DE102016114069A1

DE102016114069A1 - Frühzeitige warnmeldung über einen thermischen zustand einer batterie auf grundlage von spannung

Info

Publication number: DE102016114069A1
Application number: DE102016114069.4A
Authority: DE
Inventors: Alvaro Masias; Theodore James Miller; Kent Snyder
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2017-02-23
Also published as: US20170054311A1; CN106469927A; US10164450B2; CN106469927B

Abstract

Ein Batteriemanagement-Steuergerät weist Eingangskanäle zum Empfangen eines Spannungssignals von einer Batterie und Ausgangskanäle zum Bereitstellen von Diagnosesignalen an einen Bediener auf. Das Steuergerät ist dafür programmiert, ein einen thermischen Zustand voraussagendes Diagnosesignal auszugeben, als Reaktion darauf, dass die Spannung mit einer Rate abnimmt, die größer als eine vorgegebene Rate ist, was signalisiert, dass die Spannung in Richtung auf ein lokales Minimum hin abnimmt, das einem Anstieg der Spannung vorausgeht, der darauf hinweist, dass eine Batterie-Temperaturanstiegsrate größer als ein Schwellenwert wird. Das Diagnosesignal kann verwendet werden, um den Bediener über den Zustand zu benachrichtigen. Das Steuergerät kann ferner dafür programmiert sein, auf Grundlage des Diagnosesignals Befehle auszugeben, um den thermischen Zustand zu verbessern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft allgemein ein Erkennen, wann eine Temperaturanstiegsrate einer Batterie beim Laden einen Schwellenwert überschreitet.
HINTERGRUND
Ein elektrifiziertes Fahrzeug weist eine Traktionsbatterie auf. Bei einem Plug-in-Typ eines elektrifizierten Fahrzeugs kann die Traktionsbatterie zum Laden der Traktionsbatterie mit einer Ladeausrüstung gekoppelt sein. Die Traktionsbatterie ist normalerweise dafür ausgestaltet, innerhalb eines vorgegebenen Ladezustandsbereichs zu arbeiten. Die Obergrenze des vorgegebenen Ladezustandsbereichs liegt normalerweise bei oder unterhalb einer Nenn-Ladekapazität der Traktionsbatterie (z.B. weniger als 100 % Ladezustand). Allerdings können Bedingungen vorkommen, bei denen eine Traktionsbatterie (oder eine Teilmenge von Zellen der Traktionsbatterie) über die Nenn-Ladekapazität hinaus aufgeladen wird. Zum Beispiel können Strommessfehler bewirken, dass der Ladezustand unterschätzt wird. Wenn die Traktionsbatterie für eine bestimmte Zeitspanne überladen wird, kann die Temperatur der Traktionsbatterie über eine Temperaturgrenze hinaus ansteigen. Der Übertemperaturzustand ist ferner durch einen sehr schnellen Temperaturanstieg gekennzeichnet. Ein Batteriemanagementsystem kann dafür ausgestaltet sein, den thermischen Zustand der Traktionsbatterie zu überwachen, um Übertemperaturzustände zu erkennen. Übliche Batteriemanagementsysteme überwachen Temperatursensoren, die der Traktionsbatterie zugeordnet sind, um eine Temperatur der Traktionsbatterie zu erkennen, die über einer vorgegebenen Temperatur liegt.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug weist eine Traktionsbatterie und mindestens ein Steuergerät auf. Das mindestens eine Steuergerät ist dafür programmiert, eine Spannung der Traktionsbatterie während eines Ladens zu überwachen und ein Diagnosesignal als Reaktion darauf auszugeben, dass die Spannung mit einer Rate abnimmt, die größer als eine vorgegebene Rate ist, was signalisiert, dass die Spannung in Richtung auf ein lokales Minimum hin abnimmt, das einem Anstieg der Spannung vorausgeht, der darauf hinweist, dass eine Traktionsbatterie-Temperaturanstiegsrate größer als ein Schwellenwert wird.
Das mindestens eine Steuergerät kann ferner dafür programmiert sein, als Reaktion auf das Diagnosesignal ein Schütz zu öffnen, um die Traktionsbatterie von einer Ladungsquelle zu trennen. Das mindestens eine Steuergerät kann ferner dafür programmiert sein, als Reaktion auf das Diagnosesignal einer Ladungsquelle zu befehlen, ein Laden der Traktionsbatterie zu beenden.
Die Traktionsbatterie kann mit einem konstanten Strom geladen werden. Die Spannung kann an Anschlüssen der Traktionsbatterie gemessen werden. Die Traktionsbatterie kann eine Mehrzahl von Zellen aufweisen, und die Spannung kann an einer der Zellen gemessen werden. Die Traktionsbatterie kann eine Mehrzahl von Zellen aufweisen, die in einer Mehrzahl von Modulen angeordnet sind, und die Spannung kann an einem der Module gemessen werden.
Das Fahrzeug kann ferner einen Alarmmelder aufweisen, und das mindestens eine Steuergerät kann ferner dafür programmiert sein, als Reaktion auf das Diagnosesignal den Alarmmelder zu aktivieren, um eine Warnmeldung bereitzustellen.
Ein Batteriesteuergerät umfasst Eingangskanäle, die dafür ausgestaltet sind, ein Spannungssignal von einer Batterie zu empfangen, und Ausgangskanäle, die dafür ausgestaltet sind, Diagnosesignale bereitzustellen. Das Batteriesteuergerät weist ferner eine Steuerlogik auf, die dafür ausgestaltet ist, ein Diagnosesignal als Reaktion darauf zu erzeugen, dass das Spannungssignal bei einem Laden mit einer Rate abnimmt, die größer als eine vorgegebene Rate ist, was signalisiert, dass eine Spannung in Richtung auf ein lokales Minimum hin abnimmt, das einem Anstieg einer Spannung vorausgeht, der darauf hinweist, dass eine Batterie-Temperaturanstiegsrate größer als ein Schwellenwert wird.
Das Batteriesteuergerät kann ferner einen Datenübertragungskanal zum Datenaustausch mit einer Ladungsquelle aufweisen, und die Steuerlogik kann ferner dafür ausgestaltet sein, der Ladungsquelle zu befehlen, ein Laden als Reaktion auf das Diagnosesignal zu beenden. Mindestens einer der Ausgangskanäle kann ferner zur Schnittstellenbildung mit einem Schütz ausgestaltet sein, und die Steuerlogik kann ferner dafür ausgestaltet sein, dem Schütz zu befehlen, die Batterie als Reaktion auf das Diagnosesignal von einer Ladungsquelle zu trennen. Mindestens einer der Ausgangskanäle kann ferner zur Schnittstellenbildung mit einer mit der Batterie gekoppelten Last ausgestaltet sein, und die Steuerlogik kann ferner dafür ausgestaltet sein, der Last zu befehlen, als Reaktion auf das Diagnosesignal Strom von einer Ladungsquelle zu ziehen. Mindestens einer der Ausgangskanäle kann ferner zur Schnittstellenbildung mit einem Alarmmelder ausgestaltet sein, und die Steuerlogik kann ferner dafür ausgestaltet sein, als Reaktion auf das Diagnosesignal eine Aktivierung des Alarmmelders zu befehlen.
Das Spannungssignal kann auf einer Pack-Gesamtspannung beruhen. Das Spannungssignal kann auf einer Modulspannung beruhen, die eine Teilmenge der Zellen einschließt, die die Batterie ausmachen. Das Spannungssignal kann auf einer Batteriezellenspannung beruhen.
Ein Verfahren zum Überwachen einer Batterie umfasst ein Überwachen einer Spannung der Batterie während eines Ladens mithilfe mindestens eines Steuergeräts. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausgeben eines Diagnosesignals mithilfe des mindestens einen Steuergeräts, als Reaktion darauf, dass die Spannung mit einer Rate abnimmt, die größer als eine vorgegebene Rate ist, was signalisiert, dass die Spannung in Richtung auf ein lokales Minimum hin abnimmt, das einem Anstieg der Spannung vorausgeht, der darauf hinweist, dass eine Batterie-Temperaturanstiegsrate größer als ein Schwellenwert wird.
Das Verfahren kann ferner ein Öffnen eines Schützes mithilfe des mindestens einen Steuergeräts umfassen, um die Batterie als Reaktion auf das Diagnosesignal von einer Ladungsquelle zu trennen. Das Verfahren kann ferner umfassen, dass das mindestens eine Steuergerät einer Ladungsquelle befiehlt, als Reaktion auf das Diagnosesignal ein Bereitstellen von Strom zum Laden zu beenden. Das Verfahren kann ferner umfassen, dass das mindestens eine Steuergerät einer mit der Batterie gekoppelten Last befiehlt, als Reaktion auf das Diagnosesignal Strom von einer Ladungsquelle zu ziehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Beispiel eines elektrifizierten Fahrzeugs.
2 ist eine mögliche Ausgestaltung einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs.
3 ist eine Kurve einer Spannung einer Batterie als Funktion eines Ladezustands, die ein Überladen aufweist.
4 ist ein Ablaufplan einer möglichen Menge von Operationen für ein Batterieüberwachungssystem.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen, und dass andere Ausführungsformen unterschiedliche und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sollen hier offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend verstanden werden, sondern lediglich als repräsentative Grundlage dienen, um Fachleute zu lehren, die vorliegende Erfindung auf unterschiedliche Weise anzuwenden. Wie Fachleute verstehen werden, können verschiedene mit Bezug auf irgendeine der Figuren veranschaulichte und beschriebene Merkmale mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen zu erstellen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben werden. Durch die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen werden repräsentative Ausführungsformen für übliche Anwendungen bereitgestellt. Allerdings können verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung im Einklang stehen, für bestimmte Anwendungen oder Realisierungen erwünscht sein.
1 veranschaulicht ein elektrifiziertes Fahrzeug 12, das als Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) gezeigt wird. Ein typisches Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 12 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 umfassen, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 16 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 14 können in der Lage sein, als Motor oder als Generator zu funktionieren. Des Weiteren ist das Hybridgetriebe 16 mechanisch mit einem Motor 18 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 16 ist außerdem mechanisch mit einer Antriebswelle 20 gekoppelt, die mechanisch mit den Rädern 22 gekoppelt ist. Durch die elektrischen Maschinen 14 können eine Antriebs- und Verzögerungsfähigkeit bereitgestellt werden, wenn der Motor 18 an- oder ausgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 14 fungieren auch als Generatoren und können für Vorteile im Hinblick auf Kraftstoffsparsamkeit sorgen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren ginge. Durch die elektrischen Maschinen 14 können außerdem Fahrzeugemissionen verringert werden, indem ermöglicht wird, dass der Motor 18 mit effizienteren Drehzahlen arbeitet, und ermöglicht wird, dass das Hybridelektrofahrzeug 12 unter bestimmten Bedingungen im Elektromodus mit ausgeschaltetem Motor 18 betrieben wird. Bei einem elektrifizierten Fahrzeug 12 kann es sich um ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) und ein Nicht-Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (non-plug-in HEV) handeln. Bei einer BEV-Ausgestaltung ist der Motor 18 möglicherweise nicht vorhanden.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriepack 24 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 14 genutzt werden kann. Ein Fahrzeug-Batteriepack 24 liefert üblicherweise eine Hochvolt-Ausgangsgleichspannung. Die Traktionsbatterie 24 ist elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen gekoppelt. Ein oder mehrere Schütze 42 können, wenn sie geöffnet sind, die Traktionsbatterie 24 gegenüber anderen Komponenten isolieren und können, wenn sie geschlossen sind, die Traktionsbatterie 24 mit anderen Komponenten verbinden. Das Leistungselektronikmodul 26 ist außerdem elektrisch mit den elektrischen Maschinen 14 gekoppelt und bietet die Fähigkeit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 24 und den elektrischen Maschinen 14 zu übertragen. Zum Beispiel kann eine Traktionsbatterie 24 eine Gleichspannung liefern, während die elektrischen Maschinen 14 mit einem Drei-Phasen-Wechselstrom arbeiten können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in einen Drei-Phasen-Wechselstrom umwandeln, um die elektrischen Maschinen 14 zu betreiben. In einem regenerativen Modus kann das Leistungselektronikmodul 26 den Drei-Phasen-Wechselstrom von den elektrischen Maschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die mit der Traktionsbatterie 24 kompatible Gleichspannung umwandeln.
Neben einem Bereitstellen von Energie zum Antrieb kann die Traktionsbatterie 24 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme liefern. Zu einem Fahrzeug 12 kann ein DC/DC-Wandlermodul 28 zählen, das die Hochvolt-Ausgangsgleichspannung der Traktionsbatterie 24 in eine Niedervolt-Versorgungsgleichspannung umwandelt, die mit Niedervolt-Fahrzeuglasten kompatibel ist. Ein Ausgang des DC/DC-Wandlermoduls 28 kann elektrisch mit einer Hilfsbatterie 30 (z.B. eine 12-V-Batterie) gekoppelt sein, um die Hilfsbatterie 30 aufzuladen. Die Niedervoltsysteme können elektrisch mit der Hilfsbatterie gekoppelt sein. Andere Hochvoltlasten 46 wie beispielsweise Kompressoren und elektrische Heizvorrichtungen können mit dem Hochvoltausgang der Traktionsbatterie 24 gekoppelt sein.
Das elektrifizierte Fahrzeug 12, bei dem es sich um ein PHEV oder ein BEV handeln kann, kann dafür ausgestaltet sein, die Traktionsbatterie 24 aus einer externen Energiequelle 36 wiederaufzuladen. Bei der externen Energiequelle 36 kann es sich um eine Verbindung mit einer Steckdose handeln. Die externe Energiequelle 36 kann elektrisch mit einer Ladevorrichtung oder Elektrofahrzeug-Versorgungsausrüstung (EVSE) 38 gekoppelt sein. Die externe Energiequelle 36 kann ein elektrisches Energieverteilungsnetzwerk oder -netz sein, wie es von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Durch die EVSE 38 können Schaltungen und Bedienelemente zum Regeln und Handhaben der Übertragung von Energie zwischen der Energiequelle 36 und dem Fahrzeug 12 bereitgestellt werden. Die externe Energiequelle 36 kann die EVSE 38 mit elektrischer DC- oder AC-Energie versorgen. Die EVSE 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Bei dem Ladeanschluss 34 kann es sich um einen beliebigen Anschlusstyp handeln, der derart ausgestaltet ist, dass er Energie von der EVSE 38 zu dem Fahrzeug 12 überträgt. Der Ladeanschluss 34 kann elektrisch mit einer Ladevorrichtung oder einem bordseitigen Energieumwandlungsmodul 32 gekoppelt sein. Das Energieumwandlungsmodul 32 kann die von der EVSE 38 zugeführte Energie konditionieren, um der Traktionsbatterie 24 die angemessenen Spannungs- und Strompegel zuzuführen. Das Energieumwandlungsmodul 32 kann mit der EVSE 38 eine Verbindung eingehen, um die Energiezufuhr zu dem Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 40 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Vertiefungen des Ladeanschlusses 34 ineinandergreifen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben werden, Energie mithilfe einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
Eine oder mehrere Radbremsen 44 können zum Verzögern des Fahrzeugs 12 und zum Verhindern einer Bewegung des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden. Die Radbremsen 44 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder irgendeine Kombination davon sein. Die Radbremsen 44 können ein Teil eines Bremssystems 50 sein. Das Bremssystem 50 kann andere Komponenten zum Betreiben der Radbremsen 44 aufweisen. Der Einfachheit halber zeigt die Figur eine einzige Verbindung zwischen dem Bremssystem 50 und einer der Radbremsen 44. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 50 und den anderen Radbremsen 44 wird angedeutet. Das Bremssystem 50 kann ein Steuergerät zum Überwachen und Koordinieren des Bremssystems 50 aufweisen. Das Bremssystem 50 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 44 zur Verzögerung des Fahrzeugs steuern. Das Bremssystem 50 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann außerdem autonom arbeiten, um Funktionen wie beispielsweise Stabilitätskontrolle zu realisieren. Das Steuergerät des Bremssystems 50 kann ein Verfahren zum Aufbringen einer angeforderten Bremskraft umsetzen, wenn dies von einem anderen Steuergerät oder einer Teilfunktion gefordert wird.
Eine oder mehrere elektrische Lasten 46 können mit dem Hochvolt-Bus gekoppelt sein. Die elektrischen Lasten 46 können über ein zugeordnetes Steuergerät verfügen, das gegebenenfalls die elektrischen Lasten 46 betreibt und steuert. Beispiele für elektrische Lasten 46 können ein Lüfter, ein Heizelement und/oder ein Klimakompressor sein.
Elektronikmodule im Fahrzeug 12 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke Daten austauschen. Das Fahrzeugnetzwerk kann zur Datenübertragung eine Mehrzahl von Kanälen aufweisen. Bei einem Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann es sich um einen seriellen Bus wie beispielsweise ein Controller Area Network (CAN) handeln. Bei einem der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann es sich um ein durch die Gruppe von Standards IEEE 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) definiertes Ethernet-Netzwerk handeln. Zu weiteren Kanälen des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen und Energiesignale von der Hilfsbatterie 30 zählen. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Videosignale können zum Beispiel über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z.B. Ethernet) übertragen werden, während Steuersignale über CAN- oder diskrete Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten aufweisen, die zum Übertragen von Signalen und Daten zwischen Modulen beitragen. Das Fahrzeugnetzwerk wird in 1 nicht gezeigt, aber es kann sich implizit ergeben, dass das Fahrzeugnetzwerk mit jedem beliebigen Elektronikmodul in Verbindung treten kann, das im Fahrzeug 12 vorhanden ist. Ein Fahrzeug-Systemsteuergerät (vehicle system controller, VSC) 48 kann vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Das Fahrzeug 12 kann ein drahtloses Datenübertragungsmodul 54 zum Datenaustausch mit Vorrichtungen und Systemen aufweisen, die von dem Fahrzeug 12 entfernt angeordnet sind. Das drahtlose Datenübertragungsmodul 54 kann ein bordseitiges Modem mit einer Antenne zum Datenaustausch mit nicht bordseitigen Vorrichtungen oder Systemen aufweisen. Bei dem drahtlosen Datenübertragungsmodul 54 kann es sich um eine zellulare Datenübertragungsvorrichtung handeln, um Datenübertragungen über ein zellulares Datennetzwerk zu ermöglichen. Das drahtlose Datenübertragungsmodul 54 kann eine drahtlose lokale Netzwerkvorrichtung (wireless local area network (LAN) device) sein, die mit der Gruppe von Standards IEEE 802.11 (d.h. WLAN) oder einem WiMax-Netzwerk kompatibel ist. Das drahtlose Datenübertragungsmodul 54 kann einen fahrzeugbasierten drahtlosen Router aufweisen, um eine Verbindung mit entfernt angeordneten Netzwerken in Reichweite eines lokalen Routers zu ermöglichen. Das drahtlose Datenübertragungsmodul 54 kann eine Verbindung mit einem oder mehreren Steuergeräten im Fahrzeug 12 eingehen, um Daten bereitzustellen.
Das Fahrzeug-Datenübertragungsnetzwerk kann sich bis zu der EVSE 38 erstrecken. Das Fahrzeug-Datenübertragungsnetzwerk kann Leiter aufweisen, die durch den Ladestecker 40 und den Ladeanschluss 34 geführt werden. Bei einigen Ausgestaltungen kann ein Protokoll für drahtlose Datenübertragung über das drahtlose Datenübertragungsmodul 54 realisiert werden. Die EVSE 38 kann dafür ausgestaltet sein, mit einem Netzmanagementsystem 52 Daten auszutauschen, das die Energiequelle 36 steuert und verwaltet. Ein Datenübertragungssystem, bei dem ein elektrifiziertes Fahrzeug 12 mit einem Netzmanagementsystem 52 Daten austauscht, kann als Fahrzeug-Netzmanagementsystem (V2G-Datenübertragungssystem) bezeichnet werden.
Eine Traktionsbatterie 24 kann aus verschiedenen chemischen Zusammensetzungen aufgebaut sein. Bei üblichen Chemien für Batteriepacks kann es sich um Blei-Säure, Nickel-Metallhydrid (NIMH) oder Lithium-Ionen handeln. 2 zeigt ein typisches Traktionsbatteriepack 24 in einer einfachen Reihenanordnung aus N Batteriezellen 72. Andere Batteriepacks 24 können jedoch aus einer beliebigen Anzahl einzelner Batteriezellen bestehen, die in Reihe, parallel oder einer Kombination davon geschaltet sind. Ein Batteriemanagementsystem kann ein oder mehrere Steuergeräte aufweisen, wie beispielsweise ein Batterieenergiesteuermodul (BECM) 76, die die Leistung der Traktionsbatterie 24 überwachen und steuern. Das Batteriepack 24 kann Sensoren zum Messen verschiedener Merkmale auf Packebene aufweisen. Das Batteriepack 24 kann einen oder mehrere Pack-Strommesssensoren 78, Pack-Spannungsmesssensoren 80 und Pack-Temperaturmesssensoren 82 aufweisen. Das BECM 76 kann Schaltungen zur Schnittstellenbildung mit den Pack-Stromsensoren 78, den Pack-Spannungssensoren 80 und den Pack-Temperatursensoren 82 aufweisen. Das BECM 76 kann einen nichtflüchtigen Speicher aufweisen, sodass Daten erhalten werden können, wenn sich das BECM 76 in einem ausgeschalteten Zustand befindet. Erhaltene Daten können beim nächsten Schlüsselzyklus zur Verfügung stehen.
Zusätzlich zu den Merkmalen auf Packebene können Merkmale auf Ebene der Batteriezellen 72 vorhanden sein, die gemessen und überwacht werden. Zum Beispiel können die Anschlussspannung, Stromstärke und Temperatur jeder Zelle 72 gemessen werden. Bei einem System kann ein Sensormodul 74 verwendet werden, um die Merkmale der Batteriezellen 72 zu messen. In Abhängigkeit von den Fähigkeiten kann das Sensormodul 74 die Merkmale von einer oder mehreren der Batteriezellen 72 messen. Bei dem Batteriepack 24 können bis zu Nc Sensormodule 74 zum Messen der Merkmale 72 aller Batteriezellen verwendet werden. Jedes Sensormodul 74 kann die Messungen zur weiteren Verarbeitung und Koordination zu dem BECM 76 übertragen. Das Sensormodul 74 kann Signale in analoger oder digitaler Form zu dem BECM 76 übertragen. Bei einigen Ausgestaltungen kann die Funktionalität des Sensormoduls 74 in das BECM 76 einbezogen sein. Das heißt, die Hardware des Sensormoduls 74 kann als Teil der Schaltungen in das BECM 76 integriert sein, und das BECM 76 kann das Verarbeiten von Rohsignalen handhaben. Das BECM 76 kann auch Schaltungen zur Schnittstellenbildung mit dem einen oder mehreren Schützen 42 aufweisen, um die Schütze 42 zu öffnen und zu schließen.
Es kann von Nutzen sein, verschiedene Merkmale des Batteriepacks zu berechnen. Größen wie beispielsweise Batterieleistungskapazität und Batterieladezustand können nützlich zum Steuern des Betriebs des Batteriepacks wie auch beliebiger elektrischer Lasten sein, die Energie von dem Batteriepack erhalten. Batterieleistungskapazität ist ein Maß der maximalen Energiemenge, die die Batterie bereitstellen oder der maximalen Energiemenge, die die Batterie aufnehmen kann. Eine Kenntnis der Batterieleistungskapazität ermöglicht es, die elektrischen Lasten derart zu verwalten, dass die angeforderte Energie innerhalb von Grenzen liegt, die die Batterie handhaben kann.
Ein Batteriepack-Ladezustand (SOC) gibt einen Hinweis darauf, wie viel Ladung im Batteriepack verbleibt. Der SOC kann als ein im Batteriepack verbleibender Prozentanteil der Gesamtladung ausgedrückt werden. Der Batteriepack-SOC kann ausgegeben werden, um den Fahrer darüber zu informieren, wie viel Ladung im Batteriepack verbleibt, ähnlich wie bei einer Kraftstoffanzeige. Der Batteriepack-SOC kann außerdem dazu verwendet werden, den Betrieb eines Elektro- oder Hybridelektrofahrzeugs zu steuern. Ein Berechnen eines Batteriepack-SOC lässt sich mithilfe verschiedener Verfahren erreichen. Ein mögliches Verfahren zum Berechnen eines Batterie-SOC besteht darin, eine Integration des Batteriepackstroms über die Zeit durchzuführen. Dies ist nach dem Stand der Technik gut bekannt als Amperestundenintegration.
Durch die Batterieleistungskapazität können Ladungs- und Entladungsgrenzen für die Traktionsbatterie 24 festgelegt werden. Das BECM 76 kann auf Grundlage von Batterieparametern und -messungen periodisch eine Batterieladungsgrenze und eine Batterieentladungsgrenze berechnen. Die Batterieladungsgrenze kann Null betragen, wenn die Traktionsbatterie 24 nicht geladen werden kann. Wenn die Traktionsbatterie 24 vollständig aufgeladen ist, kann die Batterieladungsgrenze Null sein. Die Traktionsbatterie 24 kann vollständig aufgeladen sein, wenn der Ladezustand höher als ein vorgegebener Ladezustand ist. Der vorgegebene Ladezustand kann nahe bei einem Ladezustand von einhundert Prozent liegen.
Die Spannung der Batteriezellen kann als Funktion des Ladezustands der zugehörigen Zelle beschrieben werden. Das Verhältnis zwischen dem Ladezustand und der Spannung im Nenn-Ladezustandsbereich (0 bis 100 %) ist im Allgemeinen hinlänglich bekannt. Die Batteriezellen können normalerweise im Nenn-Ladezustandsbereich betrieben werden. Das Verhältnis wird üblicherweise verwendet, um den Ladezustand nach Perioden von Ruhe zu ermitteln, wenn eine Leerlaufspannung der Batterie äquivalent der Anschlussspannung der Batterie ist.
Während normaler Bedingungen werden die Batteriezellen nicht über einen maximalen Ladezustand wie beispielsweise einhundert Prozent hinaus aufgeladen. Der Ladezustand der Batteriezellen kann überwacht werden, um sicherzustellen, dass keine der Batteriezellen über dieses Maximalniveau hinaus aufgeladen wird. Es können jedoch Bedingungen eintreten, unter denen der Ladezustand einer oder mehrerer Batteriezellen unterschätzt wird. Zum Beispiel meldet ein System, bei dem eine Amperestundenintegration des Batteriestroms verwendet wird, möglicherweise bei Vorhandensein eines Strom-Offsets nicht den richtigen Ladezustand. Ein Strom-Offset kann bewirken, dass der gemessene Strom geringer erscheint als der tatsächliche Strom, und kann zu einem Unterschätzen des Ladezustands führen. Andere interne Batterieprobleme wie beispielsweise interne Kurzschlüsse können bewirken, dass eine oder mehrere Batteriezellen auf ein höheres Niveau aufgeladen werden.
In manchen Situationen können die Batteriezellen 72 ein Ungleichgewicht aufweisen, sodass eine oder mehrere Batteriezellen 72 sich auf einem höheren Ladungsniveau befinden als die anderen Zellen. In dieser Situation können die Zellen mit dem hohen Ladezustand auf ein höheres Niveau aufgeladen werden als die anderen Zellen. Der Ladezustand einiger Zellen kann aus verschiedenen Gründen unterschätzt werden.
Ein Batteriemanagementsystem kann dafür ausgestaltet sein, unter Verwendung verschiedener Verfahren Schutz vor Überladungszuständen zu bieten. Durch das Batteriemanagementsystem können primäre und sekundäre Mittel zum Erkennen von Überladungszuständen realisiert werden, um für einen maximalen Schutz vor derartigen Ereignissen zu sorgen. Das Batteriemanagementsystem kann dafür ausgestaltet sein, eine Warnmeldung bereitzustellen, wenn der thermische Zustand der Batterie außerhalb vorgegebener thermischer Grenzen liegt. Zum thermischen Zustand der Batterie können die Temperatur der Batterie und eine Temperaturänderungsrate der Batterie zählen.
Während eines Ladens der Traktionsbatterie kann der Traktionsbatterie ein konstanter Strom zugeführt werden. Bei einigen Ausgestaltungen kann der Traktionsbatterie eine konstante Energie zugeführt werden. Die EVSE 38 und das Energieumwandlungsmodul 32 können zusammenwirken, um einen konstanten Ladestrom an die Traktionsbatterie 24 abzugeben. Ein oder mehrere Steuergeräte 76 können eine Spannungsabgabe des Energieumwandlungsmoduls 32 steuern, um die an die Traktionsbatterie 24 angelegte Spannung anzupassen, um einen gleichmäßigen Ladestrom aufrechtzuerhalten. Die Traktionsbatterie 24 kann einen zugehörigen Widerstand aufweisen, der sich als Funktion eines Ladezustands und einer Temperatur der Traktionsbatterie 24 verändert.
Wenn der Widerstand der Traktionsbatterie 24 abnimmt, wird die angelegte Spannung gesenkt, um das Laden mit konstantem Strom aufrechtzuerhalten. In ähnlicher Weise wird, wenn der Widerstand der Traktionsbatterie 24 zunimmt, die angelegte Spannung erhöht, um das Laden mit konstantem Strom aufrechtzuerhalten. Wenn die Traktionsbatterie 24 im Nenn-Ladezustandsbereich aufgeladen wird, ist zu erwarten, dass die Batteriespannung mit zunehmendem Ladezustand zunimmt. Der Ladezustand kann als Integral des Ladestroms über die Zeit errechnet werden. Während eines Ladens mit konstantem Strom kann der Ladezustand mit einer konstanten Rate zunehmen. Während eines Ladens mit konstantem Strom kann das Verhältnis der Spannung zum Ladezustand dem Verhältnis der Spannung zur Zeit ähnlich erscheinen.
Eine Batterie kann normalerweise in einem vorgegebenen Betriebsspannungsbereich betrieben werden. Wenn die Batterie überladen wird, kann sie einem Spannungsanstieg und einem Temperaturanstieg unterliegen. Die Temperatur der Batterie kann ansteigen, bis thermische Grenzen der Batterie überschritten sind. Eine Annäherung an die thermischen Grenzen kann durch einen sehr schnellen Anstieg von Spannung (z.B. größer als 1 Volt/Sek) und Temperatur (z.B. größer als 100 °C/Minute) zu erkennen sein. Der Mechanismus des Spannungs- und Temperaturanstiegs steht im Zusammenhang mit einer Joule-Erwärmung und dem exothermen Versagen von Batteriekomponenten.
Übliche Batteriemanagementsysteme überwachen den thermischen Zustand der Batterie und stellen durch Überwachen einer oder mehrerer mit der Traktionsbatterie 24 in Zusammenhang stehender Temperaturen eine Warnmeldung bereit. Wenn die Temperatur einen bestimmten Temperaturschwellenwert überschreitet, kann ein Diagnosesignal ausgegeben werden. Ein Nachteil dieser Art von System besteht darin, dass ein thermischer Zustand, bei dem thermische Grenzen einer Batterie überschritten werden, nicht erkannt wird, bis die thermischen Grenzen überschritten wurden. Dies lässt wenig Zeit zum Reagieren, um die Situation zu beheben, um den thermischen Zustand zu verbessern. Ein System, das den Zustand auf Grundlage von Temperatur erkennt, ist möglicherweise nicht in der Lage, den thermischen Zustand rückgängig zu machen.
Zu einem Zeitpunkt während eines Überladens der Batterie steigt die Spannung schnell an, da die Ladungsleitungspfade innerhalb der Batterie aufgrund einer thermischen und mechanischen Beschädigung beeinträchtigt sind. Kurz bevor die Batterie-Temperaturänderungsrate über einen Schwellenwert hinaus ansteigt, ist ein Spannungseinbruch zu beobachten. Der Spannungseinbruch kann durch eine Abnahme der Spannung, gefolgt von einem Anstieg der Spannung gekennzeichnet sein. Der Spannungseinbruch entspricht einer Verringerung des Widerstands der Batterie, während bestimmte Batteriekomponenten, beispielsweise der Separator, zu versagen beginnen. Dadurch wird kurzzeitig der Pfad des Stromflusses geschwächt. Durch Erkennen dieses Spannungseinbruchs kann es möglich sein, eine rechtzeitigere Warnmeldung über einen bevorstehenden thermischen Zustand bereitzustellen.
3 zeigt eine beispielhafte Kurvendarstellung, die eine Batteriezellenspannung als Funktion eines Ladezustands während eines Überladungszustands beim Laden mit konstantem Strom zeigt. Der Ladezustand kann auf einer x-Achse 200 mit einem Startwert von 100 % ausgedrückt werden. Die Spannung der Batterie kann auf der y-Achse 202 ausgedrückt werden. In einem ersten Bereich 204 der Überladung kann die Spannung mit einer relativ konstanten Rate ansteigen. In einem zweiten Bereich 206 kann die Spannungsanstiegsrate variieren. Zum Beispiel kann ein anfänglicher Anstieg der Rate beobachtet werden, gefolgt von einer Abnahme der Anstiegsrate. In einem dritten Bereich 208 kann die Spannung mit einer relativ niedrigen Rate abnehmen. In einem vierten Bereich 210 kann die Spannungsabnahmerate zunehmen. Die Spannung kann auf ein lokales Minimum 214 abnehmen. In einem fünften Bereich 212 kann die Spannung sehr schnell von dem lokalen Minimum 214 aus ansteigen, was darauf hinweist, dass die Batterie-Temperaturanstiegsrate sich einem Schwellengrenzwert nähert. Der Schwellengrenzwert kann eine Anstiegsrate sein, bei der der thermische Zustand irreversibel ist. Das Batteriemanagementsystem kann versuchen zu erkennen, wann das sehr schnelle Abklingen der Spannung beginnt. Es sollte beachtet werden, dass beim Laden mit konstantem Strom der Ladezustand in einem festen Verhältnis zur Zeit stehen kann, sodass ein Auftragen der Spannung gegen die Zeit ähnlich erscheinen würde.
Die Vorstufe des thermischen Zustands kann als Spannungseinbruch bezeichnet werden. Der Spannungseinbruch kann der Abschnitt der Spannungsantwort um das lokale Minimum 214 herum sein. Der thermische Zustand kann mit dem sehr schnellen Spannungsanstieg im Zusammenhang stehen, der auf den Spannungseinbruch folgt. Während dieses sehr schnellen Spannungsanstiegs kann die Temperaturanstiegsrate der Batterie zunehmen. Durch Erkennen des Zustands während des sehr schnellen Abklingens der Spannung kann das System eine Möglichkeit haben, ein Laden zu beenden, bevor die Temperaturanstiegsrate der Batterie größer als der Schwellengrenzwert wird.
Durch Überwachen der Spannung während eines Überladungszustands kann es möglich sein, vorauszusagen, wann die Temperaturanstiegsrate der Batterie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten wird, bevor der Zustand eintritt. Dadurch kann zusätzliche Zeit bereitgestellt werden, um die EVSE 38 zu trennen, bevor die Batterietemperatur eine vorgegebene Temperaturgrenze überschreitet. Auf diese Weise kann ein schwerwiegenderer thermischer Zustand durch Beenden des Ladeprozesses verhindert werden.
Das Steuergerät 76 kann die Spannung von jeder der Batteriezellen 72 überwachen. Die Änderungsrate der Spannung kann als Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Spannungsmessungen geteilt durch das Zeitintervall zwischen den Spannungsmessungen berechnet werden. Ein vorgegebener Ratenschwellenwert kann für das Erkennen des Spannungseinbruchs definiert werden. Zum Beispiel kann der Spannungseinbruch erfasst werden, wenn die Änderungsrate der Spannung weniger als den vorgegebenen Schwellenwert beträgt. Bei dem vorgegebenen Schwellenwert kann es sich um einen negativen Wert handeln, der anzeigt, dass die Spannung abnimmt. Bei einigen Ausgestaltungen kann der vorgegebene Schwellenwert 50 Millivolt/Sekunde betragen.
Das Steuergerät 76 kann eine Mehrzahl von Eingangskanälen aufweisen, die dafür ausgestaltet sind, Spannungssignale von der Traktionsbatterie 24 zu empfangen. Die Eingangskanäle können Skalierungs- und Filterschaltungen aufweisen, um den Steuergeräteingängen die geeignete Spannung zuzuführen. Das Steuergerät 76 kann eine Steuerlogik zum Überwachen der Spannung an einer Teilmenge der Batteriezellen 72 aufweisen. Beispielsweise kann die Traktionsbatterie aus einer Mehrzahl von Batteriemodulen bestehen, die eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen aufweisen. Die Spannung jedes Moduls kann überwacht werden. Ferner kann die Änderungsrate der Modulspannung berechnet und überwacht werden, um den bevorstehenden thermischen Zustand zu erkennen. Des Weiteren kann die Gesamtspannung der Traktionsbatterie 24 überwacht werden, um den bevorstehenden thermischen Zustand zu erkennen. Die Änderungsrate der Gesamtspannung kann überwacht werden. Der vorgegebene Schwellenwert kann beim Verwenden der Zellspannung, der Modulspannung oder der Gesamtspannung bei der Erkennung unterschiedlich sein.
Das Steuergerät 76 kann eine Mehrzahl von Ausgangskanälen aufweisen, die dafür ausgestaltet sind, Diagnosesignale bereitzustellen. Bei den Ausgangskanälen kann es sich um diskrete Ausgangssignale handeln. Die Ausgangskanäle können über das Fahrzeugnetzwerk gehen. Das Steuergerät 76 kann eine Steuerlogik aufweisen, um ein Diagnosesignal als Reaktion darauf auszugeben, dass die Spannung mit einer Rate abnimmt, die größer als eine vorgegebene Rate ist, was signalisiert, dass die Spannung in Richtung auf ein lokales Minimum hin abnimmt, das dem Anstieg der Spannung vorausgeht, der der bevorstehenden Batterie-Temperaturanstiegsrate vorausgeht. Das Diagnosesignal kann in einem nichtflüchtigen Speicher des Steuergeräts 76 gespeichert werden. Das Fahrzeug 12 kann eine oder mehrere Warnmeldungs- oder Alarmvorrichtungen aufweisen. Mindestens einer der Ausgangskanäle kann zur Schnittstellenbildung mit der Alarmvorrichtung ausgestaltet sein. Die Alarmvorrichtung kann einen akustischen Alarm wie beispielsweise eine Hupe oder einen Lautsprecher aufweisen. Die Alarmvorrichtung kann einen sichtbaren Alarm wie beispielsweise aufleuchtende Scheinwerfer aufweisen. Das Diagnosesignal kann auch den Alarm auslösen, um den Bediener über den Zustand zu benachrichtigen. Des Weiteren kann das Steuergerät 76 den Alarm über das drahtlose Datenübertragungsmodul 54 senden. Zum Beispiel kann der Alarm über eine von dem Bediener getragene tragbare Vorrichtung empfangen werden.
Neben einem Benachrichtigen des Bedieners kann das Steuergerät 76 weitere Aktionen ausführen, um den bevorstehenden thermischen Zustand abzuschwächen oder zu verhindern. Mindestens einer der Ausgangskanäle kann dafür ausgestaltet sein, ein Signal an das Energieumwandlungsmodul 32 bereitzustellen, um den Stromfluss zu der Traktionsbatterie 24 zu beenden. Signale können an die EVSE 38 gesendet werden, um die Übertragung von Energie zu dem Fahrzeug 12 zu beenden. Mindestens einer der Ausgangskanäle kann zur Schnittstellenbildung mit den Hochvoltlasten 46 ausgestaltet sein. Die Steuerlogik kann dafür ausgestaltet sein, eine oder mehrere der der Hochvoltlasten 46 im Fahrzeug zu aktivieren, um Strom umzuleiten, damit er nicht zu der Traktionsbatterie 24 fließt. Mindestens einer der Ausgangskanäle kann zur Schnittstellenbildung mit den Schützen 42 ausgestaltet sein. Die Steuerlogik kann dafür ausgestaltet sein, den Schützen 42 zu befehlen, die Traktionsbatterie 24 von dem Hochvoltbus zu trennen, um ein weiteres Laden der Traktionsbatterie 24 zu verhindern.
4 zeigt einen Ablaufplan einer möglichen Sequenz von Steuerlogikoperationen zum Realisieren der Vorhersage des thermischen Zustands. Die Operationen können als Sequenz von Anweisungen im Steuergerät (z.B. 76) realisiert werden. Bei Operation 300 wird die Spannung in die Erkennungslogik eingespeist. Bei der Spannung kann es sich um eine Pack-Gesamtspannung, eine Modulspannung und/oder eine Batteriezellenspannung handeln. Bei Operation 302 kann die Änderungsrate der Spannung berechnet werden. Bei Operation 304 wird die Änderungsrate der Spannung mit dem Schwellenwert verglichen. Wenn die Änderungsrate größer als der oder gleich dem Schwellenwert ist, kann die Logik zu Operation 300 zurückkehren. Wenn die Änderungsrate kleiner als der Schwellenwert ist, kann Operation 306 ausgeführt werden. Bei Operation 306 kann ein Diagnosesignal ausgegeben werden, das den bevorstehenden thermischen Zustand anzeigt. Bei Operation 308 können Maßnahmen ergriffen werden, um den thermischen Zustand abzuschwächen oder zu verhindern. Zum Beispiel kann der Alarmmelder aktiviert werden, Schütze 42 können geöffnet werden, Energieversorgungskomponenten kann befohlen werden, ein Bereitstellen von Energie für die Traktionsbatterie 24 zu beenden, und/oder andere Lasten können aktiviert werden, um Strom derart umzuleiten, dass er nicht zu der Traktionsbatterie 24 fließt.
Ein Vorteil des Erkennens des thermischen Zustands besteht darin, dass der thermische Zustand erkannt werden kann, bevor die Batterie-Temperaturanstiegsrate tatsächlich den Schwellengrenzwert überschreitet. Das Erkennungssystem kann die Warnmeldung einige Minuten vor dem Zustand bereitstellen, was dem Bediener ein Beheben des Zustands ermöglicht. Zum Beispiel kann der Bediener als Reaktion auf ein Empfangen der Warnmeldung über den thermischen Zustand das Fahrzeug 12 von der EVSE 38 trennen. In einigen Fällen kann die Batterie-Temperaturanstiegsrate unter dem Schwellengrenzwert gehalten werden. In einigen Fällen kann die Änderungsrate der Batterietemperatur abnehmen oder negativ werden (z.B. Batteriekühlung). Ein weiterer Vorteil des Erkennungssystems liegt darin, dass die Erkennung im Gegensatz zu absoluten Spannungspegeln auf einer Änderungsrate der Spannung beruht. Dies ermöglicht ein Erkennen des Zustands bei Vorhandensein eines wesentlichen Spannungs-Offsets in den gemessenen Spannungen. Durch das Erkennungssystem kann ferner ein Backup für eine normale Überladungserkennungslogik bereitgestellt werden.
Das Erkennen des thermischen Zustands kann auf Batteriesysteme anwendbar sein, die auf Lithium-Ionen-Chemie beruhen. Das Erkennungssystem für den thermischen Zustand kann wie vorstehend beschrieben bei fahrzeugbasierten Traktionsbatterien Anwendung finden. Des Weiteren ist das beschriebene System anwendbar auf jedes Batteriesystem, das bei verschiedenen Nicht-KFZ-Anwendungen verwendet werden kann, wie beispielsweise tragbare elektronische Systeme oder stationäre Energiesysteme.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können an eine Verarbeitungsvorrichtung, ein Steuergerät oder einen Computer, wozu jede vorhandene programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit zählen kann, übergebbar sein/durch diese realisiert werden. In ähnlicher Weise können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen in zahlreichen Formen als von einem Steuergerät oder Computer ausführbare Daten und Anweisungen gespeichert werden, einschließlich, aber ohne darauf beschränkt zu sein, Informationen, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien wie beispielsweise ROM-Vorrichtungen gespeichert werden, und Informationen, die änderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie beispielsweise Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen sowie anderen magnetischen und optischen Medien gespeichert werden. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können außerdem in einem durch Software ausführbaren Objekt realisiert werden. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen vollständig oder zum Teil unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten wie beispielsweise anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (FPGAs), Zustandsautomaten, Steuergeräten oder anderen Hardwarekomponenten oder -vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten verkörpert werden.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen von den Ansprüchen umfassten Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter dienen eher zur Beschreibung als zur Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Wesensgehalt und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen möglicherweise als vorteilhaft oder als im Hinblick auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften gegenüber anderen Ausführungsformen oder Realisierungen nach dem Stand der Technik bevorzugt beschrieben werden, ist für Fachleute erkennbar, dass für ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um erwünschte Attribute für ein gesamtes System zu erzielen, die von der speziellen Anwendung und Realisierung abhängen. Zu diesen Eigenschaften können zählen, aber ohne eine Einschränkung darzustellen: Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Vermarktbarkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. Daher liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Realisierungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Es ist ferner beschrieben:

A. Fahrzeug, umfassend: eine Traktionsbatterie und mindestens ein Steuergerät, das dafür programmiert ist, eine Spannung der Traktionsbatterie während eines Ladens zu überwachen und ein Diagnosesignal als Reaktion darauf auszugeben, dass die Spannung mit einer Rate abnimmt, die größer als eine vorgegebene Rate ist, was signalisiert, dass die Spannung in Richtung auf ein lokales Minimum hin abnimmt, das einem Anstieg der Spannung vorausgeht, der darauf hinweist, dass eine Traktionsbatterie-Temperaturanstiegsrate größer als ein Schwellenwert wird.
B. Fahrzeug nach A, wobei das mindestens eine Steuergerät ferner dafür programmiert ist, als Reaktion auf das Diagnosesignal ein Schütz zu öffnen, um die Traktionsbatterie von einer Ladungsquelle zu trennen.
C. Fahrzeug nach A, wobei das mindestens eine Steuergerät ferner dafür programmiert ist, als Reaktion auf das Diagnosesignal einer Ladungsquelle zu befehlen, ein Laden der Traktionsbatterie zu beenden.
D. Fahrzeug nach A, wobei die Traktionsbatterie mit einem konstanten Strom geladen wird.
E. Fahrzeug nach A, wobei die Spannung an Anschlüssen der Traktionsbatterie gemessen wird.
F. Fahrzeug nach A, wobei die Traktionsbatterie eine Mehrzahl von Zellen aufweist, die in einer Mehrzahl von Modulen angeordnet sind, und die Spannung an einem der Module gemessen wird.
G. Fahrzeug nach A, wobei die Traktionsbatterie eine Mehrzahl von Zellen aufweist, und die Spannung an einer der Zellen gemessen wird.
H. Fahrzeug nach A, das ferner einen Alarmmelder umfasst, wobei das mindestens eine Steuergerät ferner dafür programmiert ist, als Reaktion auf das Diagnosesignal den Alarmmelder zu aktivieren, um eine Warnmeldung bereitzustellen.
I. Batteriesteuergerät, umfassend: Eingangskanäle, die dafür ausgestaltet sind, ein Spannungssignal von einer Batterie zu empfangen; Ausgangskanäle, die dafür ausgestaltet sind, Diagnosesignale bereitzustellen, und eine Steuerlogik, die dafür ausgestaltet ist, ein Diagnosesignal als Reaktion darauf zu erzeugen, dass das Spannungssignal bei einem Laden mit einer Rate abnimmt, die größer als eine vorgegebene Rate ist, was signalisiert, dass eine Spannung in Richtung auf ein lokales Minimum hin abnimmt, das einem Anstieg einer Spannung vorausgeht, der darauf hinweist, dass eine Batterie-Temperaturanstiegsrate größer als ein Schwellenwert wird.
J. Batteriesteuergerät nach I, das ferner einen Datenübertragungskanal zum Datenaustausch mit einer Ladungsquelle umfasst, wobei die Steuerlogik ferner dafür ausgestaltet ist, der Ladungsquelle zu befehlen, ein Laden als Reaktion auf das Diagnosesignal zu beenden.
K. Batteriesteuergerät nach I, wobei mindestens einer der Ausgangskanäle ferner zur Schnittstellenbildung mit einem Schütz ausgestaltet ist und die Steuerlogik ferner dafür ausgestaltet ist, dem Schütz zu befehlen, die Batterie als Reaktion auf das Diagnosesignal von einer Ladungsquelle zu trennen.
L. Batteriesteuergerät nach I, wobei mindestens einer der Ausgangskanäle ferner zur Schnittstellenbildung mit einer mit der Batterie gekoppelten Last ausgestaltet ist, und die Steuerlogik ferner dafür ausgestaltet ist, der Last zu befehlen, als Reaktion auf das Diagnosesignal Strom von einer Ladungsquelle zu ziehen.
M. Batteriesteuergerät nach I, wobei das Spannungssignal auf einer Pack-Gesamtspannung beruht.
N. Batteriesteuergerät nach I, wobei das Spannungssignal auf einer Modulspannung beruht, die eine Teilmenge der Zellen einschließt, die die Batterie ausmachen.
O. Batteriesteuergerät nach I, wobei das Spannungssignal auf einer Batteriezellenspannung beruht.
P. Batteriesteuergerät nach I, wobei mindestens einer der Ausgangskanäle ferner zur Schnittstellenbildung mit einem Alarmmelder ausgestaltet ist, und die Steuerlogik ferner dafür ausgestaltet ist, eine Aktivierung des Alarmmelders als Reaktion auf das Diagnosesignal zu befehlen.
Q. Verfahren zum Überwachen einer Batterie, umfassend: Überwachen einer Spannung der Batterie während eines Ladens durch mindestens ein Steuergerät, und Ausgeben eines Diagnosesignals durch das Steuergerät als Reaktion darauf, dass die Spannung mit einer Rate abnimmt, die größer als eine vorgegebene Rate ist, was signalisiert, dass die Spannung in Richtung auf ein lokales Minimum hin abnimmt, das einem Anstieg der Spannung vorausgeht, der darauf hinweist, dass eine Batterie-Temperaturanstiegsrate größer als ein Schwellenwert wird.
R. Verfahren nach Q, das ferner ein Öffnen eines Schützes mithilfe des mindestens einen Steuergeräts umfasst, um die Batterie als Reaktion auf das Diagnosesignal von einer Ladungsquelle zu trennen.
S. Verfahren nach Q, das ferner umfasst, dass das mindestens eine Steuergerät einer Ladungsquelle befiehlt, als Reaktion auf das Diagnosesignal ein Bereitstellen von Strom zum Laden zu beenden.
T. Verfahren nach Q, das ferner umfasst, dass das mindestens eine Steuergerät einer mit der Batterie gekoppelten Last befiehlt, als Reaktion auf das Diagnosesignal Strom von einer Ladungsquelle zu ziehen.

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

Standards IEEE 802 [0023]
Standards IEEE 802.11 [0024]

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Traktionsbatterie und mindestens ein Steuergerät, das dafür programmiert ist, eine Spannung der Traktionsbatterie während eines Ladens zu überwachen und ein Diagnosesignal als Reaktion darauf auszugeben, dass die Spannung mit einer Rate abnimmt, die größer als eine vorgegebene Rate ist, was signalisiert, dass die Spannung in Richtung auf ein lokales Minimum hin abnimmt, das einem Anstieg der Spannung vorausgeht, der darauf hinweist, dass eine Traktionsbatterie-Temperaturanstiegsrate größer als ein Schwellenwert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Steuergerät ferner dafür programmiert ist, als Reaktion auf das Diagnosesignal ein Schütz zu öffnen, um die Traktionsbatterie von einer Ladungsquelle zu trennen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Steuergerät ferner dafür programmiert ist, als Reaktion auf das Diagnosesignal einer Ladungsquelle zu befehlen, ein Laden der Traktionsbatterie zu beenden.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Traktionsbatterie mit einem konstanten Strom geladen wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Spannung an Anschlüssen der Traktionsbatterie gemessen wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Traktionsbatterie eine Mehrzahl von Zellen aufweist, die in einer Mehrzahl von Modulen angeordnet sind, und die Spannung an einem der Module gemessen wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Traktionsbatterie eine Mehrzahl von Zellen aufweist, und die Spannung an einer der Zellen gemessen wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner einen Alarmmelder umfasst, wobei das mindestens eine Steuergerät ferner dafür programmiert ist, als Reaktion auf das Diagnosesignal den Alarmmelder zu aktivieren, um eine Warnmeldung bereitzustellen.