DE102018213333A1 - Method for operating a battery system and electric vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems für ein Elektrofahrzeug, wobei das Batteriesystem mindestens zwei parallel verschaltbare Batteriemodule aufweist und jedes Batteriemodul mindestens eine Batteriezelle aufweist, und wobei die einzelnen Batteriemodule separat und unabhängig voneinander auf einen Verbraucher zuschaltbar sind, umfassend folgende Schritte:- Erfassen einer ersten Modultemperatur eines ersten Batteriemoduls und einer zweiten Modultemperatur eines zweiten Batteriemoduls;- Vergleichen der ersten Modultemperatur sowie der zweiten Modultemperatur mit einer vorgegebenen Maximaltemperatur;- Reduzieren eines für das Batteriesystem maximal zulässigen Betriebsstroms, wenn die erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls die vorgegebene Maximaltemperatur überschreitet;- Nochmaliges Erfassen der ersten Modultemperatur des ersten Batteriemoduls nach einer vorgegebenen Zeitdauer;- Nochmaliges Vergleichen der ersten Modultemperatur mit der vorgegebenen Maximaltemperatur.Die Erfindung betrifft auch ein Elektrofahrzeug, das ein Batteriesystem umfasst, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.The invention relates to a method for operating a battery system for an electric vehicle, the battery system having at least two battery modules that can be connected in parallel and each battery module having at least one battery cell, and wherein the individual battery modules can be connected to a consumer separately and independently of one another, comprising the following steps: Detecting a first module temperature of a first battery module and a second module temperature of a second battery module; - Comparing the first module temperature and the second module temperature with a predetermined maximum temperature; - Reducing a maximum operating current for the battery system if the first module temperature of the first battery module exceeds the predetermined maximum temperature ; - Detection of the first module temperature of the first battery module again after a predetermined period of time; - Comparison of the first module temperature with that before given maximum temperature. The invention also relates to an electric vehicle comprising a battery system which is operated using the method according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems für ein Elektrofahrzeug, wobei das Batteriesystem mindestens zwei parallel verschaltbare Batteriemodule aufweist und jedes Batteriemodul mindestens eine Batteriezelle aufweist, und wobei die einzelnen Batteriemodule separat und unabhängig voneinander auf einen Verbraucher zuschaltbar sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Elektrofahrzeug, welches ein Batteriesystem umfasst, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.The invention relates to a method for operating a battery system for an electric vehicle, the battery system having at least two battery modules that can be connected in parallel and each battery module having at least one battery cell, and wherein the individual battery modules can be connected to a consumer separately and independently of one another. The invention further relates to an electric vehicle which comprises a battery system which is operated using the method according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft vermehrt elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge zum Einsatz kommen werden. In elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, wie Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, aber auch in stationären Anwendungen werden aufladbare Batteriesysteme eingesetzt, vorwiegend um elektrische Antriebseinrichtungen mit elektrischer Energie zu versorgen. Für solche Anwendungen eignen sich insbesondere Batteriesysteme mit Lithium-Batteriezellen. Lithium-Batteriezellen zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Mehrere derartige Lithium-Batteriezellen werden elektrisch seriell als auch parallel miteinander verschaltet und zu Batteriemodulen verbunden. Ein Batteriesystem des Elektrofahrzeugs umfasst mehrere derartig ausgebildete und parallel miteinander verschaltete Batteriemodule.It is becoming apparent that electric vehicles will increasingly be used in the future. Rechargeable battery systems are used in electrically powered motor vehicles, such as electric vehicles and hybrid vehicles, but also in stationary applications, primarily to supply electrical drive devices with electrical energy. Battery systems with lithium battery cells are particularly suitable for such applications. Lithium battery cells are characterized, among other things, by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge. Several lithium battery cells of this type are electrically connected in series and in parallel with one another and connected to form battery modules. A battery system of the electric vehicle comprises a plurality of battery modules designed in this way and connected in parallel with one another.

Im Betrieb des Elektrofahrzeugs werden die Batteriezellen des Batteriesystems zum Antrieb des Elektrofahrzeugs sowie zur Versorgung weiterer Verbraucher genutzt und dabei entladen. Aber auch bei einem ruhenden Elektrofahrzeug findet eine geringe Entladung der Batteriezellen in Form einer Selbstentladung statt. Beim Entladen der Batteriezellen fließt ein Strom, und die Batteriezellen werden erwärmt. Wenn die Temperatur der Batteriezellen einen vorgegebenen Temperaturwert überschreitet, so können die Batteriezellen, bedingt durch diese hohe Temperatur, beschädigt oder zerstört werden.During operation of the electric vehicle, the battery cells of the battery system are used to drive the electric vehicle and to supply other consumers, and are discharged in the process. But even when the electric vehicle is at rest, the battery cells discharge slightly in the form of self-discharge. When the battery cells are discharged, a current flows and the battery cells are heated. If the temperature of the battery cells exceeds a predetermined temperature value, the battery cells can be damaged or destroyed due to this high temperature.

Um eine Beschädigung oder Zerstörung der Batteriezellen durch Überhitzung zu vermeiden weisen Batteriesysteme ein Kühlsystem zur Kühlung der Batteriezellen auf. Falls es trotz des Kühlsystems zu einer Erwärmung der Batteriezellen auf oder über den vorgegebenen Temperaturwert kommt, so kann der von den Batteriezellen gelieferte Strom reduziert werden. Bei einem reduzierten Strom steht dem Elektrofahrzeug aber nicht mehr die volle Leistung des Batteriesystems zur Verfügung.In order to avoid damage or destruction of the battery cells due to overheating, battery systems have a cooling system for cooling the battery cells. If, despite the cooling system, the battery cells are heated to or above the specified temperature value, the current supplied by the battery cells can be reduced. With a reduced current, the electric vehicle is no longer able to use the full power of the battery system.

Aus dem Dokument US 2016/0036100 A1 ist ein Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen bekannt. Dabei ist jeder Batteriezelle eine Schaltung zugeordnet, welche einen ohmschen Widerstand mit einem dazu parallel geschalteten Schalter aufweist. Wenn der Schalter geschlossen ist, so ist der ohmsche Widerstand überbrückt. Wenn die Temperatur der Batteriezelle einen vorgegebenen Temperaturwert überschreitet, so wird der Schalter geöffnet. Der von der Batteriezelle gelieferte Strom fließt nunmehr durch den ohmschen Widerstand und wird dadurch reduziert.From the document US 2016/0036100 A1 a battery system with several battery cells is known. Each battery cell is assigned a circuit which has an ohmic resistor with a switch connected in parallel with it. When the switch is closed, the ohmic resistance is bridged. If the temperature of the battery cell exceeds a predetermined temperature value, the switch is opened. The current supplied by the battery cell now flows through the ohmic resistor and is thereby reduced.

Aus dem Dokument US 2012/0094150 A1 ist ebenfalls ein Batteriesystem mit mehreren parallel geschalteten Batteriemodulen bekannt. Jedes Batteriemodul umfasst dabei mehrere Batteriezellen, die seriell verschaltet sind. Elektrisch parallel zu den Batteriezellen ist jeweils ein Bypassschalter angeordnet. Wenn die Temperatur einer Batteriezelle einen vorgegebenen Temperaturwert überschreitet, so kann der zugehörige Bypassschalter geschlossen werden. Dadurch ist die Batteriezelle abgeschaltet und liefert keinen Strom mehr.From the document US 2012/0094150 A1 a battery system with several battery modules connected in parallel is also known. Each battery module includes several battery cells that are connected in series. A bypass switch is arranged electrically parallel to the battery cells. If the temperature of a battery cell exceeds a specified temperature value, the associated bypass switch can be closed. As a result, the battery cell is switched off and no longer supplies electricity.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems für ein Elektrofahrzeug vorgeschlagen. Das Batteriesystem weist dabei mindestens zwei parallel verschaltbare Batteriemodule auf. Jedes der Batteriemodule weist mindestens eine Batteriezelle, vorzugsweise mehrere Batteriezellen, auf. Bei den Batteriezellen handelt es sich beispielsweise um wieder aufladbare Lithium-Batteriezellen, welche elektrisch seriell als auch parallel miteinander verschaltet sind.A method for operating a battery system for an electric vehicle is proposed. The battery system has at least two battery modules that can be connected in parallel. Each of the battery modules has at least one battery cell, preferably a plurality of battery cells. The battery cells are, for example, rechargeable lithium battery cells which are connected to one another electrically in series and in parallel.

Die einzelnen Batteriemodule sind separat und unabhängig voneinander auf einen Verbraucher zuschaltbar. Unter Zuschalten ist unter anderem das Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Verbraucher zu verstehen, wodurch elektrische Energie von dem zugeschalteten Batteriemodul zu dem Verbraucher fließen kann. Unter Zuschalten ist auch das Herstellen einer elektrischen Verbindung einzelner Batteriemodule zu verstehen, wodurch die zugeschalteten Batteriemodule parallel miteinander verschaltet werden. Die so parallel miteinander verschalteten Batteriemodule können dann mit einem Verbraucher verbunden werden.The individual battery modules can be switched to a consumer separately and independently of one another. Switching on means inter alia the establishment of an electrical connection to the consumer, as a result of which electrical energy can flow from the switched-on battery module to the consumer. Switching on is also to be understood to mean the establishment of an electrical connection of individual battery modules, as a result of which the switched battery modules are connected in parallel with one another. The battery modules connected in parallel with one another in this way can then be connected to a consumer.

Das Verfahren wird hier vereinfacht anhand eines Batteriesystems mit genau zwei Batteriemodulen, nämlich einem ersten Batteriemodul und einem zweiten Batteriemodul, beschrieben. Das Verfahren kann selbstverständlich an ein Batteriesystem mit mehreren, insbesondere mehr als zwei, Batteriemodulen angepasst werden. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst mindestens die nachfolgend genannten Schritte.The method is described here in a simplified manner using a battery system with exactly two battery modules, namely a first battery module and a second battery module. The method can of course be adapted to a battery system with several, in particular more than two, battery modules. The invention The method comprises at least the steps mentioned below.

Zunächst erfolgt ein Erfassen einer ersten Modultemperatur des ersten Batteriemoduls des Batteriesystems und einer zweiten Modultemperatur des zweiten Batteriemoduls des Batteriesystems. Dann erfolgt ein Vergleichen der ersten Modultemperatur sowie der zweiten Modultemperatur mit einer vorgegebenen Maximaltemperatur.First, a first module temperature of the first battery module of the battery system and a second module temperature of the second battery module of the battery system are detected. The first module temperature and the second module temperature are then compared with a predetermined maximum temperature.

Wenn die erste Modultemperatur und die zweite Modultemperatur die vorgegebene Maximaltemperatur überschreiten, so werden das erste Batteriemodul und das zweite Batteriemodul abgeschaltet. Wenn also die Modultemperaturen von allen Batteriemodulen des Batteriesystems die vorgegebene Maximaltemperatur überschreiten, so ist ein Betrieb des Elektrofahrzeugs nicht möglich.If the first module temperature and the second module temperature exceed the predetermined maximum temperature, the first battery module and the second battery module are switched off. If the module temperatures of all battery modules of the battery system exceed the specified maximum temperature, the electric vehicle cannot be operated.

Wenn die erste Modultemperatur und die zweite Modultemperatur die vorgegebene Maximaltemperatur unterschreiten und auch eine vorgegebene Minimaltemperatur überschreiten, so können das erste Batteriemodul und das zweite Batteriemodul zugeschaltet bleiben. Wenn also die Modultemperaturen von allen Batteriemodulen die vorgegebene Maximaltemperatur unterschreiten, so ist ein Betrieb des Elektrofahrzeugs möglich, wobei alle Batteriemodule des Batteriesystems parallel geschaltet sind.If the first module temperature and the second module temperature fall below the predetermined maximum temperature and also exceed a predetermined minimum temperature, then the first battery module and the second battery module can remain connected. If the module temperatures of all battery modules fall below the predetermined maximum temperature, the electric vehicle can be operated, with all battery modules of the battery system being connected in parallel.

Es erfolgt ein Reduzieren eines für das Batteriesystem maximal zulässigen Betriebsstroms, wenn die erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls die vorgegebene Maximaltemperatur überschreitet, und wenn die zweite Modultemperatur des zweiten Batteriemoduls die vorgegebene Maximaltemperatur unterschreitet.A maximum permissible operating current for the battery system is reduced when the first module temperature of the first battery module exceeds the predetermined maximum temperature and when the second module temperature of the second battery module falls below the predetermined maximum temperature.

Dann erfolgen ein nochmaliges Erfassen der ersten Modultemperatur des ersten Batteriemoduls nach einer vorgegebenen Zeitdauer sowie ein nochmaliges Vergleichen der ersten Modultemperatur mit der vorgegebenen Maximaltemperatur. In Abhängigkeit von dem Ergebnis des besagten Vergleichs nach der vorgegebenen Zeitdauer können verschiedene weitere Schritte ausgeführt werden.The first module temperature of the first battery module is then recorded again after a predetermined period of time and the first module temperature is compared again with the predetermined maximum temperature. Depending on the result of said comparison after the predetermined time period, various further steps can be carried out.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der für das Batteriesystem maximal zulässige Betriebsstrom wieder erhöht, wenn die nach der vorgegebenen Zeitdauer erfasste erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls die vorgegebene Maximaltemperatur wieder, insbesondere um eine vorgebbare Temperaturschwelle, unterschreitet.According to an advantageous embodiment of the invention, the maximum permissible operating current for the battery system is increased again when the first module temperature of the first battery module detected after the predetermined period of time falls below the predetermined maximum temperature again, in particular by a predeterminable temperature threshold.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden, wenn die nach der vorgegebenen Zeitdauer erfasste erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls die vorgegebene Maximaltemperatur überschreitet, die nachfolgend genannten Schritte ausgeführt.According to a further advantageous embodiment of the invention, if the first module temperature of the first battery module detected after the predetermined time period exceeds the predetermined maximum temperature, the steps mentioned below are carried out.

Zunächst erfolgt ein Erfassen eines durch den Verbraucher fließenden Batteriestroms. Anschließend erfolgt ein Vergleichen des durch den Verbraucher fließenden Batteriestroms mit einem von dem zweiten Batteriemodul lieferbaren Modulstrom.First, a battery current flowing through the consumer is detected. The battery current flowing through the consumer is then compared with a module current that can be supplied by the second battery module.

Dabei erfolgt ein weiteres Reduzieren des für das Batteriesystem maximal zulässigen Betriebsstroms, wenn der durch den Verbraucher fließende Batteriestrom größer ist als der von dem zweiten Batteriemodul lieferbare Modulstrom, wenn also das zweite Batteriemodul nicht in der Lage ist, den durch den Verbraucher fließenden Batteriestrom alleine zu liefern.The maximum permissible operating current for the battery system is further reduced if the battery current flowing through the consumer is greater than the module current that can be supplied by the second battery module, i.e. if the second battery module is unable to handle the battery current flowing through the consumer alone deliver.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden, wenn der durch den Verbraucher fließende Batteriestrom geringer ist als der von dem zweiten Batteriemodul lieferbare Modulstrom, wenn also das zweite Batteriemodul in der Lage ist, den durch den Verbraucher fließenden Batteriestrom alleine zu liefern, die nachfolgend genannten Schritte ausgeführt.According to a preferred embodiment of the invention, if the battery current flowing through the consumer is less than the module current that can be supplied by the second battery module, that is to say if the second battery module is able to supply the battery current flowing through the consumer alone, the following steps are carried out executed.

Zunächst erfolgt ein Vergleichen des durch den Verbraucher fließenden Batteriestroms mit einem vorgegebenen Stromschwellenwert. Es erfolgt ein weiteres Reduzieren des für das Batteriesystem maximal zulässigen Betriebsstroms, wenn der durch den Verbraucher fließende Batteriestrom größer ist als der vorgegebene Stromschwellenwert.First of all, the battery current flowing through the consumer is compared with a predetermined current threshold value. The maximum permissible operating current for the battery system is further reduced if the battery current flowing through the consumer is greater than the predetermined current threshold value.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt ein Abschalten des ersten Batteriemoduls, wenn der durch den Verbraucher fließende Batteriestrom geringer ist als der vorgegebene Stromschwellenwert, und wenn der durch den Verbraucher fließende Batteriestrom geringer ist als der von dem zweiten Batteriemodul lieferbare Modulstrom.According to an advantageous development of the invention, the first battery module is switched off when the battery current flowing through the consumer is less than the predetermined current threshold value and when the battery current flowing through the consumer is lower than the module current that can be supplied by the second battery module.

Optional können nach dem Abschalten des ersten Batteriemoduls die nachfolgend genannten Schritte ausgeführt werden. Zunächst können ein nochmaliges Erfassen der ersten Modultemperatur des ersten Batteriemoduls nach einer vorgegebenen Zeitdauer und ein nochmaliges Vergleichen der ersten Modultemperatur mit der vorgegebenen Maximaltemperatur erfolgen. Dabei erfolgt wieder ein Zuschalten des ersten Batteriemoduls, wenn die nach der vorgegebenen Zeitdauer erfasste erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls die vorgegebene Maximaltemperatur unterschreitet. Optionally, the following steps can be carried out after the first battery module has been switched off. First, the first module temperature of the first battery module can be recorded again after a predetermined period of time and the first module temperature can be compared again with the predetermined maximum temperature. The first battery module is switched on again when the after the predetermined period of time detected first module temperature of the first battery module falls below the predetermined maximum temperature.

Vorzugsweise unterbleibt ein Zuschalten des ersten Batteriemoduls jedoch, wenn die nach der vorgegebenen Zeitdauer erfasste erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls die vorgegebene Maximaltemperatur immer noch überschreitet.However, the first battery module is preferably not switched on if the first module temperature of the first battery module detected after the predetermined period of time still exceeds the predetermined maximum temperature.

Dabei kann nach dem Abschalten des ersten Batteriemoduls auch der für das Batteriesystem maximal zulässige Betriebsstrom wieder erhöht werden.After switching off the first battery module, the maximum permissible operating current for the battery system can also be increased again.

Es wird auch ein Elektrofahrzeug vorgeschlagen, das ein Batteriesystem umfasst, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.An electric vehicle is also proposed which comprises a battery system which is operated using the method according to the invention.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Batteriesystem mit mehreren Batteriemodulen verhältnismäßig lange mit einer verhältnismäßig hohen Leistung betrieben werden, auch wenn ein einzelnes Batteriemodul eine zu hohe Modultemperatur hat. Das Verfahren ermöglicht ein sanftes Zurücknehmen der Leistung des Batteriesystems durch Abschalten eines Batteriemoduls, welches eine zu hohe Modultemperatur hat, so dass dieses Batteriemodul abkühlen kann, während die erforderliche Leistung von den restlichen Batteriemodulen zur Verfügung gestellt wird. Das Verfahren erlaubt insbesondere eine möglichst lange Betriebsdauer des Elektrofahrzeugs und damit das Erreichen einer höheren Fahrzeugreichweite durch die Nutzung der Batteriemodule, welche sich noch im Betriebstemperaturbereich befinden. Das Verfahren verhindert somit ein frühzeitiges Stehenbleiben des Elektrofahrzeugs, wenn ein einzelnes Batteriemodul eine zu hohe Modultemperatur hat. Das Verfahren ist zur Anwendung in Batteriesystemen mit mehreren parallel verschaltbaren Batteriemodulen geeignet. Vor dem Abschalten eines Batteriemoduls erfolgt zunächst eine sukzessive Reduzierung eines maximal zulässigen Betriebsstroms sowie einer maximal zulässigen Leistung. Das Verfahren erlaubt auch ein selbständiges Zurücksetzen der Leistungsreduzierung, wenn die Batteriemodule mit einer zuvor zu hohen Modultemperatur wieder abgekühlt sind. Das Batteriesystem kann somit ohne externe Einwirkung wieder in den regulären Betrieb zurückwechseln, in dem alle Batteriemodule parallel verschaltet sind und jeweils einen Modulstrom liefern. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für fehlertolerante Systeme in autonom fahrenden Elektrofahrzeugen zwingend erforderlich, um einen Ausfall des Elektrofahrzeugs zu verhindern. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem lernenden System ausgeführt werden. Durch eine Verarbeitung entsprechender Informationen einer automatischen Fahrtstreckenerkennung oder eines Navigationssystems kann das Verfahren bereits frühzeitig auf einer geeigneten Fahrtstrecke angewendet werden, um eine Leistungsreduzierung bis hin zu einer möglichen Abschaltung zu vermeiden.By means of the method according to the invention, a battery system with several battery modules can be operated for a relatively long time with a relatively high output, even if a single battery module has an excessively high module temperature. The method enables the power of the battery system to be gently reduced by switching off a battery module which has a module temperature which is too high, so that this battery module can cool down while the required power is provided by the remaining battery modules. In particular, the method allows the electric vehicle to be operated for as long as possible and thus to achieve a greater vehicle range by using the battery modules, which are still in the operating temperature range. The method thus prevents the electric vehicle from stopping prematurely if a single battery module has an excessively high module temperature. The method is suitable for use in battery systems with several battery modules that can be connected in parallel. Before a battery module is switched off, the maximum permissible operating current and the maximum permissible power are gradually reduced. The method also allows the power reduction to be reset automatically when the battery modules have cooled down again with a module temperature that was previously too high. The battery system can thus switch back to regular operation without external influence, in which all battery modules are connected in parallel and each supply a module current. The method according to the invention is imperative, in particular for fault-tolerant systems in autonomously driving electric vehicles, in order to prevent failure of the electric vehicle. The method according to the invention can be carried out in a learning system. By processing corresponding information from an automatic route recognition or a navigation system, the method can be applied early on a suitable route, in order to avoid a reduction in output and a possible shutdown.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the description below.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Batteriesystems mit mehreren Batteriemodulen und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben eines Batteriesystems.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a battery system with several battery modules and
  • 2 is a schematic representation of a method for operating a battery system.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference symbols, with a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriesystems 10 für ein Elektrofahrzeug mit mehreren Batteriemodulen 5. Jedes der Batteriemodule 5 des Batteriesystems 10 umfasst mehrere Batteriezellen 2, die vorliegend elektrisch seriell miteinander verschaltet sind. Die Batteriezellen 2 können innerhalb eines Batteriemoduls 5 sowohl parallel als auch seriell miteinander verschaltet sein. Vorliegend sind alle Batteriemodule 5 des Batteriesystems 10 identisch ausgebildet. 1 shows a schematic representation of a battery system 10 for an electric vehicle with several battery modules 5 , Each of the battery modules 5 of the battery system 10 includes several battery cells 2 , which in the present case are electrically connected in series with one another. The battery cells 2 can within a battery module 5 be connected to each other both in parallel and in series. All battery modules are present 5 of the battery system 10 identically trained.

Jede Batteriezelle 2 umfasst eine Elektrodeneinheit, welche jeweils eine Anode und eine Kathode aufweist. Die Anode der Elektrodeneinheit ist mit einem negativen Terminal der Batteriezelle 2 verbunden. Die Kathode der Elektrodeneinheit ist mit einem positiven Terminal der Batteriezelle 2 verbunden. Zur seriellen Verschaltung der Batteriezellen 2 des Batteriemoduls 5 ist jeweils das negative Terminal einer Batteriezelle 2 mit dem positiven Terminal der benachbarten Batteriezelle 2 elektrisch verbunden.Every battery cell 2 comprises an electrode unit, each having an anode and a cathode. The anode of the electrode unit is with a negative terminal of the battery cell 2 connected. The cathode of the electrode unit is with a positive terminal of the battery cell 2 connected. For the serial connection of the battery cells 2 of the battery module 5 is the negative terminal of a battery cell 2 with the positive terminal of the neighboring battery cell 2 electrically connected.

Die Batteriemodule 5 sind vorliegend elektrisch parallel verschaltbar. Eingangsseitig sind die Batteriemodule 5 elektrisch miteinander verbunden. Ausgangsseitig ist jedes der Batteriemodule 5 mit einem separaten Modulschalter 61 elektrisch verbunden. Durch Schließen der Modulschalter 61 sind die Batteriemodule 5 auch ausgangsseitig elektrisch miteinander verbunden. Bei geschlossenen Modulschalter 61 sind die Batteriemodule 5 somit elektrisch parallel verschaltet.The battery modules 5 are electrically interconnectable in the present case. The battery modules are on the input side 5 electrically connected to each other. Each of the battery modules is on the output side 5 with a separate module switch 61 electrically connected. By closing the module switch 61 are the battery modules 5 also electrically connected to one another on the output side. With closed module switch 61 are the battery modules 5 thus electrically connected in parallel.

Das Batteriesystem 10 ist mit einem Verbraucher 20 des Elektrofahrzeugs, insbesondere mit einem Antriebsmotor, verbunden. Dem Verbraucher 20 ist ein Hauptschalter 65 zugeordnet. Bei geschlossenem Modulschalter 61 und geschlossenem Hauptschalter 65 fließt ein Modulstrom IM durch das betreffende Batteriemodul 5. Durch den Verbraucher 20 fließt ein Batteriestrom IB. Der Batteriestrom IB entspricht der Summe der Modulströme IM der parallel geschalteten Batteriemodule 5.The battery system 10 is with a consumer 20 of the electric vehicle, in particular connected to a drive motor. The consumer 20 is a main switch 65 assigned. at closed module switch 61 and the main switch is closed 65 a module current IM flows through the relevant battery module 5 , By the consumer 20 a battery current IB flows. The battery current IB corresponds to the sum of the module currents IM of the battery modules connected in parallel 5 ,

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben eines Batteriesystems 10, das mit einem Verbraucher 20 eines Elektrofahrzeugs verbunden ist. In einem Startschritt 100 werden das Elektrofahrzeug und das Batteriesystem 10 eingeschaltet. Es erfolgt ein Erfassen aller Modultemperaturen von allen Batteriemodulen 5 des Batteriesystems 10. 2 shows a schematic representation of a method for operating a battery system 10 that with a consumer 20 an electric vehicle is connected. In one step 100 become the electric vehicle and the battery system 10 switched on. All module temperatures of all battery modules are recorded 5 of the battery system 10 ,

Das Verfahren wird hier vereinfacht anhand eines Batteriesystems 10 mit einem ersten Batteriemodul 5 und einem zweiten Batteriemodul 5 beschrieben. Dabei wird, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, das Batteriemodul 5 mit der höheren Modultemperatur als das erste Batteriemodul 5 bezeichnet, und das Batteriemodul 5 mit der niedrigeren Modultemperatur wird als das zweite Batteriemodul 5 bezeichnet. Das Verfahren kann selbstverständlich an ein Batteriesystem 10 mit mehreren Batteriemodulen 5 angepasst werden.The process is simplified here using a battery system 10 with a first battery module 5 and a second battery module 5 described. The battery module, without restricting generality 5 with the higher module temperature than the first battery module 5 designated, and the battery module 5 with the lower module temperature than the second battery module 5 designated. The method can of course be connected to a battery system 10 with multiple battery modules 5 be adjusted.

In einem Schritt 101 erfolgt ein Vergleich der zweiten Modultemperatur des zweiten Batteriemoduls 5 mit einer vorgegebenen Minimaltemperatur und mit einer vorgegebenen Maximaltemperatur. Wenn die zweite Modultemperatur kleiner als die Minimaltemperatur oder größer als die Maximaltemperatur ist, so wird der Schritt 101 zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt.In one step 101 the second module temperature of the second battery module is compared 5 with a predetermined minimum temperature and with a predetermined maximum temperature. If the second module temperature is less than the minimum temperature or greater than the maximum temperature, then the step 101 repeated at a later date.

Wenn die zweite Modultemperatur größer als die Minimaltemperatur und kleiner als die Maximaltemperatur ist, so erfolgt in einem Schritt 102 ein Vergleich der ersten Modultemperatur des ersten Batteriemoduls 5 mit der vorgegebenen Maximaltemperatur. Wenn die erste Modultemperatur kleiner als die Maximaltemperatur ist, so können beide Batteriemodule 5 zugeschaltet bleiben, und das Elektrofahrzeug kann in einem Schritt 103 betrieben werden, während alle Batteriemodule 5 des Batteriesystems 10 parallel verschaltet sind. Der Schritt 101 wird zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt.If the second module temperature is higher than the minimum temperature and lower than the maximum temperature, this is done in one step 102 a comparison of the first module temperature of the first battery module 5 with the specified maximum temperature. If the first module temperature is lower than the maximum temperature, both battery modules can 5 remain connected, and the electric vehicle can in one step 103 operated while all battery modules 5 of the battery system 10 are connected in parallel. The step 101 will be repeated later.

Wenn die erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls 5 die vorgegebene Maximaltemperatur überschreitet, und wenn die zweite Modultemperatur des zweiten Batteriemoduls 5 die vorgegebene Maximaltemperatur unterschreitet, so erfolgt in einem Schritt 104 ein Reduzieren eines für das Batteriesystem 10 maximal zulässigen Betriebsstroms. In einem Schritt 105 erfolgt ein Betrieb des Elektrofahrzeugs mit dem reduzierten maximal zulässigen Betriebsstrom für eine vorgegebene Zeitdauer.When the first module temperature of the first battery module 5 exceeds the predetermined maximum temperature, and if the second module temperature of the second battery module 5 falls below the specified maximum temperature, it is done in one step 104 reducing one for the battery system 10 maximum permissible operating current. In one step 105 the electric vehicle is operated with the reduced maximum permissible operating current for a predetermined period of time.

Nach der vorgegebenen Zeitdauer erfolgen in einem Schritt 106 ein nochmaliges Erfassen der ersten Modultemperatur des ersten Batteriemoduls 5 sowie ein nochmaliges Vergleichen der ersten Modultemperatur des ersten Batteriemoduls 5 mit der vorgegebenen Maximaltemperatur.After the specified period of time take place in one step 106 a renewed detection of the first module temperature of the first battery module 5 and a further comparison of the first module temperature of the first battery module 5 with the specified maximum temperature.

Wenn im Schritt 106 festgestellt wird, dass die nach der vorgegebenen Zeitdauer erfasste erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls 5 die vorgegebene Maximaltemperatur wieder um eine vorgebbare Temperaturschwelle unterschreitet, so wird der für das Batteriesystem 10 maximal zulässige Betriebsstrom in einem Schritt 107 wieder erhöht. Das Elektrofahrzeug wird weiter mit dem vorherigen maximal zulässigen Betriebsstrom betrieben, während alle Batteriemodule 5 des Batteriesystems 10 parallel verschaltet sind. Der Fahrbetrieb endet zu einem späteren Zeitpunkt mit einem Endschritt 120.If in step 106 it is determined that the first module temperature of the first battery module detected after the predetermined period of time 5 falls below the predefined maximum temperature by a predeterminable temperature threshold, so that for the battery system 10 maximum permissible operating current in one step 107 increased again. The electric vehicle continues to operate at the previous maximum allowable operating current while all battery modules 5 of the battery system 10 are connected in parallel. The driving operation ends with a final step at a later time 120 ,

Wenn im Schritt 106 festgestellt wird, dass die nach der vorgegebenen Zeitdauer erfasste erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls 5 die vorgegebene Maximaltemperatur immer noch überschreitet, so erfolgt in einem Schritt 108 ein Erfassen eines durch den Verbraucher 20 fließenden Batteriestroms IB. Ebenso erfolgt ein Vergleichen des durch den Verbraucher 20 fließenden Batteriestroms IB mit einem von dem zweiten Batteriemodul 5 lieferbaren Modulstrom IM.If in step 106 it is determined that the first module temperature of the first battery module detected after the predetermined period of time 5 still exceeds the specified maximum temperature in one step 108 a capture by the consumer 20 flowing battery current IB. The consumer also compares this 20 flowing battery current IB with one of the second battery module 5 available module current IM.

Wenn im Schritt 108 festgestellt wird, dass der durch den Verbraucher 20 fließende Batteriestrom IB größer ist als der von dem zweiten Batteriemodul 5 lieferbare Modulstrom IM, so ist das zweite Batteriemodul 5 nicht in der Lage, den durch den Verbraucher 20 fließenden Batteriestrom IB alleine zu liefern. In diesem Fall wird der Schritt 104 wiederholt, wobei ein weiteres Reduzieren des für das Batteriesystem 10 maximal zulässigen Betriebsstroms erfolgt.If in step 108 it is found that by the consumer 20 flowing battery current IB is greater than that of the second battery module 5 available module current IM is the second battery module 5 unable to do that by the consumer 20 to deliver flowing battery power IB alone. In this case the step 104 repeated, further reducing that for the battery system 10 maximum permissible operating current.

Wenn im Schritt 108 festgestellt wird, dass der durch den Verbraucher 20 fließende Batteriestrom IB geringer ist als der von dem zweiten Batteriemodul 5 lieferbare Modulstrom IM, so ist das zweite Batteriemodul 5 in der Lage, den durch den Verbraucher 20 fließenden Batteriestrom IB alleine zu liefern. In diesem Fall erfolgt in einem Schritt 109 ein Vergleichen des durch den Verbraucher 20 fließenden Batteriestroms IB mit einem vorgegebenen Stromschwellenwert.If in step 108 it is found that by the consumer 20 flowing battery current IB is less than that of the second battery module 5 available module current IM is the second battery module 5 able by the consumer 20 to deliver flowing battery power IB alone. In this case it is done in one step 109 a comparison of that by the consumer 20 flowing battery current IB with a predetermined current threshold.

Wenn im Schritt 109 festgestellt wird, dass der durch den Verbraucher 20 fließende Batteriestrom IB größer ist als der Stromschwellenwert, so wird der Schritt 104 wiederholt, wobei ein weiteres Reduzieren des für das Batteriesystem 10 maximal zulässigen Betriebsstroms erfolgt. If in step 109 it is found that by the consumer 20 flowing battery current IB is greater than the current threshold, so the step 104 repeated, further reducing that for the battery system 10 maximum permissible operating current.

Wenn im Schritt 109 festgestellt wird, dass der durch den Verbraucher 20 fließende Batteriestrom IB geringer ist als der Stromschwellenwert, so erfolgt in einem Schritt 110 ein Abschalten des ersten Batteriemoduls 5. Das Elektrofahrzeug wird in einem Schritt 111 weiter betrieben, während das erste Batteriemodul 5, dessen erste Modultemperatur die Maximaltemperatur überschreitet, abgeschaltet ist. Der Fahrbetrieb endet zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Endschritt 120.If in step 109 it is found that by the consumer 20 flowing battery current IB is less than the current threshold value, so takes place in one step 110 switching off the first battery module 5 , The electric vehicle is in one step 111 continued to operate while the first battery module 5 whose first module temperature exceeds the maximum temperature is switched off. Driving operation ends at a later point in time with the final step 120 ,

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the scope specified by the claims, which lie within the framework of professional action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (9)

Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems (10) für ein Elektrofahrzeug, wobei das Batteriesystem (10) mindestens zwei parallel verschaltbare Batteriemodule (5) aufweist und jedes Batteriemodul (5) mindestens eine Batteriezelle (2) aufweist, und wobei die einzelnen Batteriemodule (5) separat und unabhängig voneinander auf einen Verbraucher (20) zuschaltbar sind, umfassend folgende Schritte: - Erfassen einer ersten Modultemperatur eines ersten Batteriemoduls (5) und einer zweiten Modultemperatur eines zweiten Batteriemoduls (5); - Vergleichen der ersten Modultemperatur sowie der zweiten Modultemperatur mit einer vorgegebenen Maximaltemperatur; - Reduzieren eines für das Batteriesystem (10) maximal zulässigen Betriebsstroms, wenn die erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls (5) die vorgegebene Maximaltemperatur überschreitet; - Nochmaliges Erfassen der ersten Modultemperatur des ersten Batteriemoduls (5) nach einer vorgegebenen Zeitdauer; - Nochmaliges Vergleichen der ersten Modultemperatur mit der vorgegebenen Maximaltemperatur.Method for operating a battery system (10) for an electric vehicle, wherein the battery system (10) has at least two battery modules (5) which can be connected in parallel, and each battery module (5) has at least one battery cell (2), and the individual battery modules (5) can be connected separately and independently of one another to a consumer (20), comprising the following steps: - detecting a first module temperature of a first battery module (5) and a second module temperature of a second battery module (5); - Comparing the first module temperature and the second module temperature with a predetermined maximum temperature; Reducing a maximum permissible operating current for the battery system (10), if the first module temperature of the first battery module (5) exceeds the predetermined maximum temperature; - Detecting the first module temperature of the first battery module (5) again after a predetermined period of time; - Another comparison of the first module temperature with the specified maximum temperature. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der für das Batteriesystem (10) maximal zulässige Betriebsstrom wieder erhöht wird, wenn die nach der vorgegebenen Zeitdauer erfasste erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls (5) die vorgegebene Maximaltemperatur unterschreitet.Procedure according to Claim 1 The maximum permissible operating current for the battery system (10) is increased again when the first module temperature of the first battery module (5) recorded after the predetermined time period falls below the predetermined maximum temperature. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenn die nach der vorgegebenen Zeitdauer erfasste erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls (5) die vorgegebene Maximaltemperatur überschreitet, folgende Schritte ausgeführt werden: - Erfassen eines durch den Verbraucher (20) fließenden Batteriestroms (IB); - Vergleichen des durch den Verbraucher (20) fließenden Batteriestroms (IB) mit einem von dem zweiten Batteriemodul (5) lieferbaren Modulstrom (IM); - Weiteres Reduzieren des für das Batteriesystem (10) maximal zulässigen Betriebsstroms, wenn der durch den Verbraucher (20) fließende Batteriestrom (IB) größer ist als der von dem zweiten Batteriemodul (5) lieferbare Modulstrom (IM).Method according to one of the preceding claims, wherein if the first module temperature of the first battery module (5) detected after the predetermined time period exceeds the predetermined maximum temperature, do the following: - Detecting a battery current (IB) flowing through the consumer (20); - comparing the battery current (IB) flowing through the consumer (20) with a module current (IM) available from the second battery module (5); Further reducing the maximum permissible operating current for the battery system (10), if the battery current (IB) flowing through the consumer (20) is greater than the module current (IM) that can be supplied by the second battery module (5). Verfahren nach Anspruch 3, wobei wenn der durch den Verbraucher (20) fließende Batteriestrom (IB) geringer ist als der von dem zweiten Batteriemodul (5) lieferbare Modulstrom (IM), folgende Schritte ausgeführt werden: - Vergleichen des durch den Verbraucher (20) fließenden Batteriestroms (IB) mit einem vorgegebenen Stromschwellenwert; - Weiteres Reduzieren des für das Batteriesystem (10) maximal zulässigen Betriebsstroms, wenn der durch den Verbraucher (20) fließende Batteriestrom (IB) größer ist als der vorgegebene Stromschwellenwert.Procedure according to Claim 3 If the battery current (IB) flowing through the consumer (20) is less than the module current (IM) that can be supplied by the second battery module (5), the following steps are carried out: - Comparing the battery current (IB ) with a predetermined current threshold value; - Further reducing the maximum permissible operating current for the battery system (10) if the battery current (IB) flowing through the consumer (20) is greater than the predetermined current threshold value. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei ein Abschalten des ersten Batteriemoduls (5) erfolgt, wenn der durch den Verbraucher (20) fließende Batteriestrom (IB) geringer ist als der vorgegebene Stromschwellenwert.Procedure according to one of the Claims 3 to 4 The first battery module (5) is switched off when the battery current (IB) flowing through the consumer (20) is less than the predetermined current threshold value. Verfahren nach Anspruch 5, wobei nach dem Abschalten des ersten Batteriemoduls (5) folgende Schritte ausgeführt werden: - Nochmaliges Erfassen der ersten Modultemperatur des ersten Batteriemoduls (5) nach einer vorgegebenen Zeitdauer; - Nochmaliges Vergleichen der ersten Modultemperatur mit der vorgegebenen Maximaltemperatur; - Zuschalten des ersten Batteriemoduls (5), wenn die nach der vorgegebenen Zeitdauer erfasste erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls (5) die vorgegebene Maximaltemperatur unterschreitet.Procedure according to Claim 5 , After the first battery module (5) has been switched off, the following steps are carried out: - Detecting the first module temperature of the first battery module (5) again after a predetermined period of time; - Again comparing the first module temperature with the predetermined maximum temperature; - Switching on the first battery module (5) when the first module temperature of the first battery module (5) recorded after the predetermined time period falls below the predetermined maximum temperature. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Zuschalten des ersten Batteriemoduls (5) unterbleibt, wenn die nach der vorgegebenen Zeitdauer erfasste erste Modultemperatur des ersten Batteriemoduls (5) die vorgegebene Maximaltemperatur überschreitet.Procedure according to Claim 5 The first battery module (5) is not switched on if the first module temperature of the first battery module (5) detected after the predetermined time period exceeds the predetermined maximum temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei nach dem Abschalten des ersten Batteriemoduls (5) der für das Batteriesystem (10) maximal zulässige Betriebsstrom wieder erhöht wird.Procedure according to one of the Claims 5 to 7 , After the first battery module (5) has been switched off, the maximum permissible operating current for the battery system (10) is increased again. Elektrofahrzeug, umfassend mindestens ein Batteriesystem (10), welches mit einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche betrieben wird.Electric vehicle comprising at least one battery system (10) which is operated by a method according to one of the preceding claims.
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