DE102020004356A1 - Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustandes bei einem batteriebetriebenen Fahrzeug mit mehreren Batterien während eines Betriebs des Fahrzeugs, sowie batteriebetriebenes Fahrzeug mit mehreren Batterien - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustandes bei einem batteriebetriebenen Fahrzeug mit mehreren Batterien während eines Betriebs des Fahrzeugs, sowie batteriebetriebenes Fahrzeug mit mehreren Batterien Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustandes bei einem batteriebetriebenen Fahrzeug mit mehreren Batterien während eines Betriebs (S3b) des Fahrzeugs, wobei das Verfahren erfindungsgemäß folgende Schritte umfasst:• Trennen (S7) einer der mehreren Batterien von einer Last, die einen Verbraucher des Fahrzeugs darstellt, und• Bestimmen (S8) des Ladezustands der einen der mehreren Batterien durch Messen einer Leerlaufspannung während eines Betriebs (S3b) des Fahrzeugs.

Description

  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustandes bei einem batteriebetriebenen Fahrzeug mit mehreren Batterien während eines Betriebs des Fahrzeugs. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein batteriebetriebenes Fahrzeug mit mehreren Batterien.
  • Batteriebetriebene Fahrzeuge, die im Dauerbetrieb, wie beispielsweise Taxis, LKWs und Langstreckenfahrzeuge, haben eine technisch bedingte Abweichung des gemessenen und angezeigten Ladezustands zum tatsächlichen Ladezustand. Diese Abweichung basiert auf technischen/kommerziellen Abweichungen in der Messung der Parameter, sowie in der Tatsache, dass die Zellen bei dieser Nutzung nicht ausreichend relaxieren können.
  • Die Ermittlung des Ladezustandes erfolgt in der Regel mit einer lastfreien Spannungsmessung und dann mit dem sogenannten „Coloumb Counting“ während des Betriebs. „Coloumb-Counting“ bezeichnet ein Zählen der hinein- und herausgeflossenen Ladung der Batterie. Die Abweichungen werden nach dem Betrieb mit einer erneuten lastfreien Spannungsmessung zurückgesetzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem während eines Betriebs eines batteriebetriebenen Fahrzeugs mit mehreren Batterien die Ermittlung eines Ladezustands verbessert werden kann. Des Weiteren ist es Aufgabe, ein entsprechendes batteriebetriebenes Fahrzeug mit mehreren Batterien zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein batteriebetriebenes Fahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustandes bei einem batteriebetriebenen Fahrzeug mit mehreren Batterien während eines Betriebs des Fahrzeugs, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
    • - Trennen einer der mehreren Batterien von einer Last, die einen Verbraucher des Fahrzeugs darstellt, und
    • - Bestimmen des Ladezustands der einen der mehreren Batterien durch Messen einer Leerlaufspannung während eines Betriebs des Fahrzeugs.
  • Dadurch wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustands während des Betriebs des Fahrzeugs bereitgestellt. Dieses Verfahren ermöglicht ein Durchführen der Messung der Leerlaufspannung während des Betriebs des Fahrzeugs. Hierzu ist vorgesehen, dass eine der mehreren Batterien von der Last getrennt wird, sodass die Leerlaufspannung gemessen werden kann. Abhängig von der Leerlaufspannung wird der Ladezustand der einen der mehreren Batterien bestimmt.
  • Es ist vorgesehen, dass das batteriebetriebene Fahrzeug mehrere Batterien aufweist. Die Batterien können so angeordnet sein, dass während des Betriebs des Fahrzeugs eine der mehreren Batterien von der Last getrennt werden kann. Die Last kann ein mit der Batterie des Fahrzeugs verbundener elektrischer Verbraucher sein. Der Verbraucher kann insbesondere ein Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs, eine Lichtquelle oder ein Kühlaggregat sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Trennen einer der mehreren Batterien durch eine Trenneinrichtung erfolgt. Insbesondere erfolgt das Trennen einer der mehreren Batterien so, dass der Betrieb des Fahrzeugs nicht unterbrochen wird.
  • Nach dem Trennen der einen oder der mehreren Batterien wird die Leerlaufspannung während des Betriebs des Fahrzeugs gemessen. Mit anderen Worten wird die eine der mehreren Batterien von der Last getrennt und die Leerlaufspannung gemessen, während des Betriebs des Fahrzeugs. Dazu können andere der mehreren Batterien Energie zum Betrieb des Fahrzeugs bereitstellen, während die eine der mehreren Batterien von der Last getrennt ist. Abhängig von der gemessenen Leerlaufspannung wird ein Ladezustand bestimmt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass einer entsprechenden gemessenen Leerlaufspannung ein entsprechender Ladezustand zugeordnet werden kann. Der Ladezustand kann beispielsweise prozentual abhängig von einem maximalen Ladezustand angegeben werden.
  • Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass auch während des Betriebs des Fahrzeugs der Ladezustand der einen der mehreren Batterien durch Messen einer Leerlaufspannung während des Betriebs des Fahrzeugs erfolgen kann. Besonders vorteilhaft ist die oben beschriebene Messung der Leerlaufspannung bei Fahrzeugen, die eine längere Zeit ohne Unterbrechung betrieben werden.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass vor dem Betrieb des Fahrzeugs die Messung der Leerlaufspannung erfolgt. Abhängig von der Leerlaufspannung kann der Ladezustand bestimmt werden. Während des Betriebs des Fahrzeugs kann fortlaufend eine so genannte Ladungs-Zählung, also ein Zählen einer Ladung, die in eine der mehreren Batterien hinein oder herausgeflossen ist, erfolgen. Abhängig von der Ladungs-Zählung kann ein korrigierter Ladezustand bereitgestellt werden. Dieser korrigierte Ladezustand kann während des längeren Betriebs des Fahrzeugs von dem tatsächlichen Ladezustand der einen der mehreren Batterien abweichen. Durch das oben beschriebene Trennen einer der mehreren Batterien von der Last kann die Messung der Leerlaufspannung während des Betriebs des Fahrzeugs erfolgen. Abhängig davon kann der Ladezustand erneut bestimmt werden.
  • Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht ein Trennen einer der mehreren Batterien von der Last abhängig von einem Über- oder Unterscheiten eines vordefinierten jeweiligen Schwellwertes vor.
  • Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die Batterie in Abhängigkeit des vordefinierten Schwellwerts von der Last getrennt werden kann.
  • Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass für das Trennen eine Temperatur einer der mehreren Batterien oder eine Spannungsdifferenz zweier der mehreren Batterien mit dem vordefinierten Schwellwert verglichen wird.
  • Hieraus ergibt sich der Vorteil, wenn die Temperatur der einen der mehreren Batterien den vordefinierten Schwellwert über- oder unterschreitet, diese von der Last getrennt werden kann. Weiter ergibt sich der Vorteil, dass bei einer Spannungsdifferenz zweier der mehreren Batterien die eine der mehreren Batterien von der Last so lange getrennt werden kann, bis die Spannungsdifferenz den vordefinierten jeweiligen Schwellwert nicht mehr über- oder unterschreitet.
  • Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht ein Bestimmen eines Zeitpunkts für das Trennen der einen der mehreren Batterien abhängig von einer für ein vorbestimmtes Zeitintervall voraussichtlichen erforderlichen Antriebsleistung vor.
  • Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass abhängig von einer voraussichtlich erforderlichen Antriebsleistung das Trennen der mehreren Batterien für das vorbestimmte Zeitintervall erfolgen kann. Das vorbestimmte Zeitintervall kann dann beispielsweise abhängig von einer Dauer der Messung der Leerlaufspannung sein. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass das Trennen der einen der mehreren Batterien zu einem Zeitpunkt erfolgen kann, während dem nur eine geringe Antriebsleistung erforderlich ist.
  • Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht ein Bestimmen der voraussichtlichen erforderlichen Antriebsleistung abhängig von Navigations- und/oder Gewohnheitsdaten vor.
  • Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass eine voraussichtlich erforderliche Antriebsleistung anhand der, der Zeitpunkt für das Trennen bestimmt wird, abhängig von Navigations- und/oder Gewohnheitsdaten sein kann.
  • Die Navigationsdaten können beispielsweise ein Höhen- und/oder Geschwindigkeitsprofil einer Route beinhalten. Anhand dieser Profile kann beispielsweise eine voraussichtliche Talfahrt, eine Bergabfahrt oder eine Fahrt mit geringer Geschwindigkeit bestimmt werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein batteriebetriebenes Fahrzeug mit mehreren Batterien, wobei
    • • eine Trenneinrichtung zum Trennen einer der mehreren Batterien von einer Last, die einen Verbraucher des Fahrzeugs darstellt, während eines Betriebs des Fahrzeugs und
    • • eine Messeinrichtung zum Bestimmen des Ladezustands der einen der mehreren Batterien durch Messen einer Leerlaufspannung während des Betriebs des Fahrzeugs vorgesehen ist.
  • Die Erfindung umfasst auch die Kombination der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
  • In der Fig. bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
  • Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
  • Hierzu zeigt die einzige Fig. ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Ermittlung eines Ladezustands bei einem batteriebetriebenen Fahrzeug mit mehreren Batterien während eines Betriebs des Fahrzeugs; und
    In einem ersten Schritt S1 ist vorgesehen, dass ein Messen einer Leerlaufspannung und ein Bestimmen des Ladezustands einer der mehreren Batterien vor dem Betrieb des Fahrzeugs erfolgt.
  • In einem weiteren Schritt S2 ist vorgesehen, dass eine Ladungszählung einer Ladung erfolgt, die in eine der mehreren Batterien hinein oder herausfließt. Abhängig von der Ladungszählung kann ein Berechnen eines korrigierten Ladezustands während des Betriebs des Fahrzeugs erfolgen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der korrigierte Ladezustand anhand der hinein- oder herausgeflossen Ladung abhängig von dem in Schritt S1 bestimmten Ladezustand erfolgt.
  • In einem weiteren Schritt wird bestimmt, ob das Fahrzeug nicht mehr in Betrieb ist S3a oder ob das Fahrzeug weiterhin in Betrieb ist S3b. Wurde in dem Schritt S3a festgestellt, dass das Fahrzeug nicht mehr in Betrieb ist, kann der Schritt S1 erneut ausgeführt werden.
  • Wird in dem Schritt S3b festgestellt, dass das Fahrzeug weiterhin in Betrieb ist, so wird der Schritt S4 ausgeführt. In dem Schritt S4 wird eine Temperatur einer der mehreren Batterien oder eine Spannungsdifferenz zweier der Batterien mit einem vordefinierten Schwellwert verglichen. Abhängig von Vergleichen kann bei einem Über- oder Unterscheiten des vordefinierten jeweiligen Schwellwertes das Trennen der Batterie in Schritt S7 erfolgen. Dies kann vorgesehen sein, um Schäden an der mehreren Batterien zu vermeiden und eine gleichmäßige Entladung der mehreren Batterien zu ermöglichen.
  • Ergibt der Vergleich S4 mit dem Schwellwert, dass kein Über- oder Unterscheiten des vordefinierten jeweiligen Schwellwertes vorliegt, so wird im Schritt S5 die voraussichtlich erforderliche Antriebsleistung für ein vorbestimmtes Zeitintervall bestimmt. Das Zeitintervall kann so bemessen sein, dass in diesem das Trennen der Batterie S7 und ein Messen der Leerlaufspannung S8 erfolgen kann. Die Bestimmung der Antriebsleistung kann abhängig von Navigations- und/oder Gewohnheitsdaten erfolgen. Dabei kann beispielsweise das Strecken- und/oder Höhenprofil einer Route berücksichtigt werden. Insbesondere kann abhängig von dem Höhenprofil, also ob beispielsweise eine Berg- oder Talfahrt vorausliegt, die voraussichtlich erforderliche Antriebsleistung bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die voraussichtlich erforderliche Antriebsleistung abhängig von Gewohnheitsdaten, wie beispielsweise der Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder einem möglichen Überholmanöver, bestimmt wird.
  • Abhängig von dem Bestimmen S5 der voraussichtlich erforderlichen Antriebsleistung kann ein Zeitpunkt für das Trennen S7 der einen der mehreren Batterien bestimmt werden S6. So kann der Zeitpunkt für das Trennen S7 der einen der mehreren Batterien vorzugsweise so gewählt werden, dass der Betrieb des Fahrzeugs nur geringfügig beeinflusst wird, jedoch der Betrieb des Fahrzeugs nicht unterbrochen wird.
  • Abhängig von dem in Schritt S6 bestimmten Zeitpunkt kann im Schritt S7 das Trennen der einen der mehreren Batterien erfolgen.
  • Im weiteren Schritt S8 erfolgt die Messung der Leerlaufspannung der einen getrennten Batterie und das Bestimmen des Ladezustands der getrennten Batterie.
  • In einem weiteren Schritt S9 ist vorgesehen, dass nach dem Bestimmen S8 des Ladezustands die von der Last getrennte Batterie erneut mit der Last verbunden wird. Nach dem Verbinden der getrennten Batterie kann vorgesehen sein, dass die Schritte S2 bis S9 erneut durchgeführt werden.
  • In dem batteriebetriebenen Fahrzeug mit mehreren Hochvolt-Batterien, welche eine Traktionsbatterie sein kann, kann vorgesehen sein, dass eine der mehreren Batterien von der Last getrennt wird und eine Bestimmung der Leerlaufspannung beziehungsweise eine lastfreie Spannungsmessung (kurz: OCV) durchgeführt wird. Das Trennen der Batterie von der Last kann abhängig von Navigations- und/oder Gewohnheitsdaten erfolgen, sodass die eine der mehreren Batterien nur dann von der Last getrennt wird, wenn abzusehen ist, dass für das vorbestimmte Zeitintervall keine hohe Antriebsleistung, wie beispielsweise bei Flachlandfahrten, Bergabfahrten, Stau oder keinen Überholmanövern, notwendig ist, also eine reduzierte Antriebsleistung für den Fahrer nicht spürbar ist.
  • Durch die verbesserte Genauigkeit der Messung des Ladezustands kann eine Reichweitensteigerung erreicht werden. Außerdem kann eine der mehreren Batterien auch dann von der Last getrennt werden, wenn andere Parameter als der Ladezustand, wie beispielsweise die Temperatur der einen der mehreren Batterien oder die Spannungsdifferenz zwischen zwei der mehreren Batterien, den Schwellwert über- oder unterschreiten. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass ein Trennen von einer zu warmen Batterie, ein gezieltes Erwärmen von einer der mehreren Batterien oder ein Ausgleich von Spannungsunterschieden zwischen mehreren Batterien erfolgt.
  • Durch navigationsgestützte Daten kann eine der mehreren Batterien getrennt werden, ohne dass ein Fahrer Einschränkungen erfährt.
  • Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
  • Bezugszeichenliste
    • S1
    Bestimmen eines Ladezustands vor einem Betrieb eines Fahrzeugs
    S2
    Durchführen einer Ladungs-Zählung
    S3a, S3b
    Betriebszustand eines Fahrzeugs
    S4
    Vergleichen mit einem Schwellwert
    S5
    Bestimmen einer voraussichtlich erforderlichen Antriebsleistung
    S6
    Bestimmen eines Zeitpunkts zum Trennen der einen der mehreren Batterien
    S7
    Trennen der einen der mehreren Batterien von einer Last
    S8
    Messen der Leerlaufspannung und Bestimmen eines Ladezustands
    S9
    Verbinden der einen der mehreren Batterien mit einer Last

Claims (6)

  1. Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustandes bei einem batteriebetriebenen Fahrzeug mit mehreren Batterien während eines Betriebs (S3b) des Fahrzeugs, gekennzeichnet durch, • Trennen (S7) einer der mehreren Batterien von einer Last, die einen Verbraucher des Fahrzeugs darstellt, und • Bestimmen (S8) des Ladezustands der einen der mehreren Batterien durch Messen einer Leerlaufspannung während eines Betriebs (S3b) des Fahrzeugs.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, Trennen (S7) einer der mehreren Batterien von der Last abhängig von einem Über- oder Unterscheiten eines vordefinierten jeweiligen Schwellwertes.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass • für das Trennen (S7) eine Temperatur einer der mehreren Batterien oder eine Spannungsdifferenz zweier der mehreren Batterien mit dem vordefinierten Schwellwert verglichen (S4) wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch, • Bestimmen (S6) eines Zeitpunkts für das Trennen (S7) der einen der mehreren Batterien abhängig von einer für ein vorbestimmtes Zeitintervall voraussichtlichen erforderlichen Antriebsleistung.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch, • Bestimmen (S5) der voraussichtlichen erforderlichen Antriebsleistung abhängig von Navigations- und/oder Gewohnheitsdaten.
  6. Batteriebetriebenes Fahrzeug mit • mehreren Batterien, gekennzeichnet durch • eine Trenneinrichtung zum Trennen (S7) einer der mehreren Batterien von einer Last, die einen Verbraucher des Fahrzeugs darstellt, während eines Betriebs (S3b) des Fahrzeugs und • eine Messeinrichtung zum Bestimmen (S8) des Ladezustands der einen der mehreren Batterien durch Messen einer Leerlaufspannung während des Betriebs (S3b) des Fahrzeugs.
DE102020004356.9A 2020-07-20 2020-07-20 Verfahren zur Ermittlung eines Ladezustandes bei einem batteriebetriebenen Fahrzeug mit mehreren Batterien während eines Betriebs des Fahrzeugs, sowie batteriebetriebenes Fahrzeug mit mehreren Batterien Pending DE102020004356A1 (de)

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