DE102021131645A1

DE102021131645A1 - Verfahren zur Beurteilung einer elektrischen Verbindung eines elektrischen Energiespeichers mit einem Bordnetz, sowie elektronisches Batteriebeurteilungssystem und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021131645A1
Application number: DE102021131645.6A
Authority: DE
Inventors: Marco Baumgarth; Rolf Naumann
Original assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Current assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2023-06-01
Also published as: WO2023099419A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung einer elektrischen Verbindung (9) eines elektrischen Energiespeichers (7) mit einem Bordnetz (5) eines Fahrzeugs (1), wobei mit einem Spannungswandler (8), welcher mit dem Energiespeicher (7) verbunden ist, zumindest eine Komponente (6) des Bordnetzes (5) mit einer Ausgangsspannung (UA) des Spannungswandlers (8) versorgt wird, aufweisend:- Verändern einer Vorgabespannung (UV) des Spannungswandlers (8) in einem vorgegebenen Zeitintervall (T), wodurch eine Batteriespannung (UBatt) und ein Batteriestrom (IBatt) des Energiespeichers (7) beeinflussbar ist,- Erfassen der Batteriespannung (UBatt) des Energiespeichers (7) innerhalb des Zeitintervalls (T),- Erfassen des Batteriestroms (IBatt) des Energiespeichers (7) innerhalb des Zeitintervalls (T),- Vergleichen eines zeitlichen Verlaufs (16) der Batteriespannung (UBatt) und eines zeitlichen Verlaufs (17) des Batteriestroms (IBatt),- Beurteilen der elektrischen Verbindung (9) abhängig von den verglichenen zeitlichen Verläufen (16, 17). Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektronisches Batteriebeurteilungssystem (10) und ein Fahrzeug (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung einer elektrischen Verbindung eines elektrischen Energiespeichers mit einem Bordnetz eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei das Bordnetz mit dem elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird und mit einem Spannungswandler des Bordnetzes, welcher mit dem elektrischen Energiespeicher verbunden ist, zumindest eine Komponente des Bordnetzes mit einer Ausgangsspannung des Spannungswandlers versorgt wird.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektronisches Batteriebeurteilungssystem mit einer Auswerteeinheit und zumindest einer Erfassungseinheit. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem elektronischen Batteriebeurteilungssystem.
Elektrisch betriebene Fahrzeuge, beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, weisen ein komplexes, elektrisches Bordnetz auf. Dabei kann dieses Bordnetz in Teilbordnetze unterteilt sein, wobei jedem dieser Teilbordnetze eine spezifische Spannungslage zugeordnet ist. Bei solchen elektrisch betriebenen Fahrzeugen ist es wichtig, zu überprüfen, ob die Batterie noch im Bordnetz angeschlossen und somit verfügbar ist. Hierzu können unterschiedliche Diagnosemethoden im Stand der Technik verwendet werden, um zu erkennen, ob die Batterie noch stromführend im Fahrzeug bei aktivem Bordnetz angeschlossen ist. Hierbei kann festgestellt werden, ob der Zustand der Batterie „Batterie abgeklemmt“, also die Batterie nicht mehr verbunden ist.
Dabei ist ein Problem, dass die Batterie des Fahrzeugs parallel zu einer weiteren Spannungsquelle angeschlossen ist und dadurch nicht ein einfache Spannungsmessung oder eine Reaktion auf einen Spannungsabfall ausreicht, um dies detektieren zu können. Eine weitere Methode heutzutage ist es, den Innenwiderstand der Batterie über diverse Methoden aktiv zu bestimmen.
Beispielsweise offenbart die DE 10 2016 216 845 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung einer fehlenden elektrischen Verbindung eines Energiespeichers mit einem Energieversorgungssystem. Dabei wird mit Hilfe einer Stromerfassung ein in dem Energieversorgungssystem oder Energiespeicher fließender Strom erfasst und eine Streuung des Stroms ermittelt, welche mit einem Schwellenwert verglichen wird.
Des Weiteren offenbart die DE 102 19 824 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines batterielosen Fahrzeugbetriebs. Dabei kann sowohl die Generatorspannung als auch die Batteriespannung ermittelt beziehungsweise gemessen werden und beide Spannungen oder die aus beiden Spannungen gewonnenen Spannungswelligkeiten zueinander in Bezug gesetzt werden beziehungsweise miteinander verglichen werden und der batterielose Fahrzeugbetrieb erkannt werden.
Die CN 105556320 A offenbart ein Verfahren zur Detektion einer nicht mehr mit dem Bordnetz eines Fahrzeugs verbundenen Batterie. Des Weiteren offenbart die CN 105158573 B eine Schaltung um einen Innenwiderstand einer Batterie ermitteln zu können.
Bei einfachen Spannungsmessungen ergibt sich der Nachteil, da zu der Batterie eine weitere Spannungsquelle, insbesondere Generator oder DC/DC-Wandler, aktiv ist und das System deswegen noch betrieben wird. Somit scheidet eine einfache Spannungsmessung aus. Bei einer Bestimmung des, insbesondere ohmschen Anteils, des Innenwiderstandes der Batterie ergibt sich das Problem, dass durch die Unterbrechung, beispielsweise im Strompfad, bei der Strommessung zur Messung von AD-Wandler-Rauschen kommt, dieses Rauschen statistisch verteilt ist und es deswegen zufällig zu guten oder schlechten Werten kommen kann. Hierbei würde man hingegen erwarten, dass die Werte gegen unendlich groß gehen. Genauso problematisch kann es sein, dass die Anregung im Fahrzeug aufgrund der aktuellen Bordnetzsituation nur eine geringe Anregung bietet und demnach die Auswertung nicht stattfinden kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrische Verbindung eines elektrischen Energiespeichers mit einem Bordnetz eines Fahrzeugs einfacher und aufwandsminimierter überprüfen zu können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein elektronisches Batteriebeurteilungssystem sowie ein Fahrzeug gemäß den abhängigen Ansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den unabhängigen Patentansprüchen.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung einer elektrischen Verbindung eines elektrischen Energiespeichers mit einem Bordnetz eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs, wobei

- das Bordnetz mit dem elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird, und
- mit einem Spannungswandler des Bordnetzes, welcher mit dem elektrischen Energiespeicher verbunden ist, zumindest eine Komponente des Bordnetzes mit einer Ausgangsspannung des Spannungswandlers versorgt wird, aufweisend:
- Verändern einer Vorgabespannung des Spannungswandlers, mit welcher die Ausgangsspannung vorgegeben werden kann, in einem vorgegebenen Zeitintervall, wodurch eine Batteriespannung und ein Batteriestrom des elektrischen Energiespeichers beeinflussbar ist,
- Erfassen der Batteriespannung des elektrischen Energiespeichers innerhalb des Zeitintervalls mit einer Erfassungseinheit,
- Erfassen des Batteriestroms des elektrischen Energiespeichers innerhalb des Zeitintervalls mit einer Erfassungseinheit,
- Vergleichen eines zeitlichen Verlaufs der Batteriespannung und eines zeitlichen Verlaufs des Batteriestroms mit einer Auswerteeinheit,
- Beurteilen der elektrischen Verbindung des elektrischen Energiespeichers mit dem Bordnetz abhängig von den verglichenen zeitlichen Verläufen der Batteriespannung und des Batteriestrom durch die Auswerteeinheit.

Durch das vorgeschlagene Verfahren kann eine einfache Erkennung beziehungsweise Überprüfung durchgeführt werden, ob eine Fahrzeugbatterie mit dem Fahrzeugbordnetz elektrisch verbunden ist. Mit anderen Worten ausgedrückt kann eine Erkennung durchgeführt werden, ob die aktuelle Batterie des Fahrzeugs noch im Bordnetz angeschlossen und verfügbar ist. Somit kann eine aktuelle Bordnetzkonnektivität der Fahrzeugbatterie durchgeführt werden. Insbesondere kann dies mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens einfacher, kostenreduzierter und aufwandsminimierter durchgeführt werden.
Anhand der Beurteilung der elektrischen Verbindung des elektrischen Energiespeichers mit dem Bordnetz in Abhängigkeit von den verglichenen zeitlichen Verläufen kann festgestellt werden, ob der elektrische Energiespeicher aktuell mit dem Bordnetz elektrisch verbunden beziehungsweise verdrahtet ist. Ebenfalls kann mit Hilfe der durchgeführt Beurteilung ein Zustand beziehungsweise eine Güte der elektrischen Verbindung des elektrischen Energiespeichers mit dem Bordnetz überprüft beziehungsweise überwacht werden.
Bei dem elektrischen Energiespeicher handelt es sich beispielsweise um eine Fahrzeugbatterie oder einen Akkumulator. Insbesondere kann es sich bei dem elektrischen Energiespeicher um eine Hochvoltbatterie handeln. Bei dem Bordnetz kann es sich beispielsweise um das gesamte Bordnetz des Fahrzeugs oder um ein Teilbordnetz des Fahrzeugs handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Energieversorgungssystem des Fahrzeugs handeln. Mit Hilfe des elektrischen Energiespeichers und des Bordnetzes kann beispielsweise eine elektrische Antriebsmaschine, insbesondere ein Elektromotor, des Fahrzeugs betrieben werden, sodass das Fahrzeug fortbewegt werden kann.
Beispielsweise kann es sich bei dem Bordnetz um ein Niedervoltbordnetz handeln, mit welchem elektrische Verbraucher elektrisch betrieben beziehungsweise versorgt werden können. Dabei kann es sich bei den Komponenten des Bordnetzes um Niedervoltkomponenten handeln.
Beispielsweise können diese Komponenten eine Spannungslage zwischen 11 und 14 Volt, insbesondere 12 Volt, aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem Bordnetz um ein 12-Volt-Bordnetz oder um ein 24-Volt-Bordnetz des Fahrzeugs handeln. Dies kann in diesem Fall somit ein Teilbordnetz eines Hochvoltbordnetzes des Fahrzeugs sein. Insbesondere kann es sich bei den Komponenten des Bordnetzes um sicherheitsrelevante Systeme, wie Lenkungssysteme oder Bremssysteme handeln. Da solche sicherheitskritischen Systeme mittels einer redundanten Spannungsversorgung abgesichert sein müssen, ist eine vorhandene, insbesondere funktionsfähige, elektrische Verbindung zwischen dem Bordnetz und dem elektrischen Energiespeicher von Bedeutung.
Um die Komponente beziehungsweise die Komponenten mit einer entsprechenden Spannung, insbesondere einer Niedervoltspannung, elektrisch versorgen zu können, kann eine Spannung des elektrischen Energiespeichers mit einem Spannungswandler umgewandelt beziehungsweise transformiert werden.
Beispielsweise kann es sich bei dem Spannungswandler um einen Gleichspannungswandler, einen DC-DC-Wandler oder um einen Gleichstromgenerator handeln. Der Spannungswandler kann an seinem Eingang als Eingangsspannung die Spannung des elektrischen Energiespeichers zugeführt werden, sodass mithilfe des Spannungswandlers diese Eingangsspannung in eine entsprechende Ausgangsspannung gewandelt werden kann. Die Ausgangsspannung kann der zumindest eine Komponente des Bordnetzes oder weiteren Systemen oder Einheiten des Bordnetzes zur Verfügung gestellt beziehungsweise übertragen werden.
Beispielsweise kann mithilfe einer Regelung und/oder Steuerungseinheit die Vorgabespannung des Spannungswandlers variiert beziehungsweise ändert werden. Mithilfe der Vorgabespannung kann insbesondere der Spannungswandler derart parametriert beziehungsweise eingestellt werden, sodass eine gewünschte Ausgangsspannung des Spannungswandlers ausgegeben werden kann. Insbesondere wird die Eingangsspannung des Spannungswandlers in Abhängigkeit von der vorgegebenen Vorgabespannung in die Ausgangsspannung umgewandelt. Mit anderen Worten gibt die Vorgabespannung vor, welche Spannungslage am Ausgang des Spannungswandlers vorliegen beziehungsweise herrschen soll. Die Veränderung der Vorgabespannung erfolgt zeitlich abwechselnd. In einem vorgegebenen Zeitintervall beziehungsweise innerhalb einer Zeitdauer wird die Vorgabespannung verändert. Dies kann beispielsweise automatisch durch die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit erfolgen. Durch die Veränderung der Vorgabespannung und somit der Spannungswandlung des Spannungswandlers erfährt der elektrische Energiespeicher, wenn dieser mit dem Spannungswandler verbunden ist, einen Einfluss beziehungsweise eine Veränderung. Somit kann die Batteriespannung und/oder der Batteriestrom des elektrischen Energiespeichers durch die Veränderung der Vorgabespannung beeinflusst, insbesondere beeinträchtigt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann mithilfe der Veränderung der Vorgabespannung der Spannungswandler aktiv angeregt werden und mit einer Quasi-Störfrequenz beaufschlagt beziehungsweise aufgeprägt werden.
Beispielsweise kann die Veränderung der Vorgabespannung periodisch sich alle 100 Millisekunden ändern.
Beispielsweise kann die Batteriespannung mithilfe einer Spannungsmessung erfasst beziehungsweise gemessen werden. Hierzu kann beispielsweise ein Spannungsmessgerät als Erfassungseinheit verwendet werden. Der Batteriestrom kann mittels einer Strommessung beziehungsweise Stromerfassung erfasst beziehungsweise gemessen werden. Hierzu kann ein Strommessgerät als Erfassungseinheit verwendet werden. Insbesondere kann die Batteriespannung und der Batteriestrom mittels ein und derselben Erfassungseinheit erfasst werden. Dabei kann es sich in diesem Fall um eine Messeinrichtung handeln, welche sowohl Spannungen als auch Ströme messen kann. Anderenfalls kann es sich zum einen um eine erste Erfassungseinheit zum Erfassen der Batteriespannung und um eine zweite Erfassungseinheit zum Erfassen des Batteriestroms handeln.
Insbesondere wird innerhalb des Zeitintervalls, also solange die Vorgabespannung verändert ist, ein jeweiliger zeitlicher Verlauf beziehungsweise Zeitverlauf der Batteriespannung und des Batteriestroms erfasst beziehungsweise aufgezeichnet. Diese beiden zeitlichen Verläufe der Batteriespannung und des Batteriestroms werden mittels der Auswerteinheit, insbesondere einer elektronischen Auswerteinheit oder Recheneinheit, verglichen, insbesondere analysiert. Dabei werden diese zeitlichen Verläufe dahingehend verglichen beziehungsweise überprüft, ob sich Veränderungen, welche durch die veränderte Vorgabe eines Spannungswandlers hervorgerufen wurden, erfassen lassen. Somit kann in den zeitlichen Verläufen der Batteriespannung und des Batteriestroms festgestellt werden, ob die Vorgabespannung des Spannungswandlers verändert wurde. Mit anderen Worten ausgedrückt wirkt sich die veränderte Vorgabespannung in den zeitlichen Verläufen der Batteriespannung und des Batteriestroms aus. Dies beruht daher, da der Spannungswandler als Last beziehungsweise elektrische Last des elektrischen Energiespeichers bezeichnet werden kann. Somit kann mithilfe der veränderten Vorgabespannung des Spannungswandlers eine Veränderung der Last des elektrischen Energiespeichers hervorgerufen werden. Dies kann anschließend bei der Beurteilung der elektrischen Verbindung des elektrischen Energiespeichers mit dem Bordnetz berücksichtigt beziehungsweise betrachtet werden. Dabei wird vor allem bei der Beurteilung geachtet, ob die veränderte Vorgabespannung beziehungsweise die zeitlich veränderte Vorgabespannung des Spannungswandlers in den zeitlichen Verläufen der Batteriespannung und des Batteriestroms erkennbar beziehungsweise detektierbar ist. Sollte dies der Fall sein, so kann darauf geschlossen werden, dass der elektrische Energiespeicher mit dem Bordnetz elektrisch verbunden ist. Anderenfalls liegt eine fehlerhafte oder beschädigte elektrische Verbindung vor.
Beispielsweise kann ein Ergebnis der durchgeführten Beurteilung der elektrischen Verbindung einem Sicherheitssystem des Fahrzeugs oder einer anderweitigen Einrichtung des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt beziehungsweise bereitgestellt werden.
Beispielsweise kann das Verändern der Vorgabespannung des Spannungswandlers so oft wiederholend durchgeführt werden, bis die Batterie beziehungsweise der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs als vorhanden erkannt wurde. Beispielsweise kann die Veränderung der Vorgabespannung zehn Mal, insbesondere zwanzig Mal, oder in einem Bereich zwischen zehn und zwanzig Wiederholungen, wiederholt beziehungsweise durchgeführt werden.
Durch das vorgeschlagene Verfahren können komplexe Frequenzgenerator-Steuerungen zur Definierung einer Frequenzvorgabe verzichtet werden, wodurch Störungen erzeugt werden können. Dies kann durch das vorgeschlagene Verfahren verhindert werden.
Durch das vorgeschlagene Verfahren kann eine Störfrequenz mittels des Spannungswandlers aufgeprägt werden, insbesondere in einem vorgegebenen Zeittakt. Durch dies kann eine Verstimmung des Spannungswandlers erzeugt werden, sodass dieses Verstimmen ausreicht, um die Anregung so stark auszuprägen, damit sie zur Innenwiderstandsbestimmung ausreicht.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorgabespannung derart in dem Zeitintervall verändert wird, in dem ein Spannungswert der Vorgabespannung um einen vorgegebenen Spannungswert erhöht oder verkleinert wird, insbesondere wird der Spannungswert der Vorgabespannung periodisch um den vorgegebenen Spannungswert erhöht oder verkleinert. Insbesondere erfolgt die Veränderung der Vorgabespannung wiederholend beziehungsweise abwechselnd.
Beispielsweise kann der Spannungswert der Vorgabespannung 100 Millisekunden erhöht und nach Ablauf dieser 100 Millisekunden wiederum um 100 Millisekunden verkleinert werden. Dabei erfolgt das Erhöhen oder Erniedrigen des Spannungsnetzes immer von dem Ausgangswert des Spannungswerts der Vorgabespannung.
Beispielsweise wird die Vorgabespannung 100 Millisekunden um 50 Millivolt erhöht anschließend wird die Vorgabespannung für 100 Millisekunden um 50 Millivolt erniedrigt. Somit wird eine periodisch sich abwechselnde Erhöhung oder Tiefsetzung um den Spannungswert der Vorgabespannung, insbesondere dem Grundwert der Vorgabespannung, variiert. Somit kann ein periodischer Wechsel der Vorgabespannung durchgeführt werden. Dies kann durch Anregung mittels der Veränderung der Vorgabespannung des Spannungswandlers erfolgen.
Insbesondere kann die Vorgabespannung des Spannungswandlers um einen typischen Zeittakt von beispielsweise 100 Millisekunden variiert werden. Dies erfolgt um die Vorgabe des aktuellen Spannungswertes der Vorgabespannung abwechselnd. Beispielsweise kann die Vorgabespannung 13,8 Volt aufweisen, sodass abwechselnd 13,85 Volt oder 13,75 Volt als Vorgabespannung eingestellt wird. Dies erfolgt in einem periodischen Vorgang. Bei dem vorgegebenen Spannungswert handelt es sich um einen solchen Wert beziehungsweise Referenzwert, bei welchem sich Eigenschaften des Bordnetzes und/oder der zumindest einen Komponente nicht verändert aber eine Beeinflussung der Batteriespannung und des Batteriestroms nachweisbar ist. Insbesondere sollte der vorgegebene Spannungswert so definiert beziehungsweise vorgegeben werden, dass sich zumindest kein, insbesondere kein wesentlich spürbarer, Einfluss auf Eigenschaften des Bordnetzes und/oder anderen Systemen des Fahrzeuges ausübt.
Durch die Veränderung der Vorgabespannung des Spannungswandlers erfährt der elektrische Energiespeicher keine massive Stromaufnahme sondern nur einen kurzen Peak beziehungsweise Stromspitze. Dies kann in den Zeitverläufen beziehungsweise in zeitlichen Verläufen detektiert werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass bei dem Vergleichen der zeitlichen Verläufe der Batteriespannung und des Batteriestroms überprüft wird, ob diese beiden zeitlichen Verläufe phasengleich sind. Somit erfolgt die Beurteilung der elektrischen Verbindung des elektrischen Energiespeichers mit dem Bordnetz durch Überprüfen der Phasen der Batteriespannung und des Batteriestroms. Somit kann eine einfache und aufwandminimierte Methode geschaffen werden, um zu überprüfen, ob der elektrische Energiespeicher noch mit dem Bordnetz verbunden ist. Insbesondere erfolgt die Überprüfung derart, indem überprüft wird, ob der Batteriestrom und die Batteriespannung in Phase sind. Wenn der elektrische Energiespeicher mit dem Bordnetz noch verbunden ist, so stehen der Batteriestrom und die Batteriespannung bei angeregtem Spannungswandler in direkter Proportionalität. Sollte der elektrische Energiespeicher nicht mehr mit dem Bordnetz verbunden sein, so sind die Batteriespannung und der Batteriestrom nicht mehr in Phase und insbesondere weisen diese beiden keine Proportionalität mehr zueinander auf.
Anders ausgedrückt kann dann, wenn mit der Anregung des Spannungswandlers durch die veränderte Vorgabespannung die gemessene Batteriespannung und der gemessene Batteriestrom noch phasengleich sind kann davon ausgegangen werden, dass der elektrische Energiespeicher entsprechend noch im Stromkreis des Bordnetzes vorhanden beziehungsweise angeschlossen ist.
Falls der elektrische Energiespeicher nicht, insbesondere nur unzureichend, mit dem Bordnetz verbunden ist, so ist der Strom und die Spannung nicht phasengleich. In einem solchen Fall würden die Erfassungseinheiten als Batteriestrom ein statistisches Rauschen beziehungsweise stochastische Schwanken detektieren.
Insbesondere kann durch das vorgeschlagene Verfahren überprüft werden, ob die Signale von Batteriestrom und Batteriespannung phasengleich sind.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass durch das Verändern der Vorgabespannung eine Bestimmung eines Innenwiderstands des elektrischen Energiespeichers angeregt wird. Insbesondere erfolgt die Veränderung der Vorgabespannung des Spannungswandlers so, dass eine entsprechende Anregung zur Innenwiderstandsbestimmung des elektrischen Energiespeichers ausreicht. Daher sollte die Vorgabespannung so festgelegt werden, dass eine genaue und insbesondere effektive, Bestimmung des Innenwiderstands vorgenommen werden kann. Insbesondere ist die Bestimmung des Innenwiderstands des elektrischen Energiespeichers dann durchführbar, wenn der Batteriestrom und die Batteriespannung phasengleich sind. Somit stehen die Batteriespannung und der Batteriestrom proportional zueinander.
Bei einem angeschlossenen elektrischen Energiespeicher ergibt sich ein konstanter Innenwiderstand, da der Batteriestrom und die Batteriespannung proportional zueinander sind. Mit anderen Worten ausgedrückt kann bei einer Phasengleichheit zwischen dem Batteriestrom und der Batteriespannung ein ohmscher Widerstand beziehungsweise ein ohmscher Anteil des Innenwiderstands des elektrischen Energiespeichers bestimmt werden. Dies ist ein Indikator dafür, dass der elektrische Energiespeicher mit dem Bordnetz, insbesondere funktionsfähig, elektrisch verbunden ist. Sollte die Verbindung fehlerhaft sein oder abgetrennt sein, so verhält sich das Verhältnis der Batteriespannung und des Batteriestroms nicht proportional zueinander, sodass kein ohmscher Widerstand bestimmt werden kann. Dies kann bei der Beurteilung der elektrischen Verbindung berücksichtigt werden.
Insbesondere kann mithilfe des vorgeschlagenen Verfahrens durch Änderungen der Spannungsvorgabe eine Stromänderung des elektrischen Energiespeichers erreicht werden, sodass eine konkrete Bewertung eines ohmschen Anteils des Innenwiderstands des elektrischen Energiespeichers durchgeführt werden kann.
Durch die Bestimmung des Innenwiederstands kann eine Leistungsfähigkeit des elektrischen Energiespeichers bewertet werden.
Durch die variabel gestaltete Vorgabespannung beziehungsweise Spannungsvorgabe kann der Batteriestrom in Anregung des Spannungswandlers reagieren. Damit ergibt sich eine Anregung um den Innenwiderstand bestimmen zu können.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bestimmung des Innenwiderstands abhängig von einer mittleren Spannung des zeitlichen Verlaufs der Batteriespannung und einem mittleren Strom des zeitlichen Verlaufs des Batteriestroms durchgeführt wird. Somit erfolgt die Bestimmung des Innenwiderstands über einen Quotienten eines mittleren Stroms und einer mittleren Spannung. Die mittlere Spannung des zeitlichen Verlaufs der Batteriespannung und der mittlere Strom des zeitlichen Verlaufs des Batteriestroms können beispielsweise mithilfe der Auswerteeinheit ermittelt beziehungsweise bestimmt werden. Bei einer mittleren Spannung beziehungsweise einem Mittelwert der Batteriespannung und bei dem mittleren Strom beziehungsweise Mittelwert des Batteriestroms kann es sich jeweils um einen Effektivwert der Batteriespannung und einen Effektivwert des Batteriestroms handeln. Dadurch kann eine effizientere, insbesondere genauere, Bestimmung des Innenwiderstands durchgeführt werden. Der bestimmte Innenwiderstand kann als weiterer Indikator bei der Beurteilung der elektrischen Verbindung des elektrischen Energiespeichers mit dem Bordnetz berücksichtigt beziehungsweise verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Verändern der Vorgabespannung in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Schaltfrequenz erfolgt. Beispielsweise richtet sich die vorgegebene Schaltfrequenz an das vorgegebene Zeitintervall. Insbesondere wird die vorgegebene Schaltfrequenz. Von der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit dazu verwendet, um die Vorgabespannung abwechselnd zu verändern. Somit kann mithilfe der vorgegebenen Schaltfrequenz der Spannungswandler entsprechend angeregt werden und die Vorgabespannung variiert werden. Dadurch kann der Spannungswandler derart geregelt beziehungsweise angeregt werden, sodass die zeitlichen Verläufe der Batteriespannung und des Batteriestroms erfasst und für die Beurteilung der Konnektivität des elektrischen Energiespeichers verwendet werden können.
Beispielsweise kann mithilfe der Schaltfrequenz ein periodisches Wechseln der Vorgabespannung durchgeführt werden. Beispielswiese kann die Vorgabespannung als Steuer- und/oder Regelgröße des Spannungswandlers bezeichnet werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass für das Vergleichen der zeitlichen Verläufe der Batteriespannung und des Batteriestroms die Zeit in Verläufe mit einem digitalen Filter abhängig von der veränderten Vorgabespannung gefiltert werden. Beispielsweise kann hierzu als digitaler Filter ein Bandpass beziehungsweise ein Bandpassfilter verwendet werden. Mithilfe des digitalen Filters kann ein entsprechender Frequenzbereich begrenzt beziehungsweise vorgegeben werden, innerhalb welcher der Batteriestrom und die Batteriespannung analysiert werden. Des vorgegebenen Zeitintervalls gefiltert werden können, somit können Störgrößen eliminiert werden und eine bessere Beurteilung der elektrischen Verbindung durchgeführt werden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist des Weiteren vorgesehen, dass unmittelbar nach dem Verändern der Vorgabespannung jeweils eine Sprungantwort als zeitlicher Verlauf der Batteriespannung und des Batteriestroms ermittelt wird. Beispielsweise können die jeweiligen Sprungantworten mithilfe der Erfassungseinheit beziehungsweise den Erfassungseinheiten erfasst werden. Ebenfalls kann mithilfe der Auswerteeinheit oder einer elektronischen Schaltung die Sprungantworten bestimmt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt kann durch die Veränderung beziehungsweise Anregung des Spannungswandlers mittels der Vorgabespannung eine Stromantwort und eine Spannungsantwort erzeugt werden. Beispielsweise kann es sich bei der Sprungantwort des Batteriestroms um eine Stromantwort beziehungsweise Stromimpuls handeln. Bei der Sprungantwort bezüglich der Batteriespannung kann es sich um einen Spannungsanreger handeln. Bei der Erfassung der Batteriespannung und des Batteriestroms können anhand der zeitlichen Verläufe die jeweiligen Stromantworten erfasst beziehungsweise aufgezeichnet werden. Sollten die beiden Sprungantworten periodengleich sein, so kann von einer intakten Verbindung des elektrischen Energiespeichers ausgegangen werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein elektronisches Batteriebeurteilungssystem mit einer Auswerteeinheit und zumindest einer Erfassungseinheit, wobei das elektronische, insbesondere elektrische, Batteriebeurteilungssystem zu Durchführen eines Verfahrens nach dem vorherigen Aspekt oder einer vorteilhaften Weiterbildung davon ausgebildet ist. Insbesondere kann das vorhin geschilderte Verfahren oder eine vorteilhafte Weiterbildung davon mit dem soeben geschilderten Batteriebeurteilungssystem durchgeführt werden.
Bei dem Batteriebeurteilungssystem kann es sich beispielsweise um eine elektronische Messvorrichtung oder um eine elektrische Schaltung handeln. Beispielsweise kann das Batteriebeurteilungssystem in einem Bordnetz beziehungsweise einem elektrischen Bordnetz eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs sein. Insbesondere kann mithilfe des Batteriebeurteilungssystems beurteilt beziehungsweise bewertet beziehungsweise festgestellt werden, ob eine Fahrzeugbatterie des zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs aktuell mit dem Bordnetz verbunden ist oder nicht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Batteriebeurteilungssystem nach dem vorherigen Aspekt oder einer vorteilhaften Weiterbildung. Beispielsweise kann es sich bei dem Fahrzeug um ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug, wie beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug handeln. Biespielsweise kann das Fahrzeug ein elektrisches Bordnetz aufweisen. Insbesondere kann das Batteriebeurteilungssystem als eigenständige Einheit beziehungsweise Vorrichtung beziehungsweise System ausgebildet sein, oder es kann Bestandteil des Bordnetzes sein.
Eine Batterie, insbesondere ein elektrischer Energiespeicher, im Sinne der Erfindung umfasst zumindest eine und insbesondere mehrere elektrisch leitend miteinander verschaltete Batteriezellen, wobei eine solche Batteriezelle bevorzugt eine Spannung im Bereich von 3,5 und 4,0 Volt bereitstellt. Dabei kann eine solche Batteriezelle beispielsweise als eine prismatische Zelle, eine Pouchzelle oder eine Rundzelle ausgebildet sein. Die Batterie ist bevorzugt als eine sogenannte Hochvolt-Batterie ausgestaltet, die dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung im Bereich von mehr als 60 Volt, insbesondere im Bereich von mehreren 100 Volt, bereitzustellen. Eine solche Hochvolt-Batterie kann in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein, wo sie einen elektrischen Verbraucher, insbesondere einen Antriebsmotor, mit elektrischer Energie versorgen kann.
Insbesondere können vorteilhafte Ausführungsbeispiele eines Aspekts als vorteilhafte Ausführungsbeispiele der anderen Aspekte und umgekehrt angesehen werden.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungsbeispiele des elektronischen Batteriebeurteilungssystems sowie des Fahrzeuges anzusehen. Dies gilt in umgekehrter Weise ebenfalls.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen elektronischen Batteriebeurteilungssystems und des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen elektronischen Batteriebeurteilungssystems und des erfindungsgemäßen Fahrzeugs hier nicht noch einmal besch rieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher und zumindest einem elektrischen Bordnetz und einem elektronischen Batteriebeurteilungssystem;
2 einen beispielhaften Zeitverlauf eines Batteriestroms des elektrischen Energiespeichers aus 1;
3 einen beispielhaften Zeitverlauf einer Batteriespannung des elektrischen Energiespeichers aus 1; und
4 beispielhafte Zeitverläufe einer elektrischen Leistung, der Batteriespannung und des Batteriestroms des elektrischen Energiespeichers aus 1 .

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt eine schematische Ansicht eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs 1. Bei dem Fahrzeug 1 kann es sich beispielsweise um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug handeln.
Beispielsweise weist das Fahrzeug 1 ein elektrisches Antriebsaggregat 2 auf, mit welchem das Fahrzeug 1 bewegt werden kann. Damit das Fahrzeug 1 mithilfe des elektrischen Antriebsaggregats 2 beziehungsweise mit einem Elektromotor angetrieben werden kann zum Durchführen einer Fortbewegungsfahrt kann das Fahrzeug 1 zumindest ein elektrisches Bordnetz 3 und beispielsweise eine Hochvoltbatterie 4 aufweisen. Die Hochvoltbatterie 4 weist beispielsweise eine Spannung im Hochvoltbereich auf. Bei dem Bordnetz 3 kann es sich beispielsweise um ein Hochvoltbordnetz handeln. Dies das Bordnetz 3 und die Hochvoltbatterie 4 können beispielsweise zum Versorgen des elektrischen Antriebsaggregats 2 verwendet werden.
Da das Fahrzeug 1, beispielsweise ein hochautomatisiertes Fahrzeug sein kann, kann das Fahrzeug 1 vielzählige Sicherheitssysteme und/oder Fahrerassistenzsysteme aufweisen. Diese können beispielsweise zur Lenkung und zur Bremsung verwendet werden. Da diese Systeme insbesondere eine redundante Spannungsversorgung benötigen, kann das Fahrzeug 1 beispielsweise ein zusätzliches Bordnetz 5 aufweisen. Bei dem Bordnetz 5 kann es sich beispielsweise im Vergleich zu dem Bordnetz 3 um ein Niedervoltbordnetz handeln. Ebenso kann es sich bei den Bordnetzen 3, 5 um ein und dasselbe Bordnetz handeln. Beispielsweise kann das Bordnetz 3 ein erstes Teilbordnetz und das Bordnetz 5 ein zweites Teilbordnetz eines übergeordneten Bordnetzes des Fahrzeugs 1 sein. Beispielsweise kann das Bordnetz 5 dazu verwendet werden, um zumindest eine Komponente 6 zu betreiben und insbesondere mit elektrischer Energie zu versorgen. Dazu kann das Bordnetz 5 zu der Hochvoltbatterie 4 verschiedene elektrische Energiespeicher 7 aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem elektrischen Energiespeicher 7 um eine Fahrzeugbatterie oder um einen Akkumulator handeln. Insbesondere kann es sich entgegen zu einer Hochvoltbatterie 4 bei dem elektrischen Energiespeicher 7 um eine Batterie im Niedervoltbereich handeln. Beispielsweise kann der elektrische Energiespeicher 7 mit der Hochvoltbatterie 4 indirekt verbunden sein. Insbesondere kann der elektrische Energiespeicher 7 und das Bordnetz 5 eine Spannungslage von 12 Volt, 24 Volt, 36 Volt oder 48 Volt aufweisen.
Damit insbesondere die zumindest eine Komponente 6, welche beispielsweise ein Sicherheitssystem oder ein Längssystem oder ein Bremssystem sein kann, effizient mit einer passenden Spannung versorgen zu können, weist das Bordnetz 5 zumindest einen Spannungswandler 8 auf. Bei dem Spannungswandler 8 kann es sich beispielsweise um einen Gleichspannungswandler handeln. Mithilfe des Spannungswandlers 8 kann beispielsweise eine Batteriespannung U_batt des elektrischen Energiespeichers 7 in eine Ausgangsspannung UA umgewandelt werden. Hierzu kann dem Spannungswandler 8 als Eingangsspannung UE die Batteriespannung U_batt des elektrischen Energiespeichers 7 zugeführt beziehungsweise bereitgestellt werden. Diese die an dem Spannungswandler 8 anliegende Eingangsspannung UE kann anschließend in die Ausgangsspannung UA umgewandelt beziehungsweise transformiert werden. Beispielsweise kann die Ausgangsspannung UA zwischen 10 Volt und 48 Volt liegen. Insbesondere kann die Ausgangsspannung UA einen beliebigen Wert innerhalb dieses Intervalls aufweisen.
Insbesondere handelt es sich bei der Eingangsspannung UE, der Ausgangsspannung UA, und der Batteriespannung U_batt um eine Gleichspannung.
Da insbesondere der elektrische Energiespeicher 7 als redundante Spannungsversorgung verwendet wird, ist eine funktionstüchtige und insbesondere vollständige elektrische Verbindung 9 des elektrischen Energiespeichers 7 mit dem Bordnetz 5 von Bedeutung. Dazu kann diese elektrische Verbindung 9 überprüft beziehungsweise bewertet werden, ob diese elektrische Verbindung 9 noch ausreichend ist oder sogar vollständig getrennt beziehungsweise aufgetrennt ist. Hierzu kann beispielsweise ein elektronisches Batteriebeurteilungssystem 10 verwendet werden. Mithilfe des Batteriebeurteilungssystems 10 kann es beispielsweise als elektronisches System oder elektronische Vorrichtung bezeichnet werden kann, kann die elektrische Verbindung 9 beziehungsweise eine Konnektivität des elektrischen Energiespeichers 7 beziehungsweise der Fahrzeugbatterie durchgeführt werden. Hierzu kann beispielsweise das Batteriebeurteilungssystem 10 eine Auswerteeinheit 11, insbesondere eine elektronische Auswerteeinheit aufweisen. Bei der Auswerteeinheit 11 kann es sich beispielsweise um eine Recheneinheit handeln. Das elektronische Batteriebeurteilungssystem 10 kann beispielsweise Bestandteil des Fahrzeug 1, insbesondere des Bordnetzes 5 sein. Ebenfalls kann das elektronische Batteriebeurteilungssystem 10 eine eigenständige Einheit beziehungsweise System sein.
Um nun überprüfen zu können, ob der elektrische Energiespeicher 7 noch mit dem Bordnetz 5 verbunden ist, indem der Spannungswandler 8 angeregt wird. Hierzu kann eine Steuer- und/oder Regelgröße verwendet werden. Insbesondere wird eine Störgröße beziehungsweise eine Anregung auf den Spannungswandler 8 beaufschlagt. Insbesondere erfolgt eine Aufprägung einer Störfrequenz mittels des Spannungswandlers 8, insbesondere in einem vorgehenden Zeittakt, um die elektrische Verbindung 9 beurteilen zu können.
Hierzu kann insbesondere eine zeitlich, abwechselnde, Veränderung einer Vorgabespannung UV des Spannungswandlers 8 durchgeführt werden. Insbesondere erfolgt eine periodische Anpassung beziehungsweise Variierung der Vorgabespannung UV des Spannungswandlers 8. Mithilfe der Vorgabespannung UV kann der Spannungswandler 8 derart geregelt beziehungsweise gesteuert werden, sodass sich eine gewünschte Ausgangsspannung UA ergibt. Beispielsweise kann für die Veränderung der Vorgabespannung UV eine Steuer- und/oder Regeleinheit 12 vorgesehen sein. Diese kann beispielsweise Bestandteil des elektronischen Batteriebeurteilungssystems 10 sein. Mithilfe dieser Steuer- und/oder Regeleinheit 12 kann der Spannungswandler 8 geregelt und/oder gesteuert werden. Insbesondere erfolgt die Veränderung der Vorgabespannung UV in einem vorgegebenen Zeitintervall T (vergleiche 2 und 3). Durch diese Ausprägung einer Veränderung der Versorgungsspannung 12 kann die Batteriespannung U_batt und ein Batteriestrom I_batt beeinflusst werden. Beispielsweise kann der Spannungswandler 8 als Verbraucher beziehungsweise Last des elektrischen Energiespeichers 7 angesehen werden. Somit kann durch eine Veränderung des Spannungswandlers 8 ansich eine Veränderung des elektrischen Energiespeichers 7 und insbesondere des abgegriffenen Stroms variiert werden. Durch die zeitlich, periodische Veränderung der Vorgabespannung UV kann sich ein Verbraucherverhalten des elektrischen Energiespeichers 7 verändern, sodass die Batteriespannung I_batt und die Batteriespannng U_batt zumindest indirekt beeinflusst werden.
Beispielsweise kann die Vorgabespannung UV des Spannungswandlers 8 in einem vorgegebenen Zeittakt um die Vorgabe des aktuellen Spannungswerts um abwechselnd beispielsweise 0,05 Volt höher oder 0,05 tiefergesetzt werden. Diese Verstimmung reicht aus, um eine Anregung des elektrischen Energiespeichers 7 so stark auszuprägen, damit beispielsweise ein Innenwiderstand des elektrischen Energiespeichers 7 bestimmt werden kann. Beispielsweise kann es sich bei dem vorgegebenen Zeitintervall T, in welchem sich die Vorgabespannung zeitlich ändert, 100 Millisekunden, insbesondere zwischen 20 Millisekunden und 200 Millisekunden betragen. Insbesondere kann das Zeitintervall durch das elektronische Batteriebeurteilungssystem 10 vorgegeben werden.
Um die durch die veränderte Vorgabespannung UV erzeugte Anregung beurteilen zu können, kann innerhalb des Zeitintervalls T der Batteriestrom I_Batt und die Batteriespannung U_Batt erfasst beziehungsweise gemessen beziehungsweise aufgezeichnet werden. Hierzu kann eine Messeinrichtung 13 verwendet werden. Beispielsweise kann die Messeinrichtung 13 als übergeordnete Erfassungseinheit ausgebildet sein, mittels welcher sowohl eine Spannung als auch ein Strom gemessen beziehungsweise erfasst werden kann. Ebenso denkbar ist, dass mit einer Erfassungseinheit 14, insbesondere einer ersten Erfassungseinheit, die Batteriespannung UBatt und mit einer Erfassungseinheit 15, insbesondere einer zweiten Erfassungseinheit 15, der Batteriestrom IBatt erfasst wird. Beispielsweise können die Erfassungseinheiten 14, 15 Bestandteil der Messeinrichtung 13 sein. Insbesondere können die Erfassungseinheiten 14, 15 Bestandteil des elektronischen Batteriebeurteilungssystems 10 oder des Bordnetzes 5 sein.
Insbesondere wird die Batteriespannung U_Batt und der Batteriestrom I_Batt derart erfasst, dass ein zeitlicher Verlauf 16 (vgl. 3) der Batteriespannung U_Batt und ein zeitlicher Verlauf 17 (vgl. 2). des Batteriestroms I_Batt erfasst beziehungsweise bestimmt werden können.
Die beiden erfassten oder bestimmten zeitlichen Verläufe 16, 17 können mithilfe des Auswerteeinheit 11 verglichen beziehungsweise analysiert werden. Dabei wird mithilfe dieses durchgeführten Vergleichs die elektrische Verbindung 9 beurteilt.
Dabei werden insbesondere die beiden zeitlichen Verläufe 16, 17 derart verglichen, dass überprüft wird, ob die beiden zeitlichen Verläufe 16, 17 und somit der Batteriestrom I_Batt und die Batteriespannung U_Batt phasengleich beziehungsweise in Phase sind. Sollten nach der Veränderung der Vorgabespannung UV die beiden zeitlichen Verläufe 16, 17 phasengleich sein, so liegt eine intakte beziehungsweise korrekte elektrische Verbindung 9 zwischen dem elektrischen Energiespeicher 7 und dem Bordnetz 5 vor. In 2 und 3 sind die zeitlichen Verläufe 16, 17 phasengleich.
Insbesondere kann mithilfe der Steuer- und/oder Regelungseinheit 12 eine vorgegebene Schaltfrequenz für die Anpassung beziehungsweise Veränderung der Vorgabespannung UV verwendet werden. Insbesondere richtet sich die Schaltfrequenz an das Zeitintervall T. Beispielsweise kann die Schaltfrequenz abhängig von dem Zeitintervall T sein. Beispielsweise kann die Schaltfrequenz aus einem Kehrwert des Zeitintervalls T bestimmt werden.
Beispielsweise können für das Vergleichen der zeitlichen Verläufe 16, 17 die zeitlichen Verläufe 16, 17 von einem digitalen Filter 18 gefiltert werden. Bei dem digitalen Filter 18 kann es sich beispielsweise um einen Bandpassfilter handeln. Insbesondere können die zeitlichen Verläufe 16, 17 mithilfe des digitalen Filters 18 vorgefiltert werden. Insbesondere kann mithilfe der Erfassungseinheit 14, 15 oder der Auswerteeinheit 11 unmittelbar nach dem Verändern der Vorgabespannung UV jeweils eine Sprungantwort als zeitlicher Verlauf 16, 17 der Batteriespannung U_Batt und des Batteriestroms I_Batt bestimmt werden. Des Weiteren kann die Vorgabespannung derart in dem Zeitintervall T verändert werden, dass ein Spannungswert der Vorgabespannung UV um einen vorgegebenen Spannungswert erhöht oder verkleinert wird. Insbesondere wird der Spannungswert der Vorgabespannung UV periodisch um einen vorgegebenen Spannungswert erhöht oder verkleinert. Dieser wird beispielsweise mithilfe der Steuer- und mithilfe der Regelungseinheit 12.
Beispielsweise kann die Vorgabespannung UV einen aktuellen Wert von 13,8 V aufweisen. Mithilfe der Veränderung kann dieser aktuelle Wert der Vorgabespannung UV abwechselnd jeweils um 0,05 V höher oder 0,05 V tiefer gesetzt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt kann die Vorgabespannung UV beispielsweise alle 100 ms um 50 mV alternierend von der Vorgabe variiert werden. In diesem Beispiel würde die Vorgabespannung 100 ms lang auf 13,85 V gesetzt werden und anschließend 100 ms lang auf 13,75 V gesetzt werden. Dies kann sich periodisch beziehungsweise fortlaufend wiederholen. Dies erfolgt insbesondere so lange, bis beispielsweise der elektrische Energiespeicher 7 als mit dem Bordnetz 5 verbunden bewertet werden kann.
Beispielsweise kann durch die Veränderung der Vorgabespannung UV eine Bestimmung eines Innenwiderstands des elektrischen Energiespeichers 7 vorgenommen beziehungsweise angeregt werden. Dabei kann für die Bestimmung des Innenwiderstands eine mittlere Spannung des zeitlichen Verlaufs 16 der Batteriespannung U_Batt und ein mittlerer Strom des zeitlichen Verlaufs 17 des Batteriestroms I_Batt durchgeführt werden. Insbesondere erfolgt hier die Bestimmung des Innenwiderstands mit einer ΔU_Batt/ΔI_Batt-Methode beziehungsweise durch die Formel dU/dl.
In 4 ist beispielsweise dargestellt, wie ein beispielhafter Verlauf einer Leistung und eines quadratischen Stromverlaufs sowie eines quadratischen Spannungsverlaufs der Batterie bezüglich der Batteriespannung U_Batt und des Batteriestroms I_Batt. Insbesondere sind hier die Beträge bezüglich der Änderungen aufgezeichnet. Dies kann ebenfalls dazu verwendet werden, zu überprüfen, ob die Anregung des Spannungswandlers 8 bezüglich der Vorgabespannung UV ausreichend ist.
Ist beispielsweise der Innenwiderstand nicht konstant, da der Batteriestrom I_Batt statistisch streut, so liegt keine Phasengleichheit des Batteriestroms I_Batt und der Batteriespannung U_Batt vor. Ist die Anregung nicht ausreichend, ist es ebenfalls wahrscheinlich, dass der elektrische Energiespeicher 7 nicht bestimmt werden kann und entsprechend als nicht vorhanden in dem Bordnetz 5 angesehen werden kann. Ist es möglich, dass der Innenwiderstand bestimmt werden kann und die Sprungantworten phasengleich und ausreichend ausgeprägt sind, dann der elektrische Energiespeicher 7 als mit dem Bordnetz 5 verbunden angesehen werden.
Insbesondere können die angegebenen Spannungs- und Stromwerte Beispielswerte sein. Insbesondere können die angegebenen Strom- und Spannungswerte Messtoleranzen beziehungsweise Toleranzen aufweisen. Insbesondere können die angegebenen Stromwerte und Spannungswerte eine Abweichung von 5%, insbesondere 10%, aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: elektrisches Antriebsaggregat
3: Bordnetz
4: Hochvoltbatterie
5: Bordnetz
6: Komponente
7: elektrischer Energiespeicher
8: Spannungswandler
9: elektrische Verbindung
10: elektronisches Batteriebeurteilungssystem
11: Auswerteinheit
12: Steuer- und/oder Regelungseinheit
13: Messeinrichtung
14, 15: Erfassungseinheit
16: zeitlicher Verlauf der Batteriespannung
17: zeitlicher Verlauf des Batteriestroms
18: digitales Filter
IBatt: Batteriestrom
UA: Ausgangsspannung
UBatt: Batteriespannung
UE: Eingangsspannung
UV: Vorgabespannung

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

DE 102016216845 A1 [0005]
DE 10219824 A1 [0006]
CN 105556320 A [0007]
CN 105158573 B [0007]

Claims

Verfahren zur Beurteilung einer elektrischen Verbindung (9) eines elektrischen Energiespeichers (7) mit einem Bordnetz (5) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Fahrzeugs (1), wobei - das Bordnetz (5) mit dem elektrischen Energiespeicher (7) mit elektrischer Energie versorgt wird, und - mit einem Spannungswandler (8) des Bordnetzes (5), welcher mit dem elektrischen Energiespeicher (7) verbunden ist, zumindest eine Komponente (6) des Bordnetzes (5) mit einer Ausgangsspannung (UA) des Spannungswandlers (8) versorgt wird, gekennzeichnet, durch - Verändern einer Vorgabespannung (UV) des Spannungswandlers (8), mit welcher die Ausgangsspannung (UA) vorgegeben werden kann, in einem vorgegebenen Zeitintervall (T), wodurch eine Batteriespannung (U_Batt) und ein Batteriestrom (I_Batt) des elektrischen Energiespeichers (7) beeinflussbar ist, - Erfassen der Batteriespannung (U_Batt) des elektrischen Energiespeichers (7) innerhalb des Zeitintervalls (T) mit einer Erfassungseinheit (14), - Erfassen des Batteriestroms (I_Batt) des elektrischen Energiespeichers (7) innerhalb des Zeitintervalls (T) mit einer Erfassungseinheit (15), - Vergleichen eines zeitlichen Verlaufs (16) der Batteriespannung (U_Batt) und eines zeitlichen Verlaufs (17) des Batteriestroms (I_Batt) mit einer Auswerteeinheit (11) - Beurteilen der elektrischen Verbindung (9) des elektrischen Energiespeichers (7) mit dem Bordnetz (5) abhängig von den verglichenen zeitlichen Verläufen (16, 17) der Batteriespannung (U_Batt) und des Batteriestrom (I_Batt) durch die Auswerteeinheit (11).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabespannung (UV) derart in dem Zeitintervall (T) verändert wird, indem ein Spannungswert der Vorgabespannung (UV) um einen vorgegebenen Spannungswert erhöht oder verkleinert wird, insbesondere wird der Spannungswert der Vorgabespannung (UV) periodisch um den vorgegebenen Spannungswert erhöht oder verkleinert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Vergleichen der zeitlichen Verläufe (16, 17) der Batteriespannung (U_Batt) und des Batteriestrom (I_Batt) überprüft wir, ob diese beiden zeitlichen Verläufe (16, 17) phasengleich sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Verändern der Vorgabespannung (UV) eine Bestimmung eines Innenwiderstands des elektrischen Energiespeichers (7) angeregt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Innenwiderstands abhängig von einer mittleren Spannung des zeitlichen Verlaufs (16) der Batteriespannung (U_Batt) und einem mittleren Strom des zeitlichen Verlaufs (17) des Batteriestroms (I_Batt) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verändern der Vorgabespannung (UV) in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Schaltfrequenz erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Vergleichen der zeitlichen Verläufe (16) der Batteriespannung (U_Batt) und des Batteriestroms (I_Batt) die zeitlichen Verläufe (17) mit einem digitalen Filter (18) abhängig von der veränderten Vorgabespannung (UV) gefiltert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Verändern der Vorgabespannung (UV) jeweils eine Sprungantwort als zeitlicher Verlauf (16, 17) der Batteriespannung (U_Batt) und des Batteriestroms (I_Batt) ermittelt wird.
Elektronisches Batteriebeurteilungssystem (10) mit einer Auswerteeinheit (11) und zumindest einer Erfassungseinheit (14, 15), wobei das elektronische Batteriebeurteilungssystem (10) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Fahrzeug (1) mit einem elektronischen Batteriebeurteilungssystem (10) nach Anspruch 9.