DE102019213080A1 - Verfahren zur Diagnose eines technischen Systems, Batteriesystem und Elektrofahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines technischen Systems, insbesondere eines Batteriesystems für ein Elektrofahrzeug, welches eine Mehrzahl von gleichartigen Komponenten aufweist, umfassend folgende Schritte:a) Messen einer Zustandsgröße der Komponenten;b) Identifizieren derjenigen Komponente, deren gemessene Zustandsgröße einen Extremwert (Min_U) aufweist;c) Bestimmen eines Richtwerts (MW_U) für die gemessene Zustandsgröße;d) Inkrementieren eines Fehlerzählers der identifizierten Komponente, wenn deren gemessene Zustandsgröße um mehr als einen ersten Schwellenwert (SW1) von dem Richtwert (MW_U) abweicht;Wiederholen der Schritte a) bis d); unde) Markieren einer Komponente, wenn deren Fehlerzähler eine Maximalanzahl erreicht.Die Erfindung betrifft auch ein Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug, umfassend mindestens ein Batteriemodul, welches eine Mehrzahl von gleichartigen Batteriezellen (B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9) aufweist, und mindestens eine Überwachungseinheit, welche zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Elektrofahrzeug, das ein erfindungsgemäßes Batteriesystem umfasst, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines technischen Systems, insbesondere eines Batteriesystems für ein Elektrofahrzeug, welches eine Mehrzahl von gleichartigen Komponenten, beispielsweise Batteriezellen, aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug und ein Elektrofahrzeug.
  • Stand der Technik
  • In heutigen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, welche als Elektrofahrzeuge bezeichnet werden, sind Batteriesysteme vorgesehen, welche mehrere Batteriemodule aufweisen, die jeweils mehreren Batteriezellen umfassen. Die Batteriezellen sind dabei seriell sowie parallel miteinander verschaltet. Dadurch wird eine ausreichend hohe Batteriekapazität und damit eine hohe Fahrzeugreichweite erzielt, aber auch eine erforderliche Leistung kann so zur Verfügung gestellt werden. Den Batteriemodulen sind Überwachungseinheiten zugeordnet. Die Überwachungseinheiten weisen Sensoren zur Erfassung von Zustandsgrößen der Batteriezellen, beispielsweise Spannungen und Temperaturen, auf.
  • In den Überwachungseinheiten sind Überwachungs- und Diagnosefunktionen vom Komponentenschutz bis hin zur Insassensicherheit enthalten. Falls im Batteriesystem Fehler auftreten, so müssen diese schnellst möglichst erkannt und eine Maßnahme ergriffen werden. Elektrofahrzeuge werden im Fehlerfall nicht sofort abgeschaltet, da dies für den nachfolgenden Verkehr ein Sicherheitsrisiko darstellt. Je nach Fehlerschwere wird das Elektrofahrzeug in einen Notlaufbetrieb versetzt und fährt noch eine bestimmte Zeit mit reduzierter Leistung und reduzierter Geschwindigkeit weiter, um einen sicheren Abstellplatz zu finden. Bei kritischen Fehlern, beispielsweise einem Kurzschluss in einer Batteriezelle, öffnet ein Batterieschütz, und das Elektrofahrzeug rollt nur noch aus. Im dem Elektrofahrzeug sitzt aber noch ein Fahrer und kann in das Fahrgeschehen bedingt eingreifen.
  • Anders sieht es bei autonom betriebenen Elektrofahrzeugen aus, insbesondere bei autonomen Shuttles oder Roboter-Taxen, bei denen kein Fahrer mehr in das Fahrgeschehen eingreifen kann, um das Fahrzeug sicher aus dem Gefahrenbereich zu manövrieren. Für autonom betriebene Elektrofahrzeuge gelten daher besondere Anforderungen, insbesondere an die Fahrtüchtigkeit, da ein Liegenbleiben solcher Elektrofahrzeuge besonders problematisch ist. Im Fehlerfall muss das autonom betriebene Elektrofahrzeug selbst übernehmen und entscheiden können, wie es mit dem aktuellen Fehler umgeht.
  • Fehler, insbesondere in Batteriezellen, treten in der Regel nicht schlagartig auf, sondern sind das Ergebnis von schleichenden Veränderungen, welche langsam zu einem Komponentenfehler führen. Ein sicherer Betrieb eines technischen Systems kann dadurch gewährleistet werden, dass solche schleichenden Veränderungen frühzeitig erkannt werden. Dadurch sind Vorhersagen über künftig eintretende Fehler und proaktive Reaktionen auf zu erwartende Fehler, beispielsweise ein rechtzeitiger Austausch einer fehlerhaften Komponente, möglich.
  • Das Dokument US 2012/0116699 A1 offenbart ein Batteriemodul für ein Elektrofahrzeug, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist. Das Batteriemodul umfasst ferner ein Batteriemanagementsystem mit mehreren Analyse- und Kontrolleinheiten. Zur Diagnose des Batteriemoduls ist dabei vorgesehen, Messwerte von Zustandsgrößen der Batteriezellen zu speichern und auszuwerten.
  • Das Dokument CN 102 36 1099 A offenbart eine Batterie mit mehreren Batteriezellen, welche in Form einer Matrix mit mehreren Spalten angeordnet sind. Es ist ein Batteriemanagementsystem vorgesehen, welches verschiedene Zustandsgrößen der Batteriezellen, beispielsweise Spannung, Strom und Temperatur erfasst. Wenn eine defekte Batteriezelle erkannt wird, so wird diese durch eine intakte Batteriezelle ersetzt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Verfahren zur Diagnose eines technischen Systems vorgeschlagen, wobei das technische System eine Mehrzahl von gleichartigen Komponenten aufweist. Bei dem besagten technischen System kann es sich insbesondere um ein Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug handeln, welches eine Mehrzahl von gleichartigen Batteriezellen aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch auf andere technische Systeme anwendbar, beispielsweise auf ein Brennstoffzellensystem oder einen Brennstoffzellenstapel mit einer Mehrzahl von Brennstoffzellen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose des technischen Systems umfasst die nachfolgend genannten Schritte:
    • In einem Schritt a) erfolgt ein Messen einer Zustandsgröße der besagten Komponenten des technischen Systems. Das bedeutet, von jeder der besagten Komponenten des technischen Systems wird die gleiche Zustandsgröße gemessen.
  • In einem Schritt b) erfolgt ein Identifizieren derjenigen Komponente, deren gemessene Zustandsgröße einen Extremwert aufweist. Bei dem Extremwert kann es sich um einen Maximalwert oder um einen Minimalwert handeln. Die gemessene Zustandsgröße der identifizierten Komponente ist also größer oder kleiner als die gemessenen Zustandsgrößen der übrigen Komponenten des technischen Systems.
  • In einem Schritt c) erfolgt ein Bestimmen eines Richtwerts für die gemessene Zustandsgröße. Der besagte Richtwert kann beispielsweise dynamisch bestimmt werden und insbesondere aus den aktuell gemessenen Zustandsgrößen der Komponenten des technischen Systems berechnet werden. Der besagte Richtwert kann aber beispielsweise auch statisch vorliegen und einer entsprechenden Tabelle oder Datenbank entnommen werden.
  • In einem Schritt d) erfolgt ein Inkrementieren eines Fehlerzählers der identifizierten Komponente, wenn deren gemessene Zustandsgröße um mehr als einen ersten Schwellenwert von dem Richtwert abweicht. Bei Inkrementieren wird dabei der Fehlerzähler derjenigen Komponente des technischen Systems erhöht, deren gemessene Zustandsgröße den Extremwert aufweist.
  • Wenn die gemessene Zustandsgröße der identifizierten Komponente um weniger als den ersten Schwellenwert von dem Richtwert abweicht, so wird deren Fehlerzähler vorzugsweise nicht inkrementiert sondern bleibt gleich. Der Fehlerzähler der identifizierten Komponente wird also vorzugsweise nur dann inkrementiert, wenn der besagte Extremwert um mehr als den ersten Schwellenwert von dem Richtwert abweicht.
  • Die beschriebenen Schritte a) bis d) werden nun mehrfach wiederholt. Die Wiederholung findet dabei insbesondere periodisch statt, beispielsweise alle zehn Sekunden. Die Fehlerzähler der Komponenten werden bei den durchgeführten Wiederholungen nicht zurückgesetzt. Bei jeder der Wiederholungen kann der Fehlerzähler einer der Komponenten weiter inkrementiert werden.
  • In einem Schritt f) erfolgt ein Markieren einer Komponente, wenn deren Fehlerzähler eine Maximalanzahl erreicht. Die markierte Komponente wurde also während der durchgeführten Wiederholungen mehrfach identifiziert, und ihr Fehlerzähler wurde dabei mehrfach inkrementiert.
  • Der besagte Schritt f) kann beispielsweise ausgeführt werden, wenn das technische System, zumindest vorübergehend, außer Betrieb genommen wird. Im Fall eines Batteriesystems in einem Elektrofahrzeug ist dies beispielsweise der Fall, wenn das Elektrofahrzeug eine Parkposition erreicht hat und dort abgestellt wird.
  • Der besagte Schritt f) kann beispielsweise auch periodisch ausgeführt werden, beispielsweise einmal pro Betriebsstunde des technischen Systems. Auch kann der besagte Schritt f) im Fall eines Batteriesystems in einem Elektrofahrzeug beispielsweise nach einer bestimmten zurückgelegten Fahrstrecke ausgeführt werden.
  • Ferner kann der besagte Schritt f) beispielsweise ausgeführt werden, wenn der Fehlerzähler von mindestens einer der Komponenten des technischen Systems die besagte Maximalanzahl erreicht hat.
  • Nachdem eine Komponente des technischen Systems entsprechend markiert wurde, können weitere Maßnahmen eingeleitet werden. Eine solche denkbare Maßnahme ist beispielsweise eine optische oder akustische Warnmeldung für einen Fahrer des Elektrofahrzeugs. Eine weitere denkbare Maßnahme ist beispielsweise eine Übermittlung einer entsprechenden Fehlermeldung über ein Kommunikationsnetzwerk, beispielsweise ein drahtgebundenes Bussystem oder eine Funkverbindung, zu einer zentralen Steuereinheit.
  • Die markierte Komponente kann dann, beispielsweise bei einer geplanten Revision des technischen Systems, repariert oder gegen eine intakte Komponente ausgetauscht werden. Insbesondere kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die markierte Komponente repariert oder gegen eine intakte Komponente ausgetauscht werden, bevor ein ernsthafter Fehler auftritt, welcher sonst einen Ausfall des ganzen technischen Systems verursachen würde.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Richtwert im Schritt c) als Mittelwert aus gemessenen Zustandsgrößen von mehreren Komponenten des technischen Systems berechnet. Dabei wird der besagte Richtwert bei jeder Wiederholung dynamisch bestimmt.
  • Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung wird der besagte Mittelwert aus den gemessenen Zustandsgrößen von allen Komponenten des technischen Systems berechnet.
  • Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung wird der besagte Mittelwert aus den gemessenen Zustandsgrößen von allen Komponenten des technischen Systems, jedoch mit Ausnahme der identifizierten Komponente, berechnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der erste Schwellenwert in Abhängigkeit von dem zuvor bestimmten Richtwert festgelegt. Wenn der Richtwert bei jeder Wiederholung dynamisch bestimmt wird, so wird auch der besagte erste Schwellenwert bei jeder Wiederholung dynamisch bestimmt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird, neben dem ersten Schwellenwert, zusätzlich ein zweiter Schwellenwert festgelegt. Der zweite Schwellenwert ist dabei größer als der erste Schwellenwert.
  • Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Schwellenwert doppelt so groß wie der erste Schwellenwert.
  • Selbstverständlich können noch weitere Schwellenwerte neben dem ersten Schwellenwert und dem zweite Schwellenwert festgelegt werden. Dabei ist vorzugsweise jeder nachfolgende Schwellenwert größer als der vorangehende Schwellenwert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird dabei der Fehlerzähler der identifizierten Komponente genau einmal inkrementiert, wenn deren gemessene Zustandsgröße um mehr als den ersten Schwellenwert aber um weniger als den zweiten Schwellenwert von dem Richtwert abweicht. Beim einmaligen Inkrementieren wird der entsprechende Fehlerzähler um genau eins erhöht.
  • Vorzugsweise wird der Fehlerzähler der identifizierten Komponente dabei mehrmals inkrementiert, wenn deren gemessene Zustandsgröße um mehr als den zweiten Schwellenwert von dem Richtwert abweicht. Beim mehrmaligen Inkrementieren wird der entsprechende Fehlerzähler um einen Wert größer als eins erhöht.
  • Es wird auch ein Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug vorgeschlagen. Das Batteriesystem umfasst mindestens ein Batteriemodul, welches eine Mehrzahl von gleichartigen Batteriezellen aufweist. Das Batteriesystem umfasst ferner mindestens eine Überwachungseinheit, welche zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
  • Das erfindungsgemäße Batteriesystem stellt dabei das technische System dar, auf welches das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose anwendbar ist. Die Batteriezellen des Batteriemoduls und/oder des Batteriesystems sind dabei vorzugsweise gleichartig ausgestaltet und stellen die besagten Komponenten des technischen Systems dar.
  • Das erfindungsgemäße Batteriesystem kann mehrere Batteriemodule umfassen, welche beispielsweise parallel verschaltet sind. Dabei kann jedes der Batteriemodule jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweisen, welche beispielsweise seriell verschaltet sind. Das Batteriesystem kann eine Überwachungseinheit zur Überwachung aller Batteriezellen aller Batteriemodule umfassen. Ebenso kann das Batteriesystem auch mehrere Überwachungseinheiten umfassen, wobei insbesondere jedem der Batteriemodule eine eigene Überwachungseinheit zugeordnet ist.
  • Bei der Zustandsgröße, die von den Batteriezellen des Batteriesystems gemessen wird, kann es sich beispielsweise um eine Zellenspannung der jeweiligen Batteriezelle handeln. Es kann sich beispielsweise auch um eine Temperatur der jeweiligen Batteriezelle handeln.
  • Es wird auch ein Elektrofahrzeug vorgeschlagen, das ein erfindungsgemäßes Batteriesystem umfasst, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet, einen drohenden Ausfall des technischen Systems durch einen Fehler einer Komponente frühzeitig zu erkennen. Insbesondere ist es bei einem autonom betriebenen Elektrofahrzeug somit möglich, einen schleichenden Fehler zu detektieren und das autonom betriebene Elektrofahrzeug so lange wie möglich noch vor einem drohenden Ausfall zu betreiben, und insbesondere so zu betreiben, dass die Insassen des autonom betriebenen Elektrofahrzeug nichts von dem schleichenden Fehler bemerken, und dass das autonom betriebene Elektrofahrzeug sich trotzdem in einem sicheren Zustand befindet, so dass von ihm keine Gefahr für die Insassen ausgeht.
  • Alle entscheidenden Zustandsgrößen liegen in der Überwachungseinheit bereits vor und müssen nur noch entsprechend verarbeitet werden. Eine beliebige Clusterung der zu überwachenden Zustandsgrößen ist applikativ als auch mit den Methoden der künstlichen Intelligenz möglich. Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine reine Softwareanpassung in der Überwachungseinheit erforderlich, was verhältnismäßig kostengünstig durchführbar ist. Ein autonom betriebenes Elektrofahrzeug kann durch ein frühzeitiges Einleiten präventiver Maßnahmen weiterhin pünktlich seine Haltestellen erreichen und weiterfahren bis zu einer Endhaltestelle oder zu einer Servicestation, an der eine Reparatur erfolgen kann. Die Ausfallsicherheit des autonom betriebenen Elektrofahrzeugs wird somit signifikant erhöht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem weitgehend unabhängig von den zu diagnostizierenden Komponenten des technischen Systems.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 ein Diagramm mit gemessenen Zustandsgrößen von Komponenten eines technischen Systems zu einem ersten Zeitpunkt,
    • 2 ein Histogramm mit den Fehlerzählern der Komponenten zu dem ersten Zeitpunkt,
    • 3 ein Diagramm mit gemessenen Zustandsgrößen der Komponenten des technischen Systems zu einem zweiten Zeitpunkt,
    • 4 ein Histogramm mit den Fehlerzählern der Komponenten zu dem zweiten Zeitpunkt,
    • 5 ein Diagramm mit gemessenen Zustandsgrößen der Komponenten des technischen Systems zu einem dritten Zeitpunkt und
    • 6 ein Histogramm mit den Fehlerzählern der Komponenten zu dem dritten Zeitpunkt.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 1 zeigt ein Diagramm mit gemessenen Zustandsgrößen von Komponenten eines technischen Systems zu einem ersten Zeitpunkt. Bei dem technischen System handelt es sich vorliegend um ein Batteriesystem, und bei den Komponenten handelt es sich vorliegend um Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 des Batteriesystems. Bei den gemessenen Zustandsgrößen der Komponenten handelt es sich vorliegend um Zellenspannungen U der besagten Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, die zu dem ersten Zeitpunkt gemessen wurden.
  • Auf der Abszisse des Diagramms ist dabei jeweils eine Ordnungszahl der vorliegend neun Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 des Batteriesystems angegeben, welche vorliegend seriell verschaltet sind. Auf der Ordinate des Diagramms sind die gemessenen Zellenspannungen U der besagten Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 des Batteriesystems angegeben.
  • In der in 1 gezeigten Darstellung weist die zu dem ersten Zeitpunkt gemessene Zellenspannung U der Batteriezelle B5 einen Extremwert Min_U auf. Bei dem besagten Extremwert Min_U handelt es sich dabei um die kleinste der Zellenspannungen U der Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9. Die besagte Batteriezelle B5 wird somit identifiziert.
  • Aus den Zellenspannungen U der übrigen Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B6, B7, B8, B9, also mit Ausnahme der identifizierten Batteriezelle B5, wird ein Mittelwert berechnet. Der besagte Mittelwert wird als Richtwert MW_U für die Zellenspannungen U der Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 definiert.
  • In einem folgenden Schritt wird in Abhängigkeit von einem Ladezustand des Batteriesystems ein applizierbarer Spannungsbereich delta_U festgelegt. Aus dem Richtwert MW_U und dem Spannungsbereich delta_U werden vorliegend ein erster Schwellenwert SW1, ein zweiter Schwellenwert SW2, ein dritter Schwellenwert SW3 und ein vierter Schwellenwert SW4 festgelegt.
  • Der erste Schwellenwert SW1 wird vorliegend gleich dem Spannungsbereich delta_U festgelegt. Der zweite Schwellenwert SW2 wird doppelt so groß wie der Spannungsbereich delta_U festgelegt. Der dritte Schwellenwert SW3 wird dreimal so groß wie der Spannungsbereich delta_U festgelegt. Der vierte Schwellenwert SW4 wird viermal so groß wie der Spannungsbereich delta_U festgelegt.
  • Es können natürlich mehr als vier Schwellenwerte SW1, SW2, SW3, SW4 festgelegt werden. Eine sinnvolle Anzahl an Schwellenwerte SW1, SW2, SW3, SW4 ergibt sich beispielsweise aus dem Ladezustand des Batteriesystems sowie aus dem zuvor berechneten Mittelwert der Zellenspannungen U der Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9.
  • Die Festlegung von entsprechenden Zahlenwerten wird hier anhand eines Batteriesystems mit Lithium-Ionen-Zellen veranschaulicht. Sind beispielsweise alle Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 vollgeladen so beträgt der Mittelwert der Zellenspannungen U etwa 4,2 V. Bei einem Spannungsbereich delta_U von beispielsweise 100 mV ergeben sich dann beispielsweise vierzehn Schwellenwerte SW1, SW2, SW3, SW4 bis zum Erreichen einer Entladeschlussspannung der Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, welche beispielsweise 2,8 V beträgt.
  • Im vorliegenden Fall weicht der Extremwert Min_U der identifizierten Batteriezelle B5 um weniger als den ersten Schwellenwert SW1 von dem Richtwert MW_U ab. Ein Fehlerzähler der identifizierten Batteriezelle B5 wird daher nicht inkrementiert.
  • 2 zeigt ein Histogramm mit den Fehlerzählern der Komponenten, also der Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 des Batteriesystems, zu dem ersten Zeitpunkt.
  • Auf der Abszisse des Diagramms ist dabei jeweils die Ordnungszahl der vorliegend neun Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 des Batteriesystems angegeben. Auf der Ordinate des Diagramms sind Werte der Fehlerzähler der besagten Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 angegeben.
  • Wie bereits erwähnt, wurde im vorliegenden Fall der Fehlerzähler der identifizierten Batteriezelle B5 nicht inkrementiert. Auch kein Fehlerzähler der übrigen Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B6, B7, B8, B9 wurde inkrementiert. Daher weisen alle Fehlerzähler den Wert null auf.
  • 3 zeigt ein Diagramm mit gemessenen Zustandsgrößen der Komponenten des technischen Systems, also der Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 des Batteriesystems, zu einem zweiten Zeitpunkt. Der zweite Zeitpunkt liegt beispielsweise 10 s nach dem ersten Zeitpunkt.
  • In der in 3 gezeigten Darstellung weist die zu dem zweiten Zeitpunkt gemessene Zellenspannung U der Batteriezelle B5 wieder einen Extremwert Min_U auf. Die besagte Batteriezelle B5 wird somit wieder identifiziert. Wie oben zu 1 beschrieben wird nun der Richtwert MW_U für die Zellenspannungen U der Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 definiert. Ferner werden der erste Schwellenwert SW1, der zweite Schwellenwert SW2, der dritte Schwellenwert SW3 und der vierte Schwellenwert SW4 festgelegt.
  • Im vorliegenden Fall weicht der Extremwert Min_U der identifizierten Batteriezelle B5 um mehr als den ersten Schwellenwert SW1 von dem Richtwert MW_U ab. Der Extremwert Min_U der identifizierten Batteriezelle B5 weicht jedoch um weniger als den zweiten Schwellenwert SW2 von dem Richtwert MW_U ab. Der Fehlerzähler der identifizierten Batteriezelle B5 wird daher genau einmal inkrementiert.
  • 4 zeigt ein Histogramm mit den Fehlerzählern der Komponenten, also der Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 des Batteriesystems, zu dem zweiten Zeitpunkt.
  • Wie bereits erwähnt, wurde im vorliegenden Fall der Fehlerzähler der identifizierten Batteriezelle B5 genau einmal inkrementiert. Der Fehlerzähler der identifizierten Batteriezelle B5 weist daher den Wert eins auf. Es wurde kein Fehlerzähler der übrigen Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B6, B7, B8, B9 inkrementiert. Daher weisen deren Fehlerzähler den Wert null auf.
  • 5 zeigt ein Diagramm mit gemessenen Zustandsgrößen der Komponenten des technischen Systems, also der Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 des Batteriesystems, zu einem dritten Zeitpunkt. Der dritte Zeitpunkt liegt beispielsweise 10 s nach dem zweiten Zeitpunkt.
  • In der in 5 gezeigten Darstellung weist die zu dem zweiten Zeitpunkt gemessene Zellenspannung U der Batteriezelle B2 einen Extremwert Min_U auf. Die besagte Batteriezelle B2 wird somit identifiziert. Wie oben zu 1 beschrieben wird nun der Richtwert MW_U für die Zellenspannungen U der Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 definiert. Ferner werden der erste Schwellenwert SW1, der zweite Schwellenwert SW2, der dritte Schwellenwert SW3 und der vierte Schwellenwert SW4 festgelegt.
  • Im vorliegenden Fall weicht der Extremwert Min_U der identifizierten Batteriezelle B2 um mehr als den zweiten Schwellenwert SW2 von dem Richtwert MW_U ab. Der Extremwert Min_U der identifizierten Batteriezelle B2 weicht jedoch um weniger als den dritten Schwellenwert SW3 von dem Richtwert MW_U ab. Der Fehlerzähler der identifizierten Batteriezelle B2 wird daher genau zweimal inkrementiert.
  • 6 zeigt ein Histogramm mit den Fehlerzählern der Komponenten, also der Batteriezellen B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 des Batteriesystems, zu dem dritten Zeitpunkt.
  • Wie bereits erwähnt, wurde im vorliegenden Fall der Fehlerzähler der identifizierten Batteriezelle B2 genau zweimal inkrementiert. Der Fehlerzähler der identifizierten Batteriezelle B2 weist daher den Wert zwei auf. Es wurde kein Fehlerzähler der übrigen Batteriezellen B1, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 inkrementiert. Der Fehlerzähler der zum zweiten Zeitpunkt identifizierten Batteriezelle B5 weist immer noch den Wert eins auf, alle übrigen Fehlerzähler weisen den Wert null auf.
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
  • 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 2012/0116699 A1 [0006]
    • CN 102361099 A [0007]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Diagnose eines technischen Systems, insbesondere eines Batteriesystems für ein Elektrofahrzeug, welches eine Mehrzahl von gleichartigen Komponenten aufweist, umfassend folgende Schritte: a) Messen einer Zustandsgröße der Komponenten; b) Identifizieren derjenigen Komponente, deren gemessene Zustandsgröße einen Extremwert (Min_U) aufweist; c) Bestimmen eines Richtwerts (MW_U) für die gemessene Zustandsgröße; d) Inkrementieren eines Fehlerzählers der identifizierten Komponente, wenn deren gemessene Zustandsgröße um mehr als einen ersten Schwellenwert (SW1) von dem Richtwert (MW_U) abweicht; Wiederholen der Schritte a) bis d); und e) Markieren einer Komponente, wenn deren Fehlerzähler eine Maximalanzahl erreicht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Richtwert (MW_U) als Mittelwert aus gemessenen Zustandsgrößen von mehreren Komponenten berechnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Mittelwert aus den gemessenen Zustandsgrößen von allen Komponenten berechnet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Mittelwert aus den gemessenen Zustandsgrößen von allen Komponenten mit Ausnahme der identifizierten Komponente berechnet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Schwellenwert (SW1) in Abhängigkeit von dem Richtwert (MW_U) festgelegt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein zweiter Schwellenwert (SW2) festgelegt wird, welcher größer als der erste Schwellenwert (SW1) ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zweite Schwellenwert (SW2) doppelt so groß ist wie der erste Schwellenwert (SW1).
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei der Fehlerzähler der identifizierten Komponente genau einmal inkrementiert wird, wenn deren gemessene Zustandsgröße um mehr als den ersten Schwellenwert (SW1) aber um weniger als den zweiten Schwellenwert (SW2) von dem Richtwert (MW_U) abweicht.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Fehlerzähler der identifizierten Komponente mehrmals inkrementiert wird, wenn deren gemessene Zustandsgröße um mehr als den zweiten Schwellenwert (SW2) von dem Richtwert (MW_U) abweicht.
  10. Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug, umfassend mindestens ein Batteriemodul, welches eine Mehrzahl von gleichartigen Batteriezellen (B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9) aufweist, und mindestens eine Überwachungseinheit, welche zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche eingerichtet ist.
  11. Elektrofahrzeug, umfassend ein Batteriesystem nach Anspruch 10, welches mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 betrieben wird.
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