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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Steuergeräts für eine Energiespeichereinrichtung, wobei die Energiespeichereinrichtung mehrere an das Steuergerät sensorisch anschließbare Batteriezellen aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Energiespeichereinrichtung sowie ein Steuergerät für eine Energiespeichereinrichtung.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2015 007 494 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Batteriemodul für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, wobei das Batteriemodul mehrere Batteriezellen und eine elektronische Einrichtung zur Überwachung der Batteriezellen aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass das Batteriemodul eine RF ID-Einrichtung aufweist, die mit der elektronischen Einrichtung gekoppelt ist, und mittels welcher eine erste Information über einen Zustand des Batteriemoduls an ein batteriemodulexternes Lesegerät übermittelbar ist. Die erste Information ist hierbei beispielsweise ein Fehlercode, ein Einzelspannungswert, ein Ladezustand und/oder eine Ruhespannung.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Steuergeräts für eine Energiespeichereinrichtung vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere einen Austausch der an das Steuergerät sensorisch und/oder elektrisch angeschlossenen Batteriezelle auf möglichst einfache Art und Weise erkennt.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben eines Steuergeräts für eine Energiespeichereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Steuergerät bei angeschlossenen Batteriezellen zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten Wert einer Zustandsgröße wenigstens einer der Batteriezelle und zu einem von dem ersten Zeitpunkt verschiedenen zweiten Zeitpunkt einen zweiten Wert der Zustandsgröße erfasst und bei einer Abweichung des zweiten Werts von dem ersten Wert auf einen Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle erkennt, und/oder dass das Steuergerät bei angeschlossenen Batteriezellen für die Batteriezellen Werte der Zustandsgröße erfasst und bei einem Überschreiten eines Grenzwerts durch eine Differenz zwischen den Werten auf den Wechsel zumindest einer der Batteriezellen erkennt.
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Die Energiespeichereinrichtung dient zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie. Beispielsweise ist die Energiespeichereinrichtung Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, kann jedoch auch separat von diesem vorliegen. Bevorzugt dient die Energiespeichereinrichtung dem Bereitstellen von elektrischer Energie für eine Antriebseinrichtung beziehungsweise ein Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs. Die Antriebseinrichtung ist zum Antreiben des Kraftfahrzeugs vorgesehen und ausgebildet und insoweit zum Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Hierzu weist die Antriebseinrichtung bevorzugt ein als elektrische Maschine ausgestaltetes Antriebsaggregat auf, welches elektrisch an die Energiespeichereinrichtung angeschlossen ist. Zumindest zeitweise wird das Antriebsaggregat mit elektrischer Energie betrieben, die der Energiespeichereinrichtung entnommen wird.
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Die Energiespeichereinrichtung weist zum Zwischenspeichern der elektrischen Energie mehrere Batteriezellen auf. Bevorzugt verfügt die Energiespeichereinrichtung über eine Vielzahl von Batteriezellen, welche elektrisch miteinander verschaltet sind. Es kann vorgesehen sein, dass die mehreren Batteriezellen zu wenigstens einem Batteriezellenmodul zusammengefasst sind. Das Batteriezellenmodul ist Bestandteil der Energiespeichereinrichtung und beispielsweise in einem Batteriegehäuse der Energiespeichereinrichtung angeordnet. Besonders bevorzugt verfügt die Energiespeichereinrichtung über mehrere derartiger Batteriezellenmodule.
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Jedes der Batteriezellenmodule umfasst wenigstens eine Batteriezelle, vorzugsweise mehrere Batteriezellen. Die Batteriezellen jedes Batteriezellenmoduls sind innerhalb des Batteriezellenmoduls elektrisch aneinander angeschlossen. Weiterhin sind bevorzugt die Batteriezellenmodule elektrisch aneinander angeschlossen, nämlich derart, dass die Energiespeichereinrichtung die in den Batteriezellenmodulen beziehungsweise den Batteriezellen zwischengespeicherte elektrische Energie an einem gemeinsamen Anschluss bereitstellen kann beziehungsweise bereitstellt.
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Zusätzlich zu den Batteriezellen weist die Energiespeichereinrichtung das Steuergerät auf. Das Steuergerät kann zum Ansteuern der Batteriezellen vorgesehen und ausgebildet sein. Beispielsweise steuert das Steuergerät ein Laden der Batteriezellen während der Energiespeichereinrichtung elektrische Energie zugeführt wird und ein Entladen der Batteriezellen, wenn die Energiespeichereinrichtung zum Bereitstellen von elektrischer Energie verwendet wird. Zusätzlich oder alternativ dient das Steuergerät zum Überwachen der Batteriezellen. Es kann also vorgesehen sein, dass das Steuergerät ausschließlich zum Überwachen der Batteriezellen Verwendung findet.
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Für das Überwachen der Batteriezellen empfängt das Steuergerät Daten, welche beispielsweise die Zustandsgröße der Batteriezellen betreffen. Beispielsweise wird ein Wert der Zustandsgröße der Batteriezellen gemessen und an das Steuergerät übertragen, insbesondere in Form der Daten. Bevorzugt ist ein zum Messen des Werts der Zustandsgröße verwendeter Sensor unmittelbar an das Steuergerät elektrisch angeschlossen, sodass der Sensor von dem Steuergerät betrieben wird, insbesondere durch das Beaufschlagen des Sensors mit einer Betriebsspannung. Beispielsweise liegen mehrere Sensoren vor, wobei die Sensoren unterschiedlichen Batteriezellen zugeordnet sind. Besonders bevorzugt ist für jede der Batteriezellen jeweils ein Sensor zum Messen der Zustandsgröße realisiert.
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Alternativ zu dem unmittelbaren Anschließen des Sensors an das Steuergerät kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der Sensor oder die Sensoren lediglich mittelbar über ein Bussystem an das Steuergerät angeschlossen sind. Über das Bussystem werden die Daten von dem Sensor oder den Sensoren an das Steuergerät übertragen und dort von diesem ausgewertet. In jedem Fall sind jedoch die Batteriezellen sensorisch an das Steuergerät anschließbar oder zumindest zeitweise angeschlossen, das heißt, dass das Steuergerät die Zustandsgröße der Batteriezellen ermitteln, insbesondere messen kann, beispielsweise mittels des Sensors oder der Sensoren.
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Es kann vorgesehen sein, zumindest eine der an das Steuergerät angeschlossenen Batteriezellen sensorisch von dem Steuergerät zu trennen und gegen eine andere Batteriezelle auszutauschen, welche an das Steuergerät angeschlossen wird. Die Batteriezellen, also die Batteriezelle und die andere Batteriezelle, weisen keine für das Steuergerät erkennbare Identifikation auf. Die Batteriezelle beziehungsweise die Batteriezellen sind insoweit bevorzugt identifikationsfrei ausgestaltet, zumindest übertragen sie eine optional vorhandene Identifikation nicht an das Steuergerät. Das Steuergerät hat also keine unmittelbare Möglichkeit, den Austausch der Batteriezelle zu erkennen. Somit wäre es beispielsweise möglich, unautorisiert die Batteriezelle gegen die andere Batteriezelle auszutauschen, ohne dass dies von dem Steuergerät erkannt wird.
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Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, dass das Steuergerät bei angeschlossenen Batteriezellen zu unterschiedlichen Zeitpunkten Werte für die Zustandsgröße erfasst und miteinander vergleicht. Konkret wird zu dem ersten Zeitpunkt der erste Wert der Zustandsgröße und zu dem zweiten Zeitpunkt der zweite Wert der Zustandsgröße erfasst, vorzugsweise gemessen. Unter der Zustandsgröße ist hierbei eine Größe zu verstehen, welche den Zustand der Batteriezelle, insbesondere den momentanen Zustand der Batteriezelle, beschreibt. Weicht der zweite Wert von dem ersten Wert ab, so erkennt das Steuergerät auf den Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle.
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Vorzugsweise erfolgt im Rahmen des Vergleichs des ersten Werts und des zweiten Werts eine Korrektor beziehungsweise eine Kompensation zumindest eines der Werte in Abhängigkeit von einer Betriebszustandsgröße der jeweiligen Batteriezelle. Eine solche Kompensation kann zum Beispiel eine Temperaturkompensation sein. Beispielsweise wird wenigstens einer der Werte auf eine Temperatur umgerechnet, bei welcher der jeweils andere der Werte gemessen wurde. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, beide Werte auf eine Normaltemperatur umzurechnen. Hierdurch werden temperaturbedingte Unterschiede zwischen den Werten zuverlässig ausgeglichen, sodass ein fälschliches Erkennen auf den Austausch der wenigstens einen Batteriezelle verhindert wird.
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Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der erste Zeitpunkt unmittelbar nach dem Anschließen der Batteriezellen an das Steuergerät liegt. Entsprechend wird unmittelbar nach dem Anschließen der erste Wert der Zustandsgröße erfasst. Anschließend wird periodisch der zweite Wert der Zustandsgröße erfasst, also zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Tritt hierbei die Abweichung des zweiten Werts von dem ersten Wert auf, so wird darauf geschlossen, dass ein Austausch der wenigstens einen Batteriezelle gegen die andere Batteriezelle erfolgt sein muss. Folglich ist auch ohne ausdrückliche Identifikation der Batteriezelle gegenüber dem Steuergerät das Erkennen des Austauschs der Batteriezelle möglich. Somit wird der unautorisierte Austausch der Batteriezelle auf effektive Art und Weise erkannt. Beispielsweise deaktiviert das Steuergerät die Batteriezelle und/oder sich selbst, sofern auf den Wechsel der Batteriezelle erkannt wurde.
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Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass das Steuergerät bei angeschlossenen Batteriezellen für die Batteriezellen Werte der Zustandsgröße erfasst und bei einem Überschreiten eines Grenzwerts durch eine Differenz zwischen den Werten auf den Wechsel zumindest einer der Batteriezellen erkennt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Batteriezellen bei identischen Bedingungen zumindest ähnliche oder sogar identische Werte für die Zustandsgröße aufweisen. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, bei einer Montage der Batteriezellen diese zu selektieren und lediglich Batteriezellen mit ähnlichen oder identischen Werten für die Zustandsgröße der Energiespeichereinrichtung zu verwenden. Nach der Montage sind die Batteriezellen einander also zumindest ähnlich. Ist dies zu einem nachfolgenden Zeitpunkt nicht mehr der Fall, so wird auf den Wechsel der zumindest einen der Batteriezellen erkennt.
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Hierzu werden für die Batteriezellen Werte für die Zustandsgröße ermittelt beziehungsweise gemessen und miteinander verglichen. Beispielsweise werden die Werte für dem Vergleichen normalisiert, um eine bessere Vergleichbarkeit zu erzielen. Bei dem Vergleichen werden Differenzen zwischen den Werten berechnet. Überschreitet eine der Differenzen den Grenzwert, so wird davon ausgegangen, dass ein Austausch der entsprechenden Batteriezelle vorgenommen wurde.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, das Vergleichen nur dann oder erst dann vorzunehmen, wenn zumindest ein Betriebsparameter für die Batteriezellen identische Werte aufweist. Als Betriebsparameter wird beispielsweise der Ladestand, die Temperatur oder dergleichen verwendet. Lediglich wenn der Ladestand und/oder die Temperatur für die mehreren Batteriezellen übereinstimmen, wird der Vergleich vorgenommen, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen und ein fälschliches Erkennen auf den Austausch der wenigstens einen Batteriezelle zu verhindern.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass lediglich dann auf den Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle erkannt wird, falls ein Absolutwert einer Differenz zwischen dem zweiten Wert und dem ersten Wert größer ist als ein Grenzwert. Sobald der erste Wert und der zweite Wert vorliegen, wird also die Differenz zwischen ihnen ermittelt und vorzeichenbereinigt, sodass nachfolgend der Absolutwert vorliegt. Ist dieser Absolutwert größer als der Grenzwert, so wird auf den Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle erkannt. Hierbei gilt, dass das Erkennen auf den Wechsel unterbleibt, falls zwar der zweite Wert von dem ersten Wert abweicht, der Absolutwert der Differenz jedoch kleiner ist als der Grenzwert. Hierdurch wird verhindert, dass bereits geringe Veränderungen der Zustandsgröße, welche beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Betriebszustände und/oder unterschiedlicher Umgebungsbedingungen auftreten, zu dem Erkennen auf den Wechsel führen. Hierdurch wird zuverlässig ein fälschliches Erkennen auf den Austausch unterbunden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Wert Teil eines ersten Werteverlaufs über der Zeit und der zweite Wert Teil eines zweiten Werteverlaufs über der Zeit sind und lediglich bei einer Abweichung des zweiten Werteverlaufs von dem ersten Werteverlauf auf den Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle erkannt wird. Es erfolgt also nicht lediglich ein Vergleich des zweiten Werts mit dem ersten Wert, sondern der Vergleich wird für die Werteverläufe über der Zeit vorgenommen, also den ersten Werteverlauf und den zweiten Werteverlauf. Beispielsweise wird der erste Werteverlauf ab dem ersten Zeitpunkt erfasst, sodass der erste Wert zu Beginn des ersten Werteverlaufs steht. Ebenso wird beispielsweise der zweite Werteverlauf ausgehend von dem zweiten Zeitpunkt erfasst, sodass der zweite Wert zu Beginn des zweiten Werteverlaufs steht.
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Zusätzlich zu dem ersten Wert werden also nach dem ersten Zeitpunkt weitere erste Werte ermittelt und dem ersten Werteverlauf hinzugefügt. Analog hierzu werden zusätzlich zu dem zweiten Wert weitere zweite Werte erfasst und dem zweiten Werteverlauf hinzugefügt. Das Vergleichen erfolgt nunmehr anhand der Werteverläufe und nicht lediglich anhand der Werte. Beispielsweise werden die Werteverläufe quantitativ und/oder qualitativ miteinander verglichen. In ersterem Fall werden beispielsweise Mittelwerte der Werteverläufe bestimmt und die Mittelwerte miteinander verglichen.
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Im Falle des qualitativen Vergleichs erfolgt beispielsweise ein Vergleich von Steigungen der Werteverläufe, anhand welcher beurteilt werden kann, ob die Werteverläufe denselben Verlauf oder zumindest in etwa denselben Verlauf aufweisen. Beispielsweise wird hierzu aus dem ersten Werteverlauf ein erster Steigungsverlauf und aus dem zweiten Werteverlauf ein zweiter Steigungsverlauf ermittelt. Diese Steigungsverläufe werden anschließend miteinander verglichen, beispielsweise wiederum durch Mittelwertbildung und Vergleich der Mittelwerte. Auf den Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle wird lediglich dann erkannt, sofern die Abweichung der beiden Werteverläufe voneinander festgestellt wird. Hierdurch ist ein Erkennen des Wechsels beziehungsweise des Austauschs der Batteriezelle mit hoher Genauigkeit möglich.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass periodisch ein Wert der Zustandsgröße ermittelt und als erster Wert hinterlegt wird, sofern der erste Wert bisher nicht hinterlegt war. Der Wert der Zustandsgröße wird während des Betriebs des Steuergeräts und/oder der Batteriezellen erfasst, beispielsweise in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen. Ist bislang kein erster Wert hinterlegt, so wird der ermittelte Wert als erster Wert verwendet und entsprechend hinterlegt. Beispielsweise erfolgt das Ermitteln des Werts der Zustandsgröße unmittelbar nach einer Inbetriebnahme des Steuergeräts, sodass möglichst rasch der erste Wert zur Verfügung steht und hinterlegt werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, dass nachfolgend der erste Wert zum Vergleich mit dem zweiten Wert zur Verfügung steht und zuverlässig auf den Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle erkannt werden kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der periodisch ermittelte Wert der Zustandsgröße als zweiter Wert mit dem hinterlegten ersten Wert verglichen wird, wobei der Wert als erster Wert hinterlegt wird, sofern nicht auf den Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle erkannt wird, oder dass der periodisch ermittelte Wert der Zustandsgröße dem ersten Werteverlauf und/oder dem zweiten Werteverlauf hinzugefügt wird. Sofern der erste Wert hinterlegt ist beziehungsweise nach dem Hinterlegen des ersten Werts wird der periodisch ermittelte Wert der Zustandsgröße durchgehend als zweiter Wert verwendet. Es erfolgt also periodisch ein Überprüfen, ob ein Wechsel der Batteriezelle erfolgt ist.
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Ist die vorstehend beschriebene Bedingung erfüllt, so wird auf den Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle erkannt. Ist sie hingegen nicht erfüllt, so wird nicht auf den Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle erkannt und der ermittelte Wert als erster Wert hinterlegt. Der bereits vorliegende erste Wert wird also durch den periodisch ermittelten Wert ersetzt. Hierdurch wird einer über der Zeit erfolgenden Alterung der Batteriezellen Rechnung getragen. Entsprechend ist eine äußerst genaue Erkennung des Wechsels der wenigstens einen Batteriezelle möglich.
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Alternativ wird der periodisch ermittelte Wert der Zustandsgröße dem ersten Werteverlauf und/oder dem zweiten Werteverlauf hinzugefügt. Das Hinzufügen des Werts zu dem ersten Werteverlauf erfolgt beispielsweise ausgehend von dem ersten Zeitpunkt über eine bestimmte erste Zeitspanne. Diese erste Zeitspanne endet bevorzugt vor dem zweiten Zeitpunkt. Das Hinzufügen des Werts zu dem ersten Werteverlauf ist insoweit zeitlich begrenzt. Nach dem zweiten Zeitpunkt wird der ermittelte Wert bevorzugt dem zweiten Werteverlauf hinzugefügt. Dies kann hierbei derart erfolgen, dass eine den zweiten Werteverlauf umfassende Zeitspanne stets der ersten Zeitspanne entspricht.
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Es ist also beispielsweise vorgesehen, wenigstens einen zweiten Wert von einem Anfang des zweiten Werteverlaufs zu entfernen und durch einen neuen zweiten Wert zu ersetzen, welcher dem zweiten Werteverlauf an seinem Ende hinzugefügt wird. Hierdurch ist ein rollierendes System für den zweiten Werteverlauf realisiert, welcher zu einer hohen Genauigkeit bei dem Erkennen auf den Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle führt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Zustandsgröße wenigstens eine der folgenden Größen verwendet wird: Kapazität, Innenwiderstand, Quellenspannung, Ladespannung, Ladeschlussspannung, Ladestromstärke, Temperatur und Temperaturoffset. Die genannten Größen betreffen jeweils die wenigstens einen Batteriezelle oder - im Falle der mehreren Batteriezellen - die jeweilige Batteriezelle. Die genannten Größen werden beispielsweise bei definierten Betriebszuständen der Energiespeichereinrichtung ermittelt, beispielsweise während eines Ladens und/oder eines Entladens der jeweiligen Batteriezelle. Ebenso kann es vorgesehen sein, dass die jeweilige Größe in einem definierten Betriebszustand ermittelt wird, beispielsweise bei einem definierten Ladestand.
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Die Kapazität beschreibt die Speicherkapazität der jeweiligen Batteriezelle, der Innenwiderstand den Innenwiderstand der jeweiligen Batteriezelle. Unter der Quellenspannung ist eine elektrische Spannung zu verstehen, welche die Batteriezelle ohne Last bereitstellt. Die Ladespannung und die Ladeschlussspannung sind elektrische Spannungen, welche während des Ladens der Batteriezelle beziehungsweise der jeweiligen Batteriezelle auftreten. Im Falle der Ladespannung wird bevorzugt der jeweilige Werteverlauf betrachtet. Dies gilt ebenso für die Ladestromstärke.
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Die Temperatur beschreibt die Temperatur der jeweiligen Batteriezelle. Beispielsweise verfügt die Batteriezelle zum Ermitteln der Temperatur über einen Temperatursensor. Der Temperaturoffset entspricht einem Offsetfehler des Temperatursensors, also einem Wert, um welchen der mittels des Temperatursensors gemessene Messwert korrigiert werden muss, um die Temperatur zu erhalten.
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Jede der genannten Größen kann als „Fingerabdruck“ für die jeweilige Batteriezelle dienen. Besonders bevorzugt wird nicht nur eine der Größen herangezogen. Vielmehr wird das beschriebene Verfahren für mehrere Größen durchgeführt und lediglich dann auf den Wechsel der Batteriezelle erkannt, sofern für mehrere der Größen Abweichungen auftreten. Hierdurch wird eine besonders hohe Genauigkeit des beschriebenen Verfahrens erzielt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Temperatur mittels eines Temperatursensors der Batteriezellen gemessen wird und/oder dass der Temperaturoffset aus einer Differenz der mittels des Temperatursensors gemessenen Temperatur und einer mittels eines weiteren Temperatursensors gemessenen Referenztemperatur ermittelt wird. Auf das Vorliegen des Temperatursensors wurde bereits hingewiesen. Mithilfe des Temperatursensors kann die Temperatur der jeweiligen Batteriezelle gemessen werden. Vorzugsweise liegt für jede der Batteriezellen jeweils ein solcher Temperatursensor vor. Die gemessene Temperatur wird bevorzugt für die bereits erwähnte Temperaturkompensation verwendet. Beispielsweise ist der jeweilige Temperatursensor unmittelbar oder lediglich mittelbar über ein Bussystem an das Steuergerät angeschlossen.
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Zum Bestimmen des Temperaturoffsets wird ebenfalls zunächst die Temperatur mithilfe des jeweiligen Temperatursensors gemessen. Zusätzlich wird die Referenztemperatur gemessen, nämlich unter Verwendung des weiteren Temperatursensors. Der weitere Temperatursensor ist beispielsweise ein Temperatursensor, welcher unabhängig von der Batteriezelle beziehungsweise den Batteriezellen der Energiespeichereinrichtung oder dem Kraftfahrzeug zugeordnet ist. Die mithilfe des weiteren Temperatursensors gemessene Referenztemperatur ist also bevorzugt unabhängig von der Temperatur der Batteriezelle. Beispielsweise wird der Temperaturoffset in einem Betriebszustand der Energiespeichereinrichtung ermittelt, in welchem davon ausgegangen wird, dass die Temperatur der Batteriezelle der Referenztemperatur entspricht.
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Liegt zwischen der gemessenen Temperatur und der gemessenen Referenztemperatur eine Differenz vor, so wird diese als Temperaturoffset hinterlegt und bevorzugt nachfolgend zum Ermitteln der Temperatur der jeweiligen Batteriezelle herangezogen. Hierzu wird bevorzugt die gemessene Temperatur mithilfe des Temperaturoffsets korrigiert. Hierdurch sind eine besonders genaue Ermittlung der Temperatur beziehungsweise des Temperaturoffsets und damit eine hohe Genauigkeit bei dem Erkennen auf den Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle umgesetzt. Zusätzlich oder alternativ wird bei einer Änderung des Temperaturoffsets zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt auf den Austausch der wenigstens einen Batteriezelle erkannt. Schlussendlich wird also die Erkenntnis genutzt, dass unterschiedliche Temperatursensoren unterschiedliche Kennlinien aufweisen. Dieser Umstand wird genutzt, um auf den Austausch zu prüfen beziehungsweise einen solchen zu erkennen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Batteriezellen Bestandteil eines Batteriezellenmoduls sind, wobei als Zustandsgröße wenigstens eine der folgenden Größen verwendet wird: Gesamtspannung des Batteriezellenmoduls, Differenz zwischen der Gesamtspannung und einer Summe von Einzelspannungen der mehreren Batteriezellen des Batteriezellenmoduls, Unterschied zwischen den mehreren Batteriezellen des Batteriezellenmoduls hinsichtlich der Kapazität, des Innenwiderstands, der Quellenspannung, der Ladespannung, der Ladeschlussspannung und/oder der Ladestromstärke.
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Wie vorstehend bereits erläutert, liegen also mehrere Batteriezellen vor, wobei die wenigstens eine Batteriezelle Teil dieser mehreren Batteriezellen ist. Die Batteriezellen bilden gemeinsam das Batteriezellenmodul. Besonders bevorzugt verfügt die Energiespeichereinrichtung über mehrere derartiger Batteriezellenmodule, wobei die Batteriezellenmodule untereinander bevorzugt identisch ausgestaltet sind. Die Batteriezellen des Batteriezellenmoduls sind separat voneinander sensorisch an das Steuergerät angeschlossen, um den Wert der Zustandsgröße zu ermitteln. Das Anschließen kann unmittelbar oder lediglich mittelbar, beispielsweise über das Bussystem, realisiert sein. In anderen Worten ist es bevorzugt vorgesehen, den Wert der Zustandsgröße für jede der Batteriezellen zu ermitteln.
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Als Zustandsgröße kann beispielsweise die Gesamtspannung des Batteriezellenmoduls verwendet werden. Diese ist charakteristisch für das Batteriezellenmodul. Die Gesamtspannung liegt beispielsweise in Form einer Quellenspannung vor, also in unbelastetem Zustand des Batteriezellenmoduls. Zusätzlich oder alternativ wird die Differenz zwischen der Gesamtspannung und der Summe von Einzelspannungen herangezogen. Diese Differenz beschreibt wenigstens einen Übergangswiderstand in einer elektrischen Anbindung der Batteriezellen des Batteriezellenmoduls. Der unterschiedliche Übergangswiderstand kann beispielsweise durch unterschiedliche Verbindungen, beispielsweise durch unterschiedliche Verschraubungen oder dergleichen, verursacht werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann jeder der genannten Unterschiede zwischen den mehreren Batteriezellen als Zustandsgröße verwendet werden, also beispielsweise der Unterschied hinsichtlich der Kapazität, der Unterschied hinsichtlich des Innenwiderstands und so weiter. Der Unterschied wird insbesondere durch Differenzenbildung zwischen Werten für die mehreren Batteriezellen ermittelt. Hierdurch ist eine besonders genaue Erkennung auf den Wechsel der Batteriezelle möglich.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Energiespeichereinrichtung, mit einem Steuergerät und mehrerer an das Steuergerät sensorisch angeschlossener Batteriezellen, wobei das Steuergerät entsprechend dem Verfahren gemäß den Ausführungen dieser Beschreibung betrieben wird. Hinsichtlich der Vorteile und möglicher vorteilhafter Weiterbildungen wird ebenfalls auf die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung verwiesen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät für eine Energiespeichereinrichtung, insbesondere ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Energiespeichereinrichtung mehrere an das Steuergerät sensorisch anschließbare Batteriezellen aufweist. Dabei ist das Steuergerät dazu vorgesehen und ausgebildet, bei angeschlossenen Batteriezellen zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten Wert einer Zustandsgröße wenigstens einer der Batteriezellen und zu einem von dem ersten Zeitpunkt verschiedenen zweiten Zeitpunkt einen zweiten Wert der Zustandsgröße zu erfassen und bei einer Abweichung des zweiten Werts von dem ersten Wert auf einen Wechsel der wenigstens einen Batteriezelle zu erkennen, und/oder dass das Steuergerät dazu vorgesehen und ausgebildet ist, bei angeschlossenen Batteriezellen für die Batteriezellen Werte der Zustandsgröße zu erfassen und bei einem Überschreiten eines Grenzwerts durch eine Differenz zwischen den Werten auf den Wechsel zumindest einer der Batteriezellen zu erkennen.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Steuergeräts beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Steuergerät als auch das Verfahren zu seinem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Erfindung betrifft selbstverständlich auch eine Energiespeichereinrichtung mit einem Steuergerät und mehreren an das Steuergerät sensorisch anschließbaren oder sensorisch an das Steuergerät angeschlossenen Batteriezellen. Auch hierzu wird auf die weiteren Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung verwiesen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbespiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur eine schematische Darstellung einer Energiespeichereinrichtung, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, mit einer mehrere Batteriezellen aufweisenden Batterie sowie einem Steuergerät, welches sensorisch an die Batteriezellen angeschlossen ist.
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Die Figur zeigt in äußerst schematischer Form eine Energiespeichereinrichtung 1 mit einer Batterie 2, welche mehrere Batteriezellenmodule 3 aufweist, von welchen hier lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind. Jedes der Batteriezellenmodule 3 umfasst mehrere Batteriezellen 4, welche ebenfalls nur beispielhaft angedeutet und gekennzeichnet sind. Die Batteriezellen 4 sind unmittelbar oder mittelbar an ein Steuergerät 5 der Energiespeichereinrichtung 1 sensorisch angeschlossen. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass mittels des Steuergeräts 5 Werte für eine Zustandsgröße der Batteriezellen 4 erfassbar sind. Beispielsweise sind den Batteriezellen 4 hierzu entsprechende Sensoren zugeordnet, welche unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise über ein Bussystem, an das Steuergerät 5 angeschlossen sind. Die Verbindung liegt beispielsweise über Leitungen 6 vor. Über die Leitungen 6 ist beispielsweise das Steuergerät 5 unmittelbar an die Sensoren elektrisch angeschlossen oder über das Bussystem mit ihnen verbunden.
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Um erkennen zu können, ob die Batterie 2, eines oder mehrere der Batteriezellenmodule 3 und/oder eine oder mehrere der Batteriezellen 4 ausgetauscht wurden, ist das Steuergerät 5 dazu vorgesehen und ausgebildet, zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten Wert einer Zustandsgröße zumindest einer der Batteriezellen 4 zu erfassen. Zu einem von dem ersten Zeitpunkt verschiedenen zweiten Zeitpunkt wird ein zweiter Wert der Zustandsgröße erfasst. Weicht der zweite Wert von dem ersten Wert ab, insbesondere unter Berücksichtigung einer Toleranz, so wird auf einen Wechsel der Batteriezelle 4 erkannt.
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Als Zustandsgröße wird beispielsweise die Kapazität, der Innenwiderstand, die Quellenspannung, die Ladespannung, die Ladeschlussspannung, die Ladestromstärke, die Temperatur und/oder der Temperaturoffset für die jeweilige Batteriezelle 4 verwendet. Auf diese Art und Weise ist eine äußerst genaue Erkennung auf den Wechsel der Batteriezelle 4 beziehungsweise des Batteriezellenmoduls 3 und/oder der Batterie 2 möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Energiespeichereinrichtung
- 2
- Batterie
- 3
- Batteriezellenmodul
- 4
- Batteriezelle
- 5
- Steuergerät
- 6
- Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015007494 A1 [0002]
