WO2015110272A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer batterie, insbesondere einer lithium ionen batterie, in einem verbraucher - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer batterie, insbesondere einer lithium ionen batterie, in einem verbraucher Download PDF

Info

Publication number
WO2015110272A1
WO2015110272A1 PCT/EP2015/050008 EP2015050008W WO2015110272A1 WO 2015110272 A1 WO2015110272 A1 WO 2015110272A1 EP 2015050008 W EP2015050008 W EP 2015050008W WO 2015110272 A1 WO2015110272 A1 WO 2015110272A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
state
charge
consumer
operating
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/050008
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick Roeder
Niluefer Baba
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 CN201580001723.6A priority Critical patent/CN105492236B/zh
Priority to US15/112,747 priority patent/US10336209B2/en
Priority to KR1020167012931A priority patent/KR20160062192A/ko
Priority to JP2016534663A priority patent/JP6273012B2/ja
Publication of WO2015110272A1 publication Critical patent/WO2015110272A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods 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]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/25—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by controlling the electric load
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—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
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/12—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/22—Standstill, e.g. zero speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/13—Bicycles; Tricycles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—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
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for the
  • Rechargeable batteries especially lithium-ion batteries
  • lithium-ion batteries are used in a variety of products as energy storage.
  • Currently available lithium-ion batteries are critical in terms of safety. In the event of an accident, the battery can burn, emit toxic gases and dusts and even explode.
  • the thermal burn-through in lithium-ion batteries is mainly due to the accelerated oxidation of an organic electrolyte (often organic carbonates such as ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), etc.) at high temperatures.
  • organic electrolyte often organic carbonates such as ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), etc.
  • Oxygen release of the metal-oxide cathode material which generates a combustible mixture with the organics of the electrolyte.
  • Instabilities are mainly LiCo0 2 and LiNi0 2 known.
  • NCA Ni-Co-Al based
  • Batteries which are based on the cathode side NCA, are often used for high-performance applications, such as e-bikes. Indeed for example, NCA based batteries are more safety critical than other oxidic cathode based batteries.
  • NCA is a relatively unstable structure and can release oxygen at elevated temperatures. This reacts violently with the organic
  • thermo runaway Electrolytes and leads to a thermal burnout (so-called “thermal runaway”) which in turn can lead to a fire or explosion.
  • the inventive method for operating a battery, in particular a lithium-ion battery, in a consumer comprises determining at least one operating parameter which describes the state of the battery or the consumer, comparing the at least one determined operating parameter, each with a reference value to detect if a predefined condition exists and to discharge the battery until the
  • the inventive device for operating a battery, in particular a lithium-ion battery, in a consumer comprises a
  • Determination unit which is set up to determine at least one operating parameter which describes the state of the battery or the consumer, an evaluation unit which is set up to compare the at least one operating parameter with a respective reference value in order to detect whether a predefined state exists , and a discharge unit configured to discharge the battery when it is detected that such a defined state is present until the state of charge of the battery is below a given critical state of charge of the battery, wherein when discharging the battery
  • Energy storage is charged by a discharge current of the battery.
  • the energy storage is an additional battery.
  • the additional battery has a smaller one
  • the consumer is a vehicle
  • one of the operating parameters is a speed of the vehicle
  • the predefined condition is when there is no movement of the vehicle.
  • one of the operating parameters is a sensor signal indicating whether a standing aid of the vehicle is unfolded, and the predefined state is present when the
  • the simplest sensor means e.g., a switch
  • a switch may be used for
  • Determining the operating parameter can be used and thus both a cost advantage and a weight advantage can be achieved. It is equally advantageous if one of the operating parameters is a temperature of the battery, and the predefined state is present when the temperature of the battery is above a predetermined temperature threshold. Thereby, a critical state of the battery can be recognized with high reliability.
  • the given critical state of charge of the battery is in particular between
  • the energy stored in the energy store is used to charge the battery when the defined state is no longer present. This ensures that the safety is increased with minimal energy loss and the total stored energy of the battery for the
  • the predefined state is determined as present only if at least one of the operating parameters of the battery and / or the consumer is present over a predetermined time interval. This reduces losses due to unnecessary discharging and charging of the battery when a condition occurs only briefly or accidentally.
  • Figure 1 is a diagram showing the result of a DDK measurement of
  • Figure 2 is a flow chart of a method for operating a
  • FIG. 3 shows a flow diagram of a method for operating a
  • FIG. 4 is a schematic representation of the electrical components of an electric bicycle with a device for operating a battery.
  • Figure 1 is a graph showing the result of a DDK measurement, that is, differential scanning calorimetry, an NCA cathode (Ni-Co-Al based) with a suitable electrolyte in a battery.
  • NCA cathode material
  • FIG. 1 shows the result of a test series in which charged NCA was investigated in the presence of a commercial electrolyte (1 M LiPF 6 in EC / DMC, 1: 1 w / w) for lithium-ion batteries by means of DKK analysis.
  • the state of charge of the cathode material was varied.
  • a complete commercial battery was brought by means of a charging system to different states of charge.
  • the cathode material was recovered by opening the battery under a protective gas atmosphere. It can be seen from FIG. 1 (top right) that the relatively released energy changes only insignificantly for the different states of charge examined (SOC). Nevertheless, the released energy is compared to other commercially used
  • Cathode materials (eg LiCo0 2 ) very high.
  • SOC states of charge
  • a first graph A shown by a solid line shows the behavior of the NCA in a state of charge of the battery of 40% (SOC 40%) of the maximum possible state of charge.
  • a second graph B shown by a broken line shows the behavior of the NCA in a state of charge of the battery of 80% (SOC 80%) of the maximum possible state of charge.
  • a third graph C represented by a dashed-dotted line shows the behavior of the NCA in a state of charge of the battery of 90% (SOC 90%) of the maximum possible state of charge.
  • a fourth graph D represented by a dash-dot-dot line shows the behavior of the NCA in a maximum possible state of charge (SOC 100%).
  • SOC 100% maximum possible state of charge
  • Each graph A, B, C, D respectively shows the energy delivered by the NCA over a temperature range of about 80 degrees to about 400 degrees.
  • Figure 1 shows that there is a significant change in the course of the exothermic DKK curve below SOC 90%. This indicates a slowed kinetics. Not only the absolute energy (in [J]) or relative (in [J / kg]) is important for the safety of an electrode material and the complete battery built up from it. Similarly, the performance or kinetics with which this is released in an accident. At higher states of charge (> SOC 90%), the time to thermal burn-through is significantly shortened, while at charge states less than or equal to a critical state of charge SOC kri t the kinetics of the exothermic reaction is greatly slowed, as from the graphs A and B for a SOC ⁇ 80% can be seen.
  • the critical state of charge SOC kr i t denotes the maximum SOC threshold at which a similar sharp drop of the energy released per time in DKK as a SOC ⁇ 80% was observed, so a slow reaction kinetics is found.
  • the critical state of charge SOCcrit is in the range:
  • Cathode material and the electrolyte can vary.
  • Figure 2 shows a flow diagram of a method for operating a battery in a consumer in a first preferred inventive
  • the consumer is in this first embodiment, an electric bicycle and the battery is a lithium-ion battery 1.
  • the process is started once and is carried out as long as the lithium-ion battery 1 is connected to the consumer, so the electric bicycle.
  • a first method step S10 is carried out.
  • At least one operating parameter is determined which describes the state of the lithium-ion battery 1 or of the consumer.
  • a first embodiment a first operating parameter which describes the state of the lithium-ion battery 1 or of the consumer.
  • This operating parameter is a switching state of a switch arranged on a bicycle stand of the electric bicycle, by which the position of the
  • Bicycle stand is determined.
  • An unfolded bicycle stand describes a first state in which the bicycle is not in use, so parked. In this first state, the switch is in a first position and outputs a sensor value of "1."
  • a retracted bicycle stand describes a second state in which the bicycle is in use In this second state, the switch is in a second position and outputs one Sensor value "0" off.
  • a second method step S20 is executed.
  • the at least one determined operating parameter is compared with a respective reference value in order to detect whether a predefined state exists.
  • the predefined state is the first state here.
  • the reference value for the switch is "1" and thus is the value that describes the switch in the first position and the switch
  • Bicycle stand is thus unfolded.
  • the reference value for the switch is compared with the sensor value output from the switch. Is the
  • Reference value here "1" is equal to the sensor value, then the predefined state is present and a third method step S30 is executed If the reference value (here "1") is not equal to the sensor value, then the predefined state is not present and the method branches back to the first method step S10. In other words, the first method step S10 and the second
  • Process step S20 carried out until the bike is not in use, so parked. Only then is the third method step S30 executed.
  • the battery is discharged until the state of charge of the battery is below a given critical state of charge SOC kr it of the lithium-ion battery 1.
  • the third method step S30 comprises a
  • State of charge evaluation S31 In the state of charge evaluation S31, it is judged whether the state of charge of the
  • a current state of charge SOCa k t of the lithium-ion battery 1 is first interrogated. This value could for example be obtained from a battery control of the lithium-ion battery 1.
  • the current state of charge SOC ak t of the lithium-ion battery 1 is compared with the critical state of charge SOC kr it. If the current state of charge SOCa k t is less than or equal to the critical state of charge SOC kr it, the process branches
  • the lithium-ion battery 1 is discharged and the energy released by discharging the lithium-ion battery 1 is used to charge an energy storage.
  • the energy storage is an additional battery 9, which has a maximum of 30% of the capacity of the lithium-ion battery 1, since this only a part of the
  • the energy transfer 32 is limited to a predetermined period of time. After this time has elapsed, the method branches back to the first method step S10. If the current state of charge of the battery SOC ak t t not yet be below the critical state of charge SOC kr it, so there is a new energy transfer 32, if the method for a repeating execution of the first method step S10, the second
  • Process step S20 and the state of charge assessment S31 opens again in the energy transfer S32.
  • the energy store is an additional consumer configured to store energy for the operation of the additional consumer.
  • the energy storage is a display module, which is mounted on the handlebars of the electric bicycle. This ad module includes one
  • Storage unit for storing energy such as another
  • This storage unit is charged via the battery and at the same time a certain amount of energy is used to operate the display module. It is particularly advantageous if
  • FIG. 3 shows a flowchart of a method for operating a battery in a consumer in a second preferred embodiment according to the invention
  • Embodiment. corresponds to the first
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the method does not jump back directly to the first step S10 if the predefined state is not present, but a fourth step S40 is performed before the first step S10 is executed again.
  • a fourth step S40 is performed before the first step S10 is executed again.
  • Step S40 the lithium-ion battery 1 by in the
  • Method corresponds to the first or the second preferred
  • a current speed of the electric bicycle which is determined by a speed sensor, or is obtained from a speedometer.
  • the reference value is a reference speed of the electric bicycle. This reference speed is a speed of 0 km / h. If the current one
  • Speed of the electric bicycle corresponds to the reference speed
  • the predefined state is present and the third method step S30 is executed.
  • the predefined state is present in this embodiment only if the operating parameter is present over a predetermined time interval, ie the speed of 0 km / h is measured over a period of 45 minutes, for example. This avoids discharging the lithium-ion battery during short pauses in standstill (e.g., a red light). If the current speed of the electric bicycle is not the
  • Step S20 is carried out until the bicycle is over a period of 45 minutes. Only then is the third method step S30 executed.
  • a second preferred alternative embodiment of the invention is carried out until the bicycle is over a period of 45 minutes. Only then is the third method step S30 executed.
  • Method corresponds to the first or the second preferred
  • step S10 the operating parameters determined a current temperature of the lithium-ion battery 1, by a temperature sensor or by another method for determining temperature, e.g. by means of a determination of the
  • the reference value is a reference temperature. This reference temperature is a temperature of 60 degrees Celsius. If the current temperature of the lithium-ion battery 1 exceeds the reference temperature, then the predefined state is present and the third method step S30 is carried out. If the current temperature of the lithium-ion battery 1 is less than or equal to the reference temperature, then the predefined state is not present and the method branches back to the first method step S10. In other words, be the first
  • Process step S10 and the second process step S20 executed until the current temperature of the lithium-ion battery 1 above 60 degrees Celsius is. It is advantageous if the method is carried out only during operation of the electric bicycle.
  • the lithium-ion battery 1 is monitored by a temperature sensor. Exceeds the
  • the discharge current is stored in a specially defined battery (eg another lithium-ion battery) and returned if necessary.
  • a specially defined battery eg another lithium-ion battery
  • any predefined states can be detected by an appropriate selection of sensors.
  • a state is defined either by a single sensor signal or by a predetermined combination of multiple sensor signals. In this case, each sensor signal can be compared with a respectively associated reference value. So could a predefined
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the electrical components of an electric bicycle with a device for operating a lithium-ion battery 1.
  • the electric bicycle includes the lithium-ion battery 1.
  • the two voltage poles of the lithium-ion battery 1 are each connected to a bus line of a DC bus 1 1, so that at this one
  • a power electronics 5 is supplied with the battery voltage.
  • the Power electronics 5 is connected to a motor 6 which is adapted to drive the electric bicycle.
  • the power electronics 5 enables a control of the motor 6.
  • the motor 6 comprises a torque sensor 7, which is coupled to a control unit 10 and transmits a torque of the motor 6 to the control unit 10.
  • the electric bicycle comprises a determination unit 2 which is set up to determine at least one operating parameter which describes the state of the lithium-ion battery 1 or of the electric bicycle. This includes the
  • Detecting unit 2 for example, a speed sensor 8 am
  • Speed sensor 8 detected speed is converted by the control unit 10 into a control signal which is transmitted to the power electronics 5 to drive the motor 6 in accordance with the torque.
  • the electric bicycle comprises the evaluation unit 3, which is set up to compare the at least one operating parameter with a respective reference value in order to detect whether a predefined state is present.
  • the evaluation unit 3 is shown in the schematic
  • the evaluation unit 3 compares the signals of the speed sensor 8 and detects that a predefined state is present when the signals of the speed sensor 8 indicate a speed of 0 km / h. If the predefined state was detected, a discharge signal is transmitted to a discharge unit 4. If the predefined state is not recognized, then a charging signal is transmitted to the unloading unit 4. Furthermore, the electric bicycle includes the discharge unit 4.
  • the discharge unit 3 compares the signals of the speed sensor 8 and detects that a predefined state is present when the signals of the speed sensor 8 indicate a speed of 0 km / h. If the predefined state was detected, a discharge signal is transmitted to a discharge unit 4. If the predefined state is not recognized, then a charging signal is transmitted to the unloading unit 4. Furthermore, the electric bicycle includes the discharge unit 4.
  • the discharge unit 3 compares the signals of the speed sensor 8 and detects that a predefined state is present when the signals of the speed sensor 8 indicate a speed of 0 km / h. If the predefined state was detected,
  • the discharge unit 4 is coupled to the DC bus 1 1.
  • an additional battery 9 is coupled as energy storage.
  • the discharge unit 4 couples the additional battery 9 to the DC bus 11 so that the additional battery 9 is charged via the latter and thus from the lithium ion battery 1.
  • Power supplied to DC bus 1 1 is either used to charge the lithium-ion battery 1 or any other consumer, e.g. used the motor 6.
  • the device charges the lithium-ion battery 1 in a resting phase, eg overnight, only up to the critical state of charge SOC kr it.
  • the remaining required capacity is kept in the energy storage, so the additional battery 9 for the case of need.
  • the present invention has been described by way of example with reference to an electric bicycle.
  • the inventive device or the inventive method can also be used in other battery-powered electrical
  • Consumers are used, such. Electric vehicles, hybrid vehicles, tools and in particular any type of portable or mobile consumer. This is possible in particular when the temperature of the battery is used to detect the predefined state.
  • the device according to the invention can be integrated into a battery system, wherein the inventive method is controlled for example by a battery controller. It is advantageous if the predefined state is a state of the battery.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, in einem Verbraucher. Dabei erfolgt ein Ermitteln (S10) von zumindest einem Betriebsparameter der den Zustand der Batterie oder des Verbrauchers beschreibt, ein Vergleichen (S20) des zumindest einen ermittelten Betriebsparameters mit jeweils einem Referenzwert, um zu erkennen, ob ein vordefinierter Zustand vorliegt, und ein Entladen (S32) der Batterie, bis der Ladezustand der Batterie unter einem gegebenen kritischen Ladezustand der Batterie liegt, wenn erkannt wurde, dass der vordefinierter Zustand vorliegt, wobei beim Entladen der Batterie ein Energiespeicher durch einen Entladestrom der Batterie geladen wird.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Batterie, insbesondere einer Lithium Ionen Batterie, in einem Verbraucher
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Betreiben einer Batterie, insbesondere einer Lithium Ionen Batterie, in einem Verbraucher.
Wiederaufladbare Batterien, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, werden in einer Vielzahl von Produkten als Energiespeicher eingesetzt. Momentan verfügbare Lithium-Ionen-Batterien sind sicherheitstechnisch gesehen kritisch. Im Havariefall kann die Batterie brennen, toxische Gase und Stäube emittieren und sogar explodieren. Das thermische Durchbrennen bei Lithium-Ionen-Batterien ist hauptsächlich in der beschleunigten Oxidation eines organischen Elektrolyten (häufig organische Carbonate, wie z.B. Ethylencarbonat (EC), Dimethylcarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC), etc.) bei hohen Temperaturen begründet.
Entscheidend hierbei ist die exotherme Selbstbeschleunigung, die eine Batterie bis zum endgültigen Brand und dem damit verbundenen thermischen
Durchgehen durchläuft. Ausgelöst wird der Brand letztlich durch die
Sauerstofffreisetzung des metall-oxidischen Kathodenmaterials, welches mit der Organik des Elektrolyten eine brennbare Mischung erzeugt. Für solche
Instabilitäten sind vor allem LiCo02 und LiNi02 bekannt.
Mittels stabileren Kathodenmaterialien, wie zum Beispiel dem sogenannten NCM bzw. NMC (Ni-Co-Mn basiert), kann die Sauerstofffreisetzung zu höheren Temperaturen verschoben werden und die Gefahr eines Brandes somit verringert werden. Neben dem Mischoxid NCM wird auch sogenanntes NCA (Ni-Co-Al basiert) eingesetzt. Batterien, die kathodenseitig NCA basiert sind, werden oftmals für Hochleistungs-Anwendungen, wie z.B. E-Bikes, eingesetzt. Allerdings verhalten sich NCA basierte Batterien im Vergleich zu anderen auf oxydischen Kathodenmaterial basierenden Batterien sicherheitskritischer. Der
hauptsächliche Grund ist in dem hohen Nickelanteil begründet, welcher als NCA eine vergleichsweise instabile Struktur darstellt und bei erhöhten Temperaturen Sauerstoff freisetzen kann. Dieser reagiert heftig mit dem organischen
Elektrolyten und führt zu einem Thermischen Durchbrennen (sog.„thermal runaway") was wiederum zu einem Brand oder einer Explosion führen kann.
Um dies zu vermeiden, besteht ein Bedarf nach einer sicheren Betriebsführung einer solchen Batterie.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, in einem Verbraucher, umfasst ein Ermitteln von zumindest einem Betriebsparameter der den Zustand der Batterie oder des Verbrauchers beschreibt, ein Vergleichen des zumindest einen ermittelten Betriebsparameters mit jeweils einem Referenzwert, um zu erkennen, ob ein vordefinierter Zustand vorliegt, und ein Entladen der Batterie, bis der
Ladezustand der Batterie unter einem gegebenen kritischen Ladezustand der
Batterie liegt, wenn erkannt wurde, dass der vordefinierter Zustand vorliegt, wobei beim Entladen der Batterie ein Energiespeicher durch einen Entladestrom der Batterie geladen wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, in einem Verbraucher, umfasst eine
Ermittlungseinheit, die eingerichtet ist, zumindest einen Betriebsparameter, der den Zustand der Batterie oder des Verbrauchers beschreibt, zu ermitteln, eine Auswertungseinheit, die eingerichtet ist, den zumindest einen Betriebsparameter mit jeweils einem Referenzwert zu vergleichen, um zu erkennen, ob ein vordefinierter Zustand vorliegt, und eine Entladeeinheit, die eingerichtet ist, die Batterie zu entladen, wenn erkannt wurde, dass ein solcher definierter Zustand vorliegt, bis der Ladezustand der Batterie unter einem gegebenen kritischen Ladezustand der Batterie liegt, wobei beim Entladen der Batterie ein
Energiespeicher durch einen Entladestrom der Batterie geladen wird.
Damit wird ein thermisches Durchgehen der Batterie verhindert, da die Batterie in einen sicheren Ladezustand gebracht wird, in dem das thermische Durchgehen nicht möglich ist, wenn ersichtlich ist, dass die Batterie in einem vordefinierten Zustand ist, in dem die volle Leistung der Batterie nicht benötigt wird. Es wird somit die Sicherheit der Batterie verbessert.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Energiespeicher eine zusätzliche Batterie ist. Insbesondere weist die zusätzliche Batterie eine geringere
Energiespeicherkapazität als die betriebene Batterie auf. Somit können
Speicherverluste minimiert werden. Ferner muss somit nur ein minimales zusätzliches Gewicht zum Speichern der Energie aufgewendet werden, was insbesondere bei einer mobilen Anwendung der Batterie vorteilhaft ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Energiespeicher ein zusätzlicher
Verbraucher ist, der eingerichtet ist eine Energie für den Betrieb des zusätzlichen
Verbrauchers zu speichern. Oftmals stehen solche zusätzlichen Verbraucher im Umfeld des Verbrauchers bereits zur Verfügung und können erfindungsgemäß eingebunden werden, wodurch wiederum ein Kostenvorteil erreicht werden kann. Zudem kann auf diese Weise die Betriebsdauer des zusätzlichen Verbrauchers bei gleichzeitigem Sicherheitsgewinn erreicht werden.
Insbesondere ist der Verbraucher ein Fahrzeug, einer der Betriebsparameter ist eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges, und der vordefinierte Zustand liegt vor, wenn keine Bewegung des Fahrzeuges vorliegt. Dadurch wird sichergestellt, dass eine volle Leistung der Batterie während eines Fahrbetriebes des
Fahrzeuges bereitsteht.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Verbraucher ein Fahrzeug ist, einer der Betriebsparameter ein Sensorsignal ist, das angibt, ob eine Stehhilfe des Fahrzeuges ausgeklappt ist, und der vordefinierte Zustand vorliegt, wenn die
Stehhilfe des Fahrzeuges ausgeklappt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass eine volle Leistung der Batterie während eines Fahrbetriebes des Fahrzeuges bereitsteht. Dabei können einfachste Sensormittel (z.B. ein Schalter) zum
Ermitteln des Betriebsparameters eingesetzt werden und damit sowohl ein Kostenvorteil als auch ein Gewichtsvorteil erzielt werden. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn einer der Betriebsparameter eine Temperatur der Batterie ist, und der vordefinierte Zustand vorliegt, wenn die Temperatur der Batterie über einem vorgegebenen Temperaturschwellenwert liegt. Dadurch kann ein kritischer Zustand der Batterie mit hoher Zuverlässigkeit erkannt werden. Der gegebene kritische Ladezustand der Batterie liegt insbesondere zwischen
80% und 90% des vollen Ladezustandes der Batterie. Dies ist vorteilhaft, da ein thermisches Durchgehen der Batterie oberhalb dieses Ladezustandes besonders wahrscheinlich ist. Gleichzeitig wird die Batterie nicht unnötig weit entladen und stellt ein Maximum an Energie bei maximaler Sicherheit bereit.
Es ist vorteilhaft, wenn die in dem Energiespeicher gespeicherte Energie zum Laden der Batterie genutzt wird, wenn der definierte Zustand nicht mehr vorliegt. Somit wird sichergestellt, dass die Sicherheit bei minimalem Energieverlust erhöht wird und die gesamte gespeicherte Energie der Batterie für den
Verbraucher bereitsteht.
Ebenso vorteilhaft ist es, wenn der vordefinierte Zustand nur dann als vorliegend ermittelt wird, wenn zumindest einer der Betriebsparameter der Batterie und/oder des Verbrauchers über ein vorgegebenes Zeitintervall hinweg vorliegt. Damit werden Verluste durch ein unnötiges Entladen und Laden der Batterie vermindert, wenn ein Zustand nur kurzzeitig oder zufällig eintritt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 ein Diagramm, welches das Ergebnis einer DDK-Messung von
NCA (Ni-Co-Al) mit einem Elektrolyt zeigt,
Figur 2 ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zum Betreiben einer
Batterie in einem Verbraucher in einer ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Figur 3 ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zum Betreiben einer
Batterie in einem Verbraucher in einer zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform, und Figur 4 eine schematische Darstellung der elektrischen Komponenten eines Elektrofahrrades mit einer Vorrichtung zum Betreiben einer Batterie.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 ist ein Diagramm, welches das Ergebnis einer DDK-Messung, also eine dynamische Differenzkalorimetrie, eine NCA-Kathode (Ni-Co-Al basiert) mit einem geeigneten Elektrolyt in einer Batterie zeigt.
Ein als NCA bezeichnetes Kathodenmaterial stellt die Kurzbezeichnung für Li[Nio.8Coo.i5Alo.o5]C>2 dar. Dieses gilt aufgrund seiner geringen thermischen Stabilität als unsicheres Kathodenmaterial. Batterien die NCA-basiert sind, weisen ein vergleichsweise schlechtes Sicherheitsverhalten auf. In Folge von thermischer, elektrischer und mechanischer Belastung kann es zu einem
Temperaturanstieg in der Batterie kommen. Dieser wird durch verschiedene exotherme Reaktionen getrieben. Zu diesen zählt unter anderem die exotherme Zersetzung des Kathodenmaterials, welche Sauerstoff freisetzt. Dieser kann bei erhöhten Temperaturen mit der Organik des Elektrolyten verbrennen. Im schlimmsten Falle kommt es zu einem sogenannten thermischen Durchbrennen. Mittels der dynamischen Differentialkalorimetrie (DKK) können solche exotherme Zellkomponentenreaktionen untersucht werden.
In Figur 1 ist das Ergebnis einer Versuchsreihe zu sehen, in welcher geladenes NCA in Gegenwart eines kommerziellen Elektrolyten (1 M LiPF6 in EC/DMC, 1 :1 w/w) für Lithium-Ionen Batterien mittels der DKK-Analytik untersucht wurde. Variiert wurde dabei der Ladezustand des Kathodenmaterials. Hierzu wurde eine komplette kommerzielle Batterie mittels eines Ladesystems auf unterschiedliche Ladezustände gebracht. Das Kathodenmaterial wurde durch Öffnen der Batterie unter Schutzgasatmosphäre gewonnen. Aus Figur 1 (rechts oben) ist zu entnehmen, dass sich für die unterschiedlichen untersuchten Ladezustände (SOC) die relativ freigesetzte Energie nur unwesentlich ändert. Dennoch ist die freigesetzte Energie im Vergleich zu anderen kommerziell eingesetzten
Kathodenmaterialien (z.B. LiCo02) sehr hoch. Die Messung wurde für unterschiedliche Ladezustände (SOC - State of Charge) der Batterie durchgeführt. So zeigt ein durch eine durchgezogene Linie dargestellter erster Graph A das Verhalten des NCA in einem Ladezustand der Batterie von 40% (SOC 40%) des maximal möglichen Ladezustandes. Ein durch eine gestrichelte Linie dargestellter zweiter Graph B zeigt das Verhalten des NCA in einem Ladezustand der Batterie von 80% (SOC 80%) des maximal möglichen Ladezustandes. Ein durch eine Strich-Punkt-Linie dargestellter dritter Graph C zeigt das Verhalten des NCA in einem Ladezustand der Batterie von 90% (SOC 90%) des maximal möglichen Ladezustandes. Ein durch eine Strich-Punkt-Punkt- Linie dargestellter vierter Graph D zeigt das Verhalten des NCA in einem maximal möglichen Ladezustand (SOC 100%). Jeder Graph A, B, C, D zeigt jeweils die von dem NCA abgegebene Energie über einen Temperaturbereich von ca. 80 Grad bis ca. 400 Grad.
Figur 1 zeigt, dass es unterhalb von SOC 90% eine signifikante Änderung im Verlauf der exothermen DKK-Kurve gibt. Dies deutet auf eine verlangsamte Kinetik hin. Nicht nur die absolut (in[J]) oder relativ (in [J/kg]) freigesetzte Energie ist für die Sicherheit eines Elektrodenmaterials und der daraus aufgebauten kompletten Batterie von Bedeutung. Ebenso die Leistung bzw. Kinetik mit welcher diese in einem Havariefall freigesetzt wird. Bei höheren Ladezuständen (>SOC 90%) ist die Zeit bis zu einem thermischen Durchbrennen deutlich verkürzt, während bei Ladezuständen kleiner oder gleich einem kritischen Ladezustand SOCkrit die Kinetik der exothermen Reaktion stark verlangsamt ist, wie aus dem Graphen A und B für einen SOC<80% zu sehen ist. Der kritische Ladezustand SOCkrit bezeichnet demnach den größtmöglichen SOC- Schwellenwert bei dem ein vergleichbar starker Einbruch der freigesetzten Energie pro Zeit im DKK, wie für einen SOC< 80%, beobachtet wurde, also eine langsame Reaktionskinetik gefunden wird. Damit liegt der kritische Ladezustand SOCkrit im Bereich:
SOC 90% > SOCkrit > SOC 80%.
Mittels einer feineren Rasterung kann der genaue Wert des kritischen
Ladezustandes SOCkrit bestimmt werden. Es sei angemerkt, dass das in Figur 1 gezeigte Diagramm lediglich beispielhaften Charakter besitzt und die gezeigten Graphen abhängig von dem
Kathodenmaterial und dem Elektrolyt variieren können.
Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zum Betreiben einer Batterie in einem Verbraucher in einer ersten bevorzugten erfindungsgemäßen
Ausführungsform. Der Verbraucher ist in dieser ersten Ausführungsform ein Elektrofahrrad und die Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie 1. Das Verfahren wird einmalig gestartet und wird ausgeführt, solange die Lithium-Ionen-Batterie 1 an den Verbraucher, also das Elektrofahrrad, angebunden ist. Nach dem Start des Verfahrens wird ein erster Verfahrensschritt S10 ausgeführt.
In dem ersten Verfahrensschritt S10 erfolgt ein Ermitteln von zumindest einem Betriebsparameter, der den Zustand der Lithium-Ionen-Batterie 1 oder des Verbrauchers beschreibt. In dieser ersten Ausführungsform wird ein
Betriebsparameter ermittelt, der den Zustand des Elektrofahrrades beschreibt. Dieser Betriebsparameter ist ein Schaltzustand eines an einem Fahrradständer des Elektrofahrrads angeordneten Schalters, durch den die Position des
Fahrradständers ermittelt wird. Ein ausgeklappter Fahrradständer beschreibt einen ersten Zustand, in dem das Fahrrad nicht in Verwendung, also geparkt ist. In diesem ersten Zustand ist der Schalter in einer ersten Position und gibt einen Sensorwert„1 " aus. Ein eingeklappter Fahrradständer beschreibt einen zweiten Zustand, in dem das Fahrrad in Verwendung ist. In diesem zweiten Zustand ist der Schalter in einer zweiten Position und gibt einen Sensorwert„0" aus. Nach dem Ermitteln des Betriebsparameters wird ein zweiter Verfahrensschritt S20 ausgeführt.
In dem zweiten Verfahrensschritt S20 erfolgt ein Vergleichen des zumindest einen ermittelten Betriebsparameters mit jeweils einem Referenzwert, um zu erkennen, ob ein vordefinierter Zustand vorliegt. Der vordefinierte Zustand ist hier der erste Zustand. Der Referenzwert für den Schalter ist„1 " und ist somit der Wert, der beschreibt, dass der Schalter in der ersten Position und der
Fahrradständer somit ausgeklappt ist. Der Referenzwert für den Schalter wird mit dem von dem Schalter ausgegebenen Sensorwert verglichen. Ist der
Referenzwert (hier„1 ") gleich dem Sensorwert, so liegt der vordefinierte Zustand vor und ein dritter Verfahrensschritt S30 wird ausgeführt. Ist der Referenzwert (hier„1 ") ungleich dem Sensorwert, so liegt der vordefinierte Zustand nicht vor und das Verfahren verzweigt zurück auf den ersten Verfahrensschritt S10. Mit anderen Worten werden der erste Verfahrensschritt S10 und der zweite
Verfahrensschritt S20 solange ausgeführt, bis das Fahrrad nicht in Verwendung ist, also geparkt ist. Erst dann wird der dritte Verfahrensschritt S30 ausgeführt.
In dem dritten Verfahrensschritt S30 erfolgt ein Entladen der Batterie, bis der Ladezustand der Batterie unter einem gegebenen kritischen Ladezustand SOCkrit der Lithium-Ionen-Batterie 1 liegt. Dabei wird beim Entladen der Lithium-Ionen- Batterie 1 ein Energiespeicher durch einen Entladestrom der Lithium-Ionen- Batterie 1 geladen. Dazu umfasst der dritte Verfahrensschritt S30 eine
Ladezustandsbewertung S31 und einen Energietransfer S32. Wird der dritte Verfahrensschritt S30 angestoßen, so erfolgt zunächst die eine
Ladezustandsbewertung S31 . Bei der Ladezustandsbewertung S31 wird bewertet, ob der Ladezustand der
Lithium-Ionen-Batterie 1 unter einem gegebenen kritischen Ladezustand SOCkrit der Lithium-Ionen-Batterie 1 liegt. Dazu wird zunächst ein aktueller Ladezustand SOCakt der Lithium-Ionen-Batterie 1 abgefragt. Dieser Wert könnte beispielsweise von einer Batteriesteuerung der Lithium-Ionen-Batterie 1 bezogen werden. Der kritische Ladezustand SOCkrit liegt in dieser ersten Ausführungsform bei 85% des maximal möglichen Ladezustandes der Lithium-Ionen-Batterie 1 und somit unter einem Ladezustand, in dem ein thermisches Durchbrennen wahrscheinlich ist. Der aktuelle Ladezustand SOCakt der Lithium-Ionen-Batterie 1 wird mit dem kritischen Ladezustand SOCkrit verglichen. Ist der aktuelle Ladezustand SOCakt kleiner oder gleich dem kritischen Ladezustand SOCkrit, so verzweigt das
Verfahren zurück auf den ersten Verfahrensschritt S10, da sich die Lithium- Ionen-Batterie 1 bereits in einem sicheren Zustand befindet. Ist der aktuelle Ladezustand SOCakt größer als der kritische Ladezustand SOCkrit, so wird der Energietransfer S32 durchgeführt.
Bei dem Energietransfer S32 wird die Lithium-Ionen-Batterie 1 entladen und die durch das Entladen der Lithium-Ionen-Batterie 1 freigesetzte Energie wird genutzt, um einen Energiespeicher zu laden. In dieser ersten Ausführungsform ist der Energiespeicher eine zusätzliche Batterie 9, die maximal 30% der Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie 1 aufweist, da diese lediglich einen Teil der
Energie der Lithium-Ionen-Batterie 1 zwischenspeichert . Da die Lithium-Ionen- Batterie 1 nicht vollständig entladen werden soll, sondern lediglich bis der aktuelle Ladezustand SOCakt der Lithium-Ionen-Batterie 1 unter dem kritischen Ladezustand SOCkrit liegt, ist der Energietransfer 32 auf eine vorgegebene Zeitdauer beschränkt. Nach Ablauf dieser Zeitdauer verzweigt das Verfahren zurück auf den ersten Verfahrensschritt S10. Sollte der aktuelle Ladezustand der Batterie SOCakt noch nicht unter dem kritischen Ladezustand SOCkrit liegen, so erfolgt ein erneuter Energietransfer 32, wenn das Verfahren nach einer widerholten Ausführung des ersten Verfahrensschrittes S10, des zweiten
Verfahrensschrittes S20 und der Ladezustandsbewertung S31 wieder in dem Energietransfer S32 mündet.
Optional ist der Energiespeicher ein zusätzlicher Verbraucher, der eingerichtet ist, eine Energie für den Betrieb des zusätzlichen Verbrauchers zu speichern. Beispielsweise ist der Energiespeicher ein Anzeigenmodul, das am Lenker des Elektrofahrrades angebracht ist. Dieses Anzeigenmodul umfasst eine
Speichereinheit zum Speichern von Energie, wie zum Beispiel eine weitere
Batterie oder einen kapazitiven Energiespeicher. Diese Speichereinheit wird über die Batterie geladen und zugleich wird eine gewisse Energie zum Betrieb des Anzeigenmoduls genutzt. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn
energieaufwändige Operationen des Anzeigenmoduls zu diesem Zeitpunkt durchgeführt werden.
Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zum Betreiben einer Batterie in einem Verbraucher in einer zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen
Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform entspricht der ersten
Ausführungsform, jedoch wird die in dem Energiespeicher gespeicherte Energie zum Laden der Lithium-Ionen-Batterie 1 genutzt, wenn der definierte Zustand nicht mehr vorliegt. Daher unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin, dass das Verfahren nicht direkt auf den ersten Verfahrensschritt S10 zurückspringt, wenn der vordefinierte Zustand nicht vorliegt, sondern ein vierter Verfahrensschritt S40 durchgeführt wird, bevor der erste Verfahrensschritt S10 erneut ausgeführt wird. In dem vierten
Verfahrensschritt S40 wird die Lithium-Ionen-Batterie 1 durch die in dem
Energiespeicher gespeicherte Energie geladen. Eine erste bevorzugte alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens entspricht der ersten oder der zweiten bevorzugten
erfindungsgemäßen Ausführungsform, jedoch ist der in dem ersten Verfahrensschritt S10 ermittelte Betriebsparameter eine aktuelle Geschwindigkeit des Elektrofahrrades, die durch einen Geschwindigkeitssensor ermittelt wird, oder von einem Tachometer bezogen wird. In dem zweiten Verfahrensschritt S20 ist der Referenzwert eine Referenzgeschwindigkeit des Elektrofahrrades. Diese Referenzgeschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit von 0 km/h. Wenn die aktuelle
Geschwindigkeit des Elektrofahrrades der Referenzgeschwindigkeit entspricht, so liegt der vordefinierte Zustand vor und der dritte Verfahrensschritt S30 wird ausgeführt. Der vordefinierte Zustand liegt in dieser Ausführungsform nur dann vor, wenn der Betriebsparameter über ein vorgegebenes Zeitintervall hinweg vorliegt, also die Geschwindigkeit von 0 km/h beispielsweise über einen Zeitraum von 45min hinweg gemessen wird. Damit wird ein Entladen der Lithium-Ionen- Batterie während kurzer Standpausen (z.B. einer roten Ampel) vermieden. Wenn die aktuelle Geschwindigkeit des Elektrofahrrades nicht der
Referenzgeschwindigkeit entspricht, so liegt der vordefinierte Zustand nicht vor und das Verfahren verzweigt zurück auf den ersten Verfahrensschritt S10. Mit anderen Worten werden der erste Verfahrensschritt S10 und der zweite
Verfahrensschritt S20 solange ausgeführt, bis das Fahrrad über einen Zeitraum von 45min steht. Erst dann wird der dritte Verfahrensschritt S30 ausgeführt. Eine zweite bevorzugte alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens entspricht der ersten oder der zweiten bevorzugten
Erfindungsgemäßen Ausführungsform, jedoch ist der in dem ersten
Verfahrensschritt S10 ermittelte Betriebsparameter eine aktuelle Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie 1 , die durch einen Temperatursensor oder mittels eines anderen Verfahrens zur Temperaturbestimmung, z.B. mittels einer Ermittlung der
Temperatur über eine Messung der Impedanz der Lithium-Ionen-Batterie 1 , ermittelt wird. In dem zweiten Verfahrensschritt S20 ist der Referenzwert eine Referenztemperatur. Diese Referenztemperatur ist eine Temperatur von 60 Grad Celsius. Wenn die aktuelle Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie 1 die Referenztemperatur überschreitet, so liegt der vordefinierte Zustand vor und der dritte Verfahrensschritt S30 wird ausgeführt. Wenn die aktuelle Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie 1 kleiner oder gleich der Referenztemperatur ist, so liegt der vordefinierte Zustand nicht vor und das Verfahren verzweigt zurück auf den ersten Verfahrensschritt S10. Mit anderen Worten werden der erste
Verfahrensschritt S10 und der zweite Verfahrensschritt S20 solange ausgeführt, bis die aktuelle Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie 1 über 60 Grad Celsius beträgt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren nur während einem Betrieb des Elektrofahrrades durchgeführt wird.
In der zweiten bevorzugten alternativen Ausführungsform wird also die Lithium- Ionen-Batterie 1 von einem Temperatursensor überwacht. Übersteigt die
Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie 1 eine als kritisch definierte Temperatur, z.B. 60 Grad Celsius, so wird die Lithium-Ionen-Batterie 1 entladen, bis diese einen Ladezustand geringer als den kritischen Ladezustand SOCkrit aufweist. Der Entladestrom wird in einer eigens dafür definierten Batterie (z.B. eine weitere Lithium-Ionen-Batterie) gespeichert und bei Bedarf zurückgeführt. Der
Entladestrom wird jedoch erst dann wieder zurückgespeist, wenn die Temperatur der Lithium-Ionen-Batteriel unter die als kritisch definierte Temperatur gefallen ist. Tritt infolge einer starken Beschleunigung eine kurzzeitige
Temperaturerhöhung oberhalb der als kritisch definierte Temperatur auf (z.B. für ein Zeitintervall von weniger als einer Minute), so wird die Lithium-Ionen-Batterie
I noch nicht erfindungsgemäß entladen. Erst wenn die Temperaturerhöhung der Lithium-Ionen-Batterie 1 länger als eine kritische Zeitspanne oberhalb der als kritisch definierte Temperatur liegt, erfolgt das Entladen der Lithium-Ionen- Batterie 1 gemäß des dritten Verfahrensschrittes S30.
Allgemein können durch eine entsprechende Auswahl von Sensoren beliebige vordefinierte Zustände erkannt werden. Ein Zustand wird entweder durch ein einziges Sensorsignal oder durch eine vorgegebene Kombination mehrerer Sensorsignale definiert. Dabei kann jedes Sensorsignal mit einem jeweils zugehörigen Referenzwert verglichen werden. So könnte ein vordefinierter
Zustand beispielsweise erst dann vorliegen, wenn das Elektrofahrrad in
Bewegung ist, also die aktuelle Geschwindigkeit des Elektrofahrrades ungleich 0 km/h ist, und die Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie 1 über 60 Grad Celsius liegt.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung der elektrischen Komponenten eines Elektrofahrrades mit einer Vorrichtung zum Betreiben einer Lithium-Ionen- Batterie 1 . Das Elektrofahrrad umfasst die Lithium-Ionen-Batterie 1 . Die beiden Spannungspole der Lithium-Ionen-Batterie 1 sind mit jeweils einer Busleitung eines Gleichstrombusses 1 1 verbunden, so dass an diesem eine
Batteriespannung der Lithium-Ionen-Batterie 1 anliegt. Über den Gleichstrombus
I I wird eine Leistungselektronik 5 mit der Batteriespannung versorgt. Die Leistungselektronik 5 ist mit einem Motor 6 verbunden, der zum Antrieb des Elektrofahrrades eingerichtet ist. Die Leistungselektronik 5 ermöglicht eine Ansteuerung des Motors 6. Der Motor 6 umfasst einen Drehmomentsensor 7, der mit einer Steuereinheit 10 gekoppelt ist und ein Drehmoment des Motors 6 an die Steuereinheit 10 überträgt.
Ferner umfasst das Elektrofahrrad eine Ermittlungseinheit 2, die eingerichtet ist, zumindest einen Betriebsparameter, der den Zustand der Lithium-Ionen-Batterie 1 oder des Elektrofahrrades beschreibt, zu ermitteln. Dazu umfasst die
Ermittlungseinheit 2 beispielsweise einen Geschwindigkeitssensor 8 am
Hinterrad des Elektrofahrrades. Die Signale des Geschwindigkeitssensors 8 der Ermittlungseinheit 2 werden an eine Auswertungseinheit 3 und die Steuereinheit 10 übertragen. Das Drehmoment des Motors 6 und die durch den
Geschwindigkeitssensor 8 erfasste Geschwindigkeit wird durch die Steuereinheit 10 in ein Steuersignal umgesetzt, welches an die Leistungselektronik 5 übertragen wird, um den Motor 6 entsprechend dem Drehmoment anzusteuern.
Des Weiteren umfasst das Elektrofahrrad die Auswertungseinheit 3, die eingerichtet ist, den zumindest einen Betriebsparameters mit jeweils einem Referenzwert zu vergleichen, um zu erkennen, ob ein vordefinierter Zustand vorliegt. Die Auswertungseinheit 3 ist in der gezeigten schematischen
Darstellung von der Steuereinheit 10 umfasst. Die Auswertungseinheit 3 vergleicht die Signale des Geschwindigkeitssensors 8 und erkennt, dass ein vordefinierter Zustand vorliegt, wenn die Signale des Geschwindigkeitssensors 8 eine Geschwindigkeit von 0 km/h angeben. Wurde der vordefinierte Zustand erkannt, so wird ein Entladesignal an eine Entladeeinheit 4 übermittelt. Wird der vordefinierte Zustand nicht erkannt, so wird ein Ladesignal an die Entladeeinheit 4 übermittelt. Des Weiteren umfasst das Elektrofahrrad die Entladeeinheit 4. Die Entladeeinheit
4 ist mit dem Gleichstrombus 1 1 gekoppelt. An die Entladeeinheit 4 ist eine zusätzliche Batterie 9 als Energiespeicher gekoppelt. Wird das Entladesignal von der Entladeeinheit 4 empfangen, so koppelt die Entladeeinheit 4 die zusätzliche Batterie 9 derart mit dem Gleichstrombus 1 1 , dass die zusätzliche Batterie 9 über diesen und somit von der Lithium-Ionen-Batterie 1 geladen wird. Wird das
Ladesignal von der Entladeeinheit 4 empfangen, so koppelt die Entladeeinheit 4 die zusätzliche Batterie 9 derart mit dem Gleichstrombus 1 1 , dass die zusätzliche Batterie 9 über diesen entladen wird. Die durch dieses Entladen auf dem
Gleichstrombus 1 1 bereitgestellte Energie wird entweder zum Laden der Lithium- Ionen-Batterie 1 oder von einem beliebigen anderen Verbraucher, z.B. dem Motor 6 genutzt.
Die Vorrichtung lädt die Lithium-Ionen-Batterie 1 in einer Ruhephase, z.B. über Nacht, lediglich bis auf den kritischen Ladezustand SOCkrit. Die restliche erforderliche Kapazität wird in dem Energiespeicher, also der zusätzlichen Batterie 9 für den Bedarfsfall vorgehalten.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand eines Elektrofahrrades beispielhaft beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenso in anderen batteriebetriebenen elektrischen
Verbrauchern eingesetzt werden, wie z.B. Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge, Werkzeuge und insbesondere jede Art portabler oder mobiler Verbraucher. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Temperatur der Batterie zum Erkennen des vordefinierten Zustandes genutzt wird.
Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein Batteriesystem integriert werden, wobei das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise von einer Batteriesteuerung gesteuert wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der vordefinierte Zustand ein Zustand der Batterie ist.
Neben der obigen schriftlichen Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der Figuren 1 bis 4 verwiesen.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen- Batterie (1 ), in einem Verbraucher, gekennzeichnet durch:
ein Ermitteln (S10) von zumindest einem Betriebsparameter der den Zustand der Batterie oder des Verbrauchers beschreibt, ein Vergleichen (S20) des zumindest einen ermittelten
Betriebsparameters mit jeweils einem Referenzwert, um zu erkennen, ob ein vordefinierter Zustand vorliegt, und
ein Entladen (S32) der Batterie, bis ein Ladezustand der Batterie unter einem gegebenen kritischen Ladezustand (SOCkrit) der Batterie liegt, wenn erkannt wurde, dass der vordefinierter Zustand vorliegt, wobei beim Entladen der Batterie ein Energiespeicher durch einen Entladestrom der Batterie geladen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Energiespeicher eine zusätzliche Batterie ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Energiespeicher ein zusätzlicher Verbraucher ist, der eingerichtet ist eine Energie für den Betrieb des zusätzlichen
Verbrauchers zu speichern.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Verbraucher ein Fahrzeug ist,
einer der Betriebsparameter eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist, und
der vordefinierte Zustand vorliegt, wenn keine Bewegung des
Fahrzeuges vorliegt.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Verbraucher ein Fahrzeug ist,
einer der Betriebsparameter ein Sensorsignal ist, das angibt, ob eine Stehhilfe des Fahrzeuges ausgeklappt ist, und
der vordefinierte Zustand vorliegt, wenn die Stehhilfe des Fahrzeuges ausgeklappt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
einer der Betriebsparameter eine Temperatur der Batterie ist, und der vordefinierte Zustand vorliegt, wenn die Temperatur der Batterie über einem vorgegebenen Temperaturschwellenwert liegt.
Verfahren zum Betreiben einer Batterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gegebene kritische
Ladezustand der Batterie zwischen 80% und 90% des vollen
Ladezustandes der Batterie liegt.
Verfahren zum Betreiben einer Batterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Energiespeicher gespeicherte Energie zum Laden der Batterie genutzt wird, wenn der definierte Zustand nicht mehr vorliegt.
Verfahren zum Betreiben einer Batterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vordefinierte Zustand nur dann als vorliegend ermittelt wird, wenn zumindest einer der
Betriebsparameter der Batterie und/oder des Verbrauchers über ein vorgegebenes Zeitintervall hinweg vorliegt.
Vorrichtung zum Betreiben einer Batterie, insbesondere einer Lithium Ionen Batterie (1 ), in einem Verbraucher, gekennzeichnet durch:
eine Ermittlungseinheit (2), die eingerichtet ist, zumindest einen Betriebsparameter der den Zustand der Batterie oder des
Verbrauchers beschreibt zu ermitteln,
eine Auswertungseinheit (3), die eingerichtet ist, den zumindest einen Betriebsparameter mit jeweils einem Referenzwert zu vergleichen, um zu erkennen, ob ein vordefinierter Zustand vorliegt, und eine Entladeeinheit (4), die eingerichtet ist, die Batterie zu entladen, wenn erkannt wurde, dass ein solcher definierter Zustand vorliegt, bis der Ladezustand der Batterie unter einem gegebenen kritischen Ladezustand SOCkrit der Batterie liegt, wobei beim Entladen der Batterie ein Energiespeicher (9) durch einen Entladestrom der Batterie geladen wird.
PCT/EP2015/050008 2014-01-22 2015-01-02 Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer batterie, insbesondere einer lithium ionen batterie, in einem verbraucher WO2015110272A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580001723.6A CN105492236B (zh) 2014-01-22 2015-01-02 使负载中的电池、尤其是锂离子电池运行的方法和设备
US15/112,747 US10336209B2 (en) 2014-01-22 2015-01-02 Method and device for operating a battery, in particular a lithium ion battery, in a consumer
KR1020167012931A KR20160062192A (ko) 2014-01-22 2015-01-02 컨슈머 내의 배터리, 특히 리튬 이온 배터리의 작동 방법 및 장치
JP2016534663A JP6273012B2 (ja) 2014-01-22 2015-01-02 消費機器でバッテリ、特にリチウムイオンバッテリを駆動するための方法及び装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014201054.3A DE102014201054A1 (de) 2014-01-22 2014-01-22 Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Batterie, insbesondere einer Lithium Ionen Batterie, in einem Verbraucher
DE102014201054.3 2014-01-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015110272A1 true WO2015110272A1 (de) 2015-07-30

Family

ID=52282742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/050008 WO2015110272A1 (de) 2014-01-22 2015-01-02 Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer batterie, insbesondere einer lithium ionen batterie, in einem verbraucher

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10336209B2 (de)
JP (1) JP6273012B2 (de)
KR (1) KR20160062192A (de)
CN (1) CN105492236B (de)
DE (1) DE102014201054A1 (de)
WO (1) WO2015110272A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017119705A1 (de) * 2017-08-28 2019-02-28 Robert Bosch Gmbh Energiespeichersystem mit einem in einen passiven Zustand schaltbaren Energiespeicher
DE102017215249A1 (de) * 2017-08-31 2019-02-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Laden einer Batterie, Batteriemanagementsystem, System zum Laden einer Batterie, Energieverbraucher und Ladegerät
US10862176B2 (en) 2018-06-15 2020-12-08 Florida Power & Light Company Portable rechargeable battery pack with a selectable battery switch and state of charge display for cordless power tools

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1229339A2 (de) * 2001-02-03 2002-08-07 Microbatterie GmbH Verfahren zur Überwachung der Betriebssicherheit von wiederaufladbaren Li-Zellen
DE102009014386A1 (de) * 2009-03-26 2010-09-30 Volkswagen Ag Energiespeicher und Steuerung zur Energieversorgung eines Traktionsnetzes eines Elektrofahrzeugs

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3617183B2 (ja) * 1996-05-08 2005-02-02 トヨタ自動車株式会社 電気自動車の電源装置
JP4135297B2 (ja) 2000-05-01 2008-08-20 トヨタ自動車株式会社 組電池の充電装置、充電方法、および電動車両
JP2002010504A (ja) * 2000-06-27 2002-01-11 Sanyo Electric Co Ltd 電気自動車の電源装置
US6483198B2 (en) * 2001-01-19 2002-11-19 Transportation Techniques Llc Hybrid electric vehicle having a selective zero emission mode, and method of selectively operating the zero emission mode
JP4118035B2 (ja) * 2001-08-03 2008-07-16 トヨタ自動車株式会社 電池制御装置
DE10233821A1 (de) 2002-07-25 2004-02-05 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Energieversorgung einer wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor aufweisenden, mobilen Vorrichtung mit einem hybriden Energiesystem, das ein Brennstoffzellensystem und ein dynamisches Energiesystem enthält
JPWO2005068245A1 (ja) * 2004-01-16 2007-12-27 ヤマハ発動機株式会社 ハイブリッド車両
US7202574B2 (en) * 2004-06-14 2007-04-10 C.E. Niehoff & Co. System and method for electrical energy switching and control in a vehicle
GB0502274D0 (en) * 2005-02-04 2005-03-09 Xipower Ltd Battery management system
JP4366385B2 (ja) * 2006-08-31 2009-11-18 株式会社東海理化電機製作所 充電システム
CN101286645A (zh) * 2007-04-12 2008-10-15 郭献元 电池高温状况的电力管理方法及装置
JP2009247057A (ja) 2008-03-28 2009-10-22 Fuji Heavy Ind Ltd 電気自動車の制御装置
JP4650532B2 (ja) 2008-07-11 2011-03-16 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置の劣化判定装置および蓄電装置の劣化判定方法
JP5287089B2 (ja) 2008-09-26 2013-09-11 マツダ株式会社 自動車のバッテリ制御方法及びその装置
KR101057547B1 (ko) * 2010-01-26 2011-08-17 에스비리모티브 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
DE102010002326A1 (de) 2010-02-25 2011-08-25 SB LiMotive Company Ltd., Kyonggi Verfahren zum Ausbalancieren von Ladezuständen einer Batterie mit mehreren Batteriezellen sowie ein entsprechendes Batteriemanagementsystem und eine Batterie
DE102010039913A1 (de) 2010-08-30 2012-03-01 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zum Ausbalancieren von Ladezuständen einer Batterie mit mehreren Batteriezellen sowie ein entsprechendes Batteriemanagementsystem und eine Batterie
JP5793667B2 (ja) * 2010-09-29 2015-10-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 車両用電源装置
US20130187465A1 (en) * 2010-10-15 2013-07-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Power management system
JP4988046B1 (ja) * 2011-01-13 2012-08-01 日野自動車株式会社 回生制御装置、ハイブリッド自動車および回生制御方法、並びにプログラム
JP5225521B2 (ja) * 2011-01-28 2013-07-03 三菱電機株式会社 充電案内装置及び車載ナビゲーション装置
US8836157B2 (en) * 2011-05-26 2014-09-16 Hoang Luu Vo Power generation device
JP2013027288A (ja) * 2011-07-26 2013-02-04 Toyota Motor Corp 燃料電池を搭載した車両、および、車両に搭載される燃料電池システム
JP2013031310A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Sanyo Electric Co Ltd 制御装置、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置
KR20130016875A (ko) * 2011-08-09 2013-02-19 현대자동차주식회사 하이브리드 차량
DE102011082194B4 (de) * 2011-09-06 2024-01-11 Robert Bosch Gmbh Batteriemanagementsystem und Bordnetz zur Überwachung des Be- oder Entladestroms einer Batterie in einem solchen Bordnetz
JP5682514B2 (ja) * 2011-09-07 2015-03-11 トヨタ自動車株式会社 電気自動車
JP5794104B2 (ja) * 2011-10-27 2015-10-14 ソニー株式会社 電池パック、蓄電システム、電子機器、電動車両および電力システム
WO2013076806A1 (ja) * 2011-11-22 2013-05-30 パイオニア株式会社 車両駆動装置
CN104163114B (zh) 2014-07-22 2016-06-08 浙江大学 一种用于内燃发电增程式电动车的整车能量管理方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1229339A2 (de) * 2001-02-03 2002-08-07 Microbatterie GmbH Verfahren zur Überwachung der Betriebssicherheit von wiederaufladbaren Li-Zellen
DE102009014386A1 (de) * 2009-03-26 2010-09-30 Volkswagen Ag Energiespeicher und Steuerung zur Energieversorgung eines Traktionsnetzes eines Elektrofahrzeugs

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017500699A (ja) 2017-01-05
US10336209B2 (en) 2019-07-02
DE102014201054A1 (de) 2015-07-23
CN105492236A (zh) 2016-04-13
CN105492236B (zh) 2017-07-11
JP6273012B2 (ja) 2018-01-31
US20160332530A1 (en) 2016-11-17
KR20160062192A (ko) 2016-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014004790B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Energiespeichereinrichtung in einem Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
EP2446286B1 (de) Warnsystem für Batteriesysteme
EP2419990B1 (de) Erweiterte batteriediagnose bei traktionsbatterien
EP3161893B1 (de) Kontrollierte entladung eines energiespeichers mittels redox-shuttle-additiven
DE102014220993B4 (de) Lithiumbatterie mit Referenzelektrode
DE202013012142U1 (de) Elektrische Speichereinrichtung
WO2007048366A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung des arbeitspunktes einer batterie
EP3109653A1 (de) Verfahren zum erkennen eines kurzschlusses innerhalb eines energiespeichers
KR20110023912A (ko) 리튬 이온 2차 전지의 제어 방법 및 리튬 이온 2차 전지 시스템
DE102010048985A1 (de) Batteriemanagementsystem für Stromversorgungssystem mit Niederspannungsbereich und Hochspannungsbereich
WO2006131164A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmten des ladungs- und/oder alterungszustands eines energiespeichers
DE102014213493A1 (de) Batterieüberladungs-Überwachungssystem und -Verfahren
DE102012205553A1 (de) Batteriezelle für ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Abkopplung und/oder Überbrückung von Anschlüssen der Batteriezelle
WO2015110272A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer batterie, insbesondere einer lithium ionen batterie, in einem verbraucher
DE102012013497B4 (de) Batterie für ein Fahrzeug, Verwendung einer solchen Batterie und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs
DE102007020935A1 (de) Verfahren und Vorrichtung für die Antriebssteuerung von Hybridfahrzeugen bei hoher Belastung eines elektronischen Energiespeichers
DE102012022646A1 (de) Stromversorgungssystem und Antriebssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs
DE102011006395A1 (de) Verfahren zum Betrieb des Bordnetzes in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen bei einem Ausfall von einem oder mehreren Elementen eines Überwachungssystems der Traktionsbatterie
DE102013215316A1 (de) Verfahren zur Zustandserkennung eines Energiespeichers
EP2977256B1 (de) Verfahren zur steuerung einer lithiumionenbatterie eines flurförderzeugs
WO2014166698A2 (de) Überwachungsvorrichtung für ein fahrzeug und verfahren zur überwachung eines fahrzeugs
WO2009089823A1 (de) Energiespeicher und bordnetz mit einem solchen energiespeicher
DE102008006026A1 (de) Sicherheitseinrichtung für nach galvanischen Prinzipien arbeitenden elektrischen Einrichtungen
DE102011120879A1 (de) Batterie
DE102014006944B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer kraftfahrzeugseitigen elektrischen Bordnetzstruktur, elektrische Bordnetzstruktur für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201580001723.6

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15700006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20167012931

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016534663

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15112747

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15700006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1