DE102021213805A1 - Verfahren zum Betrieb eines Batteriemoduls, Batteriemodul und Verwendung eines solchen - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Batteriemoduls, Batteriemodul und Verwendung eines solchen Download PDF

Info

Publication number
DE102021213805A1
DE102021213805A1 DE102021213805.5A DE102021213805A DE102021213805A1 DE 102021213805 A1 DE102021213805 A1 DE 102021213805A1 DE 102021213805 A DE102021213805 A DE 102021213805A DE 102021213805 A1 DE102021213805 A1 DE 102021213805A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
temperature
module
coolant
battery module
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021213805.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Gunther Handte
Christoph Woll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021213805.5A priority Critical patent/DE102021213805A1/de
Priority to CN202211550444.3A priority patent/CN116231170A/zh
Publication of DE102021213805A1 publication Critical patent/DE102021213805A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/635—Control systems based on ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/258—Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren (20) zum Betrieb eines Batteriemoduls (100) mit mehreren Batteriezellen (103) beschrieben, wobei das Batteriemodul (100) zumindest eine Modultemperatur (T1, T2, T3) aufweist, und wobei das Batteriemodul (100) von einem Kühlmittel durchgeströmt wird, das eine Kühlmitteltemperatur (Tk1) aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die zumindest eine Modultemperatur (T1, T2, T3) mit der Kühlmitteltemperatur (Tk1) verglichen wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Batteriemoduls mit mehreren Batteriezellen, ein Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen und eine Verwendung eines solchen Batteriemoduls gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
  • Stand der Technik
  • Zur Umsetzung der Elektromobilität werden wieder aufladbare Batterien zur mehrfachen Umwandlung von chemischer in elektrische Energie verwendet. Dafür sind Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Selbstentladung besonders geeignet. Eine derartige Lithium-Ionen-Batterie weist typischerweise mehrere Batteriemodule auf, welche wiederum mehrere Batteriezellen umfassen.
  • Aus dem Dokument DE 10 2018 110 807 A1 ist ein Temperaturmesssystem für eine Brennstoffzelle bekannt, welches eine Temperatur-Schätzeinrichtung umfasst, die eine Wirkflächen-Kühlmitteltemperatur aus einer Kühlmittelaustrittstemperatur schätzt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren zum Betrieb eines Batteriemoduls mit mehreren Batteriezellen, ein Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen und eine Verwendung eines solchen Batteriemoduls mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereitgestellt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Batteriemoduls mit mehreren Batteriezellen wird die zumindest eine Modultemperatur mit der Kühlmitteltemperatur verglichen, wobei das Batteriemodul zumindest eine Modultemperatur aufweist, und wobei das Batteriemodul von einem Kühlmittel durchgeströmt wird, das eine Kühlmitteltemperatur aufweist.
  • Ein solches Batteriemodul mit z.B. 10 bis 12 Batteriezellen arbeitet optimal in einem Temperaturbereich von ca. 20°C bis ca. 40°C, wenn es in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug verwendet wird. Damit diese optimalen Temperaturgrenzen eingehalten werden, wird das Batteriemodul beispielsweise durch einen Wasserkühlkreislauf gekühlt. Die Temperaturmessung erfolgt mittels eines oder mehrerer Temperatursensoren, welche an dem Batteriemodul angebracht sind.
  • Vorteilhafterweise sind zwei Temperatursensoren an dem Batteriemodul angebracht. Fällt ein Temperatursensor dabei fehlerbedingt aus, so kann die Modultemperatur des Batteriemoduls von dem noch mindestens einen fehlerfrei arbeitenden Temperatursensor erfasst werden. Bei einem Defekt einer Batteriezelle aufgrund eines thermischen Fehlers erkennen die Temperatursensoren einen Temperaturanstieg. Schwierig wird die genaue Fehlerzuordnung, wenn ein Doppelfehler, also ein Temperatursensorfehler und zugleich ein Zelldefekt, auftritt. Um das Batteriemodul aus Sicherheitsgründen nicht irrtümlich außer Betrieb zu setzen, muss eine eindeutige Fehlerdiagnose erfolgen. Durch das Vergleichen der Modultemperatur mit der Kühlmitteltemperatur lässt sich der erwähnte Doppelfehler frühzeitig und eindeutig feststellen.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • So ist es von Vorteil, wenn eine erste Modultemperatur von einem ersten Temperatursensor erfasst wird. Alternativ oder zusätzlich ist es von Vorteil, wenn eine zweite Modultemperatur von einem zweiten Temperatursensor erfasst wird. Der erste Temperatursensor ist beispielsweise beabstandet zu dem zweiten Temperatursensor an dem Batteriemodul angebracht. Dabei ist der erste Temperatursensor z.B. im vorderen Drittel des Batteriemoduls und der zweite Temperatursensor z.B. im hinteren Drittel des Batteriemoduls angeordnet.
  • Weiter ist es vorteilhaft, wenn die zweite Modultemperatur mit der Kühlmitteltemperatur verglichen wird, wenn der erste Temperatursensor keinen Temperaturwert abgibt. Alternativ ist es vorteilhaft, wenn die erste Modultemperatur mit der Kühlmitteltemperatur verglichen wird, wenn der zweite Temperatursensor keinen Temperaturwert abgibt.
  • Das Vorsehen von zwei Temperatursensoren hat gegenüber nur einem Temperatursensor den Vorteil, dass, wenn ein Temperatursensor defekt ist, die Modultemperatur von dem anderen noch funktionstüchtigen Temperatursensor erfasst wird.
  • Eine alternativ vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass die zweite Modultemperatur mit der Kühlmitteltemperatur verglichen wird, wenn der erste Temperatursensor einen Temperaturwert abgibt, der einen vorbestimmten unteren Schwellenwert unterschreitet oder einen vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn die erste Modultemperatur mit der Kühlmitteltemperatur verglichen wird, wenn der zweite Temperatursensor einen Temperaturwert abgibt, der einen vorbestimmten unteren Schwellenwert unterschreitet oder einen vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet. Der vorbestimmte untere Schwellenwert entspricht beispielsweise einem Minimalwert eines optimalen Temperaturbereiches des Batteriemoduls und der vorbestimmte obere Schwellenwert entspricht beispielsweise einem Maximalwert des optimalen Temperaturbereiches des Batteriemoduls.
  • Sollte der erste oder der zweite Temperatursensor einen unplausiblen Wert abgeben, so erfolgt dementsprechend die Modultemperaturbestimmung durch den noch funktionstüchtigen anderen Temperatursensor. Um es zu vermeiden, dass die Leistung eines Elektrofahrzeuges aufgrund eines Temperatursensorfehlers reduziert wird oder das Batteriemodul vom Antriebsstrang getrennt wird, ist es von Bedeutung, zwischen einem Sensorfehler und einem Zellfehler zu unterscheiden, da ein derartiger unplausibler Wert sowohl durch einen Sensorfehler als auch durch einen Zellfehler verursacht werden kann. Tritt ein Zellfehler auf, steigt die Temperatur in Umgebung der defekten Batteriezelle an. Wenn sich die defekte Batteriezelle in unmittelbarer Umgebung eines defekten Temperatursensors befindet, beispielsweise des ersten Temperatursensors, so dauert es zu lange, bis der funktionierende zweite Temperatursensor eine Temperaturerhöhung feststellt. Aufgrund der Temperaturerhöhung einer Batteriezelle des Batteriemoduls erwärmt sich auch das Kühlmittel in deren Umgebung. Die Kühlmitteltemperatur wird beispielsweise zuerst erfasst und dann wird die zweite Modultemperatur ermittelt. Durch einen Vergleich der zweiten Modultemperatur mit der Kühlmitteltemperatur wird festgestellt, ob sich die Kühlmitteltemperatur gegenüber der zweiten Modultemperatur erhöht hat, was auf einen thermischen Zellfehler zurückzuführen wäre.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine dritte Modultemperatur herangezogen wird, welche auf Basis zumindest der Umgebungstemperatur und des thermischen Widerstands des Batteriemoduls berechnet wird. Die dritte Modultemperatur wird dabei beispielsweise nicht von einem dritten Temperatursensor in Echtzeit erfasst, sondern auf Basis der genannten Parameter und zusätzlich auf Basis der Strombelastung sowie der Durchflussmenge des Kühlmittels berechnet. Die Berechnung erfolgt beispielsweise mithilfe eines datenbasierten Modells in Form eines Kennlinienfeldes. Diese dritte Modultemperatur repräsentiert somit beispielsweise eine Austrittstemperatur des Kühlmittels aus dem Batteriemodul.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die dritte Modultemperatur mit der Kühlmitteltemperatur verglichen wird, wenn der erste und der zweite Temperatursensor keine Temperaturwerte abgeben oder jeweils einen Temperaturwert abgeben, der den jeweils vorbestimmten unteren Schwellenwert unterschreitet oder den jeweils vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet.
  • Fallen der erste und der zweite Temperatursensor gleichzeitig aus oder übermitteln unplausible Temperaturwerte, so wird anhand der Korrelation zwischen der dritten Modultemperatur und der Kühlmitteltemperatur überprüft, ob eine Abweichung zwischen den beiden Temperaturwerten vorliegt. Liegt eine Abweichung vor, so wird auf einen thermischen Zellfehler geschlossen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, die erste und die zweite Modultemperatur zuerst jeweils mit der dritten Modultemperatur zu vergleichen, wenn die erste Modultemperatur von der zweiten Modultemperatur abweicht, und dann diejenige Modultemperatur mit der Kühlmitteltemperatur zu vergleichen, die eine geringere Wertdifferenz zu der dritten Modultemperatur aufweist.
  • Geben der erste und der zweite Temperatursensor unterschiedliche Temperaturwerte ab, so liefert ein jeweiliger Vergleich der ersten und der zweiten Modultemperatur mit der dritten Modultemperatur lediglich Auskunft darüber, ob die erste und die zweite Modultemperatur jeweils mit der dritten Modultemperatur übereinstimmen, nicht jedoch, ob der erste bzw. zweite Temperatursensor fehlerfrei arbeitet oder ob eine Batteriezelle in unmittelbarer Umgebung dieses fehlerfreien Temperatursensors gerade einen thermischen Fehler aufweist. Eindeutigkeit über dieses Fehlerbild liefert auch hier zunächst ein Vergleich des ersten bzw. des zweiten Temperaturwerts mit der dritten Modultemperatur und dann ein Vergleich desjenigen Temperaturwerts mit der Kühlmitteltemperatur, welcher eine geringere Differenz zu der dritten Modultemperatur aufweist. Weist beispielsweise die zweite Modultemperatur eine geringere Wertdifferenz als die erste Modultemperatur zu der dritten Modultemperatur auf und liegt zusätzlich eine Abweichung zwischen der zweiten Modultemperatur und der Kühlmitteltemperatur vor, so ist eine Batteriezelle in unmittelbarer Umgebung des ersten Temperatursensors defekt, andernfalls liegt ein Defekt des ersten Temperatursensors vor. Im ersten Fall ist z.B. unverzüglich die Leistung des Batteriemoduls zu reduzieren und ein für ein das Batteriemodul umfassendes Fahrzeug sicherer Abstellplatz anzufahren. Im zweiten Fall wird das Batteriemodul ohne reduzierte Leistung weiter betrieben, da lediglich ein Sensordefekt vorliegt.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die dritte Modultemperatur eine Austrittstemperatur des Kühlmittels aus dem Batteriemodul ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen bereitgestellt.
  • Das erfindungsgemäße Batteriemodul umfasst hierbei zumindest einen Temperatursensor zum Erfassen einer Modultemperatur. An dem Batteriemodul ist zumindest ein weiterer Temperatursensor zum Erfassen einer Kühlmitteltemperatur angebracht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest ein elektronisches Mittel zum Durchführen des offenbarten Verfahrens vorgesehen ist.
  • So ist es von Vorteil, wenn der zumindest eine Temperatursensor als ein physikalisches Modell oder ein datenbasiertes Modell in einem Datennetzwerk ausgeführt ist. Dabei ist das Dantenetzwerk vorteilhafterweise ein Cloudbasiertes Datennetzwerk.
  • Das erfindungsgemäße Batteriemodul findet Anwendung in einem Elektrofahrzeug (Electric Vehicle, EV), in einem Hybridfahrzeug (Hybride Electric Vehicle, HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (Plug-In-Hybride Electric Vehicle, PHEV).
  • Figurenliste
  • In der Zeichnung sind vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1a eine Schnittansicht eines Batteriemoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
    • 1b eine Schnittansicht eines Kühlsystems für ein Batteriemodul gemäß 1a und
    • 2 ein beispielhaftes Ablaufgramm eines Verfahrens zum Betrieb eines Batteriemoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1a ist eine Schnittansicht eines Batteriemoduls 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt.
  • Das Batteriemodul 100 umfasst beispielsweise zwölf gleichartige Batteriezellen 103, welche seriell und/oder parallel elektrisch miteinander verschaltet sind. Die Batteriezellen 103 sind dabei z.B. Lithium-Ionen-Batteriezellen, die nebeneinander zur Ausbildung des Batteriemoduls 100 angeordnet sind. Im vorderen Drittel des Batteriemoduls 100 zwischen zwei Batteriezellen 103 ist ein erster Temperatursensor 101 angeordnet, welcher dazu ausgestaltet ist, eine erste Modultemperatur T1 des Batteriemoduls 100 zu erfassen. Im hinteren Drittel des Batteriemoduls 100 zwischen weiteren zwei Batteriezellen 103 ist ein zweiter Temperatursensor 102 angeordnet, welcher dazu ausgestaltet ist, eine zweite Modultemperatur T2 des Batteriemoduls 100 zu erfassen.
  • In 1b ist eine Schnittansicht eines Kühlsystems 10 für ein Batteriemodul 100 gemäß 1a schematisch dargestellt. Es bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteilkomponenten wie in 1a.
  • Das Kühlsystem 10 umfasst beispielsweise eine Kühlmittelpumpe 104, welche dem Batteriemodul 100 ein Kühlmittel wie bspw. Wasser zuführt und abführt. Die Kühlmitteltemperatur Tk1, welche die Temperatur des Kühlmittels bei dessen Eintritt in das Batteriemodul 100 repräsentiert, wird mithilfe z.B. eines dritten Temperatursensors 105 erfasst. Eine weitere Kühlmitteltemperatur, welche auch als dritte Modultemperatur T3 bezeichnet wird, wird mithilfe z.B. eines vierten Temperatursensors 106 erfasst. Der vierte Temperatursensor 106 ist hierbei beispielsweise ein virtueller Sensor in Form eines datenbasierten Modells und in einem elektronischen Mittel wie z.B. einem Batteriemanagementsystem (BMS) für das Batteriemodul 100 integriert.
  • In 2 ist ein beispielhaftes Ablaufgramm eines Verfahrens 20 zum Betrieb eines Batteriemoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Das Batteriemodul ist hierbei beispielsweise ein Batteriemodul 100 gemäß 1a. Es bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteilkomponenten wie in 1a und 1b.
  • In einem ersten Verfahrensschritt 202 des Verfahrens 20 zum Betrieb des Batteriemoduls 100 werden die erste und die zweite Modultemperatur T1, T2 jeweils mit der dritten Modultemperatur T3 verglichen. Stimmen die Werte miteinander überstimmen, liegt kein Zelldefekt oder Sensordefekt vor.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt 204 wird ermittelt, ob der erste oder der zweite Temperatursensor 101, 102 ausgefallen ist.
  • Wird in dem zweiten Verfahrensschritt 204 festgestellt, dass einer der zwei Temperatursensoren 101, 102, beispielsweise der erste Temperatursensor 101, keinen Temperaturwert oder einen Temperaturwert abgibt, welcher außerhalb des Wertbereiches von z.B. ca. 20°C bis ca. 40°C liegt, wird anschließend in einem dritten Verfahrensschritt 206 die zweite Modultemperatur T2 mit der Kühlmitteltemperatur Tk1 verglichen. Wenn diese beiden Temperaturen T2, Tk1 miteinander überstimmen, wird in einem vierten Verfahrensschritt 208 ein Sensordefekt des ersten Temperatursensors 101 diagnostiziert. Wenn diese beiden Temperaturen T2, Tk1 nicht miteinander überstimmen, wird in dem vierten Verfahrensschritt 208 ein Zelldefekt einer der Batteriezellen 103 diagnostiziert. Das Ergebnis dieser Fehlerdiagnose wird in einem Abschlussverfahrensschritt 110 beispielsweise dem Fahrer eines Elektrofahrzeugs angezeigt.
  • Wird in dem zweiten Verfahrensschritt 204 festgestellt, dass beide Temperatursensoren 101, 102 keine Temperaturwerte abgeben, wird anschließend in einem fünften Verfahrensschritt 214 diagnostiziert, dass sowohl der erste als auch der zweite Temperatursensor 101, 102 ausgefallen sind. Dann wird in einem sechsten Verfahrensschritt 216 die dritte Modultemperatur T3 mit der Kühlmitteltemperatur Tk1 verglichen. Wenn diese beiden Temperaturen T3, Tk1 miteinander überstimmen, wird in einem folgenden siebten Verfahrensschritt 218 ein jeweiliger Sensordefekt des ersten und des zweiten Temperatursensors 101, 102 diagnostiziert. Wenn diese beiden Temperaturen T3, Tk1 nicht miteinander überstimmen, wird in dem siebten Verfahrensschritt 218 ein Zelldefekt einer der Batteriezellen 103 diagnostiziert. Das Ergebnis dieser Fehlerdiagnose wird in dem Abschlussverfahrensschritt 110 beispielsweise dem Fahrer eines Elektrofahrzeugs angezeigt.
  • Wird in dem zweiten und in dem fünften Verfahrensschritt 204, 214 festgestellt, dass der erste Temperatursensor 101 eine erste Modultemperatur T1 und der zweite Temperatursensor 101 eine zweite Modultemperatur T2 übermittelt, welche innerhalb des Wertbereiches von ca. 20°C bis ca. 40°C liegen, dann wird in einem achten Verfahrensschritt 224 ermittelt, ob die erste Modultemperatur T1 mit der zweiten Modultemperatur T2 übereinstimmt. Liegt eine Differenz zwischen der ersten Modultemperatur T1, und der zweiten Modultemperatur T2 vor, dann wird in einem neunten Verfahrensschritt 226 zuerst ermittelt, welche der beiden Modultemperaturen T1, T2 eine geringere Wertdifferenz zu der dritten Modultemperatur T3 aufweist. Weist beispielsweise die zweite Modultemperatur T2 eine geringere Wertdifferenz zu der dritten Modultemperatur T3 auf, dann wird in dem neunten Verfahrensschritt 226 die zweite Modultemperatur T2 mit der Kühlmitteltemperatur Tk1 verglichen. Wenn diese beiden Temperaturen T2, Tk1 nicht miteinander überstimmen, dann wird in einem zehnten Verfahrensschritt 228 festgestellt, dass ein Zelldefekt einer in unmittelbarer Umgebung des ersten Temperatursensors 101 positionierten Batteriezelle 103 vorliegt. Wenn diese beiden Temperaturen T2, Tk1 miteinander überstimmen, dann wird in dem zehnten Verfahrensschritt 228 festgestellt, dass ein Sensordefekt des ersten Temperatursensors 101 vorliegt. Das Ergebnis dieser Fehlerdiagnose wird in dem Abschlussverfahrensschritt 110 beispielsweise dem Fahrer eines Elektrofahrzeugs angezeigt.
  • Das Batteriemodul 100 findet Anwendung beispielsweise in einem Elektrofahrzeug (Electric Vehicle, EV), in einem Hybridfahrzeug (Hybride Electric Vehicle, HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (Plug-In-Hybride Electric Vehicle, PHEV).
  • 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 102018110807 A1 [0003]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Batteriemoduls (100) mit mehreren Batteriezellen (103), wobei das Batteriemodul (100) zumindest eine Modultemperatur (T1, T2, T3) aufweist, und wobei das Batteriemodul (100) von einem Kühlmittel durchgeströmt wird, das eine Kühlmitteltemperatur (Tk1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Modultemperatur (T1, T2, T3) mit der Kühlmitteltemperatur (Tk1) verglichen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Modultemperatur (T1) von einem ersten Temperatursensor (101) erfasst wird, und/oder eine zweite Modultemperatur (T2) von einem zweiten Temperatursensor (102) erfasst wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Modultemperatur (T2) mit der Kühlmitteltemperatur (Tk1) verglichen wird, wenn der erste Temperatursensor (101) keinen Temperaturwert abgibt, oder die erste Modultemperatur (T1) mit der Kühlmitteltemperatur (Tk1) verglichen wird, wenn der zweite Temperatursensor (102) keinen Temperaturwert abgibt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Modultemperatur (T2) mit der Kühlmitteltemperatur (Tk1) verglichen wird, wenn der erste Temperatursensor (101) einen Temperaturwert abgibt, der einen vorbestimmten unteren Schwellenwert unterschreitet oder einen vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet, oder die erste Modultemperatur (T1) mit der Kühlmitteltemperatur (Tk1) verglichen wird, wenn der zweite Temperatursensor (102) einen Temperaturwert abgibt, der einen vorbestimmten unteren Schwellenwert unterschreitet oder einen vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Modultemperatur (T3) herangezogen wird, welche auf Basis zumindest der Umgebungstemperatur und des thermischen Widerstands des Batteriemoduls (100) berechnet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Modultemperatur (T3) mit der Kühlmitteltemperatur (Tk1) verglichen wird, wenn der erste und der zweite Temperatursensor (101, 102) keine Temperaturwerte abgeben oder jeweils einen Temperaturwert abgeben, der den jeweils vorbestimmten unteren Schwellenwert unterschreitet oder den jeweils vorbestimmten oberen Schwellenwert überschreitet.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die erste Modultemperatur (T1) von der zweiten Modultemperatur (T2) abweicht, die erste und die zweite Modultemperatur (T1, T2) zuerst jeweils mit der dritten Modultemperatur (T3) verglichen werden, und dann diejenige Modultemperatur mit der Kühlmitteltemperatur (Tk1) verglichen wird, die eine geringere Wertdifferenz zu der dritten Modultemperatur (T3) aufweist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Modultemperatur (T3) eine Austrittstemperatur des Kühlmittels aus dem Batteriemodul (100) ist.
  9. Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen (103), umfassend zumindest einen Temperatursensor (101, 102, 106) zum Erfassen einer Modultemperatur (T1, T2, T3), wobei zumindest ein weiterer Temperatursensor (105) zum Erfassen einer Kühlmitteltemperatur (Tk1) an dem Batteriemodul (100) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein elektronisches Mittel zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorgesehen ist.
  10. Batteriemodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Temperatursensor (106) als ein physikalisches Modell oder ein datenbasiertes Modell in einem Datennetzwerk, insbesondere in einem Cloud-basierten Datennetzwerk, ausgeführt ist.
  11. Verwendung eines Batteriemoduls nach einem der Ansprüche 9 bis 10 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV).
DE102021213805.5A 2021-12-06 2021-12-06 Verfahren zum Betrieb eines Batteriemoduls, Batteriemodul und Verwendung eines solchen Pending DE102021213805A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021213805.5A DE102021213805A1 (de) 2021-12-06 2021-12-06 Verfahren zum Betrieb eines Batteriemoduls, Batteriemodul und Verwendung eines solchen
CN202211550444.3A CN116231170A (zh) 2021-12-06 2022-12-05 一种用于运行电池模块的方法、一种电池模块和这种电池模块的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021213805.5A DE102021213805A1 (de) 2021-12-06 2021-12-06 Verfahren zum Betrieb eines Batteriemoduls, Batteriemodul und Verwendung eines solchen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021213805A1 true DE102021213805A1 (de) 2023-06-07

Family

ID=86381944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021213805.5A Pending DE102021213805A1 (de) 2021-12-06 2021-12-06 Verfahren zum Betrieb eines Batteriemoduls, Batteriemodul und Verwendung eines solchen

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN116231170A (de)
DE (1) DE102021213805A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10329039B3 (de) 2003-06-27 2005-01-05 Audi Ag Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Temperatursensors
US20060196954A1 (en) 2005-03-02 2006-09-07 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Temperature management apparatus and power supply
DE102012210262A1 (de) 2011-11-18 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Batterie mit einer Batteriezelle mit externem und integriertem Temperatursensor und Verfahren zum Betrieb der Batterie
DE102018110807A1 (de) 2017-05-05 2018-11-08 GM Global Technology Operations LLC Modellierung und nutzung eines virtuellen temperatursensors am wirkraumauslass eines brennstoffzellenstapels mit stapelkühlmittel-bypass
DE102018210411A1 (de) 2018-06-26 2020-01-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Überprüfen eines in einem Batteriesystem erfassten Temperaturmesswertes und Batteriesystem
DE102020112440A1 (de) 2020-05-07 2021-11-11 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Steuergeräts für eine Energiespeichereinrichtung, Verfahren zum Betreiben einer Energiespeichereinrichtung sowie Steuergerät

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10329039B3 (de) 2003-06-27 2005-01-05 Audi Ag Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Temperatursensors
US20060196954A1 (en) 2005-03-02 2006-09-07 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Temperature management apparatus and power supply
DE102012210262A1 (de) 2011-11-18 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Batterie mit einer Batteriezelle mit externem und integriertem Temperatursensor und Verfahren zum Betrieb der Batterie
DE102018110807A1 (de) 2017-05-05 2018-11-08 GM Global Technology Operations LLC Modellierung und nutzung eines virtuellen temperatursensors am wirkraumauslass eines brennstoffzellenstapels mit stapelkühlmittel-bypass
DE102018210411A1 (de) 2018-06-26 2020-01-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Überprüfen eines in einem Batteriesystem erfassten Temperaturmesswertes und Batteriesystem
DE102020112440A1 (de) 2020-05-07 2021-11-11 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Steuergeräts für eine Energiespeichereinrichtung, Verfahren zum Betreiben einer Energiespeichereinrichtung sowie Steuergerät

Also Published As

Publication number Publication date
CN116231170A (zh) 2023-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006031874B4 (de) System und Verfahren zum Detektieren von Isolationsfehlern in einem Brennstoffzellensystem
DE102011079126B4 (de) Batteriemanagementsystem, Batterie, Kraftfahrzeug mit Batteriemanagementsystem sowie Verfahren zur Überwachung einer Batterie
DE112008001881B4 (de) Batterieprüfgerät für Elektrofahrzeug
DE102014103117B4 (de) Verfahren zum Überwachen der Kühlmittelleitfähigkeit in einem Kühlmittelsystem sowie Kühlmittelleitfähigkeits-Schätzsystem für eine Brennstoffzelle
DE102016115867A1 (de) Funktionsbeurteilung und Redundanz einer Messung der Batteriesatzspannung eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs
DE102015111094B4 (de) Kabelbaumanomaliedetektion
DE102009045526A1 (de) Verfahren zur Initialisierung und des Betriebs eines Batteriemanagementsystems
EP3323667B1 (de) Traktionsenergiespeichersystem mit betriebsgrenzenbestimmung
DE102014102667A1 (de) Verfahren und system zum schätzen der spannung eines batterieelements
DE102016100868A1 (de) Schätzung des Sammelschienen-Isolationswiderstands für Elektrofahrzeug
DE102014217134B4 (de) System und Verfahren zum Prüfen von Fahrzeugtraktionsbatteriekomponenten
DE102009023564B4 (de) Verfahern und System zum Charakterisieren einer Batterie
DE102011079292A1 (de) Batteriemanagementsystem und dazugehöriges Verfahren zur Bestimmung eines Ladezustands einer Batterie, Batterie mit Batteriemanagementsystem und Kraftfahrzeug mit Batteriemanagementsystem
DE102013217451A1 (de) Verfahren zur Datenübertragung in einem Batteriemanagementsystem
EP2619844A1 (de) Batteriesystem und verfahren zur bestimmung von batteriemodulspannungen
DE102010062187A1 (de) Verfahren zur Ermittlung der Leerlaufspannung einer Batterie, Batterie mit einem Modul zur Ermittlung der Leerlaufspannung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Batterie
DE102016207571A1 (de) Diagnoseverfahren, Betriebsverfahren für eine Batterieanordnung, Betriebsverfahren für eine Vorrichtung, Steuereinheit und Vorrichtung
DE102018205165A1 (de) HV-System für ein Brennstoffzellenfahrzeug
DE102021213805A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Batteriemoduls, Batteriemodul und Verwendung eines solchen
DE102013214817A1 (de) Verfahren zur Diagnose eines Zustands einer Batterie
DE102009054547B4 (de) Ermittlung des Innenwiderstands einer Batteriezelle einer Traktionsbatterie
DE102019212909A1 (de) Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem Batteriesystem sowie Batteriesystem und Kraftfahrzeug
DE102018220045A1 (de) Verfahren zur Ermittlung eines Zustandes eines Thermomanagementsystems eines elektrischen Energiespeichers sowie entsprechende Vorrichtung, entsprechender elektrischer Energiespeicher, entsprechendes Computerprogramm und entsprechendes maschinenlesbares Speichermedium
DE102012210595A1 (de) Batteriezelle
DE102011120238A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Batterie und Batterie

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified