DE102016119166A1

DE102016119166A1 - Adaptive identifikation des verdrahtungswiderstands in einer traktionsbatterie

Info

Publication number: DE102016119166A1
Application number: DE102016119166.3A
Authority: DE
Inventors: Xinfan Lin; Yonghua Li; Richard Dyche Anderson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2017-04-27
Also published as: US10207596B2; CN106828134A; US20170113565A1; CN106828134B

Abstract

Ein Fahrzeug beinhaltet eine Traktionsbatterie und eine Steuerung, die mit der Traktionsbatterie gekoppelt ist und einen Speicher aufweist, wobei die Steuerung dafür programmiert ist, die Traktionsbatterie auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Gesamtwiderstand, der durch Spannung und Strom bei einer ersten Betriebsbedingung angegeben wird, und einem Batteriezellenwiderstand, der mit der ersten Betriebsbedingung zusammenhängt, die zuvor in dem Speicher gespeichert wurden, zu steuern, wobei die Differenz einen Verdrahtungswiderstand anzeigt, der mit elektrischen Verbindern, wie etwa Drähten, Kabeln, Sammelschienen und dergleichen der Batterie zusammenhängt. Die Batterie oder das Fahrzeug können als Reaktion auf den adaptiv bestimmten Verdrahtungswiderstand gesteuert werden durch Anpassen von nachfolgenden Spannungs- oder Strombestimmungen, die verwendet werden, um den Ladezustand und die Batteriekapazität zu bestimmen und/oder das Laden oder das Entladen der Batterie und die Auswahl verschiedener Fahrzeugbetriebsmodi zu steuern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Steuerung von elektrifizierten Fahrzeugen basierend auf internem Widerstand, der mit Verbinder- oder Verdrahtungswiderstand in Fahrzeug-Traktionsbatterien zusammenhängt.
HINTERGRUND
Elektrifizierte Fahrzeuge (EVs) einschließlich Batterie-Elektrofahrzeugen (BEVs), Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEVs) und Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeugen (PHEVs) verwenden in einer Traktionsbatterie oder einem Batteriepaket gespeicherte elektrische Energie, um einen Elektromotor mit Leistung zu versorgen oder das Fahrzeug zu bewegen. Ein Batteriepaket in einem Elektrofahrzeug besteht üblicherweise aus zahlreichen Einzelzellen, die in verschiedenen Anordnungsarten verbunden sind. Elektrisch leitende Verbinder, wie etwa Drähte, Kabel und Schienen, werden üblicherweise verwendet, um die Zellen für Leistungsabgabe zu verbinden. Diese elektrischen Verbinder führen ohmschen Widerstand in die Gesamtimpedanz oder in den Gesamtwiderstand des Batteriepakets ein. Der mit den Verbindern zusammenhängende ohmsche Widerstand kann die Genauigkeit der Batteriezellen- und Batteriepaket-Spannungsmessungen beeinträchtigen, die verwendet werden können, verschiedene Batterieeigenschaften zu berechnen und den Batterie- und Fahrzeugbetrieb zu steuern. Zusätzlich kann der ohmsche Widerstand mit zunehmendem Alter der Batterie variieren und kann von einer Batterie zu der nächsten aufgrund von Herstellungs- und Montagetoleranzen variieren.
KURZDARSTELLUNG
Verfahren und Systeme zum Steuern einer Batterie in einem elektrifizierten Fahrzeug beinhalten das Steuern der Batterie als Reaktion auf Widerstand, der mit elektrischen Batterieverbindungen zusammenhängt, der als interner oder Verdrahtungswiderstand bezeichnet werden kann. Die elektrischen Verbindungen beinhalten verschiedene elektrisch leitende Strukturen, wie etwa Drähte, Kabel und Schienen und können andere interne und externe Verbinder beinhalten. Bei einem Beispiel kann ein Verfahren das Steuern des Fahrzeugs oder der Batterie als Reaktion auf Widerstand, der mit elektrischen Batterieverbindungen zusammenhängt, basierend auf Batteriespannung und Batteriestrom, der während Batteriebetriebs bei einer ersten Betriebsbedingung, wie etwa einer ersten Batterietemperatur und/oder einem ersten Ladezustand (SOC), gemessen wird, im Vergleich mit einem zuvor gespeicherten Widerstand für die erste Betriebsbedingung, beinhalten. Die Batteriespannung und der Batteriestrom können einzelnen Batteriezellen, Gruppen von Zellen oder dem ganzen Batteriepaket entsprechen. Steuern des Fahrzeugs oder der Batterie kann das Anpassen nacheinander gemessener Zellen- und/oder Batteriepaket-Spannungen, die auf dem mit den elektrischen Batterieverbindungen zusammenhängenden Widerstand basieren, und das Verwenden der angepassten gemessenen Spannungen, um Batterieladen oder -entladen zu steuern oder zum Beispiel das Bestimmen von Batterieparametern, wie etwa SOC oder Batteriekapazität, beinhalten.
Bei einer Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug eine Traktionsbatterie und eine Steuerung, die mit der Traktionsbatterie gekoppelt ist und einen Speicher aufweist. Die Steuerung ist dafür programmiert, die Traktionsbatterie auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Gesamtwiderstand, der durch Spannung und Strom bei einer ersten Temperatur angegeben wird, und einem Batteriezellenwiderstand, der mit der ersten Temperatur zusammenhängt, die zuvor in dem Speicher gespeichert wurde, zu steuern, wobei die Differenz einen elektrischen Batterieverbindungswiderstand oder einen Verdrahtungswiderstand anzeigt. Der Batteriezellenwiderstand kann einem Einzelzellenwiderstand mal einer Anzahl von Zellen in der Traktionsbatterie entsprechen, wobei der Einzelzellenwiderstand auf gemessenem Zellenstrom und gemessener Zellenspannung für eine Vielzahl von Temperaturen über einen Betriebstemperaturbereich hinweg basiert. Die Steuerung kann dafür programmiert sein, die Spannung und den Strom für eine einzelne Batteriezelle zu erhalten, um den Verdrahtungswiderstand für die einzelne Batteriezelle zu bestimmen. Strom und Spannung können einer Untermenge von Einzelzellen entsprechen, die eine kleinere Anzahl als die Gesamtanzahl von Zellen in der Traktionsbatterie aufweist, wobei der Batteriezellenwiderstand der Untermenge von einzelnen Zellen entspricht. Die Steuerung kann zum Beispiel dafür programmiert sein, das Laden der Traktionsbatterie auf der Grundlage des Verdrahtungswiderstands durch Anpassen nachfolgender Spannungs- oder Strommessungen zu steuern.
Bei verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Fahrzeug eine Steuerung, die dafür programmiert ist, den Verdrahtungswiderstand auf der Grundlage der Differenz und einer zweiten Differenz zwischen einem Gesamtwiderstand, der durch eine zweite Spannung und einen zweiten Strom bei einer zweiten Temperatur angegeben wird, und einem Batteriezellenwiderstand, der mit der zweiten Temperatur zusammenhängt und zuvor im Speicher gespeichert wurde, zu berechnen. Die Steuerung kann ferner dafür programmiert sein, eine zweite Spannung und einen zweiten Strom bei der ersten Temperatur zu messen und den Gesamtwiderstand auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Spannung und der zweiten Spannung geteilt durch eine Differenz zwischen dem Strom und dem zweiten Strom zu berechnen. Die Steuerung kann dafür programmiert sein, den Zellenwiderstand bei einer zweiten Temperatur zu berechnen, auf der Grundlage des zuvor gespeicherten Zellenwiderstands für die erste Temperatur als eine Exponentialfunktion der ersten und der zweiten Temperatur multipliziert mit dem zuvor gespeicherten Zellenwiderstand.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können einen oder mehrere Vorteile bieten. Zum Beispiel kann adaptive Online-Bestimmung des Verdrahtungswiderstands die Genauigkeit einzelner Batteriezellen-Spannungsmessungen und von Batteriepaket-Messungen, die beim Steuern der Batterie und des Fahrzeugs verwendet werden, verbessern. Verbesserte Messgenauigkeit kann Schnellladen sowie das Verbessern der Batteriekapazität und der SOC-Bestimmungen erleichtern.
Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale, die verschiedenen Ausführungsformen zugeordnet sind, werden Durchschnittsfachleuten aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ohne Weiteres ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein repräsentatives Fahrzeug, das das Fahrzeug und/oder das Batteriepaket auf der Grundlage eines Widerstands steuert, der mit den Batteriepaketverbindern zusammenhängt;
2 veranschaulicht eine repräsentative Batteriepaketanordnung zum Messen von Batteriezellen- und Batteriepaketspannungen und -strömen zur Verwendung beim Bestimmen eines Benchmark-Widerstands, der mit Batteriepaketverbindern zusammenhängt;
3 veranschaulicht empirisches Bestimmen von Batteriewiderstand für nachfolgende Verwendung bei adaptiver Bord-Verdrahtungswiderstandsbestimmung gemäß einer Beispielausführungsform;
4 ist eine Graphik, die ohmschen Batteriewiderstand als eine Funktion der Temperatur für einen repräsentativen Batterieladezustand veranschaulicht, auf der Grundlage von Daten, die von einer Einzelzelle erhalten und für die Gesamtanzahl von Zellen angepasst wurden;
5 ist eine Graphik, die den Widerstand einer Traktionsbatterie veranschaulicht; und
6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Systems oder eines Verfahrens für Fahrzeug- oder Batteriesteuerung auf der Grundlage von adaptiver Online-Verdrahtungswiderstandsbestimmung gemäß einer Beispielausführungsform veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hierin detaillierte Ausführungsformen offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für den beanspruchten Gegenstand lediglich repräsentativ sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann zu lehren, wie er die verschiedenen Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstands unterschiedlich einsetzen kann.
Batteriepakete in Elektrofahrzeugen (EV) beinhalten üblicherweise hunderte von Batteriezellen. Die Batteriezellen weisen eine interne Impedanz auf, die einen ohmschen Widerstand und eine Reaktanz, die mit kapazitiven und induktiven Eigenschaften der Zellen zusammenhängt, beinhaltet. Elektrische Verbinder, wie etwa Drähte, Kabel und Schienen, können verwendet werden, um die Zellen für Leistungsabgabe und Ladeeingabe zu verbinden. Diese elektrischen Verbinder führen zusätzlichen ohmschen Widerstand (oder Verdrahtungswiderstand) in das Batteriepaket ein. Als passive Vorrichtungen tragen diese Verbinder im Allgemeinen einen rein ohmschen Widerstand bei und keine Reaktanz, da sie keine kapazitiven oder induktiven Eigenschaften zeigen. Wie in dieser Offenbarung durchweg verwendet wird, bezieht sich der Verdrahtungswiderstand auf den mit den Verbindern, Kabeln, Drähten usw. zusammenhängenden Widerstand, die verwendet werden können, um die einzelnen Batteriezellen und verwandte Komponenten des Batteriepakets mit zugeordneten Sensoren und/oder Steuerungen, elektrisch zu verbinden. Der Verdrahtungswiderstand kann die Genauigkeit von Batteriezellen- und Batteriepaket-Spannungsmessungen beeinträchtigen, die von den zugeordneten Sensoren erhalten werden. Ohne Anpassungen oder Kompensation werden die Spannungsmessungen von den Sensoren im Allgemeinen höher ausfallen als die tatsächliche Batteriespannung, falls diese während des Ladens erhalten werden, wenn Strom in die Batterie fließt, und niedriger als die tatsächliche Batteriespannung, falls diese während des Entladens erhalten werden, wenn der Strom aus der Batterie herausfließt.
Ungenaue Spannungsmessungen können Fahrzeug und Batterie in verschiedener Hinsicht nachteilig beeinflussen. Zum Beispiel kann die Leistungslieferfähigkeit des Batteriepakets begrenzt sein, da die maximale Leistungsabgabe des Batteriepakets typischerweise durch die Leistungslieferfähigkeit beschränkt wird, die durch das Batteriemanagementsystem (BMS) unter Verwendung des ohmschen Widerstands der Batterie, der auf der Grundlage von Strom- und Spannungsmessungen geschätzt wird, geschätzt wird. Bei Vorhandensein von Verdrahtungswiderstand wird der geschätzte ohmsche Batteriewiderstand höher als der tatsächliche Zellenwiderstand sein, was zu verringerter Leistungslieferfähigkeit der Traktionsbatterie führt.
Die Ladeleistungsfähigkeit des Batteriepakets kann ebenfalls durch ungenaue Spannungsmessungen beeinflusst werden. Schnellladen ist eine Schlüssel-Basistechnologie zur Förderung der Popularität von elektrifizierten Fahrzeugen. Schnellladen beginnt typischerweise mit hohem Ladestrom bis eine bestimmte Spannungsschwelle erreicht wird, gefolgt von einem verringerten Ladestrom. Ein hoher Verdrahtungswiderstand wird die Spannung während des Ladens anheben, so dass die Batterie die Spannungsgrenze des Ladeprotokolls früher erreichen wird und der Ladestrom früher als nötig verringert wird. Der niedrigere mittlere Ladestrom führt zu einer längeren Ladezeit oder führt dazu, dass für eine festgelegte Ladezeit weniger Energie gespeichert wird.
Die vorliegende Offenbarung kann adaptiv den Verdrahtungswiderstand, der mit einzelnen Zellen assoziiert ist, sowie den Verdrahtungswiderstand, der mit dem gesamten Batteriepaket einer Fahrzeug-Traktionsbatterie assoziiert ist, identifizieren. Der Verdrahtungswiderstand kann dafür verwendet werden, durch Verbessern der Genauigkeit von Spannungsmessungen Steuerung und Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs und/oder der Batterie zu verbessern. Zum Beispiel kann der Verdrahtungswiderstand von einem oder mehreren Steuerungsmodulen verwendet werden, um mit zunehmendem Alter der Batterie die Spannungsmessungen anzupassen oder einzustellen, um eine Unterschätzung der Batterieleistungslieferfähigkeit zu verringern. Die Leistungslieferfähigkeit kann genauer unter Verwendung des wahren Zellenwiderstands (unter Ausschluss des Verdrahtungswiderstands) berechnet werden und die Spannungen können angepasst werden, um die wahre Spannung der Zellen und des Pakets widerzuspiegeln. Spannungsmessungs-Korrektur oder -Kompensation kann auf der Ebene der Einzelzelle und/oder auf der Ebene des Batteriepakets durchgeführt werden, da die Batteriezellen, das Batteriepaket und das Fahrzeugsystem andere Anforderungen aufweisen können, die mit einer jeweiligen Spannungs- oder Leistungsgrenze zusammenhängen. Der Verdrahtungswiderstand auf Zellenebene kann durch Verwendung der gemessenen Zellenspannung identifiziert und kompensiert werden und der des Batteriepakets kann unter Verwendung der gemessenen Paketspannung identifiziert und kompensiert werden.
1 stellt ein Beispiel für ein elektrifiziertes Fahrzeug dar, das in dieser repräsentativen Ausführungsform ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug ist. Ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 102 kann eine oder mehrere Elektromaschinen 104 umfassen, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 106 verbunden sind. Die Elektromaschinen 104 können in der Lage sein, als ein Motor oder als ein Generator zu arbeiten. Das Hybridgetriebe 106 ist mit einem Verbrennungsmotor 108 mechanisch verbunden. Das Hybridgetriebe 106 ist auch mit einer Antriebswelle 110 mechanisch verbunden, die mit den Rädern 112 mechanisch verbunden ist. Die Elektromaschinen 104 können Vortriebs- und Verzögerungsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 108 ein- oder ausgeschaltet ist. Die Elektromaschinen 104 können auch dadurch Fahrzeugemissionen reduzieren, dass sie dem Verbrennungsmotor 108 erlauben, bei effizienteren Drehzahlen zu arbeiten, und dass sie dem Fahrzeug 102 erlauben, unter gewissen Umständen mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 108 im Elektromodus betrieben zu werden.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriepaket 114 speichert Energie, die von den Elektromaschinen 104 verwendet werden kann. Ein Fahrzeug-Batteriepaket 114 stellt typischerweise eine Hochspannungs-DC-Ausgabe bereit. Das Batteriepaket 114 ist elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen 116 verbunden. Ein oder mehrere Schütze (nicht gezeigt) können die Traktionsbatterie 114 von anderen Komponenten trennen, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 114 mit anderen Komponenten verbinden, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 116 ist ebenfalls mit den Elektromaschinen 104 elektrisch verbunden und stellt die Fähigkeit zur bidirektionalen Übertragung von Energie zwischen dem Batteriepaket 114 und den Elektromaschinen 104 bereit. Zum Beispiel kann ein Batteriepaket 114 eine DC-Spannung bereitstellen, während die Elektromaschinen 104 möglicherweise einen Dreiphasen-AC-Strom benötigen, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 116 kann die DC-Spannung in einen Dreiphasen-AC-Strom für die Elektromotoren 104 umwandeln, zum Beispiel unter Verwendung eines Wechselrichtermoduls. In einem Rekuperationsmodus wird das Leistungselektronikmodul 116 den Dreiphasen-AC-Strom von den Elektromaschinen 104, die als Generatoren fungieren, in eine DC-Spannung für die Traktionsbatterie 114 umwandeln, ebenfalls unter Verwendung eines Wechselrichtermoduls oder einer anderen Schaltung. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren sind gleichermaßen auf ein reines Elektrofahrzeug oder auf irgendeine andere Vorrichtung oder ein Fahrzeug, die/das ein Batteriepaket verwendet, anwendbar. Bei einem Elektrofahrzeug kann das Hybridgetriebe 106 ein Getriebe sein, das mit Elektromaschinen 104 verbunden ist, und der Verbrennungsmotor 108 ist möglicherweise weggelassen.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Energie für Vortrieb kann das Batteriepaket 114 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein solches System kann ein DC-/DC-Wandlermodul 118 aufweisen, das die Hochspannungs-DC-Ausgabe des Batteriepaketes 114 in eine Niederspannungs-DC-Versorgung umwandelt, die mit anderen Fahrzeuglasten kompatibel ist. Andere Hochspannungslasten, wie zum Beispiel Kompressoren und Elektroheizer, können direkt mit dem Hochspannungsbus aus dem Batteriepaket 114 verbunden sein. In einem Fahrzeug können die Niederspannungssysteme mit einer Hilfsbatterie 120 elektrisch verbunden sein, die zum Beispiel mittels einer 12-V-, 24-V- oder 48-V-Batterie implementiert sein kann.
Das Batteriepaket 114 kann aus einer externen Leistungsquelle 126 aufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle 126 kann mit der Elektrofahrzeug-Versorgungsausrüstung (EVSE – electric vehicle supply equipment) verbunden sein, die Schaltungen und Steuerungen beinhaltet zum Regeln und Managen der Energieübertragung zwischen der Leistungsquelle 126 und dem Fahrzeug 102, um AC- oder DC-Leistung an das Fahrzeug 102 zu liefern, indem es über einen Ladeanschluss 124 elektrisch verbunden wird. Der Ladeanschluss 124 kann irgendein Anschlusstyp sein, der dafür ausgelegt ist, Leistung von der externen Leistungsquelle 126 zum Fahrzeug 102 zu übertragen. Der Ladeanschluss 124 kann elektrisch mit einem Leistungswandlungsmodul 122 verbunden sein. Das Leistungswandlungsmodul kann die Leistung von der externen Leistungsquelle 126 aufbereiten, um die passenden Spannungs- und Strompegel für das Batteriepaket 114 bereitzustellen. Bei manchen Anwendungen können sich die Funktionen des Leistungswandlungsmoduls 122 in der externen Leistungsquelle 126 oder der EVSE befinden. Der Fahrzeugverbrennungsmotor, das Getriebe, die Elektromaschinen, die Batterie, die Leistungsumwandlung und Leistungselektronik können von einem Antriebsstrangsteuermodul (PCM – Powertrain Control Module) 128 gesteuert werden.
Obgleich in 1 als ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) veranschaulicht, repräsentiert das Fahrzeug 102 im Allgemeinen jeglichen Typ eines elektrifizierten Fahrzeugs, wie etwa zum Beispiel ein Batterie-Elektrofahrzeug (BEV) oder ein herkömmliches Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV). Gleichermaßen kann die Antriebsstrangkonfiguration oder -anordnung zum Übertragen von Leistung zwischen den Fahrzeugrädern 112 und den Elektromaschinen 104, dem Verbrennungsmotor 108 (wenn vorgesehen) und dem Getriebe 106 eine Leistungsteilungskonfiguration, ein kontinuierlich variables Getriebe (CVT), ein Stufengetriebe mit oder ohne Drehmomentwandler oder verschiedene Parallel-, Reihen- oder Parallel/Reihen-Anordnungen eines Antriebsstrangs beinhalten.
2 veranschaulicht ein repräsentatives Traktionsbatteriepaket 114 mit einer Reihenkonfiguration aus N Batteriezellenmodulen 202. Die Batteriezellenmodule 202 können eine einzige Batteriezelle oder mehrere Batteriezellen, die elektrisch parallel geschaltet sind, aufweisen. Das Batteriepaket kann aus einer beliebigen Anzahl einzelner Batteriezellen und Batteriezellenmodulen zusammengesetzt sein, die in Reihe, parallel oder in einer Kombination davon verbunden sind. Jedes Sensormodul 204 kann mit einem oder mehreren Batteriezellenmodulen 202 oder Zellen assoziiert sein und kann eine jeweilige Zellenspannung oder Zellenmodulspannung für einzelne Zellen oder Gruppen oder Bausteine aus Zellen liefern. Das Batteriepaket 114 beinhaltet verschiedene elektrisch leitende Verbinder, um die Batteriezellen und Batteriezellenmodule 202, die Sensormodule 204, Sensoren, Steuerungen und dergleichen zu verbinden, die Drähte, Kabel, Sammelschienen, Schütze etc. beinhalten können, die zu dem, was in dieser Offenbarung als der Verdrahtungswiderstand des Batteriepakets bezeichnet wird, beitragen.
Jede der Batteriezellen oder jedes der Batteriemodule weist eine zugeordnete Impedanz auf, die basierend auf den Betriebsbedingungen variiert. Die Impedanz der Batteriezellen oder der Zellenmodule kann als ein den rein resistiven Eigenschaften zugeordneter ohmscher Widerstand und eine den kapazitiven und induktiven Eigenschaften zugeordnete Reaktanz modelliert oder geschätzt werden. Der ohmsche Widerstand der Batteriezellen oder der Batteriemodule kann dafür verwendet werden, den Verdrahtungswiderstand, der den elektrisch leitenden Verbindern zugeordnet ist, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, wie sie ausführlicher mit Bezugnahme auf die 3–6 veranschaulicht und beschrieben werden, adaptiv zu bestimmen.
Wie in 2 gezeigt, kann das Batteriepaket 114 eine oder mehrere Steuervorrichtungen beinhalten, wie zum Beispiel ein Batterieenergiesteuermodul (BECM) 208, das die Leistungsfähigkeit des Batteriepakets 114 überwacht und steuert. Das BECM 208 kann relativ zum Batteriepaket 114 intern oder extern platziert sein. Das BECM 208 kann mehrere Batteriepaketpegeleigenschaften überwachen, wie zum Beispiel einen Paketstrom, der von einem Stromsensor 206 gemessen wird, eine Paketspannung 210 und eine Pakettemperatur 212. Die Paketspannungs- und -strommessungen können dafür verwendet werden, den Paket-Verdrahtungswiderstand adaptiv mit dem BECM 208 oder einer anderen Steuerung zu bestimmen, wobei der Verdrahtungswiderstand verwendet wird, um zukünftige Messungen anzupassen oder zu kompensieren, um die Genauigkeit zu verbessern. Die Paketspannungs- und -strommessungen können verwendet werden, um Batterieladezustand und -kapazität abzuschätzen oder zu berechnen.
Für den Fall, dass sich eine Batteriezelle auflädt oder entlädt, so dass der in die Batteriezelle eintretende oder diese verlassende Strom eine Schwelle übersteigt, kann das BECM 208 zum Beispiel die Batteriezelle durch Öffnen von Kontakten oder durch Strombegrenzung zur Zelle abklemmen. Die Batteriezelle kann ebenfalls durch die Verwendung einer Schaltkreisunterbrechungsvorrichtung (circuit interrupt device – CID), wie etwa eine Sicherung oder einen Leistungsschutzschalter geschützt werden. Das BECM 208 kann einen Speicher beinhalten, der den internen Widerstand eines Batteriezellenmoduls 202 speichert. Der Batteriezellenwiderstand kann während des Testens und der Entwicklung der Batteriezelle bestimmt werden. Der Batteriezellenwiderstand kann über einen Temperaturbereich und SOCs der Batteriezelle und des Batteriepakets variieren. Das BECM 208 kann die Werte der Batteriezellenwiderstände in einer oder mehreren Nachschlagetabellen, die auf der Temperatur, der SOC oder beiden basieren, speichern. Die gespeicherten Werte können während der Batterieherstellung und -montage für jede Batterie gemessen werden, oder können einen statistischen Wert repräsentieren, wie etwa einen Durchschnitts-, einen Minimal- oder Maximalwert, der während der Programmentwicklung bestimmt wurde und für alle Batterien ähnlicher Spezifikationen und Anwendungen verwendet wird.
Zusätzlich zu den Paketpegelmerkmalen, kann das BECM 208 einzelne Batteriezellen oder Gruppen von Zellen messen, überwachen und/oder steuern. Zum Beispiel können die Klemmenspannung, der Strom und die Temperatur jeder Zelle oder einer repräsentativen Untermenge von Zellen gemessen werden. Ein System kann ein Sensormodul 204 verwenden, um die Eigenschaften eines oder mehrerer Batteriezellenmodule 202 zu messen. Bei einem Beispiel kann das Sensormodul 204 Teil der BECM 208 sein. Die Eigenschaften können Batteriezellenspannung, Temperatur, Alter, Anzahl von Lade-/Entladezyklen usw. beinhalten. Bei einem Beispiel misst ein Sensormodul die Batteriezellenspannung. Die Batteriezellenspannung kann eine Spannung einer einzelnen Zelle oder einer Gruppe von Zellen sein. Die gemessene Batteriezellenspannung kann wenigstens teilweise durch die elektrischen Verbindungen beeinträchtigt sein, die die Zellen miteinander und mit anderen Bauteilen verbinden. Das Batteriepaket 114 kann bis zu N_c Sensormodule 204 verwenden, um die Eigenschaften einer repräsentativen Probe oder aller Batteriezellen 202 zu messen. Jedes Sensormodul 204 kann die Messungen in analoger oder digitaler Form für Verarbeitung und Steuerung zu dem BECM 208 übertragen. Das Batteriepaket 114 kann auch ein Batterieverteilungsmodul (BDM) 214 enthalten, das den Stromfluss in die Batterie 114 und aus ihr heraus steuert.
3 ist eine graphische Darstellung 300 einer Testprozedur für empirisches Bestimmen von Batteriezellenwiderstand für nachfolgende Verwendung bei adaptiver Bord-Verdrahtungswiderstandsbestimmung gemäß einer Beispielausführungsform. Eine einzelne Batteriezelle, eine Gruppe oder ein Baustein aus Zellen und/oder ein Batteriepaket kann verwendet werden, um Benchmark-Werte für verschiedene Parameter bei sich ändernden Betriebsbedingungen zu bestimmen. Bei einem Beispiel ist eine einzelne Lithium-Ionen-Batteriezelle beim Labortesten bei etwa 50% SOC verwendet worden, um den ohmschen Batteriezellenwiderstand als eine Funktion der Temperatur zu bestimmen, wie in 4 veranschaulicht ist. Die Daten von der Einzelzelle wurden verwendet, um den ohmschen Widerstand für ein Batteriepaket zu schätzen, basierend auf der Gesamtanzahl von Zellen in dem Batteriepaket, wie mit Bezug auf 5 veranschaulicht und beschrieben ist.
Wie in 3 gezeigt, ist eine einzelne Batteriezelle, eine Gruppe oder ein Baustein aus Zellen und/oder ein Batteriepaket mit einem oder mehreren Sensoren verbunden, wie bei 310 dargestellt ist. Die Sensoren können jenen ähnlich sein, die in Fahrzeuganwendungen verwendet werden, oder können nur in den Test-/Laboraufbauten verwendet werden. Gleichermaßen kann eine Batteriesteuerung verwendet werden, um die Benchmark-Batterieparameterwerte zu bestimmen, oder andere Testcomputer oder Steuerungen können verwendet werden, um Werte für die gewünschten Parameter zu messen oder sonstwie zu bestimmen. Gemessene oder überwachte Parameterwerte können Spannungs- und Strommessungen für einzelne Zellen, Bausteine und/oder das gesamte Batteriepaket sowie zum Beispiel Batterie- oder Zellenladezustand (SOC) und -kapazität beinhalten. Gleichermaßen kann die Batterietemperatur für eine oder mehrere Zellen oder Bausteine oder für das gesamte Batteriepaket überwacht werden.
Wie ebenfalls in 3 gezeigt ist, werden Parameterwerte für jeden der überwachten Parameter periodisch gemessen oder abgetastet, wie bei 320 dargestellt ist, und können verarbeitet werden, um einen oder mehrere andere Parameter zu bestimmen, wie bei 330 dargestellt ist. Zum Beispiel kann die Impedanz oder der ohmsche Widerstand auf der Grundlage eines Batteriezellen- oder Paketmodells unter Verwendung der gemessenen Ströme und Spannungen und, ob die Batterie lädt oder sich entlädt, bestimmt werden. Die rohen und/oder verarbeiteten Benchmark-Parameterwerte werden dann in einer oder mehreren Nachschlagetabellen, hinsichtlich einer oder mehrerer Betriebsbedingungen in einem nichtflüchtigen Speichermedium oder einem dauerhaften Speicher indexiert, gespeichert, wie bei 340 dargestellt ist. Parameterwerte können für einzelne Zellen, Bausteine und/oder das gesamte Batteriepaket gespeichert werden. Eine oder mehrere Betriebsbedingungen können variiert werden, wie bei 350 dargestellt ist. Betriebsbedingungen können Umgebungstemperatur, Batterietemperatur, Lade- oder Entladestrom, SOC usw. beinhalten. Der Test kann damit weitermachen, Betriebsparameter über mehrere Lade-/Entladezyklen und erwartete Betriebsbedingungen hinweg zu modifizieren, um zusätzliche Werte für statistische Analysen zu erzeugen und/oder um Batteriealterung zu simulieren, wie bei 360 bestimmt wird. Der in 3 veranschaulichte Prozess kann für eine Anzahl von Zellen oder Batterien wiederholt werden, um Daten betreffend Variationen, die mit Herstellung, Montage und/oder Betrieb zusammenhängen, zu erhalten.
Der in 3 veranschaulichte repräsentative Prozess kann während der Fahrzeug- oder Produktentwicklung durchgeführt werden, wobei die sich ergebenden Parameterwerte zwecks Verwendung beim Überwachen und Steuern des Fahrzeugs in einem dauerhaften Speicher gespeichert werden, der einer oder mehreren Batteriesteuerungen zugeordnet ist. Der veranschaulichte Prozess kann zur Verwendung während der Herstellung einer Traktionsbatterie modifiziert werden, so dass die Werte vor der Installation in einem Fahrzeug einzigartig für jedes Batteriepaket sind. Alternativ können während der Entwicklung bestimmte Parameterwerte für alle Batterien gleichen Typs oder gleicher Anwendung verwendet werden. Die hier beschriebenen Verfahren und Fahrzeugsysteme können den Paketverbinderwiderstand bestimmen, der die elektrischen Verbinder beinhalten kann, die das Batteriepaket mit anderen Fahrzeugmodulen verbindet. Der Batteriezellenverbinderwiderstand kann ebenfalls bestimmt werden. Der Batteriezellenverbinderwiderstand ist der Widerstand der Verbinder, der eine Zelle mit anderen Zellen und/oder den batterieinternen Schienen verbindet.
4 ist eine Graphik, die ohmschen Batteriewiderstand als eine Funktion der Temperatur für einen repräsentativen Batterieladezustand veranschaulicht, auf der Grundlage von Daten, die von einer Einzelzelle erhalten und für die Gesamtanzahl von Zellen in einem Batteriepaket angepasst wurden. Die vorliegende Offenbarung erkennt, dass der mit den Drähten, Kabeln, Verbindern usw. zusammenhängende Verdrahtungswiderstand im Wesentlichen über typische Batteriebetriebstemperaturen hinweg konstant ist. Im Gegensatz dazu variiert der mit den Batteriezellen zusammenhängende Widerstand als eine Funktion der Temperatur viel mehr als der Verdrahtungswiderstand. Wie in 4 gezeigt ist, zeigt eine repräsentative Batterie, wie etwa die in einigen FORD FOCUS BEV-Modellen verwendete Lithium-Ionen-Batterie, einen ohmschen Widerstand der Batteriezellen, der als eine Funktion der Temperatur variiert. Die in 4 veranschaulichten Daten wurden mit der Batterie bei etwa 50% SOC erhalten. Für diese repräsentative Batterie nimmt der Batteriewiderstand von einem Wert von etwa 0,004 Ohm auf etwa 0,0015 Ohm ab, wenn sich die Temperatur von etwa 10°C auf 35°C ändert. Die Daten wurden während Labortestens einer einzelnen Batteriezelle erhalten, wobei der Verdrahtungswiderstand minimiert und nahezu vernachlässigbar ist. Bei Anwesenheit von Verdrahtungswiderstand, der sich nicht wesentlich mit der Temperatur ändert, werden sich die ohmschen Widerstandswerte um einen im Allgemeinen konstanten Wert erhöhen, der dem Verdrahtungswiderstand entspricht, wie in 5 veranschaulicht ist.
5 ist ein Graph 500, der einen elektrischen Verbinder- oder Verdrahtungswiderstand veranschaulicht, der auf einer Differenz zwischen dem Gesamtwiderstand des Batteriepakets und einem ohmschen Benchmark-Batteriepaketwiderstand als einer Funktion der Temperatur basiert. Die Linie 510 stellt den ohmschen Benchmark-Batteriepaketwiderstand dar, der durch Multiplizieren eines empirisch bestimmten Einzelzellenwiderstands mit der Anzahl der Zellen in dem Batteriepaket berechnet wurde, wie zuvor mit Bezug auf 4 beschrieben wurde. Bei diesem Beispiel wurden die Werte für einen Batterie-SOC von etwa 50% erhalten. Ähnliche Daten können für andere SOC-Werte erhalten werden. Die ohmschen Batteriewiderstandswerte, die durch die Linie 510 dargestellt werden, können in dauerhaftem Speicher gespeichert werden, der mit dem BECM oder einer anderen Fahrzeugsteuerung zusammenhängt. Werte können in einer Nachschlagetabelle gespeichert werden, die nach der Batterietemperatur indexiert ist und in manchen Fällen nach SOC. Datenwerte, allgemein als 520 gekennzeichnet, entsprechen dem gesamten Paketwiderstand, der durch eine assoziierte Batterie oder eine Fahrzeugsteuerung während des Betriebs identifiziert wird, basierend auf gemessener Paketspannung und gemessenem Paketstrom für verschiedene Batterietemperaturen, wie ausführlicher mit Bezug auf 6 veranschaulicht und beschrieben ist. Linie 530 ist eine Kurvenanpassung an die mit 520 gekennzeichneten Daten.
Die vorliegende Offenbarung erkennt, dass die Lücke zwischen dem berechneten Paketwiderstand und der Summe von Zellenwiderständen, wie mit 540 gekennzeichnet, im Allgemeinen über den veranschaulichten Temperaturbereich hinweg konstant ist und den Verdrahtungswiderstand repräsentiert. Wie durch die Linie 530 veranschaulicht, verringert sich der gesamte Paketwiderstand mit zunehmender Temperatur aufgrund der entsprechenden Abnahme des ohmschen Widerstands der Batteriezellen, während der elektrische Verbindungs- oder Verdrahtungswiderstand im Allgemeinen konstant bleibt. Bei diesem repräsentativen Beispiel beträgt der Verdrahtungswiderstand etwa 0,017 Ohm, was bei 10°C für etwa 20% des gesamten Paketwiderstands steht und bei 35°C für etwa 40%, was eine signifikante Menge ist, die Batteriepaket-Spannungsmessungen und die damit zusammenhängende Batterie- und Fahrzeugsteuerung beeinträchtigen kann. Von daher kompensieren Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung adaptiv den Verdrahtungswiderstand, um Batterie- und/oder Fahrzeugsteuerung- und Leistungsfähigkeit zu verbessern.
6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Systems oder eines Verfahrens für Fahrzeug- oder Batteriesteuerung auf der Grundlage von adaptiver Online-Verdrahtungswiderstandsbestimmung gemäß einer Beispielausführungsform veranschaulicht. Verschiedene Systemelemente können als computerlesbare Anweisungen (zum Beispiel Software) implementiert sein, die auf einer oder mehreren Steuerungen oder Prozessoren ausführbar sein können, die auf assoziierten nichtvergänglichen computerlesbaren Medien (z. B. Speicher, Disks, integrierten Schaltungen usw.) gespeichert sind. Ein Computerprogrammprodukt kann derartige auf computerlesbaren Medien gespeicherte Anweisungen zum Ausführen der hier beschriebenen Funktionen umfassen. Manche oder alle der Operationen, die als durch die Batterie- oder Fahrzeugsteuerung durchgeführt offenbart werden, können auf Anweisungen basieren, die auf solchen Computerprogrammprodukten gespeichert sind. Alternativ dazu können die Computerprogrammprodukte als Hardware oder Firmware oder als Kombinationen von Software, Hardware und/oder Firmware bereitgestellt sein.
Mit Bezug auf die hier beschriebenen Prozesse, Systeme, Verfahren, Strategien usw. versteht sich, dass, obwohl die Merkmale, Funktionen, Prozesse usw. als gemäß einer bestimmten geordneten Abfolge auftretend beschrieben wurden, solche Merkmale oder Prozesse in einer anderen als der hier beschriebenen oder veranschaulichten Reihenfolge ausgeübt werden könnten. Gewisse Funktionen oder Merkmale können gleichzeitig oder parallel durchgeführt werden und können wiederholt durchgeführt werden, ob sie nun explizit als wiederholt beschrieben oder veranschaulicht werden oder nicht. Eine oder mehrere der veranschaulichten oder beschriebenen Funktionen, Merkmale oder Operationen können in manchen Anwendungen und Implementationen weggelassen werden.
In dem System oder dem Verfahren der Operation 600, das in 6 veranschaulicht wird, ist ein adaptiver Batterie-Verdrahtungswiderstand mit verschiedenen elektrischen Verbindungen (z. B. Verdrahtung und Verbinder) für ein Traktionsbatteriepaket assoziiert. Batteriestrom und -spannung werden von assoziierten Sensoren gemessen, wie bei 610 dargestellt. Bei einem Beispiel verwendet das BECM assoziierte Sensoren, um eine Leerlaufspannung für mindestens eine Batteriezelle zu messen. Wie zuvor beschrieben können Spannung und Strom für eine einzelne Zelle, eine Gruppe oder Bausteine aus Zellen und/oder für das gesamte Batteriepaket gemessen werden. Die Steuerung kann aktuelle Betriebsbedingungen bestimmen, wie bei 620 dargestellt ist. Betriebsbedingungen können durch assoziierte Sensoren, wie etwa einen Temperatursensor, bestimmt werden, oder können zum Beispiel durch eine andere Steuerung oder ein anderes System bestimmt und über ein Fahrzeugnetzwerk kommuniziert werden. Betriebsbedingungen können auch anhand eines oder mehrerer gemessener Parameter berechnet oder abgeleitet oder sonst wie bestimmt werden, basierend auf einem Batterie- oder Fahrzeugbetriebsmodus oder -zustand. Betriebsbedingungen können Umgebungstemperatur, Batterietemperatur, SOC, Batterielade- oder Entladezustand usw. beinhalten.
Ein Gesamtwiderstandswert wird für aktuelle Betriebsbedingungen auf der Grundlage des gemessenen Stroms und der gemessenen Spannung bestimmt, wie bei 630 dargestellt ist. Der Gesamtwiderstand kann für eine einzelne Zelle, eine Gruppe oder einen Baustein aus Zellen oder das gesamte Batteriepaket bestimmt werden, auf der Grundlage entsprechender Spannungs- und Strommessungen für jeweils die Einzelzelle, die Gruppe oder den Baustein aus Zellen oder das gesamte Batteriepaket.
Die Bestimmung oder Identifikation des Zellen-, Baustein- oder Paketwiderstands kann auf der Grundlage von Spannungs- und Strommessungen auf verschiedene Weisen durchgeführt werden. Zum Beispiel kann eine Batteriespannung als eine Ersatzschaltung modelliert werden, die in Matrixschreibweise folgendermaßen dargestellt ist:
wobei I_k die Stromeinspeisung ist, Δt der Abtastzeitraum ist, Q die Batteriekapazität ist, R der ohmsche Batteriewiderstand ist, R_wire der Verdrahtungswiderstand ist und R_cj und C_cj die äquivalenten R-C-Paare sind, die verwendet werden, um die transiente Spannungsdynamik V_cj aufzunehmen.
Als weiteres Beispiel wird, bei Auftreten einer plötzlichen Stromänderung, eine Spannungsänderung hauptsächlich durch den ohmschen Widerstand verursacht, der folgendermaßen abgeschätzt werden kann:
wenn ΔI groß genug ist. Andere Verfahren, die verwendet werden können, um den Widerstand zu bestimmen, beinhalten unter anderem Kleinst-Quadrate-Algorithmen oder Kalman-Filterung, ohne darauf beschränkt zu sein. Der hier identifizierte Widerstand ist der Gesamtwiderstand einschließlich sowohl des Zellenwiderstands als auch des Verdrahtungswiderstands.
Weiterhin unter Bezugnahme auf 6 wird ein Benchmark-Widerstand aus einer Speichernachschlagetabelle für die aktuellen Betriebsbedingungen abgerufen, wie bei 640 dargestellt ist. Benchmark-Batteriewiderstandswerte können für einzelne Batterien oder für eine Gruppe oder eine Klasse von Batterien bestimmt und im Speicher gespeichert werden, wie zum Beispiel zuvor unter Bezug auf 3 beschrieben wurde. Gleichermaßen können Benchmark-Werte Zellen-, Baustein- oder Paketwerte repräsentieren, die in getrennten Nachschlagetabellen gespeichert sein können oder die aus einem oder mehreren gespeicherten Werten berechnet oder abgeleitet werden können. Zum Beispiel kann ein Baustein- oder Paketwiderstandswert durch Abrufen eines Zellenwiderstandswerts und Multiplizieren mit zum Beispiel der Anzahl der Zellen im Baustein oder Paket erhalten werden.
Der Verdrahtungswiderstand für die Zelle, den Baustein oder das Paket wird auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem entsprechenden Gesamtwiderstand und dem Batteriewiderstand für die aktuellen Betriebsbedingungen bestimmt, wie bei 650 dargestellt ist. Alternativ oder kombiniert kann der Widerstand wie in 644 dargestellt berechnet werden. Nachdem der Gesamtwiderstand R_tot bei 630 bestimmt wurde, kann der Verdrahtungswiderstand R_wire folgendermaßen ausgedrückt werden: R_wire = R_tot – R(T), wobei der Batteriewiderstand R(T) auf der Grundlage der gespeicherten Benchmark-Werte nachgeschlagen werden kann, wie zuvor beschrieben wurde. Falls sich allerdings der Widerstandswert R zum Beispiel aufgrund von Batteriealterung oder anderer Verschlechterung ändert, kann das folgende alternative Verfahren verwendet werden, um sowohl den Batteriewiderstand (Zelle, Baustein oder Paket) R als auch den Verdrahtungswiderstand R_wire aus dem entsprechenden Gesamtwiderstand R_tot auf der Grundlage der entsprechenden Strom- und Spannungsmessungen zu bestimmen. Die Beziehung zwischen dem Batteriewiderstand R und der Temperatur T kann dargestellt werden durch:
wobei R_ref und T_ref die zu bestimmenden Parameter sind. Somit ergibt sich R_tot als
Nach Erhalten von R_tot bei verschiedenen Temperaturen T, können R_wire, R_ref und T_ref anhand einer Kurvenanpassung der R_tot-T-Kurve bestimmt werden.
Wie bei 660 dargestellt ist, kann die adaptive Online-Bestimmung des Verdrahtungswiderstands verwendet werden, um die Batterie oder das Fahrzeug zu steuern. Zum Beispiel kann der Verdrahtungswiderstand verwendet werden, um nachfolgende Spannungsmessungen für Zellenspannung, Bausteinspannung oder Paketspannung anzupassen oder zu verschieben. Genauere Bestimmung dieser Werte kann verwendet werden, um zum Beispiel andere Batterie- oder Fahrzeugparameter, wie etwa SOC und Batteriekapazität, zu bestimmen. Batterie- und Fahrzeugsteuerung können Steuern von Batterieladen und -entladen, Betrieb in einem Elektromodus, Steuern von Batteriestromgrenzen usw. beinhalten.
Von daher können Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung einen oder mehrere Vorteile, die mit adaptiver Online-Verdrahtungswiderstandsbestimmung zusammenhängen, liefern. Zum Beispiel kann der Verdrahtungswiderstand verwendet werden, um die Genauigkeit einzelner Batteriezellen-Spannungsmessungen und von Batteriepaket-Messungen, die beim Steuern der Batterie und des Fahrzeugs verwendet werden, zu verbessern. Verbesserte Messgenauigkeit kann Schnellladen sowie das Verbessern der Batteriekapazität und der SOC-Bestimmungen erleichtern.
Obwohl oben repräsentative Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen des beanspruchten Gegenstands beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang des beanspruchten Gegenstands abzuweichen. Außerdem können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen als gegenüber anderen Ausführungsformen oder den Stand der Technik repräsentierenden Implementierungen mit Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften Vorteile bereitstellend oder bevorzugt beschrieben worden sein können, können, wie für Durchschnittsfachleute erkennbar ist, ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften beeinträchtigt werden, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erzielen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute wären zum Beispiel, aber ohne Beschränkung darauf, Kosten, Belastbarkeit, Dauerhaftigkeit, Lebenszykluskosten, Vermarktbarkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, leichte Montage usw. Ausführungsformen, die mit Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder den Stand der Technik repräsentierende Implementierungen beschrieben werden, liegen nicht unbedingt außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für konkrete Anwendungen wünschenswert sein.
Es wird ferner beschrieben:

A. Fahrzeug, umfassend: eine Traktionsbatterie; und eine Steuerung, die mit der Traktionsbatterie gekoppelt ist und einen Speicher aufweist, wobei die Steuerung dafür programmiert ist, die Traktionsbatterie auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Gesamtwiderstand, der durch Spannung und Strom bei einer ersten Temperatur angegeben wird, und einem Batteriezellenwiderstand, der mit der ersten Temperatur zusammenhängt und zuvor in dem Speicher gespeichert wurde, zu steuern, wobei die Differenz einen Verdrahtungswiderstand anzeigt.
B. Fahrzeug nach A, wobei der Batteriezellenwiderstand einem Einzelzellenwiderstand mal einer Anzahl von Zellen in der Traktionsbatterie entspricht, wobei der Einzelzellenwiderstand auf gemessenem Zellenstrom und gemessener Zellenspannung für eine Vielzahl von Temperaturen über einen Betriebstemperaturbereich hinweg basiert.
C. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung dafür programmiert ist, die Spannung und den Strom für eine einzelne Batteriezelle zu erhalten, um den Verdrahtungswiderstand für die einzelne Batteriezelle zu bestimmen.
D. Fahrzeug nach A, wobei Strom und Spannung einer Untermenge von Einzelzellen entsprechen, die eine kleinere Anzahl als die Gesamtanzahl von Zellen in der Traktionsbatterie aufweist, wobei der Batteriezellenwiderstand der Untermenge von einzelnen Zellen entspricht.
E. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung dafür programmiert ist, Laden der Traktionsbatterie auf der Grundlage des Verdrahtungswiderstands zu steuern.
F. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung dafür programmiert ist, nachfolgende Spannungs- oder Strommessungen auf der Grundlage des Verdrahtungswiderstands anzupassen.
G. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung ferner dafür programmiert ist, den Verdrahtungswiderstand auf der Grundlage der Differenz und einer zweiten Differenz zwischen einem Gesamtwiderstand, der durch eine zweite Spannung und einen zweiten Strom bei einer zweiten Temperatur angegeben wird, und einem Batteriezellenwiderstand, der mit der zweiten Temperatur zusammenhängt und zuvor in dem Speicher gespeichert wurde, zu berechnen.
H. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung ferner dafür programmiert ist, eine zweite Spannung und einen zweiten Strom bei der ersten Temperatur zu messen und den Gesamtwiderstand auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Spannung und der zweiten Spannung geteilt durch eine Differenz zwischen dem Strom und dem zweiten Strom zu berechnen.
I. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung ferner dafür programmiert ist, den Zellenwiderstand bei einer zweiten Temperatur zu berechnen, auf der Grundlage des zuvor gespeicherten Zellenwiderstands für die erste Temperatur.
J. Fahrzeug nach I, wobei die Steuerung den Zellenwiderstand als eine Exponentialfunktion der ersten und der zweiten Temperatur multipliziert mit dem zuvor gespeicherten Zellenwiderstand berechnet.
K. Verfahren für ein Fahrzeug mit einer Traktionsbatterie, umfassend: Steuern der Traktionsbatterie oder des Fahrzeugs auf der Grundlage von Verdrahtungswiderstand, der mit elektrischen Batterieverbindungen zusammenhängt, der mit einer Differenz zwischen einem Gesamtwiderstand, der unter Verwendung von Batteriespannung und -strom bei einer ersten Betriebsbedingung berechnet wurde, und einem zuvor gespeicherten Batteriezellenwiderstand für die erste Betriebsbedingung zusammenhängt.
L. Verfahren nach K, wobei die erste Betriebsbedingung die Batterietemperatur umfasst.
M. Verfahren nach K, wobei die erste Betriebsbedingung den Batterieladezustand umfasst.
N. Verfahren nach K, wobei die Batteriespannung und der Batteriestrom einer Batteriezellenspannung und einem Batteriezellenstrom entsprechen und der gespeicherte Batteriezellenwiderstand einer einzelnen Batteriezelle entspricht.
O. Verfahren nach K, wobei die Batteriespannung und der Batteriestrom einer Paketspannung und einem Paketstrom entsprechen und der gespeicherte Batteriezellenwiderstand einem Paketzellenwiderstand entspricht.
P. Verfahren nach O, wobei der Paketzellenwiderstand auf einem Einzelzellenwiderstand mal einer Anzahl von Zellen in dem Paket basiert.
Q. Verfahren nach K, wobei das Steuern der Traktionsbatterie das Anpassen einer Batteriespannung auf der Grundlage des Verdrahtungswiderstands umfasst.
R. Verfahren nach K, wobei das Steuern der Traktionsbatterie oder des Fahrzeugs das Anpassen einer Batteriekapazität auf der Grundlage des Verdrahtungswiderstands umfasst.
S. Nichtvergängliches computerlesbares Speichermedium mit gespeicherten Anweisungen, die von einem mit einer Traktionsbatterie assoziierten Fahrzeugprozessor ausführbar sind, das Anweisungen umfasst zum: Abrufen eines Batteriezellenwiderstands aus einem Speicher auf der Grundlage einer aktuellen Betriebsbedingung; und Steuern des Ladens oder Entladens der Traktionsbatterie als Reaktion auf den internen Widerstand auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Gesamtwiderstand, der mit einer Batteriespannungs- und -strommessung bei der aktuellen Betriebsbedingung zusammenhängt, und dem Batteriezellenwiderstand.
T. Computerlesbares Speichermedium nach S, wobei der Batteriezellenwiderstand einem Gesamtwiderstand der Traktionsbatterie entspricht, die Batteriespannungs- und -strommessung einer Paketspannung und einem Paketstrom entsprechen.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Traktionsbatterie; und eine Steuerung, die mit der Traktionsbatterie gekoppelt ist und einen Speicher aufweist, wobei die Steuerung dafür programmiert ist, die Traktionsbatterie auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Gesamtwiderstand, der durch Spannung und Strom bei einer ersten Temperatur angegeben wird, und einem Batteriezellenwiderstand, der mit der ersten Temperatur zusammenhängt und zuvor in dem Speicher gespeichert wurde, zu steuern, wobei die Differenz einen Verdrahtungswiderstand anzeigt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Batteriezellenwiderstand einem Einzelzellenwiderstand mal einer Anzahl von Zellen in der Traktionsbatterie entspricht, wobei der Einzelzellenwiderstand auf gemessenem Zellenstrom und gemessener Zellenspannung für eine Vielzahl von Temperaturen über einen Betriebstemperaturbereich hinweg basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dafür programmiert ist, die Spannung und den Strom für eine einzelne Batteriezelle zu erhalten, um den Verdrahtungswiderstand für die einzelne Batteriezelle zu bestimmen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei Strom und Spannung einer Untermenge von Einzelzellen entsprechen, die eine kleinere Anzahl als die Gesamtanzahl von Zellen in der Traktionsbatterie aufweist, wobei der Batteriezellenwiderstand der Untermenge von einzelnen Zellen entspricht.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dafür programmiert ist, Laden der Traktionsbatterie auf der Grundlage des Verdrahtungswiderstands zu steuern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dafür programmiert ist, nachfolgende Spannungs- oder Strommessungen auf der Grundlage des Verdrahtungswiderstands anzupassen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dafür programmiert ist, den Verdrahtungswiderstand auf der Grundlage der Differenz und einer zweiten Differenz zwischen einem Gesamtwiderstand, der durch eine zweite Spannung und einen zweiten Strom bei einer zweiten Temperatur angegeben wird, und einem Batteriezellenwiderstand, der mit der zweiten Temperatur zusammenhängt und zuvor in dem Speicher gespeichert wurde, zu berechnen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dafür programmiert ist, eine zweite Spannung und einen zweiten Strom bei der ersten Temperatur zu messen und den Gesamtwiderstand auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Spannung und der zweiten Spannung geteilt durch eine Differenz zwischen dem Strom und dem zweiten Strom zu berechnen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dafür programmiert ist, den Zellenwiderstand bei einer zweiten Temperatur zu berechnen, auf der Grundlage des zuvor gespeicherten Zellenwiderstands für die erste Temperatur.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung den Zellenwiderstand als eine Exponentialfunktion der ersten und der zweiten Temperatur multipliziert mit dem zuvor gespeicherten Zellenwiderstand berechnet.