EP4449292A1 - Verfahren zum erzeugen eines virtuellen prototyps einer fahrzeugbatterie - Google Patents

Verfahren zum erzeugen eines virtuellen prototyps einer fahrzeugbatterie

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EP4449292A1
EP4449292A1 EP22843995.6A EP22843995A EP4449292A1 EP 4449292 A1 EP4449292 A1 EP 4449292A1 EP 22843995 A EP22843995 A EP 22843995A EP 4449292 A1 EP4449292 A1 EP 4449292A1
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EP
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vehicle battery
terminal voltage
values
parameters
model
Prior art date
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Pending
Application number
EP22843995.6A
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Inventor
Andreas Fleck
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AVL List GmbH
Original Assignee
AVL List GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for creating a virtual prototype of a vehicle battery based on data from road measurements.
  • Vehicle batteries are used in electrically powered vehicles or hybrid vehicles to supply power to the drive train. It is known from the prior art to analyze the electrical behavior of vehicle batteries on the basis of physical data.
  • a first aspect of the invention relates to a computer-implemented method for generating a virtual prototype of a vehicle battery on the basis of data from road measurements, having the following work steps: • detecting values of measured variables of a measurement run, including a value of a terminal voltage;
  • the vehicle battery model including battery parameters including an open-circuit voltage, a charge capacity when discharging, an internal resistance when discharging, an RC resistance when discharging and an RC capacitance when discharging, with at least values of the terminal voltage as a target variable be issued;
  • a second aspect of the invention relates to a system for generating a virtual prototype of a vehicle battery based on data from road measurements, which has means for parameterizing a vehicle battery model of the virtual prototype, which has battery parameters, the means for parameterizing being set up, in particular by cascaded software -in-the-loop simulation based on measured values of the road measurement, the values of the battery parameters of the vehicle battery model in simulation loops, in which electrical parameters of the vehicle battery model are optimized, separately according to certain criteria that are derived from the battery condition, by comparing simulated parameter values with parameter values calculated from the road measurements.
  • a third aspect of the invention relates to a system for generating a virtual prototype of a vehicle battery on the basis of data from road measurements, which system has means for parameterization, the means for parameterization comprising:
  • a fourth aspect of the invention relates to a method for analyzing a vehicle battery, wherein the vehicle battery is simulated using a virtual prototype of the vehicle battery, which is generated using a method for generating a virtual prototype based on road measurements.
  • a road measurement within the meaning of the invention is preferably a field measurement, i.e. a measurement that takes place in real ferry operation of the vehicle.
  • a software-in-the-loop simulation within the meaning of the invention is preferably a simulation in which a component described by software is tested in a virtual model world.
  • a battery parameter within the meaning of the invention preferably represents a property of a vehicle battery.
  • a battery parameter in vehicle batteries is a property that describes the behavior of the vehicle battery when the state of charge changes (when charging or discharging), but also when no battery current is flowing.
  • Battery parameters also preferably result from the circuitry of the battery components. These preferably characterize the effect of electrical energy consumption by the vehicle battery and/or the effect of electrical energy output to the vehicle battery, which can take place, for example, in an acceleration process or during regenerative braking. More preferably, this dependency can be stored as a function or characteristics map.
  • a terminal voltage within the meaning of the invention preferably indicates an, in particular, averaged or filtered output voltage at the terminals of the vehicle battery.
  • An open-circuit voltage within the meaning of the invention preferably indicates a voltage, in particular an averaged or filtered voltage, at the terminals of the vehicle battery when no load current is flowing.
  • a charge capacity within the meaning of the invention is preferably an, in particular averaged or filtered, capacity of the vehicle battery in Ah or Wh, the charge capacity when charging means the portion of the total capacity that has not yet been charged and the charge capacity when discharging means the portion of the total capacity of the vehicle battery that has not yet been discharged means.
  • An internal resistance within the meaning of the invention preferably indicates a resistance of the circuit of the vehicle battery that is dependent on the state of charge and the battery temperature.
  • the internal resistance when the vehicle battery is being charged is fundamentally different from the internal resistance when the vehicle battery is being discharged.
  • An RC resistance within the meaning of the invention preferably indicates a resistance of an RC element of the vehicle battery connected in series with the internal resistance.
  • An RC capacitance within the meaning of the invention preferably designates a capacitance of an RC element of the vehicle battery connected in series with the internal resistance.
  • the invention is based on the approach of being able to determine battery parameters of the vehicle battery using an iterative simulation method for a virtual prototype. In this way, the electrical charging and discharging behavior of the vehicle battery can be simulated without the need for further test drives with a test vehicle.
  • the vehicle battery model creation can be based on this way with little effort, in a short time and with high verifiable quality.
  • the behavior of the terminal voltage depending on the battery status can be simulated particularly accurately.
  • the method according to the invention enables the vehicle battery model to be created automatically on the basis of the measurement data from road measurements.
  • the battery parameters of a charge capacity during charging, an internal resistance during charging, an RC resistance during charging and an RC capacitance during charging also enter into the vehicle battery model.
  • the battery parameters of a charge capacity without current flow, an internal resistance without current flow, an RC resistance without current flow and an RC capacitance without current flow also enter into the vehicle battery model.
  • a state of charge of the vehicle battery is also included in model parameters of the vehicle battery model.
  • Model parameters are parameters on which the vehicle battery model depends.
  • battery parameters that are included in the vehicle battery model can be dependent on the model parameters.
  • a battery temperature is also included in the model parameters of the vehicle battery model.
  • the method further comprises the step: detecting at least one load event in the values of measured variables; and restricting the values of measurement variables to those that are in at least one value range around the at least one load event.
  • a load event within the meaning of the invention is an event with a specified high load on the vehicle battery. These are, in particular, strong acceleration events, during which a high load is required from the battery in a short period of time, or a strong deceleration event, during which a recuperation brake recuperates kinetic energy of the vehicle into electrical energy in the vehicle battery. Longer uphill drives and/or downhill drives, for example, also have an increased probability of load events on average.
  • a physical parameter of the cell structure is included in the vehicle battery model.
  • Vehicle batteries often have a modular structure.
  • the smallest units of a vehicle battery are individual cells. If several cells are connected in series, you get a "strand" (or string). A parallel connection of several strands (strings) is referred to as a "module”. If several modules are combined with each other to form a parallel connection or series connection or a mixture of these, this is called a "pack”. If the cell structure of the vehicle battery is known, i.e. in particular the number of cells in series and in parallel in a pack of the vehicle battery, the simulation can be adapted to the size of the battery.
  • the termination condition is or corresponds to reaching a, in particular local or absolute, minimum of a deviation between the simulated terminal voltage and the measured terminal voltage and/or reaching a limit value of the simulated terminal voltage, in particular when the simulated terminal voltage only changes infinitesimally.
  • the measured variables recorded are selected from the following group of measured variables:
  • the cell temperature is the temperature measured on a cell of the vehicle battery.
  • the battery temperature can be estimated from one or more cell temperatures. For example, the average of the highest and lowest measured cell temperature can be assumed as the value of the temperature of the vehicle battery. Another possibility is to use the temperature of a coolant used to cool the vehicle battery as an approximation of the temperature of the vehicle battery.
  • the following driving maneuvers are preferably carried out during the test drive depending on the target variable:
  • Driving uphill and driving downhill is carried out in particular over a period of at least 30 seconds, preferably at least 10 seconds.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a method for generating a virtual prototype of a vehicle
  • FIG. 2 shows the structure of a high-voltage battery
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of an electrical equivalent model for simulating a vehicle battery
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a system for generating a virtual prototype of a vehicle.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a method SO for generating a virtual prototype of a vehicle battery of a vehicle 1 based on data from road measurements.
  • measurement runs are preferably carried out with an at least partially electrically powered vehicle 1 on routes 2, in particular roads.
  • a first work step S1 values of measurement variables of a measurement run are recorded.
  • this can be done via a data interface, but it can also be carried out directly by its sensors during the measurement run.
  • Driving uphill, driving downhill, the driving uphill and driving downhill being carried out in particular over a period of at least several minutes, preferably over a period of at least 10 seconds and particularly preferably over a period of at least 30 seconds.
  • These driving maneuvers are preferably carried out repeatedly, so that each of the maneuvers is carried out for different states of charge and particularly preferably also for different battery temperatures.
  • the measured variables recorded in the first work step S1 are preferably selected from the following group of measurement groups:
  • the selection can also include all of the parameters mentioned.
  • the recorded measured values are categorized, for example according to battery temperature and state of charge. This means that readings taken at a similar battery temperature, for example, are assigned to the same category.
  • the measured values can be categorized according to battery temperature, in particular, in increments of 5°C or in increments of 10°C. In this example, all readings taken at a battery temperature between 20°C and 25°C could fall into the same category.
  • measured values can be categorized according to a state of charge. In particular, the measured values can be categorized according to a state of charge in steps of 5% of the total charge capacity.
  • the categorized measured values are divided according to their categorization.
  • the readings could be divided into 20 categories of readings (0-5% state of charge to 95-100% state of charge) when categorized by state of charge in increments of 5%. If the test drive does not cover the vehicle's entire state of charge, the number of categories is correspondingly lower. With respect to temperature, a number of categories would similarly arise.
  • the method preferably has a large number of simulation loops 110a .
  • a simulation loop can be performed for each of the steps of the categories.
  • the number of maximum simulation loops thus corresponds to the product of the number of steps in each of the categories together. For example, with ten steps in the categorization according to temperature and 20 steps in the categorization according to the state of charge, a maximum of 200 simulation loops 110a, . . . , 11 On would be executed for a measurement run.
  • electrical parameters of the vehicle battery model such as an open circuit voltage and a charge capacity, an internal resistance, an RC resistance and an RC capacity for the charging and discharging situation, are optimized.
  • the determined battery parameters are output after each loop and combined with determined battery parameters from other loops and finally taken into account in the vehicle battery model.
  • the vehicle battery is first simulated with the vehicle battery model M in a second work step S2.
  • Battery parameters and other physical properties of the vehicle battery go into the vehicle battery model M.
  • the vehicle battery model M depends on these quantities.
  • the other physical properties of the vehicle battery are preferably the battery temperature and the state of charge. At least one value of the terminal voltage is output as the target variable of this simulation.
  • step S3 which is also part of the first simulation loop 110a, the at least one value of the terminal voltage measured in step S2 is compared with the values of the terminal voltage simulated in step S2.
  • a fourth work step S4 the vehicle battery model M is adjusted in order to ensure that the values of the simulated terminal voltage parameter are as similar as possible to the values of the terminal voltage measured in the road measurement. Values of the battery parameters are preferably adjusted for this.
  • each of the simulation loops 110a, . . . , 110n generates local battery parameters according to their respective categorization.
  • the termination condition is specified in particular by an optimization problem.
  • the termination condition is the achievement of a local or absolute minimum of a deviation between the simulated terminal voltage, in the case of the first simulation loop 110 the terminal voltage present during discharging, and the terminal voltage calculated on the basis of the road measurement.
  • a termination condition can be reaching a limit value of the simulated parameter, in particular when the parameter changes only infinitesimally.
  • step S4a the local battery parameters are collected and combined.
  • the optional step S4a is basically carried out in the event that a categorization of the recorded measured values was carried out beforehand.
  • a fifth work step S5 the values for the battery parameters of the vehicle battery model M are output to the vehicle battery model M, so that the values for the battery parameters in the vehicle battery model M can be taken into account.
  • the vehicle battery model M forms a superset according to the categorization.
  • the method If only steps S1, S2, S3, S4 and S5 are carried out with only one simulation loop 110a and the optional steps S1a, S1b and S4a are omitted, the method generates a virtual prototype of a vehicle battery, which is not a superset of different parameters, but only has a general set of parameters.
  • FIG. 2 shows the structure of a high-voltage battery as used in vehicle batteries.
  • the smallest unit of the high-voltage battery is a cell (cell) 22, which forms a single battery unit. If several cells 22 are connected in series, they form a strand (string) 24 When string 24 is connected in series, voltages are added to form a total voltage.
  • a module 26 is a parallel connection of several strands 24. The parallel connection adds the capacities of the individual strands to form a total capacity. Several modules 26 can be combined to form a pack 28 by connecting them in series and/or in parallel. Each of the cell 22, string 24, module 26 and pack 28 units has only two connections.
  • a vehicle battery consists of one or more packs 28.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of an electrical equivalent model 30 for simulating a vehicle battery.
  • the system boundary 31 of the substitute model 30 encloses.
  • a current 36 flows through the terminals 37. Between the terminals 37 there is a terminal voltage 38 on.
  • the no-load voltage 32, the internal resistance 33, the RC resistance 34 and the RC capacitance 35 can basically be functions of the state of charge and the temperature of the vehicle battery.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a system 10 for generating a virtual prototype of a vehicle battery based on data from road measurements, which system has means 11, 12, 13, 14 and 15 for parameterizing the vehicle battery model M of the virtual prototype.
  • the means n, 12, 13, 14 and 15 for parameterization are here, set up by in particular cascaded software-in-the-loop simulation, based on measured values of the road measurement, values of the battery parameters of the vehicle battery model M in simulation loops in which electrical Parameters of the vehicle battery model M are optimized, to be determined iteratively one after the other by comparing simulated parameter values with parameter values calculated using the road measurement.
  • the system 10 is set up to carry out a method SO according to FIG.
  • the system 10 provides for this Means 11 for calculating at least one value for a terminal voltage on the basis of measured variable values recorded during a measurement run.
  • system 10 preferably has means 12 for simulating the vehicle battery with a vehicle battery model M, with at least the following battery parameters of the vehicle battery being included in the vehicle battery model M:
  • the battery temperature and the state of charge of the vehicle battery can be included in the battery model M.
  • the system 10 comprises means 13 for comparing the at least one value of the terminal voltage calculated on the basis of the road measurements with the values of the simulated terminal voltage.
  • the system 10 comprises means 14 for adapting the vehicle battery model M in order to adapt the simulated terminal voltage to the terminal voltage calculated on the basis of the road measurement by changing the values of the battery parameters.
  • the battery parameters include an open circuit voltage, a charge capacity when charging, a charge capacity when discharging, an internal resistance when charging, an internal resistance when discharging, an RC resistance when charging, an RC resistance when discharging, an RC capacitance when charging, and an RC capacity when discharging
  • system 10 preferably has an interface 15 for outputting values for battery parameters of the vehicle battery model M. wherein the means for parameterization are set up to adapt the vehicle battery model M until a termination condition is reached.
  • the means n, 12, 13, 14 and 15 of the system 10 are preferably part of a data processing system.
  • the method SO is preferably carried out automatically and/or in a computer-implemented manner by such a data processing system.
  • the indicated means 11, 12, 13, 14 and 15 are in particular also set up to execute the second simulation loop 120 and the third simulation loop 130 of the method SO.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein computer-Implementiertes Verfahren (S0) zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps einer Fahrzeugbatterie auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 und 10, folgende Arbeitsschritte aufweisend: S1) Erfassen von Werten von Messgrößen einer Messfahrt, umfassend einen Wert einer Klemmenspannung; S2) Simulieren der Fahrzeugbatterie mittels eines Fahrzeugbatteriemodells (M), wobei in das Fahrzeugbatteriemodell (M) Batterieparameter, umfassend eine Leerlaufspannung (32), eine Ladungskapazität beim Entladen, ein Innenwiderstand (33) beim Entladen, einen RC-Widerstand (34) beim Entladen und eine RC-Kapazität (35) beim Entladen eingehen, wobei wenigstens Werte der Klemmenspannung (38) als Zielgröße ausgegeben werden; S3) Vergleichen des wenigstens einen Werts der in Arbeitsschritt S1 erfassten Klemmenspannung (38) mit den Werten der in Arbeitsschritt S3 simulierten Klemmenspannung (38); S4) Anpassen des Fahrzeugbatteriemodells (M), um die simulierte Klemmenspannung (38) der auf der Grundlage der Straßenmessungen berechneten Klemmenspannung (38) durch Veränderung der Werte der Batterieparameter, anzugleichen; und S5) Ausgeben von Werten für die Batterieparameter des Fahrzeugbatteriemodells (M); wobei die Arbeitsschritte S2 bis S4 wiederholt werden, bis eine Abbruchbedingung erreicht wird.

Description

Verfahren zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps einer Fahrzeugbatterie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps einer Fahrzeugbatterie auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen.
Fahrzeugbatterien werden in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen zur Energieversorgung des Antriebsstrangs verwendet. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das elektrische Verhalten von Fahrzeugbatterien auf Basis physikalischer Daten zu analysieren.
Um das elektrische Verhalten von Fahrzeugbatterien zu analysieren, und dies möglichst in allen relevanten Betriebszuständen, Fahrmanövern und Straßen sowie Umweltbedingungen, ist eine große Anzahl an zurückgelegten Testfahrkilometern zu bewältigen.
Darüber hinaus können solche realen Testfahrten nicht schon während der Batterieentwicklung, sondern erst in einem späten Entwicklungsstadium der Fahrzeugbatterien durchgeführt werden. Aus dem Stand der Technik ist die Möglichkeit virtuelle Testfahrten mit Fahrzeug-Simulationstools durchzuführen grundsätzlich bekannt. Diese Fahrzeug-Simulationstools benötigen jedoch wiederum einen virtuellen Prototypen der Fahrzeugbatterie.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, virtuelle Prototypen einer Fahrzeugbatterie bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Erzeugen von virtuellen Prototypen der Fahrzeugbatterie möglichst weitgehend zu automatisieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Computer-Implementiertes Verfahren zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps einer Fahrzeugbatterie auf der Grundlage von Daten von Straßenmessungen, folgende Arbeitsschritte aufweisend: • Erfassen von Werten von Messgrößen einer Messfahrt, umfassend einen Wert einer Klemmenspannung;
• Simulieren der Fahrzeugbatterie mittels eines Fahrzeugbatteriemodells, wobei in das Fahrzeugbatteriemodell Batterieparasmeter, umfassend eine Leerlaufspannung, eine Ladungskapazität beim Entladen, einen Innenwiderstand beim Entladen, einen RC-Widerstand beim Entladen und eine RC-Kapazität beim Entladen eingehen, wobei wenigstens Werte der Klemmenspannung als Zielgröße ausgegeben werden;
• Vergleichen des wenigstens einen Werts der auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Klemmenspannung mit den Werten der mittels des Fahrzeugbatteriemodells simulierten Klemmenspannung;
• Anpassen des Fahrzeugbatteriemodells, um die simulierte Klemmenspannung der auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Klemmenspannung durch Verändern um die Werte der Batterieparameter anzugleichen; und
• Ausgeben von Werten für die Batterieparameter des Fahrzeugbatteriemodells; wobei die Arbeitsschritte des Simulierens, des Vergleichens und des Anpassens solange wiederholt werden, bis eine Abbruchbedingung erreicht wird.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps einer Fahrzeugbatterie auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, welches Mittel aufweist zum Parametrieren eines Fahrzeugbatteriemodells des virtuellen Prototyps, welches Batterieparameter aufweist, wobei die Mittel zum Parametrieren eingerichtet sind, durch insbesondere kaskadierte Software-in-the-Loop-Simulation auf der Grundlage von Messwerten der Straßenmessung die Werte der Batterieparameter des Fahrzeugbatteriemodells in Simulationsschleifen, in welchen elektrische Parameter des Fahrzeugbatteriemodells optimiert werden, getrennt nach bestimmten Kriterien, die sich aus dem Batteriezustand ableiten, durch Abgleich von simulierten Parameterwerten mit anhand der Straßenmessungen berechneten Parameterwerten zu ermitteln. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps einer Fahrzeugbatterie auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, welches Mittel zum Parametrieren aufweist, wobei die Mittel zum Parametrieren umfassen:
• Mittel zum Berechnen wenigstens eines Wertes für eine Klemmenspannung auf der Grundlage von während einer Messfahrt aufgenommenen Werten von Messgrößen;
• Mittel zum Simulieren der Fahrzeugbatterie mittels eines Fahrzeugbatteriemodells, wobei in das Fahrzeugbatteriemodell eingehen, o Ladungskapazität; o Innenwiderstand, insbesondere Innenwiderstand während des Ladens und Innenwiderstand während des Entladens; o RC-Widerstand, insbesondere RC-Widerstand während des Ladens und RC-Widerstand während des Entladens; o RC-Kapazität, insbesondere RC-Kapazität während des Ladens und RC- Kapazität während des Entladens; wobei wenigstens Werte der Klemmenspannung als Zielgröße ausgegeben werden;
• Mittel zum Vergleichen des wenigstens einen Werts des auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Klemmenspannung mit den Werten des simulierten Klemmenspannung;
• Mittel zum Anpassen des Fahrzeugbatteriemodells, um die simulierte Klemmenspannung der auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Klemmenspannung durch Veränderung der Werte der Batterieparameter anzugleichen; und
• eine Schnittstelle zum Ausgeben von Werten für Batterieparameter des Fahrzeugbatteriemodells; wobei die Mittel zum Parametrieren eingerichtet sind, das Fahrzeugbatteriemodell so lange anzupassen, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Analysieren einer Fahrzeugbatterie, wobei die Fahrzeugbatterie mittels eines virtuellen Prototyps der Fahrzeugbatterie simuliert wird, welche mittels eines Verfahrens zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps auf der Grundlage von Straßenmessung erzeugt ist.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm und ein Speichermedium, welche Anweisungen aufweisen, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, diesen dazu veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
Eine Straßenmessung im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Feldmessung, d.h. eine Messung, welche in einem realen Fährbetrieb des Fahrzeugs stattfindet.
Eine Software-in-the-Loop-Simulation im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Simulation, bei welcher ein durch Software beschriebenes Bauteil in einer virtuellen Modellwelt getestet wird.
Ein Batterieparameter im Sinne der Erfindung stellt vorzugsweise eine Eigenschaft einer Fahrzeugbatterie dar. Insbesondere ist ein Batterieparameter in Fahrzeugbatterien eine Eigenschaft, mit der das Verhalten der Fahrzeugbatterie bei Ladezustandsänderungen (beim Laden oder Entladen), aber auch wenn kein Batteriestrom fließt, beschrieben wird. Batterieparameter ergeben sich weiter vorzugsweise aus der Schaltung der Batteriekomponenten. Vorzugsweise charakterisieren diese den Effekt einer elektrischen Energieaufnahme von der Fahrzeugbatterie und/oder den Effekt einer elektrischen Energieabgabe an die Fahrzeugbatterie, welche beispielsweise jeweils bei einem Beschleunigungsvorgang oder einer Rekuperationsbremsung stattfinden können. Weiter vorzugsweise kann diese Abhängigkeit als Funktion oder Kennfeld hinterlegt sein. Eine Klemmenspannung im Sinne der Erfindung gibt vorzugsweise eine, insbesondere gemittelte oder gefilterte, Ausgangsspannung an den Klemmen der Fahrzeugbatterie an.
Eine Leerlaufspannung im Sinne der Erfindung gibt vorzugsweise eine, insbesondere gemittelte oder gefilterte, Spannung an den Klemmen der Fahrzeugbatterie, wenn kein Laststrom fließt, an.
Eine Ladungskapazität im Sinne der Erfindung gibt vorzugsweise eine, insbesondere gemittelte oder gefilterte, Kapazität der Fahrzeugbatterie in Ah oder Wh an, wobei die Ladungskapazität beim Laden den noch nicht geladenen Anteil der Gesamtkapazität bedeutet und Ladungskapazität beim Entladen den noch nicht entladenen Anteil der Gesamtkapazität der Fahrzeugbatterie bedeutet.
Ein Innenwiderstand im Sinne der Erfindung gibt vorzugsweise einen vom Ladungszustand und der Batterietemperatur abhängigen Widerstand der Schaltung der Fahrzeugbatterie an. Der Innenwiderstand, wenn die Fahrzeugbatterie geladen wird ist grundsätzlich unterschiedlich vom Innenwiederstand, wenn die Fahrzeugbatterie entladen wird.
Ein RC-Widerstand im Sinne der Erfindung gibt vorzugsweise einen Widerstand eines in Reihe mit dem Innenwiderstand geschalteten RC-Glieds der Fahrzeugbatterie an.
Eine RC-Kapazität im Sinne der Erfindung bezeichnet vorzugsweise eine Kapazität eines in Reihe mit dem Innenwiderstand geschalteten RC-Glieds der Fahrzeugbatterie.
Die Erfindung beruht auf dem Ansatz, Batterieparameter der Fahrzeugbatterie durch ein iteratives Simulationsverfahren für einen virtuellen Prototyp bestimmen zu können. Auf diese Weise kann das elektrische Lade- und Entladeverhalten der Fahrzeugbatterie simuliert werden, ohne dass hierfür weitere Testfahrten mit einem Testfahrzeug erforderlich sind. Die Fahrzeugbatteriemodell-Erstellung kann auf diese Weise mit wenig Aufwand, in kurzer Zeit und mit hoher belegbarer Qualität erfolgen. Dabei kann das Verhalten der Klemmenspannung in Abhängigkeit des Batteriezustands besonders zutreffend simuliert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine automatische Erstellung des Fahrzeugbatteriemodells aufgrund der Messdaten aus Straßenmessungen erfolgen.
Vorzugsweise ist bei dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt vorgesehen, dass in das Fahrzeugbatteriemodell ferner die Batterieparameter einer Ladungskapazität beim Laden, eines Innenwiderstands beim Laden, eines RC-Widerstands beim Laden und einer RC-Kapazität beim Laden eingehen.
Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass in das Fahrzeugbatteriemodell ferner die Batterieparameter einer Ladungskapazität ohne Stromfluss, eines Innenwiderstands ohne Stromfluss, eines RC-Widerstands ohne Stromfluss und einer RC-Kapazität ohne Stromfluss eingehen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ferner ein Ladungszustand der Fahrzeugbatterie in Modellparameter des Fahrzeugbatteriemodells eingeht.
Modellparameter sind Parameter, von denen das Fahrzeugbatteriemodell abhängig ist. Insbesondere können Batterieparameter, die in das Fahrzeugbatteriemodell eingehen, von den Modellparametern abhängig sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ferner eine Batterietemperatur in Modellparameter des Fahrzeugbatteriemodell eingeht.
In einer weiteren Vorteilhaften Ausgestaltung ist bei dem Verfahren vorgesehen, dass das Verfahren ferner den Schritt umfasst: Erkennen von wenigstens einem Last-Event in den Werten von Messgrößen; und Beschränken der Werte von Messgrößen auf solche, die in wenigstens einem Wertebereich um das wenigstens eine Last-Event herum liegen. Ein Last-Event im Sinne der Erfindung ist ein Event mit spezifiziert hoher Belastung der Fahrzeugbatterie. Dies sind insbesondere Events starker Beschleunigung, während derer in einem kurzen Zeitraum eine hohe Last von der Batterie angefordert wird oder ein Event starker Verzögerung während dessen eine Rekuperationsbremse Bewegungsenergie des Fahrzeugs in elektrische Energie in die Fahrzeugbatterie rekuperiert. Auch beispielsweise längere Bergauffahrten und/oder Bergabfahrten weisen im Mittel eine erhöhte Wahrscheinlichkeit von Last-Events auf.
Weiter vorzugsweise ist bei dem Schritt des Simulierens der Fahrzeugbatterie vorgesehen, dass ein physikalischer Parameter der Zell-Struktur in das Fahrzeugbatteriemodell eingeht.
Fahrzeugbatterien sind häufig modular aufgebaut. Die kleinsten Einheiten einer Fahrzeugbatterie sind einzelne Zellen. Werden mehrere Zellen in Serie geschaltet, erhält man einen „Strang“ (oder auch String). Eine Parallelschaltung von mehreren Strängen (Strings) wird als „Modul“ bezeichnet. Werden mehrere Module miteinander zu einer Parallelschaltung oder Serienschaltung oder einer Mischung daraus kombiniert, nennt man diese ein „Pack“. Bei Kenntnis der Zell-Struktur der Fahrzeugbatterie, also insbesondere der Anzahl der Zellen in Serie und parallel eines Packs der Fahrzeugbatterie, lässt sich die Simulation an die Größe der Batterie anpassen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist bzw. entspricht die Abbruchbedingung dem Erreichen eines, insbesondere lokalen oder absoluten, Minimums einer Abweichung zwischen der simulierten Klemmenspannung und der gemessenen Klemmenspannung und/oder dem Erreichen eines Grenzwertes der simulierten Klemmenspannung, insbesondere wenn die simulierte Klemmenspannung sich nur noch infinitesimal ändert.
Durch diese Art von Abbruchbedingungen kann eine besonders realitätsgetreue und aufwandsoptimierte Darstellung durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht werden. ln einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens sind die aufgenommenen Messgrößen aus der folgenden Gruppe an Messgrößen ausgewählt:
• Batteriestrom, Klemmenspannung, Fahrzeugbatterieladezustand, Niedrigste Zelltemperatur, höchste Zelltemperatur.
Die Zelltemperatur ist die an einer Zelle der Fahrzeugbatterie gemessene Temperatur. Aus einer oder mehreren Zelltemperaturen kann dabei die Batterietemperatur abgeschätzt werden. Beispielsweise kann der Mittelwert aus der höchsten und der niedrigsten gemessenen Zelltemperatur als Wert der Temperatur der Fahrzeugbatterie angenommen werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Temperatur einer Kühlflüssigkeit, die zum Kühlen der Fahrzeugbatterie verwendet wird, als Näherungswert der Temperatur der Fahrzeugbatterie zu nutzen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden während der Messfahrt in Abhängigkeit der Zielgröße vorzugsweise folgende Fahrmanöver durchgeführt:
• Tipln, TipOut, Volllastbeschleunigung, Teillastbeschleunigung, Rekuperationsbremsung, Bergauffahrt und Bergabfahrt. Die Bergauffahrt und die Bergabfahrt wird jeweils insbesondere über einen Zeitraum von wenigstens 30 Sekunden, vorzugsweise von wenigstens 10 Sekunden durchgeführt.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung in Bezug auf die Figuren. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs;
Figur 2 den Aufbau eines Hochvolt-Akkus;
Figur 3 ein Schaltbild eines elektrischen Ersatzmodells zur Simulation einer Fahrzeugbatterie; und
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel eines Systems zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs. Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens SO zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps einer Fahrzeugbatterie eines Fahrzeugs 1 auf der Grundlage von Daten von Straßenmessungen.
Für die Straßenmessung werden vorzugsweise Messfahren mit einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug 1 auf Fahrwegen 2, insbesondere Straßen, durchgeführt.
Im Einzelnen werden in einem ersten Arbeitsschritt S1 Werte von Messgrößen einer Messfahrt erfasst. Dies kann zum einen über eine Datenschnittstelle erfolgen, aber auch direkt durch deren Sensoren während der Messfahrt ausgeführt werden.
Während einer Messfahrt werden dabei, ebenfalls in Abhängigkeit des zu bestimmenden elektrischen Parameters, beispielsweise folgende Fahrmanöver durchgeführt:
• Tipln, TipOut, Volllastbeschleunigung, Teillastbeschleunigung, Rekuperationsbremsung; Bergauffahrt, Bergabfahrt, wobei die Bergauffahrt und die Bergabfahrt insbesondere über einen Zeitraum von wenigstens mehreren Minuten, vorzugsweise über einen Zeitraum von wenigstens 10 Sekunden und besonders bevorzugt über einen Zeitraum von wenigstens 30 Sekunden durchgeführt werden.
Diese Fahrmanöver werden vorzugsweise wiederholt durchgeführt, so dass jedes der Manöver für verschiedene Ladungszustände und besonders bevorzugt auch für verschiedene Batterietemperaturen durchgeführt wird.
Die erfassten Messgrößen in dem ersten Arbeitsschritt S1 werden vorzugsweise aus der folgenden Gruppe an Messgruppen ausgewählt:
• Batteriestrom, Klemmenspannung, Batterieladezustand, Niedrigste Zelltemperatur und höchste Zelltemperatur.
Insbesondere kann die Auswahl auch alle der genannten Parameter umfassen. In einem nachfolgenden optionalen Schritt S1 a werden die erfassten Messwerte kategorisiert, beispielsweise nach Batterietemperatur und Ladungszustand. Das bedeutet, dass Messwerte, die beispielsweise bei einer ähnlichen Batterietemperatur aufgenommen wurde, einer gleichen Kategorie zugeordnet werden. Eine Kategorisierung der Messwerte nach Batterietemperatur kann insbesondere in Schritten von 5 °C oder in Schritten von 10 °C erfolgen. In diesem Beispiel könnten alle Messwerte, die bei einer Batterietemperatur zwischen 20°C und 25°C aufgenommen wurden in eine gleiche Kategorie fallen. In entsprechender Weise können Messwerte nach einem Ladungszustand kategorisiert werden. Insbesondere kann eine Kategorisierung der Messwerte nach einem Ladungszustand in Schritten von 5% der Gesamtladungskapazität erfolgen.
In einem weiteren optionalen Schritt S1b werden die kategorisierten Messwerte entsprechend ihrer Kategorisierung aufgeteilt. Im genannten Beispiel könnten die Messwerte bei einer Kategorisierung nach Ladungszustand in Schritten von 5% in 20 Kategorien von Messwerten (0-5% Ladungszustand bis 95-100% Ladungszustand) aufgeteilt werden. Sofern die Messfahrt nicht über den gesamten Ladungszustand des Fahrzeugs erfolgte, ist die Anzahl der Kategorien entsprechend geringer. Hinsichtlich der Temperatur würde in gleicher Weise eine Anzahl von Kategorien entstehen.
Das Verfahren weist vorzugsweise eine Vielzahl von Simulationsschleifen 110a ...110n auf, welche vorzugsweise parallel zueinander durchgeführt werden, wobei die Anzahl an Schleifen durch die Kategorien wie beispielsweise Ladungszustand und/oder Temperatur sowie die Anzahl der Schritte je Kategorie definiert werden. Für jeden der Schritte der Kategorien kann eine Simulationsschleife durchgeführt. Die Anzahl der maximalen Simulationsschleifen entspricht damit dem Produkt aus der Anzahl der Schritte jeder der Kategorien miteinander. Bei beispielsweise zehn Schritten in der Kategorisierung nach Temperatur und 20 Schritten in der Kategorisierung nach Ladungszustand würden für eine Messfahrt somit maximal 200 Simulationsschleifen 110a, ..., 11 On ausgeführt werden. In den einzelnen Simulationsschleifen 110a, 11 On werden vorzugsweise elektrische Parameter des Fahrzeugbatteriemodells, wie beispielsweise eine Leerlaufspannung und jeweils für Situation des Ladens und des Entladens eine Ladungskapazität, ein Innenwiderstand, ein RC-Widerstand und eine RC-Kapazität optimiert. Die ermittelten Batterieparameter werden nach jeder Schleife ausgegeben, und mit ermittelten Batterieparametern aus anderen Schleifen kombiniert und schließlich in dem Fahrzeugbatteriemodell berücksichtigt.
Im Detail wird zunächst in einem zweiten Arbeitsschritt S2 die Fahrzeugbatterie mit dem Fahrzeugbatteriemodell M simuliert. In das Fahrzeugbatteriemodell M gehen Batterieparameter und weitere physikalische Eigenschaften der Fahrzeugbatterie ein. Mithin hängt das Fahrzeugbatteriemodell M von diesen Größen ab. Die weiteren physikalischen Eigenschaften der Fahrzeugbatterie sind vorzugsweise die Batterietemperatur, und der Ladungszustand. Als Zielgröße dieser Simulation wird wenigstens ein Wert der Klemmenspannung ausgegeben.
In einem dritten Arbeitsschritt S3, welcher ebenfalls Teil der ersten Simulationsschleife 110a ist, wird der wenigstens eine in Arbeitsschritt S2 gemessene Werts der Klemmenspannung mit den Werten der in Arbeitsschritt S2 simulierten Klemmenspannung verglichen.
In einem vierten Arbeitsschritt S4 wird das Fahrzeugbatteriemodell M angepasst, um zu erreichen, dass die Werte des simulierten Parameters Klemmenspannung möglichst gleich zu den in der Straßenmessung gemessenen Werten der Klemmenspannung sind. Hierfür werden vorzugsweise Werte der Batterieparameter angepasst.
Die Arbeitsschritte S2 bis S4 werden für jeder der Simulationsschleifen 110a, ..., 11 On werden hierbei solange wiederholt, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist. Jede der Simulationsschleifen 110a, ..., 11 On erzeugt hierbei lokale Batterieparameter entsprechend ihrer jeweiligen Kategorisierung. Die Abbruchbedingung wird insbesondere durch ein Optimierungsproblem vorgegeben. Vorzugsweise ist die Abbruchbedingung dabei das Erreichen eines lokalen oder absoluten Minimums einer Abweichung zwischen der simulierten Klemmenspannung, im Fall der ersten Simulationsschleife 110 der Klemmenspannung, welche während des Entladens vorliegt, und der auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Klemmenspannung.
Des Weiteren kann eine Abbruchbedingung ein Erreichen eines Grenzwertes des simulierten Parameters sein, insbesondere dann, wenn der Parameter sich nur noch infinitesimal verändert.
In einem anschließenden Arbeitsschritt S4a werden die lokalen Batterieparameter gesammelt und zusammengefügt. Der optionale Schritt S4a wird grundsätzlich in dem Fall durchgeführt, dass zuvor eine Kategorisierung der erfassten Messwerte durchgeführt wurde.
Schließlich werden in einem fünften Arbeitsschritt S5 die Werte für die Batterieparameter des Fahrzeugbatteriemodells M an das Fahrzeugbatteriemodell M ausgegeben, so dass die Werte für die Batterieparameter in dem Fahrzeugbatteriemodell M berücksichtigt werden können. Das Fahrzeugbatteriemodell M bildet nach der Kategorisierung ein Superset entsprechend der Kategorisierung.
Werden nur die Schritte S1 , S2, S3, S4 und S5 mit nur einer Simulationsschleife 110a durchgeführt und die optionalen Schritte S1 a, S1b und S4a weggelassen, erzeugt das Verfahren einen virtuellen Prototyp einer Fahrzeugbatterie, die kein Superset aus unterschiedlichen Parametern ist, sondern nur einen allgemeinen Parametersatz aufweist.
Die Figur 2 zeigt den Aufbau eines Hochvolt-Akkus, wie er in Fahrzeugbatterien zum Einsatz kommt. Die kleinste Einheit des Hochvolt-Akkus ist eine Zelle (Cell) 22, die eine einzelne Akkueinheit bildet. Werden mehrere Zellen 22 in Reihe geschaltet, bilden diese einen Strang (String) 24. Die an den einzelnen Zellen 22 anliegenden Spannungen werden bei der Reihenschaltung des Strangs 24 zu einer Gesamtspannung addiert. Ein Modul 26 ist eine Parallelschaltung von mehreren Strängen 24. Durch die Parallelschaltung werden die Kapazitäten der einzelnen Stränge zu einer Gesamtkapazität addiert. Mehrere Module 26 können durch Reihenschaltungen und/oder Parallelschaltungen zu einem Pack 28 zusammengeschlossen werden. Jede der Einheiten Zelle 22, Strang 24, Modul 26 und Pack 28 hat nur zwei Anschlüsse. Eine Fahrzeugbatterie besteht aus einem oder mehreren Packs 28.
Figur 3 zeigt ein Schaltbild eines elektrischen Ersatzmodells 30 zur Simulation einer Fahrzeugbatterie. Die Systemgrenze 31 des Ersatzmodells 30 umschließt. Eine Leerlaufspannungsquelle Uocv (open circuit voltage) 32, einen Innenwiderstand 33, und ein RC-Element, bestehend aus einem RC-Widerstand 34 und einer RC- Kapazität 35. Ein Strom 36 fließt durch die Klemmen 37. Zwischen den Klemmen 37 liegt eine Klemmenspannung 38 an. Im elektrischen Ersatzmodell können die Leerlaufspannung 32, der Innenwiderstand 33, der RC-Widerstand 34 und die RC- Kapazität 35 grundsätzlich Funktionen des Ladungszustands und der Temperatur der Fahrzeugbatterie.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Systems 10 zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps einer Fahrzeugbatterie auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, welches Mittel 11 , 12, 13, 14 und 15 zum Parametrieren des Fahrzeugbatteriemodells M des virtuellen Prototyps aufweist. Die Mittel n , 12, 13, 14 und 15 zum Parametrieren sind hierbei, eingerichtet durch insbesondere kaskadierte Software-in-the-Loop-Simulation, auf der Grundlage von Messwerten der Straßenmessung, Werte der Batterieparameter des Fahrzeugbatteriemodells M in Simulationsschleifen, in welchen elektrische Parameter des Fahrzeugbatteriemodells M optimiert werden, iterativ nacheinander durch Abgleich von simulierten Parameterwerten mit anhand der Straßenmessung berechneten Parameterwerten zu ermitteln.
Insbesondere ist das System 10 dazu eingerichtet, ein Verfahren SO gemäß Figur 1 auszuführen. Vorzugsweise, aber nicht abschließend, weist das System 10 hierfür Mittel 11 zum Berechnen wenigstens eines Werts für eine Klemmenspannung auf der Grundlage von während einer Messfahrt aufgenommenen Werten von Messgrößen auf.
Darüber hinaus weist das System 10 vorzugsweise Mittel 12 zum Simulieren der Fahrzeugbatterie mit einem Fahrzeugbatteriemodell M auf, wobei in das Fahrzeugbatteriemodell M wenigstens die folgenden Batterieparameter der Fahrzeugbatterie eingehen:
• Leerlaufspannung, Ladungskapazität beim Laden, Ladungskapazität beim Entladen, Innenwiderstand beim Laden, einen Innenwiderstand beim Entladen, einen RC-Widerstand beim Laden, einen RC-Widerstand beim Entladen, eine RC-Kapazität beim Laden und eine RC-Kapazität beim Entladen, wobei wenigstens Werte der Klemmenspannung als Zielgröße ausgegeben werden.
Darüber hinaus können die Batterietemperatur und der Ladezustand der Fahrzeugbatterie in das Batteriemodell M eingehen.
Weiter vorzugsweise weist das System 10 Mittel 13 zum Vergleichen des wenigstens einen Werts der auf der Grundlage der Straßenmessungen berechneten Klemmenspannung mit den Werten der simulierten Klemmenspannung auf.
Weiter vorzugsweise weist das System 10 Mittel 14 zum Anpassen des Fahrzeugbatteriemodells M auf, um die simulierte Klemmenspannung der auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Klemmenspannung durch Veränderung der Werte der Batterieparameter anzugleichen.
Die Batterieparameter umfassen eine Leerlaufspannung, eine Ladungskapazität beim Laden, eine Ladungskapazität beim Entladen, einen Innenwiderstand beim Laden, einen Innenwiderstand beim Entladen, einen RC-Widerstand beim Laden, einen RC-Widerstand beim Entladen, eine RC-Kapazität beim Laden und eine RC- Kapazität beim Entladen
Des Weiteren weist das System 10 vorzugsweise eine Schnittstelle 15 zum Ausgeben von Werten für Batterieparameter des Fahrzeugbatteriemodells M auf, wobei die Mittel zum Parametrieren eingerichtet sind, das Fahrzeugbatteriemodell M solange anzupassen, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist.
Die Mittel n , 12, 13, 14 und 15 des Systems 10 sind vorzugsweise Teil einer Datenverarbeitungsanlage. Vorzugsweise wird das Verfahren SO von einer solchen Datenverarbeitungsanlage automatisch und/oder computerimplementiert ausgeführt.
Die angegebenen Mittel 11 , 12, 13, 14 und 15 sind insbesondere auch eingerichtet, die zweite Simulationsschleife 120 und die dritte Simulationsschleife 130 des Verfahrens SO auszuführen.
Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den Ausführungsbeispielen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendung und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung mindestens eines Ausführungsbeispiels gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion oder Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.

Claims

Patentansprüche Computer-Implementiertes Verfahren (SO) zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps einer Fahrzeugbatterie auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 und 10, folgende Arbeitsschritte aufweisend:
51 ) Erfassen von Werten von Messgrößen einer Messfahrt, umfassend einen Wert einer Klemmenspannung;
52) Simulieren der Fahrzeugbatterie mittels eines Fahrzeugbatteriemodells (M), wobei in das Fahrzeugbatteriemodell (M) Batterieparameter, umfassend eine Leerlaufspannung (32), eine Ladungskapazität beim Entladen, ein Innenwiderstand (33) beim Entladen, einen RC-Widerstand (34) beim Entladen und eine RC-Kapazität (35) beim Entladen eingehen, wobei wenigstens Werte der Klemmenspannung (38) als Zielgröße ausgegeben werden;
53) Vergleichen des wenigstens einen Werts der in Arbeitsschritt S1 erfassten Klemmenspannung (38) mit den Werten der in Arbeitsschritt S3 simulierten Klemmenspannung (38);
54) Anpassen des Fahrzeugbatteriemodells (M), um die simulierte Klemmenspannung (38) der auf der Grundlage der Straßenmessungen berechneten Klemmenspannung (38) durch Veränderung der Werte der Batterieparameter, anzugleichen; und
55) Ausgeben von Werten für die Batterieparameter des Fahrzeugbatteriemodells (M); wobei die Arbeitsschritte S2 bis S4 wiederholt werden, bis eine Abbruchbedingung erreicht wird. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei in das Fahrzeugbatteriemodell (M) ferner die Batterieparameter einer Ladungskapazität beim Laden, eines Innenwiderstands (33) beim Laden, eines RC-Widerstands (34) beim Laden und einer RC-Kapazität (35) beim Laden eingehen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in das Fahrzeugbatteriemodell (M) ferner die Batterieparameter einer Ladungskapazität ohne Stromfluss, eines Innenwiderstands (33) ohne Stromfluss, eines RC-Widerstands (34) ohne Stromfluss und einer RC- Kapazität (35) ohne Stromfluss eingehen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner ein Ladungszustand der Fahrzeugbatterie in Modellparameter des Fahrzeugbatteriemodells M eingeht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner eine Batterietemperatur in Modellparameter des Fahrzeugbatteriemodell M eingeht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt: Erkennen von wenigstens einem Last-Event in den Werten von Messgrößen; und
Beschränken der Werte der Messgrößen auf solche, die in wenigstens einem festgelegten Wertebereich um das wenigstens eine Last-Event liegen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt S2 ein physikalischer Parameter der Zell-Struktur in das Fahrzeugbatteriemodell eingeht. Verfahren (SO) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abbruchbedingung das Erreichen eines, insbesondere lokalen oder absoluten, Minimums einer Abweichung zwischen der simulierten Klemmenspannung (38) und der gemessenen Klemmenspannung (38) und/oder das Erreichen eines Grenzwerts der simulierten Klemmenspannung - 18 -
(38), insbesondere wenn die Klemmenspannung (38) sich nur noch infinitesimal verändert, ist. . Verfahren (SO) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erfassten Messgrößen in Arbeitsschritt S1 aus der folgenden Gruppe an Messgrößen ausgewählt sind:
Batteriestrom (36), Klemmenspannung (38), Batterieladezustand, niedrigste Zelltemperatur, und höchste Zelltemperatur. 0. Verfahren (SO) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während der Messfahrt wenigstens folgende Fahrmanöver durchgeführt werden: Tipln, TipOut, Volllastbeschleunigung, Teillastbeschleunigung, Rekupera- tionsbremsung; Bergauffahrt, Bergabfahrt, wobei die Bergauffahrt und die Bergabfahrt insbesondere über einen Zeitraum von wenigstens 30 Sekunden, insbesondere von wenigstens 10 Sekunden, durchgeführt werden. 1. Verfahren zum Analysieren einer Fahrzeugbatterie, wobei die Fahrzeugbatterie mittels eines virtuellen Prototyps der Fahrzeugbatterie simuliert wird, welcher mittels eines Verfahrens (SO) nach einem der vorangehenden Ansprüche erzeugt ist. 2. Computerprogramm oder Speichermedium, welche Anweisungen aufweisen, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, diesen dazu veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. 3. System (10) zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps einer Fahrzeugbatterie (1 ) auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, welches Mittel (11 , 12, 13, 14, 15) zum Parametrieren eines Fahrzeugbatteriemodells (M) des virtuellen Prototyps, welches Batterieparameter aufweist, wobei die Mittel (1 1 , 12, 13, 14, 15) zum Parametrieren eingerichtet sind, durch, insbesondere kaskadierte, Software-in-the-loop Simulation auf der Grundlage - 19 - von Messwerten der Straßenmessungen Werte der Ladungskapazität, des Innenwiderstands (33) und des RC-Widerstands (34) jeweils beim Laden und Entladen des Fahrzeugbatteriemodells (M) in Simulationsschleifen, in welchen elektrische Parameter des Fahrzeugbatteriemodells (M) optimiert werden, iterativ nacheinander durch Abgleich von simulierten Parameterwerten mit anhand der Straßenmessungen berechneten Parameterwerten zu ermitteln. System (10) zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps einer Fahrzeugbatterie (1 ) auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, insbesondere nach Anspruch 13, welches Mittel (1 1 , 12, 13, 14, 15) zum Parametrieren aufweist, wobei die Mittel (1 1 , 12, 13, 14, 15) zum Parametrieren umfassen: Mittel (1 1 ) zum Berechnen wenigstens eines Werts für eine Klemmenspannung auf der Grundlage von während einer Messfahrt aufgenommenen Werten von Messgrößen;
Mittel (12) zum Simulieren der Fahrzeugbatterie mittels eines Fahrzeugbatteriemodells (M), wobei in das Fahrzeugbatteriemodell (M) wenigstens die folgenden physikalischen Eigenschaften der Fahrzeugbatterie (1 ) als Parameter eingehen:
Ladungskapazität der Fahrzeugbatterie, Innenwiderstand (33) beim Laden und Innenwiderstand (33) beim Entladen,
RC-Widerstand (34) beim Laden und RC-Widerstand (34) beim Entladen, und
RC-Kapazität (35) beim Laden und RC-Kapazität (35) beim Entladen; wobei wenigstens Werte der Klemmenspannung (38) als Zielgröße ausgegeben werden;
Mittel (13) zum Vergleichen des wenigstens einen Werts der auf der Grundlage der Straßenmessungen berechneten Klemmenspannung mit den Werten der simulierten Klemmenspannung (38);
Mittel (14) zum Anpassen des Fahrzeugbatteriemodells (M), um die simulierte Klemmenspannung (38) der auf der Grundlage der - 20 -
Straßenmessungen berechneten Klemmenspannung (38) durch Veränderung der Parameter; und eine Schnittstelle (15) zum Ausgeben von Werten für Batterieparameter des Fahrzeugbatteriemodells (M); und wobei die Mittel zum Parametrieren eingerichtet sind, das Fahrzeugbatteriemodell (M) so lange anzupassen, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist.
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