-
Die Erfindung geht aus von einem System zur Batterieüberwachung für ein Fahrzeug umfassend ein Batteriesteuergerät, eine erste Schnittstelle zur Erfassung von elektrischen Eigenschaften einer Bordnetzbatterie des Fahrzeugs, eine zweite Schnittstelle zur Erfassung von elektrischen Eigenschaften einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs sowie eine elektrische und/oder elektronische Schaltung zum Transferieren elektrischer Energie zwischen der Traktionsbatterie und der Bordnetzbatterie und/oder zwischen einer außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Energiequelle und der Bordnetzbatterie, einem Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Batterieüberwachung für ein Fahrzeug sowie einer Verwendung des Systems gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
-
Stand der Technik
-
Aus dem Stand der Technik sind Systeme zur Batterieüberwachung bekannt. Die Druckschrift
DE 19545063 A1 offenbart einen Nachladeautomaten, durch den ein optimaler Ladezustand einer Starterbatterie eines Fahrzeugs erreicht wird und erhalten bleibt, damit ihre Betriebsfähigkeit gewährleistet wird, d.h. ausreichend Kapazität auch nach langer Parkzeit und auch bei Minus-Temperaturen für den Anlasser verfügbar ist. Beim geparkten Fahrzeug wird dabei eine Netz-Steckverbindung hergestellt. Der Nachladeautomat erhält dadurch Netzspannung. Der Ladestromkreis des Nachladeautomaten ist mit den Klemmen der Starterbatterie verbunden. Ein Regler übernimmt stetig eine Messung und bewirkt, dass ein optimaler Ladezustand erreicht wird und – mit zwischenzeitlich geringer Minderung – erhalten bleibt.
-
Die Druckschrift
DE 10 2014 224227 A1 , beschreibt eine Steuereinheit (
230) für ein Bordnetz (
200) eines Fahrzeugs (
400). Das Bordnetz (
200) umfasst einen ersten Energiespeicher (
201), der eine erste maximale Ruhespannung (
101) bei Vollladung des ersten Energiespeichers (
201) aufweist. Außerdem umfasst das Bordnetz (
200) einen zweiten Energiespeicher (
202), der eine zweite maximale Ruhespannung (
104) bei Vollladung des zweiten Energiespeichers (
201) aufweist. Dabei ist die zweite maximale Ruhespannung (
104) höher ist als die erste maximale Ruhespannung (
101). Das Bordnetz (
200) umfasst außerdem einen Generator (
203), der eingerichtet ist, elektrische Energie für das Bordnetz (
200) zu generieren. Die Steuereinheit (
230) ist eingerichtet, abhängig von aktuellen Ladezuständen des ersten und/oder zweiten Energiespeichers den ersten und/oder zweiten Energiespeicher (
201,
202) zu laden, einen Ladezustand des ersten und/oder zweiten Energiespeichers (
201,
202) zu halten, und/oder einen Energiebedarfs des Bordnetzes (
200) durch den ersten und/oder zweiten Energiespeicher (
201,
202) zu decken.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ferner ein Zeitgeber vorgesehen ist, mit dem in Abhängigkeit mindestens einer Umgebungsbedingung des Fahrzeugs ein Betriebsmodus des Batteriesteuergeräts änderbar ist.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Das System zur Batterieüberwachung kann mittels der ersten Schnittstelle eine Spannung und/oder einen Ladezustand der Bordnetzbatterie als elektrische Eigenschaft erfassen. Dadurch können Betriebszustände der Bordnetzbatterie ermittelt werden, beispielsweise kann in Abhängigkeit der erfassten Spannung der Bordnetzbatterie ein Ladezustand der Bordnetzbatterie berechnet werden.
-
Das System zur Batterieüberwachung kann mittels der zweiten Schnittstelle eine Spannung und/oder ein Ladezustand der Traktionsbatterie als elektrische Eigenschaft erfassen. Dadurch können Betriebszustände der Bordnetzbatterie ermittelt werden, beispielsweise kann in Abhängigkeit der erfassten Spannung der Traktionsbatterie ein Ladezustand der Traktionsbatterie berechnet werden. Vorteilhafterweise kann in Abhängigkeit des Ladezustands elektrische Energie transferiert werden.
-
Das System zur Batterieüberwachung kann mittels der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung elektrische Energie kabelgebunden und/oder kabellos transferieren. Dadurch kann elektrische Energie sowohl von kabelgebundenen Ladesäulen als auch von Ladesäulen mit induktiven Ladevorrichtungen zu der Bordnetzbatterie und/oder zu der Traktionsbatterie transferiert werden. Die Traktionsbatterie umfasst zumindest eine elektrochemische Zelle, wobei bei einer Mehrzahl von elektrochemischen Zellen eine Lade- und/oder Entladeelektronik für einen Ladezustandsausgleich zwischen den elektrochemischen Zellen vorgesehen sein kann, beispielsweise durch ein Batteriemanagementsystem.
-
Eine maximale Spannung der Bordnetzbatterie des Systems zur Batterieüberwachung beträgt im Wesentlichen 12V. Dadurch kann die Batterieüberwachung für herkömmliche Systeme mit 12V Bordnetzbatterien auf beispielsweise NiMH Basis oder für neuartige Systeme mit 12V Bordnetzbatterien auf Lithium-Basis erfolgen.
-
Eine maximale Spannung der Traktionsbatterie des Systems zur Batterieüberwachung beträgt im Wesentlichen 48V. Dadurch kann die Batterieüberwachung insbesondere für eine Kombination von Niedervolt-Systemen, insbesondere auf Lithium-Basis oder Feststoffelektrolyten, erfolgen.
-
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen erfolgt eine Kombination von Niedervolt-Systemen mit Hochvolt-Systemen, beispielsweise beträgt die Spannung der Traktionsbatterie dann 60V.
-
Das Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Batterieüberwachung für ein Fahrzeug umfasst folgende Schritte:
- – Erfassen einer Zeitdauer durch einen Zeitgeber;
- – Vergleichen der erfassten Zeitdauer mit einem vorgebbaren Schwellenwert für eine maximale Zeitdauer;
- – Überschreitet die erfasste Zeitdauer den Schwellenwert für die maximale Zeitdauer, wird das Batteriesteuergerät durch den Zeitgeber in einen aktiven Betriebsmodus versetzt.
-
Dadurch kann bis zum Überschreiten des vorgebbaren Schwellenwerts für die maximale Zeitdauer das Batteriesteuergerät beispielsweise in einem passiven Betriebsmodus verbleiben, wodurch keine unnötige Energie während einer Standzeit des Fahrzeugs verbraucht wird. Weiter kann in regelmäßigen Abständen die Batterieüberwachung durch das in einen aktiven Betriebsmodus versetzte Batteriesteuergerät durchgeführt werden.
-
Das Verfahren umfasst folgenden weiteren Schritt:
- – Erfassen von elektrischen Eigenschaften einer Bordnetzbatterie und/oder Traktionsbatterie des Fahrzeugs mittels der ersten Schnittstelle und/oder zweiten Schnittstelle durch das in den aktiven Betriebsmodus versetzte Batteriesteuergerät.
-
Dadurch können Betriebszustände der Bordnetzbatterie und/oder Traktionsbatterie ermittelt werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit der erfassten Spannung der Bordnetzbatterie ein Ladezustand der Bordnetzbatterie berechnet werden und in Abhängigkeit des Ladezustands der Traktionsbatterie elektrische Energie von der Traktionsbatterie zu der Bordnetzbatterie transferiert werden.
-
Das Verfahren umfasst folgende weitere Schritte:
- – Vergleichen der mittels der ersten Schnittstelle erfassten elektrischen Eigenschaft der Bordnetzbatterie, insbesondere einer Spannung einer Bordnetzbatterie des Fahrzeugs, mit einem vorgebbaren Schwellenwert, insbesondere eine minimale Spannung der Bordnetzbatterie, durch das Batteriesteuergerät;
- – Unterschreitet die elektrische Eigenschaft der Bordnetzbatterie den Schwellenwert der Bordnetzbatterie, steuert das Batteriesteuergerät die elektrische Schaltung zum Transferieren elektrischer Energie an.
-
Vorteilhafterweise kann dadurch während einer längeren Standzeit des Fahrzeugs die Spannung der Bordnetzbatterie mindestens auf einer vorgebbaren minimalen Spannung gehalten werden.
-
Das Verfahren umfasst folgende weitere Schritte:
- – Transferieren elektrischer Energie von der außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Energiequelle zu der Bordnetzbatterie, wenn eine außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Energiequelle zum Transferieren elektrischer Energie zur Verfügung steht;
- – Transferieren elektrischer Energie von einer Traktionsbatterie zu der Bordnetzbatterie, wenn keine außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Energiequelle zum Transferieren elektrischer Energie zur Verfügung steht in Abhängigkeit der mittels der zweiten Schnittstelle erfassten elektrischen Eigenschaften der Traktionsbatterie.
-
Dadurch kann sowohl elektrische Energie während der Standzeit des Fahrzeugs von einer außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Energiequelle, beispielsweise eine Ladesäule und/oder ein Hausstromanschluss, und/oder von einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs geladen werden. Dadurch kann die Spannung der Bordnetzbatterie auf einer vorgebbaren minimalen Spannung gehalten werden.
-
Das Verfahren umfasst folgende weitere Schritte:
- – Vergleichen der mittels der ersten Schnittstelle erfassten elektrischen Eigenschaft der Bordnetzbatterie mit dem vorgebbaren Schwellenwert;
- – Überschreitet die elektrische Eigenschaft der Bordnetzbatterie den Schwellenwert der Bordnetzbatterie, steuert das Batteriesteuergerät die elektrische Schaltung zum Transferieren elektrischer Energie an, wodurch das Transferieren elektrischer Energie beendet wird;
- – Versetzen des Betriebsmodus des Batteriesteuergeräts in einen passiven Betriebsmodus.
-
Dadurch wird vorteilhafterweise der Transfer von elektrischer Energie beim Erreichen des Schwellenwerts der Bordnetzbatterie, beispielsweise die maximale Spannung und/oder ein gewünschter Ladezustand, beendet, wobei das Batteriesteuergerät in einen passiven Betriebsmodus versetzt wird und der Zeitgeber in Abhängigkeit einer Umgebungsbedingung, beispielsweise eine Zeitdauer, einer Außentemperatur des Fahrzeugs, einen Wochentag, einer Wettervorhersage und/oder einer geographischen Position des Fahrzeugs, den Betriebsmodus des Batteriesteuergeräts ändert.
-
Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Batterieüberwachung in einem Fahrzeug mit mindestens einer Lithium-Ionen-, Lithium-Schwefel-, Lithium-Luft-Traktionsbatterie und oder einer Traktionsbatterie mit einem Feststoffkörperelektrolyt verwendet. Dadurch kann bei neuartigen Batteriespeichersysteme, welche noch eine Bordnetzbatterie aufweisen, ein Starten des Fahrzeugs nach längerer Abstellzeit erreicht werden.
-
Kurzbeschreibung der Figuren
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigt:
-
1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Batterieüberwachung für ein Fahrzeug; und
-
2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Batterieüberwachung für ein Fahrzeug; und
-
3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Systems zur Batterieüberwachung.
-
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
-
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Vorrichtungskomponenten.
-
1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Batterieüberwachung für ein Fahrzeug.
-
Das Fahrzeug 100 umfasst das erfindungsgemäße System 101, eine Traktionsbatterie 102 sowie eine Bordnetzbatterie 103.
-
Das System 101 umfasst ferner ein Batteriesteuergerät 104, einen Signalgeber 105, eine erste Schnittstelle 106 zur Erfassung von elektrischen Eigenschaften der Bordnetzbatterie 103, einer zweiten Schnittstelle 107 zur Erfassung von elektrischen Eigenschaften der Traktionsbatterie 102.
-
Die erste Schnittstelle 106 und die zweite Schnittstelle 107 sind in der gezeigten Ausführungsform als elektromechanische Verbindungen ausgeführt. In einer anderen Ausführungsform umfassen die erste Schnittstelle 106 und/oder die zweite Schnittstelle 107 elektronische Schaltungen, die eine Auswertung der erfassten elektrischen Eigenschaften durchführen.
-
Mittels dem Signalgeber 105 ist in Abhängigkeit mindestens einer Umgebungsbedingung des Fahrzeugs 100 ein Betriebsmodus des Batteriesteuergeräts 104 änderbar, beispielsweise kann zwischen einem aktiven Betriebsmodus, in dem das Batteriesteuergerät 104 die Bordnetzbatterie 103 und/oder die Traktionsbatterie 102 überwacht und Ladevorgänge steuert, und einem passiven Betriebsmodus, in dem das Batteriesteuergerät 104 keine Batteriesteuerfunktionen ausführt, umgeschalten werden.
-
Weiter umfasst das System 101 eine elektrische Schaltung 108 zum Transferieren elektrischer Energie zwischen der Traktionsbatterie 102 und der Bordnetzbatterie 103 und/oder zwischen einer außerhalb des Fahrzeugs 100 angeordneten Energiequelle 109 und der Bordnetzbatterie 103. Hierfür sind elektrische Verbindungen 110 und/oder induktive Verbindungen zwischen der Energiequelle 109 und der elektrischen Schaltung 108 vorgesehen.
-
Die elektrische Schaltung 108 kann ferner zum Transferieren elektrischer Energie zwischen der Energiequelle 109 und der Traktionsbatterie 102 genutzt werden.
-
1 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Batterieüberwachung für ein Fahrzeug.
-
Das Fahrzeug 300 umfasst das erfindungsgemäße System 301, eine Traktionsbatterie 302 sowie eine Bordnetzbatterie 303.
-
Das System 301 umfasst ferner ein Fahrzeugsteuergerät (vehicle control unit, VCU) 311, einen Signalgeber 305 sowie eine erste Schnittstelle 306 zur Erfassung von elektrischen Eigenschaften der Bordnetzbatterie 303.
-
Ferner umfasst das System ein Batteriesteuergerät 304 mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) 312 sowie eine zweite Schnittstelle 307 zur Erfassung von elektrischen Eigenschaften der Traktionsbatterie 302.
-
Die erste Schnittstelle 306 und die zweite Schnittstelle 307 sind in der gezeigten Ausführungsform als elektromechanische Verbindungen ausgeführt. In einer anderen Ausführungsform umfassen die erste Schnittstelle 306 und/oder die zweite Schnittstelle 307 elektronische Schaltungen, die eine Auswertung der erfassten elektrischen Eigenschaften durchführen.
-
Mittels dem Signalgeber 305 ist in Abhängigkeit mindestens einer Umgebungsbedingung des Fahrzeugs 300 ein Betriebsmodus des Batteriesteuergeräts 304 änderbar, beispielsweise kann zwischen einem aktiven Betriebsmodus, in dem das Batteriesteuergerät 304 die die Traktionsbatterie 302 überwacht, und einem passiven Betriebsmodus, in dem das Batteriesteuergerät 304 keine Batteriesteuerfunktionen ausführt, umgeschalten werden.
-
Weiter umfasst das System 301 eine elektrische Schaltung 308 zum Transferieren elektrischer Energie zwischen der Traktionsbatterie 302 und der Bordnetzbatterie 303 und/oder zwischen einer außerhalb des Fahrzeugs 300 angeordneten Energiequelle 309 und der Bordnetzbatterie 303. Hierfür sind elektrische Verbindungen 310 und/oder induktive Verbindungen zwischen der Energiequelle 309 und der elektrischen Schaltung 308 vorgesehen.
-
Die elektrische Schaltung 308 kann ferner zum Transferieren elektrischer Energie zwischen der Energiequelle 309 und der Traktionsbatterie 302 genutzt werden.
-
3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Systems zur Batterieüberwachung.
-
Im Verfahrensschritt 200 wird das Verfahren gestartet und durch einen Zeitgeber eine Zeitdauer erfasst.
-
Im Verfahrensschritt 201 wird die erfasste Zeitdauer mit einem vorgebbaren Schwellenwert, beispielsweise 30 Tage, verglichen.
-
Überschreitet die erfasste Zeitdauer den Schwellenwert für die maximale Zeitdauer, wird im Verfahrensschritt 202 ein Batteriesteuergerät des Systems zur Batterieüberwachung durch den Zeitgeber in einen aktiven Betriebsmodus versetzt, beispielsweise erhält ein Watchdog des Batteriesteuergeräts ein durch den Zeitgeber ausgegebenes Signal oder der Zeitgeber schaltet die Stromversorgung des Batteriesteuergeräts ein, wodurch dieses startet.
-
Überschreitet die erfasste Zeitdauer den Schwellen für die maximale Zeitdauer nicht, wird das Verfahren im Verfahrensschritt 200 fortgesetzt und eine Zeitdauer durch den Zeitgeber erfasst.
-
Im Verfahrensschritt 203 werden mittels einer ersten elektrischen Schnittstelle des Systems elektrischen Eigenschaften einer Bordnetzbatterie des Fahrzeugs durch das in den aktiven Betriebsmodus versetzte Batteriesteuergerät erfasst.
-
Im Verfahrensschritt 204 werden mittels einer zweiten elektrischen Schnittstelle des Systems elektrische Eigenschaften einer Traktionsbatterie des Fahrzeugs durch das in den aktiven Betriebsmodus versetzte Batteriesteuergerät erfasst.
-
Im Verfahrensschritt 205 werden die mittels der ersten Schnittstelle erfassten elektrischen Eigenschaften der Bordnetzbatterie des Fahrzeugs mit einem vorgebbaren Schwellenwert, beispielsweise einer minimalen Spannung der Bordnetzbatterie, durch das Batteriesteuergerät verglichen.
-
Unterschreitet die elektrische Eigenschaft der Bordnetzbatterie den Schwellenwert nicht, es ist also kein Transfer elektrischer Energie zu der Bordnetzbatterie notwendig, wird das Batteriesteuergerät im Verfahrensschritt 206 in einen passivem Betriebsmodus versetzt und das Verfahren im Verfahrensschritt 200 fortgesetzt.
-
Unterschreitet die elektrische Eigenschaft der Bordnetzbatterie den Schwellenwert, wird das Verfahren im Verfahrensschritt 207 fortgesetzt und geprüft, ob eine außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Energiequelle elektrisch mit der Schaltung zum Transferieren elektrischer Energie verbunden ist.
-
Ist die außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Energiequelle mit der Schaltung verbunden, wird im Verfahrensschritt 208 elektrische Energie von der außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Energiequelle zu der Bordnetzbatterie transferiert.
-
Nach dem Transferieren elektrischer Energie wird das Batteriesteuergerät im Verfahrensschritt 211 in einen passiven Betriebsmodus versetzt und das Verfahren im Verfahrensschritt 200 fortgesetzt.
-
Ist keine außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Energiequelle mit der Schaltung verbunden, wird im Verfahrensschritt 209 anhand der elektrischen Eigenschaften, beispielsweise der Ladezustand, der Traktionsbatterie, geprüft, ob ein Transfer von elektrischer Energie von der Traktionsbatterie zu der Bordnetzbatterie möglich ist.
-
Wenn kein Transfer elektrischer Energie möglich ist, wird im Verfahrensschritt 211 das Batteriesteuergerät in einen passiven Betriebsmodus versetzt und das Verfahren im Verfahrensschritt 200 fortgesetzt.
-
Wenn ein Transfer elektrischer Energie möglich ist, wird im Verfahrensschritt 210 elektrische Energie von der Traktionsbatterie zu der Bordnetzbatterie transferiert.
-
Nach dem Transferieren elektrischer Energie wird das Batteriesteuergerät im Verfahrensschritt 211 in einen passiven Betriebsmodus versetzt und das Verfahren im Verfahrensschritt 200 fortgesetzt.
-
Das Verfahren wird im Verfahrensschritt 200 beendet, wenn beispielswiese die geänderte Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs vorliegen, beispielsweise ein Motor des Fahrzeugs gestartet wird.
-
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 19545063 A1 [0002]
- DE 102014224227 A1 [0003]
