DE4403468A1 - Entnahmestromüberwachungssystem für Traktionsbatterien in Elektro- und Hybridfahrzeugen - Google Patents

Entnahmestromüberwachungssystem für Traktionsbatterien in Elektro- und Hybridfahrzeugen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Entnahmestromüberwachungssystem für Traktionsbatterien in Elektro- und Hybridfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE-PS 33 17 834 ist ein Regelsystem für den Fahrmotor eines Elektrofahrzeugs mit Traktionsbatterie bekannt, bei dem ein mit Hilfe eines Fahrpedals vorgegebener Entnahmestrom- Sollwert mit zwei Grenzwerten verglichen und gegebenenfalls zur Vermeidung von Überlastung begrenzt wird. Der erste Grenzwert hängt vom Tastverhältnis des Leistungsschalters und gegebenen­ falls auch von weiteren Betriebsparametern, beispielsweise der Temperatur des Leistungsschalters, ab, während der zweite Grenz­ wert mit der Dauer der Strombegrenzung stetig von einem Maximal­ auf einen Minimalwert abnimmt.
Der Nachteil bei diesem Regelsystem besteht darin, daß der Über­ lastungsschutz in Abhängigkeit vom Entnahmestrom und nicht in Abhängigkeit von der Temperatur aktiviert wird, obwohl Schäden an der Batterie nicht durch einen zu hohen Entnahmestrom, sondern nur durch die dabei entstehenden hohen Temperaturen verursacht werden. Unter bestimmten Bedingungen wird dabei der Entnahmestrom aber bereits dann abgeregelt, wenn noch keine bedenklich hohen Temperaturen erreicht sind. Die Berücksichti­ gung eines temperaturabhängigen Faktors bei der Berechnung des Grenzwertes kann dies auch nicht verhindern.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Entnahmestrom­ überwachungssystem derart weiterzubilden, daß die kurzzeitige Bereitstellung von hohen Entnahmeströmen bei gleichzeitiger Gewährleistung eines effektiven Überlastschutzes verbessert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Entnahmestromüberwachungssystem nützt die Erkenntnis aus, daß eine Schädigung der Batterie nicht durch einen hohen Entnahmestrom, sondern durch den damit verbundenen Temperaturanstieg verursacht wird. Daher wird vorgeschlagen, die Entnahmestromabregelung erst dann zu starten, wenn eine kriti­ sche Batterietemperatur erreicht wird. Dadurch wird der Ent­ nahmestrom erst dann abgeregelt, wenn tatsächlich eine Gefähr­ dung für die Batterie besteht. Der Überwachungsvorgang selbst wird weiterhin beim Erreichen eines kritischen Entnahmestroms gestartet.
Da bei einer Batterie immer ein Gefälle zwischen der im Innern der Batterie herrschenden und der an der Oberfläche meßbaren Temperatur besteht, wird gemäß Anspruch 2 vorgeschlagen, als Grenzwert nicht die mittlere gemessene Temperatur, sondern eine auf dieser Basis theoretisch berechnete Batterietemperatur zu verwenden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprü­ chen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, wobei
Fig. 1 ein Schaubild, in dem der prinzipielle Verlauf der Werte für den Entnahmestrom, den Stromgrenzwert, die mittlere und die rechnerische Batterietemperatur während einer Fahrt auf einer Steigungsstrecke dargestellt ist, und
Fig. 2 ein Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Entnahmestrom­ überwachungssystems zeigt.
Das in Fig. 1 dargestellte Schaubild zeigt den prinzipiellen Verlauf der wichtigsten Betriebsparameter einer Traktions­ batterie während einer Fahrt eines mit Hilfe eines Elektromotors angetriebenen Fahrzeugs auf einer Steigungsstrecke, wobei die Kurve für den Entnahmestrom Ibat durchgezogen, für die mittlere Batterietemperatur bat punktiert, für eine berechnete Batterie­ temperatur ϑR strichpunktiert und für den kritischen Entnahme­ strom Ikrit gestrichelt dargestellt ist.
Bis zum Punkt D auf der Zeitachse fährt das Fahrzeug mit kon­ stanter Geschwindigkeit auf ebener Strecke, so daß der Entnahme­ strom Ibat einen konstanten Wert I1 annimmt. Am Punkt D, an dem die Steigungsstrecke beginnt, drückt der Fahrer zur Aufrechter­ haltung der Fahrzeuggeschwindigkeit das Fahrpedal weiter nieder und fordert dadurch von der Traktionsbatterie einen höheren Ent­ nahmestrom an. Unter der Annahme einer konstanten Steigungs­ strecke erhöht sich der Entnahmestrom Ibat daher relativ schnell vom Wert I₁ auf einen höheren, aber ebenfalls konstanten Wert I₂. Am Punkt E erreicht dabei der Entnahmestrom Ibat einen vorge­ gebenen Grenzwert Ikrit. Dadurch wird das erfindungsgemäße Ent­ nahmestromüberwachungssystem aktiviert. Ausgehend von einer mittleren Batterietemperatur bat, die mit Hilfe eines Sensors gemessen wird, wird nun eine rechnerische Batterietemperatur ϑR ermittelt. Die Berechnung dieser rechnerischen Temperatur ϑR wird weiter unten erläutert.
Diese rechnerische Batterietemperatur ϑR wird nun laufend mit einem vorgegebenen Grenzwert Tkrit verglichen. Durch den konstan­ ten, aber hohen Entnahmestrom 12 erwärmt sich die Batterie, bis im Punkt W die Temperatur Twarn, ab der ein optisches und/oder akustisches Warnsignal für den Fahrer ausgegeben wird, erreicht wird. Das Warnsignal soll den Fahrer unter anderem darauf hinweisen, daß er bald mit einer Leistungsabregelung rechnen muß Anschließend wird dann in Punkt F der vorgegebene Grenzwert Tkrit erreicht. Um zu verhindern, daß die Batterie durch eine weiter steigende Temperatur ϑR beschädigt wird, wird ab diesem Zeitpunkt der Entnahmestrom Ibat von dem momentan anliegenden hohen Entnahmestrom T₂ weich auf einen Wert ID, welcher einem auch für den Dauerbetrieb unschädlichen Entnahmestrom entspricht, abgeregelt. Der Wert ID wird im Punkt G erreicht und solange aufrechterhalten, bis die Anforderung für den Entnahme­ strom einen Wert Ibat < ID annimmt. Im gezeigten Beispiel wird angenommen, daß das Fahrzeug im Punkt H das Ende der Steigung erreicht hat und daher der Fahrer über das Fahrpedal wieder einen geringeren Entnahmestrom I₁ anfordert. Das Entnahmestrom­ überwachungssystem wird aber erst dann wieder deaktiviert, wenn sowohl die gemessene mittlere Batterietemperatur bat, als auch die rechnerische Batterietemperatur ϑR einen unkritischen Wert Tunkrit annehmen. Dieser Zeitpunkt ist im gezeigten Schaubild im Punkt I erreicht. Im Schaubild ist weiterhin noch der Verlauf für den kritischen Entnahmestrom Ikrit, der umgekehrt proportional zur gemessenen mittleren Batterietemperatur bat festgelegt wird, eingetragen. Dadurch wird berücksichtigt, daß die Batterie bei erhöhter Betriebstemperatur stärker durch Überhitzung gefährdet ist und daher die Überwachung des Entnahmestroms Ibat entsprechend früher einsetzen muß. Das Entnahmestromüberwachungssystem wird aktiviert, wenn der Entnahmestrom Ibat den kritischen Wert Ikrit erreicht, das heißt am Punkt E, wo sich die Kurven für den Entnahmestrom Ibat und den kritischen Entnahmestrom Ikrit schneiden.
Die rechnerische Batterietemperatur ϑR wird ausgehend von der sehr träge reagierenden mittleren Batterietemperatur bat, die mit Hilfe eines Temperatursensors laufend gemessen wird, aus dem Entnahmestrom Ibat, dem Innenwiderstand Ri und aus der charakteris­ tischen Wärmekapazität c der Batterie berechnet. Der Innenwider­ stand kann hierzu entweder direkt ermittelt oder aus einem Kenn­ feld entnommen werden. Die charakteristische Wärmekapazität c bezieht sich auf die relativ kleinen Massen der chemischen Reaktionszonen, die bei Überhitzung geschädigt werden. Die rech­ nerische Batterietemperatur ϑR wird laufend durch Wärmebilanzen berechnet, in welchen sowohl der Wärmeabfluß an die Umgebung als auch das Driften der mittleren Batterietemperatur bat berücksich­ tigt werden kann. Da in die Berechnung anstelle der großen Gesamtmasse der Batterie nur die relativ kleine Masse einer chemischen Reaktionszone eingeht, steigt bei einer Stromentnahme die rechnerische Batterietemperatur ϑR schneller, als die mittlere Batterietemperatur bat. Der theoretische Wert der Berechnung von ϑR simuliert also die im Innern der Batterie herrschenden erhöhten Temperaturen.
Im folgenden wird nun anhand des in Fig. 2 dargestellten Bei­ spiels eines Ablaufplans das erfindungsgemäße Entnahmestrom­ überwachungssystem näher erläutert. Nach dem Start des Elektro­ fahrzeugs wird in Block 2 der Wert für den Entnahmestrom Ibat eingelesen. Wird der Elektromotor mit Hilfe eines Leistungs­ reglers betrieben, so wird beim Einlesen des Entnahmestroms Ibat jeweils der momentan vom Fahrer über die Stellung des Fahrpedals angeforderte Entnahmestrom Ibat als neue Eingangsgröße für die Entnahmestromüberwachung bereitgestellt. Zuvor wird jedoch der im vorherigen Einleseschritt eingelesene und zwischenzeitlich aktualisierte Wert für den Entnahmestrom Ibat als aktueller Wert an die Motorsteuerung übergeben.
In Block 3 wird anschließend überprüft, ob der Entnahmestrom Ibat einen vorgegebenen Grenzwert Ikrit übersteigt. Um zu berücksich­ tigen, daß bei einer erhöhten Betriebstemperatur bat der Batterie durch das Anfordern eines hohen Entnahmestroms Ibat eine kritische Batterietemperatur Tkrit schneller erreicht wird, als bei einer geringeren Betriebstemperatur bat , kann der Entnahmestromgrenz­ wert Ikrit mit zunehmender mittlerer Batterietemperatur bat redu­ ziert werden. Solange der Entnahmestrom Ibat unterhalb des Grenz­ wertes Ikrit bleibt, wird an den Beginn des Blockes 2 zurückver­ zweigt und ein neuer Wert für den Entnahmestrom Ibat eingelesen. Erst wenn der Entnahmestrom Ibat den Grenzwert Ikrit übersteigt wird zum Block 4 gesprungen, wo der Variablen CALC der Wert 1 zuge­ wiesen und dadurch das Entnahmestromüberwachungssystem aktiviert wird. Hierzu gehört auch, daß der Berechnungsvorgang für die rechnerische Batterietemperatur ϑR gestartet wird.
Die Blöcke 5 und 6 umfassen ein Warnsystem, durch welches der Fahrer daraufhingewiesen werden soll, daß eine Abregelung des Entnahmestroms Ibat und damit eine Einschränkung der Motorleistung bevorsteht. Dadurch soll verhindert werden, daß der Fahrer in kritischen Situationen, beispielsweise während eines Überhol­ vorgangs, durch die Entnahmestromabregelung überrascht wird. Hierzu wird im Block 5 die berechnete Batterietemperatur ϑR mit einem Wert Twarn, welcher knapp unterhalb der kritischen Tempera­ tur Tkrit liegt, verglichen. Liegt die berechnete Temperatur ϑR unterhalb der Temperatur Twarn, so wird zum Block 8 gesprungen, wo ein neuer Wert für den Entnahmestrom Ibat eingelesen wird. Über­ steigt dagegen in Block 5 die berechnete Temperatur ϑR die vor­ gegebene Temperatur Twarn, so wird in Block 6 der Variablen ALARM der Wert 1 zugewiesen und dadurch ein optisches und/oder akustisches Warnsignal für den Fahrer aktiviert.
Anschließend wird in Block 7 überprüft, ob die berechnete Tem­ peratur ϑR eine vorgegebene kritische Temperatur Tkrit übersteigt. Die kritische Temperatur Tkrit wird auf einen Wert eingestellt, bei dem eine Beschädigung der Batterie noch ausgeschlossen werden kann. Ist die kritische Temperatur Tkrit noch nicht erreicht, so wird zum Block 8 gesprungen, wo ein neuer Wert für den Entnahme­ strom Ibat eingelesen wird. Übersteigt dagegen in Block 7 die berechnete Temperatur ϑR die kritische Temperatur Tkrit, so wird zur insgesamt mit 20 bezeichneten und weiter unten näher beschriebenen Entnahmestromabregelung verzweigt.
Nach dem Einlesen eines neuen Wertes für den Entnahmestrom Ibat in Block 8 werden anschließend in den Blöcken 9 bis 11 die Bedin­ gungen für eine Beendigung des Entnahmestromüberwachungssystems überprüft. Diese Überprüfung erfolgt unabhängig davon, ob zuvor der Entnahmestrom Ibat ab geregelt wurde oder nicht. Als erstes wird in Block 9 der neue Wert für Ibat mit dem Dauerentnahmestrom ID verglichen. Wird hierbei erkannt, daß der Wert für Ibat den Wert ID übersteigt, so wird zum insgesamt mit 40 bezeichneten Abschnitt verzweigt, in welchem geprüft wird, ob bisher bereits eine Entnahmestromabregelung erfolgt ist beziehungsweise ob sich die rechnerische Batterietemperatur ϑR seit der letzten Spitzenbelastung erholt hat. Andernfalls, das heißt wenn der Entnahmestrom Ibat kleiner als der Wert ID ist, wird im Block 10 beziehungsweise 11 geprüft, ob die mittlere Batterietemperatur bat, beziehungsweise die berechnete Temperatur ϑR unter einen unkritischen Wert Tunkrit gefallen ist. Ist einer der beiden Werte bat, ϑR größer als Tunkrit, so wird an den Beginn von Block 5 zurück­ verzweigt. Nur wenn sowohl der Wert für den Entnahmestrom Ibat unterhalb des Wertes ID als auch die Werte für die mittlere Batterietemperatur bat und für die berechnete Temperatur ϑR unterhalb der unkritischen Temperatur Tunkrit liegen, wird die Entnahmestromüberwachung nach dem Zurücksetzen der Variablen ALARM, GALC, CONT und REL auf den Startwert Null in den Blöcken 12 bis 15 beendet. Anschließend erfolgt der Rücksprung zum Block 2, wo ein neuer Wert für den Entnahmestrom Ibat eingelesen und anschließend mit dem Grenzwert Ikrit verglichen wird.
Der eigentliche Entnahmestromabregelungsvorgang ist im Abschnitt 20 enthalten. Die Entnahmestromabregelung wird aufgerufen, falls in Block 7 die berechnete Temperatur ϑR den kritischen Wert Tkrit übersteigt. Ist dies der Fall, so wird in Block 21 dem maximal zulässigen Entnahmestrom Imax der aktuelle Wert für den Entnahme­ strom Ibat zugewiesen. Anschließend wird in Abhängigkeit vom Wert der Variablen CONT der maximal zulässige Entnahmestrom Imax um einen bestimmten Wert ΔI reduziert. Die Variable CONT gibt dabei an, ob vorher schon eine Entnahmestromabregelung durchgeführt wurde. Ist in Block 22 CONT ungleich 1, so wird zum Block 23 verzweigt, wo der Wert für den maximal zulässigen Entnahmestrom Imax um einen ersten vorgegebenen Wert ΔI₁ reduziert wird. Ist dagegen in Block 22 die Variable CONT=1, das heißt eine Ent­ nahmestromregelung hat bereits stattgefunden, so wird in Block 24 der Wert für den maximal zulässigen Entnahmestrom Imax um einen zweiten Wert ΔI₂ reduziert. Da in diesem Fall bereits vorher schon ein hoher Entnahmestrom Ibat angefordert wurde, ist die Gefahr für eine Schädigung der Batterie durch Überhitzung größer. Daher wird das Dekrement ΔI₂ größer als der Wert für ΔI₁ gewählt, so daß der Entnahmestrom Ibat schneller abgeregelt wird.
In Block 25 wird dann anschließend überprüft, ob der Entnahme­ strom Ibat den maximal zulässigen Entnahmestrom Imax übersteigt. Im ersten Durchlauf ist dies sicher der Fall, so daß zum Block 26 verzweigt wird, wo der dem aktuellen Wert für den Entnahmestrom Ibat der maximal zulässige Wert Imax zugewiesen wird, bevor anschließend im Block 27 der aktuelle Entnahmestrom Ibat mit einem vorgegebenen Wert ID verglichen wird. Ist in Block 25 der Ent­ nahmestrom Ibat kleiner als der maximal zulässige Wert Imax so wird direkt zum Block 27 gesprungen. Der vorgegebene Wert ID ent­ spricht einem Entnahmestrom, der im Dauerbetrieb entnommen werden kann, ohne die Batterie zu beschädigen. Solange in Block 27 der Entnahmestrom Ibat den Dauerentnahmestrom ID übersteigt, wird zum Block 28 gesprungen, wo ein neuer Wert für den Ent­ nahmestrom Ibat eingelesen wird. Anschließend wird an den Beginn von Block 22 gesprungen und im nächsten Durchgang der maximal zulässige Entnahmestrom Imax weiter reduziert. Die Entnahmestrom­ abregelung 20 wird erst dann wieder verlassen, wenn der Ent­ nahmestrom Ibat entweder durch die Entnahmestromabregelung oder vom Fahrer selbst auf einen Wert, der kleiner als der Dauerent­ nahmestrom ID ist, reduziert wurde.
In diesem Fall wird dann vom Block 27 zu den Blöcken 29 und 30 verzweigt, wo die Variablen REL und CONT der Wert 1 zugewiesen wird. Die Variable CONT gibt, wie bereits weiter oben beschrie­ ben, an, ob vorher schon eine Entnahmestromabregelung durchge­ führt wurde. Die Variable REL gibt an, ob seit der letzten Ent­ nahmestromabregelung eine gewisse Relaxationszeit vergangen ist. Dies ist wichtig, da sich die Batterie zwischen zwei Spitzenbe­ lastungen, sogenannten Overboost-Phasen, abkühlen muß, um Schä­ digungen durch Überhitzung sicher verhindern zu können. Die Überprüfung der Relaxation der Batterie erfolgt im insgesamt mit 40 bezeichneten Abschnitt. Hierzu wird in Block 41 der Wert der Variablen REL überprüft. Wird hierbei festgestellt, daß REL=0, also einen Wert ungleich 1 aufweist, so wird zum Beginn von Block 5 gesprungen. Dies ist der Fall, wenn seit dem Start der Entnahmestromüberwachung noch keine Entnahmestromabregelung durchgeführt wurde oder wenn sich die Batterie seit der letzten Entnahmestromabregelung bereits ausreichend abgekühlt hat. Wurde dagegen beim Durchlaufen der Entnahmestromabregelung in Block 30 der Variable REL der Wert 1 zugewiesen, so wird in Block 41 zum Block 42 verzweigt, wo die berechnete Temperatur ϑR mit einer vorgegebenen Temperatur T₂ verglichen wird. Die Temperatur T₂ wird so gewählt, daß bei einer erneuten Spitzenbelastung eine Überhitzung der Batterie ausgeschlossen werden kann.
Ist in Block 42 die berechnete Temperatur ϑR noch nicht unter die Temperatur T₂ gefallen, so wird zum Block 43 verzweigt, wo der Entnahmestrom Ibat auf den Wert ID begrenzt wird. Ein neuer Overboost-Betrieb wird somit zu diesem Zeitpunkt nicht zugelas­ sen. Anschließend wird zum Beginn von Block 8 gesprungen, wo ein neuer Wert für den Entnahmestrom Ibat eingelesen wird. Ist dagegen die berechnete Temperatur ϑR in Block 42 bereits unter die Temperatur T₂ gefallen, so wird zum Block 44 verzweigt, wo der Variablen REL der Wert 0 zugewiesen wird. Anschließend wird zum Beginn von Block 5 gesprungen, wo gegebenenfalls eine erneute Entnahmestromabregelung eingeleitet werden kann.
Für den in Fig. 1 gezeigten Verlauf ergibt sich folgender Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens: Nach dem Start des Fahrzeugs ist die Berechnung der Batterietemperatur ϑR nicht aktiviert, da alle Variablen den Wert Null aufweisen. Da anfangs der Entnahme­ strom Ibat den kritischen Wert Ikrit nicht übersteigt, wird laufend von Block 3 an den Beginn von Block 2 zurückgesprungen und dort ein neuer Wert für den Entnahmestrom Ibat eingelesen. Erst am Punkt E erreicht der Entnahmestrom Ibat den kritischen Wert Ikrit, so daß im nächsten Durchgang von Block 3 zu Block 4 verzweigt wird, wo der Variablen CALC der Wert 1 zugewiesen und dadurch die Ermittlung der rechnerischen Temperatur ϑR gestartet wird. In Block 5 wird dann die berechnete Temperatur ϑR mit dem Wert Twarn verglichen. Bis zum Punkt W wird dieser Wert Twarn nicht erreicht, so daß jeweils vom Block 5 zum Block 8 gesprungen und dort ein neuer Wert für den Entnahmestrom Ibat eingelesen wird. Da in Block 9 der Entnahmestrom Ibat weiterhin den Wert ID übersteigt, wird von dort zum Block 41 verzweigt. Da hier die Variable REL den Wert 0 aufweist, wird von hier zurück zum Beginn von Block 5 gesprungen und von dort die Schleife erneut durchlaufen.
Zwischen dem Punkten W und F wird die oben beschriebene Schleife weiterhin durchlaufen mit dem Unterschied, daß jetzt vom Block 5 zum Block 6 und 7 verzweigt und erst von dort zum Block 8 ge­ sprungen wird. Da in Block 6 die Variable ALARM den Wert 1 zu­ gewiesen bekommt, wird dem Fahrer ab dem Punkt W ein Warnsignal ausgegeben. Ab den Punkt F erreicht nun die berechnete Tempera­ tur ϑR den kritischen Wert Tkrit so daß in Block 7 zum Block 21 verzweigt wird, wo dem maximal zulässigen Entnahmestrom Imax der aktuelle Wert des Entnahmestroms Ibat zugewiesen wird. Da die Variable CONT den Wert 0 aufweist, wird anschließend vom Block 22 zum Block 23 verzweigt und dort der maximal zulässige Ent­ nahmestrom Imax um einen Wert ΔI₁ dekrementiert. Da anschließend in Block 25 der aktuelle Entnahmestrom Ibat größer als der nun dekrementierte Maximalwert Imax ist, wird zum Block 26 verzweigt, wo der Entnahmestrom Ibat auf den maximal zulässigen Entnahmestrom Imax vermindert wird. In Block 27 wird dann geprüft, ob der Ent­ nahmestrom Ibat den vorgegebenen Dauerentnahmestrom noch über­ steigt. Da dies bis zum Punkt G der Fall ist, wird an dieser Stelle bis zum Zeitpunkt G zum Block 28 verzweigt und von dort nach dem Einlesen eines neuen Wertes für den Entnahmestrom Ibat an den Beginn von Block 22 zurückgesprungen. Für den Fall, daß der Fahrer bereits vor dem Erreichen des Dauerentnahmestroms ID im Punkt G den angeforderten Entnahmestrom Ibat auf einen Wert unter­ halb von ID reduziert, würde von Block 25 direkt zu Block 27 ge­ sprungen, ohne den aktuellen Entnahmestrom Ibat auf den Wert von Imax zu setzen. Hier wird dann die Schleife verlassen und vor der Beendigung der Entnahmestromabregelung die Variablen REL und CONT auf den Wert 1 gesetzt.
In Block 8 wird dann anschließend wiederum ein neuer Wert für den Entnahmestrom Ibat eingelesen. Zwischen den Punkten G und H, wo der Fahrer weiterhin einen Entnahmestrom Ibat, welcher größer als der Dauerentnahmestrom ID ist, anfordert, wird in Block 9 zum Block 41 verzweigt. Da die Entnahmestromregelung 40 bereits durchlaufen wurde, weisen die Variablen REL und CONT den Wert 1 auf , so daß in Block 41 zum Block 42 verzweigt wird. Da hier die berechnete Temperatur ϑR weiterhin größer ist, als der Wert T₂, wird zum Block 43 verzweigt, wo der Entnahmestrom Ibat auf den Wert ID begrenzt und anschließend an den Beginn von Block 8 gesprungen wird. Am Punkt H sinkt der vom Fahrer angeforderte Entnahmestrom Ibat auf einen Wert unterhalb von ID, so daß in Block 9 nicht zum Block 41, sondern zum Block 10 verzweigt wird. Von hier aus wird solange zum Beginn von Block 5 zurückge­ sprungen, bis die mittlere Batterietemperatur bat den unkriti­ schen Wert Tunkrit erreicht. Ab diesem Zeitpunkt wird von Block 10 aus zum Block 11 verzweigt. Hier wird dann solange ebenfalls an den Beginn von Block 5 zurückverzweigt, bis auch die berechnete Temperatur ϑR am Punkt I unter den unkritischen Wert Tunkrit ab­ fällt. Erst dann werden die Variablen ALARM, GALC, CONT und REL in den Blöcken 12 bis 15 zurückgesetzt und die Entnahmestrom­ überwachung anschießend beendet.
Sollte ab dem Zeitpunkt, an dem die berechnete Temperatur ϑR unter den Wert T₂ abfällt, erneut ein Entnahmestrom Ibat größer als der Dauerentnahmestrom ID angefordert werden, so wird vom Block 42 zum Block 44 gesprungen, wo die Variable REL auf den Wert eins gesetzt wird. Dies bedeutet, das sich die Batterie erholt hat und daß daher wieder höhere Entnahmeströme Ibat zugelassen werden, bis dann im Block 7 nach einer erneuten Erhöhung der Batterietemperatur auf einen Wert größer als Tkrit die Entnahme­ stromabregelung erneut gestartet wird.
Zusätzlich zur oben beschriebenen Entnahmestromabregelung kann für den Entnahmestrom Ibat noch ein fester Maximalwert, beispiels­ weise 30% über Dauerentnahmestrom ID, vorgegeben werden, der unter keinen Umständen überschritten werden darf. Es ist aber auch möglich, einen höheren Maximalstrom, beispielsweise 100% über dem Dauerentnahmestrom ID zuzulassen. Hierbei wird dann aber die kritische Temperatur Tkrit relativ niedrig gewählt, so daß die Abregelung des Entnahmestrom Ibat bereits bei einem geringen Ansteigen der Temperatur ϑR beginnt.

Claims (6)

1. Entnahmestromüberwachungssystem für Traktionsbatterien in Elektro- und Hybridfahrzeugen, welches bei überschreiten eines temperaturabhängig vorgegebenen Grenzwertes für den Entnahme­ strom aktiviert wird und welches den maximal zulässigen Ent­ nahmestrom in Abhängigkeit von Betriebsparametern auf einen für den Dauerbetrieb zulässigen Normalwert abregelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterietemperatur (krit) mit einem vorgegebenen Grenzwert (Tkrit) verglichen wird und daß dann, wenn die Batterietemperatur (Tbat) den vorgegebenen Grenzwert (Tkrit) übersteigt, der Entnahme­ strom (Ibat) auf den Normalwert (ID) abgeregelt wird.
2. Entnahmestromüberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einer gemessenen mittleren Batterietemperatur (bat) die innere Erwärmung für eine kleine chemische Reaktions­ zone aus Entnahmestrom (Ibat), Innenwiderstand (Ri) und charakteristischer Wärmekapazität (c) und daraus laufend eine rechnerische Temperatur (ϑR) der Batterie mittels Wärmebilanzen berechnet wird, wobei diese rechnerische Temperatur (ϑR) als Batterietemperatur (bat) zur Regelung des Entnahmestroms (Ibat) verwendet wird.
3. Entnahmestromüberwachungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Batterietemperatur (bat) unabhängig vom Entnahmestrom (Ibat) solange durchgeführt wird, bis sowohl die mittlere Batterietemperatur (bat) als auch die berechnete Temperatur (ϑR) unkritische Werte (Tunkrit) angenommen haben.
4. Entnahmestromüberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen einer zweiten Batterietemperatur (Twarn), welche unterhalb des Grenzwertes (Tkrit) liegt, der Fahrer mit Hilfe eines optischen oder akustischen Warnsignals auf die bevorstehende Abregelung des Entnahmestroms (Ibat) hingewiesen wird.
5. Entnahmestromüberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn zu einem Zeitpunkt, an dem zumindest eine der Temperaturwerte (ϑR, bat) noch keinen unkritischen Wert (Tunkrit) angenommen hat, erneut ein den Grenzwert (Ikrit) übersteigender Entnahmestrom (Ibat) angefordert wird, ein den Grenzwert (Ikrit) übersteigenden Entnahmestrom (Ibat) zugelassen wird, falls die berechnete Batterietemperatur (ϑR) einen zweiten, unterhalb der kritischen Temperatur (Tkrit) liegenden Grenzwert (T₂) bereits wieder unterschritten hat.
6. Entnahmestromüberwachungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entnahmestrom (Ibat) beim erneuten Erreichen der kritischen Batterietemperatur (Tkrit) schneller auf den zulässigen Dauerentnahmestrom (ID) abgeregelt wird, als beim erstmaligen übersteigen der kritischen Temperatur (Tkrit).
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