WO2023227747A1 - Verfahren und system zum betreiben eines energiespeichers mit einer mehrzahl von batteriezellen - Google Patents

Verfahren und system zum betreiben eines energiespeichers mit einer mehrzahl von batteriezellen Download PDF

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WO2023227747A1
WO2023227747A1 PCT/EP2023/064127 EP2023064127W WO2023227747A1 WO 2023227747 A1 WO2023227747 A1 WO 2023227747A1 EP 2023064127 W EP2023064127 W EP 2023064127W WO 2023227747 A1 WO2023227747 A1 WO 2023227747A1
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energy storage
battery
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PCT/EP2023/064127
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David BENNETTS
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Webasto SE
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an energy storage device with a plurality of battery cells, in particular in a vehicle.
  • the invention further relates to a system for operating an energy storage device with a plurality of battery cells, in particular in a vehicle.
  • the traction battery of a vehicle typically consists of a plurality of individual battery cells, which are connected to one another in series, for example, in order to achieve the required high voltages.
  • battery modules are provided which include a certain number of battery cells; a certain number of battery modules are then connected to the entire traction battery.
  • a distributed topology of a battery management system (BMS) is usually provided.
  • a central control unit is provided which is connected to a large number of integrated cell monitoring units via a data connection, in particular via a data bus. In this way, for example, cell voltage and temperature for the individual battery cells are measured and monitored.
  • the cell monitoring units are designed in particular in an integrated design with a battery module.
  • the integrated cell monitoring units are usually suitable for carrying out basic data processing, so that not every individual measurement has to be transmitted to the central control unit. In this way, the required bandwidth and the required computing capacities of the central control unit are reduced. Furthermore, the effective sampling rate can be improved.
  • SoC state of charge
  • a “state of health” (SoH) of a battery can be defined as a measure of its overall condition. Typically, the SoH decreases as the battery ages, depending on, among other things, the type of load, the discharging and charging behavior and environmental influences.
  • the state of charge is a parameter on which not only the reliability of a range information depends, but which also enables optimal use of a valuable resource. It is therefore very important for a user that the charging state is determined as reliably and accurately as possible.
  • the state of charge cannot be measured directly, but must be estimated based on available battery parameters and environmental conditions.
  • An essential parameter that consistently and reliably indicates the state of charge is the terminal voltage of a battery cell (unloaded, settled cell terminal voltage) while it is not being operated under load.
  • this value can only be estimated during vehicle operation as the measurable terminal voltage constantly changes depending on the dynamic load during application.
  • the terminal voltage drops during a short-term peak in demand and may also increase while the battery is being charged.
  • the WO 2019/025171 A1 describes a method for estimating the cell voltage, the state of charge and the battery state of a battery in connection with a load.
  • a first current and a first voltage are measured and an open-circuit cell voltage of the battery is estimated.
  • An excitation level of the battery is estimated based on voltage, current, and a cost optimization process.
  • EP 2 306214 A3 proposes a method for determining the direct current impedance of a battery.
  • a plurality of measured values of a terminal voltage of at least one battery cell are recorded. Filtering is carried out based on the measured values recorded and a filtered measurement result is generated. The filtering of the measured values includes a comparison operation. Output data is generated and output based on the filtered measurement result.
  • the output data can include at least one of the recorded measured values.
  • particularly suitable measured values can advantageously be output in order, for example, to enable a consistently accurate estimate of the state of charge even under changing operating conditions.
  • a central control unit can then calculate the state of charge with improved accuracy and thereby reliably determine the remaining range of the vehicle. This leads to reduced costs through better use of the vehicle's traction battery and to a better impression on the user through greater confidence in the stated remaining range or operating time.
  • the method is carried out at the level of an integrated cell monitoring unit, which records the measured values for the battery cells of a subset of the battery cells of the energy storage and monitors these battery cells.
  • the electronics of this integrated cell monitoring unit can be designed in such a way that it is only suitable for the total voltage of the battery cells monitored in this way, instead of for the total voltage of all battery cells of the energy storage device.
  • the output data can then be transmitted to a higher-level central control unit and further evaluated there, or the central control unit can use the received output data to generate a control signal for controlling the battery cells or subsets thereof.
  • a basic idea of the invention is to treat the measured values by filtering them with a comparison operation in such a way that unsuitable measured values can be identified and filtered out very easily. They then do not contribute to the output and transmitted data volume, so that available bandwidth, such as a data connection between integrated cell monitoring units and a central control unit, is conserved. Further processing and/or evaluation of the data can also be carried out more efficiently and with less computing power.
  • the filtering involves comparing the measured values with one another and/or comparing the measured values with another value, such as a threshold value or the boundaries of an interval of values.
  • the internal impedance must therefore be included in the calculation of the state of charge, although this parameter cannot be measured directly.
  • the question arises Difficulty that it is influenced by various factors such as the temperature and age of the cell as well as the state of charge itself.
  • a way to estimate the state of charge should therefore be chosen in which the influence of the internal impedance value is reduced as much as possible.
  • the relevant terminal voltage of the battery cell corresponds most closely to the state of charge when the cell is operated with minimal load; the charge state can therefore be determined with the best accuracy in this case.
  • the ohmic component of the internal impedance reacts particularly quickly to the changing load.
  • the measured values of the terminal voltage are recorded in a manner known per se.
  • the measured values can be recorded for each individual battery cell;
  • the detection can take place simultaneously for a defined quantity of battery cells, for example a quantity of battery cells connected in series.
  • measured values of the temperature of at least one battery cell can be recorded, for example simultaneously with the recording of the terminal voltage.
  • the measured values are recorded in succession, for example with a predetermined recording frequency.
  • the measurements can be carried out at a fixed time interval from one another.
  • the measured values are recorded in particular over a predetermined period of time, which can also be configurable.
  • the measured values can be stored in a memory.
  • the newest measured value can always replace the oldest measured value of the majority of measured values, for example in a ring memory, in order to always evaluate a predetermined number of the last measured values recorded or the last measured values recorded within the predetermined period of time.
  • the filtering and generation of the output data can be carried out at predetermined times, for example at regular intervals at a predetermined, possibly configurable frequency or upon receipt of a request signal.
  • the comparison operation includes determining a maximum or minimum measurement value of the plurality of measurement values. This means that during the comparison operation, the measured values are compared with each other, in particular the measured values recorded within a certain period of time.
  • the output data includes the maximum and/or minimum of the measured values recorded.
  • a predetermined, possibly configurable number of maximum or minimum measured values can be determined.
  • an average value can be determined based on such a set of maximum or minimum measured values.
  • a median value of the majority of the measured values or a specific subset thereof is determined. This means that the median value is determined based on a comparison of the measured values with each other, which is larger or smaller than half of the measured values. The value obtained in this way is less susceptible to the influence of short-term deviations than the arithmetic mean.
  • the filtering may further include a smoothing operation over the total amount of measured values collected, such as forming a moving average.
  • the comparison operation includes comparing the measured values with at least one limit value.
  • a lower and/or an upper limit value can be provided. Comparing against both a lower and upper limit determines whether the measurement is within a specific interval.
  • a fixed limit value can be specified, for example by configuring the system.
  • a dynamic limit value can be specified, for example in order to determine the measured values below or above the average of the entire majority of measured values during filtering.
  • Other dynamically determined limit values can also be provided, for example can be determined based on the plurality of measured values or which are specified by means of a configuration.
  • an operating state is recorded and the measured values are recorded depending on the operating state, with a control signal for resetting the recorded measured values being triggered depending on the recorded operating state, the control signal being generated in such a way that the measured values are only recorded after is resumed at the end of an event and/or that measured values recorded during the event are discarded.
  • the comparison operation includes determining a number of measurements within an interval.
  • the output data can optionally be generated in such a way that they include information about a distribution of the plurality of measured values.
  • the number can be an absolute number of measured values recorded, but it can also be specified as a proportion of the total number of measured values.
  • the period within which the measured values were recorded within the interval can be determined.
  • the limit or the limits of the one-sided or two-sided limited interval can be predetermined by a configuration.
  • At least one limit of the interval is determined during the comparison operation.
  • the limit or boundaries of the one-sided or two-sided limited interval can be determined dynamically based on the recorded majority of measured values, for example to determine the number of measured values above the average of the recorded measured values or to determine the number of measured values in an interval above - or below the average.
  • the maximum of the measured values is first determined and then the number of measured values within a certain interval below this maximum is determined. This makes it possible to check whether the maximum is a short-term peak or whether it is in the area of a plateau of terminal voltage values. Determining the number of measured values within an interval can be used, for example, to carry out a plausibility check.
  • information about the condition of the battery cell can be obtained, for example in order to detect permanent deviations from recommended parameters, which can, for example, indicate a malfunction or damage to the battery cell.
  • the output data can include a combination of different information in different designs.
  • the output data includes a maximum value of the plurality of acquired measurements and a number of the measurements within a one-sided or two-sided limited interval.
  • a configuration signal is also received, with the measured values being evaluated as a function of the configuration signal.
  • the configuration signal includes in particular configuration data, for example for an integrated cell monitoring unit.
  • the evaluation of the measured values relates in particular to the filtering and/or the comparison operation included therein, but further evaluation steps can also be carried out and configured based on the configuration signal.
  • the scope of the majority of the measured values can be configurable.
  • the configuration signal configures a length of a time interval during which the measured values are recorded.
  • the number of measured values recorded can be configured as the majority.
  • a frequency for collecting measured values can be configured.
  • Such a configuration signal can be used, for example, to control how many measured values are recorded and/or at what frequency and/or over what period of time the recording takes place. Furthermore, a specific algorithm or functionality for filtering can be controlled using the configuration signal, so that in particular the output data includes the desired information.
  • the configuration signal can also be used It can be controlled whether and in what way a smoothing operation is carried out in order to achieve a smoothing of the output data and/or the recorded measured values.
  • specific battery cells can also be selected for recording the measured values.
  • a detection can be configured so that the terminal voltage of a subgroup of battery cells is recorded for the measured values.
  • the configuration signal may further include one or more threshold values used for the comparison operation. For example, based on the configuration signal, a threshold value can be passed with which the measured values are compared; For example, the number of measured values that fall below or exceed the threshold value can then be determined and output with the output data.
  • threshold values can be transmitted based on the configuration signal, which define intervals and which can be used, for example, to binn the measured values. This means that the measured values are compared with the threshold values and assigned to the respective intervals between the threshold values. By outputting the number of measured values in the intervals, a distribution of the measured values can be specified.
  • the target sets of attributes can be divided into intervals in ascending order of size; all attribute values are then replaced with the representative of the interval in which the value is located.
  • an operating state is also recorded and the measured values are recorded depending on the operating state.
  • a control signal can optionally be triggered to reset the recorded measured values.
  • the operating state for the energy storage and/or at least one battery cell is recorded and/or evaluated.
  • the operating state for the battery cells coupled to an integrated cell monitoring unit can be recorded and/or evaluated individually and/or in their entirety.
  • the operating state can relate to the energy storage and the battery cells it includes.
  • the operating state relates to a connected consumer or a charging device. This means that the operating status can depend on whether and to what extent the energy storage is loaded by a consumer, whether it is being charged or whether it is at rest when no power is being used.
  • a voltage, a current and/or a retrieved power can be detected.
  • a charging process can be detected as an operating state, that is, it is checked whether a battery cell is currently being charged, for example during a recuperation process.
  • a current direction can be detected and thus determined whether charging is taking place.
  • a control signal for resetting the detected measured values can also be triggered and processed.
  • an event can be detected that leads to a falsification of the recorded measured values.
  • a recuperation process can be recognized that leads to charging of a battery cell or the energy storage and therefore to an increase in the terminal voltage.
  • the control signal can be generated in such a way that the acquisition of the measured values is only resumed after the end of the event and/or that measured values recorded during the event are discarded.
  • a state of charge of at least one battery cell and/or the energy storage device is determined and output based on the output value.
  • an integrated cell monitoring unit can generate the output data and transmit it to an external unit, such as a central control unit, which determines the charging status.
  • the method can advantageously be used to obtain a particularly accurate and reliable range estimate based on the filtered measured values.
  • a “state of health” (SoH) of the energy storage device or a subset of the battery cells can be determined based on the output data. For example, a current distribution of the measured values can be determined, in particular in a specific operating state. The current distribution can then be compared with a previous distribution that was recorded at an earlier point in time under a comparable operating condition. A change in the health status of the measured battery cells can then be determined based on a change in the distribution.
  • the SoH is given as a figure of merit in percent. For example, this can result in a degree of one Deterioration in the health of the energy storage system can be stated with increasing age.
  • the system for operating an energy storage device with a plurality of battery cells comprises a detection module that is set up to record a plurality of measured values of a terminal voltage of at least one battery cell, an evaluation module that is set up to do so based on the recorded measured values to carry out filtering and to generate a filtered measurement result, the filtering of the measured values comprising a comparison operation, and an output module which is set up to generate and output output data based on the filtered measurement result.
  • the system is designed in particular to carry out the method. It therefore has the same advantages as the method according to the invention.
  • the detection module, the evaluation module and the output module are integrated into a cell monitoring unit, which is assigned to the at least one battery cell and which is coupled to a central control unit via a data connection, in particular a data bus.
  • the detection module can be designed in a manner known per se to detect the terminal voltage. Furthermore, a temperature of the at least one battery cell and/or another parameter can be detected using the detection module.
  • the detection module can in particular be integrated into the battery cell or into a cell module. For example, an integrated cell monitoring unit that has a detection module can be provided for each cell module of the energy storage device.
  • the system also has a memory module, which can also be included in an integrated cell monitoring unit.
  • the recorded measured values are then stored in the memory module and are available for evaluation, for example by means of filtering.
  • the memory module can be designed in such a way that newly recorded measured values overwrite the oldest measured values, for example in the manner of a ring memory.
  • the integrated cell monitoring units may further include a reset function for the above values to eliminate inappropriate readings during a voltage increase during regenerative braking of the vehicle.
  • a reset function for the above values to eliminate inappropriate readings during a voltage increase during regenerative braking of the vehicle.
  • the output data can be transmitted from the output module to a central control unit.
  • a configuration signal can be transmitted from the central control unit to the integrated cell monitoring unit in order to control the acquisition of the measured values and/or the evaluation by means of filtering.
  • Data transmission between the integrated cell monitoring units of the cell modules of the energy storage device and the central control unit can take place via a data connection, for example via a data bus, in particular in a ring configuration.
  • the data transmission is protected against the failure of part of the data bus, since data transmission can take place in two directions.
  • a track configuration can be provided for data transmission.
  • the cell modules of the energy storage device are in particular - apart from being connected in series or parallel to one another - designed to be galvanically isolated.
  • the central control unit can be set up to detect charging of the energy storage device or the at least one battery cell and then to generate a reset signal and transmit it to the integrated cell monitoring unit, which is designed to then start recording a plurality of the measured values begin.
  • the invention further relates to a vehicle with an energy storage device that includes a plurality of battery cells, an electrical consumer, for example an electric motor, a heating device and/or a lighting device, and a control unit.
  • the control unit is set up to operate the energy storage device according to the method of the invention.
  • Figure 1 shows an exemplary embodiment of the system
  • Figure 2 shows an exemplary embodiment of the vehicle
  • Figure 3 is a diagram with a typical voltage curve for a battery cell
  • Figure 4 shows an exemplary embodiment of the method.
  • the system 10 includes an energy storage 20.
  • the energy storage 20 has several cell modules 22, 24, which in turn each have several battery cells 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e. Further cell modules are also indicated in Figure 1.
  • the cell modules 22, 24 are electrically conductively coupled to one another and connected to one another in series. Furthermore, cell modules 22, 24 can be connected in parallel to one another, with a specific total voltage and a specific capacity of the energy storage 20 being obtained in particular through a combination of cell modules 22, 24 of the energy storage 20 connected in series and in parallel.
  • the battery cells 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e of a cell module 22, 24 are in particular connected in series, although other circuits and configurations can also be provided here.
  • each cell module 22, 24 includes an integrated cell monitoring unit 32, 34, which is here coupled to the individual battery cells 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e.
  • the integrated cell monitoring units 32, 34 are connected in terms of data technology to a central control unit 30 via a data bus 40.
  • the data bus 40 is designed as a ring bus.
  • a data connection can be designed in a different way, for example via a wireless connection.
  • the integrated cell monitoring unit 32, 34 includes a detection module, an evaluation module and an output module.
  • the detection module is set up in a manner known per se to record measured values for the terminal voltage of the respectively connected battery cells 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e. In addition - also in a manner known per se - Further measured values for the temperature of the battery cells 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e are recorded.
  • the measured values of the terminal voltage for the individual battery cells 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e are recorded as a time series, with a specific length of a time interval being specified for the recording of the measured values.
  • this time interval can be adjusted by a configuration signal from the central control unit 30.
  • the cell monitoring units 32, 34 use the recorded measured values for the terminal voltage of the respectively connected battery cells 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e to check whether these values represent a new one Form the maximum value of the past measurements. If this is the case, this new maximum value is saved and output to the control unit 30 when queried.
  • the output data essentially only includes one measured value. Furthermore, the necessary memory of the cell monitoring units 32, 34 can be reduced so that only the current maximum value is stored.
  • the measured values are recorded at regular time intervals, that is to say with a substantially constant acquisition frequency, and stored by means of a memory module of the integrated cell monitoring unit 32, 34.
  • the vehicle 200 comprises a system which is designed analogously to the exemplary embodiment of the system 10 explained with reference to FIG.
  • the vehicle 200 has an energy storage device 210, which is coupled to an electrical consumer 220 and supplies it with electrical energy.
  • the electrical consumer 220 can be, for example, a drive motor or another electrical motor. Furthermore, other electrical consumers 220 come into question, such as a heating device or a lighting device. Conversely, electrical energy can also be transferred from the electrical consumer 220 to the energy storage 210, for example when feeding in electrical power during recuperation.
  • the vehicle 200 also has a central control unit 230, which is connected in terms of data to the energy storage 210 and the electrical consumer 220.
  • the central control unit 230 can receive and send data via the data connection, in particular measuring values being recorded and control data being generated based on the measured values.
  • FIGS. 3 and 4 An exemplary embodiment of the method is described with reference to FIGS. 3 and 4. This is based on the exemplary embodiment of the system explained above, which is further specified below.
  • a first step 410 measured values of a terminal voltage of at least one battery cell 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e are recorded.
  • the recording takes place as a time series with a specified length, which in this example can be configured.
  • the curve 300 of a voltage V(t), namely the terminal voltage of a battery cell 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, is plotted over time t.
  • a uniform voltage level 310 can be seen, which essentially corresponds to or comes close to a rest voltage of the battery cell 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, that is to say a terminal voltage without an electrical load, which is an electrical performance.
  • those measured values that represent the resting level of the terminal voltage are shown as crosses.
  • Other measured values that correspond or come close to the voltage curve during a load on the battery cell 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e are shown as circles.
  • the values of the terminal voltage recorded at rest are required. These correspond to the measured values of the resting level 310 or come close to the resting level 310.
  • a step 420 the series of measured values recorded in the first step 410 is filtered.
  • This step includes a comparison operation, namely comparing the recorded measured values with each other in order to determine the maximum value.
  • a further filtering step is also carried out by determining the number of measured values above a certain threshold value.
  • the threshold value can be fixed or determined dynamically, approximately 10% below the previously determined maximum value.
  • the threshold value If the number of measured values determined above the threshold value in turn exceeds a certain threshold, for example if more than 20% of the measured values, it can be assumed that the maximum value does not represent an exceptional deviation from the resting level 310 of the voltage. In this way, a plausibility check can be carried out.
  • Output data is then generated in a step 440.
  • these include the specific maximum value and the number of measured values above the threshold value.
  • This output data is transmitted via the data bus to the central control unit and can be further processed there, for example to determine the state of charge of the energy storage 20 or the battery cell 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e.
  • the output data can also be transmitted to the central control unit via a differently designed data connection, such as a wireless connection.
  • the central control unit 30 monitors an operating state of the energy storage 20. For this purpose, it is recorded in particular which current is provided by the energy storage 20. Based on the direction of this current, it can be detected in particular when the energy storage 20 is charged by recuperation or in another way. In the diagram 300 shown in Figure 3, this would become one Lead to an upward deviation, so that the determination of the maximum measured value would not lead to a suitable database for determining the state of charge. If charging of the energy storage device 20 or the at least one battery cell 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e is detected, then a “reset” signal is generated and sent to the integrated cell monitoring unit 32, 34 transmitted. This then begins again with the recording of the majority of the measured values. The reset signal can also be generated if other events that distort the measurements are detected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers (20) mit einer Mehrzahl von Batteriezellen (22a bis 22e, 24a bis 24e), insbesondere in einem Fahrzeug (300), wobei eine Mehrzahl von Messwerten einer Klemmenspannung zumindest einer Batteriezelle (22a bis 22e, 24a bis 24e) erfasst wird; anhand der erfassten Messwerte eine Filterung ausgeführt und ein gefiltertes Messergebnis erzeugt wird; wobei die Filterung der Messwerte eine Vergleichsoperation umfasst; und anhand des gefilterten Messergebnisses Ausgabedaten erzeugt und ausgegeben werden. Die Erfindung betrifft ferner ein System (10) zum Betreiben eines Energiespeichers (20) mit einer Mehrzahl von Batteriezellen (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e), insbesondere in einem Fahrzeug, umfassend ein Erfassungsmodul, das dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Messwerten einer Klemmenspannung zumindest einer Batteriezelle (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e) zu erfassen; ein Auswertungsmodul, das dazu eingerichtet ist, anhand der erfassten Messwerte eine Filterung auszuführen und ein gefiltertes Messergebnis zu erzeugen; wobei die Filterung der Messwerte eine Vergleichsoperation umfasst; und ein Ausgabemodul, das dazu eingerichtet ist, anhand des gefilterten Messergebnisses einen Ausgabewert zu erzeugen und auszugeben.

Description

Verfahren und System zum Betreiben eines Energiespeichers mit einer Mehrzahl von Batteriezellen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, insbesondere in einem Fahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Betreiben eines Energiespeichers mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, insbesondere in einem Fahrzeug.
Die Traktionsbatterie eines Fahrzeugs besteht typischerweise aus einer Mehrzahl einzelner Batteriezellen, die beispielsweise in Serie miteinander verbunden sind, um die erforderlichen hohen Spannungen zu erreichen. Insbesondere sind Batteriemodule vorgesehen, die eine bestimmte Anzahl von Batteriezellen umfassen; eine bestimmte Anzahl von Batteriemodulen ist dann zu der gesamten Traktionsbatterie verbunden. Um die Batterie zu überwachen, ist üblicherweise eine verteilte Topologie eines Batteriemanagementsystems (battery management system, BMS) vorgesehen. Es ist eine zentrale Steuereinheit vorgesehen, die über eine Datenverbindung, insbesondere über einen Datenbus, mit einer Vielzahl von integrierten Zellüberwachungseinheiten verbunden ist. Auf diese Weise werden beispielweise Zellspannung und Temperatur für die einzelne Batteriezellen gemessen und überwacht. Die Zellüberwachungseinheiten sind insbesondere in einer integrierten Bauweise mit einem Batteriemodul integriert ausgebildet.
Die integrierten Zellüberwachungseinheiten sind dabei üblicherweise dazu geeignet, eine grundlegende Datenverarbeitung durchzuführen, sodass nicht jede einzelne Messung an die zentrale Steuereinheit übertragen werden muss. Auf diese Weise werden die benötigte Bandbreite und die erforderlichen Rechenkapazitäten der zentralen Steuereinheit reduziert. Ferner kann so die effektive Abtastrate (sampling rate) verbessert werden.
Der Ladezustand (state of charge, SoC) einer Batterie ist ein Maß für die darin gespeicherte Energie. Im Falle der Traktionsbatterie eines Fahrzeugs ist dies daher auch ein Indikator für die verbleibende Reichweite des Fahrzeugs. Die in einer Autobatterie verfügbare Energie ist die Summe der Energie in den Einzelzellen. Ferner kann ein „Gesundheitszustand“ (state of health, SoH) einer Batterie als Maß ihres Gesamtzustands definiert sein. Typischerweise verringert sich der SoH mit zunehmendem Alter der Batterie, unter anderem abhängig von der Art der Belastung, dem Entlade- und Ladeverhaltens und Umwelteinflüssen.
Da die Traktionsbatterie einen wesentlichen Teil des Gesamtpreises eines Fahrzeugs ausmacht, ist der Ladezustand ein Parameter, von dem nicht nur die Verlässlichkeit einer Reichweitenangabe abhängt, sondern der auch eine optimale Ausnutzung einer wertvollen Ressource ermöglicht. Für einen Nutzer ist es daher von hoher Bedeutung, dass der Ladezustand möglichst zuverlässig und genau bestimmt wird.
Der Ladezustand kann jedoch nicht direkt gemessen werden, sondern er muss anhand von verfügbaren Parametern der Batterie und Umgebungsbedingungen geschätzt werden. Ein wesentlicher Parameter, der konsistent und zuverlässig den Ladezustand anzeigt, ist die Klemmenspannung einer Batteriezelle (unloaded, settled cell terminal voltage), während diese nicht unter Last betrieben wird. Allerdings kann dieser Wert während des Fahrzeugbetriebs nur geschätzt werden, da sich die messbare Klemmenspannung abhängig von der dynamischen Last während der Anwendung ständig verändert. Insbesondere sinkt die Klemmenspannung jeweils während einer kurzfristigen Beanspruchungsspitze, sie kann ferner ansteigen, während die Batterie aufgeladen wird.
Bei bekannten Lösungen zum Schätzen des Ladezustands werden beispielsweise Funktionalitäten genutzt, bei denen eine Analog-Digital-Konversion erfolgt. Ferner kann eine Möglichkeit zum Mitteln über eine Vielzahl von Werten vorgesehen sein, etwas mittels eines HR- (infinite impule response) oder FIR-Filters (finite impulse response). Die gefilterten Messwerte werden durch die einzelnen Messwerte beeinflusst, einschließlich der Messwerte für Zellen, die gerade unter Last betrieben werden. Wie oben beschrieben führt dies zu einer verringerten Genauigkeit beim Schätzen des Ladezustands.
Die Klemmenspannung der unter Last betriebenen Batteriezellen führt zu einer Verschiebung des durchschnittlichen Messwerts, der von der zentralen Steuereinheit ausgegeben wird. Dies führt zu einer ungenauen Angabe des Ladezustands und daher auch der verbleibenden Reichweite des Fahrzeugs. Aus der DE 10 2015 114 652 A1 ist ein Verfahren zum Schätzen der Energiekapazität eines Batteriesystems in einem Fahrzeug bekannt. Dabei werden ein Spannungsversatz und eine geschätzte gesamte Stapelenergie des Batteriesystems ermittelt. Anhand dieser Werte wird die Energiekapazität des Batteriesystems geschätzt.
Die WO 2019/025171 A1 beschreibt ein Verfahren zum Schätzen der Zellenspannung, des Ladezustands und des Batteriezustands einer Batterie in Verbindung mit einer Last. Dabei werden ein erster Strom und eine erste Spannung gemessen und es wird eine Zellenleerlaufspannung der Batterie geschätzt. Ein Erregungspegel der Batterie wird auf der Grundlage der Spannung, des Stroms und eines Kostenoptimierungsvorgangs geschätzt.
In der EP 2 306214 A3 wird ein Verfahren zum Bestimmen der Gleichstromimpedanz einer Batterie vorgeschlagen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein System zum Betreiben eines Energiespeichers mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, insbesondere in einem Fahrzeug, bereitzustellen, das eine möglichst genaue und schnelle sowie ressourcenschonende Ermittlung des Ladezustands der Batterie ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein System gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei dem Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, insbesondere in einem Fahrzeug, wird eine Mehrzahl von Messwerten einer Klemmenspannung zumindest einer Batteriezelle erfasst. Anhand der erfassten Messwerte wird eine Filterung ausgeführt und ein gefiltertes Messergebnis wird erzeugt. Dabei umfasst die Filterung der Messwerte eine Vergleichsoperation. Anhand des gefilterten Messergebnisses werden Ausgabedaten erzeugt und ausgegeben.
Insbesondere können die Ausgabedaten zumindest einen der erfassten Messwerte umfassen.
Dadurch können vorteilhafterweise besonders geeignete Messwerte ausgegeben werden, um beispielsweise auch unter wechselnden Betriebsbedingungen eine gleichbleibend genaue Schätzung des Ladezustands zu ermöglichen. Eine zentrale Steuereinheit kann dann den Ladezustand mit einer verbesserten Genauigkeit berechnen und dadurch die verbleibende Reichweite des Fahrzeugs zuverlässig bestimmen. Dies führt zu verringerten Kosten durch eine bessere Nutzung der Traktionsbatterie des Fahrzeugs und zu einem besseren Eindruck auf den Nutzer durch höheres Vertrauen in die angegebene verbleibende Reichweite beziehungsweise Betriebsdauer.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Verfahren auf der Ebene einer integrierten Zellüberwachungseinheit ausgeführt wird, welche die Messwerte für die Batteriezellen einer Untermenge der Batteriezellen des Energiespeichers erfasst und diese Batteriezellen überwacht. Dadurch kann die Elektronik dieser integrierten Zellüberwachungseinheit so ausgebildet sein, dass sie lediglich für die Gesamtspannung der so überwachten Batteriezellen geeignet ist, statt für die Gesamtspannung aller Batteriezellen des Energiespeichers.
Die Ausgabedaten können dann an eine übergeordnete zentrale Steuereinheit übertragen und dort weiter ausgewertet werden beziehungsweise die zentrale Steuereinheit kann anhand der empfangenen Ausgabedaten ein Steuersignal zum Ansteuern der Batteriezellen beziehungsweise von Untermengen davon erzeugen.
Eine grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, die Messwerte durch die Filterung mit einer Vergleichsoperation so zu behandeln, dass ungeeignete Messwerte sehr einfach erkannt und ausgefiltert werden können. Sie tragen dann nicht zu dem ausgegebenen und übertragenen Datenvolumen bei, sodass eine verfügbare Bandbreite, etwa einer Datenverbindung zwischen integrierten Zellüberwachungseinheiten und einer zentralen Steuereinheit, geschont wird. Auch die weitere Verarbeitung und/oder Auswertung der Daten kann mit geringerer Rechenleistung und effizienter erfolgen. Die Filterung beinhaltet ein Vergleichen der Messwerte untereinander und/oder ein Vergleichen der Messwerte mit einem anderen Wert, etwa einem Schwellenwert oder den Grenzen eines Intervalls von Werten.
Um das physikalische Verhalten einer Batteriezelle in einem theoretischen Modell abzubilden wird typischerweise davon ausgegangen, dass diese zumindest eine interne Impedanz aufweist, die insbesondere einen ohmschen Anteil umfasst. Die Klemmenspannung ändert sich aufgrund des Spannungsabfalls über die interne Impedanz der Zelle.
Die interne Impedanz muss daher in die Berechnung des Ladezustands einbezogen werden, allerdings ist auch dieser Parameter nicht direkt messbar. Beim Schätzen des Werts stellt sich die Schwierigkeit, dass er von verschiedenen Faktoren wie der Temperatur und dem Alter der Zelle sowie vom Ladezustand selbst beeinflusst wird. Es sollte also eine Möglichkeit zum Schätzen des Ladezustands gewählt werden, bei welcher der Einfluss des internen Impedanzwerts möglichst reduziert wird.
Die relevante Klemmenspannung der Batteriezelle entspricht dann am ehesten dem Ladungszustand, wenn die Zelle mit minimaler Last betrieben wird; der Ladungszustand kann daher in diesem Fall mit der besten Genauigkeit bestimmt werden. Der ohmsche Anteil der internen Impedanz reagiert besonders schnell auf die wechselnde Last.
Das heißt, zum Abschätzen des Ladungszustandes der Batteriezelle müssen die erfassten Spannungswerte möglichst ohne Last erfasst werden.
Die Erfassung der Messwerte der Klemmenspannung erfolgt auf an sich bekannte Weise. Die Messwerte können für jede einzelne Batteriezelle erfasst werden; in weiteren Ausbildungen kann die Erfassung für eine definierte Menge der Batteriezellen gleichzeitig erfolgen, etwa eine Menge von in Serie geschalteten Batteriezellen.
Ferner können Messwerte der Temperatur zumindest einer Batteriezelle erfasst werden, beispielsweise gleichzeitig mit dem Erfassen der Klemmenspannung.
Bei einer Ausbildung des Verfahrens wird die Mehrzahl von Messwerten als Zeitreihe erfasst.
Beispielsweise werden die Messwerte in zeitlich aufeinanderfolgend erfasst, etwa mit einer vorgegebenen Frequenz der Erfassung. Insbesondere können die Messungen mit einem festen zeitlichen Abstand zueinander ausgeführt werden.
Die Messwerte werden insbesondere über einen vorgegebenen Zeitraum erfasst, der zudem konfigurierbar sein kann. Beispielsweise können die Messwerte dabei in einem Speicher hinterlegt werden. Dabei kann ferner der neueste Messwert immer wieder den ältesten Messwert der Mehrzahl der Messwerte ersetzen, etwa in einem Ringspeicher, um so stets eine vorgegebene Anzahl der zuletzt erfassten Messwerte oder die innerhalb des vorgegebenen Zeitraums zuletzt erfassten Messwerte auszuwerten. Die Filterung und das Erzeugen der Ausgangsdaten können dabei zu vorgegebenen Zeitpunkten durchgeführt werden, etwa in regelmäßigem Abstand mit einer vorgegebenen, gegebenenfalls konfigurierbaren Frequenz oder auf den Empfang eines Anforderungssignals hin.
Bei einerweiteren Ausbildung umfasst die Vergleichsoperation ein Bestimmen eines maximalen oder minimalen Messwerts der Mehrzahl von Messwerten. Das heißt, bei der Vergleichsoperation werden die Messwerte untereinander verglichen, insbesondere die innerhalb eines bestimmten Zeitraums erfassten Messwerte.
Insbesondere umfassen die Ausgabedaten das Maximum und/oder Minimum der erfassten Messwerte.
Bei einer weiteren Ausbildung kann eine vorgegebene, gegebenenfalls konfigurierbare Anzahl der maximalen oder minimalen Messwerte bestimmt werden. Ferner kann anhand einer solchen Menge der maximalen oder minimalen Messwerte ein Mittelwert bestimmt werden.
Bei einer weiteren Ausbildung wird ein Medianwert der Mehrzahl der Messwerte oder einer bestimmten Teilmenge davon bestimmt. Das heißt, anhand eines Vergleichs der Messwerte untereinander wird der Medianwert bestimmt, der jeweils größer beziehungsweise kleiner als jeweils die Hälfte der Messwerte ist. Der so erhaltene Wert ist weniger anfällig für Einflüsse von kurzfristigen Abweichungen als das arithmetische Mittel.
Die Filterung kann ferner eine Glättungsoperation über die Gesamtmenge der erfassten Messwerte umfassen, etwa das Bilden eines gleitenden Durchschnitts.
Bei einer Weiterbildung umfasst die Vergleichsoperation ein Vergleichen der Messwerte mit zumindest einem Grenzwert. Dabei kann ein unterer und/oder ein oberer Grenzwert vorgesehen sein. Beim Vergleichen mit sowohl einem unteren als auch einem oberen Grenzwert wird bestimmt, ob der Messwert in einem bestimmten Intervall liegt.
Dabei kann ein fester Grenzwert vorgegeben sein, etwa durch eine Konfiguration des Systems.
Ferner kann ein dynamischer Grenzwert vorgegeben sein, etwa um bei der Filterung die Messwerte unterhalb oder oberhalb des Durchschnitts der gesamten Mehrzahl der Messwerte zu bestimmten. Auch andere dynamisch bestimmte Grenzwerte können vorgesehen sein, die beispielsweise anhand der Mehrzahl von Messwerten bestimmt werden können oder die mittels einer Konfiguration vorgegeben werden.
In einer Ausbildung wird ein Betriebszustand erfasst und die Messwerte werden in Abhängigkeit von dem Betriebszustand erfasst, wobei in Abhängigkeit von dem erfassten Betriebszustand ein Steuersignal zum Zurücksetzen der erfassten Messwerte ausgelöst wird, wobei das Steuersignal dabei so erzeugt wird, dass die Erfassung der Messwerte erst nach dem Ende eines Ereignisses wieder aufgenommen wird und/oder dass während des Ereignisses erfasste Messwerte verworfen werden.
Bei einer Ausbildung umfasst die Vergleichsoperation ein Bestimmen einer Anzahl von Messwerten innerhalb eines Intervalls. Die Ausgabedaten können dabei optional so erzeugt werden, dass sie Informationen über eine Verteilung der Mehrzahl von Messwerten umfassen. Die Anzahl kann dabei eine absolute Anzahl von erfassten Messwerten sein, sie kann jedoch auch als Anteil an der Gesamtzahl der Mehrzahl von Messwerten angegeben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann bestimmt werden, innerhalb welches Zeitraums die Messwerte innerhalb des Intervalls erfasst wurden.
Die Grenze oder die Grenzen des einseitig oder zweiseitig beschränkten Intervalls können dabei durch eine Konfiguration vorgegeben sein.
Bei einer weiteren Ausbildung wird bei der Vergleichsoperation zumindest eine Grenze des Intervalls bestimmt.
In einem solchen Fall können die Grenze oder die Grenzen des einseitig oder zweiseitig beschränkten Intervalls dynamisch anhand der erfassten Mehrzahl der Messwerte bestimmt werden, etwa um die Anzahl der Messwerte oberhalb des Durchschnitts der erfassten Messwerten zu bestimmen oder um die Anzahl von Messwerten in einem Intervall ober- oder unterhalb des Durchschnitts zu bestimmen.
Bei einem Beispiel wird zunächst das Maximum der Messwerte bestimmt und anschließend wird die Anzahl der Messwerte innerhalb eines bestimmten Intervalls unterhalb dieses Maximums bestimmt. Hierdurch kann geprüft werden, ob es sich bei dem Maximum um eine kurzzeitige Spitze handelt oder ob es im Bereich eines Plateaus von Werten der Klemmenspannung liegt. Das Bestimmen der Anzahl der Messwerte innerhalb eines Intervalls kann beispielsweise genutzt werden, um eine Plausibilitätsprüfung durchzuführen.
Ferner können durch eine Auswertung der Anzahl der Messwerte innerhalb eines Intervalls Informationen über den Zustand der Batteriezelle gewonnen werden, etwa um dauerhafte Abweichungen von empfohlenen Parametern zu erkennen, was zum Beispiel auf eine Fehlfunktion oder Beschädigung der Batteriezelle hindeuten kann.
Die Ausgabedaten können bei verschiedenen Ausbildungen eine Kombination verschiedener Informationen umfassen.
Bei einem Beispiel umfassen die Ausgabedaten einen maximalen Wert aus der Mehrzahl erfasster Messwerte sowie eine Anzahl der Messwerte innerhalb eines einseitig oder zweiseitig beschränkten Intervalls. Durch die Kombination dieser Informationen kann einerseits der als Ruhespannung angenommene Messwert bestimmt werden, während andererseits eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden kann.
Bei einer Weiterbildung wird ferner ein Konfigurationssignal empfangen, wobei die Messwerte in Abhängigkeit von dem Konfigurationssignal ausgewertet werden. Das Konfigurationssignal umfasst insbesondere Konfigurationsdaten, etwa für eine integrierte Zellüberwachungseinheit.
Die Auswertung der Messwerte betrifft dabei insbesondere die Filterung und/oder die davon umfasste Vergleichsoperation, es können aber auch weitere Auswertungsschritte ausgeführt und anhand des Konfigurationssignals konfiguriert werden.
Der Umfang der Mehrzahl der Messwerte kann konfigurierbar sein. Insbesondere wird durch das Konfigurationssignal eine Länge eines Zeitintervalls konfiguriert, während dessen die Erfassung der Messwerte erfolgt. Ferner kann die Anzahl der jeweils als Mehrzahl der erfassten Messwerte konfiguriert werden. Ferner kann eine Frequenz der Erfassung von Messwerten konfiguriert werden.
Anhand eines solchen Konfigurationssignals kann beispielsweise gesteuert werden, wie viele Messwerte erfasst werden und/oder mit welcher Frequenz und/oder über welchen Zeitraum die Erfassung erfolgt. Ferner kann anhand des Konfigurationssignals ein bestimmter Algorithmus oder eine Funktionalität für die Filterung gesteuert werden, sodass insbesondere die Ausgabedaten die jeweils gewünschten Informationen umfassen. Anhand des Konfigurationssignals kann ferner gesteuert werden, ob und in welcher Weise eine Glättungsoperation ausgeführt wird, um eine Glättung der ausgegebenen Daten und/oder der erfassten Messwerte zu erreichen.
Anhand des Konfigurationssignals können ferner bestimmte Batteriezellen für die Erfassung der Messwerte ausgewählt werden.
Ferner kann anhand des Konfigurationssignals eine Erfassung so konfiguriert werden, dass für die Messwerte die Klemmenspannung einer Untergruppe von Batteriezellen erfasst wird.
Das Konfigurationssignal kann ferner einen oder mehrere Schwellenwerte umfassen, die für die Vergleichsoperation verwendet werden. Beispielsweise kann anhand des Konfigurationssignals ein Schwellenwert übergeben werden, mit dem die Messwerte verglichen werden; es kann dann beispielsweise die Anzahl der den Schwellenwert unter- oder überschreitenden Messwerte bestimmt und mit den Ausgangsdaten ausgegeben werden.
Ferner können anhand des Konfigurationssignals mehrere Schwellenwerte übertragen werden, die Intervalle definieren und anhand derer beispielsweise ein Binning der Messwerte vorgenommen werden kann. Das heißt, die Messwerte werden mit den Schwellenwerten verglichen und den jeweiligen Intervallen zwischen den Schwellenwerte zugeordnet. Durch Ausgeben der Anzahl von Messwerten in den Intervallen kann eine Verteilung der Messwerte angegeben werden. Allgemein gesprochen können bei einem sogenannten „Binning“ beispielsweise die Zielmengen von Attributen der Größe nach aufsteigend in Intervalle eingeteilt; alle Attributwerte werden dann mit dem Repräsentanten des Intervalls ersetzt, in dem sich der Wert befindet.
Bei einer Ausbildung wird ferner ein Betriebszustand erfasst und die Messwerte werden in Abhängigkeit von dem Betriebszustand erfasst. Dabei kann optional in Abhängigkeit von dem erfassten Betriebszustand ein Steuersignal zum Zurücksetzen der erfassten Messwerte ausgelöst werden. Insbesondere wird der Betriebszustand für den Energiespeicher und/oder zumindest eine Batteriezelle erfasst und/oder ausgewertet. Zum Beispiel kann der Betriebszustand für die mit einer integrierten Zellüberwachungseinheit gekoppelten Batteriezellen einzeln und/oder in ihrer Gesamtheit erfasst und/oder ausgewertet werden.
Der Betriebszustand kann sich auf den Energiespeicher und die von diesem umfassten Batteriezellen beziehen. Insbesondere betrifft der Betriebszustand einen angeschlossenen Verbraucher oder eine Ladevorrichtung. Das heißt, der Betriebszustand kann davon abhängen, ob und in welchem Maße der Energiespeicher durch einen Verbraucher belastet wird, ob er geladen wird oder ob er in Ruhe ist, wenn keine Leistung abgerufen wird.
Zum Erfassen des Betriebszustands kann beispielsweise eine Spannung, ein Strom und/oder eine abgerufene Leistung erfasst werden.
Ferner kann als Betriebszustand ein Ladungsvorgang erfasst werden, das heißt, es wird geprüft, ob eine Batteriezelle gerade geladen wird, beispielsweise während eines Rekuperationsvorgangs. Dabei kann insbesondere eine Stromrichtung erfasst und damit bestimmt werden, ob ein Laden stattfindet.
In Abhängigkeit von dem erfassten Betriebszustand kann ferner ein Steuersignal zum Zurücksetzen (reset) der erfassten Messwerte ausgelöst und verarbeitet werden. Beispielsweise kann ein Ereignis erkannt werden, das zu einer Verfälschung der erfassten Messwerte führt. Zum Beispiel kann ein Rekuperationsvorgang erkannt werden, der zu einem Aufladen einer Batteriezelle beziehungsweise des Energiespeichers und daher zu einem Ansteigen der Klemmenspannung führt. Das Steuersignal kann dabei so erzeugt werden, dass die Erfassung der Messwerte erst nach dem Ende des Ereignisses wieder aufgenommen wird und/oder dass während des Ereignisses erfasste Messwerte verworfen werden.
Bei einer weiteren Ausbildung wird anhand des Ausgabewerts ein Ladezustand zumindest einer Batteriezelle und/oder des Energiespeichers bestimmt und ausgegeben. Beispielsweise kann eine integrierte Zellüberwachungseinheit die Ausgabedaten erzeugen und an eine externe Einheit übertragen, etwa eine zentrale Steuereinheit, wobei diese den Ladezustand bestimmt.
Das Verfahren kann dabei vorteilhafterweise genutzt werden, um anhand der gefilterten Messwerte eine besonders genaue und zuverlässige Reichweitenschätzung zu erhalten.
Bei einer weiteren Ausbildung kann anhand der Ausgabedaten ein „Gesundheitszustand“ (state of health, SoH) des Energiespeichers oder einer Untermenge der Batteriezellen bestimmt werden. Beispielsweise kann hierzu eine aktuelle Verteilung der Messwerte bestimmt werden, insbesondere bei einem bestimmten Betriebszustand. Die aktuelle Verteilung kann dann mit einer früheren Verteilung verglichen werden, die zu einem früheren Zeitpunkt bei einem vergleichbaren Betriebszustand erfasst wurde. Anhand einer Änderung der Verteilung kann dann eine Änderung des Gesundheitszustandes der gemessenen Batteriezellen bestimmt werden. Insbesondere wird der SoH als Gütezahl in Prozent angegeben. Beispielsweise kann dadurch ein Grad einer Verschlechterung des Gesundheitszustands des Energiespeichers mit zunehmendem Alter angegeben werden.
Das System zum Betreiben eines Energiespeichers mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, insbesondere in einem Fahrzeug, umfasst ein Erfassungsmodul, das dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Messwerten einer Klemmenspannung zumindest einer Batteriezelle zu erfassen, ein Auswertungsmodul, das dazu eingerichtet ist, anhand der erfassten Messwerte eine Filterung auszuführen und ein gefiltertes Messergebnis zu erzeugen, wobei die Filterung der Messwerte eine Vergleichsoperation umfasst, und ein Ausgabemodul, das dazu eingerichtet ist, anhand des gefilterten Messergebnisses Ausgabedaten zu erzeugen und auszugeben.
Das System ist insbesondere dazu ausgebildet, das Verfahren auszuführen. Es weist daher dieselben Vorteile auf wie das erfindungsgemäße Verfahren.
Dabei sind insbesondere das Erfassungsmodul, das Auswertungsmodul und das Ausgabemodul in eine Zellüberwachungseinheit integriert, die der zumindest einen Batteriezelle zugeordnet ist und die über eine Datenverbindung, insbesondere einen Datenbus, mit einer zentralen Steuereinheit gekoppelt ist.
Das Erfassungsmodul kann auf an sich bekannte Weise dazu ausgebildet sein, die Klemmenspannung zu erfassen. Ferner kann mittels des Erfassungsmoduls eine Temperatur der zumindest einen Batteriezelle und/oder ein weiterer Parameter erfasst werden. Das Erfassungsmodul kann dabei insbesondere in die Batteriezelle beziehungsweise in ein Zellmodul integriert sein. Zum Beispiel kann für jedes Zellmodul des Energiespeichers eine integrierte Zellüberwachungseinheit vorgesehen sein, die ein Erfassungsmodul aufweist.
Insbesondere weist das System ferner ein Speichermodul auf, das ebenfalls von einer integrierten Zellüberwachungseinheit umfasst sein kann. Die erfassten Messwerte werden dann in dem Speichermodul gespeichert und stehen für eine Auswertung, etwa mittels der Filterung, zur Verfügung. Das Speichermodul kann dabei so gebildet sein, dass neu erfasste Messwerte die jeweils ältesten Messwerte überschreiben, etwa nach Art eines Ringspeichers.
Die integrierten Zellüberwachungseinheiten können ferner eine Reset-Funktion für die oben genannten Werte umfassen, um ungeeignete Messwerte während eines Anstiegs der Spannung während des regenerierenden Bremsens des Fahrzeugs zu eliminieren. Bei einem Zurücksetzen des Speichers (reset) werden sämtliche Werte der Mehrzahl der Messwerte in dem Speichermodul überschrieben und die Auswertung wird erst nach dem neuen Erfassen der Mehrzahl von Messwerten durchgeführt.
Die Ausgabedaten können von dem Ausgabemodul an eine zentrale Steuereinheit übertragen werden.
Auf die oben beschrieben Weise kann ein Konfigurationssignal von zentraler Steuereinheit an die integrierte Zellüberwachungseinheit übertragen werden, um die Erfassung der Messwerte und/oder die Auswertung mittels Filterung zu steuern.
Eine Datenübertragung zwischen den integrierten Zellüberwachungseinheiten der Zellmodule des Energiespeichers und der zentralen Steuereinheit kann über eine Datenverbindung erfolgen, beispielsweise über einen Datenbus, insbesondere in einer Ring-Konfiguration. Die Datenübertragung ist dabei gegen den Ausfall eines Teils des Datenbus abgesichert, da die Datenübertragung in zwei Richtungen erfolgen kann. Alternativ kann eine Spur-Konfiguration für die Datenübertragung vorgesehen sein.
Die Zellmodule des Energiespeichers sind insbesondere - abgesehen von der Schaltung in Serie oder parallel zueinander - galvanisch getrennt ausgebildet.
Die zentrale Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, ein Laden des Energiespeichers oder der zumindest einen Batteriezelle zu erfassen und dann ein Reset-Signal zu erzeugen und an die integrierte Zellüberwachungseinheit zu übertragen, welche dazu ausgebildet ist, dann neu mit der Erfassung einer Mehrzahl der Messwerte zu beginnen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit einem Energiespeicher, der eine Mehrzahl von Batteriezellen umfasst, einem elektrischen Verbraucher, beispielsweise einem Elektromotor, einer Heizeinrichtung und/oder einer Beleuchtungseinrichtung, sowie einer Steuereinheit. Dabei ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den Energiespeicher gemäß dem Verfahren der Erfindung zu betreiben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des Systems;
Figur 2 ein Ausführungsbeispiels des Fahrzeugs; Figur 3 ein Diagramm mit einem typischen Spannungsverlauf für eine Batteriezelle; und
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens.
Mit Bezug zu Figur 1 wird ein Ausführungsbeispiel des Systems erläutert.
Das System 10 umfasst einen Energiespeicher 20.
Der Energiespeicher 20 weist mehrere Zellmodule 22, 24 auf, die wiederum jeweils mehrere Batteriezellen 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e aufweisen. In Figur 1 sind ferner weitere Zellmodule angedeutet.
Die Zellmodule 22, 24 sind elektrisch leitend miteinander gekoppelt und etwa in Serie miteinander geschaltet. Ferner können Zellmodule 22, 24 parallel zueinander geschaltet sein, wobei insbesondere durch eine Kombination von seriell und parallel geschalteten Zellmodulen 22, 24 des Energiespeichers 20 eine bestimmte Gesamtspannung und eine bestimmte Kapazität des Energiespeichers 20 erhalten werden.
Die Batteriezellen 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e eines Zellmoduls 22, 24 sind insbesondere in Serie geschaltet, wobei auch hier andere Schaltungen und Konfigurationen vorgesehen sein können.
Bei dem Beispiel umfasst jedes Zellmodul 22, 24 eine integrierte Zellüberwachungseinheit 32, 34, die hier mit den einzelnen Batteriezellen 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e gekoppelt ist.
Über einen Datenbus 40 sind die integrierten Zellüberwachungseinheiten 32, 34 mit einer zentralen Steuereinheit 30 datentechnisch verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Datenbus 40 als Ringbus ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen kann eine Datenverbindung auf andere Weise ausgebildet sein, beispielweise über eine drahtlose Verbindung.
Die integrierte Zellüberwachungseinheit 32, 34 umfasst ein Erfassungsmodul, ein Auswertungsmodul und ein Ausgabemodul.
Das Erfassungsmodul ist dabei auf an sich bekannte Weise dazu eingerichtet, Messwerte für die Klemmenspannung der jeweils angeschlossenen Batteriezellen 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e zu erfassen. Darüber hinaus werden - ebenfalls auf an sich bekannte Weise - weitere Messwerte für die Temperatur der Batteriezellen 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e erfasst.
Die Messwerte der Klemmenspannung für die einzelnen Batteriezellen 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e werden als Zeitreihe erfasst, wobei für die Erfassung der Messwerte eine bestimmte Länge eines Zeitintervalls vorgegeben ist. Bei dem Ausführungsbeispiel kann dieses Zeitintervall durch ein Konfigurationssignal von der zentralen Steuereinheit 30 angepasst werden.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die Zellüberwachungseinheiten 32, 34 anhand der erfassten Messwerte für die Klemmenspannung der jeweils angeschlossenen Batteriezellen 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e prüfen, ob diese Werte einen neuen Maximalwert der vergangenen Messungen bilden. Ist dies der Fall, wird dieser neue Maximalwert gespeichert und bei einer Abfrage an die Steuereinheit 30 ausgegeben.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Ausgabedaten im Wesentlichen nur einen Messwert umfassen. Ferner kann der notwendige Speicher der Zellüberwachungseinheiten 32, 34 so verringert werden, dass nur der jeweils aktuell maximale Wert gespeichert wird.
Insbesondere werden bei dem Beispiel die Messwerte in gleichmäßigen Zeitabständen, das heißt mit einer im Wesentlichen konstanten Erfassungsfrequenz, erfasst und mittels eines Speichermoduls der integrierten Zellüberwachungseinheit 32, 34 gespeichert.
Mit Bezug zu Figur 2 wird ein Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs erläutert. Dabei wird von dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel des Systems ausgegangen.
Das Fahrzeug 200 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel ein System, das analog zu dem mit Bezug zu Figur 1 erläuterten Ausführungsbeispiel des Systems 10 ausgebildet ist.
Das Fahrzeug 200 weist hierbei einen Energiespeicher 210 auf, der mit einem elektrischen Verbraucher 220 gekoppelt ist und diesen mit elektrischer Energie versorgt.
Der elektrische Verbraucher 220 kann zum Beispiel ein Antriebsmotor oder ein sonstiger elektrischer Motor sein. Ferner kommen andere elektrische Verbraucher 220 infrage, etwa eine Heizeinrichtung oder eine Beleuchtungseinrichtung. Umgekehrt kann dabei auch elektrische Energie vom elektrischen Verbraucher 220 an den Energiespeicher 210 übertragen werden, etwa beim Einspeisen von elektrischer Leistung bei der Rekuperation.
Das Fahrzeug 200 weist ferner eine zentrale Steuereinheit 230 auf, die mit dem Energiespeicher 210 und dem elektrischen Verbraucher 220 datentechnisch verbunden ist. Über die datentechnische Verbindung kann die zentrale Steuereinheit 230 Daten empfangen und senden, wobei insbesondere Messwerte erfasst und anhand der Messwerte Steuerungsdaten erzeugt werden.
Mit Bezug zu den Figuren 3 und 4 wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens beschrieben. Dabei wird von dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel des Systems ausgegangen, welches nachfolgend weiter spezifiziert wird.
In einem ersten Schritt 410 werden Messwerte einer Klemmenspannung zumindest einer Batteriezelle 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e erfasst. Die Erfassung erfolgt als Zeitreihe mit einer vorgegebenen, beim vorliegenden Beispiel konfigurierbaren Länge.
Bei dem in Figur 3 beispielhaft gezeigten Diagramm ist der Verlauf 300 einer Spannung V(t), nämlich die Klemmenspannung einer Batteriezelle 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, über die Zeit t aufgetragen. Es ist ein gleichmäßiges Spannungsniveau 310 erkennbar, das im Wesentlichen einer Ruhespannung der Batteriezelle 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e entspricht beziehungsweise nahekommt, das heißt einer Klemmenspannung ohne eine elektrische Last, die eine elektrische Leistung abruft.
Ferner sind negative Spitzen 320 des Verlaufs erkennbar, bei denen die Klemmenspannung abfällt. Dies deutet darauf hin, dass der Batteriezelle 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e elektrische Energie entnommen wird, das heißt, ein angeschlossener Verbraucher wird mit einer bestimmten elektrischen Leistung betrieben, die von der Batteriezelle 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e bereitgestellt wird.
In dem Diagramm 300 sind dabei solche Messwerte, die das Ruheniveau der Klemmenspannung darstellen, als Kreuze gezeigt. Andere Messwerte, die dem Spannungsverlauf während einer Belastung der Batteriezelle 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e entsprechen beziehungsweise nahekommen, sind als Kreise dargestellt. Um den Ladezustand der Batteriezelle 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e und davon ausgehend des Energiespeichers 20 bestimmen zu können, werden die in Ruhe aufgenommenen Werte der Klemmenspannung benötigt. Diese entsprechen den Messwerten des Ruheniveaus 310 beziehungsweise kommen dem Ruheniveau 310 nahe.
In einem Schritt 420 wird eine Filterung der im ersten Schritt 410 erfassten Reihe von Messwerten vorgenommen. Dieser Schritt umfasst eine Vergleichsoperation, nämlich ein Vergleichen der erfassten Messwerte untereinander, um den maximalen Wert zu bestimmen.
Bei dem in Figur 3 gezeigten Diagramm wird deutlich, dass dieser maximale Wert im Wesentlichen dem Betrag des Ruheniveaus 310 entspricht.
In einem Schritt 430 wird ferner ein weiterer Filterungsschritt ausgeführt, indem die Anzahl der Messwerte oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts bestimmt wird.
Der Schwellenwert kann dabei fest vorgegeben sein oder dynamisch bestimmt werden, etwa 10 % unterhalb des zuvor bestimmten maximalen Werts.
Wenn die so bestimmte Anzahl der Messwerte über dem Schwellenwert ihrerseits eine bestimmte Schwelle überschreitet, etwa wenn mehr als 20 % der Messwerte, so kann davon ausgegangen werden, dass der maximale Wert keine außergewöhnliche Abweichung vom Ruheniveau 310 der Spannung darstellt. Auf diese Weise kann also eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden.
In einem Schritt 440 werden anschließend Ausgabedaten erzeugt. Diese umfassen bei dem Beispiel den bestimmten maximalen Wert und die Anzahl der über dem Schwellenwert liegenden Messwerte. Diese Ausgabedaten werden über den Datenbus an die zentrale Steuereinheit übertragen und können dort weiter verarbeitet werden, etwa zum Bestimmen des Ladezustandes des Energiespeichers 20 oder der Batteriezelle 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e. In weiteren Ausführungsbeispielen können die Ausgabedaten auch über eine anders ausgebildete Datenverbindung an die zentrale Steuereinheit übertragen werden, etwa eine drahtlose Verbindung.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, dass die zentrale Steuereinheit 30 einen Betriebszustand des Energiespeichers 20 überwacht. Hierzu wird insbesondere erfasst, welcher Strom von dem Energiespeicher 20 bereitgestellt wird. Anhand der Richtung dieses Stroms kann insbesondere detektiert werden, wenn der Energiespeicher 20 durch Rekuperation oder auf andere Weise aufgeladen wird. Bei dem in Figur 3 gezeigten Diagramm 300 würde dies zu einer Abweichung nach oben führen, sodass die Ermittlung des maximalen Messwerts nicht zu einer geeigneten Datenbasis zum Ermitteln des Ladezustands führen würde. Wenn ein Laden des Energiespeichers 20 oder der zumindest einen Batteriezelle 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e erfasst wird, dann wird ein „Reset“-Signal erzeugt und an die integrierte Zellüberwachungseinheit 32, 34 übertragen. Diese beginnt dann neu mit der Erfassung der Mehrzahl der Messwerte. Das Reset-Signal kann zudem erzeugt werden, wenn andere, die Messungen verfälschende Ereignisse detektiert werden.
Bezugszeichenliste
10 System
20 Energiespeicher
22 Zellmodul
22a, 22b, 22c, 22d, 22e Batteriezelle
24 Zellmodul
24a, 24b, 24c, 24d, 24e Batteriezelle
30 Zentrale Steuereinheit
32 Integrierte Zellüberwachungseinheit
34 Integrierte Zellüberwachungseinheit
40 Datenbus
200 Fahrzeug
210 Energiespeicher
220 Elektrischer Verbraucher
230 Zentrale Steuereinheit
300 Graph (Spannungsverlauf)
310 Ruhespannung
320 Belastungsspitzen
410, 420, 430, 440 Schritt

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichers (20) mit einer Mehrzahl von Batteriezellen (22a bis 22e, 24a bis 24e), insbesondere in einem Fahrzeug (300), wobei eine Mehrzahl von Messwerten einer Klemmenspannung zumindest einer Batteriezelle (22a bis 22e, 24a bis 24e) erfasst wird; anhand der erfassten Messwerte eine Filterung ausgeführt und ein gefiltertes Messergebnis erzeugt wird; wobei die Filterung der Messwerte eine Vergleichsoperation umfasst; und anhand des gefilterten Messergebnisses Ausgabedaten erzeugt und ausgegeben werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Messwerten als Zeitreihe erfasst wird.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Betriebszustand erfasst wird; und die Messwerte in Abhängigkeit von dem Betriebszustand erfasst werden; wobei in Abhängigkeit von dem erfassten Betriebszustand ein Steuersignal zum Zurücksetzen der erfassten Messwerte ausgelöst wird, wobei das Steuersignal dabei so erzeugt wird, dass die Erfassung der Messwerte erst nach dem Ende eines Ereignisses wieder aufgenommen wird und/oder dass während des Ereignisses erfasste Messwerte verworfen werden.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsoperation ein Bestimmen eines maximalen oder minimalen Messwerts der Mehrzahl von Messwerten umfasst.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsoperation ein Vergleichen der Messwerte mit zumindest einem Grenzwert umfasst.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsoperation ein Bestimmen einer Anzahl von Messwerten innerhalb eines Intervalls umfasst.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vergleichsoperation zumindest eine Grenze des Intervalls bestimmt wird.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Konfigurationssignal empfangen wird; wobei die Messwerte in Abhängigkeit von dem Konfigurationssignal ausgewertet werden.
9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Betriebszustand erfasst wird; und die Messwerte in Abhängigkeit von dem Betriebszustand erfasst und/oder ausgewertet werden; wobei optional in Abhängigkeit von dem erfassten Betriebszustand ein Steuersignal zum Zurücksetzen der erfassten Messwerte ausgelöst werden kann.
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Ausgabewerts ein Ladezustand zumindest einer Batteriezelle (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e) und/oder des Energiespeichers (20) bestimmt und ausgegeben wird.
11 . System (10) zum Betreiben eines Energiespeichers (20) mit einer Mehrzahl von Batteriezellen (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e), insbesondere in einem Fahrzeug, umfassend ein Erfassungsmodul, das dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Messwerten einer Klemmenspannung zumindest einer Batteriezelle (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e) zu erfassen; ein Auswertungsmodul, das dazu eingerichtet ist, anhand der erfassten Messwerte eine Filterung auszuführen und ein gefiltertes Messergebnis zu erzeugen; wobei die Filterung der Messwerte eine Vergleichsoperation umfasst; und ein Ausgabemodul, das dazu eingerichtet ist, anhand des gefilterten Ergebnisses Ausgabedaten zu erzeugen und auszugeben; wobei insbesondere das Erfassungsmodul, das Auswertungsmodul und das Ausgabemodul in eine Zellüberwachungseinheit integriert sind, die der zumindest einen Batteriezelle (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e) zugeordnet ist und die über eine Datenverbindung, insbesondere einen Datenbus, mit einer zentralen Steuereinheit gekoppelt ist. System gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (230) dazu eingerichtet ist, ein Laden des Energiespeichers (20) oder der zumindest einen Batteriezelle (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 24a, 24b, 24c, 24d, 24e ) zu erfassen und dann ein
Reset-Signal zu erzeugen und an die integrierte Zellüberwachungseinheit (32, 34) zu übertragen, welche dazu ausgebildet ist, dann neu mit der Erfassung einer Mehrzahl der Messwerte zu beginnen.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2306214A2 (de) 2009-09-30 2011-04-06 Tesla Motors, Inc. Bestimmung der Gleichstromimpedanz einer Batterie
DE102015114652A1 (de) 2014-09-19 2016-03-24 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Systeme und Verfahren zum Schätzen der Energiekapazität eines Batteriesystems
US20160202325A1 (en) * 2015-01-14 2016-07-14 Corvus Energy Ltd. Method and system for iteratively determining state of charge of a battery cell
WO2019025171A1 (en) 2017-07-31 2019-02-07 Robert Bosch Gmbh METHOD AND SYSTEM FOR ESTIMATING OPEN CELL VOLTAGE, CHARGE STATUS, AND HEALTH CONDITION OF A BATTERY DURING BATTERY OPERATION

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013205334B4 (de) 2013-03-26 2014-10-16 Continental Automotive Gmbh Batterieprüfverfahren und Batteriesteuerung
DE102015217927A1 (de) 2015-09-18 2017-03-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Detektion eines internen Kurzschlusses
DE102017217523A1 (de) 2017-10-02 2019-04-04 Gs Yuasa International Ltd. Verfahren zur Bereitstellung einer Schutzfunktion bei einem Energiespeicher eines Fahrzeuges
DE102021113211A1 (de) 2021-05-21 2022-11-24 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Detektieren eines Fehlerzustands einer Batteriezelle, Detektionseinrichtung und Kraftfahrzeug

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2306214A2 (de) 2009-09-30 2011-04-06 Tesla Motors, Inc. Bestimmung der Gleichstromimpedanz einer Batterie
DE102015114652A1 (de) 2014-09-19 2016-03-24 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Systeme und Verfahren zum Schätzen der Energiekapazität eines Batteriesystems
US20160202325A1 (en) * 2015-01-14 2016-07-14 Corvus Energy Ltd. Method and system for iteratively determining state of charge of a battery cell
WO2019025171A1 (en) 2017-07-31 2019-02-07 Robert Bosch Gmbh METHOD AND SYSTEM FOR ESTIMATING OPEN CELL VOLTAGE, CHARGE STATUS, AND HEALTH CONDITION OF A BATTERY DURING BATTERY OPERATION

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