DE102022117632A1 - Verfahren, Vorrichtung, Computerprogramm und computerlesbares Speichermedium zum Laden eines Energiespeichers - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Laden eines Energiespeichers wird eine Batterieinformation empfangen. Die Batterieinformation ist repräsentativ für einen Zustand der Batterie. Ein Ladezustand, eine Zelltemperatur und ein Zellwiderstand des Energiespeichers werden ermittelt. Abhängig von der Batterieinformation, dem Ladezustand, der Zelltemperatur und dem Zellwiderstand des Energiespeichers wird ein Ladefaktor ermittelt. Abhängig von dem Ladefaktor wird eine Ladeleistung ermittelt und der Energiespeicher mit der ermittelten Ladeleistung geladen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogramm zum Laden eines Energiespeichers. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
  • In modernen elektrischen Energiespeichern werden häufig siliziumhaltige Aktivmaterialien eingesetzt um die Energiedichte des elektrischen Energiespeichers zu erhöhen. Durch häufiges Laden und Entladen, insbesondere Schnellladen, des elektrischen Energiespeichers treten Alterungseffekte auf.
  • Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist, dazu beizutragen einen Energiespeicher schonend zu laden.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers.
  • Bei dem Verfahren wird eine Batterieinformationen empfangen, wobei die Batterieinformation repräsentativ ist für einen Zustand der Batterie. Außerdem werden bei dem Verfahren ein Ladezustand, eine Zelltemperatur und ein Zellwiderstand des Energiespeichers ermittelt. Abhängig von der Batterieinformation, dem Ladezustand, der Zelltemperatur und dem Zellwiderstand des Energiespeichers wird ein Ladefaktor ermittelt. Abhängig von dem Ladefaktor wird eine Ladeleistung ermittelt und der Energiespeicher mit der ermittelten Ladeleistung geladen.
  • Bei dem Energiespeicher handelt es sich insbesondere um einen elektrischen Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, beispielsweise einen Lithium-lonen-Akkumulator, umfassend eine negative Elektrode, die sogenannte „Anode“, und eine positive Elektrode, die sogenannte „Kathode“.
  • Die Anode weist beispielsweise ein Anodenaktivmaterial auf, das beispielsweise ein Material aus der Gruppe bestehend aus kohlenstoffhaltigen Materialien, Silizium, Silizium-Suboxid, Siliziumlegierungen, Titan, Titan-Oxide und Mischungen davon umfasst. Insbesondere ist das Anodenaktivmaterial ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus synthetischem Graphit, Naturgraphit, Graphen, Mesokohlenstoff, dotiertem Kohlenstoff, Hardcarbon, Softcarbon, Fulleren, Silizium-Kohlenstoff-Komposit, Silizium, oberflächenbeschichteten Silizium, Silizium-Suboxid, Siliziumlegierungen, Titan, Titan-Oxide, Lithium und Mischungen davon.
  • Insbesondere handelt es sich bei dem Anodenmaterial um ein Anodenmaterial mit einem Siliziumanteil.
  • Die Kathode weist beispielsweise ein Kathodenaktivmaterial auf. Das Kathodenaktivmaterial kann eine Vielzahl von Partikeln aufweisen, die in einen Elektrodenbinder eingebunden sind. Das Kathodenaktivmaterial kann ein Schichtoxid wie beispielsweise ein Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid (NMC), ein Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxid (NCA), ein Lithium-Cobalt-Oxid (LCO) oder ein Lithium-Nickel-Cobalt-Oxid (LNCO) aufweisen. Das Schichtoxid kann insbesondere ein überlithiiertes Schichtoxid (OLO, overlithiated layered oxide) sein. Andere geeignete Kathodenaktivmaterialien sind Verbindungen mit Spinellstruktur wie z.B. Lithium-Mangan-Oxid (LMO) oder Lithium-Mangan-Nickel-Oxid (LMNO), oder Verbindungen mit Olivinstruktur wie z.B. Lithium-Eisen-Phosphat (LFP, LiFePO4) oder Lithium-Mangan-Eisen-Phosphat (LMFP).
  • Die Schnellladefähigkeit von Lithium-Ionen Zellen wurde bislang durch unerwünschte Nebenreaktionen, insbesondere Lithium-Plating an einer Graphit-Anode, begrenzt. Um dem Lithium-Plating an der Graphit-Anode bei einem Schnellladevorgang entgegenzuwirken, können beispielsweise Stufenprofile mit absinkendem Strom bei zunehmendem Ladezustand genutzt werden. Der Siliziumanteil auf der Anodenseite verändert jedoch die Schnellladeeigenschaft des Energiespeichers.
  • Durch das beschriebene Verfahren wird eine Anpassung des Ladeprofils in Abhängigkeit der Batterieinformation, dem Ladezustand, der Zelltemperatur und des Zellwiderstands des Energiespeichers ermöglicht, wodurch der Energiespeicher schonend geladen werden kann.
  • Gemäß einer optionalen Ausgestaltung umfasst die Batterieinformation eine Information zu einer Materialzusammensetzung von Elektroden des Energiespeichers und/oder zu einem Siliziumgehalt der Elektroden des Energiespeichers.
  • Ein Ladeprofil zum schonenden Schnellladen des elektrischen Energiespeichers kann sich in Abhängigkeit von der Materialzusammensetzung der Elektroden und/oder dem Siliziumgehalt der Elektroden deutlich unterscheiden. Gerade bei Anodenmaterialien mit einem Siliziumanteil kann eine Absenkung der initialen Ladeleistung dazu beitragen die Alterungseffekte des elektrischen Energiespeichers zu reduzieren.
  • Durch das beschriebene Verfahren wird eine derartige Anpassung des Ladeprofils in Abhängigkeit der Batterieinformation, insbesondere der Information zu der Materialzusammensetzung und/oder dem Siliziumgehalt, ermöglicht, wodurch der Energiespeicher schonend geladen werden kann.
  • Gemäß einer optionalen Ausgestaltung umfasst die Batterieinformation eine Information zu einem Spannungsprofil der Elektrodenmaterialien und/oder zu einem Spannungsbereich von Phasenübergängen.
  • Ein Ladeprofil zum schonenden Schnellladen des elektrischen Energiespeichers kann sich in Abhängigkeit von dem Spannungsprofil der Elektrodenmaterialien und/oder dem Spannungsbereich von Phasenübergängen deutlich unterscheiden. Gerade an den Phasenübergängen des siliziumhaltigen Anodenmaterials kann eine Absenkung der Ladeleistung dazu beitragen die Alterungseffekte des elektrischen Energiespeichers zu reduzieren.
  • Durch das beschriebene Verfahren wird eine derartige Anpassung des Ladeprofils in Abhängigkeit der Batterieinformation, insbesondere der Information zu dem Spannungsprofil der Elektrodenmaterialien und/oder dem Spannungsbereich von Phasenübergängen der Elektrodenmaterialien, ermöglicht, wodurch der Energiespeicher schonend geladen werden kann.
  • Gemäß einer optionalen Ausgestaltung wird die Ladeleistung abhängig von einem oder mehreren Ladeparametern ermittelt, umfassend eine geplante Ladedauer und/oder eine zu ladende Energiemenge.
  • Durch die Ermittlung der Ladeleistung abhängig von einem oder mehreren Ladeparametern wird die notwendige Ladeleistung und die notwendige Ladezeit für das Laden von einem ersten Ladezustand bis zu einem zweiten Ladezustand ermittelt.
  • Die in Abhängigkeit von einen oder mehreren Ladeparametern ermittelte Referenzladeleistung dient dabei als Referenz für die weitere Anpassung der Ladeleistung durch den Ladefaktor.
  • Gemäß einer optionalen Ausgestaltung wird der Energiespeicher derart geladen, dass die Ladeleistung in einem ersten Ladezustandsbereich, bis zu einem ersten Ladezustand, durch einen ersten Ladefaktor angepasst wird und in einem zweiten Ladezustandsbereich, zwischen dem ersten Ladezustand und einem zweiten Ladezustand, durch einen zweiten Ladefaktor angepasst wird, wobei die Ladeleistung in dem ersten Ladezustandsbereich und dem zweiten Ladezustandsbereich verschieden ist.
  • Je nach der Batterieinformation, dem Ladezustand, der Zelltemperatur und des Zellwiderstands des Energiespeichers kann es sinnvoll sein die Ladeleistung in Abhängigkeit des Ladefaktors in mehrere Ladezustandsbereiche zu unterteilen, wobei für jeden Ladezustandsbereich ein Ladefaktor ermittelt wird um den Energiespeicher schonend zu laden.
  • Beispielsweise umfasst der Energiespeicher anhand der Batterieinformation, dem Ladezustand, der Zelltemperatur und dem Zellwiderstand des Energiespeichers bei einem aktuellen Ladezustand von 20% zwei Ladezustandsbereiche. Der erste Ladezustandsbereich liegt zwischen dem aktuellen Ladezustand 20% und einem Ladezustand von 30% und der zweite Ladezustandsbereich liegt zwischen 30% und 100%.
  • Um die siliziumhaltige Anode zu schonen wird der Energiespeicher in dem ersten Ladezustandsbereich beispielsweise mit einer C-Rate von 1C und in dem zweiten Ladezustandsbereich beispielsweise mit einer C-Rate von 3C geladen.
  • Gemäß einer optionalen Ausgestaltung wird bei dem Ermitteln des Ladefaktors der Batterieinformation, dem Ladezustand, der Zelltemperatur und dem Zellwiderstand eine Gewichtung zugeordnet.
  • Durch die Gewichtung kann sichergestellt werden, dass sicherheitskritische Parameter, wie beispielsweise die Zelltemperatur, den Ladefaktor deutlicher beeinflussen und die Ladeleistung somit stärker angepasst wird.
  • Gemäß einer optionalen Ausgestaltung erfolgt das Ermitteln des Ladefaktors ferner in Abhängigkeit einer Zellspannung des Energiespeichers.
  • Durch das Ermitteln des Ladefaktors ferner in Abhängigkeit einer Zellspannung des Energiespeichers kann sichergestellt werden, dass die die Zellspannung die Ladeleistung zum Laden des Energiespeichers begrenzt.
  • Die Erfindung zeichnet sich weiterhin aus durch ein Computerprogramm zum Laden eines Energiespeichers, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren zum Laden eines Energiespeichers auszuführen.
  • Die Erfindung zeichnet sich weiterhin aus durch ein computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
  • Das computerlesbare Speichermedium umfasst insbesondere ein von einer Datenverarbeitungsvorrichtung lesbares Medium, auf dem Programmcode gespeichert ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein Ablaufdiagram eines Programms zum Laden eines Energiespeichers,
    • 2 ein Diagramm mit einem stufenweisen Ladeprofil,
    • 3 ein Diagramm mit einem Ladeprofil mit initial, linear-zunehmender Ladeleistung,
    • 4 ein Diagramm mit einem Ladeprofil mit initial, stufenweise-zunehmender Ladeleistung,
  • Die 1 zeigt ein Ablaufdiagram eines Programms zum Laden eines Energiespeichers.
  • Eine Vorrichtung 50 ist dazu ausgebildet das Programm abzuarbeiten. Die Vorrichtung 50 weist hierfür insbesondere eine Recheneinheit, einen Programm- und Datenspeicher, sowie beispielsweise eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen auf. Der Programm- und Datenspeicher und/oder die Recheneinheit und/oder die Kommunikationsschnittstellen können in einer Baueinheit und/oder verteilt auf mehrere Baueinheiten ausgebildet sein.
  • Die Vorrichtung 50 kann auch als Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers bezeichnet werden.
  • Auf dem Programm- und Datenspeicher der Vorrichtung 50 ist hierfür insbesondere das Programm gespeichert.
  • Das Programm wird in einem Schritt S101 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden können.
  • In einem Schritt S103 wird eine Batterieinformation empfangen. Die Batterieinformation ist repräsentativ für einen Zustand der Batterie.
  • Beispielsweise ist die Batterieinformation in einem Batteriemanagementsystem gespeichert.
  • Die Batterieinformation umfasst beispielsweise eine Information zu einer Materialzusammensetzung von den Elektroden der Batterie, und/oder zu einem Siliziumgehalt der Elektroden des Energiespeichers, und/oder zu einem Spannungsprofil der Elektrodenmaterialien und/oder zu einem Spannungsbereich von Phasenübergängen der Elektrodenmaterialien.
  • Die Information zu einer Materialzusammensetzung von den Elektroden und/oder zu einem Siliziumgehalt der Elektroden der Batterie umfasst beispielsweise eine Information über das verwendete Elektrodenmaterial der Anode, beispielsweise ein Siliziumoxid enthaltendes Material mit einem Siliziumanteil am Aktivmaterial der Anode von 20%.
  • Die Information zu einem Spannungsprofil der Elektrodenmaterialien und/oder zu einem Spannungsbereich von Phasenübergängen der Elektrodenmaterialien umfasst beispielsweise eine Information über einen Spannungsbereich des Anodenmaterials und/oder einen Spannungsbereich eines Phasenübergangs des Anodenmaterials während eines Ladevorgangs, beispielsweise ein Spannungsbereich der Kathoden- und Vollzellspannung von 3,0 V bis 4,2 V und ein Spannungsbereich der Anodenspannung von 0,05 V bis 1, 5V.
  • In einem Schritt S105 wird ein Ladezustand, eine Zelltemperatur und ein Zellwiderstand des Energiespeichers ermittelt.
  • Beispielsweise wird die Zelltemperatur an einem Zellgehäuse über Temperaturfühler ermittelt. Beispielsweise wird der Ladezustand des Energiespeichers über die Ruhespannung des Energiespeichers ermittelt. Beispielsweise verfügt der Energiespeicher über Mittel zum ermitteln des Zellwiderstands.
  • In einem Schritt S107 wird in Abhängigkeit der Batterieinformation, dem Ladezustand, der Zelltemperatur und des Zellwiderstands des Energiespeichers ein Ladefaktor ermittelt.
  • In der Vorrichtung 50 sind beispielsweise Lookup-Tabellen zu der Batterieinformation, dem Ladezustand, der Zelltemperatur und des Zellwiderstands des Energiespeichers und/oder eine Berechnungsgrundlage des Ladefaktors basierend auf der Batterieinformation, dem Ladezustand, der Zelltemperatur und des Zellwiderstands des Energiespeichers hinterlegt, wodurch der Ladefaktor ermittelt wird.
  • Beispielsweise wird der Ladefaktor reduziert, sobald die Temperatur einen Temperaturschwellwert, hier beispielsweise 40°C, überschreitet. Bei zunehmender Temperatur über den Temperaturschwellwert hinaus, wird der Ladefaktor beispielsweise kontinuierlich reduziert.
  • Beispielsweise wird der Ladefaktor in Abhängigkeit der Batterieinformation und dem Ladezustand reduziert, wenn die Batterieinformation eine Information über einen vorhandenen Siliziumgehalt im Anodenaktivmaterial enthält und der Ladezustand unterhalb eines Ladezustandsschwellwerts, hier beispielsweise 30%, liegt. Beispielsweise wird der Ladefaktor erhöht, sobald ein Ladezustand oberhalb des Ladezustandsschwellwerts erreicht wird.
  • Beispielsweise wird der Ladefaktor reduziert, sobald der Zellwiderstand einen Zellwiderstandsschwellwert überschreitet. Bei zunehmenden Zellwiderstand über den Zellwiderstandsschwellwert hinaus, wird der Ladefaktor beispielsweise kontinuierlich reduziert.
  • Bei dem ermitteln eines Ladefaktors wird der Batterieinformation, dem Ladezustand, der Zelltemperatur und dem Zellwiderstand eine Gewichtung zugeordnet. Beispielsweise wird der Zelltemperatur eine höhere Gewichtung zugeordnet als dem Zellwiderstand. Beispielsweise geht der Parameter der Zelltemperatur zweifach in die Ermittlung des Ladefaktors ein und die Parameter der Batterieinformation, des Ladezustands und des Zellwiderstands jeweils einfach.
  • Das Ermitteln des Ladefaktors erfolgt ferner in Abhängigkeit einer Zellspannung des Energiespeichers.
  • In einem Schritt S109 wird abhängig von dem Ladefaktor eine Ladeleistung ermittelt.
  • Die Ladeleistung wird dabei abhängig von einem oder mehreren Ladeparametern ermittelt. Die Ladeparameter umfassen eine geplante Ladedauer und/oder eine zu ladende Energiemenge.
  • Beispielsweise soll der Energiespeicher innerhalb einer Ladedauer von 20 Minuten von einem Ladezustand von 20% auf einen Ladezustand von 80% geladen werden.
  • Die Ladeleistung in Abhängigkeit von dem Ladefaktor wird derart ermittelt, dass die Ladeleistung, in einem ersten Ladezustandsbereich, bis zu einem ersten Ladezustand durch einen ersten Ladefaktor angepasst wird und in einem zweiten Ladezustandsbereich zwischen dem ersten Ladezustand und einem zweiten Ladezustand durch einen zweiten Ladefaktor angepasst wird, wobei die Ladeleistung in dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich verschieden ist.
  • In einem Schritt S111 wird der Energiespeicher mit der ermittelten Ladeleistung geladen.
  • Bei dem Energiespeicher handelt es sich beispielsweise um einen Energiespeicher mit einer Anode, die Siliziumoxid und Silizium aufweist, insbesondere mit einem Siliziumgehalt von etwa 20%. Alternativ kann die Anode beispielsweise Graphit und Siliziumoxid als Aktivmaterialien aufweisen, insbesondere mit einem Siliziumoxidgehalt von etwa 20%.
  • In einem ersten Beispiel kann das Laden des Energiespeichers nach dem Beispiel aus 2 nach dem Diagramm mit einem stufenweisen Ladeprofil erfolgen.
  • Beispielsweise wird der Energiespeicher von einem ursprünglichen Ladezustand Z11, hier beispielsweise 20%, auf einen Endladezustand Z15, hier beispielsweise 80%, geladen. Aufgrund der Batterieinformation bezüglich des Siliziumgehaltes der Siliziumoxid Anode und dem Ladezustand von 20% wird beispielsweise ein Ladefaktor ermittelt, durch den der Energiespeicher mit einer Ladeleistung L11, hier beispielsweise 0,8C, geladen wird, da das Silizium aufgrund intrinsischer Materialeigenschaften in niedrigen Ladezustandsbereichen bei hohen Ladeströmen starke Alterungseffekte erfährt.
  • Bei einem Ladezustand Z12, hier beispielsweise 30%, wird ein Ladefaktor ermittelt, durch den der Energiespeicher mit einer Ladeleistung L14, hier beispielsweise 2C, bis zu einem Ladezustand Z13, hier beispielsweise 60%, geladen wird.
  • Beispielsweise wird daraufhin bei einem Ladezustand von 60% der Ladefaktor derart neu ermittelt, dass die Ladeleistung zwischen dem Ladezustand Z13 und Z14, hier beispielsweise 70%, auf eine Ladeleistung L13, hier beispielsweise 1,5C, reduziert wird.
  • Beispielsweise wird daraufhin bei einem Ladezustand von 70% der Ladefaktor derart neu ermittelt, dass die Ladeleistung zwischen dem Ladezustand Z14 und Z15, zwischen 70% und 80%, auf eine Ladeleistung L12, hier beispielsweise 1C, reduziert wird.
  • In einem zweiten Beispiel kann das Laden des Energiespeichers nach dem Beispiel aus 3 nach dem Diagramm mit einem Ladeprofil mit initial, linear-zunehmender Ladeleistung, erfolgen.
  • Beispielsweise wird der Ladefaktor kontinuierlich ermittelt wodurch die Ladeleistung in Abhängigkeit des Ladefaktors von einem ersten Ladezustand Z21, hier beispielsweise 20%, bis zu einem zweiten Ladezustand Z22, hier beispielsweise 30%, kontinuierlich erhöht wird und der Energiespeicher ab dem Ladezustand Z22 mit einer konstanten Ladeleistung L21, hier beispielsweise 1,5C, bis zu einem Ladezustand Z23, hier beispielsweise 80%, geladen wird.
  • In einem Schritt S113 wird das Programm beendet und kann gegebenenfalls wieder neu gestartet werden.
  • In einem dritten Beispiel kann das Laden des Energiespeichers nach dem Beispiel aus 4 nach dem Diagramm mit einem Ladeprofil mit initial, stufenweise-zunehmender Ladeleistung, erfolgen.
  • Beispielsweise wird der Energiespeicher von einem ursprünglichen Ladezustand Z31, hier beispielsweise 20%, auf einen Endladezustand Z34, hier beispielsweise 80%, geladen. Aufgrund der Batterieinformation bezüglich des Siliziumgehaltes der Siliziumoxid Anode und dem Ladezustand von 20% wird beispielsweise ein Ladefaktor ermittelt, durch den der Energiespeicher mit einer Ladeleistung L31, hier beispielsweise 0,8C, geladen wird, da das Silizium aufgrund intrinsischer Materialeigenschaften in niedrigen Ladezustandsbereichen bei hohen Ladeströmen starke Alterungseffekte erfährt.
  • Bei einem Ladezustand Z32, hier beispielsweise 30%, wird ein Ladefaktor ermittelt, durch den der Energiespeicher mit einer Ladeleistung L32, hier beispielsweise 1C, bis zu einem Ladezustand Z33, hier beispielsweise 40%, geladen wird.
  • Beispielsweise wird daraufhin bei dem Ladezustand Z33 der Ladefaktor derart neu ermittelt, dass die Ladeleistung zwischen dem Ladezustand Z33 und Z34 auf eine Ladeleistung L33, hier beispielsweise 2C erhöht wird.
  • Bezugszeichenliste
    • S1-S9
    Schritte
    50
    Vorrichtung
    Z11-Z15; Z21-Z23; Z31-Z34
    Ladezustände
    L11-L14; L21; L31-L33
    Ladeleistungen

Claims (10)

  1. Verfahren zum Laden eines Energiespeichers, umfassend - Empfangen von einer Batterieinformation, wobei die Batterieinformation repräsentativ ist für einen Zustand der Batterie, - Ermitteln eines Ladezustands, einer Zelltemperatur und eines Zellwiderstands des Energiespeichers, - Ermitteln eines Ladefaktors in Abhängigkeit der Batterieinformation, des Ladezustands, der Zelltemperatur und des Zellwiderstands des Energiespeichers, - Ermitteln einer Ladeleistung in Abhängigkeit des Ladefaktors, - Laden des Energiespeichers mit der ermittelten Ladeleistung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Batterieinformation eine Information zu einer Materialzusammensetzung von Elektroden des Energiespeichers und/oder zu einem Siliziumgehalt der Elektroden des Energiespeichers umfasst.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterieinformation eine Information zu einem Spannungsprofil der Elektrodenmaterialien und/oder zu einem Spannungsbereich von Phasenübergängen der Elektrodenmaterialien umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladeleistung abhängig von einem oder mehreren Ladeparametern ermittelt wird, umfassend eine geplante Ladedauer und/oder eine zu ladende Energiemenge.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Energiespeicher derart geladen wird, dass die Ladeleistung, in einem ersten Ladezustandsbereich, bis zu einem ersten Ladezustand durch einen ersten Ladefaktor angepasst wird und in einem zweiten Ladezustandsbereich zwischen dem ersten Ladezustand und einem zweiten Ladezustand durch einen zweiten Ladefaktor angepasst wird, wobei die Ladeleistung in dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich verschieden ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Ermitteln des Ladefaktors der Batterieinformation, dem Ladezustand, der Zelltemperatur und dem Zellwiderstand jeweils eine Gewichtung zugeordnet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln des Ladefaktors ferner in Abhängigkeit einer Zellspannung des Energiespeichers erfolgt.
  8. Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
  9. Computerprogramm zum Laden eines Energiespeichers, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
  10. Computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.
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WO (1) WO2024012937A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19952693A1 (de) 1999-10-14 2001-05-23 Akkumulatorenfabrik Moll Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln, Anzeigen und/oder Auslesen des Zustandes einer Batterie, insbesondere einer Starterbatterie für ein Kraftfahrzeug

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016212762A1 (de) * 2016-07-13 2018-01-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Schnellladen eines Hochvoltenergiespeichers
US11462774B2 (en) * 2016-10-03 2022-10-04 Cps Technology Holdings Llc State of charge dependent plating estimation and prevention
DE102019129468A1 (de) * 2019-10-31 2021-05-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schnellladeverfahren

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19952693A1 (de) 1999-10-14 2001-05-23 Akkumulatorenfabrik Moll Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln, Anzeigen und/oder Auslesen des Zustandes einer Batterie, insbesondere einer Starterbatterie für ein Kraftfahrzeug

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