-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer aktuellen, eine Leerlaufspannung über eine Ladezustandsgröße beschreibenden Kennlinie für einen ein Kraftfahrzeug versorgenden elektrochemischen Energiespeicher, wobei während eines Ladevorgangs des Energiespeichers ein Spannungsverlauf über die Ladezustandsgröße am Energiespeicher erfasst wird.
-
Eine solche Kennlinie ist für eine Vielzahl von Berechnungen von Betriebsinformationen eines elektrochemischen Energiespeichers erforderlich. Da die Kennlinie über die Lebensdauer des Energiespeichers erheblichen Änderungen unterliegen kann, bedarf es einer regelmäßigen Aktualisierung. Insbesondere moderne Lithium-Ionen-Zellen weisen eine alterungsbedingte Änderung der Kennlinie auf, die unbekannten, nichtdeterministischen Einflüssen unterliegt. Eine rein rechnerische Ermittlung einer aktualisierten Kennlinie scheidet damit aus. Bislang sind zur Berücksichtigung der alterungsbedingten Änderungen im Wesentlichen Abschätzungsmethoden bekannt. Es ist ferner bekannt, zur Ermittlung einer aktuellen Kennlinie, einen Spannungsverlauf am Energiespeicher während eines Ladevorgangs zu erfassen:
-
DE 10 2013 220 688 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung eines ladungszustandsabhängigen Leerlaufspannungsverlaufs einer Fahrzeugbatterie. Dabei erfolgt ein vollständiges Entladen der Fahrzeugbatterie, ein Erfassen eines ersten erfassten ladungszustandsabhängigen Spannungsverlaufs während des Entladens, ein vollständiges Laden der Fahrzeugbatterie, ein Erfassen eines zweiten erfassten ladungszustandsabhängigen Spannungsverlaufs während des Ladens und ein Bestimmen des ladungszustandsabhängigen Leerlaufspannungsverlaufs mittels einer gewichteten Interpolation des ersten erfassten Spannungsverlaufs und des zweiten erfassten Spannungsverlaufs.
-
Die Ermittlung einer aktuellen Kennlinie durch Abschätzung bzw. Interpolation gemessener Spannungsverläufe ist jedoch für viele Berechnungen anhand der Kennlinie zu unpräzise und/oder sehr zeitaufwendig, da sowohl ein Lade- als auch ein Entladevorgang durchgeführt werden muss.
-
DE 10 2009 050 572 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustands einer Batterie, wobei im Betrieb der Batterie auftretende Signalverläufe aufgenommen, aus den Signalverläufen Werte bestimmt und aus diesen Werten Kenndaten ermittelt werden, aus welchen auf den Alterungszustand geschlossen wird.
-
DE 10 2012 010 486 A1 offenbart ein Verfahren zum Bewerten eines Alterungszustands einer Batterie unter Verwendung eines Kennlinienfelds, wobei am Anfang eines Entladevorgangs die Anfangsspannung der Batterie, die Entladestromstärke und die Temperatur der Batterie ermittelt werden, hieraus durch Vergleich mit den im Kennlinienfeld vorhandenen Daten eine Kennlinie ausgewählt und ein Anfangszustand der Batterie festgelegt werden. Am Ende des Entladevorgangs wird eine Schlussspannung gemessen. Die Schlussspannung wird mit der aufgrund der gewählten Kennlinie erwarteten Spannung am Ende der Entladung verglichen und der Alterungszustand der Batterie bewertet.
-
Aus der Druckschrift
DE 39 10 868 C2 ist ein Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustands einer Bleibatterie bekannt. Die Klemmspannung wird zu definierten Zeitpunkten und unter unterschiedlichen Belastungszuständen abgetastet und mit vorgegebenen gespeicherten Kennlinienwerten für eine kapazitätsabhängige Spannung verglichen. Die Kennlinienwerte werden von Spannungswerten gebildet, die unmittelbar nach Abschaltung einer Last vor Erreichen der Ruhespannung auftreten. In Abhängigkeit einer gemessenen Spannungsdifferenz der Klemmspannung im Ruhe- und Lastzustand wird bei einer erneuten Messung ein anderer, vorzugsweise benachbarter Kennlinienwert gewählt.
-
Ein Verfahren zum Schätzen einer Ladungskapazität ist aus der Druckschrift
DE 10 2013 112 533 A1 bekannt. Hierbei wird ein im Labormaßstab gemessener Batteriepackwiderstand genutzt, um eine Leerlaufspannung aus einer Klemmspannung während des Ladens zu bestimmen. Die tatsächliche Leerlaufspannung nach dem Laden kann später gemessen werden. Zwei Werte der Leerlaufspannung liefern zwei Werte für den Ladezustand des Batteriepacks, aus denen eine Batteriepackkapazität bestimmt werden kann.
-
Die Druckschrift
US 2013/0187657 A1 betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer anfänglichen Ladekurve einer Batterie. Hierbei wird eine anfängliche Entladekurve der Batterie gemessen. Eine lastfreie Klemmspannung wird zu zwei Zeitpunkten bestimmt und mit Hilfe der anfänglichen Entladekurve werden den Spannungen Ladezustände zugeordnet. Durch einen Vergleich einer berechneten idealen Ladungsänderung zwischen diesen Zuständen und einer tatsächlichen Ladungsänderung wird die Entladekurve kalibriert.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ermittlung einer aktuellen, eine Leerlaufspannung über eine Ladezustandsgröße beschreibenden Kennlinie für einen ein Kraftfahrzeug versorgenden elektrochemischen Energiespeicher zu verbessern.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist somit vorgesehen, dass wenigstens eine Abweichungsinformation ermittelt wird, welche eine Abweichung des erfassten Spannungsverlaufs von einer bislang verwendeten Kennlinie beschreibt, wonach bei Erfüllung eines auf die Abweichungsinformation anzuwendenden Abweichungskriteriums eine aus einem vorgegebenen Kennfeld ausgewählte Kennlinie als aktuelle Kennlinie verwendet wird.
-
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass während des Ladevorgangs ein Spannungsverlauf ermittelbar ist, der eine hinreichend genaue Bestimmung von Abweichungen eines realen Leerlaufspannungsverlaufs über die Ladezustandsgröße zu der bislang verwendeten Kennlinie zulässt, so dass die Gültigkeit der bislang verwendeten Kennlinie anhand des Abweichungskriteriums überprüfbar ist. Wird dieses erfüllt, so kann eine aktuelle Kennlinie aus dem Kennfeld ausgewählt und als aktuelle Kennlinie zugrunde gelegt werden. Mit anderen Worten wird die bislang verwendete Kennlinie durch die aus dem Kennfeld ausgewählte Kennlinie ersetzt. Wird das Abweichungskriterium nicht erfüllt, kann die bislang verwendete Kennlinie weiter verwendet werden.
-
Die Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise die Feststellung einer Abweichung der bislang verwendeten Kennlinie vom realen, nicht deterministisch bestimmbaren Verlauf der Leerlaufspannung über die Ladezustandsgröße, wonach aus dem Kennfeld, das beispielsweise hochgenaue Referenzkennlinien für unterschiedliche Alterungszustände umfassen kann, eine Kennlinie auswählbar ist, die dem tatsächlichen Batteriezustand besser entspricht. Dazu ist lediglich die Durchführung eines Ladevorgangs notwendig, der bei Batteriekraftfahrzeugen (BEV) und Plug-In-Hybrid-Kraftfahrzeugen (PHEV) ohnehin regelmäßig erfolgt. Zeit- und energieaufwendige Entladevorgänge, die nur für die Gewinnung eines Spannungsverlaufs durchgeführt werden, können so entfallen. Die aktuelle Kennlinie ermöglicht in der Folge präzisere Berechnungen von Betriebsinformationen bezüglich des Energiespeichers, beispielsweise eines dem Benutzer mitzuteilenden momentanen Ladezustandswertes, was wiederum einen energieeffizienteren und umweltschonenderen Betrieb des Kraftfahrzeug erlaubt.
-
Der Spannungsverlauf kann mittels einer Messeinrichtung des Kraftfahrzeugs als Klemmenspannung des Energiespeichers erfasst werden. Es kann ein konstanter Ladestrom durch den Energiespeicher während des Ladevorgangs zugrunde gelegt werden, so dass die Quellen- oder Leerlaufspannung des Energiespeichers lediglich einen konstanten Offset zum erfassten Spannungsverlauf aufweist. Dementsprechend kann der Spannungsverlauf durch Messung der Leerlaufspannung des Energiespeichers erfasst werden. Typischerweise erfolgt die Ermittlung der Abweichungsinformation, die Auswertung des Abweichungskriteriums und die Auswahl der Kennlinie aus dem Kennfeld mittels einer kraftfahrzeugseitigen Steuereinrichtung, beispielsweise eines Battery Management Controllers. Es ist jedoch, wie später detaillierter ausgeführt wird, auch eine verteilte, d.h. eine teilweise kraftfahrzeugexterne Durchführung der Verfahrensschritte möglich.
-
Der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Energiespeicher ist insbesondere eine Energiespeicherzelle einer aus mehreren Energiespeicherzellen gebildeten Energiespeichereinrichtung des Kraftfahrzeugs. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dementsprechend auch parallel oder konsekutiv für eine jeweilige Energiespeicherzelle durchgeführt werden. Als Ladezustandsgröße wird beispielsweise ein State of Charge (SOC) verwendet. Dieser kann die verfügbare Kapazität des Energiespeichers im Verhältnis zur, insbesondere alterungsabhängigen, Gesamtkapazität des Energiespeichers beschreiben.
-
Es wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, wenn Ladezustandswerte der Ladezustandsgröße, denen Spannungswerte des Spannungsverlaufs zugeordnet werden, in Abhängigkeit einer erfassten, während des Ladevorgangs durch den Energiespeicher aufgenommenen Ladungsmenge ermittelt werden. Während des Ladevorgangs kann mithin aus der bislang durch den Energiespeicher aufgenommene Ladungsmenge auf den momentanen Ladezustandswert, insbesondere einen SOC-Wert, geschlossen werden. Dazu kann auch eine die momentane Gesamtkapazität im Sinne einer maximal verfügbaren Ladungsmenge des Energiespeichers berücksichtigt werden. Eine derartige Ermittlung des Ladezustandswertes ist teilweise auch regulatorisch vorgegeben, bedarf für eine präzise Ermittlung jedoch häufig des Abgleichs mit der die Leerlaufspannung über die Ladezustandsgröße beschreibenden Kennlinie.
-
Als Abweichungsinformation kann eine Differenz zwischen dem Spannungsverlauf und der bislang verwendeten Kennlinie ermittelt werden. Mit anderen Worten kann die Abweichungsinformation oder eine der Abweichungsinformationen eine Differenzfunktion des Spannungsverlauf und des Leerlaufspannungsverlaufs der bislang verwendeten Kennlinie über die Ladezustandsgröße beschreiben. Zur Ermittlung der Differenz bzw. der Differenzfunktion können selbstverständlich Spannungswerte oder Ladezustandswerte über die Ladezustandsgröße interpoliert werden.
-
Alternativ oder zusätzlich kann als Abweichungsinformation ein Gradient der Differenz zwischen dem Spannungsverlauf und der bislang verwendenden Kennlinie ermittelt werden. Durch die Gradientenbildung, also beispielsweise eine Ableitung der Differenzfunktion nach der Ladezustandsgröße, können insbesondere additive Fehler zwischen dem erfassten Spannungsverlauf und der realen Leerlaufspannung des Energiespeichers, wie der zuvor erwähnte Offset, berücksichtigt werden. Aus dem Verlauf des Gradienten lassen sich mithin Abweichungen der bislang verwendeten Kennlinie von der realen Leerlaufspannung besonders einfach und zuverlässig bestimmen.
-
Besonders bevorzugt wird ein Abweichungskriterium ausgewertet, welches erfüllt ist, wenn die Differenz zumindest auf einem Abschnitt des Wertebereichs der Ladezustandsgröße einen vorgegebenen Schwellwert erreicht und/oder wenn der Gradient zumindest auf einem Abschnitt des Wertebereichs der Ladezustandsgröße einen Vorzeichenwechsel aufweist.
-
Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders vorteilhaft, wenn das Abweichungskriterium nur innerhalb eines vorgegebenen Intervalls des Wertebereichs der Ladezustandsgröße oder nur innerhalb mehrerer vorgegebener, nicht überlappender Intervalle des Wertebereichs der Ladezustandsgröße auswertet wird. Versuchsreihen haben nämlich ergeben, dass alterungsbedingte Änderungen der Kennlinie in bestimmten Intervallen der Ladezustandsgröße besonders markant sind und sich dementsprechend gut für die Auswertung des Abweichungskriteriums eignen. Das Intervall oder die Intervalle insgesamt können dabei mindestens 5 %, bevorzugt mindestens 10 %, und/oder höchstens 80 %, bevorzugt höchstens 60 %, besonders bevorzugt höchstens 40 %, des Wertebereichs der Ladezustandsgröße umfassen. Bevorzugt ist wenigstens eines der Intervalle unterhalb der Mitte des Wertebereichs der Ladezustandsgröße und/oder wenigstens eines der Intervalle oberhalb der Mitte des Wertebereichs der Ladezustandsgröße vorgegeben. Bevorzugt beginnt das oder das niedrigste Intervall bei wenigstens 3 % des Wertebereichs der Ladezustandsgröße und/oder endet das oder das höchste Intervall bei höchstens 97 % des Wertebereichs der Ladezustandsgröße. Die Intervalle können identisch mit den bezüglich der Differenz und dem Gradienten genannten Abschnitten sein.
-
Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner zweckmäßig, wenn ein Kennfeld verwendet wird, dessen Kennlinien jeweils ein Alterungszustand zugeordnet ist, wobei bei Erfüllung des Abweichungskriteriums eine Kennlinie ausgewählt wird, welcher ein höherer Alterungszustand als ein der bislang verwendeten Kennlinie zugeordneter Alterungszustand zugeordnet ist. Es lässt sich so unter der Annahme, dass die Veränderung der Kennlinie ausschließlich alterungsbedingt ist, allein durch die Auswahl aus den nach dem Alterungszustand geordneten Kennlinien, eine verbesserte, aktuelle Kennlinie ermitteln. Vorteilhafterweise wird die Kennlinie ausgewählt, welcher der nächsthöhere Alterungszustand als der der bislang verwendeten Kennlinie zugeordnete Alterungszustand zugeordnet ist. Es kann dann durch iterative Ausführung des Verfahrens oder durch iterative Ermittlung der Abweichungsinformation, Auswertung des Abweichungskriteriums und Verwendung der jeweils aktualisierten Kennlinie der fortschreitenden Alterung des Energiespeichers gefolgt werden. Selbstverständlich kann dabei das Abweichungskriterium in Abhängigkeit der Anzahl der Kennlinien des Kennfelds, also dessen Feinheit, bestimmt werden.
-
Mit besonderem Vorteil wird ein anhand wenigstens eines Referenzenergiespeichers ermitteltes Kennfeld verwendet. Der Referenzenergiespeicher kann ein bezüglich des Energiespeichers typgleicher Energiespeicher sein. Bevorzugt werden die Referenzkennlinien des Kennfeldes während der Zellqualifikation, mit anderen Worten werksseitig, ermittelt. Durch entsprechende Lade- und Entladezyklen mit einem oder mehreren Referenzenergiespeichern kann das Kennfeld so aus mehreren altersbedingt veränderten Referenzkennlinien gebildet werden.
-
Zweckmäßigerweise wird die aktuelle Kennlinie zur Berechnung der den Energiespeicher betreffenden Betriebsinformation durch eine kraftfahrzeugseitige Steuereinrichtung verwendet. Die Betriebsinformationen kann, wie oben bereits erwähnt, eine dem Benutzer des Kraftfahrzeugs anzuzeigende Restkapazität oder Restreichweite des Kraftfahrzeugs sein.
-
Zur Realisierung der zuvor angedeuteten verteilten Ermittlung der aktuellen Kennlinie kann zumindest ein Teil der Verfahrensschritte auf einem mit der Steuereinrichtung drahtlos kommunizierenden, kraftfahrzeugexternen Server durchgeführt werden. Dadurch können auch rechen- und/oder speicherintensive Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens effizient durchgeführt werden. Ebenso können den Spannungsverlauf und/oder die bislang verwendete Kennlinie beschreibende Daten von der kraftfahrzeugseitigen Steuereinrichtung an den Server übertragen werden und/oder die aus dem Kennfeld ausgewählte Kennlinie vom Server an die Steuereinrichtung übertragen wurden. Das Kraftfahrzeug und der Server können dazu jeweils eine zur gegenseitigen Kommunikation ausgebildete Kommunikationseinrichtung aufweisen.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrochemischen Energiespeicher, welches zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
-
Schließlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch erfindungsgemäß gelöst durch einen Server, welcher zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, wobei die aktuelle Kennlinie zur Berechnung der den Energiespeicher betreffenden Betriebsinformation durch die kraftfahrzeugseitige Steuereinrichtung verwendet wird und zumindest ein Teil der Verfahrensschritte auf dem mit der Steuereinrichtung drahtlos kommunizierenden, kraftfahrzeugexternen Server durchgeführt wird.
-
Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und den erfindungsgemäßen Server übertragen, so dass auch mit diesen die zuvor genannten Vorteile erzielt werden können.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und eines erfindungsgemäßen Servers;
- 2A-C einen Spannungsverlauf, eine Differenzfunktion und den Verlauf eines Gradienten sowie eine Kennlinie einer Leerlaufspannung eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs über eine Ladezustandsgröße, wenn der Energiespeicher wenig gealtert ist;
- 3A-C einen Spannungsverlauf, eine Differenzfunktion und den Verlauf eines Gradienten sowie die Kennlinie über die Ladezustandsgröße beim fortschreitend gealterten Energiespeicher; und
- 4 ein Kennfeld mehrerer alterungsabhängiger Kennlinien eines Referenzenergiespeichers.
-
1 zeigt eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1 und eines Ausführungsbeispiels eines Servers 2, welcher als Backendserver für das Kraftfahrzeug 1 dient. Das Kraftfahrzeug 1 ist beispielsweise als Elektrokraftfahrzeug (BEV) oder Plug-In-Hybrid-Kraftfahrzeug (PHEV) ausgebildet und aus dem öffentlichen Stromnetz elektrisch aufladbar.
-
Dazu weist das Kraftfahrzeug 1 einen elektrochemischen Energiespeicher 3 und eine diesem zugeordnete Messeinrichtung 4 auf, mittels welcher eine Spannung am Energiespeicher 3 und ein durch den Energiespeicher 3 fließender Strom erfassbar sind. Kraftfahrzeugseitig ist ferner eine Steuereinrichtung 5, beispielsweise in Form eines Battery Management Controllers, vorgesehen. Zur optionalen drahtlosen Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 5 und dem Server 2 sind eine kraftfahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 6 und eine serverseitige Kommunikationseinrichtung 7 vorgesehen, mittels welchen Daten zwischen der Steuereinrichtung 5 und dem Server 2, beispielsweise über ein Mobilfunknetz, austauschbar sind.
-
Die Steuereinrichtung 5 dient unter anderem dazu, Betriebszustände des Energiespeichers 3 betreffende Betriebsinformationen zu berechnen. Für eine Vielzahl derartiger Berechnungen ist eine die Leerlaufspannung des Energiespeichers 3 über eine Ladezustandsgröße beschreibende Kennlinie erforderlich. Eine solche Kennlinie unterliegt jedoch alterungsbedingten Änderungen, welche zudem, insbesondere bei modernen Energiespeichern 3 auf Lithium-Ionen-Basis, nicht deterministischen Einflüssen unterliegt. Es ist mithin stets eine aktuelle, dem momentanen Alterungszustand des Energiespeichers 3 entsprechende Kennlinie durch die Steuereinrichtung 5 zu verwenden. Die Ermittlung dieser aktuellen Kennlinie erfolgt gemäß einem Verfahren, zu dessen Durchführung das Kraftfahrzeug 1 und gegebenenfalls der Server 2 eingerichtet sind und welches im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben wird:
-
2A zeigt eine Kennlinie 8 einer Leerlaufspannung U0 sowie einen während eines Ladevorgangs mittels der Messeinrichtung 4 am Energiespeicher 3 erfassten Spannungsverlauf 9, jeweils aufgetragen über einen State Of Charge (SOC) als Ladezustandsgröße. Diese Kennlinie 8 beschreibt den Zusammenhang zwischen der Leerlaufspannung U0 und der Ladezustandsgröße bei einer neuen oder nur unwesentlich gealterten Energiespeicherzelle und liegt gespeichert in der Steuereinrichtung 5 vor. Zu Beginn des Verfahrens wird die Kennlinie 8 zur Berechnung der Betriebsinformationen verwendet.
-
Während eines jeweiligen Ladevorgangs des Energiespeichers 3, bei dem der Spannungverlauf 9 von einem Spannungswert 10 von beispielsweise 3,0 Volt auf einen Spannungswert 11 von beispielsweise 4,2 Volt steigt, wird mittels der Messeinrichtung 4 ein Spannungsverlauf 9 erfasst. Der im Wesentlichen konstante Offset zwischen der Kennlinie 8 und dem Spannungsverlauf 9 resultiert daraus, dass der Ladevorgang mit einem konstanten Ladestrom durchgeführt wird, der hinreichend gering ist, um einen stationären Zustand der reaktiven Komponenten des Energiespeicher 3 anzunehmen. Der Offset entspricht dann in guter Näherung einem Spannungsabfall über einen ohmschen Innenwiderstand des Energiespeicher 3. Während des Ladevorgangs werden Ladezustandswerte der Ladezustandsgröße entsprechenden durch die Messeinrichtung 4 erfassten Spannungswerten des Spannungsverlaufs 9 zugeordnet. Die Ladezustandswerte werden dabei in Abhängigkeit einer erfassten, während des Ladevorgangs durch den Energiespeicher 3 aufgenommenen Ladungsmenge ermittelt. Dies kann beispielsweise durch Stromintegration eines in den Enerigespeicher 3 fließenden Ladestroms durch die Messeinrichtung 4 erfolgen.
-
Wie 2A zeigt, weicht der Spannungsverlauf 9 nur um den im Wesentlichen konstanten Offset von der Kennlinie 8 ab, so dass eine in 2B gezeigte, eine Differenz ΔU zwischen dem Spannungsverlauf 9 und der Kennlinie 8 beschreibende Differenzfunktion 12 über weite Bereiche der Ladezustandsgröße konstant ist. 2C zeigt den Verlauf 13 eines Gradienten grad(ΔU) der Differenzfunktion 12, welcher als Ableitung der Differenzfunktion 12 nach der Ladezustandsgröße über weite Bereiche der Ladezustandsgröße bei 0 liegt. Die Verläufe der Differenz ΔU und des Gradienten grad(ΔU) werden im Rahmen des Verfahrens durch die Steuereinrichtung 5 aus der Kennlinie 8 und dem Spannungsverlauf 9 als Abweichungsinformationen ermittelt.
-
Die Steuereinrichtung 5 wendet dann ein Abweichungskriterium innerhalb zweier Ladezustandsintervalle 14 auf diese Abweichungsinformationen an. Bei der Auswertung des Abweichungskriteriums durch die Steuereinrichtung 5 gilt dieses als erfüllt, wenn die Differenz ΔU in diesen Ladezustandsintervallen 14 einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten und/oder der Gradient grad(ΔU) einen Vorzeichenwechsel in dem jeweiligen Intervall 14 aufweist. Bildlich gesprochen erfolgt eine Überprüfung auf „Dellen“ der Differenzfunktion 12, aus welchen darauf geschlossen wird, dass die bislang verwendete Kennlinie 8 den realen Leerlaufspannungsverlauf über die Ladezustandsgröße nicht mehr hinreichend präzise widerspiegelt. Im vorliegenden Fall einer neuen oder nur unwesentlich gealterten Energiespeicherzelle 3 ist das Abweichungskriterium nicht erfüllt. Die bislang verwendete Kennlinie 8 kann mithin aus aktuell angenommen und weiter verwendet werden.
-
Die 3A-C zeigen entsprechend den 2A-C einen Spannungsverlauf 9a, eine Differenzfunktion 12a und einen Verlauf 13a des Gradienten grad(ΔU) während eines Ladevorgangs bei einem fortgeschrittenen Alterungszustand der Energiespeicherzelle. Ersichtlich ist die Abweichung des Spannungsverlaufs 9a von der bislang verwendeten Kennlinie 8 über Teile der Ladezustandsgröße nicht mehr konstant. Die Auswertung des Abweichungskriteriums ergibt mithin dessen Erfüllung, da die Differenz ΔU einen Schwellwert erreicht und/oder der Gradient grad(ΔU) einen Vorzeichenwechsel aufweist. Es besteht mithin der Bedarf einer Aktualisierung der Kennlinie 8.
-
4 zeigt ein mehrere Kennlinien 8, 16, 17 der Leerlaufspannung U0 über die Ladezustandsgröße umfassendes Kennfeld 15. Das Kennfeld 15 ist durch eine Vielzahl von Messungen an Referenzenergiespeichern, die typgleich zum Energiespeicher 3 sind, gewonnen. Die Messungen wurden beispielsweise werksseitig, während der Zellqualifikation durchgeführt. Die Kennlinie 8 entspricht dabei - wie zuvor beschrieben - dem Leerlaufspannungsverlauf bei neuen Referenzenergiespeichern, wohingegen die Kennlinien 16, 17 den Leerlaufspannungsverlauf bei fortschreitender Alterung der Referenzenergiespeicher beschreiben. Dabei sind aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich drei Kennlinien 8, 16, 17 dargestellt. In der Praxis wird das Kennfeld 15 eine wesentlich größere Anzahl an Kennlinien umfassen.
-
Auch sind die Abweichungen der Kennlinie 8, 16, 17 lediglich exemplarisch und gegebenenfalls übertrieben dargestellt.
-
Bei Erfüllung des Abweichungskriteriums wählt die Steuereinrichtung 5 nun die den nächsthöhereren Alterungszustand im Vergleich zum die Kennlinie 8 beschreibenden Alterungszustand beschreibende Kennlinie 16 aus dem Kennfeld 15 aus und verwendet diese als aktuelle Kennlinie für die weiteren Berechnungen der Betriebsinformationen. Bei iterativer Ausführung des Verfahrens kann dann, wenn die Kennlinie 16 sich nach Auswertung des Abweichungskriteriums nicht mehr als aktuell erweist, die Kennlinie 17 als aktuelle Kennlinie ausgewählt werden.
-
Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel des Verfahrens erfolgt die Ermittlung der aktuellen Kennlinie 8, 16, 17 mithin vollständig innerhalb des Kraftfahrzeugs 1. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Ermittlung der aktuellen Kennlinie verteilt zwischen der Steuereinrichtung 5 und dem Server 2 durchgeführt. Dabei kann beispielsweise die Ermittlung der Abweichungsinformation und/oder das Auswerten des Abweichungskriteriums und/oder das Auswählen der Kennlinie 16, 17 aus dem Kennfeld 15 serverseitig durchgeführt werden, wobei das Kennfeld 15 dann in einem Speicher des Server 2 vorliegt. Dies ist insbesondere zweckmäßig, wenn das Kennfeld 15 sehr detailliert und damit speicherintensiv und/oder die Ermittlung der Abweichungsinformation sehr rechenintensiv sind, so dass eine kraftfahrzeugseitige Durchführung dieser Schritte unerwünscht ist. Die kraftfahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 6 überträgt den erfassten Spannungsverlauf 9, 9a und Informationen über die bislang verwendete Kennlinie 8 drahtlos an die Kommunikationseinrichtung 7 des Servers 2. Nach Auswahl der aktuellen Kennlinie 16, 17 wird diese mittels der Kommunikationseinrichtungen 7, 8 vom Server 2 an das Kraftfahrzeug 1 übertragen und dort durch die Steuereinrichtung 5 verwendet. Ergibt die serverseitige Auswertung des Abweichungskriteriums, dass die bislang verwendete Kennlinie 8 beibehalten werden kann, kann diese Kennlinie 8 oder lediglich eine entsprechende Information an das Kraftfahrzeug 1 übertragen werden.
