DE102019114734A1

DE102019114734A1 - Erkennung und minderung von raschem kapazitätsverlust in alternden akkumulatoren

Info

Publication number: DE102019114734A1
Application number: DE102019114734.4A
Authority: DE
Inventors: Raghunathan K; Ramona Y. Ying
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2019-06-01
Publication date: 2020-04-30
Also published as: US10884062B2; CN111114385A; CN111114385B; US20200132777A1

Abstract

Ein Akkumulatorsteuersystem für ein Fahrzeug schließt einen Akkumulatorzustandsschätzer ein, der konfiguriert ist, um eine Akkumulatorzellen-Leerlaufspannung (OCV) eines Akkumulators als Reaktion darauf zu erhalten, dass ein Ladesystem der Akkumulator auf eine maximale Ladespannung lädt. Das System schließt ein Modul zur Bestimmung einer negativen Spannung ein, das konfiguriert ist, um eine negative OCV des Akkumulators auf Basis der erhaltenen OCV der Zelle oder des Akkumulatormoduls zu bestimmen. Das System schließt ein Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul ein, das konfiguriert ist, um eine Differenz zwischen der negativen OCV des Akkumulators und einer vorherigen negativen OCV des Akkumulators zu identifizieren. Das System schließt auch ein Ladespannungsmodul ein, das konfiguriert ist, um selektiv die maximale Ladespannung auf eine reduzierte maximale Ladespannung basierend auf der Differenz zu reduzieren, und die reduzierte maximale Ladespannung an das Ladesystem zu übertragen. Das Ladesystem wird angewiesen, den Akkumulator derart aufzuladen, dass der Akkumulator die reduzierte maximale Ladespannung nicht überschreitet.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft Fahrzeugantriebssysteme und insbesondere Systeme und Verfahren, die einen Beginn eines schnellen Zellenkapazitätsverlustes eines Akkumulators eines Fahrzeugs identifizieren.
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen bereit, die sich auf die vorliegende Offenbarung beziehen, die nicht notwendigerweise Stand der Technik sind.
Eine hohe Energiedichte der elektrochemischen Zellen, wie etwa Lithium-Ionen-Akkumulatoren und Lithium-Schwefel-Akkumulatoren, kann in einer Vielzahl von Verbraucherprodukten und Fahrzeugen verwendet werden, wie etwa elektrischen Hybridfahrzeugen und elektrischen Fahrzeugen. Typische Lithium-Ionen- und Lithium-Schwefel-Akkumulatoren schließen eine erste Elektrode (beispielsweise eine Kathode), eine zweite Elektrode (beispielsweise eine Anode), ein Elektrolytmaterial und einen Separator ein. Eine Zellenkapazität eines Akkumulators kann abnehmen, wenn der Akkumulator altert. Unter bestimmten Umständen altert der Akkumulator allmählich und erfährt dann einen schnellen Zellenkapazitätsverlust.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Schutzumfangs oder aller ihrer Merkmale.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Detektion und Minderung eines schnellen Kapazitätsverlustes für alternde Akkumulatoren. Ein Akkumulatorsteuersystem für ein Fahrzeug schließt einen Akkumulatorzustandsschätzer ein, der konfiguriert ist, um eine Akkumulatorzellen-Leerlaufspannung (OCV) eines Akkumulators als Reaktion darauf zu erhalten, dass ein Ladesystem den Akkumulator auf eine maximale Ladespannung lädt. Das System schließt auch ein Erkennungsmodul für eine negative Spannung ein, das konfiguriert ist, um eine negative OCV des Akkumulators auf Basis der erhaltenen Zellen- oder Akkumulator-OCV zu bestimmen. Das System schließt ferner ein Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul ein, das konfiguriert ist, um eine Differenz zwischen der negativen OCV des Akkumulators und einer vorherigen negativen OCV des Akkumulators zu identifizieren. Das System schließt auch ein Ladespannungsmodul ein, das konfiguriert ist, um selektiv die maximale Ladespannung auf eine reduzierte maximale Ladespannung basierend auf der Differenz zu reduzieren, und die reduzierte maximale Ladespannung an das Ladesystem zu übertragen. Das Ladesystem wird angewiesen, den Akkumulator derart aufzuladen, dass der Akkumulator die reduzierte maximale Ladespannung nicht überschreitet.
Gemäß anderen Merkmalen ist der Akkumulatorzustandsschätzer konfiguriert zum Speichern der erhaltenen Akkumulatorzellen-OCV des Akkumulators als Reaktion darauf, dass die erhaltene Akkumulatorzellen-OCV zu einem bestimmten Zeitpunkt gemessen wird, nachdem das Ladesystem den Akkumulator auf die maximale Ladespannung aufgeladen hat. Gemäß anderen Merkmalen ist ein Spannungssensor konfiguriert, um die OCV des Akkumulators zu messen. Gemäß anderen Merkmalen erhält das Ladesystem eine gemessene Spannung von dem Spannungssensor und reduziert einen Ladestrom, der der Akkumulator als Reaktion auf die gemessene Spannung von dem Spannungssensor zugeführt wird, wobei zumindest eine der Folgenden erreicht wird: (i) die maximale Ladespannung und (ii) eine reduzierte Maximalladespannung.
Gemäß anderen Merkmalen ist ein Überpotentialidentifikationsmodul konfiguriert, um die OCV des Akkumulators einen vorbestimmten Zeitraum, nachdem das Ladesystem den Akkumulator auf die maximale Ladespannung geladen hat, und ein Zellenüberpotential des Akkumulators, das der OCV des Akkumulators zugeordnet ist, zu bestimmen. Gemäß anderen Merkmalen ist das Ladespannungsmodul konfiguriert, um selektiv die maximale Ladespannung um das bestimmte Zellenüberpotential oder um einen Betrag basierend auf dem bestimmten Zellenüberpotential zu reduzieren. Gemäß anderen Merkmalen ist der Akkumulatorzustandsschätzer konfiguriert, um die OCV des Akkumulators einen vorbestimmten Zeitraum, nachdem der Akkumulator eine volle Aufladung oder die maximale Ladespannung erreicht hat, zu erhalten. Gemäß anderen Merkmalen ist der Akkumulator während der vorbestimmten Zeitspanne unter Nulllast. Gemäß anderen Merkmalen ist das Akkumulatorsteuersystem in einem Fahrzeug enthalten, und das Fahrzeug schließt eine Anzeige ein. Gemäß anderen Merkmalen überträgt das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul eine Zellenkapazitätswarnung an die Anzeige, und als Reaktion auf das Empfangen der Zellenkapazitätswarnung erzeugt die Anzeige mindestens eines der Folgenden: einen visuellen Alarm, einen hörbaren Alarm und eine haptische Warnrückmeldung.
Gemäß anderen Merkmalen wird die maximale Ladespannung um einen Betrag auf Basis der Differenz zwischen der negativen OCV des Akkumulators und der vorherigen negativen OCV des Akkumulators reduziert. Gemäß anderen Merkmalen schließt eine negative OCV-Historie eine ursprüngliche negative OCV des Akkumulators und die vorhergehende OCV des Akkumulators ein. Gemäß anderen Merkmalen ist die vorhergehende negative OCV des Akkumulators eine ursprüngliche negative OCV des Akkumulators. Gemäß anderen Merkmalen reduziert das Ladespannungsmodul selektiv die maximale LadeSpannung des Akkumulators als Reaktion darauf, dass die Differenz einen Schwellenwert überschreitet. Gemäß anderen Merkmalen setzt das Ladespannungsmodul die vorhergehende negative OCV des Akkumulators gleich der negativen OCV des Akkumulators.
Ein Akkumulatorsteuersystem für ein Fahrzeug schließt ein Überpotentialidentifizierungsmodul ein, das konfiguriert ist, um eine Akkumulatorzellen-Leerlaufspannung (OCV) eines Akkumulators als Reaktion darauf zu erhalten, dass ein Ladesystem der Akkumulator auf eine maximale Ladespannung lädt. Das System schließt auch ein Erkennungsmodul für eine Zellenüberpotentialänderung ein, das konfiguriert ist, um ein Zellenüberpotential des Akkumulators basierend auf der erhaltenen OCV zu bestimmen. Das System schließt ferner ein Erkennungsmodul für Spannungsverschiebungen ein, das konfiguriert ist, um eine Steigung des Zellenüberpotentials unter Verwendung des Zellenüberpotentials des Akkumulators und eines vorherigen Zellenüberpotentials des Akkumulators zu bestimmen. Das System schließt auch ein Ladespannungsmodul ein, das konfiguriert ist, um selektiv die maximale Ladespannung auf eine reduzierte maximale Ladespannung basierend auf der Steigung zu reduzieren und die reduzierte maximale Ladespannung an das Ladesystem zu übertragen. Das Ladesystem wird angewiesen, den Akkumulator derart aufzuladen, dass der Akkumulator die reduzierte maximale Ladespannung nicht überschreitet. Gemäß anderen Merkmalen schließt das Überpotentialidentifikationsmodul einen Spannungssensor ein, der konfiguriert ist, um die OCV über Anschlüsse des Akkumulators zu messen.
Ein Akkumulatorsteuerungsverfahren für ein Fahrzeug schließt das Erhalten einer Leerlaufspannung (OCV) eines Akkumulators als Reaktion auf das Laden des Akkumulators auf eine maximale Ladespannung und das Bestimmen einer negativen OCV des Akkumulators basierend auf der erhaltenen OCV ein. Das Verfahren schließt auch das Identifizieren einer Differenz zwischen der negativen OCV des Akkumulators und einer vorherigen negativen OCV des Akkumulators und das selektive Reduzieren der maximalen Ladespannung auf eine reduzierte maximale Ladespannung auf Basis der Differenz ein. Das Verfahren schließt ferner das Übertragen der reduzierten maximalen Ladespannung an ein Ladesystem und das Anweisen des Ladesystems ein, um den Akkumulator derart aufzuladen, dass der Akkumulator die reduzierte maximale Ladespannung nicht überschreitet.
Gemäß anderen Merkmalen tritt das Erhalten der OCV des Akkumulators einen vorbestimmte Zeitraum nach dem Laden des Akkumulators auf die maximale Ladespannung auf. Gemäß anderen Merkmalen schließt das Verfahren das Bestimmen eines Zellenüberpotentials des Akkumulators entsprechend der OCV des Akkumulators und das selektive Reduzieren der maximalen Ladespannung um einen Betrag basierend auf dem Zellenüberpotential ein. Gemäß anderen Merkmalen erfolgt das Empfangen der OCV des Akkumulators auf, während sich der Akkumulator unter Nulllast befindet. Gemäß anderen Merkmalen wird die maximale Ladespannung um einen Betrag auf Basis der Differenz zwischen der negativen OCV des Akkumulators und der vorherigen negativen OCV des Akkumulators reduziert. Gemäß anderen Merkmalen wird die maximale LadeSpannung des Akkumulators als Reaktion darauf, dass die Differenz einen Schwellenwert überschreitet, selektiv reduziert.
Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich aus der hier bereitgestellten Beschreibung. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Veranschaulichungszwecken gedacht und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

1 ist ein funktionales Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs.
2 ist ein funktionelles Blockdiagramm einer beispielhaften Implementierung eines Akkumulatorsladeeinstellungsmoduls.
3A ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung des Einstellens einer Maximalspannung eines Akkumulators basierend auf einer negativen Leerlaufspannung (OCV) der Akkumulator darstellt.
3B Ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung des Einstellens einer Maximalspannung eines Akkumulators basierend auf einem Zellenüberpotential des Akkumulators darstellt.
4A ist eine graphische Darstellung einer gemessenen OCV-Spur, einer positiven OCV-Spur und einer negativen OCV-Spur eines Akkumulators während eines bestimmten Akkumulatorzyklus.
4B ist eine graphische Darstellung einer gemessenen OCV-Spur, einer positiven OCV-Spur und einer negativen OCV-Spur eines Akkumulators während eines anderen bestimmten Akkumulatorzyklus.
4C ist eine graphische Darstellung einer gemessenen OCV-Spur, einer positiven OCV-Spur und einer negativen OCV-Spur eines Akkumulators während eines weiteren bestimmten Akkumulatorzyklus.
5 ist eine graphische Darstellung von Änderungen der Zellenkapazität und der negativen Volllade-OCV über eine Akkumulatorlebensdauer.
6A ist eine graphische Darstellung von Änderungen über eine Akkumulatorlebensdauer auf Zellkapazität und Zellenüberpotential, gemessen nach einem Ruhezeitraum von einer Stunde.
6B ist eine graphische Darstellung von Änderungen über eine Akkumulatorlebensdauer auf Zellkapazität und Zellenüberpotential, gemessen nach einem Ruhezeitraum von einer Minute.
7 ist eine graphische Darstellung von Änderungen der Zellkapazität, des Zellenüberpotentials und der negativen OCV über eine Akkumulatorlebensdauer. Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsbeispiele werden nun vollständiger unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Ein Akkumulatorladeeinstellungssystem wird vorgestellt, mit dem eine Maximalspannung eines Akkumulators als Reaktion auf das Anzeigen einer Abnahme der Akkumulatorkapazität durch eine Leerlaufspannung (OCV) des Akkumulators eingestellt werden kann. Wenn die OCV anzeigt, dass die Zellkapazität des Akkumulators abnimmt, kann das Akkumulatorladeeinstellungssystem die Maximalspannung des Akkumulators senken, um zu begrenzen, wie viel der Akkumulator in nachfolgenden Zyklen aufgeladen wird. Das Absenken der Maximalspannung des Akkumulators kann das Einsetzen eines schnellen Zellenkapazitätsverlustes verhindern oder verzögern, was die Lebensdauer des Akkumulators verlängert.
Die OCV des Akkumulators kann gemessen werden, indem die Spannung über den Anschlüssen des Akkumulators gemessen wird, oder kann über einen bordeigenen Akkumulatorzustandsschätzer des Fahrzeugs erhalten werden. Unter Verwendung eines stöchiometrischen Anpassungsmodells können positive OCV- und negative OCV-Ausrichtungen aus der OCV bestimmt werden. Definitionsgemäß ist die OCV des Akkumulators gleich der positiven OCV abzüglich der negativen OCV. Bei verschiedenen Implementierungen kann die negative OCV bei maximaler Ladung überwacht werden, um Änderungen zu identifizieren, die anzeigen, dass der Akkumulator einen Zellkapazitätsverlust erfährt. Zum Beispiel ist ein Anzeichen dafür, dass der Akkumulator beginnt, einen raschen Zellkapazitätsverlust zu erfahren, der Beginn einer Verschiebung der negativen OCV auf ein höheres Plateau.
Das Zellenüberpotential kann auch anzeigen, wann der Akkumulator in einen raschen Zellkapazitätsverlust eintritt. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zellenüberpotential des Akkumulators basierend auf der gemessenen OCV bestimmt werden. Das Zellenüberpotential ist ein Maß für eine Zellenimpedanz, die den Unterschied in der Spannung des Akkumulators unter zwei unterschiedlichen Betriebsbedingungen darstellt. Das Zellenüberpotential kann als die Maximalspannung des Akkumulators unter Ladung berechnet werden, eingestellt und angepasst durch das hier offenbarte System, abzüglich der gemessenen OCV, die gemessen wird, nachdem der Akkumulator voll geladen worden ist und unter Nulllast für einen vorbestimmten Zeitraum geruht hat. Das Zellenüberpotential kann sich um den gleichen Betrag erhöhen wie die Verschiebung in der negativen OCV. Daher kann ein Anzeichen dafür, dass der Akkumulator in einem Bereich raschen Zellenkapazitätsverlusts eintritt, der Beginn eines raschen Anstiegs des Zellenüberpotentials sein.
Sobald das System feststellt, dass der Akkumulator möglicherweise in einen raschen Zellenkapazitätsverlust eintritt, kann das Akkumulatorladeeinstellungssystem die Maximalspannung des Akkumulators absenken: zum Beispiel durch eine Differenz zwischen einem Ausgangsplateau der ursprünglichen negativen OCV des Akkumulators und dem aktuellen negativen OCV-Plateau der Akkumulator. Auf diese Weise wird für nachfolgende Zyklen die Maximalspannung des Akkumulators eingestellt, wodurch verhindert wird, dass der Akkumulator auf eine höhere Spannung geladen wird, und ein schneller Zellenkapazitätsverlust verzögert wird.
Mit Bezug auf 1 wird nun ein funktionelles Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs 100 dargestellt. Während das Fahrzeug 100 als Hybridfahrzeug gezeigt und beschrieben wird, ist die vorliegende Offenbarung auch auf Nicht-Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge anwendbar. Die vorliegende Offenbarung ist auf autonome Fahrzeuge, halbautonome Fahrzeuge, nicht autonome Fahrzeuge und andere Typen von Fahrzeugen anwendbar.
Ein Motor 104 verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 108 steuert den Motor 104 auf Basis einer Drehmomentanforderung, wie etwa einer Drehmomentanforderung, die basierend auf einer oder mehreren Fahrereingaben bestimmt wird. Zum Beispiel kann das ECM 108 die Ansteuerung der Motoraktoren, wie etwa einer Drosselklappe, einer oder mehrerer Zündkerzen, eines oder mehrerer Kraftstoffinjektoren, Ventilaktoren, Nockenwellenversteller, eines Abgasrezirkulations- (EGR-) Ventils, einer oder mehrerer Ladeeinrichtungen und anderer geeigneter Motoraktoren, steuern.
Der Motor 104 kann ein Drehmoment an ein Getriebe 110 ausgeben. Ein Getriebesteuermodul (TCM) 112 steuert den Betrieb des Getriebes 110. Beispielsweise kann das TCM 112 die Gangwahl innerhalb des Getriebes 110 und eine oder mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen (z. B. einen Drehmomentwandler, eine oder mehrere Kupplungen usw.) steuern.
Das Fahrzeug 100 kann einen oder mehrere Elektromotoren einschließen. Beispielsweise kann ein einzelner Elektromotor 116 mit dem Getriebe 110 gekoppelt sein, wie in dem Beispiel von 1 gezeigt. Bei verschiedenen Implementierungen kann sich der elektrische Motor 116 in einem Gehäuse des Getriebes 120 befinden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Elektromotor 116 zwischen der Funktion entweder als Generator oder als Motor wechseln. Wenn er als Generator wirkt, wandelt der Elektromotor 116 mechanische Energie in elektrische Energie um. Die elektrische Energie kann beispielsweise dazu verwendet werden, über eine Leistungsregelungseinrichtung (PCD) 124 einen Akkumulator 128 aufzuladen. Wenn er als Motor wirkt, erzeugt der Elektromotor 116 ein Drehmoment, das beispielsweise verwendet werden kann, um ein Drehmoment zu ergänzen oder zu ersetzen, das durch den Motor 104 ausgegeben wird. Während das Beispiel eines Elektromotors bereitgestellt ist, kann das Fahrzeug auch keinen oder mehr als einen Elektromotor einschließen.
Ein Wechselrichtermodul (PIM) 132 kann den Elektromotor 116 und die PCD 128 steuern. Die PCD 128 wandelt die Gleichstromleistung von dem Akkumulator 124 auf Basis von Signalen von dem PIM 132 in Wechselstrom für den Elektromotor 116 um. Die PCD 128 kann auch die von dem Elektromotor 116 an den Akkumulator 124 abgegebene Leistung bereitstellen.
Module des Fahrzeugs 100 können Parameter über ein Netzwerk 136 teilen, wie etwa ein Controller Area Network (CAN). Bei Fahrzeugen kann CAN auch für ein Car Area Network stehen. Das Netzwerk 136 kann einen oder mehrere Datenbusse enthalten. Verschiedene Parameter können von einem Steuermodul anderen Steuermodulen über das Netzwerk 136 zur Verfügung gestellt werden.
Die Fahrereingaben können beispielsweise eine Beschleunigungspedalstellung (APP) einschließen, die dem ECM 108 bereitgestellt werden kann. Eine Position eines Bereichsumschalters, wie etwa ein Parken, Rückwärts, Leerlauf, Vorwärts, Niedrig (PRNDL) -Umschalter, kann dem TCM 112 bereitgestellt werden.
Das Fahrzeug kann auch Sensoren 140 einschließen. Beispiele der Sensoren 140 schließen einen oder mehrere Laser-Bildgebungs-Distanzungs- und Entfernungs (LIDAR)-Sensoren, einen oder mehrere Radarsensoren, eine oder mehrere Kameras und einen oder mehrere Sonarsensoren ein. Ein oder mehrere Steuermodule können jeweilige Vorrichtungen basierend auf einer Eingabe von einem oder mehreren der Sensoren 140 steuern. Zum Beispiel kann das ECM 108 den Motor 104 basierend auf einer Eingabe von den Sensoren 140 steuern.
Das Fahrzeugsystem schließt auch ein Infotainment-Modul 144 ein. Das Infotainment-Modul 144 steuert, was auf einer Anzeige 148 angezeigt wird. Die Anzeige 148 kann in verschiedenen Implementierungen eine Touchscreenanzeige sein und Signale, die eine Benutzereingabe anzeigen, über das Infotainmentmodul 144 an die Anzeige 148 senden. Das Infotainment-Modul 144 kann zusätzlich oder alternativ Signale empfangen, die eine Benutzereingabe von einer oder mehreren anderen Benutzereingabevorrichtungen anzeigen, wie etwa einen oder mehrere Schalter, Knöpfe, Drehknöpfe usw.
Das Infotainment-Modul 144 kann auch eine Ausgabe über eine oder mehrere andere Vorrichtungen erzeugen. Zum Beispiel kann das Infotainment-Modul 144 Klang über einen oder mehrere Lautsprecher des Fahrzeugs 100 ausgeben. Das Fahrzeug 100 kann ein oder mehrere zusätzliche Steuermodule einschließen, die nicht gezeigt sind, wie etwa ein Fahrwerksteuermodul, ein Akkumulatorstapel-Steuermodul, usw. Das Fahrzeug 100 kann eines oder mehrere der gezeigten und erörterten Steuermodule weglassen.
Ein Ladesystem 152 kann Strom empfangen und den Akkumulator 124 laden. Die Leistung kann von einer Wandsteckdose empfangen werden, die beispielsweise Wechselstrom bereitstellt. Ein Akkumulatorladeeinstellungsmodul 156 kann den Betrag, mit dem den Akkumulator 124 geladen wird, über das Ladesystem 152 anpassen. Zum Beispiel kann das Akkumulatorladeeinstellmodul 156 einen Maximalspannungswert an das Ladesystem 152 übertragen. Das Ladesystem 152 kann den Akkumulator 124 laden, bis der Maximalspannungswert erreicht ist.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Akkumulatorladeeinstellmodul 156 als Reaktion auf eine Einstellung des Maximalspannungswerts einen Alarm an das Infotainmentmodul 144 senden. Das Infotainmentmodul 144 kann dann den Alarm auf die Anzeige 148 ausgeben und den Maximalspannungswert angeben, auf den der Akkumulator 124 angepasst worden ist, sowie die Ladung des Akkumulators 124 absenken. Dies kann die Anzeige einer erwarteten nutzbaren Lebensdauer des Akkumulators 124 auf der Anzeige 148 durch das Infotainmentmodul 144 ermöglichen.
Mit Verweis auf 2 wird nun ein Funktionsblockdiagramm einer Beispielimplementierung des Akkumulatorladeeinstellmoduls 156 dargestellt. Das Akkumulatorladeeinstellmodul 156 schließt ein Überpotentialidentifikationsmodul 204 ein, das eine gemessene OCV des Akkumulators 124 empfängt. Zum Beispiel kann ein Spannungssensor die OCV des Akkumulators 124 messen und die gemessene OCV an das Überpotentialidentifikationsmodul 204 übertragen. Alternativ kann das Überpotentialidentifikationsmodul 204 den Spannungssensor einschließen, um die OCV des Akkumulators 124 zu messen.
Das Überpotentialidentifikationsmodul 204 überwacht die gemessene OCV des Akkumulators 124. Sobald der Akkumulator 124 die Maximalspannung erreicht hat, wie durch das Ladesystem 152 vorgeschrieben, kann das Überpotentialidentifikationsmodul 204 die Maximalspannung des Akkumulators 124 speichern, die äquivalent zu dem Betrag ist, mit der das Ladesystem 152 den Akkumulator 124 geladen hat. Bei verschiedenen Implementierungen ist die Maximalspannung, die durch das Ladesystem 152 verwendet wird, ein vorbestimmter Wert. Dann wartet das Überpotentialidentifikationsmodul 204 einen vorbestimmten Zeitraum lang, während der Akkumulator 124 unter keiner Last ist. Nachdem der vorbestimmte Zeitraum ohne Last abgelaufen ist, wird das Überpotentialidentifikationsmodul 204 dazu veranlasst, die gemessene OCV des Akkumulators 124 zu speichern. Unter Verwendung der unten erörterten Gleichungen 2 und 3 kann das Überpotentialidentifikationsmodul nach dem vorbestimmten Zeitraum das Überpotential auf Basis der maximalen Spannung, mit der der Akkumulator 124 geladen wurde, und der gemessenen OCV des Akkumulators 124 berechnen.
Bei verschiedenen Implementierungen wartet das Überpotentialidentifikationsmodul 124 vor dem Speichern der OCV des Akkumulators 204 für den vorbestimmte Zeitraum nach einem Laden oder Entladen des Akkumulators 124. Das Überpotentialidentifikationsmodul 204 hält eine Speicherung der gemessenen OCV des Akkumulators 124 jedes Mal aufrecht, wenn der Akkumulator 124 voll geladen ist, was die Vollendung eines Akkumulatorszyklus anzeigt. Ein Akkumulatorzyklus ist, wenn der Akkumulator 124 zumindest teilweise entleert und anschließend vollständig geladen wird. Die Zellkapazität des Akkumulators 124 kann nach mehreren Zyklen mit einer stetigen Rate abnehmen. Bei verschiedenen Implementierungen kann, wenn ein schneller Zellenkapazitätsverlust in eines Akkumulators auf Basis einer negativen OCV, die unten erörtert wird, identifiziert wird, das Akkumulatorladeseinstellmodul 156 das Überpotentialidentifikationsmodul 204 ausschließen.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Akkumulatorladeseinstellmodul 156 die gemessene OCV des Akkumulators 124 während verschiedener SOC-Inkremente von einem Akkumulatorzustandsschätzer 208 des Fahrzeugs empfangen. Der Akkumulatorzustandsschätzer 208 überwacht und speichert einen SOC des Akkumulators 124 sowie eine OCV des Akkumulators 124. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Akkumulatorladeeinstellmodul 156 die gemessene OCV des Akkumulators 124 von dem Akkumulatorzustandsschätzer 208 empfangen.
Bei verschiedenen Implementierungen kann die Zellkapazität schnell abnehmen, was zu einem Ende der nutzbaren Lebensdauer des Akkumulators 124 führt. Verschiebungen in einer negativen OCV und eine Erhöhung eines Zellenüberpotentials des Akkumulators 124 können einen Beginn einer raschen Abnahme der Zellenkapazität anzeigen. Ein stöchiometrisches Anpassungsmodul 212 (auch als negatives OCV-Erkennungsmodul bezeichnet) empfängt die gemessene OCV, die in dem Akkumulatorzustandschätzer 208 gespeichert ist, und bestimmt die negative OCV des Akkumulators 124.
Das stöchiometrische Anpassungsmodul 212 bestimmt die Ausrichtung einer positiven OCV des Akkumulators 124 und der negativen OCV des Akkumulators 124 basierend auf der gemessenen OCV. Insbesondere ist die gemessene OCV äquivalent zu der positiven OCV abzüglich der negativen OCV. Bei verschiedenen Implementierungen wird das stöchiometrische Anpassungsmodul 212 auf die gemessene OCV angewendet, um eine Ausrichtung einer negativen Elektrode und einer positiven Elektrode zu bestimmen, die die negative OCV bzw. die positive OCV darstellen. Bei verschiedenen Implementierungen kann das stöchiometrische Anpassungsmodul 212 die negative OCV des Akkumulators bei Maximalspannung oder voller Ladung ausgeben.
Die negative und positive Elektrodenausrichtung kann im Zusammenhang mit Stöchiometrie beschrieben werden, die eine quantitative Beziehung zwischen Produkten und Reaktionsmitteln in einer chemischen Reaktion anzeigt. Der stöchiometrische Term der Ausrichtung ist eine Aufrechnung dessen, wie viel Lithium von der Anode oder der negativen Elektrode zu der Kathode oder positiven Elektrode während der Entladung übertragen wird, und wird relativ zu der gesamten Lithiumspeicherkapazität jeder Elektrode ausgedrückt. Bei verschiedenen Implementierungen kann das stöchiometrische Anpassungsmodul 212 die Gleichung 1 unten verwenden, um die Ausrichtung der positiven OCV und der negativen OCV des Akkumulators 124 zu berechnen. $O C V (S O C) = U_{p} (y_{f} - S O C * (y_{f} - y_{i})) - U_{n} (x_{f} + S O C * (x_{i} - x_{f}))$
wobei SOC der Ladezustand des Akkumulators 124 ist, die OCV(SOC) die gemessene OCV bei der SOC ist, U_p die positive OCV und Ausrichtung der SOC ist, U_n die negative Leerlaufspannungsausrichtung bei der SOC ist, y_i die anfängliche positive OCV ist, wenn der Akkumulator voll geladen ist, y_f die abschließende positive OCV ist, wenn der Akkumulator vollständig entladen ist, x_i die anfängliche negative OCV ist, wenn der Akkumulator voll geladen ist, und x_f die abschließende negative OCV ist, wenn der Akkumulator vollständig entladen ist.
Die positive OCV, U_p, stellt die Potentialdifferenz zwischen der positiven Elektrode und einer Referenzelektrode dar, und die negative OCV, U_n stellt die Potentialdifferenz zwischen der negativen Elektrode und der gleichen Referenzelektrode dar. In verschiedenen Implementierungen kann die Referenzelektrode Lithiummetall sein, das ein festes und unveränderliches Potential aufweist, das 0,0 V sein kann. Eine Referenzelektrode kann aus anderen Materialien als Lithiummetall mit unterschiedlichen, jedoch festen und sich unverändernden Potentialen hergestellt werden. Verfahren und Vorrichtungen zum Messen der positiven und negativen OCV werden unter Verwendung einer Referenzelektrode verstanden. Ein Beispiel einer solchen auf Bezugselektrode basierenden Messtechnik ist in dem US-Patent Nr. 8.586.222 offenbart, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
Die gemessene OCV, OCV stellt eine Differenz zwischen der positiven OCV und der negativen OCV dar, die bei einer gegebenen Größe des SOC bestimmt werden kann.
Weitere Einzelheiten in Bezug auf die Bestimmung der positiven OCV und negativen Leerlaufspannung sind in U.S.-Veröffentlichung Nr. 2018/0284195 offenbart, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Akkumulatorladeeinstellmodul 156 eine Nachschlagetabelle enthalten, die geschätzte negative OCV-Werte einschließt, die durch die gemessene OCV indiziert sind. Diese Nachschlagetabelle kann empirisch auf Basis von Messungen eines Akkumulators, die in einem Labor oder in einem instrumentierten Fahrzeug durchgeführt werden, gefüllt werden.
Wie in den 4A-4B gezeigt, bleibt die negative OCV auf einem ersten Plateau, wenn der Akkumulator 124 voll geladen ist und wenn der Akkumulator 124 neu ist. Wenn der Akkumulator 124 altert, verschiebt sich die negative OCV auf einen zweiten Wert, wenn der Akkumulator 124 voll geladen ist, wodurch ein Stillstand bei dem zweiten Wert erreicht wird, wie in 4C gezeigt. Die Verschiebung in der negativen OCV tritt gleichzeitig mit einem schnellen Abfall oder Umkippen der Zellkapazität auf (wie in 5 dargestellt).
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zellenüberpotential des Akkumulators 124 durch das Überpotentialidentifikationsmodul 204 bestimmt werden. In ähnlicher Weise wie die schnelle Abnahme der Zellkapazität und gleichzeitig mit der negativen OCV-Verschiebung beginnt das Zellenüberpotential schnell anzusteigen, identifiziert durch eine Änderung des Zellenüberpotentials. Beispielsweise kann die Änderung durch Beobachten einer erhöhten Änderungsrate des Zellenüberpotentials identifiziert werden. Beispielsweise kann ein exponentiell gewichteter gleitender Mittelwert (EWMA) der stückweisen Steigung von Zellenüberpotentialen mit einem Schwellenwert verglichen werden. Der EWMA, der den Schwellenwert übersteigt, kann die schnellere Erhöhung des Zellenüberpotentials identifizieren.
Die folgende Gleichung 2 unten zeigt die Beziehung zwischen dem Zellenüberpotential und negativer OCV bei voller Ladung (SOC=1): $V_{m a x} = U_{p_{o}} - U_{n_{o}} + O P_{o},$
wobei V_max die Maximalspannung des Akkumulators 124 ist, U_p
o die positive OCV des Akkumulators 124 ist, U_n
o die negative OCV des Akkumulators 124 ist und OP_o das Zellenüberpotential des Akkumulators 124 ist.
Um das Zellenüberpotential zu messen, kann das Überpotentialidentifikationsmodul 204 die gemessene OCV des Akkumulators 124 speichern, nachdem der vorbestimmte Zeitraum mit dem Akkumulator 124 unter Nulllast verstrichen ist. Dann kann das Überpotentialidentifikationsmodul 204 das Zellenüberpotential gemäß der folgenden Gleichung 3 berechnen: $O P_{o} = V_{m a x} - O C V_{o},$
wobei OCV_o gleich o U_p
o - U_n
o ist.
Ein Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 kann die negative OCV von dem stöchiometrischen Anpassungsmodul 212 empfangen. Das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 kann die negative OCV in einer negativen OCV & -Überpotentialhistorie 224 speichern. Das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 kann auf die negative OCV & Überpotentialhistorie 224 zugreifen, um die negative OCV mit einer vorherigen negativen OCV des Akkumulators 124 zu vergleichen.
Das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 vergleicht die negative OCV mit der vorherigen negativen OCV. Die vorhergehende negative OCV kann die ursprüngliche negative OCV sein, die aufgezeichnet wurde, als der Akkumulator 124 neu war. Alternativ könnte die vorhergehende negative OCV zu jeder Zeit vor der Messung der vorliegenden OCV gemessen worden sein.
Wenn das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 bestimmt, dass die negative OCV sich von der vorherigen negativen OCV unterscheidet, kann das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 die Differenz zu einem Ladespannungsmodul 228 übertragen. Das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 kann die Differenz zu dem Ladespannungsmodul 228 senden, wenn die Differenz zwischen der negativen OCV und der vorherigen negativen OCV jenseits eines Schwellenwerts liegt. Zum Beispiel können bestimmte Akkumulatoren einen eingestellten Wert zwischen dem ersten Plateau und dem zweiten Plateau aufweisen, wie oben beschrieben. Wie in den nachfolgenden Figuren dargestellt, ist ein Beispiel für die Differenz zwischen den beiden Plateaus 36 mV. Daher kann das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 124 für den gezeigten Akkumulator 220 die Differenz nur zu dem Ladespannungsmodul 228 übertragen, wenn die Differenz größer ist als ein Schwellenwert, wie etwa 18 mV, 30 mV, 33 mV oder 35 mV.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 den Unterschied zu dem Ladespannungsmodul 228 senden, wenn eine Differenz zwischen der negativen OCV und der vorherigen negativen OCV vorliegt. Auf diese Weise kann, wenn irgendeine Differenz vorliegt, das Akkumulatorladeeinstellmodul 156 die Maximalspannung des Akkumulators 124 einstellen, um ein Einsetzen eines schnellen Zellenkapazitätsverlustes zu verzögern.
In verschiedenen Implementierungen kann das Überpotentialidentifikationsmodul 204 das gemessene Zellenüberpotential des Akkumulators 124, das zu Beginn jedes Zyklus gemessen wird, an das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 übertragen, und das Spannungsverschiebung-Erkennungsmodul 220 kann das berechnete Zellenüberpotential in der negativen OCV & Überpotentialhistorie 224 speichern. Das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 kann das aktuell berechnete Zellenüberpotential mit einem vorherigen Zellenüberpotential vergleichen, das von der negativen OCV & Überpotentialhistorie 224 abgerufen wurde, um eine Änderungsrate des Zellenüberpotentials zu bestimmen.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das aktuell berechnete Zellenüberpotential mit dem Zellenüberpotential über die Lebensdauer des Akkumulators 124 verglichen werden, um zu identifizieren, ob das Zellenüberpotential beginnt, mit einer schnelleren Rate anzusteigen. Wie oben beschrieben, kann bei verschiedenen Implementierungen das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 eine Änderungsrate des Zellenüberpotentials durch Vergleichen einer Steigung des gegenwärtig berechneten Zellenüberpotentials und einer Steigung eines zuvor berechneten Zellenüberpotentials identifizieren. Als Reaktion auf das Überschreiten eines Grenzwertes für die Steigung (oder eine gefilterte Version der Steigung, wie ein EMWA der Steigung) wird eine Differenz zwischen dem vorliegenden Zellenüberpotential und dem frühesten Zellenüberpotential berechnet. Das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 überträgt die Differenz an das Ladespannungsmodul 228.
Sobald das Ladespannungsmodul 228 die Differenz empfängt, bestimmt das Ladespannungsmodul 228 eine Anpassung der Maximalspannung des Akkumulators 124. In verschiedenen Implementierungen, bei denen die negative OCV überwacht wird, kann das Ladespannungsmodul 228 die Maximalspannung durch die Differenz ändern. Wenn beispielsweise die ursprüngliche negative OCV 92 mV betrug und die vorliegende negative OCV 128 mV betraägt, kann das Ladespannungsmodul 228 die Maximalspannung des Akkumulators 124 um 36 mV reduzieren. Das Ladespannungsmodul 228 kann auch die Maximalspannung um einen Betrag basierend auf der Differenz verändern. Zum Beispiel kann das Ladespannungsmodul 228 die Maximalspannung um einen Betrag ändern, der die Differenz um 10 mV überschreitet.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Ladespannungsmodul 228 die Maximalspannung um eine zweite Differenz zwischen der negativen OCV und einer negativen OCV, die beim letzten Absenken der Maximalspannung berechnet wurde, senken. Das Ladespannungsmodul 228 weist das Ladesystem 152 an, den Akkumulator 124 auf die berechnete Maximalspannung aufzuladen. In anderen Implementierungen, bei denen das Zellenüberpotential überwacht wird, kann das Ladespannungsmodul 228 die Maximalspannung des Akkumulators 124 um das aktuell berechnete Zellenüberpotential verringern. Die Maximalspannung des Akkumulators 124 kann auf Basis des gegenwärtig berechneten Zellenüberpotentials um einen Betrag reduziert werden. Beispielsweise kann die Maximalspannung des Akkumulators 124 um einen Betrag proportional zu dem berechneten Zellenüberpotential reduziert werden, wie etwa um einen Betrag, der 10 % höher als das berechnete Zellenüberpotential ist. In verschiedenen Implementierungen kann das Ladesystem 152 einen Ladestrom verringern, wenn der Akkumulator 124 die Maximalspannung oder die reduzierte Maximalspannung erreicht, um die Maximalspannung oder die reduzierte Maximalspannung nicht zu überschreiten.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul 220 einen Alarm erzeugen und an das Infotainment-Modul 144 übertragen. Der Alarm wird ansprechend darauf übertragen, dass der Akkumulator 124 Indikatoren des Einsetzens eines schnellen Zellenkapazitätsverlusts erfährt, beispielsweise eine Erhöhung der negativen OCV des Akkumulators 124. In Reaktion auf das Empfangen des Alarms zeigt das Infotainment-Modul 144 den Alarm über die Anzeige 148 an. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Alarm ein visueller Alarm oder ein hörbarer Alarm sein und kann eine haptische Rückmeldung bereitstellen.
Mit Verweis auf 3A stellt hier ein Flussdiagramm eine beispielhafte Implementierung eines Akkumulators-Maximalspannungseinstellung basierend auf der negativen OCV des Akkumulators dar. Die Steuerung beginnt bei 304 beim Starten eines Fahrzeugs, wo die Steuerung bestimmt, ob ein neuer Akkumulator installiert wurde. Falls ja, geht die Steuerung (i) zu 308 über, um eine ursprüngliche negative OCV zu löschen, setzt eine Maximalspannung des Akkumulators auf einen vorbestimmten Maximalwert und (ii) fährt mit 312 fort. Andernfalls fährt die Steuerung mit 312 fort. Bei anderen Implementierungen arbeitet die Steuerung, anstatt bei einem Fahrzeugstart zu beginnen, immer und erhält eine gemessene OCV des Akkumulators unter Nulllast.
Dann bestimmt die Steuerung bei 312, ob der Akkumulator vollständig geladen worden ist (das heißt auf die Maximalspannung). Falls nein, wartet die Steuerung, bis der Akkumulator vollständig geladen ist. Wenn ja, geht die Steuerung zu 316 über, wo die Steuerung einen vorbestimmten Zeitraum lang wartet. Bei verschiedenen Implementierungen kann der vorbestimmte Zeitraum eine Minute, eine Stunde oder ein anderer voreingestellter Zeitraum als Ruhezeit für den Akkumulator nach voller Aufladung sein. Bei verschiedenen Implementierungen wartet die Steuerung, bis der Akkumulator kontinuierlich für den vorbestimmten Zeitraum unter Nulllast steht, nachdem sie vollständig geladen ist.
Nach dem Warten für den vorbestimmten Zeitraum fährt die Steuerung mit 320 fort, um die vorliegende OCV zu messen und zu speichern. Der Akkumulatorzustandsschätzer 216 von 2 kann die OCV des Akkumulators bei verschiedenen SOCs der Akkumulator messen, während der Akkumulator über einen Zyklus entladen wird. Der Akkumulatorzustandschätzer 216 misst die OCV des Akkumulators in verschiedenen Inkrementen während jedes Zyklus, wenn der Akkumulator unter Nulllast ist. Bei 324 bestimmt die Steuerung eine negatives OCV der vorliegenden OCV unter Verwendung eines stöchiometrischen Anpassungsmodells.
Bei 328 bestimmt die Steuerung, ob die ursprüngliche negative OCV gelöscht (noch nicht auf einen Wert gesetzt) ist. Wenn die Steuerung bestimmt, dass die ursprüngliche negative OCV gelöscht ist, kürzlich ein neuer Akkumulator installiert wurde und die ursprüngliche negative OCV auf einen Wert gesetzt werden muss, so geht die Steuerung weiter zu 332, wo die ursprüngliche negative OCV auf die gegenwärtig bestimmte negative OCV gesetzt wird. Anschließend geht die Steuerung zu 334 über, um zu bestimmen, ob der Akkumulator um einen vorbestimmten Betrag entladen ist. Bei verschiedenen Implementierungen kann der vorbestimmte Betrag einem vollständig entladenen Zustand, einem teilweise entladenen Zustand oder irgendeinem Zustand, der kleiner als vollständig geladen ist, entsprechen. Falls nein, wartet die Steuerung, bis der Akkumulator entladen ist. Andernfalls kehrt die Steuerung zu 312 zurück, um zu bestimmen, ob der Akkumulator auf die Maximalspannung aufgeladen ist.
Wenn jedoch bei 328 die ursprüngliche negative OCV bereits gesetzt wurde, fährt die Steuerung mit 336 fort. Bei 336 bestimmt die Steuerung eine Differenz zwischen der vorliegenden negativen OCV und der ursprünglichen negativen OCV. Falls bei 340 die Differenz größer als ein Schwellenwert ist, fährt die Steuerung mit 344 fort, um die Maximalspannung des Akkumulators gleich dem vorbestimmten Maximalwert kleiner als die gegenwärtige negative OCV einzustellen. Mit anderen Worten, wenn sich die vorliegende negative OCV von der ursprünglichen negativen OCV um den Schwellenwert verschoben hat, verschiebt die Steuerung die Maximalspannung des Akkumulators um den gleichen Betrag. Auf diese Art und Weise kann der maximale Betrag, auf den der Akkumulator geladen werden kann, abgesenkt werden, um den Beginn eines schnellen Zellenkapazitätsverlusts zu verzögern, während die Verschiebung der negativen OCV anzeigt, dass der Akkumulator womöglich mit einer höheren Rate abbaut. Die Steuerung geht dann weiter zu 334, um zu bestimmen, ob der Akkumulator entladen ist. Wenn bei 340 die Differenz nicht größer als der Schwellenwert ist, geht die Steuerung direkt zu 334 über.
3B Ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Modifikation der Akkumulatorladung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Die Steuerung beginnt bei 350, wie etwa beim Einschalten des Fahrzeugs oder beim Einschalten eines Akkumulatorsladesystems des Akkumulators des Fahrzeugs. Bei anderen Implementierungen endet die Steuerung niemals. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Akkumulatorladesystem eines Fahrzeugs immer den Ladezustand des Akkumulators überwacht und das Wiederaufladen vorbereitet.
Bei 350 bestimmt die Steuerung, ob ein neuer Akkumulator installiert wurde. Falls ja, geht die Steuerung zu 354 über, um Variablen zu initialisieren. Andernfalls geht die Steuerung zu 358 über. Bei 354 löscht die Steuerung ein Flag, das Plateau_Flag genannt wird. Diese Markierung zeigt, dass ein Plateau der Überspannung erreicht worden ist. Das Plateau geht einem schnellen Aufschwingen der Überspannung des Akkumulators voraus: daher kann, sobald das Plateau Flag eingestellt worden ist, die Steuerung beginnen, das Auftreten dieses Aufschwingens zu überwachen.
Ferner stellt die Steuerung einen Maximalspannungswert auf einen vorbestimmten Maximalwert ein. Der Maximalspannungswert wird verwendet, um das Laden des Akkumulators zu beschränken. Die vorbestimmte maximale Wert kann basierend auf der Akkumulatorchemie während der Herstellung in das Fahrzeug programmiert werden. Die Steuerung setzt auch eine Variable mit der Bezeichnung Cycle Count auf Null. Diese Größe zählt die Anzahl der Lade-/Entladezyklen, die der Akkumulator erfährt. Die Steuerung fährt dann mit 358 fort.
Bei 358 weist die Steuerung das Akkumulatorladesystem an, den Maximalspannungswert zu verwenden. Mit anderen Worten wird das Akkumulatorladesystem angewiesen, den Akkumulator nur bis zu dem Maximalspannungswert und nicht bis zu einer höheren Spannung zu laden. Das Akkumulatorladesystem kann unabhängige Beurteilungen darüber treffen, wann der Akkumulator geladen werden soll. Beispielsweise kann das Akkumulatorladesystem warten, bis der Akkumulator um einen vorbestimmten Betrag entladen wurde, bevor mit dem Wiederaufladen begonnen wird.
Bei verschiedenen Implementierungen verwendet das Akkumulatorladesystem eine Kombination von Ladung mit konstantem Strom und konstanter Spannung. Beispielsweise kann das Akkumulatorladesystem der Akkumulator zunächst unter Verwendung eines annähernd konstanten Stroms (wie etwa 1 C) laden, bis der Maximalspannungswert erreicht ist. Dann schaltet das Akkumulatorladesystem in den Konstantspannungsmodus um und führt weiterhin Strom zu der Akkumulator zu, während die Akkumulatorspannung auf dem Maximalspannungswert gehalten wird. Das Konstantspannungsladen kann beendet werden, wenn der an den Akkumulator gelieferte Strombetrag sich auf ein vorbestimmtes Niveau ausläuft (wie etwa 0,05 C).
Bei 362 bestimmt die Steuerung, ob der Akkumulator vollständig geladen wurde. Falls ja, geht die Steuerung zu 366 über; andernfalls bleibt die Steuerung bei 362. Die Feststellung, dass der Akkumulator voll geladen worden ist, kann basierend auf einem Signal von dem Akkumulatorladesystem erfolgen, was angeben kann, dass der Spannungsregime sowohl mit konstantem Strom wie mit konstanter Spannung abgeschlossen sind.
Bei 366 startet die Steuerung einen Zeitgeber, der von einem vorbestimmten Wert zu Null zählt. Beispielsweise kann dieser Wert eine Minute, eine Stunde oder einen anderen Zeitraum darstellen. In einigen Implementierungen kann der vorbestimmte Wert Null sein, was im Wesentlichen jegliche Verzögerung überspringt, die durch den Zeitgeber auferlegt wird. Bei 370 bestimmt die Steuerung, ob der Zeitgeber abgelaufen ist. Falls ja, geht die Steuerung zu 372 über; andernfalls geht die Steuerung zu 374 über. Bei 374 ist der Zeitgeber noch nicht abgelaufen, sodass die Steuerung bestimmt, ob eine Last auf den Akkumulator aufgebracht wurde. Falls ja, ist eine zuverlässige Überspannungsablesung nicht möglich, und daraufhin geht die Steuerung zu 376. Andernfalls, wenn es keine Last an den Akkumulator gab, kehrt die Steuerung zu 370 zurück, um zu bestimmen, ob der Zeitgeber abgelaufen ist.
Bei 372 misst die Steuerung eine Leerlaufspannung des Akkumulators. Die Leerlaufspannung kann als eine Messung der Spannung über den Akkumulatoranschlüssen definiert werden, wenn keine Last und kein Ladestrom angelegt werden. Die Steuerung fährt bei 378 fort, wo die Steuerung das Überpotential als den Maximalspannungswert minus der gemessenen OCV berechnet. Die Steuerung fährt bei 380 fort, wo die Steuerung einen Filter auf den Anstieg des Überpotentials anlegt (d. h. die Differenz zwischen dem vorliegenden Überpotential und dem vorherigen Überpotential). Beispielsweise kann der Filter ein exponentiell gewichteter gleitender Mittelwert sein.
Die Steuerung fährt bei 382 fort, wo die Steuerung bestimmt, ob die Variable Cycle_Count größer als ein Schwellenwert ist. Falls ja, geht die Steuerung zu 384 über; andernfalls geht die Steuerung zu 376 über. Der Schwellenwert kann so eingestellt werden, dass ein zuverlässiger Wert der gefilterten Steigung bestimmt werden kann. Mit anderen Worten, die Ablesungen des Überpotentials für die ersten paar Zyklen können unzuverlässig sein, bis der Filter bis zu der Steigung aufholen kann.
Bei 384 bestimmt die Steuerung, ob das Plateau_Flag gesetzt wurde. Falls ja, geht die Steuerung zu 386 über; andernfalls geht die Steuerung zu 388 über. Bei 388 ist das Plateau Flag nicht gesetzt worden, und daher versucht die Steuerung zu bestimmen, ob die Plateaustabilität des Überpotentials erreicht worden ist. Wenn daher die gefilterte Steigung geringer als die Plateauschwelle ist, was ein relativ flaches Überpotential anzeigt, geht die Steuerung zu 390 über; andernfalls geht die Steuerung zu 376 über. Bei 390 setzt die Steuerung das Plateau Flag und fährt bei 376 fort.
Bei 386 ist das Plateau Flag bereits gesetzt worden, was anzeigt, dass die Plateaustabilität des Überpotentials erreicht worden ist. Wenn nun die gefilterte Steigung signifikant zunimmt, kann die Steuerung auf das Einsetzen eines schnellen Kapazitätsabfalls schließen. Wenn daher bei 386 die gefilterte Steigung größer als der Aufwärtsschwingschwellenwert ist, geht die Steuerung zu 392 über; andernfalls geht die Steuerung zu 376 über.
Bei 392 verringert die Steuerung den Maximalspannungswert. Zum Beispiel kann die Steuerung den Maximalspannungswert auf den vorbestimmten Maximalwert minus das gemessene Überpotential setzen. Die Steuerung fährt dann bei 376 fort. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Steuerung, anstatt das aktuell gemessene Überpotential von dem vorbestimmten Maximalwert zu subtrahieren, eine Größe von dem vorbestimmten Maximalwert subtrahieren. Die Menge kann die Differenz zwischen der aktuell gemessenen Überspannung und der gemessenen Überspannung des neuen Akkumulators (zum Beispiel, in einem der ersten paar Akkumulatorzyklen) sein.
Bei 376 bestimmt die Steuerung, ob der Akkumulator entladen wurde. Falls ja, geht die Steuerung zu 394 über; andernfalls bleibt die Steuerung bei 376. Ob der Akkumulator entladen wurde, kann auf Basis eines Signals von dem Akkumulatorladesystem oder basierend darauf, dass eine Spannung des Akkumulators um einen bestimmten Betrag abnimmt, bestimmt werden. Der bestimmte Betrag kann mit einem Ladezustand des Akkumulators oder mit einem vorbestimmten Spannungswert in Beziehung stehen. Bei 394 ist der Akkumulator nun aus voller Ladung entladen, und daher wird die Variable Cycle_Count inkrementiert. Die Steuerung kehrt dann zu 350 zurück.
In der 4A schließt die grafische Darstellung eine Spur 400 für die gemessene OCV, eine Spur 404 für die positive OCV und eine Spur 408 für die negative OCV eines Akkumulators über einen fünften Akkumulatorzyklus ein. Bei verschiedenen Implementierungen gibt das stöchiometrische Anpassungsmodul aus 2 die positive OCV-Spur 404 und die negative OCV-Spur 408 aus. Für die 4A-4C zeigt die x-Achse einen Ladezustand (SOC) des Akkumulators, der gemessen wird. Wenn der SOC des Akkumulators Null erreicht, nehmen auch die gemessene OCV-Kurve 400 und die positive OCV-Kurve 404 ab. Ein Kathodenspannungspegel in Volt ist auf der linken y-Achse dargestellt, die einen Bereich von 2,8 Volt bis 4,4 Volt zeigt. Für die gemessene OCV-Spur 400 und die positive OCV-Spur 404 gibt die linke y-Achse einen Spannungspegel in Volt für die gemessene OCV und die positive der OCV an. Auf der rechten y-Achse liegt ein Anodenspannungspegel im Bereich von 0 bis 0,8 V vor. Für die negative OCV-Spur 408 gibt die rechte y-Achse einen Spannungspegel in Volt der negativen OCV an. Wenn der SOC des Akkumulators abnimmt, nimmt die negative OCV zu.
Die negative OCV-Spur 408 beginnt bei einem ersten Plateau 412 in der Nähe von 0,1 V, wenn der Akkumulator vollständig geladen ist, wobei eine Ladezustands- (SOC) Spur 416 gleich 1 ist (das heißt 100 % geladen). Wenn der SOC des Akkumulators abnimmt, erreicht die negative OCV-Spur 408 ein zweites Plateau 420 (wenn der SOC nahe 60 % Ladung liegt). 4A stellt die gemessene Zell-OCV und die geschätzte positive und negative OCV während des fünften Zyklus dar. Da sich die negative OCV nicht zu dem zweiten Plateau 420 verschoben hat, wenn der Akkumulator vollständig geladen ist, sollte die Maximalspannung unverändert bleiben, da die gemessene OCV-Spur 400 nicht anzeigt, dass der Akkumulator mit einem schnellen Abfall der Zellkapazität begonnen hat.
Mit Verweis auf 4B enthält eine grafische Darstellung eine Spur 424 für die gemessene OCV, eine Spur 428 für die positive OCV und eine Spur 432 für die negative OCV eines Akkumulators über einen 6160sten Akkumulatorzyklus. Die negative OCV-Spur 432 zeigt ein erstes Plateau 436 und ein zweites Plateau 440. Eine Linie 444 bei SOC=1 zeigt, dass die negative OCV einer vollständig geladenen Akkumulator bei dem ersten Plateau 436 bleibt, wenn der Akkumulator 6160 Zyklen erfahren hat. Jedoch ist das zweite Plateau 440 dichter an der Linie 444 während des 6160sten Zyklus des Akkumulators im Vergleich mit dem fünften Zyklus des Akkumulators, der in 4A gezeigt wird.
Mit Verweis auf 4C enthält eine grafische Darstellung eine Spur 448 für die gemessene OCV, eine Spur 452 für die positive OCV und eine Spur 456 für die negative OCV eines Akkumulators über einen 6679sten Akkumulatorzyklus. Die negative OCV-Spur 456 schließt ein erstes Plateau 460 und ein zweites Plateau 464 ein. Eine Linie 468 bei SOC=1 zeigt, dass eine negative OCV des Akkumulators, wenn der Akkumulator vollständig geladen ist, innerhalb des zweiten Plateaus 464 liegt. Daher wird, wenn der Akkumulator den 6679sten Zyklus erreicht hat, der Akkumulator ein Verhalten zeigen, das einen Beginn des schnellen Zellenkapazitätsverlusts andeutet, wie in den 5 und 6A-6B gezeigt. Daher kann, wie oben beschrieben, die Maximalspannung des Akkumulators eingestellt werden, um die Verschiebung der negativen OCV unterzubringen. Bei verschiedenen Implementierungen kann die Einstellung auf die Maximalspannung des Akkumulatorsladung gleich der Differenz zwischen dem ersten Plateau 460 und dem zweiten Plateau 464 sein. Das heißt, der Akkumulator würde als vollständig geladen angesehen werden, sobald der Akkumulator einen Wert erreicht, der gleich der Maximalspannung ist, abzüglich der Differenz zwischen dem ersten Plateau 460 und dem zweiten Plateau 464.
Mit Verweis auf 5 wird eine graphische Darstellung von Änderungen der Zellenkapazität und der negativen OCV bei voller Ladung über eine Akkumulatorlebensdauer gezeigt. Eine Ablaufverfolgung 500 für die Zellenkapazität zeigt, dass die Zellkapazität über die Lebensdauer des Akkumulators abnimmt. Eine negative OCV-Spur zeigt ein erstes Plateau 504 und ein zweites Plateau 508 über die Lebensdauer des Akkumulators. Notwendigerweise beginnt die negative OCV des vollständig geladenen Akkumulators bei etwa 6500 Zyklen, sich von dem ersten Plateau 504 zu dem zweiten Plateau 508 zu verschieben. Um den gleichen Zyklus herum sinkt die Kapazität der Zellenspur 500 ebenfalls mit einer schnelleren Rate, und zeigt ein Umkippen der Kapazität, was darauf hindeutet, dass der Akkumulator in den schnellen Zellenkapazitätsverlust eintritt. Wenn die negative OCV beginnt, sich auf das zweite Plateau 508 zu verschieben, kann die Maximalspannung des Akkumulators um den Betrag der Verschiebung abgesenkt werden, um das Einsetzen eines schnellen Zellenkapazitätsverlustes zu verlangsamen.
Mit Verweis auf 6A ist eine graphische Darstellung von Änderungen der Zellenkapazität und des Zellenüberpotentials über eine Akkumulatorlebensdauer, gemessen nach einem Ruhezeitraum von einer Stunde, gezeigt. Sobald der Akkumulator vollständig geladen ist, werden die Zellenkapazität und das Zellenüberpotential gemessen, nachdem der Akkumulator für die Dauer von einer Stunde ruht. Eine Spur 600 für die Zellenkapazität stellt ein Umkippen der Kapazitäts bei etwa 6000 Zyklen dar, ähnlich dem Kapazitätsumkippen, das in 5 gezeigt wird. Ferner zeigt eine Spur 604 für das Zellenüberpotential Änderungen in dem Zellenüberpotential des Akkumulators. Wie oben beschrieben, kann, sobald der Akkumulator vollständig geladen ist, die OCV sofort und dann wieder nach einer vorbestimmten Zeitspanne gemessen werden. Das Zellenüberpotential kann als eine Differenz zwischen der maximalen Ladespannung und der gemessenen OCV berechnet werden.
Die Zellenüberpotentialspur 604 zeigt das Zellenüberpotential, das bei etwa 6000 Zyklen zum Stillstand kommt und dann schnell zunimmt. Daher sind die Zellenüberpotentialänderungen identifizierbar, und eine Maximalspannung des Akkumulators kann gesenkt werden, wenn das Zellenüberpotential oder die Zellenkapazität anzeigt, dass der Akkumulator bald einen schnellen Zellenkapazitätsverlust erfahren kann. Schneller Zellenkapazitätsverlust verkürzt die Lebensdauer des Akkumulators.
6B ist eine graphische Darstellung von Änderungen der Zellkapazität und des Zellenüberpotentials über eine Akkumulatorlebensdauer, gemessen nach einem Ruhezeitraum von einer Minute. Sobald der Akkumulator vollständig geladen ist, werden die Zellenkapazität und das Zellenüberpotential gemessen, nachdem der Akkumulator für die Dauer von einer Minute ruht. Eine Spur 608 für die Zellenkapazität zeigt das Umkippen der Zellenkapazität, das bei etwa 6000 Zyklen auftritt. Ähnlich zeigt bei etwa 6000 Zyklen eine Spur 612 für das Zellenüberpotential das Plateau für das Zellenüberpotential und dann eine schnelle Zunahme in den folgenden Zyklen. In der 6B beträgt der Ruhezeitraum oder der vorbestimmte Zeitraum vor dem Bestimmen des Zellenüberpotenzials eine Minute. Daher wird der Plateaueffekt, der mit dem Zellenüberpotenzialwert auftritt, sowohl unter Verwendung des vorbestimmten Zeitraums von einer Stunde als auch einer Minute beobachtet.
7 ist eine graphische Darstellung von Änderungen der Zellkapazität, des Zellenüberpotentials und der negativen OCV über eine Akkumulatorlebensdauer. Eine Spur 700 für die Zellenkapazität zeigt das Umkippen der Zellenkapazität, das bei etwa 6000 Zyklen auftritt. Eine Spur 704 für die negative OCV zeigt eine Verschiebung von einem ersten Plateau zu einem zweiten Plateau, das auch bei etwa 6000 Zyklen auftritt. In ähnlicher Weise kommt eine Spur 708 für das Zellenüberpotential zum Stillstand und beginnt dann, schnell ab etwa dem gleichen Zyklus zu steigen, wie dann, wenn sich die negative OCV-Spur 704 verschiebt und das Kapazitäts-Umkippen der Zellenkapazitätsspur 700 auftritt. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine gegenwärtige Steigung des Zellenüberpotentials mit einer Schwellenneigung verglichen werden, um schnelle Änderungen an dem Zellenüberpotential zu identifizieren und zu bestimmen, wann der Akkumulator in einen schnellen Zellenkapazitätsverlust eintreten kann. Diese Änderungen, die bei etwa dem gleichen Zyklus auftreten, zeigen, dass das Zellenüberpotential und die negative OCV der gemessenen OCV verwendet werden können, um festzustellen, wann der Akkumulator voraussichtlich in einen schnellen Zellenkapazitätsverlust eintritt. Schneller Zellenkapazitätsverlust kann durch Einstellen einer Maximalspannung des Akkumulators gemindert werden.
Die vorstehende Beschreibung ist lediglich veranschaulichender Natur und soll in keiner Weise die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungszwecke einschränken. Die allgemeineren Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele einschließt, soll daher der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht darauf beschränkt sein, da andere Modifikationen bei einer Betrachtung der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offensichtlich werden. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Ferner können, obwohl jede der Ausführungsformen vorstehend als bestimmte Merkmale aufweisend beschrieben ist, eines oder mehrere dieser Merkmale, die mit Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in bzw. kombiniert mit Merkmalen irgendeiner der anderen Ausführungsformen implementiert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben ist. In anderen Worten schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Kombinationen von einer oder mehr Ausführungsformen mit einem anderen bleiben innerhalb des Schutzbereichs dieser Offenbarung.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen den Elementen (zum Beispiel, zwischen den Modulen, Schaltungselemente, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung von verschiedenen Begriffe beschrieben, einschließlich „verbunden“, „in Eingriff mit“, „gekoppelt“, „anschließend“, „neben“, „auf“ „über“, „unter“ und „angeordnet“. Sofern nicht explizit als „direkt“ beschrieben, kann dann, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und zweiten Element in der obigen Beschreibung erscheint, die Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen dazwischenliegenden Elemente zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind, können aber auch eine indirekte Beziehung sein, wobei eine oder mehrere dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktionell) zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind.
Wie hierin verwendet, sollte der Ausdruck mindestens eines von A, B und C so ausgelegt werden, dass er ein logischer (A ODER B ODER C) Ausdruck unter Verwendung von einem nicht ausschließlichen logischen ODER ist, und sollte nicht so ausgelegt werden, dass er „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet. Der Begriff Teilmenge verlangt nicht unbedingt eine echte Teilmenge. Mit anderen Worten kann eine erste Teilmenge einer ersten Menge koextensiv mit (gleich der) ersten Menge sein.
In den Figuren zeigt die Richtung eines Pfeils, wie durch die Pfeilspitze angezeigt, im Allgemeinen den Informationsfluss (wie etwa Daten oder Anweisungen), der für die Darstellung von Interesse ist. Wenn beispielsweise das Element A und das Element B eine Vielfalt von Informationen austauschen, aber Informationen, die von Element A zu Element B übertragen werden, relevant für die Darstellung sind, kann der Pfeil von Element A zu Element B zeigen. Dieser Pfeil in nur einer Richtung soll nicht andeuten, dass keine anderen Informationen von Element B zu Element A übertragen werden. Darüber hinaus kann für Informationen, die von Element A zu Element B gesendet werden, Element B Anfragen oder Empfangsbestätigungen für diese Informationen an Element A senden.
In dieser Anmeldung, einschließlich der folgenden Definitionen, kann der Ausdruck „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ durch den Ausdruck „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann sich auf Folgendes beziehen, ein Teil sein von, oder einschließen: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge, oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein Field Programmable Gate Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt, eine Speicherschaltung (gemeinsam, dediziert oder Gruppe), die Code speichert, der von der Prozessorschaltung ausgeführt wird; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination aus einigen oder allen vorstehenden, wie etwa in einem System auf einem Chip.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen enthalten. In einigen Beispielen kann/können die Schnittstellenschaltung(en) verdrahtete oder drahtlose Schnittstellen implementieren, die mit einem Controller Area Netzwerk (CAN) oder einem drahtlosen persönlichen Netzwerk (WPAN) verbunden sind. Das Modul kann mit anderen Modulen unter Verwendung der Schnittstellenschaltung(en) kommunizieren. Obwohl das Modul in der vorliegenden Offenbarung als logisch direkt mit anderen Modulen kommunizierend dargestellt sein kann, kann das Modul in verschiedenen Implementierungen tatsächlich über ein Kommunikationssystem kommunizieren.
Bei verschiedenen Implementierungen kann die Funktionalität des Moduls unter mehreren Module verteilt sein, die über das Kommunikationssystem verbunden sind. Zum Beispiel können mehrere Module dieselbe Funktionalität implementieren, die durch ein Lastausgleichsystem verteilt wird. In einem weiteren Beispiel kann die Funktionalität des Moduls aufgeteilt sein zwischen einem Server (auch bekannt als Remote oder Cloud) -Modul und einem Client (oder Benutzer) -Modul.
Einige oder alle Hardwaremerkmale eines Moduls können unter Verwendung einer Sprache zur Hardwarebeschreibung definiert werden, wie etwa IEEE Standard 1364-2005 (gemeinhin „Verilog“ genannt) und IEEE Standard 1076-2008 (gemeinhin „VHDL“ genannt). Die Hardwarebeschreibungssprache kann verwendet werden, um eine Hardwareschaltung herzustellen und/oder zu programmieren. In einigen Implementierungen können einige oder alle Merkmale eines Moduls durch eine Sprache definiert werden, wie etwa IEEE 1666-2005 (gemeinhin „SystemC“ genannt), die sowohl Code wie unten beschrieben als auch Hardwarebeschreibung umschließt.
Der Begriff Code, wie er oben verwendet wird, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode einschließen und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Ausdruck geteilte Prozessorschaltung umschließt eine einzelne Prozessorschaltung, die einen Teil des Codes oder den gesamten Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltung umschließt eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen einen Teil oder den gesamten Code von einem oder mehreren Modulen ausführt. Bezüge auf Multiprozessorschaltungen umschließen Multiprozessorschaltungen auf diskreten Rohchips, Multiprozessorschaltungen auf einem einzigen Rouchip, mehrere Kerne einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der obigen. Der Ausdruck geteilte Speicherschaltung umschließt eine einzelne Speicherschaltung, die einen Teil des Codes oder den gesamten Code von mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltung umschließt eine Speicherschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil des Codes oder den gesamten Code von einem oder mehreren Modulen speichert.
Der Begriff Speicherschaltung ist eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium. Der Begriff computerlesbares Medium, wie er hierin verwendet wird, umschließt keine transitorische elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten (wie etwa auf einer Trägerwelle); der Begriff computerlesbares Medium kann daher als greifbar und nichttransitorisch angesehen werden. Nicht einschränkende Beispiele des nichttransitorischen computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtiger Speicherschaltungen (wie etwa ein Flash Speicher, eine löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicherschaltung oder eine Masken-Nur-Lese-Speicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (wie etwa eine statische Nur-Lese-Speicherschaltung oder eine dynamische Nur-Lese-Speicherschaltung), magnetische Speichermedien (wie etwa ein analoges oder digitales Magnetband oder eine Festplatte) und optische Speichermedien (wie etwa eine CD, eine DVD oder eine Bluray-Disk).
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Einrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch einen zweckgebundenen Computer implementiert werden, der durch Konfigurieren eines Universalcomputers erzeugt wird, um eine oder mehrere bestimmte Funktionen auszuführen, die in Computerprogrammen verkörpert sind. Die oben beschriebenen Funktionsblöcke und Flussdiagrammelemente dienen als Softwarespezifikationen, die durch Routinearbeit eines fähigen Technikers oder Programmierers in Computerprogramme umgesetzt werden können.
Die Computerprogramme schließen prozessorausführbare Anweisungen ein, die auf mindestens einem nichttransitorischen computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls die gespeicherten Daten einschließen oder sich darauf stützen. Die Computerprogramme können ein grundlegendes Eingabe/Ausgabesystem (BIOS) in Wechselwirkung mit der Hardware des zweckgebundenen Computers, Gerätetreiber, die mit speziellen Vorrichtungen des speziellen Computers zusammenwirken, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw. umschließen Die Computerprogramme können Folgendes einschließen: (i) zu analysierende Beschreibungstexte, wie etwa HTML (Hypertext Markup Language), XML (Extensible Markup Language) oder JSON (JavaScript Object Notation), (ii) Assembler-Code, (iii) Objektcode, der von einem Compiler aus einem Quellcode erzeugt wird, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Just-in-time-Compiler usw. Rein zu Beispielzwecken kann Quellcode unter Verwendung der Syntax von Sprachen einschließlich C, C++, C#, Objective C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5. Revision), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext Preprocessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python® geschrieben werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8586222 [0038]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE Standard 1364-2005 [0088]
IEEE Standard 1076-2008 [0088]
IEEE 1666-2005 [0088]

Claims

Akkumulatorsteuersystem für ein Fahrzeug, wobei das Akkumulatorsteuersystem Folgendes umfasst: einen Akkumulatorzustandsschätzer, der konfiguriert ist, um eine Akkumulatorzellen-Leerlaufspannung (OCV) eines Akkumulators als Reaktion darauf zu erhalten, dass ein Ladesystem den Akkumulator auf eine maximale Ladespannung lädt; ein Erkennungsmodul für eine negative Spannung, das konfiguriert ist, um eine negative OCV des Akkumulators auf Basis der erhaltenen Akkumulatorzellen-OCV zu bestimmen; ein Spannungsverschiebungs-Erkennungsmodul, das konfiguriert ist, um eine Differenz zwischen der negativen OCV des Akkumulators und einer vorherigen negativen OCV des Akkumulators zu identifizieren, und ein Ladespannungsmodul, das konfiguriert ist zum selektiven Verringern der maximalen Ladespannung auf eine verringerte maximale Ladespannung auf Basis der Differenz und Übertragen der reduzierten maximalen Ladespannung an das Ladesystem, wobei das Ladesystem zum Laden des Akkumulators angewiesen wir, sodass der Akkumulator die reduzierte maximale Ladespannung nicht überschreitet.
Akkumulatorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei der Akkumulatorzustandsschätzer konfiguriert ist zum Speichern der erhaltenen Akkumulatorzellen-OCV des Akkumulators als Reaktion darauf, dass die erhaltene Akkumulatorzellen-OCV zu einem bestimmten Zeitpunkt gemessen wird, nachdem das Ladesystem den Akkumulator auf die maximale Ladespannung aufgeladen hat.
Akkumulatorsteuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend einem Spannungssensor, der konfiguriert ist, etwa Akkumulatorspannung zu messen, wobei das Ladesystem eine gemessene Spannung von dem Spannungssensor empfängt und einen Ladestrom reduziert, der dem Akkumulator als Reaktion auf die gemessene Spannung von dem Spannungssensor zugeführt wird, wobei zumindest eine der Folgenden erreicht wird: (i) die maximale Ladespannung und (ii) eine reduzierte Maximalspannung.
Akkumulatorsteuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Überpotentialidentifikationsmodul, das konfiguriert ist, um: die OCV des Akkumulators einen vorbestimmten Zeitraum, nachdem das Ladesystem den Akkumulator auf die maximale Ladespannung geladen hat, zu erhalten; und ein Zellenüberpotential des Akkumulators zu bestimmen, das der OCV des Akkumulators zugeordnet ist.
Akkumulatorsteuersystem nach Anspruch 4, wobei das Ladespannungsmodul konfiguriert ist, um selektiv die maximale Ladespannung um das bestimmte Zellenüberpotential oder um einen Betrag basierend auf dem bestimmten Zellenüberpotential zu reduzieren.
Akkumulatorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei der Akkumulatorzustandsschätzer konfiguriert ist, um die OCV des Akkumulators einen vorbestimmten Zeitraum, nachdem der Akkumulator die volle Ladung oder die maximale Ladespannung erreicht hat, zu erhalten, und wobei der Akkumulator während der vorbestimmten Zeitdauer unter Nulllast steht.
Akkumulatorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei die maximale Ladespannung um einen Betrag auf Basis der Differenz zwischen der negativen OCV des Akkumulators und der vorherigen negativen OCV des Akkumulators reduziert wird.
Akkumulatorsteuersystem nach Anspruch 7, ferner umfassend eine negative OCV-Historie, wobei die vorhergehende negative OCV des Akkumulators eine ursprüngliche negative OCV des Akkumulators ist, die in der negativen OCV-Historie eingeschlossen ist.
Akkumulatorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Ladespannungsmodul selektiv die maximale LadeSpannung des Akkumulators als Reaktion darauf reduziert, dass die Differenz einen Schwellenwert überschreitet.
Akkumulatorsteuersystem nach Anspruch 9, wobei das Ladespannungsmodul die vorhergehende negative OCV des Akkumulators gleich der negativen OCV des Akkumulators setzt.