DE102019211626A1

DE102019211626A1 - Verfahren zum Ermitteln eines Widerstandsparameterwertes einer elektrischen Energiespeichereinheit sowie entsprechende Vorrichtung, Computerprogramm, maschinenlesbares Speichermedium und elektrische Energiespeichereinheit

Info

Publication number: DE102019211626A1
Application number: DE102019211626.4A
Authority: DE
Inventors: Joerg Poehler; Olivier Cois; Vincent Scharff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2021-02-04
Also published as: CN112305437A; US11372055B2; US20210033676A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Widerstandsparameterwertes einer elektrischen Energiespeichereinheit beschrieben, welches die Schritte umfasst:a) Ermitteln einer Stromgröße, die einen elektrischen Strom repräsentiert, welcher in die oder aus der elektrischen Energiespeichereinheit fließt;b) Ermitteln einer ersten Spannungsgröße, die eine elektrische Spannung repräsentiert, welche zwischen zwei Polanschlüssen der elektrischen Energiespeichereinheit herrscht;c) Ermitteln einer zweiten Spannungsgröße, die eine elektrische Spannung repräsentiert und sich aus einem mathematischen Modell der elektrischen Energiespeichereinheit ergibt, wobei das mathematische Modell mit der im Schritt 1.a) ermittelten Stromgröße beaufschlagt wird und einen Widerstandsparameter umfasst, welcher einen Innenwiderstand der elektrischen Energiespeichereinheit repräsentiert und dem ein erster Wert zugewiesen ist;d) Erzeugen eines Anpassungswertes für den Widerstandsparameter, wobei der Anpassungswert von einer Differenzgröße zwischen der ersten Spannungsgröße und der zweiten Spannungsgröße abhängig ist;e) Ermitteln eines zweiten Wertes des Widerstandsparameters als Summe des ersten Wertes des Widerstandsparameters und des Anpassungswertes.

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ermittlung eines Widerstandsparameters einer elektrischen Energiespeichereinheit sowie einer entsprechenden Vorrichtung, einem entsprechenden Computerprogramm, einem entsprechenden maschinenlesbaren Speichermedium und einer entsprechenden elektrischen Energiespeichereinheit.
Stand der Technik
Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung, insbesondere von Kraftfahrzeugen, kommt elektrischen Energiespeichereinheiten eine immer größer werdende Bedeutung zu. Dabei gibt es unterschiedliche Stufen der Elektrifizierung. Es gibt beispielsweise rein elektrisch angetriebenen Fahrzeuge sowie Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, bei denen ein Elektromotor den Antrieb des Fahrzeugs nur zeitweise übernimmt beziehungsweise den Verbrennungsmotor unterstützt. Diese unterschiedlichen Ausprägungen der Elektrifizierung weisen typischerweise unterschiedliche Spannungsniveaus und unterschiedliche Ausgestaltungen der verwendeten elektrischen Energiespeichereinheiten auf.
Gemein ist dabei allen Ausführungsformen, dass die dabei eingesetzten elektrischen Energiespeichereinheiten Alterungseffekten ausgesetzt sind, was sich beispielsweise durch eine Änderung eines Innenwiderstandes der elektrischen Energiespeichereinheiten ausdrückt. Daher sind zu einem vordefinierten Zeitpunkt aufgenommene Innenwiderstandswerte für eine elektrische Energiespeichereinheit, welche beispielsweise die elektrische Energiespeichereinheit direkt nach ihrer Herstellung beziehungsweise vor dem eigentlichen Einsatz als Energiespeicher kennzeichnen, nach einer gewissen Zeit nicht mehr aktuell. Dies kann zum einen zu Problemen bei der Prädiktion der von der elektrischen Energiespeichereinheit abrufbaren elektrischen Leistung führen, wenn nämlich die abrufbare Leistung überschätzt wird, als auch einen rechtzeitigen Ersatz einer elektrischen Energiespeichereinheit verhindern, wenn diese entgegen der Realität im System noch als funktionsfähig beziehungsweise ausreichend leistungsfähig vermerkt ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Offenbart wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
Dabei wird in dem Verfahren zum Ermitteln eines Widerstandsparameters einer elektrischen Energiespeichereinheit eine Stromgröße ermittelt, welche einen elektrischen Strom darstellt, der in die oder aus der elektrischen Energiespeichereinheit fließt.
Dabei wird eine erste Spannungsgröße, die eine elektrische Spannung repräsentiert, welche zwischen zwei Polanschlüssen der elektrischen Energiespeichereinheit herrscht, ermittelt.
In einem weiteren Schritt wird eine zweite Spannungsgröße, die eine elektrische Spannung repräsentiert und sich aus einem mathematischen Modell der elektrischen Energiespeichereinheit ergibt, ermittelt. Dabei wird das mathematische Modell mit der ermittelten Stromgröße beaufschlagt, um so als Ausgangsgröße die zweite Spannungsgröße zu liefern. Das mathematische Modell umfasst dabei einen Widerstandsparameter, welcher einen Innenwiderstand der elektrischen Energiespeichereinheit darstellt und dem ein erster Wert zugewiesen ist. Der Wert des Widerstandsparameters des mathematischen Modells kann dabei eine Temperaturabhängigkeit aufweisen, insbesondere von der Temperatur der elektrischen Energiespeichereinheit abhängen. Das mathematische Modell kann beispielsweise in einem Datenspeicher abgespeichert sein. Das mathematische Modell kann beispielsweise Differentialgleichungen oder Differenzengleichungen oder algebraische Gleichungen umfassen. Weiterhin kann auch ein datenbasiertes Kennfeld Bestandteil des mathematischen Modells sein.
Weiterhin wird ein Anpassungswert für den Widerstandsparameter erzeugt, wobei der Anpassungswert von einer Differenzgröße zwischen der ersten Spannungsgröße und der zweiten Spannungsgröße abhängig ist.
In einem weiteren Schritt wird ein zweiter, neuer Wert des Widerstandsparameters als Summe des ersten Wertes des Widerstandsparameters und des Anpassungswertes ermittelt.
Dies ist vorteilhaft, da dadurch ein aktueller Wert für den Widerstandsparameter bestimmt wird, welcher - wie oben beschrieben - eine wichtige Bedeutung für zahlreiche Funktionen insbesondere beim Einsatz in Fahrzeugen hat. Somit trägt das Verfahren zu einer verbesserten Funktion des Betriebs der elektrischen Energiespeichereinheit bei und kann die Lebensdauer der selbigen verlängern.
Eine andere Ausführungsreihenfolge als die beschriebene ist möglich, beispielsweise kann die zweite, modellbasiert ermittelte Spannungsgröße vor der ersten Spannungsgröße ermittelt werden. Beispielsweise können Verfahrensschritte auch parallel ausgeführt werden, beispielsweise das Ermitteln der ersten und zweiten Spannungsgröße.
Der Widerstandsparameter, welcher einen Innenwiderstand der elektrischen Energiespeichereinheit darstellt und dem ein erster Wert zugewiesen ist, kann dabei sowohl einen Wechselstromwiderstand als auch einen Gleichstromwiderstand charakterisieren.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßigerweise werden Strommessdaten der elektrischen Energiespeichereinheit, die zur Ermittlung der Stromgröße erfasst werden, gefiltert. Alternativ oder zusätzlich wird die ermittelte Stromgröße gefiltert. Dies ist vorteilhaft, da so der Einfluss störender Frequenzen, die beispielsweise durch hochfrequentes Rauschen auftreten, verringert wird, was die Qualität des ermittelten Widerstandsparameterwertes stark verbessert.
Vorteilhafterweise wird die Filterung der Strommessdaten durch einen analogen Filter umgesetzt. Dies ist vorteilhaft, da so keine Diskretisierungseffekte auftreten, die das Ermittlungsergebnis verfälschen.
Zweckmäßigerweise wird die erste Spannungsgröße und/oder die zweite Spanungsgröße gefiltert. Dies ist vorteilhaft, da so der Einfluss störender Frequenzen, die beispielsweise durch hochfrequentes Rauschen auftreten, verringert wird, was die Qualität des ermittelten Widerstandsparameterwertes stark verbessert. Beispielsweise ist der Einsatz eines Bandpassfilters denkbar, durch den gezielt bestimmte Frequenzbereich ausgefiltert werden und nur relevante Frequenzanteile in den Spannungsgrößen verbleiben, beispielsweise um einen Gleichspannungsanteil herauszufiltern.
Zweckmäßigerweise wird zur Erzeugung des Anpassungswertes ein Regler eingesetzt. Dies kann insbesondere ein PI-Regler sein, also ein Regler mit integrierendem Anteil. Der Regler erzeugt dabei basierend auf der Differenzgröße den Anpassungswert. Dies ist vorteilhaft, da dadurch ein genauer Anpassungswert erzeugt wird, wodurch das Ermittlungsergebnis des Widerstandsparameterwertes verbessert wird.
Zweckmäßigerweise werden zur Ermittlung der Stromgröße mittels eines Stromsensors Strommessdaten der elektrischen Energiespeichereinheit erfasst und/oder zur Ermittlung der ersten Spannungsgröße mittels eines Spannungssensors Spannungsmessdaten der elektrischen Energiespeichereinheit erfasst. Dies ist vorteilhaft, da in den entsprechenden Sensoren die vorgenannten Filteroperationen integriert werden können und somit eine weniger aufwendigere Umsetzung des Verfahrens gegeben ist.
Zweckmäßigerweise wird eine in einem vordefinierten Zeitraum maximal abrufbare elektrische Leistung oder ein in einem vordefinierten Zeitraum maximal abrufbarer elektrischer Strom der elektrischen Energiespeichereinheit in Abhängigkeit des zweiten Wertes des Widerstandsparameters prädiziert. Weiterhin wird ein leistungselektronisches Bauteil, insbesondere ein Stromrichter, vorteilhafterweise ein Wechselrichter, derart angesteuert, dass die prädizierte maximal abrufbare elektrische Leistung oder der prädizierte maximal abrufbare elektrische Strom nicht überschritten wird. Dies ist vorteilhaft, da dadurch eine beschleunigte Alterung oder gar Schädigung der elektrischen Energiespeichereinheit vermieden wird. Die maximal abrufbare Leistung beziehungsweise der maximal abrufbare Strom können beispielsweise so definiert sein, dass dabei ein bestimmtes Spannungsniveau der elektrischen Energiespeichereinheit beziehungsweise ein bestimmtes Potential innerhalb der elektrischen Energiespeichereinheit, ein Elektrodenpotential, nicht unterschritten wird.
Zweckmäßigerweise wird ein Alterungskoeffizient basierend auf dem zweiten Wert des Widerstandsparameters ermittelt. Der Alterungskoeffizient wird mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen und bei Überschreiten des vordefinierten Schwellenwertes wird ein leistungselektronisches Bauteil derart angesteuert, dass ein Betrieb der elektrischen Energiespeichereinheit mit reduzierter Leistung und/oder reduziertem Strom erfolgt. Dies ist vorteilhaft, da dadurch eine Alterung der elektrischen Energiespeichereinheit verzögert wird und somit die Lebensdauer der elektrischen Energiespeichereinheit erhöht wird. Der Alterungskoeffizient wird bevorzugterweise als Quotient aus dem zweiten Wert des Widerstandsparameters und einem vordefinierten Widerstandswert ermittelt. Der vordefinierte Widerstandswert kann beispielsweise einen Auslieferungszustand der elektrischen Energiespeichereinheit kennzeichnen.
Weiterhin ist Gegenstand der Offenbarung eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Widerstandsparameterwertes einer elektrischen Energiespeichereinheit, wobei die Vorrichtung mindestens ein Mittel umfasst, welches eingerichtet ist, alle Schritte des offenbarten Verfahrens auszuführen. Das mindestens eine Mittel kann beispielsweise eine elektronische Steuereinheit sein, die auch mit entsprechenden Sensoren, beispielsweise Strom- und Spannungssensoren, ausgestattet beziehungsweise verbunden sein kann. Somit können die oben genannten Vorteile realisiert werden.
Unter einer elektronischen Steuereinheit kann insbesondere ein elektronisches Steuergerät, welches beispielsweise einen Mikrocontroller und/oder einen applikationsspezifischen Hardwarebaustein, z.B. einen ASIC, umfasst, verstanden werden, aber ebenso kann darunter ein Personalcomputer oder eine speicherprogrammierbare Steuerung fallen.
Weiterhin ist Gegenstand der Offenbarung ein Computerprogramm, welches Befehle umfasst, die bewirken, dass die offenbarte Vorrichtung alle Schritte des offenbarten Verfahrens ausführt. Somit können die oben genannten Vorteile realisiert werden.
Weiterhin ist Gegenstand der Offenbarung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das offenbarte Computerprogramm gespeichert ist. Somit können die oben genannten Vorteile realisiert werden.
Weiterhin ist Gegenstand der Offenbarung ein elektrisches Energiespeichersystem, umfassend mindestens eine elektrische Energiespeichereinheit und die offenbarte Vorrichtung. Somit können die oben genannten Vorteile realisiert werden.
Unter einer elektrischen Energiespeichereinheit kann insbesondere eine elektrochemische Batteriezelle und/oder ein Batteriemodul mit mindestens einer elektrochemischen Batteriezelle und/oder ein Batteriepack mit mindestens einem Batteriemodul verstanden werden. Zum Beispiel kann die elektrische Energiespeichereinheit eine lithiumbasierte Batteriezelle oder ein lithiumbasiertes Batteriemodul oder ein lithiumbasiertes Batteriepack sein. Insbesondere kann die elektrische Energiespeichereinheit eine Lithium-Ionen-Batteriezelle oder ein Lithium-Ionen-Batteriemodul oder ein Lithium-Ionen-Batteriepack sein. Weiterhin kann die Batteriezelle vom Typ Lithium-Polymer-Akkumulator, Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, Blei-Säure-Akkumulator, Lithium-Luft-Akkumulator oder Lithium-Schwefel-Akkumulator beziehungsweise ganz allgemein ein Akkumulator beliebiger elektrochemischer Zusammensetzung sein. Auch ein Kondensator ist als elektrische Energiespeichereinheit möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher ausgeführt.
Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 eine schematische Darstellung der Erzeugung des Anpassungswertes mit einem Regler gemäß einer Ausführungsform;
4 ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform;
5 ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform; und
6 eine schematische Darstellung der offenbarten Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Vorrichtungskomponenten oder gleiche Verfahrensschritte.
1 zeigt ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Verfahren dient zur Ermittlung eines Widerstandsparameters einer elektrischen Energiespeichereinheit.
In einem ersten Schritt S11 wird eine Stromgröße ermittelt, wobei die Stromgröße einen elektrischen Strom repräsentiert, der in die beziehungsweise aus der elektrischen Energiespeichereinheit fließt.
In einem zweiten Schritt S12 wird eine erste Spannungsgröße ermittelt, die eine elektrische Spannung repräsentiert, welche zwischen zwei Polanschlüssen der elektrischen Energiespeichereinheit herrscht.
In einem dritten Schritt S13 wird eine zweite Spannungsgröße ermittelt, die eine elektrische Spannung repräsentiert und sich aus einem mathematischen Modell der elektrischen Energiespeichereinheit ergibt. Dabei wir das mathematische Modell mit der ermittelten Stromgröße beaufschlagt. Das mathematische Modell umfasst einen Widerstandsparameter mit einem ersten Wert. Als Ausgangsgröße liefert das mathematische Modell eine zweite Spannungsgröße, welche also nicht an der realen elektrischen Energiespeichereinheit ermittelt wird, sondern simulativ mittels eines Modells.
Wie aus dem Flussdiagramm hervorgeht, werden der zweite Schritt S12 und der dritte Schritt S13 parallel ausgeführt. Alternativ ist auch eine sequentielle Ausführung möglich.
In einem vierten Schritt S14 wird ein Anpassungswert für den Widerstandsparameter erzeugt. Der Anpassungswert ist von einer Differenzgröße zwischen der ersten Spannungsgröße und der zweiten Spannungsgröße abhängig.
In einem fünften Schritt S15 wird ein zweiter Wert des Widerstandsparameters ermittelt. Der zweite Wert ergibt sich dabei als Summer des ersten Wertes des Widerstandsparameters und des Anpassungswertes, welcher in dem vierten Schritt S14 ermittelt wurde.
2 zeigt ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Verfahren wird zur Ermittlung eines Widerstandsparameters einer elektrischen Energiespeichereinheit eingesetzt.
In einem ersten Schritt S21 werden Strommessdaten, welche zur Ermittlung der Stromgröße erfasst wurden, digital gefiltert. Dies kann beispielsweise in einer elektronischen Steuereinheit erfolgen, auf der das offenbarte Verfahren abläuft. Die Strommessdaten geben dabei einen elektrischen Strom wieder, der in die beziehungsweise aus der elektrischen Energiespeichereinheit fließt.
In einem zweiten Schritt S22 wird eine Stromgröße ermittelt, wobei das in Abhängigkeit der im ersten Schritt S21 gefilterten Strommessdaten geschieht.
In einem dritten Schritt S23 wird eine erste Spannungsgröße ermittelt, die eine elektrische Spannung repräsentiert, welche zwischen zwei Polanschlüssen der elektrischen Energiespeichereinheit herrscht.
In einem vierten Schritt S24 wird eine zweite Spannungsgröße ermittelt, die eine elektrische Spannung repräsentiert und sich aus einem mathematischen Modell der elektrischen Energiespeichereinheit ergibt. Dabei wir das mathematische Modell mit der ermittelten Stromgröße beaufschlagt. Das mathematische Modell umfasst einen Widerstandsparameter mit einem ersten Wert. Als Ausgangsgröße liefert das mathematische Modell eine zweite Spannungsgröße, welche also nicht an der realen elektrischen Energiespeichereinheit ermittelt wird, sondern simulativ mittels eines Modells.
In einem fünften Schritt S25 werden die erste Spannungsgröße und die zweite Spannungsgröße gefiltert, vorzugsweise durch einen Bandpassfilter, um insbesondere hochfrequente Störanteile und Gleichanteile herauszufiltern.
In einem sechsten Schritt S26 wird ein Anpassungswert für den Widerstandsparameter erzeugt. Der Anpassungswert ist von einer Differenzgröße zwischen der ersten Spannungsgröße und der zweiten Spannungsgröße abhängig. Diese Differenzgröße kann sich beispielsweise im Bereich einiger Millivolt bewegen, beispielsweise zwischen 0 mV und 100 mV.
In einem siebten Schritt S27 wird ein zweiter beziehungsweise geänderter Wert des Widerstandsparameters berechnet, wobei sich der zweite Wert als Summe des ersten Wertes des Widerstandsparameters und des Anpassungswertes ergibt.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Erzeugung des Anpassungswertes mit einem Regler gemäß einer Ausführungsform. Ausgehend von einer ersten Spannungsgröße U₁ und einer zweiten Spannungsgröße U₂ wird eine Differenzgröße ermittelt. Die Differenzgröße bildet eine Eingangsgröße für einen Regler 31. Der Regler 31 ermittelt aus der Eingangsgröße eine Ausgangsgröße AW_R. Die Ermittlung ist dabei von der konkreten Ausbildung des Reglers abhängig, beispielsweise als Pl-Regler. Der Regler ist dabei bevorzugt digital implementiert, beispielsweise auf einer elektronischen Steuereinheit.
4 zeigt ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Verfahren dient zur Ermittlung eines Widerstandsparameters einer elektrischen Energiespeichereinheit.
In einem ersten Schritt S41 wird eine Stromgröße ermittelt, wobei die Stromgröße einen elektrischen Strom repräsentiert, der in die beziehungsweise aus der elektrischen Energiespeichereinheit fließt.
In einem zweiten Schritt S42 wird eine zweite Spannungsgröße ermittelt, die eine elektrische Spannung repräsentiert und sich aus einem mathematischen Modell der elektrischen Energiespeichereinheit ergibt. Dabei wir das mathematische Modell mit der ermittelten Stromgröße beaufschlagt. Das mathematische Modell umfasst einen Widerstandsparameter mit einem ersten Wert. Als Ausgangsgröße liefert das mathematische Modell eine zweite Spannungsgröße, welche also nicht an der realen elektrischen Energiespeichereinheit ermittelt wird, sondern simulativ mittels eines Modells.
In einem dritten Schritt S43 wird eine erste Spannungsgröße ermittelt, die eine elektrische Spannung repräsentiert, welche zwischen zwei Polanschlüssen der elektrischen Energiespeichereinheit herrscht.
In einem vierten Schritt S44 wird ein Anpassungswert für den Widerstandsparameter erzeugt. Der Anpassungswert ist von einer Differenzgröße zwischen der ersten Spannungsgröße und der zweiten Spannungsgröße abhängig.
In einem fünften Schritt S45 wird ein zweiter Wert des Widerstandsparameters ermittelt. Der zweite Wert ergibt sich dabei als Summer des ersten Wertes des Widerstandsparameters und des Anpassungswertes, welcher in dem vierten Schritt S44 ermittelt wurde.
In einem sechsten Schritt S46 wird eine in einem vordefinierten Zeitraum maximal aus der elektrischen Energiespeichereinheit abrufbare elektrische Leistung beziehungsweise ein in dem vordefinierten Zeitraum maximal aus der elektrischen Energiespeichereinheit abrufbarer elektrischer Strom jeweils in Abhängigkeit des zweiten Wertes des Widerstandsparameters prädiziert, das heißt für den vordefinierten Zeitraum vorherbestimmt. Dabei wird insbesondere ein unteres Spannungsniveau der elektrischen Energiespeichereinheit eingehalten. Zusätzlich sind weitere Bedingungen für die Prädiktion möglich, beispielsweise ein maximal zulässiger Temperaturanstieg.
In einem siebten Schritt S47 wird ein leistungselektronisches Bauteil, beispielsweise ein Stromrichter, insbesondere ein Wechselrichter derart angesteuert, dass die prädizierte, maximal abrufbare elektrische Leistung oder der prädizierte, maximal abrufbare elektrische Strom nicht überschritten wird. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Schädigung und somit ungewollte Alterung der elektrischen Energiespeichereinheit vermieden.
5 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform. Das Verfahren wird zur Ermittlung eines Widerstandsparameters einer elektrischen Energiespeichereinheit eingesetzt.
In einem ersten Schritt 511 wird eine Stromgröße ermittelt, wobei die Stromgröße einen elektrischen Strom repräsentiert, der in die beziehungsweise aus der elektrischen Energiespeichereinheit fließt.
In einem zweiten Schritt S52 wird eine erste Spannungsgröße ermittelt, die eine elektrische Spannung repräsentiert, welche zwischen zwei Polanschlüssen der elektrischen Energiespeichereinheit herrscht.
In einem dritten Schritt S53 wird eine zweite Spannungsgröße ermittelt, die eine elektrische Spannung repräsentiert und sich aus einem mathematischen Modell der elektrischen Energiespeichereinheit ergibt. Dabei wir das mathematische Modell mit der ermittelten Stromgröße beaufschlagt. Das mathematische Modell umfasst einen Widerstandsparameter mit einem ersten Wert. Als Ausgangsgröße liefert das mathematische Modell eine zweite Spannungsgröße, welche also nicht an der realen elektrischen Energiespeichereinheit ermittelt wird, sondern simulativ mittels eines Modells. Das mathematische Modell kann beispielsweise in Form von Differenzengleichung zur numerischen Berechnung auf einer elektronischen Steuereinheit implementiert sein.
In einem vierten Schritt S54 wird ein Anpassungswert für den Widerstandsparameter erzeugt. Der Anpassungswert ist von einer Differenzgröße zwischen der ersten Spannungsgröße und der zweiten Spannungsgröße abhängig.
In einem fünften Schritt S55 wird ein zweiter Wert des Widerstandsparameters ermittelt. Der zweite Wert ergibt sich dabei als Summer des ersten Wertes des Widerstandsparameters und des Anpassungswertes, welcher in dem vierten Schritt S54 ermittelt wurde.
In einem sechsten Schritt S56 wird eine Alterungskoeffizient ermittelt, welcher auf dem zweiten Wert des Widerstandsparameter basiert. Dies geschieht beispielsweise durch Quotientenbildung wie folgt: ${SOH}_{R} = R_{n} {/R}_{BOL}$
Dabei bezeichnet R_n den zweiten Wert des Widerstandsparameters und R_BOL einen Referenzwert, welcher beispielsweise kurz nach der Herstellung der elektrischen Energiespeichereinheit ermittelt wurde.
In einem siebten Schritt S57 wird der Wert des Alterungskoeffizient mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen. Typischerweise steigt der Widerstand beziehungsweise der Innenwiderstand einer elektrischen Energiespeichereinheit mit zunehmendem Alter an. Dies bedeutet, dass über den Vergleich des Alterungskoeffizienten mit dem vordefinierten Schwellenwert eine Aussage über den Alterungszustand der elektrischen Energiespeichereinheit gemacht werden kann. Überschreitet der Wert des Alterungskoeffizienten den Schwellenwert nicht, liegt also keine als übermässig eingeschätzte Alterung vor, wird wieder mit dem ersten Schritt S51 fortgefahren.
Überschreitet der Wert des Alterungskoeffizienten den vordefinierten Schwellenwert, wird in einem achten Schritt S58 ein leistungselektronisches Bauteil, insbesondere ein Wechselrichter, derart angesteuert, dass ein Betrieb der elektrischen Energiespeichereinheit nur noch mit reduzierter Leistung respektive reduziertem Strom erfolgt. So wird gezielt die Alterung der elektrischen Energiespeichereinheit verlangsamt und deren Lebensdauer erhöht.
6 zeigt eine schematische Vorrichtung der offenbarten elektrischen Energiespeichersystems 60 gemäß einer Ausführungsform. Das elektrische Energiespeichersystem 60 umfasst dabei mindestens eine hier nicht dargestellte elektrische Energiespeichereinheit, Sensoren 61, eine Vorrichtung 62 und eine leistungselektronisches Bauteil 63.
Dabei kann die Vorrichtung 62 mit den angeschlossenen Sensoren 61, beispielsweise Spannungs- und Stromsensoren, Daten austauschen. Auch ein nur unidirektionaler Empfang von Daten der angeschlossenen Sensoren 61 ist möglich. Weiterhin kann die Vorrichtung 62 das angeschlossene leistungselektronische Bauteil 63 ansteuern, damit beispielsweise Stromgrenzen eingehalten werden. Das leistungselektronische Bauteil 63 kann beispielsweise ein Wechselrichter sein.
Die Vorrichtung 62 umfasst dabei beispielsweise eine elektronische Steuereinheit, welche in 6 nicht dargestellt ist. Die Vorrichtung 62 kann auch weitere elektronische Steuereinheiten umfassen.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Widerstandsparameterwertes einer elektrischen Energiespeichereinheit, umfassend die Schritte: a) Ermitteln einer Stromgröße, die einen elektrischen Strom repräsentiert, welcher in die oder aus der elektrischen Energiespeichereinheit fließt; b) Ermitteln einer ersten Spannungsgröße, die eine elektrische Spannung repräsentiert, welche zwischen zwei Polanschlüssen der elektrischen Energiespeichereinheit herrscht; c) Ermitteln einer zweiten Spannungsgröße, die eine elektrische Spannung repräsentiert und sich aus einem mathematischen Modell der elektrischen Energiespeichereinheit ergibt, wobei das mathematische Modell mit der im Schritt a) ermittelten Stromgröße beaufschlagt wird und einen Widerstandsparameter umfasst, welcher einen Innenwiderstand der elektrischen Energiespeichereinheit repräsentiert und dem ein erster Wert zugewiesen ist; d) Erzeugen eines Anpassungswertes für den Widerstandsparameter, wobei der Anpassungswert von einer Differenzgröße zwischen der ersten Spannungsgröße und der zweiten Spannungsgröße abhängig ist; e) Ermitteln eines zweiten Wertes des Widerstandsparameters als Summe des ersten Wertes des Widerstandsparameters und des Anpassungswertes.
Verfahren gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend: f) Filtern von zur Ermittlung der Stromgröße erfassten Strommessdaten der elektrischen Energiespeichereinheit und/oder Filtern der Stromgröße;
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: g) Filtern der ersten Spannungsgröße und/oder der zweiten Spannungsgröße;
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Erzeugung des Anpassungswertes ein Regler, insbesondere ein Regler mit integrierendem Anteil, eingesetzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Ermittlung der Stromgröße mittels eines Stromsensors Strommessdaten der elektrischen Energiespeichereinheit erfasst werden und/oder zur Ermittlung der ersten Spannungsgröße mittels eines Spannungssensors Spannungsmessdaten der elektrischen Energiespeichereinheit erfasst werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: h) Prädizieren einer in einem vordefinierten Zeitraum maximal abrufbaren elektrischen Leistung oder eines in einem vordefinierten Zeitraum maximal abrufbaren elektrischen Stromes der elektrischen Energiespeichereinheit in Abhängigkeit des zweiten Wertes des Widerstandsparameters; i) Ansteuern eines leistungselektronischen Bauteils (63) derart, dass die prädizierte maximal abrufbare elektrische Leistung oder der prädizierte maximal abrufbare elektrische Strom nicht überschritten wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: j) Ermitteln eines Alterungskoeffizienten basierend auf dem zweiten Wert des Widerstandsparameters; k) Vergleichen des Alterungskoeffizienten mit einem vordefinierten Schwellenwert; I) Bei Überschreiten des vordefinierten Schwellenwertes Ansteuern eines leistungselektronischen Bauteils (63) derart, dass ein Betrieb der elektrischen Energiespeichereinheit mit reduzierter Leistung oder reduziertem Strom erfolgt.
Vorrichtung (62) zum Ermitteln eines Widerstandsparameterwertes einer elektrischen Energiespeichereinheit, umfassend mindestens ein Mittel, insbesondere eine elektronische Steuereinheit, welches eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Vorrichtung (62) nach Anspruch 8 alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.
Elektrisches Energiespeichersystem (60), umfassend mindestens eine elektrische Energiespeichereinheit und eine Vorrichtung (62) nach Anspruch 8.