WO2017076733A1 - Verfahren zum betrieb einer batterie und batterie - Google Patents

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WO2017076733A1
WO2017076733A1 PCT/EP2016/075901 EP2016075901W WO2017076733A1 WO 2017076733 A1 WO2017076733 A1 WO 2017076733A1 EP 2016075901 W EP2016075901 W EP 2016075901W WO 2017076733 A1 WO2017076733 A1 WO 2017076733A1
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battery
monitoring
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battery module
battery cell
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PCT/EP2016/075901
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Alexander Reitzle
Markus Kohlberger
Mike MARTINKO
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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

Definitions

  • the invention is based on a method for operating a battery according to the preamble of the independent claim.
  • the subject of the present invention is also a battery.
  • batteries in particular lithium-ion batteries, consist of at least one battery module or advantageously also of a plurality of battery modules.
  • a battery module preferably has a plurality of individual battery cells, which are interconnected to the battery module, wherein the individual battery cells can be connected in series or in parallel with each other.
  • Battery cells, battery modules and / or batteries for a re-series supply of the battery are storable only for a limited time and are in
  • the method for operating a battery and the battery having the features of the independent claims have the advantage that monitoring at least one of the performance and / or the aging state of individual
  • the battery has at least one battery module, which has at least one battery cell.
  • a first setpoint range for the first value of the at least one first monitoring variable can be defined.
  • the first setpoint range for the first value of the at least one first monitored variable may also already be determined before execution of method step a.
  • the first nominal range for the first value of the at least one first monitored variable for each time point during the operation of the battery can already be determined before the battery is operated.
  • a method step c it is then checked whether the first value determined in method step a of the at least one first monitoring variable of the at least one battery module and / or the at least one battery cell is determined within the method step b defined or in particular already determined before method step a first
  • Target range for the at least one first monitoring size of the at least one battery module and / or the at least one battery cell is located.
  • the at least one battery module is then replaced by another battery module and / or the at least one battery cell is replaced by another battery cell, if the check in the
  • Method step c shows that the first value determined in method step a of the at least one first monitoring variable is outside the first
  • Target range for the at least one first monitoring size is.
  • the first value of the at least one first monitoring variable at the other battery module or the other battery cell lies within the first nominal range for the at least one first monitored variable.
  • the at least one first monitoring variable is a temperature, an electrical voltage, a discharge current, a
  • Charging dissipated energy describes an efficiency or a
  • Battery module and / or the at least one battery cell within a defined time interval describes is.
  • the temperature, the electrical voltage, the discharge current or the volume expansion of a battery cell characterize their
  • the capacity, the charge acceptance, the efficiency or the self-discharge of a battery cell characterize their aging state, so that when the first monitored variable is such a characteristic size, monitoring the aging state of the at least one
  • Battery module and / or the at least one battery cell is possible. In this case, by replacing the at least one battery module and / or the at least one battery cell, which is too advanced
  • the performance and the aging state of individual battery modules and / or individual ones can be achieved at the same time
  • Battery cell in particular each be monitored by a plurality of characteristic variables. It should be noted that in the case of a plurality of first
  • the battery is set up for mobile use and / or stationary use.
  • a battery in mobile use in particular in hybrid, plug-in hybrid and electric vehicles and e-bikes usable.
  • the other battery module and / or the other battery cell for stationary use is set up.
  • another battery module and / or another battery cell in stationary use in particular for safety-related devices and for
  • Battery module or the other battery cell over time is less than in the at least one battery module or the at least one battery cell.
  • the provision of the other battery module and / or the battery cell as a stationary storage has the advantage that reduce the cost of storage and testing. It is also expedient if the method has the method steps e and f.
  • the other battery module and / or the other battery cell is operated in such a way that the second value of the at least one second monitoring variable lies within a predetermined second setpoint range.
  • the at least one second monitoring variable is a temperature, an electrical voltage, a discharge current, a
  • Battery cell during charging describes absorbed energy to the energy dissipated during charging, an efficiency or a self-discharge, which is the loss of charge of the other battery module and / or the other
  • the second setpoint region is preferably predefined in such a way that the other battery module and / or the other battery cell meet the performance requirements of
  • the second setpoint region is preferably predetermined in such a way that the other battery module and / or the other battery cell is so advanced Have aging state in order to be used in the battery as a replacement can.
  • the performance and the aging state of individual battery modules and / or individual ones can be achieved at the same time
  • Battery cell in particular in each case defined by a plurality of characteristic variables controlled.
  • the at least one second monitoring variable may preferably be different from the at least one first monitoring variable.
  • At least one second monitoring variable for characterizing the aging state of the other battery module and / or the other battery cell is selected.
  • Monitoring size monitors the aging state of the at least one battery module and / or the at least one battery cell is at least one second monitoring variable for characterizing the performance of the other battery module and / or the other battery cell selected.
  • the first monitoring quantity and the second monitoring quantity may characterize the performance
  • the first monitoring size and the second monitoring quantity may characterize the performance
  • the performance and / or the aging state of the at least one battery module and / or the at least one battery cell by means of at least two first monitoring variables, as already described by the above embodiments and by means of at least two second monitoring variables, such as the levels described embodiments explained to control the performance and / or the aging state of the other battery module and / or the other battery cell defined.
  • the at least one first monitoring variable and the at least one second monitoring variable can be identical monitoring variable. Furthermore, in a plurality of different from each other
  • Monitoring quantities also be a first monitoring size and a second monitoring size identical monitoring sizes.
  • the first nominal range and the second nominal range are identical or identical for the case in which the at least one first monitoring variable and the at least one second monitored variable are identical monitoring variables second target region forms at least one edge region of the first
  • Target range not including subset of the first target range so that the first value of the at least one first monitoring size of the other battery module selected as replacement and / or the other selected as a replacement battery cell is not in the edge region of the first target range and thus the risk of the need for replacement can be reduced.
  • the other battery modules and / or other battery cells serving as replacement have sufficient performance and / or are also aged such that no inhomogeneous distribution of the aging states within the battery module or the battery occurs.
  • method step a the first value of the at least one first monitoring variable of another battery module and / or another battery cell is determined. Furthermore, in method step c it is checked whether the first value of the at least one first monitoring variable of the other battery module and / or the other battery cell determined in method step a lies within the first nominal range for the at least one first monitored variable.
  • Battery cell have a not too advanced state of aging, because they can be selected so that their first monitoring size is within the first target range.
  • Step a predetermined first value is within the specified first target range.
  • the second setpoint range is selected such that the battery module configured for stationary use and / or the battery cell configured for stationary use is not used or loaded more than the battery module or the battery cell of the battery.
  • the battery has a plurality of battery modules.
  • the plurality of battery modules also each have a plurality of battery cells.
  • the battery has only one battery module, which thereby a plurality of
  • Battery cells has.
  • a first value of at least one first monitoring quantity of at least two is determined
  • Battery modules and / or determined by at least two battery cells are provided.
  • a first value of at least one first monitoring variable can also be determined for each of the battery modules and / or for each of the battery cells. This makes it possible for the Performance and / or the aging state of a plurality
  • the first setpoint range is determined in each case in each case for each first monitoring variable, wherein the determination preferably takes place in a method step b.
  • the first setpoint range is established by specifying a first deviation from an average value of at least two specific first values of the at least one first monitoring variable of at least two battery modules and / or at least two battery cells.
  • Monitoring size is determined in particular at regular intervals.
  • the first deviation over the operating life of the battery cells of the battery module is variable.
  • a homogeneous performance can be made possible by specifying a first target range based on an average value become. Thus both defective and the power requirements no longer sufficient individual battery modules and / or individual battery cell can be determined.
  • the specification of the deviation determines the extent of inhomogeneity within the battery.
  • the specification of a small deviation on the one hand leads to the fact that a very homogeneous distribution of the first values of the at least one first monitored variable can be achieved, but on the other hand the need for replacement increases.
  • the specification of a large deviation causes the reverse. Preference is therefore given to the specification of a linear with the Operating time increasing deviation, which with advanced
  • the second setpoint range in method step f is specified by specifying a second deviation from one
  • the second desired range is specified in particular at regular intervals.
  • the second deviation over the operating life of the battery cells of the battery module is variable.
  • the mean value of a plurality of respectively determined second values of the at least one second monitoring variable from a plurality of battery modules and / or
  • Battery cells to form a meaningful result.
  • Battery cells age during the
  • Target range based on values of the at least one second
  • the second deviation may also be selected such that the other set up for stationary use
  • Battery module or the other set up for stationary use Battery cell are not used or loaded more than the at least one battery module or the at least one battery cell. By this is to be understood that the power output of the other battery module or the other battery cell over time is less than in the at least one
  • Battery module or the at least one battery cell.
  • the invention relates to a battery, which at least one
  • Battery module having at least one battery cell.
  • the battery is set up for operation with a method according to the invention described above.
  • the battery has a first measuring element which is used to determine a first value of at least one first monitoring variable of the at least one battery module and / or the at least one battery cell in the
  • Process step a is set up. Furthermore, the battery can also have a plurality of first measuring elements which are each set up to determine another first monitoring quantity.
  • the battery has a first control unit which is used to set a first setpoint range for the first value of the at least one first setpoint
  • Monitoring is set up especially in the process step b.
  • the control unit is in particular also set up to form the mean value of a plurality of the determined first values of the at least one first monitoring variable and to specify the first setpoint range while specifying a deviation.
  • the battery has a first evaluation unit, which is set up for checking whether the determined first value of the at least one first
  • Monitoring size is within the first target range for the at least one first monitoring size.
  • the battery further comprises a means for disconnecting the at least one battery module and / or the at least one battery cell in the
  • Method step d is set up so that a defective battery module and / or a defective battery cell can be replaced by another battery module and / or another battery cell.
  • the battery has a second measuring element which is used to determine a second value of at least one second monitoring size of the at least one battery module and / or the at least one battery cell is set up.
  • the battery has a second measuring element, which is set up for determining a second value of at least one second monitoring variable of the at least one battery module and / or the at least one battery cell. Furthermore, the battery can also have a plurality of second measuring elements which are each set up to determine another second monitoring variable.
  • the battery has a second control unit which is used to set a second setpoint range for the second value of the at least one second setpoint
  • Monitoring is set up especially in the process step b.
  • the present invention relates to a method for operating a battery which has at least one battery module with at least one battery cell.
  • the invention may be understood in particular as meaning that a battery may have a plurality of battery modules and that
  • Method according to the invention comprises only the monitoring of the battery modules and the replacement of a non-compliant battery module. Furthermore, the invention can be understood in particular as meaning that only the battery cells of a battery module are monitored and not the battery
  • Figure 1 shows schematically the principle of operation of an embodiment of a method according to the invention
  • Figure 2 schematically an embodiment of a battery according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically the functional principle of a method according to the invention for operating a battery, which is to be illustrated with reference to FIG. As can be seen from FIG. 1, the method has the method steps a to g shown.
  • Method step a includes determining a first value of at least one first monitoring variable of at least one battery module and / or at least one battery cell of the battery, wherein a first measuring element of the battery preferably determines the first value.
  • method step a may also include determining the first value of the at least one first monitoring variable for another battery module and / or for another battery cell.
  • Method step b includes setting a first setpoint range for the first value determined in method step a, wherein preferably a first control unit of the battery determines the first setpoint range.
  • the first desired range can be calculated as a function of the operating time of the battery or can also be calculated via a mean value formation described above.
  • Method step c includes the check as to whether the specific first value of the at least one first monitoring variable is within the first desired range defined in particular in method step b for the at least one first monitored variable. In particular, in method step c it is checked whether the specific first value of the other battery module is within the first desired range.
  • the method steps b and c may also include the definition of a respective first nominal range and the check for a plurality of battery modules and / or battery cells as well as a plurality of first mutually different monitored quantities.
  • Method step d involves replacing the at least one
  • the first value of the at least one first monitoring variable lies in the other battery module or in the other battery cell within the first desired range for the at least one first monitored variable.
  • the method is complete if, in method step d, the at least one battery module has been replaced by another battery module and / or the at least one battery cell has been replaced by another battery cell, if the determined first value of the at least one first monitoring variable is outside the first desired range for the at least a first
  • Monitoring size is or if in step c, the specific first value of the at least one first monitoring size is within the first target range for the at least one monitoring size.
  • the method can begin again in method step a, so that a constant monitoring of the battery is possible.
  • the method may additionally include method step g, in which a second value of at least one second monitoring variable of the at least one battery module and / or the at least one battery cell is determined.
  • a second setpoint range is then specified for the at least one monitored variable.
  • the method step f then includes the operation of the other
  • Process step b defined second target range is.
  • Monitoring size is within the predetermined second target range are used in step d to replace the at least one battery module and / or the at least one battery cell.
  • FIG. 2 schematically shows an embodiment of a battery 1 according to the invention.
  • the battery 1 has at least one battery module 2, wherein in particular the battery 1 shown in FIG. 2 has two battery modules 2.
  • the battery module 2 has at least one battery cell 3, wherein
  • the battery modules 2 shown in FIG. 2 each have four battery cells 3.
  • the battery 1 has a first measuring element 4, which is set up to determine the first value of at least one first monitoring variable.
  • the first measuring element 4 is arranged such that a determination of the first monitored variable is possible.
  • the battery 1 has a second measuring element 5, which is set up to determine the second value of at least one second monitoring variable.
  • the second measuring element 5 is arranged such that a determination of the second monitored variable is possible.
  • the battery 1 has a first control unit 6, which is set up for setting a first setpoint range for the first value of the at least one first monitoring variables.
  • the first control unit 6 is connected to the first measuring element 4.
  • the battery 1 has a second control unit 7, which is set up for setting a second setpoint range for the second value of the at least one second monitoring variables.
  • the second control unit 6 is connected to the second measuring element 5.
  • the battery 1 an evaluation unit 8, which for

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betriebeiner Batterie aufweisend zumindest ein Batteriemodul (2) mit zumindest einer Batteriezelle (3) mit folgenden Verfahrensschritten: a.Bestimmen eines ersten Wertes zumindest einer ersten Überwachungsgröße des zumindest einen Batteriemoduls (2) und/oder der zumindest einen Batteriezelle (3), c.Überprüfen, ob der bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße innerhalb eines vorgegebenen ersten Sollbereichs für die zumindest eine erste Überwachungsgröße liegt, wobei der erste Sollbereich insbesondere in einem Verfahrensschritt b festgelegt wird, und d.Ersetzen des zumindest einen Batteriemoduls (3) durch ein anderes Batteriemodulund/oder Ersetzen der zumindest einen Batteriezelle (2) durch eine andere Batteriezelle, wenn der bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße außerhalb des ersten Sollbereiches für die zumindest eine erste Überwachungsgrößeliegt, wobei der erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße bei dem anderen Batteriemodul bzw. der anderen Batteriezelle innerhalb des ersten Sollbereiches für die zumindest eine erste Überwachungsgröße liegt.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Betrieb einer Batterie und Batterie Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Batterie nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Batterie.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Batterien, wie insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, wenigstens aus einem Batteriemodul oder vorteilhaft auch aus einer Mehrzahl an Batteriemodulen bestehen. Weiterhin weist ein Batteriemodul bevorzugt eine Vielzahl an einzelnen Batteriezellen auf, welche untereinander zu dem Batteriemodul verschaltet sind, wobei die einzelnen Batteriezellen seriell oder parallel miteinander verschaltet sein können.
Batteriezellen, Batteriemodule und/oder Batterien für eine Nachserienversorgung der Batterie sind nur für eine begrenzte Zeit lagerfähig und werden in
regelmäßigen Zeitabständen durch Messungen der elektrischen Werte überprüft. Dies verursacht Kosten für eine klimatisierte Lagerung und die Messausrüstung. Alternativ ist es möglich, einzelne Batteriezellen, Batteriemodule und/oder Batterien für die Nachserienversorgung nachzubauen. Dies verursacht Kosten für Anlagen und Bauteile.
Aus dem Stand der Technik ist es beispielsweise aus der US20100121511 und der US6573685 bekannt, defekte Batteriezellen eines Batteriemoduls zu ersetzen. Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren zum Betrieb einer Batterie und die Batterie mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben den Vorteil, dass eine Überwachung zumindest einer die Leistungsfähigkeit und/oder den Alterungszustand einzelner
Batteriemodule und/oder einzelner Batteriezellen charakterisierenden
Überwachungsgröße möglich ist. Somit können einzelne den
Leistungsanforderungen nicht mehr genügende und/oder einen zu
fortgeschrittenen Alterungszustand aufweisende Batteriemodule und/oder Batteriezellen ermittelt werden und durch andere einzelne Batteriemodule und/oder andere einzelne Batteriezellen ersetzt werden. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Betriebsdauer der gesamten Batterie bei einer höheren Leistungsfähigkeit zu verlängern. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb einer Batterie zur Verfügung gestellt. Die Batterie weist dabei zumindest ein Batteriemodul auf, welches zumindest eine Batteriezelle aufweist.
In einem Verfahrensschritt a wird ein erster Wert zumindest einer ersten
Überwachungsgröße des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle bestimmt.
Insbesondere in einem Verfahrensschritt b kann ein erster Sollbereich für den ersten Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße festgelegt werden. Alternativ kann der erste Sollbereich für den ersten Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße auch bereits vor Ausführung des Verfahrensschritts a festgelegt sein.
Weiterhin alternativ kann der erste Sollbereich für den ersten Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße für jeden Zeitpunkt während des Betriebes der Batterie bereits vor dem Betreiben der Batterie festgelegt sein.
In einem Verfahrensschritt c wird dann überprüft, ob der in dem Verfahrensschritt a bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle innerhalb des insbesondere in dem Verfahrensschritt b festgelegten oder des insbesondere bereits vor dem Verfahrensschritt a festgelegten ersten
Sollbereichs für die zumindest eine erste Überwachungsgröße des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle liegt. In einem Verfahrensschritt d wird dann das zumindest eine Batteriemodul durch ein anderes Batteriemodul ersetzt und/oder die zumindest eine Batteriezelle wird durch eine andere Batteriezelle ersetzt, wenn die Überprüfung in dem
Verfahrensschritt c ergibt, dass der in dem Verfahrensschritt a bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße außerhalb des ersten
Sollbereiches für die zumindest eine erste Überwachungsgröße liegt. Dabei liegt der erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße bei dem anderen Batteriemodul bzw. der anderen Batteriezelle innerhalb des ersten Sollbereiches für die zumindest eine erste Überwachungsgröße.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen
Anspruch angegebenen Vorrichtung oder des im unabhängigen Anspruch angegeben Verfahrens möglich.
Von Vorteil ist es, wenn die zumindest eine erste Überwachungsgröße eine Temperatur, eine elektrische Spannung, ein Entladestrom, eine
Volumenausdehnung, eine Kapazität, eine Ladeakzeptanz, welche das
Verhältnis der von dem zumindest einen Batteriemodul und/oder der zumindest einen Batteriezelle beim Aufladen aufgenommenen Energie zu der beim
Aufladen dissipierten Energie beschreibt, ein Wirkungsgrad oder eine
Selbstentladung, welche den Ladungsverlust des zumindest einen
Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle innerhalb eines definierten Zeitintervalls beschreibt, ist.
Insbesondere die Temperatur, die elektrische Spannung, der Entladestrom oder die Volumenausdehnung einer Batteriezelle charakterisieren deren
Leistungsfähigkeit, so dass, wenn die erste Überwachungsgröße eine solche charakteristische Größe ist, eine Überwachung der Leistungsfähigkeit des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle möglich ist. Dabei kann durch ein Ersetzen des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle, welche keine genügende
Leistungsfähigkeit mehr aufweisen, weil insbesondere eine die Leistungsfähigkeit charakterisierende erste Überwachungsgröße außerhalb des ersten Sollbereichs liegt, die Leistungsfähigkeit der gesamten Batterie aufrechterhalten bleiben. Insbesondere die Kapazität, die Ladeakzeptanz, der Wirkungsgrad oder die Selbstentladung einer Batteriezelle charakterisieren deren Alterungszustand, so dass, wenn die erste Überwachungsgröße eine solche charakteristische Größe ist, eine Überwachung des Alterungszustands des zumindest einen
Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle möglich ist. Dabei kann durch ein Ersetzen des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle, welche einen zu fortgeschrittenen
Alterungszustand aufweisen, weil insbesondere eine den Alterungszustand charakterisierende erste Überwachungsgröße außerhalb des ersten Sollbereichs liegt, die Betriebsdauer der gesamten Batterie verlängert werden.
Insbesondere ist es selbstverständlich auch möglich, jeweils einen ersten Wert für mindestens zwei oder auch für mehrere bevorzugt voneinander verschiedene erste Überwachungsgrößen zu bestimmen und zu überprüfen, ob der jeweils bestimmte erste Wert innerhalb des ersten Sollbereichs für die jeweilige erste Überwachungsgröße liegt.
Insbesondere ist es damit auch möglich, jeweils erste Werte mehrerer voneinander verschiedener die Leistungsfähigkeit charakterisierenden ersten Überwachungsgrößen zu bestimmen und zu überprüfen, ob der jeweils bestimmte erste Wert innerhalb des jeweiligen ersten Sollbereichs für die jeweils bestimmte erste Überwachungsgröße liegt, so dass die Leistungsfähigkeit durch mehrere charakteristische Größen überwacht werden kann.
Insbesondere ist es damit auch möglich, jeweils erste Werte mehrerer voneinander verschiedener den Alterungszustand charakterisierenden ersten Überwachungsgrößen zu bestimmen und zu überprüfen, ob der jeweils bestimmte erste Wert innerhalb des jeweiligen ersten Sollbereichs für die jeweils bestimmte erste Überwachungsgröße liegt, so dass der Alterungszustand durch mehrere charakteristische Größen überwacht werden kann.
Insbesondere können dadurch beispielsweise gleichzeitig die Leistungsfähigkeit und der Alterungszustand einzelner Batteriemodule und/oder einzelner
Batteriezelle insbesondere jeweils durch eine Mehrzahl an charakteristischen Größen überwacht werden. An dieser Stelle sei angemerkt, dass im Falle einer Mehrzahl an ersten
Überwachungsgrößen für jede der ersten Überwachungsgrößen jeweils ein erster Sollbereich festgelegt wird. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Batterie für den mobilen Einsatz und/oder den stationären Einsatz eingerichtet. Dabei ist eine Batterie im mobilen Einsatz insbesondere in Hybrid-, Plug-in Hybrid- und Elektrofahrzeugen sowie E- Bikes verwendbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das andere Batteriemodul und/oder die andere Batteriezelle für den stationären Einsatz eingerichtet. Dabei sind ein anderes Batteriemodul und/oder eine andere Batteriezelle im stationären Einsatz insbesondere für sicherheitsrelevante Einrichtungen und für
Speichereinrichtungen an Windkraft- und/oder Solaranlage verwendbar. Dies hat den Vorteil, dass als Ersatz dienende Batteriemodule und/oder Batteriezellen kostenneutral stationär gelagert und solange genutzt werden können, bis diese als Ersatz benötigt werden. Insbesondere die während der Nutzung als stationärer Speicher auftretenden Alterungserscheinungen stellen kein Problem dar, da die zu ersetzenden Batteriemodule und/oder Batteriezellen ebenfalls altern. Insbesondere das Nutzungsprofil der als stationäre Speicher
eingerichteten Batteriemodule und/oder Batteriezellen wird so gewählt, dass dieses höchstens einer durchschnittlichen Belastung im Fahrzeug entspricht. Darunter soll verstanden sein, dass die Leistungsabgabe des anderen
Batteriemodul bzw. der anderen Batteriezelle über der Zeit geringer ist als bei dem zumindest einen Batteriemodul bzw. der zumindest einen Batteriezelle. Insgesamt bietet die Einrichtung des anderen Batteriemoduls und/oder der Batteriezelle als stationäre Speicher den Vorteil, dass sich die Kosten für eine Lagerung und eine Prüfung reduzieren. Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn das Verfahren die Verfahrensschritte e und f aufweist.
In dem Verfahrensschritt e wird ein zweiter Wert zumindest einer zweiten Überwachungsgröße des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen
Batteriezelle bestimmt. In dem Verfahrensschritt f wird das andere Batteriemodul und/oder die andere Batteriezelle derart betrieben, dass der zweite Wert der zumindest einen zweiten Überwachungsgröße innerhalb eines vorgegebenen zweiten Sollbereiches liegt. Dies hat den Vorteil, dass das andere Batteriemodul und/oder die andere Batteriezelle in einer definierten Art betrieben werden kann, so dass eine die
Leistungsfähigkeit und/oder den Alterungszustand des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle charakterisierenden Größe bekannt ist.
Von Vorteil ist es, wenn die zumindest eine zweite Überwachungsgröße eine Temperatur, eine elektrische Spannung, ein Entladestrom, eine
Volumenausdehnung, eine Kapazität, eine Ladeakzeptanz, welche das
Verhältnis der von dem anderen Batteriemodul und/oder der anderen
Batteriezelle beim Aufladen aufgenommenen Energie zu der beim Aufladen dissipierten Energie beschreibt, ein Wirkungsgrad oder eine Selbstentladung, welche den Ladungsverlust des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen
Batteriezelle innerhalb eines definierten Zeitintervalls beschreibt, ist.
Da insbesondere die Temperatur, die elektrische Spannung, der Entladestrom oder die Volumenausdehnung die Leistungsfähigkeit einer Batteriezelle und somit die Leistungsfähigkeit des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen
Batteriezelle charakterisieren, kann die Leistungsfähigkeit des anderen
Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle mit den Verfahrensschritten e und f über die Betriebsdauer der Batterie hinweg definiert gesteuert werden. Bevorzugt wird der zweite Sollbereich dabei derart vorgegeben, dass das andere Batteriemodul und/oder die andere Batteriezelle die Leistungsanforderungen der
Batterie erfüllen.
Da insbesondere die Kapazität, die Ladeakzeptanz, der Wirkungsgrad oder die Selbstentladung den Alterungszustand einer Batteriezelle und somit den Alterungszustand des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen
Batteriezelle charakterisieren, kann der Alterungszustand des anderen
Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle mit den Verfahrensschritten e und f über die Betriebsdauer der Batterie hinweg definiert gesteuert werden. Bevorzugt wird der zweite Sollbereich dabei derart vorgegeben, dass das andere Batteriemodul und/oder die andere Batteriezelle einen derart fortgeschrittenen Alterungszustand aufweisen, um in der Batterie als Ersatz verwendet werden zu können.
Insbesondere ist es selbstverständlich auch möglich, jeweils einen zweiten Wert für mindestens zwei oder auch für mehrere bevorzugt voneinander verschiedene zweite Überwachungsgrößen zu bestimmen und für jede der zweiten
Überwachungsgrößen jeweils einen zweiten Sollbereich vorzugeben.
Insbesondere ist es damit auch möglich, mehrere voneinander verschiedene die Leistungsfähigkeit charakterisierende zweite Überwachungsgrößen zu bestimmen und für jede der zweiten Überwachungsgrößen jeweils einen zweiten Sollbereich vorzugeben, so dass die Leistungsfähigkeit durch mehrere charakteristische Größen definiert gesteuert werden kann.
Insbesondere ist es damit auch möglich, mehrere voneinander verschiedene den Alterungszustand charakterisierende zweite Überwachungsgrößen zu bestimmen und für jede der zweiten Überwachungsgrößen jeweils einen zweiten Sollbereich vorzugeben, so dass der Alterungszustand durch mehrere charakteristische Größen definiert gesteuert werden kann.
Insbesondere können dadurch beispielsweise gleichzeitig die Leistungsfähigkeit und der Alterungszustand einzelner Batteriemodule und/oder einzelner
Batteriezelle insbesondere jeweils durch eine Mehrzahl an charakteristischen Größen definiert gesteuert werden.
Dabei kann die zumindest eine zweite Überwachungsgröße bevorzugt von der zumindest einen ersten Überwachungsgröße verschieden sein.
Insbesondere in einem ersten Fall, wenn zumindest eine erste
Überwachungsgröße die Leistungsfähigkeit des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle überwacht, wird zumindest eine zweite Überwachungsgröße zur Charakterisierung des Alterungszustandes des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle gewählt.
Insbesondere in einem zweiten Fall, wenn zumindest eine erste
Überwachungsgröße den Alterungszustand des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle überwacht, wird zumindest eine zweite Überwachungsgröße zur Charakterisierung der Leistungsfähigkeit des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle gewählt.
Insbesondere können in einem dritten Fall die erste Überwachungsgröße und die zweite Überwachungsgröße die Leistungsfähigkeit charakterisieren und in einem vierten Fall können die erste Überwachungsgröße und die zweite
Überwachungsgröße den Alterungszustand charakterisieren.
Selbstverständlich ist es bevorzugt auch möglich, mittels zumindest zwei ersten Überwachungsgrößen, wie durch die obigen Ausführungsmöglichkeiten bereits beschrieben, die Leistungsfähigkeit und/oder den Alterungszustand des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle zu überwachen und mittels zumindest zwei zweiten Überwachungsgrößen, wie durch die ebenen beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten erläutert, die Leistungsfähigkeit und/oder den Alterungszustand des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle definiert zu steuern. Zweckmäßigerweise wird dabei der zweite Sollbereich für jede der mehreren zweiten
Überwachungsgrößen derart vorgegeben, dass das andere Batteriemodul und/oder die andere Batteriezelle den Anforderungen der Batterie bezüglich Leistung und Alterung genügen.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass im Falle einer Mehrzahl an zweiten
Überwachungsgrößen für jede der zweiten Überwachungsgrößen jeweils ein zweiter Sollbereich vorgegeben wird.
Dabei ist es bei allen bisher beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten der Verfahrensschritte e und f und insbesondere der Verfahrensschritte a bis f möglich, dass die zumindest eine erste Überwachungsgröße und die zumindest eine zweite Überwachungsgröße identische Überwachungsgröße sein können. Desweiteren können bei einer Mehrzahl an voneinander verschiedenen
Überwachungsgrößen auch eine erste Überwachungsgröße und eine zweite Überwachungsgröße identische Überwachungsgrößen sein.
Bevorzugt sind der erste Sollbereich und der zweite Sollbereich für den Fall, dass die zumindest eine erste Überwachungsgröße und die zumindest eine zweite Überwachungsgröße identisch Überwachungsgrößen sind, identisch oder der zweite Sollbereich bildet eine zumindest einen Randbereich des ersten
Sollbereiches nicht beinhaltende Teilmenge des ersten Sollbereichs, so dass der erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße des als Ersatz ausgewählten anderen Batteriemoduls und/oder der als Ersatz ausgewählten anderen Batteriezelle nicht in den Randbereich des ersten Sollbereichs liegt und somit die Gefahr der Notwendigkeit eines erneuten Austauschen verringert werden kann. Dadurch weisen die als Ersatz dienenden anderen Batteriemodule und/oder andere Batteriezellen eine ausreichende Leistungsfähigkeit auf und/oder sind zudem derart gealtert, dass keine inhomogene Verteilung der Alterungszustände innerhalb des Batteriemoduls bzw. der Batterie auftreten.
Vorteilhaft ist es, wenn in dem Verfahrensschritt a der erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße eines anderen Batteriemoduls und/oder einer anderen Batteriezelle bestimmt wird. Desweiteren wird in dem Verfahrensschritt c überprüft, ob der in dem Verfahrensschritt a bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle innerhalb des ersten Sollbereiches für die zumindest eine erste Überwachungsgröße liegt.
Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass das ein nicht mehr leistungsfähiges Batteriemodul ersetzende andere Batteriemodul und/oder die eine nicht mehr leistungsfähige Batteriezelle ersetzende andere Batteriezelle den Leistungsanforderung genügen, weil diese so ausgewählt werden können, dass deren erste Überwachungsgröße innerhalb des ersten Sollbereiches liegt.
Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass das ein zu
fortgeschritten gealtertes Batteriemodul ersetzende andere Batteriemodul und/oder die eine zu fortgeschrittene Batteriezelle ersetzende andere
Batteriezelle einen nicht zu fortgeschrittenen Alterungszustand aufweisen, weil diese so ausgewählt werden können, dass deren erste Überwachungsgröße innerhalb des ersten Sollbereiches liegt.
Dabei kann insbesondere durch die Bestimmung zumindest eines zweiten Wertes zumindest einer zweiten Überwachungsgröße des anderen
Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle in dem Verfahrensschritt e und dem Betreiben des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen
Batteriezelle in dem Verfahrensschritt f derart, dass der zweite Wert der zumindest einen zweiten Überwachungsgröße des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle innerhalb eines vorgegeben zweiten
Sollbereichs liegt, die Wahrscheinlichkeit dafür erhöht werden, dass der in dem
Verfahrensschritt a bestimmte erste Wert innerhalb des festlegten ersten Sollbereichs liegt. Insbesondere wird der zweite Sollbereich derart gewählt, dass das für den stationären Einsatz eingerichtete Batteriemodul und/oder die für den stationären Einsatz eingerichtete Batteriezelle nicht stärker genutzt bzw. belastet wird, als das Batteriemodul bzw. die Batteriezelle der Batterie.
Ausdrücklich sei an dieser Stelle aber auch darauf verwiesen, dass die
Verfahrensschritte e und f nur als zusätzliche Option verwendet werden können, um wie eben beschrieben die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen
Austauschens zu erhöhen, und nicht als zwingend anzusehen sind. Denn desweiteren besteht auch die Möglichkeit, den zumindest einen ersten Wert von einer Mehrzahl an anderen Batteriemodulen und/oder einer Mehrzahl an anderen Batteriezellen zu bestimmen und zu überprüfen, ob der bestimmte erste Wert innerhalb des ersten Sollbereiches liegt. In diesem Fall verringert sich einerseits zwar durch das Entfallen der Verfahrensschritte e und f die Wahrscheinlichkeit ein den Anforderungen genügendes Batteriemoduls und/oder eine den
Anforderungen genügende Batteriezelle zu finden, aber andererseits entfällt der zusätzliche Aufwand. Es ist zweckmäßig, wenn die Batterie eine Mehrzahl an Batteriemodulen aufweist. Dabei weist die Mehrzahl an Batteriemodulen jeweils auch eine Mehrzahl an Batteriezellen auf. Desweiteren ist es auch möglich, dass die Batterie nur ein Batteriemodul aufweist, welches dabei eine Mehrzahl an
Batteriezellen aufweist. In dem Verfahrensschritt a wird dabei jeweils ein erster Wert zumindest einer ersten Überwachungsgröße von mindestens zwei
Batteriemodulen und/oder von mindestens zwei Batteriezellen bestimmt.
Weiterhin kann in dem Verfahrensschritt a auch für jedes der Batteriemodule und/oder für jede der Batteriezellen jeweils ein erster Wert zumindest einer ersten Überwachungsgröße bestimmt werden. Dadurch ist es möglich, die Leistungsfähigkeit und/oder den Alterungszustand einer Mehrzahl an
Batteriemodulen und/oder Batteriezellen insbesondere zeitgleich zu überwachen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der erste Sollbereich insbesondere jeweils für jede erste Überwachungsgröße festgelegt, wobei die Festlegung bevorzugt in einem Verfahrensschritt b erfolgt. Dabei wird der erste Sollbereich durch Vorgabe einer ersten Abweichung von einem Mittelwert von zumindest zwei bestimmten ersten Werten der zumindest einen ersten Überwachungsgröße von mindestens zwei Batteriemodulen und/oder mindestens zwei Batteriezellen festgelegt. Der erste Sollbereich für die zumindest eine erste
Überwachungsgröße wird insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen bestimmt. Bevorzugt ist die erste Abweichung über der Betriebsdauer der Batteriezellen des Batteriemoduls veränderbar. Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, den Mittelwert von einer Mehrzahl an jeweils bestimmten ersten Werten der zumindest einen ersten Überwachungsgröße von einer Mehrzahl an
Batteriemodulen und/oder Batteriezellen zu bilden, um ein aussagekräftiges Ergebnis zu erhalten. Dabei kann es vorteilhaft sein, bei der Mittelwertbildung aus einer genügenden Anzahl von Werten den größten und/oder den kleinsten Wert nicht zu berücksichtigen, um diese möglicherweise von defekten
Batteriemodulen und/oder Batteriezellen stammenden ersten Werte
auszuschließen.
Da insbesondere die Leistungsfähigkeit über der Betriebsdauer in einem geringen Maße abnehmen kann, die Batteriezellen aber dennoch für eine optimale Betriebsweiße eine bis auf eine tolerierte Abweichung homogene Verteilung der Leistungsfähigkeit aufweisen sollten, kann durch die Vorgabe eines auf einem Mittelwert basierenden ersten Sollbereichs eine homogene Leistungsfähigkeit ermöglicht werden. Damit können sowohl defekte als auch den Leistungsanforderungen nicht mehr genügende einzelne Batteriemodule und/oder einzelne Batteriezelle ermittelt werden.
Die Vorgabe der Abweichung bestimmt das Ausmaß der Inhomogenität innerhalb der Batterie. Die Vorgabe einer kleinen Abweichung führt einerseits dazu, dass eine sehr homogene Verteilung der ersten Werte der zumindest einen ersten Überwachungsgröße erreicht werden kann, aber andererseits die Notwendigkeit zum Austausch ansteigt. Die Vorgabe einer großen Abweichung bewirkt umgekehrtes. Bevorzugt ist deshalb die Vorgabe einer linear mit der Betriebsdauer ansteigenden Abweichung, welche mit fortgeschrittener
Betriebsdauer dann in einen konstanten Wert übergeht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der zweite Sollbereich in Verfahrensschritt f durch Vorgabe einer zweiten Abweichung von einem
Mittelwert von zumindest zwei bestimmten zweiten Werten der zumindest einen zweiten Überwachungsgröße von mindestens zwei Batteriemodulen und/oder mindestens zwei Batteriezellen der Batterie vorgegeben. Der zweite Sollbereich wird insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen vorgegeben. Bevorzugt ist die zweite Abweichung über der Betriebsdauer der Batteriezellen des Batteriemoduls veränderbar. Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, den Mittelwert von einer Mehrzahl an jeweils bestimmten zweiten Werten der zumindest einen zweiten Überwachungsgröße von einer Mehrzahl an Batteriemodulen und/oder
Batteriezellen zu bilden, um ein aussagekräftiges Ergebnis zu erhalten. Dabei kann es vorteilhaft sein, bei der Mittelwertbildung aus einer genügenden Anzahl von Werten den größten und/oder den kleinsten Wert nicht zu berücksichtigen, um diese möglicherweise von defekten Batteriemodulen und/oder Batteriezellen stammenden Werte auszuschließen. Batteriezellen altern während der
Betriebsdauer, wodurch deren Leistungsfähigkeit abnehmen kann. Dabei ist es durch die Festlegung des zweiten Sollbereiches basierend auf Werten der
Batterie möglich, das andere Batteriemodul und/oder die andere Batteriezelle in der Art zu betreiben, dass diese die Leistungsanforderungen der Batterie erfüllen und/oder einen gewünschten Alterungszustand aufweisen. Für eine optimale Betriebsweise einer Batterie ist es vorteilhaft, wenn die Batteriezellen, insbesondere die Batteriezellen eines Batteriemoduls, in einem idealen Fall den gleichen Alterungszustand aufweisen. Durch die Festlegung des zweiten
Sollbereiches basierend auf Werten der zumindest einen zweiten
Überwachungsgröße der Batteriemodule und/oder der Batteriezellen der Batterie, ist es möglich, das andere Batteriemodul und/oder die andere Batteriezelle so zu betreiben, dass diese den gleichen Alterungszustand aufweisen, wie das zumindest eine Batteriemodul und/oder die zumindest Batteriezelle, welche durch eben dieses andere Batteriemodul und/oder die andere Batteriezelle ersetzt werden könnten. Insbesondere kann die zweite Abweichung auch derart gewählt sein, dass das für den stationären Einsatz eingerichtete andere
Batteriemodul bzw. die für den stationären Einsatz eingerichtete andere Batteriezelle nicht stärker genutzt bzw. belastet werden als das zumindest eine Batteriemodul bzw. die zumindest eine Batteriezelle. Darunter soll verstanden sein, dass die Leistungsabgabe des anderen Batteriemodul bzw. der anderen Batteriezelle über der Zeit geringer ist als bei dem zumindest einen
Batteriemodul bzw. der zumindest einen Batteriezelle.
Desweiteren betrifft die Erfindung eine Batterie, welche zumindest ein
Batteriemodul mit zumindest einer Batteriezelle aufweist. Die Batterie wird dabei eingerichtet zum Betrieb mit einem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Batterie weist ein erstes Messelement auf, welches zum Bestimmen eines ersten Wertes zumindest einer ersten Überwachungsgröße des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezellen in dem
Verfahrensschritt a eingerichtet ist. Desweiteren kann die Batterie auch eine Mehrzahl an ersten Messelementen aufweisen, welche jeweils zur Bestimmung einer anderen ersten Überwachungsgröße eingerichtet sind.
Die Batterie weist eine erste Regeleinheit auf, welche zum Festlegen eines ersten Sollbereiches für den ersten Wert der zumindest einen ersten
Überwachungsgröße insbesondere in dem Verfahrensschritt b eingerichtet ist. Die Regeleinheit ist dabei insbesondere auch dazu eingerichtet, den Mittelwert einer Mehrzahl der bestimmten ersten Werte der zumindest einen ersten Überwachungsgröße zu bilden und unter Vorgabe einer Abweichung den ersten Sollbereich festzulegen.
Die Batterie weist eine erste Auswerteeinheit auf, welche zum Überprüfen eingerichtet ist, ob der bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten
Überwachungsgröße innerhalb des ersten Sollbereiches für die zumindest eine erste Überwachungsgröße liegt.
Die Batterie weist weiterhin ein Mittel auf, welches zum Trennen des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle in dem
Verfahrensschritt d eingerichtet ist, damit ein defektes Batteriemodul und/oder eine defekte Batteriezelle durch ein anderes Batteriemodul und/oder eine andere Batteriezelle ersetzt werden kann.
Desweiteren ist es von Vorteil, wenn die Batterie ein zweites Messelement aufweist, welches zum Bestimmen eines zweiten Wertes zumindest einer zweiten Überwachungsgröße des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle eingerichtet ist.
Desweiteren weist die Batterie ein zweites Messelement auf, welches zum Bestimmen eines zweiten Wertes zumindest einer zweiten Überwachungsgröße des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezellen eingerichtet ist. Desweiteren kann die Batterie auch eine Mehrzahl an zweiten Messelementen aufweisen, welche jeweils zur Bestimmung einer anderen zweiten Überwachungsgröße eingerichtet sind.
Die Batterie weist eine zweite Regeleinheit auf, welche zum Festlegen eines zweiten Sollbereiches für den zweiten Wert der zumindest einen zweiten
Überwachungsgröße insbesondere in dem Verfahrensschritt b eingerichtet ist.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Unteransprüche vorteilhafte
Weiterbildungen darstellen, welche auch miteinander kombiniert werden können. Desweiteren ist es selbstverständlich, dass alle im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erwähnten Vorteile und Weiterbildungen auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie gelten.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Betrieb einer Batterie, welche zumindest ein Batteriemodul mit zumindest einer Batteriezelle aufweist. Dabei kann die Erfindung insbesondere so verstanden sein, dass eine Batterie eine Mehrzahl an Batteriemodulen aufweisen kann und das
erfindungsgemäße Verfahren nur die Überwachung der Batteriemodule und das Ersetzen eines nicht den Anforderungen genügenden Batteriemoduls umfasst. Desweitern kann die Erfindung insbesondere so verstanden sein, dass nur die Batteriezellen eines Batteriemoduls überwacht werden und nicht den
Anforderungen genügende Batteriezellen ersetzt werden. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt
Figur 1 schematisch das Funktionsprinzip eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
Figur 2 schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie.
Die Figur 1 zeigt schematisch das Funktionsprinzip eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Batterie, welches anhand der Figur 1 verdeutlicht werden soll. Wie aus der Figur 1 zu erkennen ist, weist das Verfahren die gezeigten Verfahrensschritte a bis g auf.
Der Verfahrensschritt a beinhaltet das Bestimmen eines ersten Wertes zumindest einer ersten Überwachungsgröße zumindest eines Batteriemoduls und/oder zumindest einer Batteriezelle der Batterie, wobei bevorzugt ein erstes Messelement der Batterie den ersten Wert bestimmt.
Desweiteren kann der Verfahrensschritt a auch das Bestimmen des ersten Wertes der zumindest einen ersten Überwachungsgröße für ein anderes Batteriemodul und/oder für eine andere Batteriezelle beinhalten.
Der Verfahrensschritt b beinhaltet das Festlegen eines ersten Sollbereichs für den in dem Verfahrensschritt a bestimmten ersten Wert, wobei bevorzugt eine erste Regeleinheit der Batterie den ersten Sollbereich festlegt. Dazu kann der erste Sollbereich in Abhängigkeit der Betriebsdauer der Batterie berechnet werden oder auch über eine oben beschriebene Mittelwertbildung berechnet werden. Desweiteren ist es aber auch möglich, wie oben bereits beschrieben, dass der erste Sollbereich bereits vor dem Verfahrensschritt a festgelegt ist. Der Verfahrensschritt c beinhaltet die Überprüfung, ob der bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße innerhalb des insbesondere in dem Verfahrensschritt b festgelegten ersten Sollbereichs für die zumindest eine erste Überwachungsgröße liegt. Insbesondere wird in Verfahrensschritt c überprüft, ob der bestimmte erste Wert des anderen Batteriemoduls innerhalb des ersten Sollbereiches liegt.
Selbstverständlich können die Verfahrensschritte b und c auch die Festlegung jeweils eines ersten Sollbereichs und die Überprüfung für eine Mehrzahl an Batteriemodulen und/oder Batteriezellen sowie eine Mehrzahl an ersten voneinander verschiedenen Überwachungsgrößen beinhalten.
Der Verfahrensschritt d beinhaltet das Ersetzen des zumindest einen
Batteriemoduls durch ein anderes Batteriemodul und/oder das Ersetzen der zumindest einen Batteriezelle durch eine andere Batteriezelle, falls der bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße außerhalb des ersten Sollbereichs für die zumindest eine erste
Überwachungsgröße liegt.
Dabei liegt der erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße bei dem anderen Batteriemodul bzw. bei der anderen Batteriezelle innerhalb des ersten Sollbereichs für die zumindest eine erste Überwachungsgröße.
Das Verfahren ist abgeschlossen, wenn in Verfahrensschritt d das zumindest eine Batteriemodul durch ein anderes Batteriemodul ersetzt wurde und/oder die zumindest eine Batteriezelle durch eine andere Batteriezelle ersetzt wurde, falls der bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße außerhalb des ersten Sollbereichs für die zumindest eine erste
Überwachungsgröße liegt oder wenn in Verfahrensschritt c der bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße innerhalb des ersten Sollbereichs für die zumindest eine Überwachungsgröße liegt.
Anschließend kann das Verfahren wieder bei Verfahrensschritt a beginnen, so dass eine ständige Überwachung der Batterie möglich ist. Wie aus Figur 1 zu erkennen ist, kann das Verfahren zusätzlich noch den Verfahrensschritt g aufweisen, in welchem ein zweiter Wert zumindest einer zweiten Überwachungsgröße des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle bestimmt wird.
In Verfahrensschritt b wird dann ein zweiter Sollbereich für die zumindest eine zweiet Überwachungsgröße vorgegeben.
Unabhängig von den bereits beschriebenen Verfahrensschritten a bis d sowie g wird in Verfahrensschritt e ein zweiter Wert zumindest einer zweiten
Überwachungsgröße eines anderen Batteriemoduls und/oder einer anderen Batteriezelle bestimmt.
Der Verfahrensschritt f beinhaltet dann das Betrieben des anderen
Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle in der Art, dass der zweite Wert der zumindest einen zweiten Überwachungsgröße des anderen
Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle innerhalb des in
Verfahrensschritt b festgelegten zweiten Sollbereiches liegt.
Die in Verfahrensschritt f derart betriebenen anderen Batteriemodule und/oder anderen Batteriezellen, dass der zweite Wert der zumindest einen zweiten
Überwachungsgröße innerhalb des vorgegebenen zweiten Sollbereiches liegt, dienen in Verfahrensschritt d zum Ersetzen des zumindest einen Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle.
Die Figur 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie 1.
Die Batterie 1 weist zumindest ein Batteriemodul 2 auf, wobei insbesondere die in Figur 2 gezeigte Batterie 1 zwei Batteriemodule 2 aufweist.
Das Batteriemodul 2 weist zumindest eine Batteriezelle 3 auf, wobei
insbesondere die in Figur 2 gezeigten Batteriemodule 2 jeweils vier Batteriezellen 3 aufweisen. Desweiteren weist die Batterie 1 ein erstes Messelement 4 auf, welches zum Bestimmen des ersten Wertes zumindest einer ersten Überwachungsgröße eingerichtet ist. Das erste Messelement 4 ist dabei derart angeordnet, dass eine Bestimmung der ersten Überwachungsgröße möglich ist.
Desweiteren weist die Batterie 1 ein zweites Messelement 5 auf, welches zum Bestimmen des zweiten Wertes zumindest einer zweiten Überwachungsgröße eingerichtet ist. Das zweite Messelement 5 ist dabei derart angeordnet, dass eine Bestimmung der zweiten Überwachungsgröße möglich ist.
Desweiteren weist die Batterie 1 eine erste Regeleinheit 6 auf, welche zum Festlegen eines ersten Sollbereichs für den ersten Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgrößen eingerichtet ist. Dazu ist die erste Regeleinheit 6 mit dem ersten Messelement 4 verbunden.
Desweiteren weist die Batterie 1 eine zweite Regeleinheit 7 auf, welche zum Festlegen eines zweiten Sollbereichs für den zweiten Wert der zumindest einen zweiten Überwachungsgrößen eingerichtet ist. Dazu ist die zweite Regeleinheit 6 mit dem zweiten Messelement 5 verbunden.
Weiterhin weist die Batterie 1 eine Auswerteeinheit 8 auf, welche zum
Überprüfen eingerichtet ist, ob der bestimmte erste Wert innerhalb des ersten Sollbereichs liegt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Batterie aufweisend zumindest ein Batteriemodul (2) mit zumindest einer Batteriezelle (3) mit folgenden Verfahrensschritten:
a. Bestimmen eines ersten Wertes zumindest einer ersten Überwachungsgröße des zumindest einen Batteriemoduls (2) und/oder der zumindest einen Batteriezelle (3),
c. Überprüfen, ob der bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten
Überwachungsgröße innerhalb eines vorgegebenen ersten Sollbereichs für die zumindest eine erste Überwachungsgröße liegt, wobei der erste Sollbereich insbesondere in einem Verfahrensschritt b festgelegt wird, und d. Ersetzen des zumindest einen Batteriemoduls (3) durch ein anderes
Batteriemodul und/oder Ersetzen der zumindest einen Batteriezelle (2) durch eine andere Batteriezelle, wenn der bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße außerhalb des ersten Sollbereiches für die zumindest eine erste Überwachungsgröße liegt, wobei der erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße bei dem anderen Batteriemodul bzw. der anderen Batteriezelle innerhalb des ersten Sollbereiches für die zumindest eine erste Überwachungsgröße liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine erste Überwachungsgröße eine Temperatur, eine elektrische Spannung, ein Entladestrom, eine
Volumenausdehnung, eine Kapazität, eine Ladeakzeptanz, ein Wirkungsgrad oder eine Selbstentladung ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) für den mobilen und/oder stationären Einsatz eingerichtet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Batteriemodul und/oder die andere Batteriezelle für den stationären Einsatz eingerichtet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren
weiterhin die folgenden Verfahrensschritte aufweist: e. Bestimmen eines zweiten Wertes zumindest einer zweiten Überwachungsgröße des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle und f. Betreiben des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle derart, dass der zweite Wert der zumindest einen zweiten Überwachungsgröße des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle innerhalb eines vorgegeben zweiten Sollbereiches liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die zumindest eine zweite Überwachungsgröße eine Temperatur, eine elektrische Spannung, ein Entladestrom, eine
Volumenausdehnung, eine Kapazität, eine Ladeakzeptanz, ein Wirkungsgrad oder eine Selbstentladung ist und die zumindest eine zweite Überwachungsgröße insbesondere von der zumindest einen ersten Überwachungsgröße verschieden ist.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Verfahrensschritt a weiterhin das Bestimmen des ersten Wertes der zumindest einen ersten Überwachungsgröße des anderen Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle beinhaltet und der Verfahrensschritt c das Überprüfen, ob der bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße des anderen
Batteriemoduls und/oder der anderen Batteriezelle innerhalb des ersten
Sollbereiches für die zumindest eine erste Überwachungsgröße liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie (1) eine Mehrzahl an Batteriemodulen (2) aufweist, welche jeweils eine Mehrzahl an
Batteriezellen (3) aufweisen und der Verfahrensschritt a das Bestimmen eines ersten Wertes der zumindest einen ersten Überwachungsgröße für mindestens zwei Batteriemodule (2) und/oder für mindestens zwei Batteriezellen (3) umfasst.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste Sollbereich in Verfahrensschritt b,
insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen, durch Vorgabe einer ersten
Abweichung von einem Mittelwert von zumindest zwei bestimmten ersten Werten der zumindest einen ersten Überwachungsgröße von mindestens zwei Batteriemodulen
(2) und/oder mindestens zwei Batteriezellen (3) festgelegt wird, wobei die erste Abweichung insbesondere über der Betriebsdauer der Batteriezellen (3) des
Batteriemoduls veränderbar ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, wobei der zweite
Sollbereich in Verfahrensschritt f, insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen, durch Vorgabe einer zweiten Abweichung von einem Mittelwert von zumindest zwei bestimmten zweiten Werten der zumindest einen zweiten Überwachungsgröße von mindestens zwei Batteriemodulen (2) und/oder mindestens zwei Batteriezellen (3) festgelegt wird, wobei die zweite Abweichung insbesondere über der Betriebsdauer der Batteriezellen (3) des Batteriemoduls (2) veränderbar ist.
11. Batterie aufweisend zumindest ein Batteriemodul (2) mit zumindest einer Batteriezelle
(3) , wobei die Batterie (1) ein erstes Messelement (4) zum Bestimmen eines ersten Wertes zumindest einer ersten Überwachungsgröße des zumindest einen Batteriemoduls (2) und/oder der zumindest einen Batteriezelle (3),
eine erste Regeleinheit (6) zum Festlegen eines ersten Sollbereiches für den ersten Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße,
eine erste Auswerteeinheit (8) zum Überprüfen, ob der bestimmte erste Wert der zumindest einen ersten Überwachungsgröße innerhalb des ersten Sollbereiches für die zumindest eine erste Überwachungsgröße und
ein Mittel zum Trennen des zumindest einen Batteriemoduls (2) und/oder der zumindest einen Batteriezelle (3) von der Batterie aufweist und die Batterie (1) eingerichtet ist zum Betrieb mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Batterie nach Anspruch 11, wobei die Batterie (1) weiterhin ein zweites Messelement (5) zum Bestimmen eines zweiten Wertes zumindest einer zweiten Überwachungsgröße des zumindest einen Batteriemoduls (2) und/oder der zumindest einen Batteriezelle (3) aufweist.
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