WO2005003799A2 - Verfahren zur vorhersage einer restlebensdauer eines elektrischen energiespeichers - Google Patents

Verfahren zur vorhersage einer restlebensdauer eines elektrischen energiespeichers Download PDF

Info

Publication number
WO2005003799A2
WO2005003799A2 PCT/DE2004/001287 DE2004001287W WO2005003799A2 WO 2005003799 A2 WO2005003799 A2 WO 2005003799A2 DE 2004001287 W DE2004001287 W DE 2004001287W WO 2005003799 A2 WO2005003799 A2 WO 2005003799A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
service life
values
remaining
life
battery
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/001287
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2005003799A3 (de
Inventor
Bernd Frey
Eberhard Schoch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to US10/561,724 priority Critical patent/US7741849B2/en
Priority to EP04738737A priority patent/EP1642146A2/de
Publication of WO2005003799A2 publication Critical patent/WO2005003799A2/de
Publication of WO2005003799A3 publication Critical patent/WO2005003799A3/de

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545Temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00Driver interactions
    • B60L2250/10Driver interactions by alarm
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to ner driving for predicting a remaining service life of an electrical energy store * according to the preamble of the main claim and ner directions for carrying out the ner driving according to the invention.
  • the prediction of the remaining service life until they become unusable is of great importance, particularly in the case of lead-acid batteries in a motor vehicle.
  • the battery can be replaced in good time and thus * the vehicle cannot be left lying down or the failure of electrically operated, particularly safety-critical, consumers such as x-by-wire systems.
  • the battery must be replaced too early. Cost reasons can be avoided. Therefore, the decisive factors for the respective application are ' metrics tailored and as precisely evaluable as possible ' for the usability with parameterizable threshold values for: a battery replacement indicator.
  • the current fitness for use of the energy storage device is therefore assessed either on the basis of the current storage capacity or the performance capacity based on the engine start. More specific criteria for usability that can be applied to different and combined applications (engine start, electric / hybrid vehicle, supply of safety-critical electrical consumers, etc.) are not specified and evaluated in the literature. There is also no prediction of the remaining service life.
  • the invention determines in particular by extrapolation with the aid of a mathematical model of the energy store.
  • a motor vehicle lead battery (- .. $. Dt-? ⁇ i ⁇ _o 1% 21 f " ⁇ ) t-? 4D 30 3 OG), the remaining service life until an arbitrarily definable minimum capacity and / or storage capacity given boundary conditions for state of charge and temperature is reached.
  • the remaining service life and a warning at differen 'reitung a .vorpetiten SchweJlwerts be indicated to the driver.
  • the invention overcomes the i booth the technique .Nachmaschine described the known method for determining the fitness for use of an energy store with the aid of a model of the energy accumulator, the parameters of which can be adapted over the service life continuously on 'the real values .. From the reference at regular intervals of the ' model calculated and stored values of the capacity and / or storage capacity related to a given state of charge (eg full charge) * and temperature ' (eg cold start temperature -18 ° C) and the minimum values required for the respective application, the expected Res ' tiebensdaer determined by extrapolation.
  • the advantages over the state of the art are: Use of a mathematical model with automatic adaptation to the energy storage used through continuous adaptation of the parameters of the energy storage model (e.g.
  • the voltage u. Initialized charge predictor used mathematical battery model.
  • the voltage predictor provides the current performance of the battery by with the help of the battery clip, the voltage responses U B5 ⁇ :, prsdi, 2, ... to given load current profiles, 2 , ... under given boundary conditions for the battery state variables Z ⁇ I , ⁇ , ... and temperatures T BactD1 , 2r . .. predicted (cf. D_ - ⁇ -K> o ⁇ b ⁇ 2l -
  • the vector z ⁇ i (2 , ... of the battery state variables to be specified in the battery model contains, for example, variables such as resting voltage, concentration and concentration factors for a lead acid battery.
  • the charge predictor provides the current storage capacity of the battery by using the removable battery model Q e , P ceeu, 2, ... for the discharge currents
  • the discharge current profile Is att ⁇ e u a load current profile is expanded in accordance with the ones used for voltage prediction and for U Batl .Q the minimum permitted battery voltage when loaded with the specified load current profile is used (see! W ⁇ 'M®3 & i & £ - • A starter battery can do so For example, how large the charge reserve is with full charge, a given discharge current and temperature up to the start ability limit.
  • stage III the time courses of the voltages U Batt , predlr 2, ...
  • tgssc mm (tp, es t ⁇ i; tRe ⁇ tt J 2 / ⁇ • • / tR est Qi, t RaslL Q2, 7)
  • the extrapolation can also be carried out using more than 2 time-voltage or time-charge value pairs and more complex methods such as linear regression or, in the case of non-linear processes, using polynomials or methods based on neural networks (RBF).
  • extrapolation rules can be derived from already measured and thus known courses of storage or performance over the battery life. If a predetermined minimum value t Re3 , m i ⁇ of the remaining service life is undershot , an optical and / or acoustic warning signal is output to the driver, which prompts the battery to be replaced.
  • warning signal (t rest ⁇ t Resc, m i n) or ... (u * Ba tt, prsdl, 2, ... -u "Ba ⁇ : t ⁇ nl, 2, ...) ⁇ 2 , ... Or .. (Qe, pradl, 2, ...- Qem ⁇ nl, 2, ...) ⁇ Qeminl, 2 , ...

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

Es werden Verfahren zur Vorhersage einer Restlebensdauer eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Batterie in einem KFZ sowie Vorrichtungen zur Durchführung solcher Verfahren beschrieben, bei denen die Restlebensdauer durch Extrapolation mit Hilfe eines mathematischen Modells des Energiespeichers ermittelt wird. Diese Restlebensdauer wird als Zeit bis zum Erreichen beliebig festlegbarer Grenzwerte für die Mindestleistung oder Mindestspeicherfähigkeit festgelegt. Die verbleibende Lebensdauer bzw. die Restlebensdauer sowie eine Warnung bei Unterschreiten eines vorgebbaren Schwellwertes werden angezeigt. Die Parameter des Energiespeichers werden über die Lebensdauer kontinuierlich an die realen Werte adaptiert. Aus den in regelmäßigen Zeitabständen anhand des Modells berechneten und gespeicherten Werten der auf einen vorgebbaren Ladezustand und Temperatur bezogenen Leistungsfähigkeit und/oder Speicherfähigkeit und den für den jeweiligen Anwendungsfall geforderten Mindestwerten wird die zu erwartende Restlebensdauer durch Extrapolation bestimmt.

Description

24.06.03 Bü/Pv
ROBERT-BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart
Nerfahren zur Norhersage einer Restlebensdauer eines elektrischen Energiespeichers
Die Erfindung betrifft Nerfahren zur Norhersage einer Restlebensdauer eines elektrischen Energiespeichers* nach der Gattung des Haupranspruchs sowie Nerrichtungen zur Durchführung der erfmdungsgemäßen Nerfahren.
Stand der Technik
Bei elektrischen Energiespeichern wie Akkumulatoren ist die Vorhersage der verbleibenden Restlebensdauer bis zur Gebrauchsunfähigkeit insbesondere bei Bleiakkus im Kfz von großer Bedeutung. Durch einen Warnhinweis an den Fahrzeugbetreiber vor einem bevorstehenden Batterieausfall kann die Batterie rechtzeitig getauscht und damit* ein Liegenbleiben des Fahrzeugs oder der -Ausfall elektrisch betriebener insbesondere sicherheitskritischer Verbraucher wie x-by-wire- Systeme vermieden werden. Ein zu frühzeitiger Batterie- tausch muss allerdings aus. Kostengründen vermieden werden. Entscheidend sind daher auf den jeweiligen Anwendungsfall ' zugeschnittene und möglichst exakt auswertbare Metriken 'für die Gebrauchstüchtigkeit mit parametrierbaren Schwellwerten für: eine Batterietauschanzeige.
A s der -Literatur sind verschiedene Verfahren zur Ermittlung der* Gebrauchstüchtigkeit (SOH *= State of Health) von Energiespeichern insbesondere von Bleiakkus, wie sie im Kfz eingesetzt werden bekannt. Als Maß für den Alterüngszustand der Batterie wird zum einen die Abnahme ihrer Speicherfähigkeit gegenüber dem Νeuzust nd -herangezogen, die z.B. durch Monitoring der Betriebsbedingungen wie L'adύngsumsatz, .Tiefentladephasen und Umgebungstemperatur abgeschätzt (US 6.103.408) oder aus den Strom- u. Spannungsverläufen in typischen, wiederkehrenden Belastungsfällen . (Motorstart*) er- 2005 0
mitteit wird. Zum anderen wird als Alterungsmaß auch die Abnahme der Leistungsfähigkeit durch Beobachtung des Spannungseinbruchs beim Motorstart (DE 19750309 J oder des tem- peratur- und ladezustandskompensiexten dynamischen Innenwiderstands (DE 3712629C2, DE 10049495J)über der Batterielebensdauer verwendet.
Die aktuelle Gebrauchstüchtigkeit des Energiespeichers wird also entweder anhand der aktuellen Speicherfähigkeit oder der Leistungsfähigkeit bezogen auf den Motorstart bewertet. Genauere auf unterschiedliche auch kombinierte Anwendungsfälle (Motorstart, Elektro-/Hybridfahrzeug, Versorgung sicherheitskritischer elektrischer Verbraucher, .. - ) appli- zierbare Kriterien für die Gebrauchstüchtigkeit werden in der Literatur nicht angegeben und ausgewertet. Auch eine Vorhersage der noch verbleibenden Lebensdauer findet nicht statt .
Aufgabe der Erfindung. Die Erfindung ermittelt durch Extrapolation mit Hilfe eines mathematischen Modells des Energiespeichers insbesondere . einer Kfz-Bleibatterie (-..$. Dt- ?<iθ _o 1%21 f "ι)t-? 4D 30 3 O G ) , die noch verbleibende Lebensdauer, bis eine beliebig vorgebbare Mindestleistungs- und/oder , -Speicherfähigkeit bei gegebenen Randbedingungen für Ladezustand und Temperatur unterschritten wird. Die verbleibende Lebensdauer und eine Warnung bei Untersch'reitung eines .vorgegebenen SchweJlwerts werden dem Fahrzeugführer angezeigt.
Vorteile, der Erfindung
Die Erfindung überwindet die i -Stand der -Technik beschriebenen .Nachteile der bekannten Verfahren zur Bestimmung der Gebrauchstüchtigkeit eines Energiespeichers mit Hilfe eines Modells des Energiespeichers, dessen Parameter über der Lebensdauer kontinuierlich an' die realen Werte adaptiert werden.. Aus den in regelmäßigen Zeitabständen anhand des' Modells berechneten und gespeicherten Werten der auf einen vorgegebenen Ladezustand (z.B. Volladung)* und Temperatur "(z.B. Kaltstarttemperatur -18°C) bezogenen Leistungs- und/oder Speicherfähigkeit und den für den jeweiligen An- wendungsfall geforderten Mindestwerten, wird die zu erwartende Res'tiebensdaüer durch Extrapolation bestimmt. Die Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind im einzelnen : Verwendung eines mathematischen Modells mit selbsttätiger Anpassung an den verwendeten Energiespeicher durch konti-ι nuierliche Adaption der Parameter des Energiespeichermodells (z.B. wichtig nach Batteriewechsel im Kfz -> keine Kennfelder für Alterungsverhalten der eingesetzten Batterie erforderlich) -> genauere Bestimmung der Gebrauchstüchtigkeit und der Restlebensdauer -> Verringerung der Gefahr eines zu frühen bzw. zu späten Bätterietauschs auf den jeweiligen Anwendungsfall zugeschnittene einfach parametrierbare Metriken für die Gebrauchstüchtigkeit des Energiespeichers bzgl. Speicher- und/oder Leistungsfähigkeit -> einfach an unterschiedliche Anwendungsfälle ap- plizie'rbar
Ermittlung der noch verbleibenden Lebensdauer durch Ext- , rapolation der Zeitverläufe der berechneten auf einen be-1 stimmten Ladezustand und Temperatur bezogenen Speicherund/oder Leistungsfähigkeit -> rechtzeitige Warnung bei schneller Abnahme von Speicher- und/oder Leistungsfähigkeit auch wenn deren Absolutwerte aktuell noch ausreichend hoch sind -> z.B. wird bereits im Sommer eine unter Winterbedingun-, gen nicht mehr kaltstartfähige Batterie erkannt und kann so rechtzeitig getauscht werden.
Beschreibung / Realisierung Bild 1 zeigt die grundsätzliche Struktur des Verfahrens. Es teilt sich in 3 -Stufen auf. Zunächst werden in der ersten Stufe die im Vektor jo zusammengefassten Parameter des mathematischen Energiespeicher-Modells mittels eines Parameterschätzers (z.B. Kaiman-Filter nach R.304628) durch kontinuierliche Messung der Betriebsgrößen Batteriestrom IBact/ -Spannung UBatt und -temperatur TBatt adaptiert. Bei einer Bleibatterie enthält p_ z.B*. Größen wie ohmscher Innenwiderstand, Kapazität u. Diffusionswiderstand. Wichtig ist, dass diese Größen auf eine vorgegebene Temperatur J z . B . 25 °C) und Ladezustand (Volladung) l normiert sind, d.h. diese sich bei gegebener Batterie nur aufgrund von Alterungseinflüssen ändern. Mit den Batterieparametern p_ wird in der zweiten Stufe das im Spannungs- u. Ladungsprädiktor verwendete mathematische Batteriemodell initialisiert. Der Spannungsprädiktor liefert die aktuelle Leistungsfähigkeit der Batterie, indem er mit Hilfe des Batteriemoclells die Spannungsantworten UB5ι:,prsdi,2, ... auf gegebene Laststromprofile lautem,2, ... unter gegebenen Randbedingungen für die Batteriezustandsgrößen ZΠI,Ϊ, ... und -temperaturen TBactD1,2r ... prädiziert (vgl. D_ - γ -K> o^b~2l - Der Vektor zσi(2, ... der vorzugebenden Batteriezustandsgrößen des Batteriemodells enthält bei einer Bleibatterie z.B. Größen wie RuheSpannung , Konzentrations- u.
Durchtrittspolarisation. IBsttαι,2 , 5.111,2,... un-d ΪBattαι,2, ... sind abhängig vom Anwendungsbereich des Energiespeichers vorzugeben. Z.B. wären bei einer Starterbatterie für IBattu das vom Anlasser bei der KaltStarttemperatur TBai;to=-180C geforderte Stromprofil mit _zD entsprechend einer vollgeladenen Batterie sinnvolle Vorgaben.
Der Ladungsprädiktor liefert die aktuelle Speicherfähigkeit der Batterie, indem er mit Hilfe des Batteriemodells die entnehmbaren Ladungen Qe,Pceeu,2, ... für die Entladeströme
Figure imgf000006_0001
volladung, die aktuell unter Nennbedingungen entnehmbare Ladung einer Starterbatterie der Nennkapazität -K20. Mit dem Ladungsprädiktor können auch kombinierte Anforderungen an den Energiespeicher bzgl. Speicher- und Leistungsfähigkeit ausgewertet werden. Dazu wird das Entladestromprofil Isattςe u ein Lastromprofil entsprechend den zur Spannungsprädiktion verwendeten erweitert und für UBatl.Q die minimal erlaubte Batteriespannung bei Belastung mit dem vorgegebenen Laststromprofil eingesetzt (s !W~'M®3&i&£ - • Be einer Starterbatterie kann so z.B. berechnet werden, wie groß die Ladungsreserve bei Volladung, vorgegebenem Entla- destrom und Temperatur bis zur Startf higkeitsgrenze ist. In Stufe III werden die Zeitverläufe der von Spannungs- u. Ladungsprädiktor berechneten Spannungen UBatt,predlr2,... und entnehmbarεn Ladungen Qe,pEedl,2, ... gespeichert und die Zeitdauer t-Rest; bis mindestens eine dieser Größen ihren zugehörigen vorgegebenen Minimalwert üBactπιinι,2, ... bzw. Qemini,2, ... unterschreitet durch Extrapolation berechnet (s. Bild 2) . Die vorgegebenen Minimalwerte üHattπ-iπi,2,... bzw. Q5tninι,2,... kennzeichnen die Grenze zur Gebrauchsunfähigkeit der Batterie bezüglich der jeweiligen Anforderungen an ihre Speicher- und/oder Leistungsfähigkeit. Die Extrapolation kann im einfachsten Fall linear aus den letzten 2 zu deii Zeitpunkten ta,t gespeicherten Zeit- Spannungs- bzw. Zeit-Ladungswertepaarεn durchgeführt werden: Rest, U - (t'D _ta) ' (UBatϊ:mln-(JBatt,pr=!b) / (UBatc,pre b UBatτ.-preda ) bzw.
^Res ,Q = (tb_t ) * (Qeraιn_Qe,prΞdb) / (Qs,prsdb~Qa,pr-äda)
Bei mehreren Vorgaben für Speicher- und/oder Leistungsfähigkeit wird die resultierende Restlebensdauer tResι; durch Minimumbildung der einzelnen tEestrm,2, ..~ und. tÄest,Q1/2/ ...-Werte bestimm : tgssc = mm (tp,estπi; tReεttJ2/ ■ • • / tRestQi, tRaslLQ2, .. . )
Zur genaueren Ermittlung der Restlebensdauer tRast kann die Extrapolation auch mit mehr als 2 Zeit-Spannungs- bzw. Zeit-Ladungswertepaaren und aufwendigeren Verfahren wie linearer Regression oder bei nichtlinearen Verläufen mittels , Polynomen oder auf neuronalen Netzen basierenden Methoden (RBF) durchgeführt werden. Weiterhin können aus bereits gemessenen und damit bekannten Verläufen von Speicher- bzw. Leistungsfähigkeit über der Batterielebensdauer Extrapola- tionsvorschriften abgeleitet werden. Bei Unterschreitung eines vorgegebenen Mindestwerts tRe3,miπ der Restlebensdauer wird ein optisches und/oder akustisches Warnsignal an den Fahrer ausgegeben, das zum Batterietausch au fordert. Um bei lach abfallenden oder gar ansteigenden Zeitverläufen der prädizierten Spannung oder entnehmbaren Ladung, die nahe an den vorgegebenen Minimalwerten liegen, eine zu späte Batterietauschwarnung zu vermeiden, wird als zusätzliches Tauschkriterium die Unterschreitung eines vorgegebenen Mindestabstands zwischen aktueller prädizierter Spannung bzw. entnehmbarer Ladung und dem zugehörigen Minimalwert ergänzt: Warnsignal = (tRest < tResc,min) oder ... (u* Batt,prsdl,2, ...-u" Baτ:tπιιnl,2, ...) <
Figure imgf000007_0001
2, ... Oder .. (Qe,pradl,2, ...-Qemιnl,2, ...) < ΔQeminl, 2, ...

Claims

24.06.03 Bü/Pv5 ROBERT BOSCH GMBH, 70442 StuttgartAnsprüche
1. Nerfahren zur Norhersage einer Restlebensdauer eines elektrischen Energiespeichers, 0 insbesondere einer Batterie in einem KFZ, dadurch gekennzeichnet, dass die Restlebensdauer durch Extrapolation mit Hilfe eines mathematischen Modells des Energiespeichers ermittelt wird und diese Restlebensdauer als Zeit bis zum Erreichen beliebig festlegbarer Grenzwerte für die Mindestleistung oder Mindestspeicherfähigkeit definiert wird und die verbleibende Lebensdauer bzw. die .5 Restlebensdauer angezeigt wird und bei Unterschreiten eines vorgebbaren Schwellwertes für. die Restlebensdauer eine Warnung abgegeben wird. *
2. Nerfahren zur Norhersage einer Restϊebensdauer eines elektrischen Energiespeichers nach Anspruch -1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter des Energiespeichers i 0 über die Lebensdauer kontinuierlich an die realen Werte adaptiert werden.
3. Nerfaliren zur Norhersage einer Restlebensdauer eines elektrischen Energiespeichers . nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Werte für die Leistungsfähigkeit und/oder Speicherfähigkeit des Energiespeichers in regelmäßigen 15 Zeitabständen anhand des Modells berechnet und gespeichert werden.
4. Nerfahren zur Norhersage einer Restlebensdauer eines elektrischen Energiespeichers nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Werte für die Leistungsfähigkeit und/oder Speicherfähigkeit des Energiespeichers auf einen vorgebbaren Ladezustand
30 und/oder eine Temperatur bezogenen werden.
5. Nerfahren zur Vorhersage einer Restlebensdauer eines elektrischen Energiespeichers nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Werten für die Leistungsfähigkeit und/oder. Speicherfähigkeit des Energiespeichers und den für den
35 jeweiligen Anwendungsfall geforderten Mindestwerten die zu erwartende Restlebensdauer durch Extrapolation bestimmt wird.
6. Norrichtung zur Norhersage einer Restlebensdauer eines elektrischen Energiespeichers, dadurch gekennzeichnet, dass mit ihr wenigstens ein Nerfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird und die Norrichtung wenigstens Prozessor- und Speichermittel sowie Anzeigemittel umfasst.
PCT/DE2004/001287 2003-06-25 2004-06-19 Verfahren zur vorhersage einer restlebensdauer eines elektrischen energiespeichers WO2005003799A2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/561,724 US7741849B2 (en) 2003-06-25 2004-06-19 Method for predicting the residual service life of an electric energy accumulator
EP04738737A EP1642146A2 (de) 2003-06-25 2004-06-19 Verfahren zur vorhersage einer restlebensdauer eines elektrischen energiespeichers

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10328721A DE10328721A1 (de) 2003-06-25 2003-06-25 Verfahren zur Vorhersage einer Restlebensdauer eines elektrischen Energiespeichers
DE10328721.3 2003-06-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2005003799A2 true WO2005003799A2 (de) 2005-01-13
WO2005003799A3 WO2005003799A3 (de) 2005-03-24

Family

ID=33521011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2004/001287 WO2005003799A2 (de) 2003-06-25 2004-06-19 Verfahren zur vorhersage einer restlebensdauer eines elektrischen energiespeichers

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7741849B2 (de)
EP (1) EP1642146A2 (de)
CN (1) CN100575979C (de)
DE (1) DE10328721A1 (de)
WO (1) WO2005003799A2 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7880597B2 (en) 2006-03-31 2011-02-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle battery information display device
CN101726705B (zh) * 2008-10-20 2012-07-04 广达电脑股份有限公司 电池寿命警示系统及电池寿命警示方法
CN103033752A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 吴昌旭 电动车电池寿命预测方法以及延长方法
US20220171450A1 (en) * 2020-11-27 2022-06-02 Volvo Truck Corporation Method for predicting service life of a battery unit

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005031254A1 (de) * 2005-07-05 2007-01-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Erkennung vorgebbarer Größen eines elektrischen Speichers
DE102005050563A1 (de) * 2005-10-21 2007-04-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Vorhersage der Leistungsfähigkeit elektrischer Energiespeicher
US7538520B2 (en) * 2006-06-07 2009-05-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for quantifying quiescent period temperature effects upon an electric energy storage device
US7496460B2 (en) * 2006-09-06 2009-02-24 Eastway Fair Company Limited Energy source monitoring and control system for power tools
US7714736B2 (en) * 2007-10-30 2010-05-11 Gm Global Technology Operations, Inc. Adaptive filter algorithm for estimating battery state-of-age
US20090228225A1 (en) * 2008-03-04 2009-09-10 Eaton Corporation Battery Service Life Estimation Methods, Apparatus and Computer Program Products Using State Estimation Techniques Initialized Using a Regression Model
FR2929728B1 (fr) * 2008-04-02 2011-01-14 Eads Europ Aeronautic Defence Procede de determination du pronostic de fonctionnement d'un systeme.
FR2938658B1 (fr) * 2008-11-17 2010-11-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede pour determiner l'etat de sante d'une source electrochimique pour la traction electrique de vehicules
DE102009049589A1 (de) * 2009-10-16 2011-04-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Bestimmung und/oder Vorhersage der maximalen Leistungsfähigkeit einer Batterie
DE102010031337A1 (de) 2010-07-14 2012-01-19 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zur Ermittlung der voraussichtlichen Lebensdauer wenigstens einer Batteriezelle, Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen und Kraftfahrzeug
AT508875B1 (de) 2011-01-21 2013-03-15 Avl List Gmbh Betrieb eines elektrischen energiespeichers für ein fahrzeug
DE202011110275U1 (de) * 2011-02-11 2013-03-26 Abb Technology Ag Anordnung zur Bestimmung der Restlebensdauer einer Batterie für batteriebetriebene elektronische Geräte
FR2973516B1 (fr) * 2011-04-04 2013-04-12 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de determination predictive d'informations d'utilisation d'au moins une cellule d'une batterie multicellulaire, en presence d'une sollicitation en puissance
DE102011017113B4 (de) * 2011-04-14 2017-11-09 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren zur Bestimmung von Zustandsgrößen eines Akkumulators
US20130175996A1 (en) * 2012-01-05 2013-07-11 IDesign, Inc Characterizing battery discharge under different loads
EP2631663A1 (de) * 2012-02-22 2013-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung einer Batteriealterung
US20140139344A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 Snap-On Incorporated Warning light devices and methods
CN103389471B (zh) * 2013-07-25 2015-12-09 哈尔滨工业大学 一种基于gpr带有不确定区间的锂离子电池循环寿命间接预测方法
CN103473048A (zh) * 2013-08-30 2013-12-25 贝壳网际(北京)安全技术有限公司 信息推送方法及系统
US20150061686A1 (en) * 2013-09-04 2015-03-05 Chung-Shan Institute Of Science And Technology Method for detecting lithium battery
FR3010532B1 (fr) 2013-09-11 2017-06-09 Commissariat Energie Atomique Procede, dispositif et systeme d'estimation de l'etat de charge d'une batterie
US9921271B2 (en) * 2014-01-14 2018-03-20 Fresenius Vial Sas Method and device for determining the remaining run time of a battery
CN103941191B (zh) * 2014-03-26 2016-05-04 海博瑞恩电子科技无锡有限公司 一种储能装置综合管理的方法及储能装置
JP6214001B2 (ja) * 2014-08-26 2017-10-18 矢崎総業株式会社 劣化要因推定方法及び余寿命推定方法
DE102015001050A1 (de) 2015-01-29 2016-08-04 Man Truck & Bus Ag Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung mindestens eines einen Alterungszustand eines elektrischen Energiespeichers beeinflussenden Betriebsparameters des elektrischen Energiespeichers
KR101765593B1 (ko) * 2015-09-04 2017-08-07 현대자동차 주식회사 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치 및 방법
CN105334472B (zh) * 2015-10-26 2018-06-26 安徽理工大学 矿用本安电源在线剩余寿命预测方法
JP5992087B1 (ja) 2015-12-28 2016-09-14 ファナック株式会社 機械の保全計画を作成する予防保全管理システム
DE102016202572A1 (de) 2016-02-19 2017-08-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems und Batteriemanagementsystem
CN106597313A (zh) * 2016-12-30 2017-04-26 北京金风科创风电设备有限公司 电池剩余寿命的预测方法及系统
JP2018151776A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 キヤノン株式会社 情報処理装置とその制御方法、及びプログラム
DE102018212770A1 (de) * 2018-07-31 2020-02-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Überwachen einer Komponente eines Kraftfahrzeugs
CN109671997B (zh) * 2017-10-13 2021-10-19 神讯电脑(昆山)有限公司 电子装置与充电方法
CN107765186B (zh) * 2017-10-20 2019-09-17 清华大学 燃料电池剩余寿命在线预报方法及装置
US10848815B2 (en) 2018-08-23 2020-11-24 Dish Network L.L.C. Outputting a message during downloading or buffering
KR102704888B1 (ko) * 2019-11-20 2024-09-11 데크라 에스에 트랙션 배터리의 상태 값을 결정하는 방법
US11313894B2 (en) 2020-06-29 2022-04-26 Intelematics Australia Pty Limited Automobile battery failure prediction method and system
EP4123321A1 (de) * 2021-07-23 2023-01-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren, vorrichtung und computerprogrammprodukt zur restwertbestimmung von batteriespeichern
EP4123319B1 (de) 2021-07-23 2024-02-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren, vorrichtung und computerprogrammprodukt zur lebensdauerabschätzung von batteriespeichern
DE102021209524A1 (de) 2021-08-31 2023-03-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Bestimmung einer Verfügbarkeit eines elektrischen Energiespeichers, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4390841A (en) * 1980-10-14 1983-06-28 Purdue Research Foundation Monitoring apparatus and method for battery power supply
EP0560468A1 (de) * 1992-03-11 1993-09-15 Globe-Union Inc. Batterieüberwachungseinrichtung und -verfahren
US5656919A (en) * 1995-11-14 1997-08-12 Cruising Equipment, Inc. Accurate battery state-of-charge monitoring and indicating apparatus and method
US5808445A (en) * 1995-12-06 1998-09-15 The University Of Virginia Patent Foundation Method for monitoring remaining battery capacity
EP1120663A2 (de) * 2000-01-21 2001-08-01 VB Autobatterie GmbH Verfahren zur Bestimmung des Ladezustandes von Akkumulatoren
DE10203810A1 (de) * 2001-06-29 2003-01-16 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers
WO2004070407A1 (de) * 2003-01-20 2004-08-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zum ermitteln der aus einem energiespeicher entnehmbaren ladung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61170678A (ja) * 1985-01-25 1986-08-01 Nissan Motor Co Ltd バツテリ状態検知装置
JPH0650340B2 (ja) 1986-04-14 1994-06-29 株式会社日立製作所 自動車用バツテリの寿命診断装置
WO1997020225A1 (fr) * 1994-05-31 1997-06-05 Omron Corporation Dispositif et procede d'estimation de la duree de vie restante d'une batterie
JP3121732B2 (ja) * 1994-11-04 2001-01-09 三菱電機株式会社 二次電池のパラメータ測定方法ならびにそれを用いた二次電池の充放電制御方法および寿命予測方法、ならびに、二次電池の充放電制御装置およびそれを用いた電力貯蔵装置
DE19718781A1 (de) 1997-05-03 1998-11-05 Vb Autobatterie Gmbh Elektrischer Akkumulator
DE19750309A1 (de) 1997-11-13 1999-05-20 Vb Autobatterie Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Startfähigkeit der Starterbatterie eines Kraftfahrzeugs
DE10049495A1 (de) 2000-10-06 2002-04-11 Vb Autobatterie Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Gebrauchsfähigkeit eines Akkumulators
JP3672248B2 (ja) * 2001-09-19 2005-07-20 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 電気機器、コンピュータ装置、インテリジェント電池、電池診断方法、電池状態表示方法、およびプログラム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4390841A (en) * 1980-10-14 1983-06-28 Purdue Research Foundation Monitoring apparatus and method for battery power supply
EP0560468A1 (de) * 1992-03-11 1993-09-15 Globe-Union Inc. Batterieüberwachungseinrichtung und -verfahren
US5656919A (en) * 1995-11-14 1997-08-12 Cruising Equipment, Inc. Accurate battery state-of-charge monitoring and indicating apparatus and method
US5808445A (en) * 1995-12-06 1998-09-15 The University Of Virginia Patent Foundation Method for monitoring remaining battery capacity
EP1120663A2 (de) * 2000-01-21 2001-08-01 VB Autobatterie GmbH Verfahren zur Bestimmung des Ladezustandes von Akkumulatoren
DE10203810A1 (de) * 2001-06-29 2003-01-16 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und/oder der Leistungsfähigkeit eines Ladungsspeichers
WO2004070407A1 (de) * 2003-01-20 2004-08-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zum ermitteln der aus einem energiespeicher entnehmbaren ladung

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7880597B2 (en) 2006-03-31 2011-02-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle battery information display device
CN101726705B (zh) * 2008-10-20 2012-07-04 广达电脑股份有限公司 电池寿命警示系统及电池寿命警示方法
CN103033752A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 吴昌旭 电动车电池寿命预测方法以及延长方法
US20220171450A1 (en) * 2020-11-27 2022-06-02 Volvo Truck Corporation Method for predicting service life of a battery unit
US11809255B2 (en) * 2020-11-27 2023-11-07 Volvo Truck Corporation Method for predicting service life of a battery unit

Also Published As

Publication number Publication date
US20060250137A1 (en) 2006-11-09
EP1642146A2 (de) 2006-04-05
US7741849B2 (en) 2010-06-22
DE10328721A1 (de) 2005-01-13
CN1813199A (zh) 2006-08-02
WO2005003799A3 (de) 2005-03-24
CN100575979C (zh) 2009-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005003799A2 (de) Verfahren zur vorhersage einer restlebensdauer eines elektrischen energiespeichers
EP1417503B1 (de) Verfahren zur ermittlung des ladezustands und/oder der leistungsfähigkeit eines ladungsspeichers
EP1150131B1 (de) Verfahren zur Ermittlung des Ladezustands und der Belastbarkeit eines elektrischen Akkumulators
DE102013112533B4 (de) Plug-In Ladungskapazitätsschätzungsverfahren für Lithium-Eisenphosphatbatterien
EP1562049B1 (de) Verfahren zur Bestimmung von Kenngrössen für elektrische Zustände einer Speicherbatterie und Überwachungseinrichtung hierzu
EP1505402B1 (de) Verfahren zur Vorhersage von elektrischen Eigenschaften einer elektrochemischen Speicherbatterie
EP0994362B1 (de) Verfahren zur Bestimmung des Ladezustandes und der Hochstrombelastbarkeit von Batterien
DE10231700B4 (de) Verfahren zur Ermittlung des Alterungszustandes einer Speicherbatterie hinsichtlich der entnehmbaren Ladungsmenge und Überwachungseinrichtung
DE102014221547A1 (de) Verfahren zur Überwachung des Ladezustands einer Batterie
EP1120663B1 (de) Verfahren zur Bestimmung des Ladezustandes von Akkumulatoren
DE102011054778B4 (de) Algorithmus zur Bestimmung der Kapazität einer Batterie während des Batteriebetriebs
WO2007045673A1 (de) Verfahren zur vorhersage der leistungsfähigkeit elektrischer energiespeicher
DE102010011896A1 (de) Batteriemessvorrichtung, Batteriesteuerungssystem und Fahrzeug
DE102015110902A1 (de) Verfahren zum Bestimmen der Batteriezellspannungsrelaxationszeit auf der Basis der Zellnutzungshistorie und -temperatur
DE102013224509A1 (de) Elektrische Energiespeichervorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung
DE19818443C2 (de) Vorrichtung zur Vermeidung einer Schädigung einer Lithium-Sekundärbatterie
DE102010019128B4 (de) Kapazitätsbestimmung automotiver Batterien
DE10000729A1 (de) Verfahren zur Messung der Gebrauchstüchtigkeit einer Speicherbatterie bei elektrischer Belastung der Speicherbatterie
DE102017200548B4 (de) Verfahren zur Ermittlung einer aktuellen Kennlinie für einen ein Kraftfahrzeug versorgenden elektrochemischen Energiespeicher, Kraftfahrzeug und Server
DE60037994T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Ladezustandes
DE102014221549B4 (de) Verfahren zur Überwachung des Ladezustands einer Batterie
WO2015000954A1 (de) Verfahren und system zur minimierung von leistungsverlusten bei einem energiespeicher
DE102005031254A1 (de) Verfahren zur Erkennung vorgebbarer Größen eines elektrischen Speichers
EP2130284A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer ausgleichsladung eines akkumulators
DE102016121630B4 (de) Verfahren und vorrichtung zur zustandsüberwachung einer starterbatterie eines kraftfahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004738737

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 20048180297

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2004738737

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006250137

Country of ref document: US

Ref document number: 10561724

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10561724

Country of ref document: US