EP4612751A1 - Verfahren zum bestimmen einer elektrischen eigenschaft von zumindest einer batteriezelle eines elektrischen energiespeichers, computerprogrammprodukt, computerlesbares speichermedium sowie batteriemanagementsystem - Google Patents

Verfahren zum bestimmen einer elektrischen eigenschaft von zumindest einer batteriezelle eines elektrischen energiespeichers, computerprogrammprodukt, computerlesbares speichermedium sowie batteriemanagementsystem

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Publication number
EP4612751A1
EP4612751A1 EP24704177.5A EP24704177A EP4612751A1 EP 4612751 A1 EP4612751 A1 EP 4612751A1 EP 24704177 A EP24704177 A EP 24704177A EP 4612751 A1 EP4612751 A1 EP 4612751A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
management system
battery cell
electrical property
stiffness
battery management
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24704177.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Otto von Kessel
Arber Avdyli
Sebastian Theil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
Publication of EP4612751A1 publication Critical patent/EP4612751A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
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    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
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Definitions

  • the invention relates to a method for determining an electrical property of at least one battery cell of an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle by means of a battery management system of the electrical energy storage device according to the applicable patent claim 1.
  • the invention further relates to a computer program product, a computer-readable storage medium and a battery management system.
  • SOC State of Charge
  • OCV open circuit voltage
  • DE 102021 005 418 A1 relates to a method for determining a
  • the object of the present invention is to provide a method, a computer program product, a computer-readable storage medium and a battery management system by means of which an electrical property of a battery cell can be determined in an improved manner.
  • One aspect of the invention relates to a method for determining an electrical property of at least one battery cell of an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle by means of a battery management system of the electrical energy storage device.
  • a stiffness model of the battery cell is specified as a function of the electrical property by means of an electronic computing device of the battery management system.
  • the current stiffness of the battery cell is recorded by means of a recording device of the battery management system.
  • the current stiffness is compared with the stiffness model by means of the electronic computing device and the electrical property is determined as a function of the comparison by means of the electronic computing device.
  • the electrical property for example the state of charge or the state of aging, can be determined by the mechanical property of the battery cell by storing a corresponding characteristic curve for stiffness. This means that the electrical property can also be determined during operation or when current is flowing and the battery voltage is not relaxed.
  • the state of charge is determined more precisely, especially in ferry operation, and thus also when power is flowing, which has a positive effect on the accuracy of the range forecast with the current battery charge. In the best case, This also includes the range with the current battery charge.
  • the health status can also be determined more precisely during ferry operation and a more accurate range forecast can be realized based on the determined health status.
  • a current state of charge of the battery cell is determined as an electrical property.
  • a large number of stiffnesses of the battery cell can be specified in the stiffness model depending on a large number of states of charge.
  • the cell stiffness depends on the state of charge and this dependency is characteristic of cell parameters such as the cell chemistry, for example the anode, cathode or electrolyte material, or the type of cell housing, for example pouch or hard case cell.
  • the stiffness is increased or decreased with a higher state of charge compared to a lower state of charge.
  • a clear state of charge dependency results.
  • the cell stiffness can be characterized in particular via the state of charge and stored in the motor vehicle as a characteristic curve. By determining the stiffness in ferry operation, the state of charge can be estimated or the data can be used to optimize existing estimation mechanisms.
  • the current state of health of the battery cell is determined as an electrical property. It can also be provided that a large number of stiffnesses of the battery cell are specified in the stiffness model depending on a large number of health states.
  • the cell stiffness is higher in aged battery cells than in unaged battery cells. Degradation mechanisms in the electrodes and cell thickness growth change the mechanical structure and mechanical properties of the cell. In particular, this includes so-called layer thickness growth, but also particle decontacting or cracking as well as electrolyte consumption, which in particular influences the viscosity, and corresponding gassing.
  • the cell stiffness can thus be characterized via the state of health and stored in the motor vehicle as a characteristic curve.
  • the state of health can be estimated using the stiffness determined during operation, or the data can be used to optimize existing estimation methods.
  • a range of the motor vehicle is determined depending on the specific electrical property.
  • a remaining range is determined depending on, for example, the charge level and the state of health.
  • a more precise remaining range can thus be displayed to a user of the motor vehicle so that they can plan their route better.
  • the current stiffness is recorded using a pressure measuring film as the recording device and/or a laser measuring device as the recording device.
  • this makes it possible for the stiffness to be recorded using different recording devices. This allows the current stiffness to be reliably determined and thus the current electrical property to be determined.
  • a further aspect of the invention relates to a computer program product with program code means which cause an electronic computing device to carry out a method according to the previous aspect when the program code means are processed by the electronic computing device.
  • the invention also relates to a computer-readable storage medium with a computer program product according to the preceding aspect.
  • Yet another aspect of the invention relates to a battery management system for determining an electrical property of at least one battery cell of an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle, with at least one detection device and an electronic computing device, wherein the battery management system is designed to carry out a method according to the preceding aspect. In particular, the method is carried out by means of the battery management system.
  • the electronic computing device comprises, for example, processors, circuits, in particular integrated circuits, as well as other electronic components in order to be able to carry out corresponding process steps. Furthermore, the invention also relates to an electrical energy storage device with at least one battery management system according to the preceding aspect.
  • Yet another aspect of the invention also relates to a motor vehicle with an electrical energy storage device according to the previous aspect.
  • the motor vehicle can be designed as an at least partially electrically operated motor vehicle or as a fully electrically operated motor vehicle.
  • Advantageous embodiments of the method are to be regarded as advantageous embodiments of the battery management system, the electrical energy storage device and the motor vehicle.
  • the battery management system, the electrical energy storage device and the motor vehicle have material features for this purpose in order to be able to carry out corresponding method steps.
  • Fig. 1 is a schematic side view of an embodiment of a motor vehicle with an embodiment of an electrical energy storage device with an embodiment of a battery management system;
  • Fig. 2 is a schematic block diagram according to an embodiment of a battery management system.
  • Fig. 1 shows a schematic side view of an embodiment of a motor vehicle 10.
  • the motor vehicle 10 is at least partially electrically operated or also fully electrically operated.
  • the motor vehicle 10 has at least one electrical energy storage device 12.
  • the electrical energy storage device 12 has at least one battery cell 14, in particular a plurality of battery cells 14.
  • a battery management system 16 of the electrical energy storage device 12 is provided.
  • the battery management system 16 is designed to determine an electrical property 18 (Fig. 2).
  • the battery management system 16 has for this purpose at least one electronic computing device 20 and a detection device 22.
  • the detection device 22 can be designed, for example, in the form of a pressure measuring film and/or in the form of a laser measuring device.
  • Fig. 2 shows a schematic block diagram according to an embodiment of the battery management system 16.
  • a current cell stiffness 24 is determined by means of the detection device 22.
  • a stiffness model 26 for battery cells 14 is specified in the electronic computing device 20. The current stiffness 24 is then compared with the stiffness model 26 and the electrical property 18 is determined on the basis of the comparison.
  • Fig. 2 shows that additional information 28 can be provided for estimating the electrical property. Furthermore, a direct determination 30 of the electrical property 18 can also be provided.
  • Fig. 2 shows that the cell stiffness can be characterized both by the state of charge 32 and the state of health 34 and can be stored in the motor vehicle 10 as a characteristic curve.
  • the state of charge 32 and the state of health 34 can be estimated or data can be used to optimize existing estimation mechanisms, in particular the estimation model 26. Similar methods using the cell thickness are also already known. The cell stiffness enables additional information to be gained.
  • the state of charge 32 or the state of health 34 can also be determined by the mechanical properties of the battery cell 14 by storing a corresponding characteristic curve for the stiffness over the state of charge 32 or the state of health 34.
  • the state of charge 32 and the state of health 34 can thus also be determined during ferry operation or when no current is flowing and the battery voltage is not relaxed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer elektrischen Eigenschaft (18) von zumindest einer Batteriezelle (14) eines elektrischen Energiespeichers (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (10) mittels eines Batteriemanagementsystems (16) des elektrischen Energiespeichers (12), mit den Schritten: - Vorgeben eines Steifigkeitsmodells (26) der Batteriezelle (14) in Abhängigkeit von der elektrischen Eigenschaft (18) mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (20) des Batteriemanagementsystems (16); - Erfassen einer aktuellen Steifigkeit (24) der Batteriezelle (14) mittels einer Erfassungseinrichtung (22) des Batteriemanagementsystems (16); - Vergleichen der aktuellen Steifigkeit (24) mit dem Steifigkeitsmodell (26) mittels der elektronischen Recheneinrichtung (20); und - Bestimmen der elektrischen Eigenschaft (18) in Abhängigkeit von dem Vergleich mittels der elektronischen Recheneinrichtung (20). Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Batteriemanagementsystem (16).

Description

Verfahren zum Bestimmen einer elektrischen Eigenschaft von zumindest einer Batteriezelle eines elektrischen Energiespeichers, Computerprogrammprodukt, computerlesbares Speichermedium sowie Batteriemanagementsystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer elektrischen Eigenschaft von zumindest einer Batteriezelle eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs mittels eines Batteriemanagementsystems des elektrischen Energiespeichers gemäß dem geltenden Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Batteriemanagementsystem.
Im Stand der Technik kann eine Bestimmung des so genannten State of Charge (SOC), welcher auch als Ladezustand bezeichnet werden kann, anhand einer hinterlegten Ruhespannungskennlinie (OCV - Open Circuit Voltage) durchgeführt werden. Allerdings muss die Batteriespannung zum einen lange relaxieren, damit sich die Ruhespannung einstellt und der Ladezustand abgelesen werden kann. Zudem kann die Ruhespannung und damit der Ladezustand nur bestimmt werden, wenn kein Strom fließt, was insbesondere im Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs daher nur mit entsprechenden Schätzfehlern ermöglicht ist.
Die DE 102021 005 418 A1 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines
Alterungszustands einer Batteriezelle eines elektrischen Energiespeichers mittels einer Überwachungsvorrichtung des elektrischen Energiespeichers, bei welchem mittels einer Erfassungseinrichtung der Überwachungsvorrichtung eine Zelldicke der Batteriezelle, welche in Abhängigkeit von einem Ladungszustand der Batteriezelle eine Dickenveränderung durchführt, erfasst wird und in Abhängigkeit von der erfassten Zelldicke der Alterungszustand bestimmt wird, wobei die erfasste Zelldicke mit dem aktuellen Ladungszustand der Batteriezelle mit einer Referenzdicke bei einem aktuellen Ladungszustand verglichen wird und in Abhängigkeit von dem Vergleich der Alterungszustand bestimmt wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Batteriemanagementsystem zu schaffen, mittels welchen verbessert eine elektrische Eigenschaft von einer Batteriezelle bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Batteriemanagementsystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer elektrischen Eigenschaft von zumindest einer Batteriezelle eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs mittels eines Batteriemanagementsystems des elektrischen Energiespeichers. Es wird ein Steifigkeitsmodell der Batteriezelle in Abhängigkeit von der elektrischen Eigenschaft mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Batteriemanagementsystems vorgegeben. Es erfolgt das Erfassen einer aktuellen Steifigkeit der Batteriezelle mittels einer Erfassungseinrichtung des Batteriemanagementsystems. Die aktuelle Steifigkeit wird mit dem Steifigkeitsmodell mittels der elektronischen Recheneinrichtung verglichen und es erfolgt das Bestimmen der elektrischen Eigenschaft in Abhängigkeit von dem Vergleich mittels der elektronischen Recheneinrichtung.
Dadurch ist es ermöglicht, dass verbessert eine elektrische Eigenschaft der Batteriezelle bestimmt werden kann.
Insbesondere ist somit vorgesehen, dass die elektrische Eigenschaft, beispielsweise der Ladezustand oder auch der Alterungszustand, durch die mechanische Eigenschaft der Batteriezelle bestimmt werden kann, indem eine entsprechende Kennlinie für Steifigkeit hinterlegt wird. Somit kann die elektrische Eigenschaft auch im Fährbetrieb beziehungsweise wenn Strom fließt und die Batteriespannung nicht relaxiert ist, bestimmt werden.
Dadurch verbessert sich beispielsweise die Ladezustandsschätzung im Kraftfahrzeug, da zusätzliche Informationen zur Schätzung des Ladezustands herangezogen werden können. Der Ladezustand wird insbesondere im Fährbetrieb, und somit auch bei Stromfluss, genauer bestimmt, was sich positiv auf die Genauigkeit der Reichweitenprognose mit der aktuellen Batterieladung auswirkt. Im besten Fall erhöht sich dabei auch die Reichweite mit der aktuellen Batterieladung. Neben der Bestimmung des Ladezustands während des Fährbetriebs kann, wie bereits erwähnt, auch die Bestimmung des Gesundheitszustands während des Fährbetriebs genauer bestimmt werden und eine genauere Reichweitenprognose auf Basis des bestimmten Gesundheitszustands realisiert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird als elektrische Eigenschaft ein aktueller Ladezustand der Batteriezelle bestimmt. Insbesondere kann im Steifigkeitsmodell eine Vielzahl von Steifigkeiten der Batteriezelle in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Ladezuständen vorgegeben werden. Insbesondere ist die Zellsteifigkeit abhängig vom Ladezustand und dabei ist diese Abhängigkeit charakteristisch für Zellparameter wie die Zellchemie, beispielsweise das Anoden-, Kathoden- oder Elektrolytmaterial, oder die Zellgehäuseart, beispielsweise Pouch- oder Hardcasezelle. Die Steifigkeit ist bei einem erhöhten Ladezustand gegenüber einem geringeren Ladezustand erhöht oder verringert. Insbesondere auf Basis von einfachen Kompressionsmessungen von den Batteriezellen bei verschiedenen Ladezuständen ergibt sich eine deutliche Ladezustands-Abhängigkeit. Die Zellsteifigkeit kann insbesondere dabei über den Ladezustand charakterisiert werden und im Kraftfahrzeug als Kennlinie hinterlegt werden. Durch die Bestimmung der Steifigkeit im Fährbetrieb kann der Ladezustand geschätzt werden beziehungsweise die Daten herangezogen werden, um bereits vorhandene Schätzmechanismen zu optimieren.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als elektrische Eigenschaft ein aktueller Gesundheitszustand der Batteriezelle bestimmt wird. Hierbei kann ferner vorgesehen sein, dass im Steifigkeitsmodell eine Vielzahl von Steifigkeiten der Batteriezelle in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Gesundheitszuständen vorgegeben wird. Insbesondere ist die Zellsteifigkeit bei gealterten Batteriezellen höher als bei ungealterten Batteriezellen. Durch Degradationsmechanismen in den Elektroden sowie Zelldickenwachstum verändern sich die mechanische Struktur und die mechanischen Eigenschaften der Zelle. Insbesondere zählt hierzu auch das so genannte Schichtdickenwachstum, aber auch eine Partikeldekontaktierung beziehungsweise Cracking sowie ein Elektrolytverbrauch, welcher insbesondere Einfluss auf die Viskosität hat, und eine entsprechende Gasung. Insbesondere kann somit die Zellsteifigkeit über den Gesundheitszustand (State of Health) charakterisiert werden und im Kraftfahrzeug als Kennlinie hinterlegt werden. Durch die bestimmte Steifigkeit im Fährbetrieb kann der Gesundheitszustand geschätzt werden beziehungsweise die Daten herangezogen werden, um bereits vorhandene Schätzmethoden zu optimieren. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass in Abhängigkeit von der bestimmten elektrischen Eigenschaft eine Reichweite des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Insbesondere wird eine Rest-Reichweite in Abhängigkeit von beispielsweise dem Ladezustand und des Gesundheitszustands bestimmt. Insbesondere kann somit eine genauere Rest-Reichweite einem Nutzer des Kraftfahrzeugs angezeigt werden, so dass dieser verbessert seine Route planen kann.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mittels einer Druckmessfolie als Erfassungseinrichtung und/oder Lasermesseinrichtung als Erfassungseinrichtung die aktuelle Steifigkeit erfasst wird. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass die Steifigkeit mittels unterschiedlichen Erfassungseinrichtungen erfasst werden kann. Dadurch kann zuverlässig die aktuelle Steifigkeit bestimmt werden und somit die aktuelle elektrische Eigenschaft bestimmt werden.
Bei dem vorgestellten Verfahren handelt es sich insbesondere um ein computerimplementiertes Verfahren. Daher betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche eine elektronische Recheneinrichtung dazu veranlassen, wenn die Programmcodemittel von der elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet werden, ein Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen.
Ferner betrifft die Erfindung auch ein computerlesbares Speichermedium mit einem Computerprogrammprodukt nach dem vorhergehenden Aspekt.
Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Batteriemanagementsystem zum Bestimmen einer elektrischen Eigenschaft von zumindest einer Batteriezelle eines elektrischen Energiespeichers eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit zumindest einer Erfassungseinrichtung und einer elektronischen Recheneinrichtung, wobei das Batteriemanagementsystem zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des Batteriemanagementsystems durchgeführt.
Die elektronische Recheneinrichtung weist beispielsweise Prozessoren, Schaltkreise, insbesondere integrierte Schaltkreise, sowie weitere elektronische Bauteile auf, um entsprechende Verfahrensschritte durchführen zu können. Ferner betrifft die Erfindung auch einen elektrischen Energiespeicher mit zumindest einem Batteriemanagementsystem nach dem vorhergehenden Aspekt.
Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug kann dabei als zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug oder auch als vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Batteriemanagementsystems, des elektrischen Energiespeichers sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen. Das Batteriemanagementsystem, der elektrische Energiespeicher sowie das Kraftfahrzeug weisen hierzu gegenständliche Merkmale auf, um entsprechende Verfahrensschritte durchführen zu können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers mit einer Ausführungsform eines Batteriemanagementsystems; und
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild gemäß einer Ausführungsform eines Batteriemanagementsystems.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10. Das Kraftfahrzeug 10 ist zumindest teilweise elektrisch betrieben beziehungsweise auch vollelektrisch betrieben. Hierzu weist das Kraftfahrzeug 10 zumindest einen elektrischen Energiespeicher 12 auf. Der elektrische Energiespeicher 12 weist zumindest eine Batteriezelle 14, insbesondere eine Vielzahl von Batteriezellen 14, auf. Ferner ist insbesondere ein Batteriemanagementsystem 16 des elektrischen Energiespeichers 12 vorgesehen. Das Batteriemanagementsystem 16 ist zum Bestimmen einer elektrischen Eigenschaft 18 (Fig. 2) ausgebildet. Das Batteriemanagementsystem 16 weist hierzu zumindest eine elektronische Recheneinrichtung 20 sowie eine Erfassungseinrichtung 22 auf. Die Erfassungseinrichtung 22 kann beispielsweise in Form einer Druckmessfolie und/oder in Form einer Lasermesseinrichtung ausgebildet sein.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm gemäß einer Ausführungsform des Batteriemanagementsystems 16. Insbesondere ist gezeigt, dass mittels der Erfassungseinrichtung 22 eine aktuelle Zellsteifigkeit 24 ermittelt wird. In der elektronischen Recheneinrichtung 20 ist insbesondere ein Steifigkeitsmodell 26 für Batteriezellen 14 vorgegeben. Es erfolgt dann ein Vergleichen der aktuellen Steifigkeit 24 mit dem Steifigkeitsmodell 26 und ein Bestimmen der elektrischen Eigenschaft 18 auf Basis des Vergleichs.
Insbesondere zeigt die Fig. 2, dass Zusatzinformationen 28 zum Schätzen der elektrischen Eigenschaft vorgesehen sein können. Ferner kann auch eine direkte Bestimmung 30 der elektrischen Eigenschaft 18 vorgesehen sein.
Insbesondere zeigt die Fig. 2, dass die Zellsteifigkeit sowohl über den Ladezustand 32 (State of Charge) sowie auch über den Gesundheitszustand 34 (State of Health) charakterisiert werden kann und im Kraftfahrzeug 10 als Kennlinie hinterlegt werden kann. Durch die Bestimmung der Steifigkeit im Fährbetrieb kann der Ladezustand 32 sowie der Gesundheitszustand 34 geschätzt werden beziehungsweise Daten herangezogen werden, um bereits vorhandene Schätzmechanismen, insbesondere das Schätzmodell 26, zu optimieren. Ähnliche Methoden unter Ausnutzung der Zelldicke sind ebenfalls bereits bekannt. Die Zellsteifigkeit ermöglicht zusätzlichen Informationsgewinn.
Im Stand der Technik ist eine Bestimmung des Ladezustands 32 beziehungsweise des Gesundheitszustands 34 anhand einer hinterlegten Ruhespannungskennlinie bekannt. Allerdings muss die Batteriespannung zum einen lange relaxieren, damit sich die Ruhespannung einstellt und der Ladezustand 32 beziehungsweise der Gesundheitszustand 34 abgelesen werden kann. Zudem kann die Ruhespannung und damit der Ladezustand 32 beziehungsweise der Gesundheitszustand 34 nur bestimmt werden, wenn kein Strom fließt, was im Fährbetrieb daher nur mit entsprechenden Schätzfehlern möglich ist.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der Ladezustand 32 beziehungsweise der Gesundheitszustand 34 auch durch die mechanische Eigenschaft der Batteriezelle 14 bestimmt werden kann, indem eine entsprechende Kennlinie für die Steifigkeit über den Ladezustand 32 beziehungsweise den Gesundheitszustand 34 hinterlegt ist. Somit kann der Ladezustand 32 sowie der Gesundheitszustand 34 auch im Fährbetrieb beziehungsweise wenn kein Strom fließt und die Batteriespannung nicht relaxiert ist, bestimmt werden.
Bezugszeichenliste
10 Kraftfahrzeug
12 elektrischer Energiespeicher
14 Batteriezelle
16 Batteriemanagementsystem
18 elektrische Eigenschaft
20 elektronische Recheneinrichtung
22 Erfassungseinrichtung
24 aktuelle Steifigkeit
26 Steifigkeitsmodell
28 Zusatzinformation
30 direkte Bestimmung
32 Ladezustand
34 Gesundheitszustand

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen einer elektrischen Eigenschaft (18) von zumindest einer Batteriezelle (14) eines elektrischen Energiespeichers (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (10) mittels eines Batteriemanagementsystems (16) des elektrischen Energiespeichers (12), mit den Schritten:
- Vorgeben eines Steifigkeitsmodells (26) der Batteriezelle (14) in Abhängigkeit von der elektrischen Eigenschaft (18) mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (20) des Batteriemanagementsystems (16);
- Erfassen einer aktuellen Steifigkeit (24) der Batteriezelle (14) mittels einer Erfassungseinrichtung (22) des Batteriemanagementsystems (16);
- Vergleichen der aktuellen Steifigkeit (24) mit dem Steifigkeitsmodell (26) mittels der elektronischen Recheneinrichtung (20); und
- Bestimmen der elektrischen Eigenschaft (18) in Abhängigkeit von dem Vergleich mittels der elektronischen Recheneinrichtung (20).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Eigenschaft (18) ein aktueller Ladezustand (32) der Batteriezelle (14) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Steifigkeitsmodell (26) eine Vielzahl von Steifigkeiten der Batteriezelle (14) in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Ladezuständen vorgegeben werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Eigenschaft (18) ein aktueller Gesundheitszustand (34) der Batteriezelle (14) bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Steifigkeitsmodell eine Vielzahl von Steifigkeiten der Batteriezelle (14) in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Gesundheitszuständen vorgegeben werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der bestimmten elektrischen Eigenschaft (18) eine Reichweite des Kraftfahrzeugs (10) ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Druckmessfolie als Erfassungseinrichtung (22) und/oder einer Lasermesseinrichtung als Erfassungseinrichtung (22) die aktuelle Steifigkeit (24) erfasst wird.
8. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche eine elektronische Recheneinrichtung (20) dazu veranlassen, wenn die Programmcodemittel von der elektronischen Recheneinrichtung (20) abgearbeitet werden, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
9. Computerlesbares Speichermedium mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 8.
10. Batteriemanagementsystem (16) zum Bestimmen einer elektrischen Eigenschaft (18) von zumindest einer Batteriezelle (14) eines elektrischen Energiespeichers (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (10), mit zumindest einer Erfassungseinrichtung (22) und einer elektronischen Recheneinrichtung (20), wobei das Batteriemanagementsystem (16) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
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