DE102018132850A1 - Verfahren zum Überwachen einer Batterie - Google Patents

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Trutz Thelemann
Dirk Henning Weber
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Batterie (100) eines Elektrofahrzeuges mithilfe einer Steuereinheit (10), die eine Sensoreinheit (11) zum Erfassen mindestens eines Betriebsparameters (dT/dt, dU/dt) der Batterie (100) aufweist. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der mindestens eine Betriebsparameter (dT/dt, dU/dt) der Batterie (100), der durch die Sensoreinheit (11) erfasst wird, einen Temperaturanstieg (dT/dt) in der Batterie (100) umfasst, wobei bei einem Temperaturanstieg (dT/dt) in der Batterie (100), der einen bestimmten Schwellenwert (ΔT/Δt) überschreitet, ein drohendes thermisches Durchgehen (Z2) der Batterie (100) durch die Steuereinheit (10) erkannt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Batterie, insbesondere einer HV-Batterie, bspw. eines Elektrofahrzeuges, nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch, eine Steuereinheit zum Überwachen einer Batterie, insbesondere einer HV-Batterie, bspw. eines Elektrofahrzeuges, nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch und ein Kühlsystem für eine Batterie, insbesondere einer HV-Batterie, bspw. eines Elektrofahrzeuges, nach dem unabhängigen Systemanspruch.
  • Der immer weiter ansteigende Energiegehalt von Batterien, wie z. B. Lithium-Ionen-Batterien, die bspw. in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, erhöht das Risiko für eine thermische Kettenreaktion innerhalb einer Batterie, ein sog. thermisches Durchgehen der Batterie. Dabei überhitzt die gesamte Batterie aufgrund eines Defekts einer einzelnen Batteriezelle. Infolge von Überhitzen einer einzelnen Batteriezelle erhitzen sich auch die benachbarten Batteriezellen. Dabei kann es zu einem Batteriebrand kommen, der auf das Fahrzeug übergreifen und die Insassen gefährden kann. In der Regel wird das Überhitzen von benachbarten Betteriezellen durch konstruktive Maßnahmen, wie z. B. eine Abschirmung oder besonders gute Wärmeableitung einzelner Batteriezellen verhindert. Aufgrund der ansteigenden Energiedichte der modernen Batterien reichen diese konstruktiven Maßnahmen jedoch nicht mehr aus, um das thermische Durchgehen der Batterie abzuwinden.
  • Aus einer Druckschrift DE 10 2012 102 664 A1 ist eine Warneinrichtung bekannt, die nach dem Erkennen eines bereits stattfindenden thermischen Durchgehens einer Batterie eine Anzeige dieses gefährlichen Zustandes der Batterie an einen Benutzer des Fahrzeuges ermöglicht.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum Überwachen einer Batterie, insbesondere einer HV-Batterie, eines Elektrofahrzeuges, bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Überwachen einer Batterie, insbesondere einer HV-Batterie, eines Elektrofahrzeuges, zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, ein drohendes thermisches Durchgehen der Batterie vorausschauend zu erkennen, und somit die Sicherheit im Betrieb der Batterie erhöht. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Steuereinheit zum Überwachen einer Batterie, insbesondere einer HV-Batterie, bspw. eines Elektrofahrzeuges, und ein verbessertes Kühlsystem für eine Batterie, insbesondere einer HV-Batterie, bspw. eines Elektrofahrzeuges, zur Verfügung zu stellen.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein verbessertes Verfahren zum Überwachen einer Batterie, insbesondere einer HV-Batterie, eines Elektrofahrzeuges, mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruches, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil, durch eine verbesserte Steuereinheit zum Überwachen einer Batterie, insbesondere einer HV-Batterie, eines Elektrofahrzeuges, mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruches, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil, und durch ein verbessertes Kühlsystem für eine Batterie mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruches, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil. 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 Verfahren zum Überwachen einer Batterie, insbesondere einer HV-Batterie, bspw. eines Elektrofahrzeuges, mithilfe einer Steuereinheit bereit, die eine Sensoreinheit zum Erfassen mindestens eines Betriebsparameters der Batterie aufweist. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der mindestens eine Betriebsparameter der Batterie, der durch die Sensoreinheit erfasst wird, einen Temperaturanstieg in der Batterie umfasst, wobei bei einem Temperaturanstieg in der Batterie, der einen (durch die Steuereinheit) bestimmten Schwellenwert überschreitet, ein drohendes thermisches Durchgehen der Batterie durch die Steuereinheit (vorausschauend) erkannt wird.
  • Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass ein Betriebsparameter der Batterie überwacht wird, der noch vor dem tatsächlichen thermischen Durchgehen der Batterie einen gefährlichen Zustand innerhalb der Batterie frühzeitig erkennt. Die Erfindung erkennt dabei, dass kurz vor dem thermischen Durchgehen der Batterie ein für einen Normalbetrieb der Batterie ungewöhnlich starker Temperaturanstieg stattfindet, der über normaler Erwärmung der Batterie während des Normalbetriebes liegt. Der Temperaturanstieg bedeutet im Sinne der Erfindung eine Geschwindigkeit, mit der die Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit ansteigt. Auf diese Weise kann die Erfindung es ermöglichen, ein drohendes thermisches Durchgehen der Batterie rechtzeitig zu erkennen. Sollte das thermische Durchgehen der Batterie nicht mehr gestoppt werden können, so können zumindest ein Benutzer des Elektrofahrzeuges und die Personen im gefährlichen Umkreis der Batterie rechtzeitig gewarnt werden, um sich in einen sicheren Abstand zur Batterie zu begeben. Auf diese Weise kann die Sicherheit im Betrieb der Batterie erheblich erhöht werden.
  • Ferner kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Überwachen einer Batterie vorsehen, dass der Schwellenwert, bei dem ein drohendes thermisches Durchgehen der Batterie durch die Steuereinheit erkannt wird, größer einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit in der Batterie in einem Normalbetrieb der Batterie bestimmt wird. Somit kann ein Normalbetrieb der Batterie deutlich von einem gefährlichen Zustand der Batterie abgegrenzt werden. Der Schwellenwert kann durch die Steuereinheit bestimmt werden, vorzugsweise in Abhängigkeit von Erfahrungswerten der typischen und/oder zulässigen Temperaturerhöhungsgeschwindigkeiten im Normalbetrieb der Batterie. Der Schwellenwert kann z. B. größer oder gleich einer maximalen Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit innerhalb der Batterie bestimmt werden, die erfahrungsgemäß im Normalbetrieb der Batterie stattfindet und/oder die aufgrund von Normdaten der Batterie maximal zulässig ist.
  • Weiterhin kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Überwachen einer Batterie vorsehen, dass der mindestens eine Betriebsparameter, der durch die Sensoreinheit erfasst wird, einen Spannungseinbruch in der Batterie umfasst, wobei bei einem Spannungseinbruch in der Batterie, der einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet, ein thermisches Durchgehen der Batterie durch die Steuereinheit festgestellt wird. Unter einem Spannungseinbruch wird im Rahmen der Erfindung ein Spannungsabfall in Abhängigkeit von der Zeit bezeichnet bzw. die Geschwindigkeit des Spannungsabfalls. Die Erfindung erkennt dabei, dass kurz vor dem thermischen Durchgehen der Batterie ein drastischer Temperaturanstieg stattfindet, der zum Verlust des Elektrolyts durch Ausgasen führt und schließlich zu einem plötzlichen Einbruch der Zellspannung. Der Spannungseinbruch folgt dabei dem starken Temperaturanstieg und leitet das thermische Durchgehen der Batterie unmittelbar ein. Durch Erkennen des plötzlichen Spannungseinbruches kann ein thermisches Durchgehen der Batterie durch die Steuereinheit unmittelbar beim Entstehen festgestellt werden.
  • Des Weiteren ist es denkbar, dass der Schwellenwert, bei dem ein thermisches Durchgehen der Batterie durch die Steuereinheit festgestellt wird, größer einer Spannungsänderungsgeschwindigkeit in der Batterie in einem Normalbetrieb der Batterie bestimmt wird. Auch somit kann ein Normalbetrieb der Batterie deutlich von dem thermischen Durchgehen der Batterie abgegrenzt werden. Der Schwellenwert für den Spannungseinbruch kann durch die Steuereinheit bestimmt werden. Hierbei kann die Steuereinheit die Erfahrungswerte für die typischen und/oder zulässigen Spannungsänderungsgeschwindigkeiten im Normalbetrieb der Batterie berücksichtigen.
  • Zudem kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Überwachen einer Batterie vorsehen, dass beim Erkennen eines drohenden thermischen Durchgehens der Batterie durch die Steuereinheit mindestens eine Sicherheitsmaßnahme durch eine Warneinheit eingeleitet wird. Auf diese Weise kann die Sicherheit im Betrieb der Batterie erheblich erhöht werden. Die mindestens eine Sicherheitsmaßnahme kann vorteilhafterweise vorausschauend rechtzeitig vor dem Eintreten des thermischen Durchgehens der Batterie eingeleitet werden. Auf diese Weise können Sach- und Personenschäden reduziert werden.
  • Außerdem kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Überwachen einer Batterie vorsehen, dass die mindestens eine Sicherheitsmaßnahme mindestens eine der folgenden Maßnahmen umfasst:
    1. 1) Abschaltung der Batterie,
    2. 2) Ausgeben einer Warnung an einen Benutzer des Elektrofahrzeuges, umfassend eine akustische und/oder optische Mitteilung,
    3. 3) Ausgeben einer Aufforderung an den Benutzer des Elektrofahrzeuges, das Fahrzeug umgehend zu verlassen,
    4. 4) Ausgeben einer Warnung an andere Verkehrsteilnehmer, umfassend eine akustische und/oder optische Mitteilung,
    5. 5) Maximieren einer Kühlleistung der Batterie,
    6. 6) Einschalten einer Notkühlung der Batterie, und/oder
    7. 7) Ansteuern mindestens einer weiteren Kühlvorrichtung für mindestens ein Funktionssystem des Elektrofahrzeuges zum Bereitstellen einer Kühlleistung an die Batterie.
  • Die erste Maßnahme stellt sicher, dass die Batterie durch die normale Erwärmung im Betrieb der Batterie nicht zusätzlich belastet wird. Die zweite Maßnahme sorgt dafür, dass der Benutzer des Elektrofahrzeuges von dem gefährlichen Zustand der Batterie und kurz darauf folgenden, drohenden thermischen Durchgehen der Batterie gewarnt wird. Die dritte Maßnahme sorgt dafür, dass der Benutzer des Elektrofahrzeuges trotz des gefährlichen Zustandes der Batterie und einer möglichen Panikreaktion dazu gebracht wird, sich von der Batterie zu entfernen. Die vierte Maßnahme dient der Sicherheit der Umgebung der Batterie. Die fünfte Maßnahme hilft, das drohende thermische Durchgehen der Batterie zu unterbinden oder zumindest aufzuhalten. Die sechste Maßnahme sorgt für eine zusätzliche Kühlung der Batterie. Die siebte Maßnahme sorgt schließlich dafür, dass sämtliche Kühlressourcen innerhalb des Fahrzeuges aktiviert werden, um eine Kühlleistung für die Batterie bereitzustellen. Auf diese Weise kann dem gefährlichen Zustand der Batterie und dem drohenden thermischen Durchgehen der Batterie auf eine vorteilhafte Weise entgegengewirkt werden.
  • Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Steuereinheit zum Überwachen einer Batterie eines Elektrofahrzeuges gelöst, aufweisend: eine Sensoreinheit zum Erfassen mindestens eines Betriebsparameters der Batterie. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sensoreinheit dazu ausgeführt ist, einen Temperaturanstieg in der Batterie als den mindestens einen Betriebsparameter der Batterie zu erfassen, wobei bei einem Temperaturanstieg in der Batterie, der einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, ein drohendes thermisches Durchgehen der Batterie durch die Steuereinheit (vorzugsweise im Voraus) erkannt wird. Mithilfe der erfindungsgemäßen Steuereinheit werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
  • Weiterhin kann die Erfindung vorsehen, dass die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, ein Verfahren auszuführen, welches wie oben beschrieben ablaufen kann.
  • Des Weiteren kann die Erfindung vorsehen, dass die Steuereinheit in Form eines Batteriesteuergerätes ausgeführt ist. Somit können die Vorteile der Erfindung mit dem Batteriesteuergerät erreicht werden.
  • Zudem kann die Erfindung vorsehen, dass die Steuereinheit in einer zentralen Steuereinheit der Batterie, insbesondere des Elektrofahrzeuges, implementierbar oder als eine eigenständige Steuereinheit ausgeführt ist. Wenn die Steuereinheit in einer zentralen Steuereinheit des Elektrofahrzeuges implementier ist, kann die zentrale Steuereinheit des Elektrofahrzeuges vorteilhafterweise auch die Kommunikation mit dem Benutzer übernehmen und die Kühlressourcen innerhalb des Elektrofahrzeuges auf eine erfindungsgemäße Weise steuern. Wenn die Steuereinheit als eine eigenständige Steuereinheit ausgeführt ist, können sogar bekannte Elektrofahrzeuge mit der erfindungsgemäßen Funktionalität beim Überwachen der Batterie aufgerüstet werden.
  • Außerdem kann bei einer Steuereinheit im Rahmen der Erfindung eine Warneinheit vorgesehen sein, die dazu ausgeführt ist, nach dem Erkennen eines drohenden thermischen Durchgehens der Batterie durch die Steuereinheit mindestens eine Sicherheitsmaßnahme durch eine Warneinheit einzuleiten. Mithilfe der Warneinheit können Maßnahmen eingeleitet werden, die der Prävention eines drohenden thermischen Durchgehens der Batterie und/oder der Sicherheit im Falle eines gefährlichen Zustandes der Batterie dienen.
  • Ferner kann die Erfindung bei einer Warneinheit eine Anzeigeeinheit vorsehen, die dazu ausgeführt ist, eine Warnung an einen Benutzer des Elektrofahrzeuges, umfassend eine akustische und/oder optische Mitteilung, auszugeben. Die Anzeigeeinheit hilft vorteilhafterweise akustische und/oder optische Sinne des Benutzers zu reizen, um sicher auf einen gefährlichen Zustand der Batterie und ein drohendes thermisches Durchgehen der Batterie hinzuweisen.
  • Weiterhin ist es denkbar, dass die Anzeigeeinheit in einem Armaturenbrett und/oder einem Overheaddisplay des Elektrofahrzeuges implementierbar ist. Auf diese Weise können gewohnte Schnittstellen zwischen einem Benutzer und einem Fahrzeug genutzt werden, um den Benutzer zu warnen.
  • Des Weiteren wir die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Kühlsystem für eine Batterie eines Elektrofahrzeuges gelöst, aufweisend: eine Kühlvorrichtung für die Batterie einer Steuereinheit zum Überwachen der Batterie. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kühlvorrichtung für die Batterie an mindestens eine weitere Kühlvorrichtung für mindestens ein Funktionssystem des Elektrofahrzeuges koppelbar ist, wenn bei einem Temperaturanstieg in der Batterie, der einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, ein drohendes thermisches Durchgehen der Batterie durch die Steuereinheit erkannt wird. Mithilfe des erfindungsgemäßen Kühlsystems werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Steuereinheit beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
  • 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 Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen einer Batterie.
  • Die 1 dient einer schematischen Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen einer Batterie 100, insbesondere einer HV-Batterie, eines Elektrofahrzeuges. Das Verfahren kann mithilfe einer Steuereinheit 10 ausgeführt sein, welche in der 1 ebenfalls schematisch gekennzeichnet ist. Die Steuereinheit 10 weist eine Sensoreinheit 11 zum Erfassen mindestens eines Betriebsparameters dT/dt, dU/dt der Batterie 100 auf.
  • Erfindungsgemäß umfasst der mindestens eine Betriebsparameter dT/dt, dU/dt der Batterie 100, der durch die Sensoreinheit 11 erfasst wird, einen Temperaturanstieg dT/dt in der Batterie 100 bzw. die Geschwindigkeit, mit welcher die Temperatur T in der Batterie 100 steigt.
  • Erfindungsgemäß wird bei einem Temperaturanstieg dT/dt in der Batterie 100, der einen bestimmten Schwellenwert ΔT/Δt überschreitet, ein drohendes (d. h. zeitlich bevorstehendes) thermisches Durchgehen Z2 der Batterie 100 durch die Steuereinheit 10 vorausschauend erkannt. Erfindungsgemäß erfolgt eine Erkennung eines gefährlichen Zustandes Z1 der Batterie 100, der zeitlich noch vor dem tatsächlichen thermischen Durchgehen Z2 der Batterie 100 liegt. Mit anderen Worten wird ein drohendes thermisches Durchgehen Z2 der Batterie 100 vorausschauend erkannt, um Sicherheitsmaßnahmen rechtzeitig einleiten zu können.
  • Wie es aus der Grafik der 1 zu erkennen ist, findet kurz vor dem thermischen Durchgehen Z2 der Batterie 100 ein für einen Normalbetrieb der Batterie 100 ungewöhnlich starker Temperaturanstieg dT/dt statt, der weit über normaler Erwärmung der Batterie 100 während des Normalbetriebes liegt. Der ungewöhnlich starke Temperaturanstieg dT/dt entspricht einem erkannten gefährlichen Zustandes Z1 der Batterie 100.
  • Wie es aus der Grafik der 1 weiterhin zu erkennen ist, ist der Schwellenwert ΔT/Δt, bei dem ein drohendes thermisches Durchgehen Z2 der Batterie 100 durch die Steuereinheit 10 vorzeitig erkannt wird, größer einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit dTwork/dt in der Batterie 100 in einem Normalbetrieb der Batterie 100. Die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit dTwork/dt in der Batterie 100 entspricht der weniger steilen Temperaturkurve links in der 1.
  • Ab einem bestimmten Punkt kann die Steigung der Temperaturkurve sich erhöhen (Temperaturanstieg dT/dt), die dem mittleren Abschnitt der Temperaturkurve in der 1 entspricht. Ab diesem Punkt erkennt die Erfindung einen gefährlichen Zustand Z1 innerhalb der Batterie 100, der einem thermischen Durchgehen Z2 der Batterie 100 vorangeht. Ab diesem Zeitpunkt können im Rahmen der Erfindung bereits Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden, um ein thermisches Durchgehen Z2 der Batterie 100 zu verlangsamen oder gar zu verhindern.
  • Wenn ein thermisches Durchgehen Z2 der Batterie 100 nicht mehr aufgehalten werden kann, erfasst die Sensoreinheit 11 einen Spannungseinbruch dU/dt in der Batterie 100 (siehe abfallende Spannungskurve rechts in der 1). Wenn die Sensoreinheit 11 einen Spannungseinbruch dU/dt sensiert, ist es bereits ein Zeichen für ein bereits stattfindendes thermisches Durchgehen Z2 der Batterie 100. Die Sensoreinheit 11 stellt damit fest, dass ein thermisches Durchgehen Z2 der Batterie 100 angefangen hat.
  • Der Spannungseinbruch dU/dt kann sensiert werden, wenn die Spannungsänderungsgeschwindigkeit dUwork/dt einen bestimmten Schwellenwert ΔU/Δt unterschreitet.
  • Die Erfindung erkennt dabei, dass kurz vor dem thermischen Durchgehen Z2 der Batterie 100 ein drastischer Temperaturanstieg dT/dt stattfindet, der zum Verlust des Elektrolyts durch Ausgasen führt, was einen plötzlichen Spannungseinbruch dU/dt nach sich zieht.
  • Die Erfindung kann vorteilhafterweise vorsehen, dass bereits beim Erkennen eines gefährlichen Zustandes Z1 der Batterie 100, der zeitlich noch vor dem tatsächlichen thermischen Durchgehen Z2 der Batterie 100 liegt, mindestens eine Sicherheitsmaßnahme durch eine Warneinheit 12 eingeleitet wird.
  • Die mindestens eine Sicherheitsmaßnahme kann mindestens eine der folgenden Maßnahmen umfassen:
    1. 1) Abschaltung der Batterie 100,
    2. 2) Ausgeben einer Warnung an einen Benutzer des Elektrofahrzeuges, umfassend eine akustische und/oder optische Mitteilung,
    3. 3) Ausgeben einer Aufforderung an den Benutzer des Elektrofahrzeuges, das Fahrzeug umgehend zu verlassen,
    4. 4) Ausgeben einer Warnung an andere Verkehrsteilnehmer, umfassend eine akustische und/oder optische Mitteilung,
    5. 5) Maximieren einer Kühlleistung der Batterie 100,
    6. 6) Einschalten einer Notkühlung der Batterie 100, und/oder
    7. 7) Ansteuern mindestens einer weiteren Kühlvorrichtung 2 für mindestens ein Funktionssystem des Elektrofahrzeuges zum Bereitstellen einer Kühlleistung an die Batterie 100.
  • Die Steuereinheit 10 stellt ebenfalls einen Aspekt im Sinne der Erfindung dar. Die Steuereinheit 10 kann vorteilhafterweise dazu ausgeführt sein, ein Verfahren im Rahmen der Erfindung auszuführen. Die Steuereinheit 10 kann in Form eines Batteriesteuergerätes ausgeführt sein. Die Steuereinheit 10 kann ferner in einer zentralen Steuereinheit der Batterie 100, insbesondere in einer zentralen Steuereinheit des Elektrofahrzeuges, implementierbar oder als eine eigenständige Steuereinheit ausgeführt sein.
  • Die Steuereinheit 10 weist eine Sensoreinheit 11 zum Erfassen mindestens eines Betriebsparameters dT/dt, dU/dt der Batterie 100 und eine Warneinheit 12 auf, die dazu ausgeführt ist, nach dem Erkennen eines drohenden thermischen Durchgehens Z2 der Batterie 100 mindestens eine der oben aufgelisteten Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten.
  • Ferner kann die Warneinheit 12 eine Anzeigeeinheit A aufweisen, die dazu ausgeführt ist, eine Warnung an einen Benutzer des Elektrofahrzeuges, umfassend eine akustische und/oder optische Mitteilung, auszugeben. Die Anzeigeeinheit A kann dabei in einem Armaturenbrett und/oder einem Overheaddisplay des Elektrofahrzeuges implementierbar sein.
  • Des Weiteren stellt die Erfindung eines Kühlsystems S für eine Batterie 100 eines Elektrofahrzeuges einen Aspekt der Erfindung dar, aufweisend: eine Kühlvorrichtung 1 für die Batterie 100 und eine Steuereinheit 10 zum Überwachen der Batterie 100. Bei dem Kühlsystem S ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kühlvorrichtung 1 für die Batterie 100 an mindestens eine weitere Kühlvorrichtung 2 für mindestens ein Funktionssystem des Elektrofahrzeuges koppelbar ist, wenn bei einem Temperaturanstieg dT/dt in der Batterie 100, der einen bestimmten Schwellenwert ΔT/Δt überschreitet, ein drohendes thermisches Durchgehen Z2 der Batterie 100 durch die Steuereinheit 10 (vorausschauend) erkannt wird. Auf diese Weise können sämtlich Kühlressourcen innerhalb des Elektrofahrzeuges aktiviert werden, um ein drohendes thermisches Durchgehen Z2 der Batterie 100 möglichst aufzuhalten oder zumindest zu verlangsamen.
  • Die voranstehende Beschreibung der Figur 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
    Kühlvorrichtung einer Batterie
    2
    weitere Kühlvorrichtung eines Funktionssystems
    10
    Steuereinheit
    11
    Sensoreinheit
    12
    Warneinheit
    100
    Batterie
    A
    Anzeigeeinheit
    S
    Kühlsystem
    T
    Temperatur
    U
    Spannung
    Z1
    gefährlicher Zustand
    Z2
    thermisches Durchgehen
    dT/dt, dU/dt
    Betriebsparameter
    dT/dt
    Temperaturanstieg
    ΔT/Δt
    Schwellenwert
    dTwork/dt
    Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit in einem Normalbetrieb der Batterie
    dU/dt
    Spannungseinbruch
    ΔU/Δt
    Schwellenwert
    dUwork/dt
    Spannungsänderungsgeschwindigkeit in einem Normalbetrieb der Batterie
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012102664 A1 [0003]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Überwachen einer Batterie (100) eines Elektrofahrzeuges mithilfe einer Steuereinheit (10), die eine Sensoreinheit (11) zum Erfassen mindestens eines Betriebsparameters (dT/dt, dU/dt) der Batterie (100) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Betriebsparameter (dT/dt, dU/dt) der Batterie (100), der durch die Sensoreinheit (11) erfasst wird, einen Temperaturanstieg (dT/dt) in der Batterie (100) umfasst, wobei bei einem Temperaturanstieg (dT/dt) in der Batterie (100), der einen bestimmten Schwellenwert (ΔT/Δt) überschreitet, ein drohendes thermisches Durchgehen (Z2) der Batterie (100) durch die Steuereinheit (10) erkannt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (ΔT/Δt), bei dem ein drohendes thermisches Durchgehen (Z2) der Batterie (100) durch die Steuereinheit (10) erkannt wird, größer einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit (dTwork/dt) in der Batterie (100) in einem Normalbetrieb der Batterie (100) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Betriebsparameter (dT/dt, dU/dt), der durch die Sensoreinheit (11) erfasst wird, einen Spannungseinbruch (dU/dt) in der Batterie (100) umfasst, wobei bei einem Spannungseinbruch (dU/dt) in der Batterie (100), der einen bestimmten Schwellenwert (ΔU/Δt) unterscheitet, ein thermisches Durchgehen (Z2) der Batterie (100) durch die Steuereinheit (10) festgestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (ΔU/Δt), bei dem ein thermisches Durchgehen (Z2) der Batterie (100) durch die Steuereinheit (10) festgestellt wird, größer einer Spannungsänderungsgeschwindigkeit (dUwork/dt) in der Batterie (100) in einem Normalbetrieb der Batterie (100) bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erkennen eines drohenden thermischen Durchgehens (Z2) der Batterie (100) durch die Steuereinheit (10) mindestens eine Sicherheitsmaßnahme (S) durch eine Warneinheit (12) eingeleitet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sicherheitsmaßnahme mindestens eine der folgenden Maßnahmen umfasst: - Abschaltung der Batterie (100), - Ausgeben einer Warnung an einen Benutzer des Elektrofahrzeuges, umfassend eine akustische und/oder optische Mitteilung, - Ausgeben einer Aufforderung an den Benutzer des Elektrofahrzeuges, das Fahrzeug umgehend zu verlassen, - Ausgeben einer Warnung an andere Verkehrsteilnehmer, umfassend eine akustische und/oder optische Mitteilung, - Maximieren einer Kühlleistung der Batterie (100), - Einschalten einer Notkühlung der Batterie (100), und/oder - Ansteuern mindestens einer weiteren Kühlvorrichtung (2) für mindestens ein Funktionssystem des Elektrofahrzeuges zum Bereitstellen einer Kühlleistung an die Batterie (100).
  7. Steuereinheit (10) zum Überwachen einer Batterie (100) eines Elektrofahrzeuges, aufweisend: eine Sensoreinheit (11) zum Erfassen mindestens eines Betriebsparameters (dT/dt, dU/dt) der Batterie (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (11) dazu ausgeführt ist, einen Temperaturanstieg (dT/dt) in der Batterie (100) als den mindestens einen Betriebsparameter (dT/dt, dU/dt) der Batterie (100) zu erfassen, wobei bei einem Temperaturanstieg (dT/dt) in der Batterie (100), der einen bestimmten Schwellenwert (ΔT/Δt) überschreitet, ein drohendes thermisches Durchgehen (Z2) der Batterie (100) durch die Steuereinheit (10) erkannt wird.
  8. Steuereinheit (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) dazu ausgeführt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen, und/oder dass die Steuereinheit (10) in Form eines Batteriesteuergerätes ausgeführt ist, und/oder dass die Steuereinheit (10) in einer zentralen Steuereinheit der Batterie (100) des Elektrofahrzeuges implementierbar oder als eine eigenständige Steuereinheit ausgeführt ist.
  9. Steuereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warneinheit (12) vorgesehen ist, die dazu ausgeführt ist, nach dem Erkennen eines drohenden thermischen Durchgehens (Z2) der Batterie (100) durch die Steuereinheit (10) mindestens eine Sicherheitsmaßnahme durch eine Warneinheit (12) einzuleiten.
  10. Steuereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Warneinheit (12) eine Anzeigeeinheit (A) aufweist, die dazu ausgeführt ist, eine Warnung an einen Benutzer des Elektrofahrzeuges, umfassend eine akustische und/oder optische Mitteilung, auszugeben, und/oder dass die Anzeigeeinheit (A) in einem Armaturenbrett und/oder einem Overheaddisplay des Elektrofahrzeuges implementierbar ist.
  11. Kühlsystem (S) für eine Batterie (100) eines Elektrofahrzeuges, aufweisend: eine Kühlvorrichtung (1) für die Batterie (100) eine Steuereinheit (10) zum Überwachen der Batterie (100) dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (1) für die Batterie (100) an mindestens eine weitere Kühlvorrichtung (2) für mindestens ein Funktionssystem des Elektrofahrzeuges koppelbar ist, wenn bei einem Temperaturanstieg (dT/dt) in der Batterie (100), der einen bestimmten Schwellenwert (ΔT/Δt) überschreitet, ein drohendes thermisches Durchgehen (Z2) der Batterie (100) durch die Steuereinheit (10) erkannt wird.
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