WO2016012196A1 - Method for operating a secondary battery - Google Patents
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Definitions
- the aging of a battery cell can be modeled (abstract) as
- ZI, Z2, Zn are state parameters of states such as storage, charge / discharge rates, SOC or the like of a battery cell and t is the time.
- An analogous description can also be used for a change of the
- battery cells used to construct a secondary battery may differ in their aging factors from each other.
- the aging factors of a battery cell can change over time, so that it was previously not possible to make a reliable statement about the cell aging of battery cells of a secondary battery.
- Secondary battery as a function of an SOHCstate of health "indicator that is adaptively changed in response to intermittent capacity testing of a battery, such as remaining life estimates generated in response to the capacitance tests.
- the SOH indicator for the battery is monitored,
- remaining life estimates are generated from the generated SOH indicator values according to the adaptively modified residual lifetime model, for example, a capacity test may be performed upon detection of a change in remaining lifetime
- the residual life model of the battery may use the remaining life as a function of a floating voltage, current, temperature, charge-discharge cycle, impedance, conductivity, resistance and capacitance d / or another parameter.
- Method for detecting the aging of the battery includes the steps:
- the invention relates to a method for operating a secondary battery having at least two battery cells, in particular one electrically driven vehicle, using a stored on the individual battery cells associated cell-specific aging models based operating strategy, comprising at least the steps:
- the invention furthermore relates to a battery system, in particular for an electrically drivable vehicle.
- the battery management unit can be part of a conventional battery management system. To carry out the aforementioned steps, the battery management unit has a suitable software and a suitable hardware circuit.
- FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary sequence of the method according to the invention for operating at least two
Abstract
The invention relates to a method for operating a secondary battery having at least two battery cells, in particular of an electrically driveable vehicle, using an operating strategy based on stored cell-specific ageing models assigned to the individual battery cells, having at least the steps of: - recording at least two different cell-specific state parameters of each battery cell; - determining a cell-specific ageing state of each battery cell on the basis of the cell-specific state parameters recorded from the particular battery cell; - determining the dependences of the cell-specific ageing state of each battery cell on the individual state parameters of the particular battery cell; - comparing the determined dependences with corresponding predetermined dependences contained in the cell-specific ageing model of the particular battery cell; - adapting the cell-specific ageing model of a battery cell to the determined dependences if the determined dependences differ from the corresponding predetermined dependences of the cell-specific ageing model of the particular battery cell; - determining the service life of a battery cell on the basis of the cell-specific ageing model of the particular battery cell which is adapted to the determined dependences; - comparing the determined service life of a battery cell with a predefined threshold value; and - adapting the operating strategy if the determined service life of a battery cell undershoots the predefined threshold value.
Description
Beschreibung Titel Description title
Verfahren zum Betreiben einer Sekundärbatterie Stand der Technik Method for operating a secondary battery Prior art
In elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, insbesondere Elektrofahrzeugen, Hybridelektrofahrzeugen, Plug-in-Hybridelektrofahrzeugen und dergleichen, werden Sekundärbatterien eingesetzt, um mit ihnen über ein fahrzeugseitiges elektrisches Stromnetz elektrische Antriebseinrichtungen des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. In electrically powered motor vehicles, in particular electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles and the like, secondary batteries are used to supply them with electrical energy via a vehicle-side electric power network electrical drive means of the motor vehicle.
Entsprechende Sekundärbatterien weisen in der Regel elektrisch miteinander zu einem Batteriestrang verschaltete Batteriemodule auf, welche wiederum mehrere elektrisch miteinander verschaltete Batteriezellen umfassen. Die Batteriezellen können beispielsweise als Lithium-Ionen-Batteriezellen oder als Eisen- Metallhybrid-Batteriezellen ausgebildet sein. Corresponding secondary batteries generally have battery modules connected to one another in a battery string, which in turn comprise a plurality of battery cells connected electrically to one another. The battery cells can be designed, for example, as lithium-ion battery cells or as iron-metal hybrid battery cells.
Bei einer Nutzung von Batteriezellen einer Sekundärbatterie als Energiespeicher befinden sich die Batteriezellen nicht in einem stabilen Gleichgewichtszustand, da sich die Batteriezellen einerseits mit einem elektrischem Strom, When using battery cells of a secondary battery as energy storage, the battery cells are not in a stable equilibrium state, since the battery cells on the one hand with an electric current,
typischerweise im Mikroampere- bis Milliamperebereich, entladen und es andererseits irreversible Zersetzungsreaktionen der Batteriezellen gibt, bei denen Strukturen der Batteriezellen hin zu einer chemischen Zusammensetzung reagieren, welche den Nutzungsbereich der Batteriezellen einschränkt. Die irreversiblen Zersetzungsreaktionen werden auch als„Zellalterung" bezeichnet. typically in the microampere to milliampere range, and on the other hand there are irreversible decomposition reactions of the battery cells, in which structures of the battery cells respond to a chemical composition that limits the range of use of the battery cells. The irreversible decomposition reactions are also referred to as "cell aging".
Die Zellalterung hängt von vielen Faktoren, sogenannten Alterungs- bzw. Cell aging depends on many factors, so-called aging or
Beschleunigungsfaktoren, ab, wozu als wichtigster Faktor die Temperatur einer
Batteriezelle, aber auch der Ladezustand („State of Charge", SOC) gehört. Diese beiden Faktoren bestimmen maßgeblich die kalendarische Alterung einer Batteriezelle, das heißt diejenige Alterung, die unabhängig von der Nutzung einer Batteriezelle ist. Nutzungsabhängige Alterungsfaktoren der sogenannten zyklischen Alterung sind beispielsweise die jeweilig fließenden Lade- und Entlad eströme, der jeweilige Lade- und Entladehub, die Temperatur und dergleichen. Die Alterung einer Batteriezelle kann zum Beispiel in Bezug auf die nutzbare Kapazität C ausgedrückt werden. Zum Zeitpunkt TO ist die Kapazität C (TO) = CO, wohingegen zu späteren Zeitpunkten die nutzbare Kapazität C(T>T0) < CO ist. Acceleration factors, from which the temperature is the most important factor These two factors significantly determine the calendar aging of a battery cell, that is, the aging, which is independent of the use of a battery cell.User-dependent aging factors of the so-called cyclic aging are, for example The respective charging and discharging current flows, the respective charging and discharging stroke, the temperature, etc. The aging of a battery cell can be expressed in terms of, for example, the usable capacity C. At the time TO, the capacity C (TO) = CO whereas at later times the usable capacity is C (T> T0) <CO.
Die Alterung einer Batteriezelle kann modellmäßig (abstrakt) als The aging of a battery cell can be modeled (abstract) as
zustandsabhängige Funktion beschrieben werden. Beispielsweise kann die nutzbare Kapazität C(t) = f(Zl, Z2, Zn, CO, t) sein. Dabei sind ZI, Z2, Zn Zustandsparameter zu Zuständen, wie beispielsweise Lagerung, Lade- /Entladeraten, SOC oder dergleichen, einer Batteriezelle und t ist die Zeit. Eine analoge Beschreibung lässt sich auch für eine Veränderung des condition-dependent function are described. For example, the usable capacity may be C (t) = f (Z1, Z2, Zn, CO, t). Here, ZI, Z2, Zn are state parameters of states such as storage, charge / discharge rates, SOC or the like of a battery cell and t is the time. An analogous description can also be used for a change of the
Innenwiderstands einer Batteriezelle angeben R(t) = f(Zl, Z2, Zn, RO, t). Indicate internal resistance of a battery cell R (t) = f (Zl, Z2, Zn, RO, t).
Eine genaue Alterungsfunktion über alle Zustände einer Batteriezelle ist bislang nicht bekannt. Es gibt Versuche, diese Alterungsfunktion durch Superposition der einzelnen Alterungsfaktoren darzustellen. Jedoch sind weder alle A precise aging function over all states of a battery cell is not yet known. There are attempts to represent this aging function by superposition of the individual aging factors. However, neither are all
Alterungsfaktoren bekannt, noch lassen sich Korrelationen der einzelnen Aging factors are known, nor can correlations of the individual
Zustände einer Batteriezelle darstellen. Darüber hinaus können sich zum Aufbau einer Sekundärbatterie verwendete Batteriezellen in ihren Alterungsfaktoren voneinander unterscheiden. Zudem können sich die Alterungsfaktoren einer Batteriezelle im zeitlichen Verlauf verändern, so dass es bisher nicht möglich war, eine verlässliche Aussage über die Zellalterung von Batteriezellen einer Sekundärbatterie zu tätigen. Represent conditions of a battery cell. In addition, battery cells used to construct a secondary battery may differ in their aging factors from each other. In addition, the aging factors of a battery cell can change over time, so that it was previously not possible to make a reliable statement about the cell aging of battery cells of a secondary battery.
Eine Betriebsstrategie, nach der eine Sekundärbatterie betrieben wird, kann die Zustände der einzelnen Batteriezellen beeinflussen und somit direkt Einfluss auf die Zellalterung der Batteriezellen nehmen.
US 2005/0001627 AI betrifft ein Modell einer Lebensdauer einer An operating strategy by which a secondary battery is operated can affect the states of the individual battery cells and thus directly influence the cell aging of the battery cells. US 2005/0001627 AI relates to a lifetime model of a
Sekundärbatterie in Form einer Funktion eines SOHCstate of health")-lndikators, die in Reaktion auf intermittierende Kapazitätstests einer Batterie, beispielsweise auf in Reaktion auf die Kapazitätstests erzeugte Schätzungen der restlichen Lebensdauer, adaptiv geändert wird. Der SOH-Indikator für die Batterie wird überwacht, um SOH-Indikatorwerte zu erzeugen. Schätzungen der restlichen Lebensdauer werden aus den erzeugten SOH-Indikatorwerten entsprechend dem adaptiv modifizierten Modell der restlichen Lebensdauer erzeugt. Zum Beispiel kann ein Kapazitätstest bei Erfassung einer Änderung der restlichen Lebensdauer durchgeführt werden. Das Modell der restlichen Lebensdauer kann in Reaktion auf den Kapazitätstest geändert werden. Das Model der restlichen Lebensdauer der Batterie kann beispielsweise die restliche Lebensdauer als Funktion einer Schwebespannung, eines Stroms, einer Temperatur, eines Lade- Entlade-Zyklus, einer Impedanz, einer Leitfähigkeit, eines Widerstands und/oder eines weiteren Parameters darstellen. Secondary battery as a function of an SOHCstate of health "indicator that is adaptively changed in response to intermittent capacity testing of a battery, such as remaining life estimates generated in response to the capacitance tests. The SOH indicator for the battery is monitored, To generate SOH indicator values, remaining life estimates are generated from the generated SOH indicator values according to the adaptively modified residual lifetime model, for example, a capacity test may be performed upon detection of a change in remaining lifetime For example, the residual life model of the battery may use the remaining life as a function of a floating voltage, current, temperature, charge-discharge cycle, impedance, conductivity, resistance and capacitance d / or another parameter.
US 2013/0085696 AI offenbart ein Verfahren zum Erfassen der Alterung einer Batterie, ein System zum Erfassen der Alterung der Batterie basierend auf dem Verfahren und ein Verfahren zum Steuern einer Anwendung der Batterie durch Verwendung des Systems und der erfassten Alterungsinformation. Das US 2013/0085696 A1 discloses a method for detecting the aging of a battery, a system for detecting the aging of the battery based on the method, and a method for controlling an application of the battery by using the system and the acquired aging information. The
Verfahren zum Erfassen der Alterung der Batterie beinhaltet die Schritte: Method for detecting the aging of the battery includes the steps:
Sammeln von Daten der Batterie und Daten zur Alterung der Batterie; Collecting data of the battery and aging data of the battery;
Verarbeiten der gesammelten Daten, um Alterungsparameter der Batterie zu erhalten; Speichern der Alterungsparameter der Batterie, um einen Processing the collected data to obtain aging parameters of the battery; Save the aging parameters of the battery to a
Alterungszustand der Batterie festzulegen; Aufbau eines Modells der Determine the aging condition of the battery; Building a model of
Batteriealterung durch Verwendung der Alterungsparameter der Batterie; Battery aging by using the aging parameters of the battery;
Aktualisierung des Modells der Batteriealterung gemäß den erhaltenen Updating the model of battery aging according to the obtained
Alterungsparametern der Batterie; und Berechnen der Alterung der Batterie durch Verwendung des Modells der Batteriealterung, der Alterungsparameter und des gespeicherten Alterungszustands der Batterie. Aging parameters of the battery; and calculating the aging of the battery by using the model of battery aging, the aging parameters, and the stored aging condition of the battery.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer wenigstens zwei Batteriezellen aufweisenden Sekundärbatterie, insbesondere eines
elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, unter Verwendung einer auf hinterlegten, den einzelnen Batteriezellen zugeordneten zellspezifischen Alterungsmodellen basierenden Betriebsstrategie, aufweisend wenigstens die Schritte: The invention relates to a method for operating a secondary battery having at least two battery cells, in particular one electrically driven vehicle, using a stored on the individual battery cells associated cell-specific aging models based operating strategy, comprising at least the steps:
- Erfassen von wenigstens zwei verschiedenen zellspezifischen - Detecting at least two different cell-specific
Zustandsparametern von jeder Batteriezelle; State parameters of each battery cell;
- Ermitteln eines zellspezifischen Alterungszustands von jeder Batteriezelle auf Basis der von der jeweiligen Batteriezelle erfassten zellspezifischen Determining a cell-specific aging state of each battery cell based on the cell-specific detected by the respective battery cell
Zustandsparameter, wobei Zellalterungszustandsgrößen können beispielsweise die jeweilige Kapazität, den Innenwiderstand und/oder die Selbstentladung bestimmbar sein; und Zustandsparameter der Zellen können über den jeweiligenCondition parameters, wherein cell aging state variables can be determined, for example, the respective capacity, the internal resistance and / or the self-discharge; and state parameters of the cells may be above the respective one
Ladungszustand, den Strom, die Spannung und/oder die Temperatur, gemessen an verschiedenen Stellen, bestimmbar sein; Charge state, the current, the voltage and / or the temperature, measured at different locations, be determinable;
- Ermitteln der Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands von jeder Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der jeweiligen Batteriezelle; - Vergleichen der ermittelten Abhängigkeiten mit entsprechenden in dem zellspezifischen Alterungsmodell der jeweiligen Batteriezelle enthaltenen, vorab festgelegten Abhängigkeiten; Determining the dependencies of the cell-specific aging state of each battery cell from the individual state parameters of the respective battery cell; Comparing the ascertained dependencies with corresponding predefined dependencies contained in the cell-specific aging model of the respective battery cell;
- Anpassen des zellspezifischen Alterungsmodells einer Batteriezelle bei Abweichung der ermittelten Abhängigkeiten von den vorab festgelegten entsprechenden Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle an die ermittelten Abhängigkeiten; - Adapting the cell-specific aging model of a battery cell in case of deviation of the determined dependencies of the predetermined dependencies of the cell-specific aging model of the respective battery cell to the determined dependencies;
- Ermitteln der Lebensdauer einer Batteriezelle auf Basis des an die ermittelten Abhängigkeiten angepassten zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle; Determining the service life of a battery cell on the basis of the cell-specific aging model of the respective battery cell adapted to the determined dependencies;
- Vergleichen der ermittelten Lebensdauer einer Batteriezelle mit einem vorgegebenen Schwellwert; und - comparing the determined life of a battery cell with a predetermined threshold value; and
- Anpassen der Betriebsstrategie, wenn die ermittelte Lebensdauer einer Batteriezelle den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Betriebsstrategie zum - Adapting the operating strategy when the determined life of a battery cell falls below the predetermined threshold. The inventive method can be an operating strategy for
Betreiben einer Sekundärbatterie von einer zum Betreiben der Sekundärbatterie nach der Betriebsstrategie eingerichteten Batterie-Management- Einheit selbsttätig, das heißt autonom, so angepasst werden, dass eine möglichst geringe Zellalterung der Batteriezellen der Sekundärbatterie und somit der gesamten Sekundärbatterie erreicht wird, wodurch eine maximale Lebensdauer
der Batteriezellen der Sekundärbatterie bzw. der Sekundärbatterie insgesamt gewährleistet werden kann. Somit kann die Zellalterung der Batteriezellen der Sekundärbatterie entsprechend den jeweils aktuellen Alterungsmodellen der Batteriezellen verringert werden. Operating a secondary battery of a set for operating the secondary battery according to the operating strategy battery management unit automatically, that is autonomously, be adapted so that the lowest possible cell aging of the battery cells of the secondary battery and thus the entire secondary battery is achieved, creating a maximum life the battery cells of the secondary battery or the secondary battery can be ensured in total. Thus, the cell aging of the battery cells of the secondary battery can be reduced according to the current aging models of the battery cells.
Eine Anpassung der Betriebsstrategie kann beispielsweise derart erfolgen, dass einzelne Batteriezellen der Sekundärbatterie aktiv entladen werden, wenn das jeweilige zellspezifische Alterungsmodell dieser Batteriezellen bei einem SOC von 100 % eine hohe kalendarische Alterung aufzeigt. An adaptation of the operating strategy can for example be such that individual battery cells of the secondary battery are discharged actively when the respective cell-specific aging model of these battery cells at a SOC of 100% shows a high calendar aging.
Die in einem Alterungsmodell einer Batteriezelle enthaltenen, vorab festgelegten Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands der Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der Batteriezelle können aus einem Datenpool stammen, in dem Abhängigkeiten aller Batteriezellen durch Einzelmessungen an Batteriezellen gespeichert sind. The predefined dependencies of the cell-specific aging state of the battery cell from the individual state parameters of the battery cell contained in an aging model of a battery cell can originate from a data pool in which dependencies of all battery cells are stored by individual measurements on battery cells.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die wenigstens zwei erfassten verschiedenen zellspezifischen Zustandsparameter von jeder Batteriezelle klassifiziert. Die Klassifizierung der zellspezifischen Zustandsparameter wird vorzugsweise vor einer weiteren Verarbeitung der Zustandsparameter vorgenommen. Eine solche Klassifizierung kann beispielsweise dahingehend erfolgen, dass bei den erfassten zellspezifischen Zustandsparametern zwischen Zustandsparametern betreffend die Temperatur einer Batteriezelle, Lade- und Entladeströme, Lade- und Entladehub, SOC und dergleichen unterschieden wird. According to an advantageous embodiment, the at least two detected different cell-specific state parameters are classified by each battery cell. The classification of the cell-specific state parameters is preferably carried out before further processing of the state parameters. Such a classification can, for example, be made in such a way that a differentiation is made in the acquired cell-specific state parameters between state parameters relating to the temperature of a battery cell, charging and discharging currents, charging and discharging stroke, SOC and the like.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird zum Ermitteln der Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands von jeder Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der jeweiligen Batteriezelle eine According to a further advantageous embodiment, to determine the dependencies of the cell-specific aging state of each battery cell from the individual state parameters of the respective battery cell
Korrelationsanalyse durchgeführt. Hierzu kann beispielsweise ein zur Correlation analysis performed. For this purpose, for example, a for
Durchführung der Korrelationsanalyse eingerichteter Algorithmus verwendet werden, der von der Batterie- Management- Einheit ausgeführt wird. Performed by the correlation analysis algorithm executed by the battery management unit.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zum Ermitteln der Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands von jeder Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der jeweiligen Batteriezelle ein
künstliches neuronales Netz verwendet wird. Diese Ausgestaltung kann alternativ zu der zuletzt genannten Ausgestaltung vorgesehen sein. A further advantageous embodiment provides that for determining the dependencies of the cell-specific aging state of each battery cell from the individual state parameters of the respective battery cell artificial neural network is used. This embodiment may be provided as an alternative to the last-mentioned embodiment.
Es wird weiter als vorteilhaft erachtet, wenn die Lebensdauer einer Batteriezelle durch Extrapolieren des an die ermittelten Abhängigkeiten angepassten zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle ermittelt wird. It is further considered advantageous if the service life of a battery cell is determined by extrapolating the cell-specific aging model of the respective battery cell adapted to the determined dependencies.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zum Anpassen der Betriebsstrategie, wenn die ermittelte Lebensdauer einer Batteriezelle den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, vordefinierte Funktionen oder selbstlernende Algorithmen verwendet werden. Die vordefinierten Funktionen können als Wenn-Dann- Bedingungen formuliert sein. Furthermore, it is proposed that predefined functions or self-learning algorithms be used for adapting the operating strategy if the determined service life of a battery cell falls below the predetermined threshold value. The predefined functions may be formulated as if-then conditions.
Gegenstand der Erfindung ist des Weiteren ein Batteriesystem, insbesondere für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug. Mit diesem Batteriesystem sind die oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die Batterie- Management- Einheit kann Teil eines herkömmlichen Batterie- Managementsystems sein. Zur Durchführung der zuvor genannten Schritte weist die Batterie- Management- Einheit eine geeignete Software- und eine geeignete Hardware-Schaltung auf. The invention furthermore relates to a battery system, in particular for an electrically drivable vehicle. With this battery system, the advantages mentioned above with respect to the method are connected accordingly. The battery management unit can be part of a conventional battery management system. To carry out the aforementioned steps, the battery management unit has a suitable software and a suitable hardware circuit.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Batterie- Management- Einheit eingerichtet ist, die wenigstens zwei erfassten verschiedenen zellspezifischen Zustandsparameter von jeder Batteriezelle zu klassifizieren. Mit dieser According to an advantageous embodiment, the battery management unit is set up to classify the at least two detected different cell-specific state parameters of each battery cell. With this
Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Ausführungsformen entsprechend verbunden. Embodiment, the embodiments mentioned above with reference to the corresponding embodiment of the method are connected accordingly.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Batterie- Management- Einheit eingerichtet ist, zum Ermitteln der Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands von jeder Batteriezelle von den einzelnen According to a further advantageous embodiment, the battery management unit is set up to determine the dependencies of the cell-specific aging state of each battery cell of the individual
Zustandsparametern der jeweiligen Batteriezelle eine Korrelationsanalyse durchzuführen. State parameters of the respective battery cell perform a correlation analysis.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Batterie- Management- Einheit eingerichtet ist, zum Ermitteln der Abhängigkeiten des zellspezifischen
Alterungszustands von jeder Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der jeweiligen Batteriezelle ein künstliches neuronales Netz zu verwenden. Es wird des Weiteren als vorteilhaft erachtet, wenn die Batterie- Management-A further advantageous embodiment provides that the battery management unit is set up to determine the dependencies of the cell-specific Aging state of each battery cell of the individual state parameters of the respective battery cell to use an artificial neural network. It is further considered advantageous if the battery management
Einheit eingerichtet ist, die Lebendauer einer Batteriezelle durch Extrapolieren des an die ermittelten Abhängigkeiten angepassten zellspezifischen Unit is established, the life of a battery cell by extrapolating the cell-specific adapted to the determined dependencies
Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle zu ermitteln. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Batterie- Management- Einheit eingerichtet ist, zum Anpassen der Betriebsstrategie, wenn die ermittelte Lebensdauer einer Batteriezelle den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, vordefinierte Funktionen oder selbstlernende Algorithmen zu verwenden Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Figur anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt To determine aging model of the respective battery cell. It is also proposed that the battery management unit is set up to adapt the operating strategy when the determined life of a battery cell falls below the predetermined threshold value to use predefined functions or self-learning algorithms. The invention will be described below with reference to the appended FIG preferred embodiment illustrated by way of example, wherein the features shown below, both taken alone and in various combinations with each other can represent an aspect of the invention. It shows
Figur 1: eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Sekundärbatterie. Figure 1: a schematic representation of an exemplary sequence of the inventive method for operating a secondary battery.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer wenigstens zwei FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary sequence of the method according to the invention for operating at least two
Batteriezellen aufweisenden, nicht gezeigten Sekundärbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs unter Verwendung einer auf hinterlegten, den einzelnen Batteriezellen zugeordneten zellspezifischen Alterungsmodellen basierenden Betriebsstrategie. Battery cell having, not shown secondary battery of an electrically driven vehicle using a stored on the individual battery cells associated cell-specific aging models based operating strategy.
In Schritt 10 werden wenigstens zwei verschiedene zellspezifische In step 10, at least two different cell-specific
Zustandsparameter von jeder Batteriezelle erfasst, was mittels geeigneter Messungen erfolgt. In Schritt 12 wird ein zellspezifischer Alterungszustand von jeder Batteriezelle auf Basis der von der jeweiligen Batteriezelle erfassten zellspezifischen Zustandsparameter ermittelt. In Schritt 14 werden die
Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands von jeder Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der jeweiligen Batteriezelle ermittelt, was durch eine geeignete Korrelationsanalyse erfolgt. In Schritt 16 werden die ermittelten Abhängigkeiten mit entsprechenden in dem spezifischen Condition parameter detected by each battery cell, which takes place by means of suitable measurements. In step 12, a cell-specific aging state of each battery cell is determined on the basis of the cell-specific state parameters detected by the respective battery cell. In step 14, the Dependencies of the cell-specific aging state of each battery cell determined by the individual state parameters of the respective battery cell, which is done by a suitable correlation analysis. In step 16, the determined dependencies with corresponding in the specific
Alterungsmodell der jeweiligen Batteriezelle enthaltenen, vorab festgelegten Abhängigkeiten verglichen, wobei die vorab festgelegten Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle aus einem Aging model of the respective battery cell contained, pre-established dependencies compared, the predetermined dependencies of the cell-specific aging model of the respective battery cell from a
Datenpool 18 bezogen werden. In Schritt 16 wird zudem das zellspezifische Alterungsmodell einer Batteriezelle bei Abweichung der ermittelten Data pool 18 are obtained. In step 16, in addition, the cell-specific aging model of a battery cell in the event of a deviation of the determined
Abhängigkeiten von den entsprechenden vorab festgelegten Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle an die ermittelten Abhängigkeiten angepasst. In Schritt 20 wird die Lebensdauer einer Batteriezelle auf Basis des an die ermittelten Abhängigkeiten angepassten zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle ermittelt, was durch Extrapolation des angepassten zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle erfolgt. In Schritt 22 wird die ermittelte Lebensdauer einer Batteriezelle mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen und die Betriebsstrategie angepasst, wenn die ermittelte Lebensdauer einer Batteriezelle den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
Dependencies of the corresponding predetermined dependencies of the cell-specific aging model of the respective battery cell adapted to the determined dependencies. In step 20, the service life of a battery cell is determined on the basis of the cell-specific aging model of the respective battery cell adapted to the determined dependencies, which takes place by extrapolation of the adapted cell-specific aging model of the respective battery cell. In step 22, the determined life of a battery cell is compared with a predetermined threshold and adjusted the operating strategy when the determined life of a battery cell falls below the predetermined threshold.
Claims
Ansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer wenigstens zwei Batteriezellen aufweisenden Sekundärbatterie, insbesondere eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs, unter Verwendung einer auf hinterlegten, den einzelnen Batteriezellen zugeordneten zellspezifischen Alterungsmodellen basierenden 1. A method for operating a at least two battery cells having secondary battery, in particular an electrically driven vehicle, using a stored, the individual battery cells associated cell-specific aging models based
Betriebsstrategie, aufweisend wenigstens die Schritte: Operating strategy, comprising at least the steps:
Erfassen von wenigstens zwei verschiedenen zellspezifischen Detecting at least two different cell-specific
Zustandsparametern von jeder Batteriezelle; State parameters of each battery cell;
Ermitteln eines zellspezifischen Alterungszustands von jeder Determine a cell-specific state of aging of each
Batteriezelle auf Basis der von der jeweiligen Batteriezelle erfassten zellspezifischen Zustandparameter; Battery cell based on the cell-specific state parameters detected by the respective battery cell;
Ermitteln der Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands von jeder Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der jeweiligen Batteriezelle; Determining the dependencies of the cell-specific aging state of each battery cell on the individual state parameters of the respective battery cell;
Vergleichen der ermittelten Abhängigkeiten mit entsprechenden in dem zellspezifischen Alterungsmodell der jeweiligen Batteriezelle enthaltenen, vorab festgelegten Abhängigkeiten; Comparing the determined dependencies with corresponding predefined dependencies contained in the cell-specific aging model of the respective battery cell;
Anpassen des zellspezifischen Alterungsmodells einer Batteriezelle bei Abweichung der ermittelten Abhängigkeiten von den entsprechenden vorab festgelegten Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle an die ermittelten Abhängigkeiten; Adapting the cell-specific aging model of a battery cell in case of deviation of the determined dependencies from the corresponding predetermined dependencies of the cell-specific aging model of the respective battery cell to the determined dependencies;
Ermitteln der Lebendauer einer Batteriezelle auf Basis des an die ermittelten Abhängigkeiten angepassten zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle; Determining the life of a battery cell based on the adapted to the determined dependencies cell-specific aging model of the respective battery cell;
Vergleichen der ermittelten Lebensdauer einer Batteriezelle mit einem vorgebenenen Schwellwert; und Comparing the determined life of a battery cell with a predetermined threshold value; and
Anpassen der Betriebsstrategie, wenn die ermittelte Lebensdauer einer Batteriezelle den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei erfassten verschiedenen zellspezifischen Zustandsparameter von jeder Batteriezelle klassifiziert werden. Adapting the operating strategy if the determined life of a battery cell falls below the predetermined threshold value. A method according to claim 1, characterized in that the at least two detected different cell-specific state parameters are classified by each battery cell.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands von jeder Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der jeweiligen Batteriezelle eine Korrelationsanalyse durchgeführt wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that for determining the dependencies of the cell-specific aging state of each battery cell of the individual state parameters of the respective battery cell, a correlation analysis is performed.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands von jeder Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der jeweiligen Batteriezelle ein künstliches neuronales Netz verwendet wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that for determining the dependencies of the cell-specific aging state of each battery cell of the individual state parameters of the respective battery cell, an artificial neural network is used.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lebendauer einer Batteriezelle durch Extrapolieren des an die ermittelten Abhängigkeiten angepassten zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle ermittelt wird. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the life of a battery cell is determined by extrapolating the adapted to the determined dependencies cell-specific aging model of the respective battery cell.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anpassen der Betriebsstrategie, wenn die ermittelte Lebensdauer einer Batteriezelle den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, vordefinierte Funktionen oder selbstlernende Algorithmen verwendet werden. Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that predefined functions or self-learning algorithms are used for adapting the operating strategy when the determined service life of a battery cell falls below the predetermined threshold value.
Batteriesystem, insbesondere für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, aufweisend wenigstens eine zumindest zwei Batteriezellen aufweisende Sekundärbatterie und wenigstens eine zum Betreiben der Sekundärbatterie unter Verwendung einer auf hinterlegten, den einzelnen Batteriezellen zugeordneten zellspezifischen Alterungsmodellen basierenden Battery system, in particular for an electrically driven vehicle, having at least one at least two battery cells having secondary battery and at least one for operating the secondary battery using a stored, the individual battery cells associated cell-specific aging models based
Betriebsstrategie eingerichteten Batterie- Management- Einheit, wobei die Batterie- Management- Einheit eingerichtet ist, Operating strategy, wherein the battery management unit is set up,
wenigstens zwei verschiedene zellspezifische Zustandsparameter von jeder Batteriezelle zu erfassen; capture at least two different cell-specific state parameters from each battery cell;
einen zellspezifischen Alterungszustand von jeder Batteriezelle auf Basis der von der jeweiligen Batteriezelle erfassten zellspezifischen a cell-specific aging state of each battery cell based on the cell-specific detected by the respective battery cell
Zustandparameter zu ermitteln; To determine state parameters;
Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands von jeder
Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der jeweiligen Dependencies of the cell-specific state of aging of each Battery cell of the individual state parameters of the respective
Batteriezelle zu ermitteln; To determine battery cell;
die ermittelten Abhängigkeiten mit entsprechenden in dem the determined dependencies with corresponding in the
zellspezifischen Alterungsmodell der jeweiligen Batteriezelle enthaltenen, vorab festgelegten Abhängigkeiten zu vergleichen; cell-specific aging model of the respective battery cell contained, to compare predetermined dependencies;
das zellspezifische Alterungsmodell einer Batteriezelle bei Abweichung der ermittelten Abhängigkeiten von den vorab festgelegten entsprechenden Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen the cell-specific aging model of a battery cell in case of deviation of the determined dependencies of the predetermined corresponding dependencies of the cell-specific aging model of the respective
Batteriezelle an die ermittelten Abhängigkeiten anzupassen; Adapt the battery cell to the determined dependencies;
die Lebendauer einer Batteriezelle auf Basis des an die ermittelten Abhängigkeiten angepassten zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle zu ermitteln; To determine the life of a battery cell based on the cell-specific aging model of the respective battery cell adapted to the determined dependencies;
die ermittelte Lebensdauer einer Batteriezelle mit einem vorgebenenen Schwellwert zu vergleichen; und compare the determined life of a battery cell with a preset threshold; and
die Betriebsstrategie anzupassen, wenn die ermittelte Lebensdauer einer Batteriezelle den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. adapt the operating strategy if the determined life of a battery cell falls below the predetermined threshold.
8. Batteriesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie- Management- Einheit eingerichtet ist, die wenigstens zwei erfassten verschiedenen zellspezifischen Zustandsparameter von jeder Batteriezelle zu klassifizieren. 8. Battery system according to claim 7, characterized in that the battery management unit is arranged to classify the at least two detected different cell-specific state parameters of each battery cell.
9. Batteriesystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie- Management- Einheit eingerichtet ist, zum Ermitteln der 9. Battery system according to claim 7 or 8, characterized in that the battery management unit is set up to determine the
Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands von jeder Dependencies of the cell-specific state of aging of each
Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der jeweiligen Battery cell of the individual state parameters of the respective
Batteriezelle eine Korrelationsanalyse durchzuführen. Battery cell to perform a correlation analysis.
10. Batteriesystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie- Management- Einheit eingerichtet ist, zum Ermitteln der 10. Battery system according to claim 7 or 8, characterized in that the battery management unit is set up to determine the
Abhängigkeiten des zellspezifischen Alterungszustands von jeder Dependencies of the cell-specific state of aging of each
Batteriezelle von den einzelnen Zustandsparametern der jeweiligen Battery cell of the individual state parameters of the respective
Batteriezelle ein künstliches neuronales Netz zu verwenden. Battery cell to use an artificial neural network.
11. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie- Management- Einheit eingerichtet ist, die Lebendauer einer
Batteriezelle durch Extrapolieren des an die ermittelten Abhängigkeiten angepassten zellspezifischen Alterungsmodells der jeweiligen Batteriezelle zu ermitteln. 12. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie- Management- Einheit eingerichtet ist, zum Anpassen der Betriebsstrategie, wenn die ermittelte Lebensdauer einer Batteriezelle den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, vordefinierte Funktionen oder selbstlernende Algorithmen zu verwenden.
11. Battery system according to one of claims 7 to 10, characterized in that the battery management unit is set up, the life of a Battery cell by extrapolating adapted to the determined dependencies cell-specific aging model of the respective battery cell to determine. 12. Battery system according to one of claims 7 to 11, characterized in that the battery management unit is adapted to adjust the operating strategy when the determined life of a battery cell falls below the predetermined threshold, to use predefined functions or self-learning algorithms.
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