuern. Zum Beispiel kann das Batteriesteuerungssystem 104 ausgestaltet sein, um Lade- und Entladeoperationen des Batteriesystems 102 zu überwachen und zu steuern. In bestimmten Ausführungsformen kann das Batteriesteuerungssystem 104 in Verbindung mit den hier offenbarten Verfahren verwendet werden, um eine Temperatur des Batteriesystems 102 zu schätzen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Batteriesteuerungssystem 104 mit einem oder mehreren Sensoren 106 (z. B. Spannungssensoren, Stromsensoren, Temperatursensoren und/oder dergleichen usw.) und/oder anderen Systemen kommunikationstechnisch gekoppelt sein, die ausgestaltet sind, um zu ermöglichen, dass das Batteriesteuerungssystem 104 Operationen des Batteriesystems 102 überwacht und steuert. Zum Beispiel können die Sensoren 106 das Batteriesteuerungssystem 104 mit Informationen versorgen, die verwendet werden, um eine Temperatur, eine Kapazität, einen Ladezustand (SOC) und/oder einen Funktionszustand (SOH) zu schätzen, um einen Widerstand zu schätzen, um einen Strom zu messen und/oder um eine Spannung des Batteriesystems 102 und/oder der einzelnen Komponenten zu messen.
Das Batteriesteuerungssystem 104 kann ferner ausgestaltet sein, um Informationen an andere Systeme, die in dem Fahrzeug 100 enthalten sind, zu liefern und/oder um von diesen Informationen zu empfangen. Zum Beispiel kann das Batteriesteuerungssystem 104 mit einem internen Fahrzeugcomputersystem 108 und/oder einem externen Computersystem 110 (z. B. über ein drahtloses Telekommunikationssystem oder dergleichen) kommunikationstechnisch gekoppelt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das Batteriesteuerungssystem 104 zumindest teilweise ausgestaltet sein, um Informationen im Hinblick auf das Batteriesystem 102 (z. B. Informationen, die von den Sensoren 106 gemessen wurden und/oder von dem Steuerungssystem 104 ermittelt wurden) für einen Benutzer des Fahrzeugs 100, für das Fahrzeugcomputersystem 108 und/oder für das externe Computersystem 110 bereitzustellen. Diese Informationen können z. B. Kapazitäts-, Ladezustands- und/oder Funktionszustands-Informationen, Informationen zur Batteriebetriebszeit, Informationen zur Batteriebetriebstemperatur und/oder beliebige andere Informationen im Hinblick auf das Batteriesystem 102 und/oder auf eine Umgebung, die das Fahrzeug umgibt (z. B. Informationen im Hinblick auf die Außentemperatur der Umgebungsluft) umfassen.
Das Batteriesystem 102 kann einen oder mehrere Batteriestapel 112 enthalten, die geeignet dimensioniert sind, um elektrische Leistung an das Fahrzeug 100 zu liefern. Jeder Batteriestapel 112 kann eine oder mehrere Untergruppen 114 (z. B. Zellen) enthalten. Die Untergruppen 114 können Teilstapel umfassen, wobei jeder von diesen eine oder mehrere Batteriezellen daraus umfassen kann, die eine beliebige geeignete Batterietechnologie oder eine Kombination daraus verwenden kann. Geeignete Batterietechnologien können beispielsweise Bleisäure, Nickelmetallhydrid (NiMH), Lithium-Ionen (Li-Ion), Lithium-Ionen-Polymer, Lithium-Luft, Nickelcadmium (NiCad), ventilgeregelte Bleisäure (VRLA) mit einem absorbierenden Glasflies (AGM), Nickel-Zink (NiZn), Salzschmelze (z. B. eine ZEBRA-Batterie), Nickelmangankobalt (NMC), Lithium-Eisenphosphat (LFP), Lithium-Manganoxid (LMO) und/oder andere geeignete Batterietechnologien und/oder eine Kombination daraus umfassen.
Jede Untergruppe 114 kann einem Sensor 106 zugeordnet sein, der ausgestaltet ist, um einen oder mehrere Parameter (z. B. eine Temperatur, eine Spannung, einen Strom, eine Impedanz, einen Ladezustand usw.) zu messen, der bzw. die jeder Batterieuntergruppe 114 zugeordnet ist bzw. sind. Obwohl 1 separate Sensoren 106 veranschaulicht, die jeder Batterieuntergruppe 114 zugeordnet sind, kann in einigen Ausführungsformen auch ein Sensor verwendet werden, der ausgestaltet ist, um verschiedene elektrische Parameter zu messen, die einer Vielzahl von Untergruppen 114 zugeordnet sind. In bestimmten Ausführungsformen können die Sensoren 106 ausgestaltet sein, um eine Temperatur von einer oder mehreren zugehörigen Batterieuntergruppen 114 zu messen. In bestimmten Ausführungsformen können die Sensoren 106 einen oder mehrere Thermistoren umfassen, obwohl festzustellen ist, dass andere Typen von Temperaturmesssensoren in Verbindung mit den offenbarten Systemen und Verfahren verwendet werden können, die ohne Einschränkung Thermoelemente, Infrarot-Temperatursensoren, Thermostate, Thermometer, Zustandsänderungs-Temperatursensoren, Temperatursensoren mit Siliziumdioden und/oder dergleichen umfassen.
Die von den Sensoren 106 gemessenen elektrischen Parameter können an das Batteriesteuerungssystem 104 und/oder an ein oder mehrere andere Systeme geliefert werden. Unter Verwendung der elektrischen Parameter kann das Batteriesteuerungssystem 104 und/oder ein beliebiges anderes geeignetes System die Operation des Batteriesystems 102 koordinieren (z. B. Aufladeoperationen, Entladeoperationen, Ausgleichsoperationen usw.). In bestimmten Ausführungsformen kann ein oder können mehrere elektrische Parameter von dem Batteriesteuerungssystem 104 und/oder von einem oder mehreren Sensoren 106 an das Fahrzeugcomputersystem 108 und/oder an das externe Computersystem 110 geliefert werden. Auf der Grundlage bestimmter gemessener Parameter können das Batteriesteuerungssystem 104, das Fahrzeugcomputersystem 108 und/oder ein beliebiges anderes geeignetes System eine Temperatur und/oder einen Zustand des Batteriesystems 102 und/oder beliebige seiner einzelnen Untergruppen 114 unter Verwendung von hier offenbarten Verfahren schätzen.
Zum Regeln der Temperatur des Batteriesystems 102 kann das Batteriesystem 102 in einigen Ausführungsformen ein Kühlsystem 116 enthalten. Obwohl Ausführungsformen, die hier offenbart sind, in Verbindung mit einem Flüssigkeitskühlsystem 116 erörtert werden, ist festzustellen, dass Ausführungsformen analog in Verbindung mit Luftkühlsystemen und/oder gasförmigen Kühlsystemen verwendet werden können, die ausgestaltet sind, um Luft von der Heizungs-, Lüftungs-, Klimaanlage einer Fahrgastzelle und/oder von einem Rohrleitungsausgang, von Außenluft und/oder von umgewälzter Luft innerhalb der Batterie und/oder von einem beliebigen anderen Typ von System zum Hinzufügen und/oder Abführen von Wärme (beispielsweise resistive Heizelemente, die zwischen Zellen platziert sind, oder dergleichen) zirkulieren zu lassen und/oder zu verteilen. In den dargestellten Ausführungsformen kann das Kühlsystem 116 ausgestaltet sein, um ein auf Wasser basierendes flüssiges Kühlmittel an verschiedene Komponenten und/oder Systeme zirkulieren zu lassen und/oder zu verteilen, die in dem Batteriesystem 102 enthalten sind, wodurch die Temperatur der Komponenten und/oder der Systeme geregelt wird. In bestimmten Ausführungsformen kann das Flüssigkeitskühlsystem ferner ausgestaltet sein, um das flüssige Kühlmittel an verschiedene Komponenten und/oder Systeme zirkulieren zu lassen, die an anderer Stelle im Fahrzeug 100 enthalten sind. Durch Verwendung eines Flüssigkeitkühlsystems 116 zum Regeln der Temperatur des Batteriesystems 102 (z. B. Regeln der Temperatur innerhalb eines Sollbereichs) kann die Leistung des Batteriesystems 102 optimiert werden, ungleichmäßige Temperaturverteilungen im Batteriesystem 102 können verringert werden und/oder potentielle Gefahren, die auf eine nicht gesteuerte Batterietemperatur zurückzuführen sind, können minimiert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der Betrieb des Kühlsystems 116 von dem Batteriesteuerungssystem 104, von dem Fahrzeugcomputersystem 108 und/oder von einem beliebigen anderen geeigneten System oder einer Kombination von Systemen gemanagt werden.
Das Kühlsystem 116 kann eine beliebige geeignete Anzahl von Pumpen, Ventilen, Kühlmittelzirkulationsstrecken (z. B. Rohrleitungen), Kühlmittelvorratsbehältern, Wärmetauschern (z. B. Flüssig/Flüssig, Flüssig/Luft, Flüssig/Klimaanlageneinheit und dergleichen), Kühlsystemelektronik (z. B. Steuerungselektronik für Rückkopplungsmechanismen, Temperatursensoren, Thermostate, Kühlmittelströmungssensoren, Pumpen und Wärmetauscher und dergleichen) und/oder eine beliebige andere Kühlsystemkomponente und/oder System in einer beliebigen geeigneten Konfiguration umfassen, um das flüssige Kühlmittel an verschiedene Komponenten und Systeme, die in dem Batteriesystem 102 enthalten sind, zirkulieren zu lassen. Das flüssige Kühlmittel kann im Wesentlichen eine wasserhaltige Kühlmittellösung sein. In einigen Ausführungsformen kann das flüssige Kühlmittel eine beliebige Kombination und/oder Konzentration aus Wasser, Methanol, Glykol, Ethylenglykol, Propylenglykol, Gylcerol, Dex-cool^® und/oder eines beliebigen anderen geeigneten Kühlmittelmaterials umfassen.
2 veranschaulicht eine Konzeptzeichnung eines beispielhaften Verfahrens zum Schätzen einer Temperatur eines Batteriesystems in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. In bestimmten Ausführungsformen kann ein oder können mehrere der Elemente der veranschaulichten Konzeptzeichnung von einem Batteriesteuerungssystem, einem Fahrzeugcomputersystem, einem externen Computersystem und/oder einem beliebigen anderen System oder einer Kombination von Systemen, die ausgestaltet sind, um Temperaturschätzverfahren in Übereinstimmung mit den offenbarten Ausführungsformen zu implementieren, ausgeführt und/oder durch diese implementiert werden. In einigen Ausführungsformen kann die veranschaulichte Zeichnung Ausführungsformen eines erweiterten Kalman-Filters für eine Temperaturschätzung in Übereinstimmung mit den offenbarten Systemen und Verfahren implementieren.
In bestimmten Ausführungsformen kann das beispielhafte Verfahren ein erweitertes Kalman-Filter mit einer Vorhersagestufe 200 und einer Aktualisierungsstufe 202 implementieren. In einigen Ausführungsformen kann das beispielhafte Verfahren rekursiv sein. Zum Beispiel können Ergebnisse von vorherigen Temperaturschätzungen in Verbindung mit zukünftigen Temperaturschätzungen verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann das erweiterte Kalman-Filter ein Energieausgleichsprozessmodell und ein auf der Kühlmitteltemperatur basierendes Messmodell verwenden, um eine durchschnittliche Temperatur der Batterie in Echtzeit zu schätzen.
Die Vorhersagestufe 200 kann ein Temperaturvorhersagemodul 204 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann das Temperaturvorhersagemodul 204 einen Schätzwert einer Batterietemperatur auf der Grundlage eines Energieausgleichsprozessmodells bereitstellen. Das Energieausgleichsprozessmodul kann zumindest teilweise von einem auf einer Kühlmitteltemperatur beruhenden Messmodell abhängen, das ausgestaltet ist, um sich auf der Grundlage eines Betriebszustands des Batteriesystems und/oder eines zugehörigen Kühlsystems zu verändern (z. B. Fahren des Fahrzeugs, Schwitzen, aktives Heizen, aktives Kühlen und/oder Betriebszustände von Kühlsystempumpen).
In einigen Ausführungsformen kann das Energieausgleichsprozessmodell zum Schätzen der Batteriesystemtemperatur, das von dem Temperaturvorhersagemodul 204 verwendet wird, ausgedrückt werden gemäß:
wobei:

= Der Schätzwert der durchschnittlichen Batterietemperatur zum Zeitpunkt t
= Der Schätzwert der durchschnittlichen Batterietemperatur bei dem vorherigen Ausführungsrahmen (d. h. Zeitpunkt t-1)
= Die Wärmekapazität des Batteriestapels (d. h. die zum Erhöhen der Temperatur der Batterie um 1 Grad Celsius benötigte Energie)
k = Der charakteristische Wärmetransfer zwischen der Batterie und der umliegenden atmosphärischen Umgebung
= Die aktuelle Umgebungstemperatur, welche die Batterie zum Zeitpunkt t-1 umgibt.
QITD_cool = Die charakteristische Kapazität des Wärmetauschers innerhalb des Batteriestapels, die von der Kühlmittelströmungsrate abhängig sein kann
= Die Batteriekühlmittel-Einlasstemperatur zum Zeitpunkt t-1
l_t = Der elektrische Strom durch die Batterie zum Zeitpunkt t
R_t = Der Batteriewiderstand zum Zeitpunkt t.

Das Energieausgleichsprozessmodell von Gleichung 1 kann zumindest teilweise von einem Parameter
abhängen, der einen Wert widerspiegelt, der einer Temperatur eines Batteriesystemkühlmittels zum Zeitpunkt t zugeordnet ist und der auf der Grundlage eines auf der Kühlmitteltemperatur beruhenden Messmodells erzeugt wird. In bestimmten Ausführungsformen kann sich der Parameter
auf der Grundlage eines Betriebszustands des Batteriesystems und/oder eines zugehörigen Kühlsystems verändern. Obwohl hier offenbarte Ausführungsformen in Verbindung mit einer Einlasskühlmitteltemperatur erörtert werden, um
zu ermitteln, ist festzustellen, dass eine Vielfalt anderer Kühlmitteltemperaturen in Verbindung mit den offenbarten Ausführungsformen verwendet werden kann, welche beispielsweise eine Auslasskühlmitteltemperatur der Batterie umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der Parameter auf der Grundlage des Folgenden erzeugt werden:
wobei:

AHOffset = Der stationäre Temperaturversatz im Modus mit aktivem Heizen, der von Faktoren wie etwa einer Durchflussmenge abhängen kann
ACCalOffset = Der stationäre Temperaturversatz im Modus mit aktivem Kühlen, der von Faktoren wie etwa einer Durchflussmenge abhängen kann
= Der Schätzwert der durchschnittlichen Batterietemperatur zum Zeitpunkt t
= Die Kühlmitteleinlasstemperatur der Batterie zum Zeitpunkt t-1

Wie in Gleichung 2 widergespiegelt ist, kann sich ein Wert, der dem Parameter
zugeordnet ist, welcher in Verbindung mit dem Ermitteln einer geschätzten Durchschnittstemperatur
des Batteriesystems zum Zeitpunkt t, unter Verwendung von Gleichung 1 verwendet wird, auf der Grundlage eines Betriebszustands des Batteriesystems und/oder eines zugehörigen Kühlsystems verändern. Zum Beispiel kann sich der Wert des Parameters
verändern, wenn ein Batteriesystem und/oder ein zugehöriges Kühlsystem Operationen mit aktivem Heizen und/oder mit aktivem Kühlen durchläuft und/oder auf der Grundlage dessen, ob sich eine Batterieaufbereitungspumpe, die dem Kühlsystem zugeordnet ist, entweder in einem ausgeschalteten oder einem eingeschalteten Zustand befindet.
Ausführungsformen des offenbarten erweiterten Kalman-Filters können unter anderem das Energieausgleichsprozessmodell und das auf der Kühlmitteltemperatur beruhende Messmodell auf der Grundlage eines geschätzten Rauschens das jedem Modell zugeordnet ist, vermischen. Das Verwenden sowohl des Energieausgleichsprozessmodells als auch des auf der Kühlmitteltemperatur beruhenden Messmodells kann eine Schätzung der gemessenen Temperatur, wenn sich ein Batteriesystem in einem Aufbereitungszustand befindet, und eine Schätzung der modellierten Temperatur, wenn sich das Batteriesystem nicht in einem Aufbereitungszustand befindet, ermöglichen. Bei weiteren Ausführungsformen kann das erweiterte Kalman-Filter die tatsächliche Temperatur relativ schnell korrigieren, sobald die Batterieaufbereitungspumpe zu laufen beginnt, wodurch weniger genaue anfängliche Temperaturschätzungen korrigiert werden.
Die Vorhersagestufe 200 kann ferner ein Prozessfehlerkovarianzmodul 206 enthalten. In bestimmten Ausführungsformen kann das Prozessfehlerkovarianzmodul 206 eine Fehlerkovarianz schätzen, die den Informationen zugeordnet ist, die zum Ermitteln der geschätzten Durchschnittstemperatur verwendet werden.
Die geschätzte Temperatur und die geschätzte Kovarianz, die von den Modulen 204, 206 der Vorhersagestufe 200 ermittelt werden, können an die Aktualisierungsstufe 202 weitergeleitet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Aktualisierungsstufe 202 Informationen mit neueren Temperaturschätzwerten, die von der Vorhersagestufe 200 erzeugt wurden, mit Informationen zu früheren Temperaturschätzungen zusammenführen, um eine aktualisierte Temperaturschätzung zu erzeugen, die eine erhöhte Genauigkeit aufweist. Die Aktualisierungsstufe 202 kann ein Kalmanverstärkungs-Berechnungsmodul 208, ein Zustandsschätzungs-Aktualisierungsmodul 210 und ein Messfehlerkovarianz-Aktualisierungsmodul 212 enthalten. Das Kalmanverstärkungs-Berechnungsmodul 208 kann eine Kalmanverstärkung berechnen, die verwendet wird, um die geschätzte Temperatur durch das Zustandsschätzungs-Aktualisierungsmodul 210 zu aktualisieren, und es kann die berechnete Verstärkung bereitstellen, um die Messfehlerkovarianz durch das Messfehlerkovarianz-Aktualisierungsmodul 212 zu aktualisieren. Das Messfehlerkovarianz-Aktualisierungsmodul 212 kann eine Anzeige der Messfehlerkovarianz auf der Grundlage von empfangenen Temperatursensormesswerten und der Kalmanverstärkung von dem Kalmanverstärkungs-Berechnungsmodul 208 bereitstellen. Das Zustandsschätzungsmesswert-Aktualisierungsmodul 210 kann einen aktualisierten geschätzten Temperaturschätzwert auf der Grundlage von Informationen, die von der Vorhersagestufe 200 erzeugt wurden, der Kalmanverstärkung von dem Kalmanverstärkungs-Berechnungsmodul 208 und von Informationen zu vorherigen Messungen ermitteln. In bestimmten Ausführungsformen kann die Kalmanverstärkung, die von dem Kalmanverstärkungs-Berechnungsmodul 208 berechnet wird, ein Schätzwert von sowohl der Prozessfehlerkovarianz als auch der Messfehlerkovarianz sein.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Kalmanverstärkung auf der Grundlage des geschätzten Fehlers von sowohl dem Temperaturschätzwert der Vorhersagestufe 200 als auch der Fehler, der dem Messmodell zugeordnet ist, berechnet werden. Dies kann wie eine Gewichtung funktionieren, um zu bestimmen, wie schwer die vorhergesagte Temperatur von dem Prozessmodell (zum Beispiel unter Verwendung von Gleichung 1 implementiert) relativ zu dem Messmodell (zum Beispiel unter Verwendung von Gleichung 2 implementiert) gewichtet werden soll. Das Zustandsschätzungsmesswert-Aktualisierungsmodul 210 kann eine vorhergesagte Temperatur auf der Grundlage der Kalmanverstärkung, der Prozessmodellaktualisierung und der Messmodellschätzung berechnen.
Nachdem eine Temperatur durch das Zustandsschätzungsmesswert-Aktualisierungsmodul 210 vorhergesagt wurde, wird eine neue Messfehlerkovarianz berechnet und an die Vorhersagestufe 200 geliefert, welche diese bei einem nachfolgenden Zyklus verwenden kann, um den vorhergesagten Temperaturfehler zu aktualisieren. Die zwei Fehlerkovarianzen (Prozess und Messung) können zwischen der Vorhersagestufe 200 und der Aktualisierungsstufe 202 hin- und hergeleitet und aktualisiert werden, sodass das erweiterte Kalman-Filter bestimmen kann, wie viel Gewichtung der Schätzung der Temperatur der vorherigen Iteration gegenüber der Schätzung der Temperatur der aktuellen Iteration gegeben werden soll.
3 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Schätzen einer Temperatur eines Batteriesystems in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen. In bestimmen Ausführungsformen kann ein oder können mehrere der dargestellten Elemente des Verfahrens 300 von einem Batteriesteuerungssystem, einem Fahrzeugcomputersystem, einem externen Computersystem und/oder einem beliebigen anderen System oder einer Kombination von Systemen ausgeführt und/oder unter Verwendung von diesen implementiert werden, die ausgestaltet sind, um Temperaturschätzverfahren in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen zu implementieren.
Bei 302 kann das Verfahren 300 beginnen. Bei 304 kann festgestellt werden, ob ein Batteriesystem und/oder ein zugehöriges Kühlsystem gerade Operationen mit aktivem Heizen unterzogen werden. Wenn das Batteriesystem und/oder das zugehörige Kühlsystem gerade Operationen mit aktivem Heizen unterzogen werden, kann das Verfahren 300 zu 306 weitergehen. Bei 306 kann eine geschätzte durchschnittliche Batteriesystemtemperatur unter Verwendung von Gleichung 1 auf der Grundlage eines Werts von
berechnet werden, welcher der Summe aus
und AHOffset entspricht, wie in Gleichung 2 widergespiegelt ist. Wenn das Batteriesystem und/oder das zugehörige Kühlsystem gerade keinen Operationen mit aktivem Heizen unterzogen werden, kann das Verfahren zu 308 weitergehen.
Bei 308 kann festgestellt werden, ob das Batteriesystem und/oder das zugehörige Kühlsystem gerade Operationen mit aktivem Kühlen unterzogen werden. Wenn das Batteriesystem und/oder das zugehörige Kühlsystem gerade Operationen mit aktivem Kühlen unterzogen werden, kann das Verfahren 300 zu 310 weitergehen. Bei 310 kann eine geschätzte durchschnittliche Batteriesystemtemperatur unter Verwendung von Gleichung 1 auf der Grundlage eines Werts von
berechnet werden, der der Differenz zwischen
und ACOffset entspricht, wie in Gleichung 2 widergespiegelt ist. Wenn das Batteriesystem und/oder das zugehörige Kühlsystem gerade keinen Operationen zum Kühlen oder Heizen unterzogen werden, kann das Verfahren zu 312 weitergehen.
Bei 312 kann festgestellt werden, ob sich eine Batterieaufbereitungspumpe, die dem Kühlsystem zugeordnet ist, in einem eingeschalteten Zustand befindet, aber das System gerade weder aktiv kühlt noch aktiv heizt. Wenn sich die Batterieaufbereitungspumpe, die dem Kühlsystem zugeordnet ist, in einem eingeschalteten Zustand befindet, kann das Verfahren 300 zu 314 weitergehen. Bei 314 kann eine geschätzte durchschnittliche Batteriesystemtemperatur unter Verwendung von Gleichung 1 auf der Grundlage eines Werts von
der
entspricht, wie in Gleichung 2 wiedergegeben ist, berechnet werden. Wenn sich die Batterieaufbereitungspumpe, die dem Kühlsystem zugeordnet ist, in einem ausgeschalteten Zustand befindet, kann das Verfahren zu 316 weitergehen.
Bei 316 kann festgestellt werden, ob sich die Batterieaufbereitungspumpe, die dem Kühlsystem zugeordnet ist, in einem ausgeschalteten Zustand befindet. Wenn sich die Batterieaufbereitungspumpe, die dem Kühlsystem zugeordnet ist, in einem ausgeschalteten Zustand befindet, kann das Verfahren 300 zu 316 weitergehen. Bei 318 kann eine geschätzte durchschnittliche Batteriesystemtemperatur unter Verwendung von Gleichung 1 auf der Grundlage eines Werts von
der
entspricht, wie in Gleichung 2 wiedergegeben ist, berechnet werden. Das Verfahren kann fortfahren, um bei 320 zu enden.
4 veranschaulicht eine graphische Darstellung 400, die beispielhafte Batteriesystemtemperaturmesswerte und Schätzungen in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen zeigt. Die Y-Achse 402 der graphischen Darstellung 400 repräsentiert die Temperatur und die X-Achse 404 repräsentiert die Zeit. Eine Kurve 406 veranschaulicht eine geschätzte durchschnittliche Temperatur eines beispielhaften Batteriesystems, die unter Verwendung von Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme und Verfahren ermittelt wurde, und eine Kurve 408 veranschaulicht die tatsächliche Batteriesystemtemperatur. Eine Kurve 410 veranschaulicht eine Temperatur des Batteriesystems, die unter Verwendung von Thermistor-Messwerten ermittelt wurde. Eine Kurve 412 veranschaulicht eine Umgebungstemperatur in der Nähe des Batteriesystems und eine Kurve 414 veranschaulicht eine Einlasskühlmitteltemperatur des Batteriesystems. Wie in Verbindung mit der graphischen Darstellung 400 veranschaulicht ist, können Ausführungsformen der hier offenbarte Systeme und Verfahren eine genauere geschätzte durchschnittliche Temperatur (d. h. Kurve 406) mit Bezug auf die tatsächliche Batteriesystemtemperatur (d. h. Kurve 408) bereitstellen, als diejenige, die unter Verwendung von Thermistor-Messwerten bereitgestellt wird (d. h. Kurve 410).
5 veranschaulicht ein beispielhaftes System zum Implementieren bestimmter Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme und Verfahren. In bestimmten Ausführungsformen kann das Computersystem 500 ein Personalcomputersystem, ein Server-Computersystem, ein Bordcomputer des Fahrzeugs, ein Batteriesteuerungssystem und/oder eine beliebige andere Art von System sein, das zum Implementieren der offenbarten Systeme und Verfahren geeignet ist. In weiteren Ausführungsformen kann das Computersystem 500 ein beliebiges tragbares elektronisches Computersystem oder eine beliebige elektronische Vorrichtung sein, die beispielsweise einen Notebookcomputer, ein Smartphone und/oder einen Tablet-Computer umfasst.
Wie dargestellt kann das Computersystem 500 unter anderem einen oder mehrere Prozessoren 502, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 504, eine Kommunikationsschnittstelle 506, eine Benutzerschnittstelle 508 und ein nicht vorübergehendes computerlesbares Speichermedium 510 enthalten. Der Prozessor 502, das RAM 504, die Kommunikationsschnittstelle 506, die Benutzerschnittstelle 508 und das computerlesbare Speichermedium 510 können über einen gemeinsamen Datenbus 512 miteinander kommunikationstechnisch gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen können die verschiedenen Komponenten des Computersystems 500 unter Verwendung von Hardware, Software, Firmware und/oder einer beliebigen Kombination daraus implementiert sein.
Die Benutzerschnittstelle 508 kann eine beliebige Anzahl von Vorrichtungen enthalten, die es einem Benutzer ermöglichen, mit dem Computersystem 500 zu interagieren. Zum Beispiel kann die Benutzerschnittstelle 508 verwendet werden, um eine interaktive Schnittstelle für einen Benutzer anzuzeigen. Die Benutzerschnittstelle 508 kann ein separates Schnittstellensystem sein, das mit dem Computersystem 500 kommunikationstechnisch gekoppelt ist, oder es kann alternativ ein integriertes System sein, wie etwa eine Anzeigeschnittstelle für einen Laptop oder eine andere ähnliche Vorrichtung. In bestimmten Ausführungsformen kann die Benutzerschnittstelle 508 auf der Anzeige eines berührungsempfindlichen Bildschirms erzeugt werden. Die Benutzerschnittstelle 508 kann außerdem eine beliebige Anzahl anderer Eingabevorrichtungen enthalten, welche beispielsweise eine Tastatur, einen Trackball und/oder Zeigervorrichtungen umfassen.
Die Kommunikationsschnittstelle 506 kann eine beliebige Schnittstelle sein, die in der Lage ist, mit anderen Computersystemen, peripheren Vorrichtungen und/oder anderen Geräten zu kommunizieren, die mit dem Computersystem 500 kommunikationstechnisch gekoppelt sind. Zum Beispiel kann die Kommunikationsschnittstelle 506 es dem Computersystem 500 ermöglichen, mit anderen Computersystemen zu kommunizieren (z. B. mit Computersystemen, die mit externen Datenbanken und/oder dem Internet verbunden sind), wodurch das Übertragen von Daten an sowie das Empfangen von Daten von diesen Systemen ermöglicht wird. Die Kommunikationsschnittstelle 506 kann unter anderem ein Modem, ein Satelliten-Datenübertragungssystem, eine Ethernet-Karte und/oder eine beliebige andere geeignete Vorrichtung umfassen, die ermöglicht, dass sich das Computersystem 500 mit Datenbanken und Netzwerken verbindet, wie etwa LANs, MANs, WANs und dem Internet. In weiteren Ausführungsformen kann die Kommunikationsschnittstelle 506 ferner zur Kommunikation mit einem oder mehreren Sensoren und/oder anderen Systemen in der Lage sein, welche ausgestaltet sind, um Informationen zur Verwendung in Verbindung mit den offenbarten Ausführungsformen zu messen und/oder auf andere Weise bereitzustellen.
Der Prozessor 502 kann einen oder mehrere Universalprozessoren, anwendungsspezifische Prozessoren, programmierbare Mikroprozessoren, Mikrocontroller, digitale Signalprozessoren, FPGAs, andere kundenspezifische oder programmierbare Verarbeitungsvorrichtungen und/oder beliebige andere Vorrichtungen oder eine Anordnung von Vorrichtungen umfassen, die in der Lage sind, die hier offenbarten Systeme und Verfahren zu implementieren.
Der Prozessor 502 kann ausgestaltet sein, um computerlesbare Anweisungen auszuführen, die in dem nicht vorübergehenden computerlesbaren Speichermedium 510 gespeichert sind. Das computerlesbare Speichermedium 510 kann nach Wunsch andere Daten oder Informationen speichern. In einigen Ausführungsformen können die computerlesbaren Anweisungen von einem Computer ausführbare funktionale Module 514 enthalten. Zum Beispiel können die computerlesbaren Anweisungen ein oder mehrere funktionale Module enthalten, die ausgestaltet sind, um die gesamte oder einen Teil der Funktionalität der vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren zu implementieren. Spezielle funktionale Modelle, die in dem computerlesbaren Speichermedium 510 gespeichert sein können, können ein Modul umfassen, das ausgestaltet ist, um Verfahren zum Schätzen der Temperatur eines Batteriesystems und/oder zugehörige Berechnungen in Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen auszuführen, und/oder ein oder mehrere beliebige andere Module, die ausgestaltet sind, um die hier offenbarten Systeme und Verfahren zu implementieren.
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können unabhängig von der Programmiersprache implementiert werden, die verwendet wurde, um die computerlesbaren Anweisungen zu erzeugen, und/oder von einem beliebigen Betriebssystem, das auf dem Computersystem 500 läuft. Zum Beispiel können die computerlesbaren Anweisungen in einer beliebigen geeigneten Programmiersprache geschrieben sein, wobei Beispiele dafür C, C++, Visual C++ und/oder Visual Basic, Java, Perl oder eine beliebige andere geeignete Programmiersprache umfassen, aber nicht beschränkt sind. Ferner können die computerlesbaren Anweisungen und/oder die funktionalen Module in der Form einer Sammlung von separaten Programmen oder Modulen vorliegen und/oder in der Form eines Programmmoduls innerhalb eines größeren Programms oder eines Abschnitts eines Programmmoduls. Das Verarbeiten von Daten durch das Computersystem 500 kann in Ansprechen auf Benutzerbefehle, Ergebnisse einer vorherigen Verarbeitung oder einer Anforderung, die von einer anderen Verarbeitungsmaschine gestellt wurde, erfolgen. Es ist festzustellen, dass das Computersystem 500 ein beliebiges geeignetes Betriebssystem verwenden kann, beispielsweise einschließlich von Unix, DOS, Android, Symbian, Windows, iOS, OSX, Linux und/oder dergleichen.
Obwohl das Vorstehende der Klarheit halber in einigem Detail beschrieben wurde, ist festzustellen, dass bestimmte Veränderungen oder Modifikationen durchgeführt werden können, ohne die Prinzipien desselben zu verlassen. Es wird angemerkt, dass es viele alternative Wege gibt, um sowohl die Prozesse als auch die Systeme, die hier beschrieben sind, zu implementieren. Folglich müssen die vorliegenden Ausführungsformen als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung aufgefasst werden und die Erfindung darf nicht auf die hier angegebenen Details beschränkt werden, sondern sie kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalente der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.
Die vorstehende Beschreibung wurde mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Jedoch wird der Fachmann feststellen, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Zum Beispiel können verschiedene Arbeitsschritte sowie Komponenten zum Ausführen von Arbeitsschritten in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung oder bei Berücksichtigung einer beliebigen Anzahl von Kostenfunktionen, die mit dem Betrieb des Systems verbunden sind, auf alternativen Weisen implementiert werden. Entsprechend kann ein beliebiger oder können mehrere der Schritte gelöscht, modifiziert oder mit anderen Schritten kombiniert werden. Außerdem soll diese Offenbarung in einem veranschaulichenden statt einem restriktiven Sinn betrachtet werden und alle derartigen Modifikationen sollen innerhalb des Umfangs derselben enthalten sein. Analog wurden Nutzen, andere Vorteile und Lösungen für Probleme vorstehend im Hinblick auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Jedoch dürfen Nutzen, Vorteile, Lösungen für Probleme und beliebige Elemente, die bewirken können, dass ein beliebiger Nutzen, ein beliebiger Vorteil, oder eine beliebige Lösung auftritt oder besser hervorgehoben wird, nicht als kritisches, notwendiges oder wesentliches Merkmal oder Element aufgefasst werden.
Bei der Verwendung hierin sollen die Begriffe ”umfasst” und ”enthält” und beliebige andere Variationen derselben eine nicht exklusive Inklusion abdecken, sodass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, der/die/das eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente enthält, sondern andere Elemente enthalten kann, die nicht explizit aufgeführt oder für einen derartigen Prozess, ein derartiges Verfahren, ein derartiges System, einen derartigen Artikel oder eine derartige Vorrichtung inhärent sind. Außerdem sind die Begriffe ”gekoppelt”, ”koppeln” und beliebige andere Variationen derselben, so wie sie hier verwendet werden, dazu gedacht, eine physikalische Verbindung, eine elektrische Verbindung, eine magnetische Verbindung, eine optische Verbindung, eine Kommunikationsverbindung, eine funktionale Verbindung und/oder eine beliebige andere Verbindung abzudecken.
Der Fachmann wird feststellen, dass viele Veränderungen an den Details der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den zugrunde liegenden Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung soll daher nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.

Claims

Verfahren zum Schätzen einer Temperatur eines Batteriesystems, wobei das Verfahren umfasst, dass: Messdaten einer Batteriesystemtemperatur von einem oder mehreren ersten Temperatursensoren, die dem Batteriesystem zugeordnet sind, empfangen werden; Messdaten einer Umgebungstemperatur, die einer Umgebungstemperatur in der Nähe des Batteriesystems zugeordnet sind, von einem oder mehreren zweiten Sensoren, die dem Batteriesystem zugeordnet sind, empfangen werden; und eine geschätzte durchschnittliche Temperatur des Batteriesystems zumindest teilweise unter Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters auf der Grundlage der Messdaten der Batteriesystemtemperatur, der Messdaten der Umgebungstemperatur, eines Energieausgleichsprozessmodells, das dem Batteriesystem zugeordnet ist, und eines Temperaturparameters ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Temperaturparameter einen Temperaturparameter umfasst, der einem Kühlsystem zugeordnet ist, das ausgestaltet ist, um das Batteriesystem im Betrieb zu kühlen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Temperaturparameter, der dem Kühlsystem zugeordnet ist, eine Kühlmitteleinlasstemperatur des Batteriesystems umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Temperaturparameter, der dem Kühlsystem zugeordnet ist, eine Kühlmittelauslasstemperatur des Batteriesystems umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei sich der Temperaturparameter, der dem Kühlsystem zugeordnet ist, auf der Grundlage eines Betriebszustands des Kühlsystems verändert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Temperaturparameter, der dem Kühlsystem zugeordnet ist, auf einer Summe aus der geschätzten durchschnittlichen Temperatur des Batteriesystems und einer Versatztemperatur beruht, wenn sich das Kühlsystem in einem Zustand mit aktivem Heizen befindet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Temperaturparameter, der dem Kühlsystem zugeordnet ist, auf einer Differenz zwischen der geschätzten durchschnittlichen Temperatur des Batteriesystems und einer Versatztemperatur beruht, wenn das Kühlsystem sich in einem Zustand mit aktiver Kühlung befindet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Temperaturparameter, der dem Kühlsystem zugeordnet ist, auf der geschätzten durchschnittlichen Temperatur des Batteriesystems beruht, wenn sich eine Pumpe des Kühlsystems in einem ausgeschalteten Zustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Temperaturparameter, der dem Kühlsystem zugeordnet ist, auf einer gemessenen Kühlmitteltemperatur beruht, wenn sich eine Pumpe des Kühlsystems in einem eingeschalteten Zustand befindet, aber gegenwärtig weder aktiv heizt noch aktiv kühlt.
System, umfassend: ein Batteriesystem; einen oder mehrere erste Temperatursensoren, die ausgestaltet sind, um Temperaturdaten zu messen, die dem Batteriesystem zugeordnet sind; einen oder mehrere zweite Temperatursensoren, die ausgestaltet sind, um Umgebungstemperaturdaten zu messen, die einer Umgebungstemperatur in der Nähe des Batteriesystems zugeordnet sind; einen oder mehrere Stromsensoren, die ausgestaltet sind, um Stromdaten zu messen, die dem Batteriesystem zugeordnet sind; eine Batteriesteuerungselektronik, die mit dem einen oder den mehreren ersten Temperatursensoren, mit dem einen oder den mehreren zweiten Temperatursensoren und mit dem einen oder den mehreren Stromsensoren kommunikationstechnisch gekoppelt ist, wobei die Batteriesteuerungselektronik ausgestaltet ist, um: Messdaten der Batteriesystemtemperatur zu empfangen; Messdaten der Umgebungstemperatur zu empfangen; Messdaten des Stroms zu empfangen; und eine geschätzte durchschnittliche Temperatur des Batteriesystems zumindest teilweise unter Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters auf der Grundlage der Messdaten der Batteriesystemtemperatur, der Messdaten der Umgebungstemperatur, der Messdaten des Stroms, eines Energieausgleichprozessmodells, das dem Batteriesystem zugeordnet ist, und eines Temperaturparameters, der dem Kühlsystem zugeordnet ist, zu ermitteln.