DE102018120111A1 - System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1) zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie (100) mit mehreren Batteriezellen (101), aufweisend eine hydraulische Kühlvorrichtung (10) zum Temperieren der Batterie (100) und eine Erfassungseinheit (20) zur Erfassung mindestens eines Betriebsparameters (ΔP, dV/dt, dL/dt, h) der Kühlvorrichtung (10). Hierzu ist erfindungsgemäß eine Elektronikeinheit (30) vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, anhand des Betriebsparameters (ΔP, dV/dt, dL/dt, h) der Kühlvorrichtung (10) einen Alterungszustand (SOH) der Batterie (100) zu bestimmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie nach dem Oberbegriff des unabhängigen Systemanspruches. Zudem betrifft die Erfindung eine entsprechende modular aufgebaute Batterie nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug nach dem nebengeordneten unabhängigen Vorrichtungsanspruch.
  • Batteriezellen, z.B. Lithium-Ionen-Zellen, unterliegen im Betrieb einer fortschreitenden Alterung. Diese Alterung verändert die für den Betrieb relevanten Eigenschaften der Batteriezellen, wie z.B. Kapazität, Innenwiderstand, Selbstentladerate, Leistungs-Liefervermögen, mögliche Laderate, mechanische Eigenschaften. Zumeist wird die Kenngröße „State of Health“ (SOH) zur Quantifizierung der Zellalterung verwendet. Eine Bestimmung dieser Größe ist bei bekannten Systemen zur Alterungsbestimmung mittels expliziter Kapazitäts- und Innenwiderstandsmessung möglich, was im laufenden Betrieb einer Batteriezelle, die innerhalb einer modular aufgebauten Batterie verbaut ist, nur schwierig umsetzbar ist. Eine explizite Messung der Kapazität aus einer realen Anwendung heraus, z.B. einem Fahrprofil in einem Elektrofahrzeug, ist nur aufwändig umzusetzen, da ein vollständiger Entladezyklus durchfahren werden muss. Dies verringert die Aussagegüte. Analog kann auch eine Widerstandsmessung im Realbetrieb nicht unter idealisierten Prüfbedingungen erfolgen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, mindestens einen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteil bei einem System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie bereitzustellen, welches einfach aufgebaut ist, welches zuverlässige und schnelle Ergebnisse bei der Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie liefert. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung eine entsprechende verbesserte modular aufgebaute Batterie sowie ein Fahrzeug bereitzustellen.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruches, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil, durch eine entsprechende modular aufgebaute Batterie sowie ein entsprechendes Fahrzeug mit einer solchen Batterie. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt. Merkmale, die zu den einzelnen Erfindungsaspekten offenbart werden, können in der Weise miteinander kombiniert werden, dass bzgl. der Offenbarung zu den Erfindungsaspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Die Erfindung stellt ein System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie mit mehreren Batteriezellen, insbesondere in Form von Pouch-Zellen, bereit, aufweisend eine hydraulische Kühlvorrichtung zum Temperieren der Batterie, und insbesondere zum hydrostatischen Lagern der Batteriezellen, sowie eine Erfassungseinheit zur Erfassung mindestens eines Betriebsparameters der Kühlvorrichtung. Hierzu ist erfindungsgemäß eine Elektronikeinheit vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, anhand des Betriebsparameters der Kühlvorrichtung einen Alterungszustand der Batterie zu bestimmen.
  • Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, dass Batteriezellen im Pouch-Format mit zunehmender Lebensdauer einem Dickenzuwachs unterliegen (sog. „Swelling“). Dieses „Swelling“ kann mit dem Alterungszustand korreliert werden und dient folglich mittelbar als eine Kenngröße für den Alterungszustand bzw. für die Kenngröße „State of Health“ (SOH) der Batteriezelle. Wird nun für die Temperierung der Batterie eine hydraulische Verspannung in Kombination mit einer Direktkühlung umgesetzt, so führt der Dickenzuwachs bzw. das „Swelling“ im laufenden Betrieb zu einer zunehmenden Versperrung der Spalte zwischen den Batteriezellen, durch die das kühlende Fluid strömt. Auf diese Weise bewirkt das „Swelling“ - je nach Auslegung des Kühlkreislaufes - einen Anstieg der Druckdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauf und/oder eine Abnahme des Kühlmittelvolumenstroms.
  • Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass über die Messung mindestens eines Betriebsparameters der Kühlvorrichtung, bspw. der Druckdifferenz im Kühlkreis und/oder des Kühlmittelvolumenstroms, auf den „Swelling“-Zustand der Batteriezellen und somit auch auf ihre Alterung geschlossen werden kann. Die Elektronikeinheit ist dabei mit einer entsprechenden Logik ausgebildet, die diese Betriebsparameter, insbesondere kontinuierlich, verarbeitet und den Betriebsmodus der Batterie (z.B. entnehmbare Kapazität, Stromgrenzen in Abhängigkeit der Temperatur) entsprechend anpasst. Die erfindungsgemäße Elektronikeinheit kann in einem zentralen Batteriemanagementsystem oder als eine separate Einheit bzw. ein separates Steuergerät ausgeführt sein.
  • Ferner kann die Erfindung bei einem System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie vorsehen, dass die Kühlvorrichtung eine Zulaufleitung zu und eine Ablaufleitung von der Batterie aufweist. Über die Zulaufleitung kann ein temperiertes Kühlmittel zu der Batterie geleitet werden. Über die Ablaufleitung kann ein Kühlmittel abgeführt werden, welches die Abwärme der Batteriezellen aufgenommen hat. Die Batterie kann ein Gehäuse für die Batteriezellen aufweisen, in welches das Kühlmittel durch die Zulaufleitung eingeleitet werden kann. Die Batteriezellen selbst können durch das Kühlmittel umströmt werden. Vorteilhafterweise können die Batteriezellen in flexiblen, insbesondere Kühlmittel undurchlässigen, Hüllen aufgenommen werden. Das Kühlmittel dient somit zum Umströmen der Batteriezellen und somit zum Temperieren dieser Zellen. Außerdem werden die Zellen mithilfe des Kühlmittels hydrostatisch gelagert. Das Kühlmittel, welches die Abwärme der Batteriezellen aufgenommen hat, wird aus dem Gehäuse mithilfe der Ablaufleitung abgeleitet.
  • Weiterhin kann die Erfindung bei einem System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie vorsehen, dass die Erfassungseinheit einen ersten Drucksensor, um den Druck in einer Zulaufleitung zu messen, und einen zweiten Drucksensor aufweist, um den Druck in einer Ablaufleitung zu messen. Somit kann die Erfassungseinheit die Druckdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauf zur Batterie erfassen.
  • Des Weiteren ist es denkbar, dass der Betriebsparameter der Kühlvorrichtung eine Druckdifferenz zwischen einer Zulaufleitung und einer Ablaufleitung umfasst. Ein Anstieg in der Druckdifferenz zwischen einer Zulaufleitung und einer Ablaufleitung zeugt von einem Dickenzuwachs mit zunehmender Lebensdauer der Batteriezellen. Über die Druckdifferenz kann somit auf den Alterungszustand der Batteriezellen geschlossen werden.
  • Zudem kann die Erfindung bei einem System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie vorsehen, dass die Erfassungseinheit einen Sensor zum Erfassen eines Volumenstroms eines Kühlmittels aufweist. Mit zunehmendem Dickenzuwachs der Batteriezellen sinkt der Volumenstrom des Kühlmittels in der Kühlvorrichtung. Eine Erfassung des Volumenstroms des Kühlmittels kann mit dem Alterungszustand der Batteriezellen korrelieren.
  • Außerdem kann die Erfindung bei einem System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie vorsehen, dass der Betriebsparameter der Kühlvorrichtung einen Volumenstrom eines Kühlmittels umfasst. Dieser Betriebsparameter kann mit einfachen, kostengünstigen Mitteln, insbesondere nur einem Sensor, erfasst werden.
  • Zudem kann die Erfindung bei einem System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie vorsehen, dass der Sensor in einer Zulaufleitung der Kühlvorrichtung angeordnet ist. In der Zulaufleitung der Kühlvorrichtung herrschen vorteilhafte Bedingungen zur Erfassung des Volumenstroms des Kühlmittels.
  • Ferner kann die Erfindung vorsehen, dass die Kühlvorrichtung einen Verdichter aufweist. Der Verdichter sorgt für den Durchfluss des Kühlmittels im Kühlkreislauf der Kühlvorrichtung.
  • Die Erfassungseinheit kann im Rahmen der Erfindung eine Kommunikationsverbindung zu einem Verdichter aufweisen, um die Leistung des Verdichters zu erhalten. Neben dem Kühlmittel-Volumenstrom und/oder der Druckdifferenz kann außerdem die Leistung des Verdichters auf den „Swelling“-Zustand der Batteriezellen hinweisen. Eine sich verändernde Pumpenleistung bzw. die verringerte Kühlperformance kann folglich als Betriebsparameter herangezogen werden, um den Alterungszustand der Batterie zu bestimmen. Vorteilhafterweise ist dabei, dass keine zusätzlichen Sensoren in der Kühlvorrichtung benötigt werden, um die Leistung des Verdichters zu bestimmen.
  • Denkbar ist weiterhin, dass der Betriebsparameter die Leistung eines Verdichters umfasst. Dies ist eine einfach zu messbare Messgröße. Somit kann die Alterungsbestimmung der Batterie mit wenig Aufwand und auf eine kostengünstige Weise ermöglicht werden.
  • Des Weiteren kann die Erfindung bei einem System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie vorsehen, dass die Kühlvorrichtung einen Kühlmitteltank aufweist. Der Kühlmitteltank kann nicht nur das Kühlmittel bereitstellen, sondern auch den veränderlichen Bedarf an Kühlmittel in der Kühlmittelvorrichtung ausgleichen.
  • Zudem kann die Erfassungseinheit im Rahmen der Erfindung eine Kommunikationsverbindung zu einem Kühlmitteltank aufweisen, um den Füllstand des Kühlmitteltanks zu erhalten. Der Füllstand des Kühlmitteltanks zeugt von dem aktuellen Volumen des Kühlmittels im Kreislauf der Kühlmittelvorrichtung. Mit der zunehmenden Lebensdauer der Batteriezellen, sinkt das Volumen des Kühlmittels im Kreislauf der Kühlmittelvorrichtung. Dies kann mithilfe des Füllstands des Kühlmitteltanks erkannt werden.
  • Der Betriebsparameter kann folglich den Füllstand eines Kühlmitteltanks umfassen. Der Füllstand des Kühlmitteltanks ist eine einfach zu messbare Messgröße, die keine aufwendige Sensorik erfordert. Dadurch kann die Alterungsbestimmung der Batterie mit wenig Aufwand und auf eine kostengünstige Weise ermöglicht werden.
  • Nach einem weiteren Vorteil der Erfindung kann die Elektronikeinheit dazu ausgelegt sein, die Batterie in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungszustand zu betreiben. In Kenntnis des tatsächlichen Alterungszustandes kann die Batterie optimal betrieben werden. Insbesondere können die Betriebsparameter (z.B. entnehmbare Kapazität, Stromgrenzen in Abhängigkeit der Temperatur) bei dem Betreiben der Batterie optimal eingestellt werden.
  • Außerdem kann die Erfindung den Vorteil aufweisen, dass die Elektronikeinheit dazu ausgelegt sein kann, die Kühlvorrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungszustand der Batterie zu betreiben. Mit dem zunehmenden Alter nimmt die Dicke der Batteriezellen zu. Solche Batteriezellen werden bei den gleichen Druckverhältnissen mit größeren Kräften beaufschlagt. Der Innenwiderstand kann dadurch unverhältnismäßig ansteigen und die Leistung der Batteriezellen beeinträchtigen. Wenn die Kühlvorrichtung aber einen angepassten Druck bereitstellt, können die Batteriezellen nicht nur optimal gelagert, sondern auch optimal betrieben werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Kühlvorrichtung zum hydrostatischen Lagern der Batteriezellen ausgeführt sein. Durch das hydrostatische Lagern können die Batteriezellen gleichmäßig mit einem Druck beaufschlagt werden.
  • Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie mit mehreren Batteriezellen gelöst, wobei anhand eines durch eine Erfassungseinheit erfassten Betriebsparameters einer Kühlvorrichtung zum Temperieren der Batterie ein Alterungszustand der Batterie durch eine Elektronikeinheit bestimmt wird. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die gleichen Vorteile gelöst, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
  • Weiterhin sieht die Erfindung eine Verwendung eines Systems, welches wie oben beschrieben ausgeführt sein kann, zum Betreiben einer modular aufgebauten Batterie mit mehreren Batteriezellen vor, wobei anhand eines Betriebsparameters einer Kühlvorrichtung zum Temperieren der Batterie ein Alterungszustand der Batterie bestimmt wird, und wobei anhand des bestimmten Alterungszustandes der Batterie eine entnehmbare Kapazität und/oder Stromgrenzen in Abhängigkeit von der Temperatur im Betrieb der Batterie bestimmt werden/wird. Somit kann die Batterie mit optimalen Betriebsparametern betrieben werden, die ihrem Alterungszustand entsprechen.
  • Des Weiteren sieht die Erfindung eine Verwendung eines Systems zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie, welches wie oben beschrieben ausgeführt sein kann, zum Einstellen eines geeigneten Druckes in der Kühlvorrichtung zum Temperieren der Batterie vor. Somit kann die Batterie auf eine geeignete Temperatur gekühlt und mit einem dem Alterszustand entsprechenden Druck beaufschlagt werden.
  • Zudem wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine modular aufgebaute Batterie gelöst, welche mit einem System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie ausgerüstet ist, welches wie oben beschrieben ausgeführt sein kann. Mithilfe der erfindungsgemäßen Batterie werden die gleichen Vorteile gelöst, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
  • Außerdem kann die Erfindung bei einer modular aufgebauten Batterie vorsehen, dass die Elektronikeinheit des Systems zur Alterungsbestimmung der Batterie innerhalb eines Batterie-Management-Systems implementiert ist. Somit kann ein verbessertes Management-System bereitgestellt werden. Die Vorteile der Erfindung können damit mit den vorhandenen Mitteln in der Batterie erreicht werden.
  • Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Fahrzeug mit einer modular aufgebauten Batterie gelöst, die wie oben beschrieben ausgeführt sein kann. Auch dabei werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie beschrieben wurden.
  • Vorteilhafterweise kann weiterhin bei einem Fahrzeug im Sinne der Erfindung vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung thermisch an eine Fahrzeugheizung gekoppelt ist. Somit kann die Abwärme der Batterie bei der Fahrzeugheizung genutzt werden. Umgekehrt kann die Fahrzeugheizung die Batterie bei einem Kaltstart auf eine erforderliche Betriebstemperatur aufwärmen. Die Kopplung kann bspw. über einen Wärmetauscher erfolgen. Zudem ist es denkbar, dass der Kühlkreis der Batterie über einen Fahrzeugkühler führen kann. Der Wärmetauscher bzw. Fahrzeugkühler kann die Abwärme der Batterie abnehmen.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figur nur einen beschreibenden Charakter hat und nicht dazu gedacht ist, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie im Sinne der Erfindung.
  • Die 1 zeigt ein System 1 zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie 100, die mehrere Batteriezellen 101 umfasst, die in Form von Pouch-Zellen ausgebildet sein können. Das System 1 umfasst eine hydraulische Kühlvorrichtung 10 zum Temperieren der Batterie 100, die außerdem zum hydrostatischen Lagern der Batteriezellen 101 ausgeführt ist. Ferner umfasst das System 1 eine Erfassungseinheit 20 zur Erfassung mindestens eines Betriebsparameters ΔP, dV/dt, dL/dt, h der Kühlvorrichtung 10. Gemäß der Erfindung ist eine Elektronikeinheit 30 vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, anhand des Betriebsparameters ΔP, dV/dt, dL/dt, h der Kühlvorrichtung 10 einen Alterungszustand SOH der Batterie 100 zu bestimmen.
  • Die Batteriezellen 101 im Pouch-Format unterliegen mit zunehmender Lebensdauer einem Dickenzuwachs oder einem sog. „Swelling“. Dieses „Swelling“ wächst mit anderen Worten mit dem Alterungszustand SOH der Batterie 100. Das „Swelling“ kann somit mittelbar als eine Kenngröße für den Alterungszustand SOH der Batterie 100 dienen. Wird nun für die Temperierung der Batterie 100 eine hydraulische Verspannung in Kombination mit einer Direktkühlung mithilfe der Kühlvorrichtung 10 umgesetzt, so führt der Dickenzuwachs zu einer Verdrängung des Kühlmittels aus den Spalten zwischen den Batteriezellen 101. Auf diese Weise bewirkt das „Swelling“ einen Anstieg der Druckdifferenz ΔP zwischen einer Zulaufleitung 11 und einer Ablaufleitung 12 der Kühlmittelvorrichtung 10 und/oder eine Abnahme des Volumenstroms dV/dt des Kühlmittels im Kühlkreislauf der Kühlmittelvorrichtung 10.
  • Diesen Umstand erkennt die Erfindung und bestimmt über die Messung mindestens eines Betriebsparameters ΔP, dV/dt, dL/dt, h der Kühlvorrichtung 10, bspw. der Druckdifferenz ΔP zwischen dem Zulauf und Ablauf und/oder des Volumenstroms dV/dt des Kühlmittels im Kühlkreis der Kühlvorrichtung 10, den Alterungszustand SOH der Batteriezellen 101 bzw. der Batterie 100.
  • Die Elektronikeinheit 30 kann dabei mit einer entsprechenden Logik ausgebildet sein, die diese Betriebsparameter ΔP, dV/dt, dL/dt, h, insbesondere kontinuierlich, verarbeiten und den Betriebsmodus der Batterie 100 (z.B. entnehmbare Kapazität, Stromgrenzen in Abhängigkeit der Temperatur) entsprechend anpassen kann. Außerdem kann die Elektronikeinheit 30 dazu ausgeführt sein, einen geeigneten Druck zur hydraulischen Verspannung der Batteriezellen 101 innerhalb der Batterie 100 einzustellen, der an den Alterungszustand SOH der Batterie 100 optimal angepasst ist. Die erfindungsgemäße Elektronikeinheit 30 kann in einem zentralen Batteriemanagementsystem 110 implementiert oder als eine separate Einheit bzw. ein separates Steuergerät ausgeführt sein.
  • Zur Messung der Druckdifferenz ΔP zwischen einer Zulaufleitung 11 und einer Ablaufleitung 12 der Kühlmittelvorrichtung 10 kann die Erfassungseinheit 20 einen ersten Drucksensor 21 in der Zulaufleitung 11, um den Druck P1 in der Zulaufleitung 11 zu messen, und einen zweiten Drucksensor 22 in der Ablaufleitung 12, um den Druck P2 in der Ablaufleitung 12 zu messen, aufweisen.
  • Zur Messung des Volumenstroms dV/dt des Kühlmittels kann die Erfassungseinheit 20 in der Zulaufleitung 11 der Kühlmittelvorrichtung 10 einen entsprechenden Sensor 23 aufweisen.
  • Anstatt oder zusätzlich, wie oben beschrieben, über den Volumenstrom dV/dt des Kühlmittels und/oder die Druckdifferenz ΔP auf den „Swelling“-Zustand zu schließen, könnte auch eine Leistungsänderung dL/dt eines Verdichters 15 bzw. die verringerte Kühlperformance als eine alternative oder zusätzliche Messgröße bzw. ein Betriebsparameter ΔP, dV/dt, dL/dt, h der Kühlvorrichtung 10 herangezogen werden.
  • Alternativ oder ergänzend könnte auch ein Kühlmittelfüllstand h eines Kühlmitteltanks 19 als eine zusätzliche Messgröße bzw. ein Betriebsparameter ΔP, dV/dt, dL/dt, h der Kühlvorrichtung 10 hinzugezogen werden.
  • Die oben beschriebenen Betriebsparameter ΔP, dV/dt, dL/dt, h der Kühlvorrichtung 10 können ergänzend zu einander oder in ihrer Gesamtheit berücksichtigt werden, um ein verbessertes Bild über den Betriebszustand der Kühlvorrichtung 10 zu liefern, welches wiederum eine genauere Bestimmung des Alterungszustandes SOH der Batterie 100 bewirken kann.
  • Im Kühlkreislauf der Kühlvorrichtung 10 kann außerdem in der Zulaufleitung 11 eine Kältemaschine 14 vorgesehen sein. In der Ablaufleitung 12 der Kühlvorrichtung 10 kann nach dem Verdichter 15 ein Wärmetauscher 17 vorgesehen sein. Der Wärmetauscher 17 kann mithilfe eines Ventilators 16 belüftet werden, um den Wärmeabtransport zu begünstigen. Der Wärmetauscher 17 kann bspw. innerhalb eines Fahrzeugkühlers 17 realisiert werden. Nach dem Durchgang des Wärmetauschers 17 kann ein Ventil 18 zur Drosselung des Kühlmittels vorgesehen sein.
  • Mithilfe der Kältemaschine 14 und des Wärmetauschers 17 kann der Wärmetransport zuverlässig realisiert werden. Der Wärmetauscher 17 kann wiederum an eine Fahrzeugheizung 201 angeschlossen werden, um die Abwärme der Batterie 100 zu nutzen.
  • Wie in der 1 unten rechts angedeutet ist, kann das erfindungsgemäße System 1 auf eine vorteilhafte Weise bei mobilen Anwendungen, bspw. in einem Fahrzeug 200, verwendet werden.
  • Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    System
    10
    Kühlvorrichtung
    11
    Zulaufleitung
    12
    Ablaufleitung
    14
    Kältemaschine, Verdampfer
    15
    Verdichter
    16
    Ventilator
    17
    Wärmetauscher, Fahrzeugkühler
    18
    Ventil
    19
    Kühlmitteltank
    20
    Erfassungseinheit
    30
    Elektronikeinheit
    100
    Batterie
    101
    Batteriezelle
    110
    Batterie-Management-System
    200
    Fahrzeug
    201
    Fahrzeugheizung
    SOH
    Alterungszustand
    P1
    Druck
    P2
    Druck
    ΔP
    Druckdifferenz
    dV/dt
    Volumenstrom
    dL/dt
    Leistungsänderung
    h
    Füllstand
    ΔP, dV/dt, dL/dt, h
    Betriebsparameter

Claims (14)

  1. System (1) zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie (100) mit mehreren Batteriezellen (101), aufweisend: eine hydraulische Kühlvorrichtung (10) zum Temperieren der Batterie (100) und eine Erfassungseinheit (20) zur Erfassung mindestens eines Betriebsparameters (ΔP, dV/dt, dL/dt, h) der Kühlvorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronikeinheit (30) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, anhand des Betriebsparameters (ΔP, dV/dt, dL/dt, h) der Kühlvorrichtung (10) einen Alterungszustand (SOH) der Batterie (100) zu bestimmen.
  2. System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (10) eine Zulaufleitung (11) zu und eine Ablaufleitung (12) von der Batterie (100) aufweist, und/oder dass die Erfassungseinheit (20) einen ersten Drucksensor (21), um den Druck (P1) in einer Zulaufleitung (11) zu messen, und einen zweiten Drucksensor (21) aufweist, um den Druck (P2) in einer Ablaufleitung (12) zu messen, und/oder dass der Betriebsparameter (ΔP, dV/dt, dL/dt, h) der Kühlvorrichtung (10) eine Druckdifferenz (ΔP) zwischen einer Zulaufleitung (11) und einer Ablaufleitung (12) umfasst.
  3. System (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (20) einen Sensor (23) zum Erfassen eines Volumenstroms (dV/dt) eines Kühlmittels aufweist, und/oder dass der Betriebsparameter (ΔP, dV/dt, dL/dt, h) der Kühlvorrichtung (10) einen Volumenstrom (dV/dt) eines Kühlmittels umfasst, und/oder dass der Sensor (23) in einer Zulaufleitung (11) der Kühlvorrichtung (10) angeordnet ist.
  4. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (10) einen Verdichter (15) aufweist, und/oder dass die Erfassungseinheit (20) eine Kommunikationsverbindung zu einem Verdichter (15) aufweist, um die Leistung (dL/dt) des Verdichters (15) zu erhalten, und/oder dass der Betriebsparameter (ΔP, dV/dt, dL/dt, h) die Leistung (dL/dt) eines Verdichters (15) umfasst.
  5. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (10) einen Kühlmitteltank (19) aufweist, und/oder dass die Erfassungseinheit (20) eine Kommunikationsverbindung zu einem Kühlmitteltank (19) aufweist, um den Füllstand (h) des Kühlmitteltanks (19) zu erhalten, und/oder dass der Betriebsparameter (ΔP, dV/dt, dL/dt, h) den Füllstand (h) eines Kühlmitteltanks (19) umfasst.
  6. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (30) dazu ausgelegt ist, die Batterie (100) in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungszustand (SOH) zu betreiben.
  7. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (30) dazu ausgelegt ist, die Kühlvorrichtung (10) in Abhängigkeit von dem ermittelten Alterungszustand (SOH) der Batterie (100) zu betreiben, und/oder dass die Kühlvorrichtung (10) zum hydrostatischen Lagern der Batteriezellen (101) ausgeführt ist.
  8. Verfahren zur Alterungsbestimmung einer modular aufgebauten Batterie (100) mit mehreren Batteriezellen (101), wobei anhand eines durch eine Erfassungseinheit (20) erfassten Betriebsparameters (ΔP, dV/dt, dL/dt, h) einer Kühlvorrichtung (10) zum Temperieren der Batterie (100) ein Alterungszustand (SOH) der Batterie (100) durch eine Elektronikeinheit (30) bestimmt wird.
  9. Verwendung eines Systems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betreiben einer modular aufgebauten Batterie (100) mit mehreren Batteriezellen (101), wobei anhand eines Betriebsparameters (ΔP, dV/dt, dL/dt, h) einer Kühlvorrichtung (10) zum Temperieren der Batterie (100) ein Alterungszustand (SOH) der Batterie (100) bestimmt wird, und wobei anhand des bestimmten Alterungszustandes (SOH) der Batterie (100) eine entnehmbare Kapazität und/oder Stromgrenzen in Abhängigkeit von der Temperatur im Betrieb der Batterie (100) bestimmt werden/wird.
  10. Verwendung eines Systems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Einstellen eines geeigneten Druckes in der Kühlvorrichtung (10) zum Temperieren der Batterie (100).
  11. Modular aufgebaute Batterie (100) mit einem System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  12. Modular aufgebaute Batterie (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (30) des Systems (1) zur Alterungsbestimmung der Batterie (100) innerhalb eines Batterie-Management-Systems (110) implementiert ist.
  13. Fahrzeug (200) mit einer modular aufgebauten Batterie (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  14. Fahrzeug (200) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (10) thermisch an eine Fahrzeugheizung (201) gekoppelt ist.
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