WO2019175357A1 - Method for operating an electrical stored energy source, controller for an electrical stored energy source, and device and/or vehicle - Google Patents

Method for operating an electrical stored energy source, controller for an electrical stored energy source, and device and/or vehicle Download PDF

Info

Publication number
WO2019175357A1
WO2019175357A1 PCT/EP2019/056503 EP2019056503W WO2019175357A1 WO 2019175357 A1 WO2019175357 A1 WO 2019175357A1 EP 2019056503 W EP2019056503 W EP 2019056503W WO 2019175357 A1 WO2019175357 A1 WO 2019175357A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrical energy
energy storage
charging
state
energy store
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/056503
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Schroeder
Michael ERDEN
Julia Ott
Olivier Cois
Simon TIPPMAN
Joerg Poehler
Martin Manuel Hiller
Thomas Dufaux
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Gs Yuasa International Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh, Gs Yuasa International Ltd. filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2019175357A1 publication Critical patent/WO2019175357A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00038Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange using passive battery identification means, e.g. resistors or capacitors
    • H02J7/00041Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange using passive battery identification means, e.g. resistors or capacitors in response to measured battery parameters, e.g. voltage, current or temperature profile
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with provisions for charging different types of batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/0071Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a
  • US 2014/0062415 A1 shows an apparatus and a method for charging a battery with a predetermined charging duration.
  • US 2017/0070061 A1 shows a device and method for fast charging a battery.
  • the core of the invention in the method for operating an electrical energy storage device is that the method is the following temporally successive
  • Method steps comprises:
  • Background of the invention is that the overall life of an electrical energy storage is controllable. As a result, occasional fast charging operations are possible, whereby the increased load of the electrical energy storage can be compensated for by gentler charge cycles, so that the predetermined total service life of the electrical energy storage is achieved.
  • predetermined maintenance intervals in particular for the replacement of the electrical energy store, can be maintained.
  • the electrical energy stores are replaced at the end of their entire service life, when the electrical energy store has approximately 80% of its capacity.
  • a failure of the electrical energy storage during the maintenance interval is avoided as well as an exchange of an electrical energy storage, which has a higher performance than at the end of
  • the total service life is less than a maximum possible life of the electrical energy storage. This is occasional
  • At least one voltage and / or state of charge and / or temperature and / or electrical resistance and / or capacity of the electrical energy store is determined as the state parameter of the electrical energy store.
  • the loading profile is stored from a list of
  • Reference load profiles is selected.
  • a reference charging profile is selected, which has caused the desired aging for an electrical reference energy storage with comparable state parameters in a simulation and / or in an experiment.
  • Reference charging profiles can be used for a variety of electrical energy storage.
  • a charging time is experimentally and / or by means of a simulation as a function of a temperature and / or a state of charge of the electrical energy storage determined.
  • the reference charging profiles are determined once, stored and used for a variety of energy storage.
  • an electrical energy storage model is modeled from the at least one state parameter of the electrical energy store.
  • the effects, in particular the resulting aging state and / or the resulting anode potential, of a charging profile, in particular of a charging current can be simulated on the electrical energy storage.
  • any loading profiles can be used during the process. A limitation to pre-simulated or experimentally tested loading profiles is eliminated.
  • Energy storage model determines an anode potential, wherein the charging profile is adjusted such that the anode potential of the electric energy storage model a
  • a charging process of the electrical energy storage model is simulated as a function of at least one charging parameter, wherein an aging state of the electrical energy storage model is determined, wherein the at least one charging parameter is adjusted such that the aging state of the electrical
  • Energy storage model reaches an aging state setpoint.
  • the advantage here is that complex aging processes of the electrical energy storage can be simulated for specific operating parameters.
  • the loading profile is thus dynamically optimized.
  • the essence of the invention in the control of an electrical energy store is that the controller is suitable for carrying out a method as described above or according to one of the claims directed to the method.
  • Background of the invention is that the overall life of the electrical energy storage is controllable. As a result, occasional fast charging operations are possible, whereby the increased load of the electrical energy storage can be compensated for by gentler charge cycles, so that the predetermined total service life of the electrical energy storage is achieved.
  • the controller is part of a battery management system of the electrical energy storage, which controls the electrical energy storage.
  • the controller may be arranged integrated in the electrical energy store or may be arranged at a distance from the electrical energy store.
  • controller an aging control and / or a
  • the controller is configured to carry out the method according to the invention.
  • the essence of the invention in the device and / or the vehicle is that the device and / or the vehicle has at least one electrical energy storage and a control as described above or according to one of the claims related to the control.
  • Implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features described above or below with regard to the exemplary embodiments Invention.
  • the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the
  • Fig. 3 is a schematic representation of a third embodiment of the
  • an electrical energy storage 5 is understood here as a rechargeable energy storage, in particular an electrochemical energy storage cell and / or a
  • Energy storage module having at least one electrochemical energy storage cell and / or an energy storage pack comprising at least one energy storage module.
  • the energy storage cell is as a lithium-based battery cell, in particular lithium-ion battery cell, executable.
  • the energy storage cell is designed as a lithium-polymer battery cell or nickel-metal hydride battery cell or lead-acid battery cell or lithium-air battery cell or lithium-sulfur battery cell.
  • a first method step a total life of 1 of the electric
  • Energy storage 5 is a function of the number of charging cycles that the electric
  • the charging profile ie the time course of the charging current Icell during the respective charging cycle, the temperature Tcell of the electrical energy storage device 5, the charging voltage Ucell, the resistance of the electric Robs
  • An overall lifetime is understood as meaning a period within which the electrical energy store has at least 80% of its capacity (SOH> 80%).
  • At least one state parameter in particular a voltage Ucell and / or a state of charge SOCobs and / or a temperature Tobs and / or an electrical resistance Robs and / or a capacitance Cobs of the electrical
  • Energy storage 5 determines, in particular estimated.
  • the at least one state parameter is evaluated and the state of aging (SOHc, SOHr) of the electrical energy store 5 is determined.
  • the aging state (SOHc, SOHr) is determined based on the capacitance Cobs the resistance Robs.
  • a modeled voltage Umod of the electrical energy storage model 7 is transferred to an evaluation unit 6 and compared with the voltage Ucell in order to determine the error in the determination of the state of aging (SOHc, SOHr) and / or the at least one
  • an aging controller 2 evaluates the state of aging (SOHc, SOHr) of the electrical energy store 5 and / or of the electrical system
  • the aging control 2 outputs an aging factor 3, which indicates whether the electrical energy storage device 5 and / or the electrical energy storage model 7 has aged as predefined or more strongly or aged less than predetermined.
  • the aging factor 3 and / or the state of charge SOC and / or the temperature T of the electrical energy storage device 5 and / or the electrical energy storage model 7 are used to generate a charge profile for the electrical energy storage device 5 from a storage device 4 by reference charging profiles for various Temperatures and states of charge are stored to select.
  • the reference charging profiles were determined experimentally in advance and / or simulated and stored by means of the storage means 4.
  • a charging profile is selected, which protects the electrical energy storage, for example by a lower charging current Icell and a resulting extended charging time.
  • a charging profile is selected, which allows a shorter charging time, whereby the electrical energy storage 5 ages more.
  • the method steps two to six are executed again.
  • Lig. 2 a second embodiment of the method according to the invention for operating an electrical energy storage device 5 is shown.
  • the method steps three, four and five are varied in the second embodiment.
  • the at least one state parameter is evaluated and the aging state (SOHc, SOHr) and additionally an anode potential 108 of the electrical energy store 5 are determined.
  • an electrical energy storage model 7 of the electrical energy storage device 5 is modeled by means of the at least one state parameter.
  • the aging state (SOHc, SOHr) is determined based on the capacitance Cobs the resistance Robs.
  • a modeled voltage Umod of the electrical energy storage model 7 is transferred to an evaluation unit 6 and connected to the Voltage Ucell compared to reduce the error in the determination of the state of aging (SOHc, SOHr) and / or the at least one state parameter.
  • An aging controller 102 evaluates the aging state (SOHc, SOHr) of the electric energy storage model 7 and compares it with one in the given one
  • Aging controller 102 determines therefrom an anode potential setpoint 103 and provides it to an anode potential controller 104.
  • the anode potential setpoint value 103 is higher for an electrical energy storage model 7 that has aged more strongly than predetermined, than for an electrical energy storage model 7 that is less aged than specified.
  • the anode potential reference value 103 is at least as great as the potential of the reactive material of the electrical energy store 5, in particular higher than the potential of lithium.
  • Energy storage model 7 used by the anode potential controller 104 to control the charging current Icell or the charging profile for the electrical energy storage 5 such that the anode potential target value 103 is reached.
  • the method steps two to five are repeated during the charging process continuously or at least after a predetermined time interval periodically.
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of the method according to the invention for operating an electrical energy store 5.
  • the method steps four and five are varied in the third embodiment.
  • An aging controller 202 evaluates the aging state (SOHc, SOHr) of the electric energy storage model 207 and compares it with one in the predetermined one
  • the aging controller 202 determines therefrom an aging state target value 203, in particular a charging time reference value, and transfers this to a simulation unit 204.
  • the aging state desired value 203 in particular the charging time reference value, is higher for an electrical energy storage model 7 which has aged more strongly than predetermined, than for an electrical energy storage model 7 which is less aged than predetermined.
  • an electrical energy storage simulation 211 based on simulated
  • Energy storage simulation 211 occurring aging processes are analyzed and an aging state of the electric energy storage model 7 is determined.
  • the at least one charging parameter is dynamically optimized by means of arithmetic unit 212, so that the
  • Aging state of the electric energy storage model 7 reaches an aging state target value 203 when using an optimized charging profile 209.
  • the method steps two to five are repeated during the charging process continuously or at least after a predetermined time interval periodically.
  • a controller according to the invention for an electrical energy store 5 has:
  • an aging control (2, 102, 202) for determining the aging factor 3 and / or the anode potential setpoint value 103 and / or the aging state setpoint 203 and / or a storage means 4 for storing reference charging profiles and / or
  • an anode potential controller 104 for controlling the anode potential of the electrical energy storage model and / or
  • a simulation unit 204 for simulating the electrical energy storage simulation 211 and / or
  • a computing unit 212 for the dynamic optimization of the loading parameters and / or an evaluation unit 6 for determining the at least one state parameter (Ucell, SOCobs, Tobs, Robs, Cobs), in particular a voltage sensor and / or a state of charge sensor and / or a temperature sensor and / or has a current sensor, and / or

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for operating an electrical stored energy source (5), a controller for an electrical stored energy source (5), and a device and/or vehicle, the method having the consecutive method steps: - specifying the total service life (1) of the electrical stored energy source (5), - measuring at least one state parameter (Ucell, SOCobs, Tobs, Robs, Cobs) of the electrical stored energy source (5), - determining the state of health (SOHr, SOHc) of the electrical stored energy source (5), - calculating a remaining service life of the electrical stored energy source (5), - selecting a charge profile for charging the electrical stored energy source (5) such that the remaining service life of the electrical stored energy source (5) is adjusted so that the specified total service life (1) of the electrical stored energy source (5) is achieved.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers, Steuerung für einen elektrischen Energiespeicher und Vorrichtung und/oder Fahrzeug Method for operating an electrical energy store, control for an electrical energy store and device and / or vehicle
Feld der Erfindung Field of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines The present invention relates to a method for operating a
elektrischen Energiespeichers, eine Steuerung für einen elektrischen Energiespeicher und eine Vorrichtung und/oder ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen electrical energy storage, a controller for an electrical energy storage and a device and / or a vehicle according to the preamble of the independent
Patentansprüche. Claims.
Stand der Technik State of the art
Die US 2014/0062415 Al zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Laden einer Batterie mit einer vorgegebenen Ladedauer. US 2014/0062415 A1 shows an apparatus and a method for charging a battery with a predetermined charging duration.
Die US 2017/0070061 Al zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schnellladen einer Batterie. US 2017/0070061 A1 shows a device and method for fast charging a battery.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Der Kern der Erfindung bei dem Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers besteht darin, dass das Verfahren die folgenden zeitlich aufeinander folgenden The core of the invention in the method for operating an electrical energy storage device is that the method is the following temporally successive
Verfahrensschritte aufweist: Method steps comprises:
Vorgabe einer Gesamtlebensdauer des elektrischen Energiespeichers,  Specification of a total lifetime of the electrical energy store,
Messung zumindest eines Zustandsparameters des elektrischen Energiespeichers, Bestimmung eines Alterungszustandes des elektrischen Energiespeichers,  Measurement of at least one state parameter of the electrical energy store, determination of an aging state of the electrical energy store,
Berechnung einer Restlebensdauer des elektrischen Energiespeichers,  Calculation of a residual life of the electrical energy store,
Auswahl eines Ladeprofils zum Laden des elektrischen Energiespeichers derart, dass die Restlebensdauer des elektrischen Energiespeichers angepasst wird, so dass die vorgegebene Gesamtlebensdauer des elektrischen Energiespeichers erreicht wird. Hintergrund der Erfindung ist, dass die Gesamtlebensdauer eines elektrischen Energiespeichers steuerbar ist. Dadurch sind gelegentliche Schnellladevorgänge möglich, wobei die dadurch erhöhte Belastung des elektrischen Energiespeichers durch schonendere Ladezyklen ausgleichbar ist, so dass die vorgegebene Gesamtlebensdauer des elektrischen Energiespeichers erreicht wird. Selection of a charging profile for charging the electrical energy storage such that the remaining life of the electrical energy storage is adjusted so that the predetermined total life of the electrical energy storage is achieved. Background of the invention is that the overall life of an electrical energy storage is controllable. As a result, occasional fast charging operations are possible, whereby the increased load of the electrical energy storage can be compensated for by gentler charge cycles, so that the predetermined total service life of the electrical energy storage is achieved.
Vorteilhafterweise sind so vorgegebene Wartungsintervalle, insbesondere für den Austausch des elektrischen Energiespeichers, einhaltbar. Dabei werden die elektrischen Energiespeicher am Ende ihrer Gesamtlebensdauer, wenn der elektrische Energiespeicher circa 80 % seiner Leistungsfähigkeit aufweist, ausgetauscht. Ein Ausfall des elektrischen Energiespeichers während des Wartungsintervalls wird genauso vermieden wie ein Austausch eines elektrischen Energiespeichers, der noch eine höhere Leistungsfähigkeit aufweist, als am Ende der Advantageously, predetermined maintenance intervals, in particular for the replacement of the electrical energy store, can be maintained. In the process, the electrical energy stores are replaced at the end of their entire service life, when the electrical energy store has approximately 80% of its capacity. A failure of the electrical energy storage during the maintenance interval is avoided as well as an exchange of an electrical energy storage, which has a higher performance than at the end of
Gesamtlebensdauer des elektrischen Energiespeichers erforderlich ist. Total life of the electrical energy storage is required.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Gesamtlebensdauer kleiner als eine maximal mögliche Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers. Dadurch sind gelegentliche According to an advantageous embodiment, the total service life is less than a maximum possible life of the electrical energy storage. This is occasional
Schnellladevorgänge des elektrischen Energiespeichers ermöglicht. Fast charging of the electric energy storage allows.
Von Vorteil ist es dabei, wenn als Zustandsparameter des elektrischen Energiespeichers zumindest eine Spannung und/oder ein Ladezustand und/oder eine Temperatur und/oder ein elektrischer Widerstand und/oder eine Kapazität des elektrischen Energiespeichers bestimmt wird. Mittels dieser Zustandsparameter lässt sich der aktuelle Alterungszustand des elektrischen Energiespeichers bestimmen. It is advantageous if at least one voltage and / or state of charge and / or temperature and / or electrical resistance and / or capacity of the electrical energy store is determined as the state parameter of the electrical energy store. By means of these state parameters, the current aging state of the electrical energy store can be determined.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Ladeprofil aus einer Liste von gespeicherten Furthermore, it is advantageous if the loading profile is stored from a list of
Referenzladeprofilen ausgewählt wird. Dabei wird ein Referenzladeprofil ausgewählt, das für einen elektrischen Referenzenergiespeicher mit vergleichbaren Zustandsparametern in einer Simulation und/oder in einem Experiment die erwünschte Alterung bewirkt hat. Die Reference load profiles is selected. In this case, a reference charging profile is selected, which has caused the desired aging for an electrical reference energy storage with comparable state parameters in a simulation and / or in an experiment. The
Referenzladeprofile sind für eine Vielzahl von elektrischen Energiespeichern verwendbar. Reference charging profiles can be used for a variety of electrical energy storage.
Vorteilhafterweise wird für jedes Referenzladeprofil eine Ladezeit experimentell und/oder mittels einer Simulation als Funktion einer Temperatur und/oder eines Ladezustands des elektrischen Energiespeichers bestimmt. Somit werden die Referenzladeprofile einmalig bestimmt, gespeichert und für eine Vielzahl von Energiespeichern verwendet. Advantageously, for each reference charging profile a charging time is experimentally and / or by means of a simulation as a function of a temperature and / or a state of charge of the electrical energy storage determined. Thus, the reference charging profiles are determined once, stored and used for a variety of energy storage.
Von Vorteil ist dabei, wenn das Ladeprofil während des Verfahrens angepasst wird. Dadurch können unvorhergesehene Änderungen eines oder mehrerer Zustandsparameter des elektrischen Energiespeichers während des Betriebs, insbesondere während des Ladens des elektrischen Energiespeichers, berücksichtigt werden. Dadurch wird die Genauigkeit des Verfahrens verbessert. It is advantageous if the charging profile is adjusted during the process. As a result, unforeseen changes in one or more state parameters of the electrical energy store during operation, in particular during charging of the electrical energy store, can be taken into account. This improves the accuracy of the method.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn aus dem zumindest einen Zustandsparameter des elektrischen Energiespeichers ein elektrisches Energiespeichermodell modelliert wird. Mittels des elektrischen Energiespeichermodells sind die Auswirkungen, insbesondere der resultierende Alterungszustand und/oder das resultierende Anodenpotential, eines Ladeprofils, insbesondere eines Ladestroms, auf den elektrischen Energiespeicher simulierbar. Somit sind beliebige Ladeprofile während des Verfahrens verwendbar. Eine Begrenzung auf im Vorfeld simulierte oder experimentell getestete Ladeprofile entfällt. It is furthermore advantageous if an electrical energy storage model is modeled from the at least one state parameter of the electrical energy store. By means of the electric energy storage model, the effects, in particular the resulting aging state and / or the resulting anode potential, of a charging profile, in particular of a charging current, can be simulated on the electrical energy storage. Thus, any loading profiles can be used during the process. A limitation to pre-simulated or experimentally tested loading profiles is eliminated.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird für das elektrische According to a further advantageous embodiment is for the electrical
Energiespeichermodell ein Anodenpotential bestimmt, wobei das Ladeprofil derart angepasst wird, dass das Anodenpotential des elektrischen Energiespeichermodells einen Energy storage model determines an anode potential, wherein the charging profile is adjusted such that the anode potential of the electric energy storage model a
Anodenpotentialsollwert erreicht. Von Vorteil ist dabei, dass Kurzschlüsse und thermisches Durchgehen des elektrischen Energiespeichers infolge von Lithium Plating vermeidbar sind. Anode potential setpoint reached. The advantage here is that short circuits and thermal runaway of the electrical energy storage due to lithium plating are avoidable.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Ladevorgang des elektrischen Energiespeichermodells als Funktion zumindest eines Ladeparameters simuliert, wobei ein Alterungszustand des elektrischen Energiespeichermodells bestimmt wird, wobei der zumindest eine Ladeparameter derart angepasst wird, dass der Alterungszustand des elektrischen According to a further advantageous embodiment, a charging process of the electrical energy storage model is simulated as a function of at least one charging parameter, wherein an aging state of the electrical energy storage model is determined, wherein the at least one charging parameter is adjusted such that the aging state of the electrical
Energiespeichermodells einen Alterungszustandssollwert erreicht. Von Vorteil ist dabei, dass komplexe Alterungsprozesse des elektrischen Energiespeichers für konkrete Betriebsparameter simulierbar sind. Das Ladeprofil ist somit dynamisch optimierbar. Energy storage model reaches an aging state setpoint. The advantage here is that complex aging processes of the electrical energy storage can be simulated for specific operating parameters. The loading profile is thus dynamically optimized.
Der Kern der Erfindung bei der Steuerung für einen elektrischen Energiespeicher besteht darin, dass die Steuerung zur Ausführung eines Verfahrens wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Verfahren gerichteten Ansprüche geeignet ist. Hintergrund der Erfindung ist, dass die Gesamtlebensdauer des elektrischen Energiespeichers steuerbar ist. Dadurch sind gelegentliche Schnellladevorgänge möglich, wobei die dadurch erhöhte Belastung des elektrischen Energiespeichers durch schonendere Ladezyklen ausgleichbar ist, so dass die vorgegebene Gesamtlebensdauer des elektrischen Energiespeichers erreicht wird. The essence of the invention in the control of an electrical energy store is that the controller is suitable for carrying out a method as described above or according to one of the claims directed to the method. Background of the invention is that the overall life of the electrical energy storage is controllable. As a result, occasional fast charging operations are possible, whereby the increased load of the electrical energy storage can be compensated for by gentler charge cycles, so that the predetermined total service life of the electrical energy storage is achieved.
Vorteilhafterweise ist die Steuerung Bestandteil eines Batteriemanagementsystems des elektrischen Energiespeichers, die den elektrischen Energiespeicher steuert. Advantageously, the controller is part of a battery management system of the electrical energy storage, which controls the electrical energy storage.
Die Steuerung kann in dem elektrischen Energiespeicher integriert angeordnet sein oder beabstandet von dem elektrischen Energiespeicher angeordnet sein. The controller may be arranged integrated in the electrical energy store or may be arranged at a distance from the electrical energy store.
Von Vorteil ist es dabei, wenn die Steuerung eine Alterungssteuerung und/oder ein It is advantageous if the controller an aging control and / or a
Speichermittel und/oder eine Anodenpotentialsteuerung und/oder eine Simulationseinheit und/oder eine Messeinheit und/oder eine Modelliereinheit aufweist. Somit ist die Steuerung eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Storage means and / or an anode potential control and / or a simulation unit and / or a measuring unit and / or a modeling unit. Thus, the controller is configured to carry out the method according to the invention.
Der Kern der Erfindung bei der Vorrichtung und/oder dem Fahrzeug besteht darin, dass die Vorrichtung und/oder das Fahrzeug zumindest einen elektrischen Energiespeicher und eine Steuerung wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf die Steuerung bezogenen Ansprüche aufweist. The essence of the invention in the device and / or the vehicle is that the device and / or the vehicle has at least one electrical energy storage and a control as described above or according to one of the claims related to the control.
Hintergrund der Erfindung ist, dass vorgegebene Wartungsintervalle der Vorrichtung und/oder des Fahrzeugs, insbesondere für den Austausch des elektrischen Energiespeichers, einhaltbar sind. Dabei werden die elektrischen Energiespeicher am Ende ihrer Gesamtlebensdauer, wenn der elektrische Energiespeicher circa 80 % seiner Leistungsfähigkeit aufweist, ausgetauscht. Ein Ausfall des elektrischen Energiespeichers während des Wartungsintervalls wird genauso vermieden wie ein Austausch eines elektrischen Energiespeichers, der noch eine höhere Leistungsfähigkeit aufweist, als am Ende der Gesamtlebensdauer des elektrischen Background of the invention is that predetermined maintenance intervals of the device and / or the vehicle, in particular for the replacement of the electrical energy storage can be maintained. In the process, the electrical energy stores are replaced at the end of their entire service life, when the electrical energy store has approximately 80% of its capacity. A failure of the electrical energy storage during the maintenance interval is avoided as well as an exchange of an electrical energy storage, which has a higher performance than at the end of the entire life of the electrical
Energiespeichers erforderlich ist. Energy storage is required.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Other possible embodiments, developments and
Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen. Implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features described above or below with regard to the exemplary embodiments Invention. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Short description of the drawing
Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Elmfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt. In the following section, the invention will be explained with reference to embodiments, from which further inventive features may arise, but to which the invention is not limited in its Elmfang. The embodiments are shown in the drawings.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Energiespeichers 5;  inventive method for operating an energy storage device 5;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Energiespeichers 5;  inventive method for operating an energy storage device 5;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des Fig. 3 is a schematic representation of a third embodiment of the
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Energiespeichers 5.  Method according to the invention for operating an energy store 5.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers 5 dargestellt. hinter einem elektrischen Energiespeicher 5 wird hierbei ein wiederaufladbarer Energiespeicher verstanden, insbesondere eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein In Fig. 1, a first embodiment of the method according to the invention for operating an electrical energy storage device 5 is shown. behind an electrical energy storage 5 is understood here as a rechargeable energy storage, in particular an electrochemical energy storage cell and / or a
Energiespeichermodul aufweisend zumindest eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeicherpack aufweisend zumindest ein Energiespeichermodul. Die Energiespeicherzelle ist als lithiumbasierte Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen- Batteriezelle, ausführbar. Alternativ ist die Energiespeicherzelle als Lithium-Polymer- Batteriezelle oder Nickel-Metallhydrid-Batteriezelle oder Blei-Säure-Batteriezelle oder Lithium-Luft-Batteriezelle oder Lithium-Schwefel-Batteriezelle ausgeführt. In einem ersten Verfahrensschritt wird eine Gesamtlebensdauer 1 des elektrischen Energy storage module having at least one electrochemical energy storage cell and / or an energy storage pack comprising at least one energy storage module. The energy storage cell is as a lithium-based battery cell, in particular lithium-ion battery cell, executable. Alternatively, the energy storage cell is designed as a lithium-polymer battery cell or nickel-metal hydride battery cell or lead-acid battery cell or lithium-air battery cell or lithium-sulfur battery cell. In a first method step, a total life of 1 of the electric
Energiespeichers 5 vorgegeben. Der Alterungszustand (SOHc, SOHr) des elektrischen Energy storage 5 predetermined. The state of aging (SOHc, SOHr) of the electric
Energiespeichers 5 ist eine Funktion der Anzahl der Ladezyklen, die der elektrische Energy storage 5 is a function of the number of charging cycles that the electric
Energiespeicher 5 durchlaufen hat. Dabei sind auch das Ladeprofil, also der zeitliche Verlauf des Ladestroms Icell während des jeweiligen Ladezyklus, die Temperatur Tcell des elektrischen Energiespeichers 5, die Ladespannung Ucell, der Widerstand Robs des elektrischen Energy storage 5 has gone through. In this case, the charging profile, ie the time course of the charging current Icell during the respective charging cycle, the temperature Tcell of the electrical energy storage device 5, the charging voltage Ucell, the resistance of the electric Robs
Energiespeichers 5 und der Ladezustand SOCobs des elektrischen Energiespeichers 5 für den Alterungszustand (SOHc, SOHr) relevant. Energy storage 5 and the state of charge SOCobs the electrical energy storage device 5 for the aging state (SOHc, SOHr) relevant.
Unter einer Gesamtlebensdauer wird dabei ein Zeitraum verstanden, innerhalb dessen der elektrische Energiespeicher mindestens 80 % seiner Leistungsfähigkeit aufweist (SOH > 80%). An overall lifetime is understood as meaning a period within which the electrical energy store has at least 80% of its capacity (SOH> 80%).
In einem zweiten Verfahrensschritt wird zumindest ein Zustandsparameter, insbesondere eine Spannung Ucell und/oder ein Ladezustand SOCobs und/oder eine Temperatur Tobs und/oder ein elektrischer Widerstand Robs und/oder eine Kapazität Cobs, des elektrischen In a second method step, at least one state parameter, in particular a voltage Ucell and / or a state of charge SOCobs and / or a temperature Tobs and / or an electrical resistance Robs and / or a capacitance Cobs of the electrical
Energiespeichers 5 bestimmt, insbesondere geschätzt. Energy storage 5 determines, in particular estimated.
In einem dritten Verfahrensschritt wird der zumindest eine Zustandsparameter ausgewertet und der Alterungszustand (SOHc, SOHr) des elektrischen Energiespeichers 5 bestimmt. In a third method step, the at least one state parameter is evaluated and the state of aging (SOHc, SOHr) of the electrical energy store 5 is determined.
Vorzugsweise wird dabei ein elektrisches Energiespeichermodell 7 des elektrischen Preferably, an electric energy storage model 7 of the electric
Energiespeichers 5 mittels des zumindest einen Zustandsparameters modelliert. Dabei wird der Alterungszustand (SOHc, SOHr) basierend auf der Kapazität Cobs dem Widerstand Robs bestimmt. Eine modellierte Spannung Umod des elektrischen Energiespeichermodells 7 wird an eine Auswerteeinheit 6 übergeben und mit der Spannung Ucell verglichen, um den Fehler bei der Bestimmung des Alterungszustands (SOHc, SOHr) und/oder des zumindest einen Energy storage 5 by means of the at least one state parameter modeled. In this case, the aging state (SOHc, SOHr) is determined based on the capacitance Cobs the resistance Robs. A modeled voltage Umod of the electrical energy storage model 7 is transferred to an evaluation unit 6 and compared with the voltage Ucell in order to determine the error in the determination of the state of aging (SOHc, SOHr) and / or the at least one
Zustandsparameters zu reduzieren. To reduce state parameters.
In einem vierten Verfahrensschritt wertet eine Alterungssteuerung 2 den Alterungszustand (SOHc, SOHr) des elektrischen Energiespeichers 5 und/oder des elektrischen In a fourth method step, an aging controller 2 evaluates the state of aging (SOHc, SOHr) of the electrical energy store 5 and / or of the electrical system
Energiespeichermodells 7 aus und vergleicht ihn mit einem in der vorgegebenen Energy storage model 7 and compares him with one in the given
Gesamtlebensdauer 1 resultierenden Verlauf des Alterungszustands als Funktion der Anzahl der Ladezyklen. Die Alterungssteuerung 2 gibt einen Alterungsfaktor 3 aus, der anzeigt, ob der elektrische Energiespeicher 5 und/oder das elektrische Energiespeichermodell 7 wie vorgegeben oder stärker gealtert oder weniger gealtert ist als vorgegeben. In einem fünften Verfahrensschritt wird der Alterungsfaktor 3 und/oder der Ladezustand SOC und/oder die Temperatur T des elektrischen Energiespeichers 5 und/oder des elektrischen Energiespeichermodells 7 verwendet, um ein Ladeprofil für den elektrischen Energiespeicher 5 aus einem Speichermittel 4, indem Referenzladeprofile für verschiedene Temperaturen und Ladezustände gespeichert sind, auszuwählen. Die Referenzladeprofile wurden im Vorfeld experimentell bestimmt und/oder simuliert und mittels des Speichermittels 4 gespeichert. Total life 1 resulting course of aging state as a function of the number of charge cycles. The aging control 2 outputs an aging factor 3, which indicates whether the electrical energy storage device 5 and / or the electrical energy storage model 7 has aged as predefined or more strongly or aged less than predetermined. In a fifth method step, the aging factor 3 and / or the state of charge SOC and / or the temperature T of the electrical energy storage device 5 and / or the electrical energy storage model 7 are used to generate a charge profile for the electrical energy storage device 5 from a storage device 4 by reference charging profiles for various Temperatures and states of charge are stored to select. The reference charging profiles were determined experimentally in advance and / or simulated and stored by means of the storage means 4.
Dabei wird bei Vorliegen eines Alterungsfaktors 3, der eine zu starke Alterung anzeigt, ein Ladeprofil ausgewählt, das den elektrischen Energiespeicher schont, beispielsweise durch einen geringeren Ladestrom Icell und einer daraus resultierenden verlängerten Ladezeit. In this case, in the presence of an aging factor 3, which indicates an excessive aging, a charging profile is selected, which protects the electrical energy storage, for example by a lower charging current Icell and a resulting extended charging time.
Bei Vorliegen eines Alterungsfaktors 3, der eine zu geringe Alterung anzeigt, wird ein Ladeprofil ausgewählt, das eine verkürzte Ladezeit ermöglicht, wodurch der elektrische Energiespeicher 5 stärker altert. In the presence of an aging factor 3, which indicates too low aging, a charging profile is selected, which allows a shorter charging time, whereby the electrical energy storage 5 ages more.
In einem sechsten Verfahrensschritt wird der elektrische Energiespeicher 5 mit einem In a sixth method step, the electrical energy storage device 5 with a
Ladestrom Icell gemäß dem gewählten Ladeprofil geladen. Charging current Icell charged according to the selected charging profile.
Vor einem erneuten Laden des elektrischen Energiespeichers 5 oder nach einem vorgegebenen Zeitintervall während des Lade Vorgangs werden die Verfahrensschritte zwei bis sechs erneut ausgeführt. Before recharging the electrical energy storage device 5 or after a predetermined time interval during the charging process, the method steps two to six are executed again.
In Lig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers 5 dargestellt. In Lig. 2, a second embodiment of the method according to the invention for operating an electrical energy storage device 5 is shown.
Im Vergleich zum Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden beim zweiten Ausführungsbeispiel die Verfahrensschritte drei, vier und fünf variiert. Compared to the method according to the first embodiment, the method steps three, four and five are varied in the second embodiment.
Im dritten Verfahrensschritt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der zumindest eine Zustandsparameter ausgewertet und der Alterungszustand (SOHc, SOHr) und zusätzlich ein Anodenpotential 108 des elektrischen Energiespeichers 5 bestimmt. Dazu wird ein elektrisches Energiespeichermodell 7 des elektrischen Energiespeichers 5 mittels des zumindest einen Zustandsparameters modelliert. Dabei wird der Alterungszustand (SOHc, SOHr) basierend auf der Kapazität Cobs dem Widerstand Robs bestimmt. Eine modellierte Spannung Umod des elektrischen Energiespeichermodells 7 wird an eine Auswerteeinheit 6 übergeben und mit der Spannung Ucell verglichen, um den Fehler bei der Bestimmung des Alterungszustands (SOHc, SOHr) und/oder des zumindest einen Zustandsparameters zu reduzieren. In the third method step according to the second exemplary embodiment, the at least one state parameter is evaluated and the aging state (SOHc, SOHr) and additionally an anode potential 108 of the electrical energy store 5 are determined. For this purpose, an electrical energy storage model 7 of the electrical energy storage device 5 is modeled by means of the at least one state parameter. In this case, the aging state (SOHc, SOHr) is determined based on the capacitance Cobs the resistance Robs. A modeled voltage Umod of the electrical energy storage model 7 is transferred to an evaluation unit 6 and connected to the Voltage Ucell compared to reduce the error in the determination of the state of aging (SOHc, SOHr) and / or the at least one state parameter.
Im vierten Verfahrensschritt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel In the fourth method step according to the second embodiment
wertet eine Alterungssteuerung 102 den Alterungszustand (SOHc, SOHr) des elektrischen Energiespeichermodells 7 aus und vergleicht ihn mit einem in der vorgegebenen An aging controller 102 evaluates the aging state (SOHc, SOHr) of the electric energy storage model 7 and compares it with one in the given one
Gesamtlebensdauer 1 resultierenden Verlauf des Alterungszustands als Funktion der Anzahl der Ladezyklen. Die Alterungssteuerung 102 bestimmt daraus einen Anodenpotentialsollwert 103 und übergibt diesen an eine Anodenpotentialsteuerung 104. Total life 1 resulting course of aging state as a function of the number of charge cycles. Aging controller 102 determines therefrom an anode potential setpoint 103 and provides it to an anode potential controller 104.
Dabei ist der Anodenpotentialsollwert 103 höher für ein elektrisches Energiespeichermodell 7, das stärker gealtert ist als vorgegeben, als für ein elektrisches Energiespeichermodell 7, das weniger gealtert ist als vorgegeben. Der Anodenpotentialsollwert 103 ist mindestens so groß wie das Potential des reaktiven Materials des elektrischen Energiespeichers 5, insbesondere höher als das Potential von Lithium. In this case, the anode potential setpoint value 103 is higher for an electrical energy storage model 7 that has aged more strongly than predetermined, than for an electrical energy storage model 7 that is less aged than specified. The anode potential reference value 103 is at least as great as the potential of the reactive material of the electrical energy store 5, in particular higher than the potential of lithium.
In dem fünften Verfahrensschritt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der In the fifth method step according to the second embodiment, the
Anodenpotentialsollwert 103 und das Anodenpotential 108 des elektrischen Anode potential setpoint 103 and the anode potential 108 of the electrical
Energiespeichermodells 7 von der Anodenpotentialsteuerung 104 verwendet, um den Ladestrom Icell beziehungsweise das Ladeprofil für den elektrischen Energiespeicher 5 derart zu steuern, dass der Anodenpotentialsollwert 103 erreicht wird. Energy storage model 7 used by the anode potential controller 104 to control the charging current Icell or the charging profile for the electrical energy storage 5 such that the anode potential target value 103 is reached.
Die Verfahrensschritte zwei bis fünf werden während des Ladevorgangs kontinuierlich oder zumindest nach einem vorgegebenen Zeitintervall periodisch wiederholt. The method steps two to five are repeated during the charging process continuously or at least after a predetermined time interval periodically.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers 5 dargestellt. FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of the method according to the invention for operating an electrical energy store 5.
Im Vergleich zum Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden beim dritten Ausführungsbeispiel die Verfahrensschritte vier und fünf variiert. Compared to the method according to the first embodiment, the method steps four and five are varied in the third embodiment.
Im vierten Verfahrensschritt gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel In the fourth method step according to the third embodiment
wertet eine Alterungssteuerung 202 den Alterungszustand (SOHc, SOHr) des elektrischen Energiespeichermodells 207 aus und vergleicht ihn mit einem in der vorgegebenen An aging controller 202 evaluates the aging state (SOHc, SOHr) of the electric energy storage model 207 and compares it with one in the predetermined one
Gesamtlebensdauer 1 resultierenden Verlauf des Alterungszustands als Funktion der Anzahl der Ladezyklen. Die Alterungssteuerung 202 bestimmt daraus einen Alterungszustandssollwert 203, insbesondere einen Ladezeitsollwert, und übergibt diesen an eine Simulationseinheit 204. Total life 1 resulting course of aging as a function of the number of Charging cycles. The aging controller 202 determines therefrom an aging state target value 203, in particular a charging time reference value, and transfers this to a simulation unit 204.
Dabei ist der Alterungszustandssollwert 203, insbesondere der Ladezeitsollwert, höher für ein elektrisches Energiespeichermodell 7, das stärker gealtert ist als vorgegeben, als für ein elektrisches Energiespeichermodell 7, das weniger gealtert ist als vorgegeben. In this case, the aging state desired value 203, in particular the charging time reference value, is higher for an electrical energy storage model 7 which has aged more strongly than predetermined, than for an electrical energy storage model 7 which is less aged than predetermined.
In dem fünften Verfahrensschritt gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird der In the fifth method step according to the third embodiment, the
Alterungszustandssollwert 203 und/oder der Ladezustand SOC und/oder die Temperatur T und/oder der Alterungszustand (SOHc, SOHr) des elektrischen Energiespeichermodells 7 von der Simulationseinheit 204 verwendet, um den Ladestrom Icell beziehungsweise das Ladeprofil für den elektrischen Energiespeicher 5 derart zu steuern, dass der Alterungszustandssollwert 203 erreicht wird. Aging state desired value 203 and / or the state of charge SOC and / or the temperature T and / or the state of aging (SOHc, SOHr) of the electrical energy storage model 7 used by the simulation unit 204 in order to control the charge current Icell or the charge profile for the electrical energy storage 5 in such a way that the aging state setpoint 203 is reached.
Dazu wird eine elektrische Energiespeichersimulation 211 basierend auf simulierten For this purpose, an electrical energy storage simulation 211 based on simulated
Ladevorgängen des elektrischen Energiespeichermodells 7 als Funktion zumindest eines Ladeparameters, insbesondere eines simulierten Ladeprofils 210, simuliert. In der Charging operations of the electric energy storage model 7 as a function of at least one charging parameter, in particular a simulated charging profile 210, simulated. In the
Energiespeichersimulation 211 auftretende Alterungsprozesse werden analysiert und ein Alterungszustand des elektrischen Energiespeichermodells 7 bestimmt. Der zumindest eine Ladeparameter wird mittels Recheneinheit 212 dynamisch optimiert, so dass der Energy storage simulation 211 occurring aging processes are analyzed and an aging state of the electric energy storage model 7 is determined. The at least one charging parameter is dynamically optimized by means of arithmetic unit 212, so that the
Alterungszustand des elektrischen Energiespeichermodells 7 einen Alterungszustandssollwert 203 bei Verwendung eines optimierten Ladeprofils 209 erreicht. Aging state of the electric energy storage model 7 reaches an aging state target value 203 when using an optimized charging profile 209.
Die Verfahrensschritte zwei bis fünf werden während des Ladevorgangs kontinuierlich oder zumindest nach einem vorgegebenen Zeitintervall periodisch wiederholt. The method steps two to five are repeated during the charging process continuously or at least after a predetermined time interval periodically.
Eine erfindungsgemäße Steuerung für einen elektrischen Energiespeicher 5 weist auf: A controller according to the invention for an electrical energy store 5 has:
eine Alterungssteuerung (2, 102, 202) zur Bestimmung des Alterungsfaktors 3 und/oder des Anodenpotentialsollwerts 103 und/oder des Alterungszustandssollwerts 203 und/oder ein Speichermittel 4 zum Speichern von Referenzladeprofilen und/oder  an aging control (2, 102, 202) for determining the aging factor 3 and / or the anode potential setpoint value 103 and / or the aging state setpoint 203 and / or a storage means 4 for storing reference charging profiles and / or
eine Anodenpotentialsteuerung 104 zum Steuern des Anodenpotentials des elektrischen Energiespeichermodells und/oder  an anode potential controller 104 for controlling the anode potential of the electrical energy storage model and / or
eine Simulationseinheit 204 zur Simulation der elektrischen Energiespeichersimulation 211 und/oder  a simulation unit 204 for simulating the electrical energy storage simulation 211 and / or
eine Recheneinheit 212 zur dynamischen Optimierung der Ladeparameter und/oder eine Auswerteeinheit 6 zur Bestimmung des zumindest einen Zustandsparameters (Ucell, SOCobs, Tobs, Robs, Cobs), insbesondere die einen Spannungssensor und/oder einen Ladezustandssensor und/oder einen Temper atursensor und/oder einen Stromsensor aufweist, und/oder a computing unit 212 for the dynamic optimization of the loading parameters and / or an evaluation unit 6 for determining the at least one state parameter (Ucell, SOCobs, Tobs, Robs, Cobs), in particular a voltage sensor and / or a state of charge sensor and / or a temperature sensor and / or has a current sensor, and / or
eine Modelliereinheit zur Modellierung des elektrischen Energiespeichermodells 7. a modeling unit for modeling the electrical energy storage model 7.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers (5), aufweisend die zeitlich aufeinander folgenden Verfahrensschritte: 1. A method for operating an electrical energy store (5), comprising the temporally successive method steps:
Vorgabe einer Gesamtlebensdauer (1) des elektrischen Energiespeichers (5),  Specification of a total service life (1) of the electrical energy store (5),
Messung zumindest eines Zustandsparameters (Ucell, SOCobs, Tobs, Robs, Cobs) des elektrischen Energiespeichers (5),  Measurement of at least one state parameter (Ucell, SOCobs, Tobs, Robs, Cobs) of the electrical energy store (5),
Bestimmung eines Alterungszustandes (SOHr, SOHc) des elektrischen  Determination of an aging state (SOHr, SOHc) of the electrical
Energiespeichers (5),  Energy storage (5),
Berechnung einer Restlebensdauer des elektrischen Energiespeichers (5),  Calculation of a residual service life of the electrical energy store (5),
Auswahl eines Ladeprofils zum Laden des elektrischen Energiespeichers (5) derart, dass die Restlebensdauer des elektrischen Energiespeichers (5) angepasst wird, so dass die vorgegebene Gesamtlebensdauer (1) des elektrischen Energiespeichers (5) erreicht wird.  Selection of a charging profile for charging the electrical energy store (5) such that the remaining service life of the electrical energy store (5) is adjusted so that the predetermined total service life (1) of the electrical energy store (5) is reached.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Gesamtlebensdauer (1) kleiner ist als eine maximal mögliche Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers (5).  the total service life (1) is less than a maximum possible life of the electrical energy store (5).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
als Zustandsparameter (Ucell, SOCobs, Tobs, Robs, Cobs) des elektrischen  as state parameters (Ucell, SOCobs, Tobs, Robs, Cobs) of the electrical
Energiespeichers (5) zumindest eine Spannung (Ucell) und/oder ein Ladezustand (SOCobs) und/oder eine Temperatur (Tobs) und/oder ein elektrischer Widerstand (Robs) und/oder eine Kapazität (Cobs) des elektrischen Energiespeichers (5) bestimmt wird.  Energy storage (5) at least one voltage (Ucell) and / or a state of charge (SOCobs) and / or a temperature (Tobs) and / or an electrical resistance (Robs) and / or a capacity (Cobs) of the electrical energy storage (5) determined becomes.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Ladeprofil aus einer Liste von gespeicherten Referenzladeprofilen ausgewählt wird.  the loading profile is selected from a list of stored reference loading profiles.
5. Verfahren nach Anspruch 4, 5. The method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Referenzladeprofil eine Ladezeit experimentell und/oder mittels einer Simulation als Funktion einer Temperatur und/oder eines Ladezustands des elektrischen characterized in that for each reference charging profile a charging time experimentally and / or by means of a simulation as a function of a temperature and / or a state of charge of the electrical
Energiespeichers (5) bestimmt wurde.  Energy storage (5) was determined.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Ladeprofil während des Verfahrens angepasst wird.  the charging profile is adjusted during the procedure.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
aus dem zumindest einen Zustandsparameter (Ucell, SOCobs, Tobs, Robs, Cobs) des elektrischen Energiespeichers (5) ein elektrisches Energiespeichermodell (7) modelliert wird.  from the at least one state parameter (Ucell, SOCobs, Tobs, Robs, Cobs) of the electrical energy storage device (5) an electrical energy storage model (7) is modeled.
8. Verfahren nach Anspruch 7, 8. The method according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
für das elektrische Energiespeichermodell (7) ein Anodenpotential (108) bestimmt wird, wobei das Ladeprofil derart angepasst wird, dass das Anodenpotential (108) des elektrischen Energiespeichermodells (7) einen Anodenpotentialsollwert (103) erreicht.  an anode potential (108) is determined for the electrical energy storage model (7), the charge profile being adapted such that the anode potential (108) of the electrical energy storage model (7) reaches an anode potential setpoint (103).
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, 9. The method according to claim 7 or 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein Ladevorgang des elektrischen Energiespeichermodells (7) als Funktion zumindest eines Ladeparameters simuliert wird, wobei ein Alterungszustand des elektrischen  a charging process of the electrical energy storage model (7) is simulated as a function of at least one charging parameter, wherein an aging state of the electrical
Energiespeichermodells (7) bestimmt wird, wobei der zumindest eine Ladeparameter derart angepasst wird, dass der Alterungszustand des elektrischen Energiespeichermodells (7) einen Alterungszustandssollwert (203) erreicht.  Energy storage model (7) is determined, wherein the at least one charging parameter is adjusted such that the aging state of the electric energy storage model (7) reaches an aging state target value (203).
10. Steuerung für einen elektrischen Energiespeicher (5), 10. control for an electrical energy store (5),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Steuerung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 geeignet ist.  the controller is suitable for carrying out a method according to one of claims 1 to 9.
11. Steuerung nach Anspruch 10, 11. Control according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung eine Alterungssteuerung (2, 102, 202) und/oder ein Speichermittel (4) und/oder eine Anodenpotentialsteuerung (104) und/oder eine Simulationseinheit (204) und/oder eine Auswerteeinheit (6) und/oder eine Modelliereinheit aufweist. characterized in that the controller has an aging controller (2, 102, 202) and / or a storage means (4) and / or an anode potential controller (104) and / or a simulation unit (204) and / or an evaluation unit (6) and / or a modeling unit.
12. Vorrichtung und/oder Fahrzeug aufweisend zumindest einen elektrischen Energiespeicher (5) und eine Steuerung nach Anspruch 10 oder 11. 12. Device and / or vehicle having at least one electrical energy store (5) and a controller according to claim 10 or 11.
PCT/EP2019/056503 2018-03-14 2019-03-14 Method for operating an electrical stored energy source, controller for an electrical stored energy source, and device and/or vehicle WO2019175357A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018203824.4A DE102018203824A1 (en) 2018-03-14 2018-03-14 Method for operating an electrical energy store, control for an electrical energy store and device and / or vehicle
DE102018203824.4 2018-03-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019175357A1 true WO2019175357A1 (en) 2019-09-19

Family

ID=65812318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/056503 WO2019175357A1 (en) 2018-03-14 2019-03-14 Method for operating an electrical stored energy source, controller for an electrical stored energy source, and device and/or vehicle

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018203824A1 (en)
WO (1) WO2019175357A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019108607B3 (en) * 2019-04-02 2020-10-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System and method for determining charging profiles
DE102021208937A1 (en) 2021-08-16 2023-02-16 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method and device for carrying out a charging process for a device battery
DE102021211146A1 (en) 2021-10-04 2023-04-06 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method and device for carrying out a charging process for a device battery
DE102021211419A1 (en) 2021-10-11 2023-04-13 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method and device for carrying out a charging process for a device battery
AT526220A1 (en) * 2022-06-10 2023-12-15 Avl List Gmbh Pre-aging method for pre-aging a battery and test method for testing battery packs
DE102022125518A1 (en) 2022-10-04 2024-04-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for charging an electrical energy storage device of a motor vehicle

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140062415A1 (en) 2012-08-30 2014-03-06 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus of charging the battery with globally minimized integral degradation possible for predefined charging duration
WO2014100937A1 (en) * 2012-12-24 2014-07-03 Schneider Electric It Corporation Method for monitoring battery gas pressure and adjusting charging parameters
DE102014215309A1 (en) * 2014-08-04 2016-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Determination of an aging state of an electrical energy store
EP3050739A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-03 MAN Truck & Bus AG Method and device for controlling and/or regulating at least one operating parameter of the electrical energy storage device which affects an aging state of an electrical energy storage device
DE102016007479A1 (en) * 2016-06-18 2017-02-09 Daimler Ag Method and device for charging a battery cell and method for providing a charging current intensity map
US20170070061A1 (en) 2015-09-09 2017-03-09 Texas Instruments Incorporated Methods and Apparatus for Optimal Fast Battery Charging
EP3203574A1 (en) * 2016-02-08 2017-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Life cycle management for an energy store
US20170353045A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-07 Nova Lumos Ltd. System and method for prolonging battery life

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140062415A1 (en) 2012-08-30 2014-03-06 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus of charging the battery with globally minimized integral degradation possible for predefined charging duration
WO2014100937A1 (en) * 2012-12-24 2014-07-03 Schneider Electric It Corporation Method for monitoring battery gas pressure and adjusting charging parameters
DE102014215309A1 (en) * 2014-08-04 2016-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Determination of an aging state of an electrical energy store
EP3050739A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-03 MAN Truck & Bus AG Method and device for controlling and/or regulating at least one operating parameter of the electrical energy storage device which affects an aging state of an electrical energy storage device
US20170070061A1 (en) 2015-09-09 2017-03-09 Texas Instruments Incorporated Methods and Apparatus for Optimal Fast Battery Charging
EP3203574A1 (en) * 2016-02-08 2017-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Life cycle management for an energy store
US20170353045A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-07 Nova Lumos Ltd. System and method for prolonging battery life
DE102016007479A1 (en) * 2016-06-18 2017-02-09 Daimler Ag Method and device for charging a battery cell and method for providing a charging current intensity map

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018203824A1 (en) 2019-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019175357A1 (en) Method for operating an electrical stored energy source, controller for an electrical stored energy source, and device and/or vehicle
DE102018212494B4 (en) A method for predicting the time to charge a battery of an environmentally friendly vehicle
DE102013208046B4 (en) Battery state of charge estimator using a robust H∞ observer
DE102013113951A1 (en) A method of detecting open circuit voltage shifts by optimization by adjusting the anode electrode half cell voltage waveform
DE102015109962A1 (en) Battery management terminal and battery management system
EP3095153B1 (en) Method for equalising state of charge in a battery
DE102013108198B4 (en) Method for performing cell balancing of a battery system based on capacity values
EP2944009B1 (en) Method and apparatus for increasing the available capacity in a line of batteries by matching the cell charge quantities, battery management system, battery and battery charger
DE102020124096A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR CHARGE BALANCING OF BATTERY CELLS
DE102010001529A1 (en) Adaptive method for determining the performance parameters of a battery
WO2016012196A1 (en) Method for operating a secondary battery
DE10103848A1 (en) Determining and/or judging aging of battery by combination of selected operating parameters and /or battery states using fuzzy logic
DE102017005595A1 (en) Method and device for charging a rechargeable electrochemical energy storage cell
EP2180540B1 (en) Rechargeable battery with multiple galvanic cells
DE102014215309A1 (en) Determination of an aging state of an electrical energy store
DE202016105619U1 (en) Smart accumulator
DE102012217193A1 (en) Method for operating a vehicle electrical system
EP3866300A1 (en) Method for determining the ageing state of at least one electrical energy storage unit
DE102019215054A1 (en) Charging device and method for charging an electrical energy store
DE102018221501A1 (en) Method for operating an electrical energy store
DE102018214984A1 (en) Method for determining an ambient temperature of a first electrical energy storage unit in conjunction with second electrical energy storage units, and corresponding device, computer program and machine-readable storage medium
DE102018112875A1 (en) Method for determining properties of battery segments for operating a battery pack with modules of different chemical composition
WO2023143881A1 (en) Method and device for charging a multi-cell battery
DE102022109884A1 (en) Method for determining the capacities of the battery cells of a rechargeable energy storage device
WO2021063565A1 (en) Charger and method for charging an electrical energy store

Legal Events

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

Ref document number: 19711577

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19711577

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1