DE102019129079B3

DE102019129079B3 - Zustandsgeführtes Steuern einer Akkumulatoreinrichtung

Info

Publication number: DE102019129079B3
Application number: DE102019129079.1A
Authority: DE
Inventors: Markus Thannhuber; Michael Sternad
Original assignee: Einhell Germany AG
Current assignee: Einhell Germany AG
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2039-10-29

Abstract

Eine Akkumulatoreinrichtung soll effizienter gesteuert werden. Insbesondere soll ein Ladezyklus rascher durchgeführt werden können. Dazu wird ein Verfahren zum Betreiben einer Akkumulatoreinrichtung für ein Elektrowerkzeug bereitgestellt, bei dem ein Zustand der Akkumulatoreinrichtung mit zwei Elektroden erfasst wird. Es erfolgt ein Steuern (S4) einer elektrischen Größe der oder für die Akkumulatoreinrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand. Das Erfassen des Zustands beinhaltet ein Erzeugen (S1) eines durch die Akkumulatoreinrichtung fließenden Stromimpulses sowie ein Ermitteln (S2) eines ersten Spannungswerts an den Elektroden vor dem Stromimpuls und ein Ermitteln eines zweiten Spannungswerts während des Stromimpulses. Eine Differenz (S3) der Spannungswerte wird direkt oder indirekt als Maß für den Zustand beim Steuern (S4) der elektrischen Größe verwendet. Gegebenenfalls wird dabei auch die Alterung der Akkumulatoreinrichtung berücksichtigt (S5, S6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Akkumulatoreinrichtung für ein Elektrowerkzeug durch Erfassen eines Zustands der Akkumulatoreinrichtung mit zwei Elektroden und Steuern einer elektrischen Größe der oder für die Akkumulatoreinrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Akkumulatoreinrichtung mit einer Erfassungseinrichtung und einer Steuereinrichtung sowie ein Elektrowerkzeug mit einer derartigen Akkumulatoreinrichtung.
Bislang richten sich beispielsweise Lithium-Ionen-Schnellladeprozesse im Wesentlichen nach dem sogenannten CC/CV-Ladeverfahren. Dabei wird zunächst ein konstanter Strom (CC) zur Akkumulatoreinrichtung beziehungsweise zum Akkupack eingestellt und bei Erreichen einer Grenzspannung auf ein CV-Ladeverfahren umgestellt, währenddessen die Ladung bei konstanter Spannung erfolgt. Für langsame Ladeverfahren ist das CC/CV-Ladeverfahren aus heutiger Sicht nach wie vor sehr gut geeignet.
Schnellladeverfahren unterscheiden sich von langsamen Ladeverfahren zumeist darin, dass sie eine temperaturgeführte CC-Phase aufweisen. Dies bedeutet, dass die etablierten Ladeströme in der CC-Phase an die Zelltemperatur angepasst werden. So erfolgt ein Laden unterhalb einer bestimmten Grenztemperatur gar nicht. Oberhalb dieser Grenztemperatur bis zur nächsten Temperaturschwelle werden lediglich sehr niedrige CC-Ströme eingestellt. Erst zu höheren Temperaturen hin, bei denen auch hinreichende Reaktionsgeschwindigkeiten und Diffusionsgeschwindigkeiten zu erwarten sind, werden höhere CC-Ladeströme eingestellt. Bei noch höheren Temperaturen hingegen wird zum Schutz vor thermischer Überlastung der Zellen der eingestellte Ladestrom wieder verringert. Um ein sicheres Laden über den Ladezyklus einer Lithium-Ionen-Zelle zu gewährleisten, werden dabei die Stromgrenzen und Temperaturintervalle so eingestellt, dass diese auch bei gealterter Zellchemie (niedrigem SoH) nach wie vor die Zelle während des Ladens nicht überfordern. Dies führt in der Konsequenz dazu, dass junge Zellen deutlich langsamer geladen werden als dies eigentlich sein müsste. Der Ansatz hier kann darin bestehen, ein SoH-Modell zu verwenden, um die Strom- und Temperaturgrenzen geeignet dem SoH-Zustand anzupassen.
Kritisch für die Degeneration der Zellchemie im Ladeprozess ist insbesondere das elektrochemische Potential der Anode. Wird dieses durch die anliegende Ladespannung auf Lithiumpotential (E=0V gegenüber LI/LI⁺) gezogen, so setzt das bekannte Lithium-Platinieren (Abscheidung von metallischem Lithium meist in feinverteilter dendritischer Form) ein, welches unbedingt durch eine geeignete Stromführung zu vermeiden ist. Das Anodenpotential fällt insbesondere zum Ladeschluss hin und bei hohen Ladeströmen stark ab. Die Aufrechterhaltung konstanter Ladeströme erfordert zunehmend höhere anliegende Ladespannungen. Gleichzeitig fällt ein größerer Teil der anliegenden Ladespannung in Schnellladeszenarien (hohe Ströme) am Innenwiderstand der Zelle ab.
Die Einführung eines numerischen Simulationsmodells für das Abfallen des Anodenpotentials erlauben es, die eingestellten Ladeströme in der CC-Phase so zu führen, dass das Anodenpotential stets über dem Lithium-Potential gehalten wird, wodurch das Lithium-Platinieren verhindert wird. Entsprechende Numerikmodelle können sich dabei auf Messungen an Referenzzellen baugleichen Typs stützen, welche unter Laborbedingungen präzise vermessen wurden.
Ein derartiges Schnellladeverfahren ist aus der Druckschrift WO 2017/044796 A1 bekannt. Dabei wird ein Ladealgorithmus verwendet, mit dem der maximale Ladestrom so eingestellt wird, dass das Anodenpotential nicht unter das Lithium-Metallpotential fällt, wodurch das Lithium-Platinieren verhindert werden kann. Das Verfahren umfasst eine Ladephase mit konstantem Anodenpotential (CAP) und eine anschließende Ladephase mit konstanter Spannung (CV). Durch Modellierung der Bedingungen innerhalb der Batterie wird der Ladestrom dynamisch angepasst.
Problematisch bei derartigen Steuerungsmodellen ist, dass in der Regel der Alterszustand der Zelle beziehungsweise Akkumulatoreinrichtung nicht berücksichtigt wird. Dieser Alterszustand hängt unter anderem von der Anzahl der Ladezyklen und den dabei herrschenden Temperaturen ab. Der Alterszustand kann somit kaum in einem Modell für eine konkrete Zelle ermittelt werden. Hinsichtlich des Schnellladens können derartige Modelle also kaum zu optimalen Ergebnissen führen.
In der Praxis hängt die maximale Ladegeschwindigkeit von dem individuellen Alterszustand der jeweiligen Zelle ab. Wurden zwei Zellen beispielsweise unterschiedlich oft geladen oder entladen, so differieren ihr Alterszustand und damit auch ihre maximal mögliche Ladegeschwindigkeit. Auch die Temperatur, bei der die Zellen in der Vergangenheit betrieben wurden, beeinflusst den Alterungszustand (SoH) und damit wiederum die maximal mögliche Ladegeschwindigkeit. Die maximal mögliche Ladegeschwindigkeit sollte also für jede Zelle beziehungsweise Akkumulatoreinrichtung individuell festgestellt werden.
Ähnliche Problematiken können sich auch beim Entladen von Zellen beziehungsweise Akkumulatoreinrichtungen ergeben. Grundsätzlich sollte nämlich auch beim Entladen die Zellchemie nicht überfordert werden. So ist es grundsätzlich wünschenswert, eine Zelle abhängig vom Alter individuell zu steuern.
Zusätzlich ist aus der Druckschrift DE 103 56 444 A1 ein elektronischer Batterietester bekannt. Eine Verarbeitungsschaltung bestimmt einen Wirkleitwert der Batterie, indem sie unter Verwendung einer Stromquelle einen Stromimpuls anlegt.
Druckschrift US 2014/0021959 A1 offenbart ein Verfahren zum Laden einer Batterie in Abhängigkeit von einem SOH (state of health). Ladeimpulse werden gegebenenfalls abhängig von dem SOH angepasst.
Druckschrift EP 1 429 151 A1 beschreibt eine Batteriezustandserkennung. Eine Schaltungsanordnung besitzt Mittel zur Spannungsmessung und zur Erzeugung eines Ansteuerimpulses. Die Impulsantwort wird zur Schätzung des Batteriezustands genutzt.
Ferner offenbart die Druckschrift DE 10 2016 006 419 A1 ein Verfahren zur Erkennung eines Batterietyps durch einen Stromimpuls. Dazu wird vor dem Impuls eine erste Spannung und während des Impulses eine zweite Spannung an der Batterie gemessen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, den Betrieb einer Akkumulatoreinrichtung zu optimieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Akkumulatoreinrichtung beziehungsweise ein Elektrowerkzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird demnach ein Verfahren zum Betreiben einer Akkumulatoreinrichtung für ein Elektrowerkzeug bereitgestellt. Eine Akkumulatoreinrichtung kann eine oder mehrere Akkuzellen aufweisen. Vorzugsweise besitzt sie ein separates Gehäuse, in dem die Zelle/Zellen untergebracht ist/sind gegebenenfalls zusammen mit weiteren elektronischen Elementen. Die Akkumulatoreinrichtung soll für den Betrieb eines Elektrowerkzeugs ausgelegt sein. Unter einem Elektrowerkzeug wird hier insbesondere ein akkubetriebenes Handgerät wie ein Akkuschrauber, ein Akkubohrer, eine Handkreissäge und dergleichen verstanden. Darüber hinaus sollen unter den Begriff Elektrowerkzeug auch ein Reinigungsgerät, ein Haushaltsgerät und ein Gartengerät fallen.
Zunächst erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Erfassen eines Zustands der Akkumulatoreinrichtung mit zwei Elektroden. Die Akkumulatoreinrichtung besitzt also zwei Elektroden, in der Regel einen Pluspol und einen Minuspol beziehungsweise eine Anode und eine Kathode. Über diese beiden Elektroden wird der Zustand der Akkumulatoreinrichtung erfasst. Beispielsweise kann dies durch ein Messen des Stroms oder der Spannung an den Elektroden erfolgen.
Ein weiterer Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einem Steuern einer elektrischen Größe der oder für die Akkumulatoreinrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand. Bei der elektrischen Größe kann es sich beispielsweise um den Lade- oder Entladestrom der Akkumulatoreinrichtung handeln. Beispielsweise wird die Akkumulatoreinrichtung selbst oder aber ein Ladegerät in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand gesteuert. Beim Entladen kann entweder die Akkumulatoreinrichtung selbst oder das Elektrowerkzeug in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch eine andere elektrische Größe wie etwa eine Spannung an den Elektroden der Akkumaltoreinrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand gesteuert werden.
Das Erfassen des Zustands bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beinhaltet ein Erzeugen eines durch die Akkumulatoreinrichtung fließenden Stromimpulses. Ein derartiger Stromimpuls kann ein Ladeimpuls oder ein Entladeimpuls sein. Demnach fließt kurzzeitig ein gezielter Strom (vorteilhafterweise ein Rechteckimpuls) durch die Akkumulatoreinrichtung. Beispielsweise kann der Stromimpuls eine Dauer von fünf Sekunden besitzen. Vorzugsweise wird der Stromimpuls durch entsprechende Schaltelemente der Akkumulatoreinrichtung erzeugt. Er kann aber auch mit Mitteln erzeugt werden, die gegenüber der Akkumulatoreinrichtung extern sind.
Ein weiterer Schritt bei dem Erfassen des Zustands der Akkumulatoreinrichtung beinhaltet ein Ermitteln (im vorliegenden Dokument wird das Wort „Ermitteln“ auch stellvertretend für Messen, Schätzen, Erfassen, Berechnen und dgl. verwendet; auch die anderen Wörter wie Messen etc. können als Stellvertreter für die jeweils übrigen gesehen werden) eines ersten Spannungswerts an den Elektroden zeitlich vor dem Stromimpuls und ein Messen eines zweiten Spannungswerts während des Stromimpulses. Es erfolgen also zwei Spannungsmessungen bzw. -ermittlungen, um die Antwort der Akkumulatoreinrichtung auf den Stromimpuls zu erfassen. Die erste Spannungsermittlung erfolgt für einen Zeitpunkt vor dem Stromimpuls und die zweite für einen Zeitpunkt während des Stromimpulses. Die jeweilige Spannungsermittlung kann also genau zu dem jeweiligen Zeitpunkt erfolgen oder nachträglich für diesen Zeitpunkt. Aus dieser Spannungsantwort (d.h. den Spannungswerten im jeweiligen Kontext) kann auf den (Lade-)Zustand beziehungsweise das Alter der Akkumulatoreinrichtung geschlossen werden. Speziell wird dazu eine Differenz der Spannungswerte direkt oder indirekt als Maß für den Zustand beim Steuern der elektrischen Größe verwendet. So kann beispielsweise die Spannungsdifferenz, d.h. die Differenz der Spannungswerte, unmittelbar zum Steuern der Akkumulatoreinrichtung verwendet werden. Steigt die Differenz während des Ladens stark an, deutet dies einen bereits erreichten hohen Ladezustand (SoC) an. Ist die Differenz während des gesamten Ladens auf verhältnismäßig hohem Niveau, so kann dies als hohes Alter (SoH) der Akkumulatoreinrichtung gewertet werden.
Die hohe Spannungsdifferenz kann dazu genutzt werden, eine verminderte Ladestromstärke einzustellen im Vergleich zu einer wenig geladenen oder „jungen“ Akkumulatoreinrichtung. Alternativ kann die Differenz der Spannungswerte auch indirekt als Maß für den Zustand (Ladung, Alter etc.) der Akkumulatoreinrichtung genutzt werden. Dazu wird beispielsweise die Differenz der Spannungswerte in eine andere Größe umgerechnet wie etwa den Innenwiderstand der Akkumulatoreinrichtung oder eine Spannungsklasse. Dieser umgerechnete Wert kann dann wiederum direkt zur Steuerung der elektrischen Größe verwendet werden.
In vorteilhafter Weise kann durch das erfindungsgemäße Verfahren sehr individuell auf den (Lade-)Zustand (SoC) beziehungsweise das Alter (SoH) der Akkumulatoreinrichtung geschlossen werden. Die vorliegende Erfindung basiert nämlich auf dem Gedanken, dass der Innenwiderstand einer Akkumulatoreinrichtung mit zunehmenden Ladezustand und Alter und insbesondere mit der Anzahl der Lade-Entlade-Zyklen steigt. Dies liegt daran, dass sich die Elektrodenstruktur ladungsabhängig ändert und die Zellchemie vor allem auch temperaturabhängig altert und Ablagerungen an den Elektroden den Ionenaustausch hemmen. Speziell bei Lithium-Ionen-Zellen ist ein gewisses Lithium-Platinieren nie vollständig vermeidbar, sodass das an der Anode abgelagerte metallische Lithium den Austausch der Lithium-Ionen im Laufe des Alters der Akkumulatoreinrichtung immer mehr stört. Auch bei anderer Zellchemie, die nicht auf Lithium-Ionen basiert, können ähnliche Phänomene auftreten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Differenz der Spannungswerte durch Division mit einer Stromstärke des Stromimpulses in einen Innenwiderstand der Akkumulatoreinrichtung umgerechnet, und der Innenwiderstand bildet das Maß für den Zustand der Akkumulatoreinrichtung. Innerhalb kürzester Zeit stellt sich nämlich an den Elektroden der Akkumulatoreinrichtung ein Spannungsabfall ein, der dem Produkt aus der Stromstärke und dem Innenwiderstand der Akkumulatoreinrichtung entspricht. Dieser Innenwiderstand ist bei jungen Zellen beziehungsweise Akkumulatoreinrichtungen deutlich geringer als bei älteren. Beispielsweise kann der Innenwiderstand am Ende der typischen Lebensdauer einer Akkumulatoreinrichtung doppelt so hoch sein wie zu Beginn von deren Einsatz. Ebenso ist der Innenwiderstand in einem niedrigen (SoC < 10%) und einem hohen Ladezustand (SoC > 80%) meist deutlich höher als in einem mittleren Ladezustand (10% <= SoC <= 80%), was einer wannenförmigen Kennlinie entspricht.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die elektrische Größe der oder für die Akkumulatoreinrichtung ein Ladestrom oder ein Entladestrom der Akkumulatoreinrichtung ist. Dies bedeutet, dass nicht nur das Laden sondern auch das Entladen der Akkumulatoreinrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand gesteuert werden kann. Dabei ist es unerheblich, ob der Stromimpuls selbst ein Ladeimpuls oder ein Entladeimpuls ist. Selbst wenn der Zustand durch einen Entladeimpuls festgestellt wurde, kann damit ein Ladestrom gesteuert werden oder umgekehrt.
Alternativ kann die elektrische Größe der oder für die Akkumulatoreinrichtung jedoch auch eine Ladespannung für die Akkumulatoreinrichtung sein. Es wird also die Ladespannung, gegebenenfalls auch eine Ladeendspannung, anhand des Zustands der Akkumulatoreinrichtung individuell gesteuert. Auch hierbei kann die Steuerung intern in der Akkumulatoreinrichtung erfolgen, oder aber auch extern, wenn beispielsweise die Ladespannung eines Ladegeräts, das gegenüber der Akkumulatoreinrichtung extern ist, gesteuert wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Differenz der Spannungswerte oder ein davon abhängiger Wert mit einer vorbestimmten Kennlinie verglichen, und ein aus dem Vergleich resultierendes Ergebnis wird als das Maß für den Zustand beim Steuern der elektrischen Größe verwendet. Es kann also die Differenz der Spannungswerte direkt mit der Kennlinie verglichen werden. Dies bedeutet, dass die Kennlinie eine entsprechende Differenz der Spannungswerte beispielsweise bei unterschiedlichen Zuständen (etwa SoH) der Akkumulatoreinrichtung wiederspiegelt. Alternativ kann die Differenz der Spannungswerte aber auch in einen anderen Wert umgerechnet werden, der dann mit der Kennlinie verglichen wird. Beispielsweise wird die Differenz der Spannungswerte in einen Innenwiderstand umgerechnet und die Kennlinie repräsentiert den Innenwiderstand in Abhängigkeit von dem Zustand der Akkumulatoreinrichtung. Der Vergleich der Differenz der Spannungswerte oder des davon abhängigen Werts mit der vorbestimmten Kennlinie führt folglich zu einem Ergebnis, das den Zustand, z. B. SoC oder SoH, widerspiegelt. So kann beispielsweise ein Vergleich der Differenz der Spannungswerte mit der Kennlinie zu einem Ergebnis führen, das einem SoH von 100% entspricht. In diesem Fall liegt eine vollkommen neuwertige Zelle beziehungsweise Akkumulatoreinrichtung vor. Somit kann das Laden der Akkumulatoreinrichtung mit verhältnismäßig hohen Stromwerten erfolgen. Andernfalls, wenn der Vergleich der Differenz der Spannungswerte mit der Kennlinie beispielsweise zu einem SoH-Wert von unter 10 % führt, ist das Alter der Akkumulatoreinrichtung sehr weit fortgeschritten. In diesem Fall wird das Ergebnis des Vergleichs dazu verwendet, die Stromstärke beim Laden der Akkumulatoreinrichtung im Verhältnis zu der neuwertigen Zelle zu reduzieren. Abhängig von diesem Vergleichsergebnis können aber auch andere elektrische Größen entsprechend eingestellt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird die vorbestimmte Kennlinie in einem Kalibrationslauf ermittelt, indem bei mehreren Ladezuständen der Akkumulatoreinrichtung der jeweilige Zustand auf die genannte Art erfasst wird. Es wird also vor dem tatsächlichen Einsatz der Akkumulatoreinrichtung ein Kalibrationslauf durchgeführt, um das Verhalten der Akkumulatoreinrichtung individuell festzustellen. Mit dem Kalibrationslauf wird die Kennlinie gewonnen, die vorzugsweise die Differenz der Spannungswerte in Abhängigkeit vom Ladungszustand wiedergibt. Da die Differenz der Spannungswerte in der Regel den Innenwiderstand der Zelle beziehungsweise der Akkumulatoreinrichtung (bei gleicher Stromstärke des Stromimpulses) wiederspiegelt, ergibt sich typischerweise ein topfförmiger Verlauf der Kennlinie. Das heißt, bei niedrigen Ladezuständen ist der Innenwiderstand verhältnismäßig hoch und er sinkt relativ rasch zu mittleren Ladezuständen hin. Im mittleren Bereich der Ladezustände verläuft die Kennlinie im Wesentlichen horizontal. Bei sehr hohen Ladezuständen steigt die Kennlinie und damit der Innenwiderstand wieder rasch an. An diesem raschen Anstieg kann das Ende eines Ladezykluses erkannt werden. Da sich die gesamte Kennlinie im Laufe der Betriebszeit der Akkumulatoreinrichtung aufgrund der alternden Zellchemie ändert (in der Regel wandert die Kennlinie in Richtung nach oben zu höheren Spannungsdifferenzen beziehungsweise Innenwiderständen) ist es ratsam, eine verhältnismäßig aktuelle Kennlinie zu verwenden.
In besonders vorteilhafter Weise wird der Kalibrationslauf nach einer vorgegebenen Anzahl an Ladezyklen der Akkumulatoreinrichtung wiederholt. Beispielsweise erfolgt ein derartiger Kalibrationslauf nach jeweils 300 bis 400 Ladezyklen. Es kann davon ausgegangen werden, dass sich auf Grund der Alterung nach einer derart hohen Anzahl an Ladezyklen bereits eine deutliche Veränderung der Kennlinie gegenüber der ursprünglichen Kennlinie ergeben hat. Mit der durch den Kalibrationslauf neugewonnenen Kennlinie kann wieder sicherer das Ende eines Ladezykluses erkannt werden. Wandert die Kennlinie nämlich im Laufe der Betriebszeit nach oben, das heißt die Spannungsdifferenz beziehungsweise der Innenwiderstand der Akkumulatoreinrichtung steigt im Laufe der Zeit an, so kann ein hoher Spannungswert als Ende eines Ladungszykluses interpretiert werden, wenn die Kennlinie nicht aktualisiert wurde. In diesem Fall könnte der Ladevorgang abgebrochen werden, obwohl die Akkumulatoreinrichtung noch nicht vollgeladen ist. Ebenso könnte wegen des hohen Spannungswerts der Ladestrom reduziert werden, obwohl dies aufgrund des Alters der Akkumulatoreinrichtung noch nicht notwendig wäre. So ist es auf alle Fälle ratsam, den Kalibrationslauf regelmäßig durchzuführen. Ein Kalibrationslauf kann so aber auch bereits nach 100 Ladezyklen oder weniger durchgeführt werden, um noch aktuellere Kennlinien zu gewinnen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Erfassen des Zustands der Akkumulatoreinrichtung bei einem Laden oder Entladen erst dann erfolgt, wenn deren Ladezustand einen vorgegebenen Schwellwert erreicht. Da das Erfassen des Zustands der Akkumulatoreinrichtung doch eine gewisse Zeit beansprucht (beispielsweise 30 s, 2 min oder dergleichen) und die Zustandserfassung zu Beginn eines Ladezykluses unter Umständen unnötig ist, kann es von Vorteil sein, die Zustandserfassung beispielsweise erst ab einem Ladezustand (SoC) von 80 % zu beginnen. Dieser Wert kann natürlich auch anders gewählt werden und z. B. 70 %, 90 % oder etwaige Zwischenwerte annehmen. Natürlich kann dieser Wert auch kleiner als 70 % sein. Der vorgegebene Schwellwert entspricht dann dieser Zahl von 70 %, 80 % etc. und drückt beispielsweise einen SoC-Grenzwert aus.
Der erste Spannungswert wird unmittelbar nach einer Relaxationsphase, in der kein Strom in die Akkumulatoreinrichtung oder aus ihr heraus fließt, von insbesondere mindestens 5 s, vorzugsweise mindestens 60 s, an den Elektroden gemessen. Für die zuverlässige Bestimmung des Innenwiderstands der Akkumulatoreinrichtung sollte die Zellchemie zunächst einen Gleichgewichtszustand erreichen. Dieser Gleichgewichtszustand wird nie vollständig erreicht, aber nach etwa 60 Sekunden kann bei üblichen Lithium-Ionen-Zellen von einem annähernden Gleichgewichtszustand ausgegangen werden. Aber auch bereits nach 5 Sekunden ist ein Großteil der Zellchemie zur Ruhe gekommen. Es ist also ein Kompromiss zu finden zwischen der Zuverlässigkeit der Messwerte (Zuverlässigkeit steigt mit längeren Relaxationsphasen) und der Zeitdauer, die für die Relaxation zur Verfügung gestellt wird. Ein guter Kompromiss liegt etwa bei 60 s, wenn das Ziel ein möglichst rascher Ladevorgang ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in der Relaxationsphase an den beiden Elektroden mindestens ein erster Spannungsrohwert oder ein Relaxationsspannungsverlauf über der Zeit erfasst, und auf der Basis des mindestens einen ersten Spannungsrohwerts oder des Relaxationsspannungsverlaufs wird der erste Spannungswert ermittelt, und auf der Basis des mindestens einen ersten Spannungsrohwerts oder des Relaxationsspannungsverlaufs sowie auf Basis eines während des Stromimpulses erfassten zweiten Spannungsrohwerts wird der zweite Spannungswert ermittelt. Der Relaxationsspannungsverlauf kann beispielsweise extrapoliert werden, um den ersten Spannungswert aus dem ersten Spannungsrohwert zu schätzen, der nach einer sehr langen Relaxationsphase, insbesondere größer 60 s, erreicht werden würde. Dieser so ermittelte bzw. geschätzte erste Spannungswert würde für die Differenz der Spannungswerte genutzt werden. Der zweite Spannungswert für die Differenz könnte mittels des während des Stromimpulses gemessenen zweiten Spannungsrohwerts geschätzt bzw. ermittelt werden. Auch für diese Schätzung könnte der Relaxationsspannungsverlauf genutzt werden. Dies hat den Vorteil, dass nicht eine übermäßig lange Zeit gewartet werden muss, um eine ausreichende Relaxation der Akkumulatoreinrichtung zu erreichen. Vielmehr wird vorzugsweise nur eine verhältnismäßig kurze Zeit gewartet, in der nur ein kleiner Bruchteil der Relaxation der Elektrochemie der Akkumulatoreinrichtung stattgefunden hat. Aus dem Spannungsverlauf während dieser kurzen Relaxationsphase werden sodann auf der Grundlage gemessener Spannungsrohwerte die notwendigen Spannungswerte geschätzt. Der Relaxationsspannungsverlauf über der Zeit kann gemessen oder aus einem oder mehreren Messwerten interpoliert bzw. extrapoliert werden. Werden mehrere Messwerte gewonnen, so können entsprechend mehr Parameter eines Modells bzgl. der Relaxation ermittelt werden. Ggf. kann für diese Auswertungen künstliche Intelligenz verwendet werden.
Für das Erfassen des Zustands der Akkumulatoreinrichtung kann ein Ladevorgang oder ein Entladevorgang der Akkumulatoreinrichtung unterbrochen werden. Prinzipiell kann das Erfassen des Zustands der Akkumulatoreinrichtung natürlich auch in einer Phase erfolgen wenn die Akkumulatoreinrichtung nicht benutzt wird. Um jedoch auch während des Betriebs der Akkumulatoreinrichtung deren Zustand zuverlässig zu erfassen, ist die oben erwähnte Relaxation notwendig. Dies bedeutet, dass die Zellchemie den genannten Gleichgewichtszustand erreichen sollte, was nur in einem stromlosen Zustand möglich ist. Daher ist es von Vorteil, wenn der Ladevorgang oder Entladevorgang unterbrochen wird, um den Zustand der Akkumulatoreinrichtung mit hoher Genauigkeit festzustellen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Ladevorgang oder Entladevorgang der Akkumulatoreinrichtung verlangsamt oder abgebrochen wird, wenn das Maß für den Zustand der Akkumulatoreinrichtung einen vorgegebenen Wert erreicht oder übersteigt. So kann beispielsweise der Ladevorgang verlangsamt werden, wenn die Differenz der Spannungswerte vor und während des Stromimpulses beziehungsweise der korrespondierende Innenwiderstand größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Falls dies nämlich der Fall ist, ist das Ende eines Ladezykluses erreicht und der Ladestrom sollte reduziert werden, um etwa Lithium-Platinieren zu vermeiden. Erreicht die Spannungsdifferenz beziehungsweise der Innenwiderstand einen noch höheren, vorbestimmten Wert, so kann der Ladevorgang auch komplett abgebrochen werden. Ähnliches gilt für den Entladevorgang, bei dem der Innenwiderstand der Akkumulatoreinrichtung auch steigt, je näher der Zustand an die vollständige Entladung kommt. Erreicht also die Spannungsdifferenz beziehungsweise der Innenwiderstand auch beim Entladen einen vorbestimmten Wert oder übersteigt diesen sogar, so kann der Entladevorgang verlangsamt, das heißt der Entladestrom reduziert werden. Bei noch höherer Spannungsdifferenz beziehungsweise noch höherem Innenwiderstand kann der Entladevorgang schließlich komplett abgebrochen werden.
Die Akkumulatoreinrichtung kann einen Akkupack mit mehreren Zellen darstellen. Insofern stellen die Spannungswerte jeweils Packspannungen, also die Gesamtheit, insbesondere die Summe, der Zellspannungen dar. Das geschilderte Verfahren wird hierbei für den Akkupack als Ganzes durchgeführt. Alternativ stellt die Akkumulatoreinrichtung eine einzelne Zelle (eines Akkupacks) dar. Entsprechend wird ein Verfahren zum Betreiben eines Akkupacks, das mehrere Zellen als Akkumulatoreinrichtungen aufweist, bereitgestellt. Dabei wird das oben geschilderte Verfahren für jede einzelne Akkumulatoreinrichtung bzw. Zelle separat durchgeführt. Dies bietet den Vorteil, dass auch eine unterschiedliche Alterungsstruktur der Zellen erfasst werden kann. In der Praxis ergibt sich in einem Akkupack im Laufe der Zeit immer eine derartige unterschiedliche Altersstruktur. Entsprechend muss in diesem Fall das Batteriemanagementsystem für Einzelzellüberwachung ausgelegt sein.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe auch durch eine Akkumulatoreinrichtung mit einer Erfassungseinrichtung und einer Steuereinrichtung zum Durchführen des oben genannten Verfahrens gelöst. Die Erfassungseinrichtung ist dementsprechend dazu ausgelegt, den Zustand der Akkumulatoreinrichtung zu erfassen, indem sie einen durch die Akkumulatoreinrichtung fließenden Stromimpuls erzeugt, einen ersten Spannungswert an der Elektrode vor dem Stromimpuls und einen zweiten Spannungswert während des Stromimpulses an den Elektroden misst. Darüber hinaus umfasst die Akkumulatoreinrichtung eine Steuereinrichtung zum Steuern einer elektrischen Größe der oder für die Akkumulatoreinrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand. Dabei wird eine Differenz der Spannungswerte direkt oder indirekt als Maß für den Zustand beim Steuern der elektrischen Größe verwendet. Gegebenenfalls besitzt die Erfassungseinrichtung für den Stromimpuls eine entsprechende Stromquelle und für das Messen eine entsprechende Sensorik. Die Steuereinrichtung kann, wenn sie nicht analog aufgebaut ist, einen digitalen Prozessor für die Signalverarbeitung aufweisen.
Die oben im Zusammenhang mit dem Verfahren geschilderten Vorteile und Variationsmöglichkeiten gelten sinngemäß auch für die Akkumulatoreinrichtung. Insbesondere können die genannten Verfahrensmerkmale als funktionelle Merkmale der Akkumulatoreinrichtung interpretiert werden.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß auch ein Elektrowerkzeug mit einer derartigen Akkumulatoreinrichtung bereitgestellt. Das Elektrowerkzeug kann von der eingangs erwähnten Art sein. Insbesondere kann es also ein Akkuschrauber, ein Akkubohrer, eine akkubetriebene Handkreissäge sowie ein akkubetriebenes Reinigungsgerät, Haushaltsgerät oder Gartengerät sein.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

1 eine Perspektivansicht eines Akku-Bohrschraubers;
2 Kennlinien einer Akkumulatoreinrichtung; und
3 einen schematischen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden.
Ein Elektrogerät in Form eines Akku-Bohrschraubers 1 ist in einer Perspektivansicht in 1 gezeigt. Am Akku-Bohrschrauber 1 ist ein Akkupack 2, das heißt eine Akkumulatoreinrichtung, angebracht, welcher zur Energieversorgung des Akku-Bohrschraubers 1 dient. Der Akkupack 2 kann beispielsweise mehrere Lithium-Ionen-Zellen zur Energiebereitstellung aufweisen. Andere Zelltechnologien sind ebenfalls möglich. Die nachfolgenden Erläuterungen gelten nicht nur für ein Elektrogerät in Form des Akku-Bohrschraubers 1, sondern generell für beliebige Elektrogeräte, wie beispielsweise Elektrowerkzeuge jeglicher Art, stationäre Maschinen, Reinigungsgeräte, Gartengeräte, Wasserpumpen und dergleichen.
Es hat sich gezeigt, dass eine elektrochemische Zelle und insbesondere eine Lithium-Ionen-Zelle einen Innenwiderstandsverlauf über dem Ladezustand (SoC) besitzt, wie es in 2 angedeutet ist. Der Innenwiderstand R_i wird vorzugsweise mit einem Stromimpuls durch die beiden Pole der Akkumulatoreinrichtung gemessen. In der Praxis lässt sich der Innenwiderstand dadurch messen, dass vor einem Stromimpuls die Spannung an den Elektroden der Akkumulatoreinrichtung gemessen wird und ebenso während des Stromimpulses. Aus diesen beiden Spannungswerten erhält man eine Differenz ΔU, die dem Produkt aus der Stromstärke i des Stromimpulses (in der Regel konstant) und dem Innenwiderstand R_i entspricht. Bei unveränderter Stromstärke ist also der Wert der Differenzspannung ΔU proportional zu dem Innenwiderstand R_i . Dies ist auch in der Ordinate von 2 angedeutet, die sowohl die Differenzspannung ΔU als auch den Innenwiderstand R_i repräsentiert.
Im mittleren Ladungszustandsbereich etwa von 30 % bis 70 % SoC ist der Innenwiderstand R_i im Wesentlichen konstant und es kann beispielsweise eine Spannungsdifferenz ΔU₁ gemessen werden. Bei niedrigen Ladungszuständen steigt die gemessene Differenzspannung ΔU in Richtung zu SoC 0 % an. Ebenso steigt die Differenzspannung ΔU in Richtung auf den maximalen Ladungszustand SoC 100 % an (gegebenenfalls um ein bis zwei Zehnerpotenzen). Es ergibt sich in der Regel eine wannenförmige Kennlinie 3. Das Ende eines Ladezykluses kann also dadurch erkannt werden, dass die Differenzspannung ΔU beziehungsweise der Innenwiderstand R_i steigt. In gleicher Weise kann das Ende eines Entladezykluses daran erkannt werden, dass die Differenzspannung ΔU beziehungsweise der Innenwiderstand R_i zunimmt.
Am Ende eines Ladezykluses (z. B. SoC größer 80 %) sollte die Stromstärke reduziert werden, um bei Lithium-Ionen-Zellen ein Lithium-Platinieren an der Elektrode zu vermeiden. Übersteigt also die gemessene Differenzspannung ΔU einen bestimmten Wert, so kann der Ladestrom als elektrische Größe reduziert beziehungsweise herabgeregelt werden.
In einem praktischen Beispiel wird eine Lithium-Ionen-Zelle beziehungsweise Akkumulatoreinrichtung zunächst mit konstantem Strom geladen. Beispielsweise bis zu einem Ladungszustand von SoC 80 % (kann auch höher oder niedriger liegen) wird die Spannungsdifferenz ΔU nicht gemessen. Alternativ kann sie in groben Rastern von SoC 10 % gemessen werden. Da die Gesamtkapazität der Akkumulatoreinrichtung bekannt ist, ergibt der Quotient aus dem Produkt von Ladestrom und Ladezeit gegenüber der Gesamtkapazität einen groben Schätzwert für den aktuellen Ladungszustand SoC. Ab einem kritischen Zustand von z. B. 80 % wird die Schätzung ungenau und es sollte eine genauere Messung anhand der Differenzspannung ΔU mehrmals in Folge durchgeführt werden, z. B alle 5 % und gegebenenfalls ab SoC 90 % alle 2 % oder dergleichen. Mit steigender Differenzspannung ΔU beziehungsweise mit steigendem Innenwiderstand R_i wird dann beispielsweise der Ladestrom proportional zur Spannungsdifferenz, exponentiell zu dieser, stufenweise oder dergleichen reduziert. In ähnlicher Weise könnte am Ende des Ladezykluses auch die Ladespannung in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz reduziert werden. Analog hierzu kann beim Entladen der Entladestrom oder die Entladespannung reduziert werden, wenn die Differenzspannung ΔU ergibt, dass sich der Ladungszustand gegen SoC 0 % nähert.
Beim Messen der Spannungsdifferenz ist generell zu beachten, dass sie aus einer Relaxationsphase heraus gemessen werden sollte. Dies bedeutet, dass die Akkumulatoreinrichtung in einer Relaxationsphase, die nicht kürzer als 5 s und vorzugsweise auch nicht kürzer als 60 s sein sollte, stromlos geschaltet wird. Je länger die Relaxationsphase dauert, desto besser wird der Messwert. Nach dieser Relaxationszeit wird der erste Spannungswert im stromlosen Zustand also unter OCV-Bedingung gemessen. Anschließend wird ein Stromimpuls in die Akkumulatoreinrichtung eingeprägt. Die Stromstärke dieses Stromimpulses sollte bei allen Messungen gleich bleiben. Beispielsweise beträgt sie 3 A oder einen beliebigen anderen Wert. Der Stromimpuls kann ein Ladeimpuls oder ein Entladeimpuls sein. Er dauert vorzugsweise wenige Sekunden, z. B. 1 s, 5 s oder dergleichen. Während des Stromimpulses wird dann der zweite Spannungswert gemessen. Dieser Spannungswert beinhaltet als Wechselkomponente den ohmschen Spannungsabfall, für den der Innenwiderstand verantwortlich ist. Wenn somit am Ende eines Ladezykluses der Ladungszustand präzise bestimmt und nicht geschätzt werden soll, wird die gemessene Spannungsdifferenz ΔU mit der Kennlinie 3, die in der Akkumulatoreinrichtung vorzugsweise hinterlegt ist, verglichen. Der resultierende genaue Ladungszustand kann dann für eine exakte Steuerung des Ladeprozesses an dessen Ende verwendet werden.
Die Kennlinie 3 verändert sich im Laufe des Betriebs der Akkumulatoreinrichtung. Die Akkumulatoreinrichtung altert. Bei der Alterung verändert sich die Zellchemie und der Innenwiderstand R_i steigt. In 2 deutet die Kennlinie 4 eine gealterte Zelle an. Im mittleren Ladungszustandsbereich etwa von 30 % bis 70 % SoC ist der Innenwiderstand R_i wiederum im Wesentlichen konstant und es kann beispielsweise eine Spannungsdifferenz ΔU₂ gemessen werden. Die Kennlinie 4 entspricht in der Regel nicht nur einer Parallelverschiebung der Kennlinie 3 der jungen Zelle, sondern ihre Form verändert sich im Laufe der Alterung ebenfalls mehr oder weniger. Der Anstieg des Innenwiderstands R_i beziehungsweise der Spannungsdifferenz ΔU bei niedrigen Ladungszuständen und bei hohen Ladungszuständen bleibt in der Regel erhalten. Im Laufe der Lebensdauer einer Akkumulatoreinrichtung können sich die Werte der Widerstandskennlinie 4 gegenüber der ursprünglichen Widerstandskennlinie 3 durchaus verdoppeln. Daher ist es sinnvoll, zum Steuern der Akkumulatoreinrichtung eine möglichst aktuelle Kennlinie zu verwenden.
Die erste Kennlinie 3 einer frischen Zelle beziehungsweise Akkumulatoreinrichtung wird typischerweise vor deren Benutzung in einem Kalibrationslauf ermittelt. Während des Betriebs sollte die Kennlinie in regelmäßigen Abständen aktualisiert werden. Beispielsweise erfolgt eine Aktualisierung alle 50 Ladezyklen. Mindestens sollte eine Kennlinienaktualisierung alle 300 bis 400 Ladezyklen erfolgen.
Zur Aktualisierung einer Kennlinie erfolgt beispielsweise ein kompletter Lade- und/oder Entladezyklus. In vorgegebenen Schritten des Ladungszustands erfolgen dabei Messungen der Spannungsdifferenz ΔU beziehungsweise des Innenwiderstands R_i . Mit aktualisierter Kennlinie kann stets, insbesondere am Ende eines Ladezykluses, der Zustand der Zelle genau bestimmt und damit die Akkumulatoreinrichtung beziehungsweise die Zelle exakt gesteuert werden. Würde die Kennlinie im Alter nicht aktualisiert werden, so würde etwa eine Differenzspannung im Bereich von ΔU₂ bei Verwendung der Kennlinie 3 als erhöhte Spannungsdifferenz am Ende des Ladezykluses hindeuten. Entsprechend würde die Steuerung beispielsweise den Ladestrom reduzieren, da ein erhöhter Ladezustand (größer 80 %) angenommen wird, was jedoch bei einer gealterten Zelle nicht der Fall sein muss. Dementsprechend würde der Ladevorgang wesentlich langsamer vonstattengehen als dies tatsächlich der Fall sein müsste. Insofern ist es von Vorteil, eine möglichst aktuelle Kennlinie zu nutzen, um ein möglichst rasches Laden realisieren zu können.
3 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Schritt S1 beispielsweise vor dem Ende eines Ladezykluses ist ein Erzeugen eines Stromimpulses nach einer stromlosen Relaxationszeit vorgesehen. In einem weiteren Schritt S2 erfolgt ein Messen eines Spannungswerts in der Relaxationsphase vor dem Stromimpuls sowie ein Messen eines zweiten Spannungswerts an den Elektroden der Akkumulatoreinrichtung während des Stromimpulses. In einem anschließenden Schritt S3 wird eine Differenz der beiden Spannungswerte gebildet. In einem darauffolgenden Schritt S4 erfolgt das Steuern einer elektrischen Größe (z. B. Ladestrom, Entladestrom, Ladespannung etc). Hierzu wird die Differenz der Spannungswerte aus Schritt S3 direkt oder indirekt genutzt. Dabei wird vorzugsweise eine Kennlinie verwendet, die den Zusammenhang zwischen der Spannungsdifferenz (Differenz der Spannungswerte) und dem Ladezustand (SoC) repräsentiert. In einem weiteren Schritt S5 wird überprüft, ob die Anzahl der Ladezyklen z eine vorgegebene Anzahl z0 überschritten hat. Ist dies der Fall, wird in Schritt S6 ein Kalibrationslauf durchgeführt. Dabei wird die in Schritt S4 benutzte Kennlinie aktualisiert beziehungsweise neu gewonnen. Mit der aktualisierten Kennlinie wird das Verfahren beim nächsten Lade- oder Entladezyklus wiederholt. Gegebenenfalls erfolgen dabei weitere Schritte, bis der Schritt S1 wieder durchgeführt wird. Falls die Anzahl der Ladezyklen z die vorgegebene Anzahl z₀ noch nicht überschritten hat, wird die bisher geltende Kennlinie weiter benutzt und das Verfahren gegebenenfalls wieder bei Schritt S1 begonnen.
In vorteilhafter Weise kann mit der vorliegenden Erfindung das Ende eines Ladezykluses und/oder Entladezykluses individuell für eine Zelle sehr genau bestimmt werden. Entsprechend genau kann auch der Lade- beziehungsweise Entladestrom oder eine andere elektrische Größe beim Betreiben der Akkumulatoreinrichtung gesteuert werden. Somit kann beispielsweise ein Ladezyklus in seiner Zeitdauer deutlich reduziert werden.
Bezugszeichenliste

1: Akku-Bohrschrauber
2: Akkupack
3: Kennlinie
4: Kennlinie
i: Stromstärke
R_i: Innenwiderstand
S1: Schritt
S2: Schritt
S3: Schritt
S4: Schritt
S5: Schritt
S6: Schritt
z: Anzahl Ladezyklen
z₀: vorgegebene Anzahl Ladezyklen
ΔU: Differenzspannung
ΔU₁: Differenzspannung
ΔU₂: Differenzspannung

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Akkumulatoreinrichtung (2) für ein Elektrowerkzeug (1) durch - Erfassen eines Zustands der Akkumulatoreinrichtung (2) mit zwei Elektroden und - Steuern (S4) einer elektrischen Größe der oder für die Akkumulatoreinrichtung (2) in Abhängigkeit von dem erfassten Zustand, wobei - das Erfassen des Zustands ◯ ein Erzeugen (S1) eines durch die Akkumulatoreinrichtung fließenden Stromimpulses sowie ◯ ein Ermitteln (S2) eines ersten Spannungswerts an den Elektroden für einen Zeitpunkt vor dem Stromimpuls und ein Ermitteln eines zweiten Spannungswerts für einen Zeitpunkt während des Stromimpulses umfasst, wobei ◯ eine Differenz der Spannungswerte direkt oder indirekt als Maß für den Zustand beim Steuern der elektrischen Größe verwendet wird (S3, S4), wobei - der erste Spannungswert unmittelbar nach einer Relaxationsphase, in der kein Strom in die Akkumulatoreinrichtung oder aus ihr heraus fließt, an den Elektroden ermittelt (S2) wird, und - in der Relaxationsphase an den beiden Elektroden mindestens ein erster Spannungsrohwert oder ein Relaxationsspannungsverlauf über der Zeit erfasst, und auf der Basis des mindestens einen ersten Spannungsrohwerts oder des Relaxationsspannungsverlaufs der erste Spannungswert ermittelt wird, und auf der Basis des mindestens einen ersten Spannungsrohwerts oder des Relaxationsspannungsverlaufs sowie auf Basis eines während des Stromimpulses erfassten zweiten Spannungsrohwerts der zweite Spannungswert ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Spannungswerte durch Division mit einer Stromstärke des Stromimpulses in einen Innenwiderstand der Akkumulatoreinrichtung (2) umgerechnet wird, und der Innenwiderstand das Maß für den Zustand bildet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Größe der oder für die Akkumulatoreinrichtung (2) ein Ladestrom oder ein Entladestrom der Akkumulatoreinrichtung (2) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Größe der oder für die Akkumulatoreinrichtung (2) eine Ladespannung für die Akkumulatoreinrichtung (2) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Spannungswerte oder ein davon abhängiger Wert mit einer vorbestimmten Kennlinie (3, 4) verglichen wird, und ein aus dem Vergleich resultierendes Ergebnis als das Maß für den Zustand beim Steuern der elektrischen Größe verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Kennlinie (3, 4) in einem Kalibrationslauf (S6) ermittelt wird, indem bei mehreren Ladezuständen der Akkumulatoreinrichtung (2) der jeweilige Zustand auf die genannte Art erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrationslauf (S6) nach einer vorgegebenen Anzahl (z₀) an Ladezyklen der Akkumulatoreinrichtung (2) wiederholt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Zustands der Akkumulatoreinrichtung (2) bei einem Laden oder Entladen erst dann erfolgt, wenn deren Ladezustand einen vorgegebenen Schwellwert erreicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spannungswert unmittelbar nach einer Relaxationsphase von mindestens 5 s, vorzugsweise mindestens 60 s, an den Elektroden ermittelt (S2), insbesondere gemessen oder geschätzt, wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Erfassen des Zustands der Akkumulatoreinrichtung ein Ladevorgang oder ein Entladevorgang der Akkumulatoreinrichtung (2) unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladevorgang oder der Entladevorgang der Akkumulatoreinrichtung (2) verlangsamt oder abgebrochen wird, wenn das Maß für den Zustand der Akkumulatoreinrichtung (2) einen vorgegebenen Wert erreicht oder übersteigt.
Verfahren zum Betreiben eines Akkupacks, das mehrere Zellen als Akkumulatoreinrichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche für jede einzelne Akkumulatoreinrichtung separat durchgeführt wird.
Akkumulatoreinrichtung (2) mit einer Erfassungseinrichtung und einer Steuereinrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektrowerkzeug (1) mit einer Akkumulatoreinrichtung (2) gemäß Anspruch 13.