DE102021130314A1

DE102021130314A1 - Verfahren und Einrichtung zur ereignisgesteuerten Initiierung einer Kapazitätsbestimmung eines elektrochemischen Energiespeichers

Info

Publication number: DE102021130314A1
Application number: DE102021130314.1A
Authority: DE
Inventors: Moritz Eitler
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-11-19
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2023-05-25

Abstract

Ein Verfahren (100) zur ereignisgesteuerten Initiierung von Messungen für eine Kapazitätsbestimmung eines elektrochemischen Energiespeichers (12) einer ersten Vorrichtung (10), umfasst die Messung (102) der kumulierten Stromentnahme aus dem elektrochemischen Energiespeicher (12) während der bestimmungsgemäßen Nutzung der ersten Vorrichtung (10). Wenn die kumulierte Stromentnahme zwischen dem Ende eines Ladevorgangs und dem darauffolgenden Anschluss der ersten Vorrichtung an ein Ladegerät (16b) einen vorbestimmten ersten Wert überschreitet, wird eine Kapazitätsbestimmung des elektrochemischen Energiespeichers durchgeführt. Dazu wird der Beginn eines Ladevorgangs um eine vorbestimmte Ladeverzögerung im Anschluss an eine Verbindung der ersten Vorrichtung (10) an das Ladegerät (16b) verzögert. Nach Ablauf der vorbestimmten Ladeverzögerung erfolgt eine erste Bestimmung (110) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers. Erst nun wird der elektrochemische Energiespeicher geladen. Nach dem Ende des Ladevorgangs wird eine Benutzung der ersten Vorrichtung um eine vorbestimmte Inbetriebnahmeverzögerung verzögert, und im Anschluss daran erfolgt eine zweite Bestimmung (116) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers.

Description

Feld der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Initiierung einer Kapazitätsbestimmung eines elektrochemischen Energiespeichers einer Vorrichtung, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.
Hintergrund
Vorrichtungen, insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, die von einem elektrochemischen Energiespeicher bereitgestellte elektrische Leistung als eine Antriebskraft verwenden, müssen für den sicheren und zuverlässigen Betrieb stets über möglichst genaue Informationen über den Ladezustand und die Kapazität der Batterie verfügen. Aus diesen Informationen kann dann bspw. eine zu einem aktuellen Zeitpunkt verbleibende Betriebsdauer der Vorrichtung oder eine verbleibende Reichweite eines Fahrzeugs ermittelt werden, so dass ein Benutzer eine informierte Entscheidung über den Zeitpunkt des nächsten Aufladens treffen kann.
Mit zunehmendem Alter und mit der Anzahl der Lade-Entladezyklen sowie der Tiefe der Entladung elektrochemischer Energiespeicher, also der Menge der bei einer Entladung tatsächlich entnommenen Energie, reduziert sich die Maximalkapazität des elektrochemischen Energiespeichers, d.h., die größtmögliche Ladungsmenge, die gespeichert werden kann.
Die Kapazität eines elektrochemischen Energiespeichers kann durch eine Reihe von Messungen ermittelt werden, insbesondere durch Messung der Klemmenspannung ohne Belastung des elektrochemischen Energiespeichers bei vollständig oder fast vollständig geladenem elektrochemischem Energiespeicher und bei niedrigem Ladezustand des elektrochemischen Energiespeichers.
Die mit dem Lade- und der Entladestrom des elektrochemischen Energiespeichers einhergehenden chemischen Reaktionen verlaufen in der Regel nicht homogen über das Volumen des elektrochemischen Energiespeichers, so dass unmittelbar nach dem eigentlichen Laden oder Entladen noch chemische Prozesse ablaufen, während sich der elektrochemische Energiespeicher „stabilisiert“. Dieser Vorgang wird auch als Relaxation bezeichnet. Während der Relaxation verändert sich insbesondere die offene Klemmenspannung des elektrochemischen Energiespeichers ohne Belastung, die auch als Open Circuit Voltage (OCV) bezeichnet wird.
Eine vereinfachte Darstellung eines typischen Verlaufs der OCV über den Ladezustand des elektrochemischen Energiespeichers ist in 1 gezeigt. Deutlich erkennbar sind die vergleichsweise stabile OCV im mittleren Bereich der Ladezustände, während bei niedrigem Ladezustand ab etwa 15-20% und hohem Ladezustand ab etwa 80-85% die OCV einen erheblich steileren Gradienten aufweist (in der Figur durch die gestrichelten Ovale hervorgehoben).
Um eine besonders genaue Messung der OCV zu erhalten muss daher nach dem Laden bzw. dem Entladen eine gewisse Zeit gewartet werden, bevor die Messung erfolgt.
Wenn bspw. ein elektrochemischer Energiespeicher einer Vorrichtung im Neuzustand eine Kapazität von 120 Ah hat, und die Vorrichtung nach dem Vollladen des elektrochemischen Energiespeichers über einen weiteren Zeitraum von mehr als zwei Stunden nicht genutzt wurde, kann durch die Messung der OCV der Ladezustand sehr genau bestimmt werden, im vorliegenden Beispiel auf 100%. Wenn bei der nachfolgenden Nutzung der Vorrichtung bspw. eine Ladung von 110 Ah aus dem elektrochemischen Energiespeicher entnommen wurden, und die Vorrichtung erneut über einen weiteren Zeitraum von mehr als zwei Stunden nicht genutzt wurde, kann die OCV für den neuen Ladezustand ebenfalls sehr genau bestimmt werden. Im vorliegenden Beispiel auf 6%. Aus den beiden Messungen kann dann die verbleibende Kapazität des elektrochemischen Energiespeichers ermittelt werden, indem die entnommene Ladung durch die Differenz der beiden ermittelten Ladezustände dividiert wird. Im vorliegenden Beispiel also $110 Ah/ (1 - 0,6) = 117 Ah$
Die aktualisierte Kapazität des elektrochemischen Energiespeichers wird im Betrieb für die Berechnung des Ladezustands des elektrochemischen Energiespeichers verwendet, um bspw. eine Restbetriebszeit ohne zwischenzeitliches Aufladen oder bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen eine Schätzung der verbleibenden mit dem elektrischen Antrieb zurücklegbaren Reichweite angeben zu können. Die Bestimmung des jeweils aktuellen Ladezustands erfolgt üblicherweise über die Messung der während des Betriebs aus dem elektrochemischen Energiespeicher entnommenen Ladungsmenge bzw. des Integrals des Entladestroms über die Zeit.
Die Bestimmung der verbleibenden Restkapazität des elektrochemischen Energiespeichers bezogen auf dessen Kapazität im Neuzustand, auch als State-of-Health (Capacity) oder SOH_C bezeichnet, kann dann durch Division der ermittelten Restkapazität durch die Kapazität im Neuzustand erfolgen. Im vorliegenden Beispiel also $117 Ah / 120 Ah = 97,5 % .$
Je nach für die Vorrichtung gegebener Gewährleistung bzgl. der Kapazität des elektrochemischen Energiespeichers, für elektrochemische Energiespeicher von Elektro- oder Hybridfahrzeugen typischerweise >70% nach 8 Jahren, kann so leicht eingeschätzt werden, ob die Kapazität des elektrochemischen Energiespeichers sich auf das Alter bezogen innerhalb normaler Werte befindet.
Da die Alterung von elektrochemischen Energiespeichern ein relativ langsamer Prozess ist, ist eine Bestimmung der OCV bei vollgeladenem oder fast vollgeladenem elektrochemischem Energiespeicher sowie bei niedrigem Ladestand nur in größeren Abständen notwendig. Die Notwendigkeit der Bestimmung kann zum Beispiel nach einer gewissen Zeit, z.B. alle 3 Monate, bei Elektro- und Hybridfahrzeugen nach einer gewissen zurückgelegten Strecke, z.B. alle 5000 km, nach einem gewissen Ladungsdurchsatz, z.B. alle 2 MAh, oder nach einem gewissen Energiedurchsatz, z.B. alle 1 MWh erfolgen.
Die mit der genauen Messung verbundene Wartezeit ist sehr häufig nicht an die Nutzungszeit der Vorrichtung angepasst. Einerseits werden Nutzer in der Regel den elektrochemischen Energiespeicher der Vorrichtung sofort wieder aufladen, wenn der Ladestand des elektrochemischen Energiespeichers niedrig ist, um die Vorrichtung schnellstmöglich wieder nutzen zu können, andererseits wird eine Vielzahl von Nutzern den elektrochemischen Energiespeicher der Vorrichtung bereits nach kurzer Nutzung wieder aufladen, selbst wenn der elektrochemische Energiespeicher nur wenig entladen ist. Somit kann eine Messung insbesondere bei niedrigem Ladestand des elektrochemischen Energiespeichers nicht in der geforderten Häufigkeit erfolgen.
Beschreibung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, welches den Zeitpunkt der Durchführung der Kapazitätsbestimmung des elektrochemischen Energiespeichers an die Nutzung der Vorrichtung anpasst, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Einrichtung.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren und die in Anspruch 10 angegebene Einrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen sind in den jeweiligen anhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur ereignisgesteuerten Initiierung einer Kapazitätsbestimmung eines elektrochemischen Energiespeichers einer ersten Vorrichtung umfasst die Messung der kumulierten Stromentnahme aus dem elektrochemischen Energiespeicher während der bestimmungsgemäßen Nutzung der ersten Vorrichtung. Wenn die kumulierte Stromentnahme einen vorbestimmten ersten Wert überschreitet, wird im Anschluss an eine Verbindung der ersten Vorrichtung an das Ladegerät der Beginn des Ladevorgangs um eine vorbestimmte Ladeverzögerung verzögert. Die Ladeverzögerung ist vorzugsweise größer als eine Stunde, besonders vorzugsweise größer als zwei Stunden. Nach dem Ende der Ladeverzögerung, bspw. unmittelbar im Anschluss daran, erfolgt eine erste Bestimmung der OCV des elektrochemischen Energiespeichers, und anschließend kann das Laden des elektrochemischen Energiespeichers beginnen. Nach dem Ende des Ladevorgangs, d.h. wenn der elektrochemische Energiespeicher keine weitere Ladung mehr annimmt oder der verbleibende Ladestrom unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt, welcher das Ladeende anzeigt, wird eine Inbetriebnahme der ersten Vorrichtung um eine vorbestimmte Inbetriebnahmeverzögerung verzögert. Die Inbetriebnahmeverzögerung ist, wie die Ladeverzögerung, vorzugsweise größer als eine Stunde, besonders vorzugsweise größer als zwei Stunden. Im Anschluss an das Ende der Inbetriebnahmeverzögerung, bspw. unmittelbar im Anschluss daran, erfolgt eine zweite Bestimmung der OCV des elektrochemischen Energiespeichers. Danach kann die erste Vorrichtung bestimmungsgemäß genutzt werden.
Bei geeignet gewähltem erstem Wert erkennt das Verfahren gewissermaßen, wenn ein elektrochemischer Energiespeicher einer Vorrichtung mit einem anfangs hohen Ladestand, bspw. größer als 80% ohne zwischenzeitliches Aufladen auf einen niedrigen Ladestand, bspw. kleiner als 20% entladen wird. Wie weiter oben mit Bezugnahme auf die 1 bereits dargestellt, stellt dies einen günstigen Ausgangspunkt für die Messung der Kapazität des elektrochemischen Energiespeichers dar, weil bestimmte Arten von elektrochemischen Energiespeichern, bspw. Lithium-Ionen-Zellen, in den Randbereichen des Ladezustands einen besonders steilen Gradienten der OCV aufweisen, wodurch die Messung genauer durchgeführt werden kann.
Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen des Verfahrens werden das Verzögern des Beginns eines Ladevorgangs um eine vorbestimmte Ladeverzögerung im Anschluss an eine Verbindung der ersten Vorrichtung an das Ladegerät, die erste Bestimmung der OCV des elektrochemischen Energiespeichers, das Verzögern der Benutzung der ersten Vorrichtung um eine vorbestimmte Inbetriebnahmeverzögerung nach dem Ende des Ladevorgangs und die zweite Bestimmung der OCV des elektrochemischen Energiespeichers nur dann durchgeführt, wenn die kumulierte Stromentnahme aus dem elektrochemischen Energiespeicher während der bestimmungsgemäßen Nutzung der ersten Vorrichtung seit der letzten Kapazitätsbestimmung oberhalb eines vorbestimmten zweiten Werts liegt, und/oder eine vorbestimmte Zeitdauer seit der letzten Kapazitätsbestimmung verstrichen ist. Hiermit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Kapazität vieler elektrochemischer Energiespeicher sich in der Regel nur langsam über die Zeit und die Benutzung verändern.
Der vorbestimmte zweite Wert kann in Abhängigkeit von den Ladezuständen des elektrochemischen Energiespeichers zwischen dem jeweiligen Ende der letzten Ladung und dem Beginn der darauffolgenden Ladung anpassbar sein, um dem Kapazitäts- und Leistungsverlust bestimmter Batterietypen in Abhängigkeit der Häufigkeit von Entladungen des elektrochemischen Energiespeichers unter einen unteren Schwellwert, bspw. 20%, und Aufladevorgängen über einen oberen Schwellwert, bspw. 80%, Rechnung zu tragen. Bei häufigen Entladungen unter bzw. Aufladevorgängen über den unteren bzw. oberen Schwellwert werden der vorbestimmte zweite Wert verkleinert bzw. die vorbestimmte Zeitdauer verkürzt.
Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen umfasst das Verfahren im Anschluss an die Verbindung der ersten Vorrichtung mit dem Ladegerät außerdem das Bereitstellen einer Auswahlmöglichkeit zwischen sofortigem Ladebeginn, der Durchführung der ersten Bestimmung der OCV des elektrochemischen Energiespeichers vor dem Ladebeginn einschließlich der dazu nötigen Ladeverzögerung, und/oder der Durchführung der zweiten Bestimmung der OCV nach dem Ladeende einschließlich der dazu nötigen Inbetriebnahmeverzögerung, sowie das Empfangen einer Auswahl innerhalb einer vorbestimmten ersten Zeitspanne.
Wenn die empfangene Auswahl die erste Bestimmung der OCV vor dem Ladebeginn ist, umfasst das Verfahren das Verzögern des Beginns eines Ladevorgangs um die vorbestimmte Ladeverzögerung, die erste Bestimmung der OCV des elektrochemischen Energiespeichers nach Ablauf der vorbestimmten Ladeverzögerung und das Laden des elektrochemischen Energiespeichers. Die vorbestimmte Inbetriebnahmeverzögerung und die zweite Bestimmung der OCV werden übersprungen.
Wenn die empfangene Auswahl die Bestimmung der OCV nach dem Ladeende ist, werden die vorbestimmte Ladeverzögerung und die erste Bestimmung der OCV übersprungen, und das Verfahren umfasst das sofortige Laden des elektrochemischen Energiespeichers, das Verzögern einer Benutzung der ersten Vorrichtung um die vorbestimmte Inbetriebnahmeverzögerung, und die zweite Bestimmung der OCV des elektrochemischen Energiespeichers nach Ablauf der vorbestimmten Inbetriebnahmeverzögerung.
Wenn die empfangene Auswahl die Abwahl der ersten und der zweiten Bestimmung der OCV des elektrochemischen Energiespeichers ist, umfasst das Verfahren das sofortige Laden des elektrochemischen Energiespeichers, die Ladeverzögerung, die Inbetriebnahmeverzögerung und die erste sowie die zweite Bestimmung der OCV werden übersprungen.
Wenn die empfangene Auswahl die erste und die zweite Bestimmung der OCV des elektrochemischen Energiespeichers ist oder keine Auswahl innerhalb der vorbestimmten ersten Zeitdauer erfolgt, umfasst das Verfahren zumindest das Verzögern des Beginns eines Ladevorgangs um eine vorbestimmte Ladeverzögerung, die erste Bestimmung der OCV des elektrochemischen Energiespeichers nach Ablauf der vorbestimmten Ladeverzögerung und das Laden des elektrochemischen Energiespeichers.
Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen umfasst das Verfahren außerdem das Bereitstellen einer Auswahlmöglichkeit, die einen sofortigen Ladebeginn bewirkt. Damit kann auch bei vorhergehender anderslautender Auswahl diese nachträglich geändert werden. Eine Inbetriebnahme vor Abschluss des Ladevorgangs und während der Inbetriebnahmeverzögerung wird aus naheliegenden Gründen stets möglich sein.
Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen umfasst das Verfahren außerdem das Erfassen von Nutzungs- und Nichtnutzungszeiten der Vorrichtung für Wochentage oder Kalenderdaten. Die Messungen zur Kapazitätsbestimmung können entsprechend dann ausgeführt oder dem Benutzer vorgeschlagen werden, wenn der Anschluss der ersten Vorrichtung an ein Ladegerät in eine Zeit fällt, welche üblicherweise eine Nichtbenutzungszeit ist oder an diese angrenzt. Alternativ oder zusätzlich können die Messungen zur Kapazitätsbestimmung in einem Zeitraum vorgeschlagen werden, für den Daten eines Terminkalenders eines oder mehrerer Benutzer keine geplante Nutzung der ersten Vorrichtung anzeigen.
Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen umfasst das Verfahren außerdem das Ausgeben einer Information über die voraussichtliche Ladezeit für eine Ladung des elektrochemischen Energiespeichers auf 100%, wobei in die Berechnung der voraussichtlichen Ladezeit die Ladeverzögerung und die Inbetriebnahmeverzögerung einbezogen sind. Alternativ kann die zusätzliche Verzögerung separat zur eigentlichen Ladezeit ausgegeben werden.
Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen umfasst das Verfahren das Ausgeben einer Information an einen Benutzer, dass eine Entladung des elektrochemischen Energiespeichers unter einen vorbestimmten unteren Schwellwert erforderlich ist, wenn die kumulierte Stromentnahme aus dem elektrochemischen Energiespeicher während der bestimmungsgemäßen Nutzung der ersten Vorrichtung seit der letzten Kapazitätsbestimmung oberhalb des vorbestimmten zweiten Werts liegt, und/oder eine vorbestimmte Zeitdauer seit der letzten Kapazitätsbestimmung verstrichen ist, und zugleich die kumulierte Stromentnahme zwischen dem Ende des letzten Ladevorgangs und dem darauffolgenden Anschluss der ersten Vorrichtung an ein Ladegerät den vorbestimmten ersten Wert nicht überschreitet oder der elektrochemische Energiespeicher nicht unter den vorbestimmten unteren Schwellwert entladen ist. Die Information kann außerdem als Anreiz für den Benutzer, der Aufforderung nachzukommen, so formuliert sein, dass die erforderliche Entladung für die bessere Genauigkeit der Information über den Ladzustand des elektrochemischen Energiespeichers und den Erhalt von dessen Leistungsfähigkeit notwendig ist. Diese Ausgestaltung trägt dem insbesondere bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen häufig anzutreffenden Benutzerverhalten Rechnung, dass zwischen dem Ende eines Ladevorgangs und dem darauffolgenden Anschluss der Vorrichtung an ein Ladegerät nur wenig Energie aus dem elektrochemischen Energiespeicher entnommen wird, so dass der für eine genaue Bestimmung der Kapazität des elektrochemischen Energiespeichers benötigte niedrige Ladezustand des elektrochemischen Energiespeichers nicht erreicht wird. Der Benutzer kann dann sein Nutzerverhalten entsprechend anpassen, so dass der erforderliche niedrige Ladezustand zeitnah erreicht wird und die Bestimmung der Kapazität durchgeführt werden kann.
Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen erfolgt das Ausgeben einer Information an einen Benutzer auf einer Anzeige der ersten Vorrichtung oder einer von der ersten Vorrichtung entfernten, mit dieser drahtlos verbundenen Anzeige, bspw. einem Smartphone, einem PC, einer Anzeige eines SmartHomes oder dergleichen. Auch die weiter oben beschriebenen unterschiedlichen Auswahlmöglichkeiten für den sofortigen Ladebeginn und dergleichen können auf der Anzeige der ersten Vorrichtung oder der mit dieser drahtlos verbundenen Anzeige bereitgestellt und die Auswahl kann über entsprechende Benutzerschnittstellen getroffen werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, umfasst einen elektrochemischen Energiespeicher, welcher über eine Messvorrichtung mit einem Anschluss für ein Ladegerät und einen elektrischen Verbraucher leistungselektrisch verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst außerdem ein Steuergerät mit einem Mikroprozessor, flüchtigem und nicht-flüchtigem Speicher, einer oder mehreren Mess- und/oder Datenschnittstellen, welche über eine oder mehrere Datenleitungen oder -busse kommunikativ miteinander verbunden sind. Der nicht-flüchtige Speicher enthält Computerprogramminstruktionen welche, wenn sie von dem Mikroprozessor des Steuergeräts ausgeführt werden, dieses dazu einrichten, eine oder mehrere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
Ein das erfindungsgemäße Verfahren implementierendes Computerprogrammprodukt enthält Befehle, die bei der Ausführung durch einen Mikroprozessor eines Steuergeräts dieses dazu veranlassen, eine oder mehrere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Medium bzw. Datenträger gespeichert sein. Das Medium bzw. der Datenträger kann physisch verkörpert sein, bspw. als Festplatte, CD, DVD, Flash-Speicher oder dergleichen, das Medium bzw. der Datenträger kann aber auch ein moduliertes elektrisches, elektromagnetisches oder optisches Signal umfassen, das von einem Computer mittels eines entsprechenden Empfängers empfangen und in dem Speicher des Computers gespeichert werden kann.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

1 eine vereinfachte Darstellung der OCV eines elektrochemischen Energiespeichers über dessen Ladezustand,
2 ein schematisches Flussdiagramm eines exemplarischen erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 ein exemplarisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
4 ein exemplarisches Blockschaltbild eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichteten Steuergeräts der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Gleiche oder ähnliche Elemente können in den Figuren mit denselben Bezugszeichen referenziert sein.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 wurde bereits weiter oben erläutert und wird an dieser Stelle nicht erneut diskutiert.
2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines exemplarischen erfindungsgemäßen Verfahrens 100. In Schritt 102 wird die kumulierte Stromentnahme aus dem elektrochemischen Energiespeicher 12 während der bestimmungsgemäßen Nutzung der ersten Vorrichtung 10 gemessen. In Schritt 104 wird geprüft, ob die kumulierte Stromentnahme zwischen dem Ende eines Ladevorgangs und dem darauffolgenden Anschluss der ersten Vorrichtung an ein Ladegerät 16b einen vorbestimmten ersten Wert überschreitet. Wenn dies nicht der Fall ist, „N“-Zweig von Schritt 104, wird die Messung in Schritt 102 weitergeführt. Anderenfalls, „J“-Zweig von Schritt 104, wird der Beginn eines Ladevorgangs um eine vorbestimmte Ladeverzögerung im Anschluss an die Verbindung der ersten Vorrichtung 10 an das Ladegerät 20 in Schritt 108 verzögert. Anschließend wird, im Anschluss an den Ablauf der vorbestimmten Ladeverzögerung, in Schritt 110 eine erste OCV des elektrochemischen Energiespeichers bestimmt, und danach in Schritt 112 der elektrochemische Energiespeicher geladen. Nach dem Ende des Ladevorgangs wird in Schritt 114 die Benutzung der ersten Vorrichtung um eine vorbestimmte Inbetriebnahmeverzögerung verzögert, und nach dem Ablauf der vorbestimmten Inbetriebnahmeverzögerung eine zweite OCV des elektrochemischen Energiespeichers bestimmt.
3 zeigt ein exemplarisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 umfasst einen elektrochemischen Energiespeicher 12, welcher über eine Messvorrichtung 14 mit einem Anschluss 16a für ein Ladegerät 16b und einen elektrischen Verbraucher 18 leistungselektrisch verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst außerdem ein mit der Messvorrichtung 14 verbundenes Steuergerät 20, welches dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
4 zeigt ein exemplarisches Blockschaltbild eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichteten Steuergeräts 20 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Das Steuergerät umfasst einen Mikroprozessor 22, flüchtigen 24 und nicht-flüchtigen Speicher 26, sowie eine oder mehrere Mess- und/oder Datenschnittstellen 28, welche über eine oder mehrere Datenleitungen oder -busse 30 kommunikativ miteinander verbunden sind. Über die eine oder mehreren Messschnittstellen kann eine Erfassung der Stromentnahme bzw. Ladung des elektrochemischen Energiespeichers erfolgen. Über die eine oder mehreren Datenschnittstellen kann eine Ausgabe von Informationen an einen Benutzer erfolgen. Der nicht-flüchtige Speicher 26 enthält Computerprogramminstruktionen welche, wenn sie von dem Mikroprozessor 22 des Steuergeräts 20 ausgeführt werden, dieses dazu einrichten, eine oder mehrere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
Bezugszeichenliste

10: erste Vorrichtung
12: elektrochemischer Energiespeicher
14: Messvorrichtung
16a: Anschluss
16b: Ladegerät
18: elektrischer Verbraucher
20: Steuergerät
22: Mikroprozessor
24: flüchtiger Speicher
26: nicht-flüchtiger Speicher
28: Mess- / Datenschnittstellen
30: Datenleitungen / -busse
100: Verfahren
102: Messen der kumulierten Stromentnahme
104: kumulierten Stromentnahme größer als Schwellwert?
108: Verzögern des Ladebeginns
110: erste Bestimmung der OCV
112: Laden des elektrochemischen Energiespeichers
114: Inbetriebnahmeverzögerung nach Ladeende
116: zweite Bestimmung der OCV

Claims

Verfahren (100) zur ereignisgesteuerten Initiierung von Messungen für eine Kapazitätsbestimmung eines elektrochemischen Energiespeichers (12) einer ersten Vorrichtung (10), umfassend: - Messung (102) der kumulierten Stromentnahme aus dem elektrochemischen Energiespeicher (12) während der bestimmungsgemäßen Nutzung der ersten Vorrichtung (10), wobei, wenn die kumulierte Stromentnahme zwischen dem Ende eines Ladevorgangs und dem darauffolgenden Anschluss der ersten Vorrichtung an ein Ladegerät (16b) einen vorbestimmten ersten Wert überschreitet, das Verfahren außerdem eine Kapazitätsbestimmung mit den folgenden Schritten umfasst: - Verzögern (108) des Beginns eines Ladevorgangs um eine vorbestimmte Ladeverzögerung im Anschluss an eine Verbindung der ersten Vorrichtung (10) an das Ladegerät (16b), - erste Bestimmung (110) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers im Anschluss an den Ablauf der vorbestimmten Ladeverzögerung, - Laden (112) des elektrochemischen Energiespeichers, - Verzögern (114) einer Benutzung der ersten Vorrichtung um eine vorbestimmte Inbetriebnahmeverzögerung nach dem Ende des Ladevorgangs, und - zweite Bestimmung (116) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers im Anschluss an den Ablauf der vorbestimmten Inbetriebnahmeverzögerung.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei das Verzögern (108) des Beginns eines Ladevorgangs um eine vorbestimmte Ladeverzögerung im Anschluss an eine Verbindung der ersten Vorrichtung (10) an das Ladegerät (16b), die erste Bestimmung (110) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers, das Verzögern (114) der Benutzung der ersten Vorrichtung um eine vorbestimmte Inbetriebnahmeverzögerung nach dem Ende des Ladevorgangs und die zweite Bestimmung (116) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers nur dann durchgeführt werden, wenn die kumulierte Stromentnahme aus dem elektrochemischen Energiespeicher (12) während der bestimmungsgemäßen Nutzung der ersten Vorrichtung (10) seit der letzten Kapazitätsbestimmung oberhalb eines vorbestimmten zweiten Werts liegt, und/oder eine vorbestimmte Zeitdauer seit der letzten Kapazitätsbestimmung verstrichen ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte zweite Wert und/oder die vorbestimmte verstrichene Zeitdauer seit der letzten Kapazitätsbestimmung in Abhängigkeit von Entladungen des elektrochemischen Energiespeichers unter einen unteren Schwellwert und Aufladevorgängen über einen oberen Schwellwert anpassbar ist, wobei bei häufigen Entladungen unter bzw. Aufladevorgängen über den unteren bzw. oberen Schwellwert der vorbestimmte zweite Wert verkleinert bzw. die vorbestimmte Zeitdauer verkürzt werden.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem umfassend, im Anschluss an die Verbindung der ersten Vorrichtung (10) mit dem Ladegerät (16b): - Bereitstellen einer Auswahlmöglichkeit zwischen sofortigem Laden (112), der Durchführung der ersten Bestimmung (110) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers (12) vor dem Laden (112) einschließlich der dazu nötigen Ladeverzögerung (108), und/oder der Durchführung der zweiten Bestimmung (116) der OCV nach dem Ladeende einschließlich der dazu nötigen Inbetriebnahmeverzögerung (114), und - Empfangen einer Auswahl innerhalb einer vorbestimmten ersten Zeitspanne, wobei, wenn die empfangene Auswahl die erste Bestimmung (110) der OCV vor dem Ladebeginn ist, das Verfahren umfasst: - Verzögern (108) des Beginns eines Ladevorgangs um eine vorbestimmte Ladeverzögerung, - erste Bestimmung (110) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers (12) nach Ablauf der vorbestimmten Ladeverzögerung, - Laden (112) des elektrochemischen Energiespeichers (12), und - Überspringen der vorbestimmten Inbetriebnahmeverzögerung (114) und der zweiten Bestimmung (116) der OCV, oder wobei, wenn die empfangene Auswahl die Bestimmung der OCV nach dem Ladeende ist, das Verfahren umfasst: - Überspringen der vorbestimmten Ladeverzögerung (108) und der ersten Bestimmung (110) der OCV und sofortiges Laden (112) des elektrochemischen Energiespeichers (12), - Verzögern (114) einer Benutzung der ersten Vorrichtung um eine vorbestimmte Inbetriebnahmeverzögerung, und - zweite Bestimmung (116) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers (12) nach Ablauf der vorbestimmten Inbetriebnahmeverzögerung, oder wobei, wenn die empfangene Auswahl die Abwahl der ersten und der zweiten Bestimmung (110, 116) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers (12) ist, das Verfahren umfasst: - Überspringen der vorbestimmten Ladeverzögerung (108) und der ersten Bestimmung (110) der OCV, - Laden (112) des elektrochemischen Energiespeichers (12), - Überspringen der vorbestimmten Inbetriebnahmeverzögerung (114) und der zweiten Bestimmung (116) der OCV, oder wobei, wenn die empfangene Auswahl die erste und die zweite Bestimmung (110, 116) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers ist oder keine Auswahl innerhalb der vorbestimmten ersten Zeitdauer erfolgt, das Verfahren zumindest umfasst: - Verzögern (108) des Beginns eines Ladevorgangs um eine vorbestimmte Ladeverzögerung, - erste Bestimmung (110) der OCV des elektrochemischen Energiespeichers (12) nach Ablauf der vorbestimmten Ladeverzögerung, - Laden (112) des elektrochemischen Energiespeichers (12).
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren während des Verzögerns um die vorbestimmte Ladeverzögerung außerdem umfasst: - Bereitstellen einer Auswahlmöglichkeit, die einen sofortigen Ladebeginn bewirkt.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Nutzungs- und Nichtnutzungszeiten der Vorrichtung für Wochentage oder Kalenderdaten erfasst werden und/oder wobei Daten eines Terminkalenders eines oder mehrerer Nutzer der ersten Vorrichtung ausgewertet werden, und wobei die Messungen zur Kapazitätsbestimmung in einem Zeitraum vorgeschlagen werden, in dem üblicherweise keine Nutzung der ersten Vorrichtung erfolgt und/oder für den keine Nutzung der ersten Vorrichtung geplant ist.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Information über eine voraussichtliche Ladezeit für eine Ladung des elektrochemischen Energiespeichers auf 100% ausgegeben wird, wobei in die Berechnung der voraussichtlichen Ladezeit die Ladeverzögerung und die Inbetriebnahmeverzögerung einbezogen sind oder die zusätzliche Verzögerung separat ausgegeben wird.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, außerdem umfassend, wenn die kumulierte Stromentnahme aus dem elektrochemischen Energiespeicher (12) während der bestimmungsgemäßen Nutzung der ersten Vorrichtung (10) oberhalb des vorbestimmten zweiten Werts liegt, und/oder die vorbestimmte Zeitdauer seit der letzten Kapazitätsbestimmung verstrichen ist, und zugleich die kumulierte Stromentnahme zwischen dem Ende des letzten Ladevorgangs und dem darauffolgenden Anschluss der ersten Vorrichtung an ein Ladegerät (16b) den vorbestimmten ersten Wert nicht überschreitet oder der elektrochemische Energiespeicher nicht unter einen vorbestimmten unteren Schwellwert entladen ist: - Ausgeben einer Information an einen Benutzer, dass eine Entladung des elektrochemischen Energiespeichers unter den vorbestimmten unteren Schwellwert des Ladezustands erforderlich ist.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausgeben einer Information an einen Benutzer auf einer Anzeige der ersten Vorrichtung oder einer von der ersten Vorrichtung entfernten, mit dieser drahtlos verbundenen Anzeige, bspw. einem Smartphone, einem PC, einer Anzeige eines SmartHomes erfolgt.
Vorrichtung (10), insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einem elektrochemischen Energiespeicher (12), welcher über eine Messvorrichtung (14) mit einem Anschluss (16a) für ein Ladegerät (16b) und einen elektrischen Verbraucher (18) leistungselektrisch verbunden ist, wobei die Vorrichtung außerdem ein Steuergerät (20) mit einem Mikroprozessor (22), flüchtigem (24) und nicht-flüchtigem Speicher (26) sowie einer oder mehreren Mess- und/oder Datenschnittstellen (28) umfasst, welche über eine oder mehrere Datenleitungen oder -busse (30) kommunikativ miteinander verbunden sind, wobei der nicht-flüchtige Speicher (26) Computerprogramminstruktionen enthält welche, wenn sie von dem Mikroprozessor (22) des Steuergeräts (20) ausgeführt werden, dieses dazu einrichten, das Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Mikroprozessor (22) eines Steuergeräts (20) dieses veranlassen, das Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11 gespeichert ist.