DE102018210420A1 - Ermittlung von batterie-charakteristiken - Google Patents

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Thomas Wood
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln mindestens einer OCV-Kurve (Ruhespannungskurve) eines Batterietyps, aufweisend:- Sammeln von zum Ermitteln einer OCV-Kurve relevanten Messwerten von einer Mehrzahl von Fahrzeugen, die eine Batterie dieses Batterietyps im Feld benutzen; und- Ermitteln der mindestens einen OCV-Kurve aus den Messwerten.Das Verfahren kann den Alterungszustand berücksichtigen und die ermittelte OCV-Kurve den Fahrzeugen zur Verfügung stellen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Ermittlung von Batterie-Charakteristiken, insbesondere im Zusammenhang mit Fahrzeugbatterien, insbesondere Batterien, die ausschließlich oder teilweise für den Antrieb von Fahrzeugen benutzt werden.
  • Eine dieser Batterie-Charakteristiken ist die Ruhespannungskurve, im Folgenden OCV-Kurve (Open Circuit Voltage) genannt. Die OCV-Kurve ist ein nützlicher Parameter für Zustandsschätz-Funktionen einer Batterie, insbesondere eines Hochvoltspeichers. Hierzu zählen u. a. der Alterungszustand (State of Health, SOH) und der Ladungszustand (State of Charge, SOC). Während der Entwicklung kann die OCV-Kurve durch Messreihen an einem Prüfstand gemessen werden.
  • Durch Alterungsvorgänge der Zelle verändert sich die OCV-Kurve. 1 zeigt beispielhaft (qualitativ) eine OCV-Kurve für eine neue Zelle, Kurve 1, und für eine gealterte Zelle, Kurve 2. 1 zeigt die Ruhespannung, OCV, in Abhängigkeit von dem Ladungszustand, SOC. Wie aus 1 ersichtlich ist, verbiegt sich die OCV-Kurve durch das Altern der Batteriezelle. Die genaue Art und Weise der Verbiegung ist die Folge komplexer chemischer Vorgänge in der Zelle und lässt sich nicht oder nur unzureichend analytisch vorhersagen. Um dennoch Informationen zu der Veränderung der Kurve zu bekommen, werden Batteriezellen im Rahmen ihrer Entwicklung gemäß dem Stand der Technik durch Raffungsverfahren beschleunigt gealtert und dann ebenfalls am Prüfstand vermessen.
  • Die so gewonnenen Kurven werden dann in einem Steuergerät in den Fahrzeugen, in denen eine entsprechende Batterie verbaut ist/werden soll, hinterlegt, so dass die hinterlegten Kurven für Zustandsschätzungen verwendet werden können.
  • Die Druckschrift DE 10 2010 051 009 A1 betrifft beispielsweise ein Verfahren zum Bestimmen des Ladezustands einer Batterie mittels einer OCV-Kennlinie.
  • Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ermittlung von Batterie-Charakteristiken, insbesondere der OCV-Kurve, zu verbessern.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Zu bevorzugende Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln mindestens einer OCV-Kurve eines Batterietyps, aufweisend:
    • - Sammeln von zum Ermitteln einer OCV-Kurve relevanten Messwerten von einer Mehrzahl von Fahrzeugen, die eine Batterie dieses Batterietyps im Feld benutzen; und
    • - Ermitteln der mindestens einen OCV-Kurve aus den Messwerten.
  • Vorzugsweise wird die mindestens eine OCV-Kurve ausgegeben, insbesondere an die Batteriesteuerung. Unter den Begriff „OCV-Kurve“ fällt im Sinne der Erfindung u. a. auch eine Sammlung von Informationen, die die eigentliche OCV-Kurve mit ausreichender Genauigkeit definiert/beschreibt, beispielsweise eine Vielzahl von Punkten, Kurvenabschnitten oder Geradenabschnitten, die die OCV-Kurve repräsentieren (können).
  • Unter den Begriff „Fahrzeuge, die eine Batterie ... im Feld benutzen“ fällt im Sinne der Erfindung eine Mehrzahl von Fahrzeugen, die eine entsprechende Batterie bestimmungsgemäß benutzen. Hierunter fallen insbesondere (Kunden-)Fahrzeuge, die beispielsweise im normalen Straßenverkehr oder aber auch auf Privatgelände, Baustellen usw. benutzt werden.
  • Die Erfindung benutzt insbesondre auf der Erkenntnis der Erfindung, dass die Alterungsvorgänge von Batteriezellen, beispielsweise von Lithium-Ionen-Batteriezellen, von einer Vielzahl von Bedingungen abhängen, wie z. B. Temperatur, Ladungsdurchsatz, SOC-Verweildauer usw. Weiter haben sie erkannt, dass bei unterschiedlichen Kombinationen dieser Parameter es zu Unterschieden in der Ausprägung der Alterung kommen kann. So haben sie beobachtet, dass die Veränderung der OCV-Kurve je nach Kombination der o. g. Bedingungen unterschiedlich ausfällt. Insbesondere haben sie erkannt, dass die OCV-Kurve der gemäß dem Stand der Technik gerafft gealterten Zellen, die in der Entwicklung vermessen werden, unter Umständen stark von der OCV-Kurve von real gealterten Zellen abweicht.
  • Weiterhin benutzt die Erfindung insbesondere auf der Erkenntnis, dass insbesondere bei älteren Fahrzeugen die im Steuergerät hinterlegte OCV-Kurve nicht mit der tatsächlichen OCV-Kurve der im Fahrzeug verbauten Zellen übereinstimmt, was zur Folge hat, dass die auf der hinterlegten OCV-Kurve beruhenden Zustandsschätzungsfunktionen Ungenauigkeiten aufweisen können.
  • Insbesondere dadurch, dass zum Ermitteln der mindestens einen OCV-Kurve Messwerte von Fahrzeugen gesammelt werden, die eine entsprechende Batterie im Feld benutzen, entspricht die so ermittelte OCV-Kurve einer real gealterten Batterie, so dass zu erwarten ist, dass die so ermittelte OCV-Kurve „genauer“ ist als eine während der Entwicklung mittels künstlich gerafft gealterten Speichern vermessene Kurve. Mit anderen Worten, es ist zu erwarten, dass eine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ermittelte OCV-Kurve besser der Realität entspricht als eine herkömmlich generierte OCV-Kurve.
  • Außerdem kann durch die Auswertung einer großen Menge an Fahrzeugen der Einfluss von Spezial-Effekten und Rauschen, die einzelne Messungen verfälschen könnten, reduziert werden.
  • Anhand der nach dem ersten Aspekt der Erfindung ermittelten OCV-Kurve ist eine genauere Schätzung von SOC und SOH für ein Fahrzeug möglich. Unter Umständen können durch die erhöhte Genauigkeit Sicherheitspuffer reduziert werden, was zu einer Erhöhung der Netto-Reichweite von Fahrzeugen führen kann.
  • Gemäß dem ersten Aspekt wird die mindestens eine OCV-Kurve für einen Batterietyp ermittelt, und zwar auf der Basis von Messwerten, die von Fahrzeugen stammen, die eine Batterie dieses Batterietyps im Feld benutzen. Vorzugsweise ist der Begriff „Batterietyp“ so zu verstehen, dass zwei Batterien, die sich hinsichtlich mancher Merkmale unterscheiden, dennoch als zu dem gleichen Batterietyp gehörend angesehen werden, solange deren OCV-Verhalten im Wesentlichen gleich ist.
  • Nach einer Ausführungsform weisen die Messwerte die Ruhespannung und den dazugehörigen Ladezustand oder daraus abgeleitete Werte auf. Diese entsprechen den Messgrößen in Richtung der vertikalen und horizontalen Achsen in 1.
  • Anhand dieser Messwerte oder daraus abgeleiteten Werten lässt sich eine OCV-Kurve ermitteln.
  • Nach einer Ausführung wird beim Ermitteln der mindestens einen OCV-Kurve bezüglich der jeweiligen Batterie mindestens ein Kriterium berücksichtigt. Ein solches Kriterium ist beispielsweise der Alterungszustand der jeweiligen Batterie. So können verfügbare Fahrzeuge (also solche, die am Sammeln von Messwerten beteiligt sind) nach ähnlicher Alterung gruppiert werden.
  • Nach einer Ausführung weist das mindestens eine Kriterium eines oder mehrere der folgenden auf:
    • - Ladungsdurchsatz, insbesondere auf Lebensdauer,
    • - SOC-Verweildauer,
    • - Temperaturhistogramm,
    • - Batteriealter und/oder
    • - Fahrzeugalter.
  • Insbesondere durch die Berücksichtigung der oben genannten Kriterien ist eine Gruppierung der Fahrzeuge bzw. Batterien nach ähnlicher Alterung möglich, so dass die mindestens eine OCV-Kurve möglichst genau ermittelt werden kann, die dem Alterungszustand der jeweiligen Batterie entspricht.
  • Nach einer Ausführung werden für diesen Batterietyp und unter Berücksichtigung des mindestens einen Kriteriums mehrere OCV-Kurven ermittelt und/oder eine mindestens 3-dimensionale Fläche wird basierend auf der mindestens einen OCV-Kurve oder aus den Messwerten ermittelt.
  • Durch das Ermitteln mehrerer OCV-Kurven - insbesondere jeweils eine Kurve für einen unterschiedlichen Alterungszustand - kann der insbesondere alterungsbedingten Veränderung der OCV-Kurve Rechnung getragen werden. In ähnlicher Weise kann nach dieser Ausführung auch eine mindestens 3-dimensionale Fläche ermittelt werden: Da zu erwarten ist, dass die verschiedenen OCV-Kurven, die beispielsweise verschiedenen Alterungszuständen zugeordnet werden können, ineinander (insbesondere stetig) übergehen, kann entsprechend auch eine mindestens 3-dimensionale Fläche ermittelt werden. Die zwei in 1 gezeigten Dimensionen würden zwei dieser mindestens drei Dimensionen darstellen. Eine dritte Dimension könnte beispielsweise das kalendarische Alter der Batterie sein. Weitere Kriterien, beispielsweise die oben genannten, könnten als weitere Dimensionen berücksichtigt werden, weil zu erwarten ist, dass das OCV-Verhalten von zwei gleichalten Batterien unterschiedlich ist, wenn beispielsweise eine Batterie viel benutzt wurde (hoher Ladungsdurchsatz) und die andere Batterie wenig benutzt wurde (niedriger Ladungsdurchsatz).
  • Nach einer Ausführung wird die mindestens eine OCV-Kurve durch statistische Methoden oder Näherungsverfahren basierend auf den Messwerten, insbesondere basierend auf einer auf den Messwerten basierenden Punktewolke, ermittelt. Hierbei ist zu bedenken, dass die diskreten Messwerte nur einzelne Punkte darstellen, also zunächst keine komplette OCV-Kurve. Durch an sich bekannte statistische Methoden oder mathematische Näherungsverfahren kann aus diesen einzelnen Messpunkten eine Kurve generiert werden. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens sieht die einzelnen Messwerte oder Messpunkte als Punktewolke an, aus welcher die mindestens eine OCV-Kurve ermittelt werden kann.
  • Nach einer Ausführung werden die Messwerte im Rahmen eines Werkstattbesuchs der Fahrzeuge und/oder durch eine Mobilfunkverbindung an ein Backend übermittelt und die mindestens eine OCV-Kurve wird durch das Backend ermittelt. Auf diese Weise können die Fahrzeuge im Wesentlichen ungestört ihren bestimmungsgemäßen Zweck erfüllen und dennoch zum Sammeln der Messwerte beitragen. Weil die Auswertung der Messwerte und insbesondere das Bestimmen der OCV-Kurve durch ein Backend (beispielsweise ein Fahrzeughersteller oder ein von einem Fahrzeughersteller beauftragtes Unternehmen) durchgeführt wird, werden die Fahrzeuge durch die Auswertung der Messwerte und Ermitteln der OCV-Kurve nicht belastet. Außerdem ist es vorteilhaft, dass die ermittelte OCV-Kurve dann zentral zur Verfügung steht. Dies kann u. a. durch Fahrzeughersteller oder Batteriehersteller genutzt werden, um das Batteriemanagement in Fahrzeugen weiter zu verbessern.
  • Nach einer Ausführung wird die mindestens eine OCV-Kurve Fahrzeugen, insbesondere dieser Mehrzahl von Fahrzeugen, zur Verfügung gestellt, insbesondere auf diese übertragen, insbesondere im Rahmen eines Werkstattbesuchs der Fahrzeuge/dieser Mehrzahl von Fahrzeugen und/oder durch eine Mobilfunkverbindung. Dies hat den besonderen Vorteil, dass nicht nur Neufahrzeuge (durch Verbesserungen in der Fertigung, insbesondere des Batteriemanagements), sondern auch bereits an Kunden ausgelieferte Fahrzeuge von der (verbesserten) erfindungsgemäß ermittelten OCV-Kurve Gebrauch machen können. Auch ermöglicht diese Ausführungsform ein wiederholtes, mehr oder weniger kontinuierliches Optimieren der OCV-Kurve und anschließendes Zur-Verfügung-Stellen bzw. Übertragen auf Fahrzeuge.
  • Nach einer Ausführung ist eine Initial-OCV-Kurve in Fahrzeugen, insbesondere dieser Mehrzahl von Fahrzeugen, hinterlegt und die mindestens eine Initial-OCV-Kurve wird durch die mindestens eine ermittelte OCV-Kurve ersetzt oder aktualisiert. Gemäß dieser Ausführung können Fahrzeuge also zunächst eine OCV-Kurve benutzen, die beispielsweise auf herkömmliche Weise generiert wurde. Im Laufe der Zeit wird diese aber durch die mindestens eine ermittelte OCV-Kurve ersetzt oder aktualisiert, so dass ab dem Ersetzen oder Aktualisieren die Fahrzeuge von der verbesserten OCV-Kurve Gebrauch machen können.
  • Nach einer Ausführung wird die OCV-Kurve benutzt, um eine Batterie das Batterietyps in einem Fahrzeug zu steuern.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, aufweisend:
    • - eine Batterie eines Batterietyps,
    • - Mittel zum Ermitteln, während der Benutzung des Fahrzeugs im Feld, von Messwerten, die zum Ermitteln einer OCV-Kurve bezüglich der Batterie relevant sind,
    • - Mittel zum Übermitteln der Messwerte an ein Backend, und
    • - Mittel zum Empfangen einer OCV-Kurve von dem Backend, wobei die OCV-Kurve durch das Backend aus zum Ermitteln einer OCV-Kurve relevanten Messwerten von einer Mehrzahl von Fahrzeugen, die eine Batterie dieses Batterietyps im Feld benutzen, ermittelt wurde,

    wobei das Fahrzeug dazu eingerichtet ist, die von dem Backend empfangene OCV-Kurve für das Management der Batterie zu benutzen.
  • Wie beim ersten Aspekt der Erfindung wird beim zweiten Aspekt der Erfindung das Ermitteln einer verbesserten OCV-Kurve ermöglicht. Diese kann dann von dem Fahrzeug benutzt werden, woraus sich die oben beschriebenen Vorteile ergeben.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Backend, aufweisend:
    • - Mittel zum Sammeln von zum Ermitteln einer OCV-Kurve relevanten Messwerten von einer Mehrzahl von Fahrzeugen, die eine Batterie eines Batterietyps im Feld benutzen; und
    • - Mittel zum Ermitteln mindestens einer OCV-Kurve für diesen Batterietyp aus den Messwerten.
  • Auch bei diesem Aspekt wird das Ermitteln einer verbesserten OCV-Kurve ermöglicht, woraus sich die oben beschriebenen Vorteile ergeben.
  • Vorzugsweise weisen das Fahrzeug und/oder das Backend eine Datenschnittstelle auf, sodass die OCV-Kurve an dem Backend an das Fahrzeug ausgegeben werden kann.
  • Die mit Bezug auf das Verfahren vorgestellten vorteilhaften Ausgestaltungen und Ausführungsformen sowie deren Vorteile gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Fahrzeug und das erfindungsgemäße Backend und umgekehrt. Des Weiteren sind alle in der Anmeldung genannten oder gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
  • Dabei zeigen wenigstens teilweise in schematischer Darstellung:
    • 1 eine OCV-Kurve für eine neue und für eine gealterte Batteriezelle;
    • 2 eine Anordnung mit mehreren erfindungsgemäßen Fahrzeugen und einem erfindungsgemäßen Backend;
    • 3 ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 wurde bereits oben beschrieben.
  • 2 zeigt eine Anordnung mit mehreren Fahrzeugen 10, 20, 30 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 zeigt auch eine Werkstatt, eine Serviceeinrichtung, oder ähnliches 50 und ein Backend 60.
  • Jedes der Fahrzeuge 10, 20, 30 hat mindestens eine Batterie 11, 21, 31. Obwohl nur jeweils eine Batterie pro Fahrzeug gezeigt ist, ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die Fahrzeuge mehr als eine Batterie aufweisen. Die Batterien 11, 21, 31 können beispielsweise Hochvoltspeicher sein, die (auch) für den Antrieb der Fahrzeuge 10, 20, 30 benutzt werden, entweder in Kombination mit einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor oder für einen rein elektrischen Antrieb der Fahrzeuge 10, 20, 30.
  • Jedes der Fahrzeuge 10, 20, 30 weist auch ein Steuergerät 12, 22, 32 auf. Eine der Aufgaben der Steuergeräte 12, 22, 32 ist es, Messungen an den jeweiligen Batterien 11, 21, 31 vorzunehmen, um Messwerte zu erheben, aus denen eine OCV-Kurve für die jeweilige Batterie ermittelt werden kann. Zu diesem Zweck sind die Steuergeräte 12, 22, 32 mit den Batterien 11, 21, 31 verbunden.
  • Damit die erhobenen Messwerte zentral gesammelt werden können - im vorliegenden Beispiel durch ein Backend 60 - können die Steuergeräte 12, 22, 32 die Messwerte oder daraus abgeleitete Informationen an eine jeweilige Schnittstelle 13, 23, 33 weitergeben. Bei den Fahrzeugen 10 und 20 sind die Schnittstellen 13, 23 als Mobilfunkschnittstellen ausgebildet, so dass die Fahrzeuge 10, 20 direkt über Mobilfunkverbindungen 71, 72 mit einer entsprechenden Mobilfunkschnittstelle 63 des Backends 60 kommunizieren können. Die Mobilfunkschnittstelle 63 des Backends 60 ist mit einem Prozessor 61 oder ähnlichem verbunden, der wiederum mit einem Speicher 62 verbunden ist.
  • Der Prozessor 61 des Backends 60 kann unter Zuhilfenahme des Speichers 62 die von den Fahrzeugen empfangenen Messwerte auswerten und daraus eine oder mehrere OCV-Kurven ermitteln.
  • Das Fahrzeug 30 weist auch eine Schnittstelle 33 auf. Im gezeigten Beispiel besteht allerdings keine direkte Mobilfunkverbindung mit dem Backend 60. Stattdessen besteht eine drahtlose oder drahtgebundene Verbindung 74 mit einer entsprechenden Schnittstelle 53 einer Werkstatt 50 oder sonstigem Auswertegerät. Über die Verbindung 74 können die von dem Fahrzeug 30 erhobenen Messwerte an die Werkstatt 50 übertragen werden. Die Messwerte können beispielsweise, wie hier gezeigt, über die Schnittstelle 53 an einen Prozessor 52 weitergeleitet werden, der diese über eine Schnittstelle 54 der Werkstatt an eine entsprechende Schnittstelle 64 des Backends 60 weiterleiten kann. Zu diesem Zweck stehen die Schnittstellen 54 der Werkstatt 50 und 64 des Backends 60 in kommunikativer Verbindung 73, wobei die Verbindung 73 wiederum drahtgebunden oder drahtlos (beispielsweise Mobilfunk) sein kann. Im Backend 60 können auf diese Weise auch die vom Fahrzeug 30 empfangenen Messwerte an den Prozessor 61 weitergegeben werden. Aus den über die Schnittstellen 63 und 64 empfangenen Messwerten kann der Prozessor 61 des Backends eine oder mehrere OCV-Kurven ermitteln.
  • Weil die Batterien 11, 21 und 31 alle vom gleichen Batterietyp sind, ist die mindestens eine durch den Prozessor 61 ermittelte OCV-Kurve charakteristisch für alle Fahrzeugbatterien 11, 21, 31.
  • In einer Weiterbildung ermittelt der Prozessor 61 nicht nur eine OCV-Kurve, sondern mehrere OCV-Kurven. Zu diesem Zweck weisen die von den Fahrzeugen erhobenen Messwerte nicht nur beispielsweise die gemessene Ruhespannung und den Ladungszustand auf, sondern weitere Messwerte/Informationen, insbesondere solche, die sich auf den Alterungszustand der jeweiligen Batterie beziehen. Als solche kommen insbesondere Ladungsdurchsatz (insbesondere auf Lebensdauer), SOC-Verweildauer, Temperaturhistogramm, Batteriealter und/oder Fahrzeugalter in Betracht. Um diese Kriterien zu berücksichtigen, können die Fahrzeuge 10, 20, 30 beispielsweise so gruppiert werden, dass Batterien mit einem ähnlichen Alterungszustand zu einer Gruppe zusammengefasst werden. Für jede Gruppe kann dann separat eine OCV-Kurve ermittelt werden, so dass die zu einer Alterungsgruppe gehörende OCV-Kurve genauere Informationen enthält als wenn nur eine OCV-Kurve für alle Batterien ungeachtet des Alterungszustandes ermittelt würde.
  • Weil die nach dieser Ausführungsform ermittelten OCV-Kurven auf der Basis von im Feld benutzten Batterien 11, 21, 31 ermittelt wurden, ist des Weiteren zu erwarten, dass die so ermittelten OCV-Kurven genauere Informationen enthalten als OCV-Kurven, die gemäß dem Stand der Technik durch künstliche Raffungsverfahren ermittelt wurden.
  • Zusätzlich oder als Alternative zum Ermitteln von mehreren OCV-Kurven ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung auch möglich, eine mindestens 3-dimensionale Fläche aus den Messwerten zu generieren, um verschiedene Kriterien, die den Alterungszustand der Batterien betreffen, zu berücksichtigen. Eine 3-dimensionale Fläche kann beispielsweise dadurch generiert werden, indem zu den in 1 gezeigten Dimensionen eine dritte Dimension hinzugefügt wird, die den Alterungszustand beschreibt. Hierdurch kann der oben erwähnten Verbiegung der OCV-Kurven je nach Alterungszustand der Batterien Rechnung getragen werden.
  • Um aus den Messwerten OCV-Kurven und/oder eine mindestens 3-dimensionale Fläche zu ermitteln, können die Messwerte als Punktewolke betrachtet werden. Aus dieser Punktewolke kann durch statistische Methoden und/oder Näherungsverfahren (z. B. Minimierung der RMS-Fehler) in an sich bekannter Weise eine Kurve bzw. Fläche ermittelt werden.
  • Nachdem durch das Backend 60 mindestens eine OCV-Kurve ermittelt wurde, kann diese beispielsweise Fahrzeugherstellern bzw. Batterieherstellern zur Verfügung gestellt werden, damit das ermittelte OCV-Verhalten bei der Entwicklung zukünftiger Batterien oder Fahrzeuge berücksichtigt werden kann. Andererseits kann die mindestens eine OCV-Kurve aber auch den Fahrzeugen 10, 20, 30 und/oder anderen Fahrzeugen, insbesondere solchen, die den gleichen Batterietyp benutzen, zur Verfügung gestellt werden. Dies kann beispielsweise wiederum über die Schnittstellen 63, 64 des Backends 60 über Mobilfunkverbindungen 71, 72 oder eine Verbindung 73 mit einer Werkstatt 50 geschehen. Die Schnittstellen 13, 23 der Fahrzeuge 10, 20 können dann die bereitgestellte OCV-Kurve an die entsprechenden Steuergeräte 12, 22 weiterleiten. Im Falle des Fahrzeugs 30 würde die bereitgestellte OCV-Kurve über die Schnittstelle 53 der Werkstatt 50 an die Schnittstelle 33 des Fahrzeugs 30 und von dort an das Steuergerät 32 weitergeleitet.
  • Auf diese Weise können die Fahrzeuge 10, 20, 30 von der mindestens einen ermittelten OCV-Kurve Gebrauch machen, um das Betreiben der Batterien 11, 21, 31 zu verbessern/optimieren.
  • Nach einer Weiterbildung empfiehlt es sich, dass zunächst eine Initial-OCV-Kurve in den Steuergeräten 12, 22, 32 hinterlegt ist. Diese kann beispielsweise auf herkömmliche Weise (durch künstliche Raffungsverfahren) erstellt worden sein und dient zunächst als Basis für das Betreiben der Batterien 11, 21, 31. Wenn zu einem späteren Zeitpunkt eine oder mehrere OCV-Kurven, die durch das Backend 60 ermittelt wurden, zur Verfügung stehen, können die in den Steuergeräten 12, 22, 32 hinterlegten Initial-OCV-Kurven entsprechend ersetzt oder aktualisiert werden.
  • 3 zeigt zusammenfassend Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Start 80 des Verfahrens werden in einem Schritt 81 Messwerte gesammelt, wie oben beschrieben. Diese werden insbesondere durch Fahrzeuge 10, 20, 30 erhoben und an ein Backend 60 übermittelt.
  • In einem Schritt 82 ermittelt das Backend 60 mindestens eine OCV-Kurve basierend auf den Messwerten. In einem optionalen Schritt 83 kann die so ermittelte OCV-Kurve insbesondere den Fahrzeugen 10, 20, 30 zur Verfügung gestellt werden bzw. auf diese übertragen werden, beispielsweise durch die oben beschriebene Mobilfunkverbindung 71, 72 oder im Rahmen eines Werkstattbesuchs bei einer Werkstatt 50.
  • Das Verfahren kann dann beendet werden (Schritt 84). Andererseits kann das Verfahren auch wiederholt werden, damit eine fortlaufende Optimierung der OCV-Kurve(n) möglich ist.
  • Obwohl nicht separat in den Figuren dargestellt, ist es nach Weiterbildungen der Erfindung möglich, dass das Verfahren für mehrere verschiedene Batterietypen durchgeführt wird. In einer solchen Weiterbildung würde für jeden Batterietyp mindestens eine OCV-Kurve (separat) ermittelt. Dies kann durch das gleiche Backend 60 oder verschiedene Backends geschehen.
  • Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei es sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    OCV-Kurve für eine neue Batterie
    2
    OCV-Kurve für eine gealterte Batterie
    10, 20, 30
    Fahrzeuge
    11, 21, 31
    Batterien oder Batteriezellen
    12, 22, 32
    Steuergeräte
    13, 23
    Schnittstellen (Mobilfunk)
    33
    Schnittstelle (drahtlos oder drahtgebunden)
    50
    Werkstatt
    52
    Prozessor
    53
    Schnittstelle (drahtlos oder drahtgebunden)
    54
    Schnittstelle (drahtlos oder drahtgebunden)
    60
    Backend
    61
    Prozessor
    62
    Speicher
    63
    Schnittstelle (Mobilfunk)
    64
    Schnittstelle (drahtlos oder drahtgebunden)
    71, 72
    Mobilfunkverbindungen
    73, 74
    Drahtlose oder drahtgebundene Verbindungen
    80-84
    Verfahrensschritte
  • 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 102010051009 A1 [0005]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Ermitteln mindestens einer OCV-Kurve (1, 2) eines Batterietyps, folgende Arbeitsschritte aufweisend: - Sammeln (81) von zum Ermitteln einer OCV-Kurve (1, 2) relevanten Messwerten von einer Mehrzahl von Fahrzeugen (10, 20, 30), die eine Batterie (11, 21, 31) dieses Batterietyps im Feld benutzen; und - Ermitteln (82) der mindestens einen OCV-Kurve (1, 2) aus den Messwerten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Messwerte die Ruhespannung und den dazugehörigen Ladezustand oder daraus abgeleitete Werte aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei beim Ermitteln der mindestens einen OCV-Kurve (1, 2) bezüglich der jeweiligen Batterie (11, 21, 31) mindestens ein Kriterium berücksichtigt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine Kriterium eines oder mehrere der folgenden aufweist: - Ladungsdurchsatz, insbesondere auf Lebensdauer, - SOC-Verweildauer, - Temperaturhistogramm, - Batteriealter und/oder - Fahrzeugalter.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei für diesen Batterietyp und unter Berücksichtigung des mindestens einen Kriteriums mehrere OCV-Kurven (1, 2) ermittelt werden und/oder eine mindestens 3-dimensionale Fläche basierend auf der mindestens einen OCV-Kurve (1, 2) oder aus den Messwerten ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine OCV-Kurve (1, 2) durch statistische Methoden oder Näherungsverfahren basierend auf den Messwerten, insbesondere basierend auf einer auf den Messwerten basierenden Punktewolke, ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messwerte im Rahmen eines Werkstattbesuchs der Fahrzeuge (10, 20, 30) und/oder durch eine Mobilfunkverbindung (71, 72) an ein Backend (60) übermittelt werden und die mindestens eine OCV-Kurve (1, 2) durch das Backend (60) ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine OCV-Kurve (1, 2) Fahrzeugen, insbesondere dieser Mehrzahl von Fahrzeugen (10, 20, 30), zur Verfügung gestellt, insbesondere auf diese übertragen wird (83), insbesondere im Rahmen eines Werkstattbesuchs der Fahrzeuge/dieser Mehrzahl von Fahrzeugen (10, 20, 30) und/oder durch eine Mobilfunkverbindung (71, 72).
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Initial-OCV-Kurve (1, 2) in Fahrzeugen, insbesondere dieser Mehrzahl von Fahrzeugen (10, 20, 30), hinterlegt ist und wobei die mindestens eine Initial-OCV-Kurve durch die mindestens eine ermittelte OCV-Kurve (1, 2) ersetzt oder aktualisiert wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren folgenden Arbeitsschritt aufweisend: - Steuern einer Batterie des Batterietyps, insbesondre eines Ladungszustands der Batterie, auf der Grundlage der wenigstens eine OCV-Kurve (1, 2).
  11. Fahrzeug (10, 20, 30), aufweisend: - eine Batterie (11, 21, 31) eines Batterietyps, - Mittel (12, 22, 32) zum Ermitteln, während der Benutzung des Fahrzeugs (10, 20, 30) im Feld, von Messwerten, die zum Ermitteln einer OCV-Kurve (1, 2) bezüglich der Batterie (11, 21, 31) relevant sind, - Mittel (13, 23, 33) zum Übermitteln der Messwerte an ein Backend (60), und - Mittel (13, 23, 33) zum Empfangen einer OCV-Kurve (1, 2) von dem Backend (60), wobei die OCV-Kurve (1, 2) durch das Backend (60) aus zum Ermitteln einer OCV-Kurve (1, 2) relevanten Messwerten von einer Mehrzahl von Fahrzeugen (10, 20, 30), die eine Batterie (11, 21, 31) dieses Batterietyps im Feld benutzen, ermittelt wurde, wobei das Fahrzeug (10, 20, 30) dazu eingerichtet ist, die von dem Backend (60) empfangene OCV-Kurve (1, 2) für das Management der Batterie (11, 21, 31) zu benutzen.
  12. Ein Backend (60), aufweisend: - Mittel (62, 63, 64) zum Sammeln von zum Ermitteln einer OCV-Kurve (1, 2) relevanten Messwerten von einer Mehrzahl von Fahrzeugen (10, 20, 30), die eine Batterie (11, 21, 31) eines Batterietyps im Feld benutzen; und - Mittel (61) zum Ermitteln mindestens einer OCV-Kurve (1, 2) für diesen Batterietyp aus den Messwerten.
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GoingElectric: „Batterie-Kennwertanalyse mit OBD/Torque", Beitrag vom Mi. 13. Dez. 2017 von KyRo, Ausdruck am 27.02.2019 Internet Adresse: https://www.goingelectric.de/forum/viewtopic.php?t=28614 *

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