DE102019218489A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Laden einer Batterie für ein Fortbewegungsmittel - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Laden einer Batterie für ein Fortbewegungsmittel Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie für ein Fortbewegungsmittel. Das Verfahren umfasst die Schritte: Ermitteln einer Leerlaufspannung der Batterie (30) auf Basis einer Spannungsrampe, welche durch einen mit der Batterie (30) elektrisch verbundenen, regelbaren DC/DC-Wandler (40) erzeugt wird, Ermitteln eines differentiellen Innenwiderstandes der Batterie (30) auf Basis eines vordefinierten Modells für den differentiellen Innenwiderstand der Batterie (30) und der Leerlaufspannung, Ermitteln eines Zielwertes für eine Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers (40) auf Basis der Leerlaufspannung der Batterie (30), eines vordefinierten Ladestroms der Batterie (30) und des differentiellen Innenwiderstandes der Batterie (30) und Laden der Batterie (30) unter Anwendung des Zielwertes für die Ausgangsspannung im DC/DC-Wandler (40).

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie für ein Fortbewegungsmittel.
  • In elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmitteln werden Niederspannungslasten der Fortbewegungsmittel i. d. R. über einen DC/DC-Wandler versorgt, welcher eine Spannung einer Hochvoltbatterie der Fortbewegungsmittel in eine geeignete Niederspannung wandelt. Zusätzlich wird meist auch eine Niederspannungsbatterie (z. B. eine 12 V oder eine 24 V Batterie) über den DC/DC-Wandler geladen. In Niederspannungsbatterien, welche keinen Batteriesensor aufweisen, wird eine Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers meist über eine modellierte Batterietemperatur festgelegt. Ein Ladestrom wird hierbei nicht geregelt. Erst durch eine Verwendung eines entsprechenden Batteriesensors, welcher mit höheren Kosten einhergeht, wird eine Verbesserung einer Ladestrategie für die Niederspannungsbatterie ermöglicht. Alternativ zu einer Verwendung eines Batteriesensors, welcher z. B. eine Information über einen Strom und/oder eine Spannung und/oder eine Temperatur und/oder einen Ladezustand (engl. state of charge, kurz SOC) bereitstellt, wird im Stand der Technik mitunter ein Stromlimit des DC/DC-Wandlers zu verwendet, um einen Ladestrom der Batterie zu begrenzen. Allerdings ist es bei einer Anwendung einer solchen Methode erforderlich, einen Laststrom zu kennen, welcher darüber hinaus relativ konstant sein muss. Bei einem bekannten Laststrom kann das Stromlimit des DC/DC-Wandlers entsprechend derart festgelegt werden, dass sich ein gewünschter Ladestrom an der Niedervoltbatterie einstellt.
  • JP 2004-045235 beschreibt ein Verfahren zur Abschätzung eines Innenwiderstandes einer Batterie auf Basis von Stromwerten, Spannungswerten und Temperaturwerten, welche zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen werden.
  • CN 108700636 beschreibt eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Degradation von Sekundärbatterien umfassend eine Mehrzahl von Spannungssensoren, eine Messstromvorrichtung und einen Controller. Jeder Spannungssensor ist mit einer sensorspezifischen Drahtloskommunikationsvorrichtung versehen, welche eingerichtet ist, jeweilige Messwerte an den Controller zu übertragen. Der Controller berechnet auf Basis der Messwerte einen Innenwiderstand jeweiliger Batterien und bestimmt die Degradation einer jeweiligen Batterie auf Basis des Innenwiderstandes.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie für ein Fortbewegungsmittel bereitzustellen, welche insbesondere ohne eine Verwendung eines Batteriesensors und ohne Kenntnis eines Laststroms realisiert werden können.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Laden einer Batterie für ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z. B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug oder ein Luftfahrzeug/Flugzeug und/oder ein Wasserfahrzeug sein. Die Batterie kann insbesondere eine Niedervoltbatterie bzw. eine Niedervolt-Starterbatterie des Fortbewegungsmittels in Form eines Bleiakkumulators sein. Alternativ kann die Batterie auch ein Lithium-Ionen-Akkumulator oder ein davon abweichender Batterietyp sein. Eine Nennspannung der Batterie kann beispielsweise einer Spannung im Bereich von 6 V bis 48 V und bevorzugt einer Spannung im Bereich von 12 V bis 24 V oder einer davon abweichenden Spannung entsprechen.
  • In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Leerlaufspannung der Batterie auf Basis einer Spannungsrampe, welche durch einen mit der Batterie elektrisch verbundenen, regelbaren DC/DC-Wandler erzeugt wird, ermittelt. Zu diesem Zweck kann der DC/DC-Wandler informationstechnisch mit einer erfindungsgemäßen Auswerteeinheit verbunden sein, welche ein Bestandteil des DC/DC-Wandlers selbst, ein Bestandteil der Batterie oder ein Bestandteil eines weiteren Steuergerätes des Fortbewegungsmittels sein. Die informationstechnische Anbindung der Auswerteeinheit an den DC/DC-Wandler kann beispielsweise auf Basis eines Bussystems (z. B. CAN, LIN, MOST, Flexray, usw.) eines Bordnetzes des Fortbewegungsmittels erfolgen. Auf diese Weise kann die Auswerteeinheit in die Lage versetzt werden, den DC/DC-Wandler mittels entsprechender Steuersignale anzusteuern, um beispielsweise einen Zielwert für eine Ausgangsspannung und/oder einen Ausgangsstrom des DC/DC-Wandlers vorzugeben. Die Auswerteeinheit kann zusätzlich eingerichtet sein, aktuelle Werte für die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom des DC/DC-Wandlers vom DC/DC-Wandler zu empfangen. Unter der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom sollen hier diejenigen Größen verstanden werden, welche der Batterie (d. h. der Niedervoltbatterie) durch den DC/DC-Wandler an einer Ausgangsseite des DC/DC-Wandlers zur Verfügung gestellt werden. Eine an einer Eingangsseite des DC/DC-Wandlers bereitgestellte elektrische Energie kann insbesondere durch eine Hochvoltbatterie des Fortbewegungsmittels bereitgestellt werden, welche u. a. als elektrischer Energiespeicher für einen Antriebsstrang des (elektrisch angetriebenen) Fortbewegungsmittels eingesetzt werden kann. Über den DC/DC-Wandler ist die Batterie somit eingerichtet, mittels der elektrischen Energie der Hochvoltbatterie geladen zu werden. Alternativ oder zusätzlich zur Hochvoltbatterie kann auch ein im Fortbewegungsmittel vorgesehener Generator die elektrische Energie zum Laden der Batterie bereitstellen. In einem solchen Fall kann der Generator alternativ oder zusätzlich zur Hochvoltbatterie elektrisch mit der Eingangsseite des DC/DC-Wandlers verbunden sein. Die Spannungsrampe kann bevorzugt in einem Bereich ausgeführt werden, welcher die Nennspannung der Batterie umfasst. Die Leerlaufspannung der Batterie kann während der Ausführung der Spannungsrampe zu einem Zeitpunkt festgestellt werden, zu dem zwischen dem Ausgang des DC/DC-Wandlers und der Batterie kein Strom fließt. Ein zu diesem Zeitpunkt durch die Auswerteeinheit vom DC/DC-Wandler empfangener Spannungswert kann in einer intern und/oder extern an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit für eine nachgelagerte Verarbeitung durch die Auswerteeinheit abgelegt werden.
  • In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein differentieller Innenwiderstand der Batterie auf Basis eines vordefinierten Modells für den differentiellen Innenwiderstand der Batterie und der Leerlaufspannung ermittelt. Das Model für den differentiellen Innenwiderstand kann beispielsweise ebenfalls in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt sein. Das Modell kann insbesondere eine Kennlinie und/oder ein Kennfeld umfassen, welches eine Änderung einer Spannung der Batterie in Bezug auf eine Änderung eines Entladestroms der Batterie repräsentiert. Die Kennlinie und/oder das Kennfeld kann beispielsweise im Zuge einer Entwicklungsphase der Batterie und/oder des die Batterie einsetzenden Fortbewegungsmittels ermittelt werden und in im Zuge einer Serienproduktion der Batterie und/oder des Fortbewegungsmittels in jeweiligen Speichereinheiten jeweiliger Auswerteeinheiten abgelegt werden. Auf Basis des im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelten Wertes für die Leerlaufspannung, kann durch die Auswerteeinheit auf Basis des Modells für den differentiellen Innenwiderstand ein mit der Leerlaufspannung korrespondierender Wert für den differentiellen Innenwiderstand der Batterie ermittelt werden.
  • In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Zielwert für eine Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers auf Basis der Leerlaufspannung der Batterie, auf Basis eines vordefinierten Ladestroms der Batterie und auf Basis des differentiellen Innenwiderstandes der Batterie ermittelt. Der vordefinierte Ladestrom kann beispielsweise ein in der Speichereinheit abgelegter Wert für einen empfohlenen Ladestrom der Batterie sein, dessen Höhe sich u. a. in Abhängigkeit einer Nennkapazität der Batterie orientieren kann. Der Zielwert für die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers kann anschließend auf Basis folgender Gleichung ermittelt werden: U A = U 0 + I C * R diff ,
    Figure DE102019218489A1_0001
    wobei UA den Zielwert für die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers, Uo die ermittelte Leerlaufspannung, Ic den vordefinierten Ladestrom und Rdiff den ermittelten differentiellen Innenwiderstand der Batterie repräsentieren.
  • In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Batterie unter Anwendung des Zielwertes für die Ausgangsspannung im DC/DC-Wandler geladen. Mit anderen Worten, kann durch den auf diese Weise ermittelten Zielwert für die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers sichergestellt werden, dass die Batterie mittels des vordefinierten Ladestroms geladen werden kann.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt in einer Ladephase der Batterie mit einem konstanten Ladestrom angewendet werden kann, aber nicht auf eine solche Ladephase eingeschränkt ist. Darüber hinaus kann das Verfahren innerhalb eines solchen Ladevorgangs regelmäßig oder unregelmäßig wiederholt werden, um sicherzustellen, dass der vordefinierte Ladestrom auch bei potentiell veränderten Randbedingungen (z. B. Temperatur und/oder Kapazität der Batterie usw.) weiter aufrechterhalten werden kann.
  • Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, dass in der Speichereinheit auch eine Mehrzahl von Werten für den vordefinierten Ladestrom abgelegt sein können, aus welchen in Abhängigkeit jeweiliger vorliegender Randbedingungen ein jeweils geeigneter vordefinierter Wert für den vordefinierten Ladestrom verwendet werden kann.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung durchläuft die Spannungsrampe einen Spannungsbereich von 10 V bis 14 V und bevorzugt einen Spannungsbereich von 10,8 V bis 13 V, ohne das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auf die vorgenannten Spannungsbereiche einzuschränken. Alternativ oder zusätzlich wird eine Größe der Spannungsrampe und/oder ein Mittelwert von Spannungswerten der Spannungsrampe in Abhängigkeit eines in der Vergangenheit ermittelten Wertes für die Leerlaufspannung der Batterie festgelegt. Der in der Vergangenheit ermittelte Wert für die Leerlaufspannung kann in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt sein und aus dieser bei Bedarf ausgelesen und verwendet werden. Durch die Verwendung des in der Vergangenheit ermittelten Wertes für die Leerlaufspannung kann eine Größe der Spannungsrampe reduziert werden und somit eine Verkürzung des Vorgangs des Ermittelns der Leerlaufspannung der Batterie erreicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Ermitteln und Verwenden der Leerlaufspannung der Batterie im Ansprechen auf eine Änderung des Ausgangsstroms des DC/DC-Wandlers erneut durchgeführt.
  • Die Änderung des Ausgangsstroms kann durch die oben beschriebe informationstechnische Anbindung der Auswerteeinheit an den DC/DC-Wandler in der Auswerteeinheit erfasst werden. Bevorzugt kann hierfür in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit ein vordefinierter Schwellenwert für die Änderung des Ausgangsstroms des DC/DC-Wandlers abgelegt sein, welcher mit der aktuell vorliegenden Änderung des Ausgangsstroms mittels der Auswerteeinheit abgeglichen werden kann. In einem Fall, in dem die aktuell vorliegende Änderung des Ausgangsstroms den vordefinierten Schwellenwert überschreitet, kann das erfindungsgemäße Verfahren erneut durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass der vordefinierte Ladestrom für die Batterie eingehalten werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Modell für den differentiellen Innenwiderstand der Batterie in einer Phase plausibilisiert und/oder angepasst, in welcher das Ermitteln der Leerlaufspannung ausgeführt wird und/oder eine vordefinierte Energieentnahme aus der Batterie vorliegt. Eine solche vordefinierte Energieentnahme kann beispielsweise dann vorliegen, wenn eine Information über aktuell aktive Verbraucher (z. B. ein Klimasteuergerät des Fortbewegungsmittels) und über deren aktuellen und/oder durchschnittlichen Energieverbrauch in der Auswerteeinheit vorliegt. Eine solche Information kann der Auswerteeinheit beispielsweise über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels von den jeweiligen Verbrauchern bereitgestellt werden. Alternativ können in der Speichereinheit der Auswerteeinheit auch vordefinierte, durchschnittliche Energieverbrauchswerte für jeweilige Verbraucher des Fortbewegungsmittels hinterlegt sein, so dass der Auswerteeinheit über das Bordnetz nur ein jeweiliger Aktivierungszustand jeweiliger Verbraucher übermittelt werden muss.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung berücksichtigt das Modell für den differentiellen Innenwiderstand der Batterie zusätzlich eine aktuelle Temperatur der Batterie, wobei die Temperatur auf Basis einer Temperaturmessung und/oder auf Basis eines Temperaturmodells für die Batterie ermittelt wird. Im Falle einer Temperaturmessung kann beispielsweise ein Temperatursensor der Batterie und/oder ein Temperatursensor im Umfeld der Batterie informationstechnisch mit der Auswerteinheit verbunden sein, so dass die Temperaturinformation in der Auswerteeinheit erfasst und verwendet werden kann. Durch das Ermitteln der Temperatur können Einflüsse der Temperatur auf den differentiellen Innenwiderstand der Batterie entsprechend berücksichtigt werden, wodurch eine präzisere Bestimmung des aktuellen Zielwertes für die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers ermöglicht wird. Dadurch kann wiederum eine genauere Einhaltung des vordefinierten Ladestroms sichergestellt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung berücksichtigt das Modell für den differentiellen Innenwiderstand der Batterie zusätzlich einen Alterungszustand der Batterie. Da der Innenwiderstand der Batterie zum Beispiel in Abhängigkeit einer Anzahl bereits erfolgter Ladezyklen und/oder in Abhängigkeit einer bisherigen Nutzungsdauer der Batterie zunehmen kann, kann auf diese Weise wiederum eine präzisere Bestimmung des Zielwertes für die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers und eine exaktere Einhaltung des vordefinierten Ladestroms erreicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Modell für den differentiellen Innenwiderstand auf Basis von Informationen einer Mehrzahl von Fortbewegungsmitteln in einem externen Server plausibilisiert und/oder angepasst. Hierfür können die am erfindungsgemäßen Verfahren beteiligten Fortbewegungsmittel über jeweilige Drahtloskommunikationsvorrichtungen verfügen, welche eingerichtet sind, eine Drahtloskommunikationsverbindung mit dem externen Server herzustellen (z. B. eine Mobilfunk- und/oder eine WLAN-Verbindung, usw.). Auf diese Weise können die Fortbewegungsmittel jeweilige Informationen über ermittelte Batterie- und/oder Ladezustände an den Server übertragen, so dass der Server diese Informationen miteinander abgleichen kann. Auf Basis dieser Informationen kann das Modell für den differentiellen Innenwiderstand der Batterie durch den Server bei Bedarf an veränderte Werte in einem Serieneinsatz der Fortbewegungsmittel usw. angepasst werden, um eine noch exaktere Bestimmung des differentiellen Innenwiderstandes zu ermöglichen. Zu diesem Zweck kann der Server das angepasste Modell mittels der Drahtloskommunikationsvorrichtung an die Mehrzahl von Fortbewegungsmitteln übertragen, so dass das angepasste Modell in der Mehrzahl von Fortbewegungsmitteln nachfolgend anstelle des zuvor genutzten Modells verwendet werden kann.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie für ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinheit, welche über einen Dateneingang und einen Datenausgang verfügt. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o.ä., ausgestaltet sein und informationstechnisch mit einer internen und/oder externen Speichereinheit verbunden sein. Die Auswerteeinheit ist in Verbindung mit dem Dateneingang eingerichtet, eine Leerlaufspannung der Batterie auf Basis einer Spannungsrampe, welche durch einen mit der Batterie elektrisch verbundenen, regelbaren DC/DC-Wandler erzeugt wird, zu ermitteln. Die Auswerteeinheit ist weiter eingerichtet, einen differentiellen Innenwiderstand der Batterie auf Basis eines vordefinierten Modells für den differentiellen Innenwiderstand und auf Basis der ermittelten Leerlaufspannung zu ermitteln. Die Auswerteinheit ist zusätzlich eingerichtet, einen Zielwert für eine Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers auf Basis der Leerlaufspannung der Batterie, auf Basis eines vordefinierten Ladestroms der Batterie und auf Basis des differentiellen Innenwiderstandes der Batterie zu ermitteln und in Verbindung mit dem Datenausgang die Batterie unter Anwendung des Zielwertes für die Ausgangsspannung im DC/DC-Wandler zu laden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüber hinaus eingerichtet, ein erfindungsgemäßen Verfahren nach obenstehender Beschreibung auszuführen. Das Verfahren kann bevorzugt in Form eines Computerprogramms realisiert werden, welches durch die Auswerteeinheit ausgeführt werden kann. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
    • 1 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    • 2 eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laden einer Batterie für ein Fortbewegungsmittel. Im Schritt 100 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Leerlaufspannung einer 12 V Starterbatterie (hier ein Bleiakkumulator) auf Basis einer Spannungsrampe ermittelt, welche durch einen mit der Starterbatterie elektrisch verbundenen, regelbaren DC/DC-Wandler erzeugt wird. Der DC/DC-Wandler ist eingangsseitig mit einer Hochvoltbatterie des Fortbewegungsmittels verbunden, von welcher der DC/DC-Wandler eine elektrische Energie zum Laden der Starterbatterie aufnehmen kann. Das Ermitteln der Leerlausspannung erfolgt mittels einer erfindungsgemäßen Auswerteeinheit, welche hier ein Mikrocontroller ist und welche informationstechnisch mit einer Steuer- und Leseschnittstelle des DC/DC-Wandlers verbunden ist. Aufgrund eines durch die Auswerteeinheit initiierten Ausführens der Spannungsrampe, welche einen Spannungsbereich von 10,8 V bis 13 V durchläuft, wird bei einem Spannungswert von 12 V der Spannungsrampe durch die Auswerteinheit festgestellt, dass zwischen der Starterbatterie und einer Ausgangsseite des DC/DC-Wandlers kein Strom fließt. Aus diesem Grund wird der Spannungswert von 12 V gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren als die zu ermittelnde Leerlaufspannung der Starterbatterie bestimmt. Im Schritt 200 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein differentieller Innenwiderstand der Starterbatterie auf Basis eines vordefinierten Modells für den differentiellen Innenwiderstand der Starterbatterie und der ermittelten Leerlaufspannung ermittelt. Das Modell ist in einer an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt. Im Schritt 300 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Auswerteeinheit ein Zielwert für eine Ausgangsspannung des DC-/DC-Wandlers auf Basis der Leerlaufspannung der Starterbatterie, auf Basis eines vordefinierten Ladestroms der Batterie und auf Basis des ermittelten differentiellen Innenwiderstandes der Starterbatterie ermittelt. Im Schritt 400 wird die Starterbatterie unter Anwendung des Zielwertes für die Ausgangsspannung im DC/DC-Wandler geladen. Hierfür wird der durch die Auswerteeinheit ermittelte Zielwert für die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers von der Auswerteeinheit an den DC/DC-Wandler übertragen und durch diesen zur Anpassung der Ausgangsspannung verwendet.
  • 2 zeigt eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel 90. Die Vorrichtung umfasst eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit 10, welche über einen Dateneingang 12 und einen Datenausgang 14 verfügt und welche hier ein ASIC ist. Die Auswerteeinheit 10 ist informationstechnisch mit einer extern an die Auswerteeinheit 10 angebundenen Speichereinheit 20 verbunden, in welcher durch die Auswerteeinheit 10 empfangene und/oder verarbeitete Daten für eine nachgelagerte Verarbeitung durch die Auswerteeinheit 10 abgelegt werden können. Mittels des Dateneingangs 12 und mittels des Datenausgangs 14 ist die Auswerteeinheit 10 informationstechnisch mit einem DC-/DC-Wandler 40 des Fortbewegungsmittels 90 verbunden. Eine Eingangsseite des DC/DC-Wandlers 40 ist elektrisch mit einer Hochvoltbatterie 50 des Fortbewegungsmittels 90 verbunden, während eine Ausgangsseite des DC/DC-Wandlers mit einer 12 V Batterie 30 des Fortbewegungsmittels 90 verbunden ist, welche hier eine Starterbatterie ist. Der DC/DC-Wandler 40 ist in Verbindung mit der Hochvoltbatterie 50 und einer Ansteuerung durch die Auswerteeinheit 10 eingerichtet, die Batterie 30 mit einem vordefinierten Ladestrom zu laden. Die Auswerteeinheit 10 ist mittels des Dateneingangs 12 und des Datenausgangs 14 zusätzlich informationstechnisch mit einer Drahtloskommunikationsvorrichtung 80 des Fortbewegungsmittels 90 verbunden, welche hier eine Mobilfunkvorrichtung ist. Mittels der Drahtloskommunikationsvorrichtung 80 ist die Auswerteeinheit 10 eingerichtet, Informationen über einen Zustand und einen Ladevorgang der Batterie 30 über eine Drahtloskommunikationsverbindung 85 an einen externen Server 70 abseits des Fortbewegungsmittels 90 zu übertragen, bzw. vom externen Server 70 ein aktualisiertes Modell zur Bestimmung des differentiellen Innenwiderstandes der Batterie 30 zu empfangen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auf Basis der vorstehenden Konfiguration eingerichtet, ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zum Laden der Batterie 30 auszuführen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • CN 108700636 [0004]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Laden einer Batterie (30) für ein Fortbewegungsmittel (90) umfassend: • Ermitteln (100) einer Leerlaufspannung der Batterie (30) auf Basis einer Spannungsrampe, welche durch einen mit der Batterie (30) elektrisch verbundenen, regelbaren DC/DC-Wandler (40) erzeugt wird, • Ermitteln (200) eines differentiellen Innenwiderstandes der Batterie (30) auf Basis eines vordefinierten Modells für den differentiellen Innenwiderstand der Batterie (30) und der Leerlaufspannung, • Ermitteln (300) eines Zielwertes für eine Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers (40) auf Basis oder Leerlaufspannung der Batterie (30), o eines vordefinierten Ladestroms der Batterie (30), und o des differentiellen Innenwiderstandes der Batterie (30), und • Laden (400) der Batterie (30) unter Anwendung des Zielwertes für die Ausgangsspannung im DC/DC-Wandler (40).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Batterie (30) eine Niedervoltbatterie ist, welche über den DC/DC-Wandler (40) mittels einer elektrischen Energie einer Hochvoltbatterie (50) des Fortbewegungsmittels (90) geladen wird.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei • die Spannungsrampe einen Spannungsbereich von 10 V bis 14 V und bevorzugt einen Spannungsbereich von 10,8 V bis 13 V durchläuft, und/oder • eine Größe der Spannungsrampe und/oder ein Mittelwert von Spannungswerten der Spannungsrampe in Abhängigkeit eines in der Vergangenheit ermittelten Wertes für die Leerlaufspannung der Batterie (30) festgelegt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Leerlaufspannung der Batterie (30) dann erreicht ist, wenn zwischen dem DC/DC-Wandler (40) und der Batterie (30) kein Strom fließt.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln und Verwenden der Leerlaufspannung der Batterie (30) im Ansprechen auf eine Änderung eines Ausgangsstroms des DC/DC-Wandlers (40) erneut durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Modell für den differentiellen Innenwiderstand der Batterie (30) in einer Phase plausibilisiert und/oder angepasst wird, in welcher • das Ermitteln der Leerlaufspannung ausgeführt wird, und/oder • eine vordefinierte Energieentnahme aus der Batterie (30) vorliegt.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Modell für den differentiellen Innenwiderstand der Batterie (30) zusätzlich eine aktuelle Temperatur der Batterie (30) berücksichtigt, wobei die Temperatur auf Basis • einer Temperaturmessung, und/oder • eines Temperaturmodells für die Batterie (30) ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Modell für den differentiellen Innenwiderstand der Batterie (30) zusätzlich einen Alterungszustand der Batterie (30) berücksichtigt.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Modell für den differentiellen Innenwiderstand auf Basis von Informationen einer Mehrzahl von Fortbewegungsmitteln in einem externen Server (70) plausibilisiert und/oder angepasst wird.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der differentielle Innenwiderstand der Batterie in einer Ladephase mit einem konstanten Ladestrom ermittelt wird.
  11. Vorrichtung zum Laden einer Batterie (30) für ein Fortbewegungsmittel (90) umfassend: • eine Auswerteeinheit (10), • einen Dateneingang (12), und • einen Datenausgang (14), wobei die Auswerteinheit (10) eingerichtet ist, • in Verbindung mit dem Dateneingang (12) eine Leerlaufspannung der Batterie (30) auf Basis einer Spannungsrampe, welche durch einen mit der Batterie (30) elektrisch verbundenen, regelbaren DC/DC-Wandler (40) erzeugt wird, zu ermitteln, • einen differentiellen Innenwiderstand der Batterie (30) auf Basis eines vordefinierten Modells für den differentiellen Innenwiderstand und der Leerlaufspannung zu ermitteln, • einen Zielwert für eine Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers (40) auf Basis oder Leerlaufspannung der Batterie (30), o eines vordefinierten Ladestroms der Batterie (30), und o des differentiellen Innenwiderstandes der Batterie (30) zu ermitteln, und • in Verbindung mit dem Datenausgang (14) die Batterie (30) unter Anwendung des Zielwertes für die Ausgangsspannung im DC/DC-Wandler (40) zu laden.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
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