DE102019201604A1 - Verfahren zur Bestimmung zumindest eines Batterieparameters einer Batterie, entsprechend betreibbare Batterie sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zumindest eines Batterieparameters einer Batterie (10) eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (KFZ) umfassend mehrere schaltbare Batteriezellen (12). Durch gezieltes Ansteuern der Schaltelemente (24, 26) der schaltbaren Batteriezellen (12) können diese Anregungssignale (34) an andere Batteriezellen (12) der Batterie (10) übermitteln, die Antwortsignale (40) erzeugen. Anhand der Antwortsignale (40) wird dann gemäß einer vorbestimmten Bestimmungsvorschrift der zumindest eine Batterieparameter der Batterie (10) bestimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zumindest eines Batterieparameters einer Batterie eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, wobei die Batterie mehrere elektrisch miteinander verschaltete, schaltbare Batteriezellen umfasst.
  • Eine schaltbare Batteriezelle im Sinne der Erfindung ist eine Batteriezelle, in der zumindest ein Schaltelement zum Schalten eines Stromes integriert ist. In der erfindungsgemäßen Batterie ist eine Vielzahl solcher schaltbaren Batteriezellen elektrisch miteinander zu einem Batteriepack verschaltet. Eine solche Anordnung der miteinander verschalteten schaltbaren Batteriezellen kann so ausgestaltet sein, dass mehrere der schaltbaren Batteriezellen parallel miteinander verschaltet sind und eine Zellebene bilden. Mehrere solcher Zellebenen können in Reihe zu einem Zellstrang verschaltet sein. In dem Batteriepack kann ein Strang oder es können mehrere solcher Stränge parallel miteinander elektrisch verschaltet sein. Mechanisch können die Batteriezellen in Batteriemodulen angeordnet oder organisiert sein, von denen jedes bereits mehrere Batteriezellen in Parallelschaltung und in Serienschaltung enthalten kann. So sieht beispielsweise ein 4p3s-Batteriemodul eine Serienschaltung (s) aus 3 Zellebenen vor, von denen jede eine Parallelschaltung (p) aus 4 Batteriezellen umfasst. Eine erfindungsgemäße Batterie kann aus beliebig vielen Batteriemodulen bestehen, woraus sich ein System oder Schaltkreis miteinander elektrisch verschalteter schaltbarer Batteriezellen ergibt.
  • Batterien, die aus Batteriemodulen aufgebaut sind, welche schaltbare Batteriezellen umfassen, sind bekannt. Vorteilhaft an einer solchen Batterie ist, dass durch Ansteuern der Schaltelemente der schaltbaren Batteriezellen eine jede der schaltbaren Batteriezellen bedarfsgerecht in der Batterie zu- oder weggeschaltet werden kann. So können beispielsweise schadhafte Batteriezellen gezielt aus dem Schaltkreis der Batterie entfernt werden.
  • Aus der US 5 656 915 A ist eine aus mehreren schaltbaren Batteriezellen aufgebaute Batterie mit zellindividuellem Monitoring und zellindividueller Steuerung bekannt.
  • Aus der US 9 172 254 B2 ist ebenfalls ein aus mehreren schaltbaren Batteriezellen bestehendes Batteriesystem zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug bekannt.
  • Die US 2012/0064378 A1 beschreibt eine Schutzvorrichtung für eine Batterie mit mehreren Batteriezellen, umfassend ein elektrisches Schaltelement.
  • Bei den bekannten Batterien ist in der Regel ein Batteriemanagementsystem vorgesehen, das das Batterieverhalten für einen bevorstehenden Lastgang oder Belastungsfall anhand vorbestimmter Batterieparameter prognostizieren kann. Die Prognose wird in der Regel mittels eines Simulationsmodells durchgeführt, in dem die Batterieparameter gespeichert sind.
  • Um solche Batterieparameter für eine Überwachung oder eine Prognose eines Batterieverhaltens bereitzustellen, werden üblicherweise zunächst die einzelnen Zellparameter in den einzelnen Batteriezellen in Prototypen ermittelt. Methoden zur Ermittlung der Zellparameter umfassen zum Beispiel die zyklische Durchführung von Ent- und Aufladevorgängen (Zyklisierung) oder elektrochemische Impedanzspektroskopiemessungen (EIS). Die einzelnen Batteriezellen werden dazu üblicherweise zu prototypischen Aufbauten zusammengebaut. Die Prototypen entsprechen dabei solchen Batterien, wie sie in zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen verbaut werden. Anhand der prototypischen Aufbauten und der Messungen können dann die Zellparameter der Batteriezellen und/oder Systemparameter der Batterie, also zum Beispiel elektrische, thermische und/oder mechanische Eigenschaften, unter realitätsnahen Bedingungen ermittelt und das Verhalten der einzelnen Batteriezellen im verschalteten Zustand untersucht werden. Die ermittelten Zellparameter und/oder Systemparameter der Batterie werden dem Batteriemanagementsystem übermittelt, wo sie als die Batterieparameter der Batterie hinterlegt werden.
  • Die anhand eines prototypischen Aufbaus ermittelten Batterieparameter einer Batterie zur Nutzung in einem Simulationsmodell der Batterie zum Zwecke der Prognose des Batterieverhaltens in einem bestimmten Lastgang oder Belastungsfall werden in der Regel in nachteiliger Weise für den gesamten Lebenszyklus der Batterie als unveränderlich angenommen und nicht für einen jeweiligen Alterungszustand der die Batterie aufbauenden Batteriezellen aktualisiert.
  • Die Ermittlung von Batterieparametern anhand prototypischer Aufbauten mit neuwertigen Batteriezellen ermöglicht zudem nicht die Lokalisierung und Quantifizierung elektrischer, thermischer und/oder mechanischer Kopplungen zwischen einzelnen Batteriezellen der Batterie. Zudem sind die anhand prototypischer Aufbauten ermittelten Batterieparameter nur bedingt auf die tatsächlich verwendeten Batterien übertragbar, da die batterieindividuellen Zellparameter der Batteriezellen und/oder Systemparameter einer tatsächlich verwendeten Batterie beispielsweise fertigungsbedingt von den anhand eines jeweiligen prototypischen Aufbaus ermittelten Batterieparametern abweichen können.
  • Mit Hilfe der wie oben beschrieben ermittelten Batterieparameter wird das besagte Simulationsmodell erstellt, das dazu genutzt wird, das Verhalten einer Batterie, also das Verhalten eines Systems miteinander verschalteter Batteriezellen, vorherzusagen. Da, wie oben beschrieben, die anhand eines prototypischen Aufbaus ermittelten Batterieparameter weder batterieindividuell sind, noch an die Alterung einzelner Batteriezellen angepasst werden, verliert das Simulationsmodell somit im Laufe der Zeit zwangsläufig an Genauigkeit. Auf solchen Simulationsmodellen aufgebaute Batteriemanagementsysteme sind zwangsläufig ebenfalls fehlerhaft.
  • Die wie oben beschrieben ermittelten Batterieparameter können auch für eine Echtzeit-Zustandsschätzung der Batterie oder andere Verfahren verwendet werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, batterieindividuelle und an den Alterungszustand einer Batterie angepasste Batterieparameter bereitzustellen, welche in ein Simulationsmodell der Batterie eingegeben werden können, um die oben benannten Nachteile bei der Prognose des Batterieverhaltens zu beseitigen.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
  • Durch die Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung zumindest eines Batterieparameters einer Batterie eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Die Batterie umfasst mehrere elektrisch miteinander verschaltete, schaltbare Batteriezellen, wobei in jeder der schaltbaren Batteriezellen zumindest ein Schaltelement zum Schalten eines Stromes in der jeweiligen Batteriezelle integriert ist. Des Weiteren weist die Batterie eine Steuereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Schaltelemente der Batteriezellen anzusteuern. Jede der schaltbaren Batteriezellen weist eine Messeinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, zumindest einen Zellparameter der jeweiligen Batteriezelle zu erfassen. Ein Zellparameter kann dabei ein mechanischer und/oder ein thermischer und/oder ein elektrischer Zellparameter sein. Der jeweilige Zellparameter jeder Batteriezelle hängt von dem Zellparameter einer jeweiligen anderen der Batteriezellen ab. Mit anderen Worten beeinflusst eine Änderung eines jeweiligen Zellparameters in einer der Batteriezellen den Wert des jeweiligen Zellparameters in anderen der Batteriezellen, beispielsweiser einer benachbarten Batteriezelle.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung durch Ansteuern der Schaltelemente der Batteriezellen einen Stromfluss in mindestens einer der Batteriezellen unterbricht und/oder herstellt, wodurch der zumindest eine Zellparameter der mindestens einen Batteriezelle geändert wird. Mit anderen Worten wird durch gezieltes Hinzu- und/oder Wegschalten einer der Batteriezellen der Batterie ein Zellparameter in der jeweiligen Batteriezelle geändert.
  • Die Änderung des zumindest einen Zellparameters der mindestens einen auf diese Weise angeregten Batteriezelle ist ein Anregungssignal. Der eine Zellparameter kann beispielsweise die Temperatur der angeregten Batteriezelle sein. In dem Fall ist eine Änderung der Temperatur, also beispielsweise eine Temperaturerhöhung, das Anregungssignal. Das Anregungssignal ändert in der beschriebenen Weise den jeweiligen zumindest einen Zellparameter und/oder einen mit dem Zellparameter korrelierten Zweitparameter zumindest eines Teils der restlichen Batteriezellen der Batterie.
  • Der eine Zellparameter kann beispielsweise auch der Zellinnendruck der angeregten Batteriezelle sein. In dem Fall ist eine Änderung des Zellinnendrucks, also beispielsweise eine Druckerhöhung, das Anregungssignal. Das Anregungssignal ändert in der beschriebenen Weise den jeweiligen zumindest einen Zellparameter und/oder einen mit dem Zellparameter korrelierten Zweitparameter zumindest eines Teils der restlichen Batteriezellen der Batterie. Als Zweitparameter kommt in diesem Fall beispielsweise die Temperatur zumindest eines Teils der restlichen Batteriezellen der Batterie in Frage.
  • Die Änderung eines jeweiligen Zellparameters in einer der Batteriezellen kann den Wert eines beliebigen anderen Zellparameters (insbesondere aber auch den jeweiligen) in einer anderen Batteriezelle ändern.
  • Im beispielhaften Falle der Temperaturerhöhung in der angeregten Batteriezelle erhöht sich also auch die Temperatur zumindest eines Teils der restlichen Batteriezellen der Batterie. Der Wärmeübertritt kann in diesem Fall beispielsweise von einem Wärmeübergangskoeffizienten der jeweiligen Batteriezelle abhängig sein.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Änderung des zumindest einen Zellparameters und/oder des mit dem Zellparameter korrelierten Zweitparameters in der angeregten Batteriezelle und
    1. a) in jeder der restlichen Batteriezellen der Batterie oder
    2. b) in einer vorbestimmten Teilgruppe von Batteriezellen der Batterie
    durch die jeweilige Messeinrichtung der jeweiligen Batteriezelle als ein jeweiliges Antwortsignal erfasst wird. Die Messeinrichtung kann zum Beispiel ein jeweiliger Temperatursensor sein, der die Temperaturerhöhung in einer der restlichen Batteriezellen der Batterie oder in einer vorbestimmten Teilgruppe von Batteriezellen der Batterie erfasst. Die vorbestimmte Teilgruppe kann dabei auch eine einzelne Batteriezelle umfassen. Die Temperaturerhöhung in einer jeweiligen Batteriezelle kann davon abhängen, ob zum Beispiel ein Wärmeübergangskoeffizient alterungsbedingten Änderungen unterworfen ist.
  • Anhand der Antwortsignale wird gemäß einer vorbestimmten Bestimmungsvorschrift der zumindest eine Batterieparameter der Batterie bestimmt, also zum Beispiel der Wärmeübergangskoeffizient zwischen jeweils zwei Batteriezellen. Die Bestimmungsvorschrift kann beispielsweise gemäß den grundsätzlich bekannten Methoden der Systemidentifikation ausgeführt werden, wobei ein jeweiliges Anregungssignal als ein Eingangssignal und ein jeweiliges Antwortsignal als ein Ausgangssignal verwendet wird.
  • Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass durch Ansteuern der Schaltelemente gezielt einzelne Teilbereiche der Batterie, im Extremfall bis auf Zellebene hinab die einzelne Batteriezelle, individuell angeregt werden können. Durch diese selektive Anregung einzelner Teilbereiche der Batterie und/oder einzelner Batteriezellen der Batterie ergibt sich die Möglichkeit, sich überlagernde Antwortsignale einer Vielzahl von Batteriezellen zu minimieren. Die Bestimmung des zumindest einen Batterieparameters kann also lokalisiert in einem vorbestimmten Teilbereich der Batterie durchgeführt werden. Indem das Verfahren nach der Produktion der Batterie und zu verschiedenen Zeitpunkten im Lebenszyklus der Batterie durchgeführt werden kann, ergibt sich der Vorteil, dass stets ein jeweils aktueller und auf den jeweiligen Alterungszustand einer Batterie und/oder einer Batteriezelle abgestimmter jeweiliger Batterieparameter für das Batteriemanagementsystem bereitgestellt werden kann.
  • Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass jede der Messeinrichtungen dazu eingerichtet ist, einen jeweiligen elektrischen und/oder mechanischen und/oder thermischen Zellparameter einer jeweiligen Batteriezelle zu erfassen. Mit anderen Worten umfasst jede der Messeinrichtungen einen Stromsensor und/oder einen Spannungssensor und/oder einen Temperatursensor und/oder einen Dehnungsmessstreifen und/oder einen Drucksensor (mechanische Messung). Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass alle für die oben beschriebene System identifikation relevanten Größen in jeder der Batteriezellen gemessen werden können. Ein Stromsensor kann beispielsweise ein Wandler mit Hallsonde oder Shunt-Widerstand oder ein direkt abbildender Stromsensor mit einem Hallsensor sein. Ein Temperatursensor kann beispielsweise ein Heißleiter und/oder ein Kaltleiter und/oder ein Halbleitertemperatursensor oder ein PTC-Widerstand (PTC - Positive Temperature Coefficient) sein. Ein Dehnungsmessstreifen kann beispielsweise ein Foliendehnungsmessstreifen und/oder ein Drahtdehnungsmessstreifen und/oder ein Halbleiterdehnungsmessstreifen sein.
  • Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Steuereinrichtung die Schaltelemente gemäß mindestens einer vorbestimmten Schaltkonfiguration schaltet. Eine Schaltkonfiguration kann Angaben darüber enthalten, welche Bereiche einer Batterie gezielt angeregt werden sollen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein jeweiliger Zellparameter und/oder Batterieparameter nur für einen vorbestimmten Teilbereich der Batterie bestimmt wird. Ein vorbestimmter Teilbereich kann beispielsweise ein Teilbereich der Batterie sein, der aufgrund räumlicher Nähe zu Hitze abstrahlenden Bauteilen innerhalb des Kraftfahrzeugs einer erhöhten Belastung ausgesetzt ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wiederholt die Steuereinrichtung die Schaltung der Schaltelemente für eine zyklische Messung gemäß der mindestens einen vorbestimmten Schaltkonfiguration gemäß einem vorbestimmten Zeitplan. Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass bestimmte Teilbereiche der Batterie in regelmäßigen Abständen angeregt werden sollen, um dort die zeitliche Änderung eines jeweiligen Zellparameters und/oder Batterieparameters in Abhängigkeit von Alterungsprozessen hochgenau zu überwachen. Dies kann zum Beispiel besonders sinnvoll sein, wenn sich ein Teilbereich einer Batterie in der Nähe höhertemperierter Bauteile befindet und engmaschig überwacht werden muss.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass in Abhängigkeit des zumindest einen Zellparameters sowie zumindest eines bekannten Zustandsparameters der Batterie eine vorbestimmte Wartungsmaßnahme ausgelöst wird. Mit anderen Worten wird eine Wartungsmaßnahme ausgelöst, wenn der mindestens eine Zellparameter außerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegt. Der Wertebereich ist dabei in Abhängigkeit des zumindest einen Zellparameters sowie einem bekannten Zustandsparameter der Batterie festgesetzt. Ein bekannter Zustandsparameter kann beispielsweise ein bekanntes Alter einer Batterie sein. Beispielsweise kann in einer Look-up Tabelle eine feste Zuordnung aus einem jeweiligen Zellparameter und einem bekannten Zustandsparameter der Batterie hinterlegt sein. Liegt der zumindest eine Zellparameter außerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs, kann eine vorbestimmte Wartungsmaßnahme ausgelöst werden. Eine vorbestimmte Wartungsmaßnahme kann zum Beispiel die dauerhafte Überbrückung einer Batteriezelle oder eines Teilbereichs an Batteriezellen sein, in der oder in dem der zumindest eine Zellparameter außerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs liegt.
  • Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der zumindest eine Batterieparameter einem digitalen Simulationsmodell der Batterie zur Verfügung gestellt wird und das digitale Simulationsmodell einen Betriebszustand der Batterie digital abbildet oder nachbildet. Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, ein Simulationsmodell der Batterie zu erzeugen. Die vorbestimmte Modellstruktur des Simulationsmodells entspricht dabei dem Verschaltungszustand der einzelnen Batteriezellen der Batterie. Ziel der Modellierung ist es, eine Nachbildung der realen Batterie zu erreichen. Ein solches Simulationsmodell kann beispielsweise ein CFD-Modell (CFD - Computational Fluid Dynamics) sein. In einem solchen Simulationsmodell findet eine digitale Abbildung der einzelnen Batteriezellen der Batterie sowie des Systems der verschalteten Batteriezellen statt. Mit anderen Worten wird ein digitaler Zwilling der Batterie erzeugt. Durch Kenntnis des zumindest einen stets aktuellen Betriebsparameters der Batterie kann auch der digitale Zwilling stets den aktuellen Betriebszustand der Batterie abbilden und das Verhalten der Batterie vorhersagen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass frühzeitig Wartungsmaßnahmen eingeleitet werden können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die vorbestimmte Teilgruppe von Batteriezellen die der angeregten Batteriezelle unmittelbar benachbarten Batteriezellen. Mit anderen Worten wird eine Batteriezelle durch Ansteuern der Schaltelemente angeregt, während die Messeinrichtungen aller beziehungsweise einiger der unmittelbar benachbarten Batteriezellen die Änderung des jeweiligen Zellparameters erfassen. So können beispielsweise Übergangswiderstände, also elektrische und/oder thermische Übergangswiderstände, zu den der angeregten Batteriezelle benachbarten Batteriezellen ermittelt werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass durch das Ansteuern der Schaltelemente der jeweils angeregten Batteriezelle diese aufgeheizt wird und der zumindest eine Zellparameter eine Temperatur ist. Die Änderung der Temperatur der mindestens einen so angeregten Batteriezelle ist dann ein Anregungssignal, welches die Temperatur einer weiteren Batteriezelle der Batterie und/oder zumindest eines Teils der restlichen Batteriezellen der Batterie ändert. Es ist gemäß dieser Ausführungsform vorgesehen, dass die Änderung der jeweiligen Temperatur in der angeregten Batteriezelle und a) in jeder der restlichen Batteriezellen der Batterie oder b) in einer vorbestimmten Teilgruppe von Batteriezellen der Batterie durch die jeweilige Messeinrichtung der jeweiligen Batteriezelle als ein jeweiliges Antwortsignal erfasst wird. Eine Messeinrichtung kann in dem Fall ein Temperatursensor gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform sein. Anhand der Antwortsignale wird gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform gemäß einer vorbestimmten Bestimmungsvorschrift als zumindest ein Batterieparameter der Batterie ein Wärmeübergangswiderstand innerhalb der Batterie bestimmt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des hier beschriebenen Verfahrens ist vorgesehen, dass durch das Ansteuern der Schaltelemente der jeweils angeregten Batteriezelle diese mechanisch verformt wird und der zumindest eine Zellparameter eine äußere Form ist. Die mechanische Verformung kann durch den Stromfluss in der Batteriezelle verursacht werden: Ein bekannter Effekt, der hierbei zum Tragen kommen kann, ist das sogenannte Swelling. Die mechanische Verformung der mindestens einen so angeregten (verformten) Batteriezelle ist dann ein Anregungssignal, welches eine weitere Batteriezelle der Batterie und/oder zumindest einen Teil der restlichen Batteriezellen der Batterie mechanisch verformt. Die jeweilige mechanische Verformung der angeregten Batteriezelle und a) jeder der restlichen Batteriezellen der Batterie oder b) einer vorbestimmten Teilgruppe von Batteriezellen der Batterie wird durch die jeweilige Messeinrichtung der jeweiligen Batteriezelle als ein jeweiliges Antwortsignal erfasst. Eine solche Messeinrichtung kann in diesem Fall gemäß der obigen Beschreibung ein Dehnungsmessstreifen sein. Anhand der so erfassten Antwortsignale wird gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform gemäß einer vorbestimmten Bestimmungsvorschrift als zumindest ein Batterieparameter der Batterie ein Verformungswiderstand oder eine Steifigkeit innerhalb der Batterie bestimmt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist es vorgesehen, dass durch das Ansteuern der Schaltelemente der jeweils angeregten Batteriezelle deren jeweilige Zellspannung geändert wird und der zumindest eine Zellparameter eine Zellspannung ist. Die Änderung der Zellspannung der mindestens einen so angeregten Batteriezelle ist dann ein Anregungssignal, welches die Zellspannung zumindest eines Teils der restlichen Batteriezellen der Batterie ändert. Die jeweilige Änderung der Zellspannung der angeregten Batteriezelle und a) jeder der restlichen Batteriezellen der Batterie oder b) einer vorbestimmten Teilgruppe von Batteriezellen der Batterie wird dann durch die jeweilige Messeinrichtung der jeweiligen Batteriezelle als ein jeweiliges Antwortsignal erfasst. Eine Messeinrichtung kann in diesem Fall gemäß der obigen Beschreibung ein Spannungssensor sein. Anhand der so erfassten Antwortsignale wird gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform gemäß einer vorbestimmten Bestimmungsvorschrift als zumindest ein Batterieparameter der Batterie ein Übergangswiderstand innerhalb der Batterie bestimmt. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass beispielsweise Korrosion an den Spannungsabgriffen der einzelnen Batteriezellen und/oder eine beschädigte Isolierung zwischen zwei benachbarten Batteriezellen besonders frühzeitig erkannt werden kann.
  • Die Erfindung betrifft auch die Batterie eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur Bestimmung zumindest eines Batterieparameters gemäß einer der vorherigen beschriebenen Ausführungsformen zu durchlaufen.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer oben beschriebenen Batterie. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
  • Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
  • Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Teilbereichs einer erfindungsgemäßen Batterie umfassend eine Vielzahl an schaltbaren Batteriezellen;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Teilbereichs einer konventionellen Batterie umfassend nicht schaltbare Batteriezellen;
    • 3 eine schematische Darstellung eines Teilbereichs einer erfindungsgemäßen Batterie, umfassend eine Vielzahl an schaltbaren Batteriezellen, gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen;
    • 4 eine schematische Darstellung zweier unterschiedlicher Schaltzustände einer schaltbaren Batteriezelle;
    • 5 eine schematische Darstellung verschiedener Systemgrößen bei Anregung einer schaltbaren Batteriezelle gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform;
    • 6 eine schematische Darstellung einer Batterie umfassend eine Vielzahl schaltbarer Batteriezellen in einer Schaltkonfiguration; und
    • 7 eine schematische Darstellung einer Batterie umfassend eine Vielzahl schaltbarer Batteriezellen in einer weiteren Schaltkonfiguration.
  • Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilbereichs einer erfindungsgemäßen Batterie 10 in einem Kraftfahrzeug KFZ. In der hier gezeigten Ausführungsform umfasst die Batterie 10 eine Vielzahl elektrisch miteinander verschalteter, schaltbarer Batteriezellen 12. Der Übersichtlichkeit halber ist aber nur eine Batteriezelle 12 mit Bezugszeichen versehen. Die Batteriezellen 12 sind in der hier gezeigten Ausführungsform innerhalb von Zellebenen 14 elektrisch parallel miteinander verschaltet. Die gezeigten Zellebenen 14 selbst sind miteinander seriell verschaltet. Des Weiteren zeigt 1 eine Stromquelle 16. Jede der schaltbaren Batteriezellen 12 weist einen Zellzweig 18 mit einer galvanischen Zelle 20 sowie einen Bypasszweig 22 auf. Der Zellzweig 18 umfasst ein Schaltelement 24 zum Öffnen und Schließen des Zellzweigs 18. Der Bypasszweig 22 umfasst ein weiteres Schaltelement 26, zum Öffnen und Schließen des Bypasszweigs 22. Durch Ansteuern der Schaltelemente 24, 26 kann die nicht gezeigte Steuereinrichtung der Batterie 10 gezielt einzelne Batteriezellen 12 zu- oder wegschalten. Zusätzlich umfasst jede der Batteriezellen 12 eine Messeinrichtung 30, welche in oben beschriebener Art einen thermischen und/oder elektrischen und/oder mechanischen Zellparameter erfassen kann.
  • 2 zeigt in Abgrenzung zu der erfindungsgemäßen Batterie 10 eine konventionelle Batterie bestehend aus einer Vielzahl nicht schaltbarer Batteriezellen.
  • 3 zeigt einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Batterie 10 umfassend eine Vielzahl elektrisch miteinander verschalteter schaltbarer Batteriezellen 12, so wie sie oben beschrieben sind. Die in 3 gezeigte Schaltkonfiguration 32 sieht vor, dass die schaltbaren Batteriezellen der Zellebene A sowie die schaltbaren Batteriezellen der Zellebene C überbrückt sind. Das heißt, dass in allen schaltbaren Batteriezellen 12 sowohl der Zellebene A als auch der Zellebene C die jeweiligen Bypassschalter 26 geschlossen und die jeweiligen Zellzweigschalter 24 geöffnet sind. In der in 3 gezeigten Schaltkonfiguration sind die Schaltelemente 24, 26 der schaltbaren Batteriezellen 12 der Zellebene B so geschaltet, dass alle bis auf eine der schaltbaren Batteriezellen 12 überbrückt sind. Das bedeutet, dass bei allen außer einer der Batteriezellen 12 der Zellebene B das jeweilige Schaltelement 24 des Zellzweigs geöffnet und das jeweilige weitere Schaltelement 26 des Bypasszweigs geschlossen ist. Die eine verbleibende Batteriezelle 12 der Zellebene B (siehe gestrichelte Umrandung) beziehungsweise die Schaltelemente 24, 26 dieser Batteriezelle 12, werden so angesteuert, dass ein passiver Zustand hergestellt wird. Im passiven Zustand (= „idle-Modus“) sind beide Schaltelemente 24, 26 der Batteriezelle 12 geöffnet. In der in 3 gezeigten Schaltkonfiguration 32 trägt die durch die gestrichelte Umrandung markierte Batteriezelle 12 der Zellebene B keinen Strom.
  • Nicht in 3 gezeigt ist eine weitere Schaltkonfiguration, in der die Schaltelemente 24, 26 der durch die gestrichelte Umrandung markierten Batteriezelle 12 so angesteuert sind, dass sich die Batteriezelle 12 in einem aktiven Zustand befindet (Schaltelement 24 des Zellzweigs geschlossen und Schaltelement 26 des Bypasszweigs geöffnet). Wird die durch die gestrichelte Umrandung markierte Batteriezelle 12 der Zellebene B in den aktiven Zustand geschaltet, werden die übrigen Batteriezellen 12 der Zellebene B in den passiven Zustand (= „idle-Modus“) geschaltet (beide Schaltelemente 24, 26 geöffnet).
  • Es kann nun vorgesehen sein, dass abwechselnd ein aktiver Zustand und ein passiver Zustand der durch die gestrichelte Umrandung markierten Batteriezelle der Zellebene B hergestellt wird, dass also zwischen den beiden beschriebenen Schaltkonfigurationen abgewechselt wird. Dadurch wird erreicht, dass die durch die gestrichelte Umrandung markierte Batteriezelle 12 der Zellebene B jeweils abwechselnd den Gesamtstrom (aktiver Zustand) und keinen Strom (passiver Zustand oder „idle-Modus“) trägt. Die übrigen schaltbaren Batteriezellen 12 (diejenigen der Zellebenen A und C, sowie alle außer der durch die gestrichelte Umrandung markierten Batteriezelle 12 der Zellebene B) tragen keinen Strom, da sie entweder, wie in 3 gezeigt, überbrückt sind (wenn die markierte Batteriezelle 12 sich im „idle-Modus“ befindet), oder passiv geschaltet sind (wenn die markierte Batteriezelle 12 aktiv geschaltet ist).
  • Um einen Kurzschluss der Ladeeinheit bzw. eine Unterbrechung der Leistung im Lastfall zu vermeiden, können in den Phasen, in denen sich die durch die gestrichelte Umrandung markierte Batteriezelle 12 im passiven Zustand (= „idle-Modus“) befindet, beispielsweise örtlich weiter entfernte Batteriezellen 12, die die Messung nicht oder kaum beeinflussen, aktiv geschaltet sein. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Batterie 10 im Ladefall gezielt mit einem geeigneten Ladeprofil (Strom = 0 in den idle-Phasen) beaufschlagt wird. Wird die Batterie 10 synthetisch mit einer Last beaufschlagt (z.B. zur Systemidentifikation), die nicht dem regulären Betrieb im Fahrzeug KFZ entspricht, spielt die Unterbrechung der Leistung keine Rolle.
  • 4 zeigt schematische vergrößerte Darstellungen von schaltbaren Batteriezellen 12, wobei die Darstellung auf der linken Seite eine Batteriezelle 12 im passiven Zustand (= „idle-Modus“) und die Darstellung der Batteriezelle 12 auf der rechten Seite die Batteriezelle 12 im aktiven Zustand zeigt.
  • In dem in 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird durch abwechselndes Herstellen eines aktiven und eines passiven Zustandes einer der schaltbaren Batteriezellen der Zellebene B als Anregungssignal 34 eine Temperaturänderung in der einen schaltbaren Batteriezelle 12 der Zellebene B hervorgerufen.
  • 5 zeigt unter Bezugnahme auf die Beschreibungen der 2, 3 und 4 die beteiligten Zellparameter im Detail. Die linke Spalte zeigt dabei die Anregung eines konventionellen Batteriesystems (also einer konventionellen Batterie) gemäß 2 und die rechte Spalte zeigt die Anregung der erfindungsgemäßen Batterie 10 gemäß 3 und 4. 5 zeigt die Anregung der beiden Systeme beispielhaft mit einem Konstantstrom 36. Im Falle des konventionellen Systems (also der konventionellen Batterie gemäß 2) wird der Konstantstrom anhand der Innenwiderstände der verschalteten Batteriezellen auf die einzelnen parallel verschalteten Batteriezellen aufgeteilt. Es stellt sich also in allen Batteriezellen der gleiche Zellstrom 38 ein. Eine Temperaturmessung der konventionellen Batteriezellen ergibt für jede der Batteriezellen ein durch die Antwortsignale aller anderen Batteriezellen der Batterie überlagertes und somit geglättetes Antwortsignal 40` (siehe 5 links unten).
  • Die erfindungsgemäße zellindividuelle Anregung zeigt die rechte Spalte in 5. Die Anregung erfolgt ebenfalls über einen Konstantstrom 36. Wie anhand der 3 und 4 beschrieben, werden die schaltbaren Batteriezellen 12 der Zellebenen A und C überbrückt. In der Zellebene B werden alle bis auf eine der schaltbaren Batteriezellen 12 überbrückt. Diese eine der schaltbaren Batteriezellen 12 in der Zellebene B wird hingegen abwechselnd in einen aktiven und in einen passiven Zustand geschaltet. Wird die eine Batteriezelle 12 in der Zellebene B in den aktiven Zustand geschaltet, werden die restlichen Batteriezellen 12 der Zellebene B in einen passiven Zustand (= „idle-Modus“) geschaltet.
  • Im aktiven Zustand findet ein Stromfluss in der einen Batteriezelle 12 statt, es wird ein Zellstrom 38 gemessen. Im passiven Zustand ist der Stromfluss in der einen schaltbaren Batteriezelle 12 unterbrochen und es wird ein Zellstrom 38' gemessen. Diesen Zusammenhang zeigt der mittlere Graph der rechten Spalte in 5. Durch das abwechselnde Aktiv- und Passivschalten der schaltbaren Batteriezelle 12 der Zellebene B trägt diese abwechselnd den Gesamtstrom (Konstantstrom 36) und keinen Strom. Dadurch kann diese Batteriezelle 12 als kontrollierte Wärmequelle betrieben werden, mit der das System (also die Batterie 10) thermisch angeregt wird. Das thermische Signal der so angeregten Batteriezelle 12 ist im unteren Graph der rechten Spalte der 5 als Anregungssignal 34 markiert. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel werden als Antwortsignale 40 die jeweiligen Temperaturänderungen in den der angeregten Batteriezelle 12 benachbarten Batteriezellen 12 gezeigt. Die Antwortsignale 40 sind durch keine anderen Antwortsignale anderer Batteriezellen als der Batteriezellen 12 des angeregten Teilbereichs überlagert und somit in vorteilhafter Weise nicht geglättet. Aus den so erfassten Antwortsignalen 40 lassen sich in oben beschriebener Weise mit den bekannten Methoden der Systemidentifikation die thermischen Parameter der einzelnen schaltbaren Batteriezellen 12 ermitteln. Die Kenntnis der thermischen Zellparameter der einzelnen Batteriezellen 12 der Batterie 10 erlaubt eine Bestimmung des Wärmeübergangswiderstands innerhalb der Batterie 10.
  • Anhand der vorangegangen beschriebenen Figuren wird also beispielhaft die zellindividuelle Anregung der Batterie 10 zur Bestimmung thermischer Parameter demonstriert.
  • Die 6 und 7 zeigen zwei unterschiedliche Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß dem in 6 gezeigten Anwendungsfall wird genau eine Batteriezelle 12 der Batterie 10 angeregt. Dadurch ändert sich der zumindest eine Zellparameter der angeregten Batteriezelle 12. Die Änderung des zumindest einen Zellparameters der angeregten Batteriezelle 12 ändert als Anregungssignal 34 den jeweiligen zumindest einen Zellparameter und/oder einen mit dem Zellparameter korrelierten Zweitparameter zumindest eines Teils der restlichen Batteriezellen 12 der Batterie 10. Die Änderung des zumindest einen Zellparameters und/oder des mit dem Zellparameter korrelierten Zweitparameters in der angeregten Batteriezelle 12 und a) in jeder der restlichen Batteriezellen 12 der Batterie 10 oder b) in einer vorbestimmten Teilgruppe von Batteriezellen 12 der Batterie 10 wird durch die jeweilige Messeinrichtung 30 (nicht in 6 gezeigt) der jeweiligen Batteriezelle 12 als ein jeweiliges Antwortsignal 40 (nicht in 6 gezeigt) erfasst.
  • Gemäß dem in 7 gezeigten Anwendungsfall werden vier Batteriezellen 12 der Batterie 10 angeregt. Dadurch ändert sich jeweils der zumindest eine Zellparameter jeder der vier angeregten Batteriezellen 12. Die jeweilige Änderung des zumindest einen Zellparameters der angeregten Batteriezellen 12 ändert als Anregungssignal 34 den jeweiligen zumindest einen Zellparameter und/oder einen mit dem Zellparameter korrelierten Zweitparameter zumindest eines Teils der restlichen Batteriezellen 12 der Batterie 10. Die jeweilige Änderung des zumindest einen Zellparameters und/oder des mit dem Zellparameter korrelierten Zweitparameters in den angeregten Batteriezellen 12 und a) in jeder der restlichen Batteriezellen 12 der Batterie 10 oder b) in einer vorbestimmten Teilgruppe von Batteriezellen 12 der Batterie 10 wird durch die jeweilige Messeinrichtung 30 (nicht in 7 gezeigt) der jeweiligen Batteriezelle 12 als ein jeweiliges Antwortsignal 40 (nicht in 7 gezeigt) erfasst.
  • Die Parameter von Batteriezellen werden durch Zyklisierung und Methoden wie der elektrochemischen Impedanzspektroskopie bestimmt, bevor diese zu einem großen Batteriepack verschalten werden. Derartige Systeme (also Batterien aus einer Vielzahl an miteinander elektrisch verschalteten Batteriezellen) werden vor allem in Elektro- und Hybridfahrzeugen eingesetzt. Anhand prototypischer Aufbauten können elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften des Batteriepacks bestimmt und das Verhalten der Einzelzellen (also der Batteriezellen) im verschalteten Gesamtsystem (also in der Batterie) untersucht werden. Die ermittelten Parameter werden anschließend für das Batteriemanagement angenommen.
  • Durch Fertigungsschwankungen bei der Montage von großen Batteriepacks können die ermittelten Parameter des Prototyps erheblichen Variationen unterliegen. Zusätzlich verändern sich die Parameter mit zunehmender Alterung des Systems (also der Batterie). Batteriesystem individuelle und an die Alterung angepasste Parameter sind nicht bekannt. Bei starken Ausreißern werden Simulationsmodelle ungenau und das Batteriemanagement kann versagen.
  • Für die Charakterisierung des Batteriepacks (also für die Bestimmung zumindest eines Betriebsparameters der Batterie), kann dieser über einen Strom angeregt werden. Jedoch erhält man die überlagerte Antwort eines äußerst komplexen Gesamtsystems. Eine Lokalisierung und Quantifizierung von elektrischen, thermischen und mechanischen Kopplungen ist deshalb nur bedingt möglich.
  • In einer konkreten Ausführungsform der Erfindung wird jede Batteriezelle mit Schaltern (also Schaltelementen, z.B. aktiv- und bypass-Schaltern) und Sensorik (also einer Messeinrichtung) ausgestattet. Die Sensorik ist in der Lage sämtliche, für die Systemidentifikation relevante elektrische, thermische und/oder mechanische Größen zu messen. Sie umfasst also beispielsweise Strom- und/oder Spannungssensoren, Temperatursensoren und/oder Dehnungsmesstreifen. Durch Vorgabe von Schaltkonfigurationen werden ausgewählte Bereiche des Batteriesystems angeregt, sodass das Gesamtsystem (also die Batterie) selektiv charakterisiert werden kann.
  • Der Batteriepack kann in vorteilhafter Weise nach der Produktion und im Laufe des Lebenszyklus charakterisiert werden. Dadurch hat das Batteriemanagementsystem stets aktuelle und auf das Batteriesystem abgestimmte Parameter zur Verfügung. Durch das auf das System abgestimmte Batteriemanagement kann ein sicherer Betrieb, auch für gealterte Batteriepacks, gewährleistet werden. Darüber hinaus ist ein effizienteres Batteriemanagement möglich, wodurch höhere Leistungs- und Energiemengen aus dem Batteriepack extrahiert werden können. Bei Elektro- und Hybridfahrzeugen erhöht sich dadurch die Reichweite.
  • Durch Kenntnis der Parameter ist es möglich, simulativ ein digitales Abbild der Batterie zu erzeugen. Dieser Digitale Zwilling ermöglicht es, das Verhalten des Batteriepack vorherzusagen.
  • Durch gezielte Ansteuerung der Schalter können elektrische (z.B. Übergangswiderstände), thermische (z.B. Wärmeübergangswiderstände) und mechanische (z.B. Deformation bei Anregung) Größen (also Batterieparameter) identifiziert werden. Daraus lassen sich ihre Wechselwirkungen mit sämtlichen Komponenten des Batteriepacks untersuchen.
  • Die Anregung des Systems mit einem Konstantstrom ist in 5 in der linken Spalte für das konventionelle System (also für die konventionelle Batterie) und in der rechten Spalte für das schaltende System (also für die erfindungsgemäße Batterie mit schaltbaren Batteriezellen) dargestellt. Im Falle des konventionellen Systems teilen sich die Zellströme der parallel verschalteten Batteriezellen anhand der Innenwiderstände auf (vgl. 5 links mittig). Eine Kontrolle des Stromflusses durch die einzelnen Batteriezellen ist nicht möglich. Misst man die Temperaturen der Batteriezellen, so erhält man die überlagerte Antwort aller Zellen (vgl. 5 links unten).
  • Im Falle des schaltbaren Systems werden die Batteriezellen der Zellebenen A und C überbrückt (aktiv-Schalter offen, bypass-Schalter geschlossen) und eine der Batteriezellen der Zellebene B (siehe die durch die gestrichelte Linie umrandete Batteriezelle der Zellebene B in 3) wird exemplarisch abwechselnd aktiv (aktiv-Schalter geschlossen, bypass-Schalter offen) und hochohmig (beide Schalter offen) geschalten (vgl. 5 rechts mittig). Dadurch kann sie als kontrollierte Wärmequelle betrieben werden, mit der das System (also die Batterie) thermisch angeregt wird. Mit der verbauten Sensorik der Batteriezelle (siehe die durch die gestrichelte Linie umrandete Batteriezelle der Zellebene B in 3) und der benachbarten Batteriezellen wird die Temperatur gemessen (vgl. 5 rechts unten). Aus den Messwerten lassen sich mit den etablierten Methoden der Systemidentifikation die thermischen Parameter des Systems (also Batterieparameter) ermitteln.
  • Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine selektive Systemidentifikation einer Batterie und/oder einzelner Teilbereiche einer Batterie mittels schaltbarer Batteriezellen bereitgestellt werden kann.
  • 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 5656915 A [0004]
    • US 9172254 B2 [0005]
    • US 2012/0064378 A1 [0006]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Bestimmung zumindest eines Batterieparameters einer Batterie (10) eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (KFZ), umfassend mehrere elektrisch miteinander verschaltete, schaltbare Batteriezellen (12), wobei in jeder der schaltbaren Batteriezellen (12) zumindest ein Schaltelement (24, 26) zum Schalten eines Stromes in der jeweiligen Batteriezelle integriert ist, wobei die Batterie eine Steuereinrichtung (28) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Schaltelemente (24, 26) der Batteriezellen (12) anzusteuern, und wobei jede der schaltbaren Batteriezellen (12) eine Messeinrichtung (30) aufweist, die dazu ausgelegt ist, zumindest einen Zellparameter der jeweiligen Batteriezelle (12) zu erfassen, und der Zellparameter jeder Batteriezelle (12) von dem Zellparameter einer jeweiligen anderen der Batteriezellen (12) der Batterie (10) abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass - die Steuereinrichtung (28) durch Ansteuern der Schaltelemente (24, 26) der Batteriezellen (12) einen Stromfluss in mindestens einer der Batteriezellen (12) unterbricht und herstellt, wodurch der zumindest eine Zellparameter der mindestens einen Batteriezelle (12) geändert wird, wobei - die Änderung des zumindest einen Zellparameters der mindestens einen so angeregten Batteriezelle (12) ein Anregungssignal (34) ist, welches den jeweiligen zumindest einen Zellparameter und/oder einen mit dem Zellparameter korrelierten Zweitparameter zumindest eines Teils der restlichen Batteriezellen (12) der Batterie (10) ändert, - die Änderung des zumindest einen Zellparameters und/oder des mit dem Zellparameter korrelierten Zweitparameters in der angeregten Batteriezelle (12) und a) in jeder der restlichen Batteriezellen (12) der Batterie oder b) in einer vorbestimmten Teilgruppe von Batteriezellen (12) der Batterie (10) durch die jeweilige Messeinrichtung (30) der jeweiligen Batteriezelle (12) als ein jeweiliges Antwortsignal (40) erfasst wird, und -anhand der Antwortsignale (40) gemäß einer vorbestimmten Bestimmungsvorschrift der zumindest eine Batterieparameter der Batterie (10) bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der Messeinrichtungen (30) dazu eingerichtet ist, einen jeweiligen elektrischen und/oder mechanischen und/oder thermischen Zellparameter einer jeweiligen Batteriezelle (12) zu erfassen.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (25) die Schaltelemente (24, 26) gemäß mindestens einer vorbestimmten Schaltkonfiguration (32, 32') schaltet.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (25) die Schaltung der Schaltelemente (24, 26) für eine zyklische Messung gemäß der mindestens einen vorbestimmten Schaltkonfiguration (32, 32') gemäß einem vorbestimmten Zeitplan wiederholt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit des zumindest einen Zellparameters sowie zumindest eines bekannten Zustandsparameters der Batterie (10) eine vorbestimmte Wartungsmaßnahme ausgelöst wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Batterieparameter einem digitalen Simulationsmodell der Batterie (10) zur Verfügung gestellt wird und das digitale Simulationsmodell einen Betriebszustand der Batterie digital abbildet.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Teilgruppe von Batteriezellen (12) die der angeregten Batteriezelle (12) unmittelbar benachbarten Batteriezellen (12) umfasst.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - durch das Ansteuern der Schaltelemente (24, 26) der jeweils angeregten Batteriezelle (12) diese aufgeheizt wird und der zumindest eine Zellparameter eine Temperatur ist, wobei - die Änderung der Temperatur der mindestens einen so angeregten Batteriezelle (12) ein Anregungssignal (34) ist, welches die Temperatur zumindest eines Teils der restlichen Batteriezellen (12) der Batterie (10) ändert, - die Änderung der jeweiligen Temperatur in der angeregten Batteriezelle (12) und a) in jeder der restlichen Batteriezellen (12) der Batterie (10) oder b) in einer vorbestimmten Teilgruppe von Batteriezellen (12) der Batterie (10) durch die jeweilige Messeinrichtung (30) der jeweiligen Batteriezelle (12) als ein jeweiliges Antwortsignal (40) erfasst wird, und -anhand der Antwortsignale (40) gemäß einer vorbestimmten Bestimmungsvorschrift als Batterieparameter der Batterie (10) ein Wärmeübergangswiderstand innerhalb der Batterie (10) bestimmt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - durch das Ansteuern der Schaltelemente (24, 26) der jeweils angeregten Batteriezelle (12) diese mechanisch verformt wird und der zumindest eine Zellparameter eine äußere Form ist, wobei - die mechanische Verformung der mindestens einen so angeregten Batteriezelle (12) ein Anregungssignal (34) ist, welches zumindest einen Teil der restlichen Batteriezellen (12) der Batterie (10) mechanisch verformt, - die jeweilige mechanische Verformung der angeregten Batteriezelle (12) und a) jeder der restlichen Batteriezellen (12) der Batterie (10) oder b) einer vorbestimmten Teilgruppe von Batteriezellen (12) der Batterie (10) durch die jeweilige Messeinrichtung (30) der jeweiligen Batteriezelle (12) als ein jeweiliges Antwortsignal (40) erfasst wird, und -anhand der Antwortsignale (40) gemäß einer vorbestimmten Bestimmungsvorschrift als Batterieparameter der Batterie (10) ein Verformungswiderstand innerhalb der Batterie (10) bestimmt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - durch das Ansteuern der Schaltelemente (24, 26) der jeweils angeregten Batteriezelle (12) deren jeweilige Zellspannung geändert wird und der zumindest eine Zellparameter eine Zellspannung ist, wobei - die Änderung der Zellspannung der mindestens einen so angeregten Batteriezelle (12) ein Anregungssignal (34) ist, welches die Zellspannung zumindest eines Teils der restlichen Batteriezellen (12) der Batterie (10) ändert, - die jeweilige Änderung der Zellspannung der angeregten Batteriezelle (12) und a) jeder der restlichen Batteriezellen (12) der Batterie (10) oder b) einer vorbestimmten Teilgruppe von Batteriezellen (12) der Batterie (10) durch die jeweilige Messeinrichtung (30) der jeweiligen Batteriezelle (10) als ein jeweiliges Antwortsignal (40) erfasst wird, und -anhand der Antwortsignale (40) gemäß einer vorbestimmten Bestimmungsvorschrift als Batterieparameter der Batterie (10) ein Übergangswiderstand innerhalb der Batterie (10) bestimmt wird.
  11. Batterie (10) eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (KFZ), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur Bestimmung zumindest eines Batterieparameters nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
  12. Kraftfahrzeug (KFZ) mit einer Batterie (10) gemäß Anspruch 11.
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EP2530480A2 (de) * 2011-06-01 2012-12-05 Nxp B.V. Batterieimpedanzerkennungssystem, Vorrichtung und Verfahren
DE102012224312A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur einer Zelle einer Batterie, Ermittlungsvorrichtung und Batterie

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