DE102018219973A1 - Method for determining a parameter of an energy store and energy management system for an energy store - Google Patents
Method for determining a parameter of an energy store and energy management system for an energy store Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018219973A1 DE102018219973A1 DE102018219973.6A DE102018219973A DE102018219973A1 DE 102018219973 A1 DE102018219973 A1 DE 102018219973A1 DE 102018219973 A DE102018219973 A DE 102018219973A DE 102018219973 A1 DE102018219973 A1 DE 102018219973A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- charge
- energy store
- error
- state
- soc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3828—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
- G01R31/387—Determining ampere-hour charge capacity or SoC
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Kenngröße eines Energiespeichers (102), sowie ein Energiemanagement (104) für einen Energiespeicher (102), welches ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen. Als Kenngröße des Energiespeichers (102) wird bei der vorliegenden Erfindung wenigstens eine Fehlerkapazität (K) berechnet. Durch die wenigstens einen Fehlerkapazität (K) ist dabei eine Strommessungenauigkeit (FI) eines Stromsensors (108) und eine Spannungsmessungenauigkeit eines Spannungssensors (110), die zum Bestimmen einer vorgegebenen Gesamtkapazität (K) des Energiespeichers (102) genutzt werden, berücksichtigt, sodass die wenigstens eine Fehlerkapazität (K) eine Abweichung der vorgegebenen Gesamtkapazität (K) von ihren tatsächlichen Wert aufgrund der Messungenauigkeiten des Stromsensors (108) und des Spannungssensors (110) abbildet.The invention relates to a method for determining a parameter of an energy store (102) and an energy management (104) for an energy store (102), which is designed to carry out the method. At least one error capacity (K) is calculated as the parameter of the energy store (102) in the present invention. The at least one error capacitance (K) takes into account a current measurement inaccuracy (FI) of a current sensor (108) and a voltage measurement inaccuracy of a voltage sensor (110), which are used to determine a predetermined total capacitance (K) of the energy store (102), so that the at least one error capacitance (K) depicts a deviation of the predetermined total capacitance (K) from its actual value due to the measurement inaccuracies of the current sensor (108) and the voltage sensor (110).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Kenngröße eines Energiespeichers sowie ein Energiemanagementsystem für einen Energiespeicher, mit wenigstens einem Spannungssensor und einem Stromsensor zum Erfassen von Energiespeicherparametern, und mit einer Recheneinrichtung, die ausgebildet ist, unter Berücksichtigung der Energiespeicherparameter das Verfahren zum Bestimmen der Kenngröße des Energiespeichers durchzuführen.The invention relates to a method for determining a parameter of an energy store and an energy management system for an energy store, with at least one voltage sensor and a current sensor for detecting energy storage parameters, and with a computing device which is designed, taking into account the energy storage parameters, the method for determining the parameter of the Perform energy storage.
Energiespeicher, insbesondere elektrochemische Energiespeicher, also beispielsweise Batterien oder Akkumulatoren, die vorzugsweise wiederaufladbar ausgebildet sind, sind häufig in Kraftfahrzeugen zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugbordnetzes vorgesehen. Das Kraftfahrzeugbordnetz, das vorzugsweise als Hochvoltbordnetz des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, dient dabei dem Versorgen von Kraftfahrzeugkomponenten, wie beispielsweise einer elektronischen Hilfskraftlenkung und/oder eines Elektromotors und/oder einer Lichtmaschine.Energy stores, in particular electrochemical energy stores, for example batteries or accumulators, which are preferably designed to be rechargeable, are often provided in motor vehicles for supplying energy to a vehicle electrical system. The motor vehicle electrical system, which is preferably designed as a high-voltage electrical system of the motor vehicle, serves to supply motor vehicle components, such as, for example, electronic power steering and / or an electric motor and / or an alternator.
Um eine bestimmungsgemäße Funktion des Energiespeichers zu gewährleisten, wird der Energiespeicher üblicherweise regelmäßig, beispielsweise während eines Werkstattaufenthalts und/oder von einer kraftfahrzeuginternen Überprüfungseinrichtung überprüft. Beim Überprüfen wird eine Kenngröße des Energiespeichers, wie zum Beispiel eine Kapazität des Energiespeichers, bestimmt. Die Kapazität eines elektrochemischen Energiespeichers verschlechtert sich nämlich alterungsbedingt, das heißt mit der Zeit, aufgrund von chemischen Prozessen, die im Inneren des Energiespeichers ablaufen. Da die Kapazität jedoch insbesondere für eine Reichweitenprognose, zum Festlegen einer Ladedauer und im Fahrbetrieb zur Ladezustandsbestimmung des Energiespeichers genutzt wird, sollte die tatsächliche Kapazität des Energiespeichers möglichst genau bekannt sein. Ist eine Bestimmung der Kapazität ungenau, kann es zum Beispiel zu einer falschen Reichenweitenprognose kommen, da der Ladezustand des Energiespeichers während des Fahrbetriebs nicht präzise genug berechnet werden konnte. Im schlimmsten Fall bleibt das Kraftfahrzeug also einfach während der Fahrt liegen, da der Energiespeicher nicht mehr ausreichend Energie zum Versorgen des Kraftfahrzeugbordnetzes und der Kraftfahrzeugkomponenten zur Verfügung stellen kann.In order to ensure that the energy storage device functions as intended, the energy storage device is usually checked regularly, for example during a workshop visit and / or by an internal inspection device in the motor vehicle. When checking, a parameter of the energy store, such as a capacity of the energy store, is determined. The capacity of an electrochemical energy store deteriorates because of aging, that is to say over time, due to chemical processes that take place inside the energy store. However, since the capacity is used in particular for a range forecast, for determining a charging duration and in driving operation for determining the state of charge of the energy store, the actual capacity of the energy store should be known as precisely as possible. If the determination of the capacity is inaccurate, for example, a wrong range prediction can occur because the state of charge of the energy store could not be calculated precisely enough while driving. In the worst case, the motor vehicle simply remains lying down while driving, since the energy store can no longer provide sufficient energy to supply the motor vehicle electrical system and the motor vehicle components.
Als Kapazität des Energiespeichers ist dabei insbesondere die Nennkapazität, auch Gesamtkapazität genannt, gemeint, also insbesondere die maximale Energiemenge die der Energiespeicher aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben kann.The capacity of the energy storage means in particular the nominal capacity, also called the total capacity, that is to say in particular the maximum amount of energy which the energy storage can absorb and release again when required.
Gemäß einem internen Stand der Technik der Anmelderin wird die Kapazität, also die Gesamtkapazität eines Energiespeichers, üblicherweise wie folgt bestimmt: Zunächst wird der Energiespeicher von dem Kraftfahrzeugbordnetz getrennt, sodass der Energiespeicher unbelastet ist, und ein erster Ruheladezustand wird bestimmt. Üblicherweise wird der erste Ruheladezustand mit wenigstens einem Spannungssensor, der dem Energiespeicher zugeordnet ist und ausgelegt ist, eine Spannung, die über den Energiespeicher abfällt, zu erfassen, bestimmt. Anschließend wird das Kraftfahrzeugbordnetz wieder an den Energiespeicher angeschlossen und der Energiespeicher wird über eine vorgegebene Zeitdauer durch das Kraftfahrzeugbordnetz betrieben, wobei der Energiespeicher in der vorgegebenen Zeitdauer also entweder geladen und/oder entladen wird. Während des Betreibens des Energiespeichers über die Zeitdauer wird ein Stromstärkeverlauf erfasst, der aufgrund des Ladens und/oder Entladens zu dem Energiespeicher hin bzw. weg von dem Energiespeicher in das Kraftfahrzeugbordnetz fließt. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer wird der Energiespeicher erneut von dem Kraftfahrzeugbordnetz getrennt und ein zweiter Ruheladezustand des Energiespeichers wird bestimmt. Die Kapazität des Energiespeichers berechnet sich dann wie folgt:
Um die Gesamtkapazität des Energiespeichers möglichst genau zu berechnen, ist es dabei nötig, dass der Ruheladezustand-Hub, also einem Betrag einer Differenz aus dem zweiten Ruheladezustand und dem ersten Ruheladezustands möglichst groß, insbesondere größer als 60 % ist. Das heißt, der Energiespeicher muss zur korrekten Berechnung der Gesamtkapazität bei zwei stark unterschiedlichen Ruheladezuständen unbelastet, also von dem Kraftfahrzeugbordnetz getrennt, sein.In order to calculate the total capacity of the energy store as precisely as possible, it is necessary for the idle state stroke, that is to say an amount of a difference between the second idle state and the first idle state, to be as large as possible, in particular greater than 60%. This means that the energy storage device must be unloaded in order to correctly calculate the total capacity in the case of two strongly different idle charge states, that is to say it must be separate from the vehicle electrical system.
Um einen derart großen Ruheladezustand-Hub zu erreichen, ist es nötig, den Energiespeicher nach Erfassen des ersten Ruheladezustands wenigstens 15 Minuten bis mehrere Stunden zu betreiben, sodass der Energiespeicher geladen oder entladen wird, bevor der zweite Ruheladezustand bestimmt werden kann. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen mit hoher Reichweite, die einen entsprechenden Energiespeicher als Antrieb nutzen (BEV, Battery Electric Vehicle), wird ein Ruheladezustands-Hub von 60 % nur selten erreicht, wodurch die Gesamtkapazität in der Regel nur sehr ungenau bestimmt werden kann. Insgesamt ergibt sich so durch das Berechnen der Gesamtkapazität des Energiespeichers, wie es aus dem internen Stand der Technik bekannt ist, der Nachteil, dass die Gesamtkapazität des Energiespeichers entweder mit hohem Zeitaufwand oder nur sehr ungenau bestimmt werden kann.In order to achieve such a large idle state stroke, it is necessary to operate the energy store for at least 15 minutes to several hours after the first idle state has been detected, so that the energy store is charged or discharged before the second idle state can be determined. Particularly in the case of electric vehicles or hybrid vehicles with a long range, which use an appropriate energy storage as a drive (BEV, Battery Electric Vehicle), a state of charge charge stroke of 60% is rarely achieved, which means that the total capacity can generally only be determined very inaccurately. Overall, the disadvantage of calculating the total capacity of the energy store, as is known from the internal prior art, is that the total capacity of the energy store can be determined either with a high expenditure of time or only very imprecisely.
Des Weiteren ist auch aus der
Außerdem ist in der
Schließlich ist auch aus der
Auch bei diesen drei genannten Verfahren ergibt sich der Nachteil, dass die Bestimmung der Kapazität, also insbesondere der Gesamtkapazität des Energiespeichers, entweder ungenau ist oder zum Bestimmen der Gesamtkapazität des Energiespeichers ein erhöhter Zeitaufwand von mehreren Stunden notwendig ist.These three methods also have the disadvantage that the determination of the capacity, that is to say in particular the total capacity of the energy store, is either inaccurate or an increased amount of time of several hours is necessary to determine the total capacity of the energy store.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Liegenbleiben eines Kraftfahrzeugs möglichst zuverlässig zu verhindern.The invention is therefore based on the object of preventing a motor vehicle from lying down as reliably as possible.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are disclosed by the dependent claims, the following description and the figures.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen einer Kenngröße eines Energiespeichers bereitgestellt. Das Verfahren umfasst dabei in einem Schritt a) ein Erfassen eines ersten Ruheladezustands des Energiespeichers mit wenigstens einem Spannungssensor. Daraufhin erfolgt in einem Schritt b) ein Betreiben des Energiespeichers über eine vorgegebene Zeitdauer durch Anschließen eines Kraftfahrzeugbordnetzes an den Energiespeicher. In einem Schritt c) wird anschließend ein Stromstärkeverlaufs des Energiespeichers mit einem Stromsensor während des Betreibens des Energiespeichers über die vorgegebene Zeitdauer gemäß Schritt b) erfasst. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer erfolgt in einem Schritt d) zuerst ein Versetzen des Energiespeichers in einen Ruhezustand durch Trennen des Energiespeichers von dem Kraftfahrzeugbordnetz. Danach folgt ein Bestimmen einer Gesamtladung, die über die vorgegebene Zeitdauer durch den Stromsensor geflossen ist, aus dem in Schritt c) erfassten Stromstärkeverlauf. Schließlich wird noch eine von dem Energiespeicher tatsächlich umgesetzten Ladung, aus dem in Schritt c) erfassten Stromstärkeverlauf bestimmt, und ein zweiter Ruheladezustand des Energiespeichers mit dem wenigstens einen Spannungssensor erfasst. In einem Schritt e) wird als nächstes wenigstens ein Ladebestimmungsfehlers bestimmt, unter Berücksichtigung der von dem Energiespeicher tatsächlich umgesetzten Ladung, die über die vorgegebene Zeitdauer durch den Stromsensor geflossen ist, und einer vorgegebenen Strommessungenauigkeit des Stromsensors. In einem Schritt f) folgt dann noch ein Bestimmen wenigstens eines Ladezustandsbestimmungsfehlers unter Berücksichtigung eines Ruheladezustand-Hubs des Energiespeichers und eines Ruheladezustand-Hubfehlers, wobei der Ruheladezustand-Hub unter Berücksichtigung des ersten und des zweiten Ruheladezustands gebildet ist und wobei der Ruheladezustand-Hubfehler aus dem Ruheladezustand-Hub unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors gebildet ist. Abschließend wird in einem Schritt g) wenigstens einer Fehlerkapazität als Kenngröße des Energiespeichers bestimmt, unter Berücksichtigung des wenigstens einen Ladungsbestimmungsfehlers und des wenigstens einen Ladezustandsbestimmungsfehlers.The invention provides a method for determining a parameter of an energy store. In a step a), the method comprises detecting a first idle charge state of the energy store with at least one voltage sensor. The energy store is then operated in a step b) for a predetermined period of time by connecting a motor vehicle electrical system to the energy store. In a step c), a current intensity profile of the energy store is then recorded with a current sensor during operation of the energy store over the predetermined period of time in accordance with step b). After the specified period of time has elapsed, in step d) the energy store is first put into an idle state by disconnecting the energy store from the vehicle electrical system. This is followed by a determination of an overall charge that has flowed through the current sensor over the predetermined period of time, from the current intensity curve recorded in step c). Finally, a charge actually converted by the energy store is determined from the current intensity curve recorded in step c), and a second idle charge state of the energy store is detected with the at least one voltage sensor. In a step e), at least one charge determination error is next determined, taking into account the charge actually converted by the energy store, which has flowed through the current sensor over the predetermined period of time, and a predetermined current measurement inaccuracy of the current sensor. In a step f), there is then also a determination of at least one state of charge determination error, taking into account a rest state of charge stroke of the energy store and a rest state of charge stroke error, the rest state of charge stroke being formed taking into account the first and the second rest state of charge and the rest state of charge stroke error from the Resting state of charge stroke is formed taking into account a predetermined voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor. Finally, in step g), at least one error capacity is determined as a parameter of the energy store, taking into account the at least one charge determination error and the at least one charge state determination error.
Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Gesamtkapazität eines Energiespeichers auch bei geringem Ruheladezustand-Hub mit guter Genauigkeit bestimmt werden kann, wenn die Strommessungenauigkeit des Stromsensors und die Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors berücksichtigt werden. Dazu wird ein Ladungsbestimmungsfehler, also ein Fehler beim Erfassen des Stromstärkeverlaufs aufgrund der Strommessungenauigkeit des Stromsensors, bestimmt, und es wird ein Ladezustandsbestimmungsfehler, also ein Fehler beim Erfassen des ersten und zweiten Ruheladezustands aufgrund der Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors, bestimmt. Eine sogenannte Fehlerkapazität kann daraufhin mit Hilfe des Ladungsbestimmungsfehlers und des Ladezustandsbestimmungsfehlers bestimmt, insbesondere berechnet werden. Durch die Fehlerkapazität wird dabei sozusagen eine neue Gesamtkapazität des Energiespeichers bestimmt, bei der Messungenauigkeiten des Stromsensors und des Spannungssensors mitberücksichtigt werden.The invention is based on the knowledge that the total capacity of an energy store can be determined with good accuracy even with a low idle state stroke if the current measurement inaccuracy of the current sensor and the voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor are taken into account. For this purpose, a charge determination error, that is to say an error in the detection of the current intensity curve due to the current measurement inaccuracy of the current sensor, is determined, and a charge state determination error, that is to say an error in the detection of the first and second idle charge states due to the voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor, is determined. A so-called error capacity can then be determined, in particular calculated, with the aid of the charge determination error and the charge state determination error. Due to the error capacity, a new total capacity of the energy store is determined, so to speak Measurement inaccuracies of the current sensor and the voltage sensor are taken into account.
Durch das Bestimmen der Fehlerkapazität ergibt sich der Vorteil, dass eine Gesamtkapazität des Energiespeichers weniger zeitaufwendig und trotzdem möglichst präzise bestimmt werden kann. Insbesondere durch Vergleichen der wenigstens einen Fehlerkapazität mit einer vorgegebenen Gesamtkapazität des Energiespeichers kann nämlich auch ein geringerer Ladezustand-Hub zur Berechnung einer neuen Gesamtkapazität des Energiespeichers verwendet werden. Die Zeitdauer zum Laden und/oder Entladen des Energiespeichers wird somit reduziert, sodass auch bei verkürzten Ruhezeiten des Kraftfahrzeugs die neue Gesamtkapazität ausreichend genau bestimmt werden kann. Die neue Gesamtkapazität kann dadurch auch insgesamt häufiger neu bestimmt werden, wodurch auch die Reichweitenprognose bzw. die Ladezustandsbestimmung umso präziser erfolgen kann. Ein mögliches Liegenbleiben des Kraftfahrzeugs aufgrund einer ungenau ermittelten Gesamtkapazität und eines daraus resultierenden falsch angezeigten Ladezustands des Energiespeichers kann durch das Berücksichtigen der Spannungsmessungenauigkeit und der Strommessungenauigkeit also zuverlässig erkannt werden und der Energiespeicher kann zum Ermöglichen einer Weiterfahrt geladen werden.By determining the error capacity, there is the advantage that an overall capacity of the energy store can be determined in a less time-consuming manner and nevertheless as precisely as possible. In particular, by comparing the at least one error capacity with a predefined total capacity of the energy store, a smaller charge state lift can also be used to calculate a new total capacity of the energy store. The time for charging and / or discharging the energy store is thus reduced, so that the new total capacity can be determined with sufficient accuracy even when the motor vehicle is at rest. As a result, the new total capacity can also be redetermined more frequently, which means that the range forecast and the state of charge can be determined with greater precision. A possible stopping of the motor vehicle due to an inaccurately determined total capacity and a resulting incorrectly displayed state of charge of the energy store can therefore be reliably identified by taking into account the voltage measurement inaccuracy and the current measurement inaccuracy, and the energy store can be charged to enable further travel.
Der in Schritt a) bzw. in Schritt d) erfasste erste bzw. zweite Ruheladezustand kann dabei beispielsweise durch Erfassen einer Ruhespannung (OCV, Open Circuit Voltage) des Energiespeichers mit Hilfe des wenigstens einen Spannungssensors bestimmt werden. Besonders bevorzugt kann neben dem wenigstens einen Spannungssensor auch ein dem Energiespeicher zugeordneter Temperatursensor genutzt werden, der ausgebildet ist, eine aktuelle Temperatur des Energiespeichers zu bestimmen. Anhand der gemessenen Ruhespannung und der aktuellen Temperatur kann dann noch genauer auf den jeweiligen Ruheladezustand des Energiespeichers rückgeschlossen werden.The first or second idle state of charge detected in step a) or in step d) can be determined, for example, by detecting an idle voltage (OCV, Open Circuit Voltage) of the energy store with the aid of the at least one voltage sensor. In addition to the at least one voltage sensor, it is also particularly preferred to use a temperature sensor which is associated with the energy store and is designed to determine a current temperature of the energy store. On the basis of the measured no-load voltage and the current temperature, it is then possible to draw more precise conclusions about the particular state of charge of the energy storage device.
Das Kraftfahrzeugbordnetz, welches mit dem Energiespeicher koppelbar ist, kann beispielsweise als elektrische Schaltung ausgebildet sein, die sowohl elektrische Verbraucher als auch elektrische Versorger für den Energiespeicher umfasst. Elektrische Verbraucher können dabei beispielsweise Leuchtdioden, Widerstände, Kondensatoren oder Ähnliches sein. Als elektrischer Versorger kann hingegen beispielsweise eine Rekuperationsvorrichtung, insbesondere ein Generator und/oder ein weiterer elektrischer Energiespeicher, wie beispielsweise eine Batterie oder ein Kondensator, dienen. Je nach Betreiben der elektrischen Schaltung, also des Kraftfahrzeugbordnetzes, kann bei Anschließen des Energiespeichers an das Kraftfahrzeugbordnetz der Energiespeicher also beliebig geladen, das heißt mit elektrischer Energie versorgt, oder entladen, dem elektrischen Energiespeicher also Energie entzogen werden. Innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer kann dabei entweder abwechselnd geladen und entladen werden oder es kann nur geladen werden oder der Energiespeicher kann nur entladen werden. Das Kraftfahrzeugbordnetz kann zum Beispiel ein reales Kraftfahrzeugbordnetz, welches in einem Kraftfahrzeug verbaut ist, darstellen oder als Prüfschaltung, die beispielsweise von einem Kundendienst während einer routinemäßigen Überprüfung des Energiespeichers genutzt wird, ausgebildet sein.The motor vehicle electrical system, which can be coupled to the energy store, can be designed, for example, as an electrical circuit which comprises both electrical consumers and electrical suppliers for the energy store. Electrical consumers can be, for example, light-emitting diodes, resistors, capacitors or the like. In contrast, a recuperation device, in particular a generator and / or a further electrical energy store, such as a battery or a capacitor, can serve as the electrical provider. Depending on the operation of the electrical circuit, that is to say the motor vehicle electrical system, when the energy storage device is connected to the motor vehicle electrical system, the energy storage device can be charged, that is to say supplied with electrical energy, or discharged, that is to say that energy is withdrawn from the electrical energy storage device. Within the specified period of time, either charging and discharging alternately, or it can only be charged, or the energy store can only be discharged. The motor vehicle electrical system can represent, for example, a real motor vehicle electrical system that is installed in a motor vehicle, or can be designed as a test circuit that is used, for example, by a customer service during a routine check of the energy store.
Die Strommessungenauigkeit des Stromsensors gemäß Schritt e) und die Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors gemäß Schritt f) können bevorzugt von einem Hersteller des Stromsensors bzw. des Spannungssensors angegeben sein. Ein typischer Wertebereich für eine Spannungsmessungenauigkeit eines Spannungssensors kann dabei beispielsweise bei 3 mV liegen und ein typischer Wert für eine Strommessungenauigkeit eines Stromsensors kann beispielsweise bei 1 % liegen. Mit Strommessungenauigkeit ist dabei gemeint, dass bei Erfassen des Stromstärkeverlaufs, die durch den Stromsensor erfasste Stromstärke um bis zu 1 % von ihrem tatsächlichen Wert abweichen kann. Analog dazu ist mit Spannungsmessungenauigkeit gemeint, dass beim Erfassen der Ruhespannung zum Bestimmen des Ruheladezustands des Energiespeichers die erfasste Ruhespannung um bis zu 3 mV von ihrem tatsächlichen Wert abweichen kann.The current inaccuracy of the current sensor according to step e) and the voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor according to step f) can preferably be specified by a manufacturer of the current sensor or of the voltage sensor. A typical value range for a voltage measurement inaccuracy of a voltage sensor can be, for example, 3 mV and a typical value for a current measurement inaccuracy of a current sensor can be, for example, 1%. Current inaccuracy means that when the current intensity curve is detected, the current intensity detected by the current sensor can deviate from its actual value by up to 1%. Analogously, voltage measurement inaccuracy means that when the open-circuit voltage is detected in order to determine the closed-charge state of the energy store, the detected open-circuit voltage can deviate from its actual value by up to 3 mV.
Zu der Erfindung gehören auch weitere Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes further embodiments which result in additional advantages.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass gemäß Schritt e) ein erster und ein zweiter Ladungsbestimmungsfehler bestimmt werden, wobei sich der erste Ladungsbestimmungsfehler ergibt, wenn die von dem Energiespeicher tatsächlich umgesetzte Ladung aufgrund der vorgegebenen Strommessungenauigkeit des Stromsensors unterschätzt wird und wobei sich der zweite Ladungsbestimmungsfehler ergibt, wenn die von dem Energiespeicher tatsächlich umgesetzte Ladung aufgrund der vorgegebenen Strommessungenauigkeit des Stromsensors überschätzt wird.One embodiment provides that a first and a second charge determination error are determined in accordance with step e), the first charge determination error resulting if the charge actually converted by the energy store is underestimated due to the predetermined current measurement inaccuracy of the current sensor and the second charge determination error results, if the charge actually converted by the energy store is overestimated due to the predetermined current inaccuracy of the current sensor.
Das heißt, wird beispielsweise von einem Hersteller des Stromsensors eine Strommessungenauigkeit von 1 % angegeben, werden zwei Ladungsbestimmungsfehler berechnet. Dabei ergibt sich der erste Ladebestimmungsfehler, wenn angenommen wird, dass der gemäß Schritt c) erfasste Stromstärkeverlauf um einen negativen Wert, hier also um -1 % von seinem tatsächlichen Wert abweicht. Entsprechend wird in diesem Fall die von dem Energiespeicher tatsächlich umgesetzte Ladung, im Folgenden auch Nettoladung genannt, unterschätzt. Im Gegensatz dazu ergibt sich der zweite Ladungsbestimmungsfehler, wenn angenommen wird, dass der gemäß Schritt c) erfasste Stromstärkeverlauf um einen positiven Wert, hier also um +1 % von seinem tatsächlichen Wert abweicht. In diesem Fall wird die Nettoladung also überschätzt.That is, if a current measurement inaccuracy of 1% is specified by a manufacturer of the current sensor, for example, two charge determination errors are calculated. The first charge determination error results when it is assumed that the current intensity curve recorded in step c) deviates from its actual value by a negative value, that is to say here by -1%. Accordingly, in this case, that of the Energy storage is actually underestimated charge, hereinafter also referred to as net charge. In contrast to this, the second charge determination error results if it is assumed that the current intensity curve recorded according to step c) deviates from its actual value by a positive value, that is to say here by +1%. In this case, the net load is overestimated.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass gemäß Schritt f) ein erster und ein zweiter Ladezustandsbestimmungsfehler bestimmt werden, wobei sich der erste Ladezustandsbestimmungsfehler ergibt, wenn der Ruheladezustand-Hubfehler aufgrund der vorgegebenen Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors unterschätzt wird und wobei sich der zweite Ladezustandsbestimmungsfehler ergibt, wenn der Ruheladezustand-Hubfehler aufgrund der vorgegebenen Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors überschätzt wird.A further embodiment provides that a first and a second state of charge determination error are determined in accordance with step f), the first state of charge determination error resulting if the idle state of charge lift error is underestimated due to the predetermined voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor, and the second state of charge determination error results if the Idle state-of-charge error is overestimated due to the specified voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor.
Das bedeutet, dass, wenn von einem Hersteller des Spannungssensors eine Spannungsmessungenauigkeit von 3 mV angegeben wird, zwei Ladezustandsbestimmungsfehler berechnet werden. Der erste Ladezustandsbestimmungsfehler ergibt sich dabei, wenn angenommen wird, dass der erste Ruheladezustand überschätzt, und der zweite Ruheladezustand unterschätzt wird. Somit wird insgesamt der Ruheladezustand-Hub stark unterschätzt. Bei einem überschätzten erste Ruheladezustand, wird dabei davon ausgegangen, dass die erste Ruhespannung, die durch den Spannungssensor zum Bestimmen des ersten Ruheladezustands erfasst wird, aufgrund der Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors höher gemessen wird als ihr tatsächlicher Wert. Die erste Ruhespannung weicht also beispielsweise um +3 mV von ihrem tatsächlichen Wert ab. Analog wird bei einem unterschätzten zweite Ruheladezustand davon ausgegangen, dass die zweite Ruhespannung aufgrund der Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors niedriger gemessen wird als ihr tatsächliche Wert. Die zweite Ruhespannung weicht also beispielsweise um -3 mV von ihrem tatsächlichen Wert ab.This means that if a voltage measurement inaccuracy of 3 mV is specified by a manufacturer of the voltage sensor, two state of charge determination errors are calculated. The first state of charge determination error arises if it is assumed that the first idle state is overestimated and the second idle state is underestimated. Thus, the idle state stroke is largely underestimated. In the case of an overestimated first idle state of charge, it is assumed that the first idle voltage, which is detected by the voltage sensor for determining the first idle state of charge, is measured higher than its actual value due to the voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor. The first quiescent voltage therefore deviates from its actual value by, for example, +3 mV. Similarly, in the case of an underestimated second idle state of charge, it is assumed that the second idle voltage is measured lower than its actual value due to the voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor. The second quiescent voltage therefore deviates from its actual value by, for example, -3 mV.
Im Gegensatz dazu ergibt sich der zweite Ladezustandsbestimmungsfehler, wenn der erste Ruheladezustand unterschätzt wird, und der zweite Ruheladezustand überschätzt wird. Dadurch wird der Ruheladezustand-Hub insgesamt stark überschätzt. Bei dem unterschätzten ersten Ruheladezustand wird dabei davon ausgegangen, dass die erste Ruhespannung aufgrund der Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors niedriger gemessen wird als ihr tatsächlicher Wert. Die erste Ruhespannung weicht also beispielweise um - 3 mV von ihrem tatsächlichen Wert ab. Entsprechend wird bei dem überschätzten zweiten Ruheladezustand davon ausgegangen, dass die zweite Ruhespannung aufgrund der Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors höher gemessen wird als ihr tatsächlicher Wert, also zum Beispiel um +3 mV von ihrem tatsächlichen Wert abweicht.In contrast, the second state of charge determination error results when the first idle state is underestimated and the second idle state is overestimated. As a result, the idle state stroke is largely overestimated. In the case of the underestimated first idle state of charge, it is assumed that the first idle voltage is measured lower than its actual value due to the voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor. The first quiescent voltage therefore deviates from its actual value by, for example, -3 mV. Accordingly, in the overestimated second idle state of charge, it is assumed that the second idle voltage is measured higher than its actual value due to the voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor, for example deviates from its actual value by +3 mV.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass gemäß Schritt g) eine erste und eine zweite Fehlerkapazität bestimmt werden, wobei sich die erste Fehlerkapazität unter Berücksichtigung des ersten Ladungsbestimmungsfehlers und des zweiten Ladezustandsbestimmungsfehlers ergibt und wobei sich die zweite Fehlerkapazität unter Berücksichtigung des zweiten Ladungsbestimmungsfehlers und des ersten Ladezustandsbestimmungsfehlers ergibt.A further embodiment provides that a first and a second fault capacity are determined in accordance with step g), the first fault capacity taking into account the first charge determination error and the second state of charge determination error and the second fault capacity taking into account the second charge determination error and the first state of charge determination error results.
Anders ausgedrückt ergibt sich die erste Fehlerkapazität, wenn die Nettoladung unterschätzt und der Ruheladezustands-Hub überschätzt wird und die zweite Fehlerkapazität ergibt sich, wenn die Nettoladung überschätzt und der Ruheladezustands-Hub unterschätzt wird. Die erste und zweite Fehlerkapazität grenzen dabei einen Wertebereich für die Gesamtkapazität des Energiespeichers ein, in dem die Gesamtkapazität des Energiespeichers schwanken kann.In other words, the first fault capacity is when the net charge is underestimated and the idle state stroke is overestimated, and the second fault capacity is when the net charge is overestimated and the idle state stroke is underestimated. The first and second error capacities limit a range of values for the total capacity of the energy store in which the total capacity of the energy store can fluctuate.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Fehlerkapazität als eine sogenannte Worst-Case-Fehlerkapazität (WCF, Schlimmstfall-Fehlerkapazität) bestimmt wird. Das bedeutet, die Fehlerkapazität wird derart berechnet, dass aufgrund der Strommessungenauigkeit und der Spannungsmessungenauigkeit eine maximale Abweichung der beiden Fehlerkapazitäten von der vorgegebenen Gesamtkapazität berücksichtigt wird.This has the advantage that the error capacity is determined as a so-called worst case error capacity (WCF, worst case error capacity). This means that the fault capacity is calculated in such a way that a maximum deviation of the two fault capacities from the specified total capacity is taken into account due to the current measurement inaccuracy and the voltage measurement inaccuracy.
Eine weitere Ausführungsform sieht in einem Schritt h) ein Bestimmen eines Kapazitätsbereichs des Energiespeichers unter Berücksichtigung einer Abweichung der ersten und zweiten Fehlerkapazität von einer vorgegebenen Gesamtkapazität des Energiespeichers.A further embodiment sees in a step h) a determination of a capacity range of the energy store, taking into account a deviation of the first and second error capacities from a predetermined total capacity of the energy store.
Dazu kann zum Beispiel, wie zum internen Stand der Technik erwähnt, die Kapazität des Energiespeichers bestimmt werden und als vorgegebene Gesamtkapazität angenommen werden, oder es kann eine vom Hersteller des Energiespeichers angegebene Kapazität als vorgegebene Gesamtkapazität dienen. Anschließend kann eine Abweichung der vorgegebenen Gesamtkapazität um die beiden Fehlerkapazitäten berechnet werden, sodass sich der Kapazitätsbereich ergibt. Anders ausgedrückt, ist der Kapazitätsbereich also ein Wertebereich, in dem der Wert der vorgegebenen Gesamtkapazität schwanken kann, wobei der obere und untere Grenzwert des Kapazitätsbereichs insbesondere durch beiden Fehlerkapazitäten angegeben ist.For this purpose, for example, as mentioned in relation to the internal state of the art, the capacity of the energy store can be determined and adopted as the predetermined total capacity, or a capacity specified by the manufacturer of the energy store can serve as the predetermined total capacity. A deviation of the predetermined total capacity by the two fault capacities can then be calculated, so that the capacity range results. In other words, the capacity range is a value range in which the value of the predetermined total capacity can fluctuate, the upper and lower limit value of the capacity range being specified in particular by both fault capacities.
Eine weitere Ausführungsform umfasst in einem Schritt i) ein Ausgeben des Kapazitätsbereichs auf eine Ausgabeeinrichtung. A further embodiment comprises, in step i), outputting the capacity range to an output device.
Die Ausgabeeinrichtung kann dabei beispielsweise ein Display, also ein Bildschirm, zum Beispiel im Innenraum eines Kraftfahrzeugs, sein. Alternativ kann die Ausgabeeinrichtung auch als ein Bildschirm einer Energiespeicherprüfvorrichtung sein, die beispielsweise in einer Werkstatt während einer Wartung des Kraftfahrzeugs genutzt wird, um die Kapazität des Energiespeichers zu überprüfen. So kann ein Nutzer und/oder ein Mitarbeiter der Werkstatt möglichst einfach feststellen, ob der Ruheladezustand-Hub ausreichend groß gewählt wurde, um die Gesamtkapazität des Energiespeichers mit ausreichender Genauigkeit zu bestimmen.The output device can be, for example, a display, ie a screen, for example in the interior of a motor vehicle. Alternatively, the output device can also be a screen of an energy storage test device that is used, for example, in a workshop during maintenance of the motor vehicle in order to check the capacity of the energy store. In this way, a user and / or an employee of the workshop can determine as easily as possible whether the idle state stroke has been chosen to be large enough to determine the total capacity of the energy store with sufficient accuracy.
Eine weitere Ausführungsform umfasst in einem Schritt j) ein Überprüfen, ob der Kapazitätsbereich in einem vorgegebenen Wertebereich liegt, wobei der Kapazitätsbereich nur dann validiert wird, wenn das Überprüfen positiv ausfällt.A further embodiment comprises, in a step j), checking whether the capacity range is within a predetermined value range, the capacity range being validated only if the check is positive.
Das bedeutet, es wird ein Wertebereich definiert, innerhalb dessen die vorgegebene Gesamtkapazität liegen darf und es wird überprüft, ob Kapazitätsbereich, der durch die ersten und zweiter Fehlerkapazität begrenzt wird, innerhalb dieses Wertebereichs liegt. Fällt das Überprüfen positiv aus, liegt der Kapazitätsbereich also in dem vorgegebenen Wertebereich wird der Kapazitätsbereich validiert, das heißt als gültig angenommen und kann zum Beispiel für weitere Berechnungen freigegeben werden. Der Kapazitätsbereich kann dabei beispielsweise in einem Speicher hinterlegt werden, der dem Kraftfahrzeug zugeordnet ist und zum Beispiel zur Berechnung einer Reichweite des Kraftfahrzeugs bzw. einer Ladedauer, oder eines Ladezustands im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs genutzt werden.This means that a range of values is defined within which the predefined total capacity may lie and a check is carried out to determine whether the capacity range, which is limited by the first and second error capacities, lies within this range of values. If the check is positive, the capacity range is within the specified value range, the capacity range is validated, that is, it is assumed to be valid and can be released for further calculations, for example. The capacity range can be stored, for example, in a memory which is assigned to the motor vehicle and can be used, for example, to calculate a range of the motor vehicle or a charging duration, or a state of charge when the motor vehicle is in operation.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der wenigstens eine Ladungsbestimmungsfehler
der wenigstens eine Ladezustandsbestimmungsfehler
und der wenigstens eine Kapazitätsmessfehler
wobei
the at least one state of charge determination error
and the at least one capacitance measurement error
in which
Durch die Erfindung und insbesondere die zuvor beschriebene Formel kann umgekehrt auch der zweite Ruheladezustand als Kenngröße des Energiespeichers aus einem vorgegebenen ersten Ruheladezustand und einer vorgegebenen Fehlerkapazität bestimmt werden. Dieses Verfahren basiert somit auf demselben erfinderischen Gedanken, wie das zuvor beschriebene Verfahren und ist im folgenden näher erläutert.Conversely, the invention and in particular the formula described above can also be used to determine the second idle state of charge as a parameter of the energy store from a predefined first idle state and a predefined error capacity. This method is therefore based on the same inventive concept as the previously described method and is explained in more detail below.
In diesem Verfahren erfolgt in einem Schritt k) ein Bestimmen eines ersten Ruheladezustands des Energiespeichers durch Erfassen zumindest einer ersten Ruhespannung mit wenigstens einem Spannungssensor. In einem darauffolgenden Schritt I) wird ein Kapazitätsbereich für eine vorgegebene Gesamtkapazität des Energiespeichers festgelegt. Anschließend folgt in einem Schritt m) ein Bestimmen eines zweiten Ruheladezustands als Kenngröße des Energiespeichers, der dem Kapazitätsbereich zugeordnet ist. Das Bestimmen des zweiten Ruheladezustands erfolgt dabei unter Berücksichtigung einer zweiten Ruhespannung als Funktion der ersten Ruhespannung und einer vorgegebenen Fehlerkapazität. Dabei liegt die vorgegebene Fehlerkapazität in dem festgelegten Kapazitätsbereich. Außerdem wird die wenigsten eine Fehlerkapazität als Funktion eines vorgegebenen Ladungsbestimmungsfehlers und eines vorgegebenen Ladezustandsbestimmungsfehlers bestimmt. Der Ladungsbestimmungsfehler ergibt sich dabei unter Berücksichtigung einer von einer Zeitdauer abhängigen, vorgegebenen Ladung, die von dem Energiespeicher unter Berücksichtigung einer Strommessungenauigkeit eines Stromsensors zum Bestimmen der Ladung, umgesetzt wird. Der Ladezustandsbestimmungsfehler hingegen ist als Funktion eines von der vorgegebenen Gesamtladung des Energiespeichers abhängigen Ruheladezustands-Hub unter Berücksichtigung einer Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors gegeben. Schließlich erfolgt in einem Schritt n) ein Betreiben des Energiespeichers durch Anschließen einer Prüfschaltung an den Energiespeicher, durch die der Energiespeicher die vorgegebene Ladung umsetzt, solange bis der zweite Ruheladezustand erreicht ist.In this method, in step k) a first idle charge state of the energy store is determined by detecting at least one first idle voltage with at least one voltage sensor. In a subsequent step I), a capacity range for a predetermined total capacity of the energy store is determined. This is followed in a step m) by determining a second idle state of charge as a parameter of the energy store, which is assigned to the capacity area. The second quiescent charge state is determined taking into account a second quiescent voltage as a function of the first quiescent voltage and a predefined error capacity. The specified error capacity is in the specified capacity range. In addition, at least an error capacity is determined as a function of a predetermined charge determination error and a predetermined state of charge determination error. The charge determination error arises taking into account a predetermined charge that is dependent on a time period and is implemented by the energy store taking into account a current measurement inaccuracy of a current sensor for determining the charge. The state of charge determination error, on the other hand, is given as a function of an idle state of charge stroke dependent on the predetermined total charge of the energy store, taking into account a voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor. Finally, in step n), the energy store is operated by connecting a test circuit to the energy store, by means of which the energy store converts the predetermined charge until the second idle charge state is reached.
Dabei kann also zum Beispiel in einem Speicher, der dem Kraftfahrzeug zugeordnet ist, wenigstens ein Kennfeld, insbesondere wenigstens eine Tabelle, hinterlegt werden. Die einzelnen Werte des wenigstens einen Kennfelds stellen dabei den wenigstens einen Kapazitätsmessfehler in Abhängigkeit von der ersten und der zweiten Ruhespannung dar. Aus dem Kennfeld kann also für eine vorgegebene erste Ruhespannung und eine vorgegebene Fehlerkapazität eine zweite Ruhespannung abgelesen werden.In this way, for example, at least one map, in particular at least one table, can be stored in a memory that is assigned to the motor vehicle. The individual values of the at least one map represent the represents at least one capacitance measurement error as a function of the first and the second open-circuit voltage. A second open-circuit voltage can therefore be read from the characteristic diagram for a predetermined first open-circuit voltage and a predetermined error capacitance.
Das Kennfeld für die wenigstens eine Fehlerkapazität, im Folgenden auch Fehlerkapazitäts-Kennfeld, kann dabei bevorzugt wie folgt bestimmt werden: Zuerst kann aus der vorgegebenen Gesamtkapazität des Energiespeichers bei unterschiedlichen Temperaturen für eine Reihe an ersten Ruhespannungen, ein jeweiliger Ladezustand des Energiespeichers bestimmt werden. Es kann sozusagen ein erstes Ladezustandskennfeld des Energiespeichers in der Speichervorrichtung hinterlegt werden. Anschließend kann aufgrund der vorgegebenen Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors wenigstens ein erstes Ladezustandsfehlerkennfeld bestimmt werden. Die Einträge des ersten Ladezustandsfehlerkennfelds können dabei insbesondere eine jeweiligen Ladezustand des Energiespeichers darstellen, der sich ergibt, wenn aufgrund der Spannungsmessungenauigkeit die Reihe an ersten Ruhespannungen unterschätzt bzw. überschätzt werden.The characteristic diagram for the at least one fault capacity, also referred to below as the fault capacity characteristic diagram, can preferably be determined as follows: First, a given state of charge of the energy store can be determined from the predetermined total capacity of the energy store at different temperatures for a series of first rest voltages. A first state of charge map of the energy store can be stored in the storage device, so to speak. Then, based on the predetermined voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor, at least one first state of charge error map can be determined. The entries of the first state of charge error map can in particular represent a respective state of charge of the energy store, which results if the series of first rest voltages are underestimated or overestimated due to the voltage measurement inaccuracy.
Aus dem ersten Ladezustandskennfeld und dem ersten Ladezustandsfehlerkennfeld kann nun ein Ladezustands-Hub-Kennfeld und ein Ladezustands-Hubfehler-Kennfeld bestimmt werden. Dazu kann insbesondere ein zweites Ladezustandskennfeld und ein zweites Ladezustandsfehlerkennfeld mitberücksichtigt werden, die anhand einer mit der Reihe an ersten Ruhespannungen identischen Reihe an zweiten Ruhespannungen gebildet werden.From the first state of charge map and the first state of charge error map, a state of charge-stroke map and a state of charge-stroke error map can now be determined. For this purpose, in particular a second state of charge map and a second state of charge error map can be taken into account, which are formed on the basis of a row of second open-circuit voltages identical to the series of first open-circuit voltages.
Die einzelnen Einträge des Ladezustands-Hub-Kennfelds stellen dabei jeweils insbesondere einen Ruheladezustands-Hub in Abhängigkeit von jeweils einer der ersten Ruhespannungen aus der Reihe an ersten Ruhespannungen und jeweils einer der zweiten Ruhespannungen aus der Reihe an zweiten Ruhespannungen dar. Unter Ruheladezustands-Hub kann dabei also eine Differenz aus jedem der erste Ruheladezustände der ersten Ladezustandskennfeld und jedem der zweiten Ruheladezustände des zweiten Ladezustandskennfeld verstanden werden.The individual entries of the state of charge-stroke characteristic map each represent in particular a state of idle state of charge depending on one of the first idle voltages from the series of first idle voltages and one of the second idle voltages from the series of second idle voltages a difference between each of the first idle states of charge of the first state of charge map and each of the second idle states of charge of the second state of charge map can thus be understood.
Die einzelnen Einträge des Ladezustands-Hubfehler-Kennfelds können bevorzugt einen Ruheladezustands-Hubfehler darstellen. Bevorzugt ergibt sich der Ruheladezustands-Hubfehler, wenn aufgrund der Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors die Einträge des Ladezustands-Hub-Kennfelds, also die jeweiligen Ruheladezustands-Hübe, von ihrem tatsächlichen Wert abweichen. Insbesondere stellen die Ruheladezustands-Hubfehler dabei eine prozentuale Abweichung des jeweiligen Ruheladezustands-Hub dar.The individual entries in the state of charge-stroke error map can preferably represent a rest-charge state-stroke error. The idle state-of-charge error preferably results if, due to the voltage measurement inaccuracy of the voltage sensor, the entries of the state of charge-stroke map, that is to say the respective idle state-of-charge strokes, deviate from their actual value. In particular, the idle state stroke errors represent a percentage deviation of the respective idle state stroke.
Aus den Einträgen des Ladezustands-Hub-Kennfelds und den jeweils zugehörigen Einträgen des Ladezustands-Hubfehler-Kennfelds kann nun noch der Ladezustandsbestimmungsfehler bestimmt werden.The state of charge determination error can now be determined from the entries in the state of charge-stroke map and the corresponding entries in the state of charge-stroke error map.
Zum Bestimmen des Fehlerkapazitäts-Kennfelds fehlt nun noch der vorgegebene Ladungsbestimmungsfehler. Dazu ist insbesondere die Prüfschaltung vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass dem Energiespeicher bei Anschließen des Energiespeichers an die Prüfschaltung eine definierte Ladungsmenge entnommen und/oder zugeführt wird. Durch die Prüfschaltung ist also insbesondere die Stromstärke bekannt, die dem Energiespeicher zu jedem Zeitpunkt während des Ladens und/oder Entladen durch die Prüfschaltung zugeführt und/oder entnommen wird. Wird der Energiespeicher also beispielweise für eine vorgegebene Zeitdauer entladen, ist somit sowohl die durch den Energiespeicher tatsächlich umgesetzte Ladung, als auch die Gesamtladung, die durch den zum Erfassen der Stromstärke vorgesehenen Stromsensor fließt, bekannt. Wird nun noch die Strommessungenauigkeit des Stromsensors mitberücksichtigt kann aus der von dem Energiespeicher tatsächlich umgesetzte Ladung, der Gesamtladung und der Strommessungenauigkeit der Ladungsbestimmungsfehler vorgegeben werden.The predetermined charge determination error is still missing to determine the error capacity map. For this purpose, in particular the test circuit is provided, which is designed such that a defined amount of charge is withdrawn and / or supplied from the energy store when the energy store is connected to the test circuit. The test circuit therefore in particular knows the amperage which is supplied and / or removed from the energy store at any time during charging and / or discharging by the test circuit. If, for example, the energy store is discharged for a predetermined period of time, both the charge actually converted by the energy store and the total charge flowing through the current sensor provided for detecting the current strength are known. If the current measurement inaccuracy of the current sensor is also taken into account, the charge determination errors can be specified from the charge actually implemented by the energy store, the total charge and the current measurement inaccuracy.
Durch die Ausbildung der zuvor beschriebenen Prüfschaltung ist es nun auch möglich, jedem Eintrag des Ladezustands-Hub-Kennfelds und entsprechend auch jedem Eintrag des Ladezustands-Hubfehler-Kennfelds einen definierten Ladungsbestimmungsfehler zuzuordnen.Due to the design of the test circuit described above, it is now also possible to assign a defined charge determination error to each entry in the state of charge-stroke map and correspondingly also to each entry in the state of charge-stroke error map.
Schließlich können die Einträge des Fehlerkapazität-Kennfelds unter Berücksichtigung des definierten Ladungsbestimmungsfehlers und des vorgegebenen Ladezustandsbestimmungsfehlers bestimmt werden.Finally, the entries of the error capacity map can be determined taking into account the defined charge determination error and the predetermined charge state determination error.
Durch das Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass insbesondere während einer Wartung des Kraftfahrzeugs in einer Werkstatt, die Kapazität des Energiespeichers möglich schnell und trotzdem ausreichend genau bestimmt werden kann. Eine Mitarbeiter der Werkstatt kann nämlich die erste Ruhespannung messen und einen beliebigen Kapazitätsbereich festlegen. Daraufhin kann dem Mitarbeiter diejenige zweite Ruhespannung ausgegeben werden, auf die der Energiespeicher des Kraftfahrzeug geladen oder entladen werden muss, damit die resultierende Kapazität des Energiespeichers innerhalb des vorgegebenen Kapazitätsbereich liegt. Der Kapazitätsbereich wird dabei bevorzugt durch die wenigstens eine Fehlerkapazität und gegebenenfalls die vorgegebenen Gesamtkapazität des Energiespeichers begrenzt.The method has the advantage that, particularly during maintenance of the motor vehicle in a workshop, the capacity of the energy store can be determined quickly and nevertheless with sufficient accuracy. An employee in the workshop can measure the first open circuit voltage and define any capacity range. The employee can then be given the second open-circuit voltage to which the energy storage device of the motor vehicle must be charged or discharged so that the resulting capacity of the energy storage device lies within the predetermined capacity range. The capacity range is preferably limited by the at least one error capacity and possibly the predetermined total capacity of the energy store.
Durch die Erfindung ist auch ein Energiemanagementsystem für einen Energiespeicher bereitgestellt. Das Energiemanagementsystem umfasst dabei wenigstens einen Spannungssensor und wenigstens einen Stromsensor zum Erfassen von Energiespeicherparametern, sowie eine Recheneinrichtung, die ausgebildet ist, unter Berücksichtigung der Energiespeicherparameter das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. The invention also provides an energy management system for an energy store. The energy management system comprises at least one voltage sensor and at least one current sensor for detecting energy storage parameters, as well as a computing device which is designed to carry out the method according to the invention, taking into account the energy storage parameters.
Das bedeutet, das Energiemanagementsystem umfasst wenigstens einen Spannungssensor, der dem Energiespeicher zugeordnet ist und eine Spannung, die über den Energiespeicher abfällt, erfassen kann, sowie einen Stromsensor, der ebenfalls dem Energiespeicher zugeordnet ist und einen Stromstärkeverlauf von oder zu dem Energiespeicher erfassen kann. In diesem Fall sind die Energiespeicherparameter also als Spannung des Energiespeichers und Stromstärkeverlauf des Energiespeichers zu verstehen. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor vorgesehen sein, der dem Energiespeicher zugeordnet ist und ausgebildet ist, eine Temperatur des Energiespeichers zu erfassen. Dabei kann diese Temperatur dann auch einen der Energiespeicherparametern darstellen. Des Weiteren umfasst das Energiemanagementsystem auch die Recheneinrichtung, wobei die Energiespeicherparameter insbesondere an die Recheneinrichtung übermittelt werden, sodass die Recheneinrichtung die wenigstens eine Fehlerkapazität als Kenngröße des Energiespeichers bestimmen kann.This means that the energy management system comprises at least one voltage sensor which is assigned to the energy store and can detect a voltage which drops across the energy store, and a current sensor which is also assigned to the energy store and can detect a current intensity curve from or to the energy store. In this case, the energy storage parameters are to be understood as the voltage of the energy store and the current profile of the energy store. In addition, a temperature sensor can also be provided, which is assigned to the energy store and is designed to detect a temperature of the energy store. This temperature can then also represent one of the energy storage parameters. Furthermore, the energy management system also includes the computing device, the energy storage parameters being transmitted in particular to the computing device, so that the computing device can determine the at least one error capacity as a parameter of the energy storage device.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Vorteile gelten analog auch für das erfindungsgemäße Energiemanagementsystem und umgekehrt.The invention also includes combinations of the features of the described embodiments. The embodiments and advantages described for the method according to the invention also apply analogously to the energy management system according to the invention and vice versa.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Energiemanagementsystem für einen Energiespeicher; -
2 eine schematische Darstellung von einzelnen Verfahrensschritten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
3 ein schematisches Diagramm von Ruheladezustands-Hüben, falls der erste bzw. zweite Ruheladezustand aufgrund einer Spannungsmessungenauigkeit eines Spannungssensors über- bzw. unterschätzt wird; -
4a eine schematische Tabelle eines Ruheladezustand-Hubfehlers in Abhängigkeit von einer ersten und zweiten Ruhespannung bei einer Temperatur von 20°C, für den Fall, dass der Ruheladezustand-Hub überschätzt wird; und -
4b eine schematische Tabelle des Ruheladezustand-Hubfehlers abhängig von der ersten und zweiten Ruhespannung bei einer Temperatur von 20°C, für den Fall, dass der Ruheladezustand-Hub unterschätzt wird.
-
1 a schematic representation of a motor vehicle with an energy management system for an energy store; -
2nd a schematic representation of individual method steps of an embodiment of the method according to the invention; -
3rd a schematic diagram of idle state strokes if the first or second idle state is over or underestimated due to a voltage measurement inaccuracy of a voltage sensor; -
4a a schematic table of an idle state stroke error depending on a first and second idle voltage at a temperature of 20 ° C, in the event that the idle state stroke is overestimated; and -
4b a schematic table of the idle state stroke error depending on the first and second idle voltage at a temperature of 20 ° C, in the event that the idle state stroke is underestimated.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also further develop the invention independently of one another and are therefore also to be regarded individually or in another combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference numerals designate elements that have the same function.
Der Energiespeicher
Dabei kann durch den Stromsensor
Die erfassten Energiespeicherparameter können anschließend durch eine jeweilige Übertragung
Zum Berechnen der wenigstens einen Fehlerkapazität kann die Recheneinrichtung
Die einzelnen Verfahrensschritte, wie anhand der Energiespeicherparameter die wenigstens eine Fehlerkapazität berechnet werden kann, sind in
In einem darauffolgenden Schritt
Anschließend erfolgt in einem Schritt
Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer erfolgt in einem Schritt
Darauffolgend kann in einem Schritt
In einem Schritt
Aus dem Ladungsbestimmungsfehler
Besonders bevorzugt kann die wenigstens eine Fehlerkapazität
Wie in Formel (2) gezeigt, ergeben sich somit zwei verschiedene Ladungsbestimmungsfehler
Analog ergeben sich auch zwei Ladezustandsbestimmungsfehler
Der Ruheladezustand-Hubfehler
Beispielhaft berechnete Werte für den resultierenden Ruheladezustand-Hubfehler
Insgesamt ergeben sich somit also zwei Ladungsbestimmungsfehler
Im Folgenden ist nun eine beispielhafte Berechnung der ersten Wost-Case-Fehlerkapazität KE1 und der zweiten Worst-Case- Fehlerkapazität KE2 aufgeführt. Der Berechnung wird dabei die zuvor erwähnte Starterbatterie als Energiespeicher
Gleichzeitig könnte in dieser beispielhaften Berechnung durch den Stromsensor
Für den Fall, dass nun der Ruheladezustand-Hub
Werden nun die vorgegebenen Werte der beispielhaften Berechnung in die Formel (2) eingesetzt, ergibt sich für die erste Worst-Case-Fehlerkapazität KEI:
Analog ergibt sich in der beispielhaften Berechnung die zweite Worst-Case-Fehlerkapazität KE2 zu:
Insgesamt kann also die Gesamtkapazität KR der Starterbatterie in dieser beispielhaften Berechnung im schlimmsten Fall um +4,8% bzw. um -6 % von ihrem ursprünglichen Wert, nämlich 60 Ah abweichen. Aufgrund der Spannungsmessungenauigkeit des Spannungssensors
Wird nun zum Beispiel eine maximale Abweichung der Gesamtkapazität <5% festgelegt, sodass also ein maximaler Wertebereich von 57 Ah bis 63 Ah für den Kapazitätsbereich vorgegeben wird, kann für die beispielhaften Berechnung festgestellt werden, dass der Kapazitätsbereich bzw. zumindest der untere Grenzwert des Kapazitätsbereich außerhalb des vorgegebenen Wertebereichs liegt. In diesem Fall reicht also der Ruheladezustands-Hub von 27% noch nicht aus, um die Gesamtkapazität des Energiespeichers
Insgesamt ist durch die Erfindung also eine Möglichkeit zur Berechnung wenigstens einer Worst-Case-Fehlerkapazität in Kraftfahrzeugen mit elektrochemischen Energiespeichern bereitgestellt.Overall, the invention thus provides a possibility for calculating at least one worst case error capacity in motor vehicles with electrochemical energy stores.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 3920629 A1 [0008]DE 3920629 A1 [0008]
- DE 60132951 T2 [0009]DE 60132951 T2 [0009]
- DE 102007055255 A1 [0010]DE 102007055255 A1 [0010]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018219973.6A DE102018219973A1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Method for determining a parameter of an energy store and energy management system for an energy store |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018219973.6A DE102018219973A1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Method for determining a parameter of an energy store and energy management system for an energy store |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018219973A1 true DE102018219973A1 (en) | 2020-05-28 |
Family
ID=70546336
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018219973.6A Pending DE102018219973A1 (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Method for determining a parameter of an energy store and energy management system for an energy store |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018219973A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3920629A1 (en) | 1989-06-23 | 1991-01-10 | Ullmann Ulo Werk | Ascertaining capacity and charge of nickel-cadmium accumulator - using charging and discharging circuits, voltage measurer, control and input and display units |
DE60132951T2 (en) | 2000-05-23 | 2008-06-26 | Canon K.K. | Detection method for detecting the internal state of a rechargeable battery, detection device for carrying out such a method and instrument with such a device |
DE102007055255A1 (en) | 2007-11-20 | 2009-05-28 | Robert Bosch Gmbh | Determining the capacity of electrical energy storage |
DE112009001553T5 (en) * | 2008-06-27 | 2011-09-29 | GM Global Technology Operations LLC | Method for battery capacity estimation |
US20130311119A1 (en) * | 2011-01-31 | 2013-11-21 | Shigeto Tamezane | Method of detecting battery full-charge capacity |
-
2018
- 2018-11-21 DE DE102018219973.6A patent/DE102018219973A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3920629A1 (en) | 1989-06-23 | 1991-01-10 | Ullmann Ulo Werk | Ascertaining capacity and charge of nickel-cadmium accumulator - using charging and discharging circuits, voltage measurer, control and input and display units |
DE60132951T2 (en) | 2000-05-23 | 2008-06-26 | Canon K.K. | Detection method for detecting the internal state of a rechargeable battery, detection device for carrying out such a method and instrument with such a device |
DE102007055255A1 (en) | 2007-11-20 | 2009-05-28 | Robert Bosch Gmbh | Determining the capacity of electrical energy storage |
DE112009001553T5 (en) * | 2008-06-27 | 2011-09-29 | GM Global Technology Operations LLC | Method for battery capacity estimation |
US20130311119A1 (en) * | 2011-01-31 | 2013-11-21 | Shigeto Tamezane | Method of detecting battery full-charge capacity |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102014102667B4 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR ESTIMATING THE VOLTAGE OF A BATTERY ELEMENT | |
EP2531869B1 (en) | Device and method for determining a range of a battery characteristic curve | |
EP1952169B1 (en) | Method for determining storage battery operating conditions | |
DE102012207815A1 (en) | SYSTEMS AND METHOD FOR DETERMINING CELL CAPACITY VALUES IN A BATTERY WITH MANY CELLS | |
DE112009001553T5 (en) | Method for battery capacity estimation | |
DE102017103617A1 (en) | Method for estimating the aging state of a battery system | |
DE102014102668A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING THE VOLTAGE OF A BATTERY ELEMENT | |
DE102018212545A1 (en) | Method for monitoring a state of a battery, monitoring device and motor vehicle | |
WO2015055400A1 (en) | Method and device for determining an open-circuit voltage profile of a vehicle battery, dependent on a state of charge | |
DE102012010486A1 (en) | Method and device for evaluating a state of aging of a battery | |
DE102013010311A1 (en) | Method for determining the state of individual battery cells of a high-voltage battery and system therefor | |
DE102017208770A1 (en) | Method for checking a battery condition and tester for checking a battery condition | |
DE102014220914B4 (en) | Method and device for determining an operating point-dependent resistance change factor and vehicle | |
DE102005025616B4 (en) | Method for monitoring and / or controlling or regulating the voltage of individual cells in a cell stack | |
DE102014220913A1 (en) | Method and device for determining a change in resistance of an energy storage device and vehicle | |
DE102013018405A1 (en) | Determination of the condition of a battery characteristic estimation parameters | |
DE102017201485A1 (en) | A method and arrangement for determining the charge capacity and health of an electrical energy store | |
DE102012010487A1 (en) | Method and device for evaluating a state of aging of a battery | |
DE102017200548B4 (en) | Method for determining a current characteristic curve for an electrochemical energy store, motor vehicle and server supplying a motor vehicle | |
WO2021094419A1 (en) | Method for determining an open-circuit voltage, and store for electrical energy | |
DE102018219124A1 (en) | Method for determining a state of wear of an electrical energy store in a motor vehicle and control device for performing the method and motor vehicle | |
WO2016131729A1 (en) | Battery cell with monitoring device, and corresponding operating method | |
DE102018219973A1 (en) | Method for determining a parameter of an energy store and energy management system for an energy store | |
DE102009054547B4 (en) | Determining the internal resistance of a battery cell of a traction battery | |
DE102021123978A1 (en) | Method for determining the state of charge of a drive battery and drive battery for a motor vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |