DE102019003465A1 - Verfahren zum Laden einer Batterie - Google Patents

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Abstract

Gemäß einem Verfahren zum Laden einer Batterie werden eine Vielzahl von Startladezuständen und eine Vielzahl von Umgebungstemperaturen vorgegeben. Für jede Kombination aus einem der Startladezustände und einer der Umgebungstemperaturen wird eine zugehörige Referenzladestromkurve zum Laden der Batterie aufgenommen und in einem Referenzladestromkennfeld gespeichert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden einer Batterie.
  • Bei bekannten Verfahren zum Laden einer Batterie, insbesondere für ein Elektrokraftfahrzeug, ist der maximale Ladestrom begrenzt, was zu einer begrenzten Ladegeschwindigkeit und einer entsprechenden Ladezeit führt.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zum Laden einer Batterie anzugeben, bei dem die Ladezeit verkürzt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Verfahren zum Laden einer Batterie angegeben, wobei eine Vielzahl von Startladezuständen und eine Vielzahl von Umgebungstemperaturen vorgegeben werden und für jede Kombination aus einem der Startladezustände und einer der Umgebungstemperaturen eine zugehörige Referenzladestromkurve zum Laden der Batterie aufgenommen und in einem Referenzladestromkennfeld gespeichert wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird abhängig von einem aktuellen Ladezustand der Batterie vor Beginn des Ladevorgangs ein Referenzladestromkennfeld ausgewählt und die Batterie gemäß des ausgewählten Referenzladestromkennfelds in Abhängigkeit des aktuellen Ladezustands und einer Batterietemperatur geladen.
  • Durch die Berücksichtigung des Startladezustands und der Umgebungstemperatur, kann der maximale Ladestrom zu Beginn des Ladevorgangs höher gewählt werden. Dies kann zu einer kürzeren Ladezeit führen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine beispielhafte Darstellung eines Ladevorgangs einer Batterie mit Anodenpotentialregelung;
    • 2 verschiedene Ladestromkurven bei unterschiedlichen Ladezuständen zu Beginn des Ladens;
    • 3 verschiedene Ladestromkurven bei unterschiedlichen Ladezuständen zu Beginn des Ladens aufgetragen über die Ladezustandserhöhung;
    • 4 verschiedene Ladestromkurven eines nicht Li-Plating kritischen Ladestroms.
  • Der Ladestrom zum Laden einer Batterie kann so gesteuert werden, dass das Anodenpotential V_neg > 0V vs. Li/Li+ bleibt. Dabei werden die CC-Phase (constant current), die CV_neg-Phase (constant voltage negative electrode) und die CV-Phase (constant voltage cell voltage) durchlaufen, wie in 1 gezeigt.
  • Eine Schädigung der Batterie durch Li-Plating findet statt, wenn das Anodenpotential unter 0V vs. Li/Li+ abfällt. Daher ist der maximale Ladestrom dadurch limitiert, dass man an der Grenze zur Schädigung entlangfährt, also auf 0V geregelt wird. Die Höhe des Anodenpotentials wiederum ist von der Lithium-Konzentration an der Oberfläche der Partikel der Anode (beispielsweise Graphit) abhängig. Das bedeutet, eine Regelung auf das Anodenpotential spiegelt eine Begrenzung auf eine maximale Oberflächenkonzentration und einer von der Lithium-Konzentration abhängigen Reaktionsüberspannung wieder.
  • Die Oberflächenkonzentration ändert sich gemäß der Bilanz aus Antransport von Lithium aus dem Elektrolyten (Interkalation) durch einen Ladestrom und dem Abtransport durch Diffusion des Lithiums ins Partikelinnere. Startet der Ladevorgang, ist also zunächst ein hoher Strom möglich, bis die Oberflächenkonzentration die Begrenzung erreicht. Erst danach wird durch die CV-neg-Phase der Antransport von Lithium begrenzt. Dies führt zu der Kurve aus 1.
  • Startet der Ladevorgang jedoch bei einem höheren Ladezustand (SOC, state of charge) als 0%, ist auch hier zunächst ein höherer Ladestrom möglich, bis die maximale Oberflächenkonzentration erreicht wird. Das führt zu einem kurzzeitig höheren Ladestrom, als in 1 gezeigt.
  • Dadurch ist bei einem Ladevorgang, der bei höheren SOCs als 0% startet, ein höherer nicht Li-Plating kritischer maximaler Ladestrom möglich. Da in der Anwendung bei einem Elektroauto in den allermeisten Fällen vor Erreichen von einem Ladezustand von 0% nachgeladen wird, ist dies keine Ausnahme, sondern die Regel.
  • Gemäß dem verbesserten Konzept wird der Ladezustand der Batterie beim Start des Ladevorgangs berücksichtigt. Dies führt zu teilweise höheren Ladeströmen und verkürzt somit die Ladezeit.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Es werden CC-CV_neg bzw. CC-CV_neg-CV Ladestromkurven aufgenommen mit einem Start-SOC von 0% und zusätzlich Ladestromkurven mit einem höheren Start-SOC, beispielsweise 20%, 40%, 60% und 80%. Die Ladestromkurven werden für verschiedene vom Anwendungsfall definierte Umgebungstemperaturen vermessen und im Batteriemanagementsystem (BMS) in 2-D Kennfeldern gespeichert. Der Stromwert aus einem Ladestromkennfeld wird interpoliert in Abhängigkeit vom aktuellen Ladezustand der Batterie (SOCBat) und der Batterietemperatur (TBat) entnommen.
    Die Anzahl der zusätzlichen Ladestromkennfelder wird in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Speicherplatzes für das BMS im Steuergerät gewählt.
  • 2 zeigt die verschiedenen Ladekurven bei 25°C mit den beispielhaften Start-SOCs 0%, 20%, 40%, 60% und 80%. Die Ladekurven sollen im Folgenden mit I_x (SOC_Bat,25°C) mit x=Start-SOC (hier: 0%, 20%, 40%, 60%, 80%) bezeichnet werden.
    Wie in 2 zu erkennen, gilt physikalisch bedingt durch die Lithium Oberflächenkonzentration des Aktivmaterials der negativen Elektrode folgender Zusammenhang: I_ ( 20% )   ( SOC_Bat , T_Bat ) ≥ I_ ( 0% )   ( SOC_Bat , T_Bat ) ' '  für  ' ' SOC_Bat ≥ 20 % 
    Figure DE102019003465A1_0001
     I_ ( 40% )   ( SOC_Bat , T_Bat ) ≥ I_ ( 20% )   ( SOC_Bat , T_Bat ) ' '  für  ' ' SOC_Bat ≥ 40 % 
    Figure DE102019003465A1_0002
     I_ ( 60% )   ( SOC_Bat , T_Bat ) ≥ I_ ( 40% )   ( SOC_Bat , T_Bat ) ' '  für  ' ' SOC_Bat ≥ 60 % 
    Figure DE102019003465A1_0003
     I_ ( 80% )   ( SOC_Bat , T_Bat ) ≥ I_ ( 60% )   ( SOC_Bat , T_Bat ) ' '  für  ' ' SOC_Bat ≥ 80 % 
    Figure DE102019003465A1_0004
  • Zur Verkürzung der Ladezeit der Batterie wird der Ladestrom beispielsweise aus dem Kennfeld gewählt, das für den Ladezustand beim Start des Ladevorgangs Start-SOCBat definiert ist und den maximalen Ladestrom freigibt. Beispielsweise wird die Batterie bei einem Start-SOCBat = 25% mit dem Ladestrom des Kennfelds I_(20%) (SOC_Bat,T_Bat) geladen. Während eines Ladevorgangs wird beispielsweise nicht auf ein Ladekennfeld mit höherem Start-SOC gewechselt werden. Es wird also nicht während des Ladevorgangs von dem I_(20%) (SOC_Bat,T_Bat) Kennfeld auf das I_(40%) (SOC_Bat,T_Bat) Kennfeld bei einem Ladezustand SOC_Bat≥40% übergegangen.
  • Bei einer Unterbrechung des Ladevorgangs werden das verwendete Ladekennfeld und der zugehörige SOC-Wert im Steuergerät nicht-flüchtig gespeichert, so dass der Ladevorgang an gleicher Stelle im Kennfeld fortgesetzt werden kann. Ein neuer Ladevorgang, bei dem das Ladekennfeld entsprechend des Start-SOCs gewählt wird, wird nach einer definierten Pausenzeit oder definierten entladenen Energiemenge gestartet.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Es wird die physikalische Eigenschaft der Batteriezellen ausgenutzt, dass der Lithiierungsgrad und damit auch die Lithium Oberflächenkonzentration des Aktivmaterials der negativen Elektrode mit höherem Ladezustand steigen. Der nicht Li-Plating kritische Ladestrom bei einem höheren Ladezustand ist folglich geringer als der nicht Li-Plating kritische Ladestrom bei 0% SOC. 3 zeigt die vermessenen Ladekurven bei 25°C mit den Start-SOCs 0%, 20%, 40%, 60% und 80% aufgetragen über die Ladezustandserhöhung ΔSOC.
  • Hieraus ergibt sich der Zusammenhang: I_ ( 0% )   ( Δ SOC , T_Bat ) ≥ I_ ( 20% )   ( Δ SOC , T_Bat ) ≥ I_ ( 40% )   ( Δ SOC , T_Bat )   ≥ I_ ( 60 % ) ( Δ SOC , T_Bat )   ≥ I_ ( 80% )   ( Δ SOC , T_Bat )  
    Figure DE102019003465A1_0005
  • Folglich ist der Ladestrom aus dem Kennfeld I_x (ΔSOC,T_Bat) mit x=Start-SOC für einen Batterie-SOC beim Start des Ladevorgangs kleiner als x (Start-SOCBat < x) nicht Li-Plating kritisch. Grafisch gesehen können die Kennfelder nach links zu kleineren Start-SOCs verschoben werden (In 4). Eine Verschiebung nach rechts zu höheren Start-SOCs ist beispielsweise nicht zulässig. Beim Start des Ladevorgangs wird das Kennfeld ausgewählt, dass den höchsten Ladestrom freigibt. Ist das Kennfeld bei höheren ΔSOCs nicht mehr definiert, oder der Ladestrom aus einem Kennfeld mit geringerem Start-SOC ist höher, wird auf dieses Kennfeld mit geringerem Start-SOC gewechselt. Ein Wechsel auf ein Kennfeld mit höherem Start-SOC ist während eines Ladevorgangs dagegen nicht zulässig.
  • Dabei berechnet sich das ΔSOC zum Beginn des Ladevorgangs (t=0) für jedes Kennfeld wie folgt: Δ SOC_Kennfeld  ( t = 0 ) = max ( SOC_Bat  ( t = 0 ) − StartSOC_Kennfeld ,   0 % )
    Figure DE102019003465A1_0006
  • Demnach ist eine Verschiebung der Kennfelder zu einem niedrigeren SOC zulässig, eine Verschiebung zu höheren SOCs nicht.
  • 4 zeigt beispielhaft den resultierenden Ladestrom aus den fünf Kennfeldern mit den Start-SOCs 0%, 20%, 40%, 60% und 80% bei 25°C und einem Ladezustand der Batterie beim Start des Ladevorgangs von 30%.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Wie in 2 zu sehen, nähern sich die Ladekurven während des Ladevorgangs der I_(0%) Ladekurve an. Für eine weitere Reduktion des Speicherplatzbedarfs auf dem Steuergerät der Batterie können die Kennfelder mit einem Start-SOC größer als 0% anstelle bis 100% SOC nur bis zu einem beliebigen geringeren SOC ausgemessen und im Steuergerät gespeichert werden. Für den undefinierten Ladezustandsbereich bis 100% SOC wird auf ein Kennfeld mit geringerem Start-SOC gewechselt, beispielsweise auf das Kennfeld mit Start-SOC 0%, das bis 100% SOC definiert ist.
  • Weitere Ausführungsbeispiele betreffen:
    • • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Ladeleistung einer Batterie durch indirekte Regelung auf das Anodenpotential nach dem CC/CP-CVneg-CV Ladeverfahren durch Regelung auf den in einer Speichervorrichtung hinterlegten ladezustandsabhängigen, temperaturabhängigen und alterungszustandsabhängigen maximalen Ladestrom.
    • • Das Laden von Batterien aus Li-Ionen-Zellen.
    • • Das Laden von Batterien aus Li-lonen-Zellen mit Graphit-Anode
    • • Die Bestimmung des zelltypabhängigen maximalen Ladestroms für eine kommerzielle Zelle durch Entnahme der Aktivmaterialien der Zelle, den Verbau in einer Experimentalzelle mit Referenzelektrode und Messung der Ströme bei CVneg-Regelung über den gesamten SOC-Bereich bei unterschiedlichen Temperaturen und Alterungszuständen der Zelle.
    • • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Ladeleistung einer Batterie durch indirekte Regelung auf das Anodenpotential nach dem CC/CP-CVneg-CV Ladeverfahren durch Berechnung des Anodenpotentials über ein physikalisch-elektrochemisches Zellmodell.
    • • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Ladeleistung einer Batterie durch indirekte Regelung auf das Anodenpotential nach dem CC/CP-CVneg-CV Ladeverfahren durch Berechnung des Anodenpotentials über ein durch die beschriebenen Verfahren reduziertes physikalisch-elektrochemisches Zellmodell.
    • • Eine Erweiterung der Verfahren durch die Beachtung der Strom-, Ladezustands- und Temperaturverteilung innerhalb der Zelle.
    • • Erweiterung der Verfahren durch ein Alterungsmodell
    • • Die Bestimmung des maximalen Ladestroms mit der Experimentalzelle im SOC-Bereich der ursprügnlichen CV-Ladung unter Nichtbeachtung der Spannungsgrenzen. Insbesondere ist in diesem Bereich der maximale Ladestrom von SOC, Temperatur- und Alterungsgrad der Zelle abhängig.
    • • Den Einsatz im automobilen Bereich, in stationären Speichern, in „Consumerelectronics“, Modellbau oder sonstigen Bereichen, in denen Akkumulatoren zum Einsatz kommen
    • • Die Bestimmung des zelltypabhängigen maximalen Ladestroms für eine kommerzielle Zelle durch Entnahme der Aktivmaterialien der Zelle, den Verbau in einer Experimentalzelle mit Referenzelektrode und Messung der Ströme bei CVneg-Regelung über den gesamten SOC-Bereich bei unterschiedlichen Temperaturen und Alterungszuständen der Zelle sowie bei unterschiedlichen Start-Ladezuständen.
    • • Ein Verfahren und ein Vorrichtung zur Erhöhung der Ladeleistung einer Batterie durch indirekte Regelung auf das Anodenpotential nach dem CC/CP-CVneg-CV Ladeverfahren durch Regelung auf den in einer Speichervorrichtung hinterlegten ladezustands-, temperaturabhängigen, alterungszustandsabhängigen und Start-Ladezustandsabhängigen maximalen Ladestrom.
    • • Insbesondere die Verwendung von unterschiedlichen in Look-up Tabellen hinterlegten Ladestromkennfeldern je nach Start-Ladezustand.
    • • Insbesondere die Hinterlegung von Ladestromkennfeldern in Look-up Tabellen für lediglich einige mögliche Start-Ladezustände. Beim Ladevorgang wird dann das Kennfeld aus allen Kennfeldern mit geringerem Start-Ladezustand ausgewählt, welches einen möglichst ähnlichen Start-Ladezustand hat.
    • • Die Verwendung von Ladestromkennfeldern in Look-up Tabellen die nicht vom absoluten Ladezustand SOC abhängig sind, sondern von der Differenz ΔSOC zum Start-Ladezustand. Dabei berechnet sich das ΔSOC zum Beginn des Ladevorgangs (t=0) für jedes Kennfeld wie folgt: ΔSOC_Kennfeld (t=0) = max(SOC_Bat (t=0) - StartSOC_Kennfeld,0%). Demnach ist eine Verschiebung der Kennfelder zu einem niedrigeren SOC zulässig, eine Verschiebung zu höheren SOCs nicht. Beim Start des Ladevorgangs wird dann das Kennfeld aus allen Kennfeldern ausgewählt, welches den höchsten Ladestrom zulässt.
  • Insbesondere kann bei der Verwendung von Ladestromkennfeldern in Abhängigkeit von der Differenz ΔSOC zum Start-Ladezustand darauf verzichtet werden, die kompletten Ladestromkennfelder vom Start-Ladezustand bis 100% Ladezustand im BMS zu hinterlegen. Geht der Ladevorgang über den abgespeicherten Anteil des aktuell verwendeten Ladestromkennfeldes hinaus, kann ein anderes Kennfeld aus der Menge der Kennfelder mit geringerem Start-Ladezustand ausgewählt werden. Die Auswahl erfolgt anhand des höchsten Stroms und der natürlichen Prämisse, dass für den aktuellen ΔSOC Daten in dem Kennfeld gespeichert wurden.
  • Insbesondere kann auf das Kennfeld mit Start-Ladezustand 0% zurückgegriffen werden. Dieses Kennfeld wird für SOC von 0% bis 100% im BMS hinterlegt.
  • Insbesondere wird bei einer Unterbrechung des Ladevorgangs das verwendete Ladekennfeld und der zugehörige SOC-Wert / ΔSOC-Wert im Steuergerät nicht flüchtig gespeichert, so dass der Ladevorgang an gleicher Stelle im Kennfeld fortgesetzt werden kann. Ein neuer Ladevorgang, bei dem das Ladekennfeld entsprechend des Batterie-SOCs gewählt wird, wird nach einer definierten Pausenzeit oder definierten entladenen Energiemenge gestartet.
  • Bezugszeichenliste
    • I
    Ladestrom
    SOC
    Ladezustand
    t
    Zeit

Claims (6)

  1. Verfahren zum Laden einer Batterie dadurch gekennzeichnet, dass - eine Vielzahl von Startladezuständen und eine Vielzahl von Umgebungstemperaturen vorgegeben werden; und - für jede Kombination aus einem der Startladezustände und einer der Umgebungstemperaturen eine zugehörige Referenzladestromkurve zum Laden der Batterie aufgenommen und in einem Referenzladestromkennfeld gespeichert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - abhängig von einem aktuellen Ladezustand der Batterie vor Beginn des Ladevorgangs eines der gespeicherten Referenzladestromkennfelder ausgewählt wird; und - die Batterie gemäß des ausgewählten Referenzladestromkennfelds in Abhängigkeit des aktuellen Ladezustands der Batterie und einer Batterietemperatur geladen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladestrom zum Laden der Batterie gemäß des ausgewählten Referenzladestromkennfelds geregelt wird, sodass ein Anodenpotential der Batterie während des Ladens stets größer als ein vorgegebener Referenzwert ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie Lithium-Ionen-Zellen, insbesondere mit jeweils einer Graphit-Anode, beinhaltet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Speichern der Referenzladestromkennfelder diese in einer Lookup-Tabelle hinterlegt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Laden der Batterie ein durch das ausgewählte Referenzladestromkennfeld definierter maximaler Ladestrom verwendet wird.
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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021203390B3 (de) 2021-04-06 2022-08-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum spannungsgeführten Betrieb eines Batteriesystems während eines Ladevorgangs
DE102022200867A1 (de) 2022-01-26 2023-07-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Laden einer mehrzelligen Batterie
DE102022200721A1 (de) 2022-01-24 2023-07-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems während eines Ladevorgangs

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021203390B3 (de) 2021-04-06 2022-08-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum spannungsgeführten Betrieb eines Batteriesystems während eines Ladevorgangs
DE102022200721A1 (de) 2022-01-24 2023-07-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems während eines Ladevorgangs
DE102022200867A1 (de) 2022-01-26 2023-07-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Laden einer mehrzelligen Batterie
WO2023143881A1 (de) 2022-01-26 2023-08-03 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum laden einer mehrzelligen batterie

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