DE102020115372A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Alterung einer Fahrzeugbatterie - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Alterung einer Fahrzeugbatterie Download PDF

Info

Publication number
DE102020115372A1
DE102020115372A1 DE102020115372.4A DE102020115372A DE102020115372A1 DE 102020115372 A1 DE102020115372 A1 DE 102020115372A1 DE 102020115372 A DE102020115372 A DE 102020115372A DE 102020115372 A1 DE102020115372 A1 DE 102020115372A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
test
vehicle
battery
type
aging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020115372.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Huesson
Thomas Bank
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102020115372.4A priority Critical patent/DE102020115372A1/de
Publication of DE102020115372A1 publication Critical patent/DE102020115372A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545Temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (108) zur Ermittlung von Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung eines Typs von Testbatterie beschrieben. Die Vorrichtung (108) ist eingerichtet, für eine Vielzahl von Fahrzeugbatterien (105) in einer entsprechenden Vielzahl von Fahrzeugen (100), jeweils Nutzungsdaten in Bezug auf tatsächliche Werte von ein oder mehreren Nutzungsparametern (211, 212, 213) während des Betriebs der jeweiligen Fahrzeugbatterie (105) zu ermitteln. Des Weiteren ist die Vorrichtung (108) eingerichtet, auf Basis der Nutzungsdaten der Vielzahl von Fahrzeugbatterien (105) statistische Nutzungsinformation (200) in Bezug auf eine Häufigkeit (201) der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter (211, 212, 213) während des Betriebs der Vielzahl von Fahrzeugbatterien (105) zu ermitteln. Die Vorrichtung (108) ist ferner eingerichtet, Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung eines Typs von Testbatterie in Abhängigkeit von der statistischen Nutzungsinformation (200) zu ermitteln.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, die es ermöglichen, die Alterung einer Fahrzeugbatterie in präziser Weise zu ermitteln, Erkenntnisse aus dem Betrieb von Fahrzeugbatterien für die Entwicklung eines neuen Typs von Batterie zu nutzen, die Kosten des Entwicklungsprozesses für einen neuen Typ von Fahrzeugbatterie zu reduzieren und/oder die Güte des Entwicklungsprozesses zu erhöhen.
  • Fahrzeuge weisen vermehrt Fahrzeugbatterien auf, die in zyklisierter Weise genutzt werden, um elektrische Energie, die während des Fahrbetriebs rekuperiert wird, zu speichern und um elektrische Energie für den Betrieb von ein oder mehreren elektrischen Verbrauchern bereitzustellen. Die Alterung der Fahrzeugbatterien hat dabei typischerweise einen wesentlichen Einfluss auf Gewährleistungs- und/oder Wartungskosten der Fahrzeuge.
  • Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die kosten- und zeiteffiziente Entwicklung von Fahrzeugbatterien zu ermöglichen, die während des relativ langen Betriebszeitraums von Fahrzeugen nur relativ wenig altern, und somit nur relativ geringe Gewährleistungs- und/oder Wartungskosten verursachen. Des Weiteren befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe, den Aufwand eines Entwicklungsprozesses (insbesondere in Bezug auf den Messaufwand) zu reduzieren und/oder die Güte des Entwicklungsprozesses zu erhöhen.
  • Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
  • Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Ermittlung von Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung eines Typs von Testbatterien beschrieben. Der Typ von Testbatterien kann ein in der Entwicklung befindlicher Typ von Fahrzeugbatterien sein. Mit anderen Worten, eine Testbatterie kann eine Fahrzeugbatterie sein, die sich in einem Entwicklungsprozess befindet. Die Alterungsdaten können die Alterung von Stichproben des Typs von Testbatterien als Funktion der Zeit umfassen. Ein Indikator für die Alterung kann dabei die (an dem jeweiligen Zeitpunkt verbliebene, ggf. durchschnittliche) Speicherkapazität der Stichproben des Typs von Testbatterien sein. Die Fahrzeugbatterien können ausgebildet sein, in einem Kraftfahrzeug (insbesondere in einem Personenkraftwagen oder einem Lastkraftwagen oder einem Bus oder einem Motorrad) betrieben zu werden, insbesondere zur Bereitstellung von elektrischer Energie für den Antrieb des Fahrzeugs, für ein oder mehrere andere elektrische Verbraucher und/oder für die Unterstützung des elektrischen Bordnetzes des Fahrzeugs.
  • Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, für eine Vielzahl von Fahrzeugbatterien in einer entsprechenden Vielzahl von Fahrzeugen, jeweils Nutzungsdaten in Bezug auf tatsächliche Werte von ein oder mehreren Nutzungsparametern während des Betriebs der jeweiligen Fahrzeugbatterie zu ermitteln. Die Nutzungsdaten können dabei über einen Zeitraum von 1 oder mehr, oder von 5 oder mehr, oder von 8 oder mehr Jahren ermittelt werden.
  • Beispielhafte Nutzungsparameter einer Fahrzeugbatterie sind dabei: die Entladetiefe bzw. die Zyklisierungstiefe der Fahrzeugbatterie bei einem Lade- und/oder Entladezyklus; die Temperatur der Fahrzeugbatterie; der Entlade- und/oder Ladestrom der Fahrzeugbatterie; die Entlade- und/oder Ladeleistung der Fahrzeugbatterie; der Ladezustand der Fahrzeugbatterie; und/oder die Spannung an ein oder mehreren Zellen der Fahrzeugbatterie.
  • Es können somit für ein oder mehrere unterschiedliche Fahrzeugbatterien jeweils tatsächliche Werte von ein oder mehreren Nutzungsparametern während des Betriebs der jeweiligen Fahrzeugbatterie ermittelt werden. Dabei kann für jede Fahrzeugbatterie eine Verteilung der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparametern ermittelt werden. Es kann somit ermittelt werden, wie die einzelnen Fahrzeugbatterien tatsächlich während des Betriebs in einem Fahrzeug belastet werden. Mit anderen Worten, es können die tatsächlichen Betriebsbedingungen einer Fahrzeugbatterie während des Betriebs in einem Fahrzeug als Nutzungsdaten ermittelt werden. Dabei werden Nutzungsdaten eines bereits in der Nutzung befindlichen Typs von Fahrzeugbatterien ermittelt.
  • Die Vielzahl von Fahrzeugbatterien und die Stichproben des Typs von Testbatterien können eine Nennspannung von 60V oder weniger, insbesondere von 48V, aufweisen. Es können somit Fahrzeugbatterien für ein Niedervolt-Bordnetz von Fahrzeugen betrachtet werden.
  • Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, auf Basis der Nutzungsdaten der Vielzahl von Fahrzeugbatterien statistische Nutzungsinformation in Bezug auf die Häufigkeit der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter während des Betriebs der Vielzahl von Fahrzeugbatterien zu ermitteln. Insbesondere können Verteilungen der Häufigkeit der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter ermittelt werden. Es können somit die Betriebsbedingungen ermittelt werden, denen eine Fahrzeugbatterie (im Mittel und/oder statistisch) bei Betrieb in einem Fahrzeug ausgesetzt ist. Die Betriebsbedingungen können dabei durch die Verteilungen der Häufigkeit der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter beschrieben werden.
  • Außerdem kann die Vorrichtung eingerichtet sein, Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung des Typs von Testbatterien, d.h. von Stichproben des Typs von Testbatterien, in Abhängigkeit von der statistischen Nutzungsinformation zu ermitteln. Die Alterungsdaten können dabei anzeigen, wie schnell und/oder mit welchem zeitlichen Verlauf die Stichproben des Typs von Testbatterien (im Mittel), während des Betriebs in einem Fahrzeug altern (z.B. wie schnell und/oder mit welchem zeitlichen Verlauf die Speicherkapazität abnimmt).
  • Durch die Berücksichtigung der statistischen Nutzungsinformation können die Alterungsdaten in besonders effizienter und präziser Weise, insbesondere in besonders relevanter Weise für die Nutzung in einem Fahrzeug, ermittelt werden. Des Weiteren kann es ermöglicht werden, einen Typ von Testbatterien zu entwickeln, der bei der typischen Nutzung in einem Fahrzeug eine besonders langsame Alterung aufweist.
  • Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der statistischen Nutzungsinformation zumindest eine Test-Betriebsbedingung für einen Betriebstest einer Stichprobe des Typs von Testbatterien zu ermitteln. Eine Test-Betriebsbedingung kann dabei einen Testwert für zumindest einen Nutzungsparameter der Stichprobe während des Betriebstests umfassen. Es kann somit ermittelt werden, wie die Stichprobe während des Betriebstests belastet werden soll.
  • Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, auf Basis der statistischen Nutzungsinformation mehrere unterschiedliche Betriebstests zum Testen von unterschiedlichen Stichproben des Typs von Testbatterien zu ermitteln. Dabei kann ein Betriebstest jeweils ein oder mehrere Test-Betriebsbedingungen definieren, mit denen eine Stichprobe während des Betriebstests betrieben wird.
  • Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, zu veranlassen, dass die ein oder mehreren unterschiedlichen Betriebstests an ein oder mehreren unterschiedlichen Stichproben des Typs von Testbatterien durchgeführt werden. Außerdem kann die Vorrichtung eingerichtet sein, Messdaten in Bezug auf den Zustand der ein oder mehreren Stichproben während und/oder im Anschluss an den Betriebstest der Stichprobe zu ermitteln. Die Messdaten für eine Stichprobe können dabei eine verbliebene Speicherkapazität der Stichprobe im Anschluss an den Betriebstest der Stichprobe anzeigen. Die Alterungsdaten des Typs von Testbatterie können dann in präziser Weise auf Basis der Messdaten ermittelt werden.
  • Die Vorrichtung kann somit eingerichtet sein, Betriebstests zu definierten, die an die statistische, tatsächliche Nutzung von Fahrzeugbatterien in Fahrzeugen angepasst sind. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung eingerichtet sein, Testwerte für ein oder mehrere Nutzungsparameter für die ein oder mehreren Betriebstests auf Basis der statistischen Nutzungsinformation zu ermitteln.
  • Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, die ein oder mehreren Test-Betriebsbedingungen für die ein oder mehreren unterschiedlichen Betriebstests derart zu definieren, dass ein Abstandsmaß (z.B. eine quadratische oder eine absolute mittlere Abweichung) zwischen der Häufigkeit der Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter bei den ein oder mehreren unterschiedlichen Betriebstests und der Häufigkeit der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter aus der statistischen Nutzungsinformation reduziert, insbesondere minimiert, wird. Es können somit ein oder mehrere Betriebstest definiert werden, die die statistische Nutzung von Fahrzeugbatterien in Fahrzeugen (besonders gut) approximieren. So kann die Güte eines entwickelten Typs von Fahrzeugbatterien erhöht werden. Des Weiteren kann so die Effizienz des Entwicklungsprozesses erhöht werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung von Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung eines Typs von Testbatterien beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln, für ein oder mehrere Fahrzeugbatterien in ein oder mehreren Fahrzeugen, von Nutzungsdaten in Bezug auf tatsächliche Werte von ein oder mehreren Nutzungsparametern während des Betriebs der jeweiligen Fahrzeugbatterie. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Ermitteln, auf Basis der Nutzungsdaten der ein oder mehreren Fahrzeugbatterien, von statistischer Nutzungsinformation in Bezug auf die Häufigkeit der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter während des Betriebs der ein oder mehreren Fahrzeugbatterien. Das Verfahren umfasst ferner, das Ermitteln von Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung eines Typs von Testbatterien (insbesondere von Stichproben eines Typs von Testbatterien) in Abhängigkeit von der statistische Nutzungsinformation.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
  • Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
    • 1a beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
    • 1b ein beispielhaftes elektrisches Bordnetz eines Fahrzeugs;
    • 2a bis 2c beispielhafte statistische Nutzungsdaten von Fahrzeugbatterien; und
    • 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung und/oder zur Überprüfung der Alterung einer Fahrzeugbatterie.
  • Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung von Fahrzeugbatterien, die während des Betriebs von Fahrzeugen eine möglichst geringe Alterung aufweisen (und somit für einen möglichst langen Zeitraum im Fahrzeug betrieben werden können). Insbesondere befasst sich das vorliegende Dokument damit, Fahrzeugbatterien bereitzustellen, die möglichst gut an die konkrete Nutzung der Fahrzeugbatterien in einem Fahrzeug angepasst sind, und somit eine optimierte Alterung für die Nutzung in einem Fahrzeug aufweisen.
  • In diesem Zusammenhang zeigt 1a beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs 100 mit einer Fahrzeugbatterie 105. 1b zeigt ein beispielhaftes elektrisches Bordnetz 110 eines Fahrzeugs 100. Das elektrische Bordnetz 110 kann ein erstes Teilnetz 111 mit einer ersten Netzspannung (z.B. 48V) und ein zweite Teilnetz 112 mit einer zweiten Netzspannung (z.B. 12V) aufweisen. Zwischen den beiden Teilnetzen 111, 112 kann ein Gleichspannungswandler 113 angeordnet sein, insbesondere um elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz 111 in das zweite Teilnetz 112 zu übertragen. Das zweite Teilnetz 112 kann eine Stützbatterie 118 zur Stützung der zweiten Netzspannung und ein oder mehrere elektrische Verbraucher 119 aufweisen.
  • Die Fahrzeugbatterie 105 kann ausgebildet sein, elektrische Energie für den Betrieb einer elektrischen Maschine 115 zum Antrieb des Fahrzeugs 100 zu speichern. Zu diesem Zweck kann der von der Fahrzeugbatterie 105 bereitgestellte Gleichstrom über einen Inverter bzw. Wechselrichter 116 in einen Wechsel- bzw. Drehstrom gewandelt werden. Des Weiteren können ggf. ein oder mehrere weitere elektrische Verbraucher 117 des ersten Teilnetzes 111 mit elektrischer Energie aus der Fahrzeugbatterie 105 betrieben werden.
  • Die elektrische Maschine 115 kann ausgebildet sein, kinetische Energie des Fahrzeugs 100 in elektrische Energie zu rekuperieren und in der Fahrzeugbatterie 105 zu speichern. Die Fahrzeugbatterie 105 kann somit in zyklischer Weise entladen (bei Betrieb der elektrischen Maschine 115 als Motor) und geladen (bei Betrieb der elektrischen Maschine 115 als Generator) werden. Die zyklische Nutzung der Fahrzeugbatterie 105 führt typischerweise zu einer Alterung der Fahrzeugbatterie 105. Dabei kann das Ausmaß der Alterung von der Entladungstiefe der Fahrzeugbatterie 105 bei den einzelnen Zyklen abhängen.
  • Weitere Einflussgrößen auf die effektive Alterung der Fahrzeugbatterie 105 können sein:
    • • klimatische Bedingungen (insbesondere die Temperatur), denen die Fahrzeugbatterie 105 während des Betriebs ausgesetzt ist;
    • • die an den Klemmen der Fahrzeugbatterie 105 anliegende Spannung; und/oder
    • • die Höhe des Entlade- und/oder Ladestroms der Fahrzeugbatterie 105.
  • Die Alterung der Fahrzeugbatterie 105 kann sich insbesondere auf die Speicherkapazität der Fahrzeugbatterie 105 auswirken. Insbesondere kann der Anteil der ursprünglichen Speicherkapazität der Fahrzeugbatterie 105, die an einem bestimmten Zeitpunkt noch verfügbar ist, als Indikator für das effektive Alter der Fahrzeugbatterie 105 an dem bestimmten Zeitpunkt verwendet werden.
  • Ziel bei der Entwicklung eines neuen Typs einer Fahrzeugbatterie 105 ist unter anderem die Bereitstellung einer Fahrzeugbatterie 105, die während des Betriebs eines Fahrzeugs 100 eine möglichst geringe effektive Alterung aufweist, insbesondere um Wartungs- und/oder Gewährleistungskosten zu reduzieren. Insbesondere soll dabei eine Fahrzeugbatterie 105 bereitgestellt werden, die ein effektive Alterung aufweist, die für die Nutzung in einem Fahrzeug 100 optimiert ist. Die Alterung der Fahrzeugbatterie 105 hängt dabei von der tatsächlichen Nutzung des Fahrzeugs 100, insbesondere von
    • • der tatsächlichen Entladungstiefe der Fahrzeugbatterie 105;
    • • der tatsächlichen Entlade- und/oder Ladeströme;
    • • der tatsächlichen klimatischen Bedingungen; und/oder
    • • der tatsächlichen Spannungen und/oder Ladezustände,
    der Fahrzeugbatterie 105 während der Nutzung des Fahrzeugs 100 ab.
  • Fahrzeuge 100 mit einem bereits verfügbaren Typ von Fahrzeugbatterien 105 können ausgebildet sein, Nutzungsdaten in Bezug auf die tatsächliche Nutzung der jeweiligen Fahrzeugbatterie 105 zu erfassen. Zu diesem Zweck können die Fahrzeuge 100 jeweils eine Messeinheit 102 umfassen, die eingerichtet ist, Nutzungsdaten in Bezug auf ein oder mehrere Nutzungsparameter der jeweiligen Fahrzeugbatterie 105 zu erfassen. Beispielhafte Nutzungsparameter sind: die Entladungstiefe, der Ladezustand, der Lade- und/oder Entladestrom, die Batteriespannung, die Temperatur der Fahrzeugbatterie 105, etc.
  • Die Nutzungsdaten eines Fahrzeugs 100 können von einer Steuereinheit 101 des Fahrzeugs 100 auf einer Speichereinheit 104 des Fahrzeugs 100 gespeichert werden. Alternativ oder ergänzend können die Nutzungsdaten von einer Kommunikationseinheit 103 des Fahrzeugs 100 über eine (ggf. drahtlose) Kommunikationsverbindung 107 an eine (Fahrzeug-externe) Auswertevorrichtung 108 gesendet werden.
  • Die Nutzungsdaten einer Fahrzeugbatterie 105 können Häufigkeitsverteilungen der tatsächlichen Werte von ein oder mehreren Nutzungsparametern während des Betriebs der Fahrzeugbatterie 105 umfassen. Die Nutzungsdaten können z.B. über bzw. für einen Betriebszeitraum zwischen 6 Monaten und 10 Jahren ermittelt werden.
  • Die Auswertevorrichtung 108 kann eingerichtet sein, auf Basis der tatsächlichen Nutzungsdaten einer Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugen 100 bzw. Fahrzeugbatterien 105 statistische Nutzungswerte für die ein oder mehreren Nutzungsparameter zu ermitteln. Insbesondere kann eine statische Verteilung der Werte für die ein oder mehreren Nutzungsparameter ermittelt werden, wie beispielhafte in den 2a bis 2c dargestellt. 2a zeigt eine beispielhafte statistische Verteilung 200 der Häufigkeit 201 von unterschiedlichen Werten der Temperatur 211 einer Fahrzeugbatterie 105 während der Nutzung in einem Fahrzeug 100. 2b zeigt eine beispielhafte statistische Verteilung 200 der Häufigkeit 201 von unterschiedlichen Werten des Lade- bzw. Entladestroms 212 einer Fahrzeugbatterie 105 während der Nutzung in einem Fahrzeug 100. 2c zeigt eine beispielhafte statistische Verteilung 200 der Häufigkeit 201 von unterschiedlichen Werten der Entladetiefe 213 einer Fahrzeugbatterie 105 während der Nutzung in einem Fahrzeug 100.
  • Die von der Auswertevorrichtung 108 bereitgestellte statistische Nutzungsinformation 200 (insbesondere die Verteilungen 200 der Werte von ein oder mehreren Nutzungsparametern 211, 212, 213) können bei der Entwicklung eines neuen Typs von Fahrzeugbatterien 105 verwendet werden, insbesondere um einen neuen Typ von Fahrzeugbatterien 105 zu testen. Insbesondere kann ermittelt werden, wie ein neuer Typ von Fahrzeugbatterien 105 bei einer der statistischen Nutzungsinformation 200 entsprechenden Nutzung altert. Es kann dann basierend auf der ermittelten Alterung des neuen Typs von Fahrzeugbatterien 105 überprüft werden, ob sich der neue Typ von Fahrzeugbatterien 105 für die Nutzung in einem Fahrzeug 100 eignet oder nicht.
  • Es wird somit ein Verfahren beschrieben, das es ermöglicht, Tests für einen neuen Typ von Fahrzeugbatterien 105 festzulegen, bei denen die zu erwartende tatsächliche Nutzung der Fahrzeugbatterie 105 berücksichtigt wird. Insbesondere können dabei die Tests auf eine begrenzte Anzahl von relevanten Betriebsbereichen begrenzt werden, wobei sich die relevanten Betriebsbereiche aus der statistischen Nutzungsinformation 200 ergeben. So können die Entwicklungskosten und die Testzeit für einen neuen Typ von Fahrzeugbatterien 105 reduziert werden.
  • Zur Ermittlung der relevanten Betriebsbereiche für Tests können Nutzungsdaten aus Fahrzeugen 100 ausgewertet werden. Insbesondere können auf Basis der Nutzungsdaten die anwendungsrelevanten Betriebspunkte für eine Fahrzeugbatterie 105 extrahiert werden. Basierend darauf können dann automatisch Messmatrizen für die Alterungsmessung eines neuen (zu entwickelnden) Typs von Fahrzeugbatterien 105 erzeugt werden.
  • Anhand der Nutzungsdaten kann automatisiert ermittelt werden, welche Temperaturbereiche, Ladezustandsbereiche, Lade- und Entladeströme, Zyklen- bzw. Zyklisierungstiefen und/oder Energiedurchsätze statistisch auftreten. Diese Nutzungsparameter dienen dann als Eingangsgrößen für die Alterungsvermessungen der neu zu entwickelnden Fahrzeugbatterie 105. Innerhalb der resultierenden und automatisch erstellten Messmatrizen liegen dann die (aus der statistischen Nutzungsinformation 200 ermittelten) anwendungsbezogenen Betriebsbereiche im Fokus. Die Messungen sind somit an die zu erwartende Nutzung der Fahrzeugbatterie 105 angepasst und können mit reduzierten Kosten und Zeitaufwand umgesetzt werden.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften (ggf. Computerimplementierten) Verfahrens 300 zur Ermittlung von Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung eines Typs von Testbatterie. Die Alterungsdaten können dabei die Abnahme der effektiven Speicherkapazität von Stichproben des Typs von Testbatterie als Funktion der (Betriebs-) Zeit anzeigen. Bei dem Typ von Testbatterie kann es sich um einen in der Entwicklung befindlichen Typ von Testbatterie handeln.
  • Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln 301, für eine Vielzahl von Fahrzeugbatterien 105 in einer entsprechenden Vielzahl von Fahrzeugen 100, von Nutzungsdaten in Bezug auf tatsächliche Werte von ein oder mehreren Nutzungsparametern 211, 212, 213 während des Betriebs der jeweiligen Fahrzeugbatterie 105. Die Nutzungsdaten einer Fahrzeugbatterie 105 können somit anzeigen, wie eine Fahrzeugbatterie 105 tatsächlich genutzt wurde (z.B. über einen Zeitraum von ein oder mehreren Jahren, z.B. von 5 Jahren oder mehr, oder von 8 Jahren oder mehr).
  • Das Verfahren 300 umfasst ferner das Ermitteln 302, auf Basis der Nutzungsdaten der Vielzahl von Fahrzeugbatterien 105, von statistischer Nutzungsinformation 200 in Bezug auf die Häufigkeit 201 der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter 211, 212, 213 während des Betriebs der Vielzahl von Fahrzeugbatterien 105. Insbesondere können statistische Verteilungen 200 der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter 211, 212, 213 ermittelt werden.
  • Des Weiteren umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 303 von Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung eines Typs von Testbatterie in Abhängigkeit von der statistische Nutzungsinformation 200. Insbesondere können auf Basis der statistischen Nutzungsinformation 200 mehrere Betriebstests definiert werden, und es kann veranlasst werden, dass die Betriebstests an unterschiedlichen Stichproben des Typs von Testbatterie durchgeführt werden. Die Betriebstests können dabei derart definiert werden, dass die Häufigkeitsverteilung der TestWerte der ein oder mehreren Nutzungsparameter 211, 212, 213 während der Betriebstests eine Approximation der Häufigkeitsverteilung der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter 211, 212, 213 aus der statistischen Nutzungsinformation 200 darstellt.
  • Es können dann Messdaten in Bezug auf die Alterung der Stichproben des Typs von Testbatterie bei den unterschiedlichen Betriebstests erfasst werden. Basierend darauf können dann die Alterungsdaten und/oder die Alterung des Typs von Testbatterie ermittelt werden.
  • Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann die Güte eines neu entwickelten Typs von Fahrzeugbatterie 105 (insbesondere in Bezug auf die effektive Alterung bei der Nutzung in einem Fahrzeug 100) erhöht werden. Des Weiteren können der Aufwand und die Zeitdauer von Messungen und/oder Tests reduziert werden. Insbesondere kann die Dauer des Entwicklungsprozesses für eine neue Fahrzeugbatterie 105 reduziert werden und es können Entwicklungskosten eingespart werden. Ferner können die Kosten einer Fahrzeugbatterie 105 reduziert werden. Außerdem kann erreicht werden, dass eine neu entwickelte Batterie 105 optimal an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst ist. Insbesondere können eine Überdimensionierung einer Batterie 105 (und damit verbundene höhere Kosten) und/oder mögliche Ausfälle (und damit verbundene Gewährleistungskosten) verhindert oder reduziert werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims (10)

  1. Vorrichtung (108) zur Ermittlung von Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung eines Typs von Testbatterie; wobei die Vorrichtung (108) eingerichtet ist, - für eine Vielzahl von Fahrzeugbatterien (105) in einer entsprechenden Vielzahl von Fahrzeugen (100), jeweils Nutzungsdaten in Bezug auf tatsächliche Werte von ein oder mehreren Nutzungsparametern (211, 212, 213) während des Betriebs der jeweiligen Fahrzeugbatterie (105) zu ermitteln; - auf Basis der Nutzungsdaten der Vielzahl von Fahrzeugbatterien (105) statistische Nutzungsinformation (200) in Bezug auf eine Häufigkeit (201) der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter (211, 212, 213) während des Betriebs der Vielzahl von Fahrzeugbatterien (105) zu ermitteln; und - Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung eines Typs von Testbatterie in Abhängigkeit von der statistischen Nutzungsinformation (200) zu ermitteln.
  2. Vorrichtung (108) gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (108) eingerichtet ist, - auf Basis der statistischen Nutzungsinformation (200) zumindest eine Test-Betriebsbedingung für einen Betriebstest einer Stichprobe des Typs von Testbatterie zu ermitteln; - Messdaten in Bezug auf einen Zustand der Stichprobe während und/oder im Anschluss an den Betriebstest der Stichprobe zu ermitteln; und - die Alterungsdaten des Typs von Testbatterie auf Basis der Messdaten zu ermitteln.
  3. Vorrichtung (108) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (108) eingerichtet ist, - auf Basis der statistischen Nutzungsinformation (200) mehrere unterschiedliche Betriebstests zum Testen von unterschiedlichen Stichproben des Typs von Testbatterie zu ermitteln; wobei ein Betriebstest ein oder mehrere Test-Betriebsbedingungen definiert, mit denen eine Stichprobe während des Betriebstests betrieben wird; und - zu veranlassen, dass die unterschiedlichen Betriebstests an unterschiedlichen Stichproben des Typs von Testbatterie durchgeführt werden, - Messdaten in Bezug auf den Zustand der unterschiedlichen Stichproben während und/oder im Anschluss an den jeweiligen Betriebstest zu ermitteln; und - die Alterungsdaten des Typs von Testbatterie auf Basis der Messdaten zu ermitteln.
  4. Vorrichtung (108) gemäß Anspruch 3, wobei die Vorrichtung (108) eingerichtet ist, die ein oder mehreren Test-Betriebsbedingungen für die unterschiedlichen Betriebstests derart zu definieren, dass ein Abstandsmaß zwischen einer Häufigkeit der Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter (211, 212,213) bei den unterschiedlichen Betriebstests und der Häufigkeit (201) der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter (211, 212, 213) aus der statistischen Nutzungsinformation (200) reduziert, insbesondere minimiert, wird.
  5. Vorrichtung (108) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Messdaten für eine Stichprobe eine verbliebene Speicherkapazität der Stichprobe im Anschluss an den Betriebstest der Stichprobe anzeigen.
  6. Vorrichtung (108) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei - eine Test-Betriebsbedingung einen Testwert für zumindest einen Nutzungsparameter (211, 212, 213) der Stichprobe während des Betriebstests umfasst; und - die Vorrichtung (108) eingerichtet ist, den Testwert für den zumindest einen Nutzungsparameter (211, 212, 213) auf Basis der statistischen Nutzungsinformation (200) zu ermitteln.
  7. Vorrichtung (108) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ein oder mehreren Nutzungsparameter (211, 212, 213) einer Fahrzeugbatterie (105) umfassen, - eine Entlade- und/oder Zyklisierungstiefe der Fahrzeugbatterie (105) bei einem Lade- und/oder Entladezyklus; - eine Temperatur der Fahrzeugbatterie (105); - einen Entlade- und/oder Ladestrom der Fahrzeugbatterie (105); - eine Entlade- und/oder Ladeleistung der Fahrzeugbatterie (105); - einen Ladezustand der Fahrzeugbatterie (105); und/oder - eine Spannung an ein oder mehreren Zellen der Fahrzeugbatterie (105).
  8. Vorrichtung (108) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Vielzahl von Fahrzeugbatterien (105) Fahrzeugbatterien (105) eines bereits in Nutzung befindlichen Typs von Fahrzeugbatterien (105) umfasst; und - der Typ von Testbatterie ein in der Entwicklung befindlicher Typ von Fahrzeugbatterien (105) ist.
  9. Vorrichtung (108) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Fahrzeugbatterien (105) und eine Stichprobe des Typs von Testbatterie eine Nennspannung von 60V oder weniger, insbesondere von 48V, aufweisen.
  10. Verfahren (300) zur Ermittlung von Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung eines Typs von Testbatterie; wobei das Verfahren (300) umfasst, - Ermitteln (301), für eine Vielzahl von Fahrzeugbatterien (105) in einer entsprechenden Vielzahl von Fahrzeugen (100), von Nutzungsdaten in Bezug auf tatsächliche Werte von ein oder mehreren Nutzungsparametern (211, 212, 213) während des Betriebs der jeweiligen Fahrzeugbatterie (105); - Ermitteln (302), auf Basis der Nutzungsdaten der Vielzahl von Fahrzeugbatterien (105), von statistischer Nutzungsinformation (200) in Bezug auf eine Häufigkeit (201) der tatsächlichen Werte der ein oder mehreren Nutzungsparameter (211, 212, 213) während des Betriebs der Vielzahl von Fahrzeugbatterien (105); und - Ermitteln (303) von Alterungsdaten in Bezug auf die Alterung eines Typs von Testbatterie in Abhängigkeit von der statistische Nutzungsinformation (200).
DE102020115372.4A 2020-06-10 2020-06-10 Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Alterung einer Fahrzeugbatterie Pending DE102020115372A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020115372.4A DE102020115372A1 (de) 2020-06-10 2020-06-10 Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Alterung einer Fahrzeugbatterie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020115372.4A DE102020115372A1 (de) 2020-06-10 2020-06-10 Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Alterung einer Fahrzeugbatterie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020115372A1 true DE102020115372A1 (de) 2021-12-16

Family

ID=78718727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020115372.4A Pending DE102020115372A1 (de) 2020-06-10 2020-06-10 Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Alterung einer Fahrzeugbatterie

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020115372A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018131626A1 (de) 2017-12-11 2019-06-13 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum prognostizieren der batterielebensdauer
DE102018213991A1 (de) 2018-08-20 2020-02-20 Audi Ag Verfahren zur Ermittlung einer Lebensdauer einer Batterie sowie Fahrzeug mit einer Batterie

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018131626A1 (de) 2017-12-11 2019-06-13 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum prognostizieren der batterielebensdauer
DE102018213991A1 (de) 2018-08-20 2020-02-20 Audi Ag Verfahren zur Ermittlung einer Lebensdauer einer Batterie sowie Fahrzeug mit einer Batterie

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Anderas Fischer: Statistik mit Neuronalen Netzen - eine anwenduingsorientierte Einführung. In: Researchgate, 1014, 1-28.

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60112502T3 (de) Verfahren zum Ersetzen einer Sekundärbatterie
EP2531869B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur bestimmung eines bereichs einer batteriekennlinie
EP3507614B1 (de) Verfahren zur feststellung der funktionssicherheit einer batterie
DE102018204924A1 (de) Verfahren und Steuereinheit zur Überwachung eines Energiespeichers
EP1747601B1 (de) Ladungsabgleich einer blockweise aufgeteilten batterie
DE102019205843A1 (de) Verfahren zur Bewertung des Gesundheitszustandes einer Hochvoltbatterie und Batterietester
DE112016002067T5 (de) Verfahren und Überwachungseinheit zum Überwachen eines Batteriesystems
WO2017076733A1 (de) Verfahren zum betrieb einer batterie und batterie
DE102020127773A1 (de) Verfahren und Steuergerät zum Ermitteln einer Kapazität einer Batteriezellenanordnung eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechend ausgestattetes Kraftfahrzeug
DE102020115372A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Alterung einer Fahrzeugbatterie
DE102018219124A1 (de) Verfahren zum Ermitteln eines Verschleißzustands eines elektrischen Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug sowie Steuervorrichtung zum Durchführen des Verfahrens und Kraftfahrzeug
DE102016121630B4 (de) Verfahren und vorrichtung zur zustandsüberwachung einer starterbatterie eines kraftfahrzeugs
DE102020202561A1 (de) Verfahren zum Bestimmen eines Alterungszustands mindestens eines elektrochemischen Energiespeichers
DE102010051015A1 (de) Verfahren zum Aufbereiten von gebrauchten Batterien
DE202019102519U1 (de) Vorrichtung mit wenigstens einer wiederaufladbaren Batterie
DE102022115263B4 (de) Verfahren zum bestimmen eines alterungszustands einer fahrzeugbatterie und fahrzeugbatterie mit zumindest einer entnehmbaren batteriezelle
DE102016224376B4 (de) Verfahren und Steuereinheit zum Betrieb eines Stationärspeichers
DE102007034044B4 (de) Verfahren zur Ermittlung einer aktuell verfügbaren Energiemenge eines Energiespeichermoduls
DE102005035788A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung des Betriebszustandes des Versorgungsaggregats von Fahrzeugen
DE102022210069A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrochemischen Energiespeichersystems mit einer Mehrzahl von Energiespeichersträngen
DE102022109753A1 (de) Verfahren und Steuereinrichtung zum Bestimmen, ob in einem Energiespeicher eine bestimmte Mindestenergiemenge gespeichert ist oder nicht
DE102020108326A1 (de) Verfahren zur Erkennung einer Fremdzelle und/oder eines Fremdmoduls in einer Batterievorrichtung eines Fahrzeugs sowie Batterievorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Batterievorrichtung
DE102022206170A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen einer Anomalie einer Gerätebatterie durch Auswerten von Batterieverhalten während Ladevorgängen
DE102013017061A1 (de) Bestimmung der Degradierung eines Akkumulators in einem Hybridfahrzeug
DE102022101537A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Lebensdauerinformation für eine Lötstelle einer elektronischen Baugruppe

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified