EP2130284A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer ausgleichsladung eines akkumulators - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer ausgleichsladung eines akkumulators

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EP2130284A1
EP2130284A1 EP08716228A EP08716228A EP2130284A1 EP 2130284 A1 EP2130284 A1 EP 2130284A1 EP 08716228 A EP08716228 A EP 08716228A EP 08716228 A EP08716228 A EP 08716228A EP 2130284 A1 EP2130284 A1 EP 2130284A1
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EP
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charge
accumulator
state
equ
voltage difference
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Application number
EP08716228A
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Inventor
Hans-Werner Folge
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Clarios Technology and Recycling GmbH
Original Assignee
Johnson Controls Hybrid and Recycling GmbH
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Publication date
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    • 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
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H02J7/0049—Detection of fully charged condition
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
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    • G01R31/3828—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
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    • 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
    • H01M10/34—Gastight accumulators
    • H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
    • 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
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining a compensation charge of a rechargeable battery, in which the rechargeable battery is overcharged beyond a nominal full charge state.
  • the accumulator For equalizing the charge of accumulators, in particular of nickel metal hydride accumulators (NiMH), the accumulator is overloaded with a certain amount of charge. For this purpose, the accumulator is so far continuously charged with a constant and relatively small current to detect a compensation charge can. The charging process can take several hours to one
  • Battery monitoring system has detected a fully charged and possibly even balanced accumulator. If the charging process is constantly interrupted, it may be that a compensation charge with the previous control and
  • the charge of the accumulator is always carried out with a mains charger to ensure a continuous charging current can.
  • the object is achieved by the method of the aforementioned type by detecting charging operating phases in which the accumulator is at least in the rated full charge state, and adding up the charge quantities which are loaded into the rechargeable battery in the fully charged operating phases by the value to get the equalization charge.
  • the method is based on the recognition that the essential feature of a balancing charge is that the accumulator is overcharged with a certain charge amount of about 10 to 20% of the nominal capacity and it is not absolutely necessary that a continuous current flows. It was recognized that there may be breaks between charges.
  • the method according to the invention thus utilizes the knowledge that an accumulator having a defined charge quantity can be overcharged relatively independently of how long the charging process lasts and how the charging process is carried out.
  • the charge quantities loaded into the rechargeable battery in the fully charged operating phases are simply summed up.
  • the charge quantities charged into the rechargeable battery in the rechargeable battery in an overcharge phase in which the state of charge of the rechargeable battery has reached the maximum value are taken into account. If the overcharge phase is interrupted by discharge phases, the summation of the charge quantities is likewise interrupted until a new, further overcharge phase is present.
  • the amounts of charge accumulated in the pre-charge operating phases are compared with a predetermined desired equalization charge.
  • a successfully completed equalization charge is detected when the amount of accumulated charge amounts is greater than a target equalization charge.
  • a predetermined sufficient amount of charge has been invited into the accumulator, thus the end of a compensation charge is detected, which can then be terminated by intervention in the power control of the accumulator.
  • the voltage differences between a highest and a lowest module voltage are determined and the voltage differences are compared with a specified maximum voltage difference. As soon as the voltage difference is smaller than the specified maximum voltage difference, it is then possible to conclude that the compensation charge has been completed successfully.
  • the detection of a successfully completed equalization charge preferably requires that the accumulated charge quantities be greater than the SoII equalization charge and the voltage difference is less than the specified maximum voltage difference.
  • the battery temperature is preferably continuously measured and an equalization charge process is interrupted by overcharging the accumulator when the measured battery temperature is greater than a predetermined maximum temperature. This prevents the accumulator from becoming too warm for a compensating charge and allowing it to cool again in order to be able to continue the equalizing charge with a suitably tempered accumulator later.
  • the maximum accumulator temperature should be in the range of 40 to 50 degrees, for example set at 45 ° C for NiMH batteries.
  • the minimum charge state should be in the range of 80 to 100% and preferably 90%. Only after reaching this minimum charge state is the attempted To bring the accumulator in the overcharge phase, in which the state of charge has reached the maximum value for the accumulator.
  • a monitoring device for accumulators with a state of charge detection for detecting the current state of charge of the accumulator and a charge measuring unit for the continuous determination of the charged into the accumulator charge amounts which is designed to carry out the method described above and has a monitoring unit, which is for detection of full charge operating phases, in which the accumulator is at least in nominal full charge, and to sum up the
  • FIG. 1 shows a block diagram of a monitoring device for accumulators with an accumulator connected thereto, which is incorporated in FIG. 1
  • Vehicle system is integrated
  • FIG. 2 shows a flow chart for determining a compensation charge of a rechargeable battery.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a monitoring device 1 for accumulators 2, which are integrated, for example, in a vehicle electrical system 3 of a vehicle.
  • the monitoring device 1 has a state of charge detection 4 in order to determine the current state of charge SOC of the rechargeable battery 2.
  • the state of charge detection is well known and will therefore not be explained in detail.
  • the state of charge of a rechargeable battery 2 is, for example, the capacity currently available in a rechargeable battery 2, based on the nominal capacity of the rechargeable battery 2, and is given as a percentage of the nominal capacity.
  • the monitoring device 1 has a charge measuring unit 5 in order to determine the charge quantities charged into the accumulator 2 and possibly also the charge quantities discharged from the accumulator 2. This can be done for example with a current sensor.
  • the monitoring device 1 has a monitoring unit 6 in order to detect full charge operating phases with the charge state determined by the charge state detection 4, in which the accumulator is in an overcharge phase. As soon as such a full charge operating phase has been detected, the charge quantities determined with the charge measuring unit 5 are summed up in the monitoring unit in order to obtain the value of the equalizing charge. The value of the accumulated charge quantities is stored in a memory 7 of the monitoring device 1. In addition, partial voltages are over Module of the accumulator 2 measured to determine the highest and lowest module voltage can.
  • the method performed by the monitoring device 1 is explained in more detail with reference to the flowchart shown in FIG.
  • step a) an AH counter Ah equ is set to the value 0 Ah and it is signaled to a vehicle control that the accumulator 2 requires a compensation charge.
  • the vehicle controller will now try to fully charge the accumulator 2 in a step b) with a moderate current. In this phase, it may happen that in the meantime the accumulator 2 is discharged for a short time or the equalization charging process is interrupted by parking the vehicle and subsequently continuing the journey.
  • the equalizing charge is continuously checked whether the state of charge SOCmin of the accumulator 2 has reached a fixed maximum value (for example, 100% of the rated capacity), since then the accumulator 2 enters an overcharge phase.
  • a fixed maximum value for example, 100% of the rated capacity
  • the charge quantities Ah charged into the accumulator 2 are summed up in the Ah counter Ah equ , in which the charge quantity Ah (n) charged to the previous value of the Ah counter Ah equ (n-1) is charged in the following interval. is added.
  • the Ah counter Ah eq u thus only counts all charges Ah charged to the accumulator 2 in the overcharge phase.
  • Qba t t is the rated capacity of the battery and f equ is a freely programmable factor that can be set, for example, at 15% for NiMH accumulators.
  • the fixed maximum voltage difference ⁇ Ue qu is a parameter already present in conventional battery monitoring systems for NiMH batteries, which may be 20mV / cell, for example.
  • step c If a successful equalization charge has been detected, a corresponding message is issued in step c), which can cause, for example, a battery control device to complete the equalization process. In addition, a flag indicating the need for a balance charge is reset.
  • the monitor sets a flag to stop a battery control system can cause the equalization charge and signaled to the vehicle controller so that the overcharge should be canceled until the maximum battery temperature is less than a predetermined temperature value T sta r t _e q u, for example, + 35 ° C. It can be specified here whether the algorithm for determining a compensation charge is active. Furthermore, the value of the Ah counter Ah equ and the required discharge amount Qbatt.nenn x fequ, the maximum determined during the process battery temperature T max _cei ⁇ and the voltage difference .DELTA.U can be specified.

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Abstract

Ein Verfahren zur Bestimmung einer Ausgangsladung eines Akkumulators (2), bei der der Akkumulator (2) über einen Nenn-Vollladezustand hinaus überladen ist, hat die Schritte:Detektieren von Volllade-Betriebsphasen, in denen sich der Akkumulator (2) mindestens im Nenn-Vollladezustand befindet, Aufsummieren der Ladungsmengen (Ah), die in den Volllade-Betriebsphasen in den Akkumulator (2) eingeladen werden, um den Wert der Ausgleichsladung zu erhalten.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausgleichsladung eines Akkumulators
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausgleichsladung eines Akkumulators, bei der der Akkumulator über einen Nenn- Vollladezustand hinaus überladen ist.
Zur Ausgleichsladung von Akkumulatoren, insbesondere von Nickelmetallhydrid- Akkumulatoren (NiMH) wird der Akkumulator mit einer bestimmten Ladungsmenge überladen. Hierzu wird bislang der Akkumulator kontinuierlich mit einem konstanten und relativ kleinen Strom geladen, um eine Ausgleichsladung detektieren zu können. Der Ladevorgang kann mehrere Stunden dauern, bis ein
Batterieüberwachungssystem einen voll geladenen und ggf. auch ausgeglichenen Akkumulator detektiert hat. Wird der Ladevorgang ständig unterbrochen, kann es sein, dass eine Ausgleichsladung mit dem bisherigen Steuerungs- und
Überwachungsverfahren nie zum Erfolg führt. In der Regel wird die Ladung des Akkumulators immer mit einem Netzladegerät durchgeführt, um einen kontinuierlichen Ladestrom gewährleisten zu können.
Für moderne Hybridfahrzeuge ist jedoch nicht vorgesehen, den Akkumulator über ein Netz zu laden. Um den notwendigen konstanten und geringen Ladestrom zu erzeugen, sind längere Betriebsphasen mit dem Verbrennungsmotor erforderlich, beispielsweise längere Fahrten auf der Autobahn. Auch die Nachtladung der Hybridbatterie aus einer 12V-Starterbatterie wäre denkbar. Nachteilig ist, dass die Fahrzeugsteuerung jedoch nicht im Voraus erkennen kann, wie lange eine Autobahnfahrt dauern wird. Auch eine Ausgleichsladung über eine 12V- Starterbatterie könnte in der Nacht unterbrochen werden.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren unter einer entsprechenden Vorrichtung zur Bestimmung einer
Ausgleichsladung eines Akkumulators zu schaffen, mit dem eine Steuerung der Ausgleichsladung unter mannigfaltigen Betriebsbedingungen möglich ist. Die Aufgabe wird mit dem Verfahren der Eingangs genannten Art gelöst durch Detektieren von Lade-Betriebsphasen, in denen sich der Akkumulator mindestens im Nenn-Vollladezustand befindet, und Aufsummieren der Ladungsmengen, die in den Volllade-Betriebsphasen in den Akkumulator eingeladen werden, um den Wert der Ausgleichsladung zu erhalten.
Das Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass das wesentliche Merkmal einer Ausgleichsladung ist, dass der Akkumulator mit einer bestimmten Ladungsmenge von etwa 10 bis 20 % der Nennkapazität überladen wird und es nicht unbedingt erforderlich ist, dass ein kontinuierlicher Strom fließt. Es wurde erkannt, dass auch Pausen zwischen den Ladevorgängen liegen können. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt somit die Erkenntnis aus, dass ein Akkumulator mit einer definierten Ladungsmenge relativ unabhängig davon überladen werden kann, wie lange der Ladevorgang dauert und wie der Ladevorgang durchgeführt wird.
Hierzu werden einfach die in den Volllade-Betriebsphasen in den Akkumulator eingeladenen Ladungsmengen aufsummiert. Dadurch werden nur die in den Akkumulator in einer Überladungsphase, bei der der Ladezustand des Akkumulators den maximalen Wert erreicht hat, in den Akkumulator eingeladenen Ladungsmengen berücksichtigt. Wird die Überladungsphase durch Entladungsphasen unterbrochen, wird das Aufsummieren der Ladungsmengen ebenfalls so lange unterbrochen, bis eine neue, weitere Überladungsphase vorliegt.
Vorzugsweise erfolgt ein Vergleichen der in den Vorlade-Betriebsphasen aufsummierten Ladungsmengen mit einer festgelegten Soll-Ausgleichsladung. Eine erfolgreich abgeschlossene Ausgleichsladung wird dann erkannt, wenn die Menge der aufsummierten Ladungsmengen größer als eine Soll-Ausgleichsladung ist. Sobald eine vorgegebene, ausreichende Ladungsmenge in den Akkumulator eingeladen worden ist, wird somit das Ende einer Ausgleichsladung erkannt, die durch Eingriff in den die Leistungssteuerung des Akkumulators dann beendet werden kann. Vorteilhaft ist es auch, wenn die Spannungsdifferenzen zwischen einer höchsten und einer niedrigsten Modulspannung (vorzugsweise fortlaufend) bestimmt werden und die Spannungsdifferenzen mit einer festgelegten maximalen Spannungsdifferenz verglichen werden. Sobald die Spannungsdifferenz kleine als die festgelegte maximale Spannungsdifferenz ist, kann dann auf eine erfolgreich abgeschlossene Ausgleichsladung geschlossen werden.
Die Erkennung einer erfolgreich abgeschlossenen Ausgleichsladung erfordert vorzugsweise, dass die aufsummierten Ladungsmengen größer als die SoII- Ausgleichsladung ist und die Spannungsdifferenz kleiner als die festgelegte maximale Spannungsdifferenz ist.
Erst wenn beide Kriterien erfüllt sind, sollte auf eine erfolgreich abgeschlossene Ausgleichsladung geschlossen werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Batterietemperatur vorzugsweise fortlaufend gemessen und ein Ausgleichsladungsvorgang durch Überladen des Akkumulators unterbrochen wird, wenn die gemessene Batterietemperatur größer als eine festgelegte Maximaltemperatur ist. Dadurch wird verhindert, dass der Akkumulator zu warm für eine Ausgleichsladung wird und wieder abkühlen kann, um später die Ausgleichsladung mit geeignet temperiertem Akkumulator fortsetzen zu können.
Die maximale Akkumulatortemperatur sollte im Bereich von 40 bis 50 Grad liegen und zum Beispiel auf 45°C für NiMH-Akkumulatoren festgelegt werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, den Ladezustand vorzugsweise fortlaufend zu bestimmen und die Ausgleichsladung zu unterbrechen, wenn der Ladezustand kleiner als der festgelegte Minimalladezustand ist.
Dadurch wird sichergestellt, dass der Versuch, einen Akkumulator zu überladen, nur dann durchgeführt wird, wenn ein festgelegter Minimalladezustand erreicht ist. Der Minimalladezustand sollte im Bereich von 80 bis 100% liegen und vorzugsweise 90% betragen. Erst nach Erreichen dieses Minimalladezustandes wird versucht, den Akkumulator in die Überladungsphase zu bringen, bei der der Ladezustand den maximalen Wert für den Akkumulator erreicht hat.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Überwachungseinrichtung für Akkumulatoren mit einer Ladezustandserkennung zur Erkennung des aktuellen Ladezustands des Akkumulators und einer Ladungsmesseinheit zur kontinuierlichen Bestimmung der in den Akkumulator eingeladenen Ladungsmengen gelöst, die zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist und eine Überwachungseinheit hat, die zur Detektion von Volllade-Betriebsphasen, in denen sich der Akkumulator mindestens im Nenn-Vollladezustand befindet, und zum Aufsummieren der
Ladungsmengen, die in den Volllade-Betriebsphasen in den Akkumulator eingeladen werden und zum Bestimmen einer Ausgleichsladung eines Akkumulators eingerichtet ist, um den Wert der Ausgleichsladung aus den aufsummieren Ladungsmengen zu erhalten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - Blockdiagramm einer Überwachungseinrichtung für Akkumulato- ren mit daran angeschlossenem Akkumulator, der in ein
Fahrzeugssystem eingebunden ist;
Figur 2 - Flussdiagramm zur Bestimmung einer Ausgleichsladung eines Akkumulators.
Figur 1 lässt ein Blockdiagramm einer Überwachungseinrichtung 1 für Akkumulatoren 2 erkennen, die beispielsweise in ein Bordnetz 3 eines Fahrzeuges eingebunden sind. Die Überwachungseinrichtung 1 hat eine Ladezustandserkennung 4, um den aktuellen Ladezustand SOC des Akkumulators 2 zu ermitteln. Die Ladezustandserkennung ist hinreichend bekannt und wird daher nicht im Detail erläutert. Der Ladezustand eines Akkumulators 2 ist beispielsweise die aktuell in einem Akkumulator 2 verfügbare Kapazität, bezogen auf die Nennkapazität des Akkumulators 2 und wird in Prozent der Nennkapazität angegeben.
Weiterhin hat die Überwachungseinrichtung 1 eine Ladungsmesseinheit 5, um die in den Akkumulator 2 eingeladenen Ladungsmengen und ggf. auch die aus dem Akkumulator 2 ausgeladenen Ladungsmengen zu bestimmen. Dies kann beispielsweise mit einem Stromsensor erfolgen.
Weiterhin hat die Überwachungseinrichtung 1 eine Überwachungseinheit 6, um mit dem durch die Ladezustandserkennung 4 ermittelten Ladungszustand Volllade- Betriebsphasen zu detektieren, in denen sich der Akkumulator in einer Überladungsphase befindet. Sobald eine solche Volllade-Betriebsphase detektiert worden ist, werden die mit der Ladungsmesseinheit 5 ermittelten Ladungsmengen in der Überwachungseinheit aufsummiert, um den Wert der Ausgleichsladung zu erhalten. Der Wert der kumulierten Ladungsmengen wird in einem Speicher 7 der Überwachungseinrichtung 1 abgelegt. Zusätzlich werden Teilspannungen über Module des Akkumulators 2 gemessen, um die höchste und niedrigste Modulspannung bestimmen zu können.
Das von der Überwachungseinrichtung 1 durchgeführte Verfahren wird anhand des in der Figur 2 dargestellten Flussdiagramms näher erläutert.
Nach Detektion der Notwendigkeit einer Ausgleichsladung wird in einem Schritt a) ein AH-Zähler Ahequ auf den Wert 0 Ah gesetzt und es wird einer Fahrzeugsteuerung signalisiert, dass der Akkumulator 2 eine Ausgleichsladung benötigt. Die Fahrzeugsteuerung wird nun versuchen, den Akkumulator 2 in einem Schritt b) mit einem moderaten Strom voll zu laden. In dieser Phase kann es passieren, dass zwischenzeitlich der Akkumulator 2 kurzzeitig entladen oder der Ausgleichsladevorgang durch Abstellen des Fahrzeugs und späteren Fortsetzens der Fahrt unterbrochen wird.
Während der Ausgleichsladung wird kontinuierlich überprüft, ob der Ladezustand SOCmin des Akkumulators 2 einen festgelegten maximalen Wert (zum Beispiel 100% der Nennkapazität) erreicht hat, da dann der Akkumulator 2 in eine Überladungsphase eintritt. Für den Fall einer Überladungsphase werden die in den Akkumulator 2 eingeladenen Ladungsmengen Ah in dem Ah-Zähler Ahequ aufsummiert, in dem zu dem bisherigen Wert des Ah-Zählers Ahequ (n-1 ) die im folgenden Intervall eingeladene Ladungsmenge Ah(n) addiert wird. Der Ah-Zähler Ahequ zählt somit nur alle in den Akkumulator 2 in der Überladungsphase eingeladenen Ladungsmengen Ah.
Für den Fall, dass die Überladungsphase durch Entladungen unterbrochen wird und hierdurch der Ladezustand SOCmin unter den vorgegebenen maximalen Wert von 100% fällt, wird das Aufsummieren der Ladungsmengen so lange gestoppt, bis der Ladezustand wieder größer oder gleich dem maximalen Wert von 100% ist. Im Laufe der Zeit steigt so die Menge der ermittelten überladenen Ladungsmengen Ah weiter an. Zur Erkennung einer erfolgreich abgeschlossenen Ausgleichsladung wird überprüft, ob eine ausreichende Ladungsmenge eingeladen worden ist und die Spannungsdifferenz zwischen der höchsten und der niedrigsten Modulspannung kleiner als eine festgelegte maximale Spannungsdifferenz ist. Die ausreichende Ladungsmenge wird nach der Gleichung
Ahequ > Qbatt_nenn X fequ
überprüft, wobei Qbatt_nenn die Nennkapazität der Batterie und fequ ein frei parametrierbarer Faktor ist, der beispielsweise auf 15% für NiMH-Akkumulatoren festgelegt werden kann.
Die festgelegte maximale Spannungsdifferenz ΔUequ ist ein in herkömmlichen Batterieüberwachungssystemen für NiMH-Akkumulatoren bereits vorhandener Parameter, der beispielsweise 20mV/Zelle betragen kann.
Wenn eine erfolgreiche Ausgleichsladung erkannt worden ist, wird im Schritt c) eine entsprechende Meldung abgesetzt, die beispielsweise eine Batteriesteuerungseinrichtung zur Beendigung des Ausgleichsladevorgangs veranlassen kann. Zudem wird ein die Notwendigkeit einer Ausgleichsladung kennzeichnendes Flag zurückgesetzt.
Für den Fall, dass die Ladungsmenge Ahequ größer als die Nennkapazität Qbatt_nenn ist und die Spannungsdifferenz ΔU nicht klein genug war (ΔU war immer größer Δ und Uiqu), dann ist es ein Hinweis darauf, dass sich der Akkumulator 2 nicht ausgleichen lässt. Für diesen Fall wird in einem Schritt d) eine entsprechende Meldung ausgegeben, um eine Untersuchung des Akkumulators 2 zu veranlassen. Der Akkumulator würde sich nämlich in einem schlechten Gesundheitszustand befinden. Eventuell sind Zellen des Akkumulators 2 geschädigt. Sinnvoll ist es auch, die Batterietemperatur kontinuierlich zu überwachen. Sollte die maximale Temperatur größer ein parametrierter Wert Tmax_equ von zum Beispiel 45°C werden, dann ist der Akkumulator 2 zu warm für eine Ausgleichsladung. In diesem Fall setzt die Überwachungseinrichtung ein Flag, das ein Batteriesteuerungssystem zum Stoppen der Ausgleichsladung veranlassen kann und signalisiert der Fahrzeugsteuerung damit, dass die Überladung abgebrochen werden sollte, bis die maximale Batterietemperatur kleiner als ein festgelegter Temperaturwert Tstart_equ von zum Beispiel +35°C ist. Dabei kann angegeben werden, ob der Algorithmus zur Bestimmung einer Ausgleichsladung aktiv ist. Weiterhin kann der Wert des Ah- Zählers Ahequ und die notwendige Entladungsmenge Qbatt.nenn x fequ, die während des Verfahrens maximal ermittelte Batterietemperatur Tmax_ceiι und die Spannungsdifferenz ΔU angegeben werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung einer Ausgleichsladung eines Akkumulators (2), bei der der Akkumulator (2) über einen Nenn-Vollladezustand hinaus überladen ist, gekennzeichnet durch Detektieren von Volllade- Betriebsphasen, in denen sich der Akkumulator (2) mindestens im Nenn- Vollladezustand befindet, und Aufsummieren der Ladungsmengen (Ah)1 die in den Volllade-Betriebsphasen in den Akkumulator (2) eingeladen werden, um den Wert (Ahequ) der Ausgleichsladung zu erhalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch Vergleichen der in den Volllade-Betriebsphasen aufsummierten Ladungsmengen (Ahequ) mit einer festgelegten Soll-Ausgleichsladung und Erkennen einer erfolgreich abgeschlossenen Ausgleichsladung, wenn die aufsummierten
Ladungsmengen (Ahequ) größer als Soll-Ausgleichsladung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Bestimmen der Spannungsdifferenz (ΔU) zwischen einer höchsten und einer niedrigsten Modulspannung, Vergleichen der Spannungsdifferenz (ΔU) mit einer festgelegten maximalen Spannungsdifferenz ΔUequ) und Erkennen einer erfolgreich abgeschlossenen Ausgleichsladung, wenn die Spannungsdifferenz (ΔU) kleiner als die festgelegte maximale Spannungsdifferenz (ΔUequ) ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Messen der Akkumulatortemperatur (Tbatt) und Unterbrechen eines Ausgleichsladungsvorgangs, wenn die gemessene Akkumulatortemperatur (Tbati) größer als eine festgelegte Maximaltemperatur (Tmaχ_equ) ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Akkumulatortemperatur (Tbatt) im Bereich von 40 bis 500C liegt und vorzugsweise +450C beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch Wiederaufnahme der Ausgleichsladung, nachdem die gemessene Temperatur (Tbatt) einen unteren Temperaturwert (Tstart_equ) erreicht hat.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der festgelegte untere Temperaturwert (Tstart_equ) im Bereich von 30 bis 400C liegt und vorzugsweise 35°C beträgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bestimmen des Ladezustands und Unterbrechen der Ausgleichsladung, wenn der Ladezustand kleiner als der festgelegte Minimalladezustand ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der festgelegte
Minimalladezustand vor der Ausgleichsladung im Bereich von 80 bis 100% und vorzugsweise mehr als 90% beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Anzeigen des Zustands der Ausgleichsladung der Ladungsmengen, der für die Ausgangsladung erforderlichen Ladungsmengen, der Spannungsdifferenz und/oder der maximal gemessenen Batterietemperatur.
11. Überwachungseinrichtung (1 ) für Akkumulatoren (2) mit einer
Ladezustandserkennung (4) zur Erkennung des aktuellen Ladezustands (SOC) des Akkumulators (2) und einer Ladungsmesseinheit (5) zur kontinuierlichen Bestimmung der in den Akkumulator (2) eingeladenen Ladungsmengen (Ah), die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist, gekennzeichnet durch eine
Überwachungseinheit (1 ), die zur Detektion von Volllade-Betriebsphasen, in denen sich der Akkumulator (2) mindestens im Nenn-Vollladezustand befindet, und Aufsummieren der Ladungsmengen (Ah), die in den Volllade- Betriebsphasen in den Akkumulator eingeladen werden, und zur Bestimmung einer Ausgleichsladung des Akkumulators (2) in Abhängigkeit von den aufsummierten Ladungsmengen (Ahequ) eingerichtet ist. Innerhalb der Batterie werden mindestens zwei Teilspannungen gemessen (8).
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101800341B (zh) * 2010-04-09 2012-10-03 中国科学院电工研究所 一种锂离子电池单体均衡装置
CN101917038B (zh) * 2010-08-05 2014-01-15 惠州市亿能电子有限公司 动力电池组充电均衡控制方法
CN102148522B (zh) * 2011-05-04 2013-05-01 柳州五菱汽车有限责任公司 一种蓄电池组控制方法及系统
KR101242455B1 (ko) * 2012-02-29 2013-03-12 한연수 배터리 충전 장치 및 그 구동 방법
JP5812025B2 (ja) * 2013-02-25 2015-11-11 トヨタ自動車株式会社 定置用蓄電システム及び制御方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4136122A1 (de) * 1991-11-02 1993-05-06 Dipl.-Ing. W. Sorg Gmbh, 7987 Weingarten, De Verfahren zum schnelladen von gasdichten akkumulatoren, insbesondere nicd- oder nih-akkumulatoren
US5633573A (en) * 1994-11-10 1997-05-27 Duracell, Inc. Battery pack having a processor controlled battery operating system
JPH08140209A (ja) * 1994-11-11 1996-05-31 Fuji Heavy Ind Ltd 電気自動車のバッテリ管理システム
US5659240A (en) * 1995-02-16 1997-08-19 General Electric Company Intelligent battery charger for electric drive system batteries
DE19833096C5 (de) * 1998-07-23 2006-02-09 Gerhard Miltenberger Verfahren zum Laden eines Akkumulators
JP3431867B2 (ja) * 1999-09-21 2003-07-28 松下電器産業株式会社 電池電源装置及びこれを用いた電動機器
DE10312591B4 (de) * 2003-03-21 2014-07-31 Volkswagen Ag Ladeverfahren für eine wiederaufladbare Batterie
US7081737B2 (en) * 2003-06-19 2006-07-25 O2Micro International Limited Battery cell monitoring and balancing circuit
DE102005020835A1 (de) * 2004-05-13 2006-03-09 Robert Bosch Gmbh Batteriezustandserkennung
DE102005058064A1 (de) * 2005-10-28 2007-05-03 Temic Automotive Electric Motors Gmbh Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102006004737A1 (de) * 2005-10-28 2007-05-10 Temic Automotive Electric Motors Gmbh Verfahren zum Laden eines Energiespeichers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2008107158A1 *

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CN101669264A (zh) 2010-03-10
US20100060241A1 (en) 2010-03-11
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