DE102020109210A1 - Method for determining a capacity of battery cells, capacity determining device and motor vehicle with a capacity determining device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kapazitätsermittlungsvorrichtung (14) und ein Verfahren zum Ermitteln einer Kapazität von Batteriezellen (16, 17, 18, 19) einer Fahrzeugbatterie (12). Das Verfahren umfasst ein Starten (S10) eines Ausgleichverfahrens der Fahrzeugbatterie (12), wobei eine Startzeit und ein Ladezustandsparameter (20, 21, 22, 23) für jede Batteriezelle (16, 17, 18, 19) zur Startzeit bestimmt wird, und ein Feststellen (S12) einer Beendigung des Ausgleichverfahrens, wobei eine Beendigungszeit und der Ladezustandsparameter für jede Batteriezelle (16, 17, 18, 19) zur Beendigungszeit bestimmt wird. Anschließend wird ein Entladestrom in Abhängigkeit der Ladezustandsparameter durch ein Batteriezellenmodell bestimmt (S14). Schließlich wird eine Ausgleichdauer für jede Batteriezelle (16, 17, 18, 19) aus der Startzeit und der jeweiligen Beendigungszeit bestimmt (S16) und es wird die Kapazität der jeweiligen Batteriezelle (16, 17, 18, 19) mittels einer jeweiligen Differenz der Ladezustandsparameter zur Start- und Beendigungszeit, des jeweiligen Entladestroms und der jeweiligen Ausgleichdauer ermittelt (S18).The invention relates to a capacity determining device (14) and a method for determining a capacity of battery cells (16, 17, 18, 19) of a vehicle battery (12). The method comprises starting (S10) a compensation method for the vehicle battery (12), a start time and a state of charge parameter (20, 21, 22, 23) being determined for each battery cell (16, 17, 18, 19) at the start time, and a Establishing (S12) a termination of the equalization process, a termination time and the state of charge parameter being determined for each battery cell (16, 17, 18, 19) at the termination time. A discharge current is then determined as a function of the state of charge parameters using a battery cell model (S14). Finally, a compensation period for each battery cell (16, 17, 18, 19) is determined from the start time and the respective end time (S16) and the capacity of the respective battery cell (16, 17, 18, 19) is determined by means of a respective difference in the state of charge parameters determined for the start and end time, the respective discharge current and the respective equalization period (S18).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Kapazität von Batteriezellen einer Fahrzeugbatterie, eine Kapazitätsermittlungsvorrichtung zur Ermittlung einer Kapazität von Batteriezellen sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie und einer solchen Kapazitätsermittlungsvorrichtung.The invention relates to a method for determining a capacity of battery cells of a vehicle battery, a capacity determining device for determining a capacity of battery cells and a motor vehicle with a vehicle battery and such a capacity determining device.
Unter einer Kapazität von Batteriezellen, beziehungsweise Batteriekapazität, wird die Ladungsmenge verstanden, die eine Batterie bei vollem Ladezustand, also bei 100 Prozent (State of Charge 100 Prozent), aufnehmen kann. Die Kapazität einer Batteriezelle kann sich über ihre Lebensdauer verändern, weswegen es notwendig ist, die Kapazität wiederkehrend erneut zu bestimmen.The capacity of battery cells, or battery capacity, is understood to be the amount of charge that a battery can absorb when fully charged, i.e. at 100 percent (state of charge 100 percent). The capacity of a battery cell can change over its service life, which is why it is necessary to determine the capacity again and again.
Aus der
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Methode zur Ermittlung einer Kapazität von Batteriezellen bereitzustellen.The object of the present invention is to provide an improved method for determining a capacity of battery cells.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.This object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous developments of the invention are disclosed by the dependent claims, the following description and the figures.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Kapazität von Batteriezellen einer Fahrzeugbatterie bereitgestellt. Die Fahrzeugbatterie kann beispielsweise eine Hochvolt- oder Niedrigvolt-Batterie eines Fahrzeugs sein, die aus mehreren Batteriemodulen aufgebaut ist, wobei jedes Batteriemodul eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweisen kann. Durch das Verfahren soll die Kapazität von jeder der Batteriezellen der Fahrzeugbatterie ermittelt werden. Die Kapazität einer Batteriezelle kann mittels der SI-Einheit Coulomb angegeben werden, was einem Integral des Stroms über die Zeit, das heißt Amperesekunden oder Amperestunden, entspricht. Üblicherweise wird bei Hochvolt-Batterien die Kapazität in Amperestunden angegeben.The invention provides a method for determining a capacity of battery cells of a vehicle battery. The vehicle battery can be, for example, a high-voltage or low-voltage battery of a vehicle, which is constructed from a plurality of battery modules, wherein each battery module can have a plurality of battery cells. The method is intended to determine the capacity of each of the battery cells of the vehicle battery. The capacity of a battery cell can be specified using the SI unit Coulomb, which corresponds to an integral of the current over time, i.e. ampere-seconds or ampere-hours. The capacity of high-voltage batteries is usually given in ampere-hours.
Das Verfahren weist als Schritt a) ein Starten eines Ausgleichverfahrens der Fahrzeugbatterie auf, wobei bei dem Ausgleichverfahren die Batteriezellen zur Erreichung eines Ladezustandsniveaus entladen werden und wobei eine Startzeit des Ausgleichverfahrens und ein Ladezustandsparameter für jede Batteriezelle zur Startzeit bestimmt wird. Das Ausgleichverfahren ist ein bekanntes Verfahren zur Regelung der elektrischen Ladungsverteilung zwischen mehreren Batteriezellen. Das Ausgleichverfahren wird auch Balancing-Verfahren oder passives Balancing genannt. Als Schritt b) umfasst das Verfahren ein Feststellen einer Beendigung des Ausgleichverfahrens, wobei eine Beendigungszeit des Ausgleichverfahrens und der Ladezustandsparameter für jede Batteriezelle zur Beendigungszeit bestimmt wird. Als Schritt c) umfasst das Verfahren ein Bestimmen eines Entladestroms für jede Batteriezelle, mit welchem die Batteriezellen durch das Ausgleichverfahren entladen wurden, wobei der Entladestrom der jeweiligen Batteriezelle in Abhängigkeit der Ladezustandsparameter der jeweiligen Batteriezelle zur Startzeit und zur Beendigungszeit durch ein Batteriezellenmodell bestimmt wird. Als Schritt d) umfasst das Verfahren ein Bestimmen einer Ausgleichdauer für jede Batteriezelle aus der Startzeit und der jeweiligen Beendigungszeit des Ausgleichverfahrens und als Schritt e) ein Ermitteln der Kapazität der jeweiligen Batteriezelle mittels einer jeweiligen Differenz der Ladezustandsparameter zur Start- und Beendigungszeit, des jeweiligen Entladestroms und der jeweiligen Ausgleichdauer.As step a), the method includes starting a balancing process for the vehicle battery, the battery cells being discharged in the balancing process to achieve a state of charge level and a start time of the balancing process and a state of charge parameter being determined for each battery cell at the start time. The equalization method is a well-known method for regulating the electrical charge distribution between several battery cells. The balancing process is also called the balancing process or passive balancing. As step b), the method comprises determining that the equalization process has ended, a termination time of the equalization process and the state of charge parameters being determined for each battery cell at the termination time. As step c), the method includes determining a discharge current for each battery cell with which the battery cells were discharged by the equalization process, the discharge current of the respective battery cell being determined by a battery cell model as a function of the state of charge parameters of the respective battery cell at the start time and at the end time. As step d), the method comprises determining an equalization duration for each battery cell from the start time and the respective termination time of the equalization process and, as step e), determining the capacity of the respective battery cell by means of a respective difference between the state of charge parameters and the start and termination time, the respective discharge current and the respective compensation period.
Mit anderen Worten bestimmt das Verfahren bei einem Start des Ausgleichverfahrens einen Ladezustandsparameter der jeweiligen Batteriezelle. Danach werden die Batteriezellen durch das Ausgleichverfahren entladen, insbesondere, um die Batteriezellen auf eine gleichmäßige elektrische Ladungsverteilung zu bringen. Bei Beendigung des Ausgleichverfahrens wird zum einen die Beendigungszeit für jede Batteriezelle bestimmt, das heißt die Zeit, nach der ein Ausgleich einer Ladungsverteilung einer Batteriezelle erfolgreich abgeschlossen wurde oder die Zeit, nach der das Ausgleichverfahren abgebrochen wurde und zum anderen wird der Ladezustandsparameter für jede Batteriezelle bestimmt, den die Batteriezellen bei Beendigung des Ausgleichverfahrens aufweist. Mit Ladezustandsparameter ist hier gemeint, dass ein Parameter der Batteriezelle bestimmt wird, der angibt, welchen Ladezustand die Batteriezelle bei der Messung aufweist. Dieser kann beispielsweise als Spannung in Volt angegeben werden, also zum Beispiel 3,8 Volt, oder dieser Parameter kann den Ladezustand (State of Charge, SoC) in Prozent angeben, wie beispielsweise 70 Prozent. Das heißt, dass der Ladezustandsparameter zur Startzeit beispielsweise 70 Prozent sein kann und der Ladezustandsparameter zur Beendigungszeit beispielsweise 50 Prozent.In other words, the method determines a state of charge parameter of the respective battery cell when the equalization method is started. The battery cells are then discharged using the equalization process, in particular in order to bring the battery cells to a uniform electrical charge distribution. At the end of the equalization process, on the one hand, the termination time is determined for each battery cell, i.e. the time after which equalization of a charge distribution of a battery cell has been successfully completed or the time after which the equalization process was canceled and, on the other hand, the state of charge parameter is determined for each battery cell that the battery cells have at the end of the equalization process. The state of charge parameter here means that a parameter of the battery cell is determined which indicates the state of charge of the battery cell during the measurement. This can be specified as a voltage in volts, for example 3.8 volts, or this parameter can specify the state of charge (SoC) in percent, such as 70 percent. It means that the state of charge parameter at the start time can be, for example, 70 percent and the state of charge parameter at the end time, for example, 50 percent.
Aus diesen Ladezustandsparametern zur Start- und Beendigungszeit kann dann mittels eines Batteriezellenmodells bestimmt werden, durch welchen Entladestrom jede Batteriezelle beim Ausgleichverfahren entladen wurde. Das Batteriezellenmodell kann die Ladezustandsparameter der jeweiligen Batteriezelle zur Startzeit und zur Beendigungszeit als Eingangsparameter verwenden und daraus den Entladestrom auswählen oder berechnen. Ferner kann das Batteriezellenmodell spezifisch auf jede Batteriezelle angepasst sein und insbesondere auch eine Temperatur der Batteriezelle berücksichtigen. Beispielsweise kann ein Temperatursensor für die jeweilige Batteriezelle vorgesehen sein, der den Temperaturwert als weitere Eingabe an das Batteriezellenmodell weiterleitet.From these state of charge parameters at the start and end times, a battery cell model can then be used to determine the discharge current through which each battery cell was discharged during the equalization process. The battery cell model can use the state of charge parameters of the respective battery cell at the start time and at the end time as input parameters and select or calculate the discharge current therefrom. Furthermore, the battery cell model can be specifically adapted to each battery cell and, in particular, also take into account a temperature of the battery cell. For example, a temperature sensor can be provided for the respective battery cell, which forwards the temperature value as a further input to the battery cell model.
Des Weiteren kann aus einer Differenz der Beendigungszeit und der Startzeit des Ausgleichverfahrens eine Ausgleichdauer für jede Batteriezelle berechnet werden, also die Dauer, die das Ausgleichverfahren zum Ausgleich der jeweiligen Batteriezelle gebraucht hat oder die Dauer, die das Ausgleichverfahren bis zu einem Abbruch des Verfahrens durchgeführt wurde.Furthermore, an equalization duration for each battery cell can be calculated from a difference in the termination time and the start time of the equalization process, i.e. the time that the equalization process needed to equalize the respective battery cell or the time that the equalization process was carried out until the process was terminated .
Schließlich kann für jede Batteriezelle die Kapazität ermittelt werden, indem die Differenz der Ladezustandsparameter zur Start- und Beendigungszeit, der jeweilige Entladestrom der Batteriezelle und die Ausgleichdauer miteinander verrechnet werden. Mit der Kapazität der jeweiligen Batteriezelle ist die elektrische Ladung gemeint, die die Batteriezelle bei einem Ladezustand von 100 Prozent aufweisen kann. Eine Berechnung der Kapazität kann beispielsweise mittels eines Dreisatzes durchgeführt werden.Finally, the capacity can be determined for each battery cell by offsetting the difference between the state of charge parameters at the start and end time, the respective discharge current of the battery cell and the equalization period. The capacity of the respective battery cell means the electrical charge that the battery cell can have at a state of charge of 100 percent. A calculation of the capacity can be carried out, for example, using a rule of three.
Durch das Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass durch das Ausgleichverfahren ein genügend hoher Entladehub entsteht, wodurch eine genauere Messung der Batteriekapazität durchgeführt werden kann. Des Weiteren kann die Kapazität der Batteriezellen somit öfter ermittelt werden, wodurch immer aktuelle Werte zur Kapazität vorliegen. Da die Kapazität der Batteriezellen wichtig ist, um einen Schutz einzelner Batteriezellen vor kritischen Ladezuständen zu erhalten, kann durch dieses Verfahren auch eine Sicherheit für die Fahrzeugbatterie verbessert werden.The method results in the advantage that the equalization method creates a sufficiently high discharge stroke, as a result of which a more precise measurement of the battery capacity can be carried out. Furthermore, the capacity of the battery cells can thus be determined more often, which means that current values for the capacity are always available. Since the capacity of the battery cells is important in order to protect individual battery cells from critical states of charge, this method can also improve safety for the vehicle battery.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments which result in additional advantages.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Batteriezellen beim Ausgleichverfahren auf das Ladezustandsniveau der Batteriezelle mit dem niedrigsten Ladezustandsniveau entladen werden. Mit anderen Worten werden alle Batteriezelle an das Ladezustandsniveau derjenigen Batteriezelle angeglichen, die das niedrigste Ladezustandsniveau aufweist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Ausgleichverfahren den Ladezustand aller Batteriezellen ausgleichen kann und die Kapazität der angeglichenen Batteriezellen mittels des Verfahrens bestimmt werden kann.One embodiment provides that the battery cells are discharged during the equalization process to the state of charge level of the battery cell with the lowest state of charge level. In other words, all battery cells are matched to the state of charge level of that battery cell which has the lowest state of charge level. This has the advantage that the equalization method can equalize the state of charge of all battery cells and the capacity of the equalized battery cells can be determined by means of the method.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass beim Ausgleichverfahren alle Batteriezellen zumindest um einen vorgegebenen Ladezustandswert entladen werden. Das heißt, dass beispielsweise auch die Batteriezelle mit dem niedrigsten Ladezustandsniveau um den vorgegebenen Ladezustandswert entladen wird. Vorzugsweise können die anderen Batteriezellen dann auf das um den vorgegebenen Ladezustandswert gesenkte Ladezustandsniveau der Batteriezelle mit dem niedrigsten Ladezustandsniveau entladen werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass für jede Batteriezelle ein genügend hoher Entladehub erzeugt werden kann, mittels dem die Kapazität der Batteriezellen bestimmt werden kann.Another embodiment provides that all battery cells are discharged by at least a predetermined state of charge value in the compensation process. This means that, for example, the battery cell with the lowest state of charge level is also discharged by the specified state of charge value. The other battery cells can then preferably be discharged to the state of charge level of the battery cell with the lowest state of charge level, which has been reduced by the predetermined state of charge value. This embodiment has the advantage that a sufficiently high discharge stroke can be generated for each battery cell, by means of which the capacity of the battery cells can be determined.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der vorgegebene Ladezustandswert, mit dem alle Batteriezellen zumindest entladen werden, zehn Prozent eines Anfangsladezustandsniveaus der jeweiligen Batteriezelle ist. Mit anderen Worten wird jede Batteriezelle zumindest um zehn Prozent entladen. Das Anfangsladezustandsniveau kann dem Ladezustandsparameter zur Startzeit entsprechen. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass ein genügend hoher Ladehub erzeugt werden kann, wodurch sich die Berechnung der Kapazität verbessert.In an advantageous embodiment it is provided that the predefined state of charge value with which all battery cells are at least discharged is ten percent of an initial state of charge level of the respective battery cell. In other words, each battery cell is discharged by at least ten percent. The initial state of charge level may correspond to the state of charge parameter at the start time. This embodiment has the advantage that a sufficiently high charging stroke can be generated, which improves the calculation of the capacity.
Vorzugsweise ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Ladezustandsparameter einen Ladezustand oder eine Spannung der jeweiligen Batteriezelle angibt. Das heißt, dass der Ladezustandsparameter einerseits der Ladezustand (SoC) in Prozent sein kann oder die Spannung der Batteriezelle in Volt.In a further embodiment it is preferably provided that the state of charge parameter indicates a state of charge or a voltage of the respective battery cell. This means that the state of charge parameter can either be the state of charge (SoC) in percent or the voltage of the battery cell in volts.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Batteriezellenmodell eine vorbestimmte Entladestromtabelle und/oder eine Entladestromsimulation der jeweiligen Batteriezelle ist. Die vorbestimmte Entladestromtabelle kann beispielsweise aus einer vorhergehenden Messung für jede Batteriezelle bestimmt worden sein. Das heißt, dass gemessen wurde, für welche Differenz der Ladezustandsparameter welcher Entladestrom fließt. Die vorbestimmte Entladestromtabelle kann des Weiteren temperaturabhängig sein. Somit kann für jede Differenz der Ladezustandsparameter der dazugehörige Entladestrom ausgelesen werden. Die Entladestromsimulation kann beispielsweise eine mathematische Simulation der Entladeströme für jede Batteriezelle sein. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass der Entladestrom während des Ausgleichverfahrens nicht mitgemessen werden muss, wodurch Energie eingespart werden kann.Another embodiment provides that the battery cell model is a predetermined discharge current table and / or a discharge current simulation of the respective battery cell. The predetermined discharge current table can, for example, have been determined from a previous measurement for each battery cell. This means that it was measured for which difference in the state of charge parameter which discharge current flows. The predetermined discharge current table can furthermore be temperature-dependent. Thus, for each difference in the state of charge parameter, the associated Discharge current can be read out. The discharge current simulation can be, for example, a mathematical simulation of the discharge currents for each battery cell. This embodiment has the advantage that the discharge current does not have to be measured during the equalization process, so that energy can be saved.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass in Schritt e) die Kapazität der jeweiligen Batteriezelle ermittelt wird, indem mittels des Entladestroms und der Ausgleichdauer eine elektrische Ladung, also eine Differenzkapazität, der jeweiligen Batteriezelle für die jeweilige Differenz der Ladezustandsparameter zur Start- und Beendigungszeit bestimmt wird und dieser linear auf ein maximales Ladezustandsniveau der jeweiligen Batteriezelle hochgerechnet wird. Mit anderen Worten kann die Kapazität der jeweiligen Batteriezelle mittels eines Dreisatzes berechnet werden. Das bedeutet, dass die Kapazität der jeweiligen Batteriezelle berechnet werden kann, indem der Entladestrom mit der Ausgleichdauer multipliziert wird, um eine Differenzkapazität zu erhalten, die für die Differenz der Ladezustandsparameter vorliegt. Diese Differenzkapazität kann dann linear auf eine Gesamtkapazität extrapoliert werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass die Kapazität der jeweiligen Batteriezelle leicht bestimmt werden kann.Another embodiment provides that in step e) the capacity of the respective battery cell is determined by using the discharge current and the equalization duration to determine an electrical charge, i.e. a differential capacity, of the respective battery cell for the respective difference in the state of charge parameters at the start and end time and this is extrapolated linearly to a maximum state of charge level of the respective battery cell. In other words, the capacity of the respective battery cell can be calculated using a rule of three. This means that the capacity of the respective battery cell can be calculated in that the discharge current is multiplied by the equalization period in order to obtain a differential capacity which is available for the difference in the state of charge parameters. This differential capacitance can then be extrapolated linearly to a total capacitance. This embodiment has the advantage that the capacity of the respective battery cell can easily be determined.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass vor der Bestimmung des Ladezustandsparameters zur Startzeit in Schritt a) und des Ladezustandsparameters zur Beendigungszeit in Schritt b) eine vorgegebene Relaxationszeit abgewartet wird. Das heißt, dass vor Start des Ausgleichverfahrens zunächst eine Ruhephase stattfindet (Relaxationszeit) und nach dieser Zeit der Ladezustandsparameter bestimmt wird. Ist das Ausgleichverfahren beendet, wird wiederum die vorgegebene Relaxationszeit abgewartet, bis der Ladezustandsparameter zur Beendigungszeit bestimmt wird. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass durch eine mögliche Hysterese der Batteriezellen die Bestimmung des Ladezustandsparameters nicht verzerrt wird. Außerdem können mögliche Temperaturschwankungen durch die Relaxationszeit ausgeglichen werden. Hierdurch kann die Bestimmung des Ladezustandsparameters und damit der Kapazität verbessert werden.Another embodiment provides that a predetermined relaxation time is awaited before the state of charge parameter at the start time in step a) and the state of charge parameter at the end time in step b) are determined. This means that before the start of the equalization process, there is a rest phase (relaxation time) and after this time the state of charge parameter is determined. Once the equalization process has ended, the predetermined relaxation time is again waited for until the state of charge parameter is determined at the end time. This embodiment has the advantage that the determination of the state of charge parameter is not distorted by a possible hysteresis of the battery cells. In addition, possible temperature fluctuations can be compensated for by the relaxation time. In this way, the determination of the state of charge parameter and thus the capacity can be improved.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Kapazitätsermittlungsvorrichtung zur Ermittlung einer Kapazität von Batteriezellen, die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche durchzuführen. Hierbei ergeben sich gleiche Vorteile und Variationsmöglichkeiten wie bei dem Verfahren.Another aspect of the invention relates to a capacity determining device for determining a capacity of battery cells, which is designed to carry out a method according to one of the preceding claims. This results in the same advantages and possible variations as with the method.
Erfindungsgemäß ist auch ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie und einer Kapazitätsermittlungsvorrichtung vorgesehen.According to the invention, a motor vehicle with a vehicle battery and a capacity determining device is also provided.
Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.The control device for the motor vehicle also belongs to the invention. The control device has a processor device which is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the processor device can have at least one microprocessor and / or at least one microcontroller and / or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and / or at least one DSP (Digital Signal Processor). Furthermore, the processor device can have program code which is set up to carry out the embodiment of the method according to the invention when it is executed by the processor device. The program code can be stored in a data memory of the processor device.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kapazitätsermittlungsvorrichtung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kapazitätsermittlungsvorrichtung hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the capacity determining device according to the invention which have features as they have already been described in connection with the further developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the capacity determining device according to the invention are not described again here.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle or truck, or as a passenger bus or motorcycle.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
-
1 ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie und einer Kapazitätsermittlungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform; -
2 ein schematisches Verfahrensdiagramm gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
-
1 a motor vehicle having a vehicle battery and a capacity determining device according to an exemplary embodiment; -
2 a schematic process diagram according to an exemplary embodiment.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention which are to be considered independently of one another and which also further develop the invention in each case independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols denote functionally identical elements.
In
Die Batteriezellen
In diesem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise der Ladezustand
Dieser Unterschied der Ladezustände
Neben einem gleichen Ladungsniveau der Batteriezellen
Um die Kapazität der Batteriezellen
Bei Start des Ausgleichverfahrens kann die Steuervorrichtung eine Startzeit des Ausgleichverfahrens speichern und zusätzlich einen Ladezustandsparameter für jede der Batteriezellen
Ferner kann durch die Steuervorrichtung
Besonders bevorzugt kann das Ausgleichverfahren jedoch erst dann beendet werden, wenn alle Batteriezellen zumindest um einen vorgegebenen Ladezustandswert entladen werden. Das heißt, dass alle Ladezustände
Besonders bevorzugt kann der vorgegebene Ladezustandswert zehn Prozent eines Anfangsladezustandsniveaus der jeweiligen Batteriezelle sein. Das heißt, dass bei dem Ausgleichverfahren jede Batteriezelle um zumindest zehn Prozent entladen wird. Folglich kann das Ladezustandsniveau
Sind alle Batteriezellen
Die Ladezustandsparameter zur Startzeit und zur Beendigungszeit von jeder Batteriezelle
Dazu kann die Recheneinrichtung
Beispielsweise kann der Ladezustandsparameter
In einer anderen Ausführungsform wäre es auch möglich, den Entladestrom während des Ausgleichverfahrens zu messen. Dies wäre jedoch im Vergleich zu der Verwendung des Batteriezellenmodells mit einem höheren Stromverbrauch verbunden, weswegen die Verwendung des Batteriezellenmodells zu bevorzugen ist. Bei dem hier gezeigten Verfahren reicht jeweils eine Messung zur Startzeit und zur Beendigungszeit aus, wobei die Kapazitätsermittlungsvorrichtung
Nachdem von der Recheneinrichtung
Schließlich kann durch die Kapazitätsermittlungsvorrichtung
Besonders bevorzugt kann vor der Bestimmung der Ladezustandsparameter zur Startzeit und zur Beendigungszeit eine vorgegebene Relaxationszeit abgewartet werden. Dies ist sinnvoll, damit Temperatur oder Hystereseeffekte die Bestimmung des Ladezustandsparameters nicht stören und beispielsweise eine richtige Ruhespannung ermittelt werden kann.Particularly preferably, a predetermined relaxation time can be waited for before the determination of the state of charge parameters at the start time and at the end time. This is useful so that temperature or hysteresis effects do not interfere with the determination of the state of charge parameter and, for example, a correct open-circuit voltage can be determined.
In
In einem Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
Schließlich wird in einem Schritt
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform besteht ein Aspekt darin, dass ein genügend großer Entladehub nicht nur durch einen Stromverbraucher im aktiven Betrieb des Kraftfahrzeugs
Bei einem Balancing (Ausgleichverfahren) sollen eigentlich Ungleichheiten der Batteriezellen ausgeglichen werden, indem Batteriezellen mit einem höheren Ladezustand gezielt über einen Lastwiderstand auf das Niveau der anderen Batteriezellen entladen werden, während das Fahrzeug steht oder schläft. Während dieser Zeit ist der Energiespeicher vom Rest des Fahrzeugs elektrisch getrennt, das bedeutet, dass Schütze und Relais offen sind.In a balancing process, inequalities in the battery cells are actually supposed to be balanced out by specifically discharging battery cells with a higher state of charge via a load resistor to the level of the other battery cells while the vehicle is stationary or asleep. During this time, the energy storage device is electrically isolated from the rest of the vehicle, which means that contactors and relays are open.
Um eine Kapazität jeder Batteriezelle bestimmen zu können, können zusätzlich nicht nur die Batteriezellen mit dem höchsten Ladezustand gezielt entladen werden, sondern alle Batteriezellen, sodass zwar der Ladezustand der Fahrzeugbatterie gesamtheitlich sinkt, aber für jede Batteriezelle ein genügend hoher Entladehub stattfinden kann, um daraus noch eine Kapazität abschätzen zu können.In order to be able to determine the capacity of each battery cell, not only the battery cells with the highest state of charge can be specifically discharged, but also all battery cells, so that although the state of charge of the vehicle battery drops as a whole, a sufficiently high discharge stroke can take place for each battery cell to be able to estimate a capacity.
Mit dem Verfahren können entweder einzelne Batteriezellen, die sowieso gebalanct werden müssen, berechnet werden. Alternativ können auch alle Batteriezellen gezielt über die Balancingwiderstände entladen werden, womit für jede Zelle die Kapazität bestimmt werden kann.The method can be used to calculate either individual battery cells that have to be balanced anyway. Alternatively, all battery cells can also be specifically discharged via the balancing resistors, with which the capacity can be determined for each cell.
Nach einer genügend langen Relaxationszeit, das heißt die Zellspannung entspricht der Ruhespannung, kann das Balancing gestartet werden und es kann die Zeit mitgemessen werden. Aus der Spannung vor Beginn des Balancingvorgangs kann der Ladezustandsparameter zur Startzeit, beispielsweise SoC Start, bestimmt werden. Alternativ kann auch direkt die Spannung verwendet werden. Entsprechend kann ein Batteriezellenmodell für nachfolgende Schritte entweder mit dem Ladezustand (SoC) oder Ruhespannungen arbeiten.After a sufficiently long relaxation time, i.e. the cell voltage corresponds to the rest voltage, the balancing can be started and the time can be measured. From the voltage before the start of the balancing process, the state of charge parameter at the start time, for example SoC start, can be determined. Alternatively, the voltage can also be used directly. Accordingly, a battery cell model can work with either the state of charge (SoC) or open-circuit voltages for subsequent steps.
Da ein Entladestrom über den Balancingwiderstand nicht konstant ist, kann nicht einfach über die Zeit und den gegebenen Balancingwiderstand auf die daraus entladenen Amperestunden zurückgerechnet werden. Auch eine Messung des Stroms wäre wirtschaftlich nicht sinnvoll. Daher kann über eine bekannte Entladecharakteristik, die beispielsweise aus einer vorhergehenden Messung bestimmt worden ist, ein effektiver Strom während des gesamten Entladevorgangs berechnet werden. Dieser effektive Entladestrom kann beispielsweise in einer vorbestimmten Entladestromtabelle über Start und Entspannung oder SoC Start und SoC Ende hinterlegt werden oder dynamisch über eine Entladestromsimulation berechnet werden. Beispielsweise kann in der Entladestromtabelle der jeweilige effektive Entladestrom für eine Temperatur aufgetragen sein.Since a discharge current via the balancing resistor is not constant, it is not possible to simply calculate back to the ampere-hours discharged from it using the time and the given balancing resistance. Measuring the current would also not make economic sense. An effective current during the entire discharge process can therefore be calculated using a known discharge characteristic which has been determined, for example, from a previous measurement. This effective discharge current can, for example, be stored in a predetermined discharge current table about start and relaxation or SoC start and SoC end, or it can be calculated dynamically using a discharge current simulation. For example, the respective effective discharge current for a temperature can be plotted in the discharge current table.
Nach einem genügend hohen Entladehub, zum Beispiel zehn Prozent, für Zellen mit der niedrigsten Spannung kann das Entladen für die jeweilige Zelle über die Balancingwiderstände gestoppt werden. Nach einer genügend langen Relaxationszeit kann aus der Spannung der Ladezustand nach dem Balancing, das heißt SoC Ende, bestimmt werden. Batteriezellen mit noch höherer Spannung können weiterhin entladen werden, um das eigentliche Ziel, das heißt eine gebalancte Fahrzeugbatterie, zu erreichen.After a sufficiently high discharge stroke, for example ten percent, for cells with the lowest voltage, the discharge for the respective cell can be stopped via the balancing resistors. After a sufficiently long relaxation time, the voltage can be used to determine the state of charge after balancing, i.e. the end of the SoC. Battery cells with an even higher voltage can continue to be discharged in order to achieve the actual goal, i.e. a balanced vehicle battery.
Aus dem effektiven Entladestrom und der gesamten Zeit, während der gebalanct wurde, das heißt der Ausgleichdauer, können die entladenen Amperestunden über das Produkt der Ausgleichdauer mit dem effektiven Entladestrom einfach berechnet werden. Aus SoC Start und SoC Ende, das bedeutet mittels der Ladezustandsparameter zur Start- und Beendigungszeit, und den entladenen Amperestunden kann beispielsweise über einen Dreisatz auf eine Gesamtkapazität der Batteriezelle zurückgerechnet werden. Eine Genauigkeit dieses Verfahrens kann dabei primär von einer Toleranz der Balancingwiderstände und einer Größe des Entladehubs abhängen. Insbesondere kann eine Genauigkeit des Verfahrens an jeweilige Erfordernisse über die Größe des Entladehubs (eine Entladung um einen vorgegebenen Ladezustandswert) angepasst werden. Auch kann beispielsweise die Kapazität einer Fahrzeugbatterie zum Beispiel für Funktionssicherheit öfter geschätzt werden. Zusätzlich kann das Verfahren im Kraftfahrzeug auch aktiv angetriggert werden, um eine Bestimmung der Kapazität zu erzwingen und so einen weiteren Beitrag zur Sicherstellung der Funktionssicherheit zu leisten.From the effective discharge current and the total time during which the balance was carried out, i.e. the equalization period, the discharged ampere-hours can easily be calculated using the product of the equalization period and the effective discharge current will. From SoC start and SoC end, that is, using the state of charge parameters at the start and end time, and the discharged ampere hours, a rule of three can be used to calculate the total capacity of the battery cell. The accuracy of this method can primarily depend on a tolerance of the balancing resistors and a size of the discharge stroke. In particular, the accuracy of the method can be adapted to the respective requirements via the size of the discharge stroke (a discharge by a predetermined state of charge value). For example, the capacity of a vehicle battery can also be estimated more often for functional reliability, for example. In addition, the method in the motor vehicle can also be actively triggered in order to force a determination of the capacity and thus make a further contribution to ensuring functional reliability.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Methode zur Kapazitätsermittlung, insbesondere von Lithiumsystemen, während oder durch das Balancing bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how the invention can provide a method for determining capacity, in particular of lithium systems, during or through balancing.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 2016/0190829 A1 [0003]US 2016/0190829 A1 [0003]
- WO 2017/132344 A1 [0004]WO 2017/132344 A1 [0004]
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021117627A1 (en) | 2021-07-08 | 2023-01-12 | Audi Aktiengesellschaft | Method for determining an open-circuit voltage, measuring device and motor vehicle |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998052270A1 (en) | 1997-05-15 | 1998-11-19 | Advanced Charger Technology, Inc. | Equalization of series-connected cells and batteries |
US20160190829A1 (en) | 2014-12-25 | 2016-06-30 | Ningde Contemporary Amperex Technology Limited | Passive equalization method and system for lithium iron phosphate battery pack |
WO2017132344A1 (en) | 2016-01-28 | 2017-08-03 | Bae Systems Controls Inc. | Online battery capacity estimation utilizing passive balancing |
EP2487499B1 (en) | 2010-12-10 | 2018-07-18 | dSPACE digital signal processing and control engineering GmbH | Real-time-capable battery cells simulation |
-
2020
- 2020-04-02 DE DE102020109210.5A patent/DE102020109210A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998052270A1 (en) | 1997-05-15 | 1998-11-19 | Advanced Charger Technology, Inc. | Equalization of series-connected cells and batteries |
EP2487499B1 (en) | 2010-12-10 | 2018-07-18 | dSPACE digital signal processing and control engineering GmbH | Real-time-capable battery cells simulation |
US20160190829A1 (en) | 2014-12-25 | 2016-06-30 | Ningde Contemporary Amperex Technology Limited | Passive equalization method and system for lithium iron phosphate battery pack |
WO2017132344A1 (en) | 2016-01-28 | 2017-08-03 | Bae Systems Controls Inc. | Online battery capacity estimation utilizing passive balancing |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021117627A1 (en) | 2021-07-08 | 2023-01-12 | Audi Aktiengesellschaft | Method for determining an open-circuit voltage, measuring device and motor vehicle |
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