DE102020202366A1 - Verfahren zum Betreiben eines Batteriepacks und Batteriepack - Google Patents

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Vincent Scharff
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriepacks (7), das eine Mehrzahl von Batteriezellen (2), eine Mehrzahl von ansteuerbaren Schaltern (15) zum Zuschalten sowie Abschalten der Batteriezellen (2), und ein Managementsystem (30) zum Überwachen der Batteriezellen (2) und zum Ansteuern der Schalter (15) umfasst, wobei jeder Batteriezelle (2) genau ein Schalter (15) zugeordnet ist, welcher elektrisch seriell zu der zugehörigen Batteriezelle (2) geschaltet ist.Die Erfindung betrifft auch ein Batteriepack (7), das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, das mindestens ein erfindungsgemäßes Batteriepack (7) umfasst und/oder das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriepacks, das eine Mehrzahl von Batteriezellen, eine Mehrzahl von ansteuerbaren Schaltern zum Zuschalten sowie Abschalten der Batteriezellen, und ein Managementsystem zum Überwachen der Batteriezellen und zum Ansteuern der Schalter umfasst, wobei jeder Batteriezelle genau ein Schalter zugeordnet ist, welcher elektrisch seriell zu der zugehörigen Batteriezelle geschaltet ist.
    Die Erfindung betrifft auch ein Batteriepack, das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
    Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, das mindestens ein erfindungsgemäßes Batteriepack umfasst und/oder das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
  • Stand der Technik
  • Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft vermehrt elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge zum Einsatz kommen werden. In solchen Elektrofahrzeugen werden aufladbare Batterien eingesetzt, vorwiegend um elektrische Antriebseinrichtungen mit elektrischer Energie zu versorgen. Für solche Anwendungen eignen sich insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen. Lithium-Ionen-Batteriezellen zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen hohe Anforderungen bezüglich der funktionalen Sicherheit auf. Ein nicht sachgemäßer Betrieb von Lithium-Ionen-Batteriezellen kann zu exothermen Reaktionen bis hin zum Brand und/oder zur Entgasung führen.
  • Ein Batteriepack umfasst eine Mehrzahl von derartigen Lithium-Ionen-Batteriezellen, die elektrisch sowohl seriell als auch parallel miteinander verschaltet sein können. Ein derartiges Batteriepack umfasst ferner ein Managementsystem, welches den Betrieb der Batteriezellen überwacht und derart steuert, dass die Batteriezellen sicher und nachhaltig bezüglich ihrer Lebensdauer betrieben werden.
  • Um die Batteriezellen eines Batteriepacks nachhaltig betreiben zu können ist es erforderlich, aktuelle Zustandsgrößen der einzelnen Batteriezellen zu ermitteln. Diese Zustandsgrößen umfassen verschiedene Parameter, wie beispielsweise einen Ladezustand, einen Alterungszustand, einen Innenwiderstand, eine Kapazität, eine Temperatur, sowie eine Spannung.
  • Das Dokument WO 2012/172035 A1 offenbart eine Batterie, welche mehrere Batteriezellen aufweist, und ein Verfahren zum Betreiben der Batterie. Jeder der Batteriezellen ist eine Schalteinheit zugeordnet, mittels welcher die Batteriezelle zuschaltbar sowie abschaltbar ist.
  • Aus dem Dokument US 2015/0258897 A1 ist ein Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug bekannt, welches mehrere Batteriezellen umfasst. Es sind Erfassungseinheiten vorgesehen, welche Daten erfassen, wie beispielsweise einen Strom sowie eine Gesamtspannung. Weitere Daten, wie beispielsweise ein Ladezustand, werden berechnet.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriepacks vorgeschlagen. Das Batteriepack umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen und eine Mehrzahl von ansteuerbaren Schaltern zum Zuschalten sowie Abschalten der Batteriezellen, wobei jeder Batteriezelle genau ein Schalter zugeordnet ist, welcher elektrisch seriell zu der zugehörigen Batteriezelle geschaltet ist. Das Batteriepack umfasst auch ein Managementsystem zum Überwachen der Batteriezellen und zum Ansteuern der Schalter.
  • Bei den Batteriezellen des Batteriepacks handelt es sich insbesondere um Lithium-Ionen-Batteriezellen. Die Batteriezellen können innerhalb des Batteriepacks parallel verschaltet sein. Die Batteriezellen können innerhalb des Batteriepacks auch seriell verschaltet sein. Ferner können die Batteriezellen innerhalb des Batteriepacks sowohl seriell als auch parallel miteinander verschaltet sein.
  • Bei den ansteuerbaren Schaltern des Batteriepacks handelt es sich insbesondere um Halbleiterschalter, wie beispielsweise MOSFETs oder IGBTs.
  • Dabei können die ansteuerbaren Schalter jeweils an einer Batteriezelle angebracht werden. Es ist auch denkbar, dass die ansteuerbaren Schalter zu einer Schalteinheit, die durch das Managementsystem angesteuert wird, gesammelt werden.
  • Erfindungsgemäß wird mindestens einer der Schalter derart angesteuert, dass ein vorgegebener Zellenstrom durch die zugehörige Batteriezelle fließt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Schalter derart angesteuert, dass der vorgegebene Zellenstrom während einer vorgegebenen Zeitdauer durch die zugehörige Batteriezelle fließt, und dass aus dem vorgegebenen Zellenstrom und der vorgegebenen Zeitdauer eine Kapazität der Batteriezelle ermittelt wird. Die Ermittlung der Kapazität dann durch ein Integral des vorgegebenen Zellenstroms über die vorgegebene Zeitdauer.
  • Der vorgegebene Zellenstrom kann dabei wie ein Ladestrom in Relation zur Nennkapazität in Coulomb gesetzt werden. Beispielsweise wird als Ladestrom 0,5C oder C/2 angegeben. Das bedeutet, dass der Ladestrom für eine Batteriezelle der halben Nennkapazität entspricht. Ist diese beispielsweise 1.500 mAh, dann beträgt der Zellenstrom 750 mA, die Ladezeit 2 Stunden. Bei einer Ladestromangabe von 2C würde der Ladestrom 3 A betragen, die Ladezeit auf 0,5 Stunden sinken.
  • Bevorzugt weist der vorgegebene Zellenstrom zur Ermittlung der Kapazität der Batteriezelle eine Stromstärke in einem Bereich von C/5 bis 1C auf. Besonders bevorzugt weist der vorgegebene Zellenstrom hierbei eine Stromstärke von C/3 auf. Dabei kann der Batteriezelle von einem Ladezustand von 100% mit einem vorgegebenen Zellenstrom, der C/3 beträgt, bis zu einem Ladezustand von 0% entladen werden. Bei unterschiedlichen Fahrzeugentypen kann der vorgegebene Zellenstrom unterschiedliche Stromstärken aufweisen. Beispielsweise kann der vorgegebene Zellenstrom bei einem Elektrofahrzeug eine Stromstärke von C/3 aufweisen, während bei einem Hybridfahrzeug der vorgegebene Zellenstrom eine Stromstärke von 1C aufweist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Schalter derart angesteuert, dass der vorgegebene Zellenstrom während einer vorgegebenen Zeitdauer durch die zughörige Batteriezelle fließt. Dabei wird eine an der Batteriezelle anliegende Zellenspannung während der vorgegebenen Zeitdauer gemessen. dann wird aus dem vorgegebenen Zellenstrom und der gemessenen Zellenspannung ein Innenwiderstand der Batteriezelle ermittelt. Dabei errechnet sich der Innenwiderstand als Quotient aus der Änderung der Zellspannung und dem Zellenstrom.
  • Bevorzugt weist der vorgegebene Zellenstrom zur Ermittlung des Innenwiderstands der Batteriezelle einen pulsförmigen zeitlichen Verlauf und eine Stromstärke in einem Bereich von 0,5C bis 30C auf. Besonders bevorzugt weist der vorgegebene Zellenstrom hierbei eine Stromstärke von 1C auf.
  • Gemäß eine vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Schalter derart angesteuert, dass der vorgegebene Zellenstrom während einer vorgegebenen Zeitdauer durch die zughörige Batteriezelle fließt. Dabei wird eine an der Batteriezelle anliegende Zellenspannung während der vorgegebenen Zeitdauer gemessen. dann wird aus dem vorgegebenen Zellenstrom und der gemessenen Zellenspannung ein Verlauf einer Leerlaufspannung der Batteriezelle über einen Ladezustand der Batteriezelle ermittelt.
  • Zur Ermittlung des Verlaufs der Leerlaufspannung über Ladezustand wird die Batteriezelle mit einem geringen, konstanten vorgegebenen Zellenstrom geladen oder entladen. Durch Integration des vorgegebenen Zellenstroms kann die Zellenspannung normiert über den Ladezustand aufgetragen werden. Dieses Verfahren wird auch als galvanostatische Messung oder Chronopotentiometrie bezeichnet.
  • Vorzugsweise weist der vorgegebene Zellenstrom eine Stromstärke, die kleiner als oder gleich C/20 ist, zur Ermittlung des Verlaufs der Leerlaufspannung über den Ladezustand der Batteriezelle auf. Besonders bevorzugt weist der vorgegebene Zellenstrom eine Stromstärke von C/50 auf.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird genau einer der ansteuerbaren Schalter derart angesteuert, dass der vorgegebene Zellenstrom durch die zugehörige Batteriezelle fließt, während die übrigen Batteriezellen des Batteriepacks jeweils ebenfalls einen Zellenstrom liefern. Das bedeutet, der besagte Schalter wird entsprechend angesteuert, während die übrigen Batteriezellen in Betrieb sind und beispielsweise einen Strom zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs liefern. Das entsprechende Verfahren wird also während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs ausgeführt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird genau einer der ansteuerbaren Schalter derart angesteuert, dass der vorgegebene Zellenstrom durch die zugehörige Batteriezelle fließt, während die übrigen Batteriezellen abgeschaltet sind. Das bedeutet, der besagte Schalter wird entsprechend angesteuert, während die übrigen Batteriezellen nicht in Betrieb sind und daher keinen liefern. Das entsprechende Verfahren wird also während eines Stillstands des Kraftfahrzeugs ausgeführt.
  • Es wird auch ein Batteriepack vorgeschlagen, das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
  • Vorzugsweise umfasst das Batteriepack Sensoren zur Messung von Zellenströmen, welche durch die einzelnen Batteriezellen des Batteriepacks fließen.
  • Vorzugsweise umfasst das Batteriepack ferner auch Sensoren zur Messung von Zellenspannungen, welche an den einzelnen Batteriezellen des Batteriepacks anliegen.
  • Ferner wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das mindestens ein erfindungsgemäßes Batteriepack umfasst und/oder das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
  • Vorteile der Erfindung
  • In einem erfindungsgemäßen Batteriepack ist vorteilhaft eine Bestimmung wichtiger Zustandsgrößen der Batteriezellen möglich. Die Zustandsgrößen können dabei aus direkt gemessenen Größen verhältnismäßig einfach und präzise bestimmt werden. Ein aufwendiger und fehleranfälliger Algorithmus zur Berechnung der Zustandsgrößen der Batteriezellen ist nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Batteriepacks gestattet, die besagten Zustandsgrößen von einer der Batteriezellen während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auszuführen, also während die übrigen Batteriezellen des Batteriepacks in Betrieb sind und einen Strom zum Antrieb des Kraftfahrzeugs liefern. Dadurch ist eine ständige und annähernd kontinuierliche Bestimmung der besagten Zustandsgrößen möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet auch, die besagten Zustandsgrößen von einer der Batteriezellen während eines Stillstands des Kraftfahrzeugs auszuführen, während die übrigen Batteriezellen abgeschaltet sind. Dadurch ist eine noch präzisere Bestimmung der besagten Zustandsgrößen möglich.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Batteriepacks und
    • 2 eine Detaildarstellung mit einer Batteriezelle des Batteriepacks.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriepacks 7, welches insbesondere zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug vorgesehen ist. Das Batteriepack 7 umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen 2, vorliegend neun Batteriezellen 2. Auch eine andere Anzahl von Batteriezellen 2 ist denkbar. Jede der Batteriezellen 2 des Batteriepacks 7 weist ein negatives Terminal und ein positives Terminal auf. Jede Batteriezelle 2 liefert eine Zellenspannung UZ, welche zwischen dem negativen Terminal und dem positiven Terminal der Batteriezelle 2 anliegt.
  • Das Batteriepack 7 umfasst auch einen negativen Pol 21 und einen positiven Pol 22. Zwischen dem negativen Pol 21 und dem positiven Pol 22 liegt eine Packspannung UP an. Die positiven Terminals der Batteriezellen 2 sind miteinander und mit dem positiven Pol 22 des Batteriepacks 7 elektrisch verbunden.
  • Das Batteriepack 7 umfasst ferner eine Schalteinheit 60. Mittels der Schalteinheit 60 können die einzelnen Batteriezellen 2 unabhängig voneinander mit dem negativen Pol 21 elektrisch verbunden sowie von dem negativen Pol 21 getrennt werden.
  • Die Schalteinheit 60 weist dazu eine Mehrzahl von ansteuerbaren Schaltern 15 auf, vorliegend neun Schalter 15. Die Anzahl von Schaltern 15 entspricht somit der Anzahl der Batteriezellen 2 des Batteriepacks 7. Dabei ist jeder Batteriezelle 2 genau ein Schalter 15 zugeordnet und seriell mit der Batteriezelle 2 verschaltet. Die Schalter 15 sind elektrisch auch mit dem negativen Pol 21 verbunden.
  • Wenn die Schalter 15 der Schalteinheit 60 geschlossen sind, so sind die Batteriezellen 2 elektrisch parallel miteinander verschaltet. Wenn einer der Schalter 15 geöffnet ist, so ist die zugehörige Batteriezelle 2 elektrisch von den übrigen Batteriezellen 2 getrennt.
  • Eine serielle Verschaltung der Batteriezellen 2 zwischen dem negativen Pol 21 und dem positiven Pol 22 des Batteriepacks 7 ist ebenfalls denkbar. Die Topologie innerhalb des Batteriepacks 7, insbesondere die Anordnung der Schalter 15, ist dabei entsprechend anzupassen.
  • Das Batteriepack 7 weist auch hier nicht dargestellte Sensoren zur Messung von Zellenströmen IZ auf, welche durch die einzelnen Batteriezellen 2 fließen. Auch weist das Batteriepack 7 hier nicht dargestellte Sensoren zur Messung der Zellenspannungen UZ der einzelnen Batteriezellen 2 auf. Jeder der Batteriezellen 2 des Batteriepacks 7 sind ein Sensor zur Messung des Zellenstroms IZ der Batteriezelle 2 und ein Sensor zur Messung der Zellenspannung UZ der Batteriezelle 2 zugeordnet. Ferner weist das Batteriepack 7 einen Sensor zur Messung der Packspannung UP zwischen den Polen 21, 22 auf.
  • Das Batteriepack 7 umfasst auch ein Managementsystem 30. Das Managementsystem 30 dient zum Überwachen der Batteriezellen 2 und zum Ansteuern der Schalteinheit 60. Das Managementsystem 30 ist mit den hier nicht dargestellten Sensoren verbunden. Im Betrieb des Batteriepacks 7 werden Messwerte, die von den Sensoren erfasst werden, an das Managementsystem 30 übertragen.
  • Insbesondere dient das Managementsystem 30 auch zum Ansteuern der Schalter 15 der Schalteinheit 60. Dazu ist das Managementsystem 30 auch mit der Schalteinheit 60 verbunden. Das Managementsystem 30 kann dabei jeden der Schalter 15 separat ansteuern.
  • 2 zeigt eine Detaildarstellung mit genau einer Batteriezelle 2 des Batteriepacks 7. Dabei ist nur ein Teil der Schalteinheit 60 dargestellt, welcher genau einen Schalter 15 umfasst, welcher der dargestellten Batteriezelle 2 zugeordnet ist.
  • Wie bereits erwähnt ist jeder Batteriezelle 2 genau ein Schalter 15 zugeordnet und seriell mit der zugehörigen Batteriezelle 2 verschaltet. Die Schalter 15 der Schalteinheit 60 sind dabei elektrisch auch mit dem negativen Pol 21 verbunden.
  • Der Schalter 15 der Schalteinheit 60 kann dabei als Halbleiterschalter, wie beispielsweise MOSFET oder IGBT, ausgeführt.
  • Mittels des Schalters 15 kann die dargestellte Batteriezelle 2 unabhängig von den übrigen Batteriezellen 2 mit dem negativen Pol 21 elektrisch verbunden sowie von dem negativen Pol 21 getrennt werden. Wenn der dargestellte Schalter 15 der Schalteinheit 60 geschlossen ist, so ist die dargestellte Batteriezellen 2 mit dem negativen Pol 21 verbunden. Wenn alle Schalter 15 der Schalteinheit 60 geschlossen sind, so sind alle Batteriezellen 2 elektrisch parallel miteinander verschaltet.
  • Wenn der dargestellte Schalter 15 der Schalteinheit 60 geschlossen ist, so kann ein Zellenstrom IZ durch die dargestellte Batteriezelle 2 fließen. Der Zellenstrom IZ fließt dabei von dem positiven Pol 22 durch die Batteriezelle 2 und weiter durch den Schalter 15 zu dem negativen Pol 21. Durch entsprechende Ansteuerung des Schalters 15 kann dabei der durch die Batteriezelle 2 fließende Zellenstrom IZ gesteuert werden.
  • Wie bereits erwähnt, liegt zwischen dem negativen Pol 21 und dem positiven Pol 22 des Batteriepacks 7 die Packspannung UP an. Zwischen dem negativen Terminal und dem positiven Terminal der Batteriezelle 2 liegt die Zellenspannung UZ der Batteriezelle 2 an. An dem Schalter 15 fällt eine Schalterspannung US ab. Die Packspannung UP entspricht dabei der Summe aus der Zellenspannung UZ und der Schalterspannung US: UP = UZ + US
    Figure DE102020202366A1_0001
    Wie bereits erwähnt, weist das Batteriepack 7 einen Sensor zur Messung des durch die Batteriezelle 2 fließenden Zellenstroms IZ auf. Auch weist das Batteriepack 7 einen Sensor zur Messung der Zellenspannungen UZ der Batteriezelle 2 auf. Ferner weist das Batteriepack 7 einen Sensor zur Messung der Schalterspannung US auf. Auch weist das Batteriepack 7 einen Sensor zur Messung der Packspannung UP auf. Die von den Sensoren erfassten Messwerte werden an das Managementsystem 30 übertragen.
  • Mittels des oben beschriebenen Verfahrens kann eine Charakterisierung der Batteriezellen 2 vorgenommen werden. Dabei werden aktuelle Zustandsgrößen der einzelnen Batteriezellen 2 ermittelt. Diese Zustandsgrößen umfassen beispielsweise einen Innenwiderstand, eine Kapazität sowie einen Verlauf der Leerlaufspannung über den Ladezustand der Batteriezelle 2.
  • Zur Bestimmung des Verlaufs der Leerlaufspannung über den Ladezustand der Batteriezelle 2 wird zunächst der zugeordnete Schalter 15 der Schalteinheit 60 derart angesteuert, dass die Batteriezelle 2 mit einem geringen, konstanten vorgegebenen Zellenstrom IZ, wie beispielsweise mit einem Zellenstrom IZ von C/50, geladen oder entladen. Durch Integration des vorgegebenen Zellenstroms IZ kann die Zellenspannung UZ normiert über den Ladezustand aufgetragen werden.
  • Zur Bestimmung der Kapazität der Batteriezelle 2 wird zunächst der zugeordnete Schalter 15 der Schalteinheit 60 derart angesteuert, dass ein konstanter Zellenstrom IZ mit einer Stromstärke von z.B. C/3 durch die Batteriezelle 2 fließt.
  • Während der Zellenstrom IZ durch die Batteriezelle 2 fließt wird die Zellenspannung UZ der Batteriezelle 2 gemessen. Dabei wird der Batteriezelle 2 von einem Ladezustand von 100% mit dem vorgegebenen Zellenstrom IZ, der C/3 beträgt, bis zu einem Ladezustand von 0% entladen.
  • Eine Zeitdauer T, die vergeht, während der Ladezustand von 100% auf 0% absinkt, wird ebenfalls gemessen.
  • Die Kapazität der Batteriezelle 2 errechnet sich aus einem Integral des Zellenstrom IZ über die besagte Zeitdauer T: C = ∫ 0 T I Z   d t
    Figure DE102020202366A1_0002
    Zur Bestimmung des Innenwiderstand der Batteriezelle 2 wird zunächst der zugeordnete Schalter 15 der Schalteinheit 60 derart angesteuert, dass ein Zellenstrom IZ durch die Batteriezelle 2 fließt, welcher während einer Zeitdauer T abnimmt.
  • Bevorzugt weist der vorgegebene Zellenstrom IZ zur Ermittlung des Innenwiderstands der Batteriezelle 2 einen pulsförmigen zeitlichen Verlauf und eine Stromstärke von 1C auf.
  • Während der Zellenstrom IZ durch die Batteriezelle 2 fließt wird die Zellenspannung UZ der Batteriezelle 2 gemessen. Zu Beginn der Messung weist die Zellenspannung UZ einen Maximalwert Umax auf. Während der Messung wird die elektrische Ladung in der Batteriezelle 2 verringert und die Zellenspannung UZ sinkt ab. Nach Ablauf der Zeitdauer T weist die Zellenspannung UZ einen Minimalwert Umin auf.
  • Der Innenwiderstand der Batteriezelle 2 errechnet sich als Quotient aus der Änderung der Zellenspannung UZ und dem Zellenstrom IZ während der besagten Zeitdauer T: R = Δ UZ/IZ
    Figure DE102020202366A1_0003
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2012/172035 A1 [0005]
    • US 2015/0258897 A1 [0006]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Batteriepacks (7), das eine Mehrzahl von Batteriezellen (2), eine Mehrzahl von ansteuerbaren Schaltern (15) zum Zuschalten sowie Abschalten der Batteriezellen (2), und ein Managementsystem (30) zum Überwachen der Batteriezellen (2) und zum Ansteuern der Schalter (15) umfasst, wobei jeder Batteriezelle (2) genau ein Schalter (15) zugeordnet ist, welcher elektrisch seriell zu der zugehörigen Batteriezelle (2) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Schalter (15) derart angesteuert wird, dass ein vorgegebener Zellenstrom (IZ) durch die zugehörige Batteriezelle (2) fließt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (15) derart angesteuert wird, dass der vorgegebene Zellenstrom (IZ) während einer vorgegebenen Zeitdauer durch die zugehörige Batteriezelle (2) fließt, und dass aus dem vorgegebenen Zellenstrom (IZ) und der vorgegebenen Zeitdauer eine Kapazität der Batteriezelle (2) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Zellenstrom (IZ) eine Stromstärke von C/3 aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (15) derart angesteuert wird, dass der vorgegebene Zellenstrom (IZ) während einer vorgegebenen Zeitdauer durch die zugehörige Batteriezelle (2) fließt, während der vorgegebenen Zeitdauer eine an der Batteriezelle (2) anliegende Zellenspannung (UZ) gemessen wird, und dass aus dem vorgegebene Zellenstrom (IZ) und der gemessenen Zellenspannung (UZ) ein Innenwiderstand der Batteriezelle (2) ermittelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Zellenstrom (IZ) einen pulsförmigen zeitlichen Verlauf und eine Stromstärke von 1C aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (15) derart angesteuert wird, dass der vorgegebene Zellenstrom (IZ) während einer vorgegebenen Zeitdauer durch die zugehörige Batteriezelle (2) fließt, während der vorgegebenen Zeitdauer eine an der Batteriezelle (2) anliegende Zellenspannung (UZ) gemessen wird, und dass aus dem vorgegebene Zellenstrom (IZ) und der gemessene Zellenspannung (UZ) ein Verlauf einer Leerlaufspannung der Batteriezelle (2) über einen Ladezustand der Batteriezelle (2) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Zellenstrom (IZ) eine Stromstärke von C/50 aufweist.
  8. Verfahren nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass genau einer der Schalter (15) derart angesteuert wird, dass der vorgegebene Zellenstrom (IZ) durch die zugehörige Batteriezelle (2) fließt, während die übrigen Batteriezellen (2) jeweils einen Zellenstrom (IZ) liefern.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei genau einer der Schalter (15) derart angesteuert wird, dass der vorgegebene Zellenstrom (IZ) durch die zugehörige Batteriezelle (2) fließt, während die übrigen Batteriezellen (2) abgeschaltet sind.
  10. Batteriepack (7), das eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
  11. Kraftahrzeug, das mindestens ein Batteriepack (7) nach Anspruch 10 umfasst und/oder das eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1897772B1 (de) 2006-09-05 2010-12-29 Samsung SDI Co., Ltd. Batterieverwaltungssystem und Antriebsverfahren
DE102012207815A1 (de) 2011-05-13 2012-11-15 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Systeme und verfahren zum bestimmen von zellenkapazitätswerten in einer batterie mit vielen zellen
WO2012172035A1 (fr) 2011-06-17 2012-12-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de gestion et diagnostic d'une batterie
US20130154567A1 (en) 2011-12-16 2013-06-20 Electrochem Solutions, Inc. Balancing Discharge in Parallel Battery Configurations
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