DE102020133958A1 - Discharging an accumulator unit - Google Patents

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Abstract

Gemäß einem Verfahren zum Entladen einer Akkumulatoreinheit (2) während einer Vielzahl aufeinanderfolgender Entladeintervalle wird mittels einer Recheneinheit (4) abhängig von wenigstens einer Zustandsgröße der Akkumulatoreinheit (2) und/oder abhängig von wenigstens einem Materialparameter der Akkumulatoreinheit (2) wenigstens ein Impulsparameter bestimmt. Während der Entladeintervalle wird wenigstens ein Stromimpuls (9, 9a, 9b) eines zeitabhängigen elektrischen Stroms durch die Akkumulatoreinheit (2) abhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter erzeugt.According to a method for discharging an accumulator unit (2) during a large number of successive discharge intervals, at least one pulse parameter is determined by means of a computing unit (4) as a function of at least one state variable of the accumulator unit (2) and/or as a function of at least one material parameter of the accumulator unit (2). During the discharge intervals, at least one current pulse (9, 9a, 9b) of a time-dependent electrical current is generated by the accumulator unit (2) as a function of the at least one pulse parameter.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entladen einer Akkumulatoreinheit und ein entsprechendes System.The present invention relates to a method for discharging an accumulator unit and a corresponding system.

Bei Akkumulatoren, insbesondere bei Lithium-Ionen-Akkumulatoren, aber auch bei Nickel-Akkumulatoren oder Blei-Akkumulatoren, werden Separatoren eingesetzt, um die jeweiligen Elektroden räumlich und elektrisch voneinander zu trennen. Der Separator ist dabei für die jeweiligen Ladungsträger, also beispielsweise Lithium-Ionen, durchlässig. Materialien, die für Separatoren eingesetzt werden, beinhalten dabei Polymere, beispielsweise Polyethylen, auf Glasfasern basierende Materialien oder sonstige membranartige oder poröse Materialien, insbesondere Kunststoffe oder Keramikmaterialien.Separators are used in accumulators, in particular in lithium-ion accumulators, but also in nickel accumulators or lead-acid accumulators, in order to spatially and electrically separate the respective electrodes from one another. The separator is permeable to the respective charge carriers, for example lithium ions. Materials that are used for separators include polymers, for example polyethylene, materials based on glass fibers or other membrane-like or porous materials, in particular plastics or ceramic materials.

Beim Entladen des Akkumulators treten die Ladungsträger, beispielsweise die Lithium-Ionen, durch die Öffnungen oder Poren des Separators, was dazu führen kann, dass diese Poren verstopft oder blockiert werden. Dies führt zu einer Verzögerung des Entladevorgangs durch Erhöhung des Innenwiderstands des Akkumulators und daraus resultierend der thermischen Belastung des Systems. Der Innenwiderstand des Akkumulators hängt dabei von verschiedenen Einflussgrößen, wie dem aktuellen Ladezustand, dem Alterungszustand oder der eingesetzten Zellchemie des Akkumulators ab. When the accumulator is discharged, the charge carriers, for example the lithium ions, pass through the openings or pores of the separator, which can lead to these pores becoming clogged or blocked. This leads to a delay in the discharge process due to an increase in the internal resistance of the battery and the resulting thermal load on the system. The internal resistance of the accumulator depends on various influencing factors, such as the current state of charge, the state of aging or the cell chemistry used in the accumulator.

Darüber hinaus können weitere Effekte den Innenwiderstand beeinflussen, wie etwa das Abstreifen von Solvationshüllen oder das Passieren von Grenzschichten durch die Ladungsträger. Solche Grenzschichten können beispielsweise durch teilweise Zersetzung des Elektrolyts an einer Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt entstehen und werden dann auch als Solid-Elektrolyt-Interface, SEI, bezeichnet. Ferner kann beispielsweise konstruktionsbedingt eine physikalische Grenzfläche zwischen Elektrolyt und Elektrode vorgehsehen sein, etwa eine Kathodengrenzfläche, die insbesondere beim Entladen des Akkumulators relevant ist.In addition, other effects can influence the internal resistance, such as the stripping off of solvation shells or the passage of boundary layers by the charge carriers. Such boundary layers can arise, for example, as a result of partial decomposition of the electrolyte at an interface between the electrode and the electrolyte, and are then also referred to as the solid-electrolyte interface, SEI. Furthermore, a physical interface between the electrolyte and the electrode can be provided, for example due to the design, such as a cathode interface, which is particularly relevant when discharging the accumulator.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zum Entladen einer Akkumulatoreinheit anzugeben, durch das die thermische Belastung verringert werden kann.Against this background, it is an object of the present invention to specify an improved concept for discharging an accumulator unit, through which the thermal load can be reduced.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the respective subject matter of the independent patent claims. Advantageous developments and preferred embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, die Entladezeit in mehrere aufeinanderfolgende Entladeintervalle aufzuteilen, wobei während jedes Entladeintervalls ein Stromimpuls eines elektrischen Stroms durch die Akkumulatoreinheit abhängig von einer Zustandsgröße und/oder abhängig von einem Materialparameter der Akkumulatoreinheit erzeugt wird.The improved concept is based on the idea of dividing the discharge time into several successive discharge intervals, with a current pulse of an electrical current being generated by the accumulator unit during each discharge interval as a function of a state variable and/or as a function of a material parameter of the accumulator unit.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Verfahren zum Entladen einer Akkumulatoreinheit während einer Vielzahl aufeinanderfolgender Entladeintervalle angegeben. Mittels einer Recheneinheit wird abhängig von wenigstens einer Zustandsgröße der Akkumulatoreinheit und/oder abhängig von wenigstens einem Materialparameter der Akkumulatoreinheit wenigstens ein Impulsparameter bestimmt. Während der Entladeintervalle wird wenigstens ein Stromimpuls eines zeitabhängigen elektrischen Stroms durch die Akkumulatoreinheit abhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter erzeugt.According to the improved concept, a method for discharging an accumulator unit during a large number of successive discharge intervals is specified. At least one pulse parameter is determined by means of a computing unit as a function of at least one state variable of the accumulator unit and/or as a function of at least one material parameter of the accumulator unit. During the discharge intervals, at least one current pulse of a time-dependent electrical current is generated by the accumulator unit depending on the at least one pulse parameter.

Die Akkumulatoreinheit ist dabei insbesondere Bestandteil eines Akkumulators, beispielsweise eines Akkupacks für ein Elektrogerät, ein Elektrowerkzeug, ein Haushaltsgerät, ein wenigstens teilweise elektrisch antreibbares Kleinfahrzeug, wie etwa ein Fahrrad oder ein Roller. Der Akkumulator kann auch als Akkumulator für ein wenigstens teilweise elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Pkw, einen Lkw, ein Nutzfahrzeug und so weiter, ausgestaltet sein. In diesem Zusammenhang wird der Akkumulator auch als Hochvolt-Batterie bezeichnet.The battery unit is in particular a component of a battery, for example a battery pack for an electrical device, a power tool, a household appliance, an at least partially electrically drivable small vehicle such as a bicycle or a scooter. The accumulator can also be designed as an accumulator for an at least partially electrically driven motor vehicle, for example a car, a truck, a commercial vehicle and so on. In this context, the accumulator is also referred to as a high-voltage battery.

Die Akkumulatoreinheit beinhaltet insbesondere eine oder mehrere in Reihe und/oder parallel verschaltete Akkumulatorzellen. Die Akkumulatoreinheit muss dabei jedoch nicht notwendigerweise alle Akkumulatorzellen des Akkumulators beinhalten. Insbesondere können die Akkumulatorzellen des Akkumulators in mehreren Gruppen zusammengefasst sein, wobei die Akkumulatoreinheit einer solchen Gruppe entspricht. Es ist jedoch möglich, dass die Akkumulatoreinheit genau einer Akkumulatorzelle des Akkumulators entspricht oder mehreren der genannten Gruppen oder alle Akkumulatorzellen des Akkumulators enthält.The accumulator unit contains, in particular, one or more accumulator cells connected in series and/or in parallel. However, the accumulator unit does not necessarily have to contain all the accumulator cells of the accumulator. In particular, the accumulator cells of the accumulator can be combined in several groups, with the accumulator unit corresponding to such a group. However, it is possible for the accumulator unit to correspond exactly to one accumulator cell of the accumulator or to contain several of the groups mentioned or all of the accumulator cells of the accumulator.

Verschiedene der Gruppen von Akkumulatorzellen können dabei gegebenenfalls unabhängig voneinander beziehungsweise getrennt voneinander entladen werden. Dementsprechend kann das Verfahren nach dem verbesserten Konzept beispielsweise für verschiedene der Gruppen von Akkumulatorzellen separat durchgeführt werden. Die einzelnen Gruppen können als Energiespeicher für den Akkupack verwendet werden. Insbesondere kann beispielsweise eine erste Gruppe von Akkumulatorzellen gemäß dem beschriebenen Verfahren entladen werden und eine zweite Gruppe von Akkumulatorzellen kann Energie zur Erzeugung des wenigstens einen Stromimpulses für die erste Gruppe bereitstellen.Various of the groups of accumulator cells can optionally be discharged independently of one another or separately from one another. Accordingly, the method according to the improved concept can be carried out separately, for example, for different groups of accumulator cells. The individual groups can be used as energy stores for the battery pack. In particular, for example, a first group of accumulator cells can be discharged according to the method described and a second group of accumulator cells can provide energy for generating the at least one current pulse for the first group.

Eine Akkumulatorzelle der Akkumulatoreinheit beinhaltet dabei insbesondere zwei Elektroden, eine Kathode und eine Anode, wobei zwischen den Elektroden ein Separator angeordnet ist. Bevorzugt handelt es sich bei einer solchen Akkumulatorzelle um eine Lithium-lonen-Akkumulatorzelle.A battery cell of the battery unit contains in particular two electrodes, a cathode and an anode, with a separator being arranged between the electrodes. Such a battery cell is preferably a lithium-ion battery cell.

Je nachdem, welches zellchemische System, auch als Zellchemie bezeichnet, für die Akkumulatorzelle eingesetzt wird, können die Elektroden und der Separator unterschiedliche Materialien umfassen. Die Elektroden können beispielsweise metallische oder sonstige elektrisch leitfähige Trägerfolien beinhalten, die mit Aktivmaterialien beschichtet sind, welche beispielsweise Übergangsmetallverbindungen oder Graphit beinhalten. In typischen Lithium-Kobaltdioxid-Akkumulatoren kommen als Elektroden beispielsweise Kupferfolien und Graphitstrukturen mit eingebetteten Lithium-Ionen sowie Aluminiumfolien mit Lithium-Kobaltdioxid als aktives Material zum Einsatz. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf bestimmte zellchemische Systeme beschränkt. Insbesondere kann durch die Berücksichtigung des wenigstens einen Materialparameters das verbesserte Konzept entsprechend flexibel eingesetzt werden.Depending on which cell-chemical system, also referred to as cell chemistry, is used for the accumulator cell, the electrodes and the separator can comprise different materials. The electrodes can contain, for example, metallic or other electrically conductive carrier foils that are coated with active materials that contain, for example, transition metal compounds or graphite. In typical lithium-cobalt dioxide accumulators, copper foils and graphite structures with embedded lithium ions and aluminum foils with lithium-cobalt dioxide as the active material are used as electrodes, for example. However, the present invention is not limited to specific cell-chemical systems. In particular, by taking the at least one material parameter into account, the improved concept can be used in a correspondingly flexible manner.

Der wenigstens eine Stromimpuls kann insbesondere durch ein Batteriemanagementsystem, BMS, des Akkumulators erzeugt werden. Die Recheneinheit kann insbesondere Teil des Akkumulators, insbesondere des BMS, sein. Die Recheneinheit kann aber auch in Form eines Servercomputers oder Serverrecheneinheit beziehungsweise eines Cloud-Computers implementiert sein, so dass die Recheneinheit in einer drahtlosen Kommunikationsverbindung mit dem Akkumulator steht, um den wenigstens einen Impulsparameter entsprechend bereitzustellen.The at least one current pulse can be generated in particular by a battery management system, BMS, of the accumulator. The computing unit can in particular be part of the accumulator, in particular the BMS. However, the processing unit can also be implemented in the form of a server computer or server processing unit or a cloud computer, so that the processing unit is in a wireless communication connection with the accumulator in order to provide the at least one pulse parameter accordingly.

Der zeitabhängige Strom fließt während des Entladens der Akkumulatoreinheit über beziehungsweise durch die Akkumulatoreinheit. Dieser Strom entspricht dabei nicht notwendiger Weise und im Allgemeinen nicht einem Laststrom, der über einen während des Entladens angeschlossenen Verbraucher fließt.The time-dependent current flows over or through the accumulator unit during the discharging of the accumulator unit. In this case, this current does not necessarily and generally does not correspond to a load current which flows via a load connected during discharging.

Beispielsweise kann die Recheneinheit, das BMS oder der Akkumulator einen elektronischen Schaltkreis beinhalten, der dazu eingerichtet ist, den Verbraucher während des wenigstens einen Stromimpulses mit der erforderlichen elektrischen Leistung zu versorgen. Insbesondere kann der elektronische Schaltkreis hierfür eines oder mehrere leistungselektronische Bauelemente, Schwingkreise, kapazitive Energiespeicher und/oder induktive Energiespeicher beinhalten.For example, the computing unit, the BMS or the accumulator can contain an electronic circuit that is set up to supply the consumer with the required electrical power during the at least one current pulse. In particular, the electronic circuit for this can contain one or more electronic power components, resonant circuits, capacitive energy stores and/or inductive energy stores.

Ein Stromimpuls kann dabei insbesondere als unipolarer Impuls verstanden werden, gemäß dem sich der Wert des zeitabhängigen Stroms ausgehend von einem Startwert einmalig zu einem von dem Startwert verschiedenen Zielwert ansteigt danach wieder abfällt oder umgekehrt von dem Startwert zu dem Zielwert abfällt und danach wieder ansteigt. Nach Ende des Stromimpulses ist der Wert des zeitabhängigen Stroms nicht notwendigerweise gleich dem Startwert. Die Ausgestaltung der Impulsform, insbesondere der Flanken des Stromimpulses, kann dabei je nach den konkreten Erfordernissen der Anwendung unterschiedlich sein.A current pulse can be understood in particular as a unipolar pulse, according to which the value of the time-dependent current rises once from a start value to a target value that differs from the start value, then falls again or, conversely, falls from the start value to the target value and then rises again. After the end of the current pulse, the value of the time-dependent current is not necessarily equal to the starting value. The design of the pulse shape, in particular the flanks of the current pulse, can vary depending on the specific requirements of the application.

Bei der wenigstens einen Zustandsgröße handelt es sich insbesondere um eine den Zustand der Akkumulatoreinheit beschreibende Größe, die sich im Allgemeinen im Laufe des Betriebs des Akkumulators, also während des Ladens oder Entladens des Akkumulators, und/oder abhängig von Umgebungseinflüssen verändern kann. Die wenigstens eine Zustandsgröße kann beispielsweise einen Ladezustand, SoC, einen Alterungszustand, der beispielsweise als „State of Health“, SoH, bezeichnet werden kann, eine Kerntemperatur einer oder mehrerer Akkumulatorzellen der Akkumulatoreinheit, eine Hülltemperatur einer oder mehrerer Akkumulatorzellen der Akkumulatoreinheit, eine Außentemperatur beziehungsweise Umgebungstemperatur der Akkumulatoreinheit und so weiter beinhalten.The at least one state variable is in particular a variable describing the state of the accumulator unit, which can generally change over the course of the operation of the accumulator, ie during charging or discharging of the accumulator, and/or depending on environmental influences. The at least one state variable can be, for example, a state of charge, SoC, an aging state, which can be referred to as "State of Health", SoH, for example, a core temperature of one or more battery cells of the battery unit, an envelope temperature of one or more battery cells of the battery unit, an outside temperature or ambient temperature of the accumulator unit and so on.

Der wenigstens eine Materialparameter der Akkumulatoreinheit ist dagegen zeitunabhängig und hängt von den für die Konstruktion der Akkumulatorzellen verwendeten Materialien ab, insbesondere von den Materialien, welche für die Elektroden, den Separator oder als Elektrolyt verwendet werden. Mit anderen Worten hängt der wenigstens eine Materialparameter von der eingesetzten Zellchemie der Akkumulatorzellen ab.In contrast, the at least one material parameter of the accumulator unit is independent of time and depends on the materials used for the construction of the accumulator cells, in particular on the materials which are used for the electrodes, the separator or as the electrolyte. In other words, the at least one material parameter depends on the cell chemistry used in the accumulator cells.

Der wenigstens eine Impulsparameter kann beispielsweise eine Anzahl von Stromimpulsen während des entsprechenden Entladeintervalls, einen Tastgrad oder Duty Cycle, eine Impulsdauer, eine Impulsform, eine Impulshöhe, einen Maximalwert oder Minimalwert für den Impuls, eine Flankenform, eine Flankensteilheit und so weiter beinhalten. Dabei kann der wenigstens eine Impulsparameter gegebenenfalls für unterschiedliche Stromimpulse desselben Entladeintervalls unterschiedliche Werte beinhalten. Die Anzahl der Stromimpulse pro Entladeintervall kann gleich eins sein oder größer.The at least one pulse parameter can include, for example, a number of current pulses during the corresponding discharge interval, a duty cycle, a pulse duration, a pulse shape, a pulse height, a maximum value or minimum value for the pulse, an edge shape, an edge steepness and so on. The at least one pulse parameter can contain different values for different current pulses of the same discharge interval. The number of current pulses per discharge interval can be one or more.

Durch die Applikation des wenigstens einen Stromimpulses kann verhindert werden, dass Öffnungen oder Poren des Separators durch Ladungsträger, insbesondere Ionen wie Lithium-Ionen, verstopft oder blockiert werden, beziehungsweise können solche Blockaden wenigstens zum Teil beseitigt werden. Je nach Ausgestaltungsform des Verfahrens kann der wenigstens eine Stromimpuls dabei einen negativen und/oder positiven Stromimpuls beinhalten. Bei einem negativen Stromimpuls wird der zeitabhängige Strom gegenüber dem Startwert auf einen Minimalwert verringert und danach wieder erhöht, während bei einem positiven Stromimpuls der zeitabhängige Strom ausgehend von dem Startwert auf einen Maximalwert erhöht und danach wieder verringert wird.The application of at least one current pulse can prevent Publ Openings or pores of the separator are clogged or blocked by charge carriers, in particular ions such as lithium ions, or such blockages can be at least partially removed. Depending on the embodiment of the method, the at least one current pulse can contain a negative and/or positive current pulse. With a negative current pulse, the time-dependent current is reduced from the start value to a minimum value and then increased again, while with a positive current pulse the time-dependent current is increased from the start value to a maximum value and then reduced again.

Durch den negativen Stromimpuls wird die Kraft, mit der die Ladungsträger auf den Separator gepresst werden, vorübergehend verringert, so dass sich die Blockade durch die kurzzeitige Richtungsumkehr gegebenenfalls lösen kann. Bei dem negativen Stromimpuls muss dabei jedoch nicht notwendigerweise eine Stromumkehr stattfinden. Der negative Stromimpuls kann jedoch auch eine solche Stromumkehr verursachen.The force with which the charge carriers are pressed onto the separator is temporarily reduced by the negative current pulse, so that the blockage can be released by the brief reversal of direction. In the case of the negative current pulse, however, a current reversal does not necessarily have to take place. However, the negative current pulse can also cause such a current reversal.

Der positive Stromimpuls kann dazu führen, dass die potentiell eine Blockade der Poren oder Öffnungen des Separators verursachenden Ladungsträger anschaulich formuliert mit erhöhter Kraft an und damit gegebenenfalls durch den Separator gedrückt werden.The positive current pulse can lead to the charge carriers potentially causing a blockage of the pores or openings of the separator being pressed against and thus possibly through the separator with increased force.

In verschiedenen Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind verschiedene Kombinationen von positiven und/oder negativen Stromimpulsen innerhalb verschiedener Entladeintervalle und/oder innerhalb desselben Entladeintervalls möglich.In different configurations of the method, different combinations of positive and/or negative current pulses are possible within different discharge intervals and/or within the same discharge interval.

Durch die Berücksichtigung des wenigstens einen Zustandsparameters und/oder des wenigstens einen Materialparameters kann dem komplexen Zusammenhang zwischen verschiedenen Einflussgrößen auf den effektiven Innenwiderstand der Akkumulatoreinheit Rechnung getragen werden. Durch die entsprechende Wahl des wenigstens einen Impulsparameters, der ebenfalls Auswirkungen auf den effektiven Innenwiderstand hat, kann anhand des verbesserten Konzepts besonders spezifisch auf die verwendete Zellchemie beziehungsweise den aktuellen Zustand der Akkumulatoreinheit eingegangen werden, um beispielsweise den effektiven Innenwiderstand möglichst gering zu halten, wobei der effektive Innenwiderstand beispielsweise in einem Zeitraum von einem Entladeintervall betrachtet werden kann. Dadurch wird die thermische Belastung der Akkumulatoreinheit reduziert, was insbesondere die Lebensdauer der Akkumulatoreinheit erhöhen kann.By taking into account the at least one state parameter and/or the at least one material parameter, the complex relationship between different influencing variables on the effective internal resistance of the accumulator unit can be taken into account. By appropriately selecting the at least one pulse parameter, which also affects the effective internal resistance, the improved concept can be used to specifically address the cell chemistry used or the current state of the accumulator unit, for example to keep the effective internal resistance as low as possible, with the effective internal resistance can be viewed over a period of one discharge interval, for example. This reduces the thermal load on the accumulator unit, which in particular can increase the service life of the accumulator unit.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet der Akkumulator die Akkumulatoreinheit sowie eine erste weitere Akkumulatoreinheit. Mittels der Recheneinheit wird abhängig von wenigstens einer weiteren Zustandsgröße der ersten weiteren Akkumulatoreinheit und/oder abhängig von wenigstens einem weiteren Materialparameter der ersten weiteren Akkumulatoreinheit wenigstens ein weiterer Impulsparameter bestimmt. Während einer Vielzahl weiterer Entladeintervalle wird wenigstens ein weiterer Stromimpuls eines weiteren zeitabhängigen elektrischen Stroms durch die erste weitere Akkumulatoreinheit abhängig von dem wenigstens einen weiteren Impulsparameter und unabhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter erzeugt.In accordance with at least one embodiment, the accumulator contains the accumulator unit and a first additional accumulator unit. At least one additional pulse parameter is determined by the arithmetic unit as a function of at least one additional state variable of the first additional accumulator unit and/or as a function of at least one additional material parameter of the first additional accumulator unit. During a large number of further discharge intervals, at least one further current pulse of a further time-dependent electric current is generated by the first further accumulator unit depending on the at least one further pulse parameter and independently of the at least one pulse parameter.

Die Akkumulatoreinheit und die erste weitere Akkumulatoreinheit entsprechen dabei insbesondere verschiedenen Gruppen von Akkumulatorzellen, wie oben erläutert. Die weiteren Entladeintervalle sind dabei insbesondere unabhängig von den Entladeintervallen zum Entladen der Akkumulatoreinheit.The accumulator unit and the first additional accumulator unit correspond in particular to different groups of accumulator cells, as explained above. The further discharge intervals are in particular independent of the discharge intervals for discharging the accumulator unit.

Daher kann das verbesserte Konzept mit Vorteil separat für mehrere Akkumulatoreinheiten angewandt werden.The improved concept can therefore advantageously be used separately for a number of accumulator units.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet der Akkumulator die Akkumulatoreinheit sowie eine zweite weitere Akkumulatoreinheit. Elektrische Energie zur Erzeugung des wenigstens einen Stromimpulses wird mittels der zweiten weiteren Akkumulatoreinheit bereitgestellt.In accordance with at least one embodiment, the accumulator contains the accumulator unit and a second additional accumulator unit. Electrical energy for generating the at least one current pulse is provided by the second additional accumulator unit.

Die zweite weitere Akkumulatoreinheit kann also als Energiespeicher für die Akkumulatoreinheit beziehungsweise für den Akkumulator angesehen werden. Durch den Energiespeicher kann so ausreichend Energie zur Verfügung gestellt werden, um sowohl den erforderlichen Laststrom für den Verbraucher zu liefern, als auch den wenigstens einen Stromimpuls zu treiben.The second additional accumulator unit can therefore be viewed as an energy store for the accumulator unit or for the accumulator. Sufficient energy can thus be made available by the energy store in order both to supply the required load current for the consumer and to drive the at least one current pulse.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept wird mittels der Recheneinheit wenigstens ein zeitlich konstanter Impulsparameter des wenigstens einen Impulsparameters vor Beginn der Vielzahl von Entladeintervallen bestimmt, insbesondere abhängig von dem wenigstens einen Materialparameter und/oder der wenigstens einen Zustandsgröße, und während jedes der Entladeintervalle wird der zeitabhängige Strom abhängig von dem wenigstens einen konstanten Impulsparameter erzeugt.According to at least one embodiment of the method based on the improved concept, at least one pulse parameter of the at least one pulse parameter that is constant over time is determined by means of the computing unit before the start of the plurality of discharge intervals, in particular as a function of the at least one material parameter and/or the at least one state variable, and during each of the Discharge intervals, the time-dependent current is generated as a function of the at least one constant pulse parameter.

Der zeitabhängige Strom wird dabei insbesondere derart erzeugt, dass einer oder mehrere Stromimpulse für jedes der Entladeintervalle abhängig von dem konstanten Impulsparameter erzeugt werden. Der wenigstens eine zeitlich konstante Impulsparameter ist dabei insbesondere über alle Entladeintervalle der Vielzahl aufeinanderfolgender Entladeintervalle konstant. Dennoch kann der wenigstens eine zeitlich konstante Impulsparameter unterschiedliche Stromimpulse innerhalb eines Entladeintervalls betreffen.The time-dependent current is generated in particular in such a way that one or more current pulses are generated for each of the discharge intervals as a function of the constant pulse parameter will. The at least one pulse parameter that is constant over time is constant in particular over all discharge intervals of the multiplicity of successive discharge intervals. Nevertheless, the at least one pulse parameter that is constant over time can relate to different current pulses within a discharge interval.

Indem der wenigstens eine konstante Impulsparameter beim Erzeugen des zeitabhängigen Stroms berücksichtigt wird, können der Rechenaufwand und Anpassungsaufwand zum Erzeugen des zeitabhängigen Stroms über die Entladeintervalle hinweg reduziert werden. Dies bietet sich insbesondere bei der Berücksichtigung von zeitlich unabhängigen Einflussgrößen, wie beispielsweise dem wenigstens einen Materialparameter, an oder bei der Berücksichtigung von prinzipiell zeitabhängigen Einflussgrößen, die sich jedoch während einer einzelnen Entladung üblicherweise nicht maßgeblich ändern und daher gegebenenfalls als konstant angesehen werden können, wie beispielsweise der Alterungszustand oder die Umgebungstemperatur. Dadurch kann ein Kompromiss zwischen der möglichst hohem Strom und der Komplexität des zugrunde liegenden Algorithmus zum Bestimmen des wenigstens einen Impulsparameters erzielt werden.By taking the at least one constant pulse parameter into account when generating the time-dependent current, the computational effort and adjustment effort for generating the time-dependent current over the discharge intervals can be reduced. This is particularly useful when considering influencing variables that are independent of time, such as the at least one material parameter, or when considering fundamentally time-dependent influencing variables, which, however, usually do not change significantly during a single discharge and can therefore be regarded as constant, such as for example the aging condition or the ambient temperature. As a result, a compromise can be achieved between the highest possible current and the complexity of the underlying algorithm for determining the at least one pulse parameter.

Insbesondere kann der wenigstens eine konstante Impulsparameter bei jedem Entladevorgang erneut vor Beginn der jeweiligen Vielzahl von Entladeintervallen des entsprechenden Entladevorgangs bestimmt werden.In particular, the at least one constant pulse parameter can be determined again for each discharge process before the start of the respective plurality of discharge intervals of the corresponding discharge process.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind alle Impulsparameter des wenigstens einen Impulsparameters während der Vielzahl aufeinanderfolgender Entladeintervalle konstant, insbesondere für einen gegebenen Entladevorgang. Für verschiedene Entladevorgänge, also für verschiedene Vielzahlen von aufeinanderfolgenden Entladeintervallen, können die Impulsparameter sich jedoch voneinander unterscheiden.According to at least one embodiment, all pulse parameters of the at least one pulse parameter are constant during the plurality of consecutive discharge intervals, in particular for a given discharge process. However, the pulse parameters can differ from one another for different discharge processes, ie for different numbers of successive discharge intervals.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels der Recheneinheit wenigstens ein zeitlich variabler Impulsparameter des wenigstens einen Impulsparameters für jedes der Zeitintervalle individuell abhängig von der wenigstens einen Zustandsgröße bestimmt. According to at least one embodiment, at least one time-variable pulse parameter of the at least one pulse parameter for each of the time intervals is individually determined as a function of the at least one state variable by means of the arithmetic unit.

Während jedes der Entladeintervalle wird der Strom jeweils abhängig von dem wenigstens einen für das jeweilige Entladeintervall bestimmten variablen Impulsparameter erzeugt.During each of the discharge intervals, the current is generated depending on the at least one variable pulse parameter determined for the respective discharge interval.

Mit anderen Worten wird der wenigstens eine Impulsparameter nur für ein einzelnes der Entladeintervalle festgelegt und für spätere Entladeintervalle gegebenenfalls verändert. Dadurch kann der zeitlichen Veränderung der wenigstens einen Zustandsgröße Rechnung getragen werden, so dass der wenigstens eine Impulsparameter für jedes Entladeintervall optimal angepasst werden kann, insbesondere um den effektiven Innenwiderstand oder einen mittleren Wert für den effektiven Innenwiderstand zu reduzieren oder minimieren. Mit anderen Worten wird also ein dynamisch geführter Strom durch die Akkumulatoreinheit realisiert, der in die einzelnen Entladeintervalle unterteilt ist, wobei über die gesamte Entladezeit hinweg der wenigstens eine Impulsparameter angepasst wird beziehungsweise geführt wird, insbesondere um die daraus resultierenden Innenwiderstände pro Entladeintervall zu minimieren oder in ihrer Summe zu minimieren. Dadurch wird die thermische Belastung der Akkumulatorzellen der Akkumulatoreinheit reduziert.In other words, the at least one pulse parameter is defined only for a single one of the discharge intervals and, if necessary, changed for later discharge intervals. This allows the change in the at least one state variable over time to be taken into account, so that the at least one pulse parameter can be optimally adjusted for each discharge interval, in particular to reduce or minimize the effective internal resistance or an average value for the effective internal resistance. In other words, a dynamically controlled current is implemented through the accumulator unit, which is subdivided into the individual discharge intervals, with the at least one pulse parameter being adjusted or controlled over the entire discharge time, in particular in order to minimize the resulting internal resistances per discharge interval or in to minimize their sum. This reduces the thermal load on the accumulator cells of the accumulator unit.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der wenigstens eine variable Impulsparameter mittels der Recheneinheit für jedes der Entladeintervalle anhand einer Nachschlagetabelle bestimmt, wobei die Nachschlagetabelle die wenigstens eine Zustandsgröße und/oder den wenigstens einen Materialparameter dem wenigstens einen Impulsparameter zuordnet.According to at least one embodiment, the at least one variable pulse parameter is determined by the computing unit for each of the discharge intervals using a lookup table, the lookup table assigning the at least one state variable and/or the at least one material parameter to the at least one pulse parameter.

Die Nachschlagetabelle, die beispielsweise auch als Umsetzungstabelle oder Look-up-Tabelle bezeichnet werden kann, ist dabei gegebenenfalls mehrdimensional ausgestaltet, so dass mehreren Zustandsgrößen und/oder Materialparametern einer oder mehrere Impulsparameter zugeordnet werden können. Die Nachschlagetabelle ist dabei insbesondere auf einer Speichereinheit, beispielsweise der Recheneinheit oder des Akkumulators gespeichert. Die Nachschlagetabelle kann auch auf einer sonstigen externen Speichereinheit, beispielsweise einer Cloudspeichereinheit, gespeichert sein. Durch den Einsatz der Nachschlagetabelle kann eine schnelle Bestimmung des wenigstens einen Impulsparameters ohne relevanten Rechenaufwand erreicht werden.The look-up table, which can also be referred to as a conversion table or look-up table, for example, may be multidimensional, so that one or more pulse parameters can be assigned to a number of state variables and/or material parameters. In this case, the look-up table is stored in particular on a storage unit, for example the arithmetic unit or the accumulator. The lookup table can also be stored on some other external storage device, for example a cloud storage device. By using the look-up table, a rapid determination of the at least one pulse parameter can be achieved without relevant computational effort.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der wenigstens eine variable Impulsparameter mittels der Recheneinheit für jedes der Entladeintervalle anhand eines vordefinierten Modells bestimmt, wobei das Modell die wenigstens eine Zustandsgröße und/oder den wenigstens einen Materialparameter mit einem Innenwiderstand oder einem effektiven Innenwiderstand der Akkumulatoreinheit in Beziehung setzt.According to at least one embodiment, the at least one variable pulse parameter is determined by the computing unit for each of the discharge intervals using a predefined model, with the model relating the at least one state variable and/or the at least one material parameter to an internal resistance or an effective internal resistance of the accumulator unit.

Das Modell kann dabei als Funktionalzusammenhang zwischen der wenigstens einen Zustandsgröße und/oder dem wenigstens einen Materialparameter einerseits und dem effektiven Innenwiderstand andererseits angesehen werden. Der effektive Innenwiderstand ist dabei außerdem funktional von dem wenigstens einen Impulsparameter abhängig, so dass in solchen Ausführungsformen durch entsprechende Bestimmung oder Definition des wenigstens einen Impulsparameters bei gegebener wenigstens einer Zustandsgröße und/oder wenigstens einem Materialparameter der effektive Innenwiderstand minimiert werden kann.The model can be viewed as a functional relationship between the at least one state variable and/or the at least one material parameter on the one hand and the effective internal resistance on the other hand. The effective one Internal resistance is also functionally dependent on the at least one pulse parameter, so that in such embodiments the effective internal resistance can be minimized by appropriately determining or defining the at least one pulse parameter given at least one state variable and/or at least one material parameter.

Durch den Einsatz des vorab bestimmten Modells kann der Einfluss des wenigstens einen Materialparameters und/oder des wenigstens einen Zustandsparameters sowie des wenigstens einen Impulsparameters auf den effektiven Innenwiderstand noch genauer berücksichtigt werden, so dass die thermische Belastung noch weiter reduziert werden kann.By using the previously determined model, the influence of the at least one material parameter and/or the at least one state parameter and the at least one pulse parameter on the effective internal resistance can be taken into account even more precisely, so that the thermal load can be reduced even further.

Sowohl die Nachschlagetabelle als auch das Modell können insbesondere vorab in experimentellen Testreihen empirisch bestimmt werden, wobei wenigstens zum Teil auch analytische Zusammenhänge zwischen den Einflussgrößen und dem effektiven Innenwiderstand ausgenutzt und berücksichtigt werden können.Both the look-up table and the model can be empirically determined in advance in experimental test series, in which case analytical relationships between the influencing variables and the effective internal resistance can also be used and taken into account at least in part.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird während eines gegebenen Entladeintervalls der Vielzahl von Entladeintervallen ein negativer Stromimpuls des wenigstens einen Stromimpulses abhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter erzeugt.According to at least one embodiment, during a given discharge interval of the plurality of discharge intervals, a negative current pulse of the at least one current pulse is generated as a function of the at least one pulse parameter.

Der negative Stromimpuls kann dabei derart ausgestaltet sein, dass keine Stromumkehr stattfindet. In anderen Ausführungsformen kann der zeitabhängige Strom während des negativen Stromimpulses kleiner als Null werden, so dass eine Umkehr der Stromrichtung resultiert.The negative current pulse can be designed in such a way that no current reversal takes place. In other embodiments, the time-dependent current can become less than zero during the negative current pulse, resulting in a reversal of the current direction.

Ein negativer Stromimpuls kann als Entspannungsimpuls angesehen werden, der die Kraft, mit der die Ladungsträger gegen den Separator gedrückt werden, reduziert oder gegebenenfalls in ihre Richtung sogar umkehrt, so dass Blockaden der Poren des Separators reduziert oder verhindert werden können.A negative current pulse can be viewed as a relaxation pulse, which reduces the force with which the charge carriers are pressed against the separator or even reverses its direction, so that blockages in the pores of the separator can be reduced or prevented.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der zeitabhängige Strom während des negativen Stromimpulses so verändert, dass die Stromstärke des zeitabhängigen Stroms vorübergehend wenigstens näherungsweise gleich Null ist und/oder die Stromrichtung des zeitabhängigen Stroms vorübergehend umgekehrt wird. Dadurch lässt sich die Wirkung des Entspannungsimpulses vergrößern.According to at least one embodiment, the time-dependent current is changed during the negative current pulse in such a way that the current strength of the time-dependent current is temporarily at least approximately equal to zero and/or the current direction of the time-dependent current is temporarily reversed. This increases the effect of the relaxation impulse.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird während des gegebenen Entladeintervalls, also während des Entladeintervalls, das den negativen Stromimpuls beinhaltet, nach dem negativen Stromimpuls ein positiver Stromimpuls des wenigstens einen Stromimpulses abhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter erzeugt.According to at least one embodiment, a positive current pulse of the at least one current pulse is generated depending on the at least one pulse parameter during the given discharge interval, ie during the discharge interval that contains the negative current pulse, after the negative current pulse.

Mit anderen Worten wird der zeitabhängige Strom von dem Startwert aus während des negativen Stromimpulses auf den Minimalwert verringert und danach wieder erhöht, wobei der zeitabhängige Strom den ursprünglichen Startwert während des positiven Stromimpulses vorübergehend überschreitet.In other words, the time-dependent current is reduced from the starting value to the minimum value during the negative current pulse and then increased again, the time-dependent current temporarily exceeding the original starting value during the positive current pulse.

Dabei kann insbesondere eine Pulsdauer des negativen Stromimpulses kleiner sein als eine Pulsdauer des positiven Stromimpulses, beispielsweise um ein Vielfaches kleiner. Dadurch wird erreicht, dass die maximale Höhe des positiven Stromimpulses gering gehalten werden kann, um eine Überlastung der Akkumulatorzelle zu vermeiden.In this case, in particular, a pulse duration of the negative current pulse can be shorter than a pulse duration of the positive current pulse, for example by a multiple. This ensures that the maximum level of the positive current pulse can be kept low in order to avoid overloading the battery cell.

Beispielsweise kann der positive Stromimpuls unmittelbar auf den negativen Stromimpuls folgen. Insbesondere kann in verschiedenen Ausführungsformen das Entladeintervall genau zwei Stromimpulse beinhalten, nämlich den negativen Stromimpuls und den positiven Stromimpuls. In anderen Ausführungsformen enthält das Entladeintervall nur den negativen Stromimpuls oder nur den positiven Stromimpuls.For example, the positive current pulse can immediately follow the negative current pulse. In particular, in various embodiments the discharge interval can contain exactly two current pulses, namely the negative current pulse and the positive current pulse. In other embodiments, the discharge interval contains only the negative current pulse or only the positive current pulse.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der wenigstens eine Impulsparameter mittels der Recheneinheit abhängig von einem aktuellen Ladezustand der Akkumulatoreinheit und/oder abhängig von einem aktuellen Alterungszustand der Akkumulatoreinheit und/oder abhängig von einer aktuellen Temperatur der Akkumulatoreinheit und/oder abhängig von einer aktuellen Umgebungstemperatur der Akkumulatoreinheit bestimmt.According to at least one embodiment, the at least one pulse parameter is determined by the computing unit as a function of a current state of charge of the accumulator unit and/or as a function of a current aging state of the accumulator unit and/or as a function of a current temperature of the accumulator unit and/or as a function of a current ambient temperature of the accumulator unit .

Die Temperatur der Akkumulatoreinheit kann dabei insbesondere einer Zellkerntemperatur oder Hülltemperatur einer oder mehrerer Akkumulatorzellen der Akkumulatoreinheit entsprechen.The temperature of the accumulator unit can in particular correspond to a cell core temperature or envelope temperature of one or more accumulator cells of the accumulator unit.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der wenigstens eine Impulsparameter mittels der Recheneinheit abhängig von einem zellchemischen System der Akkumulatoreinheit bestimmt.According to at least one embodiment, the at least one pulse parameter is determined by the computing unit as a function of a cell-chemical system of the accumulator unit.

Insbesondere beinhaltet der wenigstens eine Materialparameter Parameter, welche das zellchemische System der Akkumulatoreinheit definieren. Das zellchemische System, auch als Zellchemie der Akkumulatoreinheit bezeichnet, ist insbesondere gegeben durch die eingesetzten Materialien und deren Eigenschaften.In particular, the at least one material parameter includes parameters that define the cell-chemical system of the accumulator unit. The cell-chemical system, also referred to as the cell chemistry of the accumulator unit, is given in particular by the materials used and their properties.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Innenwiderstand, insbesondere der effektive Innenwiderstand, der Akkumulatoreinheit im Laufe eines ersten Teils der aufeinanderfolgenden Entladeintervalle minimiert, indem, insbesondere mittels der Recheneinheit, die jeweiligen Werte des wenigstens einen Impulsparameters variiert werden, insbesondere von Entladeintervall zu Entladeintervall. Der Strom wird während eines zweiten Teils der aufeinanderfolgenden Entladeintervalle gemäß dem wenigstens einen optimalen Impulsparameter erzeugt.According to at least one embodiment, the internal resistance, in particular the effective internal resistance, of the accumulator unit is minimized over the course of a first part of the successive discharge intervals, in that the respective values of the at least one pulse parameter are varied, in particular by means of the computing unit, in particular from one discharge interval to the next. The current is generated during a second portion of the successive discharge intervals according to the at least one optimal pulse parameter.

Bei dem ersten Teil der Entladeintervalle handelt es sich insbesondere um eine Untermenge der Vielzahl von Entladeintervallen, wobei die Entladeintervalle des ersten Teils ebenfalls aufeinanderfolgen. Bei dem zweiten Teil der Entladeintervalle handelt es sich insbesondere um eine weitere Untermenge der Vielzahl von Entladeintervallen, wobei die Entladeintervalle des zweiten Teils ebenfalls aufeinanderfolgen und auf die Entladeintervalle des ersten Teils folgen, insbesondere unmittelbar folgen.The first part of the discharge intervals is in particular a subset of the plurality of discharge intervals, the discharge intervals of the first part also following one another. The second part of the discharge intervals is in particular a further subset of the plurality of discharge intervals, the discharge intervals of the second part also following one another and following, in particular directly following, the discharge intervals of the first part.

Für jedes Entladeintervall des ersten Teils kann der wenigstens eine Impulsparameter jeweils variiert werden und der sich daraufhin während des entsprechenden Entladeintervalls einstellende effektive Innenwiderstand kann gemessen oder abgeschätzt werden. Wird auf diese ein Minimalwert für den effektiven Innenwiderstand erreicht, so kann der resultierenden wenigstens eine optimale Impulsparameter gespeichert und für die darauffolgenden Entladeintervalle des zweiten Teils eingestellt und beibehalten werden, beispielsweise bis zum Ende des Entladevorgangs. Dadurch kann der mittlere effektive Innenwiderstand über den gesamten Entladevorgang hinweg besonders effektiv reduziert werden.The at least one pulse parameter can be varied for each discharge interval of the first part, and the effective internal resistance that then occurs during the corresponding discharge interval can be measured or estimated. If a minimum value for the effective internal resistance is reached, the resulting at least one optimal pulse parameter can be stored and set and maintained for the subsequent discharge intervals of the second part, for example until the end of the discharge process. As a result, the mean effective internal resistance can be reduced particularly effectively over the entire discharging process.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein System zum Entladen einer Akkumulatoreinheit während einer Vielzahl aufeinanderfolgender Entladeintervalle angegeben. Das System weist eine Recheneinheit auf, die dazu eingerichtet ist, abhängig von wenigstens einer Zustandsgröße der Akkumulatoreinheit und/oder abhängig von wenigstens einem Materialparameter der Akkumulatoreinheit wenigstens einen Impulsparameter zu bestimmen. Das System weist eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, während der Entladeintervalle wenigstens einen Stromimpuls eines zeitabhängigen elektrischen Stroms durch die Akkumulatoreinheit abhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter zu erzeugen.According to the improved concept, a system for discharging an accumulator unit during a large number of successive discharge intervals is also specified. The system has a computing unit that is set up to determine at least one pulse parameter as a function of at least one state variable of the accumulator unit and/or as a function of at least one material parameter of the accumulator unit. The system has a control unit that is set up to generate at least one current pulse of a time-dependent electrical current through the accumulator unit during the discharge intervals as a function of the at least one pulse parameter.

Die wenigstens eine Zustandsgröße kann dabei beispielsweise mittels eines oder mehrerer Sensoren, die beispielsweise Teil des Systems sein können, gemessen werden und/oder basierend auf entsprechenden Messgrößen berechnet oder geschätzt werden. Der wenigstens eine Materialparameter kann beispielsweise auf einer Speichereinheit des Systems, insbesondere der Recheneinheit, gespeichert sein.The at least one state variable can be measured, for example, by means of one or more sensors, which can be part of the system, for example, and/or calculated or estimated based on corresponding measured variables. The at least one material parameter can be stored, for example, on a memory unit of the system, in particular the computing unit.

Die Recheneinheit ist drahtlos oder drahtgebunden mit der Steuereinheit verbunden, um den wenigstens einen Impulsparameter an diese zu übertragen. Die Recheneinheit und die Steuereinheit können dabei Teil derselben Komponente des Systems sein oder unterschiedlichen Komponenten angehören. Insbesondere können die Recheneinheit und die Steuereinheit beide Teil des Akkumulators sein. In weiteren Ausführungsformen kann die Recheneinheit als Serverrecheneinheit ausgestaltet sein, und die Steuereinheit kann Teil des Akkumulators sein.The arithmetic unit is connected wirelessly or by wire to the control unit in order to transmit the at least one pulse parameter to the control unit. The processing unit and the control unit can be part of the same component of the system or belong to different components. In particular, the computing unit and the control unit can both be part of the accumulator. In further embodiments, the processing unit can be designed as a server processing unit, and the control unit can be part of the accumulator.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Systems beinhaltet das System die Akkumulatoreinheit und die Akkumulatoreinheit weist eine oder mehrere Akkumulatorzellen auf, insbesondere eine oder mehrere Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen.According to at least one embodiment of the system, the system includes the battery unit and the battery unit has one or more battery cells, in particular one or more lithium-ion battery cells.

Das zellchemische System der Lithium-Ionen-Akkumulatorzelle kann beispielsweise einem Lithium-Ionen-Kobaltdioxid-System, einem Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-System, einem Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-System, einem Lithium-Mangan-System, einem Lithium-Eisen-Phosphat-System oder einem Lithium-Titanat-System entsprechen. Der Elektrolyt der Akkumulatorzellen kann flüssig sein oder es kann sich bei den Akkumulatorzellen um Lithium-Polymer-Akkumulatorzellen handeln.The cell-chemical system of the lithium-ion battery cell can, for example, a lithium-ion cobalt dioxide system, a lithium-nickel-manganese-cobalt system, a lithium-nickel-cobalt-aluminum system, a lithium-manganese system, a Correspond lithium iron phosphate system or a lithium titanate system. The electrolyte of the accumulator cells can be liquid or the accumulator cells can be lithium polymer accumulator cells.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das System den Akkumulator auf, der die Akkumulatoreinheit beinhaltet, und der Akkumulator, insbesondere ein BMS des Akkumulators, beinhaltet die Recheneinheit.According to at least one embodiment, the system has the accumulator, which contains the accumulator unit, and the accumulator, in particular a BMS of the accumulator, contains the computing unit.

Die Steuereinheit kann ebenfalls Teil des Akkumulators sein und mit der Recheneinheit in drahtloser oder drahtgebundener Kommunikationsverbindung stehen.The control unit can also be part of the accumulator and can be in wireless or wired communication connection with the computing unit.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das System die Serverrecheneinheit, und die Serverrecheneinheit beinhaltet die Recheneinheit.According to at least one embodiment, the system includes the server processing unit, and the server processing unit includes the processing unit.

Die Serverrecheneinheit kann auch als Teil einer Cloud oder eines Internet-of-Things verstanden werden. In solchen Ausführungsformen beinhaltet beispielsweise der Akkumulator die Steuereinheit und die Steuereinheit steht in drahtloser Kommunikationsverbindung mit der Recheneinheit.The server processing unit can also be understood as part of a cloud or an Internet of Things. In such embodiments, for example, the accumulator contains the control unit and the control unit is in wireless communication with the computing unit.

Ausführungsformen, bei denen die Serverrecheneinheit die Recheneinheit beinhaltet, sind insbesondere vorteilhaft bei der modellbasierten Bestimmung des wenigstens einen Impulsparameters oder der Bestimmung des wenigstens einen Impulsparameters basierend auf der Nachschlagetabelle, da Modifikationen und Verbesserungen des Modells beziehungsweise der Nachschlagetabelle eingepflegt werden können, ohne dass dazu auf den Akkumulator selbst zugegriffen werden muss.Embodiments in which the server processing unit includes the processing unit are in particular Particularly advantageous in the model-based determination of the at least one pulse parameter or the determination of the at least one pulse parameter based on the lookup table, since modifications and improvements to the model or the lookup table can be entered without having to access the accumulator itself.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das System, insbesondere die Recheneinheit, die Speichereinheit und die Speichereinheit speichert die Nachschlagetabelle, welche der wenigstens einen Zustandsgröße und/oder dem wenigstens einen Materialparameter den wenigstens einen Impulsparameter zuordnet. Die Recheneinheit ist dazu eingerichtet, den wenigstens einen Impulsparameter anhand der Nachschlagetabelle zu bestimmen.According to at least one embodiment, the system, in particular the computing unit, contains the memory unit and the memory unit stores the look-up table which assigns the at least one pulse parameter to the at least one state variable and/or the at least one material parameter. The computing unit is set up to determine the at least one pulse parameter using the look-up table.

Weitere Ausführungsformen des Systems nach dem verbesserten Konzept folgen direkt aus den verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept und umgekehrt. Insbesondere kann ein System nach dem verbesserten Konzept dazu eingerichtet sein, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen oder das System führt ein solches Verfahren durch.Further embodiments of the system according to the improved concept follow directly from the different embodiments of the method according to the improved concept and vice versa. In particular, a system based on the improved concept can be set up to carry out a method based on the improved concept, or the system carries out such a method.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Computerprogramm mit Befehlen angegeben, die bei Ausführung des Computerprogramms durch ein System nach dem verbesserten Konzept das System dazu veranlassen, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen.According to the improved concept, a computer program is also specified with instructions which, when the computer program is executed by a system according to the improved concept, cause the system to carry out a method according to the improved concept.

Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein computerlesbares Speichermedium angegeben, welches ein Computerprogramm nach dem verbesserten Konzept speichert.According to the improved concept, a computer-readable storage medium is also specified, which stores a computer program according to the improved concept.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen und/oder die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von denen abweichen.The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations without departing from the scope of the invention . Versions and combinations of features are also to be regarded as disclosed which do not have all the features of an originally formulated independent claim and/or which go beyond or deviate from the combinations of features set out in the back references of the claims.

In den Figuren zeigen

  • 1 eine Blockdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems zum Entladen einer Akkumulatoreinheit nach dem verbesserten Konzept;
  • 2 eine Blockdarstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Systems nach dem verbesserten Konzept;
  • 3 eine Blockdarstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Systems nach dem verbesserten Konzept;
  • 4 eine schematische Darstellung eines Stromverlaufs während einer Vielzahl aufeinanderfolgender Entladeintervalle; und
  • 5 eine schematische Darstellung verschiedener Impulsformen.
Show in the figures
  • 1 a block diagram of an exemplary embodiment of a system for discharging an accumulator unit according to the improved concept;
  • 2 14 is a block diagram of another exemplary embodiment of a system according to the improved concept;
  • 3 14 is a block diagram of another exemplary embodiment of a system according to the improved concept;
  • 4 a schematic representation of a current curve during a plurality of successive discharge intervals; and
  • 5 a schematic representation of different pulse shapes.

In 1 ist eine Blockdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems 1 zum Entladen einer Akkumulatoreinheit 2 dargestellt. Die Akkumulatoreinheit 2 ist in 1 schematisch als einzelne Akkumulatorzelle mit einer Kathode 2a, einer Anode 2b und einem dazwischenliegenden Separator 2c gezeigt. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft zu verstehen, so dass die Akkumulatoreinheit 2 in verschiedenen Ausführungsform auch zwei oder mehr Akkumulatorzellen beinhalten kann, die in Reihe oder parallel zueinander verschaltet sein können.In 1 a block diagram of an exemplary embodiment of a system 1 for discharging an accumulator unit 2 is shown. Accumulator unit 2 is in 1 shown schematically as a single accumulator cell with a cathode 2a, an anode 2b and an intermediate separator 2c. However, this is only to be understood as an example, so that the accumulator unit 2 can also contain two or more accumulator cells in various embodiments, which can be connected in series or in parallel to one another.

Das System 1 beinhaltet eine Steuereinheit 3 und eine Recheneinheit 4. Die Steuereinheit 3 ist mit den Elektroden 2a, 2b der Akkumulatoreinheit 2 und mit der Recheneinheit 4 verbindbar.The system 1 includes a control unit 3 and a computing unit 4. The control unit 3 can be connected to the electrodes 2a, 2b of the accumulator unit 2 and to the computing unit 4.

Die Recheneinheit 4 kann abhängig von wenigstens einer Zustandsgröße der Akkumulatoreinheit 2 und/oder abhängig von wenigstens einem Materialparameter der Akkumulatoreinheit 2 wenigstens einen Impulsparameter bestimmen und diesen an die Steuereinheit 3 übermitteln. Die Steuereinheit 3 kann dann abhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter einen elektrischen Strom durch die Akkumulatoreinheit 2 zeitabhängig beeinflussen, wie es schematisch in 4 dargestellt ist.The computing unit 4 can determine at least one pulse parameter as a function of at least one state variable of the accumulator unit 2 and/or as a function of at least one material parameter of the accumulator unit 2 and transmit this to the control unit 3 . Depending on the at least one pulse parameter, the control unit 3 can then influence an electric current through the accumulator unit 2 as a function of time, as is shown schematically in 4 is shown.

In 4 ist der Strom I durch die Akkumulatoreinheit 2 als Funktion der Zeit t gezeigt. Einem im Wesentlichen konstanten Strom sind gemäß dem verbesserten Konzept Stromimpulse 9 überlagert. Die Stromimpulse 9 der 4 sind dabei beispielhaft als negative Stromimpulse 9 dargestellt, welche den Wert Null beispielsweise unterschreiten, sodass die Stromrichtung umgekehrt wird. Der Verlauf der Stromimpulse 9 wie er in 4 gezeigt ist, ist lediglich als Beispiel zu verstehen. Insbesondere kann in verschiedenen Ausgestaltungsformen ein weiterer positiver oder negativer Stromimpuls vorgesehen sein oder der negative Stromimpuls kann durch einen positiven Stromimpuls ersetzt werden und so weiter. Dies kann sich insbesondere auch von Entladeintervall zu Entladeintervall ändern.In 4 the current I through the accumulator unit 2 is shown as a function of the time t. According to the improved concept, current pulses 9 are superimposed on a substantially constant current. The current pulses 9 of 4 are shown by way of example as negative current pulses 9, which fall below the value zero, for example, so that the current direction is reversed. The course of the current pulses 9 as shown in 4 shown is to be understood as an example only. In particular, a further positive or negative current pulse can be provided in various embodiments, or the negative current pulse can through be replaced by a positive current pulse and so on. In particular, this can also change from discharge interval to discharge interval.

Auch ist die Pulsform nicht notwendigerweise rechteckig und die Flankenform der Stromimpulse 9 kann je nach Erfordernissen variieren, wie in 5 beispielhaft angedeutet.Also, the pulse shape is not necessarily rectangular and the edge shape of the current pulses 9 can vary depending on the requirements, as in 5 indicated as an example.

Es wird darauf hingewiesen, dass der zeitabhängige Strom I einem Strom entspricht, wie er während des Entladens der Akkumulatoreinheit 2 über die Akkumulatoreinheit 2 fließt. Der Strom I ist nicht notwendiger Weise gleich einem Laststrom, wie er über einen während des Entladens angeschlossenen Verbraucher (nicht dargestellt) fließt.It is pointed out that the time-dependent current I corresponds to a current as it flows through the battery unit 2 during the discharging of the battery unit 2 . The current I is not necessarily equal to a load current as it flows through a consumer (not shown) connected during discharging.

Beispielsweise kann die Steuereinheit 3 einen elektronischen Schaltkreis beinhalten, der dazu eingerichtet ist, genügend Energie für die Stromimpulse 9 bei geeignet hoher Spannung zu speichern, die Stromimpulse zu generieren, als auch den Verbraucher in dieser Zeit mit Strom und Spannung zu versorgen. Insbesondere kann der elektronische Schaltkreis hierfür einen oder mehrere leistungselektronische Bauelement, Schwingkreise, kapazitive Energiespeicher und/oder induktive Energiespeicher beinhalten.For example, the control unit 3 can contain an electronic circuit that is set up to store sufficient energy for the current pulses 9 at a suitably high voltage, to generate the current pulses and to supply the load with current and voltage during this time. In particular, the electronic circuit for this purpose can contain one or more electronic power components, resonant circuits, capacitive energy stores and/or inductive energy stores.

Um den wenigstens einen Impulsparameter abhängig von den Zustandsgrößen und/oder den Materialparametern zu bestimmen, kann die Recheneinheit 4 in manchen Ausführungsformen abhängig von dem zellchemischen System der Akkumulatorzellen der Akkumulatoreinheit 2 feste Impulsparameter festlegen, die für den gesamten Entladevorgang konstant bleiben. Die Informationen betreffend das zellchemische System können dabei beispielsweise auf einer Speichereinheit 6 gespeichert sein, wobei die Recheneinheit 4, die Steuereinheit 3 oder der Akkumulator die Speichereinheit 6 beinhalten kann. In order to determine the at least one pulse parameter as a function of the state variables and/or the material parameters, the computing unit 4 can, in some embodiments, define fixed pulse parameters as a function of the cell-chemical system of the accumulator cells of the accumulator unit 2, which remain constant for the entire discharging process. The information relating to the cell-chemical system can be stored, for example, on a storage unit 6 , with the computing unit 4 , the control unit 3 or the accumulator being able to contain the storage unit 6 .

In weiteren Ausführungsformen kann die Speichereinheit 6 eine Nachschlagetabelle speichern, die den Zustandsgrößen und/oder den Materialparametern die Impulsparameter zuordnet. Dadurch kann eine gewisse Dynamik während des Entladevorgangs erreicht werden, ohne dass komplexe Rechenoperationen notwendig sind.In further embodiments, the memory unit 6 can store a look-up table which assigns the pulse parameters to the state variables and/or the material parameters. This allows a certain dynamic to be achieved during the discharging process without the need for complex arithmetic operations.

In weiteren Ausführungsformen kann die Speichereinheit 6 ein Modell oder einen Funktionalzusammenhang zwischen den Impulsparametern, den Zustandsgrößen und/oder den Materialparametern einerseits und dem effektiven Innenwiderstand andererseits speichern. In solchen Ausführungsformen kann die Recheneinheit 4 beispielsweise abhängig von den aktuellen Zustandsgrößen und/oder abhängig von den Materialparametern die Impulsparameter, gegebenenfalls unter Einhaltung vorgegebener Randbedingungen, so bestimmen, dass der Innenwiderstand möglichst gering wird. Dadurch kann die Effektivität des Verfahrens beziehungsweise des Systems 1 weiter erhöht werden. Wurden Impulsparameter bestimmt, die zu einem minimalen Innenwiderstand führen, so können diese Impulsparameter beispielsweise für den Rest des Entladevorgangs oder einen Teil davon eingestellt und beibehalten werden.In further embodiments, the storage unit 6 can store a model or a functional relationship between the pulse parameters, the state variables and/or the material parameters on the one hand and the effective internal resistance on the other hand. In such embodiments, the computing unit 4 can, for example, determine the pulse parameters as a function of the current state variables and/or as a function of the material parameters, possibly while complying with specified boundary conditions, such that the internal resistance is as low as possible. As a result, the effectiveness of the method or of the system 1 can be further increased. For example, once pulse parameters have been determined that lead to a minimum internal resistance, these pulse parameters can be set and maintained for the remainder of the discharge process or part thereof.

Dynamische Effekte, die beim Bewegen der Ladungsträger durch die involvierten Medien, insbesondere beim Durchschreiten von Grenzschichten, insbesondere eines Solid-Elektrolyt-Interface, SEI, beim Durchschreiten oder Durchtunneln von Poren des Separators 2c oder beim Abstreifen von Solvationshüllen et cetera auftreten, können zu Staubildungen oder Filmbildungen, insbesondere an dem Separator 2c, und zu dementsprechenden nicht-linearen Störungen der Ionen-Wanderung führen. Damit einhergehend steigt der effektive Innenwiderstand und entsprechende thermische Verluste im Inneren der Akkumulatorzellen resultieren. Dadurch ist der Strom effektiv auf Werte begrenzt, bei denen die Wärmedissipation in die Umgebung noch ausreichend ist, um die Zellerwärmung im Inneren der Akkumulatoreinheit 2 unterhalb einer kritischen Grenze zu halten.Dynamic effects that occur when the charge carriers move through the media involved, in particular when crossing boundary layers, in particular a solid-electrolyte interface, SEI, when passing through or tunneling through pores of the separator 2c or when stripping off solvation shells, etc., can lead to congestion formation or film formations, in particular on the separator 2c, and lead to corresponding non-linear disturbances in the ion migration. This is accompanied by an increase in the effective internal resistance and corresponding thermal losses inside the accumulator cells. As a result, the current is effectively limited to values at which the heat dissipation into the environment is still sufficient to keep the cell heating inside the accumulator unit 2 below a critical limit.

Durch das verbesserte Konzept wird der Strom zielgerichtet für jedes der Entladeintervalle modifiziert, um diese nicht-linearen Effekte aufzubrechen und so die thermischen Verluste, die ansteigenden Innenwiderstände jedenfalls teilweise zu kompensieren. Dies kann beispielsweise durch negative Stromimpulse 9, also Entlastungsimpulse, erfolgen. Ebenso können jedoch positive Stromimpulse zusätzlich oder alternativ eingesetzt werden, um die Triebkraft für die Ionenwanderung vorübergehend stark zu erhöhen und beispielsweise die Engstellen oder Poren des Separators 2c entsprechend zu weiten, um Blockaden und dergleichen aufzulösen.Thanks to the improved concept, the current is modified in a targeted manner for each of the discharge intervals in order to break up these non-linear effects and thus partially compensate for the thermal losses and the increasing internal resistance. This can be done, for example, by negative current pulses 9, ie relief pulses. However, positive current pulses can also be used additionally or alternatively in order to temporarily increase the driving force for the ion migration and, for example, to widen the constrictions or pores of the separator 2c accordingly in order to dissolve blockages and the like.

Die Frequenz, Amplitude, Pulsbreite und so weiter der Stromimpulse 9, also der wenigstens eine Impulsparameter, können dabei abhängig von der eingesetzten Zellchemie, dem aktuellen Ladezustand, Temperaturen der Akkumulatoreinheit 2 oder einem Alterungszustand bestimmt werden. Der effektive Innenwiderstand kann als Maß für die Effektivität der bestimmten Impulsparameter für das entsprechende Entladeintervall angesehen werden.The frequency, amplitude, pulse width and so on of the current pulses 9, ie the at least one pulse parameter, can be determined depending on the cell chemistry used, the current state of charge, temperatures of the accumulator unit 2 or an aging state. The effective internal resistance can be viewed as a measure of the effectiveness of the specific pulse parameters for the corresponding discharge interval.

In 2 ist eine Blockdarstellung einer beispielhaften weiteren Ausführungsform des Systems 1 nach dem verbesserten Konzept dargestellt, die ebenfalls auf der Ausführungsform der 1 beruht. Hier beinhaltet das System 1 den Akkumulator 7, der neben der Akkumulatoreinheit 2 sowohl die Recheneinheit 4 als auch die Steuereinheit 3 beinhaltet.In 2 1 is a block diagram of an exemplary further embodiment of the system 1 according to the improved concept, which is also based on the embodiment of FIG 1 based. Here, the system 1 includes the accumulator 7, the contains both the computing unit 4 and the control unit 3 in addition to the accumulator unit 2 .

In 3 ist eine Blockdarstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Systems 1 nach dem verbesserten Konzept dargestellt, die auf der Ausführungsform der 1 beruht. In der Ausführungsform der 3 ist ein Serversystem 8, insbesondere eine Computer-Cloud, dargestellt, die die Recheneinheit 4 beinhaltet und in Funkverbindung mit der Steuereinheit 3 steht.In 3 1 is a block diagram of another exemplary embodiment of the system 1 of the improved concept, based on the embodiment of FIG 1 based. In the embodiment of 3 a server system 8, in particular a computer cloud, is shown, which contains the computing unit 4 and is in radio communication with the control unit 3.

Wie beschrieben, insbesondere hinsichtlich der Figuren, ermöglicht es das verbesserte Konzept, eine Akkumulatoreinheit mit geringerer thermischer Belastung zu entladen. Dazu wird insbesondere der mittlere effektive Innenwiderstand der Akkumulatoreinheit optimiert beziehungsweise minimiert, indem Impulsparameter für wenigstens einen Stromimpuls des zeitabhängigen Stroms durch die Akkumulatorzelle abhängig von wenigstens einer Zustandsgröße und/oder abhängig von wenigstens einem Materialparameter bestimmt werden.As described, particularly with regard to the figures, the improved concept makes it possible to discharge an accumulator unit with a lower thermal load. For this purpose, the average effective internal resistance of the accumulator unit is optimized or minimized in that pulse parameters for at least one current pulse of the time-dependent current through the accumulator cell are determined as a function of at least one state variable and/or as a function of at least one material parameter.

Der Entladevorgang wird in einzelne Entladeintervalle variabler Länge aufgeteilt. Innerhalb eines Entladeintervalls wird der Strom durch die Akkumulatorzelle in seiner Höhe systematisch verändert. Der Flankenverlauf der Stromimpulse kann anhand der zur Verfügung stehenden elektrotechnischen oder elektronischen, beispielsweise spannungssteuerungstechnischen oder regelungstechnischen Ausstattung angepasst beziehungsweise optimiert werden.The unloading process is divided into individual unloading intervals of variable length. Within a discharge interval, the level of the current through the accumulator cell is systematically changed. The slope profile of the current pulses can be adapted or optimized using the available electrotechnical or electronic equipment, for example voltage control or regulation equipment.

Sowohl die Dauer des Entladeintervalls als auch die Dauer der einzelnen Stromimpulse und deren Höhe können abhängig von dem elektrochemischen System, dem Ladezustand, dem Zellzustand, dem Zellalterungszustand, der Zellkerntemperatur, der Zellhülltemperatur, der Außentemperatur und so weiter modifiziert werden, so dass der resultierende effektive Innenwiderstand möglichst gering ausfällt.Both the duration of the discharge interval and the duration of the individual current pulses and their level can be modified depending on the electrochemical system, the state of charge, the cell state, the cell aging state, the cell core temperature, the cell envelope temperature, the outside temperature and so on, so that the resulting effective Internal resistance is as low as possible.

Die Parametrisierung der Stromimpulse kann beispielsweise anhand mehrdimensionaler Nachschlagetabellen, auch als multidimensionale Look-up-Tabellen bezeichnet, erfolgen oder auch anhand von Funktionalzusammenhängen, welche für eine bestimmte Akkumulatorzelle aus Reihenuntersuchungen unter Laborbedingungen bekannt sein kann.The parameterization of the current pulses can be done, for example, using multidimensional lookup tables, also known as multidimensional lookup tables, or using functional relationships that can be known for a specific battery cell from serial tests under laboratory conditions.

Die Impulsparameter können persistent in dem System gespeichert werden, beispielsweise in dem Akkumulator oder einer externen Speichereinheit, beispielsweise einer Servereinheit, einem Netzwerkdatenspeicher, einer Computer-Cloud, einer mittels Internet-of-Things verbundenen Cloud und so weiter. Die Steuereinheit stellt dann die definierte Parametrisierung ein.The pulse parameters can be persistently stored in the system, e.g. in the accumulator or an external storage device, e.g. a server device, a network data storage device, a computer cloud, an internet-of-things connected cloud and so on. The control unit then sets the defined parameterization.

In bevorzugten Ausführungsformen wertet das Batteriemanagementsystem oder die Recheneinheit den effektiven Innenwiderstand für jede oder zumindest für mehrere der Entladeintervalle aus und optimiert die Impulsparameter, um den Innenwiderstand zu minimieren. Dies kann beispielsweise durch Variation der Impulsparameter und Bewertung der resultierenden Ergebnisse von Entladeintervall zu Entladeintervall erfolgen, wobei beispielsweise übliche Optimierungsverfahren, wie lineare oder nicht-lineare Optimierungsverfahren, Gradienten-Crawler, Newton-Verfahren, evolutionäre Verfahren und so weiter oder auf maschinellem Lernen oder künstlicher Intelligenz basierende Optimierungsverfahren eingesetzt werden können. Um gegebenenfalls nicht direkt messbare Parameter, beispielsweise die Zellkerntemperatur, einbeziehen zu können oder um Effekte durch Sensorrauschen zu minimieren, können beispielsweise Kalman-Filter oder ähnliche Algorithmen vorgesehen werden.In preferred embodiments, the battery management system or the computing unit evaluates the effective internal resistance for each or at least for several of the discharge intervals and optimizes the pulse parameters in order to minimize the internal resistance. This can be done, for example, by varying the pulse parameters and evaluating the resulting results from discharge interval to discharge interval, using, for example, conventional optimization methods such as linear or non-linear optimization methods, gradient crawlers, Newton methods, evolutionary methods and so on or on machine learning or artificial Intelligence-based optimization methods can be used. Kalman filters or similar algorithms can be provided, for example, in order to be able to include parameters that cannot be measured directly, for example the cell core temperature, or to minimize effects due to sensor noise.

BezugszeichenlisteReference List

11
Systemsystem
22
Akkumulatorzelleaccumulator cell
2a2a
Kathodecathode
2b2 B
Anodeanode
2c2c
Separatorseparator
33
Steuereinheitcontrol unit
44
Recheneinheitunit of account
66
Speichereinheitstorage unit
77
Akkumulatoraccumulator
88th
Serversystemserver system
99
Stromimpulsecurrent pulses

Claims (15)

Verfahren zum Entladen einer Akkumulatoreinheit (2) während einer Vielzahl aufeinanderfolgender Entladeintervalle, wobei - mittels einer Recheneinheit (4) abhängig von wenigstens einer Zustandsgröße der Akkumulatoreinheit (2) und/oder abhängig von wenigstens einem Materialparameter der Akkumulatoreinheit (2) wenigstens ein Impulsparameter bestimmt wird; und - während der Entladeintervalle wenigstens ein Stromimpuls (9, 9a, 9b) eines zeitabhängigen elektrischen Stroms durch die Akkumulatoreinheit (2) abhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter erzeugt wird.A method for discharging an accumulator unit (2) during a plurality of successive discharge intervals, wherein - at least one pulse parameter is determined by means of a computing unit (4) as a function of at least one state variable of the accumulator unit (2) and/or as a function of at least one material parameter of the accumulator unit (2); and - During the discharge intervals, at least one current pulse (9, 9a, 9b) of a time-dependent electric current is generated by the accumulator unit (2) as a function of the at least one pulse parameter. Verfahren nach Anspruch 1, wobei - wenigstens ein konstanter Impulsparameter des wenigstens einen Impulsparameters vor Beginn der Entladeintervalle bestimmt wird; und - während jedes der Entladeintervalle der zeitabhängige Strom abhängig von dem wenigstens einen konstanten Impulsparameter erzeugt wird.procedure after claim 1 , wherein - at least one constant pulse parameter of the at least one pulse parameter is determined before the start of the discharge intervals; and - during each of the discharge intervals the time-dependent current is generated depending on the at least one constant pulse parameter. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - wenigstens ein variabler Impulsparameter des wenigstens einen Impulsparameters für jedes der Entladeintervalle individuell abhängig von der wenigstens einen Zustandsgröße bestimmt wird; und - während jedes der Entladeintervalle der zeitabhängige Strom jeweils abhängig von dem wenigstens einen variablen Impulsparameter erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein - at least one variable pulse parameter of the at least one pulse parameter is determined for each of the discharge intervals individually as a function of the at least one state variable; and - During each of the discharge intervals, the time-dependent current is generated depending on the at least one variable pulse parameter. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der wenigstens eine variable Impulsparameter für jedes der Entladeintervalle anhand einer Nachschlagetabelle bestimmt wird, welche der wenigstens einen Zustandsgröße und/oder dem wenigstens einen Materialparameter den wenigstens einen Impulsparameter zuordnet.procedure after claim 3 , wherein the at least one variable pulse parameter is determined for each of the discharge intervals using a look-up table which associates the at least one state variable and/or the at least one material parameter with the at least one pulse parameter. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der wenigstens eine variable Impulsparameter für jedes der Entladeintervalle anhand eines vordefinierten Modells bestimmt wird, wobei das Modell die wenigstens eine Zustandsgröße und/oder den wenigstens einen Materialparameter mit einem Innenwiderstand der Akkumulatoreinheit (2) in Beziehung setzt.procedure after claim 3 , wherein the at least one variable pulse parameter is determined for each of the discharge intervals using a predefined model, the model relating the at least one state variable and/or the at least one material parameter to an internal resistance of the accumulator unit (2). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während eines Entladeintervalls der Vielzahl von Entladeintervallen ein negativer Stromimpuls (9a) abhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein during a discharge interval of the plurality of discharge intervals a negative current pulse (9a) is generated as a function of the at least one pulse parameter. Verfahren nach Anspruch 6, wobei während des negativen Stromimpulses (9a) der zeitabhängige Strom so verändert wird, dass die Stromstärke des zeitabhängigen Stroms wenigstens näherungsweise gleich Null ist und/oder die Stromrichtung des zeitabhängigen Stroms umgekehrt wird.procedure after claim 6 , wherein during the negative current pulse (9a) the time-dependent current is changed in such a way that the current strength of the time-dependent current is at least approximately equal to zero and/or the current direction of the time-dependent current is reversed. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei während des Entladeintervalls nach dem negativen Stromimpuls (9a) ein positiver Stromimpuls (9b) abhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter erzeugt wird.Procedure according to one of Claims 6 or 7 , wherein during the discharge interval after the negative current pulse (9a), a positive current pulse (9b) is generated depending on the at least one pulse parameter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der wenigstens eine Impulsparameter abhängig von einem Ladezustand der Akkumulatoreinheit (2) und/oder abhängig von einem Alterungszustand der Akkumulatoreinheit (2) und/oder abhängig von einer Temperatur der Akkumulatoreinheit (2) und/oder abhängig von einer Umgebungstemperatur der Akkumulatoreinheit (2) bestimmt wird; und/oder - der wenigstens eine Impulsparameter abhängig von einem zellchemischen System der Akkumulatoreinheit (2) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein - the at least one pulse parameter depending on a state of charge of the accumulator unit (2) and/or depending on an aging state of the accumulator unit (2) and/or depending on a temperature of the accumulator unit (2) and/or depending on an ambient temperature of the accumulator unit (2) is determined; and or - the at least one pulse parameter is determined as a function of a cell-chemical system of the accumulator unit (2). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - ein Innenwiderstand der Akkumulatoreinheit (2) im Laufe eines ersten Teils der aufeinanderfolgenden Entladeintervalle durch Variation des wenigstens einen Impulsparameters minimiert wird, um wenigstens einen optimalen Impulsparameter zu bestimmen; und - der zeitabhängige Strom während eines zweiten Teils der aufeinanderfolgenden Entladeintervalle gemäß dem wenigstens einen optimalen Impulsparameter erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein - An internal resistance of the accumulator unit (2) is minimized in the course of a first part of the successive discharge intervals by varying the at least one pulse parameter in order to determine at least one optimal pulse parameter; and - the time-dependent current is generated during a second part of the successive discharge intervals according to the at least one optimal pulse parameter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - ein Akkumulator (7) die Akkumulatoreinheit (2) sowie eine weitere Akkumulatoreinheit enthält; - mittels der Recheneinheit (4) abhängig von wenigstens einer weiteren Zustandsgröße der weiteren Akkumulatoreinheit und/oder abhängig von wenigstens einem weiteren Materialparameter der weiteren Akkumulatoreinheit wenigstens ein weiterer Impulsparameter bestimmt wird; - während einer Vielzahl weiterer Entladeintervalle wenigstens ein weiterer Stromimpuls eines weiteren zeitabhängigen elektrischen Stroms durch die weitere Akkumulatoreinheit abhängig von dem wenigstens einen weiteren Impulsparameter und unabhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein - An accumulator (7) contains the accumulator unit (2) and a further accumulator unit; - at least one further pulse parameter is determined by means of the computing unit (4) as a function of at least one further state variable of the further accumulator unit and/or as a function of at least one further material parameter of the further accumulator unit; - During a large number of further discharge intervals, at least one further current pulse of a further time-dependent electric current is generated by the further accumulator unit as a function of the at least one further pulse parameter and independently of the at least one pulse parameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei - ein Akkumulator (7) die Akkumulatoreinheit (2) sowie eine weitere Akkumulatoreinheit enthält; - elektrische Energie zur Erzeugung des wenigstens einen Stromimpulses (9, 9a, 9b) mittels der weiteren Akkumulatoreinheit bereitgestellt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 10 , wherein - an accumulator (7) contains the accumulator unit (2) and a further accumulator unit; - Electrical energy for generating the at least one current pulse (9, 9a, 9b) is provided by means of the additional accumulator unit. System zum Entladen einer Akkumulatoreinheit (2) während einer Vielzahl aufeinanderfolgender Entladeintervalle, das System (1) aufweisend - eine Recheneinheit (4), die dazu eingerichtet ist, abhängig von wenigstens einer Zustandsgröße der Akkumulatoreinheit (2) und/oder abhängig von wenigstens einem Materialparameter der Akkumulatoreinheit (2) wenigstens einen Impulsparameter zu bestimmen; und - eine Steuereinheit (3), die dazu eingerichtet ist, während der Entladeintervalle wenigstens einen Stromimpuls (9, 9a, 9b) eines zeitabhängigen elektrischen Stroms durch die Akkumulatoreinheit (2) abhängig von dem wenigstens einen Impulsparameter zu erzeugen.System for discharging an accumulator unit (2) during a large number of successive discharging intervals, the system (1) having - a computing unit (4) which is set up as a function of at least one state variable of the accumulator unit (2) and/or as a function of at least one material parameter the accumulator unit (2) to determine at least one pulse parameter; and - a control unit (3) which is set up to send at least one current pulse (9, 9a, 9b) of a time-dependent electric current through the accumulator unit (2) during the discharge intervals. to generate depending on the at least one pulse parameter. System nach Anspruch 13, aufweisend - einen Akkumulator (7), welcher die Akkumulatoreinheit (2) und die Recheneinheit (4) beinhaltet; oder - eine Serverrecheneinheit (8), welche die Recheneinheit (4) beinhaltet; oder - einen Akkumulator (7), der die Akkumulatoreinheit (2) und die Steuereinheit (3) beinhaltet.system after Claim 13 Having - an accumulator (7), which contains the accumulator unit (2) and the computing unit (4); or - a server processing unit (8) which contains the processing unit (4); or - an accumulator (7) which contains the accumulator unit (2) and the control unit (3). System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei - das System (1) eine Speichereinheit (6) beinhaltet, die eine Nachschlagetabelle speichert, welche der wenigstens einen Zustandsgröße und/oder dem wenigstens einen Materialparameter den wenigstens einen Impulsparameter zuordnet; und - die Recheneinheit (4) dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Impulsparameter anhand der Nachschlagetabelle zu bestimmen.system according to one of the Claims 12 until 14 wherein - the system (1) includes a memory unit (6) storing a look-up table associating the at least one state variable and/or the at least one material parameter with the at least one pulse parameter; and - the computing unit (4) is set up to determine the at least one pulse parameter using the look-up table.
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DE102012110030A1 (en) 2012-10-19 2014-06-12 H-Tech Ag Energy storage device and method for operating the same
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