DE102016209787A1

DE102016209787A1 - Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems

Info

Publication number: DE102016209787A1
Application number: DE102016209787.3A
Authority: DE
Inventors: Sven Bergmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2017-12-07
Also published as: US20170353051A1; US10303140B2

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems, wobei das elektrische Energiespeichersystem mehrere Komponenten, die denselben Zweck erfüllen, aufweist, und das Verfahren nachstehend beschriebene Schritte umfasst. Es erfolgt eine Erfassung von die Komponenten jeweils eindeutig im Energiespeichersystem identifizierenden ersten Merkmalsdatensätzen. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Abgleich der erfassten ersten Merkmalsdatensätze mit in einem ersten Speicher hinterlegten zweiten Merkmalsdatensätzen. Des Weiteren erfolgt im Fall einer durch den Abgleich festgestellten Abweichung zwischen den ersten Merkmalsdatensätzen und den zweiten Merkmalsdatensätzen eine Klassifikation der Abweichung. Anschließend erfolgt in Abhängigkeit der Klassifikation der Abweichung eine Speicherung eines Wertes in einem zweiten Speicher. Bei Erfüllung einer vordefinierten Bedingung durch den gespeicherten Wert erfolgt eine zumindest teilweise Einschränkung einer Funktionalität des elektrischen Energiespeichersystems.

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems, einer elektronischen Steuereinheit zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems, die eingerichtet ist alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, sowie einem elektrischen Energiespeichersystem gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche, wobei das elektrische Energiespeichersystem jeweils mehrere Komponenten aufweist, die denselben Zweck erfüllen.
Stand der Technik
Gegenwärtige Energiespeichersysteme bestehen in der Regel aus einer Vielzahl an Komponenten, die oftmals denselben Zweck erfüllen, beispielsweise mehreren Stromsensoren oder mehreren Batteriemodulen mit integrierten Stromsensoren. Ein Austausch dieser Komponenten ist häufig kritisch, da gewisse Sicherheitsanforderungen, beispielsweise Redundanz, eingehalten werden müssen. Daher muss bei einem Komponententausch gegebenenfalls eine anschließende Kalibrierung erfolgen, die jedoch aufwendig in einer entsprechenden Fachwerkstatt durchzuführen ist. Diese wird meist unabhängig von einer tatsächlichen Notwendigkeit durchgeführt. Zur Identifikation von Komponenten, beispielsweise Batteriemodulen, wird häufig eine eindeutige Seriennummer verwendet. Dadurch kann ein entsprechender Austausch festgestellt werden.
In der Druckschrift DE 10 2009 007 171 A1 wird ein Diagnosesystem und Diagnoseverfahren zum Erfassen eines unsachgemäßen Eingriffs in die Software oder die Kalibrierung eines Fahrzeugs beschrieben.
Aus der Druckschrift DE 10 2011 089 352 A1 ist ein Batteriemanagementsystem und ein entsprechendes Verfahren der Überprüfung von Konfigurationsparametern in einem Batteriemanagementsystem bekannt.
Die Druckschrift DE 10 2012 215 208 A1 offenbart ein Batteriesystem und ein Verfahren zur Erkennung von nicht autorisiertem Modultausch an einem Batteriesystem.
Die Druckschrift DE 10 2014 202 431 A1 offenbart ein Identifikationssystem für elektrochemische Energiespeicher.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems, eine elektronische Steuereinheit zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems, die eingerichtet ist alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, sowie ein elektrisches Energiespeichersystem mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereitgestellt, wobei das elektrische Energiespeichersystem jeweils mehrere Komponenten aufweist, die denselben Zweck erfüllen.
Dabei umfasst das Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems mehrere Schritte, wobei das elektrische Energiespeichersystem mehrere Komponenten, die denselben Zweck erfüllen, aufweist. In einem ersten Schritt erfolgt eine Erfassung von die Komponenten jeweils eindeutig im Energiespeichersystem identifizierenden ersten Merkmalsdatensätzen. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Abgleich der erfassten ersten Merkmalsdatensätze mit in einem ersten Speicher hinterlegten zweiten Merkmalsdatensätzen, um etwaige Abweichungen zu erkennen. Im Fall einer durch den Abgleich festgestellten Abweichungen zwischen den ersten Merkmalsdatensatzes und dem zweiten Merkmalsdatensatzes erfolgt in einem dritten Schritt eine Klassifikation der Abweichung. In Abhängigkeit der Klassifikation der Abweichung erfolgt in einem vierten Schritt eine Speicherung eines Wertes in einem zweiten Speicher. Bei Erfüllung einer vordefinierten Bedingung durch den gespeicherten Wert erfolgt in einem fünften Schritt ein zumindest teilweises Einschränken der Funktionalität des elektrischen Energiespeichersystems.
Somit kann festgestellt werden, welche Komponenten im Energiespeichersystem derzeit vorhanden sind und ob daher die aktuelle Konfiguration des Energiespeichersystems mit der in dem ersten Speicher gespeicherten Konfiguration übereinstimmt. Veränderungen können dadurch einfach festgestellt und entsprechend klassifiziert werden, was bei der Beurteilung der weiteren Funktionsfähigkeit des Energiespeichersystems hilfreich ist. Durch die Speicherung des Wertes in Abhängigkeit der Klassifikation kann somit eine Änderungshistorie aufgebaut werden und gegebenenfalls die Funktionalität des Energiespeichersystems eingeschränkt werden, beispielsweise durch eine vorübergehende Deaktivierung, falls beispielsweise ein sicherer Betrieb des Energiespeichersystems nicht mehr gewährleistet werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Einschränkung der Funktionalität des elektrischen Energiespeichersystems kann beispielsweise der Weiterbetrieb mit reduzierter Leistung sein. Somit kann gegebenenfalls noch eine Fachwerkstatt erreicht werden.
Zweckmäßigerweise stimmen die ersten Merkmalsdatensatzes und die zweiten Merkmalsdatensatzes zumindest teilweise über ein. Somit ist eine einfache Vergleichbarkeit gewährleistet und Veränderungen können schnell festgestellt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung umfassen die ersten Merkmalsdatensatzes jeweils eine Seriennummer oder alphanumerische Zeichenfolge zur eindeutigen Identifikation der jeweiligen Komponente. Dadurch kann beispielsweise ein Austausch einer Komponente anhand dieser eindeutigen Identifikation einfach festgestellt werden.
Vorteilhafterweise umfassen die zweiten Merkmalsdatensatzes jeweils eine Seriennummer oder alphanumerische Zeichenfolge zur eindeutigen Identifikation von im Energiespeichersystem vorhandenen Komponenten. Somit ist eine einfache Vergleichbarkeit zwischen den ersten und den zweiten Merkmalsdatensätzen gegeben.
Zweckmäßigerweise umfassen die Komponenten, die denselben Zweck erfüllen, Sensoren zur Erfassung eines Stromes. Somit kann insbesondere die für einen sicheren Betrieb des elektrischen Energiespeichersystems wichtige Stromerfassung auch bei Austausch von Stromsensoren sicher weiterbetrieben werden, ohne dass es zu unnötigen Werkstattbesuchen oder einer Aussetzung des Betriebes des Energiespeichersystems kommen muss. Dies ist insbesondere bei einem in ein Batteriemodul integrierten Stromsensor vorteilhaft, da somit beispielsweise bei Austausch eines derartigen Moduls auf eine etwaige Kalibrierung des Stromsensors bis zu einer gewissen Anzahl an Austauschen verzichtet werden kann.
Vorteilhafterweise umfassen die ersten Merkmalsdatensätze und/oder die zweiten Merkmalsdatensätze jeweils die Position der Komponenten im elektrischen Energiespeichersystem. Somit können ohne Beeinträchtigung der Funktionalität die Komponenten an einer bestimmten Position mehrmals ausgetauscht werden, ohne dass dies beispielsweise eine Neukalibrierung des Energiespeichersystems beziehungsweise der entsprechenden Komponenten erfordert, da erkannt werden kann, dass ein Austausch immer nur an derselben Position stattgefunden hat.
Vorzugsweise umfasst im vierten Schritt die Speicherung des Wertes ein Erhöhen eines in dem zweiten Speicher hinterlegten Zählers. Dadurch kann insbesondere die genaue Anzahl an Austausch- oder Wechselvorgängen dauerhaft gespeichert werden, die in dem elektrischen Energiespeichersystem stattgefunden haben. Somit ist gewährleistet, dass auch bei Abschaltung des elektrischen Energiespeichersystems diese Information gespeichert bleibt und für künftige Auswertungen und Vergleiche herangezogen werden kann.
Zweckmäßigerweise umfasst im fünften Schritt die vordefinierte Bedingung einen Grenzwert bei dessen Erreichen bzw. Überschreiten die zumindest teilweise Einschränkung der Funktionalität des elektrischen Energie Speichersystems erfolgt. Somit kann beispielsweise festgelegt werden wie viele Austauschvorgänge möglich sind, ohne die Sicherheit bzw. Funktionalität des elektrischen Energiespeichersystems zu beeinträchtigen.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine elektronische Steuereinheit, die eingerichtet ist, alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wobei die vorgenannten Vorteile entsprechend gelten.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein elektrisches Energiespeichersystem, welches mehrere Komponenten, die denselben Zweck erfüllen, und eine erfindungsgemäße elektronische Steuereinheit umfasst, wobei die vorgenannten Vorteile entsprechend gelten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher ausgeführt.
Es zeigt:
1 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung eines Moduls mit integriertem Stromsensor.
Ausführungsformen der Erfindung
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Vorrichtungskomponenten oder gleiche Verfahrensschritte.
1 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem ersten Schritt S1 werden alle Seriennummer sowie die Einbaupositionen der in dem elektrischen Energiespeichersystem verbauten Module mit integriertem Stromsensor, das heißt Baugruppen von elektrischen Energiespeichereinheiten, erfasst. Dies kann beispielsweise beim Starten des elektrischen Energiespeichersystems oder auch in regelmäßigen Abständen während des Betriebs des elektrischen Energiespeichersystems durchgeführt werden. In einem zweiten Schritt S2 werden die erfassten Seriennummern und die erfassten Einbaupositionen der verbauten Module mit in einem ersten Speicher hinterlegten Seriennummern und Einbaupositionen verglichen. Dieser erste Speicher kann beispielsweise durch eine elektronische Steuereinheit bereitgestellt werden. Die in dem ersten Speicher hinterlegten Seriennummern und Einbaupositionen können beispielsweise eine Werkskonfiguration, d.h. einen vom Hersteller des Energiespeichersystems bereitgestellten Grundzustand, beschreiben. Kam es beispielsweise zu einem durch eine Werkstatt veranlassten Austausch eines Moduls in dem elektrischen Energiespeichersystem, erfolgt nach der Feststellung F1 einer Abweichung zwischen neuer Konfiguration des elektrischen Energiespeichersystems und der in dem ersten Speicher hinterlegten Konfiguration in einem dritten Schritt S3 eine Klassifikation der Abweichung, die zwischen den Seriennummern und Einbaupositionen der in dem elektrischen Energiespeichersystem verbauten Module und der in dem ersten Speicher hinterlegten Seriennummern und Einbaupositionen festgestellt wurde. Wenn keine derartige Abweichung festgestellt wird, wird das elektrische Energiespeichersystem im Normalbetrieb NB weiterbetrieben. Nach einer entsprechenden Bewertung F2 der Abweichung erfolgt in einem vierten Schritt S4 das Erhöhen eines in einem zweiten Speicher gespeicherten Zählers. Wenn eine derartige Abweichung hingegen als unkritisch klassifiziert wird, beispielsweise weil ein Modulwechsel an einer Einbauposition erfolgte, an der bereits zuvor ein Modulwechsel erfolgt war, wird das elektrische Energiespeichersystem im Normalbetrieb NB weiterbetrieben. Normalbetrieb bedeutet, dass das elektrische Energiespeichersystem seinen bestimmungsgemäßen Betrieb uneingeschränkt durchführen kann. Aufgrund der Abweichung an derselben Modulposition wurde die Abweichung bereits bei einer früheren Durchführung des Verfahrens berücksichtigt und darf daher nicht zu einer weiteren Erhöhung des Zählers führen. Der Zähler zählt somit die Anzahl an erfolgten, als kritisch klassifizierten Konfigurationsänderungen ausgehend von einer Grundkonfiguration, beispielsweise der Werkskonfiguration. Bei einer als kritisch klassifizierten Änderung wird dann beispielsweise der von dem entsprechenden Stromsensor kommende Messwert in der elektronischen Steuereinheit für eine weitere Verarbeitung nicht berücksichtigt, da dieser Stromsensor nicht über eine erforderliche Kalibrierung verfügt. Nach der Prüfung F3, ob der Zähler einen vordefinierten Grenzwert überschreitet, erfolgt gegebenenfalls in einem fünften Schritt S5 ein zumindest teilweises Einschränken einer Funktionalität des elektrischen Energiespeichersystems. Falls der Wert des Zählers den Grenzwert nicht überschreitet, wird das elektrische Energiespeichersystem im Normalbetrieb NB weiterbetrieben. Das zumindest teilweise Einschränken der Funktionalität kann in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug zum Beispiel bedeuten, dass die abrufbare Leistung, insbesondere auch ein in der Batterie fließender Strom, beschränkt wird. Weiterhin kann beispielsweise die Notwendigkeit eines Werkstattbesuches auf geeignete Weise angezeigt werden, beispielsweise durch ein optisches oder akustisches Signal.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Moduls 20 mit integriertem Stromsensor 22. Hierbei ist ein Verbindungsstück 23 zur elektrischen Verbindung des Stromsensors 22 und einer in dem Modul verbauten elektrischen Energiespeichereinheit 25 abgebildet. Zur elektrischen Verbindung der elektrischen Energiespeichereinheiten 25 untereinander dient ein Verbindungsstück 24. Ein Anschlusselement 21 dient der Verbindung mit weiteren Modulen, die beispielsweise gemeinsam ein elektrisches Energiespeichersystem bilden. Der Stromsensor 22 ist hierbei integraler Bestandteil des Moduls und wird auch gemeinsam mit diesem ausgetauscht. Zur Vermeidung nicht notwendiger Kalibrieraufwände im Zusammenhang mit dem Stromsensor 22 bei Austausch eines Moduls 20 wird die Anzahl an Modultauschen registriert. Gemäß bestimmter Sicherheitsnormen ist eine gewisse Anzahl an funktionsfähigen Stromerfassungeinrichtungen zum sicheren Betrieb eines elektrischen Energiespeichersystems erforderlich. In einem elektrischen Energiespeichersystem mit mehreren Komponenten gleichen Zwecks, beispielsweise mehreren Modulen 20, können also gegebenenfalls einige dieser Module 20 ausgetauscht werden, ohne dass der sichere Betrieb des elektrischen Energiespeichersystems gefährdet ist. Dies erfordert ein genaues Verfolgen der Änderungen an dem elektrischen Energiespeichersystem, wozu das vorgeschlagene Verfahren eingesetzt werden kann.
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 Patentliteratur

DE 102009007171 A1 [0003]
DE 102011089352 A1 [0004]
DE 102012215208 A1 [0005]
DE 102014202431 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems, wobei das elektrische Energiespeichersystem mehrere Komponenten (20, 22), die denselben Zweck erfüllen, aufweist, umfassend folgende Schritte: a) Erfassung von die Komponenten (20, 22) jeweils eindeutig im Energiespeichersystem identifizierenden ersten Merkmalsdatensätzen; b) Abgleich der erfassten ersten Merkmalsdatensätze mit in einem ersten Speicher hinterlegten zweiten Merkmalsdatensätzen; c) Im Fall einer durch den Abgleich festgestellten Abweichung zwischen den ersten Merkmalsdatensätzen und den zweiten Merkmalsdatensätzen Klassifikation der Abweichung; d) In Abhängigkeit der Klassifikation der Abweichung Speicherung eines Wertes in einem zweiten Speicher; e) Bei Erfüllung einer vordefinierten Bedingung durch den gespeicherten Wert zumindest teilweise Einschränkung einer Funktionalität des elektrischen Energiespeichersystems;
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die ersten Merkmalsdatensätze und die zweiten Merkmalsdatensätze zumindest teilweise übereinstimmen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die ersten Merkmalsdatensätze jeweils eine Seriennummer oder alphanumerische Zeichenfolge zur eindeutigen Identifikation der jeweiligen Komponente umfassen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komponenten Sensoren (22) zur Erfassung eines Stromes umfassen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Merkmalsdatensätze und/oder die zweiten Merkmalsdatensätze jeweils die Position der Komponente (20, 22) im elektrischen Energiespeichersystem umfassen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt d) ein Erhöhen eines im zweiten Speicher hinterlegten Zählers umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt e) die vordefinierte Bedingung einen Grenzwert umfasst.
Elektronische Steuereinheit zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems, wobei das elektrische Energiespeichersystem mehrere Komponenten (20, 22), die denselben Zweck erfüllen, aufweist und die elektronische Steuereinheit eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wobei die elektronische Steuereinheit a) die Komponenten (20, 22) jeweils eindeutig im Energiespeichersystem identifizierende erste Merkmalsdatensätze erfasst, b) die erfassten ersten Merkmalsdatensätze mit in einem ersten Speicher hinterlegten zweiten Merkmalsdatensätzen abgleicht, c) im Fall einer durch den Abgleich festgestellten Abweichung zwischen den ersten Merkmalsdatensätzen und den zweiten Merkmalsdatensätzen die Abweichung klassifiziert, d) in Abhängigkeit der Klassifikation einen Wert in einem zweiten Speicher speichert, e) bei Erfüllung einer vordefinierten Bedingung durch den gespeicherten Wert zumindest teilweise eine Funktionalität des elektrischen Energiespeichersystems einschränkt.
Elektrisches Energiespeichersystem, welches mehrere Komponenten (20, 22), die denselben Zweck erfüllen, und eine elektronische Steuereinheit gemäß Anspruch 8 umfasst.