DE102019127179A1 - Method for determining the state of charge of a low-voltage battery of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ladezustandsbestimmung einer Batterie, insbesondere einer Niederspannungsbatterie (14), eines Kraftfahrzeugs (2), mit den Schritten:(S100) Erfassen einer Inbetriebnahme (IB) des Kraftfahrzeugs (2),(S300) auf das Erfassen der Inbetriebnahme (IB) des Kraftfahrzeugs (2) hin Erzeugen eines Messsignals (MS) für eine elektrochemische Impedanzspektroskopie mit einem Gleichspannungswandler (10) des Kraftfahrzeugs (2), und(S400) Auswerten der von dem Gleichspannungswandler (10) bereitgestellten elektrischen Ausgangsspannung und der elektrischen Klemmenspannung der Batterie um den Ladezustand (LZ) der Batterie zu bestimmen.The invention relates to a method for determining the state of charge of a battery, in particular a low-voltage battery (14), of a motor vehicle (2), with the following steps: (S100) detection of a start-up (IB) of the motor vehicle (2), (S300) on the detection of start-up (IB) of the motor vehicle (2) generating a measurement signal (MS) for electrochemical impedance spectroscopy with a DC voltage converter (10) of the motor vehicle (2), and (S400) evaluating the electrical output voltage provided by the DC voltage converter (10) and the electrical terminal voltage of the battery to determine the state of charge (LZ) of the battery.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ladezustandsbestimmung einer Niederspannungsbatterie eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for determining the state of charge of a low-voltage battery of a motor vehicle.

Die Niederspannungsbatterie (auch Starterbatterie, Autobatterie oder Fahrzeugbatterie), ist ein Akkumulator, der unter anderem elektrische Energie für einen Anlasser einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs liefert oder Ruheströme versorgt. Die Niederspannungsbatterie kann als Pufferspeicher für ein Bordnetz, z.B. ein 12-Volt-Bordnetz, des Kraftfahrzeugs dienen. Die Niederspannungsbatterie kann auch für Spannungslagen bis 60 V ausgelegt sein, z.B. mit 24 V oder 48 V Nennspannung.The low-voltage battery (also starter battery, car battery or vehicle battery) is an accumulator which, among other things, supplies electrical energy for a starter of an internal combustion engine of the motor vehicle or supplies quiescent currents. The low-voltage battery can serve as a buffer store for an on-board network, e.g. a 12-volt on-board network, of the motor vehicle. The low-voltage battery can also be designed for voltage levels up to 60 V, e.g. with 24 V or 48 V nominal voltage.

Eine Niederspannungsbatterie ist ein Energiespeicher, der aus mehreren zusammengeschalteten Elementen (daher „Batterie“) besteht. Sie besteht aus parallel und seriell zusammengeschalteten Akkumulator-Zellen oder ZellblöckenA low-voltage battery is an energy storage device that consists of several interconnected elements (hence “battery”). It consists of accumulator cells or cell blocks connected in parallel and in series

Die Niederspannungsbatterie kann eine Lithium-Ionen-Batterie sein, d.h. eine Batterie auf der Basis von Lithium-Verbindungen in allen drei Phasen einer elektrochemischen Zelle. Die Batterie kann aber auch eine Bleibatterie, NiMH-Batterie oder eine Feststoffbatterie sein.The low-voltage battery can be a lithium-ion battery, i.e. a battery based on lithium compounds in all three phases of an electrochemical cell. However, the battery can also be a lead-acid battery, NiMH battery or a solid-state battery.

Insbesondere bei einer Anwendung in hochautomatisierten Kraftfahrzeugen, sogenannten Roboterautos, ist eine genaue Bestimmung des Ladezustands der Niederspannungsbatterie aus Sicherheitsgründen und zur Sicherstellung eines zuverlässigen Betriebs erforderlich.Particularly when used in highly automated motor vehicles, so-called robot cars, an exact determination of the charge state of the low-voltage battery is necessary for safety reasons and to ensure reliable operation.

Batteriemanagementsysteme (BMS) werten zur Bestimmung des Ladezustands unter anderem die Leerlaufspannung der Batterie, die in die Batterie hineinfließenden und herausfließenden elektrischen Ströme sowie die Spannung unter Last aus. Bei einigen Batterietypen ist die Steigung der Leerlaufspannung gegenüber dem Ladezustand sehr flach, was eine genaue Ladezustandsbestimmung der Niederspannungsbatterie erschwert.To determine the state of charge, battery management systems (BMS) evaluate, among other things, the open-circuit voltage of the battery, the electrical currents flowing into and out of the battery and the voltage under load. With some battery types, the slope of the open circuit voltage is very flat compared to the state of charge, which makes it difficult to determine the exact state of charge of the low-voltage battery.

Systeme zur Bestimmung eines Ladezustands sind z.B. aus der US 2018 / 0203073 A1 , der US 2016 / 0003917 A1 , der US 9,428,071 B2 , der US 2018 / 0364311 A1 , der US 9,368,841 B2 , der US 2011 / 0270559 A1 und der US 2017 / 0219660 A1 bekannt.Systems for determining a state of charge are, for example, from US 2018/0203073 A1 , the US 2016/0003917 A1 , the US 9,428,071 B2 , the US 2018/0364311 A1 , the US 9,368,841 B2 , US 2011/0270559 A1 and US 2017/0219660 A1.

Es besteht also Bedarf daran, Wege aufzuzeigen, wie die Ladezustandserfassung von Niederspannungsbatterien eines Kraftfahrzeugs verbessert werden kann.There is therefore a need to show ways in which the detection of the state of charge of low-voltage batteries in a motor vehicle can be improved.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Erfindung eines Verfahrens zur Ladezustandsbestimmung einer Niederspannungsbatterie eines Kraftfahrzeugs mit den Schritten:

  • Erfassen einer Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs,
  • auf das Erfassen der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs hin Erzeugen eines Messsignals für eine elektrochemische Impedanzspektroskopie mit einem Gleichspannungswandler des Kraftfahrzeugs, und
  • Auswerten der von dem Gleichspannungswandler bereitgestellten elektrischen Ausgangsspannung und der elektrischen Klemmenspannung der Batterie um den Ladezustand der Niederspannungsbatterie zu bestimmen.
The object is achieved by the invention of a method for determining the state of charge of a low-voltage battery of a motor vehicle with the following steps:
  • Recording the start-up of the motor vehicle,
  • in response to the detection of the start-up of the motor vehicle, generating a measurement signal for electrochemical impedance spectroscopy with a DC voltage converter of the motor vehicle, and
  • Evaluation of the electrical output voltage provided by the DC / DC converter and the electrical terminal voltage of the battery in order to determine the state of charge of the low-voltage battery.

Das Verfahren startet also mit der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs, die einen Selbsttest diverser Komponenten des Kraftfahrzeugs auf ihre Funktionsfähigkeit umfasst. Derartige Selbst- oder Funktionstests können zusätzlich oder alternativ auch während kurzer Stopps, wie z.B. an einer Ampel, durchgeführt werden. Zu diesem Selbsttest gehört auch die Ladezustandsbestimmung der Batterie, z.B. der Niederspannungsbatterie des Kraftfahrzeugs mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie.The method therefore starts with the commissioning of the motor vehicle, which includes a self-test of various components of the motor vehicle for their functionality. Such self-tests or function tests can additionally or alternatively also be carried out during short stops, e.g. at a traffic light. This self-test also includes determining the state of charge of the battery, e.g. the low-voltage battery of the motor vehicle, using electrochemical impedance spectroscopy.

Es wird also ein Gleichspannungswandler, der im Normalbetrieb, d.h. nach der Inbetriebnahme, die elektrische Gleichspannung ,z.B. einer Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (BEV) oder Hybridfahrzeugs (HEV), auf einen anderen, niedrigeren Wert wandelt, verwendet, um das Messsignal für die elektrochemische Impedanzspektroskopie bereitzustellen. Hierzu kann ausgenutzt werden, dass der Gleichspannungswandler die elektrische Gleichspannung, z.B. einer Traktionsbatterie, in einem Zwischenkreis in Wechselspannung wandelt, diese dabei hoch- oder runter transformiert und anschließend wieder gleichrichtet. Auf die Gleichspannung wird dann eine elektrische Wechselspannung aufmoduliert, die zur Impedanzspektroskopie verwendet wird. So kann auf einen zusätzlichen Wechselrichter zur Messsignalerzeugung verzichtet und zugleich die Ladezustandserfassung der Niederspannungsbatterie des Kraftfahrzeugs verbessert werden.So there is a DC voltage converter, which in normal operation, i.e. after commissioning, the electrical DC voltage, e.g. a traction battery of an electrically powered vehicle (BEV) or hybrid vehicle (HEV), converts to a different, lower value, used to provide the measurement signal for the electrochemical impedance spectroscopy. For this purpose, it can be used that the DC voltage converter converts the electrical DC voltage, e.g. a traction battery, in an intermediate circuit into AC voltage, transforms it up or down and then rectifies it again. An electrical alternating voltage, which is used for impedance spectroscopy, is then modulated onto the direct voltage. An additional inverter for generating the measurement signal can thus be dispensed with and, at the same time, the detection of the state of charge of the low-voltage battery of the motor vehicle can be improved.

Gemäß einer Ausführungsform werden zusätzlich elektrische Eingangs- und Ausgangsströme des Gleichspannungswandlers und der Batterie erfasst und ausgewertet um den Ladezustand der Batterie zu bestimmen. Mit anderen Worten, es erfolgt eine Ladezustandsbestimmung durch eine Amperestundenbilanzierung. Es wird also vorzeichenbehaftet die in der Batterie gespeicherte und entnommene elektrische Ladungsmenge erfasst. So kann die Genauigkeit der Bestimmung des Ladezustands der Niederspannungsbatterie gesteigert werden.According to one embodiment, electrical input and output currents of the DC / DC converter and the battery are additionally recorded and evaluated in order to determine the state of charge of the battery. In other words, the state of charge is determined using an ampere-hour balance. The amount of electrical charge stored and withdrawn in the battery is thus recorded with a signed sign. So can the Accuracy of determining the state of charge of the low-voltage battery can be increased.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zusätzlich eine Leerlaufspannung der Batterie erfasst und ausgewertet um den Ladezustand der Batterie zu bestimmen. Hierzu kann eine elektrische Ruhespannungskennlinie vorab aufgenommen und z.B. in Form einer Lookup Tabelle im Batteriemanagementsystem hinterlegt werden. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass ein injektiver bzw. streng monotoner Zusammenhang zwischen der elektrischen Ruhespannung und dem Ladezustand der Batterie besteht. Unter der elektrischen Ruhespannung wird der Spannungswert verstanden, der sich nach einer vorbestimmten Wartezeit einstellt. Nach Ablauf dieser Wartezeit befindet sich das elektrochemische System der Niederspannungsbatterie in einem dynamischen Gleichgewicht bzw. in einem relaxierten Zustand, bei dem sich in diesem stromlosen Zustand alle auf vorhergehende Ladungen bzw. Entladungen beruhenden Überspannungen abgebaut sind. So kann die Genauigkeit der Bestimmung des Ladezustands der Niederspannungsbatterie nochmals gesteigert werden.According to a further embodiment, an open circuit voltage of the battery is additionally recorded and evaluated in order to determine the state of charge of the battery. For this purpose, an electrical open-circuit voltage characteristic can be recorded in advance and stored in the battery management system, for example in the form of a lookup table. This takes advantage of the fact that there is an injective or strictly monotonic relationship between the electrical open-circuit voltage and the state of charge of the battery. The electrical no-load voltage is understood to be the voltage value that occurs after a predetermined waiting time. After this waiting time has elapsed, the electrochemical system of the low-voltage battery is in a dynamic equilibrium or in a relaxed state, in which, in this currentless state, all overvoltages based on previous charges or discharges are reduced. In this way, the accuracy of determining the state of charge of the low-voltage battery can be increased again.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zur Bestimmung des Ladezustandes der Niederspannungsbatterie der Gleichspannungswandler und die Niederspannungsbatterie galvanisch von einer elektrischen Last des Kraftfahrzeugs getrennt. Hierzu kann ein ansteuerbarer Trennschalter geöffnet werden. So wird sichergestellt, dass die Last nicht die Bestimmung des Ladezustands der Niederspannungsbatterie verfälscht oder beeinflusst.According to a further embodiment, to determine the state of charge of the low-voltage battery, the DC-DC converter and the low-voltage battery are galvanically separated from an electrical load of the motor vehicle. A controllable isolating switch can be opened for this purpose. This ensures that the load does not falsify or influence the determination of the state of charge of the low-voltage battery.

Ferner gehören zur Erfindung ein Computerprogrammprodukt, ein Batteriemanagementsystem und ein Gleichspannungswandler sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Batteriemanagementsystem und einem derartigen Gleichspannungswandler.The invention also includes a computer program product, a battery management system and a DC voltage converter, as well as a motor vehicle with such a battery management system and such a DC voltage converter.

Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:

  • 1 in schematischer Darstellung Komponenten eines Kraftfahrzeugs mit einer Niederspannungsbatterie, einem Gleichspannungswandler und einer Traktionsbatterie.
  • 2 in schematischer Darstellung einen Verfahrensablauf zum Betrieb der in 1 gezeigten Komponenten.
The invention will now be explained with reference to a drawing. Show it:
  • 1 a schematic representation of components of a motor vehicle with a low-voltage battery, a DC voltage converter and a traction battery.
  • 2 a schematic representation of a process sequence for operating the in 1 components shown.

Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen.It gets on first 1 Referenced.

Dargestellt sind Komponenten eines Kraftfahrzeugs 2.Components of a motor vehicle are shown 2 .

Das Kraftfahrzeug 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als PKW ausgebildet. Ferner ist das Kraftfahrzeug 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeugen mit einer Traktionsbatterie 6 zur Speicherung elektrischer Betriebsenergie als einer der dargestellten Komponenten ausgebildet. Die Traktionsbatterie 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Lithium-Ionen-Akkumulator bzw. weist als Zellen Lithium-Ionen-Akkumulatoren auf.The car 2 is designed as a car in the present embodiment. The motor vehicle is also 2 in the present embodiment as an electric vehicle or hybrid vehicles with a traction battery 6th designed to store electrical operating energy as one of the components shown. The traction battery 6th In the present exemplary embodiment, it is a lithium-ion accumulator or has lithium-ion accumulators as cells.

Weitere, dargestellte Komponenten sind ein Batteriemanagementsystem 4, eine Last 8, ein Gleichspannungswandler 10 und ein Trennschalter 12 sowie eine Niederspannungsbatterie 14, die unter anderem zur Pufferung eines 12-Volt-Bordnetzes des Kraftfahrzeugs 2 dient.Other components shown are a battery management system 4th , a burden 8th , a DC-DC converter 10 and a circuit breaker 12th as well as a low voltage battery 14th , which among other things to buffer a 12-volt electrical system of the motor vehicle 2 serves.

Das Batteriemanagementsystem 4 ist zur Überwachung, Regelung und zum Schutz der Niederspannungsbatterie 14 ausgebildet und stellt Funktionen wie eine Ladezustandsbestimmung, Tiefentladeschutz oder Überladeschutz bereit.The battery management system 4th is for monitoring, regulating and protecting the low-voltage battery 14th trained and provides functions such as state of charge determination, deep discharge protection or overcharge protection.

Um eine Ladezustandsbestimmung durchzuführen ist das Batteriemanagementsystem 4 dazu ausgebildet, eine elektrochemische Impedanzspektroskopie durchzuführen.The battery management system is used to determine the state of charge 4th designed to perform electrochemical impedance spectroscopy.

Dabei wird unter einer elektrochemischen Impedanzspektroskopie (oft mit EIS abgekürzt) die Bestimmung einer Impedanz, d.h. eines Wechselstromwiderstands, elektrochemischer Systeme als Funktion der Frequenz einer Wechselspannung bzw. des Wechselstroms verstanden. Das elektrochemische System sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Zellen der Niederspannungsbatterie 14.Electrochemical impedance spectroscopy (often abbreviated as EIS) is understood to mean the determination of an impedance, ie an alternating current resistance, of electrochemical systems as a function of the frequency of an alternating voltage or alternating current. In the present exemplary embodiment, the electrochemical system is the cells of the low-voltage battery 14th .

Das Batteriemanagementsystem 4 beginnt mit der Ladezustandsbestimmung, wenn es eine Inbetriebnahme IB des Kraftfahrzeugs 2 erfasst. Mit anderen Worten, das Batteriemanagementsystem 4 führt die Ladezustandsbestimmung im Rahmen eines Selbst- oder Funktionstest durch, wie er bei Inbetriebnahmen von Kraftfahrzeugen 2 durchgeführt wird. Derartige Selbst- oder Funktionstests können zusätzlich oder alternativ auch während kurzer Stopps, wie z.B. an einer Ampel, durchgeführt werden.The battery management system 4th starts with the determination of the state of charge when there is a commissioning IB of the motor vehicle 2 detected. In other words, the battery management system 4th carries out the state of charge determination as part of a self-test or function test, as is the case when starting up motor vehicles 2 is carried out. Such self-tests or function tests can additionally or alternatively also be carried out during short stops, for example at a traffic light.

Der Gleichspannungswandler 10 (auch DC-DC-Wandler genannt, englisch DC-DC Converter) ist dazu ausgebildet, eine am Eingang zugeführte elektrische Gleichspannung in eine elektrische Gleichspannung mit höherem, niedrigerem oder invertiertem Spannungsniveau umzuwandeln.The DC / DC converter 10 (also called DC-DC converter, English DC-DC converter) is designed to convert an electrical direct voltage supplied at the input into an electrical direct voltage with a higher, lower or inverted voltage level.

Die grundlegende Funktionsweise von dem Gleichspannungswandler 10 besteht darin, dass die am Eingang anliegende elektrische Gleichspannung durch Öffnen und Schließen eines Schaltelements, zum Beispiel eines Leistungstransistors, in eine rechteckige elektrische Wechselspannung zu transformieren. Durch eine anschließende Filterung, in der Regel mithilfe einer Kombination aus Schaltelementen (Dioden, Transistoren,...), Induktivitäten und Kapazitäten, wird diese elektrische Wechselspannung wieder in eine Gleichspannung mit zum Eingang abweichendem Spannungsniveau zurückgewandelt.The basic functionality of the DC / DC converter 10 consists in that the electrical direct voltage applied to the input by opening and closing a switching element, for example a power transistor, to be transformed into a square electrical alternating voltage. Subsequent filtering, usually with the help of a combination of switching elements (diodes, transistors, ...), inductances and capacitances, this electrical alternating voltage is converted back into a direct voltage with a voltage level that differs from the input.

Der Gleichspannungswandler 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dazu ausgebildet ein Messsignal MS für die elektrochemische Impedanzspektroskopie bereitzustellen. Der Gleichspannungswandler 10 wandelt eine elektrische Gleichspannung der Traktionsbatterie 6 in einem Zwischenkreis in elektrische Wechselspannung, die hoch- oder runtertransformiert und wieder gleichrichtet wird. Auf die Gleichspannung wird dann eine Wechselspannung aufmoduliert, die zur Impedanzspektroskopie verwendet wird. Mit anderen Worten, bei dem Messsignal handelt es sich um eine elektrische Gleichspannung mit einer aufmodulierten elektrischen Wechselspannung.The DC / DC converter 10 In the present exemplary embodiment, a measurement signal is designed for this purpose MS for electrochemical impedance spectroscopy. The DC / DC converter 10 converts an electrical direct voltage from the traction battery 6th in an intermediate circuit into electrical alternating voltage, which is transformed up or down and rectified again. An alternating voltage, which is used for impedance spectroscopy, is then modulated onto the direct voltage. In other words, the measurement signal is an electrical direct voltage with a modulated electrical alternating voltage.

Hierzu erfolgt ein Abgriff einer elektrischen Wechselspannung vor einem ausgangsseitigen Gleichrichter des Gleichspannungswandlers 10. Mit anderen Worten, der Gleichspannungswandler 10 wird doppelt genutzt. Im Normalbetrieb wandelt der Gleichspannungswandler 10 eine elektrische Spannung um und während der Ladezustandsbestimmung stellt der Gleichspannungswandler 10 das Messsignal MS für die elektrochemische Impedanzspektroskopie bereit.For this purpose, an electrical AC voltage is tapped off in front of a rectifier on the output side of the DC voltage converter 10 . In other words, the DC / DC converter 10 is used twice. The DC / DC converter converts in normal operation 10 The DC / DC converter provides an electrical voltage around and during the determination of the state of charge 10 the measurement signal MS ready for electrochemical impedance spectroscopy.

Ferner ist das Batteriemanagementsystem 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet zusätzlich elektrische Eingangs- und Ausgangsströme des Gleichspannungswandlers 10 und der Niederspannungsbatterie 14 zu erfassen und auszuwerten um durch eine Amperestundenbilanzierung die Bestimmung des Ladezustands der Niederspannungsbatterie 14 zu verbessern.Furthermore, the battery management system 4th In the present exemplary embodiment, additional electrical input and output currents of the DC voltage converter are designed for this purpose 10 and the low voltage battery 14th to record and evaluate in order to determine the state of charge of the low-voltage battery through an ampere-hour balance 14th to improve.

Des Weiteren ist das Batteriemanagementsystem 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet zusätzlich eine elektrische Ruhespannung der Niederspannungsbatterie 14 zu erfassen und auszuwerten, um die Bestimmung des Ladezustands der Niederspannungsbatterie 14 zu verbessern.Furthermore, the battery management system is 4th In the present exemplary embodiment, an electrical no-load voltage of the low-voltage battery is additionally designed for this purpose 14th to record and evaluate in order to determine the state of charge of the low-voltage battery 14th to improve.

Die Last 8 ist ein elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs 2, der mit der elektrischen Spannung betrieben werden kann, die von der Niederspannungsbatterie 14 bereitgestellt werden kann, wie z.B. ein Verbraucher eines 12-Volt-Bordnetzes des Kraftfahrzeugs 2.Weight 8th is an electrical consumer of the motor vehicle 2 that can be operated with the electrical voltage supplied by the low-voltage battery 14th can be provided, such as a consumer of a 12-volt electrical system of the motor vehicle 2 .

Der Trennschalter 12 kann von dem Gleichspannungswandler 10 angesteuert werden, um diesen zu schließen oder zu öffnen. Bei geöffnetem Trennschalter 12 ist die Last 8, die ausgangsseitig an dem Gleichspannungswandler 10 angeschlossen ist, von dem Gleichspannungswandler 10 galvanisch getrennt und beeinflusst so die Ladezustandsbestimmung nicht.The circuit breaker 12th can from the DC / DC converter 10 can be controlled to close or open it. With the disconnector open 12th is the burden 8th on the output side of the DC / DC converter 10 connected by the DC-DC converter 10 galvanically isolated and thus does not affect the determination of the state of charge.

Es wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf 2 ein Verfahrensablauf zum Betrieb der in 1 gezeigten Komponenten erläutert.It will now be made with additional reference to FIG 2 a procedure for the operation of the in 1 components shown.

In einem ersten Schritt S100 erfasst das Batteriemanagementsystem 4 eine Inbetriebnahme IB des Kraftfahrzeugs 2. Hierzu kann eine logische Variable eingelesen und ausgewertet werden, der für eine Inbetriebnahme IB der Wert logisch Eins und andernfalls der Wert logisch Null zugeordnet wird.In a first step S100, the battery management system records 4th a commissioning IB of the motor vehicle 2 . For this purpose, a logical variable can be read in and evaluated for commissioning IB the value logical one and otherwise the value logical zero is assigned.

Wenn eine Inbetriebnahme IB vorliegt erzeugt in einem weiteren Schritt S200 das Batteriemanagementsystem 4 ein Ansteuersignal AS, das bewirkt, dass der Trennschalter 12 öffnet und so die Last 8 galvanisch von der Niederspannungsbatterie 14 und dem Batteriemanagementsystem 4 trennt.When a commissioning IB is present, the battery management system generates in a further step S200 4th a control signal AS that causes the circuit breaker 12th opens and so the load 8th galvanically from the low voltage battery 14th and the battery management system 4th separates.

In einem weiteren Schritt S300 erzeugt das Batteriemanagementsystem 4 dann das Messsignal MS für die elektrochemische Impedanzspektroskopie.In a further step S300, the battery management system generates 4th then the measurement signal MS for electrochemical impedance spectroscopy.

In einem weiteren Schritt S400 wertet das Batteriemanagementsystem 4 die elektrische Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 10 und die elektrische Klemmenspannung der Niederspannungsbatterie 14 aus um den Ladezustand LZ der Niederspannungsbatterie 14 zu bestimmen.In a further step S400, the battery management system evaluates 4th the electrical output voltage of the DC / DC converter 10 and the electrical terminal voltage of the low voltage battery 14th off to the state of charge LZ the low voltage battery 14th to determine.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Batteriemanagementsystem 4 elektrische Eingangs- und Ausgangsströme des Gleichspannungswandlers 10 und der Niederspannungsbatterie 14 für eine Amperestundenbilanzierung und/oder eine elektrische Ruhespannung der Niederspannungsbatterie 14 erfasst und auswertet um die Genauigkeit der Bestimmung des Ladezustands LZ der Niederspannungsbatterie 14 zu erhöhen.In addition, it can be provided that the battery management system 4th electrical input and output currents of the DC / DC converter 10 and the low voltage battery 14th for an ampere-hour balance and / or an electrical open circuit voltage of the low-voltage battery 14th records and evaluates the accuracy of the determination of the state of charge LZ the low voltage battery 14th to increase.

Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Reihenfolge der Schritte auch eine andere sein. Ferner können mehrere Schritte auch zeitgleich bzw. simultan ausgeführt werden. Des Weiteren können auch einzelne Schritte ausgelassen bzw. übersprungen werden.In a departure from the present exemplary embodiment, the sequence of the steps can also be different. Furthermore, several steps can also be carried out at the same time or simultaneously. Furthermore, individual steps can also be omitted or skipped.

So kann auf einen Wechselrichter zur Messsignalerzeugung verzichtet und zugleich die Ladezustandserfassung einer Niederspannungsbatterie 14 des Kraftfahrzeugs 2 verbessert werden.This means that there is no need for an inverter to generate the measurement signal and, at the same time, for recording the state of charge of a low-voltage battery 14th of the motor vehicle 2 be improved.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
KraftfahrzeugMotor vehicle
44th
BatteriemanagementsystemBattery management system
66th
TraktionsbatterieTraction battery
88th
Lastload
1010
GleichspannungswandlerDC-DC converter
1212th
TrennschalterDisconnector
1414th
Niederspannungsbatterie Low voltage battery
ASAS
AnsteuersignalControl signal
IBIB
InbetriebnahmeInstallation
LZLZ
LadezustandState of charge
MSMS
MesssignalMeasurement signal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (11)

Verfahren zur Ladezustandsbestimmung einer Niederspannungsbatterie (14) eines Kraftfahrzeugs (2), mit den Schritten: (S100) Erfassen einer Inbetriebnahme (IB) des Kraftfahrzeugs (2), (S300) auf das Erfassen der Inbetriebnahme (IB) des Kraftfahrzeugs (2) hin Erzeugen eines Messsignals (MS) für eine elektrochemische Impedanzspektroskopie mit einem Gleichspannungswandler (10) des Kraftfahrzeugs (2), und (S400) Auswerten der von dem Gleichspannungswandler (10) bereitgestellten elektrischen Ausgangsspannung und der elektrischen Klemmenspannung der Batterie den Ladezustand der Batterie zu bestimmen.Method for determining the state of charge of a low-voltage battery (14) of a motor vehicle (2), comprising the steps: (S100) detection of a start-up (IB) of the motor vehicle (2), (S300) in response to the detection of the commissioning (IB) of the motor vehicle (2) generating a measurement signal (MS) for electrochemical impedance spectroscopy with a DC voltage converter (10) of the motor vehicle (2), and (S400) evaluating the electrical output voltage provided by the DC voltage converter (10) and the electrical terminal voltage of the battery to determine the state of charge of the battery. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zusätzlich elektrische Eingangs- und Ausgangsströme des Gleichspannungswandlers (10) und Niederspannungsbatterie (14) erfasst und ausgewertet werden, um den Ladezustand (LZ) der Niederspannungsbatterie (14) zu bestimmen.Procedure according to Claim 1 , wherein additional electrical input and output currents of the DC-DC converter (10) and low-voltage battery (14) are detected and evaluated in order to determine the state of charge (LZ) of the low-voltage battery (14). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zusätzlich eine Leerlaufspannung der Niederspannungsbatterie (14) erfasst und ausgewertet wird, um den Ladezustand (LZ) der Niederspannungsbatterie (14) zu bestimmen.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein an open circuit voltage of the low-voltage battery (14) is also detected and evaluated in order to determine the state of charge (LZ) of the low-voltage battery (14). Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei in einem weiteren Schritt (S200) zur Bestimmung des Ladezustandes (LZ) der Niederspannungsbatterie (14) der Gleichspannungswandler (10) und die Niederspannungsbatterie (14) galvanisch von einer elektrischen Last (8) des Kraftfahrzeugs (2) getrennt werden.Procedure according to Claim 1 , 2 or 3 , wherein in a further step (S200) to determine the state of charge (LZ) of the low-voltage battery (14), the DC-DC converter (10) and the low-voltage battery (14) are galvanically separated from an electrical load (8) of the motor vehicle (2). Computerprogrammprodukt, ausgebildet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4.Computer program product designed to carry out a method according to one of the Claims 1 to 4th . Batteriemanagementsystem (4), wobei das Batteriemanagementsystem (4) dazu ausgebildet ist, eine Inbetriebnahme (IB) des Kraftfahrzeugs (2) zu erfassen, auf das Erfassen der Inbetriebnahme (IB) des Kraftfahrzeugs (2) hin ein Messsignal (MS) für eine elektrochemische Impedanzspektroskopie mit einem Gleichspannungswandler (10) des Kraftfahrzeugs (2) zu erzeugen, und die von dem Gleichspannungswandler (10) bereitgestellte elektrische Ausgangsspannung und die elektrische Klemmenspannung einer Batterie, insbesondere einer Niederspannungsbatterie (14), auszuwerten, um den Ladezustand (LZ) der Batterie zu bestimmen.Battery management system (4), wherein the battery management system (4) is designed to detect a start-up (IB) of the motor vehicle (2), upon the detection of the start-up (IB) of the motor vehicle (2), a measurement signal (MS) for an electrochemical To generate impedance spectroscopy with a DC voltage converter (10) of the motor vehicle (2), and to evaluate the electrical output voltage provided by the DC voltage converter (10) and the electrical terminal voltage of a battery, in particular a low-voltage battery (14), in order to evaluate the state of charge (LZ) of the battery to determine. Batteriemanagementsystem (4) nach Anspruch 6, wobei das Batteriemanagementsystem (4) dazu ausgebildet ist, zusätzlich elektrische Eingangs- und Ausgangsströme des Gleichspannungswandlers (10) und der Niederspannungsbatterie (14) zu erfassen und auszuwerten um den Ladezustand (LZ) der Niederspannungsbatterie (14) zu bestimmen.Battery management system (4) Claim 6 , wherein the battery management system (4) is designed to additionally detect and evaluate electrical input and output currents of the DC-DC converter (10) and the low-voltage battery (14) in order to determine the state of charge (LZ) of the low-voltage battery (14). Batteriemanagementsystem (4) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Batteriemanagementsystem (4) dazu ausgebildet ist zusätzlich eine Leerlaufspannung der Niederspannungsbatterie (14) zu erfassen und auszuwerten um den Ladezustand (LZ) der Niederspannungsbatterie (14) zu bestimmen.Battery management system (4) Claim 6 or 7th , wherein the battery management system (4) is also designed to detect and evaluate an open circuit voltage of the low-voltage battery (14) in order to determine the state of charge (LZ) of the low-voltage battery (14). Batteriemanagementsystem (4) nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei das Batteriemanagementsystem (4) dazu ausgebildet ist zur Bestimmung des Ladezustandes (LZ) der Niederspannungsbatterie (14) den Gleichspannungswandler (10) und die Niederspannungsbatterie (14) galvanisch von einer elektrischen Last (8) des Kraftfahrzeugs (2) zu trennen.Battery management system (4) Claim 6 , 7th or 8th , wherein the battery management system (4) is designed to determine the state of charge (LZ) of the low-voltage battery (14) to galvanically separate the DC-DC converter (10) and the low-voltage battery (14) from an electrical load (8) of the motor vehicle (2). Gleichspannungswandler (10), wobei der Gleichspannungswandler (10) dazu ausgebildet ist ein Messsignal (MS) für eine elektrochemische Impedanzspektroskopie zur Ladezustandsbestimmung einer Niederspannungsbatterie (14) eines Kraftfahrzeugs (2) bereitzustellen.DC voltage converter (10), the DC voltage converter (10) being designed to provide a measurement signal (MS) for electrochemical impedance spectroscopy to determine the state of charge of a low-voltage battery (14) of a motor vehicle (2). Kraftfahrzeug (2) mit einem Batteriemanagementsystem (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 und einem Gleichspannungswandler (10) nach Anspruch 10.Motor vehicle (2) with a battery management system (4) according to one of the Claims 6 to 9 and a DC / DC converter (10) Claim 10 .
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