WO2019185371A1 - Verfahren und steuereinheit zur überwachung eines energiespeichers - Google Patents

Verfahren und steuereinheit zur überwachung eines energiespeichers Download PDF

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WO2019185371A1
WO2019185371A1 PCT/EP2019/056572 EP2019056572W WO2019185371A1 WO 2019185371 A1 WO2019185371 A1 WO 2019185371A1 EP 2019056572 W EP2019056572 W EP 2019056572W WO 2019185371 A1 WO2019185371 A1 WO 2019185371A1
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Hartmut Proebstle
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a method and a corresponding control unit for monitoring an energy store, in particular in the electrical system of a vehicle.
  • a vehicle in particular a road vehicle, typically has at least one electrical energy store to store electrical energy for the operation of electrical consumers (e.g., a starter, air conditioning, lighting system, etc.) of the vehicle.
  • electrical consumers e.g., a starter, air conditioning, lighting system, etc.
  • An electrochemical energy storage is charged by the cyclic discharging and charging.
  • the load typically depends on the depth of discharge of the individual discharge / charge cycles.
  • the sum of the discharge / charge cycles can be recorded independently of the respective charge / discharge depth and compared with a maximum permissible number of cycles.
  • this comparison typically provides only a relatively rough estimate of the accumulated load of an energy store.
  • the remaining life of an energy storage device can only be determined with insufficient accuracy, which can lead to energy stores being replaced too early or too late (which can lead to increased costs or impairment of the ferry operation of a vehicle).
  • the present document deals with the technical problem of determining the accumulated load state of an (electrochemical) energy store, in particular a lead-based battery, with increased accuracy. Furthermore, this document deals with the technical Task to increase the life of an energy storage in a reliable and efficient way.
  • independent claim dependent claim without the features of the independent claim or only in combination with a subset of the features of the independent claim may form an independent and independent of the combination of all features of the independent claim invention, the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application can be made. This applies equally to technical teachings described in the specification, which may form an independent invention of the features of the independent claims.
  • a control unit for an energy storage is described.
  • the energy store can be operated in an electrical system of a vehicle, in particular a road motor vehicle.
  • electrical energy can be removed from the energy store in order to operate one or more electrical consumers.
  • electrical energy may be provided via an energy source (e.g., via a generator, DC-DC converter, and / or other energy storage) to charge the energy store.
  • the energy store may comprise a lead battery and / or an AGM battery or a lithium-based battery or a combination of a plurality of energy stores at the same or different voltage level.
  • the control unit is set up to record event data relating to different discharge / charge events of the energy store during operation of the energy store.
  • Event data from the start of the energy storage are determined and stored.
  • a discharge / charge event may be defined such that a discharge / charge event occurs exactly over N discharges and / or N loads of the battery
  • N may be equal to or less than 10, 5, 4, 3, 2, 1.
  • Charging the energy storage to be defined as a discharge / charge event. It can thus be a detailed detection of the discharge and / or charging behavior of the energy storage.
  • a relatively large number of individual discharges and charges may typically occur (e.g., 100, 1000, or more). This is especially true for vehicles that
  • an unload / load event may be defined and / or stored. Possibly.
  • N direct successive discharges and / or loads may be combined into a single discharge / charge event to reduce the amount of data collected and / or stored.
  • a compromise can be made between the accuracy of detecting the load of the energy store and the stored amount of data.
  • a discharge / charge event may be due to a transition between a
  • Charging process and a discharge and / or be limited by a transition between a discharge and a charging process are possible.
  • the beginning and / or end of a discharge / charge Event is triggered by the interruption of a charging process of the energy storage.
  • the discharge / load event data may indicate an event depth of discharge of the energy store as part of the discharge / charge event.
  • the corresponding event unload depth can be captured and stored.
  • the energy store typically has a minimum state of charge and a maximum state of charge during a discharge / charge event (e.g., at the beginning and end of the discharge / charge event, respectively).
  • Discharge / charging event may then depend on the difference between the maximum state of charge and the minimum state of charge or correspond to the difference between the maximum state of charge and the minimum state of charge.
  • control unit is set up to determine a discharge depth distribution on the basis of the discharge data, wherein the discharge depth distribution for different discharge depths indicates a number of discharge / charge events with corresponding event discharge depth during the operation of the energy store.
  • the control unit may be configured, based on the discharge data, to group the different discharge / charge events into a plurality of discharge depth groups for different value ranges of discharge depths. It can then be determined based on the number of discharge / charge events in a given discharge depth group, the number of discharge / charge events for this discharge depth group.
  • the unloading depth Distribution can thus be determined as a discharge depth histogram.
  • the discharge depth distribution may be repeatedly and / or continuously updated with new event data for newly detected discharge / charge events.
  • the control unit may be configured to weight a discharge / charge event as a function of the discharge / charge event event depth of discharge to determine a number of full cycle equivalent discharge / charge when determining the number of discharge / charge events Events.
  • the number of discharge / charge events can be normalized to full cycle equivalent discharge / charge events. It has a
  • Event Discharge Depth of a Discharge / Load Event typically has a value between 0% and 100%.
  • a discharge / charge event can then only be proportionately counted according to the event discharge depth in the determination of the number of discharge / charge events, so that the determined number each full cycle equivalent discharge / charge events (with a discharge depth of Y %).
  • the control unit may be further configured based on the determined
  • the discharge depth characteristic curve for different discharge depths can indicate a maximum permissible number of discharge / charge events (for example, converted into full cycles, one full cycle of the full cycles) Amount of energy corresponding to a complete discharge, ie 100% of rated capacity).
  • the state data can be determined on the basis of a comparison of the determined discharge depth distribution with the discharge depth characteristic.
  • the control unit may be configured to determine a distance measure (eg a mean absolute or square distance) between the discharge depth distribution and the discharge depth characteristic. The status data can then be determined on the basis of the distance measure.
  • the status data can, for example, indicate or include: a remaining service life of the energy store; a consumed proportion of a maximum intended load of the energy store; and / or an expected end time of a useful life of the energy storage.
  • the control unit thus makes it possible to determine the state of an energy store in an efficient and precise manner. In particular, the remaining service life of the energy store can be determined.
  • control unit can be set up in
  • the operating strategy can be adapted by adjusting the operation of an energy source which is set up to provide electrical energy for charging the energy store.
  • the operating strategy can be adapted by adjusting the operation of an electrical load that is configured with electrical energy from the
  • the operating strategy by adapting a Umladestrategie for transhipment of electrical energy between the energy storage and another
  • control unit be configured to determine on the basis of the discharge depth distribution and on the basis of the discharge depth characteristic that the operation of the energy storage device has too high a number of discharge / charge events with event discharge depths in a certain range of discharge depths.
  • the operating strategy for the energy storage may then be adjusted to determine the number of discharge / charge events with event discharge depths therein
  • Value range is at least statistically reduced (in comparison to an unchanged operating strategy). Thus, it can reliably be avoided that the allowable number of discharge / charge events (indicated by the discharge depth characteristic) for one or more discharge depth groups is exceeded (thus ending the possible life of the energy storage).
  • the control unit may be set up to operate the operating strategy
  • control unit may be configured to adapt the operating strategy for the energy store in such a way that a distance measure between the discharge depth distribution and the discharge depth characteristic is reduced as the operation of the energy store progresses.
  • control unit can be set up
  • Depth of discharge distribution does not intersect and / or exceed the depth of discharge characteristic.
  • the operating strategy for the energy store can in particular be adapted such that the available area below the discharge depth characteristic is utilized as completely as possible and / or uniformly for different discharge depths. So the possible
  • the control unit may be configured to determine a first discharge depth distribution at a first time of operation of the energy store, and to To determine a second discharge depth distribution a subsequent second time of the energy storage. It can then be based on the first
  • Discharge depth distribution and the second depth of discharge depth prediction predicted depth of discharge distribution for a future date can then be determined on the basis of the predicted discharge depth distribution.
  • the operating strategy of the energy store can be adapted on the basis of the predicted discharge depth distribution.
  • the quality of the determined state data can be further increased and / or the useful life of the energy store can be further extended.
  • the discharge depth characteristic of the energy store and / or the energy store may depend on: a country in which the energy store is operated; and / or climatic conditions during operation of the
  • Energy storage and / or one or more electrical consumers, which are supplied from the energy store with electrical energy; and / or a user of a vehicle in which the energy store is arranged. This can reduce the cost of providing an energy store.
  • a method for monitoring an energy store includes detecting, during operation of the energy store, event data relating to
  • the method includes determining, based on the discharge data, a
  • Discharge depth distribution indicating for different depths of discharge a number of discharge / charge events with corresponding event depth of discharge during operation of the energy storage.
  • the method may include determining, based on the depth of discharge depth and based on a
  • Discharge depth characteristic of the energy storage of state data related to a cumulative load on the energy store.
  • the method may include adjusting an operating strategy for the
  • an electrical vehicle electrical system in particular for a vehicle or for a stationary or mobile application, is described, wherein the vehicle electrical system comprises an energy store and the control unit described in this document.
  • a road motor vehicle in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle
  • the control unit described in this document and / or the vehicle electrical system described in this document.
  • SW software program
  • the SW program may be set up to be executed on a processor (e.g., on a controller of a vehicle) and thereby perform the method described in this document.
  • the storage medium may include an SW program that is set up to be executed on a processor, and thereby perform the same in this
  • Figure 1 exemplary components of an electrical system
  • FIG. 2 shows exemplary components of a vehicle
  • FIG. 3 shows an exemplary time profile of the state of charge of a
  • FIG. 4 a shows an exemplary loading depth histogram
  • FIG. 4b shows an exemplary prediction of the load of an energy store
  • FIG. 5 shows a flowchart of an exemplary method for monitoring an energy store.
  • FIG. 1 shows exemplary components of an electrical vehicle electrical system 100 of a vehicle.
  • the electrical system 100 includes an electrical energy storage device 102 that is configured to store electrical energy.
  • the on-board network 100 comprises one or more electrical consumers 103 (for example a starter for an internal combustion engine of the vehicle, an air conditioning system, lighting elements, an infotainment system, etc.) which can be operated with electrical energy from the energy storage device 102.
  • the electrical system 100 typically includes a power source 101 for the electrical system 100, which is configured to generate electrical energy or to provide it from another electrical system of the vehicle.
  • the energy source 101 may include a generator and / or a DC-DC converter. Alternatively or additionally, the
  • Power source 101 include a different energy storage.
  • the electrical system 100 has a vehicle electrical system voltage 105 (eg 12V, 24V, 48V or high voltage (about 300V or more)).
  • the different components 101, 102, 103 of the vehicle electrical system 100 can be controlled or regulated via a control unit 104 of the vehicle electrical system 100 or of the vehicle.
  • the control unit 104 may be configured to adjust the state of charge of the energy store 102 (eg by adjusting the operation of the energy source 101 and / or at least one consumer 103).
  • the control unit 104 may be configured to set the vehicle electrical system voltage 105. In other words, the control unit 104 may be configured to implement an operating strategy for the energy storage 102.
  • FIG. 2 shows exemplary components of a vehicle 200.
  • the vehicle 200 includes the vehicle electrical system 100.
  • the vehicle 100 includes the vehicle
  • Control unit 104 which is adapted to detect sensor data with respect to the energy storage device 102 via a sensor unit 202 (for example via a battery sensor).
  • the sensor data may indicate the state of charge 300 of the energy store 102 as a function of the time t.
  • An exemplary time history 301 of the state of charge 300 (i.e., the state of charge, SOC) of the energy storage 102 as a function of time t is shown in FIG.
  • the vehicle 200 comprises a memory unit 203 which is set up to store data relating to the energy store 102, in particular the sensor data and / or event data derived therefrom.
  • Electrochemical energy storage devices 102 typically have a lifetime that depends on the depth of discharge (i.e., the depth of discharge (DoD)) of the energy storage device 102. Consequently, different usage profiles of an energy store 102 (with different discharge depths) increase
  • AGM Absorbent Glass Matt
  • AGM Absorbent Glass Matt
  • the life of an AGM battery at relatively low discharge depths of only 1% of the nominal capacity can increase several 1000 full cycle equivalent discharge events.
  • the determination of the cumulative stress or aging condition of an energy storage 102 typically can not be readily determined based on the count of a full cycle equivalent discharge value.
  • the total discharge amount of the energy storage 102 can be detected while the vehicle 200 is running and stored in the storage unit 203 (e.g., "5Ah discharge amount").
  • the sensed total discharge amount may then be considered as a proportionate full-cycle equivalent discharge event in determining the remaining life of the energy storage device 102.
  • Such a rough data acquisition without assignment to the actually occurred single discharge / charge events or without assignment to a specific
  • the control unit 104 may be configured based on the sensor data
  • Energy storage 102 to capture and store in the storage unit 203.
  • FIG. 3 shows an exemplary time profile 301 of the state of charge 300 of an energy store 102 during the operation of a vehicle 200.
  • the state of charge 300 may temporarily decrease (since electrical energy for the operation of one or more consumers 103 is taken).
  • the state of charge 300 may increase at other time intervals (because the power source 101 is operating, such as for recuperation of braking energy).
  • a subrange of the time course 301 of the Charge state between the beginning and end of a contiguous discharge may be considered as a single discharge / charge event 310 (ie, discharge and / or charge event or, briefly, event 310).
  • a portion of the time history 301 of the state of charge between the beginning and the end of a contiguous charging process may be considered as a single discharge / charge event 310 (ie, discharge and / or charge event or, briefly, event 310).
  • a single discharge / charge event 310 ie, discharge and / or charge event or, briefly, event 310.
  • Event data is determined and stored.
  • Exemplary event data is:
  • the event unloading depth 312 shows e.g. the difference of
  • event data for a plurality of events 310 may be captured and stored during a single trip. This can be repeated for a variety of rides. This event data can then be evaluated by the control unit 104 in order to determine the accumulated load state of the energy store 102 in a precise manner.
  • FIG. 4a shows an exemplary depth of discharge histogram 403 (as an example of a depth of discharge depth distribution converted into a number of unloaded ones
  • Full cycles that may be determined based on the event data of the plurality of events 310.
  • the events 310 may be grouped according to the respective event discharge depths 312 into different discharge depth groups 404 for different value ranges of the discharge depth 404.
  • discharge depth groups 404 are provided for the ranges 10-20%, 20-30%, etc.
  • the range 0-10% is subdivided into several subregions (due to the relatively high number of events 310 in this value range).
  • a frequency value 401 may be determined, wherein the frequency value 401 may indicate the number of full cycle equivalent charge / discharge events having the respective value of the depth of discharge 400.
  • the frequency value or the number 401 for a discharge depth group 404 first of all the events 310 can be identified, which have an event discharge depth 312 which falls within the value range of this discharge depth group 404.
  • the depth of discharge histogram 403 is then formed by the frequency values 401 as a function of the discharge depths 400 of the discharge depth groups 404.
  • the depth of discharge histogram 403 thus represents a detailed distribution of full cycle equivalent charge / discharge events of an energy storage 102 as a function of the discharge depths 400.
  • An energy storage 102 may have a depth of discharge characteristic curve 410 indicating the maximum allowable number or number 401 of full cycle equivalent charge / discharge events as a function of the depth of discharge 400.
  • the area below the discharge depth characteristic 410 may define an operating range for an energy store 102, in which the energy store 102 can be operated before the energy storage 102 is a scheduled
  • the control unit 104 may be configured to compare the discharge depth histogram 403 with the discharge depth characteristic 410 of the energy store 102. Based on the comparison, the accumulated operating state of the energy storage device 102 can then be determined in a precise manner. Alternatively or additionally, based on the comparison, an adaptation of the operating strategy for the energy store 102 can take place in order to increase the service life or service life of the energy store 102.
  • Energy storage 102 additionally the event state of charge 31 1 of the individual events 310 are taken into account.
  • a depth of discharge distribution 403 may be determined as a two or more dimensional function of the event discharge depth 312 and the event load state 311.
  • a depth of discharge characteristic 410 for the energy storage 102 may be provided as a two or more dimensional function of the event discharge depth 312 and the event load state 311.
  • Life of an energy storage device 102 can be further increased.
  • FIG. 4b shows different depth of discharge histograms 421, 422 for an energy store 102 at different points in time (eg after 2 years or after 4 years of operation of the energy store 102).
  • the discharge depth histograms 421, 422 are shown in FIG. 4b as (interpolated) discharge depth distributions.
  • a future depth-of-depth histogram 423 may be predicted at a future time (eg, assuming that the operation or operating strategy of the on-board network 100 or the energy store 102 remains unchanged continue in the future). Based on the predicated
  • Discharge Depth Histogram 423 can then be predicted the still available life of the energy storage 102. For example, may be predicted that at a future time the predicted depth of discharge histogram 423 intersects the depth of discharge characteristic 410 of the energy store 102 (see point 424), and thus the life of the energy store 102 will have expired.
  • one or more measures can be determined on the basis of a predicted discharge depth histogram 423 in order to extend the service life of an energy store 102. For example, it may be determined that the maximum allowable lifetime of the energy storage device 102 is likely to be reached based on the frequency value 401 in a particular discharge depth group 404 (see point 424 in FIG. 4b). One or more measures may then be taken to determine the frequency of events 310 with event discharge depths 312 from the determined one
  • Discharge depth group 404 (and to increase the number or number 401 of events 310 with other event discharge depths 312).
  • one or more measures may be taken to reduce the available area below the depth of discharge characteristic 410 of the
  • Energy store 102 as completely as possible to fill, and thus to fully exploit the available life of the energy storage device 102 as possible.
  • the active shifting of the discharge / charge events 310 may be toward smaller charge / discharge amounts
  • Cycles load of the energy storage 102 For this purpose, the realized full-cycle equi valent events depending on the discharge depths 400 of the occurred individual events after each trip detected and stored become.
  • other data related to an event 310 may be collected and stored (such as the temperature of the energy storage 102 at event 310).
  • Discharge / load events 310 is e.g. to dimension and / or to select the energy storage 102 for a vehicle electrical system 100 as a function of the operating country of the vehicle 200, depending on equipment variants of the vehicle 200 and / or depending on individual Nutzem of the vehicle 200. Furthermore, a maximum possible utilization of
  • Areas of use of an energy storage device 102 can be effected, which makes it possible to reduce the required dimensioning of energy storage devices 102 and / or to extend the life of energy storage devices 102.
  • the operating strategy of a vehicle electrical system 100 can be adapted preventively in order to reduce the load on an energy store 102.
  • the individual charge / discharge events 310 of the energy store may be stored directly in a flistogram or distribution 403 (e.g., after each trip or after each detected event 310).
  • a histogram 403 stored in the storage unit 203 may be updated during travel or after each trip of a vehicle 200. In each case, a comparison with the lifetime guarantee characteristic 410 of the
  • country, equipment and / or user-specific cycle throughput of the energy storage 102 can be predicted. This in turn allows an early response by adjusting the operating strategy of the electrical system 100.
  • the measures described in this document are particularly advantageous for an AGM battery.
  • the measures are also applicable to other energy storage 102.
  • the described Measures in multi-storey on-board networks 100 are used.
  • Such vehicle electrical systems 100 have the possibility of recharging electrical energy between different energy storage devices 102 in order to increase the service life of the energy storage devices 102 by adapting a recharging strategy
  • FIG. 5 shows a flowchart of an exemplary method 500 for
  • the method 500 may be e.g. be executed by the control unit 104 of a vehicle electrical system 100 and / or a vehicle 200.
  • the method 500 includes detecting 501 during operation of the
  • Discharge / charging events 310 of the energy storage device 102 Discharge / charging events 310 of the energy storage device 102.
  • a discharge / charge events 310 may be a defined number N of loads and / or
  • Discharge operations have (in particular exactly one charging and / or discharging).
  • a discharge process begins directly with the completion of a previous charging process and ends directly with the beginning of a subsequent charging process.
  • a load begins immediately upon the completion of a previous unload and ends directly with the beginning of a subsequent unload. Unloading the
  • Energy storage 102 is typically effected by the provision of electrical energy to one or more electrical consumers 103.
  • the charging of the energy storage device 102 is typically effected by the provision of electrical energy by an energy source 101.
  • the discharge / charge event 310 event data indicates an event discharge depth 312 of the energy storage 102 as part of the discharge / charge event 310.
  • method 500 includes determining 502 based on
  • Discharge data a discharge depth distribution 403 (in particular a
  • Depth of discharge histogram 403 Depth of discharge histogram 403), for different discharge depths 400, a frequency 401 of discharge / charge events 310 with corresponding event discharge depth 312 during operation of the
  • the frequency or number 401 may be values for full cycle equivalent discharge / charge events.
  • the method 500 includes determining 503 based on the depth of discharge depth distribution 403 and based on a depth of discharge characteristic 410 of FIG
  • the method 500 includes adjusting the operating strategy for the energy storage device 102 and / or the operation of the operating memory 102 as a function of the discharge depth distribution 403 and in dependence on the discharge depth characteristic curve 410.
  • Histograms or distributions 403 with the lifetime guarantee characteristic curve 410 of an energy store 102 is a country, equipment and / or
  • the measures described in this document allow a maximum utilization of an available and / or permissible use range of an energy store 102. Thus, a minimum possible dimensioning of an energy store 102 can be achieved while maintaining the same high quality.
  • Energyspeichem 102 can be done reliable monitoring. Furthermore, predictive models for predicting the lifetime of energy storage devices 102 can be created. The described measures can be used for preventive quality management. Furthermore, early intervention may be via resilient operating strategies adapted to memory technology, e.g. based on a lifetime-prolonged cyclic shift of events 310 to depth of discharge ranges with a higher number of full-cycle equivalent events still available. For this purpose, e.g. Rekuperations phases of a vehicle 200 shortened or extended.
  • Multi-storage systems with the same or different mains voltages (eg 12 / 12V, 48 / 12V, HV (high voltage) / l2V electrical systems) can be used as life-prolonging transshipment strategies between the different energy stores 102 can be implemented in order to fully guarantee cyclization of the energy storage 102 used exploit.
  • mains voltages eg 12 / 12V, 48 / 12V, HV (high voltage) / l2V electrical systems
  • Measures described also allow life curves 410 for storage technologies to create or determine (based on the event data of the individual events 310 a variety of identical energy storage devices 102). These characteristics 410 can then be used to monitor individual
  • Energyspeichem 102 may be used during operation of the energy storage 102. Thus, the reliability of the operation of an energy storage device 102 and / or the allowable life of an energy storage device 102 may be increased.

Abstract

Es wird eine Steuereinheit (104) für einen Energiespeicher (102) beschrieben. Die Steuereinheit (104) ist eingerichtet, während eines Betriebs des Energiespeichers (102) Ereignisdaten in Bezug auf unterschiedliche Entlade/Lade-Ereignisse (310) des Energiespeichers (102) zu erfassen. Die Ereignisdaten für ein Entlade/Lade- Ereignis (310) zeigen dabei eine Ereignis-Entladetiefe (312) des Energiespeichers (102) im Rahmen des Entlade/Lade-Ereignisses (310) an. Außerdem ist die Steuereinheit (104) eingerichtet, auf Basis der Entladedaten eine Entladetiefen- Verteilung (403) zu ermitteln, die für unterschiedliche Entladetiefen (400) eine Anzahl (401) von Entlade/Lade-Ereignissen (310) mit entsprechender Ereignis- Entladetiefe (312) während des Betriebs des Energiespeichers (102) anzeigt. Ferner ist die Steuereinheit ( 104) eingerichtet, auf Basis der Entladetiefen- Verteilung (403) und auf Basis einer Entladetiefen-Kennlinie (410) des Energiespeichers (102) Zustandsdaten in Bezug auf eine kumulierte Belastung des Energiespeichers (102) zu ermitteln, und/oder in Abhängigkeit von der Entladetiefen-Verteilung (403) und der Entladetiefen-Kennlinie (410) eine Betriebsstrategie für den Energiespeicher (102) anzupassen.

Description

Verfahren und Steuereinheit zur Überwachung eines Energiespeichers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit zur Überwachung eines Energiespeichers, insbesondere in dem elektrischen Bordnetz eines Fahrzeugs.
Ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug, weist typischerweise zumindest einen elektrischen Energiespeicher auf, um elektrische Energie für den Betrieb von elektrischen Verbrauchern (z.B. einem Starter, einer Klimaanlage, einer Lichtanlage, etc.) des Fahrzeugs zu speichern. Insbesondere weist ein Fahrzeug zu diesem Zweck einen elektrochemischen Energiespeicher, etwa einen Blei-Akkumulator, auf.
Ein elektrochemischer Energiespeicher wird durch das zyklische Entladen und Aufladen belastet. Die Belastung hängt dabei typischerweise von der Entladetiefe der einzelnen Entlade/Lade-Zyklen ab. Zur Ermittlung der Belastung eines Energiespeichers kann die Summe der Entlade/Lade-Zyklen unabhängig von der jeweiligen Lade-/Entladetiefe erfasst und mit einer maximal zulässigen Anzahl von Zyklen verglichen werden. Dieser Vergleich liefert jedoch typischerweise nur eine relativ grobe Abschätzung der kumulierten Belastung eines Energiespeichers. Als Folge daraus kann die verbleibende Lebensdauer eines Energiespeichers nur unzureichend genau ermittelt werden, was dazu fuhren kann, dass Energiespeicher zu früh oder zu spät ausgetauscht werden (was zu erhöhten Kosten bzw. zu Beeinträchtigungen des Fährbetriebs eines Fahrzeugs führen kann).
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den kumulierten Belastungszustand eines (elektrochemischen) Energiespeichers, insbesondere einer Blei-basierten Batterie, mit erhöhter Genauigkeit zu ermitteln. Des Weiteren befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe, die Lebensdauer eines Energiespeichers in zuverlässiger und effizienter Weise zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausfuhrungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem
unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für einen Energiespeicher beschrieben. Der Energiespeicher kann in einem elektrischen Bordnetz eines Fahrzeugs, insbesondere eines Straßenkraftfahrzeugs, betrieben werden. Dabei kann elektrische Energie aus dem Energiespeicher entnommen werden, um ein oder mehrere elektrische Verbraucher zu betreiben. Andererseits kann über eine Energiequelle (z.B. über einen Generator, einen Gleichspannungswandler und/oder einen anderen Energiespeicher) elektrische Energie bereitgestellt werden, um den Energiespeicher zu laden. Der Energiespeicher kann eine Blei- Batterie und/oder eine AGM-Batterie oder eine lithiumbasierte Batterie oder eine Kombination mehrerer Energiespeicher auf gleicher oder unterschiedlicher Spannungsebene umfassen.
Die Steuereinheit ist eingerichtet, während des Betriebs des Energiespeichers Ereignisdaten in Bezug auf unterschiedliche Entlade/Lade-Ereignisse des Energiespeichers zu erfassen. Zu diesem Zweck können ein oder mehrere Ladungszustandssensoren verwendet werden, die typischerweise speichemah integriert sind (wie z.B. ein IBS = Integrierter Batterie-Sensor bei Bleibatterien oder Strom-Spannungssensoren bei Lithiumbatterien). Dabei können
Ereignisdaten ab der Inbetriebnahme des Energiespeichers ermittelt und gespeichert werden.
Ein Entlade/Lade-Ereignis kann derart definiert sein, dass sich ein Entlade/Lade- Ereignis genau über N Entladevorgänge und/oder N Ladevorgänge des
Energiespeichers erstreckt, wobei N gleich wie oder kleiner als 10, 5, 4, 3, 2, 1 sein kann. Insbesondere kann jeder einzelne Entladevorgang und/oder
Ladevorgang des Energie Speichers als Entlade/Lade-Ereignis definiert sein. Es kann somit eine detaillierte Erfassung des Entlade- und/oder Lade-Verhaltens des Energiespeichers erfolgen.
Während der Fahrt eines Fahrzeugs können typischerweise eine relativ große Anzahl von einzelnen Entladevorgängen und Ladevorgängen auftreten (z.B. 100, 1000 oder mehr). Dies gilt insbesondere bei Fahrzeugen, die
Bremsenergierückgewinnung verwenden und/oder bei einer Stadtfahrt. Für jeden dieser Entladevorgänge und/oder Ladevorgänge kann ein Entlade/Lade-Ereignis definiert und/oder gespeichert werden. Ggf. können N direkt aufeinander folgende Entladevorgänge und/oder Ladevorgänge zu einem einzigen Entlade/Lade- Ereignis zusammengefasst werden, um die Menge an erfassten und/oder gespeicherten Daten zu reduzieren. Es kann somit ein Kompromiss zwischen der Genauigkeit der Erfassung der Belastung des Energiespeichers und der gespeicherten Menge an Daten vorgenommen werden.
Ein Entlade/Lade-Ereignis kann durch einen Übergang zwischen einem
Ladevorgang und einem Entladevorgang und/oder durch einen Übergang zwischen einem Entladevorgang und einem Ladevorgang begrenzt werden.
Insbesondere können der Beginn und/oder das Ende eines Entlade/Lade- Ereignisses durch die Unterbrechung eines Ladevorgangs des Energiespeichers getriggert wird.
Typischerweise weist der zeitliche Verlauf des Ladezustands eines
Energiespeichers abwechselnde Teilbereiche mit negativer Steigung (bei einem Entladevorgang) und mit positiver Steigung (bei einem Ladevorgang) auf. Jeder Teilbereich mit negativer und/oder jeder Teilbereich mit positiver Steigung kann als einzelnes Entlade/Lade-Ereignis erfasst und gespeichert werden.
Die Ereignisdaten für ein Entlade/Lade-Ereignis können eine Ereignis- Entladetiefe des Energiespeichers im Rahmen des Entlade/Lade-Ereignisses anzeigen. Es kann somit für jedes Entlade/Lade-Ereignis die entsprechende Ereignis-Entladetiefe erfasst und gespeichert werden. Der Energiespeicher weist im Rahmen eines Entlade/Lade-Ereignisses typischerweise einen minimalen Ladezustand und einen maximalen Ladezustand aufweisen (z.B. am Anfang bzw. am Ende des Entlade/Lade-Ereignisses). Die Ereignis-Entladetiefe des
Entlade/Lade-Ereignisses kann dann von der Differenz zwischen dem maximalen Ladezustand und dem minimalen Ladezustand abhängen bzw. der Differenz zwischen dem maximalen Ladezustand und dem minimalen Ladezustand entsprechen.
Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, auf Basis der Entladedaten eine Entladetiefen- Verteilung zu ermitteln, wobei die Entladetiefen- Verteilung für unterschiedliche Entladetiefen eine Anzahl von Entlade/Lade-Ereignissen mit entsprechender Ereignis-Entladetiefe während des Betriebs des Energiespeichers anzeigt. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Entladedaten, die unterschiedlichen Entlade/Lade-Ereignisse in eine Mehrzahl von Entladetiefen-Gruppen für unterschiedliche Wertebereiche von Entladetiefen zu gruppieren. Es kann dann auf Basis der Anzahl von Entlade/Lade-Ereignissen in einer bestimmten Entladetiefen-Gruppe die Anzahl von Entlade/Lade- Ereignissen für diese Entladetiefen-Gruppe ermittelt werden. Die Entladetiefen- Verteilung kann somit als Entladetiefen-Histogramm ermittelt werden. Die Entladetiefen- Verteilung kann wiederholt und/oder kontinuierlich mit neuen Ereignisdaten für neu detektierte Entlade/Lade-Ereignisse aktualisiert werden. So kann in effiziente Weise eine stets aktuelle Entladetiefen-Verteilung für einen Energiespeicher ermittelt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, bei der Ermittlung der Anzahl von Entlade/Lade-Ereignissen ein Entlade/Lade-Ereignis in Abhängigkeit von der Ereignis-Entladetiefe des Entlade/Lade-Ereignisses zu gewichten, um eine Anzahl von Vollzyklen-äqui valenten Entlade/Lade-Ereignissen zu ermitteln. Mit anderen Worten, die Anzahl von Entlade/Lade-Ereignissen kann auf Vollzyklen- äquivalente Entlade/Lade-Ereignisse normiert werden. Dabei weist ein
Vollzyklen-äqui valentes Entlade/Lade-Ereignis eine Entladetiefe von Y%
(typischerweise 100%) der Lade- bzw. Nennkapazität des Energiespeichers auf (Y ist ein konstanter Wert, etwa zwischen 1 und 100, bevorzugt Y=l00). Die
Ereignis-Entladetiefe eines Entlade/Lade-Ereignisses weist typischerweise einen Wert zwischen 0% und 100% auf. Ein Entlade/Lade-Ereignis kann dann nur anteilig gemäß der Ereignis-Entladetiefe bei der Ermittlung der Anzahl von Entlade/Lade-Ereignissen gezählt werden, so dass die ermittelte Anzahl jeweils Vollzyklen-äqui valente Entlade/Lade-Ereignisse (mit einer Entladetiefe von Y%) anzeigt. Durch die Umrechnung bzw. die Erfassung von Vollzyklen-äqui valenten Entlade/Lade-Ereignissen kann eine verbesserte Überwachung eines
Energiespeichers ermöglicht werden (insbesondere um die verbleibende
Lebensdauer des Energiespeichers zu ermitteln).
Die Steuereinheit kann ferner eingerichtet sein, auf Basis der ermittelten
Entladetiefen-Verteilung und auf Basis einer Entladetiefen-Kennlinie des
Energiespeichers Zustandsdaten in Bezug auf eine kumulierte Belastung des Energiespeichers zu ermitteln. Dabei kann die Entladetiefen-Kennlinie für unterschiedliche Entladetiefen eine maximal zulässige Anzahl von Entlade/Lade- Ereignissen anzeigen (z.B. umgerechnet in Vollzyklen, wobei ein Vollzyklus der Energiemenge einer kompletten Entladung, i.e. 100% der Nennkapazität, entspricht). Insbesondere können die Zustandsdaten auf Basis eines Vergleichs der ermittelten Entladetiefen- Verteilung mit der Entladetiefen- Kennlinie ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, ein Abstandsmaß (z.B. einen mittleren absoluten oder quadratischen Abstand) zwischen der Entladetiefen- Verteilung und der Entladetiefen- Kennlinie zu ermitteln. Die Zustandsdaten können dann auf Basis des Abstandsmaßes ermittelt werden. Dabei können die Zustandsdaten z.B. anzeigen bzw. umfassen: eine verbleibende Lebensdauer des Energiespeichers; einen verbrauchten Anteil an einer maximal vorgesehenen Belastung des Energiespeichers; und/oder einen voraussichtlichen Endzeitpunkt einer Nutzungsdauer des Energiespeichers.
Die Steuereinheit ermöglicht es somit, in effizienter und präziser Weise den Zustand eines Energiespeichers zu ermitteln. Insbesondere kann dabei die verbleibende Lebensdauer des Energiespeichers ermittelt werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, in
Abhängigkeit von der Entladetiefen- Verteilung und in Abhängigkeit von der Entladetiefen-Kennlinie eine Betriebsstrategie für den Energiespeicher anzupassen. Dabei kann die Betriebsstrategie durch Anpassen des Betriebs einer Energiequelle angepasst werden, die eingerichtet ist, elektrische Energie zum Laden des Energiespeichers bereitzustellen. Alternativ oder ergänzend kann die Betriebsstrategie durch Anpassen des Betriebs eines elektrischen Verbrauchers angepasst werden, der eingerichtet ist, mit elektrischer Energie aus dem
Energiespeicher betrieben zu werden. Alternativ oder ergänzend kann die Betriebsstrategie durch Anpassen einer Umladestrategie zum Umladen von elektrischer Energie zwischen dem Energiespeicher und einem anderen
Energiespeicher angepasst werden.
Durch Anpassen der Betriebsstrategie kann die Nutzungsdauer eines
Energiespeichers verlängert werden. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Entladetiefen- Verteilung und auf Basis der Entladetiefen-Kennlinie zu bestimmen, dass der Betrieb des Energiespeichers eine zu hohe Anzahl von Entlade/Lade-Ereignissen mit Ereignis-Entladetiefen in einem bestimmen Wertebereich von Entladetiefen aufweist. Die Betriebsstrategie für den Energiespeicher kann dann derart angepasst werden, dass die Anzahl von Entlade/Lade-Ereignissen mit Ereignis-Entladetiefen in dem bestimmen
Wertebereich zumindest statistisch reduziert wird (im Vergleich zu einer unveränderten Betriebsstrategie). So kann in zuverlässiger Weise vermieden werden, dass für ein oder mehrere Entladetiefen-Gruppen die zulässige Anzahl an Entlade/Lade-Ereignissen (die durch die Entladetiefen-Kennlinie angezeigt wird) überschritten wird (und so die mögliche Nutzungsdauer des Energiespeichers beendet wird).
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Betriebsstrategie für den
Energiespeicher derart anzupassen, dass die Entladetiefen- Verteilung mit fortschreitendem Betrieb des Energiespeichers an die Entladetiefen-Kennlinie angenähert wird. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Betriebsstrategie für den Energiespeicher derart anzupassen, dass mit fortschreitendem Betrieb des Energiespeichers ein Abstandsmaß zwischen der Entladetiefen- Verteilung und der Entladetiefen-Kennlinie reduziert wird.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die
Betriebsstrategie für den Energiespeicher derart anzupassen, dass die
Entladetiefen- Verteilung die Entladetiefen-Kennlinie nicht schneidet und/oder nicht überschreitet. Die Betriebsstrategie für den Energiespeicher kann insbesondere derart angepasst werden, dass die verfügbare Fläche unterhalb der Entladetiefen-Kennlinie möglichst vollständig und/oder gleichmäßig für unterschiedliche Entladetiefen ausgenutzt wird. So kann die mögliche
Nutzungsdauer eines Energiespeichers maximiert werden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, an einem ersten Zeitpunkt des Betriebs des Energiespeichers eine erste Entladetiefen- Verteilung zu ermitteln, und an einem nachfolgenden zweiten Zeitpunkt des Energiespeichers eine zweite Entladetiefen- Verteilung zu ermitteln. Es kann dann auf Basis der ersten
Entladetiefen- Verteilung und der zweiten Entladetiefen- Verteilung eine prädizierte Entladetiefen-Verteilung für einen zukünftigen Zeitpunkt prädiziert werden. Die Zustandsdaten bezüglich der kumulierten Beanspruchung des Energiespeichers können dann auf Basis der prädizierten Entladetiefen-Verteilung ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Betriebsstrategie des Energiespeichers auf Basis der prädizierten Entladetiefen-Verteilung angepasst werden. So kann die Qualität der ermittelten Zustandsdaten weiter erhöht und/oder die Nutzungsdauer des Energiespeichers weiter verlängert werden.
Die Entladetiefen-Kennlinie des Energiespeichers und/oder der Energiespeicher können abhängig sein, von: einem Land, in dem der Energiespeicher betrieben wird; und/oder klimatischen Bedingungen während des Betriebs des
Energiespeichers; und/oder ein oder mehreren elektrischen Verbrauchern, die aus dem Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt werden; und/oder einem Nutzer eines Fahrzeugs, in dem der Energiespeicher angeordnet ist. So können die Kosten für die Bereitstellung eines Energiespeichers reduziert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Überwachung eines Energiespeichers beschrieben. Das Verfahren umfasst das Erfassen, während eines Betriebs des Energiespeichers, von Ereignisdaten in Bezug auf
unterschiedliche Entlade/Lade-Ereignisse des Energiespeichers, wobei die Ereignisdaten für ein Entlade/Lade-Ereignis eine Ereignis-Entladetiefe des Energiespeichers im Rahmen des Entlade/Lade-Ereignisses anzeigen. Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln, auf Basis der Entladedaten, einer
Entladetiefen-Verteilung, die für unterschiedliche Entladetiefen eine Anzahl von Entlade/Lade-Ereignissen mit entsprechender Ereignis-Entladetiefe während des Betriebs des Energiespeichers anzeigt. Außerdem kann das Verfahren umfassen, das Ermitteln, auf Basis der Entladetiefen-Verteilung und auf Basis einer
Entladetiefen-Kennlinie des Energiespeichers, von Zustandsdaten in Bezug auf eine kumulierte Belastung des Energiespeichers. Alternativ oder ergänzend kann das Verfahren umfassen, das Anpassen einer Betriebsstrategie für den
Energiespeicher in Abhängigkeit von der Entladetiefen- Verteilung und der Entladetiefen-Kennlinie.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elektrisches Bordnetz, insbesondere für ein Fahrzeug oder für eine stationäre oder mobile Anwendung, beschrieben, wobei das Bordnetz einen Energiespeicher und die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Straßenkraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit und/oder das in diesem Dokument beschriebene Bordnetz umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem
Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument
beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument
beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der
Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausfuhrungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figur 1 beispielhafte Komponenten eines elektrischen Bordnetzes;
Figur 2 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
Figur 3 einen beispielhaften zeitlichen Verlauf des Ladezustands eines
Energiespeichers während einer Fahrt eines Fahrzeugs;
Figur 4a ein beispielhaftes Ladetiefen-Histogramm;
Figur 4b eine beispielhafte Prädiktion der Belastung eines Energiespeichers; und Figur 5 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Überwachung eines Energiespeichers.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der zuverlässigen und effizienten Überwachung eines elektrochemischen
Energiespeichers, insbesondere in einem Fahrzeug. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 1 beispielhafte Komponenten eines elektrischen Bordnetzes 100 eines Fahrzeugs. Das Bordnetz 100 umfasst einen elektrischen Energiespeicher 102, der eingerichtet ist, elektrische Energie zu speichern. Des Weiteren umfasst das Bordnetz 100 ein oder mehrere elektrische Verbraucher 103 (z.B. einen Starter für einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, eine Klimaanlage, Lichtelemente, ein Infotainmentsystem, etc.), die mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher 102 betrieben werden können. Ferner umfasst das Bordnetz 100 typischerweise eine Energiequelle 101 für das elektrische Bordnetz 100, die eingerichtet ist, elektrische Energie zu erzeugen oder aus einem anderen Bordnetz des Fahrzeugs bereitzustellen. Die Energiequelle 101 kann einen Generator und/oder einen Gleichspannungswandler umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die
Energiequelle 101 einen anderen Energiespeicher umfassen. Das Bordnetz 100 weist eine Bordnetzspannung 105 auf (z.B. 12V, 24V, 48 V oder Hochvolt (etwa 300V oder mehr)). Die unterschiedlichen Komponenten 101, 102, 103 des Bordnetzes 100 können über eine Steuereinheit 104 des Bordnetzes 100 bzw. des Fahrzeugs gesteuert bzw. geregelt werden. Insbesondere kann die Steuereinheit 104 eingerichtet sein, den Ladezustand des Energiespeichers 102 einzustellen (z.B. durch Anpassen des Betriebs der Energiequelle 101 und/oder zumindest eines Verbrauchers 103). Des Weiteren kann die Steuereinheit 104 eingerichtet sein, die Bordnetzspannung 105 einzustellen. Mit anderen Worten, die Steuereinheit 104 kann eingerichtet sein, eine Betriebsstrategie für den Energiespeicher 102 umzusetzen.
Fig. 2 zeigt beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs 200. Das Fahrzeug 200 umfasst das Bordnetz 100. Insbesondere umfasst das Fahrzeug 100 die
Steuereinheit 104, die eingerichtet ist, über eine Sensoreinheit 202 (z.B. über einen Batteriesensor) Sensordaten in Bezug auf den Energiespeicher 102 zu erfassen. Die Sensordaten können den Ladezustand 300 des Energiespeichers 102 als Funktion der Zeit t anzeigen. Ein beispielhafter zeitlicher Verlauf 301 des Ladezustands 300 (d.h. des State of Charge, SOC) des Energiespeichers 102 als Funktion der Zeit t ist in Fig. 3 dargestellt. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 200 eine Speichereinheit 203, die eingerichtet ist, Daten in Bezug auf den Energiespeicher 102, insbesondere die Sensordaten und/oder davon abgeleitete Ereignisdaten, zu speichern.
Elektrochemische Energiespeicher 102 weisen typischerweise eine Lebensdauer auf, die von der Entladetiefe (d.h. von der Depth of Discharge (DoD)) des Energiespeichers 102 abhängt. Folglich führen unterschiedliche Nutzungsprofile eines Energiespeichers 102 (mit unterschiedlichen Entladetiefen) zu
unterschiedlichen Lebensdauern des Energiespeichers 102. Beispielsweise können AGM (Absorbent Glass Matt) Batterien bereits nach ca. 300 Vollzyklen- äquivalenten Entlade-Ereignisse bei Entladetiefen von ca. 50% der Nennkapazität vollständig gealtert sein. Andererseits kann sich die Lebensdauer einer AGM- Batterie bei relativ geringen Entladetiefen von nur 1% der Nennkapazität auf mehrere 1000 Vollzyklen-äqui valente Entlade-Ereignisse erhöhen. Die Ermittlung des kumulierten Belastungs- bzw. Alterungszustands eines Energiespeichers 102 kann somit typischerweise nicht ohne Weiteres auf Basis der Zählung eines Vollzyklen-äquivalenten Entlade-Wertes ermittelt werden.
Beispielsweise kann beim Abstellen des (Verbrennungs-) Motors eines Fahrzeugs 200 die Gesamtentlademenge des Energiespeichers 102 während der Fahrt des Fahrzeugs 200 ermittelt und in der Speichereinheit 203 abgespeichert werden (z.B.„5Ah Entlademenge“). Die erfasste Gesamtentlademenge kann dann als ein anteiliges Vollzyklen-äquivalentes Entladeereignis bei der Ermittlung der verbleibenden Lebensdauer des Energiespeichers 102 berücksichtigt werden. Eine derart grobe Datenerfassung (ohne Zuordnung zu den real aufgetretenen Einzel- Entlade/Lade-Ereignissen bzw. ohne Zuordnung zu einer spezifischen
Entladetiefe) fuhrt jedoch typischerweise zu einer relativ ungenauen Ermittlung des kumulierten Belastungszustands eines Energiespeichers 102. Als Folge daraus können ggf. fehlerhafte Wartungsmaßnahmen (z.B. ein verfrühter oder ein verspäteter Austausch eines Energiespeichers 102) durchgefuhrt werden. Des Weiteren können auch fehlerhafte Maßnahmen zur Reduzierung der Belastung eines Energiespeichers 102 (z.B. das Abschalten bzw. die Degradation einer Motor- Stopp- Automatik) durchgeftihrt werden.
Die Steuereinheit 104 kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten
Ereignisdaten in Bezug auf einzelne Entlade/Lade-Ereignisse eines
Energiespeichers 102 zu erfassen und in der Speichereinheit 203 zu speichern.
Fig. 3 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf 301 des Ladezustands 300 eines Energiespeichers 102 während des Betriebs eines Fahrzeugs 200. Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, kann der Ladezustand 300 zeitweise sinken (da elektrische Energie für den Betrieb von ein oder mehreren Verbrauchern 103 entnommen wird). Andererseits kann sich der Ladezustand 300 in anderen Zeitintervallen erhöhen (weil die Energiequelle 101 betrieben wird, etwa zur Rekuperation von Bremsenergie). Ein Teilbereich des zeitlichen Verlaufs 301 des Ladezustands zwischen dem Beginn und dem Ende eines zusammenhängenden Entladevorgangs kann als einzelnes Entlade/Lade-Ereignis 310 (d.h. Entlade- und/oder Lade-Ereignis oder kurz als Ereignis 310) betrachtet werden. Alternativ oder ergänzend kann ein Teilbereich des zeitlichen Verlaufs 301 des Ladezustands zwischen dem Beginn und dem Ende eines zusammenhängenden Ladevorgangs als einzelnes Entlade/Lade-Ereignis 310 (d.h. Entlade- und/oder Lade-Ereignis oder kurz als Ereignis 310) betrachtet werden. Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, erfolgen beim Betrieb eines Fahrzeugs 200 (insbesondere auch während einer einzelnen Fahrt eines Fahrzeugs 200) typischerweise eine Vielzahl von
Entlade/Lade-Ereignissen 310.
Für ein Entlade/Lade-Ereignis 310 können (auf Basis der Sensordaten)
Ereignisdaten ermittelt und gespeichert werden. Beispielhafte Ereignisdaten sind:
• die Ereignis-Entladetiefe 312; diese zeigt z.B. die Differenz des
Ladezustands 300 des Energiespeichers 102 zwischen dem Beginn und dem Ende des Entlade/Lade-Ereignisses 310 an; und
• den Ereignis-Ladezustand 311 zu Beginn und/oder am Ende eines
Ereignisses 310.
Es können somit während einer einzelnen Fahrt Ereignisdaten für eine Vielzahl von Ereignissen 310 erfasst und gespeichert werden. Dies kann für eine Vielzahl von Fahrten wiederholt werden. Diese Ereignisdaten können dann durch die Steuereinheit 104 ausgewertet werden, um in präziser Weise den kumulierten Belastungszustand des Energiespeichers 102 zu ermitteln.
Fig. 4a zeigt ein beispielhaftes Entladetiefen-Histogramm 403 (als Beispiel für eine Entladetiefen- Verteilung, umgerechnet in eine Anzahl an entladenen
Vollzyklen), das auf Basis der Ereignisdaten der Vielzahl von Ereignissen 310 ermittelt werden kann. Insbesondere können die Ereignisse 310 gemäß der jeweiligen Ereignis-Entladetiefen 312 in unterschiedliche Entladetiefen-Gruppen 404 für unterschiedliche Wertebereiche der Entladetiefe 404 gruppiert werden. In dem dargestellten Beispiel sind Entladetiefen- Gruppen 404 für die Bereiche 10- 20%, 20-30%, etc. vorgesehen. Des Weiteren ist der Bereich 0-10% in dem dargestellten Beispiel in mehrere Teilbereiche unterteilt (aufgrund der relativ hohen Anzahl von Ereignissen 310 in diesem Wertebereich).
Für jede Entladetiefen-Gruppen 404 kann ein Häufigkeitswert 401 ermittelt werden, wobei der Häufigkeitswert 401 die Anzahl von Vollzyklen- äquivalenten Lade/Entlade-Ereignissen mit dem jeweiligen Wert der Entladetiefe 400 anzeigen kann. Zur Ermittlung des Häufigkeitswertes bzw. der Anzahl 401 für eine Entladetiefen-Gruppe 404 können zunächst die Ereignisse 310 identifiziert werden, die eine Ereignis-Entladetiefe 312 aufweisen, die in den Wertebereich dieser Entladetiefen-Gruppe 404 fallt. Jedes identifiziert Ereignis 310 kann dann in Abhängigkeit von der Ereignis-Entladetiefe 312 gewichtet werden, da ein Ereignis 310 typischerweise nur einem anteiligen Vollzyklen-äqui valenten Lade/Entlade- Ereignis entspricht. Beispielsweise entspricht ein Ereignis 310 mit einer Ereignis-Entladetiefe 312 von x (z.B. mit c=10%) nur einem x-ten Anteil eines Vollzyklen-äquivalenten Lade/Entlade-Ereignisses.
Insgesamt können so für unterschiedliche Entladetiefen-Gruppen 404
unterschiedliche Häufigkeitswerte 401 ermittelt werden. Das Entladetiefen- Histogramm 403 wird dann durch die Häufigkeitswerte 401 als Funktion der Entladetiefen 400 der Entladetiefen-Gruppen 404 gebildet. Das Entladetiefen- Histogramm 403 stellt somit eine detaillierte Verteilung von Vollzyklenäquivalenten Lade/Entlade-Ereignissen eines Energiespeichers 102 als Funktion der Entladetiefen 400 dar.
Ein Energiespeicher 102 kann eine Entladetiefen- Kennlinie 410 aufweisen, die die maximal zulässige Häufigkeit bzw. Anzahl 401 von Vollzyklen-äquivalenten Lade/Entlade-Ereignissen als Funktion der Entladetiefe 400 anzeigt. Insbesondere kann die Fläche unterhalb der Entladetiefen-Kennlinie 410 einen Betriebsbereich für einen Energiespeicher 102 definieren, in dem der Energiespeicher 102 betrieben werden kann, bevor der Energiespeicher 102 ein planmäßiges
Betriebsende bzw. Lebensende erreicht hat und somit ausgetauscht werden sollte.
Die Steuereinheit 104 kann eingerichtet sein, das Entladetiefen-Histogramm 403 mit der Entladetiefen-Kennlinie 410 des Energiespeichers 102 zu vergleichen. Basierend auf dem Vergleich kann dann der kumulierte Betriebszustand des Energiespeichers 102 in präziser Weise ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann auf Basis des Vergleichs eine Anpassung der Betriebsstrategie für den Energiespeicher 102 erfolgen, um die Lebensdauer bzw. Nutzungsdauer des Energiespeichers 102 zu erhöhen.
Ggf. kann bei der Ermittlung der Entladetiefen- Verteilung 403 eines
Energiespeichers 102 zusätzlich der Ereignis-Ladezustand 31 1 der einzelnen Ereignisse 310 berücksichtigt werden. Beispielsweise kann eine Entladetiefen- Verteilung 403 als zwei- oder mehr-dimensionale Funktion der Ereignis- Entladetiefe 312 und des Ereignis-Ladezustands 311 ermittelt werden. Des Weiteren kann eine Entladetiefen-Kennlinie 410 für den Energiespeicher 102 als zwei- oder mehr-dimensionale Funktion der Ereignis-Entladetiefe 312 und des Ereignis-Ladezustands 311 bereitgestellt werden. Durch die zusätzliche
Berücksichtigung des Ereignis-Ladezustands 311 können die Genauigkeit des ermittelten Belastungszustands des Energiespeichers 102 und/oder die
Lebensdauer eines Energiespeichers 102 weiter erhöht werden.
Fig. 4b zeigt unterschiedliche Entladetiefen-Histogramme 421, 422 für einen Energiespeicher 102 an unterschiedlichen Zeitpunkten (z.B. nach 2 Jahren bzw. nach 4 Jahren Betrieb des Energiespeichers 102). Die Entladetiefen-Histogramme 421, 422 sind in Fig. 4b als (interpolierte) Entladetiefen- Verteilungen dargestellt. Auf Basis von ein oder mehreren gemessenen Entladetiefen-Histogrammen 421, 422 kann ein zukünftiges Entladetiefen-Histogramm 423 an einem zukünftigen Zeitpunkt prädiziert werden (z.B. unter der Annahme das der Betrieb bzw. die Betriebsstrategie des Bordnetzes 100 bzw. des Energiespeicher 102 unverändert auch in der Zukunft fortgesetzt werden). Basierend auf dem prädizierten
Entladetiefen- Histogramm 423 kann dann die noch zu Verfügung stehende Lebensdauer des Energiespeicher 102 prädiziert werden. Z.B. kann prädiziert werden, dass zu einem zukünftigen Zeitpunkt das prädizierten Entladetiefen- Histogramm 423 die Entladetiefen-Kennlinie 410 des Energiespeichers 102 schneidet (siehe Punkt 424), und somit die Lebensdauer des Energiespeichers 102 abgelaufen sein wird.
Alternativ oder ergänzend können auf Basis eines prädizierten Entladetiefen- Histogramms 423 ein oder mehrere Maßnahmen ermittelt werden, um die Lebensdauer eines Energiespeichers 102 zu verlängern. Beispielsweise kann ermittelt werden, dass die maximal zulässige Lebensdauer des Energiespeichers 102 voraussichtlich aufgrund des Häufigkeitswerts 401 in einer bestimmten Entladetiefen-Gruppe 404 erreicht sein wird (siehe Punkt 424 in Fig. 4b). Es können dann ein oder mehrere Maßnahmen ergriffen werden, um die Häufigkeit von Ereignissen 310 mit Ereignis-Entladetiefen 312 aus der bestimmten
Entladetiefen-Gruppe 404 zu reduzieren (und dafür die Häufigkeit bzw. die Anzahl 401 von Ereignissen 310 mit anderen Ereignis-Entladetiefen 312 zu erhöhen). Insbesondere können ein oder mehrere Maßnahmen veranlasst werden, um die verfügbare Fläche unterhalb der Entladetiefen-Kennlinie 410 des
Energiespeichers 102 möglichst vollständig auszufüllen, und um damit die verfügbare Lebensdauer des Energiespeichers 102 möglichst vollständig auszunutzen. Insbesondere kann das aktive Verschieben der Entlade/Lade- Ereignisse 310 in Richtung kleinerer Lade-/Entlademengen
lebensdauerverlängemd für den Energiespeicher 102 sein.
Es erfolgt somit während des Betriebs eines Bordnetzes 100 bzw. eines
Energiespeichers 102 eine detaillierte Erfassung der tatsächlichen
Zyklenbelastung des Energiespeichers 102. Zu diesem Zweck können die realisierten Vollzyklen-äqui valenten Ereignisse abhängig von den Entladetiefen 400 der aufgetretenen Einzelereignisse nach jeder Fahrt erfasst und gespeichert werden. Darüber hinaus können noch weitere Daten in Bezug auf ein Ereignis 310 erfasst und gespeichert werden (wie z.B. die Temperatur des Energiespeichers 102 bei dem Ereignis 310).
Ziel der detaillierten Erfassung von Ereignisdaten in Bezug auf einzelne
Entlade/Lade-Ereignisse 310 ist z.B. den Energiespeicher 102 für ein Bordnetz 100 in Abhängigkeit von dem Betriebsland des Fahrzeugs 200, in Abhängigkeit von Ausstattungsvarianten des Fahrzeugs 200 und/oder in Abhängigkeit von individuellen Nutzem des Fahrzeugs 200 dimensionieren und/oder auswählen zu können. Des Weiteren kann eine maximal mögliche Ausnutzung von
Nutzungsbereichen eines Energiespeichers 102 bewirkt werden, was es ermöglicht, die erforderliche Dimensionierung von Energiespeichem 102 zu reduzieren und/oder die Lebensdauer von Energiespeichem 102 zu verlängern. Außerdem kann die Betriebsstrategie eines Bordnetzes 100 präventiv angepasst werden, um die Belastung für einen Energiespeicher 102 zu reduzieren.
Die einzelnen Lade/Entlade-Ereignisse 310 des Energiespeichers können direkt in einem Flistogramm bzw. in einer Verteilung 403 gespeichert werden (z.B. nach jeder Fahrt bzw. nach jedem detektierten Ereignis 310). Insbesondere kann ein in der Speichereinheit 203 gespeichertes Histogramm 403 während der Fahrt oder nach jeder Fahrt eines Fahrzeugs 200 aktualisiert werden. Es kann dann jeweils aktuell ein Vergleich mit der Lebensdauergarantie-Kennlinie 410 des
Energiespeichers 102 erfolgen.
So kann länder-, ausstattungs- und/oder nutzerspezifisch ein Zyklendurchsatz des Energiespeichers 102 prognostiziert werden. Dies ermöglicht wiederum eine frühzeitige Reaktion durch Anpassung der Betriebsstrategie des Bordnetzes 100.
Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen sind insbesondere für eine AGM-Batterie vorteilhaft. Die Maßnahmen sind aber auch für anderweitige Energiespeicher 102 anwendbar. Des Weiteren können die beschriebenen Maßnahmen in Mehrspeicher-Bordnetzen 100 verwendet werden. Derartige Bordnetze 100 weisen die Möglichkeit des Umladens von elektrischer Energie zwischen verschiedenen Energiespeichem 102 auf, um durch Anpassung einer Umladestrategie die Lebensdauer der Energiespeicher 102 zu erhöhen
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 500 zur
Überwachung eines Energiespeichers 102. Das Verfahren 500 kann z.B. durch die Steuereinheit 104 eines Bordnetzes 100 und/oder eines Fahrzeugs 200 ausgefuhrt werden.
Das Verfahren 500 umfasst das Erfassen 501, während des Betriebs des
Energiespeichers 102, von Ereignisdaten in Bezug auf unterschiedliche
Entlade/Lade-Ereignisse 310 des Energiespeichers 102. Dabei können
Ereignisdaten für den gesamten Betrieb des Energiespeichers 102 (seit
Inbetriebnahme) erfasst und gespeichert werden. Ein Entlade/Lade-Ereignisse 310 kann dabei eine definierte Anzahl N von Ladevorgängen und/oder
Entladevorgängen aufweisen (insbesondere genau einen Ladevorgang und/oder Entladevorgang). Dabei beginnt ein Entladevorgang direkt mit dem Abschluss eines vorhergehenden Ladevorgangs und endet direkt mit dem Beginn eines nachfolgenden Ladevorgangs. In entsprechender Weise beginnt ein Ladevorgang direkt mit dem Abschluss eines vorhergehenden Entladevorgangs und endet direkt mit dem Beginn eines nachfolgenden Entladevorgangs. Das Entladen des
Energiespeichers 102 wird typischerweise durch die Bereitstellung von elektrischer Energie für ein oder mehrere elektrische Verbraucher 103 bewirkt. Andererseits wird das Laden des Energiespeichers 102 typischerweise durch die Bereitstellung von elektrischer Energie durch eine Energiequelle 101 bewirkt.
Die Ereignisdaten für ein Entlade/Lade-Ereignis 310 zeigen eine Ereignis- Entladetiefe 312 des Energiespeichers 102 im Rahmen des Entlade/Lade- Ereignisses 310 an. Außerdem umfasst das Verfahren 500 das Ermitteln 502, auf Basis der
Entladedaten, einer Entladetiefen- Verteilung 403 (insbesondere eines
Entladetiefen-Histogramms 403), die für unterschiedliche Entladetiefen 400 eine Häufigkeit bzw. eine Anzahl 401 von Entlade/Lade-Ereignissen 310 mit entsprechender Ereignis-Entladetiefe 312 während des Betriebs des
Energiespeichers 102 anzeigt. Dabei kann es sich bei der Häufigkeit bzw. der Anzahl 401 um Werte für Vollzyklen-äquivalente Entlade/Lade-Ereignisse handeln.
Ferner umfasst das Verfahren 500 das Ermitteln 503, auf Basis der Entladetiefen- Verteilung 403 und auf Basis einer Entladetiefen- Kennlinie 410 des
Energiespeichers 102, von Zustandsdaten in Bezug auf eine kumulierte Belastung des Energiespeichers 102. Insbesondere kann eine Vorhersage über die verbleibende Lebensdauer des Energiespeichers 102 getroffen werden. Alternativ oder ergänzend umfasst das Verfahren 500 das Anpassen der Betriebsstrategie für den Energiespeicher 102 und/oder des Betriebs des Betriebsspeichers 102, in Abhängigkeit von der Entladetiefen- Verteilung 403 und in Abhängigkeit von der Entladetiefen-Kennlinie 410.
Über den in diesem Dokument beschriebenen Vergleich von erfassten
Histogrammen bzw. Verteilungen 403 mit der Lebensdauergarantie-Kennlinie 410 eines Energiespeichers 102 ist ein länder-, ausstattungs- und/oder
nutzerspezifischer Zyklendurchsatz des Energiespeichers 102 prognostizierbar. So kann frühzeitig eine Betriebsstrategie für den Energiespeicher 102 angepasst werden. Des Weiteren wird so eine länder-, ausstattungs- und/oder
nutzerspezifische Konfiguration eines Energiespeichers 102 ermöglicht.
Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen eine maximale Ausnutzung eines verfügbaren und/oder zulässigen Nutzungsbereichs eines Energiespeichers 102. So kann eine minimal mögliche Dimensionierung eines Energiespeichers 102 bei gleichbleibend hoher Qualität erreicht werden. Durch ein Monitoring von Ereignissen 310 für eine Vielzahl von (baugleichen)
Energiespeichem 102 kann ein zuverlässiges Monitoring erfolgen. Des Weiteren können so Prognosemodelle zur Prognose der Lebensdauer von Energiespeichem 102 erstellt werden. Durch die beschriebenen Maßnahmen kann ein präventives Qualitätsmanagement erfolgen. Des Weiteren kann ein frühzeitiger Eingriff über belastbare, an die Speichertechnologie angepasste, Betriebsstrategien erfolgen, z.B. anhand einer lebensdauerverlängemden Zyklisiemngs- Verschiebung von Ereignissen 310 in Entladetiefen- Wertebereiche mit einer höheren Anzahl von noch verfügbaren Vollzyklen-äquivalenten Ereignissen. Zu diesem Zweck können z.B. Rekuperations-Phasen eines Fahrzeugs 200 verkürzt oder verlängert werden.
Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen können auch bei
Mehrspeichersystemen mit gleichen oder unterschiedlichen Netzspannungen (z.B. 12/12V, 48/12V, HV(Hochvolt)/l2V-Bordnetzen) verwendet werden, da lebensdauerverlängemde Umladestrategien zwischen den unterschiedlichen Energiespeichem 102 umgesetzt werden können, um die volle Garantie- Zyklisierung der verwendeten Energiespeicher 102 auszunutzen. Die
beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es auch Lebensdauer-Kennlinien 410 für Speichertechnologien zu erstellen bzw. zu ermitteln (auf Basis der Ereignisdaten der Einzel-Ereignisse 310 einer Vielzahl von baugleichen Energiespeichern 102). Diese Kennlinien 410 können dann zur Überwachung von einzelnen
Energiespeichem 102 während des Betriebs der Energiespeicher 102 verwendet werden. So können die Zuverlässigkeit des Betriebs eines Energiespeichers 102 und/oder die zulässige Lebensdauer eines Energiespeichers 102 erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Ansprüche
1) Steuereinheit (104) für einen Energiespeicher (102); wobei die Steuereinheit (104) eingerichtet ist,
- während eines Betriebs des Energiespeichers (102) Ereignisdaten in
Bezug auf unterschiedliche Entlade/Lade-Ereignisse (310) des Energiespeichers (102) zu erfassen; wobei die Ereignisdaten für ein Entlade/Lade-Ereignis (310) eine Ereignis-Entladetiefe (312) des Energiespeichers (102) im Rahmen des Entlade/Lade-Ereignisses (310) anzeigen;
- auf Basis der Entladedaten eine Entladetiefen- Verteilung (403) zu ermitteln, die für unterschiedliche Entladetiefen (400) eine Anzahl (401) von Entlade/Lade- Ereignissen (310) mit entsprechender Ereignis-Entladetiefe (312) während des Betriebs des Energiespeichers (102) anzeigt; und
- auf Basis der Entladetiefen- Verteilung (403) und auf Basis einer
Entladetiefen- Kennlinie (410) des Energiespeichers (102) Zustandsdaten in Bezug auf eine kumulierte Belastung des Energiespeichers (102) zu ermitteln, und/oder in Abhängigkeit von der Entladetiefen- Verteilung (403) und der Entladetiefen-Kennlinie (410) eine Betriebsstrategie für den Energiespeicher (102) anzupassen.
2) Steuereinheit (104) gemäß Anspruch 1, wobei
- die Entladetiefen-Kennlinie (410) für unterschiedliche Entladetiefen (400) eine maximal zulässige Anzahl (401) von Entlade/Lade-
Ereignissen (310) anzeigt;
- die Steuereinheit (104) eingerichtet ist, ein Abstandsmaß zwischen der Entladetiefen- Verteilung (403) und der Entladetiefen-Kennlinie (410) zu ermitteln; und - die Steuereinheit (104) eingerichtet ist, die Zustandsdaten auf Basis des Abstandsmaßes zu ermitteln.
3) Steuereinheit (104) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (104) eingerichtet ist,
- auf Basis der Entladedaten, die unterschiedlichen Entlade/Lade- Ereignisse (310) in eine Mehrzahl von Entladetiefen-Gruppen (404) für unterschiedliche Wertebereiche von Entladetiefen (400) zu gruppieren; und
- auf Basis einer Anzahl von Entlade/Lade-Ereignissen (310) in einer Entladetiefen-Gruppe (404) eine Anzahl (401) von Entlade/Lade- Ereignissen (310) für diese Entladetiefen-Gruppe (404) zu ermitteln.
4) Steuereinheit (104) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (104) eingerichtet ist,
- auf Basis der Entladetiefen- Verteilung (403) und der Entladetiefen- Kennlinie (410) zu bestimmen, dass der Betrieb des Energiespeichers (102) eine zu hohe Anzahl von Entlade/Lade-Ereignissen (310) mit Ereignis-Entladetiefen (312) in einem bestimmen Wertebereich von Entladetiefen (400) aufweist; und
- die Betriebsstrategie für den Energiespeicher (102) derart anzupassen, dass die Anzahl von Entlade/Lade-Ereignissen (310) mit Ereignis- Entladetiefen (312) in dem bestimmen Wertebereich zumindest statistisch reduziert wird.
5) Steuereinheit (104) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (104) eingerichtet ist,
- die Betriebsstrategie für den Energiespeicher (102) derart anzupassen, dass die Entladetiefen-Verteilung (403) mit fortschreitendem Betrieb des Energiespeichers (102) an die Entladetiefen-Kennlinie (410) angenähert wird; und/oder - die Betriebsstrategie für den Energiespeicher (102) derart anzupassen, dass mit fortschreitendem Betrieb des Energiespeichers (102) ein Abstandsmaß zwischen der Entladetiefen- Verteilung (403) und der Entladetiefen- Kennlinie (410) reduziert wird; und/oder
- die Betriebsstrategie für den Energiespeicher ( 102) derart anzupassen, dass die Entladetiefen-Verteilung (403) die Entladetiefen-Kennlinie (410) nicht schneidet.
6) Steuereinheit (104) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betriebsstrategie angepasst wird, durch
- Anpassen des Betriebs einer Energiequelle (101), die eingerichtet ist, elektrische Energie zum Laden des Energiespeichers (102) bereitzustellen; und/oder
- Anpassen des Betriebs eines elektrischen Verbrauchers (103), der eingerichtet ist, mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher (102) betrieben zu werden; und/oder
- Anpassen einer Umladestrategie zum Umladen von elektrischer
Energie zwischen dem Energiespeicher (102) und einem anderen Energiespeicher.
7) Steuereinheit (104) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zustandsdaten ein oder mehrere umfassen bzw. anzeigen,
- eine verbleibende Lebensdauer des Energiespeichers (102);
- einen verbrauchten Anteil an einer maximal vorgesehenen Belastung des Energiespeichers (102); und/oder
- einen voraussichtlichen Endzeitpunkt einer Nutzungsdauer des
Energiespeichers.
8) Steuereinheit (104) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (104) eingerichtet ist, bei der Ermittlung der Anzahl (401) ein Entlade/Lade-Ereignis (310) in Abhängigkeit von der Ereignis-Entladetiefe (312) des Entlade/Lade-Ereignis (310) zu gewichten, um eine Anzahl (401) von Vollzyklen-äquivalenten Entlade/Lade-Ereignissen zu ermitteln.
9) Steuereinheit (104) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Energiespeicher (102) im Rahmen eines Entlade/Lade-Ereignisses (310) einen minimalen Ladezustand und einen maximalen Ladezustand aufweist; und
- die Ereignis-Entladetiefe (312) des Entlade/Lade-Ereignisses (310) von der Differenz zwischen dem maximalen Ladezustand und dem minimalen Ladezustand abhängt.
10) Steuereinheit (104) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- sich ein Entlade/Lade-Ereignis (310) über N Entladevorgänge
und/oder N Ladevorgänge des Energiespeichers (102) erstreckt; mit N gleich wie oder kleiner als 10, 5, 4, 3, 2, 1 ; und/oder
- ein Entlade/Lade-Ereignis (310) durch einen Übergang zwischen
einem Ladevorgang und einem Entladevorgang und/oder durch einen Übergang zwischen einem Entladevorgang und einem Ladevorgang begrenzt wird; und/oder
- ein Beginn und/oder ein Ende eines Entlade/Lade-Ereignisses (310) durch eine Unterbrechung eines Ladevorgangs des Energiespeichers (102) getriggert wird.
11) Steuereinheit (104) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (104) eingerichtet ist,
- an einem ersten Zeitpunkt des Betriebs des Energiespeichers (102) eine erste Entladetiefen- Verteilung (403, 421) zu ermitteln;
- an einem nachfolgenden zweiten Zeitpunkt des Energiespeichers (102) eine zweite Entladetiefen- Verteilung (403, 422) zu ermitteln; und
- auf Basis der ersten Entladetiefen- Verteilung (403, 421) und der
zweiten Entladetiefen-Verteilung (403, 422) eine prädizierte Entladetiefen- Verteilung (403, 423) für einen zukünftigen Zeitpunkt zu prädizieren; und
- die Zustandsdaten auf Basis der prädizierten Entladetiefen-Verteilung (403, 423) zu ermitteln und/oder eine Betriebsstrategie des Energiespeichers (102) auf Basis der prädizierten Entladetiefen- Verteilung (403, 423) anzupassen.
12) Steuereinheit (104) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Energiespeicher (102) eine Blei-Batterie und/oder eine AGM-Batterie umfasst.
13) Steuereinheit (104) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entladetiefen-Kennlinie (410) des Energiespeichers (102) und/oder der Energiespeicher (102) abhängig sind, von,
- einem Land in dem der Energiespeicher (102) betrieben wird; und/oder
- klimatischen Bedingungen während des Betriebs des Energiespeichers (102); und/oder
- ein oder mehreren elektrischen Verbrauchern (103), die aus dem
Energiespeicher (102) mit elektrischer Energie versorgt werden;
und/oder
- einem Nutzer eines Fahrzeugs (200), in dem der Energiespeicher (102) angeordnet ist.
14) Verfahren (500) zur Überwachung eines Energiespeichers (102); wobei das Verfahren (500) umfasst,
- Erfassen (501), während eines Betriebs des Energiespeichers (102), von Ereignisdaten in Bezug auf unterschiedliche Entlade/Lade- Ereignisse (310) des Energiespeichers (102); wobei die Ereignisdaten für ein Entlade/Lade-Ereignis (310) eine Ereignis-Entladetiefe (312) des Energiespeichers (102) im Rahmen des Entlade/Lade-Ereignisses (310) anzeigen; - Ermitteln (502), auf Basis der Entladedaten, einer Entladetiefen- Verteilung (403), die für unterschiedliche Entladetiefen (400) eine Anzahl (401) von Entlade/Lade-Ereignissen (310) mit entsprechender Ereignis-Entladetiefe (312) während des Betriebs des Energiespeichers (102) anzeigt; und
- Ermitteln (503), auf Basis der Entladetiefen- Verteilung (403) und auf Basis einer Entladetiefen-Kennlinie (410) des Energiespeichers (102), von Zustandsdaten in Bezug auf eine kumulierte Belastung des Energiespeichers (102), und/oder Anpassen einer Betriebsstrategie für den Energiespeicher (102) in Abhängigkeit von der Entladetiefen-
Verteilung (403) und der Entladetiefen-Kennlinie (410).
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